(57)【要約】ノズルは、冷媒出力の差を防止するために、出口において異なる供給源から冷媒を混合する。異なる供給源からの流れを有する複数経路構成または他の供給源からの流れの周りに同心円状に配置された複数経路構成を含む、異なる流路構成がノズル内で使用可能である。旋回羽根は、流体の流れを混合またはフィルタリングするためにノズル内に設置されてもよい。ディフューザを使用して、ジェットポンプのように流れを受動的に吸引または加速し、混合することができる。ノズルは、より高密度のデブリと流体との間の運動量差に基づいてデブリを捕捉するトラップフィルタのような濾過システムと組み合わせることができる。フィルタは、流路を遮断することなくデブリを捕捉するために、磁気、接着剤、または多孔質材料を使用することができる。【選択図】図２Ａ
2020512556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉で使用可能な給水ノズルであって、
別個の冷却剤源に由来する複数の流れ導管と、
内部の複数の流れ導管を組み合わせるディフューザを備え、
前記冷却剤源のうちの少なくとも1つは、前記原子炉のための給水である、
ノズル。
【請求項２】
前記流れ導管のうちの少なくとも1つは、前記ディフューザから離れた冷却剤源に接続し、前記流れ導管のうちの少なくとも1つは、前記ディフューザを囲む冷却剤源に接続する、請求項1に記載のノズル。
【請求項３】
前記複数の流れ導管が、
第1の冷却剤源に由来する内側中央導管と、
第2の冷却剤源に由来する上部流れ導管と、
前記中央導管を取り囲み、前記第1の冷却剤源から発生する外側中央導管と、
第2の冷却剤源に由来するディフューザの環状開口部と、
を含む、請求項1に記載のノズル。
【請求項４】
前記外側中央導管が、前記外側中央導管を通って流れる冷却剤を旋回させるように構成された少なくとも1つの旋回ベーンを含む、請求項3に記載のノズル。
【請求項５】
前記内側中央導管が、その末端においてプレディフューザ内に開口し、前記上部流れ導管が前記予拡散器内で終端する、請求項3に記載のノズル。
【請求項６】
前記内側中央導管、前記上部流れ導管、前記外側中央導管、および前記環状開口は、前記ディフューザ内の端子において互いに同心である、請求項3に記載のノズル。
【請求項７】
前記ディフューザに取り付けられたバイパス可能なフィルタシステムをさらに備えた、請求項1に記載のノズル。
【請求項８】
前記バイパス可能なフィルタシステムが、前記ディフューザの開口部全体にわたって延在する運動量フィルタと、前記ディフューザの外周をライニングする遠心フィルタとのうちの少なくとも1つを含む、請求項7に記載のノズル。
【請求項９】
前記遠心フィルタは、前記ディフューザの周囲をライニングする磁性材料を含み、前記ディフューザは、前記ディフューザを通過する冷媒を旋回させてデブリを前記磁性材料に向かって駆動するように構成された少なくとも1つのスワールベーンを含む、請求項8に記載のノズル。
【請求項１０】
前記運動量フィルタは、前記流路内の方向変化の点で前記流路内にデブリトラップを有する流路を含む、請求項8に記載のノズル。
【請求項１１】
前記バイパス可能なフィルタシステムは、閾値圧力に達するまで前記バイパス可能なフィルタシステムを通過しなければならず、前記バイパス可能なフィルタシステムの周りの新しい流路が前記閾値圧力で開くように構成される、請求項8に記載のノズル。
【請求項１２】
前記複数の流れ導管が、前記ノズル内に付加的に製造される、請求項1に記載のノズル。
【請求項１３】
給水入口と、
給水を受けるように構成された複数のスパージャノズルを備え、
当該複数のスパージャノズルの各々は、
別個の冷却剤源から発生する複数の流れ導管であって、前記冷却剤源のうちの少なくとも1つが前記給水である、複数の流れ導管と、
内部の複数の流れ導管を組み合わせるディフューザと、。
を備える原子炉で使用するためのスパージャ組立体。
【請求項１４】
前記別個の冷却剤源が、前記給水入口及び前記環状降水管を含む、請求項13に記載のスパージャ組立体。
【請求項１５】
前記複数の流れ導管が、
第1の冷却剤源に由来する内側中央導管と、
第2の冷却剤源に由来する上部の流れ導管と、
前記内側中央導管を取り囲み、前記第1の冷却剤源から発生する外側中央導管と
第2の冷却剤源に由来するディフューザの環状開口部と、
を含む、請求項13に記載のスパージャ組立体。
【請求項１６】
前記ノズルの各々は、前記ディフューザに取り付けられたバイパス可能なフィルタシステムをさらに含み、前記バイパス可能フィルタシステムは、前記ディフューザの開口全体にわたって延びる運動量フィルタと、前記ディフューザの外周をライニングする遠心フィルタとのうちの少なくとも1つを含む、請求項13に記載のスパージャ組立体。
