JP5361500B2 - ジェットポンプおよびその振動抑制方法 - Google Patents

Description

本発明は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられて原子炉圧力容器内の冷却水を強制循環させるジェットポンプに係り、特に、このジェットポンプの振動抑制技術に関する。

従来、沸騰水型原子炉に用いられるジェットポンプのインレットミキサ管とディフューザ管は、インレットミキサ管がディフューザ管の上端開口から隙間を余して挿入されることにより互いに連結される。いわゆる滑り継手構造である。滑り継手構造の隙間は、熱膨張による構造変形を吸収し、また部材連結時の調整代として機能する。

滑り継手構造において隙間が設けられることにより、インレットミキサ管からディフューザ管へと移行する圧送冷却材がこの隙間から溢れ出ようとする冷却材の隙間流路が形成される。この隙間流路を流れる隙間流が特定の流量となったとき、ジェットポンプの損傷に至ることもある自励振動と称される大振幅の振動が現れることが知られている。なお、自励振動に至らない微小な振動であっても長期間継続すると、たとえばウェッジとライザブラケットの相互接合部の摺動摩耗に起因してインレットミキサ管の支持性能の低下・喪失が生じる可能性がある。この支持性能の劣化は、滑り継手構造の隙間の拡大すなわち隙間流の流量増加に繋がり、ひいては自励振動の可能性を高めることとなる。

従来、以下に列挙するジェットポンプの振動抑制技術が知られている。

(1) ウェッジとライザブラケットの相互接合部に振動ないし摩耗を抑制するための補強具を備えるようにしたもの（例えば、特許文献１参照）。

(2) ライザブラケットとインレットミキサ管とで形成される隙間を解消して振動を抑制するための隙間調整具を備えるようにしたもの（例えば、特許文献２、３参照）。

(3) インレットミキサ管とディフューザ管を相互圧接させて振動を抑制するための締結具を備えるようにしたもの（例えば、特許文献４参照）。

(4) インレットミキサ管とこのインレットミキサ管とディフューザ管を連結する滑り継手構造の隙間に隙間流を解消するための部材を介装するようにしたもの（例えば、特許文献５参照）。

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特許文献１ないし特許文献３で説明される振動抑制技術にあっては、いずれもインレットミキサ管とディフューザ管の連結部から離れた位置に振動の抑制構造が設けられる。これらの振動抑制構造は、いずれも上述した間隙流に起因する自励振動の直接的抑制を目的としたものではなく、その振動抑制構造とインレットミキサ管−ディフューザ管の連結部との距離に応じて自励振動の抑制効果が低下する。

特許文献４で説明される振動抑制技術にあっては、インレットミキサ管とディフューザ管が外力を受けて互いに圧接される。特許文献５で説明される振動抑制技術にあっては、インレットミキサ管とディフューザ管とで形成される隙間が無くなってしまう。いずれの振動抑制技術も、インレットミキサ管或いはディフューザ管の熱膨張等による構造変形を吸収する隙間の機能が阻害され機械的劣化を伴う。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、熱膨張等に基づく構造変形を阻害することなくインレットミキサ管とディフューザ管の連結部における自励振動を抑制できるジェットポンプおよびその振動抑制方法を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係るジェットポンプでは、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、ライザ管に連結されるインレットミキサ管、このインレットミキサ管に連結されるディフューザ管を備えて原子炉圧力容器内の冷却水を強制循環させるジェットポンプにおいて、前記インレットミキサ管がディフューザ管の上端開口から隙間を余して挿入されることによりインレットミキサ管とディフューザ管が互いに連結される滑り継手構造と、前記インレットミキサ管或いはディフューザ管の振動によりインレットミキサ管の外側管壁とディフューザ管の内側管壁とで形成される隙間が拡大或いは縮小しつつあるとき、この隙間により形成される圧送冷却水の隙間流路の内部における流路抵抗が流体慣性力よりも隙間流路全体として小さくならないように形状設定された自己減振構造と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るジェットポンプの振動抑制方法では、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、インレットミキサ管が、ディフューザ管の上端開口から隙間を余して挿入されて互いに連結されて原子炉圧力容器内の冷却水を強制循環させるジェットポンプの振動抑制方法において、前記インレットミキサ管或いはディフューザ管の振動によりインレットミキサ管の外側管壁とディフューザ管の内側管壁とで形成される隙間が拡大或いは縮小しつつあるとき、この隙間により形成される圧送冷却水の隙間流路の内部における流路抵抗が流体慣性力よりも隙間流路全体として小さくならないように隙間流の流れを制御することを特徴とする。

