JP2009024994A - 突起付きのｕ字管支持体 - Google Patents

Abstract

【課題】原子炉蒸気発生器内の通水管のＵ字管部分を流体励起振動に抗して位置決め及び拘束する新規且つ有益なＵ字管支持システムを提供する。
【解決手段】Ｕ字管型原子炉の蒸気発生器で使用する本発明の改良されたＵ字管支持アセンブリ２００が、突起付き扇状バー列２８０として配置した突起付き扇状バー２１０を含み、各突起付き扇状バー２１０が、平坦面又は側面から突出する多数の“突起”を有し、長手方向断面が全体に矩形であり、突起が突起付き扇状バー２１０の側面上で、この突起付き扇状バー２１０の下方の突起開始半径位置２７６までの部分に加工又はそうでない場合は造形される。突起開始半径位置２７６は代表的には、管半径がその最大曲率半径の約３０％である位置である。
【選択図】図３

Description

本発明は一般に熱交換器管の支持体に関し、詳しくは、原子炉蒸気発生器内の通水管のＵ字管部分を流体励起振動に抗して位置決め及び拘束する新規且つ有益なＵ字管支持システムに関する。

加圧水型原子力発電所では、大型の熱交換器である蒸気発生器で、炉心内の核反応を介して生じさせた一次冷却水の熱を、蒸気タービンを駆動する二次冷却水に移行させる。一次冷却水は加圧されると炉心内で殆ど又は全く沸騰することなく加熱される。例えば、軽水炉では一次冷却水は炉心内で絶対値での１５．５Ｍｐａ（約２２５０ｐｓｉａ）に加圧されて１１１２℃（約６００°Ｆ）に加熱される。反応炉を出た一次冷却水は蒸気発生器に送られて二次冷却水に伝熱する。Ｕ字管型又は再循環型蒸気発生器では一次冷却水は底部から蒸気発生器入り、逆Ｕ字管を流動しつつ二次冷却水に伝熱した後、蒸気発生器の底部から排出される。二次冷却水は一次冷却水の圧力に満たない圧力に加圧され、管の外側に沿って流れつつ沸騰し、タービンを駆動する蒸気を発生させる。原子炉の蒸気発生器は、高流量下に流れる２相の大量の二次冷却水を処理できるようにするため、非常に大型の構造物である。例えば、原子炉のＵ字管型蒸気発生器は重量が４５０トン、直径は３．６ｍ（１２ｆｔ）以上で全長は２１ｍ（７０ｆｔ）以上で、９０００本又はそれ以上もの小径で長い薄肉のＵ字管が収納され得る。原子炉蒸気発生器の特性の一般的な説明については、“Steam/Its Generation and Use, 41st Edition, The Babcock & Wilcox Company, Barberton, Ohio, U.S.A. 2005”を参照されたい。

原子炉蒸気発生器は、流れ励起振動力に抗して管を位置決めし且つ拘束するための管拘束体又は管支持体を必要とする。原子炉蒸気発生器のＵ字管部分では、蒸気と水の大量の混合物は、部分的には各Ｕ字管の軸と直交する基本方向で管列を通過して上方に流れるが、この大量の２相流れに付加される乱流やその他の流力がＵ字管を励振させ、各管をＵ字管平面の内外方向の何れにも振動させる。管拘束体又は管支持体としては代表的にはＵ字管支持用の平坦バー列が使用されるが、そうした平坦バー列はＵ字管平面（以下、単に管平面とも称する）内方向での振動に対しては管を有効に拘束するが、Ｕ字管平面外方向の振動に対しては摩擦によって管を拘束するに過ぎない。

原子炉蒸気発生器用のＵ字管支持体アセンブリの既知形式のものには、図１に示し図２にその詳細を示すバブコックアンドウィルコックス社製のものがある。図１に示す原子炉蒸気発生器８０は、各端部を重い管板９０に固定した管束と称する複数のＵ字管１０２を有している。Ｕ字管１０２は管層状又は管柱状に配置され、特定平面内の各管層又は管柱は、最内部から最外部へと順次半径を大きくした管を入れ子状に組み合わせて形成する。更に各管は、各列の全ての管の半径を特定Ｕ字管半径とする状態で列配置される。しかしながら、例示上、図１では限定数のＵ字管１０２のみを示し、図２では中央の管層の最外部管のみを示す。Ｕ字管１０２の直線状の脚部は、図１に示すように、垂直方向に離間させた管支持プレート１２０により数カ所で支持される。

Ｕ字管１０２のＵ字部分１０３は最上部管支持ラティス（又は管支持プレート）１２４を越えて伸延し、１８０°の円弧を描いている。Ｕ字管１０２のＵ字部分１０３は比較的長いので、上昇する蒸気及び水の大量の２相混合物によって励起される流れ励起振動力（ＦＩＶ）に抗してこのＵ字部分１０３を位置決めし且つ拘束し続けるための支持体が必要となる。
図１に示し、また図２に詳細を示すように、Ｕ字管１０２は、多数のＵ字管支持バー列１８０により、Ｕ字部分１０３位置で支持される。各Ｕ字管支持バー列は１８０は、蒸気発生器のＵ字部分内の各管層間に然るべく位置決めしたＵ字管支持平坦バー１６０から構成される。

