原子炉構成要素の振動を減衰する装置及び方法
【課題】原子炉構成要素の振動を機械的に減衰する装置及び方法を提供する。
【解決手段】振動減衰装置１００は、ピストン１３０を捕捉する筐体１０１を含む。筐体１０１からの漏れ又は筐体１０１に流入する原子炉冷却材が原子炉又はこの減衰装置を損傷しないように、筐体１０１は原子炉冷却材に適合する振動減衰流体で充満され且つ／又は充満可能であってもよい。装置は、ピストン１３０と筐体１０１との間の運動に対抗する弾性力を加える１つ以上のばねを更に含んでもよい。ピストン１３０の軸及び筐体１０１の一端部は、減衰される相対運動又は振動を伴う２つの原子炉構成要素に結合されてもよい。また方法は、原子炉の構成要素の間の相対運動及び振動を減少及び／又は防止するために振動減衰装置１００を使用してもよい。
【解決手段】振動減衰装置１００は、ピストン１３０を捕捉する筐体１０１を含む。筐体１０１からの漏れ又は筐体１０１に流入する原子炉冷却材が原子炉又はこの減衰装置を損傷しないように、筐体１０１は原子炉冷却材に適合する振動減衰流体で充満され且つ／又は充満可能であってもよい。装置は、ピストン１３０と筐体１０１との間の運動に対抗する弾性力を加える１つ以上のばねを更に含んでもよい。ピストン１３０の軸及び筐体１０１の一端部は、減衰される相対運動又は振動を伴う２つの原子炉構成要素に結合されてもよい。また方法は、原子炉の構成要素の間の相対運動及び振動を減少及び／又は防止するために振動減衰装置１００を使用してもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、原子炉構成要素の振動を機械的に減衰する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単一の構成要素の振動を軽減又は減衰するために及び／又は複数の構成要素の間の振動及び相対運動を軽減又は減衰するために、機械式振動減衰装置が使用されてもよい。従来の機械式振動減衰装置は、２つの構成要素が振動する間に構成要素の間に復元力を与え、それにより振動を軽減し且つ減衰するばねのような弾性構成要素を採用してもよい。更に、従来の機械式振動減衰装置は、２つの構成要素が振動する間に構成要素間の任意の運動に対抗する力を加え、それにより振動を減衰する高粘度流体などの摩擦要素又は非弾性要素を採用してもよい。
【０００３】
原子炉及び関連する動作中の構成要素は、モータ、弁、タービンなどのいくつかの運動する部品並びに高圧、高粘度の冷却材の流れ及び原子炉内部で起こりうる沸騰などによって、構成要素間で振動及び相対振動を起こす場合がある。燃料棒で起こる核分裂、腐食及び材料損傷により、通常、原子炉の動作条件は高レベルの放射能を含む。時間の経過に伴い、放射能及び腐食は炉心構成要素の材料強度及び弾性を劣化させる。従って、放射線が存在する環境で起こる振動及び長期にわたる運転サイクルは、原子炉構成要素に障害を引き起こす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０２７１１８２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９７８，４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、原子炉構成要素間の振動を減衰し且つ／又は軽減する装置及び方法に関する。本発明に係る装置は、原子炉の２つの構成要素の間に結合され、それら２つの構成要素の間の振動及び／又は相対運動を減衰してもよい。本発明は、２つの構成要素の間の振動及び／又は相対運動を減衰するための減衰流体として原子炉冷却材又は原子炉冷却材に適合する流体を使用してもよい。
【０００６】
本発明に係る振動減衰装置は、ピストンを捕捉し、保持し、包囲し且つ／又はその他の態様により収容する筐体を含んでもよい。筐体からの漏れ又は筐体に流入する冷却材が原子炉又は本発明に係る装置を損傷しないように、筐体は原子炉冷却材に適合する振動減衰流体によって充満され且つ／又は充満可能であってもよい。振動の減衰は、ピストンと筐体との相対運動により実現され、相対運動は、筐体及び／又はピストンに配置可能である流体流路を通して振動減衰流体を押し出す。本発明は、ピストンと筐体との間の運動に対抗する弾性力を加える１つ以上のばねを更に含んでもよい。ピストンの軸及び筐体の一端部は、減衰される相対運動又は振動を伴う２つの原子炉構成要素に結合されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明に係る振動減衰装置の一実施形態を示した図である。
【図２】図２は本発明に係る振動減衰装置の別の実施形態を示した図である。
【図３】図３は本発明に係る振動減衰装置の更なる実施形態を示した図である。
【図４】図４は従来の沸騰水型軽水炉（ＢＷＲ）のジェットポンプ構体を示した図である。
【図５】図５は図４のジェットポンプ構体を示した横断面図である。
【図６】図６はジェットポンプ構体を有する第１の構成例において使用される振動減衰装置の一実施形態を示した図である。
【図７】図７はジェットポンプ構体を有する第２の構成例において使用される振動減衰装置の一実施形態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
添付の図面を詳細に説明することにより、本発明は更に明らかになるであろう。図面は単に例示を目的として提示され、従って、本発明を限定しない。図中、同じ要素は同じ図中符号により示される。
【０００９】
詳細な例示的実施形態を本明細書において開示する。しかし、本明細書において開示する特定の構造及び機能の詳細は、実施形態を説明するための代表例にすぎない。実施形態は、多くの代替形態で実施されてもよく、本明細書で示される実施形態にのみ限定されるものとして解釈されるべきではない。
【００１０】
第１、第２などの用語が種々の要素を説明するために本明細書において使用されるが、それら要素はそれら用語により限定されるべきではないことが理解されるだろう。それらの用語は、ある要素を別の要素と区別するために使用されるにすぎない。例えば、実施形態の範囲から逸脱せずに、第１の要素を第２の要素と呼んでもよく、同様に、第２の要素を第１の要素と呼んでもよい。本明細書において使用されるように、用語「及び／又は」は、列挙される１つ以上の関連する項目の任意の組み合わせ及び全ての組み合わせを含む。
【００１１】
要素が別の要素に「接続」、「結合」、「係合」、「装着」又は「固着」されるものとして示される場合、その要素はその別の要素に直接接続又は直接結合されるか、あるいは仲介する要素が存在してもよいことが理解されるだろう。それに対して、要素が別の要素に「直接接続」又は「直接結合」されるものとして示される場合、仲介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用語は、同様の方法で解釈されるべきである（例えば、「〜の間」と「〜の間に直接」、「隣接する」と「直接隣接する」など）。
【００１２】
本明細書において使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、実施形態を限定することを意図しない。本明細書において使用されるように、特に指示のない限り、単数形は複数形も含むことを意図する。用語「具備する」及び／又は「含む」は、本明細書において使用される場合、記載される特徴、数字、ステップ、動作、要素及び／又は構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、数字、ステップ、動作、要素、構成要素及び／又はそれらの集合の存在又は追加を除外しないことが更に理解されるだろう。
【００１３】
尚、別のいくつかの実現例において、図示される機能／動作は、図面に示される順序と異なる順序で行われてもよい。例えば、連続して示される２つの図面は、実際には関係する機能性／動作に依存して、ほぼ同時に実行されてもよく又は逆の順序で実行されてもよい。
【００１４】
原子炉内部に特有の環境は、その環境の影響を受ける構成要素に対する従来の振動減衰機構及び振動減衰方法の使用には適していないことを本発明者は見い出した。放射能、冷却材の化学的性質に課される過酷な要求、高温及び大きな流体流量などの条件が組み合わさって、従来のスナバ型又はばね型の振動減衰装置を破壊又は劣化する。更に、油などの高粘度流体を使用してもよい流体利用非弾性振動減衰装置において、万一、振動減衰流体が漏れ又は他の理由により冷却材にさらされた場合、化学的不適合及び損傷という受け入れがたい危険が起こる場合がある。
【００１５】
振動に関連する損傷、構成要素間の摩耗及びその結果として必要になる構成要素の交換を考慮すると、原子炉内部のいくつかの構成要素は振動の減衰によって利するところがあると本発明の発明者は更に認識した。原子炉の内部には極度の高温、高圧及び放射線により誘起される脆化が同時に存在しているため、構成要素間の極端な可変振動及びそのような振動から起こる互いに接触する構成要素の摩耗によって、原子炉構成要素は特に損傷を受けやすい。
