特許 7102287 原子炉のジェットポンプアセンブリのノズルの洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-08

(45)【発行日】2022-07-19

(54)【発明の名称】原子炉のジェットポンプアセンブリのノズルの洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/28 20060101AFI20220711BHJP

   G21C 15/25 20060101ALI20220711BHJP

   B08B 9/043 20060101ALI20220711BHJP

   B08B 3/02 20060101ALI20220711BHJP

【ＦＩ】

G21F9/28 522C

G21C15/25

B08B9/043 433

B08B3/02 F

【請求項の数】 13

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018159962

(22)【出願日】2018-08-29

(65)【公開番号】P2019060857

(43)【公開日】2019-04-18

【審査請求日】2021-07-20

(31)【優先権主張番号】15/696,537

(32)【優先日】2017-09-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】508177046

【氏名又は名称】ジーイー－ヒタチ・ニュークリア・エナジー・アメリカズ・エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】ＧＥ－ＨＩＴＡＣＨＩ ＮＵＣＬＥＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＡＭＥＲＩＣＡＳ， ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110002516

【氏名又は名称】特許業務法人白坂

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】クリストファー・マーティン・ウェルシュ

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開平７－５５９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－１９７００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２７０３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１７８１９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｆ ９／２８

Ｇ２１Ｃ １５／２５

Ｂ０８Ｂ ９／０４３

Ｂ０８Ｂ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子炉のジェットポンプアセンブリを洗浄する方法であって、
第１の液体で満たされたジェットポンプアセンブリの内部を、該内部から前記第１の液体をパージすべくガスを注入することによって空にし、空にされた表面をもたらすステップ（２１０）と、
前記空にされた表面へと第２の液体の噴流を案内するステップ（２２０）と
を含む方法。

【請求項2】

前記空にするステップ（２１０）は、前記ガスを注入して前記ジェットポンプアセンブリのノズル（３０８）の内面（３１６）を露出させるステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記空にするステップ（２１０）は、前記第１の液体をパージすべく前記ガスとして空気を注入するステップを含み、前記第１の液体は水である、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記空にするステップ（２１０）は、前記第１の液体の高さ（３１８）を前記ジェットポンプアセンブリのノズル（３０８）の遠位端まで下方へと駆動するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記空にするステップ（２１０）は、前記ジェットポンプアセンブリのすべてのノズル（３０８）から前記第１の液体を同時にパージするステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記ジェットポンプアセンブリは、入口上昇管（３０４）および２つの入口ミキサ（３１４）を含み、前記空にするステップ（２１０）は、前記第１の液体を前記入口上昇管（３０４）および前記２つの入口ミキサ（３１４）において同じ高さまで下方へと駆動するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記空にするステップ（２１０）は、前記第１の液体の高さ（３１８）を前記２つの入口ミキサ（３１４）の各々のスロート部（３１２）まで下方へと駆動するステップを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記注入するステップは、約１０～３５ポンド／平方インチの範囲の圧力で実行される、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記注入するステップは、前記ガスが前記ジェットポンプアセンブリのノズル（３０８）によって定められる容積の少なくとも９５％を占めるように実行される、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記案内するステップ（２２０）は、少なくとも２０，０００ポンド／平方インチの圧力で実行される、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記案内するステップ（２２０）は、前記第２の液体としての水を前記空にされた表面へと押し進めることで、前記空にされた表面から酸化物の付着物を除去するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記水を押し進めるステップは、前記空にされた表面から前記酸化物の付着物の少なくとも８０％が除去されるように実行される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記空にするステップ（２１０）は、前記ジェットポンプアセンブリの第１のノズル（３０８）へとパージツール（３０２）を挿入して前記ガスを注入するステップを含み、前記案内するステップ（２２０）は、前記ジェットポンプアセンブリの第２のノズル（３０８）へと洗浄ツール（３１０）を挿入して前記第２の液体の噴流を供給するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、原子炉のジェットポンプアセンブリの洗浄方法に関する。

【背景技術】

【0002】

図１が、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器内の従来からのジェットポンプアセンブリの切断図である。図１を参照すると、誘因流体（原子炉圧力容器の外側の液体冷却剤）の駆動流１０２が、入口上昇管１０４に進入し、入口エルボ１０６へと上方に流れる。駆動流１０２がノズル１０８を通って下方へと放出されるとき、吸引流体（原子炉圧力容器の内部の液体冷却剤）の同伴流１１０が、入口ミキサ１１４のスロート部１１２へと引き込まれ、駆動流１０２と混合する。混合流は、ディフューザ１１６へと下方に進み、ディフューザ１１６において、混合流の運動エネルギが圧力に変換される。

