JP2015148559A - ジェットポンプの振動抑制装置およびジェットポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】リーク流が順流の場合に加えて逆流の場合にも、すべり継手のリーク流に起因した自励振動を抑制することができるジェットポンプの振動抑制装置およびジェットポンプを提供する。
【解決手段】本発明に係るジェットポンプ１２の振動抑制装置５０は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内のジェットポンプ１２において、ディフューザ３４の上部に設けられ、ディフューザ３４の内周面とインレットミキサー管３３の外周面とにより形成させるすべり用間隙４１の順流のリーク流Ａ，Ｂの下流側にエクステンション流路５１を構成するエクステンションスリーブ５３を備え、エクステンション流路５１が、その流路幅Ｈ_exが一定となる領域を所定長以上有するようにエクステンションスリーブ５３が形状設定されたことを特徴とするものである。
【選択図】 図５

Description

本発明の実施形態は、ジェットポンプの構成部品の取換えを不要として、すべり継手のリーク流に起因した自励振動を抑制するジェットポンプの振動抑制技術に関する。

沸騰水型原子炉では、炉水流量の調整に用いられる再循環系機器の１つであるジェットポンプが、原子炉圧力容器と、その内側に設置されている炉心シュラウドとの間の環状空間に、周方向に間隔をおいて複数設置されている。このジェットポンプは、主にライザー管、エルボ部、インレットミキサー管、およびディフューザから構成される。

ライザー管は原子炉圧力容器壁に溶接されたライザーブレースにより固定されており、ディフューザは、その下端で円環状のポンプデッキに固定されている。インレットミキサー管は、ライザー管に固定されたライザーブラケットにおいて、ウェッジ（くさび）及びセットスクリューによって支持されており、インレットミキサー管の下部ではディフューザ上部とすべり継手により結合されている。

すべり継手は、熱膨張の吸収やジェットポンプ設置時の調整しろ確保のためにわずかな間隙（すべり用間隙）を設けてあり、ポンプ内の圧送圧力により間隙から漏れるリーク流が生じる。

このリーク流の流量が増大していくと、ある限界値を超えた時点で不安定状態となり、自励振動と呼ばれる大振幅を伴う振動がジェットポンプに発生する可能性がある。このような特異的な自励振動は通常の運転状態では生じないように設計する必要がある。

一方、ジェットポンプの振動振幅は微少であるがジェットポンプ内部の流れの乱れによるランダム振動が発生している。このランダム振動は、ジェットポンプ本体に損傷を与えるものではないものの、長期間さらされるとインレットミキサー管をライザー管に固定させるウェッジやセットスクリューとライザーブラケットの間で摺動摩耗する可能性がある。摺動摩耗が進行していくと、インレットミキサー管の支持性能が喪失し剛性が低下する。このため、すべり継手のリーク流による自励振動が発生する流量の限界値が低下し、結果的に自励振動が発生し易い状況となる。

ライザー管に固定のライザーブラケットにインレットミキサー管を支持させるウェッジやセットスクリューとライザーブラケットの間での摩耗や振動を調整ウェッジを設けて低減する方法が知られている。

一方、米国で先行して実施されている既存の原子力発電プラントの出力増加においては、炉心流量を増加させることも考えられている。炉心流量を増加させた場合、すべり継手の間隙部の漏れ流量も増加し、結果的に自励振動が発生し易い状況となる。

このすべり継手のリーク流に起因した自励振動を抑制するために、リーク流による自励振動の発生原因を改善し、振動を抑制する方法や、インレット管の支持部を増やして剛性を高める技術が知られている。

特開２０１０−２４２５８１号公報

原子力発電プラントの出力増加において炉心流量の増加がある場合では、炉心流量の増加に伴ってすべり継手のリーク流量も増加する。また、炉心流量が増加しなくとも、長期間の運転によるディフューザ内周面へのクラッド付着によるディフューザの圧力損失の増加や、経年変化による炉心圧力損失増大が生じた場合でも、すべり継手のリーク流量は増加する。このような状態においては、すべり継手のリーク流量が増加する限り、自励振動発生の可能性は否めない。