【００１６】
図１は、運転中の原子炉の内部で２つの構成要素の間の振動を減衰するために使用可能である振動減衰装置１００の一実施形態を示した図である。本実施形態の振動減衰装置１００は、一般に装置１００の他の要素を包囲し且つ／又は収容してもよい筐体１０１を含む。筐体１０１は一般に管状及び／又は円筒形であってもよいが、本実施形態の振動減衰装置１００の適用用途の特定の大きさ条件及び形状条件に基づいて、四面体、卵形、楕円形などの他の形状が使用されてもよい。
【００１７】
取り付け端部１０２及び／又は軸端部１０３を除いて、筐体１０１はほぼ中空であってもよい。振動を減衰する所望の原子炉構成要素に例えば第１の取り付け穴１０６を介して接合するのに十分な材料強度を得るために、取り付け端部１０２はほぼ中実であってもよい。第１の取り付け穴１０６は、所望の構成要素への直接及び／又は間接的な固着を助長するような任意の大きさ又は任意の形状であってもよい。例えば、ボルト又はねじを貫通させて本実施形態の装置１００を所望の構成要素に装着するために、第１の取り付け穴１０６はほぼ円筒形であり且つねじ山が形成されてもよい。あるいは、ラッチ機構、ロック／キー機構又は他の接合機構により、取り付け端部１０２が所望の構成要素に堅固に結合されてもよい。
【００１８】
図１において、取り付け端部１０２及び取り付け穴１０６は筐体１０１の一端部に示されるが、振動を減衰される構成要素の場所及び向きに応じて、取り付け端部１０２は筐体１０１の周囲の任意の所望の位置に配置されてもよい。例えば、取り付け端部１０２は、筐体１０１の一方の側から横方向に延出するタブの形態であってもよく且つ／又は筐体１０１から横方向に離間した位置で原子炉構成要素に装着するための取り付け穴１０６及び／又は他の接合機構を含んでもよい。取り付け端部１０２は、取り付け端部１０２に装着される構成要素と本実施形態の装置１００とを一体に結合できるような厚さで且つ／又は他の支持体を含めて形成されてもよい。
【００１９】
筐体１０１は、一般に流体チャンバ１２０及びピストン１３０を包囲し且つ／又は収容する。ピストン１３０は、筐体１０１の内部に捕捉された少なくとも１つの軸１３１及び少なくとも１つのヘッド１３２を含んでもよい。ピストンヘッド１３２は流体チャンバ１２０を２つの別個のチャンバ、すなわち第１の流体チャンバ１２１及び第２の流体チャンバ１２２に分割してもよい。そのように２つのチャンバに分割するために、ピストンヘッド１３２の周囲は、ピストンヘッドの周囲のほぼ全長に沿って筐体１０１に当接又は接触してもよい。流体チャンバ１２０をそのように分割するために、筐体１０１の構成に基づいて、ピストンヘッド１３２は任意の形状であってもよく且つ／又は任意の大きさであってもよい。
【００２０】
筐体１０１は、ピストン１３０の軸１３１が貫通する穴又は他の通路を有する軸端部１０３を有する。軸端部１０３は、図１に示されるように軸１３１に当接してもよいが、本実施形態の装置１００を取り巻く周囲環境と流体チャンバ１２０との間で流体を流通させるように軸１３１から離間してもよい。軸端部１０３は、軸端部１０３を通して軸１３１を低摩擦で運動させる球軸受、ブッシュ、潤滑剤又は他の機構を更に含んでもよい。更に、軸端部１０３はピストン１３０を捕捉する部材として作用するような大きさ及び／又は形状に形成されてもよい。すなわち、軸端部１０３はピストン１３０を筐体１０１の内部で運動させるが、筐体１０１からピストンを完全には脱落させない。例えば、ピストンヘッド１３２が筐体１０１の外へ出るのを防止するために、軸端部１０３の穴はピストンヘッド１３２の大きさより小さく形成されてもよい。
【００２１】
ピストン１３０の軸１３１は、本実施形態の振動減衰装置１００を選択された別の構成要素に結合させるための第２の取り付け穴１０５を含んでもよい。図１に示される第２の取り付け穴１０５は軸１３１の一端部にあるが、選択された別の構成要素に結合するために、第２の取り付け穴１０５及び／又は軸１３１は別の向きを有してもよい。例えば、所望の構成要素に結合するために、軸１３１はＬ字形に屈曲し且つ／又は異なる方向に延出してもよく、取り付け穴１０５は軸１３１に沿った任意の位置に配置されてもよく、又は使用されなくてもよい。振動を減衰する所望の原子炉構成要素に例えば第２の取り付け穴１０５を介して接合するのに十分な材料強度を得るために、軸１３１はほぼ中実であってもよい。第２の取り付け穴１０５は、他方の所望の構成要素への直接且つ／又は間接的な固着を助長するような任意の大きさ又は形状であってもよい。例えば、ボルト又はねじを貫通させて、本実施形態の装置１００を第２の所望の構成要素に装着するために、第２の取り付け穴１０５は通常円筒形であり且つねじ山が形成されてもよい。あるいは、ラッチ機構、ロック／キー機構又は他の接合機構により、軸１３１が他方の所望の構成要素に堅固に結合されてもよい。
【００２２】
筐体１０１は少なくとも１つの流体流路１５０を更に含む。流体流路１５０は、第１の流体チャンバ１２１及び第２の流体チャンバ１２２のうち少なくとも１つの流体チャンバに流体を流入させ且つ／又は第１の流体チャンバ１２１及び第２の流体チャンバ１２２のうち少なくとも１つの流体チャンバから本実施形態の振動減衰装置１００を取り囲む周囲環境へ流体を流出させる筐体１０１の孔又は他の開口部であってもよい。筐体１０１の構造的一体性を保持し且つ筐体１０１に何らかの流体流れを流通させるように、流体流路１５０は任意の形状又は大きさであってもよい。図１において、流体流路１５０は筐体１０１を分離するように見えるが、そのように見えるのは、図１の装置１００が特定の方向からの断面図で示されているためである。他の方向から見れば、筐体１０１は連続しており且つ剛性であるので、筐体１０１は、取り付け端部１０２及び軸端部１０３を含む単一の剛性の本体を形成する。
【００２３】
本実施形態の振動減衰装置１００は、筐体１０１の内部に第１のばね１６１及び／又は第２のばね１６２を更に含んでもよい。第１のばね１６１及び／又は第２のばね１６２は、第１の流体チャンバ１２１及び第２の流体チャンバ１２２にそれぞれ配置されてもよい。ピストンヘッド１３２と取り付け端部１０２との任意の相対運動に対して弾性抵抗を与えるように、第１のばね１６１は、第１の流体チャンバ１２１の内部でピストンヘッド１３２と取り付け端部１０２との間に結合されてもよい。同様に、第２のばね１６２は、ピストンヘッド１３２と軸端部１０３との任意の相対運動に対して弾性抵抗を与えるようにピストンヘッド１３２と軸端部１０３との間に結合されてもよい。ばね１６１及び１６２は、周知のコイルばね及び中実の弾性バー部材を含めて、ピストン１３０と筐体１０１との間に弾性復元力を与える多様な形態をとってもよい。ばね１６１及び１６２は単独で使用されてもよく、組み合わせて使用されてもよく、あるいは全く使用されなくてもよい。
【００２４】
原子炉環境内部の第１の構成要素及び第２の構成要素に取り付け端部１０２及び軸１３０を堅固に結合することにより、本実施形態の振動減衰装置１００は、第１の構成要素と第２の構成要素との相対運動を防止し且つそれらの構成要素間の振動を減衰してもよい。運転中の原子炉の構成要素は、先に述べた化学的性質条件を課される冷却材により取り囲まれている。ピストン１３２が筐体１０１の内部で運動した場合、冷却材は１つ以上の流体流路１５０を通って第１の流体チャンバ１２１及び／又は第２の流体チャンバ１２２に対して流入／流出し、それにより、筐体１０１内部におけるピストン１３０の運動を減衰する。このように、運転中の原子炉の環境においては許容されない油などの高粘度流体振動減衰媒体を使用することなく、装置１００に装着された第１の構成要素及び第２の構成要素は、筐体１０１とピストン１３０との間で流体による非弾性振動減衰を受ける。
【００２５】
本実施形態の装置は流体チャンバ１２０において流体として使用可能な冷却材により取り囲まれてもよいので、本実施形態では振動減衰流体の補充又はそれに関連する保守が不要である。更に、相変化の結果として又は放射性崩壊生成物として流体チャンバ１２０の内部に蓄積するガスは、いずれも、本実施形態の振動減衰装置１００を損傷することなく流体流路１５０を通って筐体１０１から容易に流出してもよい。
【００２６】
更に、流体流路１５０の大きさ及び位置は、冷却材が所望の流速で流体流路１５０を流通できるように規定されてもよい。流路１５０を更に細く形成するか又は筐体１０１のある特定の流体チャンバに流路１５０を形成しないことにより、筐体１０１内部におけるピストン１３０の運動、並びに本実施形態の装置１００に装着された構成要素の相対運動及び振動は、液圧振動減衰及び構成要素の相対運動に対する抵抗を更に受けることになる。また、ばね１６１及び／又は１６２は、本実施形態の装置１００に装着された構成要素の相対運動に対して更なる弾性減衰及び抵抗を加えてもよい。本明細書の開示を読み且つ構成要素の振動及び摩耗の種類及び頻度に関する知識を有する当業者は、本発明に従った振動減衰を実行しない場合に互いに対して運動し、振動し且つ摩耗する可能性がある原子炉構成要素に対して適切な振動減衰及び減衰の種類を提供するために流体１５０及びばね１６１／１６２を適正に選択でき且つ変形できるであろう。