図２に示すように、Ｕ字管支持平坦バー１６０は、Ｕ字管の中心から外側に扇状に拡開し、Ｕ字管支持平坦バーの各組がＵ字管支持バー列１８０、又は“扇状”のＵ字管支持バー列となるように組み合わされ、各バーの内側端が機械的又は溶接ジョイント１９０を介して収集バー１１４に相互連結される。Ｕ字管支持バー列１８０は、収集バー１１４が特定平面内の各管のＵ字管部分の半分（即ち、コールド又はホットの何れかの側の脚部）のみを覆うことから、“半扇状”支持バー列と称される。

各Ｕ字管支持バー列１８０は約４〜１２本のＵ字管支持平坦バー１６０を含み、各Ｕ字管支持平坦バー１６０は、Ｕ字管列の各Ｕ字管の円弧沿いの所定位置でＵ字管１０２を支持するように位置決めされる。Ｕ字管支持平坦バー１６０の分離角度はＵ字管のサイズ及び流れ条件次第であるが、非支持部分の長さを最小とするように位置付けられる。各Ｕ字管支持平坦バー１６０は代表的にはステンレス鋼製であり、幅２．５〜３．８ｃｍ（約１〜１．５ｉｎ）、厚さは０．２５〜０．５０ｃｍ（約０．１〜０．２ｉｎ）である。Ｕ字管支持体アセンブリ１００は、約１００〜約２００の扇状のＵ字管支持バー列１８０を含み、各列がＵ字管の各平面に位置付けられる。

Ｕ字管支持平坦バー１６０の各外側端部は、Ｕ字管１０２の管列又は管層と直交する管平面外方向に伸延する円弧状バー支持体構造に収集され、拘束され、支持される。各円弧状バー支持体構造は円弧状バー１７０とクランプバー１７５とから構成される。各円弧状バー１７０は単一連続部材であるが、クランプバー１７５はセグメント化され、Ｊ字形タブ１７６と、Ｕ字管支持平坦バー１６０の上端とを円弧状バー１７０に結合させる。各バー支持体構造はＵ字管支持バー列１８０のＵ字管支持平坦バー１６０を位置決めし、各バーの重量を担持すると共に、Ｊ字形タブ１７６を介してＵ字管支持体アセンブリ１００の重量を周囲のＵ字管に戻すように再配分する。各円弧状バー１７０の上方で水平方向に配置した管１５０が、各円弧状バー支持体構造を選択位置に位置付け、扇状のＵ字管支持バー列１８０をＵ字管上で位置決めする。

Ｕ字管支持バー列１８０はＵ字管１０２の各平面を間隔を置いて位置決めし、最も重要なことには、流れ励起性振動に抗して各Ｕ字管を拘束する。Ｕ字管１０２は、その直近位置にＵ字管支持平坦バー１６０が物理的に存在することで、管平面外方向への動きに抗して拘束される。この拘束目的のためのＵ字管支持平坦バーとＵ字管との間隙は非常に小さく、個々の間隙の直径方向での変化量は約０〜０．０２５ｃｍ（０〜０．０１０ｉｎ）又はそれ以上である。Ｕ字管支持平坦バー１６０とＵ字管との間隙が小さいのでＵ字管は管平面外方向１４０での有意動作に抗しては拘束されるが、管平面内方向１３０に対しては能動的には拘束されず、むしろＵ字管１０２とＵ字管支持平坦バー１６０との間の摩擦のみによって拘束されつつ管平面内方向での流れ励起性振動を減衰させる。摩擦による管平面内方向での拘束効果は、設計上のディテールや流れ条件次第では充分に適正化されない恐れがある。
米国特許第６，７７２，８３２号には、凹形ポケット列をＵ字管支持バーの、直径方向に対抗する各表面上に位置付けた修正用の後付支持構造が開示される。

米国特許第６７７２８３２号明細書 Steam/Its Generation and Use, 41st Edition, The Babcock & Wilcox Company, Barberton, Ohio, U.S.A. 2005

原子炉蒸気発生器内の通水管のＵ字管部分を流体励起振動に抗して位置決め及び拘束する新規且つ有益なＵ字管支持システムを提供することである。

本発明によれば、Ｕ字管型原子炉蒸気発生器のＵ字管のＵ字部分用に特に好適な改良されたＵ字管支持システムが提供される。本システムには、管平面外方向に突出する突起を有する独特の支持バー列が含まれる。また本システムには、各支持バー列を離間させるためのアセンブリと、各支持バー列が扇状に拡開しないようにするためのタイバーと、最外部管層を支持するためのサドルバーアセンブリとが含まれる。
本発明のシステムは、Ｕ字管のＵ字部分を位置決めし且つ管平面の内外何れの方向へのＵ字管の移動をも能動的に拘束する。本システムは有益には自己支持式のものであって何らの追加構造又は外部拘束体を必要とせず、メンテナンス及び補修のためのアクセス性を改善させる。

かくして、本発明の一様相によれば、原子炉蒸気発生器のＵ字管のＵ字部分を支持するための突起付き支持バーであって、細長の胴部にして、この胴部の少なくとも一方の側部から管平面外方向に突出する複数の突起を有する同部を含む支持バーが提供される。
本発明の他の様相によれば、原子炉蒸気発生器のＵ字管のＵ字部分を支持するための突起付き支持バー列が提供される。突起付き支持バー列は、細長い複数の平坦バーと、複数の突起付き支持バーとを含み、各突起付き支持バーは胴部の少なくとも一方の側部から管平面外方向に突出する複数の突起を有し、また、一体のスペーサブロックを含み得る。