【請求項１７】
前記遠心フィルタは、前記ディフューザの周囲をライニングする磁性材料を含み、前記ディフューザは、前記ディフューザを通過する冷媒を旋回させてデブリを前記磁性材料に向かって駆動するように構成された少なくとも1つのスワールベーンを含む、請求項16に記載のスパージャ組立体。
【請求項１８】
前記運動量フィルタは、前記流路内の方向変化の点で前記流路内にデブリトラップを有する流路を含む、請求項16に記載のスパージャ組立体。
【請求項１９】
前記バイパス可能なフィルタシステムは、閾値圧力に達するまで前記バイパス可能なフィルタシステムを通過しなければならず、前記バイパス可能なフィルタシステムの周りの新しい流路が前記閾値圧力で開くように構成される、請求項16に記載のスパージャ組立体。
【請求項２０】
前記複数の流れ導管が、前記給水入口から遠いほど、より大きな流れ面積を有する、請求項13に記載のスパージャ組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
原子炉における給水スパージャのノズルとその使用方法
【背景技術】
【０００２】
図1は、ESBWR圧力容器などの従来技術の原子炉圧力容器10の断面図である。容器10は、炉心シュラウド14内の1つ以上の燃料集合体1を横方向に支持するコアプレート18を含む。炉心シュラウド14は、炉心及び集合体1を通る冷却材の上方への流れを下降流から下降管アニュラス4内で分離する。コアプレート18はさらに、炉心シュラウド14を支持し、それ自体が支持リング及び脚部2によって支持されてもよい。上部ガイド12は、炉心シュラウド14の上部に配置され、炉心シュラウド14に潜在的にボルト締めされる。上部ガイド12は、燃料集合体1の上部に横方向の支持及び位置決めを提供するグリッド構造とすることができる。上部ガイド12の各開口部は、4つの燃料集合体1（または炉心、2つまたは3つの燃料集合体の端部に周辺開口部の場合）のための横方向の支持および案内を提供することができる。1つまたは複数の計装管50および制御棒駆動装置は、炉心内の状態の制御および監視のために、容器10の底部を通って延びてもよい。
【０００３】
液体冷却剤がアセンブリ1の間で沸騰するとき、蒸気と水との加熱混合物は、上部ガイド12を通って上方に流れる。煙突20は、煙突20内の隔壁21を通って流れ、クロスフローを制限し、反応器10を通って上昇するこの加熱された冷却液中の再循環渦の可能性を最小にする燃料集合体1を出るエネルギー蒸気/水混合物を受け取る。チムニ20は、チムニー拘束部23によって横方向に支持されたチムニーヘッド22を介して反対側の端部で蒸気分離器40を支持する。煙突20を出た後、蒸気/水混合物は、そこを通って上昇する蒸気-水混合物から液体水を分離する蒸気分離器40に導かれる。蒸気分離器40からの蒸気は、蒸気乾燥器41に上向きに流れ、そこで追加の水分が除去される。分離され除去された液体は、チムニー20の外壁と容器10の内壁との間の環状降水管4内に導かれる。次いで、蒸気乾燥器41から出た乾燥された蒸気は、電力生産のために主蒸気ライン3に導かれる。
【０００４】
新たな補給水は、下降管アニュラス4に流入する主給水ライン11から受け取られる。給水は、典型的には加熱されるが、下降管アニュラス4内の乾燥器41及び蒸気分離器40から方向転換された液体水よりも冷却される。例えば、ライン11からの流入給水は、乾燥器41及び蒸気分離器40から環状降水管4内に流れて反応器を通って再循環するときに、沸騰温度付近で作動する水の温度よりも華氏100度又はそれ以上低くてもよい。ライン11からの給水を均等に分配するために、分配システムを環状降水管4で使用して、新たな給水流れを均一に分配することができる。図2 A及び2 Bは、新たな給水流れを分配するために使用可能な従来の給水スパージャ組立体24の上面図及び正面図である。図2A及び2Bに見られるように、スパージャ組立体24は、主給水ライン11に接続し環状空間を横切って水を分配する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示的な実施形態は、原子炉冷却剤のような流体を混合するために使用可能なノズルを含む。例示的な実施形態のノズルは、十分に混合された出力のためにディフューザまたはノズル出口で一緒に流れる異なる流体源からの複数の流路を含む。異なる流体源は、別個に配置され、ノズルに遠隔の給水源、及びノズルが浸漬される環状降水管源など、異なる特性の流体を提供することができる。