【００２７】
本発明に係る振動減衰装置は、運転中の原子炉の環境にさらされた場合に物理的特性をほぼ維持し且つ先に説明された構造の機能を実行する材料から製造される。例えば、先に説明された要素を製造するために、腐食する確率が最小限であり且つ核横断面が小さい剛性材料が選択されてもよい。例えば、先に説明された部品のうちいくつか又は全てを製造するために、ステンレス鋼、アルミニウム合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金及び／又はニッケル系合金が使用されてもよい。これにより、本発明に係る装置は、運転サイクルが終了するまで又はそれを超える期間にわたり、運転中の原子炉の過酷な環境における材料損傷に起因する原子炉の交換の必要なく、更には動作中の原子炉の劣化及び損傷を引き起こすことなく、構成要素間の振動を減衰でき且つ構成要素を支持できる。
【００２８】
図２は、別の実施形態の振動減衰装置２００を示した図である。本実施形態の振動減衰装置２００は振動減衰装置１００に類似する特徴を有してもよく、それらの特徴は振動減衰装置１００の対応する特徴と同一の図中符号により示され、重複する説明は省略される。図２に示されるように、装置２００は筐体２０１の内部に流体流路を含まず且つ／又はピストン１３０のヘッド２３２に流体流路２５０を含んでもよい。ヘッド２３２の流体流路２５０の形状及び位置は、ピストン１３０が筐体２０１の内部で運動するにつれて流体チャンバ１２１及び１２２の間を流体が通過できるように規定されてもよい。流路２５０の形状を適正に形成することにより、筐体２０１の内部におけるピストン１３０の運動及び装置２００に装着された構成要素の運動は、液圧振動減衰及び構成要素の相対運動に対する抵抗を受ける。例えば、流体流路２５０の大きさを縮小すると、それを流れる流体に対する摩擦力が増加するので、筐体２０１の内部におけるピストン１３０の運動に対する液圧抵抗は大きくなり且つ本実施形態の振動減衰装置２００に装着された構成要素の振動は減衰される。
【００２９】
流体チャンバ１２１及び１２２の内部で使用される流体は、いずれも、原子炉冷却材に適合してもよく且つ／又は実際の冷却材材料であってもよいので、本実施形態の振動減衰装置２００における漏れ又は障害により、使用される流体にさらされた原子炉構成要素が損傷又は破壊されることはない。更に、本実施形態の振動減衰装置２００が振動減衰流体として使用可能な原子炉冷却材の中に浸漬されている場合、漏れが起こっても、流体チャンバ１２０の保守又は補充は必要ない。このように、本実施形態の振動減衰装置２００は、運転中の原子炉環境において構成要素の障害又は損傷のおそれなく使用可能である。
【００３０】
図３は、更なる実施形態の振動減衰装置３００を示した図である。本実施形態の振動減衰装置３００は、前述した実施形態の振動減衰装置１００及び２００の特徴に類似する特徴を有してもよく、重複する説明は省略される。図３に示されるように、本実施形態の振動減衰装置３００は、振動を減衰される構成要素３０１の内部にあってもよい。構成要素３０１は、振動の減衰又は運動に対する抵抗を必要とする運転中の原子炉において見られる任意の構成要素であってもよく、例えばＢＷＲのジェットポンプ構体止めねじ、ＢＷＲのジェットポンプ感知ライン支持体又は蒸気乾燥器支持構体などを含む。
【００３１】
流体チャンバ３２０は、構成要素３０１に存在してもよく、あるいは適切な穴あけ処理又は機械加工処理により構成要素３０１からくり抜かれてもよい。選択された構成要素における流体チャンバ３２０の位置及び構成要素全体の大きさに応じて、流体チャンバ３２０は、例えば図３に示されるような円筒形の孔のように多様な形状及び大きさを有してもよい。流体チャンバ３２０は、流体チャンバ３２０の内部で運動するピストン３３０を収容してもよい。ピストン３３０は、ピストン３３０が流体チャンバ３２０の外へ完全に出てしまうのを防止するような形状に形成されたストッパ３３２を更に含んでもよい。
【００３２】
流体チャンバ３２０の内部においてピストン３３０及び／又はストッパ３３２の運動に摩擦によって対抗することによりピストン３３０に対して振動の減衰を実行する流体で流体チャンバ３２０は充満されてもよい。先に説明した実施形態の場合と同様に、流体チャンバ３２０において使用される流体は原子炉冷却材に適合してもよく且つ／又は冷却材自体であってもよいので、漏れが起こった場合でも、原子炉構成要素に対する損傷は防止又は軽減される。更に、構成要素３０１が原子炉冷却材の中に浸漬されている場合、漏れが起こっても、構成要素３０１の周囲に存在する原子炉冷却材が漏れ部分を通して流体チャンバ３２０に流入することにより振動減衰流体を補給できるので、流体チャンバ３２０の保守及び補充の必要は少ない。
【００３３】
ピストン３３０は、構成要素３０１との間で望ましくない振動又は相対運動を起こす第２の原子炉構成要素に装着され且つ／又は当接してもよい。第２の原子炉構成要素はピストン３３０に堅固に接触するか又はピストン３３０と共に運動するので、流体チャンバ３２０の中の流体は、構成要素３０１と第２の構成要素との間の運動及び振動を減衰できる。本実施形態の振動減衰装置３００は、ごく近接する２つの構成要素の間で且つ／又は追加の筐体を使用せずに振動及び運動を減衰すると共に、不適合な振動減衰流体の漏れによる冷却材汚損の危険を低減する。
【００３４】
本発明に係る振動減衰装置は、任意の原子炉構成要素の間の振動を減衰し且つ／又はそれらの間の相対運動を減少するために使用されてもよい。以下に説明される方法例は、ＢＷＲのジェットポンプにおいて振動を減衰するために本発明に係る装置を使用する可能性を示す。
【００３５】
図４は、従来の沸騰水型軽水炉のジェットポンプ構体１０を示した側面図である。水はジェットポンプ構体１０を通って流れ、炉心（図示せず）に流入してもよい。ジェットポンプ構体１０は昇水管構体１２、中間構体１４、２つの入口ミキサ構体１６Ａ及び１６Ｂ並びに２つのディフューザ構体１８Ａ及び１８Ｂを含んでもよい。特に、昇水管構体１２は、昇水管構体１２を原子炉容器（図示せず）に結合する昇水管ブレース２０Ａ及び２０Ｂにより支持されてもよい。水の流れを２つの経路、すなわち入口ミキサ１６Ａを通過する経路及び入口ミキサ１６Ｂを通過する経路に分割するために、中間構体１４は昇水管構体１２の上端部２２に結合されてもよい。水はジェットポンプ入口ノズル２４を通って昇水管構体１２に流入してもよい。入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂは、一端部でエルボ２６Ａ及び２６Ｂにより中間構体１４にそれぞれ結合され且つ他方の端部で滑り嵌めによってジェットポンプディフューザ構体１８Ａ及び１８Ｂにそれぞれ結合されてもよい。配管を支持し且つ配管の振動を防止するために、リストレーナブラケット２８Ａ及び２８Ｂが入口ミキサ構体１６Ａ及び１６Ｂを昇水管構体１２に結合してもよい。
【００３６】
図５に示されるように、従来、リストレーナブラケット２８Ａ及び２８Ｂと入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂとの間に、ウェッジブラケット３２Ａ及び３２Ｂによりウェッジ３０Ａ及び３０Ｂがそれぞれ配置されてもよい。ウェッジボルト３４Ａ及び３４Ｂはウェッジ３０Ａ及び３０Ｂをウェッジブラケット３２Ａ及び３２Ｂにそれぞれ結合してもよく、従来、ウェッジ３０Ａ及び３０Ｂをボルト３４Ａ及び３４Ｂに沿って滑らせるように構成されてもよい。ねじ接合部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び３６Ｄはリストレーナブラケット２８Ａ及び２８Ｂを貫通し、入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂにそれぞれ接触することにより、密接で堅固な嵌合を構成する。ねじ接合部３６Ａ及び３６Ｂは、リストレーナブラケット２８Ａにおいてウェッジ３０Ａからそれぞれ１２０°の位置に配置されてもよく、ねじ接合部３６Ｃ及び３６Ｄは、リストレーナブラケット２８Ｂにおいてウェッジ３０Ｂからそれぞれ１２０°の位置に配置されてもよい。従来、止めねじ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び／又は３６Ｄがゆるむのを防止するために、止めねじ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び３６Ｄはリストレーナブラケット２８Ａ及び２８Ｂに仮付け溶接される。しかし、原子炉容器内に存在する過酷な条件がウェッジの支え不足と組み合わさって、仮付け溶接を剥離させる可能性がある。その結果、止めねじ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び／又は３６Ｄがゆるみ、リストレーナブラケット２８Ａ及び２８Ｂにおける入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂの密接で堅固な嵌合が破壊される。堅固な嵌合が失われると、入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂは振動する場合があり、これは望ましくない状態である。
