(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧蒸気を受け取る蒸気源に結合された蒸気ノズル（１１０）と、
復水器からの非凝縮性気体を受け取る吸込口（１０４）と、
内面（１２８）を有する吐出ディフューザ（１２２）と、
前記内面（１２８）にそって位置する複数の真空ポート（１３０）と、
前記吐出ディフューザ（１２２）の外面（１３６）および前記真空ポート（１３０）の周りに位置し、真空源（１３２）を前記真空ポート（１３０）に結合するように構成された真空プレナム（１３８）と、
前記真空源（１３２）と前記真空プレナム（１３８）との間に結合され、前記真空プレナム（１３８）からの真空および流れの量を調整するように構成された流量制御装置（１４２）と
を備え、
前記真空源（１３２）は前記真空ポート（１３０）に結合され、
前記真空源（１３２）および真空ポート（１３０）は、前記ポート（１３０）を通して前記吐出ディフューザ（１２２）内の流れの一部を引き出し、前記吐出ディフューザ（１２２）の外へ出すために、前記真空ポート（１３０）内に前記真空を発生し、それによって前記吐出ディフューザ（１２２）の境界層剥離を低減する
原子力発電所の蒸気式空気抽出器（１００）。
【請求項２】
さらに、前記流量制御装置（１４２）に結合され、前記流量制御装置（１４２）および前記真空ポート（１３０）を通る前記真空の量を制御するためのた流量装置コントローラ（１４４）を備える請求項１に記載の蒸気式空気抽出器（１００）。
【請求項３】
さらに、前記流量装置コントローラ（１４４）に結合された動作特性センサ（１４８）を備え、
前記センサ（１４８）は前記蒸気式空気抽出器（１００）の性能に影響を及ぼす動作に関連付けられ、前記動作特性を示す信号を前記流量装置コントローラ（１４４）に供給し、
前記コントローラ（１４４）は前記信号を受け取り、前記受け取った信号に対する応答として前記流量制御装置（１４２）を制御するように構成される請求項２に記載の蒸気式空気抽出器（１００）。
【請求項４】
前記動作特性は、圧力、流れ、関連する復水器内の冷却水温、空気連携、空気圧、真空レベルのうちの１つまたは複数である請求項３に記載の蒸気式空気抽出器（１００）。
【請求項５】
前記流量装置コントローラ（１４４）は、復水器圧力、非凝縮性流量、冷却水温、および蒸気式空気抽出器逆圧のうちの１つまたは複数に応じて、前記吐出ディフューザ（１２２）内から流体流を引き出す速度を制御するように構成される請求項２に記載の蒸気式空気抽出器（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蒸気式空気抽出器に関するものであり、より具体的には、原子炉で使用するための蒸気式空気抽出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この節で述べている内容は、単に本開示に関係する背景情報を与えているだけであり、従来技術の構成要素となるわけではない。
【０００３】
蒸気式空気抽出器（ＳＪＡＥ）は、原子炉において復水器の伝熱面積を減らしうる水蒸気および他の非凝縮性気体を主復水器から除去するために使用されることが多い。蒸気式空気抽出器は、これらの非凝縮性気体を原子炉の主タービン復水器から除去し、復水器の効率を改善するため、比較的低コストで、メンテナンスも少なくて済む真空ポンプを備える。これらの抽出器は、高速度の蒸気ジェットの運動量を利用して復水器などの接続管または容器から空気および他の気体を除去する抽出器ベンチュリー原理に基づいて動作する。抽出器は、典型的には、気体、蒸気、または液体などの作動流体、二次流体、吸込室、ノズル、吸込口ディフューザ、スロート、および吐出口ディフューザを含む。作動流体は、初期圧力レベルから二次流体の圧力レベルに等しい圧力レベルまで膨張する。膨張プロセスにおいて、作動流体は、抽出器に入った後の初期速度からさらに高い速度まで加速される。
【０００４】
一般に、抽出器の流れ容量は、その寸法による動作範囲内に固定される。この範囲内で、流れ容量は、蒸気流、吸込口のところの絶対圧力、吐出圧力、および冷却水温の関数として変化する。動作中、高い冷却水温、高い復水器空気漏れ、および／または抽出器放出での高い吐き出し圧力により、境界層剥離が抽出器内で生じたときに抽出器の容量が低下しうる。境界層剥離の期間に、抽出器の容量および効率は低下し、その結果、復水器からの除去される非凝縮性気体流の量が減少する。復水器からの非凝縮性気体の除去は原子炉の性能にとってきわめて重要なので、抽出器を通る流れが低下すると、抽出器が復水器から非凝縮性気体を十分に除去できない場合に原子炉の出力の低下または原子炉が停止する可能性につながる可能性がある。
【０００５】