第1の源から流体を同心状に引き込む内側経路および外側経路を有する4経路構成と、第2の源から流体を引き込む頂部経路および環状経路とを含む、いくつかの異なる流路構成を使用することができる。旋回羽根は、流体流に混合および濾過を与えるために、流路および/またはディフューザ部のうちの1つまたは複数、場合によっては例示的な実施形態のノズルの全長に存在してもよい。1つ以上のディフューザは、複数の流体源からの流れ及び混合を吸引又は加速するように成形されてもよい。例示的なノズルは、構成要素間の材料遮断を伴わない単一の一体型設計の流路を有することができ、および/または個々の構成要素、チャネル、および流路が互いに漸増的に組み立てられる付加製造方法によって製造することができる。
【０００６】
例示的な実施形態のノズルは、非機能的又は詰まった場合に選択的に係合解除及び回避され得るフィルタシステムを含み得る。例えば、バイパス可能なフィルタシステムは、流体の流れを遮断することなく、より高密度のデブリと流体との間の運動量差に基づいてデブリを捕捉するトラップフィルタを含むことができる。例示的なフィルタは、材料に向かって遠心的に強制的に押し出されるデブリを捕捉するディフューザの外周上の磁性材料、接着剤、または多孔質材料、ならびにターンを形成し得ないデブリを捕捉するために流路内のデブリトラップを有する運動量フィルタを含む。例示的なフィルタは、ディフューザと一体化され得るが、目詰まりに関連する閾値圧力においてなど、選択的離脱時に、バイパス可能なフィルタシステムの周りの新しい流路が生成され得る。
【０００７】
例示的なノズルは、給水マニホルド又は複数のノズルに給水を分配するスパージャ集成体と共に使用可能である。例えば、入口給水は、様々なノズル流導管のための第1の供給源として使用することができ、一方、蒸気分離器からの水及び/又は環状降水管内に流れる乾燥機を第2の供給源に使用することができる。ノズルは、スパージャ集成体からの流れを均等に分配するために、マニホールド内の給水入口からの距離を有する流れ面積又は迎え角に関して変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来技術の原子力容器および内部構造物の図である。
【図２Ａ】給水スパージャ組立体の概略上面図である。
【図２Ｂ】図2Aの給水スパージャ組立体の概略図である。
【図３】例示的な実施形態のスパージャノズルの断面概略図である。
【図４】図3の例示的な実施形態のスパージャノズルの頂部断面概略図である。
【図５】例示的な実施形態のスパージャノズルの外部の斜視図である。
【図６】別の例示的な実施形態のスパージャノズルの斜視図である。
【図７】例示的な実施形態のスパージャノズルの断面概略図である。
【図８Ａ】例示的な実施形態のスパージャ・ノズル・フィルタの断面の斜視図である。
【図８Ｂ】図8Aの例示的な実施形態のスパージャノズルフィルタの断面の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
例示的な実施形態は、添付の図面を詳細に説明することによってより明らかになり、同様の要素は、例示のみを目的として与えられ、したがって、それらが示す用語を限定するものではない。
【００１０】
これは特許文献であるため、一般的な構築規則は、それを読み理解する際に適用されるべきである。本明細書に記載され示された全ては、添付の特許請求の範囲に含まれる主題の一例である。本明細書で開示される任意の特定の構造的および機能的詳細は、例示的な実施形態または方法をどのようにして使用するかを説明するためのものにすぎない。本明細書に具体的に開示されていないいくつかの異なる実施形態は、請求項の範囲に含まれる；したがって、特許請求の範囲は、多くの代替形態で実施され得、本明細書に記載される例示的な実施形態のみに限定されると解釈されるべきではない。
【００１１】
第1 、第2などの用語は、様々な要素を説明するために本明細書で使用され得るが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、1つの要素を別の要素と区別するためにのみ使用される。例えば、例示的な実施形態の範囲から逸脱することなく、第1の要素を第2の要素と呼ぶことができ、同様に、第2の要素を第1の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用するとき、「および/または」という用語は、関連するリストされた項目のうちの1つまたは複数の任意のおよびすべての組合せを含む。
【００１２】
