JP2013509577A - 放射性デブリトラップ - Google Patents

Abstract

原子力発電プラントの一次熱伝達システムの一次流れ内のデブリ除去用に蒸気発生器に組み込む放射性デブリトラップが提供される。デブリトラップは、その何れも頂部及び底部の各端部を有するところの外側シリンダ及び当該外側シリンダと同中心の内側シリンダとを含む。外側及び内側の各シリンダの各頂端部をトッププレートが連結する。デブリトラップを包囲するボトムプレートが外側シリンダの底端部に連結される。内側シリンダの底端部とボトムプレートとの間にはギャップが設けられ、当該ギャップを介し一次流体が、外側シリンダと内側シリンダとの間の環状ギャップ内に位置付けた設定チャンバに流入する。外側シリンダの頂端部位置には、流体をデブリトラップから排出させる幾つかの小孔が配置される。デブリトラップを蒸気発生器に固定連結する手段が外側シリンダの外面上に設けられる。作業員を過剰な放射線に露呈させることなく放射性デブリトラップを蒸気発生器から取り外すための手段も含まれる。

Description

本発明は、一般に原子炉に関し、詳しくは、蒸気発生器の主出口プレナムに組み込まれ、原子力発電プラントの主熱移送システムから細粒物やチップを除去する放射性デブリトラップに関する。

図１を参照するに、また Steam／ its generation and use, 40th Edition, Stultz and Kitto, Eds., Copyright 1992, The Babcock & Wilcox Company, 及び Steam／ its generation and use, 41st Edition, Kitto and Stultz, Eds., Copyright 2005, The Babcock & Wilcox Company に記載される如く、原子力発電プラントで使用する再循環型蒸気発生器（RSGs）は、加圧水型原子炉（PWR）または加圧重水炉（PHWR）（主にCANDU炉）システムの一部として世界中の多くの製造業者から供給される。これらのシステム部分は大型で、その高さ範囲は約１１．６〜２２．３ｍ（３８〜７３フィート）、重さ範囲は約４５〜７１７ｔｍ（５０〜７９０トン）程である。各RSGは、アッパーシェル（または蒸気ドラム）内の管束上方に気水分離器を位置付けた、縦型シェル構造を持つ逆U字管型熱交換器である。筒状のシュラウドまたは管束覆いが管束を包囲し、管束を下方シェルから分離させる。これにより、気水分離器からの再循環水をユニット底部位置の管束入口に戻す降水管として作用する環状部分が創出される。図１に番号１００で示す如きフィードリングタイプのRSGでは、給水はノズル及びヘッダにより降水管に導入され、気水分離器の戻り流れと共に下降して管束に入る。余熱タイプのRSGでは、給水はノズル及び給水分配箱を通して蒸気発生器に入り、次いで管束のコールドレッグ出口端位置のバッフルセクションに入り、そこで加熱されて飽和し、管束内のホットレッグ上昇流れに合流する。

代表的なフィードリングタイプのRSGの構成及びその主たる設計上の特徴は下記の如くである。高温の一次冷却水が、分割プレート５０により２つのプレナム１３０、１４０に分離した一次ヘッド１１０の一部に一次入口ノズル１２０を通して入る。一次冷却水はU字管束内を通過し、一次ヘッド出口のプレナム１４０及び一次出口ノズル１６０を通して蒸気発生器１００を出る。大抵のRSGではU字管はその管束頂部が１８０°に渡る連続屈曲部を成すように設計される。図示構成では二次側の給水が給水ノズル１８０を介して上方シェル１７０に入り、フィードリング（図示せず）に送られ、次いで、上方シェル１７０内に配置した気水分離器１９０からの復水と混合される。水は降水管の、シュラウドとシェルとの間の環状部を下降して管シートに達し、そこで管束に入る。二次側の給水は管束内を上昇しつつ加熱され、核沸騰熱移動を介して蒸気を発生し、かくして２相流れを創出する。U字管束のホット側またはコールド側の位置に依存する１０〜４０％等級の蒸気が管束から排出され、上方シェル１７０内の、一次及び二次側蒸気分離用の気水分離器１９０に分配され、かくして、恒湿（moisture free） （水分が＜０．２５％）蒸気を蒸気出口ノズル２００を通して二次側発電サイクルへと有効送達する。気水分離器を出た水は前記環状部を降下して再循環され、そこで給水と混合した後、それ以降の蒸気発生用に管束入口に戻される。

運転中、これらの蒸気発生器１００の一次冷却水ループまたは一次熱移動システム（PHT）にはしばしばデブリが蓄積され得る。デブリの出所にもよるが、PHTシステム内に代表的に見い出し得るデブリタイプは１平方ミリあるいはそれ未満のもの、または幅２mm、長さ４ｍｍのデブリ断片であり得る。デブリ起因のダメージ及び欠陥が原子力発電プラント上の問題を生じさせ得る。従って、デブリ起因の問題が業界全体に拡大するに応じて、当然ながら、様々なデブリトラップ装置が開発されてきている。