従来、復水器の効率の低下が判明した場合、発電所作業員側で、発電所運転能力を下げ、考えられる効率低下の源を特定し、内部で、関係するもしくは結合されている機器およびシステムとともに可能な発生源の清掃または修理を行うメンテナンス手順を開始する必要がある。そのようなものとして、発電所で使用されるような蒸気式空気抽出器の運転および効率の改善により、メンテナンスコストを下げ、発電限界を低くし、発電の効率を改善することができる。
【特許文献１】米国特許第４，２３９，６０３号公報
【特許文献２】米国特許第４，２８２，０７０号公報
【特許文献３】米国特許第４，３０９，８７７号公報
【特許文献４】米国特許第４，３２１，８０１号公報
【特許文献５】米国特許第４，３５８，２４９号公報
【特許文献６】米国特許第４，４２０，３７３号公報
【特許文献７】米国特許第５，６４７，２２１号公報
【特許文献８】米国特許第６，０１７，１９５号公報
【特許文献９】米国特許第６，１３８，４５６号公報
【特許文献１０】米国特許第６，１７１，０６８号公報
【特許文献１１】米国特許第６，８７７，９６０号公報
【非特許文献１】Petroleum Refiner, "Ejectors Have a Wide Range of Uses", F. Duncan Berkeley, December 1958, p.1-6
【非特許文献２】US. Department of Energy, "Use Steam Jet Ejectors or Thermoompressors to Reduce Venting of Low-Pressure Steam," September 2005
【非特許文献３】Croll Reynolds, "Steam Jet Air Ejectors", undated, www.croll.com/_website/pr/powerhome.asp
【非特許文献４】Chemical Engineering, "Designing Steam Jet Vacuum Systems", Birgenheier et el., July 1993, p.1-7
【非特許文献５】Croll Reynolds, "Jacketed Ejectors - Steam Jet Ejector, undated, www.croll.com/_website/pr/jacketedejectors.asp
【非特許文献６】Croll Reynolds, "Steam Ejector Pumps and Ejectors & Steam Ejector Theory", undated, www.croll.com/_website/pr/vetheory.asp
【非特許文献７】Engineers Edge, "Heat Exchanger Menu", www.engineersedge.com/heat_exchanger/large_steam_condenser.htm
【非特許文献８】Air Ejectors Cheaper than Steam, F. Duncan Berkeley, undated
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の発明者は、発電所で使用されるような蒸気式空気抽出器の発散吐出ノズルにおける境界層剥離により生じる従来の不安定さおよび／または停止の条件の下で安定性および効率を改善した蒸気式空気抽出器アセンブリおよび方法を設計することに成功した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様によれば、蒸気式空気抽出器用の境界層剥離低減アセンブリは、内面および内面にそって位置する複数の真空ポートおよび真空ポートに結合された真空源を備える吐出ディフューザを含む。
【０００８】
他の態様によれば、発電所では、蒸気式空気抽出器は、高圧蒸気を受け取るため蒸気供給源に結合された蒸気ノズルおよび復水器から非凝縮性気体を受け取るための吸込口を備える。抽出器は、さらに、内面、および内面と真空プレナムにそって位置する複数の真空ポートを備える吐出ディフューザも備える。真空プレナムは、吐出ディフューザの外面の周り、および真空ポートの周りに位置し、真空ポートを真空源に結合する。真空プレナムおよび真空ポートは、吐出ディフューザ内の流体流の一部を取り出すために真空ポートを通じて真空を作り出すように構成される。
【０００９】
さらに他の態様によれば、蒸気式空気抽出器の性能を改善するための方法は、吐出ディフューザノズル内に配置されているポートを通じて蒸気式空気抽出器の吐出ディフューザノズル内の流れの一部を引き出すことを含む。
【００１０】
さらに他の態様によれば、蒸気式空気抽出器を修正する方法は、蒸気式空気抽出器のディフューザ吐出ノズル内に複数の孔を形成し、ディフューザ吐出ノズルの外面の周りに真空プレナムを取り付け、真空プレナムを真空源に結合することを含む。
【００１１】
本発明の他の態様は、一部は明らかであり、また一部は以下で指摘される。本発明のさまざまな態様は、個別に、または互いに組み合わせて実装することができることは理解されるであろう。詳細な説明および図面は、本発明の特定の例示的な実施形態を示しているが、例示目的のみを意図していることは理解されるであろうし、また本発明の範囲を制限する意図はないと解釈すべきである。
