JPH01267400A - 蒸気補助式ジェットポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体を低圧（吸入圧力）から高圧（放出圧力）
に動かすジェットポンプに関し、特に、ジェットポンプ
作用の補助に利用しうる高速蒸気噴流の凝縮によって速
度と全運動量を高めるようにした液体ジェットポンプを
開示する。

発明の背景 従来のジェットポンプは３つの区域をもつ本体を含み、
これらの区域は、先細の入口部と、全長にわたって断面
積がほぼ均等な混合部と、流れ方向に断面積が増す末広
形のディフューザ部である。

所望に応じ、ディフューザ出口の断面積に等しい−様な
断面積をもつ短いテールパイプをディフューザの端に設
けうる。

ジェットポンプは、通例、流体の噴流によって働く。ノ
ズルが入口部に配置され高圧の駆動流体流を高速低圧の
駆動流体噴流に変える。この高速低圧の駆動流体噴流は
ジェットポンプの入口部を軸方向に通流してジェットポ
ンプの混合部に入る。

ジェットポンプの事実上全ての用途において、「駆動流
体」と呼ばれる流体がポンプによってジェットポンプノ
ズルの区域に圧送される。このポンプ圧送は、ポンプ圧
送エネルギーの運営費に対して配管の設備費のバランス
を取るのに概して最適な寸法の配管によって生ずる。

駆動流体流の流路は、はぼ常に比較的大きな断面積の駆
動流体供給配管で始まり、この配管は流体流損失を軽減
する寸法になっている。ノズルの所でこの流路の断面積
は漸減し、従って、最初高圧の駆動流は滑らかに加速し
得、ノズル出口に対応する静圧に達する。

駆動ノズルは単一または複数の噴射口からなるものでよ
い。単一噴射口を用いる場合、ノズルはジェットポンプ
本体の縦軸線に沿って下流方向に噴流を放出するように
配置される。駆動流を多数の噴流に細分する場合、多数
の噴射口は、通常、ジェットポンプ本体の縦軸線と混合
部の内径との間の或半径の所に等間隔で配置され、そし
て同軸的に噴流を放出するように方向づけられる。

高速噴流はノズル周囲の流体を入口部と混合部の入口域
とに誘引する。これは従来の駆動流から従動流への運動
量伝達によって起こる。この運動量伝達により周囲の流
体すなわち「従動」流体が連続的に入口部に吸込まれそ
れを通流する。

誘引された従動流体の速度は、従動流体が先細入口を通
流するにつれ、流れ断面積の減少によって増加する。す
なわち、駆動流体と従動流体の混合流の圧力が低い値に
低下する。

ノズルを囲む先細入口部は従動流体を混合部内に導く。

混合部内で、高速の駆動流体噴流は、誘引混合過程が従
動流体に起こるにつれ、次第に広がる。混合中、運動量
が高速駆動流から従動流体に伝達されるので混合流の圧
力が高まる。

混合過程は混合部内で終わる。この終了は、理論的には
、混合部の縦軸線に直交する面積に沿って取られた速度
が（壁面に近接する境界層内を除いて）はぼ一定になっ
た後に生ずる。この速度分布が生じた時、はぼ「平らな
」速度分布が達成されたと言われる。一般に、この平ら
な速度分布は噴流が膨張して混合部の壁面に接触した後
まもなく起こると考えられる。

駆動流体と従動流体の混合流は、混合部から、流れ方向
に断面積が増加するディフューザに流入゛　　する。こ
のディフューザは２つの機能をもつ。

第１に、ディフューザは入口部からディフューザ出口へ
のポンプ吐出し圧力をさらに高める。

第２に、ジェットポンプから出る混合流体の速度が減ら
される。

すなわち、ジェットポンプは運動量を圧力に変換すると
いう原理に基づいて作用する。ノズルから出る駆動流体
は低圧であるが高速で運動量が大きい。運動量交換過程
により、入口または吸入部からの従動流体が誘引され、
混合流が混合部に入る。混合部において、速度分布、す
なわち、混合部の縦軸線からの距離の関数として流体速
度を示す曲線が混合によって変えられる。運動量は減少
しそして速度分布はほぼ平ら、すなわち、混合部の縦軸
線にほぼ垂直になる。

運動量の減少の結果、流体圧力が上昇する。平らな速度
分布は運動量を最少にし、その結果、混合部内の圧力上
昇は最高になる。外向きに末広のディフューザ内で、混
合流の比較的高い速度が滑らかに低下してさらに高い圧
力に変わる。

