沸騰水型原子炉のジェットポンプ
【課題】
スロートとディフューザとの接合部に発生する変動流体力を抑制し、より信頼性の高い沸騰水型原子炉のジェットポンプを提供すること。
【解決手段】
本発明は、上記課題を解決するために、冷却材である駆動流体を噴出するノズルと、前記駆動流体と吸引された被駆動流体が流入するベルマウス、前記駆動流体と前記被駆動流体を混合する直管部、広がり管から成るスロートと、該スロートの下端でスリップジョイントにより接合されるディフューザと、前記スロートを固定するリストレーナブラケットとを備え、炉心を内蔵する原子炉圧力容器内に配置され、前記炉心に冷却材を循環する沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、前記スロートとディフューザとの接合部に、少なくとも１つのバイパス流路を備えていることを特徴とする。
スロートとディフューザとの接合部に発生する変動流体力を抑制し、より信頼性の高い沸騰水型原子炉のジェットポンプを提供すること。
【解決手段】
本発明は、上記課題を解決するために、冷却材である駆動流体を噴出するノズルと、前記駆動流体と吸引された被駆動流体が流入するベルマウス、前記駆動流体と前記被駆動流体を混合する直管部、広がり管から成るスロートと、該スロートの下端でスリップジョイントにより接合されるディフューザと、前記スロートを固定するリストレーナブラケットとを備え、炉心を内蔵する原子炉圧力容器内に配置され、前記炉心に冷却材を循環する沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、前記スロートとディフューザとの接合部に、少なくとも１つのバイパス流路を備えていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は沸騰水型原子炉のジェットポンプに係り、特に、原子炉圧力容器と炉心シュラウドとの間に設置され、冷却水循環用として適用するに好適な沸騰水型原子炉のジェットポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲという）は、原子炉圧力容器と炉心シュラウドとの間にジェットポンプが設置されている。このジェットポンプは、ノズル、ベルマウス、スロート及びディフューザを備え、ノズルから噴き出した後述する駆動水により、ベルマウス周辺の冷却水を、ベルマウス内に吸い込むようになっている。吸い込まれた大量の冷却水及び駆動水は、スロート、ディフューザを経由して、下部プレナムから炉心内に流入する。
【０００３】
ジェットポンプは、ノズルからの噴出流により、大量の冷却水を吸い込み、大量の冷却水を吹き出させることから、流路であるスロートに変動流体力が生じる。現状のＢＷＲにおけるジェットポンプのスロートは、リストレーナブラケット位置において、３点で支持されている。
【０００４】
これらは、スロートの伸びを考慮し、楔による線接触一箇所とボルト先端による点接触二箇所で支持され、スロート振動を抑制している。変動流体力を減少させれば、更にスロート振動の抑制効果が大きくなる。
【０００５】
このスロート振動を抑制するものとして、特許文献１乃至３に記載されたものが提案されている。
【０００６】
即ち、特許文献１には、スロートとディフューザとの接合部のスリップジョイント部内に弾性体（例えば、板ばね）を設け、接合部からのリーク水量を減少させると共にスロート振動を抑制する構造が記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、スロートとディフューザとの接合上部にシールリングを設け、接合部からのリーク水量を減少させると共にスロート振動を抑制する構造が記載されている。
【０００８】
更に、特許文献３には、スロートとディフューザとの接合部のスリップジョイント部内にラビリンスシール機構を設け、接合部からのリーク水量を減少させると共にスロート振動を抑制する構造が記載されている。
【０００９】
特許文献１乃至３に記載されているのは、いずれも接合部からのリーク水量を減少させると共に、スロート振動を抑制するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８-１７０２７２号公報
【特許文献２】特開２００２-２２１５８９号公報
【特許文献３】特公昭５９-４８３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ジェットポンプの性能は、以下に示すようなＭ比、Ｎ比及び効率によって表される。Ｍ比は、駆動水（再循環水）の流量Ｑａ（後述する図２参照）に対する被駆動水（冷却水）の流量Ｑｂ（後述する図２参照）の比であり、（１）式で表される。
【００１２】
Ｍ比 ＝ Ｑｂ／Ｑａ ……（１）
Ｎ比は、駆動水に対する被駆動水の全水頭比であり、（２）式で表される。
【００１３】
Ｎ比 ＝ （Ｈｃ−Ｈｂ）／（Ｈａ−Ｈｃ） ……（２）
ここで、後述する図２に記載されているように、Ｈａはノズルの駆動水入口における全水頭、Ｈｂはジェットポンプの被駆動水入口における全水頭、Ｈｃはジェットポンプ出口における全水頭である。効率は、駆動水に対する被駆動水のエネルギーの比であり、Ｍ比とＮ比の積で表される。
【００１４】
効率 ＝ Ｍ比 × Ｎ比 ……（３）
ジェットポンプとしては、効率がより高いことが望ましい。小さい容量の再循環ポンプを用いて、ジェットポンプから噴出される冷却水流量を効率良く増加させることができれば、再循環系をコンパクト化することができ、再循環系の設置スペースを低減できる。
【００１５】
また、既設の原子炉（例えば、ＢＷＲ）で出力向上を行う場合には、炉心流量を増加することにより、原子炉出力の向上幅を拡大することができる。更に、炉心流量の制御幅の拡大によって、炉心内のボイド率の変化幅が増大し、燃料経済性を高めることができる。
【００１６】
このように炉心流量を増加させるためには、再循環ポンプ、給水ポンプ及びジェットポンプを改良すると良い。出力向上を目的とした既設の原子炉の改造においては、再循環ポンプ及び給水ポンプなどの大型機器の改造、交換に比べて、小規模な改造で済むジェットポンプを改良し、効率向上を図ることが有効である。ジェットポンプの性能が向上し、吐出流量が増大すると、ジェットポンプで生じる変動流体力が増加する。
【００１７】
この変動流体力の発生原因の一つは、スリップジョイントを形成するスロートとディフューザとの接合部からのリーク水である。リーク水は、スロートとディフューザとの接合部出口において、スロートとディフューザ間から流出する際に渦を発生する。この渦がスロートの壁面などにぶつかることで、スロートに変動流体力が生じる。
【００１８】
特許文献１乃至３には、スロートとディフューザとの接合部からのリーク水の水量を減少させることで、スロート振動の発生を抑制することの記載がある。しかし、接合部からのリーク水の水量を減少させれば、発生する渦が小さくなりスロート振動の発生が抑制されるが、発生する渦がスロートの壁面などにぶつかる変動流体力自体を抑制することはできない。