また、ジェットポンプのインレットミキサー管とディフューザのすべり継手のリーク流の流量が増加すると、ある限界値を超えた時点で不安定状態となり、自励振動と呼ばれる大振幅を伴う振動が発生する可能性がある。この自励振動の発生現象を避けるため、特許文献１に記載されたように、リーク流による自励振動の発生原因を改善し、振動を抑制する方法として、すべり継手の間隙形状を、リーク流方向に対して先細り型として安定な流路形状とする方法が考えられる。流れに対して先細り型となるリーク流の流路の形状は、自励振動抑制効果がある。しかしながらインレットミキサー管の形状を変更していることから、インレットミキサー管そのものを交換しなければならない。

また、炉心流量増加や炉心圧損増加によって、ジェットポンプの内側から外側への継手部のリーク流が増加する場合の自励振動の発生リスクを抑制することが前提となっている。実機プラントでは、ジェットポンプの駆動流を送り込む原子炉再循環ポンプが通常２台で運転され、炉心流量が増加しなくとも、すべり継手のリーク流はわずかにジェットポンプの内側から外側へ発生している。

しかし、プラントによってはまれに片肺運転と呼ばれる原子炉再循環ポンプ１台で運転される場合がある。こうした条件では、すべり継手のリーク流が通常のジェットポンプの内側から外側へ向かう順流ではなく、ジェットポンプ外側から内側へ向かう逆流となり得る。逆流する場合、順流に対して先細りに形成された流路形状では自励振動を抑制できない。

本発明の実施形態では上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、リーク流が順流の場合に加えて逆流の場合にも、すべり継手のリーク流に起因した自励振動を抑制することができるジェットポンプの振動抑制装置およびジェットポンプを提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係るジェットポンプの振動抑制装置は、上述した課題を解決するために、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、ライザー管に連結されるインレットミキサー管と、このインレットミキサー管にすべり継手により連結されるディフューザとを備えるジェットポンプの振動抑制装置であって、前記ディフューザの上部に設けられ、前記ディフューザの内周面と前記インレットミキサー管の外周面とにより形成させるすべり用間隙の順流のリーク流の下流側にエクステンション流路を構成するエクステンションスリーブを備え、前記エクステンション流路が、その流路幅が一定となる領域を所定長以上有するように前記エクステンションスリーブが形状設定されたことを特徴とするものである。
また、本発明の実施形態に係るジェットポンプは、上述した課題を解決するために、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、ライザー管に連結されるインレットミキサー管と、このインレットミキサー管にすべり継手により連結されるディフューザとを備えるジェットポンプであって、前記ディフューザの上部に設けられ、前記ディフューザの内周面と前記インレットミキサー管の外周面とにより形成させるすべり用間隙の順流のリーク流の下流側にエクステンション流路を構成するエクステンションスリーブを備え、前記エクステンションスリーブは、前記エクステンション流路が、その流路幅が一定となる領域を所定長以上有するように形状設定されたことを特徴とするものである。

本発明の実施形態によれば、リーク流が順流の場合に加えて逆流の場合にも、すべり継手のリーク流に起因した自励振動を抑制することができる。

沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の縦断面構造を示す構成図。 ＢＷＲの原子炉圧力容器内に設けられるジェットポンプの実施形態を示す構成図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う平断面図。 ジェットポンプのディフューザとインレットミキサー管の連結部に形成されるすべり継手を示す平面Ωによる要部断面図。 本発明に係るジェットポンプの振動抑制装置の第１の実施形態を示す縦断面図。 は図５の振動抑制装置に備えられるエクステンションスリーブの分解および組立状態を示す斜視図。 順流の場合の相対流路幅を規定したときの相対流路長と自励振動発生の限界流量の関係を説明する説明図。 逆流の場合の相対流路幅を規定したときの相対流路長と自励振動発生の限界流量の関係を説明する説明図。 （Ａ）は本発明に係るジェットポンプの振動抑制装置の第２の実施形態を示す縦断面図、（Ｂ）はインレットミキサー管に設置された状態のエクステンションスリーブの上面断面図。

