JP6118023B2 - ジェットポンプ・インレットミキサ一体型スリップジョイント・クランプのための方法および装置 - Google Patents

Description

例示の実施形態は概して原子炉に関し、より詳細には、ＢＷＲジェットポンプ組立体のインレットミキサ流体励起振動を緩和するためにインレットミキサおよびディフューザーを拘束するのに使用される、沸騰水型原子炉（Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ（ＢＷＲ））ジェットポンプ・インレットミキサ一体型スリップジョイント・クランプのための方法および装置に関する。

沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器（ｒｅａｃｔｏｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖｅｓｓｅｌ（ＲＰＶ））は通常概して円筒形形状であり、両端部が閉じられている（例えば、ボトムヘッドおよび取り外し可能なトップヘッドにより）。上部格子板が、通常、ＲＰＶ内の炉心支持板の上方で離間されている。炉心シュラウドまたはシュラウドが通常炉心を囲んでおり、シュラウド支持構造物によって支持されている。詳細には、シュラウドは概して円筒形形状であり、炉心支持板および上部格子板の両方を囲んでいる。円筒形の原子炉圧力容器と円筒形形状のシュラウドの間には空間すなわち環状部が存在する。

ＢＷＲでは、シュラウド環状部内に位置される中空管状のジェットポンプ、必要となる炉心水の流れ（ｒｅａｃｔｏｒ ｃｏｒｅ ｗａｔｅｒ ｆｌｏｗ）を提供する。インレットミキサとして知られる、ジェットポンプの上側部分が横方向に位置されており、これは、従来型のジェットポンプ・リストレーナブラケット（ｊｅｔ ｐｕｍｐ ｒｅｓｔｒａｉｎｅｒ ｂｒａｃｋｅｔ）によって支持されていてよい。従来型のジェットポンプ・リストレーナブラケットは、システムの構成要素が振動するのを緩和するようなシステム剛性をもたらすことができるが、それでも、インレットミキサとディフューザーとの間でインレットミキサ・スリップジョイント流体励起振動（ｓｌｉｐ ｊｏｉｎｔ ｆｌｏｗ ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ（ＳＪＦＩＶ））が発生することがある。インレットミキサのＳＪＦＩＶはジェットポンプ組立体の運転中に大きな振動荷重を発生させ、これは、ジェットポンプの磨耗問題の大きな原因となる場合がある。

米国特許出願公開第２００８／００３１７４１（Ａ１）号公報

従来より、インレットミキサＦＩＶを軽減するために多くの試みがなされている。例えば、リストレーナブラケットの止めねじのところにある補助ウェッジ、ラビリンスシール、リストレーナブラケットパッドリペア（ｒｅｓｔｒａｉｎｅｒ ｂｒａｃｋｅｔ ｐａｄ ｒｅｐａｉｒ）、および、取替用メインウェッジのすべてが使用されている。これらの従来の解決策はある程度の追加のシステム剛性をもたらすが、これらの解決策のいずれも、インレットミキサとディフューザーとの間の実際のインターフェースのところで起こる振動を緩和することはない。

例示の実施形態は、ジェットポンプ・インレットミキサ・スリップジョイント・クランプのための方法および装置を提供する。例示の実施形態は、インレットミキサの下部とディフューザーの上側冠部分との間の実際のインターフェースのところの振動を緩和するために、インレットミキサの端部をディフューザーに対して締め付ける。この締付具には様々な数のフランジが含まれてよい。この１つまたは複数のフランジは、取替用インレットミキサの遠位端部の近傍に位置される一体のすなわち統合された構成要素として一体的に形成されてよく（すなわち、この取替用インレットミキサは現存のインレットミキサに取って代わることができる）、または、別法として、この１つまたは複数のフランジは、現存のインレットミキサの端部上に後付されてもよい。インレットミキサの下部に加えられ得る実際の締付力を発生させるためにジャッキングボルトまたはウェッジが使用されてよい。

添付図面を参照して例示の実施形態を詳細に説明することにより、例示の実施形態の上記のおよび別の特徴および利点がより明確となる。添付図面は例示の実施形態を説明することを意図しており、意図される特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。添付図面は、特に明記しない限り、一律の縮尺に従って描かれていると解釈されない。