要素が別の要素に「接続」 、「結合」 、「結合」 、「結合」 、「結合」 、または固定された場合、それは、他の要素または介在要素に直接接続または結合され得ることが理解されよう。対照的に、ある要素が別の要素に「直接接続される」または「直接結合される」と呼ばれる場合、介在する要素は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の語は、同様の形で解釈されるべきである（例えば、「間に」 、「間に」 、「隣接する」 、「直接隣接する」など）。同様に、「通信可能に接続された」のような用語は、ワイヤレスで接続される中間デバイス、ネットワークなどを含む、2つのデバイス間の情報交換ルートのすべての変形を含む。
【００１３】
本明細書で使用されるように、単数形「 a 」 、「 an 」 、および「 the 」は、単数形および複数形の両方を含むことが意図されていない限り、単数、複数、および/またはその両方のような単語を明示的に示していない。「備える」 、「備える」 、「含む」 、「含む」 、および/または「含む」という用語は、本明細書で使用されるとき、1つまたは複数の他の特徴、ステップ、動作の存在または追加を排除しないことをさらに理解されよう、要素、構成要素、アイデア、および/またはそのグループ。
【００１４】
以下で説明する構造および動作は、図面に記載および/または記載された順序とは異なる順序で行われてもよいことにも留意されたい。例えば、連続して示される2つの動作および/または図は、関与する機能/動作に応じて、実際には同時に実行されてもよく、ときには逆の順序で実行されてもよい。同様に、以下で説明する例示的な方法内の個々の動作は、以下で説明する単一の動作とは別にループまたは他の一連の動作を提供するように、個々にまたは順次に実行され得る。以下で説明する特徴および機能を有する任意の実施形態は、任意の実行可能な組合せで、例示的な実施形態の範囲内に入ると推定されるべきである。
【００１５】
本発明者らは、原子炉内の給水及び蒸気分離器/乾燥器水の異なる流れが炉心を通って流れる前に十分に混合することができないことを認識している。この不適切な混合は、異なる温度及び/又は化学的性質を有する別個の水の流れをもたらす可能性がある。炉心シュラウド又はチムニー壁によって形成された降水管壁のような原子炉部品が異なる冷却剤流に曝されると、それらは、熱応力及び疲労などのサイクル及び摩耗を受け、異なる位置で絶えず冷却され、加温されることがある。さらに、異なる特性の冷却剤/減速材が炉心を通過する場合、原子炉の中性化装置は、異なる束で大きく変化することがあり、炉心の不安定性および非効率性をもたらす。したがって、本発明者らは、好ましくは任意の新しい給水が導入されるとすぐに、原子炉全体にわたる冷却剤中の特性の適切な混合および一貫性の必要性を認識した。
【００１６】
発明者らは、デブリードマン-燃料相互作用によるフレッティングが生じる反応器コアだけでなく、すべての反応器位置で反応器水の濾過が望ましいことをさらに認識した。しかしながら、フィルタは、給水の流れを妨げてはならず、または水からデブリを保持するので、著しい圧力低下を生じさせなければならない。したがって、発明者らは、炉心冷却材の流れ全体に影響を与えないような方法で追加の原子炉冷却材濾過の必要性を認識した。以下に記載される例示的な実施形態は、例示的な実施形態によって可能にされる固有の解決策を本発明者らによって認識されるこれらおよび他の問題に対処する。
【００１７】
本発明は、混合ノズル、混合ノズルを使用する給水スパージャ集成体、及びそれらの全てを使用する方法である。本発明とは対照的に、以下に説明する少数の例示的な実施形態および例示的な方法は、本発明と一緒におよび/またはそれに関連して使用され得る様々な異なる構成のほんの一部を例示する。
【００１８】
図2Aは、複数の例示的な実施形態のスパージャノズル100を、給水ライン11からの分配給水の出口として、又はアニュラス4（図1）のような原子炉の環状降水管内に使用する関連技術の給水スパージャ組立体24の図である。図2Bは、関連技術アセンブリ24の正面図または横断面図である。図2A及び2Bに見られるように、組立体24は、給水管の環状空間内に適合するように弧状又は半円形とすることができる。複数のアセンブリ24は、アニュラス全体を覆うために使用されてもよく、及び/又はアセンブリ24は、環状降水管の上方又は全体にわたって延在してもよい。図2Aの上面図によって示唆されるように、アセンブリ24は、降水管の円周の周りに角度方向に延在し得るが、例示的な実施形態のノズル100は、半径方向に90度の角度で開口し得る。単一スパージャ組立体24は、複数の出口及び/又はノズル100を収容することができ、主給水ライン11からの液体冷却剤が下降管アニュラス全体に分配され、アニュラスの底部で炉心内に均等に供給されることを可能にする。