本発明によれば、熱膨張等に基づく構造変形を阻害することなくインレットミキサ管とディフューザ管の連結部における自励振動を抑制できる。

本発明に係るジェットポンプの第１実施形態を示す図。 本発明に係るジェットポンプの第１実施形態を示す図。 第１実施形態のジェットポンプにおける滑り継手構造および自己減振構造を示す図。 第１実施形態のジェットポンプの作用説明図であり、(Ａ)は従来の連結部の滑り継手構造の説明図、（Ｂ）は本実施形態の連結部の滑り継手構造の説明図。 第１実施形態のジェットポンプの作用を説明するグラフ。 本発明に係るジェットポンプの第２実施形態を示す図。 第２実施形態のジェットポンプにおける滑り継手クランプの固定例の説明図であり、（A）は滑り継手クランプが固定された状態を示す図、（B）は滑り継手クランプの取り付け具の構造図。 本発明に係るジェットポンプの第３実施形態を示す図であり、（A）は図１に示す連結部（１７）の縦断面見取り図、（B）は（A）のＰ部拡大図。 第３実施形態のジェットポンプの作用説明図。 本発明に係るジェットポンプの第４実施形態を示す図であり、（A）は図１に示す連結部（１７）の縦断面見取り図、（B）は（A）のＰ部拡大図。 本発明に係るジェットポンプの第５実施形態を示す図であり、（A）は図１に示す連結部（１７）の縦断面見取り図、（B）は（A）のＰ部拡大図。 本発明に係るジェットポンプの第６実施形態を示す図。 本発明に係るジェットポンプの第７実施形態を示す図。 本発明に係るジェットポンプの第８実施形態を示す図。 第１実施形態のジェットポンプの第一変形例を示す図。 第１実施形態のジェットポンプの第二変形例を示す図。 第２実施形態のジェットポンプの変形例を示す図。 第４実施形態のジェットポンプの変形例を示す図。 第６実施形態のジェットポンプの変形例を示す図。 第７実施形態のジェットポンプの変形例を示す図。

本発明に係るジェットポンプおよびその振動抑制方法の実施形態を、添付図面を参照して説明する。

[第１実施形態]
図１および図２は本発明に係るジェットポンプの第１実施形態を示す図であり、図１はジェットポンプの配置図、図２はジェットポンプの構造図である。

本実施形態のジェットポンプ１０は、図１に示すように、沸騰水型原子炉１において原子炉圧力容器２０の内側炉壁と炉心３０を取り囲うシュラウド４０とで形成される間隙（いわゆるダウンカマ部５０）に設けられる。冷却水は、再循環ポンプ６０を介して再循環入口ノズル７０からジェットポンプ１０に取り込まれて下部プレナム８０に吐出され、原子炉圧力容器２０内で強制循環される。なお、図１の白抜矢印は冷却材の流れ方向を示す。

ジェットポンプ１０は、図２に示すように、再循環入口ノズル７０から供給された冷却水を上昇させるライザ管１１、上昇した冷却水を下方に反転させるエルボ管１９、エルボ管１９のノズル口から供給される冷却水を炉水を巻き込みながら下方に導くインレットミキサ管１２および冷却水を下部プレナム８０に噴出するディフューザ管１３などで構成される。なお、図２の符号について、１４はライザ管１１とインレットミキサ管１２を相互固定するライザブラケット、１５はウェッジ、１７はインレットミキサ管１２とディフューザ管１３の連結部である。

ジェットポンプ１０は、そのインレットミキサ管１２とディフューザ管１３の連結部１７にて、滑り継手構造と、自己減振構造と、を備える。

図３はジェットポンプ１０における滑り継手構造および自己減振構造を示す図（図１に示す連結部１７の縦断面見取り図）である。

滑り継手構造は、インレットミキサ管１２がディフューザ管１３の上端開口から隙間Ｓを余して挿入される構造である。この隙間Ｓは、インレットミキサ管１２或いはディフューザ管１３の熱膨張の吸収や設置時の調整代を確保するために設けられる。

自己減振構造は、図３に示すように、滑り継手構造の隙間Ｓがディフューザ管１３の上端に向かって次第に縮小するように形状設定されて成る縮小形隙間流路により構成される。すなわち、インレットミキサ管１２の外側管壁101とディフューザ管１３の内側管壁102とで形成される隙間流路が、ディフューザ管１３の上端に向かって次第に縮小するように形状設定されることにより構成される。この縮小型隙間流路は、隙間Ｓが形成される領域全体を対象として設けるほか、たとえば、隙間Ｓが形成される領域のうち上下方向中間点から上方の領域を対象として設けてもよい。

本実施形態の縮小型隙間流路は、インレットミキサ管１２の下端から遠ざかるにつれて外径が次第に拡大するように形状設定されさたインレットミキサ管１２の外側管壁101と、内径が一様に形状設定されたディフューザ管１３の内側管壁102と、により構成される。