本発明の更に他の様相によれば、原子炉蒸気発生器のＵ字管のＵ字部分を支持するための支持バーアセンブリが提供される。本アセンブリは、隣り合う管層間に配置した複数の突起付き支持バー列を含む。突起付き支持バー列は、複数の細長平坦バーと、複数の突起付き支持バーと、全体に平坦な細長連結バーとを含み、細長連結バーは細長平坦バーの各内側端部に連結されると共に、突起付き支持バーの内側端部に直結又は間接連結される。細長連結バーは、関連する管層のホット側及びコールド側の両脚部を横断して伸延される。各突起付き支持バーはその少なくとも一方の側部から管平面外方向に突出する複数の突起を有する細長い胴部であり、各突起は、全体に矩形の長手方向断面と、Ｕ字管の内輪部又は外輪部と全体に平行な管接触面とを有する。本アセンブリは更に、バーの外側端部を管平面外方向に離間させるためのスペーサブロック又はスペーサクリップと、各突起付き支持バー列を管平面内方向に離間させるための円弧状タイバーと、を含み、各円弧状タイバーは、関連する管層の最外部管の外輪部と平行方向に離間され、Ｕ字管の断面半径の約２倍の厚さを有する。

原子炉蒸気発生器内の通水管のＵ字管部分を流体励起振動に抗して位置決め及び拘束する新規且つ有益なＵ字管支持システムが提供される。

同じ参照番号は同じ要素を表わす図面を参照するに、図３及び図４には、Ｕ字管型原子炉の蒸気発生器で使用する本発明の改良されたＵ字管支持アセンブリ２００が示され、突起付き扇状バー列２８０として配置した突起付き扇状バー２１０を含んでいる。
突起付き扇状バー列２８０は、突起付き扇状バー２１０と、収集バー２１４から上方に延びる細長い扇状平坦バー２６０とを溶接して形成する。
各突起付き扇状バー２１０は、平坦面又は側面２４０から突出する多数の“突起”２１２を有し、長手方向断面が全体に矩形である。突起２１２は突起付き扇状バー２１０の側面２４０上で、この突起付き扇状バー２１０の下方の突起開始半径位置２７６までの部分に加工又はそうでない場合は造形する。突起開始半径位置２７６は代表的には、管半径がその最大曲率半径の約３０％である位置である。突起付き扇状バー２１０の側面２４０の反対側面２５０は代表的には平坦であるがやはり突起を有し得る。
突起２１２は代表的には、組み立て上の間隙を有する状態下に、順次する各管（例えば、特定の管柱２０３内の管２０２、２０４、２０６）間の半径方向空間を充填し、隣り合う管柱２０３の各管の断面半径２１７よりも長い距離、管平面外方向（平坦な側面２４０とは直交する方向）に突出する。従って、突起２１２の管接触面２３０及び２３１は管平面内方向（管柱２０３の如き管柱によって定義される）と直交し、好ましくは各々平坦な凸状又は凹状に形成し、管の内輪部及び外輪部に対して比較的平行となるように（しかし突起の角部で管を押圧しないように管から離して）配置する。
突起付き扇状バー２１０は、管柱２０３のような管柱又は管層の各Ｕ字管の曲率中心２１９に関する半径方向を有する状態で対向配置することが好ましい。

図３に示すように、扇状平坦バー２６０の各内側端部を、この扇状平坦バー２６０の内側端部を全体に水平方向に横断して延びる収集バー２１４に溶接する。突起付き扇状バー２１０の各内側端部を、同様に収集バー２１４に直接又は間接的に溶接固定する。突起付き扇状バー２１０、収集バー２１４、扇状平坦バー２６０は偶数配置され、合計本数は代表的には約４〜約１２である。収集バー２１４は、細長い２本の平坦バーを溶接して形成することが好ましく、突起付き扇状バー列２８０において全管層又は全管柱２０３の全ての管を横断して、即ち、ホット側の最外部脚部管からコールド側の最外部脚部管まで伸延し、かくして突起付き扇状バー列２８０は特定の管柱２０３の管の全てのＵ字管部分を覆う完全な扇状バー列を形成する。

突起２１２を使用することにより、管は流れ励起性振動に抗して管平面内方向に関して拘束される。突起付き扇状バー２１０の突起２１２は、特定の管層の最外部管２０２の外側表面から、下方の、ある突起開始半径位置（管２０６）までの範囲に設け得る。突起開始半径位置（管２０６）は、突起が管平面内方向で管を拘束することに起因する、管間差動に関わる過剰な応力を特定の管層内に生じさせることなく、可能な最小半径まで管平面内拘束が提供されるように選択する。各突起付き扇状バー２１０の突起２１２を、管柱又は管層（例えば管２０２）の最外部管の直上位置から、下方の、突起開始半径位置（例えば管２０６）までの長さ範囲に形成し、管束の最大半径、即ち、Ｕ字管部分の最大管曲率半径に至る約７０％の外側範囲をカバーすることが好ましい。

図６Ａ〜図６Ｅを参照するに、突起付き扇状バー２１０の外側端部２１８と、扇状平坦バー２６０の外側端部２６８とが、スペーサブロック４０５、スタッド４０２、保持ピン４３０、ナット４０４、ナット錠止機能構造部、からなるスペーサブロックアセンブリ４００で構成したシステムにより好ましく相互連結され且つ管平面内方向に離間されている。収集バー２１４はスペーサアセンブリ４００を持たないことが好ましい。
スペーサブロックアセンブリ４００は、管平面外方向でのピッチ、即ち、隣り合う管平面２０９間の距離と丁度等しいことが好ましい厚さ寸法を有する。スタッド４０２は各スペーサブロック４０５を相互に連結する。突起付き扇状バー２１０の外側端部２１８と、扇状平坦バー２６０の外側端部２６８とは、各スペーサブロック４０５の後面側の長孔部４０７内に位置決めされ、各外側端部２１８及び２６８に近い１つ以上の穿孔２１５及び２１６を貫通させ且つ隣り合うスペーサブロック４０５の整列孔４１５、４１６に通したスタッドと係合する。