【００３７】
図６に示されるように、本発明に係る振動減衰装置はウェッジ３０及びウェッジボルト３４の代わりに及び／又はそれらに加えて使用されてもよい。例えば、本発明に係る振動減衰装置１００（図１に示される）又は他の任意の実施形態は、各取り付け穴１０６及び１０５（図示せず）においてウェッジブラケット３２とウェッジ３０との間に装着されてもよい。これにより、装置１００は、リストレーナブラケット２８及び入口ミキサ１６における振動を減衰すると共に、入口ミキサ１６、ウェッジ３０及び／又はリストレーナブラケット２８の間に堅固な嵌合を確保し、それらの相対運動を減少してもよい。入口ミキサ１６Ａ及び振動減衰装置１００は原子炉冷却材に取り囲まれ且つその中に浸漬されてもよいので、振動減衰装置１００は、不適合な流体が原子炉内部に漏れ出す危険なく冷却材を振動減衰流体として使用できる。
【００３８】
あるいは、図７に示されるように、ウェッジが完全に取り除かれ、その代わりに本発明に係る振動減衰装置が使用されてもよい。リストレーナブラケット２８及び入口ミキサの振動を減衰する一方で、堅固な嵌合を確保し且つ入口ミキサ１６とリストレーナブラケット２８との相対運動を減少するために、リストレーナブラケット２８とウェッジブラケット３２との間に本発明に係る振動減衰装置１００が固着されてもよい。
【００３９】
更に、リストレーナブラケット２８Ａ及び関連する構成要素の代わりに本発明に係る振動減衰装置が使用されてもよく、２つの入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂを互いに対して固着し且つ入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂの間の振動を減衰するように、振動減衰装置は２つの入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂの間に装着され且つ／又は昇水管（１２）に結合されてもよい。
【００４０】
あるいは、本発明に係る振動減衰装置３００（図３に示される）は、止めねじ３６Ａ〜３６Ｄにおいて実現されてもよい。例えば、構成要素３０１（図３）は止めねじ本体３６Ａであってもよく、ピストン３３０は止めねじ３６Ａの端部で入口ミキサ１６Ａに当接してもよい。これにより、振動減衰装置３００は堅固な嵌合を確保してもよく、止めねじ３６Ａ及び入口ミキサ１６Ａの振動を減衰すると共に、止めねじ３６Ａと入口ミキサ１６Ａとの相対運動を減少してもよい。止めねじ３６Ａ及び入口ミキサ１６Ａは原子炉冷却材により取り囲まれ且つその中に浸漬されてもよいので、本発明に係る振動減衰装置３００は、不適合な流体が原子炉の中へ漏れ出す危険なく冷却材を振動減衰流体として使用できる。
【００４１】
以上、本発明を説明したが、定期的実験を通して、更なる発明活動なしに実施形態を変形できることは当業者には理解されるであろう。例えば、本発明において使用されるピストンは、移動ピストンとして機能可能である限り、中空内部筐体などの種々の形状及び大きさをとってもよい。変形は、本発明の趣旨の範囲からの逸脱とみなされるべきではなく、当業者には明らかであろうと考えられるそのような全ての変形は、添付の請求の範囲の範囲内に含まれることを意図する。
【符号の説明】
【００４２】
３０Ａ、３０Ｂ ウェッジ
３２Ａ、３２Ｂ ウェッジブラケット
１００ 振動減衰装置
１０１ 筐体
１２０ 流体チャンバ
１２１ 第１の流体チャンバ
１２２ 第２の流体チャンバ
１３０ ピストン
１３２ ピストンヘッド
１５０ 流体流路
１６１ 第１のばね
１６２ 第２のばね
２００ 振動減衰装置
２０１ 筐体
２３２ ピストンヘッド
２５０ 流体流路
３００ 振動減衰装置
３０１ 構成要素
３２０ 流体チャンバ
３３０ ピストン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、原子炉構成要素の振動を機械的に減衰する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単一の構成要素の振動を軽減又は減衰するために及び／又は複数の構成要素の間の振動及び相対運動を軽減又は減衰するために、機械式振動減衰装置が使用されてもよい。従来の機械式振動減衰装置は、２つの構成要素が振動する間に構成要素の間に復元力を与え、それにより振動を軽減し且つ減衰するばねのような弾性構成要素を採用してもよい。更に、従来の機械式振動減衰装置は、２つの構成要素が振動する間に構成要素間の任意の運動に対抗する力を加え、それにより振動を減衰する高粘度流体などの摩擦要素又は非弾性要素を採用してもよい。
【０００３】
原子炉及び関連する動作中の構成要素は、モータ、弁、タービンなどのいくつかの運動する部品並びに高圧、高粘度の冷却材の流れ及び原子炉内部で起こりうる沸騰などによって、構成要素間で振動及び相対振動を起こす場合がある。燃料棒で起こる核分裂、腐食及び材料損傷により、通常、原子炉の動作条件は高レベルの放射能を含む。時間の経過に伴い、放射能及び腐食は炉心構成要素の材料強度及び弾性を劣化させる。従って、放射線が存在する環境で起こる振動及び長期にわたる運転サイクルは、原子炉構成要素に障害を引き起こす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０２７１１８２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９７８，４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、原子炉構成要素間の振動を減衰し且つ／又は軽減する装置及び方法に関する。本発明に係る装置は、原子炉の２つの構成要素の間に結合され、それら２つの構成要素の間の振動及び／又は相対運動を減衰してもよい。本発明は、２つの構成要素の間の振動及び／又は相対運動を減衰するための減衰流体として原子炉冷却材又は原子炉冷却材に適合する流体を使用してもよい。
【０００６】
本発明に係る振動減衰装置は、ピストンを捕捉し、保持し、包囲し且つ／又はその他の態様により収容する筐体を含んでもよい。筐体からの漏れ又は筐体に流入する冷却材が原子炉又は本発明に係る装置を損傷しないように、筐体は原子炉冷却材に適合する振動減衰流体によって充満され且つ／又は充満可能であってもよい。振動の減衰は、ピストンと筐体との相対運動により実現され、相対運動は、筐体及び／又はピストンに配置可能である流体流路を通して振動減衰流体を押し出す。本発明は、ピストンと筐体との間の運動に対抗する弾性力を加える１つ以上のばねを更に含んでもよい。ピストンの軸及び筐体の一端部は、減衰される相対運動又は振動を伴う２つの原子炉構成要素に結合されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明に係る振動減衰装置の一実施形態を示した図である。
【図２】図２は本発明に係る振動減衰装置の別の実施形態を示した図である。
【図３】図３は本発明に係る振動減衰装置の更なる実施形態を示した図である。
【図４】図４は従来の沸騰水型軽水炉（ＢＷＲ）のジェットポンプ構体を示した図である。
【図５】図５は図４のジェットポンプ構体を示した横断面図である。
【図６】図６はジェットポンプ構体を有する第１の構成例において使用される振動減衰装置の一実施形態を示した図である。
【図７】図７はジェットポンプ構体を有する第２の構成例において使用される振動減衰装置の一実施形態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
添付の図面を詳細に説明することにより、本発明は更に明らかになるであろう。図面は単に例示を目的として提示され、従って、本発明を限定しない。図中、同じ要素は同じ図中符号により示される。
【０００９】
詳細な例示的実施形態を本明細書において開示する。しかし、本明細書において開示する特定の構造及び機能の詳細は、実施形態を説明するための代表例にすぎない。実施形態は、多くの代替形態で実施されてもよく、本明細書で示される実施形態にのみ限定されるものとして解釈されるべきではない。
【００１０】
第１、第２などの用語が種々の要素を説明するために本明細書において使用されるが、それら要素はそれら用語により限定されるべきではないことが理解されるだろう。それらの用語は、ある要素を別の要素と区別するために使用されるにすぎない。例えば、実施形態の範囲から逸脱せずに、第１の要素を第２の要素と呼んでもよく、同様に、第２の要素を第１の要素と呼んでもよい。本明細書において使用されるように、用語「及び／又は」は、列挙される１つ以上の関連する項目の任意の組み合わせ及び全ての組み合わせを含む。