例えば、Wilson他の米国特許第４，６８４，４９６号には、原子炉容器自体に組み込む、加圧水型原子炉用のデブリトラップが記載される。このデブリトラップは、原子炉の下方コアプレート開口から燃料アセンブリへと流れる冷却水により運ばれるデブリを捕捉及び保持するべく燃料アセンブリの底部ノズル内にマウントされ、相互十字交差状態下に整列する複数のストラップから構成される。
しかしながら、原子力発電プラントにおけるデブリ起因の問題は広範囲に及ぶため、大量のデブリを除去し、それらデブリ起因の問題を低減させ得る簡易なデブリトラップに対する明らかな需要が尚ある。

米国特許第４，６８４，４９６号

Steam／ its generation and use, 40th Edition, Stultz and Kitto, Eds., Copyright 1992, The Babcock & Wilcox Company Steam／ its generation and use, 41st Edition, Kitto and Stultz, Eds., Copyright 2005, The Babcock & Wilcox Company

大量のデブリを除去し、デブリ起因の問題を低減させ得る簡易なデブリトラップを提供することである。

本発明の１様相によれば、原子力発電プラントの一次熱移動（PHT）システムから、当該システムの一次流れ全体を妨害することなく、平均濃度以上のデブリ粒状物、即ち、金属の細粒やチップを標的化し且つ除去し得る放射性デブリトラップが提供される。本発明の他の様相によれば、任意形式の蒸気発生器に組み込み得る簡易で尚且つ有効な放射性デブリトラップが提供される。
従って、本発明の１様相において原子力発電プラントのPHTシステムの一次流れに同伴するデブリを除去するべく蒸気発生器に組み込む構成を有する放射性デブリトラップが提供される。当該デブリトラップは全体が金属製とされ、外面を有する外側シリンダと、周囲部分を有する上端及び底端とを含む。当該デブリトラップは外側シリンダ内に該外側シリンダと同中心に位置付けた内側シリンダをも含む。内側シリンダは上端及び底端を含む。外側シリンダ及び内側シリンダの各上端をトッププレートが連結する。外側シリンダの上端位置には複数の小孔が位置付けられる。一次流れに含まれる液体はこれら小孔を通してデブリトラップを出る。前記複数の小孔は、一次流れに同伴するデブリに加わる重力が、一次流れ自体によるデブリへの上方抗力より確実に大きくなるよう寸法付けされる。

本発明のデブリトラップは、外側シリンダと内側シリンダとの間に配置した環状キャビティを含む。当該環状キャビティは、複数の小孔の下方に位置決めしたセットチャンバを格納する。ボトムプレートが放射性デブリトラップを包囲し且つ外側シリンダの底端の周囲に連結される。内側シリンダの底端部とボトムプレートとの間には間隙が位置付けられる。デブリを同伴する一次流れは当該間隙を通してセットチャンバに入る。本発明は、放射性デブリトラップを、当該デブリトラップの後側部で外側シリンダの外面に固定装着した蒸気発生器に固定連結する手段をも含む。更に、従業員を過剰な放射線に晒すことなく、蒸気発生器から放射性デブリトラップを取り出す手段が当該デブリトラップの前側部に設けられる。当該手段に関する好ましい実施例には、相互に三角形状態に配置した３つの雌型支持ブラケットを含み、当該ブラケットの１つは最上部の中心位置に位置決めされる。蒸気発生器から放射性デブリトラップを取り出す手段にはリモートロボットアームも含まれ、当該アームは、デブリトラップの前側部に装着した雌型支持ブラケットと相補的に係合する３つの雄型支持ブラケットを備える構成を有する。

大量のデブリを除去し、デブリ起因の問題を低減させ得る簡易なデブリトラップが提供される。

図１は、一次熱移動システムを有する再循環型蒸気発生器の、本発明の放射性デブリトラップを組み込み得る場所を示す略断面図である。 図２は、本発明の好ましい実施例に従う放射性デブリトラップの斜視図である。 図３は、図２を線３−３方向から見た断面図である。 図４は、本発明の他の実施例に従う放射性デブリトラップの斜視図である。 図４Ａは、図４を線４Ａ−４Ａ方向から見た断面図である。 図５は、再循環型蒸気発生器の分割プレート上に位置付けた、図２、３、４、４Ａに例示した放射線デブリトラップ用支持体の斜視図である。 図６は、デブリトラップの下方の雌型支持ブラケットを底部支持プレートの雄型支持ブラケットに連結した状況を示す略断面図である。 図６Ａは、デブリトラップの上方の雌型支持ブラケットを底部支持プレートの雄型支持ブラケットに連結した状況を示す略断面図である。 図７Ａは、６角ヘッド型の錠止タブボルトの側面図である。 図７Ｂは、錠止タブを開放し折り返した位置で示す平面図である。 図８は、本発明の各実施例の組み込みまたは取り出し工具として使用するリモートロボットアームの略斜視図である。

