JP7153125B2 - 給水スパージャの修理 - Google Patents

Description

本発明は、原子力発電所で使用される給水スパージャに関し、より具体的には、損傷した給水スパージャおよびノズルを修理するためのクランプに関する。

先行技術の説明
原子力発電所で使用される例示的な給水パイプシステムでは、発電所の運転の様々な局面において複数のパイプが使用される。一部のパイプ、例えば、沸騰水型原子炉に見られるパイプは、水の分配のためのノズルを含む。例示的な発電所では、パイプの或る特定のセグメントから約１１２個の給水ノズルが延びる場合がある。原子炉容器の給水スパージャは給水システムに組み込まれている。給水スパージャは、給水ノズルに挿入された中央のサーマルスリーブにおいて原子炉圧力容器に取り付けられ、両端で容器壁にピン留めされている内部の非圧力境界アイテムである。これは、アメリカ機械学会（ＡＳＭＥ（登録商標））コードによる非構造性の固着具であり、容器に間接的に取り付けられている。給水スパージャの主な機能は、原子炉圧力容器内に給水の流れを均一に分配することである。容器クラッディングの熱疲労の可能性を最小限に抑える目的で、給水スパージャノズルは冷たい水が原子炉圧力容器壁に衝突しないように流れを容器の中心に差し向ける。

停止状態の核原子炉の目視検査により、原子炉圧力容器の上流の給水パイプに使用されている給水スパージャの隣接するノズルの「壁貫通損傷」が明らかになった。破損は、給水スパージャパイプ内の異物が、発電所（プラント）運転中に一定期間にわたって給水スパージャパイプの壁、溶接アダプター、およびエルボに繰り返し衝撃を与えたことによって引き起こされた。

現在の修理設計では、既存プラントのハードウェア変更が必要となり、放電加工などの水中機械加工を必要とする場合がある。このため、クランプまたは修理をインストールできなかった場合には、プラントのハードウェアが恒久的に変更され、運転停止期間または運転継続に関するリスクが増すことになる。

本明細書に記載の解決手段の例示的な目的は、原子力発電所で損傷した給水スパージャノズルを修復するための選択肢を概説することである。本明細書に記載の解決策は、損傷ノズルが定位置にとどまるノズルスタビライザークランプ、および損傷ノズルが取り外されるノズル交換クランプの実施形態を含む。

様々な局面において、液体を運ぶためのパイプ上の少なくとも１つの損傷ノズルの部位を修理するためのクランプが提供される。クランプは一般的に、パイプ表面の当該部位の上に取り付けるように構成されたハウジングであって、前部、側部、上部、後部、および前部を貫く開口部を有し、パイプからの液体が開口部を通って流出可能なハウジングと、ハウジングと共に内部チェンバを画定する底面であって、設置されると当該部位と整列する開口部を有する底面と、損傷ノズルまたは交換ノズルのうちの１つをハウジング内の所定の位置に固定するための少なくとも１つの部材と、を有する。

底面は、漏れがないようにハウジングを封止するべく、パイプの凸状の曲面と相補的に接触するための凹状の曲面を有することができる。

固定部材は、損傷または交換ノズルの各側部において少なくとも３つの接点を提供するように成形され、好ましくは付勢されたくさびを備えることができる。様々な局面において、固定部材は、ハウジング内の安定した位置にノズルを固定するべく、損傷ノズルまたは交換ノズルと接触する複数のくさびを備えることができる。くさびは、損傷ノズルの各側部において少なくとも３つの接点を提供するために、前部くさび、後部くさび、および上部くさびのうちの１つまたは複数を含むことができる。様々な局面において、ばねが上部および後部くさびのそれぞれの間に配置されており、例えば様々なコンポーネントの振動、液体からの圧力、またはパイプが位置する環境内の温度の変化のためにノズルが移動する際に、損傷ノズルまたは交換用ノズルとの接触を維持するようにくさびを付勢することができる。様々な局面において、（損傷または交換）ノズルは曲面を有し、前部くさびはそれぞれ、少なくとも１つの側方部および損傷ノズルまたは交換ノズルの曲面と相補的に接触するように構成された湾曲部を含むことができる。

様々な局面において、パイプ上の部位は損傷ノズルが取り外された開口部であり、固定部材は交換ノズルを位置付けるための開口部を囲む支持リングを備える。交換ノズルはハウジング内部に一体的に機械加工することができ、設置されるとハウジングのオリフィスと整列するノズルオリフィスを有することができる。

クランプはさらに、パイプを含む容器壁への液体の衝突を防止するべく、ハウジングの後部に取り付けられた後部ガードプレートを含むことができる。

様々な局面において、クランプは、ハウジングと底面を一緒にパイプ上に係止するためのラッチを含むことができる。ハウジングの前部がラッチ開口部を画定し、ラッチは脚および当該脚の上部から延びるアームを含むことができる。ラッチはさらに、脚が底面を貫通しており、アームが設置され回転されるとラッチ開口部を貫通して外へ延びることにより、ハウジングと底面を一緒にパイプ上に係止するように配置することができる。

或る特定の局面において、ハウジングはその前部側に位置するオリフィスプレートをさらに含むことができ、オリフィスプレートはハウジング内のオリフィスと整列する開口部を有する。かかる局面において、ラッチがハウジング、オリフィスプレートおよび底面を一緒にパイプ上に係止することができる。ハウジングの前部がラッチ開口部を画定することができ、ラッチは好ましくは脚と当該脚の上部から延びるアームとを含み、ラッチはさらに、脚が底面を貫通しており、アームが設置され回転されるとラッチ開口部を貫通して外へ延びることにより、ハウジング、オリフィスプレートおよび底面を一緒にパイプ上に係止するように配置される。

