特許 7256843 マルチループの金属冷却原子炉システムにおける逆流防止のための配管の改良

(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】2023-04-04

(45)【発行日】2023-04-12

(54)【発明の名称】マルチループの金属冷却原子炉システムにおける逆流防止のための配管の改良

(51)【国際特許分類】

   G21C 15/247 20060101AFI20230405BHJP

   G21D 1/02 20060101ALI20230405BHJP

【ＦＩ】

G21C15/247

G21D1/02 L

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021093864

(22)【出願日】2021-06-03

(62)【分割の表示】P 2018549132の分割

【原出願日】2016-12-05

(65)【公開番号】P2021144050

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2021-06-04

(31)【優先権主張番号】14/960,511

(32)【優先日】2015-12-07

(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】弁理士法人白坂

(72)【発明者】

【氏名】ローウェン，エリック・ポール

(72)【発明者】

【氏名】ストレーゲ，セス・ライアン・ポール

(72)【発明者】

【氏名】オネイル，ニコラス・フランシス

(72)【発明者】

【氏名】オコナー，コリン・クリストファー

(72)【発明者】

【氏名】カーティン，チェルシー・アン

(72)【発明者】

【氏名】ウー，エドウィン

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－１４８８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０６６９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５４－０５７２９５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５８－０３６１４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０６－１４３５７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｃ １５／００

Ｇ２１Ｄ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

逆流低減管の製造方法であって、
管を３Ｄ印刷することを含み、前記管が、
少なくとも１つの管状部分であって、前記少なくとも１つの管状部分の長さに沿って均一な第１直径を有する少なくとも１つの管状部分と、
逆流を制限するように構成された少なくとも１つの流体ダイオード部分とを備え、
前記流体ダイオード部分が、
第１部分であって、前記第１部分の最大点において第２直径を有する第１部分と、
第２部分であって、前記第２部分の最大点において第３直径を有する第２部分とを含み、
前記第１部分は、前記第２部分と比べて、より前記管の入口に近く、その最も広い点において第１半径を有し、
前記第２部分が、その最も広い点において第２半径を有し、前記第１半径が、前記第２部分の前記第２半径の１．９～２．２倍であり、
前記第１部分および前記第２部分の断面が円錐台形である、製造方法。

【請求項2】

前記少なくとも１つの管状部分および前記少なくとも１つの流体ダイオード部分は、３Ｄ印刷によって一体的に形成される、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

前記第２直径が、前記第３直径および前記第１直径の各々よりも大きい、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項4】

前記少なくとも１つの流体ダイオード部分が第２長さを有し、前記第２部分が第３長さを有し、前記第２長さが前記第２部分の前記第３長さの１．９～２．２倍である、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項5】

前記少なくとも１つの流体ダイオード部分が第２長さを有し、前記第１部分が、その最も広い点において第１半径を有し、前記少なくとも１つの流体ダイオード部分の前記第２長さが、前記第１部分の前記第１半径の２．１～２．４倍である、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項6】

前記第１部分が、前記管の入口端部に近づくほど大きな直径を有し、前記管の出口端部に近づくほど小さな直径を有する、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項7】

前記第１部分および前記第２部分の各々が、前記管の入口端部に近づくほど大きな直径を有し、前記管の出口端部に近づくほど小さな直径を有し、前記第１部分が、ローブを含み、前記ローブの一部が、前記逆流低減管の長さに沿った前記少なくとも１つの管状部分の一部と重なり合う、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項8】

前記逆流低減管が、前記逆流低減管の長さに沿って複数の流体ダイオード部分を含む、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項9】

前記複数の流体ダイオード部分のうちの少なくとも１つが、前記逆流低減管の前記長さに沿って中心に配置されている、
請求項８に記載の製造方法。

【請求項10】

前記複数の流体ダイオード部分の少なくとも１つが、前記管の前記入口に隣接して配置されている、
請求項８に記載の製造方法。

【請求項11】

前記複数の流体ダイオード部分の少なくとも１つが、前記管の出口に隣接して配置されている、
請求項９に記載の製造方法。

【請求項12】

前記逆流低減管が、複数の管状部分を含み、前記複数の管状部分のうち少なくとも１つが、前記複数の流体ダイオード部分のうち隣接する２つの間にある、
請求項９に記載の製造方法。

【請求項13】

前記管の出口から前記管の前記入口への流れが、２０ｐｓｉ～２５ｐｓｉの範囲の圧力降下を受ける、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項14】