【００１９】
図3は、図2A及び図2Bのノズル100として使用可能な例示的な実施形態のスパージャノズル100 Aの断面概略図である。すなわち、設置時に、図3に配向された例示的な実施形態のノズル100 aは、コアシュラウド又は環状降水管又は他の空間の他の内面に面し、一方、スパージャ組立体は、ページ内に延びることができる。図3に見られるように、例示的な実施形態のスパージャノズル100aは、ディフューザ110内のいくつかの別個の流れを収集する。これらの流れは、様々な供給源からのものであり、異なる流動特性、化学的性質、及び/又は温度を有し、ノズル100 aは、平均化された状態の流れのためのこれらの流れの混合を促進する。
【００２０】
例えば、図3及び図4に示されるように、4つの異なる流体経路が、ディフューザ110又は他の場所など、例示的な実施形態のノズル100 Aにおいて混合されてもよい。中央導管101は、ノズル100 Aをスパージャ組立体に接続するノズル導管120を通って、比較的低温及び/又は低エネルギーの給水を受けるスパージャ組立体又は他のマニホルドなどの供給源から水を運ぶことができる。中央導管101は、導管101を通る流体速度を増加させ、ディフューザ110および/またはプレディフューザ111を介してジェットポンプ効果を生成するために、より小さい流れ面積を有してもよい。中央導管101は、上部流れ導管102から形成されたプレディフューザ111に流入する。上部流れ導管102は、ノズル導管120を貫通するパイプ又はチューブであってもよい。上部導管102は、再循環された高温液体のような垂直方向の流れを捕捉して方向転換し、蒸気乾燥器及び/又は蒸気分離器から落下し、下降管に至ることができる。プレディフューザ111におけるジェットポンプ効果により、中央導管101からの中央のより速い流れは、上部導管102からのより高温の液体流を、2つの流れ混合物が混合する前ディフューザ111に吸引する。
【００２１】
同様に、外側導管103は、中央導管101の供給源からノズル導管120を通って液体水を運ぶ。外側導管103は、中央導管101よりも大きく、大量の冷却水を運ぶことができる。スワールベーン105は、外側導管103の内側に螺旋またはねじれパターンを形成し、その中の流体流れに角運動量を与え、水流のせん断表面積を増大させることによってディフューザ110内へのその混合および拡張を強化することができる。スワールベーン105によって与えられる回転又は旋回はまた、流れ誘起振動を低減する。外側ベンチュリアニュラス104は、降水管に流入する比較的高温の水など、上部導管102と同じ供給源から液体水を集めることができる。外側導管103からのより大きい外側の流れは、ベンチュリアニュラス104内に液体を吸引することができ、そこでディフューザ110内で混合する。
【００２２】
全ての流れはディフューザ110内で相互混合し、これはより低いエネルギー流にジェットポンプ効果を付与し得る。導管101 、102 、103 、および104からの流れの挟み込みは、ディフューザ110における混合および熱伝達を強化する。ディフューザ110はさらに、流体流れのせん断表面積を増大させることによって流れを混合するのを助けるために、スワールベーン（図示せず）を含むことができる。外側導管103からより大きな流れで旋回羽根105によって付与される旋回などの流れの任意の回転または乱流は、ディフューザ110からの混合流の混合および排出をさらに強化することができる。ディフューザ110は、図3及び図4に矢印で示すように周囲の流体に流入してもよく、下降管アニュラス内の流れを包囲する角度である可能性がある。このように、例示的な実施形態のノズル100 aからのこの流れは、いくつかの例示的な実施形態のノズル100 aの間でよく混合され、均等に分配され得る。このように、例示的な実施形態のノズル100 Aは、給水及び戻り水の混合及びエネルギー及び化学物質の平均化、降流アニュラス内を流れる温度勾配又は別個の低温/高温流を反応炉心内に還元する。
【００２３】
発明者らは、モデル化された例示的な実施形態のノズル100 aと、同一の異なる給水流れと加熱された水源とを、ESBWR降流管アニュラス内の温度及び条件をシミュレートする加熱水源とを有する。例示的な実施形態のノズル100 Aからのフローは、はるかに平坦な温度勾配を生成し、開放管からの流れよりはるかに速い（数フィート少ない）周囲の水タンク温度での温度の一般的な平均化を示す。さらに、混合されていない給水の冷たい中央部分プルームは、開放管から生成され、ほぼ足の流れのために持続し、一方、例示的な実施形態のノズル100 aからの流れは、そのような中央プルームが不足し、全体的に速く混合される。