次に、ジェットポンプ１０の作用を説明する。

図４および図５はジェットポンプ１０の作用説明図である。

図４（A）に示すように、従来のジェットポンプ１０aにあっては、インレットミキサ管１２aとディフューザ管１３aの連結部１７aにおける滑り継手構造において、その隙間Ｓaはディフューザ管１３aの上端に向かって次第に拡大するよう形状設定される。このような隙間Ｓaにより形成される圧送冷却水の隙間流路（以下、拡大型隙間流路）にあっては、図５に示すように、流路抵抗も流体慣性力も出口に向かって小さくなるが、流体慣性力が出口寄りで流路抵抗よりも大きくなる。

ここで、隙間Ｓaが広がりつつあるとき、流量は流路抵抗の低下により増大するが、出口寄りでは流体慣性力が流路抵抗に対して相対的に大きいために流量は増加しにくい。すなわち、出口を塞いで入り口から流体を押し込んだのと同じ効果となり隙間Ｓa内の圧力が上昇する。一方、隙間Ｓaが狭まりつつあるとき、流量は流路抵抗の上昇により減少するが、出口寄りでは流体慣性力が流路抵抗に対して相対的に大きいために流量は減少しにくい。すなわち、入り口をふさいで出口から流体を吸い出したのと同じ効果となり隙間Ｓa内の圧力が低下する。

したがって、拡大型隙間流路にあっては、隙間Ｓaが広がりつつあるときに隙間Ｓa内の圧力が上昇し、隙間Ｓaが狭まりつつあるときに隙間Ｓa内の圧力が降下する。このため、インレットミキサ管１２aおよびディフューザ管１３aの振動に対し、いわば負の減衰力が作用することになる。実現象としては、隙間流202aがある限界値を超えた時点で現れる自励振動と称される大振幅を伴う振動が発生し得る。なお、図４（A）の符号に関し、201aは圧送される冷却材の主流を示す。

これに対し、本実施形態のジェットポンプ１０にあっては、図４（B）に示すように、インレットミキサ管１２とディフューザ管１３の連結部１７における滑り継手構造において、その隙間Ｓはディフューザ管１３の上端に向かって次第に縮小するよう形状設定される。このような隙間Ｓにより形成される圧送冷却水の隙間流路すなわち縮小型隙間流路にあっては、図５に示すように、流路抵抗も流体慣性力も出口に向かって大きくなるが、流体慣性力が出口寄りで流路抵抗よりも小さくなる。

ここで、隙間Ｓが広がりつつあるとき、流量は流路抵抗の低下により増大するが、出口寄りでは流体慣性力が流路抵抗に対して相対的に小さいために流量は増加しやすい。すなわち、入り口を塞いで出口から流体を吸い出したのと同じ効果となり隙間Ｓ内の圧力が低下する。一方、隙間Ｓが狭まりつつあるとき、流量は流路抵抗の上昇により減少するが、出口寄りでは流体慣性力が流路抵抗に対して相対的に小さいために流量は減少しやすい。すなわち、出口をふさいで入り口から流体を押し込んだのと同じ効果となり隙間Ｓ内の圧力が上昇する。

したがって、縮小型隙間流路にあっては、隙間Ｓが広がりつつあるときに隙間Ｓ内の圧力が降下し、隙間Ｓが狭まりつつあるときに隙間Ｓ内の圧力が上昇する。このため、インレットミキサ管１２およびディフューザ管１３の振動に対し、いわば正の減衰力が作用することになる。実現象としては、隙間流202がある限界値を超えた時点で現れる自励振動が抑制される。なお、図４（B）の符号に関し、201aは圧送される冷却材の主流を示す。

次に、ジェットポンプ１０の効果を説明する。

ジェットポンプ１０にあっては、
(1) インレットミキサ管１２がディフューザ管１３の上端開口から隙間Ｓを余して挿入されることによりインレットミキサ管１２とディフューザ管１３が互いに連結される滑り継手構造と、インレットミキサ管１２或いはディフューザ管１３の振動によりインレットミキサ管１２の外側管壁101とディフューザ管１３の内側管壁102とで形成される隙間Ｓが拡大或いは縮小しつつあるとき、この隙間Ｓにより形成される圧送冷却水の隙間流路の内部における流路抵抗が流体慣性力よりも隙間流路全体として小さくならないように形状設定された自己減振構造と、を備える。このため、熱膨張等に基づく構造変形を阻害することなくインレットミキサ管１２とディフューザ管１３の連結部１７における自励振動を抑制できる。

(2) 自己減振構造は、隙間Ｓがディフューザ管１３の上端に向かって次第に縮小するように形状設定された縮小型隙間流路により構成される。そして、この縮小型隙間流路は、インレットミキサ管１２の下端から遠ざかるにつれて外径が次第に拡大するように形状設定されさたインレットミキサ管１２の外側管壁101と、内径が一様に形状設定されたディフューザ管１３の内側管壁102と、により構成される。このため、ジェットポンプ１０の構造簡素化を図りつつ、(1)の効果を得ることができる。