クランプは、ハウジングから下向きに延びる一対の脚を含むことができる。様々な局面において、当該脚は、細長い前方部、パイプ支持部、および前方部と支持部とを接合する横方向バーを備えることができ、支持部は設置されるとパイプと接触するように構成されている。

様々な局面において、パイプはヘッダーパイプであり、ノズルは液体で充填された容器に浸漬されたスパージャノズルである。様々な局面において、容器は原子力発電所の一部である。

本開示の特徴および利点は、添付図面を参照することによってより理解することができる。

給水ヘッダーパイプに取り付けられた損傷ノズルを修理するためのノズルスタビライザークランプ組立体の実施形態の一方の側の斜視図であり、一部を切り欠いて内部部品を示す。 図１に示すノズルスタビライザークランプ組立体の実施形態の別の側の斜視図である。 給水ヘッダーパイプに取り付けられた、損傷ノズルを交換するためのノズルスタビライザークランプ組立体の代替実施形態の一方の側の斜視図である。 給水ヘッダーパイプに取り付けられた、ノズルスタビライザークランプ組立体の別の実施形態の斜視図である。 図４のノズルスタビライザークランプ組立体の上部を示す。 図５のノズルスタビライザークランプ組立体の側面図である。 図４のクランプ組立体の部品の分解図である。 分かりやすいようにハウジングを取り外した、図４のクランプ組立体の内部部品を示す。 図８の内部部品の側面図である。 損傷ノズルの上に嵌合させたクランプ組立体の一部の拡大断面図である。 図１０の損傷ノズルの上に嵌合させたクランプ組立体の一部の正面断面図である。

本明細書で使用する場合、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」に先導される単数形は、文脈からそうでないことが明らかでない限り、複数形をも包含する。したがって、本明細書で使用する冠詞「ａ」および「ａｎ」は、１つまたは複数の（すなわち、少なくとも１つの）、冠詞の文法上における対象物を表す。例として、「ａｎ ｅｌｅｍｅｎｔ」は１つの要素または複数の要素を意味する。

特許請求の範囲を含み、本願では、特段の指示がない限り、量、値または特性を表すあらゆる数字は、全ての場合において、「約」という用語により修飾されると理解されたい。したがって、数字と一緒に「約」という用語が明示されていない場合でも、数字の前に「約」という語があるものと読み替えることができる。したがって、別段の指示がない限り、以下の説明で記載されるすべての数値パラメータは、本発明に基づく組成物および方法が指向する所望の特性に応じて変わる可能性がある。最低限のこととして、また均等論の適用を特許請求の範囲に限定する意図はないが、本願に記載された各数値パラメータは、少なくとも、報告された有効数字の桁数を勘案し、通常の丸め手法を適用して解釈するべきである。

また、本明細書で述べるあらゆる数値範囲は、そこに内包されるすべての断片的部分を含むものとする。例えば、「１～１０」という範囲は、記述された最小値１と最大値１０との間の（最小値と最大値を内包）のあらゆる断片的部分を含むことを意図している。すなわち、最小値は１以上、最大値は１０以下である。

ノズルスタビライザークランプ 様々な態様において、この解決手段は、２個の損傷ノズルを定位置に残す場合に用いることができる。ノズルスタビライザークランプ１０は、例えば、燃料補給床から遠隔操作で設置されるように設計された多部品から成るクランプとすることができる。この修理に使用される資材は、沸騰水型原子炉容器で使用可能な資材に関する業界ガイドライン（例えば、ＢＷＲＶＩＰ－８４）に準拠する。ノズルスタビライザークランプ１０は、クリティカルパスとなる設置時間を最小化し、容器コンポーネントの取り外しを妨げないように設計される。

図１および図２を参照すると、２個の損傷ノズルと共に使用するためのクランプ１０の実施形態が示されている。クランプ１０のハウジング１６は、２個の損傷ノズル１４’に嵌合する（図では１個だけが見える）。ハウジング１６は、給水ヘッダーパイプ１２の上に位置して内部チェンバ（図１０に示すチェンバ９０など）を画定し、パイプを中心にして回転するのを阻止する機構を有している。ハウジング１６からヘッダーパイプ１２へのインターフェース部は、ヘッダーパイプ１２の外形に厳密に合致し、漏れを最小限に抑えるように精密に機械加工される。シールなどの追加の機構を、漏れの可能性をなくすために組み込むことができる。図示したハウジング１６の実施形態は、２つの損傷ノズル１４’の間に仕切り板１８を含む。仕切り板１８は、各ノズル１４’からの流れが、それぞれのノズル出口２６に正しく差し向けられることを確実にする。ハウジング１６は、ノズルをハウジング１６内に固定するための部材を含む。固定部材は、ノズルに接触して安定化させるように構成されたくさび２５および２７など、１つまたは複数の特別に設計されたくさびとすることができる。様々な局面において、側部くさび２５ａおよび２７ａはノズル１４’の一方の側部において互いに前後となる位置に配置することができ、側部くさび２５ｂおよび２７ｂはノズル１４’のくさび２５ａおよび２７ａとは反対側の側部で互いに前後となる位置に配置される。図１はハウジング１６内にあるくさびを示し、図２は分かりやすいようにくさびがまだハウジング１６の外部にある状態で示すが、実際にはハウジング１６内に配置されている。くさびは、例えば延長ポールに取り付けられた、燃料補給床または容器キャビティの上のブリッジから手動または油圧で操作されるツールを用いて、遠隔操作で配置または作用させることにより、既存のノズル１４’の周りを締めてノズルの上部および後部のそれぞれの左側と右側で２点接触を提供することができる。くさび２５ａ、ｂおよび２７ａ、ｂの上部の穴は、ハウジング１６の穴と整列して、ボルト、ピン、釘、ねじ、クリップなどの任意の適切な留め具を受け入れる。例示的な留め具４６は、ハウジング１６を通ってくさび２７ｂに嵌入する留め具を示す。類似の留め具を各穴に挿入して、ハウジング内のくさびを損傷ノズル１４’と接触する状態で固定する。