図６Ａに示すように、各スペーサブロック４０５は、管束の、突起付き扇状バー２１０の外側端部２１８と、扇状平坦バー２６０の外側端部２６８との上方に複数のアーチアセンブリ組体２７０を形成する。
スペーサブロックアセンブリ４００は、底部から上部（管束及び管平面の水平方向で）に向っての漸次組み立てプロセスが許容されるように設計する、即ち、スペーサブロック４０５を類似形状とし、全体に同じ向き（且つ中心平面に関しては対称的ではなく）とすることが好ましい。
図５Ａ、図７、図８に示す別の実施例では、突起付き扇状バー列２８０における突起付き扇状バー２１０とスペーサブロック４０５との組み合わせに代えて突起付きラダーブロックバー７１０を使用し、突起付き扇状ラダーブロックバー列７８０を形成する。

突起付きラダーブロックバー７１０は、扇状平坦バー７６０を有し、スペーサブロック４０５と同様に、この扇状平坦バー７６０と係合する長孔部又はチャンネル７０７をその後面側に有する。長孔部７０７は、突起付きラダーブロックバーを組み立てた場合にブロック間積層が生じる、即ち、扇状平坦バー７６０を長孔部７０７に配置した時、扇状平坦バーがブロック間の積層部分の一部とならないことを保証する僅かな間隙が長孔部７０７内に生じるような寸法とする。突起付きラダーブロックバー７１０のブロック部分は、１つ又は２つのスタッド孔（７１５、７１６）、スタッド保持ピン孔７３０、を含む、スペーサブロック４０５の機能構造部分の全てを有することが好ましい。
突起付きラダーブロックバー７１０は、管柱２０３のＵ字管部分と係合する突起７１２をラダーレール７４０部分に有する。突起付きラダーブロックバー７１０は、管柱２０３のＵ字管部分と係合するよう、図７に示すように、半径方向に延びる一対の扇状平坦バー７６０の各外側端部７６８に位置決めすることが好ましい。その他の突起無しの扇状平坦バー２６０には標準のスペーサブロック４０５を使用することが好ましい。組み立てに際して、管柱２０３と、突起付きラダーブロックバー７１０と、スペーサブロック４０５とを位置決めした後、この管柱用の突起付き扇状ラダーブロックバー列７８０を、管柱２０３と、突起付きラダーブロックバー７１０と、スペーサブロック４０５との頂部に配置する。

突起付き扇状バー２１０に代えて突起付きラダーブロックバー７１０を使用する場合、内側部分における突起のカバー範囲は突起付きラダーブロックバー７１０のラダーレール７４０の長さによって制限される。そのため、突起開始半径位置（管２０６）と、突起付きラダーブロックバー７１０の内側端部７１７との間部分のＵ字管は管平面内方向に関して拘束されないことになるが、この部分のＵ字管の図８に示すように、管平面内方向での拘束は、突起付きラダー延長部７７０によって提供される。かくして、突起付きラダーブロックバー７１０と突起付きラダー延長部７７０の組合せ体が、所望の長さに沿った突起のカバー範囲を提供する。
図５Ｂに示す突起付きラダー延長部７７０は、適宜長さの２本のラダーレール７４１から構成され、図５Ａに示す突起付きラダーブロックバー７１０のラダー部分のレール７４０及び突起７１２と同様の構成下に、その少なくとも一方の側面の長さ部分に沿った各内側管空間位置に横断方向の突起７１２が配置される。
特定の管層におけるラダー長は、各管柱内の全ての管の、突起開始半径位置（管２０６）に至るまでの内側管空間内に、突起付きラダーブロックバー７１０か又は１つ以上の突起付きラダー延長部７７０からの突起７１２が配置されるようなものであることが好ましい。

図５Ｂ及び図８を参照するに、突起付きラダー延長部７７０が、関連する扇状平坦バー７６０上に位置決めされ、突起７１２が各管に係合している。突起付きラダー延長部７７０は、相互に、また、突起付きラダーブロックバー７１０に、また、他のどこかには能動的に固定しないことが好ましい。突起付きラダー延長部７７０は、関連する扇状平坦バー及び管と係合することによって全体的に位置決めされ、締め具は有さない。かくして、ラダー励起性の管間の相互作用は、特定の突起付きラダー延長部７７０のスパン範囲内で発生する。
突起付きラダー延長部７７０用のレール７４１の下端部７１７のみならず、突起付きラダーブロックバー７１０のレール７４０の下端部は、レール角部の損耗を制限するよう、各レール位置における管接触ラインと一致しないように全体的に位置決めされる。突起付きラダー延長部のレール７４１の上端７１８は、突起付きラダーブロックバー７１０と突起付きラダー延長部７７０とが相互に連結されず且つ独立した状態に維持されるよう、各レール端部間に小間隙７１９を残すように位置決めすることが好ましい。