【００１２】
図面全体を通して、対応する参照番号は、類似のまたは対応する部分および特徴を示すことは理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の説明は、本質的に単なる例にすぎず、本開示、応用、または使用を限定することを意図されていない。
【００１４】
一実施形態では、蒸気式空気抽出器用の境界層剥離低減アセンブリは、吐出ディフューザの内面にそって位置する複数の真空ポートおよび真空ポートに結合された真空源を含む吐出ディフューザを備える。いくつかの実施形態では、蒸気式空気抽出器は、吐出ディフューザの内面にそって流体流の一部を除去するように構成された境界層剥離低減アセンブリを備えることができる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、真空源および真空ポートは、ポートを通してディフューザ内の流れの一部をディフューザの外へ引き出すために真空ポート内に真空を発生させるように構成される。吐出ディフューザの内面にそって流れの一部を除去することにより、境界層剥離を低減するか、または薄くすることができ、それにより、流体流が吐出ディフューザ内の発散壁または表面に付着するのを高めることができる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、真空プレナムは、吐出ディフューザの外面の周り、および真空ポートの周りに位置し、真空源を真空ポートに結合することができる。他の実施形態では、吐出ディフューザは、内面と外面との間に形成された中空キャビティを含むように形成することができる。中空キャビティは、真空源への取り込みポートを介して結合される。このような実施形態では、真空ポートは、中空キャビティに内面を流体で結合し、したがって、真空源に結合し、吐出ディフューザの内面にそって流れる流体の一部を除去する。
【００１７】
他の実施形態では、流量制御装置は、真空源と真空プレナムとの間に結合し、真空プレナム、したがって真空源からの真空ポートにより受け取る真空および流れの量を調整するように構成することができる。流量制御装置は、例えば、弁などどのような種類の流れ装置および圧力装置であってもよい。流量制御装置コントローラは、さらに、流量制御装置および真空ポートを通る真空の量を制御するための流量制御装置に結合することができる。例えば、流量制御装置コントローラは、単純なコントローラ、制御用コンピュータ、またはさらに大きなシステムまたは運用システムの一部またはモジュールとすることができる。一般に、流量制御装置コントローラは、可変流量、したがって結合された真空ポートを通る真空レベルおよび流れを制御するためコントローラに信号を供給する。１つまたは複数の動作特性センサまたは他の運用システムは、さらに、流量制御装置コントローラに結合することもでき、動作に関連するセンサは蒸気式空気抽出器の性能に影響を及ぼし、例えば流れ、復水器からの非凝縮性流量、復水器圧力などの圧力、関連する復水器内の冷却水温、空気連携、蒸気式空気抽出器の吐出側の逆圧などの空気圧、および真空レベルなどの動作特性を示す信号を流量制御装置コントローラに供給する。これらの特性のうちの１つまたは複数は、既存のセンサまたはシステムから与えることができるか、または真空ポート内の境界層剥離低減真空を制御するため特に追加することができる。
【００１８】
そこで図１を参照すると、蒸気式空気抽出器１００が、例示的な一実施形態として示されている。吸い込みヘッド１０２は、流体源（図には示されていない）から流体流１０６（作動流体と呼ばれることもある）を受け取るための吸い込み入力アダプタ１０４を備える。流体流１０６は、一般に、低圧であり、低流体流である。例示的な一応用例では、流体源は、発電所内の復水器であり、流体流１０６は、復水器内に非凝縮性流体を含む。
【００１９】
蒸気室１０８は、蒸気ノズル１１０、蒸気ストレーナ１１２を備え、高圧蒸気源（図に示されていない）から高圧蒸気１１４を受け取るように適合されている。駆動蒸気と呼ばれることもある高圧蒸気１１４は、蒸気室１０８内に入り、蒸気ストレーナ１１２により濾されてから、蒸気ノズル１１０のところで吸込室１１６に入る。蒸気ノズル１１０は、高圧蒸気１１４のエネルギーを速度流１１５に変換する。吸込室１１６に入ると、速度流１１５は、受け取った流体流１０６と混合し、吸込口ディフューザ１１８、組合せスロート１２０、および吐出ディフューザ１２２を含む蒸気式空気抽出器１００の構造的部分を通して移動し、吐出流１２６として吐出口１２４のところで抽出器１００から外に出す。吸込口ディフューザ１１８、組合せスロート１２０、および吐出ディフューザ１２２は、蒸気式空気抽出器１００内のいくつかの領域とすることができ、本質的に分離した構造でなくてよいことは理解されるであろう。吸込口ディフューザ１１８は、速度流１１５を受け取り流体流１０６と混合し、速度流１１５のエネルギーを圧力に変換する。組合せスロート１２０を通して流れが生じた後、組合せ流れ１１７が吐出ディフューザ１２２内に入り、さらに組合せ流れ１１７の速度を、速度エネルギーを圧力エネルギーに変換することを完了するレベルに低減する。