【００１１】
要素が別の要素に「接続」、「結合」、「係合」、「装着」又は「固着」されるものとして示される場合、その要素はその別の要素に直接接続又は直接結合されるか、あるいは仲介する要素が存在してもよいことが理解されるだろう。それに対して、要素が別の要素に「直接接続」又は「直接結合」されるものとして示される場合、仲介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用語は、同様の方法で解釈されるべきである（例えば、「〜の間」と「〜の間に直接」、「隣接する」と「直接隣接する」など）。
【００１２】
本明細書において使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、実施形態を限定することを意図しない。本明細書において使用されるように、特に指示のない限り、単数形は複数形も含むことを意図する。用語「具備する」及び／又は「含む」は、本明細書において使用される場合、記載される特徴、数字、ステップ、動作、要素及び／又は構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、数字、ステップ、動作、要素、構成要素及び／又はそれらの集合の存在又は追加を除外しないことが更に理解されるだろう。
【００１３】
尚、別のいくつかの実現例において、図示される機能／動作は、図面に示される順序と異なる順序で行われてもよい。例えば、連続して示される２つの図面は、実際には関係する機能性／動作に依存して、ほぼ同時に実行されてもよく又は逆の順序で実行されてもよい。
【００１４】
原子炉内部に特有の環境は、その環境の影響を受ける構成要素に対する従来の振動減衰機構及び振動減衰方法の使用には適していないことを本発明者は見い出した。放射能、冷却材の化学的性質に課される過酷な要求、高温及び大きな流体流量などの条件が組み合わさって、従来のスナバ型又はばね型の振動減衰装置を破壊又は劣化する。更に、油などの高粘度流体を使用してもよい流体利用非弾性振動減衰装置において、万一、振動減衰流体が漏れ又は他の理由により冷却材にさらされた場合、化学的不適合及び損傷という受け入れがたい危険が起こる場合がある。
【００１５】
振動に関連する損傷、構成要素間の摩耗及びその結果として必要になる構成要素の交換を考慮すると、原子炉内部のいくつかの構成要素は振動の減衰によって利するところがあると本発明の発明者は更に認識した。原子炉の内部には極度の高温、高圧及び放射線により誘起される脆化が同時に存在しているため、構成要素間の極端な可変振動及びそのような振動から起こる互いに接触する構成要素の摩耗によって、原子炉構成要素は特に損傷を受けやすい。
【００１６】
図１は、運転中の原子炉の内部で２つの構成要素の間の振動を減衰するために使用可能である振動減衰装置１００の一実施形態を示した図である。本実施形態の振動減衰装置１００は、一般に装置１００の他の要素を包囲し且つ／又は収容してもよい筐体１０１を含む。筐体１０１は一般に管状及び／又は円筒形であってもよいが、本実施形態の振動減衰装置１００の適用用途の特定の大きさ条件及び形状条件に基づいて、四面体、卵形、楕円形などの他の形状が使用されてもよい。
【００１７】
取り付け端部１０２及び／又は軸端部１０３を除いて、筐体１０１はほぼ中空であってもよい。振動を減衰する所望の原子炉構成要素に例えば第１の取り付け穴１０６を介して接合するのに十分な材料強度を得るために、取り付け端部１０２はほぼ中実であってもよい。第１の取り付け穴１０６は、所望の構成要素への直接及び／又は間接的な固着を助長するような任意の大きさ又は任意の形状であってもよい。例えば、ボルト又はねじを貫通させて本実施形態の装置１００を所望の構成要素に装着するために、第１の取り付け穴１０６はほぼ円筒形であり且つねじ山が形成されてもよい。あるいは、ラッチ機構、ロック／キー機構又は他の接合機構により、取り付け端部１０２が所望の構成要素に堅固に結合されてもよい。
【００１８】
図１において、取り付け端部１０２及び取り付け穴１０６は筐体１０１の一端部に示されるが、振動を減衰される構成要素の場所及び向きに応じて、取り付け端部１０２は筐体１０１の周囲の任意の所望の位置に配置されてもよい。例えば、取り付け端部１０２は、筐体１０１の一方の側から横方向に延出するタブの形態であってもよく且つ／又は筐体１０１から横方向に離間した位置で原子炉構成要素に装着するための取り付け穴１０６及び／又は他の接合機構を含んでもよい。取り付け端部１０２は、取り付け端部１０２に装着される構成要素と本実施形態の装置１００とを一体に結合できるような厚さで且つ／又は他の支持体を含めて形成されてもよい。
【００１９】
筐体１０１は、一般に流体チャンバ１２０及びピストン１３０を包囲し且つ／又は収容する。ピストン１３０は、筐体１０１の内部に捕捉された少なくとも１つの軸１３１及び少なくとも１つのヘッド１３２を含んでもよい。ピストンヘッド１３２は流体チャンバ１２０を２つの別個のチャンバ、すなわち第１の流体チャンバ１２１及び第２の流体チャンバ１２２に分割してもよい。そのように２つのチャンバに分割するために、ピストンヘッド１３２の周囲は、ピストンヘッドの周囲のほぼ全長に沿って筐体１０１に当接又は接触してもよい。流体チャンバ１２０をそのように分割するために、筐体１０１の構成に基づいて、ピストンヘッド１３２は任意の形状であってもよく且つ／又は任意の大きさであってもよい。
【００２０】
筐体１０１は、ピストン１３０の軸１３１が貫通する穴又は他の通路を有する軸端部１０３を有する。軸端部１０３は、図１に示されるように軸１３１に当接してもよいが、本実施形態の装置１００を取り巻く周囲環境と流体チャンバ１２０との間で流体を流通させるように軸１３１から離間してもよい。軸端部１０３は、軸端部１０３を通して軸１３１を低摩擦で運動させる球軸受、ブッシュ、潤滑剤又は他の機構を更に含んでもよい。更に、軸端部１０３はピストン１３０を捕捉する部材として作用するような大きさ及び／又は形状に形成されてもよい。すなわち、軸端部１０３はピストン１３０を筐体１０１の内部で運動させるが、筐体１０１からピストンを完全には脱落させない。例えば、ピストンヘッド１３２が筐体１０１の外へ出るのを防止するために、軸端部１０３の穴はピストンヘッド１３２の大きさより小さく形成されてもよい。
【００２１】
ピストン１３０の軸１３１は、本実施形態の振動減衰装置１００を選択された別の構成要素に結合させるための第２の取り付け穴１０５を含んでもよい。図１に示される第２の取り付け穴１０５は軸１３１の一端部にあるが、選択された別の構成要素に結合するために、第２の取り付け穴１０５及び／又は軸１３１は別の向きを有してもよい。例えば、所望の構成要素に結合するために、軸１３１はＬ字形に屈曲し且つ／又は異なる方向に延出してもよく、取り付け穴１０５は軸１３１に沿った任意の位置に配置されてもよく、又は使用されなくてもよい。振動を減衰する所望の原子炉構成要素に例えば第２の取り付け穴１０５を介して接合するのに十分な材料強度を得るために、軸１３１はほぼ中実であってもよい。第２の取り付け穴１０５は、他方の所望の構成要素への直接且つ／又は間接的な固着を助長するような任意の大きさ又は形状であってもよい。例えば、ボルト又はねじを貫通させて、本実施形態の装置１００を第２の所望の構成要素に装着するために、第２の取り付け穴１０５は通常円筒形であり且つねじ山が形成されてもよい。あるいは、ラッチ機構、ロック／キー機構又は他の接合機構により、軸１３１が他方の所望の構成要素に堅固に結合されてもよい。
【００２２】
筐体１０１は少なくとも１つの流体流路１５０を更に含む。流体流路１５０は、第１の流体チャンバ１２１及び第２の流体チャンバ１２２のうち少なくとも１つの流体チャンバに流体を流入させ且つ／又は第１の流体チャンバ１２１及び第２の流体チャンバ１２２のうち少なくとも１つの流体チャンバから本実施形態の振動減衰装置１００を取り囲む周囲環境へ流体を流出させる筐体１０１の孔又は他の開口部であってもよい。筐体１０１の構造的一体性を保持し且つ筐体１０１に何らかの流体流れを流通させるように、流体流路１５０は任意の形状又は大きさであってもよい。図１において、流体流路１５０は筐体１０１を分離するように見えるが、そのように見えるのは、図１の装置１００が特定の方向からの断面図で示されているためである。他の方向から見れば、筐体１０１は連続しており且つ剛性であるので、筐体１０１は、取り付け端部１０２及び軸端部１０３を含む単一の剛性の本体を形成する。
【００２３】
本実施形態の振動減衰装置１００は、筐体１０１の内部に第１のばね１６１及び／又は第２のばね１６２を更に含んでもよい。第１のばね１６１及び／又は第２のばね１６２は、第１の流体チャンバ１２１及び第２の流体チャンバ１２２にそれぞれ配置されてもよい。ピストンヘッド１３２と取り付け端部１０２との任意の相対運動に対して弾性抵抗を与えるように、第１のばね１６１は、第１の流体チャンバ１２１の内部でピストンヘッド１３２と取り付け端部１０２との間に結合されてもよい。同様に、第２のばね１６２は、ピストンヘッド１３２と軸端部１０３との任意の相対運動に対して弾性抵抗を与えるようにピストンヘッド１３２と軸端部１０３との間に結合されてもよい。ばね１６１及び１６２は、周知のコイルばね及び中実の弾性バー部材を含めて、ピストン１３０と筐体１０１との間に弾性復元力を与える多様な形態をとってもよい。ばね１６１及び１６２は単独で使用されてもよく、組み合わせて使用されてもよく、あるいは全く使用されなくてもよい。