図７及び図８に示すように、突起付き扇状ラダーブロックバー列７８０は、複数の扇状平坦バー２６０、７６０を有する完全扇状のバー列である。突起付きラダーブロックバー７１０と突起付きラダー延長部７７０とがこのバー列とは分離していることから、突起付き扇状ラダーブロックバー列７８０は平坦であり、管平面外の機能構造部分は有していない。
図９Ａ〜図９Ｃに示すように、スペーサブロックアセンブリ４００のスペーサブロック４０５及びスタッド４０２に代えてスペーサクリップ端部コネクタ８０５を使用できる。スペーサクリップ端部コネクタ８０５は、扇状の第１バー８６０の、管柱２０３に隣り合う平面と係合する第１長孔部８０７を有し、扇状の第１バーの端部付近の孔又は切り欠きと係合して、このスペーサクリップ端部コネクタ８０５が扇状の第１バー８６０に沿って端部方向に摺動しないようにするための“ドッグ”その他の把持手段８０４により、扇状の第１バー８６０に固定される。
スペーサクリップ端部コネクタ８０５は、隣り合う平面内の扇状バー８６１と係合するための第２長孔部８０８をも有する。扇状バー８６１は長孔部８０８内で端部方向に自由に摺動する。

図９Ｂに示すように、スペーサクリップ端部コネクタ８０５は突起付き扇状バー２１０、２６０の端部位置に組み込まれ、各扇状バー位置でＵ字管アセンブリの上方に、スペーサブロック４０５からなるアーチアセンブリ組体２７０と同様のアーチ組体８７０を形成する。
扇状バーとＵ字管とを含む層の各々は、スペーサクリップ端部コネクタ８０５が許容誤差を制御する状態下に、隣接する扇状構造部分及び管層に対して正確に離間される。しかしながら、扇状バー及びＵ字管からなる各層は相対的に自由に摺動するので、Ｕ字管の管束は層間で拘束される（バー端部をクランプする場合に生じ得るような）ことなく自由に揺動する。そうした層間拘束は扇状バーなどに大きな力や応力を発生させる。スペーサクリップ端部コネクタ８０５を使用することで、扇状バー及びＵ字管からなる各層の動きは、扇状バーによって調和され且つ中庸化されるが、固定状態に拘束されることはなく、従って、Ｕ字管の管束の揺動はずっと大きくなるが、固定状態に拘束することによる局部的な応力発生は回避される。

図９Ｃを参照するに、別態様のスペーサクリップ端部コネクタ８０５が示される。ラダークリップ８８０は、スペーサクリップ端部コネクタ８０５と同様のクリップセクション８８１と、突起付きラダーブロックバー７１０のラダーセクション７３１と同様のラダーセクション８８２とを含む。
図６Ｅを参照するに、スペーサクリップ端部コネクタ８０５が使用され、タイバー２２０が、スペーサブロック４０５と係合するのと類似態様下にクリップの切り欠き４１２と係合する突起２２４により、スペーサクリップ端部コネクタ８０５に連結されている。
図３、図６Ａ〜図６Ｅ、図７、図８、図９Ｂ、図１１及び図１２を参照するに、タイバー２２０が突起付き扇状バー列２８０又は突起付き扇状ラダーバー列７８０を管平面内方向に位置決めして、例えば、突起付き扇状バー２１０、２６０、７６０が“扇状”に離間させないようにするため（即ち、突起付き扇状バー列２８０、または突起付き扇状ラダーバー列７８０を管の軸方向に拡開し、Ｕ字管の両側面沿いに下方に摺動しないように）に好適に使用されている。

図６Ａ〜図６Ｅに示すように、タイバー２２０は、関連する管層又は管柱２０３の平面内に配置した円弧状のバーであり、最外部のＵ字管２０２の外輪部からは平行状態に離間される。タイバー２２０の管平面外方向での厚さ２２２は管径と同じ（即ち、図４に示すように、管の断面半径２１７の長さの２倍）であり、全体的に関連する管層又は管柱２０３の平面内に位置付けることが好ましい。これによりタイバー２２０は、将来、現場での保守作業のために内側の管束アクセスする場合でも全くその存在を意識させることがない。
図６Ｃ〜図６Ｅに示すように、タイバーは、突起２２４と、スペーサブロック４０５、８０５の係合用切り欠き４１１、４１２（あるいは突起付きラダーブロックバー７１０の突起７１１）と、を備えたプロファイルを有し、また、タイバー２２０を然るべき位置に維持する又はタイバー機能を発揮させる上で何らの締め具も不要であるよう、引き続く、扇状バー、例えば突起付き扇状バー２１０と、隣り合う突起付き扇状バー２１１との間、又は、突起付き扇状バー２６０と、隣り合う突起付き扇状バー２６１との間に捕捉させる。

Ｕ字管支持アセンブリ２００を横断して分布させるタイバー２２０の必要数は約５〜８本であることが好ましい。
図１０及び図１１には、曲率半径の小さいＵ字管から構成したＵ字管の管層に隣り合う管束の外側縁部に位置付けた外側扇状バー列３８０を示す。従って、外側扇状バー列３８０は管層間には捕捉されないので、管束内のその他の扇状バー列、例えば２８０、７８０で示す列に離間状態で連結させる必要があるが、本発明ではこれを、サドルバーアセンブリ３００を、管束の１、２又は３本の外側管の上方に座着させて最外部の外側扇状バー列３８０を適正に位置決めすることにより達成する。
サドルバーアセンブリ３００は、平坦扇状バー３６０とスペースピース３０５とを、サドルバーアセンブリ３００が最外部Ｕ字管３０３の各Ｕ字管部分の上方で入れ子化され得、且つ全ての管接触位置に適正に制御された支持間隙が提供されるように配置した外側扇状バー列３８０（図１０では４本を示す）を含む。外側扇状バー列３８０は、スペースピース３０５の位置で溶接して全体的に連結させる。