従来の沸騰水型原子炉（ｂｏｉｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｎｕｃｌｅａｒ ｒｅａｃｔｏｒ）ジェットポンプ組立体を示す斜視図である。 ＢＷＲジェットポンプ組立体のインレットミキサとディフューザーとの間に存在する従来のスリップジョイントを示す詳細図である。 ＢＷＲジェットポンプ組立体のインレットミキサとディフューザーとの間に存在する従来のスリップジョイントを示す断面図である。 例示の実施形態によるインレットミキサ一体型スリップジョイント・クランプを示す詳細図である。 例示の形態によるインレットミキサの一体型スリップジョイント・クランプを示す拡大詳細図である。 例示の実施形態によるインレットミキサ一体型スリップジョイント・クランプを示す拡大詳細図である。 例示の実施形態による、ＢＷＲジェットポンプ組立体上に設置されるインレットミキサ一体型スリップジョイント・クランプを示す斜視図である。 例示の実施形態による、ＢＷＲジェットポンプ組立体上に設置されるインレットミキサ一体型スリップジョイント・クランプを示す拡大詳細図である。 例示の実施形態による、ジェットポンプ・インレットミキサ・スリップジョイント・クランプをＢＷＲジェットポンプ組立体上に設置する方法のフローチャートである。

本明細書では詳細な例示の実施形態が開示される。しかし、本明細書で開示される特定の構造的細部および機能的細部は、例示の実施形態を説明することを目的とした単に典型例である。しかし、例示の実施形態は多くの代替の形態で具体化され得、本明細書に記載される実施形態のみに限定されるものとして解釈されるべきではない。

したがって、例示の実施形態は種々の修正形態および代替の形態が可能であるが、図面には例としてこれらの例示の実施形態が示されており、また、本明細書ではこれらの例示の実施形態を詳細に説明する。しかし、例示の実施形態を開示される特定の形態のみに限定する意図がなく、逆に、例示の実施形態が、例示の実施形態の範囲内にあるすべての修正形態、均等物および代替形態を包含することを理解されたい。同じ符号は図面の説明全体を通して同じ要素を指している。

本明細書では種々の要素を説明するのに、第１、第２などの言葉が使用される場合があるが、それらの要素がこれらの言葉によって限定されるべきでないことを理解されたい。これらの言葉は１つ要素を別の要素から区別するときのみ使用される。例えば、例示の実施形態の範囲から逸脱することなく、第１の要素が第２の要素と称されてもよく、また同様に、第２の要素が第１の要素と称されてもよい。本明細書で使用される「および／または」という用語は、１つまたは複数の関連する記載されるアイテムのすべてのいかなる組み合わせをも含む。

１つの要素が別の要素に「接続される」または「連結される」ものとして言及される場合、この要素は別の要素に直接に接続または連結されてよく、または、中間要素が存在していてもよいことを理解されたい。それに対して、１つの要素が別の要素に「直接に接続される」または「直接に連結される」ものとして言及される場合、中間要素は存在しない。要素間の関係を説明するのに使用される別の言葉も同様に解釈されるべきである（例えば、「の間に直接に」に対する「の間」、「に直接に隣接して」に対する「に隣接して」など）。

本明細書で使用される専門用語は特定の実施形態のみを説明することを目的としており、例示の実施形態を限定することを意図しない。本明細書で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈で他に明記されない限り、複数形も含むことを意図する。さらに、本明細書で使用される「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」および／または「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」の言葉は、述べられている特徴、整数、ステップ、オペレーション、要素および／または構成要素が存在することを明示するが、１つまたは複数の別の特徴、整数、ステップ、オペレーション、要素、構成要素、および／またはそれらのグループが存在することまたは追加されることを排除しないことを理解されたい。

また、一部の代替の実装形態では、示される機能／動作は図に示される順番から外れて行われてよいことに留意されたい。例えば、連続して示される２つの図は実際には実質的に同時に行われてもよく、または、場合によっては、関係する機能／動作に応じて、逆の順番で行われてもよい。

図１は、従来の沸騰水型原子炉（ｎｕｃｌｅａｒ ｂｏｉｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｒｅａｃｔｏｒ）（ＢＷＲ）ジェットポンプ組立体８の斜視図である。ジェットポンプ８の主要な構成要素には、ライザーパイプ３と、個別のディフューザー２内に挿入される２つのインレットミキサ４が含まれる。従来より、インレットミキサ４の挙動を安定させ、インレットミキサ４とディフューザー２との間のインターフェースのところに存在するスリップジョイント１が動くのを（すなわち、インレットミキサ流体励起振動、（ＦＩＶ））さらにはそこでの漏洩を軽減するのに、ジェットポンプ・リストレーナブラケット６が使用されている。