[第２実施形態]
図６は本発明に係るジェットポンプの第２実施形態を示す図（図１に示す連結部１７の縦断面見取り図）である。本実施形態は、第１実施形態のジェットポンプ１０における自己減振構造を変更した例である。以下、第１実施形態と同様の構成は同一符号を付して説明を省略し、第１実施形態の構成を変更し或いは新たに追加した構成は符号末尾に「Ａ」を付して説明する。

本実施形態の自己減振構造は、第１実施形態と同様、インレットミキサ管１２とディフューザ管１３とで形成される隙間Ｓがディフューザ管１３の上端に向かって次第に縮小するように形状設定された縮小型隙間流路により構成される。本実施形態の縮小型隙間流路は、図６に示すように、滑り継手クランプ１８Ａを用いて構成される。

滑り継手クランプ１８Ａは、ディフューザ管の開口縁を覆うように設けられ、圧送冷却水の隙間流路に挿入される。そして、縮小型隙間流路は、滑り継手クランプ１８Ａの下端から遠ざかるにつれて内径が次第に縮小するように形状設定されさた滑り継手クランプ内壁103Ａと、ディフューザ管１３の内側管壁102と、により構成される。この縮小型隙間流路は、隙間Ｓが形成される領域全域を対象として設けるほか、たとえば、隙間Ｓが形成される領域の上下方向中間点から上方の領域を対象として設けてもよい。

図７は滑り継手クランプ１８Ａの固定例の説明図であり、（A）は滑り継手クランプ１８Ａが固定された状態を示す図、（B）は滑り継手クランプ１８Ａの取り付け具の構造図である。

滑り継手クランプ１８Ａは、ジェットポンプ１０に固定され、たとえば、図７（A）に示すようにライザ管１１に固定される。なお、滑り継手クランプ１８Ａをライザ管１１に固定する場合、たとえば、図７（B）に示すように一側がこの滑り継手クランプ１８Ａに固定され且つ他側がライザ管１１に固定される固定用プレート181Ａを用いて定位置固定できる。また、滑り継手クランプ１８Ａと固定用プレート181Ａは、固定用ボルト182Ａを用いて相互固定できる。取り付け具および取り付け方法は特に制限されない。

次に、ジェットポンプ１０Ａの効果を説明する。

ジェットポンプ１０Ａにあっては、第１実施形態の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(3) 縮小型隙間流路は、滑り継手クランプ１８Ａの下端から遠ざかるにつれて内径が次第に縮小するように形状設定されさた滑り継手クランプ内壁103と、ディフューザ管１３の内側管壁102と、により構成される。このため、インレットミキサ管１２の外側管壁101とディフューザ管１３の内側管壁102とで形成される圧送冷却水の隙間流路がディフューザ管１３の上端に向かって次第に拡大するように形状設定された拡大型流路あっても、第１実施形態の(1)の効果を得ることができる。

[第３実施形態]
図８は本発明に係るジェットポンプの第３実施形態を示す図であり、（A）は図１に示す連結部１７の縦断面見取り図、（B）は（A）のＰ部拡大図である。本実施形態は、第１実施形態のジェットポンプ１０における自己減振構造を変更した例である。以下、第１実施形態と同様の構成は同一符号を付して説明を省略し、第１実施形態の構成を変更し或いは新たに追加した構成は符号末尾に「Ｂ」を付して説明する。

本実施形態の自己減振構造は、図８（B）に示すように、インレットミキサ管１２の外側管壁101とディフューザ管１３の内側管壁102とで形成される圧送冷却水の隙間流路が、冷却水の圧送方向Ｄ下流側に最小隙間流路幅Ｈ０を有する共に冷却水の圧送方向Ｄ上流側に最大隙間流路幅Ｈ１を有するように構成される。さらに、
α＝（Ｈ１−Ｈ０）÷Ｈ０によってα（流路拡大率）を定義したとき、α≦１を満たすように構成される。なお、本実施形態は、隙間Ｓがディフューザ管１３の上端に向かって次第に拡大するように設定されて成る拡大型隙間流路を設定した例である。

次に、ジェットポンプ１０Ｂの作用を説明する。

図９はジェットポンプ１０Ｂの作用説明図であり、流路拡大率αをパラメーターとして拡大型隙間流路における自励振動が発生する臨界隙間流量を解析により予測したグラフである。図９において、横軸は流路拡大率αを対数表示で示し、縦軸は臨界隙間流量を示したものである。この限界隙間流量は、自励振動が発生し易くなるときの流量である。図９に示す解析結果から明らかなように、流路拡大率αが１以下では臨界隙間流量が極端に大きくなり、圧送冷却水の隙間流路が拡大型隙間流路であっても自励振動が発生しにくいことがわかる。