サドルバーアセンブリ３００の最内部扇状バー列３８１を、扇状バースタッド孔３０６その他の連結手段にスタッドを通してＵ字管アセンブリの残余部分に連結し、最内部扇状バー列３８１を、隣り合う突起付き扇状バー列２８０又は突起付きラダーブロックバー列７８０に連接する。かくして、サドルバーアセンブリ３００の重量は、突起２１２を有する隣接する突起付き扇状バー列２８０又は突起付きラダーブロックバー列７８０に移行され、結局、サドルバーアセンブリ３００の重量が前記扇状バースタッド孔３０６に通したスタッド３０８により、これらの突起付き扇状バー列２８０又は突起付きラダーブロックバー列７８０を支持する管柱に移行される。
図１２にはＵ字管支持アセンブリ２００の部分斜視図が例示され、明瞭化のためにＵ字管及び突起付き扇状バー列の選択部分のみが例示される。Ｕ字管支持アセンブリ２００は、サドルバーアセンブリ３００と、タイバー２２０と、突起付き扇状バー列２８０又は突起付きラダーブロックバー列７８０と、スペーサブロック４０５を備えたスペーサブロックアセンブリ４００とから構成される。

図１２を参照するに、スペーサブロック４０５と、突起付きラダーブロックバー７１０及びその列７８０が、管束の扇状バーの、例えば番号２１８（図３）、２６８、７６８（図７）で示すような各端部位置に複数のアーチ組体アセンブリ２７０を形成している。タイバー２２０は関連する管平面又は管層内に配置され、結局、アーチ組体アセンブリ２７０及び扇状バーの端部位置２１８、２６８、７６８を相互連結すると共にその位置を制御する。
Ｕ字管支持アセンブリ２００は突起付き扇状バー列２８０又は突起付きラダーブロックバー列７８０の各突起２１２を開始、各管層に対して自立し、タイバー２２０によって管平面内方向に離間され、また、スペーサブロック４０５と、スペーサクリップ端部コネクタ８０５又は突起付きラダーブロックバー７１０とにより、管平面外方向に離間され、何らのＵ字管支持構造も外部に追加する必要が無い。
随意的には、各Ｕ字管及び扇状バーの層を相対摺動可能に構成し、Ｕ字管及びＵ字管支持アセンブリ２００の全体が、地震負荷又は運転負荷（管束を水平方向に向けた場合の状況を含む）を受けた際に、局部的剛拘束による過剰な応力を生じることなく管平面外方向に自由揺動し得るようにすることができる。こうした随意的な自由揺動状況は、スタッド４０２（図６Ｂ）への張力を制限する、又はスペーサクリップ端部コネクタ８０５又はクリップセクション８８１を使用することにより実現し得る。

Ｕ字管支持アセンブリ２００（図３）は、全ての管柱２０３内の全てのＵ字管の曲率中心２１９が同じであり、かくして接点高さ２１３が同じである原子炉のＵ字管型蒸気発生器で使用することが好ましい。そうした蒸気発生器には交差管は存在せず、曲率中心が垂直方向にずれた長いピッチのＵ字管からなる管層も存在しない。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。

Ｕ字管型熱交換器を有する原子炉蒸気発生器の概略図である。 既知のＵ字管支持アセンブリの部分破除した斜視図である。 本発明の改良されたＵ字管支持システムの部分正面図である。 本発明の第１実施例で使用する突起付き支持バーの部分斜視図である。 本発明の他の実施例で使用する突起付き支持バーの部分斜視図である。 突起付き支持バー延長部の部分斜視図である。 本発明で使用するに好適なスペーサアセンブリの部分断面側面図である。 本発明で使用するに好適なスペーサアセンブリの部分斜視図である。 本発明で使用するに好適なスペーサアセンブリ及びタイバーの配置構成を示す部分斜視図である。 本発明で使用するに好適なスペーサアセンブリ及びタイバーの配置構成を示す部分断面図である。 クリップアセンブリ及びタイバーの構成を示す部分断面図である。 本発明の第２実施例における改良されたＵ字管支持バー列の部分正面図である。 本発明の第２実施例に従う改良されたＵ字管支持バー列の部分正面図である。 本発明で使用するに好適なスペーサクリップコネクタの部分斜視図である。 本発明で使用するに好適なスペーサクリップコネクタの部分断面図である。 スペーサクリップ及びラダー部品の部分側面図である。 本発明で使用するに好適なサドルバーアセンブリの斜視図である。 図３を線１１−１１に沿って切断したサドルバーアセンブリの断面図である。 本発明に従う改良されたＵ字管支持アセンブリの部分斜視図である。