【００２４】
図5は、ノズル100の外部を示す例示的な実施形態のスパージャノズル100の図である。図5に示されるように、上部導管102は、下方の矢印によって示される流れに到達し、方向を変えるために、ノズル導管120の外部まで延在してもよい。収集漏斗191は、上部導管102に取り付けられて、さらに多くの流体を収集し、同時に上部導管102内に加速させることができる。水抜き孔または蒸気分離器（図示せず）は、任意の二相流を除去し、液体水のみが例示的な実施形態のノズル100を通って流れることを確実にするために、収集漏斗191と共に使用されてもよい。さらに、2相流を減少させ、液体混合物を遮断または妨害することを可能にするために、水抜き孔または蒸気分離器（図示せず）をノズル100の内部に使用することができる。
【００２５】
図2A及び2Bに示すように、複数の例示的な実施形態のノズル100をスパージャ組立体24で使用することができる。これらのノズル100は、全て、例示的な実施形態のノズル100 A又はスパージャノズル100と同一であってもよい。複数の単純なエルボを、原子炉容器10（図1）と同様の曲げ半径を有するパイプの頂部に接続することができる。したがって、入口ノズル100は、原子炉容器内に供給するためのより冷たい給水に接続されてもよい。スパージャノズル100はまた、例えば、主給水ライン11に近いノズル100によって、より小さい又は比較的少ない流れ面積を有するが、ノズル100は、ライン11から離れるように、より大きく又はより多くの流れ区域を有することができる。これは、圧力が損失に起因して給水中でより低くなり得る、より多くの流路を提供することによって、スパージャ組立体24からの液体給水の均一な分配を可能にし得る。さらに、ノズル100は全て、環状降水管流に直交する半径方向に配向されてもよく、又はノズル100は、いずれかの方向に直交する30度オフなどの異なる角度及び別個の角度に設定されてもよい。例示的な実施形態のノズル100 aに加えて、または代替として、いくつかの異なる設計のノズル100を使用することもできる。このように、例示的な実施形態のノズル100又は100Aは、全て、既存の給水環及び/又は新しい給水入口で使用可能である。
【００２６】
例えば、図6に示すように、異なる例示的な実施形態のスパージャノズル100 Bは、図2 A及び2 Bのノズル100として使用可能である。図6に見られるように、例示的な実施形態のノズル100 Bは、旋回ベーンを有しない拡大中央導管101及び外側ベンチュリアニュラス104のみを含み、1つの中央低温給水導管及び1つの外側高温再循環水導管を含む。中央導管101からの給水のための拡大された流れ面積は、より少ない損失を引き起こし、及び/又はディフューザ111内へのより大きな流路を提供し得る。より低い損失及びより大きな流れ面積のため、例示的な実施形態のノズル100 Bは、スパージャ組立体24（図2 A及び図2 B）内の主給水ライン11から遠い位置で使用されて、全ての例示的な実施形態のノズル100からさえも流れることができる。
【００２７】
図7は、ディフューザ110の代わりにフィルタディフューザ116を除いて、例示的な実施形態のノズル100 Aと同様であり得る、さらに別の例示的な実施形態のスパージャノズル100 Cの図である。図7に示すように、例示的な実施形態のノズル100 cは、出口の周りに幾つかのフィルタ要素117及び118を有するフィルタディフューザ116を含む。フィルタディフューザ116は、流体がフィルタエレメントの周りを流れることを可能にし、望ましくない圧力低下を引き起こすことを可能にするバイパス119をさらに含む。例えば、バイパス119は、導管101 、102 、103 、104からの流体がリフトオフメカニズムによって生じる環状間隙を通って流れ、フィルタエレメントを回避するように、フィルタディフューザ116の端部を外側に（矢印で示すように）分離させるリフトオフ機構であってもよい。同様に、バイパス119は、端部が、フィルタ要素を通過することなくフィルタディフューザ116から出る流体のための新しい流路を形成する、流れ経路および/または解放弁の外に回転することを可能にする解放を有するヒンジであってもよい。バイパス119は、例えば、フィルタ遮断に関連する閾値力でフィルタエレメントで端部を解放する、バネ、アクチュエータ、及び/又は解放ラッチであってもよい。もちろん、非常に高い背圧閾値を有するバイパス119が使用され得、または非常に高い背圧閾値を有するバイパス119が使用され得、流体流は、周囲の流れに対して十分な圧力でフィルタ詰まりの事例では導管104または102から戻され得る。