前記管の前記入口から前記管の出口への流れが、５ｐｓｉ～８ｐｓｉの範囲の圧力降下を受ける、
請求項１に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁ポンプの逆流低減管に関する。

【背景技術】

【0002】

ナトリウム冷却原子炉は、電磁ポンプを利用してナトリウム流体を熱交換器から炉心の底部に流す。一般に、各々が２つの出口管を含む４つの回路ポンプが使用される。１つのポンプが運転不能な場合、他の３つのポンプが、運転不能なポンプの出口に流体を逆流させてしまう場合がある。

【発明の概要】

【0003】

少なくとも１つの例示的実施形態は、逆流低減管を含むナトリウム冷却原子炉に関する。

【0004】

少なくとも１つの例示的実施形態では、ナトリウム冷却原子炉は、少なくとも１つの電磁ポンプアセンブリおよび逆流低減管を含む。逆流低減管は、入口と、出口と、第１長さおよび第１直径を有する少なくとも１つの管状部分と、入口と出口との間にある少なくとも１つの流体ダイオード部分とを含んでもよい。少なくとも１つの管状部分は、入口と出口との間にある。少なくとも１つの流体ダイオード部分は、第１部分の最大点において第２直径を有する第１部分と、第２部分の最大点において第３直径を有する第２部分とを含んでもよい。第１部分は、第２部分と比べて、より入口に近い。少なくとも１つの流体ダイオード部分は、逆流を制限するように構成されている。

【0005】

少なくとも１つの例示的実施形態では、第２直径は、第３直径および第１直径の各々よりも大きい。第１部分は、その最も広い点において第１半径を有してもよい。第２部分は、その最も広い点において第２半径を有してもよい。第１半径は、第２部分の第２半径の約１．９～約２．２倍である。

【0006】

少なくとも１つの例示的実施形態では、少なくとも１つの流体ダイオード部分は第２長さを有し、第２部分は第３長さを有する。第２長さは、第２部分の第３長さの約１．９～約２．２倍である。

【0007】

少なくとも１つの例示的実施形態では、少なくとも１つの流体ダイオード部分は第２長さを有し、第１部分はその最も広い点において第１半径を有する。少なくとも１つの流体ダイオード部分の第２長さは、第１部分の第１半径の約２．１～約２．４倍である。

【0008】

少なくとも１つの例示的実施形態では、第２部分の断面は、概して円筒形である。少なくとも１つの例示的実施形態では、第１部分の断面は、概して円錐台形であり、第１部分は、管の入口端部に近づくほど大きな直径を有し、管の出口端部に近づくほど小さな直径を有する。

【0009】

少なくとも１つの例示的実施形態では、第１部分および第２部分の断面は、概して、円錐台形である。

【0010】

少なくとも１つの例示的実施形態では、第１部分および第２部分の各々は、管の入口端部に近づくほど大きな直径を有し、管の出口端部に近づくほど小さな直径を有する。第１部分はローブを含んでもよい。ローブの一部は、少なくとも１つの管状部分の一部と重なり合ってもよい。

【0011】

少なくとも１つの例示的実施形態では、逆流低減管は、逆流低減管の長さに沿って複数の流体ダイオード部分を含む。複数の流体ダイオード部分の少なくとも１つは、逆流低減管の長さに沿って中心に配置されていてもよい。少なくとも１つの例示的実施形態では、複数の流体ダイオード部分の少なくとも１つは、逆流低減管の入口に隣接して配置されている。少なくとも１つの例示的実施形態では、複数の流体ダイオード部分の少なくとも１つは、逆流低減管の出口に隣接して配置されている。

【0012】

少なくとも１つの例示的実施形態では、逆流低減管は、複数の管状部分を含む。複数の管状部分のうち少なくとも１つは、複数の流体ダイオード部分の隣接する２つの間にある。

【0013】

少なくとも１つの例示的実施形態では、出口から入口への流れは、約２０ｐｓｉ～約２５ｐｓｉの範囲の圧力降下を受ける。少なくとも１つの例示的実施形態では、入口から出口への流れは、約５ｐｓｉ～約８ｐｓｉの範囲の圧力降下を受ける。

【0014】

少なくとも１つの例示的実施形態は、逆流低減管に関する。

【0015】

少なくとも１つの例示的実施形態では、ナトリウム冷却原子炉用の逆流低減管は、長さおよび直径を有する少なくとも１つの管状部分と、逆流を制限するように構成された少なくとも１つの流体ダイオード部分とを含む。少なくとも１つの管状部分の直径は、少なくとも１つの管状部分の長さに沿ってほぼ均一である。流体ダイオード部分は、少なくとも１つの管状部分の直径よりも大きな直径を有する少なくとも１つの部分を含んでもよく、この少なくとも１つの部分の直径は、少なくとも１つの管状部分の直径の約１．９～約２．２倍である。