次に、ジェットポンプ１０Ｂの効果を説明する。

ジェットポンプ１０Ｂにあっては、第１実施形態の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(4) 自己減振構造は、インレットミキサ管１２の外側管壁101とディフューザ管１３の内側管壁102とで形成される圧送冷却水の隙間流路が冷却水の圧送方向Ｄ下流側に最小隙間流路幅Ｈ０を有すると共に冷却水の圧送方向Ｄ上流側に最大隙間流路幅Ｈ１を有し且つ（Ｈ０−Ｈ１）÷Ｈ０≦１を満たすように構成される。このため、インレットミキサ管１２の外側管壁101とディフューザ管１３の内側管壁102とで形成される圧送冷却水の隙間流路がディフューザ管１３の上端に向かって次第に拡大するように形状設定された拡大型流路であっても、第１実施形態の(1)の効果を得ることができる。

[第４実施形態]
図１０は本発明に係るジェットポンプの第４実施形態を示す図であり、（A）は図１に示す連結部１７の縦断面見取り図、（B）は（A）のＰ部拡大図である。本実施形態は、第１実施形態のジェットポンプ１０における自己減振構造を変更した例である。以下、第１実施形態と同様の構成は同一符号を付して説明を省略し、第１実施形態の構成を変更し或いは新たに追加した構成は符号末尾に「Ｃ」を付して説明する。

本実施形態の自己減振構造は、図１０（B）に示すように、インレットミキサ管１２の外側管壁101に設けられてインレットミキサ管１２とディフューザ管１３の隙間Ｓを流れる隙間流202の乱流を形成するラビリンス構造104Ｃにより構成される。なお、本実施形態は、隙間Ｓがディフューザ管１３の上端に向かって次第に拡大するように設定されて成る拡大型隙間流路を設定した例である。このラビリンス構造104は、多数の溝であり、インレットミキサ管１２の外側管壁101の周面に設けられる。なお、ラビリンス構造104Ｃの溝は、隙間流202が乱流となるように設定されればよく、その形状および数は特に制限されない。また、溝の深さも特に制限されず均等でなくてもよい。

次に、ジェットポンプ１０Ｃの効果を説明する。

ジェットポンプ１０Ｃにあっては、第１実施形態の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(5) 自己減振構造は、インレットミキサ管１２の外側管壁101に設けられるラビリンス構造104Ｃにより構成される。このため、インレットミキサ管１２などが振動して隙間Ｓが拡大と縮小を繰り返すと、隙間流202が乱流へと効率的に遷移して自励振動が生じにくい流れが形成される。すなわち、インレットミキサ管１２の外型管壁101とディフューザ管１３の内側管壁102とで形成される圧送冷却水の隙間流路がディフューザ管１３の上端に向かって次第に拡大するように形状設定された拡大型隙間流路であっても、第１実施形態の(1)の効果を得ることができる。

[第５実施形態]
図１１は本発明に係るジェットポンプの第５実施形態を示す図であり、（A）は図１に示す連結部１７の縦断面見取り図、（B）は（A）のＰ部拡大図である。本実施形態は、第４実施形態のジェットポンプ１０Ｃにおける自己減振構造を変更した例である。以下、第４実施形態と同様の構成は同一符号を付して説明を省略し、第４実施形態の構成を変更し或いは新たに追加した構成は符号末尾に「Ｄ」を付して説明する。

本実施形態の自己減振構造は、図１１（B）に示すように、凸条構造105Ｄにより構成される。この凸条構造105Ｄは、インレットミキサ管１２の外側管壁101を一周するように設けられ、圧送冷却水の隙間流路内を流れる隙間流202を遮るように突き出した構造である。なお、凸条構造105Ｄの形状、数、サイズは特に制限されず、インレットミキサ管１２の外側管壁101にて部分的に設けるようにしてもよい。

次に、ジェットポンプ１０Ｄの効果を説明する。

ジェットポンプ１０Ｄにあっては、第１実施形態の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(6) 自己減振構造は圧送冷却水の隙間流路内を流れる隙間流202を遮るようにこの流路に張り出した凸条構造105Ｄにより構成されるため、隙間流202の出口寄りにおける圧力損失が増大する。したがって、圧送冷却水の隙間流路がディフューザ管１３の上端に向かって次第に拡大するように形状設定された拡大型隙間流路であっても、第１実施形態の(1)の効果を得ることができる。

[第６実施形態]
図１２は本発明に係るジェットポンプの第６実施形態を示す図（図１に示す連結部１７の横断面見取り図）である。本実施形態は、第１実施形態のジェットポンプ１０における自己減振構造を変更した例である。以下、第１実施形態と同様の構成は同一符号を付して説明を省略し、第１実施形態の構成を変更し或いは新たに追加した構成は符号末尾に「Ｅ」を付して説明する。

