JP6614990B2 - フローダンパおよび蓄圧注水装置ならびに原子力設備 - Google Patents

Description

本発明は、大流量から小流量に注水流量の切り替えを静的に行うフローダンパ、および当該フローダンパを内部に備える蓄圧注水装置、ならびに当該蓄圧注水装置を備える原子力設備に関する。

従来、例えば、特許文献１および特許文献２は、円筒状の渦室と、この渦室の周縁部にその接線方向に沿って接続された小流量管と、この小流量管に対し所定の角度で周縁部に接続された大流量管と、渦室の中央部に形成された出口に接続された出口管とを有してなるフローダンパを、内部に備えた蓄圧注水タンクが示されている。

また、従来、例えば、特許文献３は、特許文献１や特許文献２に示すような渦室の周縁部に、出口を挟んで小流量管の接続部分寄り空間および大流量管の接続部分寄り空間にそれぞれ開口した一対の開孔が穿設され、これらの開孔に両端が連絡した均圧通路が形成されることが示されている。

特許第４５３３９５７号公報 特許第４５３３９５８号公報 特開平１０−１４８６９２号公報

上述した特許文献３に示される均圧通路（均圧管）は、小流量管および大流量管から渦室に水が供給された際に、渦室内に圧力差が生じても、この圧力差を打ち消して流量減少を防止でき、必要量の注水が可能になる。

しかし、渦室内において、小流量管および大流量管から供給された冷却水の一部が出口を通り過ぎ、そこで一旦渦を形成してから出口に至ることがある。そして、この渦により圧力損失が生じ、注水量が低下するおそれがある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、均圧管の作用を十分に得て必要量の注水を行うことのできるフローダンパおよび蓄圧注水装置ならびに原子力設備を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明のフローダンパは、円筒状の渦室と、前記渦室の円形の中央に形成された出口に接続された出口管と、一端が開口して他端が前記渦室の周縁部に接続された第一入口管と、前記第一入口管の一端よりも下方位置で一端が開口し他端が前記第一入口管の他端に対して前記出口を間においた対向位置よりも接近した位置にて前記周縁部に接続された第二入口管と、を有し、かつ前記渦室の周縁部で前記出口の両側で前記出口を間においた対向位置よりも各前記入口管の他端寄りの前記周縁部に各端が接続された均圧管と、を有するフローダンパにおいて、前記均圧管は、各端の間に前記出口の位置よりも各前記入口管の他端の位置から離れた位置で前記渦室内に連通されていることを特徴とする。

このフローダンパによれば、均圧管が、出口の位置よりも各入口管の他端の位置から離れた位置で渦室に連通されているため、その接続部分周辺と他の部分との圧力差を打ち消して均圧状態に保つ。この結果、各入口管から供給された冷却水の一部が出口を通り過ぎることを抑制し、圧力損失を生じさせる渦の発生を防ぐことから、各入口管から出口に向かって冷却水が直進する作用を助勢し、必要量の注水を確実に行うことができる。

上述の目的を達成するために、本発明の蓄圧注水装置は、加圧状態で冷却水を貯留可能な密封容器を有し、前記出口管が前記密封容器の外部に引き出された形態で上述したフローダンパが前記密封容器内に配置されたことを特徴とする。

この蓄圧注水装置によれば、密封容器内に加圧状態で貯留した冷却水を、フローダンパを介して出口管から密封容器の外部に注水する場合、各入口管から供給された冷却水の一部が出口を通り過ぎることを抑制し、圧力損失を生じさせる渦の発生を防ぐことから、各入口管から出口に向かって冷却水が直進する作用を助勢し、必要量の注水を確実に行うことができる。

上述の目的を達成するために、本発明の原子力設備は、原子炉で生成された熱により高温流体を発生させて冷却材配管で送り、当該高温流体を利用する原子力設備であって、前記原子炉へ至る前記冷却材配管の途中に、上述した蓄圧注水装置における前記密封容器の外部に引き出された前記出口管が接続され、かつ前記出口管の途中に弁が設けられたことを特徴とする。

この原子力設備によれば、原子炉に注水が必要となり、密封容器内に加圧状態で貯留した冷却水を、フローダンパを介して出口管から密封容器の外部に注水する場合、注入開始初期の大流量モードにおいて、フローダンパの各入口管から供給された冷却水の一部が出口を通り過ぎることを抑制し、圧力損失を生じさせる渦の発生を防ぐことから、各入口管から出口に向かって冷却水が直進する作用を助勢し、必要量の注水を確実に行うことができる。