【００１９】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、スロートとディフューザとの接合部に発生する変動流体力を抑制し、より信頼性の高い沸騰水型原子炉のジェットポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の沸騰水型原子炉のジェットポンプは、上記目的を達成するために、冷却材である駆動流体を噴出するノズルと、前記駆動流体と吸引された被駆動流体が流入するベルマウス、前記駆動流体と前記被駆動流体を混合する直管部、広がり管から成るスロートと、該スロートの下端でスリップジョイントにより接合されるディフューザと、前記スロートを固定するリストレーナブラケットとを備え、炉心を内蔵する原子炉圧力容器内に配置され、前記炉心に冷却材を循環する沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、前記スロートとディフューザとの接合部に、少なくとも１つのバイパス流路を備えているか、
若しくは、前記スロートとディフューザとの接合部で、前記ディフューザの端部と重なり合う前記スロートとの出口部における該スロートの外側表面に、リーク水の流れを変流させる手段、例えば、突起状の構造物を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、スロートとディフューザとの接合部に発生する変動流体力を抑制し、より信頼性の高い沸騰水型原子炉のジェットポンプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のジェットポンプが適用される沸騰水型原子炉の概略構成を示す図である。
【図２】図１における従来のジェットポンプを一部破断して示す部分斜視図である。
【図３】図における従来のジェットポンプを示す詳細図と従来のスロート振動振幅を示す模式図である。
【図４】図３のＢ-Ｂ矢視図である。
【図５】図３におけるジェットポンプ６のスロートとディフューザとの接合部を拡大して示す断面図である。
【図６】本発明の沸騰水型原子炉のジェットポンプの実施例１おけるジェットポンプのスロートとディフューザとの接合部を拡大して示す断面図である。
【図７】図６のジェットポンプのスロートとディフューザとの接合部を周方向から見た一例を示す図である。
【図８】図６のジェットポンプのスロートとディフューザとの接合部を周方向から見た他の例を示す図である。
【図９】本発明の沸騰水型原子炉のジェットポンプの実施例２おけるジェットポンプのスロートとディフューザとの接合部を拡大して示す断面図である。
【図１０】本発明の沸騰水型原子炉のジェットポンプの実施例３おけるジェットポンプのスロートとディフューザとの接合部を拡大して示す断面図である。
【図１１】本発明の沸騰水型原子炉のジェットポンプの実施例３の変形例であるスロートとディフューザとの接合部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図示した実施例に基づき本発明の沸騰水型原子炉のジェットポンプについて説明する。
【００２４】
ここでは、先ず、図１乃至５を用いて、ジェットポンプを備えたＢＷＲの概略の構造と従来技術での課題を説明し、その後に、図６乃至１１を用いて、本発明の実施例について説明する。
【００２５】
図１に、ＢＷＲの概略構成を示す。該図に示す如く、ＢＷＲは、原子炉圧力容器１を有し、この原子炉圧力容器１内には、炉心シュラウド２が配置されている。炉心シュラウド２内には、複数の燃料集合体が装荷された炉心３が配置されている。原子炉圧力容器１内の炉心３の上方には、気水分離器４及び蒸気乾燥器５が配置されている。原子炉圧力容器１と炉心シュラウド２の間に形成される環状のダウンカマ７内には、ジェットポンプ６が配置されている。原子炉圧力容器１には、再循環系が設けられており、この再循環系は、再循環系配管８及び再循環ポンプ９を有する。再循環系配管８の一端は、原子炉圧力容器１内のダウンカマ７に接続され、再循環系配管８の他端は、ダウンカマ７内に配置されたライザ管１０を介してジェットポンプ６のノズル１１に接続されている。更に、主蒸気配管１２及び給水配管１３が、原子炉圧力容器１に接続されている。
【００２６】
原子炉圧力容器１内の上部に存在する冷却水（被駆動流体、冷却材）１４は、給水配管１３から原子炉圧力容器１に供給された給水１５と混合されてダウンカマ７内を下降する。冷却水１４は、再循環ポンプ９の駆動によって再循環系配管８内に流入し、再循環ポンプ９によって昇圧される。この昇圧された冷却水を、便宜的に、駆動水１６（駆動流体）という。
【００２７】
この駆動水１６は、再循環系配管８、ライザ管１０を介してジェットポンプ６のノズル１１から噴出される。ノズル１１の周囲に存在する冷却水１４は、ノズル１１から駆動水１６が吹き出されることによって、ベルマウス１７からスロート１８内に吸い込まれる。吸い込まれた冷却水１４は、駆動水１６と共にスロート１８内を下降し、ディフューザ１９から吐出される。このディフューザ１９から吐出される冷却水（吸い込まれた冷却水１４及び駆動水１６）を、炉心冷却水２０という。
【００２８】
炉心冷却水２０は、下部プレナム２１を通って炉心３に供給される。炉心冷却水２０は、炉心３を通過する際に加熱されて水及び蒸気を含む二相流となる。この水及び蒸気を含む二相流は、気水分離器４で蒸気と水に分離され、気水分離器４で分離された蒸気は、更に蒸気乾燥器５で湿分が除去されて、主蒸気配管１２に排出される。主蒸気配管１２に排出された蒸気は、蒸気タービン（図示せず）に導かれ、蒸気タービンを回転させる。蒸気タービンから排出された蒸気は、復水器（図示せず）で凝縮されて水となり、この水が、給水１５として給水配管１３を介して再び原子炉圧力容器１内に供給される。気水分離器４及び蒸気乾燥器５で分離された水は、落下して冷却水１４となる。
【００２９】
ジェットポンプ６は、再循環ポンプ９によって与えられたエネルギを、冷却水１４に効果的に伝えることができ、ジェットポンプ６から吐出される炉心冷却水２０の流量は、駆動水１６の流量（Ｑａ）よりも増大する。
【００３０】
再循環ポンプ９によって与えられた駆動水１６の運動エネルギが、冷却水１４に有効に作用すれば、ベルマウス１７内に吸い込まれる冷却水１４の流量（Ｑｂ）が増加し、炉心冷却水２０の流量が更に増加する。
【００３１】
そのため、駆動水１６の運動エネルギが増加するように、ノズル１１の出口における駆動水１６の流速を増加させると共に、スロート１８の入口部で流路面積をベルマウス１７の断面積よりも小さくすることにより、冷却水１４の速度を増加して静圧を下げることができれば、より多くの冷却水１４をスロート１８で吸い込むことができ、少ない動力で必要な炉心流量を確保することができる。
【００３２】
図２に、原子炉でのジェットポンプ６の取り付け状況の詳細を示す。尚、図２には、ジェットポンプ６の性能を評価する上で必要となる前記（１）、（２）式の記号を表す部位も合わせ記してある。
【００３３】
図２に示すように、ジェットポンプ６は、ノズル１１、ベルマウス１７、スロート直管部２５とスロート広がり管部２５から成るスロート１８及びディフューザ１９で概略構成されている。また、図２のように、実機においては、ジェットポンプ６が２台で１組となっている。
【００３４】
そして、駆動水１６は、ライザ管１０の上部で分岐管２２により二手に別れ、それぞれがノズル１１に供給される。ノズル１１は、ベルマウス１７の上部開口部と向かい合う形で配置され、ノズル１１とベルマウス１７との間には、ノズル１１の周囲に存在する冷却水１４をベルマウス１７内に吸い込む冷却水吸引流路が形成される。
【００３５】
ノズル１１から噴出する駆動水１６により吸引される被駆動水は、この冷却水吸引流路を通り、スロート直管部２４に流入する。冷却水吸引流路には固定板２３があり、ノズル１１をベルマウス１７に固定している。
【００３６】