本実施形態の自己減振構造は、図１２に示すように、インレットミキサ管１２の外側管壁101に設けられる溝部106Ｅと、ディフューザ管１３の内側管壁102に設けられて溝部106Ｅと微小隙間108Ｅを余して勘合する凸部107と、により構成される。なお、溝部106Ｅおよび凸部107Ｅの形状、数、サイズは特に制限されない。

次に、ジェットポンプ１０Ｅの効果を説明する。

ジェットポンプ１０Ｅにあっては、
(7) 自己減振構造は、インレットミキサ管１２とディフューザ管１３が微小隙間108Ｅを保持しながら互いに嵌め合うよう構成されるため、インレットミキサ管１２およびディフューザ管１３の振動変位が微小隙間108Ｅ内でのみ許容される。このため、熱膨張等に基づく構造変形を阻害することなくインレットミキサ管１２とディフューザ管１３の連結部１７における自励振動を抑制できる。

[第７実施形態]
図１３は本発明に係るジェットポンプの第７実施形態を示す図（図１に示す連結部１７の縦断面見取り図）である。本実施形態は、第１実施形態のジェットポンプ１０におけるインレットミキサ管１２とディフューザ管１３の連結構造を変更した例である。以下、第１実施形態と同様の構成は同一符号を付して説明を省略し、第１実施形態の構成を変更し或いは新たに追加した構成は符号末尾に「Ｆ」を付して説明する。

本実施形態のジェットポンプ１０Ｆにおけるインレットミキサ管１２とディフューザ管１３の連結構造は、非滑り継手構造である。すなわち、図１３に示すように、インレットミキサ管１２の開口縁がディフューザ管１３の開口縁に当接することにより、インレットミキサ管１２とディフューザ管１３が互いに連結される。さらに、インレットミキサ管１２の開口縁は、凹状球面109Ｆに形状設定され、ディフューザ管１３の開口縁は、インレットミキサ管１２の開口縁を受ける凸状球面110Ｆに形状設定される。

次に、ジェットポンプ１０Ｆの効果を説明する。

ジェットポンプ１０Ｆにあっては、
(8) インレットミキサ管１２とディフューザ管１３が非滑り継手構造にて連結されることにより構成され、第１実施形態で説明したような隙間流202が生じない。また、インレットミキサ管１２の開口縁とディフューザ管１３の開口縁はいわゆる球面座構造を為し、熱膨張による径方向および長手方向の構造変位が制限されにくい。したがって、熱膨張等に基づく構造変形を阻害することなくインレットミキサ管１２とディフューザ管１３の連結部１７における自励振動を抑制できる。

[第８実施形態]
図１４は本発明に係るジェットポンプの第８実施形態を示す図（図１に示す連結部１７の縦断面見取り図）である。本実施形態は、第７実施形態のジェットポンプ１０Ｆにおけるインレットミキサ管１２とディフューザ管１３の連結構造を変更した例である。以下、第７実施形態と同様の構成は同一符号を付して説明を省略し、第１実施形態の構成を変更し或いは新たに追加した構成は符号末尾に「Ｇ」を付して説明する。

本実施形態のジェットポンプ１０Ｆにおけるインレットミキサ管１２とディフューザ管１３の連結構造にあっては、図１３に示すように、インレットミキサ管１２の開口縁とディフューザ管１３の開口縁の間にメタルシール部111Ｇが介装される。さらに、メタルシール部111Ｇを介したインレットミキサ管１２の開口縁とディフューザ管１３の開口縁に、傾斜が設定される。このメタルシール部111Ｇは、インレットミキサ管１２或いはディフューザ管１３の硬度よりも低い硬度を有する材料により構成される。なお、メタルシール部111Ｇは、インレットミキサ管１２或いはディフューザ管１３の構造と一体化したものであってもよい。

次に、ジェットポンプ１０Ｇの効果を説明する。

ジェットポンプ１０Ｇにあっては、第７実施形態の(8)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(9) インレットミキサ管１２の開口縁109Ｆとディフューザ管１３の開口縁の間にメタルシール部111が介装され且つ両開口縁に傾斜が設定される。このため、径方向および長手方向の熱膨張および相互連結時の調整代を有効に確保しつつ、第７実施形態の(8)の効果を得ることができる。

以上、本発明に係るジェットポンプを第１実施形態〜第８実施形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り設計の変更や追加等は許容される。

たとえば、第１実施形態の縮小型隙間流路は、図１５に示すように、ディフューザ管１３上端から遠ざかるにつれて内径が次第に拡大するように形状設定されさたディフューザ管１３の内側管壁102と、外径が一様に形状設定されたインレットミキサ管１２の外側管壁101と、により構成される形態であってもよい。