図２は、ＢＷＲジェットポンプ組立体のインレットミキサ４とディフューザー２との間に存在する従来のスリップジョイントの詳細図である。インレットミキサ４の下部４ａがディフューザー２（ガイドイヤー（ｇｕｉｄｅ ｅａｒ）２ｂをさらに有する）の上側冠部分２ａ内に挿入されていることに留意されたい。インレットミキサ４とディフューザー２との間のインターフェースは「スリップジョイント１」と称される。

図３は、ＢＷＲジェットポンプ組立体のインレットミキサ４とディフューザー２との間に存在する従来のスリップジョイント１の断面図である。インレットミキサ４の最下部の遠位端部４ｂはディフューザー２の上側冠部分２ａ上に置かれており、スリップジョイント１を形成する。従来より、インレットミキサ４の遠位端部４ｂとディフューザー２の上側冠部分２ａとの間の公差が正確に適合していない場合、スリップジョイント１内でインレットミキサＦＩＶが起こることある。

図４は、例示に実施形態によるインレットミキサ一体型スリップジョイント・クランプ２０の詳細図である。クランプ２０は、取替用インレットミキサ４の底部分４ａ上に一体に形成されてよい弧状のフランジ１０を有していてよい。フランジ１０は、フランジ１０内にある１つまたは複数のジャッキングボルト孔１２を有していてよい。図面にはフランジ１０は１つのみ示されているが、２つ以上のフランジ１０が設けられてもよい。

一体に形成されるフランジ１０を設けることの代替手段として、インレットミキサ４の下部４ａの上または近傍にボス（図示せず）が代わりに形成されてもよい。その場合このボスは基部として機能することができ、フランジ１０がこのボスに取り付けられる。このボスはインレットミキサ上に一体に形成されてよい。このボスは、フランジをボス上で安定させるのに使用され得る雄型ダブテール突出部を受けることができる１つまたは複数の雌型ダブテールスロットを有していてよい。ボルトまたは溶接などの、フランジをボスに確実に固定するための別の構造が使用されてもよい。

インレットミキサ４の下部４ａの近傍に一体に形成されるボス（フランジのための基部として機能する）を設けることの代替手段として、別の構造によりインレットミキサ４の下部４ａ上に直接にフランジが変わりに後付けされてもよい。例えば、このフランジはインレットミキサに直接にボルト留めまたは溶接されてよい。

図５は、例示の実施形態によるインレットミキサ一体型スリップジョイント・クランプ２０の拡大詳細図である。フランジ１０はインレットミキサの下部４ａから水平方向に突出していてよい。フランジ１０はまた、インレットミキサの下部４ａの側壁に実質的に平行である垂直側壁１０ｂを有していてよい。この垂直側壁１０ｂはインレットミキサ４の最下部の遠位端４ｂに向かって垂直に突き出る。側壁１０ｂの長さは、フランジ１０の遠位端１０ａが、インレットミキサ４の最下部の遠位端４ｂにほぼ等しい高さのところまで突き出るようなサイズであってよい（すなわち、フランジ１０の遠位端１０ａはインレットミキサの最下部の遠位端４ｂとほぼ同じ高さのところに位置されてよい）。

フランジ１０の垂直側壁１０ｂとインレットミキサ４の下部４ａの遠位端および最下部の遠位端４ｂとの間には隙間Ｇが設けられてよいことに留意されたい。この隙間Ｇは、図７〜８に示されるように、インレットミキサ４の下部４ａとフランジの垂直側壁１０ｂの内側表面の一部分との間にディフューザーの上側冠部分２ａのリップが確実に滑り嵌めされるようなサイズであってよい。

図６は、例示の実施形態によるインレットミキサ一体型スリップジョイント・クランプ２０の拡大詳細図である。この例示の実施形態は、１つのみのフランジではなく、４つのフランジ１０を有する。各フランジは１つまたは複数のジャッキングボルト孔１２を有していてよい。クランプ２０が設置されるときにディフューザーのガイドイヤー２ｂためのクリアランスが形成されるようにフランジ間に横方向に配置される隙間Ｐが含まれてよい。

図７は、例示の実施形態により、ＢＷＲジェットポンプ組立体８上に設置されるインレットミキサ一体型スリップジョイント・クランプ２０の斜視図である。フランジ１０はディフューザーの上側冠部分２ａ上を覆っていてよい。フランジ１０がさらに安定するように、フランジ１０は、ディフューザー２のガイドイヤー２ｂの間にぴったり嵌まるようなサイズであってよい。ジャッキングボルト１４はジャッキングボルト孔１２を貫通することができ、ジャッキングボルト１４はディフューザーの上側冠部分２ａを支えることができる。ジャッキングボルト１４がジャッキングボルト孔１２から外れて戻らないようにするために、回転防止構造（ａｎｔｉ−ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）が使用されてもよい。回転防止構造には、ラチェット歯（ジャッキングボルト上にある）およびキーパー（ラチェット歯に係合され、それによりジャッキングボルトが回転しなくなる）が含まれてよい。