「ジェットポンプ」という術語を用いる時、それは通例
、吸入流体と駆動流体がともに同じ流体状態にあること
を意味する。流体状態は液体状態でも気体状態でもよい
。気体状態を含む用途の場合に「ジェットポンプ」とい
う術語を用いると、それは通例圧縮性効果が設計上重要
でないことを意味する。そうでない場合、「エジェクタ
」、「インジェクタ」、「エダクタ」、「圧力増幅器」
等の術語を用いて用途と装置特性をより明確に表す。

ジェットポンプは多くのシステムにおいて有用である。

しばしば、このようなシステムにおける用途は、多量の
流体を高速でポンプ圧送することを包含する。従って、
ポンプ性能のわずかな改良がシステムの性能と経済性に
多大な効果をもたらしうる。

液体ジェットポンプが特に適する一つの用途は、沸騰水
型原子炉（ＢＷＲ）における冷却材の再循環である。代
表的な大形沸騰水型原子炉では、毎分約２７００００ガ
ロンの冷却材がジェットポンプによって再循環する。従
って、ジェットポンプ効率の少しの増加がシステムの性
能と経済性に重要な改善をもたらすことは明らかである
。

幾つかのＢＷＲでは、原子炉冷却材再循環過程を自然循
環ではなく強制循環によって達成することが望ましく、
そうすることにより、全体的によりコンパクトな原子炉
圧力容器が得られ、それに付随して原子力蒸気供給系の
費用と格納費が節約される。このような強制循環系の一
つはゼネラル−エレクトリック・カンパニーの強制循環
原子炉のＢＷＲ／３〜ＢＷＲ／６生産ラインで採用され
ている。この強制循環系は原子炉容器の内側に装着した
ジェットポンプを用いる。

ジェットポンプを駆動する原動流は外部の機械的（遠心
）ポンプによって供給される。このような外部再循環ポ
ンプは炉心シュラウドと原子炉容器壁との間の環状域内
の下降流を吸引する。

この下降流は、炉心によって生じた２検温合物から分離
された分離液体と混合した給水からなる。

分離液体は汽水分離器と蒸気乾燥器の排出部で生じ、炉
心の入口に還流する。給水は原子炉に戻る補給用冷却材
である。この戻りの冷却材は、発電所タービンへ供給さ
れる原子炉発生蒸気を補うものである。

原動流を駆動するために、下降再循環流の約３分の１が
原子炉容器から２つの再循環ノズルを経て取出され、そ
の後、ポンプによって高圧にされ、複数の立上り管を連
結したマニホルドにおいて配分され、そして複数の入口
ノズルを経て原子炉容器に戻される。原子炉内では配管
が各入口ノズルから１個以上のジェットポンプに達して
いる。

ジェットポンプにおいて、この高圧流はジェットポンプ
ノズルから放出され、下降流の残部を誘引する。ジェッ
トポンプ内で、これらの流れが混合しく運動量の交換と
均一化をもたらし）、拡散しく運動量を高圧に変換する
作用）、次いで炉心下部ブレナム内に流出する。その結
果、全体的な原子炉冷却材の強制循環が生ずる。

上記ジェットポンプ再循環系の欠点の一つは、ジェット
ポンプの特性として機械効率が遠心ポンプと比べて劣る
ことである。その結果、全再循環流の駆動に要する電力
（遠心ポンプを電動機で駆動すると仮定）は、ジェット
ポンプを用いない再循環系のそれより多い。沸騰水型原
子炉の設計に慣れ親しんでいる者なら、ジェットポンプ
無しの　　。

再循環系が、−しばしば、費用がはるかに余計かかる他
の多くの欠点を伴うことを認識するはずである。従って
、ジェットポンプ無しの再循環系は必ずしも議論の余地
の無いほど好適な最新のＢＷＲ再循再循環−うわけでは
ない。

幾つかの改良ＢＷＲ再循環系では、既存のジェットポン
プ型ＢＷＲと関連する外部再循環路を除くことが求めら
れている。これは設備費の節約になり、原子炉格納構造
をコンパクトにし、さらに、駆動ポンプの整備中および
冷却材配管溶接部の使用時点検中に起こる人員の放射線
被ばくを減らす。