同じ参照番号は同一または機能上類似する要素を表す図面を参照するに、図２及び図３には本発明の放射性デブリトラップ１０の好ましい実施例が示される。本発明は、原子力発電プラントの一次熱移動（PHT）システムの一次流れ４６から金属の細粒及びチップを除去するべく、U字管形式の再循環型蒸気発生器（RSG）１００の一次ヘッド内に組み込み得る。

図２及び図３に示す如く、前側部及び後側部を有する放射性デブリトラップ１０の好ましい実施例は、その主たる各コンポーネンツの中でも、外側シリンダ１２と、該外側シリンダ内１２に同中心状態下に位置決めした内側シリンダ１４とを有する。外側シリンダ１２及び内側シリンダ１４は何れも、上端部のみならず底端部を有し、外側シリンダ１２は外面を有する。更に、切頭円錐状のトッププレート１６が、金属製の外側シリンダ１２を金属製の内側シリンダ１４に連結する。トッププレート１６はデブリをデブリトラップ１０に差し向け、またデブリトラップ１０の頂部からの粒状物排出を防止するよう機能する。あるいはトッププレート１６は平坦または傾斜し得る平坦面であり得る。

加えて、外側シリンダ１２の底端部の全周囲部にはボトムプレート１８を装着し、かくしてデブリトラップ１０の底部全体を閉鎖する。放射性デブリトラップ１０を蒸気発生器１００の、好ましくは分割プレート５０に固定連結する手段を、デブリトラップ１０の後側部で外側シリンダ１２の外面に固定装着する。例えば、図２には外側シリンダ１２の外面に締着した３つの雌型支持ブラケット２０を示す。これらの雌型支持ブラケット２０は相互に三角形状にも配置される。３つの各雌型支持ブラケット２０は図１に示す蒸気発生器１００の分割プレート５０への装着を容易化する上で役立つ。しかしながらその他装着手段を使用できる。それら手段は、例えば、雌型支持ブラケットと係合するよう設計され且つデブリトラップ１０に取り付けられるところの、図５に示すそれと類似の且つ以下に詳細に説明する雄型支持ブラケット３２を含み得る。ボルト連結部を使用する設計のものもデブリトラップ１０を蒸気発生器１００に装着するその他手段となり得る。図示の如く、本明細書において以下に詳述する如き手動またはロボット制御式のツールを用いての、その組み込み及び取り外しを容易化するための類似の支持ブラケット２０のセットをデブリトラップ１０の反対側に設ける。

セットチャンバ内における上昇速度を確実に低下させるよう寸法付けした複数の小孔２４を外側シリンダ１２の上端部位置に位置付ける。一次流れ４６に同伴される液体はこれら小孔２４を通してデブリトラップ１０を出、他方、デブリは一次流れ４６と共にデブリトラップ１０内に払掃され且つそこに保持される。
放射性デブリトラップ１０の好ましい実施例は、内側シリンダ１４とボトムプレート１８との間に位置付けた間隙２２ａを含む。間隙２２ａは、一次流れ４６から外側への、外側シリンダ１２と内側シリンダ１４との間に位置決めした環状キャビティ内に位置付けたセットチャンバ４８へのデブリ粒状物払掃を可能とする。以下に詳述する如く、セットチャンバ内における粒状物の上昇速度は、デブリトラップ１０に流入するデブリをして当該セットチャンバ４８内またはボトムプレート１８上に堆積及び維持せしめる設定速度以下に保たれる。

デブリトラップ１０の好ましい実施例は、蒸気発生器内で遭遇する温度、ストレス、流れ条件、化学条件、に耐えるに好適な等級のスチールで全体を作製する。
図４及び図４Ａには本発明に従うデブリトラップ１０の他の実施例が例示される。図４及び図４Ａに示す実施例は、底部３８、前側部４０、後側部４２、右側部及び左側部、を有する頂部開放箱３６を含む。当該頂部開放箱３６の前側部４０は上端部及び底端部を有し、頂部開放箱３６の後側部４２は上端部、底端部、のみならず外面を有する。図４には頂部開放箱３６が矩形形状を有し、デブリトラップ１０が、その所望機能を妨害しない任意形状を有し得ることが示される。例えば、頂部開放箱３６は四角形を有し得る。

図４及び図４Ａの実施例は更に、頂部開放箱３６の内部に位置付けたアングルプレート４４をも含む。アングルプレート４４は、一次流れ４６及び当該一次流れに同伴されるデブリをデブリトラップ１０に向かわせるべく位置決めされ、前端部、右側部、左側部及び後端部、を有する。アングルプレートの前端は頂部開放箱３６の前側部４０に固定装着されると共に、当該頂部開放箱３６の上端部と面一化される。アングルプレート４４の左右の各側は頂部開放箱３６の右側部及び左側部に固定装着される。アングルプレート４４の後端部は頂部開放箱３６の底部及び後側部４２の双方に近接するが尚、それら部分には連結されない。