ノズル１１から噴出した駆動水１６は、ベルマウス１７から下方のスロート直管部２４を経由して、ラッパ状に広がったスロート広がり管部２５に向かい流入する。スロート直管部２４とディフューザ１９との接続は、スロート広がり管部２５の下端が、スリップジョイント２６で接続される。ディフューザ１９は、上端部で流路断面積が狭く、下方に向かうに従って流路断面積が徐々に増大し、下部プレナム上部壁２７に接続されている。
【００３７】
このようなジェットポンプ６は、分岐管２２からディフューザ１９の下端までが約６ｍと長く、熱膨張を吸収する機構を備えることが必要となる。この熱膨張を吸収する機構としてスリップジョイント２６がある。また、スリップジョイント２６は、ノズル１１側のメンテナンスをし易くする利点を有する。更に、スロート１８は、その振動を抑えるために、ライザ管１０に固定されているリストレーナブラケット２９の位置で固定されている。
【００３８】
次に、上述した従来技術における課題を図３乃至図５を用いて説明する。
【００３９】
まず、図３及び４には、現状のＢＷＲにおけるジェットポンプ６の上部構造のインレットミキサー３０部と、スロート振動抑制構造の詳細及び内部の冷却材の流動状態を示す。
【００４０】
現状のＢＷＲのジェットポンプのスロート振動抑制構造は、メンテナンス性を考慮し、交換し易い単純な構造である。即ち、リストレーナブラケット２９をベースに、傾斜面を有する楔３１によるものと、２箇所の押しボルト３２により振れ止めするものである。尚、この押え部であるスロート外表面３３の構造は、固定し易くするため垂直面を有し、耐磨耗の観点からステライト肉盛を施したものである。
【００４１】
また、楔３１は、スロート外表面３３と楔３１と同じ傾斜となるリストレーナブラケット２９の突起部３４の間にはめ込まれ、上下のボルト３５により固定される。この上下のボルト３５は、スロート広がり管部２５に溶接された冶具３６のネジにより固定されている。
【００４２】
このように、現状のＢＷＲにおえるスロートの固定方法は、楔３１の線接触、押しボルト３２の点接触の支持構造で固定され、これにより、スロート１８の振動を抑制している。
【００４３】
図３の右側に、インレットミキサー部３０の振動モードを示す。
【００４４】
図２に示す如く、ライザ管１０の上部に固定される分岐管２２は、固定冶具によりライザ管１０の上部と一体構造となっている。従って、スロート１８は、片持ち支持構造の振動が生じ、分岐管２２が支持点となり、図３右側の破線のように振動する。
【００４５】
このような振動モードにおいて、図３に示すリストレーナブラケット２９の楔３１、押しボルト３２により、スロート１８を完全に締め付け続けることができれば、スロート１８が大きく振動することは無い。そこで、摩耗や緩みの原因となり、また共振を発生させる可能性のある変動流体力は、できるだけ低減するのが望ましいことが分かる。
【００４６】
次に、スロート振動要因について説明する。スロートの振動要因は、図３中に示す(イ)：ノズル１１からの噴出流による流動変動、(ロ)：噴出流がスロート１８内で混合する時に発生する流動変動（逆流も含む）、(ハ)：主流のスロート１８の出口で発生する流動変動、(ニ)：リーク水２８による流動変動がある。これら（イ）乃至（ニ）の要因が作用して、スロート１８を振動させることになる。
【００４７】
本発明は、特に、上記(ニ)のリーク水２８による変動流体力を低減することができ、スロート振動の低減並びに振動抑制部の磨耗や緩みを防止するものである。
【００４８】
リーク水２８によって生じる変動流体力について図５に示す。図５は、ジェットポンプ６のスリップジョイント２６を形成するスロート１８とディフューザ１９との接合部を拡大して示すものである。
【００４９】
該図に示す如く、ジェットポンプ６のディフューザ１９内の圧力は、ディフューザ１９の外部の圧力に比べて高いため、ノズル１１とディフューザ１９の間から漏れるリーク水２８が発生する。ノズル１１とディフーザ１９の間から漏れるリーク水２８は、流出部位において、外側の冷却水との速度差によって断続的に渦３７を発生させ、ノズル１１の表面に沿って放出される。このノズル１１の表面に沿って放出された渦３７が、ノズル１１の表面に沿って流れることで、渦３７によって生じる負圧が、ノズル１１の表面に変動流体力を発生させる。ノズル１１の表面に変動流体力を発生させることで、図３の右側に示すような振動モードの振動を増加させる方向に働く。
【００５０】
従って、ノズル１１とディフューザ１９の間から流出する流量を減少させ、スロート１８の軸方向に発生する渦３７を弱めるか、若しくは渦３７が発生する場所を変えることで、変動流体力がスロート１８に与える影響を小さくすることができる。
【実施例１】
【００５１】
本発明による実施例１について、図６乃至８を用いて説明する。ここで、図６乃至８は、本発明の実施例１を用いたジェットポンプ６のスリップジョイント２６を形成するスロート１８とディフューザ１９との接合部を拡大して示し、図６は断面図であり、図７及び８は周方向から見た図である。
【００５２】
以下に、本発明による実施例１の特徴を説明する。
【００５３】
図６に示す本実施例では、スリップジョイント２６を形成するスロート１８とディフューザ１９との接合部において、スロート１８の端部と重なり合うディフューザ１９の端部に、スロート１８とディフューザ１９間に形成される流路に対してバイパスされる複数のバイパス流路３８が、ディフューザ１９の端部を貫通して設けられている（本実施例では、ディフューザ１９の端部に上下２段設けている）。
【００５４】
このディフューザ１９の端部を貫通して設けられている複数のバイパス流路３８は、図７に示すような円形状の貫通孔であっても良いし、図８に示すような矩形状の貫通孔であっても良い。
【００５５】
このような本実施例の構成とすることにより、バイパス流路３８に流体が流れることで、スロート１８とディフューザ１９間を通ってスロート１８の軸方向に流出していたリーク水２８の流量が減少し、スロート１８の表面に沿って流れる渦３７が小さくなり、渦３７によって起きる変動流体力も小さくなる。
【００５６】
また、バイパス流路３８を通って流れるようになったリーク水２８は、バイパス流路３８の出口において、外部水との速度差で渦３７が発生するが、発生場所がディフューザ１９の表面近傍であり、ディフューザ１９は、炉心シュラウド２と強固に溶接されてあるため変動流体力は問題にならない。
【００５７】
更に、バイパス流路３８を通ってできる渦３７は、スロート１８及びディフューザ１９から遠ざかっていく流れの中にできる渦３７なので、渦３７によってスロート１８及びディフューザ１９の表面に作る圧力変動はごく小さいものとなる。
【００５８】
このように、本実施例では、スロート１８の表面に沿って流出していたリーク水２８に対してバイパス流路３８を作り、スロート１８の表面から離れる方向に流出させることで、リーク水２８に生じる渦３７による影響を低減し、スロート１８に生じる変動流体力を低減する。そして、変動流体力を低減することで、ジェットポンプ６の信頼性をより向上できる。
【００５９】
尚、本実施例では、バイパス流路３８を複数個設けた例について説明したが、このバイパス流路３８は、１個設けても本発明の効果は達成される。
【実施例２】
【００６０】
本発明による実施例２について、図９を用いて説明する。ここで、図９は、本発明の実施例２を用いたジェットポンプ６のスリップジョイント２６を形成するスロート１８とディフューザ１９との接合部を拡大して示す断面図である。
【００６１】
以下に、本発明による実施例２の特徴を説明する。
【００６２】
