JP2008157945A - 原子炉のジェットポンプセンシングラインの周波数測定 - Google Patents

Abstract

【課題】原子炉でセンシングライン支持ブラケットによって支持された原子炉ジェットポンプセンシングラインの固有周波数を測定すること。
【解決手段】周波数測定装置は、ベース部材（２２）、センシングライン支持ブラケット（１４）に付いている、ベース部材に取り付けられたセンシングラインのクランプ（２４）、およびベース部材に取り付けられた少なくとも１つのアクチュエータ（２５）を含む。アクチュエータは、センシングラインのクランプがセンシングラインに取り付けられているときにアクチュエータがセンシングラインに打撃を加えることができるように、センシングラインに関して配置される。ベース部材に取り付けられている近接プローブ（２８）が、センシングラインの振動を測定し振動信号を出力する。プロセッサ（３０）が、固有周波数を判定するために近接プローブから振動信号を受信し処理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子炉の構成要素の固有周波数を測定するための、現場における衝撃試験に関する。

再循環ポンプが回転すると、５枚の静翼が２つの水切り部（ｃｕｔｗａｔｅｒ）を順次通過する。静翼が水切り部を通過する度に、流体速度の急激な変化により圧力波が上流および下流に伝わる。ちょうど同じ周波数でそれら２つの水切り部の動作が起きるので、各水切り部からの圧力波が一緒になって２つの圧力波を形成する。一方は上流に伝わり、もう一方は下流に伝わる。

こうした圧力波の周波数は、ポンプの回転速度に静翼の数を乗じたものに等しく、静翼通過周波数（ＶＰＦ、ｖａｎｅ ｐａｓｓｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）と呼ばれる。再循環ポンプは、静翼通過周波数がジェットポンプセンシングライン（ＪＰＳＬ、ｊｅｔ ｐｕｍｐ ｓｅｎｓｉｎｇ ｌｉｎｅ）の固有周波数と一致するように動作する場合は、センシングラインの動きの大きい増幅が起きる。静翼通過周波数に対するセンシングライン固有周波数の共振に近いことにより、センシングラインの動きの大きい増幅が起きる場合は、大きい振動ストレスが、センシングラインおよびセンシングラインの支持ブラケットの溶接箇所にもたらされる。こうした大きなストレスは、疲労の使用の蓄積を引き起こし、最終的には、亀裂の発生および亀裂の成長をもたらすことがある。

プラントがその領域のＶＰＦを避けるか、またはＪＰＳＬ固有周波数を最大ＶＰＦより高くするためにクランプを取り付けるために動作することができるように、ＪＰＳＬの固有周波数を正確に知ることが望ましい。

疲労破壊を受けやすいＪＰＳＬは、有限要素（ＦＥ、ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）解析で識別されている。ＪＰＳＬのＦＥモデルは、試験データを使用して発展し適格になっている。適格なＦＥモデルは、ＪＰＳＬの固有周波数を判定するために使用されていた。ＪＰＳＬの長さの特定の許容値を考慮して、計算はそれぞれのセンシングラインについて、１つは呼び寸法で、他は許容範囲と考えられる最長および最短の支持されていないスパンで行われる。ＪＰＳＬの固有周波数は、これらのモデルを使用して判定される。しかし、その計算は、時間がかかり、ＪＰＳＬの完成時の長さおよび溶接箇所のばらつきが原因で固有周波数を正確に予測することができない。ラインが構築中に曲がることがある。
米国特許第５，７５２，８０７号公報 米国特許第６，２３３，３０１号公報 米国特許第６，４３５，８３９号公報

本発明の例示的な実施形態では、周波数測定装置は、原子炉のセンシングライン支持ブラケットによって支持された原子炉のジェットポンプセンシングラインの固有周波数を測定する。その周波数測定装置は、ベース部材、センシングライン支持ブラケットに付いている、ベース部材に取り付けられたセンシングラインのクランプ、ベース部材に取り付けられた少なくとも１つのソレノイドを含む。ソレノイドは、センシングラインのクランプがセンシングラインに取り付けられているときに、ソレノイドがセンシングラインに打撃を加えることができるように、センシングラインに関して配置される。ベース部材に取り付けられた近接プローブが、センシングラインの振動を測定し、振動信号を出力する。プロセッサが、近接プローブからの振動信号を受信し処理する。

本発明の他の例示的な実施形態では、ジェットポンプの固有周波数を測定するための方法は、周波数測定装置を原子炉中に下げる段階と、センシングラインのクランプをセンシングライン支持ブラケットに取り付ける段階と、センシングラインを少なくとも１つのソレノイドで打撃を加える段階と、センシングラインの振動を測定し、振動信号を出力する段階と、振動信号を受信し処理する段階とを含む。