このような外部再循環路を除く数種の実用的な手段の内
、長い間設計研究をされてきた１種の概念上の手段は、
給水に駆動されるジェットポンプ（ＦＷＤＪＰ）の使用
である。ＦＷＤＪＰ再循環系設計概念においては、給水
のかなりの部分、例えば８０％が給水系内の機械的ポン
プによって特に高い圧力、例えば２７００ｐｓｉｇに高
められる。

この高圧給水は、配管により、原子炉下降環状域、内に
前述のように装着されたジェットポンプのノズルに送ら
れる。高圧給水はこの先細ＦＷＤＪＰノズル内で加速さ
れて高速になり、同ノズルから噴出する。これにより、
再循環流の残部、すなわち、汽水分離器から戻る液体と
給水の残部（２０％）の混合物が吸込まれてＦＷＤＪＰ
を通り所要高圧で吐出されて炉心下部（入口）ブレナム
に入る。

上記ＦＷＤＪＰ再循環系に残存する欠点の一つは、その
場合のＦＷＤＪＰを単位駆動流量当たりの誘引流量の割
合を高くして用いる必要があることである。（誘引流ｆ
ｆｉ／駆動流量の比を「Ｍ比」と呼ぶ。）ジェットポン
プの性能上の欠点は、Ｍ比が約１．５を超えるとジェッ
トポンプ効率が次第に低下することである。上の段落で
述べた用途の場合、Ｍ比は約８．６である。その際のＦ
ＷＤＪＰ効率は、Ｍ比が比較的低い場合にジェットポン
プが作用する際に達しうる最善効率よりかなり低くなる
。

上記ＦＷＤＪＰ再循環系の他の欠点は、（全給水ポンプ
圧送動力を最少にすべき場合）余計な機械的ポンプを給
水系に設けてＦＷＤＪＰ駆動流を１２５０ｐｓｉｇ　（
従来のＢＷＲ給水ポンプ吐出し圧力）を超えてＦＷＤＪ
Ｐ再循環の達成に要する２７００　ｐｓｉｇへ昇圧させ
る必要があることである。

他の欠点は、配管設計圧力（従って管壁厚さと配管費）
が、給水ポンプ吐出し口から原子炉内へ延びる給水送り
配管において高くなることである。

発明の要約 本発明は、ジェットポンプ本体の上流に配置したノズル
混合域内で蒸気の高い位置エネルギーを用いてジェット
ポンプ駆動液体流を加速するような改良型蒸気補助式液
体ジェットポンプを提供する。蒸気は、駆動液体流のバ
ルク温度（混合平均温度）に対応する飽和圧力を超える
圧力で、中細ノズルを通って膨張し飽和圧力まで圧力が
下がる。

この膨張の結果、蒸気圧力が蒸気速度に変換する。

好適構造において、蒸気膨張をなす蒸気ノズルは中央の
駆動液体噴流を囲むように形成され、この駆動液体噴流
はそれ自体がそれ自体のノズルを経て加速され圧力が供
給圧力から飽和圧力に下がる。

蒸気は、液体より高い速度で流れ、両流が先細のノズル
混合域内を下流方向に進むにつれ、液体と混合するとと
もに凝縮する。この混合と凝縮の過程はまた蒸気と水の
両流間の運動量交換をもたらす。先細のノズル混合域は
、はぼ完全な凝縮が起こった点のすぐ下流の点で終わっ
ている。このノズル混合域から出る流体噴麹の比較的高
い運動量は、蒸気の作用なしに得られるより高い速度と
して現れる。蒸気補助式ジェットポンプのノズル混合域
から出現する全噴流運動量は、凝縮蒸気による質量付加
によりさらに増大する。この噴出流はジェットポンプ本
体の吸入口において次のように位置を占める。すなわち
、その噴流は従来のジェットポンプからの駆動流体噴出
流の配置と類似するように流出する。蒸気補助式ジェッ
トポンプにおけるこの噴出流は、同じ駆動流供給圧力お
よび流量をもつ従来のジェットポンプで利用しうるより
大きな運動量をもつので、この蒸気補助式ジェットポン
プは吸入流体をジェットポンプ本体内に誘引する能力が
それだけ高くなっている。

代替構成では、蒸気をノズル混合域の縦軸線に沿い中央
を下流方向に流れるようにノズル混合域内に放出し、蒸
気より低温の駆動水をこの膨張した高速蒸気噴流の周囲
に流しうる。