図９に示す本実施例では、スリップジョイント２６を形成するスロート１８とディフューザ１９との接合部において、ディフューザ１９の端部と重なり合うスロート１８のリーク水２８の出口部におけるスロート１８の外側表面に、リーク水２８の流れを変流させる突起状の構造物３９を設け、スロート１８とディフューザ１９間に形成される流路から流出してきたリーク水２８を、スロート１８の表面から遠ざかる方向に流れるようにしている。
【００６３】
このような本実施例の構成とすることにより、スロート１８とディフューザ１９間に形成される流路出口に突起状の構造物３９があることで流動抵抗が増加し、リーク水２８の流量が減ることで発生する渦３７が小さくなり、変動流体力が減少する。
【００６４】
また、突起状の構造物３９によって曲げられた流れによってできる渦３７は、スロート１８及びディフューザ１９から遠ざかっていく流れの中にできる渦３７なので、渦３７によってスロート１８及びディフューザ１９の表面に作る圧力変動はごく小さいものとなる。
【００６５】
このように本実施例では、スロート１８の表面に沿って流出していたリーク水２８に対して、スロート１８とディフューザ１９との接合部のリーク水２８の出口部において、スロート１８の外側表面に突起状の構造物３９を設けているので、スロート１８の表面から離れる方向にリーク水２８を流出させることができ、リーク水２８に生じる渦３７による影響が低減され、スロート１８に生じる変動流体力が低減する。そして、変動流体力を低減することで、ジェットポンプ６の信頼性をより向上できる。
【実施例３】
【００６６】
本発明による実施例３について、図１０を用いて説明する。ここで、図１０は、本発明の実施例３を用いたジェットポンプ６のスリップジョイント２６を形成するスロート１８とディフューザ１９との接合部を拡大して示す断面図である。
【００６７】
以下に、本発明による実施例３の特徴を説明する。
【００６８】
図１０に示す実施例３は、上述した実施例１と実施例２を組み合わせたものである。
【００６９】
即ち、本実施例では、実施例１のように、スロート１８の端部と重なり合うディフューザ１９の端部に、スロート１８とディフューザ１９間に形成される流路に対してバイパスされる複数のバイパス流路３８が、ディフューザ１９の端部を貫通して設けられ、かつ、実施例２のように、ディフューザ１９の端部と重なり合うスロート１８のリーク水２８の出口部におけるスロート１８の外側表面に、リーク水２８の流れを変流させる突起状の構造物３９を設けて、スロート１８とディフューザ１９間に形成される流路から流出してきたリーク水２８を、スロート１８の表面から遠ざかる方向に流れるようにしている。
【００７０】
このような本実施例の構成とすることにより、上述した実施例１及び２と同様な効果が得られることは勿論、実施例１と実施例２の両方の効果により、変動流体力がより減少する。
【００７１】
図１１に、実施例３の変形例を示す。該図に示す実施例３の変形例は、基本的な構成は図１０と同様であるが、図１１の実施例３の変形例は、スリップジョイント２６におけるスロート１８の差し込み部分の長さ、即ち、スロート１８との重なり部分を従来に比べて長くすることで、スロート１８とディフューザ１８間に形成される流路の流動抵抗を増大させたものである。
【００７２】
流動抵抗が増大した結果、スロート１８とディフューザ１９間に流れるリーク水２８の流量が減少し、発生する渦３７が小さくなり、変動流体力が減少する。
【００７３】
このような図１１に示した実施例３の変形例では、スロート１８の表面に沿って流出していたリーク水２８に対してバイパス流路３８及び突起状の構造物３９を作り、スロート１８の表面から離れる方向に流出させること、及びスロート１８とディフューザ１９間に形成される流路の流動抵抗を増加させることで、リーク水２８に生じる渦３７による影響を低減し、スロート１８に生じる変動流体力を低減する。そして変動流体力を低減することでジェットポンプ６の信頼性をより向上できる。
【符号の説明】
【００７４】
１…原子炉圧力容器、２…炉心シュラウド、３…炉心、４…気水分離器、５…蒸気乾燥器、６…ジェットポンプ、７…ダウンカマ、８…再循環系配管、９…再循環ポンプ、１０…ライザ管、１１…ノズル、１２…主蒸気配管、１３…給水配管、１４…冷却水、１５…給水、１６…駆動水、１７…ベルマウス、１８…スロート、１９…ディフューザ、２０…炉心冷却水、２１…下部プレナム、２２…分岐管、２３…固定板、２４…スロート直管部、２５…スロート広がり管部、２６…スリップジョイント、２７…下部プレナム上部壁、２８…リーク水、２９…リストレーナブラケット、３０…インレットミキサー部、３１…楔、３２…押しボルト、３３…スロート外表面、３４…リストレーナブラケットの突起部、３５…ボルト、３６…治具、３７…渦、３８…バイパス流路、３９…突起状の構造物、Ｑａ…駆動水流量、Ｑｂ…被駆動水流量、Ｈａ…ノズルの駆動水入口における全水頭、Ｈｂ…ジェットポンプの被駆動水入口における全水頭、Ｈｃ…ジェットポンプ出口における全水頭。
【技術分野】
【０００１】
本発明は沸騰水型原子炉のジェットポンプに係り、特に、原子炉圧力容器と炉心シュラウドとの間に設置され、冷却水循環用として適用するに好適な沸騰水型原子炉のジェットポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲという）は、原子炉圧力容器と炉心シュラウドとの間にジェットポンプが設置されている。このジェットポンプは、ノズル、ベルマウス、スロート及びディフューザを備え、ノズルから噴き出した後述する駆動水により、ベルマウス周辺の冷却水を、ベルマウス内に吸い込むようになっている。吸い込まれた大量の冷却水及び駆動水は、スロート、ディフューザを経由して、下部プレナムから炉心内に流入する。
【０００３】
ジェットポンプは、ノズルからの噴出流により、大量の冷却水を吸い込み、大量の冷却水を吹き出させることから、流路であるスロートに変動流体力が生じる。現状のＢＷＲにおけるジェットポンプのスロートは、リストレーナブラケット位置において、３点で支持されている。
【０００４】
これらは、スロートの伸びを考慮し、楔による線接触一箇所とボルト先端による点接触二箇所で支持され、スロート振動を抑制している。変動流体力を減少させれば、更にスロート振動の抑制効果が大きくなる。
【０００５】
このスロート振動を抑制するものとして、特許文献１乃至３に記載されたものが提案されている。
【０００６】
即ち、特許文献１には、スロートとディフューザとの接合部のスリップジョイント部内に弾性体（例えば、板ばね）を設け、接合部からのリーク水量を減少させると共にスロート振動を抑制する構造が記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、スロートとディフューザとの接合上部にシールリングを設け、接合部からのリーク水量を減少させると共にスロート振動を抑制する構造が記載されている。
【０００８】
更に、特許文献３には、スロートとディフューザとの接合部のスリップジョイント部内にラビリンスシール機構を設け、接合部からのリーク水量を減少させると共にスロート振動を抑制する構造が記載されている。
【０００９】
特許文献１乃至３に記載されているのは、いずれも接合部からのリーク水量を減少させると共に、スロート振動を抑制するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８-１７０２７２号公報
【特許文献２】特開２００２-２２１５８９号公報