本発明によれば、均圧管の作用を十分に得て必要量の注水を行うことができる。

図１は、本発明の実施形態に係る原子力設備の一例の概略構成図である。 図２は、蓄圧注水装置の概略構成図である。 図３は、フローダンパの基本構成をあらわす断面図である。 図４は、フローダンパの基本構成をあらわす平面図である。 図５は、図３のＨ−Ｈ断面図である。 図６は、図５のＩ−Ｉ断面拡大図である。 図７は、図５のＪ−Ｊ断面拡大図である。 図８は、図５の要部拡大図である。 図９は、フローダンパによる注水流量切り替えの説明図である。 図１０は、フローダンパによる注水流量切り替えの説明図である。 図１１は、本発明の実施形態に係るフローダンパの横断面図である。 図１２は、図１１のＬ−Ｌ断面図である。 図１３は、他の例を示す図１１のＬ−Ｌ断面図である。 図１４は、本発明の実施形態に係るフローダンパの他の形態の横断面図である。 図１５は、図１４のＭ−Ｍ断面図である。 図１６は、他の例を示す図１４のＭ−Ｍ断面図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る原子力設備の一例の概略構成図である。図１に示すように、原子力設備１は、原子炉５として加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）が用いられている。この原子力設備１は、原子炉５において、一次冷却材を加熱した後、高温となった高温流体である一次冷却材を冷却材ポンプ９により蒸気発生器７に送る。そして、原子力設備１は、蒸気発生器７において、高温となった一次冷却材を、二次冷却材と熱交換させることにより二次冷却材を蒸発させ、蒸発した二次冷却材（蒸気）をタービン２２に送って発電機２５を駆動させることにより、発電を行っている。なお、一次冷却材は、冷却材および中性子減速材として用いられる軽水である。

原子力設備１は、原子炉５と、コールドレグ６ａ、クロスオーバーレグ６ｃおよびホットレグ６ｂから成る冷却材配管６ａ，６ｂ，６ｃを介して原子炉５に接続された蒸気発生器７と、を有している。ホットレグ６ｂは、加圧器８が介設されている。また、コールドレグ６ａとクロスオーバーレグ６ｃの間に、冷却材ポンプ９が介設されている。そして、原子炉５、冷却材配管６ａ，６ｂ，６ｃ、蒸気発生器７、加圧器８および冷却材ポンプ９により、原子力設備１の一次冷却系３が構成され、これらは、原子炉格納容器１０に収容されている。なお、図には明示しないが、蒸気発生器７は、複数設けられて、それぞれが一対の冷却材配管６ａ，６ｂ、６ｃを介して原子炉５に接続されている。

原子炉５は、上記したように加圧水型原子炉であり、その内部は一次冷却材で満たされる。そして、原子炉５は、一次冷却材で満たされた内部に多数の燃料集合体１５が収容される。また、原子炉５は、燃料集合体１５の核分裂を制御する多数の制御棒１６が各燃料集合体１５に挿入可能に設けられている。そして、制御棒１６および一次冷却材中のほう素濃度により核分裂反応を制御しながら燃料集合体１５を核分裂させると、この核分裂により熱エネルギーが発生する。発生した熱エネルギーは一次冷却材を加熱し、加熱された一次冷却材は、高温流体となる。

ホットレグ６ｂに介設された加圧器８は、高温となった一次冷却材を加圧することにより、一次冷却材の沸騰を抑制している。また、蒸気発生器７は、高温高圧となった一次冷却材を、二次冷却材と熱交換させることにより、二次冷却材を蒸発させて蒸気を発生させ、かつ高温高圧となった一次冷却材を冷却している。冷却材ポンプ９は、一次冷却系３において一次冷却材を循環させており、一次冷却材を蒸気発生器７からコールドレグ６ａおよびクロスオーバーレグ６ｃを介して原子炉５へ送り込むと共に、一次冷却材を原子炉５からホットレグ６ｂを介して蒸気発生器７へ送り込んでいる。