前部ノズルスタビライザープレート２４は、プレート２４のオリフィス２０がノズル１４’の出口２６と同心となるようにハウジング１６の前部にボルト止めされる。ハウジング１６の内部が見えるように、１個の前部スタビライザープレート２４のみが示されているが、実際には、前部ノズルスタビライザープレート２４は各損傷ノズル１４’の前部に配置される。スタビライザープレート２４の穴４２は、プレート２４をハウジング１６に取り付けるボルトまたは任意の適切な留め具を受け入れる。スタビライザープレート２４はまた、いくつかの特別に設計された遠隔操作で作用させるスタビライザーくさび２２および２３の穴４４と整列する穴４０を含んでおり、ノズル１４’の前部下側に第３の接点を提供する。適切な留め具が整列した穴４０および４４を通されることにより、プレート２４がくさび２２および２３に対して固定される。スタビライザーくさび２２および２３は、スタビライザープレート２４の内側にあるノズル１４’の隆起部分の下に配置される。すべてのくさび２２、２３、２５、および２７が作用すると、ノズル１４’は、異物排除（ＦＭＥ）の観点から完全に捕捉され（すなわち、クランプ組立体の様々な部品および損傷ノズルは、パイプ１２にクランプされたままになり、原子炉に落下しない）、流れおよび振動の観点からの安定化が果たされる（すなわち、クランプ組立体の部品および損傷ノズルは、所与の発電所においてヘッダーパイプ１２およびノズル１４に加わることが知られている力によっていずれかの部品またはノズルが緩むことを阻止するのに十分な強度で固定されているので、原子炉への落下が防止される）。単一の特別に構成されたくさびまたは上述のような複数のくさびで構成される固定部材は、ノズルの両側に少なくとも３つの接点を提供する。

図２を参照すると、後部ガードプレート３０は、ハウジングと原子炉圧力容器壁（図示せず）との間でハウジング１６の背面に取り付けられる。後部ガードプレート３０の主な機能は、原子炉圧力容器壁に冷水が衝突する可能性を阻止することである。また、後部ガードプレート３０は、ハウジング１６と底部締付装置３２との間の固着点としての機能を果たす。

底部締付装置３２はヘッダーパイプ１２の下方に設置され、ハウジング１６および後部ガード３０をヘッダーパイプ１２にしっかりと固定する。底部締付装置３２は、クランプ１０組立体を一緒にしっかりと締める、いくつかの遠隔操作で作用させるラッチ３６を含む。様々な局面において、ラッチ３６は、アーム３６ａおよびアームに垂直な脚３６ｂを有する。例示的な実施形態では、脚３６ｂの端部は底部締付装置３２から延び、アーム３６ａの端部はハウジング１６の開口部３４を貫通している。細長いポールの端部に取り付けられ、遠隔に配置された適切な公知のツールによって脚３６ｂを回転させることにより、アーム３６ａは開口部３４を出入りするように回転される。ナット３８を脚３６ｂの端部にねじ込んで、ラッチ３６を定位置に固定する。図１は、アーム３６ａの端部が開口部３４を貫通して外へ延びるように回転された、係合位置にあるアーム３６ａを示す。クランプ１０組立体の様々な留め具は、本明細書の後の部分で説明する解析を経て決定される、熱膨張を補償するための特定の値のトルクがかけられる。

すべてのボルト連結部およびラッチ３４は、ＦＭＥ防止を確実にし、その耐用期間中締まり具合が確実に維持されるように、制御機構が組み込まれている。

設置用工具およびプロセス
この修理に関連する工具は、沸騰水型原子炉作業者に既知の通常の「停止スタイル」の工具である。工具はＦＭＥのために硬化され、発電所の空気圧または水圧のいずれかによって駆動される。工具の送達には、ロープ、空気圧／水圧ライン、または小型のハンドリングポールを使う。工具および修理プロセスは、標準的な水中カメラシステムによって監視される。

クランプ１０のハウジング１６は、遠隔作動ツールを用いて原子炉圧力容器内に下降され、損傷した給水スパージャノズル１４’の上に配置される。ハウジングは、後部ガードプレート３０および底部締付装置３２が取り付けられるまで、ツールを用いて定位置に保持される。底部締付装置３２はその後、原子炉圧力容器内に下降され、遠隔作動ツールを用いてヘッダーパイプ１２の下方に位置付けられる。後部ガードプレート３０も遠隔作動ツールを用いて設置される。３つの部品がすべて所定の位置に据え付けられた後、アーム３６ａを回転させて開口部３４から外へ貫通させることによって、底部締付装置のラッチ３４を作動させる。次に、ナット３８を各ラッチの脚３６ｂの上に配置する。かくしてクランプ１０組立体がヘッダーパイプ１２に確実に取り付けられ、送達ツールは取り外される。