本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の実施形態を示す沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）１０の縦断面図であり、図２は、ＢＷＲ１０のダウンカマ部１１に設けられるジェットポンプ１２を示す概要図である。

ＢＷＲ１０は、原子炉圧力容器１３内に炉心１５が設けられ、この炉心１５を囲む炉心シュラウド１６と原子炉圧力容器１３との間にスリーブ状あるいは環状のダウンカマ部１１が形成される。このダウンカマ部１１には複数台のジェットポンプ１２が周方向に沿って設けられ、このジェットポンプ１２により原子炉圧力容器１３内の一次冷却材を炉心下部プレナム１７から炉心１５内に強制循環させるようになっている。符号１９は炉心シュラウド１６を支持するシュラウドサポートプレート１９である。

炉心１５の上方には炉心上部プレナム１８を覆うシュラウドヘッド２０が設けられ、シュラウドヘッド２０の上方に気水分離器２１がスタンドパイプ２２を介して設けられる。気水分離器２１の上方には蒸気乾燥器２４が設けられ、気水分離器２１で気水分離された蒸気を乾燥させ、主蒸気として主蒸気系を通して図示しない蒸気タービンに供給し、蒸気タービンを駆動させている。

一方、原子炉圧力容器１３の外側には原子炉再循環系２５が２系統設けられる。この原子炉再循環系２５は、原子炉圧力容器１３内の一次冷却材を、外部ポンプである原子炉再循環ポンプ２６によりジェットポンプ１２を介して炉心１５へ強制循環させ、炉心１５で発生した熱を取り出すようになっている。原子炉再循環系２５は原子炉再循環ポンプ２６のポンプ速度を制御して炉心１５への冷却材供給流量を変化させ、炉熱出力（発生蒸気量）を制御している。

ジェットポンプ１２は、原子炉圧力容器１３内のダウンカマ部１１に複数台、例えば１６台あるいは２０台配置される。ジェットポンプ１２を炉心１５の外側に周方向に沿って複数台配置することで、原子炉圧力容器１３内の冷却材を強制循環させている。

ジェットポンプ１２の駆動流体は、外部ポンプとしての原子炉再循環ポンプ２６の吐出流である。この駆動流体は、原子炉圧力容器１３内下方のダウンカマ部１１から吸込管２８を経て原子炉再循環ポンプ２６に導かれ、昇圧される。原子炉再循環ポンプ２６で昇圧された駆動流体は吐出管２９を通りヘッダ配管（図示せず）で複数に分岐され、各ジェットポンプ１２に導かれる。

また、原子炉再循環ポンプ２６は、冷却材である炉水を循環させる機能を持ち、原子炉再循環ポンプ２６から吐出された炉水（駆動流体）は、吐出管２９を通して原子炉圧力容器１３内部のジェットポンプ１２のライザー管３１へと流れ、さらにエルボ部３２で反転してインレットノズル３５に案内される。インレットノズル３５部では周囲の炉水（被駆動流体）を巻き込みながらインレットミキサー管３３に導き、駆動流体と吸込流体とを充分に混合させている。この混合流体はディフューザ３４で圧力を回復して炉心下部プレナム１７から炉心１５に送られる。

ところで、ジェットポンプ１２は、図２に示すように、再循環入口ノズル３０からダウンカマ部１１（図１）に立ち上がるライザー管３１と、このライザー管３１の頂部に設けられた１８０度ベンドのエルボ部３２と、このエルボ部３２の下流側に設置されたインレットミキサー管３３と、インレットミキサー管３３の下流側に設けられたディフューザ３４とから主に構成される。エルボ部３２は、ライザー管３１を上昇する駆動流体を左右両側に分岐させてそれぞれ反転させ、インレットノズル３５に案内している。