いずれの場合にも、この蒸気補助式ジェットポンプは、
原子炉再循環流に関する前述の用途の各々に個別に最適
となるよう設計され、それらに対応する標準のＢＷＲ／
３〜ＢＷＲ／６用途または最近案出されたＦＷＤＪＰ用
途の場合より単位正味再循環流量当たりの所要電気エネ
ルギーが少ない。この改良ジェットポンプは、比較上の
正味プラント熱消費率によって測定した有効システムポ
ンプ圧送効率を高める。さらに、ＦＷＤＪＰ用途の場合
、この蒸気補助式ジェットポンプは圧力を１２５０ｐｓ
ｉｇから２７００ｐｓｉｇまで上げる特別な送給ポンプ
の必要を無くしうる。この後者の場合の装置内蔵部は全
体的に原子炉の内側に取付けられるので、特に高い圧力
用の外部配管が不要である。最後に、蒸気は蒸気補助式
ＦＷＤＪＰのノズルから出る質量流量を増すので、一定
量の再循環流を発生させるためのＦＷＤＪＰのＭ比を減
らすことができ、従ってその作用点を比較的有利で高い
効率の点としうる。

他の目的と特徴と利点 本発明の目的は、ジェットポンプの駆動液体流の速度を
流入蒸気で高める装置と方法を開示することである。従
って、ジェットポンプにノズル混全域を設ける。ノズル
混合域はその入口端に水導入ノズルと蒸気導入ノズルを
備え、蒸気導入ノズルは好ましくは水の噴流を囲みそれ
と同じ方向に蒸気を噴射する。蒸気噴流は蒸気ノズルの
両端間の圧力差の存在によって発生する。

蒸気は中細形通路（ノズル）を通流し、そこで蒸気流は
圧力が低下し高速に変わる。ノズル混合域の中央域にお
いて蒸気が液体流と接触する。これにより蒸気の凝縮が
生じ、蒸気ノズル両端間の圧力差を保つ。運動量伝達が
高速蒸気から低速水流に向かって発生する。結局、ノズ
ル混合域のノズルから蒸気に加速された流体流が噴出す
る。この蒸気に加速された流体流は運動量がかなり増大
した流体流としてノズル混合域から出る。この運動量増
大噴流はジェットポンプによる改良ポンプ作用をもたら
しうる。

本発明の他の目的は、このような蒸気補助式ジェットポ
ンプを原子炉、例えば、沸騰水型原子炉と組合せて用い
ることを開示することである。この使用態様によれば、
原子炉内で強制循環をなす複数の蒸気補助式ジェットポ
ンプがそれぞれ駆動水流によって働き、駆動水の温度は
原子炉から出る飽和流の飽和温度よりかなり低い。各蒸
気補助式ジェットポンプには前述のようにノズル混合域
を設ける。蒸気は原子炉ジェットポンプのノズル混合域
内で駆動水と混合する。その後、凝縮しそして加速され
た混合流体流がジェットポンプの駆動に利用され、原子
炉内の強制循環をもたらす。

本発明のこの態様の利点は、蒸気補助式ジェットポンプ
が原子力発電所から抽出して消費するエネルギーが、従
来の水により駆動されるジェットポンプの実際の消費エ
ネルギーより少ないことである。

他の利点は、この改良ジェットポンプが、ノズル内の混
合域で流体流を加速することにより、ジェットポンプに
供給される駆動水ポンプヘッドを減らしうろことである
。換言すると、ジェットポンプのノズルで蒸気噴流によ
って加えられる速度が、ジェットポンプから遠く離れた
駆動水ポンプ、例えば給水ポンプを用いて追加ヘッドを
供給する必要を無くする。その結果、遠隔ポンプと関連
する効率低下とそれらの配管損失が減少する。

開示したポンプ圧送系の他の利点は、蒸気と水の混合が
接触熱交換をもたらすことである。熱がジェットポンプ
ノズル噴出流に加えられ、最終的にジェットポンプ噴出
流に加えられる。その結果、原子炉内の水流の効率が高
まる。

開示したポンプ圧送系の別の利点は、再循環ジェットポ
ンプ駆動用の別設循環路を不要にすることである。その
結果、このような循環路の構造と整備に関する問題も同
様に無くしつる。例えば、このような配管内の不純物の
整備員に対する放射能災害を回避しうる。簡単に述べる
と、原子炉容器からの外部冷却材再循環管路の必要が減
るか皆無になる。