次に前部ノズルスタビライザープレート２４が送達され、遠隔操作式工具によってハウジング１６の前部にボルトで固定される。次にくさび２２、２３、２５ａ、ｂ、および２７ａ、ｂを順次締めて、ノズルの係合および捕捉を確実にする。すべてのボルトおよび捕捉装置が正しく締められると、係止装置は係合状態になる。

次に目視検査および「修理後」の撮影が実施され、文書化される。取り付けられたクランプ１０の今後の検査は目視検査でよい。

ノズル交換クランプ 様々な局面において、本明細書に提供される解決手段の実施形態は、損傷ノズル１４’（２個が示されている）を取り外す場合に用いることができる。ノズル交換クランプ１００は、ノズルスタビライザークランプ１０について説明したものと同様の方法で、例えば原子炉の燃料補給フロアから遠隔操作で設置されるように設計された多部品から成るクランプである。ノズル交換クランプ１００による修理に使用される資材は、例えばＢＷＲＶＩＰ－８４などの業界ガイドラインに適合することが知られている資材から選択される。クランプ１００は、クリティカルパスとなる設置時間を最小化し、容器コンポーネントの取り外しを妨げないように設計される。シールなどの追加の機構を、漏れの可能性をなくすために組み込むことができる。

クランプ１００のハウジング５６は、損傷ノズルが取り除かれた際に形成されたヘッダーパイプ１２の穴５０に嵌合する。ハウジング５６は、給水ヘッダーパイプ１２の上に位置し、パイプを中心にして回転するのを阻止する機構を有している。ハウジング５６からヘッダーパイプへのインターフェース部は、ヘッダーパイプの外形に厳密に合致し、漏れを最小化するように精密に機械加工される。様々な局面において、ハウジング５６は１つまたは複数の機械加工された交換ノズル６２を含むことができ、損傷ノズルを取り外す際に各穴５０の周りに形成することが可能な端部リング６０など、当該ノズル６２を固定するための部材の上に嵌合する。機械加工された１つまたは複数の交換ノズルは、例えば、その一体的な部分としてハウジング５６内に組み込まれてもよく、または別体のものをハウジング５６が設置される前に取り付けてもよい。ノズル６２は、流体の流れのための出口５８を有する。ハウジング５６は、クランプ１０のスタビライザープレート２４に類似した前部プレートを有してもよく、または図３に示すように前部が開放されていてもよい。前部プレートを使用する場合、ノズル６２の出口５８と整列するオリフィスが含まれる。

様々な局面において、２個の損傷ノズルを交換する必要があり、かつ流れを元のように２つの異なる出口開口部５８に分離することが決定された場合、ハウジング５６にはそれら２つの穴の間に配置された、クランプ１０の仕切り板１８に類似する仕切り板（ハウジング５６の内部が見やすいように一部だけが示されている）を含めることができる。仕切り板１８は、各ヘッダーパイプ穴５０からの流れが、それぞれのノズル出口５８から前部プレート開口部またはオリフィスへと正しく差し向けられることを確実にする。２つの穴からの流れを分離しないと決定した場合には仕切り板を設けず、前部プレートにオリフィスを１つ設けるか、またはハウジング５６の前部を開放することができる。仕切り板および１つまたは２つのオリフィスを設けることの必要性は、以下に説明するように、所与の発電所の諸条件下での流れ解析により決定される。様々な局面において、追加のハードウェアを必要としないように、ハウジング５６の本体には既にオリフィスが機械加工されている。

クランプ１０内の後部ガードプレート３０と類似の後部ガードプレート３０は、ハウジング５６と原子炉圧力容器壁（図示せず）との間でハウジング５６の裏側に取り付けられる。後部ガード３０の主な機能は、原子炉圧力容器壁に冷水が衝突する可能性を阻止することである。また、後部ガードは、ハウジング５６と底部締付装置３２との間の固着点としての機能も果たし、これもクランプ１０の底部締付装置３２と類似している。様々な局面において、後部ガードプレート３０はハウジング５６と一体であり、別個のアイテムではない。

底部締付装置３２はヘッダーパイプ１２の下方に設置され、ハウジング５６および後部ガードプレート３０をヘッダーパイプ１２にしっかりと固定する。底部締付装置３２は、組立体を一体的にしっかりと締めるクランプ１０のラッチと同様に、それぞれがアーム３６ａおよび脚３６ｂから構成される、いくつかの遠隔操作で作動されるラッチ３６を含む。組立体のハウジング５６をパイプ１２の上に保持するためのラッチ３６および様々な留め具は、本明細書の後の部分で説明する解析を経て決定される、熱膨張を補償するための特定の値のトルクがかけられる。

すべてのボルト連結部およびラッチは、ＦＭＥ防止を確実にし、その耐用期間中締まり具合が確実に維持されるように、制御機構が組み込まれている。

この修理に関連する工具は、通常の「停止スタイル」の工具である。工具はＦＭＥのために硬化され、プラントの空気圧または水圧のいずれかによって駆動される。工具の送達には、ロープ、空気圧／水圧ライン、または小型のハンドリングポールを使う。工具および修理プロセスは、標準的な水中カメラシステムによって監視される。