ジャッキングボルト孔１２およびジャッキングボルト１４の代替手段として、押さえねじを備えるダブルアクティングウェッジが各フランジ１０の内側表面に取り付けられてよく、この押さえねじは、ディフューザーの上側冠２ａに接するようにウェッジを付勢するのに使用され得る。ダブルアクティングウェッジおよび押さえねじと共に、ラチェット歯およびキーパーなどの回転防止構造が使用されてもよい。

ジャッキングボルトまたはウェッジ／押さえねじの代替手段として、インレットミキサの下部４ａやフランジ１０とディフューザーの上側冠部分２ａとの間に確実な嵌合を形成するためにプラス嵌めが用いられてもよい（公差が厳格であり、構成要素を一体に保持するのに摩擦のみに頼る）。また、ディフューザー上に付勢荷重を与えるために、ジャッキングボルト、ウェッジ／押さえねじ、または、プレス嵌めの代わりに、ばね要素が使用されてもよい。

フランジ１０を１つのみ使用する場合またはインレットミキサ２の一方の側のみでフランジを使用する場合、フランジ１０およびジャッキングボルト１４により発生される力によりインレットミキサ２がディフューザー２ａ自体の中心から外れる可能性があることを理解されたい。ディフューザー２が中心から外れることは許容され得、ＢＷＲジェットポンプ組立体８の全体の性能に悪影響を与えない。

図８は、例示の実施形態による、ＢＷＲジェットポンプ組立体８上に設置されるインレットミキサ一体型スリップジョイント・クランプ２０の拡大詳細図である。この実施形態では、複数のフランジ１０（具体的には４つのフランジ）が設けられる。隙間Ｐがガイドイヤー２ｂのためのクリアランスを形成していてよい。図８に示される構成を使用するのではなく、各ガイドイヤー２ｂの間に１つまたは複数のフランジ１０が設けられてもよいことを理解されたい。別法として、図８の代替手段として、これより多いまたは少ないフランジ１０が設けられてもよい。

図９は、例示の実施形態による、ＢＷＲジェットポンプ組立体８上にジェットポンプ・インレットミキサ・スリップジョイント・クランプ２０を設置する方法のフローチャートである。ステップＳ３０では、弧状のフランジ１０がインレットミキサ４の下部４ａに取り付けられ得る。ステップＳ３２では、孔１２がフランジ１０内に形成され得る。ステップＳ３４では、締結具が孔１２内に挿入され得る。ステップＳ３６では、ディフューザーの上側冠部分２ａ上に付勢荷重を加えるために締結具が締められ得る。

フランジを構成する材料はジェットポンプ・インレットミキサの材料であってよい。具体的には、フランジは鋳造または鍛造されたタイプ３０４ステンレス鋼または同等の材料で作られてよい。他のすべての構成要素部品は、オーステナイト系ステンレス鋼、ＸＭ−１９、Ｘ−７５０、または同等の材料であってよい。

ここでは例示の実施形態を説明してきたが、これらが多くの手法で変形され得ることは明白である。このような変形形態は例示の実施形態の意図される精神および範囲から逸脱するものとしてみなされず、当業者には明白であるすべての修正形態は以下の特許請求の範囲内に包含されることを意図する。

１ スリップジョイント
２ ディフューザー
２ａ ディフューザーの上側冠部分
２ｂ ガイドイヤー
３ ライザーパイプ
４ インレットミキサ
４ａ インレットミキサの下部
４ｂ インレットミキサの最下部の遠位端
６ ジェットポンプ・リストレーナブラケット
８ ＢＷＲジェットポンプ組立体
１０ フランジ
１０ａ フランジの遠位端
１０ｂ フランジの垂直側壁
１２ ジャッキングボルト孔
１４ ジャッキングボルト
２０ インレットミキサ一体型スリップジョイント・クランプ

Claims (10)

