JPH04102095A - 原子炉圧力容器直付型流量計測ノズル - Google Patents
原子炉圧力容器直付型流量計測ノズルInfo
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- JPH04102095A JPH04102095A JP2218916A JP21891690A JPH04102095A JP H04102095 A JPH04102095 A JP H04102095A JP 2218916 A JP2218916 A JP 2218916A JP 21891690 A JP21891690 A JP 21891690A JP H04102095 A JPH04102095 A JP H04102095A
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- pressure vessel
- reactor pressure
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 title abstract description 19
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はＢＷＲプラントの原子炉圧力容器主蒸気ノズル
を主蒸気流量計測用に使用するための、適切なノズル形
状、スロート部圧力取出し口位置に関する。
を主蒸気流量計測用に使用するための、適切なノズル形
状、スロート部圧力取出し口位置に関する。
従来よりＪＩＳで規定しているノズルは、ｌ５Ａ１９３
２ノズルなど特定の形状のものであり、規格と形状が相
違するものについては流量計測性能が知られていなかっ
た。また、ＪＩＳに適合するノズル形状についても原子
炉圧力容器主蒸気ノズルのように、上流側に炉内構造物
、下流に曲げ管が隣接する場合は、どの程度の計測性能
が得られるかは充分知られていなかった。
２ノズルなど特定の形状のものであり、規格と形状が相
違するものについては流量計測性能が知られていなかっ
た。また、ＪＩＳに適合するノズル形状についても原子
炉圧力容器主蒸気ノズルのように、上流側に炉内構造物
、下流に曲げ管が隣接する場合は、どの程度の計測性能
が得られるかは充分知られていなかった。
従って従来のＢＷＲプラントではＪＩＳ形状の主蒸気流
量計測ノズルを主蒸気配管の直管部に設ける構成として
いた。また、このノズルは主蒸気配管破断事故に対する
主蒸気流量制限器としても使用するため、原子炉格納容
器内に設置している。
量計測ノズルを主蒸気配管の直管部に設ける構成として
いた。また、このノズルは主蒸気配管破断事故に対する
主蒸気流量制限器としても使用するため、原子炉格納容
器内に設置している。
このためスペースの限られた原子炉格納容器内にノズル
設置用の直管部を設ける必要があり、このことが主蒸気
配管ルート設計、プラント配置設計上の制約となってい
た。
設置用の直管部を設ける必要があり、このことが主蒸気
配管ルート設計、プラント配置設計上の制約となってい
た。
流量計測ノズルの性能は、ノズル形状、スロート部圧力
取出ロ位置、ノズルを設置した流路の整流状態によって
影響を受ける。このため、ＪＩＳ規格ではこれらに関す
る規定を設け、その規定に適合する場合の流量計測性能
を保証している。ところが、ＪＩＳの規定する流量計測
ノズルはノズル入口円弧形状が複雑であるため、原子炉
圧力容器に設置するには適していない。従来、原子炉圧
力容器主蒸気ノズルの入口は単純な円弧形状として、応
力集中を避は構造強度の観点から適当な曲率半径を選定
していた。従って、主蒸気ノズルを流量計測ノズルとし
て使用する場合にも強度の点から従来の形状に準じるこ
とが好ましい。ここで、このような主蒸気ノズルを流量
計測ノズルとして用いる場合に次の問題点がある。
取出ロ位置、ノズルを設置した流路の整流状態によって
影響を受ける。このため、ＪＩＳ規格ではこれらに関す
る規定を設け、その規定に適合する場合の流量計測性能
を保証している。ところが、ＪＩＳの規定する流量計測
ノズルはノズル入口円弧形状が複雑であるため、原子炉
圧力容器に設置するには適していない。従来、原子炉圧
力容器主蒸気ノズルの入口は単純な円弧形状として、応
力集中を避は構造強度の観点から適当な曲率半径を選定
していた。従って、主蒸気ノズルを流量計測ノズルとし
て使用する場合にも強度の点から従来の形状に準じるこ
とが好ましい。ここで、このような主蒸気ノズルを流量