様々な局面において、クランプ１００のハウジング５６は遠隔作動ツールを用いて原子炉圧力容器内に下降され、損傷した給水スパージャノズル穴５０の上に配置される。様々な局面において、別個の交換ノズルが使用される場合、損傷ノズルを取り外す切断作業の際に穴５０の周りに形成されたリング６０に交換ノズル６２が固定され、次いでハウジング５６が交換ノズル６２の上に位置付けられる。様々な局面において、交換ノズルはハウジング５６に機械加工されてハウジング５６と一体化されており、ハウジング５６と共に穴５０の周りのリング６０の上へ下降させることができる。いずれの場合でも、ハウジング５６は、後部ガード３０（分離されている場合）および締付装置が取り付けられるまで、ツールを用いて定位置に保持される。分離されている場合に後部ガードが定位置に配置された後、底部締付装置３２は原子炉圧力容器内に下降され、遠隔作動ツールを用いてヘッダーパイプ１２の下方に位置付けられる。後部ガードプ３０もまた、それが別個のアイテムであれば、遠隔作動ツールを用いて設置される。３つの部品（ハウジング、後部ガード、および底部締付プレート）がすべて所定の位置に据え付けられた後、底部締付装置のラッチ３６をクランプ１０のラッチと同様の方法で作用させる。かくして、クランプ１００組立体がヘッダーパイプ１２に確実に取り付けられ、送達ツールは取り外される。すべてのボルトおよび捕捉装置が正しく締められると、ＦＭＥ係止装置は係合状態になる。

目視検査および「設置後」の撮影が実施され、文書化される。取り付けられたクランプ１００の今後の検査は目視検査でよい。

ノズルスタビライザークランプ１０の代替的実施形態 スパージャノズルの修理の３つの主な要件は、比較的冷たい水が原子炉圧力容器へ衝突して疲労を引き起こす可能性を阻止すること、損傷ノズルのエルボを安定させること、および炉心エンタルピーの均一性を維持することである。

クランプ１０に関して上述したように、修理クランプは、１つまたは複数の損傷ノズル１４’の上に嵌合して、各損傷ノズルを安定化し、給水流を向け直して制御することができる。図４～図１１は、本明細書ではクランプ２００と称される、クランプ１０の代替的な実施形態を示す。図４および図５を参照すると、クランプ２００は、ハウジング８２、損傷ノズル１４’毎のオリフィスプレート８４、およびクランプ脚７６を含む。図示する実施形態では、ハウジング８２の上面はオプションとしてボス１１４を含み、これを貫通して留め具１２２がハウジング８２内に延びることにより、損傷ノズル１４’を支持するため特別に設計されたくさび９２および８８などのノズル固定部材を固定する。

各オリフィスプレート８４（２個が示されている）は、使用時にノズル１４’の出口と整列する、好ましくは同心の開口部８５を有する。オリフィスプレート８４はボルト、ねじ、または任意の他の適切な公知の留め具などの留め具１１０によってハウジング８２に取り付けられるが、留め具１１０はナットで固定され、好ましくは外周部１１２の中に隠される。オリフィスプレート８４毎の２つの上部および２つの底部留め具１１０が図示されている。

様々な局面において、脚７６を設けることができる。脚７６は、パイプ１２の前をハウジング８２から下向きに延びる比較的細長い前方部７５と、前方部７５に略平行で、使用時にパイプ１２の下側の後方または前方部分と接触するように構成されたパイプ支持端部７８と、前方部７５と支持端部７８とを接続してパイプ１２の下側の一部分にまたがる横断バー７７とを有する略Ｊ字形状とすることができる。ハウジング８２の両側に１つずつ、少なくとも２つの脚７６がある。図６および図７に示すように、各脚７６の前方部７５はハウジング８２に一体的に取り付けられてもよく、またはハウジング８２の前部の受けチャネル１０８を介してハウジング８２に取り付けられる別個のアイテムであってもよい。部品が分離している実施形態では、チャネル１０８内での前方部７５の回転を防ぐために、各前方部７５は受けチャネル１０８の中で相補的係止面１１８と係合するための係止片１１６を含むことができる。例えば、係止片１１６の形態は、受けチャネル１０８内部表面の溝または凹状のくぼみなど、係止面１１８に対して相補的な輪郭を有するタブまたは他の適当な形状とすることができる。あるいは、前方部７５に溝またはくぼみを設けてもよく、チャネルに溝またはくぼみに嵌合する突出部を設けてもよい。ボルトなどの適切な留め具１１０がチャネル１０８および前方部７５の中へ延びることにより、脚７６がハウジング８２に係止される。好ましくはナットを用いて、留め具１１０を定位置に固定する。留め具１１０は外周部１１２によって隠される。

図６および図７を再び参照すると、クランプ２００は、使用時に給水ヘッダーパイプ１２上に取り付けられる、一体型流れ偏向シールド８０付きのシールサドル７０も含む。このシールサドル７０は、漏れを最小限に抑えるために、ヘッダーパイプ１２の輪郭面と接触し、厳密に合致するように構成された表面７２を有するように正確に機械加工される。一体型流れ偏向シールド８０は、任意の漏れ流れを原子炉圧力容器から遠ざけるように向け直して、冷水が原子炉圧力容器壁に衝突するのを防ぐ。クランプ１０および１００のハウジングには、接触面７２を有するシールサドル７０の正確な機械加工が施されうる。