ここで、原子力設備１の一次冷却系３における一連の動作について説明する。原子炉５内の核分裂反応により発生した熱エネルギーにより、一次冷却材が加熱されると、加熱された一次冷却材は、各冷却材ポンプ９によりホットレグ６ｂを介して蒸気発生器７に送られる。ホットレグ６ｂを通過する高温の一次冷却材は、加圧器８により加圧されることで沸騰が抑制され、高温高圧となった状態で、蒸気発生器７に流入する。また、加圧器８により一次冷却系全体が加圧されて、加熱部分である原子炉５においても沸騰が抑制される。蒸気発生器７に流入した高温高圧の一次冷却材は、二次冷却材と熱交換を行うことにより冷却され、冷却された一次冷却材は、冷却材ポンプ９によりコールドレグ６ａを介して原子炉５に送られる。そして、冷却された一次冷却材が原子炉５に流入することで、原子炉５が冷却される。

また、原子力設備１は、蒸気管２１を介して蒸気発生器７に接続されたタービン２２と、タービン２２に接続された復水器２３と、復水器２３と蒸気発生器７とを接続する給水管２６に介設された給水ポンプ２４と、を有しており、これらにより二次冷却系２０が構成されている。そして、二次冷却系２０を循環する二次冷却材は、蒸気発生器７において蒸発して気体（蒸気）になると共に、復水器２３において気体から液体に戻される。また、タービン２２は、発電機２５が接続されている。

ここで、原子力設備１の二次冷却系２０における一連の動作について説明する。蒸気管２１を介して各蒸気発生器７から蒸気がタービン２２に流入すると、タービン２２は回転を行う。タービン２２が回転すると、タービン２２に接続された発電機２５は、発電を行う。この後、タービン２２から流出した蒸気は復水器２３に流入する。復水器２３は、その内部に冷却管２７が配設されており、冷却管２７の一方には冷却水（例えば、海水）を供給するための取水管２８が接続され、冷却管２７の他方には冷却水を排水するための排水管２９が接続されている。そして、復水器２３は、タービン２２から流入した蒸気を冷却管２７により冷却することで、蒸気を液体に戻している。液体となった二次冷却材は、給水ポンプ２４により給水管２６を介して各蒸気発生器７に送られる。各蒸気発生器７に送られた二次冷却材は、各蒸気発生器７において一次冷却材と熱交換を行うことにより再び蒸気となる。

ところで、上記のように構成された原子力設備１には、一次冷却材の喪失事故が発生することを想定し、非常用冷却設備が設けられている。非常用冷却設備は、図１に示すように蓄圧注水装置３０を有する。なお、非常用冷却設備としては、蓄圧注水装置の他にポンプを使った注入系統がある。

図２は、蓄圧注水装置の概略構成図であり、図３は、フローダンパの基本構成をあらわす断面図であり、図４は、フローダンパの基本構成をあらわす平面図であり、図５は、図３のＨ−Ｈ断面図（横断面図）であり、図６は、図５のＩ−Ｉ断面拡大図（縦断面拡大図）であり、図７は、図５のＪ−Ｊ断面拡大図（縦断面拡大図）であり、図８は、図５の要部拡大図であり、図９は、フローダンパによる注水流量切り替えの説明図であり、図１０は、フローダンパによる注水流量切り替えの説明図である。

蓄圧注水装置３０は、内部に冷却水が貯留され、貯留した冷却水を一次冷却系３に加圧注水するためのものである。この蓄圧注水装置３０は、図２に示すように、内部に冷却水３２を貯留可能な密封容器３１と、密封容器３１内部に配設されたフローダンパ３４と、を有する。

図２に示すように、密封容器３１は、その内部に冷却水３２が貯留されており、この冷却水３２が密封容器３１内の上部に封入された加圧ガス３３によって加圧されている。そして、密封容器３１は、その内底に、大流量から小流量への注水流量の切り替えを静的に行うことができるフローダンパ３４が配置されている。

フローダンパ３４は、主に、渦室３５と、出口管３８と、大流量管（第一入口管）３６と、小流量管（第二入口管）３７と、を有している。

図３〜図７に示すように、渦室３５は、円形状の天板３５Ａおよび底板３５Ｂを上下に配置し、双方の周縁に周板３５Ｃが設けられることで、円筒状に形成されている。この渦室３５は、底板３５Ｂ側が密封容器３１の内底に固定される。