【００２８】
図7に見られるように、濾過要素は、フローベーン115を有する分流フィルタ117及び/又は遠心フィルタ118を含むことができる。遠心フィルタ118は、環状磁石又は磁性タイル、ディフューザ116の内部表面をレーザ焼結することから作られた多孔性及び/又は接着性媒体、及び/又は任意の他のデブリ捕捉バリアであってもよい。流れベーン115は、潜在的に導管103内のベーン105と組み合わせて、フィルタリングディフューザ116を通って流れる結合流体にスワールを与え、原子炉内構造内で共通の金属粒子及びフィラメントなどのより重い/密度のデブリは、追加の求心加速度なしで質量の増加に起因して半径方向外向きに移動する。デブリが旋回流体流内で外向きに押されると、デブリは遠心フィルタ118に接近又は接触することになり、遠心フィルタ118は、磁気引力、物理的交絡、及び/又は化学的接着によってデブリを捕捉することができる。したがって、デブリは、遠心分離効果によってディフューザ116の外縁部でフィルタ118内またはその上に保持され得、一方、流体は、その中心を通って中心に流れることができる。
【００２９】
[0037]分流フィルタ117は、ディフューザ116の全流路又は出口を横切って延在し、ディフューザ116を通過する全ての液体を濾過する。分流フィルタ117は、例示的な実施形態のノズル100 cの入口で個々の流路103及び/又は101内に配置されてもよい。例えば、付加製造によって、多孔質又はメッシュフィルタ117が流路103及び101の基部に存在してもよい。経路103および101の原点の近くに配置されたフィルタ117の遮断または他の非機能性の事例では、バイパス119は、ノズル100 cの全体を持ち上げ、給水が源から周囲の流れおよびバイパスフィルタ100 cに直接流れることを可能にし得る。
【００３０】
[0038]迂回フィルタ117は、メッシュまたはスクリーンまたは有機マトリックスを含む任意のタイプのフィルタであり得る。分流フィルタ117は、図8A及び8Bに示す運動量トラップフィルタ117であってもよい。図8Aに見られるように、運動量トラップフィルタ117は、複数の次元で延在する、円形ではあるが、開いて大きな流路175を生成する、いくつかの階段状またはクレープされたプレートを含み得る。例えば、流路175は、1つのレベルで長距離を走行し、次いで、垂直方向に短い距離を逸らし、ランを継続することができる。
【００３１】
図8 Bのプロファイルセクションに見られるように、流路175のより長いランの後に構築された運動量は、長いランの終わりに経路トラップ170内のデブリ17を捕捉するために使用され得る。デブリ17は、経路175を通って流れる流体よりも大きく/高密度であるので、デブリ17は、流れ経路175の回路を通って流体で曲がるのではなく、あまりに多くの運動量を有し、代わりにトラップ170に入る。運動量トラップ170は、トラップ170内に通過するデブリ17をさらに捕捉し、その引き抜きが開放流路175内に戻ることを防止する、磁気、多孔質、および/または接着材料を含むことができる。このようにして、流体は、開いた流路175を比較的容易に通過し、フィルタ117から出て、開いた流路175を塞ぐことなく、より大きなデブリがトラップ170に捕捉される。
【００３２】
[0040]遠心フィルタ118および/または分流フィルタ117は、保守間隔中に洗浄されてもよく、または、バイパス119の作動および/または例示的な実施形態のノズル100 cの除去によって、モジュール式に置き換えられてもよい。遠心フィルタ118および運動量フィルタ117は、流体の流れを著しく遮断せずにデブリを捕捉および保持することができるが、例えば容積的に大きいデブリまたは故障状態に遭遇したときなど）バイパス119が作動し、作動不能なフィルタによって妨害されることなく流体を直接降水管に流入させることができる。このようなバイパスはまた、フィルタが洗浄および/または交換されるとき、保守間隔中にリセットされ得る。
【００３３】
例示的な実施形態のスパージャノズル100は、実質的に放射性、溶融、ブリッピング、または放射性微粒子の保持/吸着などの物理的特性を実質的に変化させることなく、原子炉環境に適合する弾性材料から作製され得る。例えば、オーステナイト系ステンレス鋼304または316 、XM-19 、ジルコニウム合金、ニッケル合金、合金600などを含むいくつかの既知の構造材料が、例示的な実施形態のノズル100の構成要素の任意の要素に対して選択され得る。接合構造および直接接触要素は、ファウリングを防止するために、異なるおよび適合性のある材料から選択されてもよい。例示的な実施形態のスパージャノズル100は、鋳造及び/又は成形などの単一部品として製造することができ、旋回羽根又は導管などの個々の構成要素の複雑さ及び可能性を低減し、分離又は弛緩させることができる。さらに、例示的な実施形態のスパージャノズル100は、各構成要素を最も単純な中央構成要素から連続的に構築し、追加の外側構成要素を同じに溶接することによって、付加製造によって製造することができる。