本発明の他の目的と特徴と利点は以下の詳述と添付図面
を参照すればさらに明らかになろう。

第１図は代表的な先行技術ジェットポンプを示す。この
ジェットポンプは入口！と混合部Ｍと円錐形ディフュー
ザＤを有する。ディフューザＤはテールバイブＴで終わ
っている。噴射口Ｊがポンプを駆動する。通例、水Ｗが
ある圧力で噴射口Ｊに供給される。この圧力は通例、原
子炉の周囲圧力（例えば１０２０ｐｓｌ）と、ジェット
ポンプの駆動に要する追加ヘッドの和である。例えば、
６２５フイ一ト程度の駆動ヘッドを原子炉周囲圧力に加
えて利用する。噴射口ＪにおけるノズルＮが水Ｗの利用
可能な静ヘッドを動ヘッドに変える機能を果たす。この
動ヘッドは、ノズルから出る水Ｗの高速として現れる。

周知のように、周囲の水Ｗｓが吸込まれて入口ｌと混合
部Ｍに入る。

混合部Ｍ内で運動伝達が起こる。すなわち、噴射口Ｊか
ら入った高速少量の水が低速の水Ｗ、ｇと混合する。こ
のような混合は通常混合部Ｍの端部で完了する。

通例、混合部Ｍの端部の水は矢印１４で示すように平ら
な速度分布を存する。ディフューザＤの機能は速度を下
げ、出口圧力を上げることである。

従って、ディフューザＤは円錐状に拡大している。

二の円錐状拡大に続いて、テールバイブＴを噴射に利用
しうる。

以上の簡単な説明に続き、本発明を第２図によって要約
し、その後、第３図について噴射水流の蒸気加速に関す
る原理を詳述する。

第２図において、３４０″Ｆの給水Ｗｆが水ノズル２０
内に導入される。同時に、５４５下の飽和蒸気が蒸気ノ
ズル３０内に導入される。蒸気ノズル３０には水ノズル
２０を囲む中細形環状噴射域が設けられている。ノズル
２０を出る給水Ｗｆに、蒸気ノズル３０から中細形同心
ノズル３２を通って流出する蒸気が合流する。次に、蒸
気流に速度がいかに加えられるかを、第３図を参照して
詳述する。

第３図において、給水Ｗｆが管２４からチャンバ２０に
流入する。チャンバ２０はその端部に水ノズル２２を形
成しである。ノズル２２はジェットポンプの軸方向に水
を放出する。第２図を参照されたい。同時に、５４５”
Ｆと１０２０ｐｓｌの飽和蒸気が管３４を通って蒸気室
３０に導入される。

蒸気室３０は中細ノズル３２で蒸気を放出する。

この中細ノズルは水ノズル２２の周囲にあってそれと同
心である。従って、中細ノズルから出た蒸気Ｓは、わず
かに先細の流路内を給水Ｗｆと同方向に通流する。

蒸気は非常に高い速度に加速されることを理解されたい
。周知のように、蒸気は、中細ノズルを通流中に、その
圧力（１０２０ｐｓｌ　）を水ノズルからの水Ｗｆの噴
流の飽和圧力近くに減らされる。

給水が３４０”Ｆの温度で放出されると仮定すると、１
２０ｐｓｉ程度の圧力が中細ノズル３２の出口に生ずる
。

中細ノズルを通る蒸気の加速により、蒸気は２７００〜
３０００フイ一ト毎秒の範囲の速度に達する。蒸気流は
超音速であり、水分粒子を含む。

（水分を含む蒸気は「湿り蒸気」と呼ばれる。）水ノズ
ル２０から噴出する水も、中細ノズル３２を出る蒸気と
同じ静圧値をもち、約１２０ｐｓｉである。水ノズル２
０の入口における給水供給圧力（すなわち１２５０ｐｓ
ｉ）と水ノズル２０の出口の圧力（すなわち１２０ｐｓ
ｉ）との間の圧力低下を表す動ヘッドは約２９００フイ
ートである。

これは約４２５フイート毎秒のバルク平均噴射速度に相
当する。

湿り蒸気Ｓが通過中の給水Ｗｆの流れに対して凝縮する
時、蒸気分子と水分粒子の高い運動量が噴射水流に伝達
される。この伝達は噴射水流と湿り蒸気流との間の界面
に作用するせん断力によって生ずる。このせん断力はノ
ズル３８の出口において速度ベクトル５０で示しである
ように噴流を加速する。ノズル３８は通例、ここに述べ
である特定用例の場合、水ノズル２０の噴流面積の約８
５％の噴流面積を有する。通例、ノズル混合域の放出端
から出る流体流のバルク平均速度は５２５フイ一ト毎秒
である。