他方、ジェットポンプ１２は、１８０度ベントのエルボ部３２に接続されるインレットノズル３５と、このインレットノズル３５から噴射される駆動流体により巻き込まれる被駆動流体（吸込流体）を案内するベルマウス３６からの駆動流体と被駆動流体を混合させるインレットミキサー管３３と、インレットミキサー管３３の下流側に接続されるディフューザ３４とを備える。ディフューザ３４は、その下端でポンプデッキ３７に固定される。

ジェットポンプ１２は、エルボ部３２の入口部およびディフューザ３４には機械的な嵌め合い部３９，４０が設けられ、この嵌め合い部３９，４０により一体構造を成しているエルボ部３２およびインレットノズル３５、ベルマウス３６、インレットミキサー管３３を取外し可能に構成している。
一方、インレットミキサー管３３の下端部はディフューザ３４の上部に挿入されて嵌め合され、すべり継手４０として構成される。

また、ジェットポンプ１２のライザー管３１は、原子炉圧力容器１３の内周壁に溶接されたライザーブレース４３に固定支持される。このライザー管３１の両側にはインレットミキサー管３３を取り付けるライザーブラケット４４が図３に示すように固定される。このライザーブラケット４４にインレットミキサー管３３がウェッジ４５およびセットスクリュー４６により３点支持され、固定される。

インレットミキサー管３３の下端部には膨出部が形成される一方、インレットミキサー管３３の下部は、図４に示すように、ディフューザ３４の上部に嵌め合されてすべり継手４０が構成される。すべり継手４０は、熱膨張の吸収や設置時の調整しろ確保のために僅かな間隙（すべり用間隙４１）が設けられ、この間隙による流路が形成される。インレットミキサー管３３とディフューザ３４とのすべり継手４０に形成されるすべり用間隙４１には、ジェットポンプ１２内の流体圧送圧力による順流のリーク流Ａが間隙流として生じている。

すべり用間隙４１は、リーク流Ａの下流側に漸次拡開する拡大型間隙流路形状に構成される。すべり用間隙４１が、拡大型間隙流路形状を構成する場合には、リーク流Ａの付加減衰が負の減衰力として作用し易い。

実現象としては、リーク流Ａの流量がある限界値を超えた時点で流体の流れが不安定状態となり、自励振動と呼ばれる大振幅を伴う振動が発生し得る。逆にリーク流Ａの方向に対して先細り型の間隙流路形状の場合、リーク流Ａの付加減衰が正の減衰力として振動制振力が作用し自励振動が抑制される。

インレットミキサー管３３とディフューザ３４との間に構成される機械的な嵌め合い部３９のすべり継手４０は、１ｍｍ以下、好ましくは０．１３ｍｍ〜０．３ｍｍのすべり用間隙４１に形成される。このため、すべり用間隙４１を経て拡大型間隙流路４８を流れるリーク流Ａの流量は、ジェットポンプ１２の全体流量の０．１％程度あるいはそれ以下の微少流量であるが、数十ｌ／分〜数百ｌ／分程度存在する。このリーク流Ａにより、自励振動が発生する虞がある。

また、プラントによっては、まれに片肺運転と呼ばれる原子炉再循環ポンプ１台で運転される場合がある。こうした条件では、すべり継手４０のリーク流が通常のジェットポンプ１２の内側から外側へ向かう順流（Ａ）ではなく、ジェットポンプ外側から内側へ向かう逆流（Ｂ）となり得る。また、この逆流のリーク流Ｂは原子炉再循環ポンプ２６の低流量運転によっても発生する場合がある。

逆流するリーク流Ｂに対しては、順流のリーク流Ａに対して先細り型に形成された流路は効果がない。

よって、順流および逆流のいずれも想定して、すべり継手４０を流れるリーク流Ａ，Ｂによる自励振動の発生を防止する必要がある。
第１の実施形態では、順流および逆流のいずれにおいてもこのような自励振動を防止するため、図５に示すように、ディフューザ３４の上部に振動抑制装置５０を設置する。