符号の説明

２００ Ｕ字管支持アセンブリ
２０２、２０４、２０６ 管
２０３ 管柱
２１０ 突起付き扇状バー
２１２ 突起
２１４ 収集バー
２１７ 断面半径
２２０ タイバー
２３０、２３１ 管接触面
２４０ 側面
２５０ 反対側面
２６０ 扇状平坦バー
２６８ 外側端部
２７０ アーチ組体アセンブリ
２７６ 突起開始半径位置
２８０ 突起付き扇状バー列
３００ サドルバーアセンブリ
３０５ スペースピース
３０６ 扇状バースタッド孔
３６０ 平坦扇状バー
３８０ 外側扇状バー列
３８１ 最内部扇状バー列
４００ スペーサブロックアセンブリ
４０２ スタッド
４０４ ナット
４０５ スペーサブロック
４０７ 長孔部
４１１、４１２ 係合用切り欠き
４１５、４１６ 整列孔
４３０ 保持ピン
７０７ 長孔部
７１０ 突起付きラダーブロックバー
７１２ 突起
７１５、７１６ スタッド孔
７１７ 内側端部
７１９ 小間隙
７３０ スタッド保持ピン孔
７４０ ラダーレール
７４１ レール
７６０ 扇状平坦バー
７７０ ラダー延長部
７８０ 突起付き扇状ラダーブロックバー列
８０５ スペーサクリップ端部コネクタ
８０８ 長孔部
８６０ 扇状の第１バー
８６１ 扇状バー
８７０ アーチ組体
８８０ ラダークリップ
８８１ クリップセクション
８８２ ラダーセクション

Claims (38)