蒸気と混合した水流Ｗｆの噴射速度分布５０は中央部よ
り側縁部の方が速度勾配が大きいことを想起するとわか
るように、混合部Ｍの出口近くで側壁６０に沿って従動
流Ｗｓに最終的に発生する流体速度は比較的高くなる。

混合部Ｍの側壁域のこの高速は、ゼネラル・エレクトリ
ックによる試験から、ジェットポンプディフューザＤに
重要な性能向上をもたらすことが知られている。この性
能向上は、ディフューザ側壁７５に隣接する流体流線が
、ディフューザ内の下流方向の長い流路距離にわたって
、「流れ剥離」として知られる状態の発生を防止しうる
ことの結果である。（流れ剥離が生ずるのは、壁面に隣
接し逆圧力勾配に抗して流れる流体の流線がもはや壁面
に付着しえない点まで低速になった時である。

この点で、流線は壁から離れ、そして（瞬間的または多
分永続的な）渦が流れ剥離点の下流に生ずる。）流れ剥
離点から先では、ディフューザ内の流れの場はもはや速
度が漸減する流れの場ではなく、流れ損失が生ずる。な
ぜなら、渦を駆動するためにエネルギーが主流から奢わ
れるからであり、また、ディフューザ出口を離れる主流
の速度が比較的高いので動ヘッドから静圧への変換が不
可能になる結果として出口速度損失が増大するからであ
る。

簡単に述べると、噴射装置Ｊｓからの噴流が外側で高速
分布をもつようにすることにより、混合部の出口で有利
な速度分布７０が確保される。従って、ディフューザＤ
の性能が高まる。

蒸気Ｓを給水Ｗｆに導入することは給水Ｗｆに有用な仕
事をｔ４すことであることを認識されたい。

それはまた接触熱交換、すなわち、蒸気Ｓに最初存在す
る熱エネルギーの事実上全ての保存をなす。

この接触熱交換はノズルＪｓから出る流体の温度を上げ
る。同時に、ジェットポンプから出る水の全体的な温度
も上げる。有用な仕事と事実上全ての熱エネルギー保存
とのこの組合せにより、蒸気原動所、例えば、第５図に
概略を示した沸騰水型蒸気原動所において周知の熱効率
が得られる。

第５図は従来のＦＷＤＪＰ沸騰水型原子炉を示す。原子
炉容器が炉心Ｃを内蔵し、炉心Ｃは上方に流れる冷却材
を加熱する。この冷却材はその後汽水分離器１００を通
る。分離した湿り蒸気はその後蒸気乾燥器１０２を通る
。その結果、乾き飽和蒸気が管路１０３から流出し、タ
ービン１１０を駆動する。タービン１１０は発電機１２
０を駆動し、この発電機は電線路１３０で送電する。

タービン１１０から排出された蒸気は管路１０４を通っ
て復水器１０８に達する。矢印１０９で概略的に示した
冷却材は復水器１０ｇ内でタービン排出蒸気を凝縮し、
復水器内に通例約２ｐｓｌ絶対圧で存在する貯留復水と
する。復水ポンプ１１４が復水を吸入して管路１１６に
より復水予熱器１１８に送る。この復水予熱器は給水ポ
ンプ１２６へ予熱復水を放出する。給水ポンプ１２６は
、復水つまり給水の原子炉内への噴射に要する圧力ヘッ
ドの不足分と、ジェットポンプ１６０の付勢に要する追
加動ヘッドとの和を供給する。

本発明では、バイパス管路１７０がタービン１１０に向
かって通流中の乾き蒸気を管路１０３から抽出する。管
路１７０内の蒸気は通例蒸気弁１７２で絞られ、管路１
７４を経てジェットポンプ蒸気室３０（第３図参照）に
導入される。

第５図の構成は好適であることを理解されたい。

すなわち、蒸気管路１７０と絞り弁１７２と蒸気導入管
路１７４は全て原子炉容器外に配置される。

しかし、第２図に示したような構成も同様に利用しうろ
ことは明らかである。例えば、汽水分離器１００から出
た湿り蒸気、またはその代わりに蒸気乾燥器１０２から
出た乾き蒸気を原子炉内の管路で直接蒸気室３０に導き
うる。