【0003】

沸騰水型原子炉が保守のために停止させられたとき、ジェットポンプアセンブリは、駆動流１０２および同伴流１１０の液体を依然として含む。結果として、ジェットポンプアセンブリの洗浄は、典型的には、洗浄のための所望の表面への適切なアクセスを可能にするために、ジェットポンプアセンブリの分解を必要とする。ジェットポンプアセンブリを分解することなく洗浄するための努力がなされているが、ジェットポンプアセンブリを適切に洗浄する能力は、このような状況において依然として課題である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許第６，６２２，９４１号明細書

【発明の概要】

【0005】

原子炉のジェットポンプアセンブリの洗浄方法が、第１の液体で満たされたジェットポンプアセンブリの内部を、内部から第１の液体をパージすべくガスを注入することによって空にすることで、空にされた表面をもたらすステップを含むことができる。さらに、この方法は、空にされた表面へと第２の液体の噴流を案内するステップを含むことができる。

【0006】

ジェットポンプアセンブリの内部を空にするステップは、ガスを注入してジェットポンプアセンブリのノズルの内面を露出させるステップを含むことができる。

【0007】

ジェットポンプアセンブリの内部を空にするステップは、第１の液体をパージするためのガスとして空気を注入するステップを含むことができる。第１の液体は、水であってよい。

【0008】

ジェットポンプアセンブリの内部を空にするステップは、第１の液体の高さをジェットポンプアセンブリのノズルの遠位端まで下方へと駆動するステップを含むことができる。

【0009】

ジェットポンプアセンブリの内部を空にするステップは、ジェットポンプアセンブリのすべてのノズルから第１の液体を同時にパージするステップを含むことができる。

【0010】

ジェットポンプアセンブリは、入口上昇管および２つの入口ミキサを含むことができる。ジェットポンプアセンブリの内部を空にするステップは、第１の液体を入口上昇管および前記２つの入口ミキサにおいて同じ高さまで下方へと駆動するステップを含むことができる。

【0011】

ジェットポンプアセンブリの内部を空にするステップは、第１の液体の高さを２つの入口ミキサの各々のスロート部まで下方へと駆動するステップを含むことができる。

【0012】

ガスの注入を、約１０～３５ポンド／平方インチの範囲の圧力で実行することができる。

【0013】

ガスの注入を、ガスがジェットポンプアセンブリのノズルによって定められる容積の少なくとも９５％を占めるように実行することができる。

【0014】

第２の液体の噴流を案内するステップを、少なくとも２０，０００ポンド／平方インチの圧力で実行することができる。

【0015】

第２の液体の噴流を案内するステップは、第２の液体としての水を空にされた表面へと押し進めることで、空にされた表面から酸化物の付着物を除去するステップを含むことができる。

【0016】

水を押し進めることを、空にされた表面から酸化物の付着物の少なくとも８０％が除去されるように実行することができる。

【0017】

ジェットポンプアセンブリの内部を空にするステップは、ジェットポンプアセンブリの第１のノズルへとパージツールを挿入してガスを注入するステップを含むことができる。第２の液体の噴流を案内するステップは、ジェットポンプアセンブリの第２のノズルへと洗浄ツールを挿入して第２の液体の噴流を供給するステップを含むことができる。

【0018】

本明細書における実施形態（ただし、これらに限られるわけではない）の種々の特徴および利点は、「発明を実施するための形態」を添付の図面と併せて検討することで、さらに明らかになるであろう。添付の図面は、例示を目的として提供されているにすぎず、添付の図面を、特許請求の範囲の技術的範囲を限定するものと解釈してはならない。添付の図面は、とくに明示されない限り、必ずしも縮尺どおりに描かれていないと考えるべきである。分かり易くする目的で、図面のさまざまな寸法は、誇張されている場合がある。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器内の従来からのジェットポンプアセンブリの切断図である。

【図2】典型的な実施形態による原子炉のジェットポンプアセンブリの洗浄方法のフロー図である。

【図3】典型的な実施形態による原子炉のジェットポンプアセンブリの洗浄方法の別のフロー図である。

【図4】典型的な実施形態による洗浄方法の最中のジェットポンプアセンブリの断面図である。

【図5】従来からの洗浄方法の後のジェットポンプアセンブリのノズルの実物大模型の写真である。

【図6】典型的な実施形態による洗浄方法の後のジェットポンプアセンブリのノズルの実物大模型の写真である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