【００２０】
吐出ディフューザ１２２に入った後、組合せ流れ１１７の一部は、境界層剥離低減アセンブリ１２９を含む内面１２８にそって流れる。境界層剥離低減アセンブリ１２９は、複数のポート１３０を備える。ポート１３０は、真空流がポート１３０内に生じるように真空源１３２に流体で結合された孔であってよい。本明細書で説明されているような真空は、吐出ディフューザ１２２内を流れる流体の少なくとも一部が、ポート内に生じる圧力が吐出ディフューザ１２２の近い部分の圧力よりも低くなる結果として生じる流体流に応じてポート１３０を通して抽出されるか、または他の何らかの方法で引き出されるような吐出ディフューザ１２２内の圧力よりも低い圧力であることは理解されるであろう。
【００２１】
ポート１３０は、切断または孔あけなどにより形成された孔であってよく、また吐出ディフューザ１２２の内面１２８の少なくとも一部にそって円周上および軸方向に配置することができる。真空キャビティ１３４は、内面１２８と外面１３６との間に形成することができる。例えば、真空キャビティ１３４は、外面の周り、および内面１２８に結合されたポート１３０の周りに取り付けられたプレナム１３８またはマニホールドにより定めることができる。真空キャビティ１３４は、真空をポート１３０に送出し、真空をポート１３０間に分配するため真空源１３２を複数のポート１３０に結合する。真空キャビティ１３４は、真空流を１つまたは複数のポート１３０に結合することを助けるバッフル（図に示されていない）、溝、または他の構造を含むように構成することができる。１つまたは複数の真空口１４０は、真空キャビティ１３４を真空源１３２に結合することができる。他の実施形態では、１つまたは複数の真空源１３２は、真空キャビティ１３４を使用せずに１つまたは複数のポート１３０に直接結合することができる。
【００２２】
いくつかの実施形態では、弁などの流量制御装置１４２は、ポート１３０に送られる真空の量を調整するために真空源１３２とポート１３０との間の真空流内に位置することができる。流量制御装置１４２は、好適な弁または制限装置とすることができ、いくつかの実施例では、圧力または流量制御装置である。流量制御装置１４２は、流量制御装置制御システムまたはプロセッサなどの流量制御装置コントローラ１４４に対する応答で動作可能である。流量制御装置コントローラ１４４は、流量制御装置１４２のオンオフ動作、ステップ動作、ステージ動作、または可変動作を制御するための流量制御装置制御信号１４６を発生することができる。コントローラは、任意の種類の制御信号発生および制御システムとすることができ、図５に関して以下で説明されているようなプロセッサを備えるか、または他の運用システム内のモジュールまたはサブシステムとすることができる。流量制御装置コントローラ１４４は、センサ１４８から入力を受け取るか、または発電所運用システム１５０からデータを受け取ることができる。流量制御装置コントローラ１４４は、センサ１４８または発電所運用システム１５０のいずれかから１つまたは複数の動作特性を受け取り、流量制御装置制御信号１４６を受け取った動作特性に応じて発生させるように構成することができる。流量制御装置１４２をポート１３０を通して真空の圧力および流れを制御するため制御することができる動作特性の実施例は、限定はしないが、圧力、流れ、関連する復水器内の冷却水温、空気連携、および真空レベルを含む。いくつかの実施形態では、コントローラ１４４は、復水器圧力、非凝縮性流量、冷却水温、および蒸気式空気抽出器逆圧のうちの１つまたは複数に応じて吐出ノズル内から流体流を引き出す速度を制御するように構成することができる。
【００２３】
１つまたは複数の動作特性を監視することによ、コントローラ１４４は、それぞれのポート１３０を通して与えられる真空を制御し、したがって、吐出ディフューザの内面１２８にそってそこから抽出される組合せ流体１１７の量を制御することができる。そのようなものとして、コントローラ１４４は、他の何らかの方法では組合せ流れの境界層剥離が吐出ディフューザ内で発生し、したがって蒸気式空気抽出器１００の流れ容量が失われてしまうであろう条件の下でポートを通じて抽出された流れを高めることができる。ポート１３０を通じて抽出される真空レベルまたは流れは、動作条件が境界層剥離が発生する可能性がないことを示している場合に流量制御装置１４２の操作により低減するか、またはなくすことができ、それにより、吐出流１２６として他の何らかの方法で吐出口１２４から出るであろう組合せ流体１１７の一部を引き出すことから生じうるマイナスの効果をなくすか、または最低限に抑えることができる。