【特許文献３】特公昭５９-４８３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ジェットポンプの性能は、以下に示すようなＭ比、Ｎ比及び効率によって表される。Ｍ比は、駆動水（再循環水）の流量Ｑａ（後述する図２参照）に対する被駆動水（冷却水）の流量Ｑｂ（後述する図２参照）の比であり、（１）式で表される。
【００１２】
Ｍ比 ＝ Ｑｂ／Ｑａ ……（１）
Ｎ比は、駆動水に対する被駆動水の全水頭比であり、（２）式で表される。
【００１３】
Ｎ比 ＝ （Ｈｃ−Ｈｂ）／（Ｈａ−Ｈｃ） ……（２）
ここで、後述する図２に記載されているように、Ｈａはノズルの駆動水入口における全水頭、Ｈｂはジェットポンプの被駆動水入口における全水頭、Ｈｃはジェットポンプ出口における全水頭である。効率は、駆動水に対する被駆動水のエネルギーの比であり、Ｍ比とＮ比の積で表される。
【００１４】
効率 ＝ Ｍ比 × Ｎ比 ……（３）
ジェットポンプとしては、効率がより高いことが望ましい。小さい容量の再循環ポンプを用いて、ジェットポンプから噴出される冷却水流量を効率良く増加させることができれば、再循環系をコンパクト化することができ、再循環系の設置スペースを低減できる。
【００１５】
また、既設の原子炉（例えば、ＢＷＲ）で出力向上を行う場合には、炉心流量を増加することにより、原子炉出力の向上幅を拡大することができる。更に、炉心流量の制御幅の拡大によって、炉心内のボイド率の変化幅が増大し、燃料経済性を高めることができる。
【００１６】
このように炉心流量を増加させるためには、再循環ポンプ、給水ポンプ及びジェットポンプを改良すると良い。出力向上を目的とした既設の原子炉の改造においては、再循環ポンプ及び給水ポンプなどの大型機器の改造、交換に比べて、小規模な改造で済むジェットポンプを改良し、効率向上を図ることが有効である。ジェットポンプの性能が向上し、吐出流量が増大すると、ジェットポンプで生じる変動流体力が増加する。
【００１７】
この変動流体力の発生原因の一つは、スリップジョイントを形成するスロートとディフューザとの接合部からのリーク水である。リーク水は、スロートとディフューザとの接合部出口において、スロートとディフューザ間から流出する際に渦を発生する。この渦がスロートの壁面などにぶつかることで、スロートに変動流体力が生じる。
【００１８】
特許文献１乃至３には、スロートとディフューザとの接合部からのリーク水の水量を減少させることで、スロート振動の発生を抑制することの記載がある。しかし、接合部からのリーク水の水量を減少させれば、発生する渦が小さくなりスロート振動の発生が抑制されるが、発生する渦がスロートの壁面などにぶつかる変動流体力自体を抑制することはできない。
【００１９】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、スロートとディフューザとの接合部に発生する変動流体力を抑制し、より信頼性の高い沸騰水型原子炉のジェットポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の沸騰水型原子炉のジェットポンプは、上記目的を達成するために、冷却材である駆動流体を噴出するノズルと、前記駆動流体と吸引された被駆動流体が流入するベルマウス、前記駆動流体と前記被駆動流体を混合する直管部、広がり管から成るスロートと、該スロートの下端でスリップジョイントにより接合されるディフューザと、前記スロートを固定するリストレーナブラケットとを備え、炉心を内蔵する原子炉圧力容器内に配置され、前記炉心に冷却材を循環する沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、前記スロートとディフューザとの接合部に、少なくとも１つのバイパス流路を備えているか、
若しくは、前記スロートとディフューザとの接合部で、前記ディフューザの端部と重なり合う前記スロートとの出口部における該スロートの外側表面に、リーク水の流れを変流させる手段、例えば、突起状の構造物を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、スロートとディフューザとの接合部に発生する変動流体力を抑制し、より信頼性の高い沸騰水型原子炉のジェットポンプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のジェットポンプが適用される沸騰水型原子炉の概略構成を示す図である。
【図２】図１における従来のジェットポンプを一部破断して示す部分斜視図である。
【図３】図における従来のジェットポンプを示す詳細図と従来のスロート振動振幅を示す模式図である。
【図４】図３のＢ-Ｂ矢視図である。
【図５】図３におけるジェットポンプ６のスロートとディフューザとの接合部を拡大して示す断面図である。
【図６】本発明の沸騰水型原子炉のジェットポンプの実施例１おけるジェットポンプのスロートとディフューザとの接合部を拡大して示す断面図である。
【図７】図６のジェットポンプのスロートとディフューザとの接合部を周方向から見た一例を示す図である。
【図８】図６のジェットポンプのスロートとディフューザとの接合部を周方向から見た他の例を示す図である。
【図９】本発明の沸騰水型原子炉のジェットポンプの実施例２おけるジェットポンプのスロートとディフューザとの接合部を拡大して示す断面図である。
【図１０】本発明の沸騰水型原子炉のジェットポンプの実施例３おけるジェットポンプのスロートとディフューザとの接合部を拡大して示す断面図である。
【図１１】本発明の沸騰水型原子炉のジェットポンプの実施例３の変形例であるスロートとディフューザとの接合部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図示した実施例に基づき本発明の沸騰水型原子炉のジェットポンプについて説明する。
【００２４】
ここでは、先ず、図１乃至５を用いて、ジェットポンプを備えたＢＷＲの概略の構造と従来技術での課題を説明し、その後に、図６乃至１１を用いて、本発明の実施例について説明する。
【００２５】
図１に、ＢＷＲの概略構成を示す。該図に示す如く、ＢＷＲは、原子炉圧力容器１を有し、この原子炉圧力容器１内には、炉心シュラウド２が配置されている。炉心シュラウド２内には、複数の燃料集合体が装荷された炉心３が配置されている。原子炉圧力容器１内の炉心３の上方には、気水分離器４及び蒸気乾燥器５が配置されている。原子炉圧力容器１と炉心シュラウド２の間に形成される環状のダウンカマ７内には、ジェットポンプ６が配置されている。原子炉圧力容器１には、再循環系が設けられており、この再循環系は、再循環系配管８及び再循環ポンプ９を有する。再循環系配管８の一端は、原子炉圧力容器１内のダウンカマ７に接続され、再循環系配管８の他端は、ダウンカマ７内に配置されたライザ管１０を介してジェットポンプ６のノズル１１に接続されている。更に、主蒸気配管１２及び給水配管１３が、原子炉圧力容器１に接続されている。
【００２６】
原子炉圧力容器１内の上部に存在する冷却水（被駆動流体、冷却材）１４は、給水配管１３から原子炉圧力容器１に供給された給水１５と混合されてダウンカマ７内を下降する。冷却水１４は、再循環ポンプ９の駆動によって再循環系配管８内に流入し、再循環ポンプ９によって昇圧される。この昇圧された冷却水を、便宜的に、駆動水１６（駆動流体）という。
【００２７】