振動抑制装置５０は、ディフューザ３４の頂部に、すべり継手４０の拡大型間隙流路４８を延長させるエクステンション流路５１を構成したものである。振動抑制装置５０は、図６に示すように、二つ割りタイプの半円筒状のスリーブメンバ５３ａ，５３ｂを合せてエクステンションスリーブ５３を形成し、このエクステンションスリーブ５３の合せ面に外側から締結板５６を当てて、ボルト５７で固定したものである。流体漏れを防止するため、合せ面の形状は、段付き面としてもよく、平面形状以外に種々考えられる。

エクステンション流路５１は、エクステンションスリーブ５３の内周面とインレットミキサー管３３の外周面との間に形成される。エクステンションスリーブ５３は、拡大型間隙流路４８の下端で、ディフューザ３４と密着するように差し込まれる。

このエクステンションスリーブ５３は、ねじ５４で接続された留部５３ｃを備える。そして、この留部５３ｃをディフューザ３４の頂部の突起に架け留めることでエクステンションスリーブ５３をディフューザ３４に密着させた状態を維持する。なお、ディフューザ３４およびエクステンションスリーブ５３との接触箇所にメタルシールを配置することによって、密着性を高めることもできる。

差し込まれたエクステンションスリーブ５３によって拡大型間隙流路４８はインレットミキサー管３３の外周面側へ狭められる。この拡大型間隙流路４８が狭められて形成された流路の流路幅は、一定であることが望ましいが、突起など正負の減衰力を発生させる形状でなければ必ずしも一定である必要はない。

この狭められた流路は、エクステンションスリーブ５３によってそのまま滑らかにディフューザ３４の頂部を超えてインレットミキサー管３３の外周面に沿って延長される。この延長されたエクステンション流路５１の流路幅Ｈ_exは、一定を維持して形成される。

このような形状ですべり用間隙４１を延長することで、リーク流が順流である場合と逆流である場合とで、流路の拡大、先細りの条件が同一となる。つまり、エクステンション流路５１および拡大型間隙流路４８のいずれも、拡大型および先細り型のいずれにもしないことで、リーク流Ａ，Ｂは流れる方向によらず安定状態を維持することができる。

ここで、下記、式（１）、式（２）のように相対流路長Ｌおよび相対流路幅Ｈをそれぞれ定義する。
Ｌ＝Ｌ_ex／Ｌ_sj （１）
Ｈ＝Ｈ_ex／Ｈ_sj （２）
なおＬ_exはエクステンション流路５１の流路長を、Ｌ_sjはすべり用間隙４１の流路長を、Ｈ_sjはすべり用間隙４１の最小流路幅を表す。Ｌが大きくなると、Ｌ_exがＬ_sjに比べて大きくなることを表し、正負の減衰力に関するすべり継手４０による構造的な影響が、大きくなることを意味する。

ここで、図７は、順流の場合の、相対流路幅Ｈを規定したときの相対流路長Ｌと自励振動発生の限界流量の関係を説明する説明図である。相対流路幅Ｈをパラメータとし、相対流路長Ｌを変化させた場合の自励振動が発生し始めるリーク流Ａの流量（自励振動発生の限界流量）を理論解析により予測した。そして、図８は、逆流の場合の、相対流路幅Ｈを規定したときの相対流路長Ｌと自励振動発生の限界流量の関係を説明する説明図である。
図８は、逆流の場合について図７と同条件下で理論解析をした結果である。

図７および図８の縦軸はいずれも、振動抑制装置５０を装着していない場合の限界流量に対する装着した場合の限界流量の相対値である。すなわち、自励発生の限界流量が１を超えれば、振動抑制装置５０によって、自励振動発生の限界流量を高められていることを意味する。

図７から相対流路幅Ｈが２．５以下である場合、相対流路長Ｌによらず、自励発生の限界流量は常に１以上となる。よって、相対流路幅Ｈは、０より大きく２．５以下の値をとることができる。
よって、図７および図８から、相対流路幅Ｈが０以上２．５以下、かつ、相対流路長Ｌを０．１以上の条件を満たすとき、順流および逆流のいずれの場合も、振動抑制装置５０を装着することによる自励振動発生の抑制効果が発揮されることがわかる。