また、第１実施形態の縮小型隙間流路は、図１６に示すように、インレットミキサ管１２の下端から遠ざかるにつれて外径が次第に拡大するように形状設定されさたインレットミキサ管１２の外側管壁101と、ディフューザ管１３の上端から遠ざかるにつれて内径が次第に拡大するように形状設定されさたディフューザ管１３の内側管壁102と、により構成される形態であってもよい。さらには、外径が一様に形状設定されたインレットミキサ管１２の外側管壁101と、内径が一様に形状設定されたディフューザ管１３の内側管壁102と、により構成される形態であってもよい。いずれの形態であっても、インレットミキサ管１２とディフューザ管１３とで形成される隙間Ｓが振動により拡大或いは縮小しつつあるとき、この隙間Ｓにより形成される圧送冷却水の隙間流路内の流路抵抗が流体慣性力よりも流路全体として小さくならないため、第１実施形態の(1)と同様の効果を得ることができる。

第２実施形態では、図１７に示すように、インレットミキサ管１２の外側管壁101を取り囲むように取り付けられ且つインレットミキサ管１２の外側管壁101とディフューザ管１３の内側管壁102とで形成される圧送冷却水の隙間流路に挿入される滑り継手クランプ１８Ａを備えて、縮小型隙間流路は、滑り継手クランプ１８Ａの下端から遠ざかるにつれて外径が次第に拡大するように形状設定されさた滑り継手クランプ外壁112Ａと、ディフューザ管１３の内側管壁102と、により構成される形態であってもよい。

第４実施形態では、図１８に示すように、ラビリンス構造104Ｃはディフューザ管１３の内側管壁102に設けられる形態であってもよい。

第５実施形態では、凸条構造105Ｄは、ディフューザ管１３の内側管壁102に設けられる形態であってもよい。

第６実施形態では、図１９に示すように、溝部106Ｅはディフューザ管１３の内側管壁102に設けられて、凸部107Ｅはインレットミキサ管１２の外側管壁101に設けられる形態であってもよい。或いは、溝部106Ｅと凸部107がディフューザ管１３の内側管壁102とインレットミキサ管１２の外側管壁101に交互に設けられる形態であってもよい。

第７実施形態では、図２０に示すように、凸状球面110Ｆはインレットミキサ管１２の開口縁に設定され、凹状球面109Ｆはディフューザ管１３の開口縁に設定される形態であってもよい。

１…沸騰水型原子炉， １０…ジェットポンプ， １１…ライザ管， １２…インレットミキサ管， １３…ディフューザ管， １４…ライザブラケット， １５…ウェッジ， １６…ノズル， １７…連結部， １８Ａ…滑り継手クランプ， １９…エルボ管， ２０…原子炉圧力容器， ３０…炉心， ４０…炉心シュラウド， ５０…ダウンカマ部， ６０…再循環ポンプ， ７０…再循環ノズル， ８０…下部プレナム， 100…連結部， 101…インレットミキサ管の外側管壁， 102…ディフューザ管の内側管壁， 103Ａ…滑り継手クランプ内壁， 104Ｃ…ラビリンス構造， 105Ｄ…凸条構造， 106Ｅ…インレットミキサ管の溝部， 107Ｅ…ディフューザ管の凸部， 108Ｅ…微小隙間， 109Ｆ…インレットミキサ管の開口縁， 110Ｆ…ディフューザ管の開口縁， 111Ｇ…メタルシール部， 181Ａ…固定用プレート， 182Ａ…固定用ボルト， 201…冷却材の主流， 202…冷却材の隙間流， Ｓ…隙間， Ｄ…冷却水の圧送方向， Ｈ０…最小隙間幅， Ｈ１…最大隙間幅。

Claims (14)