ハウジング８２はシールサドル７０の上に設置されるが、当該シールサドルはハウジングの床を形成し、その中に流れチェンバ９０（図１０を参照）が画定されており、ヘッダーパイプ１２からの流れをハウジング８２に設置されたオリフィスプレート８４を通るように向け直す。設置時にノズル１４’が配置されるサドル内の開口部７４を部分的に取り囲むシールサドル７０の内部表面上には、様々な局面において、ノズル１４’の後部接点を提供してノズル基部を部分的に支持するサドルバックストップ９４を設けることができる。様々な局面において、ハウジング８２は１つまたは複数の仕切り板１８を含み、ハウジングを損傷ノズル１４’毎に１つずつの２つ以上の別個のチェンバ９０に分割する。仕切り板１８は、各ノズル１４’からの流れがそれぞれのノズル出口に正しく向けられることを確実にする。ハウジング８２は上述の１つまたは複数の脚７６によってヘッダーパイプ１２にクランプされる。脚７６および支持端部７８によって、ハウジング８２の移動および回転が阻止される。

ハウジング８２は、ノズルをハウジング内の定位置に固定する部材を収容する。例示的な部材としては、１つまたは複数の特別に設計されたくさびが含まれる。図７～図９は、クランプ２００の内部コンポーネントを示す。例示的な後部くさび９２および例示的な上部くさび８８は上部と側部とを有し、損傷ノズル１４’を安定させるように支持する。燃料補給床またはヘッダーパイプ１２を含む容器の上方のブリッジから遠隔操作でくさびを設置し、既存のノズル１４’の周りを締めることにより、当該ノズルの上部および後部それぞれで左側および右側の２点接触１０２および１０４を提供することができる。追加のノズル保持点は、ハウジング８２ではなく、シールサドル７０に設けることができる。くさび９２および８８は、ボルトなどの留め具１２２およびオプションとして外周部１１２を有するナットによって、ハウジング８２内で定位置に保持される。後部および上部くさび９２および８８のそれぞれの上方では、ばね１２４がプレート１２６の間に配置される。取り付ける際に、くさび９２および８８を所望の点にてノズル１４’との所望の接触度が得られるまで押し下げ、プレート１２６の調節によってばね１２４に予荷重を加えておくことにより、原子炉の耐用年数の間、周囲の環境の温度変化に関係なく、くさび９２および８８とノズル１４’との接触をばね１２４によって促すことが可能になる。くさびの締まり具合およびばねへの負荷は、所与のプラントで経験された状態の測定値に基づいて、上述の１つまたは複数の入力を用いて計算される。例えば、ある期間にわたってノズル１４が受ける振動スペクトルの測定値を用いて、接点の位置の範囲または最適位置、ばねへの負荷、および留め具の締まり具合を決定することができる。

追加の前部くさび８６はハウジング内でノズルを固定するための追加の部材を提供するものであり、ハウジング８２内に配置され、留め具１２２およびナットにより遮蔽外周部１１２付きでオリフィスプレート８４の内側に固着される。前部くさび８６は、側方部９６と、ノズル１４’の一部の下に着座してノズル１４’の前部下側に第３の接点１０６を提供する曲面９８とを含む。図１０は、ハウジング８２内の内部チェンバ９０、およびくさび８８、９２、および８６がそれぞれノズル１４’にその一方の側で接する３つの接点１０２、１０４、および１０６（丸で囲まれた領域）を示す。図１１は、ノズル１４’の前部、各側部、および後部におけるくさび８６、８８、および９２の例示的な接触を示す。すべてのくさびが取り付けられ、所望の程度に締められると、ノズル１４’はＦＭＥの観点から完全に捕捉され、流れおよび振動の観点からの安定化が果たされる。接点１０２、１０４、および１０６の各々の位置は、損傷ノズルの亀裂がノズル全体に広がっても、ノズル１４’をハウジング８２内の所定の位置に確実に保持するのに十分な正の力を提供するように計算される。

クランプ１０、１００、または２００について、様々な留め具の適切な締まり具合および（もしあれば）ばねへの負荷を決定するために、所与の発電所での経験に基づく或る特定の計算が行われる。例えば、修理されたハードウェアおよびスパージャノズルの水力流解析の計算を、ノズル１４の当初設計通りのものと修理後の構成によるもの両方について、スパージャの水圧耐性値を用いて行うことができる。スパージャの出口ノズル当たりの流れおよび全体的な圧力降下は、当初設計の構成と修理後の構成とについて計算できる。この解析結果は、修理が炉心入口エンタルピーの均一性に及ぼす影響を評価するために使用される。

クランプ１０、１００および２００を安定した動作状態に維持するのに役立つ、放熱およびその他のパラメータの予測値の計算は、所与の発電所での条件に基づいて変わる。したがって、計算を実施するための特定のプラントに関する例示的な情報には、以下のものが含まれる。
ａ．計算に必要な長さ寸法、直径寸法を含む、当初スパージャ設計図
ｂ．給水流れ、給水温度、給水圧力、および原子炉容器圧力を含む、プラント設計運転条件
ｃ．再循環水流量、再循環水圧、分離器液体排出流量、分離器液体排出温度／圧力、乾燥器液体排出流量、乾燥器液体排出温度／圧力を含む、プラント設計運転条件
ｄ．計算に必要な長さ寸法、直径寸法を含む、当初混合プレナム／ダウンカマー設計図