出口管３８は、渦室３５の天板３５Ａにおいて円形の中央に形成された出口３９に一端が接続されている。出口管３８は、天板３５Ａから上方に延在し、途中で水平方向に曲がって密封容器３１の外部に引き出されている。そして、出口管３８は、密封容器３１の外部に引き出された他端が、図１に示すように、一次冷却系３の低温側配管であるコールドレグ６ａに接続されている。また、密封容器３１の外部に引き出された出口管３８は、一次冷却系３から密封容器３１側への冷却材の逆流を阻止するために逆止弁４０が設けられている。なお、出口管３８は、渦室３５の底板３５Ｂの中央に設けられた出口３９に一端が接続され、底板３５Ｂから下方に延在してそのまま密封容器３１の外部に引き出されて設けられていてもよい。

大流量管３６および小流量管３７は、一端が開口し、他端が渦室３５の周板３５Ｃに貫通することで渦室３５の周縁部に接続されている。大流量管３６および小流量管３７は、それぞれの他端が出口３９を間においた対向位置よりも接近した位置に配置されている。そして、大流量管３６と小流量管３７は、出口３９に関してそれぞれ異なる方向に延びている。具体的に、小流量管３７は、渦室３５の周縁部（円周部）の接線方向に沿って一方向側（図３および図５では左方向側）に延び、大流量管３６の（水平部３６ａ）は、小流量管３７と所定の角度θを有する状態で他方向側（図示例では右方向側）に延びている。

大流量管３６と小流量管３７の流路断面は何れも矩形状である。即ち、図６に示すように大流量管３６（水平部３６ａ）は水平方向に対向する平行な一対の内面（鉛直面）３６ｄ，３６ｅと、上下方向に対向する平行な一対の内面（水平面）３６ｆ，３６ｇと、を有している。一方、図７に示すように、小流量管３７は、水平方向に対向する平行な一対の内面（鉛直面）３７ｂ，３７ｃと、上下方向に対向する平行な一対の内面（水平面）３７ｄ，３７ｅと、を有している。大流量管３６と小流量管３７は、流路断面の高さ（内面３６ｄ，３６ｅと内面３７ｂ，３７ｃの高さ）が、何れも渦室３５の内周面３５ａの高さと同じである。また、大流量管３６と小流量管３７は、流路断面の幅（内面３６ｆ，３６ｇと内面３７ｄ，３７ｅの幅）が、大流量管３６の方が小流量管３７よりも大きくなっている。

また、小流量管３７は、入口（一端の開口）３７ａが、渦室３５の内周面３５ａと同じ高さに位置する。一方、大流量管３６は水平部３６ａに接続されたスタンドパイプ３６ｂを有しており、その入口（一端の開口）３６ｃが、渦室３５や小流量管３７の入口３７ａよりも上方に位置している。但し、通常、冷却水３２の水位Ｌａは、この大流量管３６の入口３６ｃよりも上方に位置している。また、大流量管３６は、その入口３６ｃに渦防止板３６ｈが設けられている。また、小流量管３７は、その入口３７ａに渦防止板３７ｆが設けられている。

図５および図８に示すように、小流量管３７の大流量管３６側の内面３７ｂは、接続部４３において大流量管３６の小流量管３７側の内面３６ｅと接続されている。また、小流量管３７からの噴流の広がり（自由噴流による広がり割合）を考慮して、大流量管３６の反小流量管３７側の内面３６ｄと、渦室３５の内周面３５ａの延長面部（平坦面部）３５ａ−１との接続部４２は、小流量管３７の大流量管３６側の内面３７ｂの延長線（接続部４３から前記接線方向に延長した線）よりも外側に位置している。但し、これに限定するものではなく、内面３６ｄと内周面３５ａの接続は図中に一点鎖線Ｋで示すように延長面部（平坦面部）３５ａ−１を設けない接続構造としてもよい。

また、小流量管３７の反大流量管３６側の内面３７ｃは、接続部４４において渦室３５の内周面３５ａと接続されている。この接続部４４は前記の接続部４３よりも、小流量管３７の流動方向（噴流方向：矢印Ｂ参照）の下流側に位置している。

上記構成の蓄圧注水装置３０は、次のような作用効果を奏する。例えば、上述した原子力設備１において、その一次冷却系３の配管などが破断して当該破断箇所から系外へ一次冷却材が流出（即ち、一次冷却材喪失事故が発生）した場合、燃料集合体１５が一次冷却材から表出する可能性がある。一次冷却材が流出すると、一次冷却系３の圧力が低下することで密封容器３１内の圧力よりも低くなり、密封容器３１内の冷却水３２が、逆止弁４０を介して一次冷却系３の配管から原子炉５内に注水される。このため、燃料集合体１５が再び冠水される。このとき、フローダンパ３４の働きによって原子炉５への注水流量が大流量から小流量へ静的に切り替えられる。