本発明のさらに他の例示的な実施形態では、周波数測定装置が、支持ブラケットによって支持された振動部材の固有周波数を測定する。周波数測定装置は、ベース部材、支持ブラケットに付いているベース部材に取り付けられたブラケットクランプ、およびベース部材に取り付けられた少なくとも１つのソレノイドを含む。ソレノイドは、ブラケットクランプが支持ブラケットに取り付けられているときに、ソレノイドが振動部材に打撃を加えることができるように振動部材に関して配置される。ベース部材に取り付けられた近接プローブが、振動部材の振動を測定し、振動信号を出力する。プロセッサが、振動信号を近接プローブから受信し処理する

ジェットポンプは、炉心シュラウドと反応容器の壁面との間に環状に位置する。各組のジェットポンプが、再循環ポンプから駆動力を供給される。駆動力は、８から１２個のジェットポンプに分配される。その流れは、圧力タップを介してジェットポンプ中で感知され、その圧力タップは、反応容器の外でモニターされる。

各ジェットポンプアセンブリは、２つのジェットポンプから構成される。各ジェットポンプは、インレットミキサ１０、ノズルアセンブリ１１、ディフューザ１２およびセンシングライン１３を含む。センシングラインは、１組のスタンドオフ１４によってディフューザから離して保持される。

図２は、原子炉のジェットポンプセンシングライン１３の固有周波数を測定するための周波数測定具２０を示す。装置２０は、型打ちされたアルミニウム板などのベース部材２２を含み、そのベース部材２２は、装置２０の動作構成要素を支持する。センシングラインのクランプ２４が、装置２０をセンシングラインのスタンドオフ１４に取り付ける。そのセンシングラインのクランプは、好ましくは、センシングラインのスタンドオフ１４に油圧式に圧着する。少なくとも１つのアクチュエータまたはソレノイド２６および近接プローブ２８は、好ましくは図示のように２つであり、センシングラインのクランプ２４がセンシングライン１３に取り付けられているときに、電気ソレノイド２６がセンシングライン１３に打撃を加えることができるように、センシングライン１３に関連して配置される。電気ソレノイド２６は、衝撃プローブ２７および衝撃先端部２９を有する。電気信号が電気ソレノイド２６に送信されるときには、衝撃プローブ２７および衝撃先端部２９は、前方に移動しセンシングライン１３に打撃を加える。衝撃プローブ２７は、センシングライン１３がそれで加えられた力を感知する。

近接プローブ２８は、ベース部材２２に取り付けられており、センシングライン１３の振動を測定する。近接プローブ２８は、電子信号を処理し記録するプロセッサ３０に電子信号を出力する。衝撃プローブ２７は、電子信号の記録および分析を開始する。

接線および径方向のセンシングラインの振動を測定するための２つのセンサを有することが望ましい。しかし、その空間が環状領域の内側に制限されるので、２つの近接プローブ２８の適切な方向への使用を可能にしない。その結果、近接プローブ２８は、径方向から約４５°の方向で配置され、それにより、両方の方向でセンシングラインの固有周波数を判定することができる。センシングラインに４５°で衝撃を与えることによって、両方向の姿態は、プローブによって励振され測定される。

信号は、実験的なモード解析ソフトウェアの使用によってプロセッサで処理される。時間入力（ｔｉｍｅ ｉｎｐｕｔ ｆｏｒｃｅ）および時間応答が記録される。これらから、周波数応答関数およびコヒーレンス関数が算出される。周波数応答関数の応答のピークは、構造物の固有周波数を示す。

遠隔操作される器具２０の設計は、検査されるジェットポンプセンシングライン１３の位置および環状領域の空間に応じて変わる。器具２０は、原子炉の水中で約３０．４８メートル（１００フィート）下に離れており、センシングライン１３自体には接触せずに、センシングライン支持ブラケット上に留められている。油圧シリンダ２５が、器具２０をセンシングライン１３のスタンドオフブラケット１４に取り付ける。１つまたは複数のソレノイドアクチュエータ２６は、一旦配置されると、遠隔作動してセンシングライン１３に打撃を加え励振をもたらす。近接プローブ２８は、接線方向と径方向の両方でセンシングラインの振動を測定する。

器具自体は、衝撃を加えられる間に発振し、したがって、出力信号で器具の振動と混ざるセンシングラインの振動をもたらす。その目的で、加速度計を、振動周波数を測定するように器具上に取り付けることができ、その周波数が大きい場合は信号から減算される。