或る要素または層が、別の要素または層に対して「上に（ｏｎ）ある」、「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」、「結合する（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」、または「覆う（ｃｏｖｅｒｉｎｇ）」と言及される場合、その要素または層は、他の要素または層に対して直接的に上にあり、接続され、結合し、あるいは覆っても、介在の要素または層が存在してもよい。反対に、或る要素が別の要素または層に対して「直接的に上にある」、「直接的に接続される」、または「直接的に結合する」と言及される場合、介在の要素または層は存在しない。本明細書の全体を通して、類似する符号は類似する要素を指す。本明細書において使用されるとき、用語「および／または」は、関連して列挙される項目の１つ以上からなるあらゆるすべての組み合わせを含む。

【0021】

本明細書において、「第１の」、「第２の」、「第３の」、などの用語が、種々の要素、部品、領域、層、および／または部分を説明して使用されるかもしれないが、これらの要素、部品、領域、層、および／または部分は、これらの用語によって限定されるものではないことを理解されたい。これらの用語は、或る要素、部品、領域、層、または部分を別の領域、層、または部分から区別するために使用されているにすぎない。したがって、以下で論じられる第１の要素、部品、領域、層、または部分を、典型的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２の要素、部品、領域、層、または部分と呼ぶことが可能である。

【0022】

空間的に相対的な用語（例えば、「真下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下方（ｂｅｌｏｗ）」、「下側（ｌｏｗｅｒ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、「上側（ｕｐｐｅｒ）」、など）は、本明細書において、図面に示されているとおりの或る要素または特徴の別の要素または特徴との関係を記述するための説明を容易にするために使用され得る。空間的に相対的な用語が、図面に示されている向きに加えて、使用時または動作時の装置の種々の向きを包含するように意図されていることを、理解すべきである。例えば、図中の装置が上下逆さまにされた場合、他の要素または特徴の「下方」または「真下」にあると記述される要素は、他の要素または特徴の「上方」に位置すると考えられる。したがって、「下方（ｂｅｌｏｗ）」という用語は、上方および下方の両方の向きを含むことができる。装置を他の向きにする（９０度回転させる、または他の向きに回転させる）ことも可能であり、本明細書で使用される空間的に相対的な記述は、それに応じて解釈される。

【0023】

本明細書で用いられる用語は、種々の実施形態の説明だけを目的とし、典型的な実施形態の限定を意図していない。本明細書において使用されるとき、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「前記（ｔｈｅ）」は、そのようでないことが文脈から明らかでない限り、複数形も含むように意図される。さらに、用語「・・・を含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「・・・を含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「・・・を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、および／または「・・・を備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書において使用されるとき、そこに記載された特徴、完全体、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを規定するが、１つ以上の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはこれらの組の存在または追加を除外しないことを、理解できるであろう。

【0024】

典型的な実施形態が、典型的な実施形態の理想的な実施形態（および、中間構造）の概略図である断面図を参照して、本明細書において説明される。したがって、例えば製造技術および／または公差の結果としての図示の形状からの変形が想定される。したがって、典型的な実施形態は、本明細書に示される各領域の形状に限定されると考えられてはならず、例えば製造により生じる形状の変更を含む。

【0025】

とくに定義されない限り、本明細書において用いられるすべての用語（技術的な用語および科学的な用語を含む）は、典型的な実施形態が属する技術分野の当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。さらに、一般的に用いられる辞書で定義された用語を含む用語が、関連の技術の文脈における意味に矛盾しない意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書において明示的に定義されない限り、理想化された意味または過度に形式的な意味では解釈されないことを、理解できるであろう。

【0026】

図２が、典型的な実施形態による原子炉のジェットポンプアセンブリの洗浄方法のフロー図である。図２を参照すると、原子炉のジェットポンプアセンブリの洗浄方法は、空にするステップ２１０および案内するステップ２２０を含む。さらに、洗浄に先立ってジェットポンプアセンブリを分解する必要がないため、時間およびコストが節約される。

【0027】

空にするステップ２１０は、原子炉のジェットポンプアセンブリの内部を空にして、空にされた表面をもたらすステップを含む。空にするステップ２１０の実行に先立って、ジェットポンプアセンブリの内部を、第１の液体で満たしてもよい。案内するステップ２２０は、原子炉のジェットポンプアセンブリの空にされた表面へと第２の液体の噴流を案内することを含む。第１の液体は、第２の液体と同じ物質（または、異なる物質）であってよい。