即ち、注水初期の段階では、図２に示すように、密封容器３１内の冷却水３２の水位Ｌａが大流量管３６の入口３６ｃよりも高いため、図９に矢印Ａ，Ｂで示すように密封容器３１内の冷却水３２が、大流量管３６と小流量管３７の両方から渦室３５内へ流入する。その結果、渦室３５内では大流量管３６からの流入水（噴流）と小流量管３７からの流入水（噴流）とが衝突して互いの角運動量を打ち消し合うことにより、図９に矢印Ｃで示すように出口３９に向かって直進する。即ち、このときには渦室３５内に渦が形成されない。従って、このときには流動抵抗が低抵抗となるため、大流量の冷却水３２が出口３９から流出して原子炉５に注入されることになる。

これに対し、注水後期の段階では、図２に示すように、密封容器３１内の水位Ｌｂが低下して大流量管３６の入口３６ｃよりも低くなるため、図１０に矢印Ｂで示すように大流量管３６から渦室３５内への冷却水３２の流入はなく、小流量管３７のみから渦室３５内へ冷却水３２が流入する。その結果、この小流量管３７からの流入水は、図１０に矢印Ｄで示すように渦（旋回流）を形成しながら出口３９へと進む。従って、このときには遠心力により流動抵抗が高抵抗となるため、出口３９からの流出水（原子炉容器への注水）は小流量となる。

注水初期の段階では、大流量の注水を行うことによって早期に原子炉５を冷却水３２で満たす一方、注水後期の燃料集合体１５の再冠水の段階では、必要以上の注入は破断口から流出するため注水流量を大流量から小流量に切り替える必要がある。本実施形態の蓄圧注水装置３０は、この注水流量の切り替えをポンプなどの動的機器を用いることなく行うことができる。

図１１は、本実施形態に係るフローダンパの横断面図（図５と同断面）であり、図１２は、図１１のＬ−Ｌ断面図であり、図１３は、他の例を示す図１１のＬ−Ｌ断面図である。

本実施形態の蓄圧注水装置３０は、フローダンパ３４において、図１１に示すように、均圧管５０を有している。渦室３５は、その周縁部となる周板３５Ｃに連通口３５Ｃａが形成されている。連通口３５Ｃａは、出口３９の両側であって出口３９を間においた対向位置よりも各流量管３６，３７の他端寄りに設けられている。具体的には、図１１において、大流量管３６からの矢印Ａの流入水（噴流）と小流量管３７からの矢印Ｂの流入水（噴流）とが衝突して互いの角運動量を打ち消し合い出口３９に向かって直進する矢印Ｃの延長線Ｐに対し、出口３９の中心となる位置から直交する渦室３５の中央線Ｑを設定した場合、各連通口３５Ｃａの中心Ｌが中央線Ｑよりも各流量管３６，３７の他端寄りに配置されている。また、各連通口３５Ｃａは、延長線Ｐを基準とした線対称の位置に設けられている。均圧管５０は、この連通口３５Ｃａに各端が接続されている。即ち、渦室３５は、各連通口３５Ｃａが均圧管５０で連通されている。

このように、均圧管５０を有する蓄圧注水装置３０およびフローダンパ３４は、大流量管３６からの矢印Ａの流入水（噴流）と小流量管３７からの矢印Ｂの流入水（噴流）とが衝突して互いの角運動量を打ち消し合い出口３９に向かって直進する矢印Ｃの両側において、連通していることから、出口３９に向かって直進する矢印Ｃの両側の圧力差を打ち消して均圧状態に保つ。この結果、大流量管３６からの矢印Ａの流入水（噴流）と小流量管３７からの矢印Ｂの流入水（噴流）とが衝突して互いの角運動量を打ち消し合い出口３９に向かって直進する作用を助勢し、注水初期の段階での必要とする大流量の注水を確実に行うことができる。

特に、本実施形態の蓄圧注水装置３０では、フローダンパ３４において、図１１に示すように、均圧管５０は、各端の間に、出口３９の位置よりも流量管３６，３７の他端の位置から離れた位置で渦室３５内に連結された連結部５１を有する。具体的に、大流量管３６からの矢印Ａの流入水（噴流）と小流量管３７からの矢印Ｂの流入水（噴流）とが衝突して互いの角運動量を打ち消し合い出口３９に向かって直進する矢印Ｃの延長線Ｐ上において、渦室３５の周縁部となる周板３５Ｃに連通口３５Ｃｂが形成されている。そして、均圧管５０は、その途中において、連通口３５Ｃｂに連通する連結部５１が形成されている。このため、均圧管５０は、その各端および途中の３箇所で渦室３５に連通されている。