1. 沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、ライザ管に連結されるインレットミキサ管、このインレットミキサ管に連結されるディフューザ管を備えて原子炉圧力容器内の冷却水を強制循環させるジェットポンプにおいて、
   前記インレットミキサ管が前記ディフューザ管の上端開口から隙間を余して挿入されることにより前記インレットミキサ管と前記ディフューザ管が互いに連結される滑り継手構造と、
   前記インレットミキサ管或いは前記ディフューザ管の振動により前記インレットミキサ管の外側管壁とディフューザ管の内側管壁とで形成される隙間が拡大或いは縮小しつつあるとき、この隙間により形成される圧送冷却水の隙間流路の内部における流路抵抗が流体慣性力よりも隙間流路全体として小さくならないように形状設定された自己減振構造と、
   を備えることを特徴とするジェットポンプ。
2. 前記自己減振構造は、前記インレットミキサ管の外側管壁と前記ディフューザ管の内側管壁とで形成される圧送冷却水の隙間流路が、前記ディフューザ管の上端に向かって次第に縮小するように形状設定された縮小型隙間流路により構成されることを特徴とする請求項１に記載のジェットポンプ。
3. 前記縮小型隙間流路は、前記インレットミキサ管の下端から遠ざかるにつれて外径が次第に拡大するように形状設定されたインレットミキサ管の外側管壁と、内径が一様に形状設定されたディフューザ管の内側管壁と、により構成されることを特徴とする請求項２に記載のジェットポンプ。
4. 前記縮小型隙間流路は、前記ディフューザ管の上端から遠ざかるにつれて内径が次第に拡大するように形状設定されさたディフューザ管の内側管壁と、外径が一様に形状設定されたインレットミキサ管の外側管壁と、により構成されることを特徴とする請求項２に記載のジェットポンプ。
5. 前記縮小型隙間流路は、前記インレットミキサ管の下端から遠ざかるにつれて外径が次第に拡大するように形状設定されたインレットミキサ管の外側管壁と、前記ディフューザ管の上端から遠ざかるにつれて内径が次第に拡大するように形状設定されさたディフューザ管の内側管壁と、により構成されることを特徴とする請求項２に記載のジェットポンプ。
6. 前記ディフューザ管の開口縁を覆うように設けられ、前記インレットミキサ管の外側管壁とディフューザ管の内側管壁とで形成される圧送冷却水の隙間流路に挿入される滑り継手クランプを備え、
   前記縮小型隙間流路は、前記滑り継手クランプの下端から遠ざかるにつれて内径が次第に縮小するように形状設定された滑り継手クランプ内壁と、ディフューザ管の内側管壁と、により構成されることを特徴とする請求項２ないし請求項５の何れか１項に記載のジェットポンプ。
7. 前記インレットミキサ管の開口縁を覆うように設けられ、前記インレットミキサ管の外側管壁とディフューザ管の内側管壁とで形成される圧送冷却水の隙間流路に挿入される滑り継手クランプを備え、
   前記縮小型隙間流路は、前記滑り継手クランプの下端から遠ざかるにつれて外径が次第に拡大するように形状設定されさた滑り継手クランプ外壁と、ディフューザ管の内側管壁と、により構成されることを特徴とする請求項２ないし請求項５の何れか１項に記載のジェットポンプ。
8. 前記自己減振構造は、前記インレットミキサ管の外側管壁と前記ディフューザ管の内側管壁とで形成される圧送冷却水の隙間流路が冷却水の圧送方向下流側に最小隙間流路幅を有すると共に冷却水の圧送方向上流側に最大隙間流路幅を有し且つ「（最大隙間流路幅−最小隙間流路幅）÷（最小隙間流路幅）」の値が１より小さくなる形状設定により構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れか１項に記載のジェットポンプ。
9. 前記自己減振構造は、前記インレットミキサ管の外側管壁と前記ディフューザ管の内側管壁の何れか一側に設けられ、前記インレットミキサ管の外側管壁とディフューザ管の内側管壁とで形成される圧送冷却水の隙間流路を流れる隙間流の乱流を形成するラビリンス構造により構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れか１項に記載のジェットポンプ。
10. 前記ラビリンス構造は、インレットミキサ管の外側管壁とディフューザ管の内側管壁の何れか一方に設けられることを特徴とする請求項９に記載のジェットポンプ。
11. 前記自己減振構造は、前記インレットミキサ管の外側管壁と前記ディフューザ管の内側管壁の何れか一側に設けられ、前記インレットミキサ管の外側管壁と前記ディフューザ管の内側管壁とで形成される圧送冷却水の隙間流路を流れる隙間流を遮るように突き出した凸条構造により構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項１０の何れか１項に記載のジェットポンプ。
12. 前記凸条構造は、インレットミキサ管の外側管壁とディフューザ管の内側管壁の何れか一方に設けられることを特徴とする請求項１１に記載のジェットポンプ。
13. 沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、ライザ管に連結されるインレットミキサ管、このインレットミキサ管に連結されるディフューザ管を備えて原子炉圧力容器内の冷却水を強制循環させるジェットポンプにおいて、
    前記インレットミキサ管が前記ディフューザ管の上端開口から隙間を余して挿入されることにより前記インレットミキサ管と前記ディフューザ管が互いに連結される滑り継手構造と、
    前記インレットミキサ管の外側管壁と前記ディフューザ管の内側管壁うち何れか一側に設けられる溝部と、他側に設けられてその溝部に微小隙間を余して勘合する凸部とにより構成される自己減振構造と、
    を備えることを特徴とするジェットポンプ。
14. 沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、インレットミキサ管が、ディフューザ管の上端開口から隙間を余して挿入されて互いに連結されて原子炉圧力容器内の冷却水を強制循環させるジェットポンプの振動抑制方法において、
    前記インレットミキサ管或いはディフューザ管の振動によりインレットミキサ管の外側管壁とディフューザ管の内側管壁とで形成される隙間が拡大或いは縮小しつつあるとき、この隙間により形成される圧送冷却水の隙間流路の内部における流路抵抗が流体慣性力よりも隙間流路全体として小さくならないように隙間流の流れを制御することを特徴とするジェットポンプの振動抑制方法。

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