この駆動水１６は、再循環系配管８、ライザ管１０を介してジェットポンプ６のノズル１１から噴出される。ノズル１１の周囲に存在する冷却水１４は、ノズル１１から駆動水１６が吹き出されることによって、ベルマウス１７からスロート１８内に吸い込まれる。吸い込まれた冷却水１４は、駆動水１６と共にスロート１８内を下降し、ディフューザ１９から吐出される。このディフューザ１９から吐出される冷却水（吸い込まれた冷却水１４及び駆動水１６）を、炉心冷却水２０という。
【００２８】
炉心冷却水２０は、下部プレナム２１を通って炉心３に供給される。炉心冷却水２０は、炉心３を通過する際に加熱されて水及び蒸気を含む二相流となる。この水及び蒸気を含む二相流は、気水分離器４で蒸気と水に分離され、気水分離器４で分離された蒸気は、更に蒸気乾燥器５で湿分が除去されて、主蒸気配管１２に排出される。主蒸気配管１２に排出された蒸気は、蒸気タービン（図示せず）に導かれ、蒸気タービンを回転させる。蒸気タービンから排出された蒸気は、復水器（図示せず）で凝縮されて水となり、この水が、給水１５として給水配管１３を介して再び原子炉圧力容器１内に供給される。気水分離器４及び蒸気乾燥器５で分離された水は、落下して冷却水１４となる。
【００２９】
ジェットポンプ６は、再循環ポンプ９によって与えられたエネルギを、冷却水１４に効果的に伝えることができ、ジェットポンプ６から吐出される炉心冷却水２０の流量は、駆動水１６の流量（Ｑａ）よりも増大する。
【００３０】
再循環ポンプ９によって与えられた駆動水１６の運動エネルギが、冷却水１４に有効に作用すれば、ベルマウス１７内に吸い込まれる冷却水１４の流量（Ｑｂ）が増加し、炉心冷却水２０の流量が更に増加する。
【００３１】
そのため、駆動水１６の運動エネルギが増加するように、ノズル１１の出口における駆動水１６の流速を増加させると共に、スロート１８の入口部で流路面積をベルマウス１７の断面積よりも小さくすることにより、冷却水１４の速度を増加して静圧を下げることができれば、より多くの冷却水１４をスロート１８で吸い込むことができ、少ない動力で必要な炉心流量を確保することができる。
【００３２】
図２に、原子炉でのジェットポンプ６の取り付け状況の詳細を示す。尚、図２には、ジェットポンプ６の性能を評価する上で必要となる前記（１）、（２）式の記号を表す部位も合わせ記してある。
【００３３】
図２に示すように、ジェットポンプ６は、ノズル１１、ベルマウス１７、スロート直管部２５とスロート広がり管部２５から成るスロート１８及びディフューザ１９で概略構成されている。また、図２のように、実機においては、ジェットポンプ６が２台で１組となっている。
【００３４】
そして、駆動水１６は、ライザ管１０の上部で分岐管２２により二手に別れ、それぞれがノズル１１に供給される。ノズル１１は、ベルマウス１７の上部開口部と向かい合う形で配置され、ノズル１１とベルマウス１７との間には、ノズル１１の周囲に存在する冷却水１４をベルマウス１７内に吸い込む冷却水吸引流路が形成される。
【００３５】
ノズル１１から噴出する駆動水１６により吸引される被駆動水は、この冷却水吸引流路を通り、スロート直管部２４に流入する。冷却水吸引流路には固定板２３があり、ノズル１１をベルマウス１７に固定している。
【００３６】
ノズル１１から噴出した駆動水１６は、ベルマウス１７から下方のスロート直管部２４を経由して、ラッパ状に広がったスロート広がり管部２５に向かい流入する。スロート直管部２４とディフューザ１９との接続は、スロート広がり管部２５の下端が、スリップジョイント２６で接続される。ディフューザ１９は、上端部で流路断面積が狭く、下方に向かうに従って流路断面積が徐々に増大し、下部プレナム上部壁２７に接続されている。
【００３７】
このようなジェットポンプ６は、分岐管２２からディフューザ１９の下端までが約６ｍと長く、熱膨張を吸収する機構を備えることが必要となる。この熱膨張を吸収する機構としてスリップジョイント２６がある。また、スリップジョイント２６は、ノズル１１側のメンテナンスをし易くする利点を有する。更に、スロート１８は、その振動を抑えるために、ライザ管１０に固定されているリストレーナブラケット２９の位置で固定されている。
【００３８】
次に、上述した従来技術における課題を図３乃至図５を用いて説明する。
【００３９】
まず、図３及び４には、現状のＢＷＲにおけるジェットポンプ６の上部構造のインレットミキサー３０部と、スロート振動抑制構造の詳細及び内部の冷却材の流動状態を示す。
【００４０】
現状のＢＷＲのジェットポンプのスロート振動抑制構造は、メンテナンス性を考慮し、交換し易い単純な構造である。即ち、リストレーナブラケット２９をベースに、傾斜面を有する楔３１によるものと、２箇所の押しボルト３２により振れ止めするものである。尚、この押え部であるスロート外表面３３の構造は、固定し易くするため垂直面を有し、耐磨耗の観点からステライト肉盛を施したものである。
【００４１】
また、楔３１は、スロート外表面３３と楔３１と同じ傾斜となるリストレーナブラケット２９の突起部３４の間にはめ込まれ、上下のボルト３５により固定される。この上下のボルト３５は、スロート広がり管部２５に溶接された冶具３６のネジにより固定されている。
【００４２】
このように、現状のＢＷＲにおえるスロートの固定方法は、楔３１の線接触、押しボルト３２の点接触の支持構造で固定され、これにより、スロート１８の振動を抑制している。
【００４３】
図３の右側に、インレットミキサー部３０の振動モードを示す。
【００４４】
図２に示す如く、ライザ管１０の上部に固定される分岐管２２は、固定冶具によりライザ管１０の上部と一体構造となっている。従って、スロート１８は、片持ち支持構造の振動が生じ、分岐管２２が支持点となり、図３右側の破線のように振動する。
【００４５】
このような振動モードにおいて、図３に示すリストレーナブラケット２９の楔３１、押しボルト３２により、スロート１８を完全に締め付け続けることができれば、スロート１８が大きく振動することは無い。そこで、摩耗や緩みの原因となり、また共振を発生させる可能性のある変動流体力は、できるだけ低減するのが望ましいことが分かる。
【００４６】
次に、スロート振動要因について説明する。スロートの振動要因は、図３中に示す(イ)：ノズル１１からの噴出流による流動変動、(ロ)：噴出流がスロート１８内で混合する時に発生する流動変動（逆流も含む）、(ハ)：主流のスロート１８の出口で発生する流動変動、(ニ)：リーク水２８による流動変動がある。これら（イ）乃至（ニ）の要因が作用して、スロート１８を振動させることになる。
【００４７】
本発明は、特に、上記(ニ)のリーク水２８による変動流体力を低減することができ、スロート振動の低減並びに振動抑制部の磨耗や緩みを防止するものである。
【００４８】
リーク水２８によって生じる変動流体力について図５に示す。図５は、ジェットポンプ６のスリップジョイント２６を形成するスロート１８とディフューザ１９との接合部を拡大して示すものである。
【００４９】
該図に示す如く、ジェットポンプ６のディフューザ１９内の圧力は、ディフューザ１９の外部の圧力に比べて高いため、ノズル１１とディフューザ１９の間から漏れるリーク水２８が発生する。ノズル１１とディフーザ１９の間から漏れるリーク水２８は、流出部位において、外側の冷却水との速度差によって断続的に渦３７を発生させ、ノズル１１の表面に沿って放出される。このノズル１１の表面に沿って放出された渦３７が、ノズル１１の表面に沿って流れることで、渦３７によって生じる負圧が、ノズル１１の表面に変動流体力を発生させる。ノズル１１の表面に変動流体力を発生させることで、図３の右側に示すような振動モードの振動を増加させる方向に働く。