バックプレート４４の後端部と頂部開放箱３６の後側部４２との間に流れスロット２２ｂを設ける。一次流れ４６はこの流れスロット位置でデブリトラップ１０に入る。また、好ましい実施例におけると同様、図４及び図４Ａに示す実施例は、頂部開放箱３６の後側部４２の外面に装着した、蒸気発生器の分割プレート５０に放射性デブリトラップ１０を固定装着するための手段のみならず、本明細書において以下に詳述する如き、手動またはロボット制御式のツールを用いてのその組み込み及び取り外しを容易化する手段を含む。図４にはデブリトラップ１０の後側部４２に締着した３つの雌型支持ブラケット２０が示される。

更に、本発明のデブリトラップ１０は、装着用の両デブリトラップ支持体２６のみならず、以下に説明するロボットアームＲ取り外しツール上に雄型支持ブラケット３２をしっかりと係合させる同一構成の雌型支持ブラケット２０をデブリトラップ１０の前方のみならず後方に用いるように設計される。また、使用する支持ブラケット２０の数をもっと増減させ得る。あるいは、雄型支持ブラケット２０と係合するよう設計した雄型支持ブラケット３２をデブリトラップ１０に装着し得る。ボルト連結部を用いる設計の他の手段を用いてデブリトラップ１０を蒸気発生器に装着してもよい。

加えて、図７Ａ及び図７Ｂに示す如く、本発明の上述した両実施例は、デブリトラップ１０が上方に移動して蒸気発生器の分割プレート５０から脱係合しないことを保証するための、ボルト７０と、当該ボルトの六角ヘッド７２を係合させる錠止タブ７４とを含み得る。ある条件下では、分析及び流れ条件から見てデブリトラップ１０が上方移動しそうもない場合はボルト７０は不要であり得る。錠止タブ７４はシートメタルから作製する。雄型支持ブラケット３２及び雌型支持ブラケット２０の双方における最上部の中央ブラケットは、ボルト７０と係合するパイロット孔６０を有する。錠止タブ７４は更に、ボルト７０が回転しないようにする、雄型または雌型の各支持ブラケット３２、２０の縁部を覆って折り返したリップを含む。あるいはボルト７０をブラケット２０、３２またはプレートに溶接して回り止めし、次いで錠止タブをボルト７０の六角ヘッド７２上に折り曲げてボルト７０の回転を防止する。図６及び図６Ａには雄型または雌型の各支持ブラケット２０、３２の面に、ぴったりとしたフィットを保証するアングル部分を加工した状況が示される。

図４に示す本発明の実施例は更に、頂部開放箱３６の前側部４０の頂部を横断して位置決めした複数の小孔２４をも含む。これらの小孔２４はセットチャンバ４８の上部上に位置決めされ、以下に詳述する如く、当該セットチャンバ４８内での低速流れを保証するよう寸法付けされる。
本発明のすべてのデブリトラップ１０は、図１に示す如く蒸気発生器１００の既存の分割プレート５０に溶接またはボルト止めした支持ブラケットにしっかりと固定される。分割プレート５０は一次ヘッドの側部及び管シート底部に装着され、一次入口ノズル１２０からの一次流れ４６を蒸気発生器１００内のU字管１５０を通して送り、一次出口プレナム１４０及び一次出口ノズル１６０に戻す。更に、ボルト止め形式の分割プレート（図示せず）を備える蒸気発生器１００に関しては、支持ブラケットは既存のボルト止め用に配置した各孔を使用する設計とされ得る。

更に、本発明のデブリトラップ１０は、蒸気発生器１００の分割プレート５０または一次出口プレナム１４０内の別の位置に当該デブリトラップ１０を連結する手段にしっかりと固定される。好ましい実施例では前記手段は外側シリンダ１２の外面に装着される。図４及び図４Ａに示す実施例では前記手段は頂部開放箱３６の後側部４２の外面に装着される。
図５に示す如く、デブリトラップ１０を蒸気発生器に装着する手段は、蒸気発生器１００の分割プレート５０に固定装着する後面を有する、デブリトラップ支持用ベースプレート２８の形態を有し得る。図５に示すデブリトラップ支持用ベースプレート２８は、デブリトラップ１０を支持する３つの雄型支持ブラケット３２にして、図２、３、４、４Ａに示す雌型支持ブラケット２０と係合するよう設計した雄型支持ブラケット３２をも含む。図６及び図６Ａに示すように、デブリトラップ１０をデブリトラップ支持用ベースプレート２８に確実に締着させるよう、好ましい実施例はその雄及び雌の各支持ブラケット３２、２０において、ぴったりとフィットすることを保証するアングル面を含む。先に説明した如く、デブリトラップ支持用ベースプレート２８にデブリトラップ１０を固定するための締着具が必要とされ得る。