なお、すべり継手４０の上方にはライザーブラケット４４が存在するので、エクステンション流路５１の上端はライザーブラケット４４の下面よりも低い位置までとなる。

このように、一定の流路幅Ｈ_exをもつエクステンション流路５１ですべり用間隙４１を延長することで、エクステンション流路５１を流れる順流および逆流のいずれのリーク流Ａ，Ｂにも、負の減衰力を作用させず、振動抑制を図ることができる。また、エクステンション流路５１によって、全体としての間隙流路４１，５１が長くなり、もともと大きいすべり用間隙４１のリーク流Ａ，Ｂの圧力損失はさらに増加する。

よって、間隙流路４１，５１を流動するリーク流Ａ，Ｂの流量を低減させることができので、自励振動を抑制することができる。また、第１の実施形態は、ディフューザ３４の上部に振動抑制装置５０を設置するものである。よって、振動抑制装置５０の設置にあたって、エクステンション流路５１の形成にインレットミキサー管３３の形状を変更する必要がないため、インレットミキサー管３３を交換する必要がない。

つまり、自励振動の発生を抑制しても、ジェットポンプ１２の流動特性は維持される。
ジェットポンプ１２の流動特性は、ジェットポンプ１２のＭＮ特性に対応するもので、原子力発電プラントに必要な流量に対して、どの程度のポンプ駆動が必要かを表わすＭＮ比の大きさで判断される。

なお、ＭＮ特性は、駆動流量に対するトータル流量を示すＭ比と駆動揚程に対するジェットポンプ１２の揚程を示すＮ比との関係を示すものである。
具体的には、ジェットポンプ１２の性能は、流量比（：Ｍ比＝Ｑｓ／Ｑｎ）、圧力比（：Ｎ比＝（Ｐｄ−Ｐｓ）／（Ｐｎ−Ｐｄ））によって示すことができる。また、ジェットポンプ１２の効率は、η＝Ｍ比×Ｎ比×１００(％)で示される。Ｐは圧力（全圧）を、Ｑは流量をそれぞれ示すとともに、添字ｎ，ｓ，ｄはそれぞれノズル流（駆動流）、吸込流（被駆動流）、ディフューザ流（吐出流）を示す。

図６に示すように、振動抑制装置５０はインレットミキサー管３３の周囲を円環状に据付けることから分割構造として、振動抑制装置５０のスリーブメンバ５３ａ，５３ｂにボルト孔５８を設けて、ディフューザ３４の上部に設置した後、締結板５６を介してボルト５７によりエクステンションスリーブ５３を締結する構造とすることで、インレットミキサー管３３をディフューザ３４から取り外すことなく据付けまたは設置することができる。

第１の実施形態の振動抑制装置５０においては、エクステンションスリーブ５３はすべり用間隙４１とエクステンション流路５１を加えて全体の間隙流路４１，５１に作用する流体による付加減衰が正となるようにエクステンション流路５１が形状設定される。流体による付加減衰は、間隙流路４１，５１を流れるリーク流（微少流、漏れ流）の流体慣性（力）と流路抵抗（力）の関係で決められる。流体による付加慣性が正の場合には、自励振動は生じない。

第１の実施形態の振動抑制装置５０では、すべり用間隙４１とエクステンションスリーブ５３のエクステンション流路５１を加えて全体の間隙流路４１，５１に作用する流体による付加減衰が負となる条件が解消され、実機原子力発電プラントの運転条件外となるように、エクステンションスリーブ５３のエクステンション流路５１が形状設定される。

（第１の実施形態の効果）
第１の実施形態によれば、インレットミキサー管３３とディフューザ３４の結合部であるすべり継手４０において、ジェットポンプ１２の内部の圧送圧力により生じる順流および逆流のいずれのリーク流Ａ，Ｂが発生しても、自励振動の発生の限界流量を増加させて、自励振動に対する余裕度を広げることができる。
また、エクステンション流路５１によって、全体としての間隙流路４１，５１が長くなり、リーク流Ａ，Ｂの圧力損失が増加するので、リーク流Ａ，Ｂの流量そのものも低減させることができる。