【0016】

少なくとも１つの例示的実施形態は、ナトリウム冷却原子炉における逆流を低減する方法に関する。

【0017】

少なくとも１つの例示的実施形態では、ナトリウム冷却原子炉における逆流を低減する方法は、少なくとも１つの電磁ポンプアセンブリに逆流低減管を設置することを含む。

【0018】

少なくとも１つの例示的実施形態は、逆流低減管の製造方法に関する。

【0019】

少なくとも１つの例示的実施形態において、逆流低減管の製造方法は、管を３Ｄ印刷することを含む。管は、ある直径を有する少なくとも１つの管状部分と、逆流を制限するように構成された少なくとも１つの流体ダイオード部分とを含んでもよい。少なくとも１つの管状部分の直径は、少なくとも１つの管状部分の長さに沿ってほぼ均一である。流体ダイオード部分は、少なくとも１つの管状部分の直径よりも大きな直径を有する少なくとも１つの部分を含む。この少なくとも１つの部分の直径は、少なくとも１つの管状部分の直径の約１．９～約２．２倍である。

【0020】

少なくとも１つの例示的実施形態では、逆流低減管の製造方法は、複数の管状部分であって、各々が、その長さに沿ってほぼ均一な直径を有する複数の管状部分を機械加工することと、逆流を制限するように構成された複数の流体ダイオード部分を機械加工することとを含む。流体ダイオード部分の各々は、管状部分の各々の直径よりも大きな直径を有する少なくとも１つの部分を含む。この少なくとも１つの部分の直径は、管状部分の直径の約１．９～約２．２倍である。この方法はまた、複数の流体ダイオード部分のうちの少なくとも１つを、管状部分の隣接する２つの間に溶接することを含む。

【0021】

本明細書における非限定的な実施形態の様々な特徴および利点は、添付図面とあわせて詳細な説明を検討することにより、より明らかになるであろう。添付図面は、単に例示を目的として提供されているものであり、請求項の範囲を限定すると解釈されるべきではない。添付の図面は、別途明示されない限り、縮尺通りに描かれているとはみなされない。明確にするために、図面の様々な寸法は強調されている場合がある。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】少なくとも１つの例示的実施形態による逆流低減管を含むナトリウム冷却原子炉の概略図である。

【図2】少なくとも１つの例示的実施形態による逆流低減管の一部の拡大図である。

【図3】少なくとも１つの例示的実施形態による逆流低減管の一部の拡大図である。

【図4】少なくとも１つの例示的実施形態による逆流低減管の一部の拡大図である。

【図5】少なくとも１つの例示的実施形態による、互いに離間した複数の流体ダイオード部分を含む逆流低減管の図である。

【図6】少なくとも１つの例示的実施形態による、管の入口付近の少なくとも１つの流体ダイオード部分を含む逆流低減管の図である。

【図7】少なくとも１つの例示的実施形態による、管出口付近の少なくとも１つの流体ダイオード部分を含む逆流低減管の図である。

【図8】少なくとも１つの例示的実施形態による逆流低減管の図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

いくつかの詳細な例示的実施形態が、本明細書に開示されている。しかし、本明細書に開示される特定の構造および機能の詳細は、例示的実施形態を説明するための代表例に過ぎない。しかし、例示的実施形態は、多くの代替的な形態で実現することができ、本明細書に説明される例示的実施形態のみに限定されると解釈されるべきではない。

【0024】

したがって、例示的実施形態は、様々な修正形態および変更形態が可能であるが、それらの例示的実施形態は、図面において例として示され、本明細書で詳細に説明される。しかし、例示的実施形態を開示された特定の形態に限定する意図はなく、逆に、例示的実施形態は、例示的実施形態の範囲内に含まれるすべての修正形態、均等物、および変更形態を包含するものであることを理解されたい。同様の数字は、図面の説明を通して同様の要素を指す。

【0025】

あ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）」、「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」、または「覆う（ｃｏｖｅｒｉｎｇ）」と言及される場合には、他の要素または層に対して直接的に上にあり、接続され、結合され、または覆ってもよいし、あるいは介在する要素または層が存在してもよい。逆に、別の要素または層に対して「直接上にある」、「直接接続される」、または「直接結合される」と言及される場合には、介在する要素または層は存在しない。本明細書を通じて、同様の数字は同様の要素を指す。本明細書において、用語「および／または」は、関連する列挙された項目のうち１以上の、すべての組み合わせを含む。