第６Ａ図と第６Ｂ図は多数のノズルを備えた蒸気補助式
ジェットポンプの構造を簡単に示す。３個の蒸気と水の
ノズル集合体が図示されており、これらにより蒸気補助
式ジェットポンプがパワーを得る。さらに詳述すると、
給水Ｗｆが水ノズル２０ａｓ　２０ｂｓ　２０ｃから噴
出する。また、水噴射口を囲む蒸気噴射口が同様に３０
ａ、３０ｂ、３０ｃで示されている。他の点で異なる′
所は無く、生ずる作用は同様である。

沸騰水型原子炉の冷却材再循環に対する様々な代替用途
が存在することを理解されたい。本発明の有利な作用（
従来のまたはＦＷＤＪＰ形ジェットポンプによる冷却材
再循環系の能力に取って代わるかそれを増加または補強
する作用）は、蒸気ノズル３２の下流に超音速を生ずる
ような極端な圧力低下をなす蒸気ノズル３２内の蒸気膨
張が無くても得られる。また、このような用途における
蒸気ノズル３２は中細流路面積特性をもちうるだけでな
く、その代わりに特定用途に応じて最適にされうろこと
を理解されたい。

本発明は単一のジェットポンプノズル３８を含む用途に
必ずしも限定されない（第６Ａ図参照）。

本発明は二重サイクルＢＷＲ，加圧軽水型原子炉、ＣＡ
ＮＤＵ型重水炉、液体金属冷却炉、ある種のガス冷却炉
等の原子炉の蒸気発生器の２次側（蒸気プラント側）に
おける強制循環の確保に重要な用途を有しうるほか、多
種の化石燃料ボイラにおける水の再循環にも重要な役割
を果たしうろことを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術ジェットポンプの略図、第２図は本発
明のジェットポンプの略図で、このジェットポンプは凝
縮する蒸気で給水噴流を加速するためのノズル混合域を
含む。第３図は第２図のノズル混合域をもつチャンバの
拡大断面図、第４図は従来のジェットポンプの入口に向
けられた第３図のノズル混合域を示す図で、ポンプ混合
部における運動量伝達と、ディフューザによるポンプ混
合部噴射速度の圧力ヘッドへの変換と、ポンプ足部にお
ける噴射を示す。第５図は原子炉の略図で、本発明の蒸
気補助式ジェットポンプと原子炉との可能な組合せを示
す。第６Ａ図は多数のノズルを有する本発明による蒸気
補助式ジェットポンプの側面図、第６Ｂ図は第６Ａ図の
線６Ｂ−６Ｂに沿う断面図で、蒸気ノズルと水ノズルの
集合体の構造の詳細を示す。 ｌ二入口、Ｍ：混合部、Ｄ：ディフューザ、Ｎ：ノズル
、Ｊｓ　：ノズル、２０：水ノズルまたは氷室、２２二
水ノズル、３０：蒸気ノズルまたは蒸気室、３２：中細
ノズル、１６０ニジエツトポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入口と混合部とディフューザ部を有し、さらに、前
   記ディフューザ部を通るポンプ送り流体の放出をひき起
   こすためにポンプ送り流体を前記入口内に誘引するとと
   もに前記混合部内で流体に運動量を移すべく前記混合部
   と連通するノズルを備えたジェットポンプにおいて、水
   を放出する第１噴射口および蒸気を放出する第２噴射口
   であって、それぞれの流れを前記ジェットポンプの前記
   ノズルの流れ方向に放出する第１水噴射口および第２蒸
   気噴射口と、前記ジェットポンプの前記ノズルに設けら
   れ、蒸気が水に接して凝縮しうるような十分な長さ寸法
   をもち、これにより蒸気の運動量が前記水に伝達されて
   前記ジェットポンプの前記ノズルを通る水流を加速する
   ような混合室とからなる前記ノズルに特徴のあるジェッ
   トポンプ。 ２、前記蒸気噴射口は前記水噴射口と同心でその周囲に
   ある、請求項１記載の発明。 ３、前記蒸気噴射口からの噴流は中細ノズルを通って流
   出する、請求項１記載の発明。 ４、前記中細ノズルは前記水噴射口と同心でその周囲に
   ある、請求項３記載の発明。 ５、入口と混合部とディフューザ部を有するジェットポ
   ンプ本体を設けることと、前記ジェットポンプ本体をポ
   ンプ圧送すべき水内に浸すことと、所与の飽和温度をも
   つ蒸気を噴射する蒸気噴射口を設けることと、前記噴射
   蒸気の飽和温度より低い温度の水を噴射する水噴射口を