上述のそれぞれの効果によって、すべり継手４０における自励振動を抑制することができる。また、第１の実施形態によれば、インレットミキサー管３３およびディフューザ３４の、結合部であるすべり継手４０における形状を変形させる必要がない。つまり、振動抑制装置５０の設置の際、インレットミキサー管３３やディフューザ３４の交換を必要としないので、ジェットポンプ１２の流動特性を維持することができるという効果もある。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図９（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。第２の実施形態を説明するに当り、沸騰水型原子炉１０の全体的構成は、図１および図２に示すＢＷＲと異ならないので、同じ構成には、同一符号を付して重複説明を簡略化する。

図９（Ａ）は、ＢＷＲ１０に適用されるジェットポンプ１２の振動抑制装置５０の第２の実施形態を示す部分的な縦断面図である。第２の実施形態のジェットポンプ１２の振動抑制装置５０は、第１の実施形態と同様に、インレットミキサー管３３とディフューザ３４との結合部に設けられるすべり継手４０と、ディフューザ３４の上部に設置されるエクステンションスリーブ５３とから構成される。

また、第２の実施形態にかかる振動抑制装置５０は、第１の実施形態と同様に、ディフューザ３４の上部に設定されて、すべり継手４０の拡大型間隙流路４８を延長させるエクステンション流路５１を形成したものである。そして、エクステンション流路５１も順流および逆流のいずれのリーク流Ａ，Ｂに対しても一定の流路幅Ｈ_exとなっている点は、第１の実施形態と同様である。

一方、第２の実施形態では、エクステンションスリーブ５３は、例えば図９（Ｂ）の上面断面図に示されるように、楕円形など非真円な円形をしている。つまり、このリーク流Ａの流方向に対して一定の流路幅Ｈ_exは、インレットミキサー管３３の外周面の周方向に沿って変化している。そして、非真円な形状の短径部でインレットミキサー管３３に１点以上の接触点ＣＰをもって設置される。この接触点ＣＰは施工時には例えば１点のみあり、ジェットポンプ１２の稼働時にインレットミキサー管３３またはディフューザ３４の熱膨張によって複数点となってもよい。

エクステンションスリーブ５３がインレットミキサー管３３と接触点ＣＰを有すると、接触により振動に対してエクステンションスリーブ５３はインレットミキサー管３３と機械的接触を保って構造的な減衰力を受ける。

つまり、接触点ＣＰにより、インレットミキサー管３３にエクステンションスリーブ５３を固定する効果に加え、機械的接触により振動する際の抵抗力となって振動抑制の効果も発揮する。また、所定の接触点ＣＰで接触させることで、エクステンションスリーブ５３の設置姿勢を容易に固定できて、エクステンションスリーブ５３の施工も容易となる。

よって、第１実施形態の効果と同様に、自励振動に対する余裕度が向上し、自励振動を抑制することができる。なお、エクステンション流路５１の流路長Ｌ_exは、第１の実施形態で示した条件を満足している。

エクステンションスリーブ５３を接触させない場合にも流体による正の減衰力効果により抑制されるが、接触させるとさらに機械的接触により構造による正の減衰力が加わり抑制効果が一層向上する。さらに接触点ＣＰでインレットミキサー管３３に横荷重が加わると、それがインレットミキサー管３３の振動する際の抵抗力となって振動振幅を小さくさせる効果がある。

（第２の実施形態の効果）
第２の実施形態では、振動抑制装置５０を設置しても、インレットミキサー管３３やディフューザ３４の形状を変形させる必要がないため、それらを交換させる必要はなく、ジェットポンプ１２の流動特性は維持され、第１の実施形態と同様の作用効果がある。