締着具の好ましい実施例は、薄いシートメタル製の錠止タブを備えるボルトであり、前記錠止タブは、上方の雄型支持ブラケット上のネジ連結部に螺着したボルトが弛緩しないことを保証し、かくしてデブリトラップが支持体上方に移動して脱係合しないことを保証するために必要となる。必要であれば十分強力な妥当な装着手段を使用できる。図５には、ボルトまたはリベット等の締着具を収受止得る４つのパイロット孔３４も示される。好まし実施例は、その設計上の運転実績が証明済みであることから、錠止タブ付きのボルトである。あるいは、デブリトラップ１０は分割プレート５０に溶接し得るが、その場合の取り外しはより困難化する。図５は図４及び図４Ａの実施例用に好適なデブリトラップ支持用ベースプレート２８を例示するものであるが、図３の実施例用に好適なデブリトラップ支持用ベースプレート２８は、デブリトラップ１０の湾曲した外面を収受する必要に応じて角度付けまたは湾曲されたものであり得る。

上述した如く、先に説明した本発明のデブリトラップ１０の２つの実施例はその前側部に装着した３つの雌型支持ブラケット２０ｂを含み、これら雌型支持ブラケット２０ｂが、当該雌型支持ブラケット２０ｂに相補し且つ当該雌型支持ブラケット２０ｂと係合する設計とした雄型支持ブラケット３２（図８参照）を嵌装した長尺ロッドまたはロボットアームＲ等のリモートツールを使用してのデブリトラップ取り外しが容易化される。しかしながら、好ましい実施例における如くその他装着手段を使用できる。雄型及び雌型の各支持ブラケット３２、２０間の連結を弛緩させる振動力をデブリトラップ１０の底部に付加し得るインパクトハンマーを備える長尺ロッドまたはロボットアームから成る追加的なリモートツールが必要とされ得る。更に、作業員を放射線に晒すことなくデブリトラップ１０を安全裡に取り外し可能とするその他好適手段を使用し得る。例えば、デブリトラップ１０の側部に力を付加するクランプ装置付きロボットアームＲを用い得る。
仮に放射線場が十分小さい場合は防護服を着た作業員がデブリトラップを除去出来る。

デブリトラップ１０はその動作原理上、デブリを含む一次流れ４６をデブリトラップ１０上部に流入させ、間隙２２ａまたはスロット２２ｂを通してセットチャンバ４８に流入させる。デブリトラップ１０に流入した一次流れは方向転換された後ゆっくり上昇し、デブリトラップ１０の頂部付近の複数の小孔２４を通して排出される。
デブリトラップ１０内で垂直方向に方向転換した後の一次流れ４６の上昇速度が設定速度未満である条件下において、粒状物はデブリトラップ１０内に止まる。換言すれば粒状物は、デブリトラップ１０内で一次流れ４６の行使する上向き抗力より大きい、重力の行使する下向き力によってデブリトラップ１０内に保持される。デブリトラップ１０内の一次流れ４６を生じさせるために入手し得る圧力差は、前記複数の小孔２４の出口位置における流体衝突速度と、低い静圧との関数である。

かくして、セットチャンバ４８の頂部付近に位置づけた複数の小孔は、当該セットチャンバ内における流速を粒状物沈殿速度未満となるように制御される。つまり、各小孔は、一次流れ４６に同伴されるデブリに行使される重力が、一次流れ４６自体がデブリに行使する上向き抗力より確実に大きくなるよう寸法付けされる。これにより、デブリトラップに入るデブリはデブリトラップ底部に堆積する。セットチャンバは、デブリトラップのベント孔の上流側の部分である。
本発明のデブリトラップ１０に関する、放射性デブリ捕捉以外の設計上の主たる要件は下記の如くである。先ず、運転中は安全裡に然るべく止まるべきことである。加えて、PHTシステム内で弛緩し得るパーツを持つべきではないこと、である。デブリトラップ１０が、その設置を容易化するよう、蒸気発生器の一次ヘッド内の人道を通して取り付けられることも重要である。本発明のデブリトラップ１０は軽量、好ましくは９ｋｇ（２０ｌｂ）未満であり、かくして一人での組み込みが容易とされるべきでもある。更には、安全保管のための取り扱い及び取り外しを可能とする、防塵性の放射能シールドエンベロープ内への包入が容易とされるべきである。放射性デブリの捕捉後の取り外し及び、放射性廃棄物保管サイトへの移送も容易化されるべきである。最後に、一次熱移動システムの流れ損失を著しく増大させぬよう十分小型化されるべきである。