【0028】

図３が、典型的な実施形態による原子炉のジェットポンプアセンブリの洗浄方法の別のフロー図である。図３を参照すると、空にするステップ２１０は、挿入サブステップ２１２および注入サブステップ２１４を含むことができる。挿入サブステップ２１２は、パージツールをジェットポンプアセンブリの第１のノズルへと挿入することを含む。注入サブステップ２１４は、パージツールによってガスを注入することでジェットポンプアセンブリの内部から第１の液体をパージして空にされた表面をもたらすことを含む。

【0029】

案内するステップ２２０は、挿入サブステップ２２２および供給サブステップ２２４を含むことができる。挿入サブステップ２２２は、洗浄ツールをジェットポンプアセンブリの第２のノズルへと挿入することを含む。供給サブステップ２２４は、第２の液体の噴流を供給してジェットポンプアセンブリの空にされた表面を洗浄することを含む。

【0030】

典型的な実施形態によれば、原子炉のジェットポンプアセンブリの洗浄方法は、第１の液体で満たされたジェットポンプアセンブリの内部を、内部から第１の液体をパージすべくガスを注入することによって空にすることで、空にされた表面をもたらすことを含むことができる。空にすることは、ガスを注入することによってジェットポンプアセンブリのノズルの少なくとも内面を露出させることを含むことができる。注入を、ガスがジェットポンプアセンブリのノズルによって定められる容積の少なくとも９５％を占めるように実行することができる。例えば、空にすることは、第１の液体をパージするためのガスとして空気を注入することを含むことができる。注入を、約１０～３５ポンド／平方インチの範囲の圧力で実行することができる。第１の液体は、水であってよい。

【0031】

加えて、この洗浄方法は、ジェットポンプアセンブリ内の空にされた表面へと第２の液体の噴流を案内することを含むことができる。案内を、少なくとも２０，０００ポンド／平方インチの圧力で行うことができる。例えば、案内は、第２の液体としての水を空にされた表面へと押し進め、この表面から酸化物の付着物を除去することを含むことができる。水を押し進めることを、空にされた表面から酸化物の付着物の少なくとも８０％が除去されるように実行することができる。

【0032】

図４は、典型的な実施形態による洗浄方法の最中のジェットポンプアセンブリの断面図である。図４を参照すると、ジェットポンプアセンブリは、１対の入口エルボ３０６を含む二股構造へと接続された入口上昇管３０４を含む。各々の入口エルボ３０６は、入口ミキサ３１４のスロート部３１２の中へと延びるノズル３０８に変化する。各々の入口エルボ３０６に関して、図４には１つのノズル３０８しか示されていないが、他の構成も可能であることを理解すべきである。例えば、ジェットポンプアセンブリを、各々の入口エルボ３０６に関して複数のノズル（例えば、５つのノズル）が設けられてもよいように構成することができる。

【0033】

原子炉が運転されているとき、第１の流体が、入口上昇管３０４を通って上方に流れ、各々の入口エルボ３０６に向かって分割され、ノズル３０８を通って流れ出る。結果として、（少なくとも入口上昇管３０４、入口エルボ３０６、およびノズル３０８によって定められる）ジェットポンプアセンブリの内部は、原子炉の運転中に第１の液体で満たされる。さらに、第１の液体は、原子炉が保守のために停止させられたとき、ジェットポンプアセンブリ内に依然として存在する。

【0034】

ジェットポンプアセンブリの洗浄方法において、初期の空にするステップは、パージ用のガスを注入するために、ジェットポンプアセンブリの第１のノズル（例えば、図４の左側のノズル３０８）へとパージツール３０２を挿入することを含む。さらに、その後の案内するステップは、洗浄用の第２の液体の噴流を供給するために、ジェットポンプアセンブリの第２のノズル（例えば、図４の右側のノズル３０８）へと洗浄ツール３１０を挿入することを含む。反対に、パージツール３０２および洗浄ツール３１０の位置を入れ換えることによって、第１のノズルを洗浄することができる。

【0035】

第１のノズルおよび第２のノズルが、別々の入口エルボ３０６に位置している必要はないことを、理解すべきである。例えば、ジェットポンプアセンブリが各々の入口エルボ３０６に関して複数のノズルを含むように構成される場合、第１のノズルおよび第２のノズルは、同じ入口エルボ３０６に位置しても、異なる入口エルボ３０６に位置してもよい。さらに、第２のノズルの洗浄後に、ジェットポンプアセンブリ内の空にされた表面を維持するためにパージツール３０２を第１のノズルに残しつつ、洗浄ツール３１０を別のノズルを洗浄するために移動させることができる。さらに、パージツール３０２および洗浄ツール３１０を、干渉の可能性を回避するために、パージおよび洗浄のための別々のノズルへと挿入することが有益であり得るが、典型的な実施形態がこれに限定されないことを、理解すべきである。