計測ノズルとして用いる場合に次の問題点がある。
ＪＩＳに準拠するｌ５Ａ１９３２ノズルの場合など、一
般にノズルでは入口円弧部からスロート前縁部付近に主
流が流路壁面から離れてはく超泡が形成され、圧力が不
安定になるのでスロート部圧力取出口はスロート内のは
く超泡が到達しない位置に設けるのが適当である。ＪＩ
Ｓに準拠するノズルはこのような流動特性がよく知られ
ており、適当なノズル形状、圧力取出口位置、ノズル上
流・下流の整流条件が規定されている。
般にノズルでは入口円弧部からスロート前縁部付近に主
流が流路壁面から離れてはく超泡が形成され、圧力が不
安定になるのでスロート部圧力取出口はスロート内のは
く超泡が到達しない位置に設けるのが適当である。ＪＩ
Ｓに準拠するノズルはこのような流動特性がよく知られ
ており、適当なノズル形状、圧力取出口位置、ノズル上
流・下流の整流条件が規定されている。
これに対して主蒸気ノズルを流量計測用として使用する
と、上流側に直管がないため整流作用がないこと、ノズ
ル形状がＪＩＳと相違することから流量計測性能の保証
がない。
と、上流側に直管がないため整流作用がないこと、ノズ
ル形状がＪＩＳと相違することから流量計測性能の保証
がない。
本発明の目的は流量計測に適したノズル形状。
圧力取出口をもった原子炉圧力容器直付の流量計測ノズ
ルを提供することにある。
ルを提供することにある。
流量計測ノズルの形状を表現するパラメータのうち、計
測性能に及ぼす影響が顕著なものとしてノズル入口円弧
形状、ノズルスロート部圧力取出ロ位置がある。このう
ちノズル入口円弧形状は、前述のように、まず、構造強
度の観点から定めた。
測性能に及ぼす影響が顕著なものとしてノズル入口円弧
形状、ノズルスロート部圧力取出ロ位置がある。このう
ちノズル入口円弧形状は、前述のように、まず、構造強
度の観点から定めた。
この入口円弧形状に対応した適切なスロート部圧力取出
ロ位置は原子炉を模擬した実験により求めた。このよう
にして確立したノズルによって流量計測の目的は達成さ
れた。
ロ位置は原子炉を模擬した実験により求めた。このよう
にして確立したノズルによって流量計測の目的は達成さ
れた。
ノズルの断面形状を第１図に示す。ノズルは回転対称形
であって、円弧状輪郭をもつノズル入口部と円筒状のス
ロート部とからなる。ノズルスロート直径をｄとすると
ノズル入口円弧の半径は０．２ｄ〜０．４５ ｄ、円弧
のつくる中心角は９０゜で、円弧は円筒状のスロート部
に接する。スロートの長さは、原子炉圧力容器内表面を
含む円筒面を始点にノズル中心軸に沿った距離で１．４
３ｄ以上下流にスロート後縁が位置する長さである。
であって、円弧状輪郭をもつノズル入口部と円筒状のス
ロート部とからなる。ノズルスロート直径をｄとすると
ノズル入口円弧の半径は０．２ｄ〜０．４５ ｄ、円弧
のつくる中心角は９０゜で、円弧は円筒状のスロート部
に接する。スロートの長さは、原子炉圧力容器内表面を
含む円筒面を始点にノズル中心軸に沿った距離で１．４
３ｄ以上下流にスロート後縁が位置する長さである。
スロート部圧力取出口は単孔とし、穴径はＪＩＳの規定
に準じる。スロート部圧力取出口の中心を原子炉圧力容
器内表面を含む円筒面との間の距離は０．９６ ｄ
以上とする。ただし、スロート部圧力取出口はスロート
後縁より上流とする。
に準じる。スロート部圧力取出口の中心を原子炉圧力容
器内表面を含む円筒面との間の距離は０．９６ ｄ
以上とする。ただし、スロート部圧力取出口はスロート
後縁より上流とする。
原子炉圧力、容器主蒸気ノズルによる流量計測原理は、
ベンチュリ管などと同様であり、ノズル上流側圧力とス
ロート部圧力の差から（１）式により流量を算出するも
のである。
ベンチュリ管などと同様であり、ノズル上流側圧力とス
ロート部圧力の差から（１）式により流量を算出するも
のである。
９、：。□−ｄ２卯１］コ了 ・・・（１）ｑ
、：質量流量 α ：流量係数 Ｅ ＝気体の膨張補正係数 ｄ ニスロート直径 ΔＰ：ノズル上流側とスロート部の差圧ρ１ ：ノズル
上流側における流体の密度ここで、流量係数および膨張
補正係数の決定方法はＪＩＳに準じ次の通りである。流
量係数はノズルを取付けた流路に非圧縮性流体を流して
実験を行い、次の式により求められる数値である。
、：質量流量 α ：流量係数 Ｅ ＝気体の膨張補正係数 ｄ ニスロート直径 ΔＰ：ノズル上流側とスロート部の差圧ρ１ ：ノズル
上流側における流体の密度ここで、流量係数および膨張