1. 原子炉蒸気発生器のＵ字管のＵ字管部分を支持するための支持バーであって、
   Ｕ字管が所定の断面半径を有し、各Ｕ字管が内輪部及び外輪部を有し、各Ｕ字管が平行な管層状態に配置され、各管層が最内部管から最外部管にかけて伸延され且つ管平面内方向と管平面外方向とを確定し、
   前記支持バーが、内側端部及び外側端部と、第１側面及び第２側面と、第１側面から管平面外方向に突出する複数の突起と、を有する細長の胴部を含む支持バー。
2. 突起が、Ｕ字管の断面半径よりも長い距離において管平面外方向に突出する請求項１の支持バー。
3. 各突起が全体に矩形断面を有する請求項１の支持バー。
4. 各突起が凸状の管接触面を有する請求項１の支持バー。
5. 各突起が、隣り合うＵ字管の内輪部及び外輪部の一方と全体に平行な管接触面を有する請求項１の支持バー。
6. 細長の胴部の内側端部から長手方向に伸延する長孔部を更に含む請求項１の支持バー。
7. 長孔部内に摺動自在に配置した平坦バーを更に含む請求項６の支持バー。
8. 支持バーを離間させるための一体的手段を更に含む請求項６の支持バー。
9. 支持バーを離間させるための一体的手段が、少なくとも１つの貫通孔と、平坦バーを内部に受けるための長孔部とを有するスペーサブロックを含む請求項８の支持バー。
10. 原子炉蒸気発生器内のＵ字管のＵ字管部分を支持するための支持バー列であって、
    Ｕ字管が所定の断面半径を有し、各Ｕ字管が内輪部及び外輪部と、Ｕ字管の曲率半径とを有し、Ｕ字管が、管束の最大半径を確定する最大曲率半径を有し、Ｕ字管が、各管層に関連する支持バー列と平行な管層として配置され、各管層のＵ字管部分が、最内部管から最外部管にかけて曲率中心の周囲に半径方向に伸延されて管平面内方向及び管平面外方向を更に確定し、
    前記支持バー列が、
    外側端部及び内側端部を各々有する細長の複数の第１平坦バーと、
    複数の突起付きバーとを含み、
    各突起付きバーが、外側端部と、前記複数の第１平坦バーの１つに連結した内側端部と、平坦な第１側面と、平坦な第２側面と、第１側面から管平面外方向に突出する複数の突起と、を含む支持バー列。
11. 平坦な第１側面から管平面外方向に突出する複数の突起が、Ｕ字管の断面半径よりも長い距離において伸延される請求項１０の支持バー列。
12. 各突起が全体に矩形の断面を有する請求項１０の支持バー列。
13. 各突起が凸状の管接触面を有する請求項１０の支持バー列。
14. 各突起が、隣り合うＵ字管の内輪部及び外輪部の一方と全体に平行な管接触面を有する請求項１０の支持バー列。
15. 複数の第１平坦バーの内側端部に連結され且つ関連する全ての管層を横断して伸延する全体に平坦な細長のバーを更に含む請求項１０の支持バー列。
16. 全体に平坦な細長のバーが、突起付きバーの内側端部にも連結される請求項１５の支持バー列。
17. 全体に平坦な細長のバーが、相互に溶接した一対の平坦な細長のバーから成る請求項１５の支持バー列。
18. 複数の突起付きバーが、関連する管層の管平面内方向において、最外部管に隣り合う位置から曲率中心に向けて半径方向に伸延される請求項１０の支持バー列。
19. 複数の突起が、関連する管層内で、最外部管に隣り合う位置から、管束の最大曲率半径の約３０％に等しい曲率中心を有するＵ字管に隣り合う位置に伸延される請求項１０の支持バー列。
20. 各突起付きバーが、細長の胴部の内側端部から長手方向に伸延する長孔部を有する請求項１０の支持バー列。
21. 各突起付きバーが、細長の胴部の内側端部から長手方向に伸延する長孔部内に配置した平坦バーを更に含む請求項１０の支持バー列。
22. 支持バー列を管平面内方向において離間させるための、第１の平坦バーの外側端部に連結した第１のスペーサ手段と、突起付きバーの外側端部に連結した第２のスペーサ手段と、を更に含む請求項１０の支持バー列。
23. 第１のスペーサ手段及び第２のスペーサ手段の、管平面外方向での肉厚が、隣り合う管層間の管ピッチに等しい請求項２２の支持バー列。
24. 第２のスペーサ手段を突起付きバーの各外側端部と一体化した請求項２２の支持バー列。
25. 第１のスペーサ手段及び第２のスペーサ手段がスペーサクリップコネクタを含み、各スペーサクリップコネクタが、平坦バーの第１及び第２の各外側端部を摺動自在に受けるための第１及び第２の長孔部と、第１の外側端部に係合する把持手段と、を有する請求項２２の支持バー列。
26. 第１のスペーサ手段及び第２のスペーサ手段がスペーサブロックを含み、各スペーサブロックが、少なくとも１つの貫通孔と、平坦バーを内部に受けるための長孔部とを有する請求項２２の支持バー列。
27. 支持バー列を管平面内方向において離間させるためのタイバー手段を更に含む請求項２６の支持バー列。
28. スペーサ手段が、該スペーサ手段内に配置したスペーサ切り欠き部を有し、タイバー手段が、関連する管層の最外部管の外輪部と平行方向に離間され、円弧状バーが、スペーサ切り欠き部に係合する突起を上部に有する請求項２７の支持バー列。
29. タイバー手段の、管平面内方向での厚さがＵ字管の断面半径の約２倍である請求項２７の支持バー列。
30. 原子炉蒸気発生器内のＵ字管のＵ字管部分を支持するための支持バーアセンブリであって、
    Ｕ字管が所定の断面半径を有し、各Ｕ字管が、内輪部及び外輪部と、曲率半径とを有し、Ｕ字管が、管束の最大半径を確定する最大曲率半径を有し、Ｕ字管が管層と平行状態に配置され、各管層のＵ字管部分がホット側の脚部からコールド側の脚部に伸延し且つ最内部管から最外部管にかけて曲率中心の半径方向周囲に伸延し、各管層が、管平面内方向及び管平面外方向を更に確定し、前記支持バーアセンブリが、
    隣り合う管層と関連する複数の突起付き支持バー列にして、各突起付き支持バー列が、内側端部及び外側端部を有する細長の複数の第１平坦バーと、該第１平坦バーの内側端部に連結され且つ関連する管層のホット側及びコールド側の両脚部を横断して伸延する全体に平坦な細長バーと、複数の突起付きバーとを含み、各突起付きバーが、外側端部と、複数の第１平坦バーの１つに連結した内側端部と、平坦な第１及び第２側面と、第１側面から管平面外方向に突出する複数の突起にして、各突起が、全体に矩形の断面と、関連するＵ字管層のＵ字管の内輪部及び外輪部の一方と全体に平行な管接触面と、を有する突起付き支持バー列と、
    第１平坦バーの外側端部と突起付きバーの外側端部とに連結され、各突起付き支持バー列を管平面外方向に離間させるための第１スペーサ手段と、
    複数の円弧状のタイバーにして、関連する管層の最外部管の外輪部と平行方向に離間され、管平面外方向での厚さがＵ字管の断面半径の約２倍であるタイバーと、
    を含む支持バーアセンブリ。
31. 突起が、Ｕ字管の断面半径よりも長い距離において管平面外方向に突出する請求項３０の支持バーアセンブリ。
32. 複数の突起が、関連する管層内で、最外部Ｕ字管に隣り合う位置から、管束の最大半径の約３０％に等しい曲率中心を有するＵ字管に隣り合う位置まで伸延される請求項３０の支持バーアセンブリ。
33. 突起付きバーが、細長の胴部の内側端部から長手方向に伸延する長孔部を有する請求項３０の支持バーアセンブリ。
34. 突起付き支持バーが、細長の胴部の内側端部から長手方向に伸延する長孔内に配置した平坦バーを更に含む請求項３０の支持バーアセンブリ。
35. 第１スペーサ手段が複数のスペーサブロックを含み、各スペーサブロックが、突起付き支持バー列の第１外側端部と、隣り合う突起付き支持バー列の第２外側端部との間に位置付けられ、各スペーサブロックが、第１外側端部を内部に受けるための長孔部を有し、スペーサブロックと第１外側端部及び第２外側端部の各々とが１つの貫通孔を有し、スペーサブロックと、隣り合う外側端部とが、前記貫通孔に通したスタッドにより連結され、各スペーサブロックがスペーサ切り欠きを有し、各タイバーがスペーサ切り欠きに係合する突起を上部に有する請求項３０の支持バーアセンブリ。
36. 第１スペーサ手段がスペーサクリップコネクタを含み、各スペーサクリップコネクタが、突起付き支持バー列の第１外側端部と、隣り合う突起付き支持バー列の第２外側端部との間に位置付けられ、第１外側端部が、開口及び切り欠きの何れかを有し、スペーサクリップコネクタが、前記開口及び切り欠きの何れかに係合する把持手段と、突起付き支持バー列の第１外側端部を摺動自在に受けるための第１長孔部と、第２外側端部を摺動自在に受けるための第２長孔部とを有する請求項３０の支持バーアセンブリ。
37. 隣り合う突起付き支持バー列に連結したサドルバーアセンブリを更に含み、該サドルバーアセンブリが複数の外側扇状バー列を有し、各外側扇状バー列が、内側及び外側の各端部を有する細長の複数の第２平坦バーと、該第２平坦バーの内側端部に連結され関連する管層のホット側及びコールド側の両脚部を横断して伸延する全体に平坦な細長のバーと、外側端部に連結した第２スペーサ手段と、を有する請求項３０の支持バーアセンブリ。
38. 第１スペーサ手段がラダークリップを含む請求項３０の支持バーアセンブリ。

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