修理設計およびスパージャの構造評価を行って、修理後の構成が様々な条件に耐える能力を確認することができる。計算を実施するために、所与の発電所からの以下の例示的な情報を使用することができる。
ａ．当初スパージャ支持位置
ｂ．現在スパージャ壁厚測定値
ｃ．例えば、高温容器への最低温給水、最速加熱／冷却など、プラントの限界過渡条件
ｄ．プラントの耐震および非耐震スペクトル
ｅ．再循環水流量、再循環水圧、分離器液体排出流量、分離器液体排出温度／圧力、乾燥器液体排出流量、乾燥器液体排出温度／圧力を含む、プラント設計運転条件
ｆ．強制的周波数範囲計算のため、給水および再循環ポンプの速度および圧力の変動範囲、ならびにインペラ羽根枚数

スパージャ出口ノズル（修理時に取り外されなかった場合）を捕捉するために必要な力、および損傷ノズル（修理時に取り外されなかった場合）の既知の小欠陥によるスパージャ溶接部への亀裂成長は、部品片（すなわち、異物）を生む可能性を最小限に抑えるべく、計算で予測可能である。

所定のプラントのクランプ１０、１００、または２００の動作評価計算のための例示的な情報には、以下が含まれ得る。
ａ．承認されたスパージャ修理用ハードウェア設計図および設置仕様
ｂ．利用可能ならば、現在のスパージャ壁厚測定値
ｃ．修理用ハードウェアの承認された熱解析
ｄ．修理用ハードウェアの承認された構造解析

本明細書に記載されるクランプの様々な実施形態は、損傷した給水スパージャノズル１４’によって引き起こされる問題を解決するものであり、これには、異物となってしまった場合に原子炉内部のさらなる損傷を引き起こす可能性のある部品片を抑制すること、高周波熱疲労（十分な熱混合なしに圧力容器上に比較的冷たい水を噴射することによって生じる）から原子炉圧力容器を保護すること、および炉心エンタルピーの均一性を維持することが含まれる。

本明細書に記載されたクランプ１０、１００および２００は、クランプが既存のプラントハードウェアへの変更を必要とせず、したがってリスクを最小化し、修理コストを削減するので、従来の修理設計と比較して発電所運転員にとって著しく有益である。一般的な設計では、クランプまたは修理品を設置できない場合、ＥＤＭ（放電加工）などの水中機械加工が必要となる場合があり、その結果、プラントのハードウェアが恒久的に変更され、運転停止期間または運転継続に関するリスクが増す。さらに、従来の修理に用いられる機械加工は有意に多くの設置時間とコストを必要とする。

クランプ１０、１００および２００の説明を、２個のノズルを修理するための設計に即して行ったが、当業者であれば、単一のノズル、複数のノズル、または他のベース配管の損傷を修理するために応用できることを認識するであろう。

本明細書で言及した全ての特許、特許出願、刊行物または他の開示資料は、個々の参考文献がそれぞれ参照により明示的に組み込まれるように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。参照により本明細書に組み込まれると言及された全ての文献および任意の資料またはそれらの一部分は、本明細書で明示的に記載された既存の定義、言明または他の開示資料と矛盾しない範囲でのみ本明細書に組み込まれる。したがって、本明細書に記載の開示事項は、必要な範囲において、それと矛盾する、参照により本明細書に組み込まれた資料に取って代わり、本出願に明示的に記載される開示事項が決定権をもつ。

本発明を、様々な例示的な実施形態を参照して説明してきた。本明細書に記載の実施形態は、開示された発明の様々な実施形態の様々な例示的な特徴を提供するものとして理解される。したがって、特に断らない限り、可能な範囲において、開示した実施形態の１つ以上の特徴、要素、構成部品、成分、構造物、モジュールおよび／または局面は、本発明の範囲から逸脱することなく、当該開示した実施形態における他の１つ以上の特徴、要素、構成部品、成分、材料、構造物、モジュールおよび／または局面との間で、複合、分割、置換えおよび／または再構成が可能であることを理解されたい。したがって、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態のいずれにおいても様々な置換、変更または組み合わせが可能であることを認識するであろう。当業者はまた、本明細書を検討すれば、本明細書に記載された本発明の様々な実施形態に対する多くの等価物に気付くか、あるいは単に定常的な実験を用いてかかる均等物を確認することができるであろう。したがって、本発明は、様々な実施形態の説明によってではなく、特許請求の範囲によって限定される。

Claims (18)