【0036】

パージツール３０２は、湾曲棒（ｂｅｎｔ ｗａｎｄ）を含むことができ、湾曲棒の遠位端に注入ヘッドが取り付けられている。パージツール３０２を、湾曲棒を介して操作することができる。典型的な実施形態において、湾曲棒は、第１の角度部分、第２の角度部分、およびＵ字形部分を含むことができる。施設の運転員は、湾曲棒の近位端によってパージツール３０２を操作し、Ｕ字形部分をスロート部３１２へと降下させ、注入ヘッドを第１のノズル（例えば、図４の左側のノズル３０８）へと下方から導入することができる。

【0037】

同様に、洗浄ツール３１０は、湾曲棒を含むことができ、湾曲棒の遠位端にスプレーヘッドが取り付けられている。パージツール３０２と同様に、洗浄ツール３１０を、湾曲棒を介して操作することができる。典型的な実施形態において、湾曲棒は、第１の角度部分、第２の角度部分、およびＵ字形部分を含むことができる。施設の運転員は、湾曲棒の近位端によって洗浄ツール３１０を操作し、Ｕ字形部分をスロート部３１２へと降下させ、スプレーヘッドを第２のノズル（例えば、図４の右側のノズル３０８）へと下方から導入することができる。

【0038】

ジェットポンプアセンブリの内部を空にするとき、パージツール３０２が、内部の第１の液体を少なくともジェットポンプアセンブリのノズル３０８の遠位端に一致する高さ３１８まで下方へと駆動すべくガスを注入するために使用される。さらに、ノズル３０８の遠位端が水平方向に整列している場合、パージツール３０２によってガスを注入することで、ジェットポンプアセンブリのすべてのノズル３０８から第１の液体を同時にパージすることができる。さらに、ジェットポンプアセンブリが入口上昇管３０４および２つの入口ミキサ３１４を含む場合、空にすることは、入口上昇管３０４および２つの入口ミキサ３１４において同じである高さ３１８まで第１の液体を下方へと駆動することを含むことができる。例えば、空にすることは、第１の液体の高さ３１８を２つの入口ミキサ３１４のそれぞれのスロート部３１２まで下方へと駆動することを含むことができる。

【0039】

ジェットポンプアセンブリからの第１の液体のパージの結果として、各々のノズル３０８の内面３１６が露出する。次いで、洗浄ツール３１０を使用して第２の液体の噴流を内面３１６へと案内し、ジェットポンプアセンブリを洗浄することができる。

【0040】

上述したように、空にするステップおよび案内するステップは、ジェットポンプアセンブリを分解することなく実行することが可能である。この洗浄方法は、ジェットポンプアセンブリを分解することなく実行できるため、停止時間を短縮することができ、原子炉をより迅速に通常運転に復帰させることができる。

【0041】

図５は、従来からの洗浄方法の後のジェットポンプアセンブリのノズルの実物大模型の写真である。図５を参照すると、従来からの洗浄方法の後のノズルの実物大模型には、かなりの量の模擬付着物が依然として残っている。

【0042】

図６は、典型的な実施形態による洗浄方法の後のジェットポンプアセンブリのノズルの実物大模型の写真である。図６を参照すると、ノズルの実物大模型からの模擬付着物の除去は、典型的な実施形態による洗浄方法の後で、（図５と比較して）大幅に改善されている。

【0043】

いくつかの典型的な実施形態を本明細書において開示したが、他の変種も可能であることを理解されたい。そのような変種を、本開示の技術的思想および技術的範囲からの逸脱と考えてはならず、当業者にとって自明であると考えられるそのような変更のすべては、以下の特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。

【符号の説明】

【0044】

１０２ 駆動流
１０４ 入口上昇管
１０６ 入口エルボ
１０８ ノズル
１１０ 同伴流
１１２ スロート部
１１４ 入口ミキサ
１１６ ディフューザ
３０２ パージツール
３０４ 入口上昇管
３０６ 入口エルボ
３０８ ノズル
３１０ 洗浄ツール
３１２ スロート部
３１４ 入口ミキサ
３１６ 内面
３１８ 高さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】