補正係数の決定方法はＪＩＳに準じ次の通りである。流
量係数はノズルを取付けた流路に非圧縮性流体を流して
実験を行い、次の式により求められる数値である。
ａｚＪＴ、菖］−一
膨張補正係数Ｅはノズルを取付けた流路に圧縮性流体を
流して実験を行い１次の式により求められる。
流して実験を行い１次の式により求められる。
ｑ＠
ε ＝
・・・（３）
ｄ２α、σ可］コー
流量計測ノズルとして使用するには、流量計測範囲で流
量変化に対してノズル内の流動特性が安定で、α、εの
値が流量変化に対して安定であり、充分な精度でその値
が知られていることが必要である。本発明によるノズル
はこの点を満足する。
量変化に対してノズル内の流動特性が安定で、α、εの
値が流量変化に対して安定であり、充分な精度でその値
が知られていることが必要である。本発明によるノズル
はこの点を満足する。
原子炉圧力容器主蒸気ノズルの場合、上流側に整流用直
管がないこと、および、ノズル入口円弧形状がはく離抑
制を意図したものでないため、ノズル内ではく離が生じ
る。しかし、スロート長を充分長くとり、スロートのは
く離泡が到達しない位置にスロート部圧力取出口を設け
れば、この位置で測定したスロート圧力は、はく離によ
る影響を受けずに安定する。従って、ノズル上流側とス
ロート部との差圧も安定し、流量計として使用すること
ができる。
管がないこと、および、ノズル入口円弧形状がはく離抑
制を意図したものでないため、ノズル内ではく離が生じ
る。しかし、スロート長を充分長くとり、スロートのは
く離泡が到達しない位置にスロート部圧力取出口を設け
れば、この位置で測定したスロート圧力は、はく離によ
る影響を受けずに安定する。従って、ノズル上流側とス
ロート部との差圧も安定し、流量計として使用すること
ができる。
第２図に本発明の実施例を示す０本図は原子炉圧力容器
ドーム部の主蒸気ノズルの中心軸を含む垂直断面、水平
断面を示している。ドライヤ上部から原子炉ドームの流
入した蒸気は、次にドライヤの側面と原子炉圧力容器壁
面のすき間を主蒸気ノズルに向かって下降し、ノズルを
通って主蒸気配管へと流出する。
ドーム部の主蒸気ノズルの中心軸を含む垂直断面、水平
断面を示している。ドライヤ上部から原子炉ドームの流
入した蒸気は、次にドライヤの側面と原子炉圧力容器壁
面のすき間を主蒸気ノズルに向かって下降し、ノズルを
通って主蒸気配管へと流出する。
ここで、流量計測性能に関係する主要な点は、主蒸気ノ
ズル形状が第１図に示したものであること、第２図の垂
直断面においてノズル中心軸上で測ったドライヤとノズ
ル入口との間の距離が１．５ｄ （ｄはスロート径）以
上であること。スロート出口からノズル下流の配管臼り
部始点までの距離が４ｄ以上あることである。また、本
実施例ではノズル上流側圧力取出口を原子炉圧力容器側
面の主蒸気ノズルと離れた位置に設け、ノズル上流側圧
力として原子炉ドーム圧力を測定する。
ズル形状が第１図に示したものであること、第２図の垂
直断面においてノズル中心軸上で測ったドライヤとノズ
ル入口との間の距離が１．５ｄ （ｄはスロート径）以
上であること。スロート出口からノズル下流の配管臼り
部始点までの距離が４ｄ以上あることである。また、本
実施例ではノズル上流側圧力取出口を原子炉圧力容器側
面の主蒸気ノズルと離れた位置に設け、ノズル上流側圧
力として原子炉ドーム圧力を測定する。
流量計測ノズルの流量係数は、流路内に非圧縮性流体を
流して測定するが、このときスロート部圧力取出ロ位置
を適当に選定することが重要である。
流して測定するが、このときスロート部圧力取出ロ位置
を適当に選定することが重要である。
本実施例の場合のノズル内の圧力分布を第３図に示す。
図の横軸は原子炉ドームを起点に流路の位置を示してお
り、ドームからノズル、デイフユーザ、配管と続いてい
る。図の縦軸は流路各部の圧力を原子炉ドーム圧力を基
準に圧力降下で示しており、マイナス方向に行くほど圧
力が低い、なお、圧力降下量はスロート部動圧ρｖ２／
２で除し無次元表示しである。■はスロート部平均流速
、ρは流体の密度である。また、圧力測定点は流路の中
心軸に対し垂直な同一平面上に９０°間隔で周方向に四
ケ所設けており、各方向の圧力は図中に異なる記号で示
しである１次に、ノズル部の圧力降下について述べる。
り、ドームからノズル、デイフユーザ、配管と続いてい
る。図の縦軸は流路各部の圧力を原子炉ドーム圧力を基
準に圧力降下で示しており、マイナス方向に行くほど圧
力が低い、なお、圧力降下量はスロート部動圧ρｖ２／