【００２４】
原子炉環境内部の第１の構成要素及び第２の構成要素に取り付け端部１０２及び軸１３０を堅固に結合することにより、本実施形態の振動減衰装置１００は、第１の構成要素と第２の構成要素との相対運動を防止し且つそれらの構成要素間の振動を減衰してもよい。運転中の原子炉の構成要素は、先に述べた化学的性質条件を課される冷却材により取り囲まれている。ピストン１３２が筐体１０１の内部で運動した場合、冷却材は１つ以上の流体流路１５０を通って第１の流体チャンバ１２１及び／又は第２の流体チャンバ１２２に対して流入／流出し、それにより、筐体１０１内部におけるピストン１３０の運動を減衰する。このように、運転中の原子炉の環境においては許容されない油などの高粘度流体振動減衰媒体を使用することなく、装置１００に装着された第１の構成要素及び第２の構成要素は、筐体１０１とピストン１３０との間で流体による非弾性振動減衰を受ける。
【００２５】
本実施形態の装置は流体チャンバ１２０において流体として使用可能な冷却材により取り囲まれてもよいので、本実施形態では振動減衰流体の補充又はそれに関連する保守が不要である。更に、相変化の結果として又は放射性崩壊生成物として流体チャンバ１２０の内部に蓄積するガスは、いずれも、本実施形態の振動減衰装置１００を損傷することなく流体流路１５０を通って筐体１０１から容易に流出してもよい。
【００２６】
更に、流体流路１５０の大きさ及び位置は、冷却材が所望の流速で流体流路１５０を流通できるように規定されてもよい。流路１５０を更に細く形成するか又は筐体１０１のある特定の流体チャンバに流路１５０を形成しないことにより、筐体１０１内部におけるピストン１３０の運動、並びに本実施形態の装置１００に装着された構成要素の相対運動及び振動は、液圧振動減衰及び構成要素の相対運動に対する抵抗を更に受けることになる。また、ばね１６１及び／又は１６２は、本実施形態の装置１００に装着された構成要素の相対運動に対して更なる弾性減衰及び抵抗を加えてもよい。本明細書の開示を読み且つ構成要素の振動及び摩耗の種類及び頻度に関する知識を有する当業者は、本発明に従った振動減衰を実行しない場合に互いに対して運動し、振動し且つ摩耗する可能性がある原子炉構成要素に対して適切な振動減衰及び減衰の種類を提供するために流体１５０及びばね１６１／１６２を適正に選択でき且つ変形できるであろう。
【００２７】
本発明に係る振動減衰装置は、運転中の原子炉の環境にさらされた場合に物理的特性をほぼ維持し且つ先に説明された構造の機能を実行する材料から製造される。例えば、先に説明された要素を製造するために、腐食する確率が最小限であり且つ核横断面が小さい剛性材料が選択されてもよい。例えば、先に説明された部品のうちいくつか又は全てを製造するために、ステンレス鋼、アルミニウム合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金及び／又はニッケル系合金が使用されてもよい。これにより、本発明に係る装置は、運転サイクルが終了するまで又はそれを超える期間にわたり、運転中の原子炉の過酷な環境における材料損傷に起因する原子炉の交換の必要なく、更には動作中の原子炉の劣化及び損傷を引き起こすことなく、構成要素間の振動を減衰でき且つ構成要素を支持できる。
【００２８】
図２は、別の実施形態の振動減衰装置２００を示した図である。本実施形態の振動減衰装置２００は振動減衰装置１００に類似する特徴を有してもよく、それらの特徴は振動減衰装置１００の対応する特徴と同一の図中符号により示され、重複する説明は省略される。図２に示されるように、装置２００は筐体２０１の内部に流体流路を含まず且つ／又はピストン１３０のヘッド２３２に流体流路２５０を含んでもよい。ヘッド２３２の流体流路２５０の形状及び位置は、ピストン１３０が筐体２０１の内部で運動するにつれて流体チャンバ１２１及び１２２の間を流体が通過できるように規定されてもよい。流路２５０の形状を適正に形成することにより、筐体２０１の内部におけるピストン１３０の運動及び装置２００に装着された構成要素の運動は、液圧振動減衰及び構成要素の相対運動に対する抵抗を受ける。例えば、流体流路２５０の大きさを縮小すると、それを流れる流体に対する摩擦力が増加するので、筐体２０１の内部におけるピストン１３０の運動に対する液圧抵抗は大きくなり且つ本実施形態の振動減衰装置２００に装着された構成要素の振動は減衰される。
【００２９】
流体チャンバ１２１及び１２２の内部で使用される流体は、いずれも、原子炉冷却材に適合してもよく且つ／又は実際の冷却材材料であってもよいので、本実施形態の振動減衰装置２００における漏れ又は障害により、使用される流体にさらされた原子炉構成要素が損傷又は破壊されることはない。更に、本実施形態の振動減衰装置２００が振動減衰流体として使用可能な原子炉冷却材の中に浸漬されている場合、漏れが起こっても、流体チャンバ１２０の保守又は補充は必要ない。このように、本実施形態の振動減衰装置２００は、運転中の原子炉環境において構成要素の障害又は損傷のおそれなく使用可能である。
【００３０】
図３は、更なる実施形態の振動減衰装置３００を示した図である。本実施形態の振動減衰装置３００は、前述した実施形態の振動減衰装置１００及び２００の特徴に類似する特徴を有してもよく、重複する説明は省略される。図３に示されるように、本実施形態の振動減衰装置３００は、振動を減衰される構成要素３０１の内部にあってもよい。構成要素３０１は、振動の減衰又は運動に対する抵抗を必要とする運転中の原子炉において見られる任意の構成要素であってもよく、例えばＢＷＲのジェットポンプ構体止めねじ、ＢＷＲのジェットポンプ感知ライン支持体又は蒸気乾燥器支持構体などを含む。
【００３１】
流体チャンバ３２０は、構成要素３０１に存在してもよく、あるいは適切な穴あけ処理又は機械加工処理により構成要素３０１からくり抜かれてもよい。選択された構成要素における流体チャンバ３２０の位置及び構成要素全体の大きさに応じて、流体チャンバ３２０は、例えば図３に示されるような円筒形の孔のように多様な形状及び大きさを有してもよい。流体チャンバ３２０は、流体チャンバ３２０の内部で運動するピストン３３０を収容してもよい。ピストン３３０は、ピストン３３０が流体チャンバ３２０の外へ完全に出てしまうのを防止するような形状に形成されたストッパ３３２を更に含んでもよい。
【００３２】
流体チャンバ３２０の内部においてピストン３３０及び／又はストッパ３３２の運動に摩擦によって対抗することによりピストン３３０に対して振動の減衰を実行する流体で流体チャンバ３２０は充満されてもよい。先に説明した実施形態の場合と同様に、流体チャンバ３２０において使用される流体は原子炉冷却材に適合してもよく且つ／又は冷却材自体であってもよいので、漏れが起こった場合でも、原子炉構成要素に対する損傷は防止又は軽減される。更に、構成要素３０１が原子炉冷却材の中に浸漬されている場合、漏れが起こっても、構成要素３０１の周囲に存在する原子炉冷却材が漏れ部分を通して流体チャンバ３２０に流入することにより振動減衰流体を補給できるので、流体チャンバ３２０の保守及び補充の必要は少ない。
【００３３】
ピストン３３０は、構成要素３０１との間で望ましくない振動又は相対運動を起こす第２の原子炉構成要素に装着され且つ／又は当接してもよい。第２の原子炉構成要素はピストン３３０に堅固に接触するか又はピストン３３０と共に運動するので、流体チャンバ３２０の中の流体は、構成要素３０１と第２の構成要素との間の運動及び振動を減衰できる。本実施形態の振動減衰装置３００は、ごく近接する２つの構成要素の間で且つ／又は追加の筐体を使用せずに振動及び運動を減衰すると共に、不適合な振動減衰流体の漏れによる冷却材汚損の危険を低減する。
【００３４】
本発明に係る振動減衰装置は、任意の原子炉構成要素の間の振動を減衰し且つ／又はそれらの間の相対運動を減少するために使用されてもよい。以下に説明される方法例は、ＢＷＲのジェットポンプにおいて振動を減衰するために本発明に係る装置を使用する可能性を示す。
【００３５】