   設けることと、流体を前記入口から前記ジェットポンプ
   本体の前記混合部内に放出するように前記蒸気噴射口と
   前記水噴射口を整合することと、前記噴射蒸気が前記噴
   射水に対して凝縮することにより運動量を前記噴射水に
   伝達しうるようにノズル混合室を設けることと、前記ノ
   ズル混合室からの流れを前記ジェットポンプ本体の前記
   混合部へ前記入口から前記ディフューザ部への方向に放
   出することにより、前記ノズル混合室の放出部からの運
   動量を増した噴射水流が前記ジェットポンプを働かせる
   ようにすることからなる水のジェットポンプ圧送方法。 ６、前記蒸気噴射口に中細ノズルを設けた請求項５記載
   の方法。 ７、前記中細ノズルは前記水噴射口を包囲する、請求項
   ６記載の発明。 ８、前記蒸気噴射口からの噴流が１０００ｐｓｉ程度の
   圧力をもちそして前記水噴射口からの噴射水流が噴射水
   圧を噴出点で１５０ｐｓｉ以下に下げるのに十分なヘッ
   ドで噴射する請求項５記載の発明。 ９、原子炉の炉心を通る原子炉冷却材の強制循環流をポ
   ンプ作用によって発生させるための強制循環ジェットポ
   ンプを有する原子炉において、入口と混合部とディフュ
   ーザ部を有するジェットポンプの前記混合部にノズルを
   連通させ、このノズルは、ポンプ送り冷却材を前記炉心
   を通るように噴出させるために、ポンプ送り冷却材を前
   記入口内に誘引しかつ前記混合部内で前記冷却材に運動
   量を移すように作用し、前記ノズルは前記原子炉の飽和
   温度より低い温度で水を受入れかつ水を加速された流体
   流として放出する第１水噴射口と、前記原子炉の飽和蒸
   気出口と連通する第２蒸気噴射口とを含み、前記給水噴
   射口と前記蒸気噴射口はそれぞれの流れを前記ジェット
   ポンプの前記ノズルの方向に放出し、また、前記蒸気噴
   射口と前記水噴射口からの噴流を受入れるような形状の
   混合室を設け、この混合室は前記噴射蒸気流が前記噴射
   水流と接して凝縮しうるような十分な長さ寸法をもち、
   これにより前記蒸気の運動量が前記水に伝達されて前記
   噴射水流を加速し、前記ノズルはさらに、前記の水と蒸
   気を前記ジェットポンプの前記入口内に放出して前記ジ
   ェットポンプを働かせるためのノズル出口を有するよう
   になっている前記ジェットポンプに特徴のある原子炉。 １０、炉心と蒸気出口とタービンと復水器を有する沸騰
   水型原子炉内の水の強制循環方法であって、水を前記炉
   心を通る循環流としてポンプ圧送するために前記原子炉
   内部に冷却材流の循環路を設けることと、入口と混合部
   とディフューザ部を有する少なくとも１個のジェットポ
   ンプ本体を設けることと、前記炉心を通って循環すべき
   前記原子炉の水の中に前記ジェットポンプ本体を設置す
   ることと、水を前記ジェットポンプ本体を通るように循
   環させるための噴射口を設け、この噴射口からの噴流は
   前記入口に向けられかつジェットポンプ本体の前記混合
   部と前記ディフューザ部を通り、前記噴射口は前記原子
   炉内の蒸気の飽和温度より低い温度の水を噴射するよう
   に前記復水器と連通する水噴射口を含むようにすること
   と、前記原子炉によって発生した蒸気を前記原子炉の飽
   和温度で噴射する蒸気噴射口を設けることと、流体を前
   記ジェットポンプの前記ノズルから放出して前記ジェッ
   トポンプの前記混合部に入れるように前記蒸気噴射口と
   前記水噴射口を整合することと、前記噴射蒸気が前記噴
   射水に対して凝縮することにより運動量を前記噴射水に
   伝達しうるように前記噴射口と連通するノズル混合室を
   設けることと、前記噴射口から流れを前記ジェットポン
   プ本体の前記混合部へ前記入口から前記ディフューザ部
   への方向に放出することにより、前記ノズル混合室の放
   出部からの運動量を増した噴射水流が前記ジェットポン
   プを働かせて前記水を前記原子炉内で循環させるように
   することからなる水の強制循環方法。