なお、本実施形態の蓄圧注水装置３０は、フローダンパ３４において、図１２および図１３に示すように、均圧管５０は、少なくとも一端が他と比較して最も高い位置に設けられ、最も低い部分から最も高い位置に向けて徐々に上方に傾斜して設けられている。具体的に、図１２では、連通口３５Ｃａの一方（図１２中左側）が、他方（図１２中右側）よりも高い位置に設けられており、均圧管５０が、最も高い位置の一方の連通口３５Ｃａに接続された一端に向けて、最も低い位置の他方の連通口３５Ｃａに接続された他端から徐々に上方に傾斜して設けられている。なお、図１２では、均圧管５０は、最も低い位置の他方の連通口３５Ｃａに接続された他端から徐々に上方に直線状に傾斜して設けられているが、傾斜の途中が高くならない形態であれば湾曲状に傾斜して設けられていてもよい。

また、図１３では、各連通口３５Ｃａおよび連通口３５Ｃｂが、周板３５Ｃにおける比較的高い同位置に設けられており、均圧管５０は、連通口３５Ｃａと連通口３５Ｃｂとの間の途中が最も低い位置とされ、最も高い位置の各連通口３５Ｃａに接続された各端に向けて、最も低い途中の位置から徐々に上方に傾斜して設けられている。なお、図１３では、均圧管５０は、最も低い途中の位置から徐々に上方に湾曲状に傾斜して設けられているが、傾斜の途中が高くならない形態であることが前提であり、また、直線状に傾斜し設けられていてもよい。

ところで、図１４は、本実施形態に係るフローダンパの他の形態の横断面図であり、図１５は、図１４のＭ−Ｍ断面図であり、図１６は、他の例を示す図１４のＭ−Ｍ断面図である。なお、図１４〜図１６の説明において、図１１〜図１３の説明と同等部分には、同一の符号を付して説明を省略する。

図１４に示す形態は、均圧管５０が、渦室３５の周板３５Ｃを利用して均圧通路として構成されている。具体的に、均圧管５０は、一方が開口するカバー部材５０ａを有し、このカバー部材５０ａの開口側を周板３５Ｃに固定し、かつカバー部材５０ａの各端にて各連通口３５Ｃａを覆うように設けられている。即ち、渦室３５は、各連通口３５Ｃａが均圧管５０で連通されている。

このように、均圧管５０を有する蓄圧注水装置３０およびフローダンパ３４は、大流量管３６からの矢印Ａの流入水（噴流）と小流量管３７からの矢印Ｂの流入水（噴流）とが衝突して互いの角運動量を打ち消し合い出口３９に向かって直進する矢印Ｃの両側において、連通していることから、出口３９に向かって直進する矢印Ｃの両側の圧力差を打ち消して均圧状態に保つ。この結果、大流量管３６からの矢印Ａの流入水（噴流）と小流量管３７からの矢印Ｂの流入水（噴流）とが衝突して互いの角運動量を打ち消し合い出口３９に向かって直進する作用を助勢し、注水初期の段階での必要とする大流量の注水を確実に行うことができる。しかも、図１４に示すフローダンパ３４は、均圧管５０が、渦室３５の周板３５Ｃを利用して均圧通路として構成されているため、渦室３５の外側に張り出す部分を小さく構成できることから、小型化を図ることができる。

特に、本実施形態の蓄圧注水装置３０では、フローダンパ３４において、図１４に示すように、均圧管５０は、各端の間に、出口３９の位置よりも流量管３６，３７の他端の位置から離れた位置で渦室３５内に連結された連結部を有する。具体的に、大流量管３６からの矢印Ａの流入水（噴流）と小流量管３７からの矢印Ｂの流入水（噴流）とが衝突して互いの角運動量を打ち消し合い出口３９に向かって直進する矢印Ｃの延長線Ｐ上において、渦室３５の周縁部となる周板３５Ｃに連通口３５Ｃｂが形成されている。そして、均圧管５０は、その途中において、連通口３５Ｃｂを連結部として渦室３５に連通されている。このため、均圧管５０は、その各端および途中の３箇所で渦室３５に連通されている。