【００２４】
本発明の他の例示的な実施形態では、蒸気式空気抽出器の性能を改善するための方法は、吐出ディフューザノズル内に配置されているポートを通じて蒸気式空気抽出器の吐出ディフューザノズル内の流体流などの流れの一部を引き出すことを含む。ポートは、蒸気式空気抽出器の吐出ディフューザノズルの内面の周りに位置決めされた貫通孔とすることができる。
【００２５】
この方法は、さらに、ポートを通して流れの一部を取り出すことを行うための真空を発生することも含むことができ、また蒸気式空気抽出器への空気吸込口で真空の少なくとも一部を引き出すことを含むことができる。これは、さらに、吐出ディフューザノズルの外面の周り、およびポートの周りに位置する真空マニホールド内に真空を発生させることも含むことができる。
【００２６】
上述のように、この方法は、さらに、１つまたは複数のを動作特性に応じて引き出しを調整すること、および／または復水器圧力、非凝縮性流量、冷却水温、および蒸気式空気抽出器逆圧のうちの１つまたは複数に応じて流体流を引き出す速度を制御することも含むことができる。
【００２７】
図２は、第１の抽出器１００Ａおよび第２の抽出器１００Ｂを備える他の例示的な実施形態による二段蒸気式空気抽出器を例示している。第１の抽出器１００Ａおよび第２の抽出器１００Ｂの一方または両方は、図１に関して上で説明されている抽出器に類似していてもよいし、異なっていてもよい。例えば、第１の抽出器１００Ａおよび第２の抽出器１００Ｂの両方が境界層剥離低減アセンブリを備えているように例示されているが、その２つのうちの１つのみが装備してもよい。それに加えて、第３の、またはそれ以上の蒸気式空気抽出器１００は、図２は２つの直列結合抽出器しか例示していないとしても、直列に結合することもできる。
【００２８】
この実施例に例示されているように、第１の抽出器１００Ａは、発電所復水器などの流体源から流体流１０６Ａを受け取る。流体１０６Ａは、吸込室１１６Ａ内で、蒸気ストレーナ１１２Ａを通して、蒸気ノズル１１０Ａにより送出される高圧蒸気１１４Ａと組み合わされる。速度流１１５Ａは、吸込口１１８Ａに入り、組合せスロート１２０Ａを通って、第１の境界層剥離低減アセンブリ１２９Ａを備える吐出ディフューザ１２２Ａに移動する。第１の境界層剥離低減アセンブリ１２９Ａのポート１３０Ａは、内面１２８Ａにそって流体流の一部を引き出して吐出ディフューザ１２２Ａ内の組み合わされた流体流の境界層剥離を低減するために真空源から真空を受け取る。この実施例では、真空源は、抽出器１００Ａの吸い込みヘッド１０２Ａに位置する真空ポート２０２である。流量制御装置１４２Ａは、センサ１４８Ａまたは運用システム１５０Ａからコントローラ１４４Ａに供給されるような１つまたは複数の動作特性に対する応答として流量制御装置コントローラ１４４Ａにより制御される。吐出流１２６Ａは、吐出流１２６Ａとして吐出口１２４Ａから出て、流体１０６Ｂとして吸込口１０４Ｂを通り第２の抽出器１００Ｂに入る。
【００２９】
第２の抽出器１００Ｂでは、流体１０６Ｂは、吸込室１１６Ｂ内で、蒸気ストレーナ１１２Ａを通して、蒸気ノズル１１０Ｂにより送出される高圧蒸気１１４Ｂと組み合わされる。高圧蒸気１１４Ｂは、別の蒸気弁と離して示されているが、高圧蒸気１１４Ａとして同じ高圧蒸気源から受け取ることができる。速度流１１５Ｂは、吸込口１１８Ｂに入り、組合せスロート１２０Ｂを通って、吐出ディフューザ１２２Ｂに移動する。第２の境界層剥離低減アセンブリ１２９Ｂは、真空源１３２Ｂから真空を受け取るためのポート１３０Ｂを含む。第２の境界層剥離低減アセンブリ１２９Ｂは、内面１２８Ｂにそって流体流の一部を引き出して吐出ディフューザ１２２Ｂ内の組み合わされた流体流の境界層剥離を低減するように構成される。流量制御装置１４２Ｂは、センサ１４８Ｂまたは運用システム１５０Ｂから流量制御装置コントローラ１４４Ｂに供給されるような１つまたは複数の動作特性に対する応答として流量制御装置コントローラ１４４Ｂにより制御される。１つまたは複数のセンサ１４８Ｂまたは運用システム１５０Ｂは、センサ１４８Ａおよび運用システム１５０Ａと同じものとすることができる。吐出流１２６Ｂは、吐出流１２６Ｂとして吐出口１２６Ｂから出る。
【００３０】
他の実施形態では、上述のように、既存の蒸気式空気抽出器は、境界層剥離低減アセンブリおよびシステムを備えるように蒸気式空気抽出器を修正することにより性能改善することを目的として修正することができる。図３は、蒸気式空気抽出器を修正する方法の１つの例示的な実施形態の流れ図を示している。この方法は、さらに、図１を再び参照することにより理解することができる。図に示されているように、方法３００は、プロセス３０２において吐出ディフューザ１２２の内面１２８上に真空ポートを形成するための貫通孔などの孔１３０を形成することから始めることができる。孔１３０が３０２で形成された後、真空プレナム１３８またはマニホールドが、吐出ディフューザ１２２の外面１３６に、またプロセス３０４の真空ポート１３０の周りに、取り付けられる。真空プレナム１３８がそれぞれのポートで真空が形成されるように取り付けられた後、プレナム１３８は、３０６で真空源１３２に結合され、それにより、真空プレナム１３８のキャビティ１３４内に供給され、またプロセス３０２で形成されたそれぞれのポート１３０に通される。