本発明のデブリトラップ１０は任意の蒸気発生器への組み込みに好適なものであり、原子力発電プラントのPHTシステムにおいて出現し得る放射性デブリを除去可能である。放射性デブリトラップ１０は代表的なボイラ休止中において、ヘッドを開放し、PHTシステムを既に低レベル排水状況とした状況下に組み込み得る。出口側部は、入口側より低乱流性であること、のみならず、デブリ粒状物の含有濃度が平均以上である数本の選択された管からの流れを、一次流れ全体を妨害することなく被“部分濾過済み”用ターゲットとし得ること、に基づいて選択する。
ボイラ内にデブリトラップを組み込むことの主たる利益は、８０００時間に及ぶ１原子炉の運転サイクル期間に渡り粒状物の殆どが捕捉される可能性が非常に高いことである。デブリ濃度は、一次流れが直接衝突する、蒸気発生器の中心部付近及び分割プレート５０付近における管端部を含む領域でより高いことが予測される。それら管の出口端部より下方にデブリトラップを配置することで、デブリトラップ内で捕捉するために入手可能な、比較的濃縮されたデブリ流れを含む一次流れがデブリトラップに入ることが予測される。

本発明のデブリトラップ１０の開発中、直径約０．４３２ｍｍ（０．０１７インチ）、長さ約０．４３２ｍｍ（０．０１７インチ）のワイヤ小片を約１３１℃（５５°F）の水に落下させるテストを実施したストップウォッチを用いてこれら小片が容器底部に落下するまでの時間を測定した。テスト中における平均自由落下速度は毎秒約０．１８ｍ（０．６１フィート）であった。デブリトラップ出口位置の小孔は、デブリトラップ内の垂直方向速度がテスト時の設定速度の半分である毎秒約０．０６ｍ（０．３フィート）となるように寸法付けされた。小孔サイズを大きくした場合の設定速度は小サイズ時におけるそれより高くなる傾向がある。かくして、本テストによりデブリトラップが、問題を引き起こすに十分大きい粒状物の大半であるところの、直径約０．４３２ｍｍ（０．０１７インチ）以上の粒状物全てを捕捉することが確認された。
加えて、原子炉１基当り８基の蒸気発生器を有する発電プラント例を用いた予測効率分析を実施し得る。各蒸気発生器は４２００本の管を有し、蒸気発生器全体での管は３３６００本となる。４基の蒸気発生器からなる各バンクに対し２基の原子炉冷却用ポンプが備わる。本発明の放射性デブリトラップ１０を２基の蒸気発生器（各蒸気発生器群における１基が同一ポンプから供給される状態下に）に組み込んだと仮定すると、殆どのデブリが時間と共に除去されると予測される。デブリトラップは、当該デブリトラップ直上の管端部から流入する流体の小部分を濾過する。表１には、一次流体内にデブリが一様配分されたと仮定した場合に予測される粒状物除去率を示す。

ボイラ間内及びデブリトラップ内における粒状物分布を時間の関数としてより正確に予測するために、システムを通しての粒状物トラッキングを含む計算流体力学分析（CFD）が用いられる。
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。

４ 小孔
１０ 放射性デブリトラップ
１０ デブリトラップ
１２ 外側シリンダ
１４ 内側シリンダ
１６ トッププレート
１８ ボトムプレート
２０ 雌型支持ブラケット
２０ｂ 雌型支持ブラケット
２２ａ 間隙
２２ｂ スロット
２４ 小孔
２６ デブリトラップ支持体
２８ デブリトラップ支持用ベースプレート
３２ 雄型支持ブラケット
３４ パイロット孔
３６ 頂部開放箱
３８ 底部
４０ 前側部
４２ 後側部
４４ アングルプレート
４８ セットチャンバ
５０ 分割プレート
６０ パイロット孔
７０ ボルト
７２ 六角ヘッド
７４ 錠止タブ
１００ 蒸気発生器
１２０ 一次入口ノズル
１４０ 一次出口プレナム
１５０ Ｕ字管
１６０ 一次出口ノズル

Claims (17)