２で除し無次元表示しである。■はスロート部平均流速
、ρは流体の密度である。また、圧力測定点は流路の中
心軸に対し垂直な同一平面上に９０°間隔で周方向に四
ケ所設けており、各方向の圧力は図中に異なる記号で示
しである１次に、ノズル部の圧力降下について述べる。
原子炉ドーム内は流路が広いため流速はスロート部に比
べて無視できるほど小さい。従って、原子炉ドーム内で
は流体の全圧は静圧に等しいとみなせる。ノズル内では
流体は加速され動圧が増加するが、ベルヌイの定理より
、ドーム内とノズル内とで全圧が保存されているから、
ノズル内では動圧の増加に伴って静圧が低下する。これ
が図にみられるノズル部の圧力降下である。従って、原
理的には圧力降下からスロート部動圧を求め、これから
流量を求めることができ、これを表現したのが前述の（
１）式である。
べて無視できるほど小さい。従って、原子炉ドーム内で
は流体の全圧は静圧に等しいとみなせる。ノズル内では
流体は加速され動圧が増加するが、ベルヌイの定理より
、ドーム内とノズル内とで全圧が保存されているから、
ノズル内では動圧の増加に伴って静圧が低下する。これ
が図にみられるノズル部の圧力降下である。従って、原
理的には圧力降下からスロート部動圧を求め、これから
流量を求めることができ、これを表現したのが前述の（
１）式である。
ところで第３図によるとノズル入口円弧及びスロート入
口付近では圧力降下量が一定でない。これは、入口円弧
で流れのはく離を生じ、はく離泡がスロート入口に達し
ているためである０図にみられるように、この位置では
周方向位置によって圧力降下量が相違しており空間的に
安定してない。
口付近では圧力降下量が一定でない。これは、入口円弧
で流れのはく離を生じ、はく離泡がスロート入口に達し
ているためである０図にみられるように、この位置では
周方向位置によって圧力降下量が相違しており空間的に
安定してない。
また、一般にはく離泡を生じている位置では圧力降下特
性は流量変化に対しても安定していないため、流量計測
用の圧力取出し口を設けるには不適当である。次にスロ
ート中はどの位置で圧力が高い部分があるが、ここは、
はく離していた流れが、再び、スロート壁面に付着する
再付着点でその下流にはく離泡が達することはない、再
付着点の下流では流れは安定しており圧力取出し口の設
置に適している。従って、スロート部圧力取出口は再付
着点からスロート出口までの範囲に設ければよい、入口
円弧半径０．２ｄ〜０．４５ ｄの本ノズルでは再付着
点は原子炉圧力容器内表面を含む円筒面から０．９６
ｄ 以内の位置である。従って、スロート部圧力取出口
は０．９６ ｄ より下流が適切である。
性は流量変化に対しても安定していないため、流量計測
用の圧力取出し口を設けるには不適当である。次にスロ
ート中はどの位置で圧力が高い部分があるが、ここは、
はく離していた流れが、再び、スロート壁面に付着する
再付着点でその下流にはく離泡が達することはない、再
付着点の下流では流れは安定しており圧力取出し口の設
置に適している。従って、スロート部圧力取出口は再付
着点からスロート出口までの範囲に設ければよい、入口
円弧半径０．２ｄ〜０．４５ ｄの本ノズルでは再付着
点は原子炉圧力容器内表面を含む円筒面から０．９６
ｄ 以内の位置である。従って、スロート部圧力取出口
は０．９６ ｄ より下流が適切である。
スロート部圧力取出口をこの位置に設けた本発明では、
流量係数が流量変化に対して安定しており、また、膨張
補正係数がＪＩＳで規定するノズルの場合と一致するか
ら、流量計測ノズルとして使用することができる。
流量係数が流量変化に対して安定しており、また、膨張
補正係数がＪＩＳで規定するノズルの場合と一致するか
ら、流量計測ノズルとして使用することができる。
第二、第三の実施例として、第１図に類似したノズルを
第４図および第５図に示す。これは主蒸気ノズル入口形
状を円筒状の原子炉圧力容器壁面に沿うようにしたもの
である。本実施例は原子炉圧力容器の内径が１０ｄの場
合を示したもので、図はノズルの中心軸を含み原子炉圧
力容器の中心軸に垂直な平面でのノズル断面図である。
第４図および第５図に示す。これは主蒸気ノズル入口形
状を円筒状の原子炉圧力容器壁面に沿うようにしたもの
である。本実施例は原子炉圧力容器の内径が１０ｄの場
合を示したもので、図はノズルの中心軸を含み原子炉圧
力容器の中心軸に垂直な平面でのノズル断面図である。
本実施例では第１図に比べ、スロート部圧力取出ロ位置