【００５０】
従って、ノズル１１とディフューザ１９の間から流出する流量を減少させ、スロート１８の軸方向に発生する渦３７を弱めるか、若しくは渦３７が発生する場所を変えることで、変動流体力がスロート１８に与える影響を小さくすることができる。
【実施例１】
【００５１】
本発明による実施例１について、図６乃至８を用いて説明する。ここで、図６乃至８は、本発明の実施例１を用いたジェットポンプ６のスリップジョイント２６を形成するスロート１８とディフューザ１９との接合部を拡大して示し、図６は断面図であり、図７及び８は周方向から見た図である。
【００５２】
以下に、本発明による実施例１の特徴を説明する。
【００５３】
図６に示す本実施例では、スリップジョイント２６を形成するスロート１８とディフューザ１９との接合部において、スロート１８の端部と重なり合うディフューザ１９の端部に、スロート１８とディフューザ１９間に形成される流路に対してバイパスされる複数のバイパス流路３８が、ディフューザ１９の端部を貫通して設けられている（本実施例では、ディフューザ１９の端部に上下２段設けている）。
【００５４】
このディフューザ１９の端部を貫通して設けられている複数のバイパス流路３８は、図７に示すような円形状の貫通孔であっても良いし、図８に示すような矩形状の貫通孔であっても良い。
【００５５】
このような本実施例の構成とすることにより、バイパス流路３８に流体が流れることで、スロート１８とディフューザ１９間を通ってスロート１８の軸方向に流出していたリーク水２８の流量が減少し、スロート１８の表面に沿って流れる渦３７が小さくなり、渦３７によって起きる変動流体力も小さくなる。
【００５６】
また、バイパス流路３８を通って流れるようになったリーク水２８は、バイパス流路３８の出口において、外部水との速度差で渦３７が発生するが、発生場所がディフューザ１９の表面近傍であり、ディフューザ１９は、炉心シュラウド２と強固に溶接されてあるため変動流体力は問題にならない。
【００５７】
更に、バイパス流路３８を通ってできる渦３７は、スロート１８及びディフューザ１９から遠ざかっていく流れの中にできる渦３７なので、渦３７によってスロート１８及びディフューザ１９の表面に作る圧力変動はごく小さいものとなる。
【００５８】
このように、本実施例では、スロート１８の表面に沿って流出していたリーク水２８に対してバイパス流路３８を作り、スロート１８の表面から離れる方向に流出させることで、リーク水２８に生じる渦３７による影響を低減し、スロート１８に生じる変動流体力を低減する。そして、変動流体力を低減することで、ジェットポンプ６の信頼性をより向上できる。
【００５９】
尚、本実施例では、バイパス流路３８を複数個設けた例について説明したが、このバイパス流路３８は、１個設けても本発明の効果は達成される。
【実施例２】
【００６０】
本発明による実施例２について、図９を用いて説明する。ここで、図９は、本発明の実施例２を用いたジェットポンプ６のスリップジョイント２６を形成するスロート１８とディフューザ１９との接合部を拡大して示す断面図である。
【００６１】
以下に、本発明による実施例２の特徴を説明する。
【００６２】
図９に示す本実施例では、スリップジョイント２６を形成するスロート１８とディフューザ１９との接合部において、ディフューザ１９の端部と重なり合うスロート１８のリーク水２８の出口部におけるスロート１８の外側表面に、リーク水２８の流れを変流させる突起状の構造物３９を設け、スロート１８とディフューザ１９間に形成される流路から流出してきたリーク水２８を、スロート１８の表面から遠ざかる方向に流れるようにしている。
【００６３】
このような本実施例の構成とすることにより、スロート１８とディフューザ１９間に形成される流路出口に突起状の構造物３９があることで流動抵抗が増加し、リーク水２８の流量が減ることで発生する渦３７が小さくなり、変動流体力が減少する。
【００６４】
また、突起状の構造物３９によって曲げられた流れによってできる渦３７は、スロート１８及びディフューザ１９から遠ざかっていく流れの中にできる渦３７なので、渦３７によってスロート１８及びディフューザ１９の表面に作る圧力変動はごく小さいものとなる。
【００６５】
このように本実施例では、スロート１８の表面に沿って流出していたリーク水２８に対して、スロート１８とディフューザ１９との接合部のリーク水２８の出口部において、スロート１８の外側表面に突起状の構造物３９を設けているので、スロート１８の表面から離れる方向にリーク水２８を流出させることができ、リーク水２８に生じる渦３７による影響が低減され、スロート１８に生じる変動流体力が低減する。そして、変動流体力を低減することで、ジェットポンプ６の信頼性をより向上できる。
【実施例３】
【００６６】
本発明による実施例３について、図１０を用いて説明する。ここで、図１０は、本発明の実施例３を用いたジェットポンプ６のスリップジョイント２６を形成するスロート１８とディフューザ１９との接合部を拡大して示す断面図である。
【００６７】
以下に、本発明による実施例３の特徴を説明する。
【００６８】
図１０に示す実施例３は、上述した実施例１と実施例２を組み合わせたものである。
【００６９】
即ち、本実施例では、実施例１のように、スロート１８の端部と重なり合うディフューザ１９の端部に、スロート１８とディフューザ１９間に形成される流路に対してバイパスされる複数のバイパス流路３８が、ディフューザ１９の端部を貫通して設けられ、かつ、実施例２のように、ディフューザ１９の端部と重なり合うスロート１８のリーク水２８の出口部におけるスロート１８の外側表面に、リーク水２８の流れを変流させる突起状の構造物３９を設けて、スロート１８とディフューザ１９間に形成される流路から流出してきたリーク水２８を、スロート１８の表面から遠ざかる方向に流れるようにしている。
【００７０】
このような本実施例の構成とすることにより、上述した実施例１及び２と同様な効果が得られることは勿論、実施例１と実施例２の両方の効果により、変動流体力がより減少する。
【００７１】
図１１に、実施例３の変形例を示す。該図に示す実施例３の変形例は、基本的な構成は図１０と同様であるが、図１１の実施例３の変形例は、スリップジョイント２６におけるスロート１８の差し込み部分の長さ、即ち、スロート１８との重なり部分を従来に比べて長くすることで、スロート１８とディフューザ１８間に形成される流路の流動抵抗を増大させたものである。
【００７２】
流動抵抗が増大した結果、スロート１８とディフューザ１９間に流れるリーク水２８の流量が減少し、発生する渦３７が小さくなり、変動流体力が減少する。
【００７３】
このような図１１に示した実施例３の変形例では、スロート１８の表面に沿って流出していたリーク水２８に対してバイパス流路３８及び突起状の構造物３９を作り、スロート１８の表面から離れる方向に流出させること、及びスロート１８とディフューザ１９間に形成される流路の流動抵抗を増加させることで、リーク水２８に生じる渦３７による影響を低減し、スロート１８に生じる変動流体力を低減する。そして変動流体力を低減することでジェットポンプ６の信頼性をより向上できる。
【符号の説明】
【００７４】