【００３１】
ポートまたは孔１３０は、孔あけ、穴抜き、切断、または他の好適な機械加工方法を含む、適用可能な方法またはシステムにより形成することができる。孔１３０は、さらに、成型または鋳造などによりプレナム１３８またはキャビティ１３４の製作時に形成することもできる。一般に、孔１３０は、吐出ディフューザ１２２の内面１２８の円周上および軸方向に形成することができる（ディフューザ吐出ノズルとも呼ばれる）。形成される孔１３０の数量、サイズ、およびパターンは異なる場合があり、いくつかの実施形態では、流れのパターンおよび臨界動作条件において、また吐出ディフューザ１２２内で境界層剥離を生じる動作特性の存在下で、境界層剥離を十分に低減するのに必要な真空レベルの分析により決定することができる。
【００３２】
いくつかの実施形態では、上述のように、流量制御装置１４２などの流量制御装置は、真空プレナム１３８および／または孔と真空源１３２との間に結合される。流量制御装置は、二状態装置、多状態装置、または真空プレナム内で、孔１３０を通して真空を調整するように構成された可変流量もしくは真空レベル装置とすることができる。流量制御装置コントローラ１４４は、流量制御装置に結合することができ、センサ１４８または他の運用システム１５０から１つまたは複数の動作特性を受け取るように構成することができ、その後、制御決定および信号が生成される。
【００３３】
境界層剥離低減アセンブリまたはこのようなアセンブリを備える蒸気式空気抽出器機器のうちの１つまたは複数を、発電所の発電システム内に配備し、復水器からの非凝縮性気体の除去の改善、したがって復水器および発電所の効率の改善を促進することができる。
【００３４】
境界層剥離低減アセンブリとともに蒸気式空気抽出器を使用する発電所および発電システムの例示的な一実施形態は、図４に例示されている。発電所４００では、原子炉圧力容器４０２は、熱を発生し、給水４０５から蒸気４０８を生成するための炉心４０４を備える。分離器および乾燥器４０６は、蒸気４０８を抽出し、蒸気４０８を高圧タービン４１０に送る。高圧タービン４１０は、抽出された蒸気４１２を加熱装置４１４に戻し、液化する。それに加えて、二次蒸気４１６は、水分分離器および加熱装置４１８に供給され、次いで、低圧タービン４２０に供給される。高圧タービン４１０および低圧タービン４２０は、発電機４２２に結合されており、電力を発生する。
【００３５】
復水器４２４は、蒸気を受け取り、蒸気４１６を液化し、発電プロセスに再循環させ、凝縮蒸気をポンプ４２６に供給する。復水器４２４は、蒸気を液化するための冷却水４２８を受け取る。非凝縮性気体吐出口４３０では、復水器４２４内から非凝縮性気体４３２を抽出し、非凝縮性気体４３２Ａを第１の抽出器１００Ａに供給する。これは、第１の抽出器１００Ａおよび第２の抽出機１００Ｂにより発生するポンプ動作に対する反応である。高圧蒸気源４３４Ａは、非凝縮性気体４３２Ａと組み合わされ第１の吐出ディフューザ１２２Ａに供給される蒸気を第１の抽出器１００Ａに供給する。第１の吐出ディフューザ１２２Ａ内の組み合わされた流体流は、流量制御装置コントローラ１４４Ａに対する応答として真空制御装置１４２Ａを通して真空源１３２Ａにより供給されるような真空レベルおよび流量を含むポート１３０Ａ（図に示されていない）を通る。第１の吐出ディフューザ１２２Ａ内の第１の境界層剥離低減アセンブリ１２９Ａを通った後、この流れは、第１の吐出流１２６Ａとして第１の抽出器１００Ａから吐き出される。
【００３６】
熱交換機４３６は、第１のステージの空気抽出器１００Ａから吐き出された蒸気を液化し、除去するように、位置決めされ、構成されている。蒸気を取り除くことにより、第２のステージの抽出器１００Ｂに送られる流体流１０６Ｂ内の蒸気負荷は、低減される。この方法では、第２のステージの抽出器１００Ｂは、第１のステージの抽出器１００Ａから受け取った非凝縮性気体を処理するためにのみ必要である。
【００３７】
流体流１０６Ｂは、第２の抽出器１００Ｂに入る。高圧蒸気源４３４Ｂは、流体流１０６Ｂと組み合わされ第２の吐出ディフューザ１２２Ｂに供給される蒸気を第２の抽出器１００Ｂに供給する。第２の吐出ディフューザ１２２Ｂ内の組み合わされた流体流は、流量制御装置コントローラ１４４Ｂに対する応答として真空制御装置１４２Ｂを通して真空源１３２Ｂにより供給されるような真空レベルおよび流量を含む第２の境界層剥離低減アセンブリ１２９Ｂを通る。第２の吐出ディフューザ１２２Ｂ内の境界層剥離低減アセンブリ１２９Ｂを通った後、この流れは、第２の吐出流１２６Ｂとして第２の抽出器１００Ｂから吐き出される。次いで、第２の吐出流１２６は、オフガスシステム４３８に供給される。オフガスシステム４３８は、任意の種類のシステムとすることができ、例えば、原子炉の通常運転中に発生する放射性気体廃棄物および水素の回収、制御、処理、遅延、および／または処分を行うシステムを含むことができる。