が相対的に下流側に位置するから、第１図の場合と同様
ノズル入口付近の流れのはく離の影響は受けず、流量計
測が可能である。
が相対的に下流側に位置するから、第１図の場合と同様
ノズル入口付近の流れのはく離の影響は受けず、流量計
測が可能である。
本発明を適用した場合、従来主蒸気配管に設置していた
ベンチュリノズルが不要となるので主蒸気配管径路が短
縮でき、原子炉施設の小型化、被爆低減の効果がある。
ベンチュリノズルが不要となるので主蒸気配管径路が短
縮でき、原子炉施設の小型化、被爆低減の効果がある。
また、主蒸気ノズルに主蒸気配管破断事故に対する放出
流量制限器としての機能をもたせることができるから安
全性が向上する。
流量制限器としての機能をもたせることができるから安
全性が向上する。
第１図は本発明の一実施例の原子炉圧力容器主蒸気ノズ
ルの中心軸を含む面での断面図、第２図は本発明の実施
例を示す原子炉ドーム部の主蒸気ノズルの中心軸を含む
面での断面図、第３図は流路内圧力分布図、第４図、第
５図は本発明の第二。 第三の実施例での断面図である。 １・・・ノズル入口円弧部、２・・・ノズルスロート部
、來Ｚ図
ルの中心軸を含む面での断面図、第２図は本発明の実施
例を示す原子炉ドーム部の主蒸気ノズルの中心軸を含む
面での断面図、第３図は流路内圧力分布図、第４図、第
５図は本発明の第二。 第三の実施例での断面図である。 １・・・ノズル入口円弧部、２・・・ノズルスロート部
、來Ｚ図
Claims (1)
- １、ＢＷＲ原子炉圧力容器の主蒸気出口のノズルで、円
弧状輪郭をもつ入口部と円筒状のスロートとからなり、
その縦断面形状が前記スロートの直径ｄ、入口円弧半径
０．２ｄ〜０．４５ｄ、前記スロートの長さは前記原子
炉圧力容器の内表面を含む円筒面を始点にノズル中心軸
に沿つた距離で、１．４３ｄ以上下流に前記スロートの
後縁が位置する長さであり、これと同様に測った距離で
０．９６ｄ以上下流でかつ、前記スロートの後縁の上流
の範囲に前記スロートの圧力取出口を設けたことを特徴
とする流量計測ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2218916A JPH087274B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 原子炉圧力容器直付型流量計測ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2218916A JPH087274B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 原子炉圧力容器直付型流量計測ノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04102095A true JPH04102095A (ja) | 1992-04-03 |
| JPH087274B2 JPH087274B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=16727330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2218916A Expired - Fee Related JPH087274B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 原子炉圧力容器直付型流量計測ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH087274B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11232874B2 (en) * | 2017-12-18 | 2022-01-25 | Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc | Multiple-path flow restrictor nozzle |
-
1990
- 1990-08-22 JP JP2218916A patent/JPH087274B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH087274B2 (ja) | 1996-01-29 |
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