なお、図１５および図１６に示すように、均圧管５０は、少なくとも一端が他と比較して最も高い位置に設けられ、最も低い部分から最も高い位置に向けて徐々に上方に傾斜して設けられている。具体的に、図１５では、連通口３５Ｃａの一方（図１５中左側）が、他方（図１５中右側）よりも高い位置に設けられており、均圧管５０が、最も高い位置の一方の連通口３５Ｃａに接続された一端に向けて、最も低い位置の他方の連通口３５Ｃａに接続された他端から連通口３５Ｃｂを経て徐々に上方に傾斜して設けられている。なお、図１５では、均圧管５０は、最も低い位置の他方の連通口３５Ｃａに接続された他端から徐々に上方に直線状に傾斜して設けられているが、傾斜の途中が高くならない形態であれば湾曲状に傾斜し設けられていてもよい。

図１６では、各連通口３５Ｃａおよび連通口３５Ｃｂが、周板３５Ｃにおける比較的高い同位置に設けられており、均圧管５０は、連通口３５Ｃａと連通口３５Ｃｂとの間の途中が最も低い位置とされ、最も高い位置の各連通口３５Ｃａに接続された各端に向けて、最も低い途中の位置から徐々に上方に傾斜して設けられている。なお、図１６では、均圧管５０は、最も低い途中の位置から徐々に上方に湾曲状に傾斜して設けられているが、傾斜の途中が高くならない形態であることが前提であり、また、直線状に傾斜し設けられていてもよい。

このように、本実施形態のフローダンパ３４は、円筒状の渦室３５と、渦室３５の円形の中央に形成された出口３９に接続された出口管３８と、一端が開口して他端が渦室３５の周縁部に接続された大流量管（第一入口管）３６と、大流量管３６の一端よりも下方位置で一端が開口し他端が大流量管３６の他端に対して出口３９を間においた中央線Ｑの対向位置よりも接近した位置にて周縁部に接続された小流量管（第二入口管）３７と、を有し、かつ渦室３５の周縁部で出口３９の両側で出口３９を間においた中央線Ｑの対向位置よりも各流量管３６，３７の他端寄りの周縁部に各端が接続された均圧管５０と、を有するフローダンパ３４において、均圧管５０は、各端の間に出口３９の位置よりも各流量管３６，３７の他端の位置から離れた位置で渦室３５内に連通されている。

このフローダンパ３４によれば、均圧管５０が、出口３９の位置よりも各流量管３６，３７の他端の位置から離れた位置で渦室３５に連通されているため、その接続部分周辺と他の部分との圧力差を打ち消して均圧状態に保つ。この結果、大流量管３６および小流量管３７から供給された冷却水の一部が出口３９を通り過ぎることを抑制し、圧力損失を生じさせる渦の発生を防ぐことから、大流量管３６からの矢印Ａの流入水（噴流）と小流量管３７からの矢印Ｂの流入水（噴流）とが衝突して互いの角運動量を打ち消し合い出口３９に向かって直進する作用を助勢し、注水初期の段階での必要とする大流量の注水を確実に行うことができる。

なお、上述した実施形態において、連通口３５Ｃｂは、渦室３５の周縁部となる周板３５Ｃに設けられていると説明したが、天板３５Ａまたは底板３５Ｂに設けられていてもよい。すなわち、均圧管５０は、渦室３５の周縁部に沿って配置されている形態に限らず、渦室３５の上方や下方に配置されていてもよい。

また、本実施形態の蓄圧注水装置３０は、加圧状態で冷却水３２を貯留可能な密封容器３１を有し、出口管３８が密封容器３１の外部に引き出された形態で上述したフローダンパ３４が密封容器３１内に配置されている。

この蓄圧注水装置３０によれば、密封容器３１内に加圧状態で貯留した冷却水３２を、フローダンパ３４を介して出口管３８から密封容器３１の外部に注水する場合、大流量管３６および小流量管３７から供給された冷却水３２の一部が出口３９を通り過ぎることを抑制し、圧力損失を生じさせる渦の発生を防ぐことから、大流量管３６からの矢印Ａの流入水（噴流）と小流量管３７からの矢印Ｂの流入水（噴流）とが衝突して互いの角運動量を打ち消し合い出口３９に向かって直進する作用を助勢し、注水初期の段階での必要とする大流量の注水を確実に行うことができる。