図４は、従来の沸騰水型軽水炉のジェットポンプ構体１０を示した側面図である。水はジェットポンプ構体１０を通って流れ、炉心（図示せず）に流入してもよい。ジェットポンプ構体１０は昇水管構体１２、中間構体１４、２つの入口ミキサ構体１６Ａ及び１６Ｂ並びに２つのディフューザ構体１８Ａ及び１８Ｂを含んでもよい。特に、昇水管構体１２は、昇水管構体１２を原子炉容器（図示せず）に結合する昇水管ブレース２０Ａ及び２０Ｂにより支持されてもよい。水の流れを２つの経路、すなわち入口ミキサ１６Ａを通過する経路及び入口ミキサ１６Ｂを通過する経路に分割するために、中間構体１４は昇水管構体１２の上端部２２に結合されてもよい。水はジェットポンプ入口ノズル２４を通って昇水管構体１２に流入してもよい。入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂは、一端部でエルボ２６Ａ及び２６Ｂにより中間構体１４にそれぞれ結合され且つ他方の端部で滑り嵌めによってジェットポンプディフューザ構体１８Ａ及び１８Ｂにそれぞれ結合されてもよい。配管を支持し且つ配管の振動を防止するために、リストレーナブラケット２８Ａ及び２８Ｂが入口ミキサ構体１６Ａ及び１６Ｂを昇水管構体１２に結合してもよい。
【００３６】
図５に示されるように、従来、リストレーナブラケット２８Ａ及び２８Ｂと入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂとの間に、ウェッジブラケット３２Ａ及び３２Ｂによりウェッジ３０Ａ及び３０Ｂがそれぞれ配置されてもよい。ウェッジボルト３４Ａ及び３４Ｂはウェッジ３０Ａ及び３０Ｂをウェッジブラケット３２Ａ及び３２Ｂにそれぞれ結合してもよく、従来、ウェッジ３０Ａ及び３０Ｂをボルト３４Ａ及び３４Ｂに沿って滑らせるように構成されてもよい。ねじ接合部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び３６Ｄはリストレーナブラケット２８Ａ及び２８Ｂを貫通し、入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂにそれぞれ接触することにより、密接で堅固な嵌合を構成する。ねじ接合部３６Ａ及び３６Ｂは、リストレーナブラケット２８Ａにおいてウェッジ３０Ａからそれぞれ１２０°の位置に配置されてもよく、ねじ接合部３６Ｃ及び３６Ｄは、リストレーナブラケット２８Ｂにおいてウェッジ３０Ｂからそれぞれ１２０°の位置に配置されてもよい。従来、止めねじ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び／又は３６Ｄがゆるむのを防止するために、止めねじ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び３６Ｄはリストレーナブラケット２８Ａ及び２８Ｂに仮付け溶接される。しかし、原子炉容器内に存在する過酷な条件がウェッジの支え不足と組み合わさって、仮付け溶接を剥離させる可能性がある。その結果、止めねじ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び／又は３６Ｄがゆるみ、リストレーナブラケット２８Ａ及び２８Ｂにおける入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂの密接で堅固な嵌合が破壊される。堅固な嵌合が失われると、入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂは振動する場合があり、これは望ましくない状態である。
【００３７】
図６に示されるように、本発明に係る振動減衰装置はウェッジ３０及びウェッジボルト３４の代わりに及び／又はそれらに加えて使用されてもよい。例えば、本発明に係る振動減衰装置１００（図１に示される）又は他の任意の実施形態は、各取り付け穴１０６及び１０５（図示せず）においてウェッジブラケット３２とウェッジ３０との間に装着されてもよい。これにより、装置１００は、リストレーナブラケット２８及び入口ミキサ１６における振動を減衰すると共に、入口ミキサ１６、ウェッジ３０及び／又はリストレーナブラケット２８の間に堅固な嵌合を確保し、それらの相対運動を減少してもよい。入口ミキサ１６Ａ及び振動減衰装置１００は原子炉冷却材に取り囲まれ且つその中に浸漬されてもよいので、振動減衰装置１００は、不適合な流体が原子炉内部に漏れ出す危険なく冷却材を振動減衰流体として使用できる。
【００３８】
あるいは、図７に示されるように、ウェッジが完全に取り除かれ、その代わりに本発明に係る振動減衰装置が使用されてもよい。リストレーナブラケット２８及び入口ミキサの振動を減衰する一方で、堅固な嵌合を確保し且つ入口ミキサ１６とリストレーナブラケット２８との相対運動を減少するために、リストレーナブラケット２８とウェッジブラケット３２との間に本発明に係る振動減衰装置１００が固着されてもよい。
【００３９】
更に、リストレーナブラケット２８Ａ及び関連する構成要素の代わりに本発明に係る振動減衰装置が使用されてもよく、２つの入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂを互いに対して固着し且つ入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂの間の振動を減衰するように、振動減衰装置は２つの入口ミキサ１６Ａ及び１６Ｂの間に装着され且つ／又は昇水管（１２）に結合されてもよい。
【００４０】
あるいは、本発明に係る振動減衰装置３００（図３に示される）は、止めねじ３６Ａ〜３６Ｄにおいて実現されてもよい。例えば、構成要素３０１（図３）は止めねじ本体３６Ａであってもよく、ピストン３３０は止めねじ３６Ａの端部で入口ミキサ１６Ａに当接してもよい。これにより、振動減衰装置３００は堅固な嵌合を確保してもよく、止めねじ３６Ａ及び入口ミキサ１６Ａの振動を減衰すると共に、止めねじ３６Ａと入口ミキサ１６Ａとの相対運動を減少してもよい。止めねじ３６Ａ及び入口ミキサ１６Ａは原子炉冷却材により取り囲まれ且つその中に浸漬されてもよいので、本発明に係る振動減衰装置３００は、不適合な流体が原子炉の中へ漏れ出す危険なく冷却材を振動減衰流体として使用できる。
【００４１】
以上、本発明を説明したが、定期的実験を通して、更なる発明活動なしに実施形態を変形できることは当業者には理解されるであろう。例えば、本発明において使用されるピストンは、移動ピストンとして機能可能である限り、中空内部筐体などの種々の形状及び大きさをとってもよい。変形は、本発明の趣旨の範囲からの逸脱とみなされるべきではなく、当業者には明らかであろうと考えられるそのような全ての変形は、添付の請求の範囲の範囲内に含まれることを意図する。
【符号の説明】
【００４２】
３０Ａ、３０Ｂ ウェッジ
３２Ａ、３２Ｂ ウェッジブラケット
１００ 振動減衰装置
１０１ 筐体
１２０ 流体チャンバ
１２１ 第１の流体チャンバ
１２２ 第２の流体チャンバ
１３０ ピストン
１３２ ピストンヘッド
１５０ 流体流路
１６１ 第１のばね
１６２ 第２のばね
２００ 振動減衰装置
２０１ 筐体
２３２ ピストンヘッド
２５０ 流体流路
３００ 振動減衰装置
３０１ 構成要素
３２０ 流体チャンバ
３３０ ピストン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転中の原子炉で使用する振動減衰装置（１００）において、
前記運転中の原子炉の第１の構成要素に装着されるように構成されたピストン（１３０）と；
前記ピストン（１３０）を捕捉し且つ前記運転中の原子炉の第２の構成要素（３０）に装着されるように構成された筐体（１０１）とを具備し、
前記筐体（１０１）は、前記ピストン（１３０）と前記筐体（１０１）との間の運動を減衰するように前記運転中の原子炉の内部の冷却流体を前記筐体（１０１）に流入させるか又は前記筐体（１０１）から流出させるように構成された少なくとも１つの流体筐体（１５０）を含み、前記ピストン（１３０）及び前記筐体（１０１）は、前記運転中の原子炉において物理的特性をほぼ維持する材料から構成される振動減衰装置（１００）。
【請求項２】
前記筐体（１０１）の内部に配置された少なくとも１つのばねを更に具備し、前記少なくとも１つのばねは、前記ピストン（１３０）と前記筐体（１０１）との間の運動を減衰するように前記ピストン（１３０）と前記筐体（１０１）との間に結合される請求項１記載の振動減衰装置（１００）。
【請求項３】
前記筐体（１０１）は、前記ピストン（１３０）のヘッドにより第１の流体チャンバ（１２１）及び第２の流体チャンバ（１２２）に分割される請求項１記載の振動減衰装置（１００）。
【請求項４】
前記筐体（１０１）の内部の前記第１の流体チャンバ（１２１）の中に配置された第１のばね（１６１）と；
前記筐体（１０１）の内部の前記第２の流体チャンバ（１２２）の中に配置された第２のばね（１６２）とを更に具備し、
前記第１のばね（１６１）及び前記第２のばね（１６２）は、前記ピストン（１３０）と前記筐体（１０１）との間の運動を減衰するように前記ピストン（１３０）と前記筐体（１０１）との間に結合される請求項３記載の振動減衰装置（１００）。
【請求項５】
前記第１の構成要素（３２）は第１のジェットポンプ入口ミキサであり、前記第２の構成要素（３０）はリストレーナブラケット、止めねじ、第２のジェットポンプ入口ミキサ及びジェットポンプ昇水管のうち少なくとも１つである請求項１記載の振動減衰装置（１００）。
【請求項６】
運転中の原子炉で使用するための振動減衰装置（２００）において、