【００３８】
流量制御装置コントローラ１４２Ａおよび流量制御装置コントローラ１４２Ｂは、例えば復水器圧力センサ４４０、復水器冷却水温４４２、非凝縮性流体流量センサ４４４、蒸気式空気抽出器逆圧センサ４４６を含むさまざまなセンサからセンサ入力を受け取ることができる。追加のセンサおよび関係する動作特性も、図４に例示されていなくても、流量制御装置コントローラ１４２Ａおよび／または１４２Ｂに供給することができる。例えば、追加のセンサは、圧力、流れ、関連する復水器内の冷却水温、空気連携、空気圧、真空レベルなどの動作特性を与えることができる。
【００３９】
次に図５を参照すると、境界層剥離低減アセンブリ（そのようなものとして）用のコントローラ１４４などの流量制御装置コントローラの動作環境は、コンピュータシステム５００としての一実施形態に例示されている。コンピュータシステム５００は、メモリシステム５２２、入力装置５０４、および出力装置５０８とともに少なくとも１つの高速処理ユニット（ＣＰＵ）５１２を備えるコンピュータ５０２を含む。これらの要素は、少なくとも１つのバス構造５１６により相互接続される。
【００４０】
例示されているＣＰＵ  ５１２は、よくある設計であり、計算を実行するための算術論理演算ユニット（ＡＬＵ）５１４、データおよび命令を一時的に格納しておくためのレジスタ５１８の集合体、およびシステム５００の動作を制御するための制御ユニット５２０を備える。少なくともＤｉｇｉｔａｌ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ、Ｓｕｎ、ＭＩＰＳ、Ｍｏｔｏｒｏｌａ、ＮＥＣ、Ｉｎｔｅｌ、Ｃｙｒｉｘ、ＡＭＤ、ＨＰ、およびＮｅｘｇｅｎのプロセッサを含む、さまざまなプロセッサは、ＣＰＵ  ５１２として等しく好ましい。本発明の例示されている実施形態は、これらの処理プラットフォームのどれかに移植できるように設計されているオペレーティングシステム上で動作する。
【００４１】
メモリシステム５２２は、一般に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）半導体デバイスなどの高速な主記憶５２４、およびフロッピーディスク、ハードディスク、テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの二次記憶装置５２６、および電気的、磁気的、光学的、または他の記録媒体を使用してデータを格納する他の装置を含む。主記憶５２４は、さらに、表示装置を通じて画像を表示するためのビデオディスプレイメモリを含むことができる。当業者であれば、メモリシステム５２２は、さまざまな記憶容量のさまざまな他のコンポーネントを備えることができることを理解するであろう。上述のような１つまたは複数の動作特性をメモリシステム５２２に記憶することができる。
【００４２】
入力装置５０４および出力装置５０８も、おなじみのものである。入力装置５０４は、例えば、キーボード、マウス、物理的トランスデューサ（例えば、マイクまたは上述のような１つまたは複数のセンサ）を含むことができる。出力装置５０８は、ディスプレイ、プリンタ、トランスデューサ（例えば、スピーカー）などを含むことができる。ネットワークアダプタまたはモデムなどのいくつかの装置は、入力および／または出力装置として使用することができる。
【００４３】
当業者に知られているように、コンピュータシステム５００は、さらに、オペレーティングシステムおよび少なくとも１つのアプリケーションプログラムを含む。オペレーティングシステムは、コンピュータシステムの動作および資源の割り当てを制御するソフトウェアの集まりである。アプリケーションプログラムは、オペレーティングシステムを通じて利用可能になるコンピュータ資源を使用して、ユーザーが望むタスクを実行するソフトウェアの集まりである。両方とも、例示されているメモリシステム５２２内に常駐する。
【００４４】
コンピュータプログラミングの当業者の慣例によれば、本発明は、コンピュータシステム５００より実行される動作の記号表現を参照しつつ以下で説明される。このような動作は、時には、「コンピュータ実行」と呼ばれる。記号的に表されている動作は、ＣＰＵ  ５１２によるデータビットを表す電気信号の操作およびメモリシステム５２２内のメモリロケーションへのデータビットの保持、さらに信号の他の処理を含むことは理解されるであろう。データビッドが保持されるメモリロケーションは、データビットに対応する特定の電気的、磁気的、または光学的特性を持つ物理的な場所である。本発明は、コンピュータ可読媒体上に格納された一連の命令を含む、１つまたは複数のプログラムで実装することができる。コンピュータ可読媒体は、メモリシステム５２２に関して上述した装置、または装置の組合せのどれかとすることができる。