また、本実施形態の原子力設備１は、原子炉５で生成された熱により高温流体を発生させて冷却材配管６ａ，６ｂで送り、当該高温流体を利用する原子力設備１であって、原子炉５へ至る冷却材配管６ａの途中に、上述した蓄圧注水装置３０における密封容器３１の外部に引き出された出口管３８が接続され、かつ出口管３８の途中に逆止弁４０（または開閉弁）が設けられている。

この原子力設備１によれば、原子炉５に注水が必要となり、密封容器３１内に加圧状態で貯留した冷却水３２を、フローダンパ３４を介して出口管３８から密封容器３１の外部に注水する場合、大流量管３６および小流量管３７から供給された冷却水３２の一部が出口３９を通り過ぎることを抑制し、圧力損失を生じさせる渦の発生を防ぐことから、大流量管３６からの矢印Ａの流入水（噴流）と小流量管３７からの矢印Ｂの流入水（噴流）とが衝突して互いの角運動量を打ち消し合い出口３９に向かって直進する作用を助勢し、注水初期の段階での必要とする大流量の注水を確実に行うことができる。

なお、均圧管５０は、少なくとも一端が他と比較して最も高い位置に設けられ、最も低い部分から最も高い位置に向けて徐々に上方に傾斜して設けられていることが好ましい。

従って、渦室３５内に空気が混入した場合であっても、均圧管５０の傾斜により、均圧管５０から渦室３５内に空気が排出されるため、均圧管５０内に空気が溜まることがない。この結果、均圧管５０による圧力差を打ち消す作用を十分に得ることができ、必要量の注水を確実に行うことができる。

また、均圧管５０は、両端が他と比較して最も高い位置に設けられ、途中の最も低い部分から各端に向けて徐々に上方に傾斜して設けられていることが好ましい。

従って、均圧管５０における両端が最も高い位置に設けられているため、渦室３５から均圧管５０への空気の混入を防ぐと共に、渦室３５から均圧管５０への空気の混入が生じても、均圧管５０から渦室３５内に空気が排出されるため、均圧管５０内に空気が溜まることがない。この結果、均圧管５０による圧力差を打ち消す作用を十分に得ることができ、必要量の注水を確実に行うことができる。

１ 原子力設備
５ 原子炉
６ａ コールドレグ（冷却材配管）
６ｂ ホットレグ（冷却材配管）
６ｃ クロスオーバーレグ（冷却材配管）
３０ 蓄圧注水装置
３１ 密封容器
３２ 冷却水
３４ フローダンパ
３５ 渦室
３５Ｃｂ 連通口（連結部）
３６ 大流量管（第一入口管）
３７ 小流量管（第二入口管）
３８ 出口管
３９ 出口
５０ 均圧管
５１ 連結部

Claims (3)

1. 円筒状の渦室と、
   前記渦室の円形の中央に形成された出口に接続された出口管と、
   一端が開口して他端が前記渦室の周縁部に接続された第一入口管と、
   前記第一入口管の一端よりも下方位置で一端が開口し他端が前記第一入口管の他端に対して前記出口を間においた対向位置よりも接近した位置にて前記周縁部の接線方向に沿って接続され、前記渦室に流入した水と前記第一入口管の他端から前記渦室に流入した水とが衝突して前記出口に向かうように設けられた第二入口管と、
   を有し、かつ前記渦室の周縁部で前記出口の両側で前記出口を間においた対向位置よりも各前記入口管の他端寄りの前記周縁部に各端が接続された均圧管と、
   を有するフローダンパにおいて、
   前記均圧管は、各端の間に前記出口の位置よりも各前記入口管の他端の位置から離れた位置で前記渦室内に連通されていることを特徴とするフローダンパ。
2. 加圧状態で冷却水を貯留可能な密封容器を有し、前記出口管が前記密封容器の外部に引き出された形態で請求項１に記載のフローダンパが前記密封容器内に配置されたことを特徴とする蓄圧注水装置。
3. 原子炉で生成された熱により高温流体を発生させて冷却材配管で送り、当該高温流体を利用する原子力設備であって、
   前記原子炉へ至る前記冷却材配管の途中に、請求項２に記載の蓄圧注水装置における前記密封容器の外部に引き出された前記出口管が接続され、かつ前記出口管の途中に弁が設けられたことを特徴とする原子力設備。

Images