1. 沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）のジェットポンプ組立体インレットミキサ・スリップジョイント・クランプ（２０）であって、
   ＢＷＲジェットポンプ組立体（８）のインレットミキサ（４）の側壁の下部（４ａ）に取り付けられるように構成される少なくとも１つのフランジ（１０）を有し、
   前記少なくとも１つのフランジが、前記ジェットポンプ組立体の前記インレットミキサ上に設置されているときに前記インレットミキサから水平方向に突出するように構成され、
   前記少なくとも１つのフランジが、前記フランジが前記ジェットポンプ組立体の前記インレットミキサ上に設置されているときに前記インレットミキサの前記下部の最下端の遠位端（４ｂ）に向かって突出するように構成される弧状の垂直側壁（１０ｂ）を有し、
   前記垂直側壁の遠位端が、前記インレットミキサの遠位端と同じ高さに位置する、
   クランプ。
2. 各フランジの前記垂直側壁内にある少なくとも１つのジャッキングボルト孔（１２）をさらに有する、請求項１に記載のクランプ。
3. 各ジャッキングボルト孔を貫通するジャッキングボルト（１４）をさらに有し、
   前記ジャッキングボルトが、前記フランジが前記インレットミキサ上に設置され、前記垂直側壁の内側表面の一部分がディフューザー（２）の上側冠部分（２ａ）に接触しているときに、前記ディフューザー（２）の前記上側冠部分（２ａ）を支えるように構成される、請求項２に記載のクランプ。
4. 前記少なくとも１つのフランジが前記インレットミキサの前記下部に一体に形成されるような前記インレットミキサである、請求項１から３のいずれかに記載のクランプ。
5. 前記少なくとも１つのフランジが、前記フランジの前記垂直側壁と前記インレットミキサの側壁との間に隙間（Ｇ）を画定する、請求項４に記載のクランプ。
6. 前記隙間が、ディフューザーの上側冠部分のリップが前記フランジの前記垂直側壁と前記インレットミキサの前記側壁との間に嵌め込まれるのを可能にするサイズである、請求項５に記載のクランプ。
7. 前記少なくとも１つのフランジが少なくとも２つのフランジを有する、請求項４から６のいずれかに記載のクランプ。
8. 前記少なくとも２つのフランジが各フランジの間で横方向に配置される隙間（Ｐ）を画定し、
   前記横方向に配置される隙間が、前記フランジの間かつ前記横方向に配置される隙間の内側にディフューザーのガイドイヤーが嵌め込まれるのを可能にするようなサイズである、
   請求項７に記載のクランプ。
9. 上側冠部分（２ａ）を備えるディフューザー（２）と、
   側壁の下部（４ａ）と前記下部の最下部の遠位端（４ｂ）とを備えるインレットミキサ（４）において、前記最下部の遠位端が前記ディフューザーの前記上側冠部分内に挿入される、インレットミキサ（４）と、
   前記インレットミキサの前記下部に取り付けられる少なくとも１つのフランジ（１０）であって、
   前記少なくとも１つのフランジが前記インレットミキサから水平方向に突出し、
   前記インレットミキサの前記最下部の遠位端に向かって突出する弧状の垂直側壁（１０ｂ）であって、前記垂直側壁の内側表面の一部分が前記ディフューザーの前記上側冠部分に接触する、垂直側壁（１０ｂ）と、
   各フランジを貫通する少なくとも１つのジャッキングボルト（１４）であって、前記ジャッキングボルトが前記ディフューザーの前記上側冠部分を支えるように構成される、ジャッキングボルト（１４）と、
   を含む、少なくとも１つのフランジ（１０）と、
   を有し、
   前記垂直側壁の遠位端が、前記インレットミキサの遠位端と同じ高さに位置する、
   ＢＷＲジェットポンプ組立体（８）上に設置される沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）のジェットポンプ組立体インレットミキサ・スリップジョイント・クランプ（２０）を含むシステム。
10. 少なくとも１つのフランジ（１０）をインレットミキサ（４）の側壁の下部（４ａ）に前記インレットミキサから水平方向に突出するように取り付けるステップであって、前記少なくとも１つのフランジの弧状の垂直側壁が前記インレットミキサの前記下部の最下端の遠位端（４ｂ）に向かって垂直に突出し、前記垂直側壁の遠位端が、前記インレットミキサの遠位端と同じ高さに位置する、ステップと、
    各フランジの垂直側壁内に少なくとも１つの孔（１２）を形成するステップと、
    前記垂直側壁の内側表面の一部分にディフューザー（２）の上側冠部分（２ａ）を接触させるステップと、
    各孔内に締結具（１４）を挿入するステップと、
    各締結具を締めて前記締結具により前記上側冠部分を支えることにより、ディフューザー（２）の前記上側冠部分（２ａ）上に付勢荷重を加えるステップと、
    を有する、ＢＷＲジェットポンプ組立体（８）上に沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）のジェットポンプ組立体インレットミキサ・スリップジョイント・クランプ（２０）を設置する方法。

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