本明細書に記載した器具および方法で、ジェットポンプセンシングラインの固有周波数を正確に判定することができ、プラントの動作を調整して、静翼通過周波数が発見した固有周波数と一致するのを避けることができる。あるいは、センシングライン固有周波数が最大の静翼通過周波数より高くなるように、クランプなどを取り付け、それにより、大きな振動ストレスが、センシングラインとセンシングラインの支持ブラケットの溶接箇所とに引き起こされるのを防止することができる。

現在最も実用的であり好ましい実施形態と考えられるものに関連して本発明を説明してきたが、本発明は、それらの開示された実施形態に限定されるものではなく、逆に、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内に含まれる様々な修正形態および等価な構成を包含するものであることを理解されたい。例えば、こうした器具の修正形態を使用して、ジェットポンプのライザブレースなど、他の構成要素の固有周波数を測定することができる。

原子炉ジェットポンプセンシングラインを含む原子炉ジェットポンプを示す。 原子炉ジェットポンプセンシングラインの固有周波数を測定するための周波数測定装置を示す。

符号の説明

１０ インレットミキサ
１１ ノズルアセンブリ
１２ ディフューザ
１３ センシングライン
１４ スタンドオフ
２０ 周波数測定具
２２ ベース部材
２４ センシングラインのクランプ
２６ アクチュエータまたはソレノイド
２７ 衝撃プローブ
２８ 近接プローブ
２９ 衝撃先端部
３０ プロセッサ

Claims (10)

1. 原子炉でセンシングライン支持ブラケットによって支持された原子炉ジェットポンプセンシングラインの固有周波数を測定するための周波数測定装置であって、
   ベース部材（２２）と、
   前記センシングライン支持ブラケット（１４）に付いている、前記ベース部材に取り付けられたセンシングラインのクランプ（２４）と、
   前記ベース部材に取り付けられた少なくとも１つのソレノイド（２６）であって、前記センシングラインのクランプが前記センシングラインに取り付けられているときに、前記ソレノイドが前記センシングラインに打撃を加えることができるように、前記センシングラインに関して配置されるソレノイド（２６）と、
   前記ベース部材に取り付けられた近接プローブ（２８）であって、前記センシングラインの振動を測定し振動信号を出力する、近接プローブ（２８）と、
   前記近接プローブから前記振動信号を受信し処理するプロセッサ（３０）とを備えることを特徴とする周波数測定装置。
2. 前記近接プローブ（２８）が、原子炉の径方向から約４５°の方向に配置されることを特徴とする請求項１記載の周波数測定装置。
3. 少なくとも２つのソレノイド（２６）を備えることを特徴とする請求項１記載の周波数測定装置。
4. 前記ソレノイド（２６）が遠隔制御によって動作可能であることを特徴とする請求項１記載の周波数測定装置。
5. 原子炉でセンシングライン支持ブラケットによって支持された原子炉ジェットポンプセンシングラインの固有周波数を測定する方法であって、
   周波数測定装置（２０）を前記原子炉中に下げる段階と、
   センシングラインのクランプ（２４）を前記センシングライン支持ブラケット（１４）に取り付ける段階と、
   前記センシングラインに少なくとも１つのソレノイド（２６）で衝撃を加える段階と、
   前記センシングラインの振動を測定し振動信号を出力する段階と、
   前記振動信号を受信し処理する段階とを含む、固有周波数を測定する固有周波数測定方法。
6. 前記測定段階が、原子炉の接線方向および原子炉の径方向で振動を測定することによって行われることを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 前記衝撃を加える段階が、少なくとも１つのソレノイド（２６）を遠隔作動させることによって実行されることを特徴とする請求項５記載の方法。
8. 支持ブラケットによって支持された振動部材の固有周波数を測定するための周波数測定装置であって、
   ベース部材（２２）と、
   前記支持ブラケット（１４）に付いている、前記ベース部材に取り付けられたブラケットクランプ（２４）と、
   ベース部材に取り付けられた少なくとも１つのソレノイド（２６）であって、前記ソレノイドが、前記ブラケットクランプが前記支持ブラケットに取り付けられているときに、前記ソレノイドが前記振動部材に打撃を加えることができるように、前記振動部材に関して配置される、ソレノイド（２６）と、
   前記ベース部材に取り付けられた近接プローブ（２８）であって、前記振動部材の振動を測定し振動信号を出力する近接プローブ（２８）と、
   前記近接プローブから前記振動信号を受信し処理するプロセッサ（３０）とを備えることを特徴とする周波数測定装置。
9. 前記近接プローブ（２６）が、前記振動部材の方向に関して約４５°の方向で配置されることを特徴とする請求項８記載の周波数測定装置。
10. 少なくとも２つのソレノイド（２６）を備えることを特徴とする請求項８記載の周波数測定装置。

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