1. 原子力発電プラントの一次熱移動システムの一次流れ（４６）の同伴デブリ除去を目的として、一次ヘッドを有する蒸気発生器に組み込む放射性デブリトラップ（１０）であって、
   外面、頂端部、底端部、後側部、該後側部とは反対側にあって周囲部分を有する前側部、を含む外側シリンダ（１２）、
   該外側シリンダ（１２）内で該外側シリンダと同中心配置され、頂端部及び底端部を含む内側シリンダ（１４）、
   外側シリンダ（１２）の頂端部と内側シリンダ（１４）の頂端部とを取り付けするトッププレート（１６）、
   外側シリンダ（１２）の頂端部位置に配置した複数の小孔（２４）にして、該小孔を通して流体がデブリトラップ（１０）から排出され、一次流れ（４６）内の同伴デブリに行使される重力が、一次流れ自体がデブリに行使する上向き抗力より確実に大きくなるよう寸法付けされる小孔、
   外側シリンダ（１２）と内側シリンダ（１４）との間に位置付けた環状キャビティにして、前記複数の小孔（２４）より下方に位置決めした設定チャンバ（４８）を含む環状キャビティ、
   外側シリンダ（１２）の底端部の周囲部分に取り付けされ、放射性デブリトラップ（１０）を包囲するボトムプレート（１８）、
   内側シリンダ（１４）の底端部とボトムプレート（１８）との間に位置付けられ、同伴デブリを伴う一次流れ（４６）がそこを通過して設定チャンバ（４８）に入るギャップ（２２ａ）、
   放射性デブリトラップ（１０）を蒸気発生器に固定取り付けする取り付け手段にして、外側シリンダ（１２）の外面に固定取り付けした取り付け手段、
   作業員を過剰な放射線に晒すこと無く蒸気発生器から放射性デブリトラップ（１０）を取り外すための取り外し手段、
   を含む放射性デブリトラップ。
2. 金属製である請求項１に記載の放射性デブリトラップ。
3. 重量が９．０７ｋｇ（２０ポンド）あるいはそれ未満である請求項１に記載の放射性デブリトラップ。
4. トッププレート（１６）が切頭円錐形状を有する請求項１に記載の放射性デブリトラップ。
5. 放射性デブリトラップ（１０）を蒸気発生器に固定取り付けする取り付け手段が、放射性デブリトラップの後側部で外側シリンダ（１２）の外面に取り付けした３つの雌型支持ブラケット（２０）を含み、３つの雌型支持ブラケットが相互に三角形状を構成し、
   蒸気発生器から放射性デブリトラップ（１０）を取り外す取り外し手段が、放射性デブリトラップの前側部に取り付けした３つの雌型支持ブラケット（２０ｂ）を含み、各雌型支持ブラケット（２０ｂ）が相互に三角形状を構成すると共に、該雌型支持ブラケット（２０b）と相補的に係合する雄型支持ブラケット（３２）を備えるロボットアーム（Ｒ）を用いての蒸気発生器からの放射性デブリトラップ（１０）の取り外しを容易化する構成を有する請求項１に記載の放射性デブリトラップ。
6. 前記蒸気発生器が、
   該蒸気発生器の一次ヘッドの側部に取り付けした分割プレート（５０）、
   放射性デブリトラップの支持ベースプレート（２８）、３つの雄型支持ブラケット（３２）、分割プレート（５０）に固定取り付けしたデブリトラップ支持体（２６）、
   放射性デブリトラップ（１０）を蒸気発生器に固定取り付けする取り付け手段が、放射性デブリトラップ（１０）の後側部に位置決めした３つの雌型支持ブラケット（２０）にして、外側シリンダ（１２）外面に固定取り付けされると共に、雄型支持ブラケット（３２）への前記支持ベースプレート（２８）の取り付けを容易化する構成を有する雌型支持ブラケット（２０）を含む請求項１に記載の放射性デブリトラップ。
7. 放射性デブリトラップ（１０）を蒸気発生器に固定取り付けする取り付け手段が錠止タブ付きボルト（７０）を更に含み、該錠止タブ付きボルトが、六角ヘッド（７２）と、折り曲げ自在の錠止タブ（７４）とを有し、
   放射性デブリトラップ（１０）の前側部に取り付けした３つの雌型支持ブラケット（２０ｂ）が、中央に位置決めした単一の上方ブラケットにして、前記錠止タブ付きボルト（７０）を収受するためのパイロット孔（６０）を有する請求項５に記載の放射性デブリトラップ。
8. 放射性デブリトラップ（１０）の後側部に位置決めした雌型支持ブラケット（２０）が外側シリンダ（１２）の外面に溶接され、デブリトラップ支持体（２６）が分割プレート（５０）に溶接される請求項６に記載の放射性デブリトラップ。
9. 前記デブリトラップ支持体（２６）が、分割プレート（５０）への該デブリトラップ支持体（２６）の取り付けを容易化する締め具を収受するべくベースプレート（２８）上に位置決めした複数のパイロット孔（３４）更に含み、放射性デブリトラップ（１０）の後側部に位置決めした３つの雌型支持ブラケット（２０）が外側シリンダ（１２）の外面にボルト止めされる請求項６に記載の放射性デブリトラップ。
10. 原子力発電プラントの一次熱移動システムの一次流れ（４６）の同伴デブリ除去を目的として、一次ヘッドを有する蒸気発生器に組み込む放射性デブリトラップ（１０）であって、