１…原子炉圧力容器、２…炉心シュラウド、３…炉心、４…気水分離器、５…蒸気乾燥器、６…ジェットポンプ、７…ダウンカマ、８…再循環系配管、９…再循環ポンプ、１０…ライザ管、１１…ノズル、１２…主蒸気配管、１３…給水配管、１４…冷却水、１５…給水、１６…駆動水、１７…ベルマウス、１８…スロート、１９…ディフューザ、２０…炉心冷却水、２１…下部プレナム、２２…分岐管、２３…固定板、２４…スロート直管部、２５…スロート広がり管部、２６…スリップジョイント、２７…下部プレナム上部壁、２８…リーク水、２９…リストレーナブラケット、３０…インレットミキサー部、３１…楔、３２…押しボルト、３３…スロート外表面、３４…リストレーナブラケットの突起部、３５…ボルト、３６…治具、３７…渦、３８…バイパス流路、３９…突起状の構造物、Ｑａ…駆動水流量、Ｑｂ…被駆動水流量、Ｈａ…ノズルの駆動水入口における全水頭、Ｈｂ…ジェットポンプの被駆動水入口における全水頭、Ｈｃ…ジェットポンプ出口における全水頭。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却材である駆動流体を噴出するノズルと、前記駆動流体と吸引された被駆動流体が流入するベルマウス、前記駆動流体と前記被駆動流体を混合する直管部、広がり管から成るスロートと、該スロートの下端でスリップジョイントにより接合されるディフューザと、前記スロートを固定するリストレーナブラケットとを備え、炉心を内蔵する原子炉圧力容器内に配置され、前記炉心に冷却材を循環する沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記スロートとディフューザとの接合部に、少なくとも１つのバイパス流路を備えていることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記バイパス流路は、前記スロートとディフューザとの接合部で、前記スロートの端部と重なり合う前記ディフューザの端部に設けられ、前記スロートとディフューザ間に形成される流路に対してバイパスされる貫通した流路であることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記スロートとディフューザとの接合部で、前記ディフューザの端部と重なり合う前記スロートとの出口部における該スロートの外側表面に、リーク水の流れを変流させる手段を備えていることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記リーク水の流れを変流させる手段は、突起状の構造物であることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記バイパス流路は、円形状の貫通孔であることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記バイパス流路は、矩形状の貫通孔であることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項７】
冷却材である駆動流体を噴出するノズルと、前記駆動流体と吸引された被駆動流体が流入するベルマウス、前記駆動流体と前記被駆動流体を混合する直管部、広がり管から成るスロートと、該スロートの下端でスリップジョイントにより接合されるディフューザと、前記スロートを固定するリストレーナブラケットとを備え、炉心を内蔵する原子炉圧力容器内に配置され、前記炉心に冷却材を循環する沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記スロートとディフューザとの接合部で、前記ディフューザの端部と重なり合う前記スロートとの出口部における該スロートの外側表面に、リーク水の流れを変流させる手段を備えていることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項８】
請求項７に記載の沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記リーク水の流れを変流させる手段は、突起状の構造物であることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項１】
冷却材である駆動流体を噴出するノズルと、前記駆動流体と吸引された被駆動流体が流入するベルマウス、前記駆動流体と前記被駆動流体を混合する直管部、広がり管から成るスロートと、該スロートの下端でスリップジョイントにより接合されるディフューザと、前記スロートを固定するリストレーナブラケットとを備え、炉心を内蔵する原子炉圧力容器内に配置され、前記炉心に冷却材を循環する沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記スロートとディフューザとの接合部に、少なくとも１つのバイパス流路を備えていることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記バイパス流路は、前記スロートとディフューザとの接合部で、前記スロートの端部と重なり合う前記ディフューザの端部に設けられ、前記スロートとディフューザ間に形成される流路に対してバイパスされる貫通した流路であることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記スロートとディフューザとの接合部で、前記ディフューザの端部と重なり合う前記スロートとの出口部における該スロートの外側表面に、リーク水の流れを変流させる手段を備えていることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記リーク水の流れを変流させる手段は、突起状の構造物であることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記バイパス流路は、円形状の貫通孔であることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記バイパス流路は、矩形状の貫通孔であることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項７】
冷却材である駆動流体を噴出するノズルと、前記駆動流体と吸引された被駆動流体が流入するベルマウス、前記駆動流体と前記被駆動流体を混合する直管部、広がり管から成るスロートと、該スロートの下端でスリップジョイントにより接合されるディフューザと、前記スロートを固定するリストレーナブラケットとを備え、炉心を内蔵する原子炉圧力容器内に配置され、前記炉心に冷却材を循環する沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記スロートとディフューザとの接合部で、前記ディフューザの端部と重なり合う前記スロートとの出口部における該スロートの外側表面に、リーク水の流れを変流させる手段を備えていることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【請求項８】
請求項７に記載の沸騰水型原子炉のジェットポンプにおいて、
前記リーク水の流れを変流させる手段は、突起状の構造物であることを特徴とする沸騰水型原子炉のジェットポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−４０８７７（Ｐ２０１３−４０８７７Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８９７７（Ｐ２０１１−１７８９７７）
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
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