【００４５】
例示されている蒸気式空気抽出器およびその修正形態は、境界層剥離低減アセンブリおよび／または蒸気式空気抽出器自体の構造および位置決めおよび設計に応じて異なることがあることは理解されるであろう。これらの教示に一致する、境界層剥離低減アセンブリおよび／または蒸気式空気抽出器の他のこのような実装も、本開示の範囲内にあると考えられる。
【００４６】
本発明またはその実施形態の要素または特徴を説明する際に、「１つの」、「その」、および「前記」という用語（英語の冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」）は、要素または特徴のうちの１つまたは複数があることを意味することが意図されている。用語「含む」、「備える」、「持つ」という用語は、包含的であり、特に説明されている以上の追加の要素または特徴があることを意味することが意図されている。
【００４７】
当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を上述の例示的な実施形態および実装に加えることができることを理解するであろう。したがって、上述の説明に含まれる、または付属の図面に示されている内容はすべて、例示的である解釈すべきであり、制限する意味があると解釈すべきではない。
【００４８】
さらに、本明細書で説明されているプロセスまたは段階は、説明されている、または例示されている特定の順序で実行することを必ず必要とするものと解釈されないことは理解されるであろう。また、追加の、代替えのプロセスまたは段階を使用できることも理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態による境界層剥離低減アセンブリを備える単一段蒸気式空気抽出器の側断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態による境界層剥離低減アセンブリを備える二段蒸気式空気抽出器の側断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態による蒸気式空気抽出器を修正する方法の流れ図である。
【図４】本発明の他の実施形態による２つの蒸気式空気抽出器を使用する原子力発電システムのシステム概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による境界層剥離流量コントローラを採用する方法および装置を実装するために使用することができるコンピュータシステムのブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１００  空気抽出器
１０２  吸込ヘッド
１０４  吸込入力
１０６  流体流
１０８  蒸気室
１１０  蒸気ノズル
１１２  蒸気ストレーナ
１１４  高圧蒸気
１１５  速度流
１１６  吸込室
１１７  組合せ流れ
１１８  吸込口ディフューザ
１２０  組合せスロート
１２２  吐出ディフューザ
１２４  吐出口
１２６  吐出流
１２８  内面
１３０  ポート
１３２  真空源
１３４  真空キャビティ
１３６  外面
１３８  真空プレナム
１４０  真空口
１４２  弁
１４４  弁コントローラ
１４６  弁制御信号
１４８  弁制御信号
１４８  センサ
１５０  運用システム
１５２  動作特性
２０２  真空ポート
４００  発電所
４０２  原子炉圧力容器
４０４  炉心
４０５  給水
４０６  分離器および乾燥器
４０８  蒸気
４１０  タービン
４１２  抽出された蒸気
４１４  加熱装置
４１６  二次蒸気
４１８  分離器および加熱装置
４２０  低圧タービン
４２２  発電機
４２４  復水器
４２６  ポンプ
４２８  冷却水
４３０  非凝縮性気体吐出口
４３２  非凝縮性気体
４３４  蒸気源
４３６  熱交換機
４３８  オフガスシステム
４４０  復水器圧力センサ
４４２  冷却水温
４４４  流量センサ
４４６  抽出器逆圧センサ
５００  コンピュータシステム
５０２  コンピュータ
５０４  入力装置
５０６  入力インターフェイス
５０８  出力装置
５１０  出力インターフェイス
５１２  ＣＰＵ
５１４  バス構造
５１６  ＡＬＵ
５１８  レジスタ
５２０  制御ユニット
５２２  メモリシステム
５２４  主記憶
５２６  二次記憶装置
【図１】
0005134244.tif 000002
【図２】
0005134244.tif 000003
【図３】
0005134244.tif 000004
【図４】
0005134244.tif 000005
【図５】
0005134244.tif 000006