【００３４】
図2A及び2Bに示すように、例示的な実施形態のスパージャノズル100は、下降管アニュラスのアセンブリ24上に、又は保守停止中又はプラント製造中に設置することができる。すなわち、例示的な実施形態のノズル100は、BWRのような既存の反応器、並びにESBWRのような新たに作動されたプラントにおける新しいノズルとして機能することができる。例示的な実施形態のノズルは、ノズル導管120とアセンブリ24との接合部によって、バヨネット継手、Swagelok継手、舌、ねじ、および/または溶接点などの既存の接合構造を介して比較的容易に取り付けられ得る。このような接合構造はまた、容易な除去/検査又は例示的な実施形態のノズル100及び/又は洗浄及びフィルタの交換を容易にすることができる。上述のように、複数の異なる例示的な実施形態のノズル100は、予想される反応器条件に基づいて、ノズル100 A 、100 B 、100 C間の様々な設計、及び/又は異なる位置及び流れ角度で、単一のアセンブリ24において使用されてもよい。
【００３５】
したがって、例示的な実施形態および方法が説明されるが、例示的な実施形態は、以下の特許請求の範囲内に依然として含まれながら、ルーチン実験を通じて変更および置換され得ることを、当業者は諒解されよう。例えば、実施形態例は、沸騰型反応器で見られる精製水との使用において説明されるが、様々な異なるプラントタイプ、コア構成、および流体冷却剤は、単に例示的な実施形態の適切な寸法および材料選択を通じて、特許請求の範囲内に入る。そのような変形は、これらの特許請求の範囲から逸脱するものと見なされるべきではない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月4日(2019.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉で使用可能な給水ノズルであって、
別個の冷却剤源に由来する複数の流れ導管と、
内部の複数の流れ導管を組み合わせるディフューザを備え、
前記冷却剤源のうちの少なくとも1つは、前記原子炉のための給水である、
ノズル。
【請求項２】
前記流れ導管のうちの少なくとも1つは、前記ディフューザから離れた冷却剤源に接続し、前記流れ導管のうちの少なくとも1つは、前記ディフューザを囲む冷却剤源に接続する、請求項1に記載のノズル。
【請求項３】
前記複数の流れ導管が、
第1の冷却剤源に由来する内側中央導管と、
第2の冷却剤源に由来する上部流れ導管と、
前記中央導管を取り囲み、前記第1の冷却剤源から発生する外側中央導管と、
第2の冷却剤源に由来するディフューザの環状開口部と、
を含む、請求項1に記載のノズル。
【請求項４】
前記外側中央導管が、前記外側中央導管を通って流れる冷却剤を旋回させるように構成された少なくとも1つの旋回ベーンを含む、請求項3に記載のノズル。
【請求項５】
前記内側中央導管が、その末端においてプレディフューザ内に開口し、前記上部流れ導管が前記予拡散器内で終端する、請求項3に記載のノズル。
【請求項６】
前記ディフューザに取り付けられたバイパス可能なフィルタシステムをさらに備えた、請求項1に記載のノズル。
【請求項７】
前記バイパス可能なフィルタシステムが、前記ディフューザの開口部全体にわたって延在する運動量フィルタと、前記ディフューザの外周をライニングする遠心フィルタとのうちの少なくとも1つを含む、請求項7に記載のノズル。
【請求項８】
前記遠心フィルタは、前記ディフューザの周囲をライニングする磁性材料を含み、前記ディフューザは、前記ディフューザを通過する冷媒を旋回させてデブリを前記磁性材料に向かって駆動するように構成された少なくとも1つのスワールベーンを含む、請求項8に記載のノズル。
【請求項９】
前記運動量フィルタは、前記流路内の方向変化の点で前記流路内にデブリトラップを有する流路を含む、請求項8に記載のノズル。
【請求項１０】
給水入口と、
給水を受けるように構成された複数のスパージャノズルを備える、原子炉で使用するためのスパージャ組立体。
【国際調査報告】
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2020512556.tif 000014