    底部、前側部（４０）、後側部（４２）、を含む頂部開放箱（３６）にして、前記前側部が頂端部及び底端部を含み、前記後側部が上端部、底端部（３８）、外面、を含み、右側部及び左側部を更に含む頂部開放箱（３６）、
    一次流れ（４６）及び該一次流れに同伴されたデブリを放射性デブリトラップ（１０）内に差し向けるべく前記頂部開放箱（３６）内に位置決めしたアングルプレート（４４）にして、前記頂部開放箱（３６）の右側部に固定取り付けした右側部、前記頂部開放箱（３６）の左側部に固定取り付けした左側部、及び後端部、を含み、該アングルプレート（４４）の前端部が頂部開放箱（３６）の前側部の頂端部と面一化され、該アングルプレート（４４）の後端部が、前記頂部開放箱（３６）の底部及び後側部（４２）の何れにも近接するアングルプレート、
    前記一次流体及びデブリがそこで放射性デブリトラップ（１０）に流入するところの流れスロット（２２ｂ）にして、アングルプレート（４４）の後端部と頂部開放箱（３６）の後側部（４２）との間に位置付けた流れスロット、
    前記頂部開放箱（３６）の前側部（４０）の上端部よりも下方で該頂部開放箱（３６）の前側部（４０）を横断して位置決めした複数の小孔（２４）にして、一次流れ（４６）内の同伴デブリに行使される重力が、一次流れ（４６）自体がデブリに行使する上向き抗力より確実に大きくなるよう寸法付けされる複数の小孔、
    該複数の小孔（２４）より下方で且つアングルプレート（４４）と、頂部開放箱（３６）の底部との間に位置付けた設定チャンバ（４８）、
    放射性デブリトラップ（１０）を蒸気発生器の一次出口プレナムに固定取り付けするための取り付け手段にして、前記頂部開放箱（３６）の後側部（４２）の外面に固定取り付けした取り付け手段、
    作業員を過剰な放射線に晒すこと無く蒸気発生器から放射性デブリトラップ（１０）を取り外すための取り外し手段、
    を含む放射性デブリトラップ。
11. 全体が金属製である請求項１０に記載の放射性デブリトラップ。
12. 重量が９．０７ｋｇ（２０ポンド）あるいはそれ未満である請求項１０に記載の放射性デブリトラップ。
13. 放射性デブリトラップ（１０）を蒸気発生器に固定取り付けする取り付け手段が、頂部開放箱（３６）の後側部（４２）に取り付けした３つの雌型支持ブラケット（２０）を含み、該３つの雌型支持ブラケットが相互に三角形状を構成し、
    蒸気発生器から放射性デブリトラップ（１０）を取り外す取り外し手段が、放射性デブリトラップの前側部に取り付けした３つの雌型支持ブラケット（２０ｂ）を含み、該３つの雌型支持ブラケット（２０ｂ）が相互に三角形状を構成すると共に、該雌型支持ブラケット（２０ｂ）と相補的に係合する雄型支持ブラケット（３２）を備えるロボットアーム（Ｒ）による蒸気発生器からの放射性デブリトラップ（１０）の取り外しを容易化する構成を有する請求項１０に記載の放射性デブリトラップ。
14. 前記蒸気発生器が、
    該蒸気発生器の一次ヘッドの側部に取り付けした分割プレート（５０）、
    ベースプレート（２８）及び３つの雄型支持ブラケット（３２）を含み且つ分割プレート（５０）に固定取り付けされたデブリトラップ支持体（２６）、
    を含み、
    放射性デブリトラップ（１０）を蒸気発生器に固定取り付けする取り付け手段が、頂部開放箱（３６）の後側部（４２）の外面に固定取り付けした３つの雌型支持ブラケット（２０）にして頂部開放箱（３６）の後側部（４２）の外面に装着されかつ、デブリトラップ支持体（２６）の３つの雄型支持ブラケット（３２）への取り付けを容易化する形態を有する雌型支持ブラケットを含む請求項１０に記載の放射性デブリトラップ。
15. 放射性デブリトラップ（１０）を蒸気発生器に固定取り付けするための取り付け手段が錠止タブ付きボルト（７０）を更に含み、該錠止タブ付きボルトが、六角ヘッド（７２）と、折り曲げ自在の錠止用タブ（７４）とを有し、
    頂部開放箱（３６）の後側部（４２）に取り付けした雌型支持ブラケット（２０）が、中央に位置決めした単一の上方ブラケットにして、前記錠止用タブ付きボルト（７０）を収受するためのパイロット孔（６０）を有する請求項１３に記載の放射性デブリトラップ。
16. 各前記雌型支持ブラケット（２０）が頂部開放箱（３６）の後側部（４２）に溶接され、デブリトラップ支持体（２６）が分割プレート（５０）に溶接される請求項１４に記載の放射性デブリトラップ。
17. 前記デブリトラップ支持体（２６）が、分割プレート（５０）への該デブリトラップ支持体（２６）の取り付けを容易化する締め具を収受するべくベースプレート（２８）上に位置決めした複数のパイロット孔（３４）更に含み、雌型支持ブラケット（２０）が、頂部開放箱（３６）の後側部（４２）の外面にボルト止めされる請求項１４に記載の放射性デブリトラップ。

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