少なくとも１つの流体筐体（２５０）を含み、前記運転中の原子炉の第１の構成要素（３２）に装着されるように構成されたピストン（１３０）と；
前記ピストン（１３０）を捕捉し且つ前記運転中の原子炉の第２の構成要素（３０）に装着されるように構成され、前記ピストン（１３０）と共に、前記運転中の原子炉において物理的特性をほぼ維持する材料から製造される筐体（２１０）と；
前記筐体（２０１）の内部に存在し、前記ピストン（１３０）と前記筐体（２１０）との間の運動を減衰し且つ前記少なくとも１つの流体筐体（２５０）を通過して流れ、前記運転中の原子炉の冷却流体に対して化学的適合性を有する振動減衰流体とを具備する振動減衰装置（２００）。
【請求項７】
前記筐体（２０１）は、前記ピストン（１３０）のヘッド（２３２）により第１の流体チャンバ（１２１）及び第２の流体チャンバ（１２２）に分割される請求項６記載の振動減衰装置（２００）。
【請求項８】
運転中の原子炉で使用するための振動減衰装置（３００）において、
前記運転中の原子炉の第１の構成要素（３０／３２）に当接するように構成され、前記運転中の原子炉の第２の構成要素（３０１）の第１のチャンバ（３２０）の内部に捕捉され、且つ前記運転中の原子炉において物理的特性をほぼ維持する材料から製造されたピストン（３３０）と；
前記流体チャンバ（３２０）の内部に存在し、前記ピストン（３３０）と前記第２の構成要素（３０１）との間の運動を減衰し、且つ前記運転中の原子炉の内部の冷却流体に対して化学的適合性を有する振動減衰流体とを具備する振動減衰装置（３００）。
【請求項９】
原子炉の第１の構成要素と第２の構成要素との間の振動及び相対運動を減衰する方法において、
前記原子炉の第１の構成要素（３２）にピストン（１３０）を装着することと；
前記原子炉の第２の構成要素（３０）に筐体（１０１）を装着することとから成り、前記筐体（１０１）は前記ピストン（１３０）を捕捉し、前記筐体（１０１）は、前記ピストン（１３０）と前記筐体（１０１）との間の運動を減衰するように前記原子炉の冷却流体を前記筐体（１０１）に流入させるか又は前記筐体（１０１）から流出させるように構成される少なくとも１つの流体筐体（１５０）、前記ピストン（１３０）及び前記筐体（１０１）は、前記運転中の原子炉において物理的特性をほぼ維持する材料から製造される方法。
【請求項１０】
前記第１の構成要素（３２）は第１のジェットポンプ入口ミキサであり、前記第２の構成要素（３０）はリストレーナブラケット、止めねじ、第２のジェットポンプ入口ミキサ及びジェットポンプ昇水管のうち少なくとも１つである請求項９記載の方法。
【請求項１】
運転中の原子炉で使用する振動減衰装置（１００）において、
前記運転中の原子炉の第１の構成要素に装着されるように構成されたピストン（１３０）と；
前記ピストン（１３０）を捕捉し且つ前記運転中の原子炉の第２の構成要素（３０）に装着されるように構成された筐体（１０１）とを具備し、
前記筐体（１０１）は、前記ピストン（１３０）と前記筐体（１０１）との間の運動を減衰するように前記運転中の原子炉の内部の冷却流体を前記筐体（１０１）に流入させるか又は前記筐体（１０１）から流出させるように構成された少なくとも１つの流体筐体（１５０）を含み、前記ピストン（１３０）及び前記筐体（１０１）は、前記運転中の原子炉において物理的特性をほぼ維持する材料から構成される振動減衰装置（１００）。
【請求項２】
前記筐体（１０１）の内部に配置された少なくとも１つのばねを更に具備し、前記少なくとも１つのばねは、前記ピストン（１３０）と前記筐体（１０１）との間の運動を減衰するように前記ピストン（１３０）と前記筐体（１０１）との間に結合される請求項１記載の振動減衰装置（１００）。
【請求項３】
前記筐体（１０１）は、前記ピストン（１３０）のヘッドにより第１の流体チャンバ（１２１）及び第２の流体チャンバ（１２２）に分割される請求項１記載の振動減衰装置（１００）。
【請求項４】
前記筐体（１０１）の内部の前記第１の流体チャンバ（１２１）の中に配置された第１のばね（１６１）と；
前記筐体（１０１）の内部の前記第２の流体チャンバ（１２２）の中に配置された第２のばね（１６２）とを更に具備し、
前記第１のばね（１６１）及び前記第２のばね（１６２）は、前記ピストン（１３０）と前記筐体（１０１）との間の運動を減衰するように前記ピストン（１３０）と前記筐体（１０１）との間に結合される請求項３記載の振動減衰装置（１００）。
【請求項５】
前記第１の構成要素（３２）は第１のジェットポンプ入口ミキサであり、前記第２の構成要素（３０）はリストレーナブラケット、止めねじ、第２のジェットポンプ入口ミキサ及びジェットポンプ昇水管のうち少なくとも１つである請求項１記載の振動減衰装置（１００）。
【請求項６】
運転中の原子炉で使用するための振動減衰装置（２００）において、
少なくとも１つの流体筐体（２５０）を含み、前記運転中の原子炉の第１の構成要素（３２）に装着されるように構成されたピストン（１３０）と；
前記ピストン（１３０）を捕捉し且つ前記運転中の原子炉の第２の構成要素（３０）に装着されるように構成され、前記ピストン（１３０）と共に、前記運転中の原子炉において物理的特性をほぼ維持する材料から製造される筐体（２１０）と；
前記筐体（２０１）の内部に存在し、前記ピストン（１３０）と前記筐体（２１０）との間の運動を減衰し且つ前記少なくとも１つの流体筐体（２５０）を通過して流れ、前記運転中の原子炉の冷却流体に対して化学的適合性を有する振動減衰流体とを具備する振動減衰装置（２００）。
【請求項７】
前記筐体（２０１）は、前記ピストン（１３０）のヘッド（２３２）により第１の流体チャンバ（１２１）及び第２の流体チャンバ（１２２）に分割される請求項６記載の振動減衰装置（２００）。
【請求項８】
運転中の原子炉で使用するための振動減衰装置（３００）において、
前記運転中の原子炉の第１の構成要素（３０／３２）に当接するように構成され、前記運転中の原子炉の第２の構成要素（３０１）の第１のチャンバ（３２０）の内部に捕捉され、且つ前記運転中の原子炉において物理的特性をほぼ維持する材料から製造されたピストン（３３０）と；
前記流体チャンバ（３２０）の内部に存在し、前記ピストン（３３０）と前記第２の構成要素（３０１）との間の運動を減衰し、且つ前記運転中の原子炉の内部の冷却流体に対して化学的適合性を有する振動減衰流体とを具備する振動減衰装置（３００）。
【請求項９】
原子炉の第１の構成要素と第２の構成要素との間の振動及び相対運動を減衰する方法において、
前記原子炉の第１の構成要素（３２）にピストン（１３０）を装着することと；
前記原子炉の第２の構成要素（３０）に筐体（１０１）を装着することとから成り、前記筐体（１０１）は前記ピストン（１３０）を捕捉し、前記筐体（１０１）は、前記ピストン（１３０）と前記筐体（１０１）との間の運動を減衰するように前記原子炉の冷却流体を前記筐体（１０１）に流入させるか又は前記筐体（１０１）から流出させるように構成される少なくとも１つの流体筐体（１５０）、前記ピストン（１３０）及び前記筐体（１０１）は、前記運転中の原子炉において物理的特性をほぼ維持する材料から製造される方法。
【請求項１０】
前記第１の構成要素（３２）は第１のジェットポンプ入口ミキサであり、前記第２の構成要素（３０）はリストレーナブラケット、止めねじ、第２のジェットポンプ入口ミキサ及びジェットポンプ昇水管のうち少なくとも１つである請求項９記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２８２０２５（Ｐ２００９−２８２０２５Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−１１１７３９（Ｐ２００９−１１１７３９）
【出願日】平成２１年５月１日（２００９．５．１）
【出願人】（５０８１７７０４６）ジーイー−ヒタチ・ニュークリア・エナージー・アメリカズ・エルエルシー (101)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥ−ＨＩＴＡＣＨＩ ＮＵＣＬＥＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＡＭＥＲＩＣＡＳ， ＬＬＣ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１１７３９（Ｐ２００９−１１１７３９）
【出願日】平成２１年５月１日（２００９．５．１）
【出願人】（５０８１７７０４６）ジーイー−ヒタチ・ニュークリア・エナージー・アメリカズ・エルエルシー (101)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥ−ＨＩＴＡＣＨＩ ＮＵＣＬＥＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＡＭＥＲＩＣＡＳ， ＬＬＣ
【Ｆターム（参考）】
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