また、第２の実施形態によれば、インレットミキサー管３３とディフューザ３４の結合部であるすべり継手４０において、ジェットポンプ１２の圧送圧力により生じる順流および逆流のいずれにおいても、リーク流Ａ，Ｂの自励振動の発生の限界流量を増加させて、自励振動に対する余裕度を広げ、振動抑制効果を向上せることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、本発明の各実施形態においては、抑制振動装置のエクステンションスリーブ５３は、２つの半円筒状のスリーブメンバ５３ａ，５３ｂを組み合せて構成した例を示したが、エクステンションスリーブ５３は、３つ以上に分割できるスリープメンバとしてもよいし、１つの円筒状スリーブメンバで構成してもよい。エクステンションスリーブ５３を円筒状スリーブメンバで構成した場合には、締結手段は不要となる。エクステンションスリーブ５３のインレットミキサー管３３への据付けは、インレットミキサー管３３をディフューザ３４から浮かせ、昇降させることにより、容易に行なうことができる。

１０…沸騰水型原子炉、１１…ダウンカマ部、１２…ジェットポンプ、１３…原子炉圧力容器、１５…炉心、１６…炉心シュラウド、１７…炉心下部プレナム、１８…炉心上部プレナム、１９…シュラウドサポートプレート、２０…シュラウドヘッド、２１…気水分離器、２２…スタンドパイプ、２４…蒸気乾燥器、２５…原子炉再循環系、２６…原子炉再循環ポンプ、２８…吸込管、２９…吐出管、３０…再循環入口ノズル、３１…ライザー管、３２…エルボ部、３３…インレットミキサー管、３４…ディフューザ、３５…インレットノズル、３６…ベルマウス、３７…ポンプデッキ、３９…嵌め合い部、４０…嵌め合い部（すべり継手）、４１…すべり用間隙（間隙流路）、４３…ライザーブレース、４４…ライザーブラケット、４５…ウェッジ（くさび）、４６…セットスクリュー、４８…拡大型間隙流路、５０…振動抑制装置、５１…間隙流路（エクステンション流路）、５３（５３ａ，５３ｂ）…エクステンションスリーブ（スリーブメンバ）、５４…ねじ、５６…締結板（プレート）、５７…ボルト、５８…ボルト孔、Ａ…順流のリーク流、Ｂ…逆流のリーク流、ＣＰ…接触点、Ｈ…相対流路幅、Ｈ_ex…流路幅、Ｌ…相対流路長、Ｌ_ex…流路長。

Claims (7)

1. 沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、ライザー管に連結されるインレットミキサー管と、このインレットミキサー管にすべり継手により連結されるディフューザとを備えるジェットポンプの振動抑制装置であって、
   前記ディフューザの上部に設けられ、前記ディフューザの内周面と前記インレットミキサー管の外周面とにより形成させるすべり用間隙の順流のリーク流の下流側にエクステンション流路を構成するエクステンションスリーブを備え、
   前記エクステンション流路が、その流路幅が一定となる領域を所定長以上有するように前記エクステンションスリーブが形状設定されたことを特徴とするジェットポンプの振動抑制装置。
2. 前記エクステンション流路の前記流路幅が、前記すべり用間隙の最小流路幅の０倍より大きく、２．５倍以下であることを特徴とする請求項１に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
3. 前記エクステンション流路の流路長が、前記すべり用間隙の流路長の０．１倍以上であり、かつ、前記エクステンション流路の上端がライザーブラケットの下面より低いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
4. 前記エクステンションスリーブの前記内周面の水平断面の形状は非真円であり、
   前記エクステンション流路の流路幅が、インレットミキサー管の外周面の周方向に沿って変化することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
5. 前記非真円な前記内周面の水平断面は、楕円形状をしていることを特徴とする請求項４に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
6. 前記エクステンションスリーブは、前記インレットミキサー管と接触点を有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
7. 沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、ライザー管に連結されるインレットミキサー管と、このインレットミキサー管にすべり継手により連結されるディフューザとを備えるジェットポンプであって、
   前記ディフューザの上部に設けられ、前記ディフューザの内周面と前記インレットミキサー管の外周面とにより形成させるすべり用間隙の順流のリーク流の下流側にエクステンション流路を構成するエクステンションスリーブを備え、
   前記エクステンションスリーブは、
   前記エクステンション流路が、その流路幅が一定となる領域を所定長以上有するように形状設定されたことを特徴とするジェットポンプ。

Images