1. 液体を運ぶためのパイプ上の少なくとも１つの損傷ノズルの部位を修理するためのクランプであって、
   前記パイプ表面の前記部位の上に取り付けるように構成されたハウジングであって、前部、側部、上部、後部、および前記前部を貫く開口部を有し、前記パイプからの液体が前記開口部を通って流出可能である、ハウジングと、
   前記ハウジングと共に内部チェンバを画定する底面であって、設置されると前記部位と整列する開口部を有する底面と、
   前記損傷ノズルまたは交換ノズルのうちの１つを前記ハウジング内の所定の位置に固定するための少なくとも１つの固定部材と、
   を備え、
   前記固定部材が、前記損傷ノズルを前記ハウジング内の安定した位置に固定するべく、前記損傷ノズルと接触する複数のくさびを備える、クランプ。
2. 前記底面が、漏れがないように前記ハウジングを封止するべく、前記パイプの凸状の曲面と相補的に接触するための凹状の曲面を有する、請求項１に記載のクランプ。
3. 前記くさびが、前記損傷ノズルの各側部において少なくとも３つの接点を提供するべく、前部くさび、側部くさび、後部くさび、および上部くさびのうちの２つ以上の組み合わせを備える、請求項１に記載のクランプ。
4. 前記くさびが上部および後部のくさびを備え、さらに前記上部および後部のくさびのそれぞれと前記ハウジングとの間に配置されたばねを備えており、前記くさびが付勢されて前記ノズルの移動時に前記損傷ノズルとの接触が維持される、請求項３に記載のクランプ。
5. 前記損傷ノズルが曲面を有しており、前記前部くさびが側方部および前記損傷ノズルの前記曲面と相補的に接触するように構成された湾曲部を備える、請求項３に記載のクランプ。
6. 前記パイプ上の前記部位は損傷ノズルが取り外された開口部であり、前記固定部材が前記交換ノズルを位置付けるための前記開口部を囲む支持リングを備える、請求項１に記載のクランプ。
7. 前記交換ノズルが前記ハウジング内部に一体的に機械加工されており、設置されると前記ハウジングのオリフィスと整列するノズル出口を有する、請求項６に記載のクランプ。
8. 前記パイプを含む容器壁への液体の衝突を防止するべく、前記ハウジングの前記後部に取り付けられた後部ガードプレートをさらに備える、請求項１に記載のクランプ。
9. 前記ハウジングおよび底面を一緒に前記パイプ上に係止するためのラッチをさらに備える、請求項１に記載のクランプ。
10. 前記ハウジングの前記前部がラッチ開口部を画定し、前記ラッチが脚と前記脚の上部から延びるアームとを備えており、前記ラッチはさらに、前記脚が前記底面を貫通しており、前記アームが設置され回転されると前記ラッチ開口部を貫通して外へ延びることにより、前記ハウジングおよび底面を一緒にパイプ上に係止するように配置されている、請求項９に記載のクランプ。
11. 前記ハウジングから下向きに延びる一対の脚をさらに備え、前記脚が、細長い前方部、パイプ支持部、および前記前方部と支持部とを接合する横方向バーを備え、前記支持部は設置されると前記パイプと接触するように構成されている、請求項１に記載のクランプ。
12. 前記パイプはヘッダーパイプであり、前記損傷ノズルは液体で充填された容器に浸漬されたスパージャノズルである、請求項１に記載のクランプ。
13. 前記容器は原子力発電所の一部である、請求項１２に記載のクランプ。
14. 前記ハウジングがその前記前部側に位置するオリフィスプレートを有しており、前記オリフィスプレートが前記ノズルの出口と整列する開口部（２０、８５）を有している、請求項１に記載のクランプ。
15. 前記ハウジング、オリフィスプレート、および底面を一緒に前記パイプ上に係止するためのラッチをさらに備える、請求項１４に記載のクランプ。
16. 前記ハウジングの前記前部がラッチ開口部を画定し、前記ラッチが脚と前記脚の上部から延びるアームとを備えており、前記ラッチはさらに、前記脚が前記底面を貫通しており、前記アームが設置され回転されると前記ラッチ開口部を貫通して外へ延びることにより、前記ハウジング、前記オリフィスプレートおよび底面を一緒に前記パイプ（１２）上に係止するように配置されている、請求項１５に記載のクランプ。
17. 液体を運ぶためのパイプ上の少なくとも１つの損傷ノズルの部位を修理するためのクランプであって、
    前記パイプ表面の前記部位の上に取り付けるように構成されたハウジングであって、前部、側部、上部、後部、および前記前部を貫く開口部を有し、前記パイプからの液体が前記開口部を通って流出可能である、ハウジングと、
    前記ハウジングと共に内部チェンバを画定する底面であって、設置されると前記部位と整列する開口部を有する底面と、
    前記損傷ノズルまたは交換ノズルのうちの１つを前記ハウジング内の所定の位置に固定するための少なくとも１つの固定部材と、
    を備え、
    前記固定部材が、前記損傷ノズルまたは前記交換ノズルの各側部において少なくとも３つの接点を提供するべく、前記損傷ノズルまたは前記交換ノズルに接触し、支持するように構成されたくさびを備える、クランプ。
18. 液体を運ぶためのパイプ上の少なくとも１つの損傷ノズルの部位を修理するためのクランプであって、
    前記パイプ表面の前記部位の上に取り付けるように構成されたハウジングであって、前部、側部、上部、後部、および前記前部を貫く開口部を有し、前記パイプからの液体が前記開口部を通って流出可能である、ハウジングと、
    前記ハウジングと共に内部チェンバを画定する底面であって、設置されると前記部位と整列する開口部を有する底面と、
    前記損傷ノズルまたは交換ノズルのうちの１つを前記ハウジング内の所定の位置に固定するための少なくとも１つの固定部材と、
    を備え、
    前記パイプ上の前記部位は損傷ノズルが取り外された開口部であり、前記固定部材が前記交換ノズルを位置付けるための前記開口部を囲む支持リングを備え、
    前記交換ノズルが前記ハウジング内部に一体的に機械加工されており、設置されると前記ハウジングのオリフィスと整列するノズル出口を有する、クランプ。

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