【0026】

本明細書では、様々な要素、部品、領域、層および／または部分を第１、第２、第３等の用語を用いて記述するが、それらの要素、部品、領域、層、および／または部分が、これらの用語により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、１つの要素、部品、領域、層、または部分を、別の領域、層、または部分と区別するためにのみ使用される。よって、以下で検討される第１の要素、部品、領域、層、または部分を、例示的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もできる。

【0027】

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）」等）は、本明細書では、図に示すような、１つの要素または特徴と、他の要素または特徴との関係を説明するための説明を容易にするために用いられ得る。空間的に相対的な用語は、図に描かれている向きに加えて、使用中、すなわち運転中の装置の様々な向きを含むことを意図していることを理解されたい。例えば、図中の装置がひっくり返された場合、他の要素または特徴の「下方（ｂｅｌｏｗ）」または「真下（ｂｅｎｅａｔｈ）」にあると説明されている要素は、他の要素または特徴の「上方」に向けられる。よって、用語「下方（ｂｅｌｏｗ）」は、上および下の両方の方向を含み得る。装置を、それ以外の方向に向ける（９０度回転させる、または他の方向に向ける）ことができ、したがって、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。

【0028】

本明細書で用いられる専門用語は、様々な実施形態の説明のみを目的とし、例示的実施形態を限定するものではない。本明細書で用いられるように、文脈上で別途明確に指示されていない限り、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「前記（ｔｈｅ）」は複数形も含むものとする。「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、記載した特徴、整数、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明示するが、１以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの組の存在または追加を除外しないことがさらに理解されよう。

【0029】

本明細書では、例示的実施形態は、例示的実施形態の理想的な実施形態（および中間構造）の概略的な図示である断面図を参照して説明する。したがって、例えば、製造技術および／または許容誤差の結果として、図示した形状からの変形が想定される。したがって、例示的実施形態は、本明細書に例示した領域の形状に限定されるとみなされるものではなく、例えば製造により生じる形状の変更を含むものである。

【0030】

別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、例示的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のと同一の意味を有する。一般的に使用される辞書で定義される用語を含む用語は、関連する技術分野の脈絡におけるそれらの意味と合致する意味を有するものと解釈すべきであり、本明細書で明示的に定義されない限り、理念化された意味、または過度に形式的な意味で解釈しないことがさらに理解されよう。

【0031】

少なくとも１つの例示的実施形態は、逆流低減管を含むナトリウム冷却原子炉に関する。

【0032】

図１は、少なくとも１つの例示的実施形態による逆流低減管を含むナトリウム冷却原子炉の概略図である。

【0033】

少なくとも１つの例示的実施形態では、図１に示すように、ナトリウム冷却原子炉１０は、熱交換器２０および炉心３０を含む。電磁ポンプ４０は、ナトリウム流体が炉心３０を通って上方に移動するように、ナトリウム流体を熱交換器２０から炉心３０の底部に汲み上げる。少なくとも１つの例示的実施形態では、ナトリウム冷却原子炉１０は、４つの電磁ポンプ４０を含む。各ポンプは、逆流低減管５０を含み、この逆流低減管５０を通ってナトリウム流体が熱交換器２０から炉心３０に流れる。

【0034】

少なくとも１つの例示的実施形態では、逆流低減管５０は、熱交換器２０と流体連通する入口５２と、炉心３０と流体連通する出口５４とを含む。逆流低減管５０は、少なくとも１つの管状部分５６と、少なくとも１つの流体ダイオード部分５８とを含む。流体ダイオード部分５８は、第２方向と比べて、第１方向に流れる抵抗が高い。

【0035】

少なくとも１つの例示的実施形態では、少なくとも１つの管状部分５６は、第１長さおよび第１直径を有する。少なくとも１つの管状部分５６は、入口５２と出口５４との間にある。

【0036】

少なくとも１つの例示的実施形態では、少なくとも１つの流体ダイオード部分５８は、第１部分６２および第２部分６０を含む。各流体ダイオード部分５８の第１部分６２は、第２部分６０よりも逆流低減管５０の入口５２に近い。少なくとも１つの例示的実施形態では、第１部分６２は、第１部分６２の最大直径部において第２直径を有する。第２部分６０は、第２部分６０の最大直径部において第３直径を有する。少なくとも１つの流体ダイオード部分５８は、逆流を制限するように構成される。少なくとも１つの例示的実施形態では、第２直径は、第３直径および第１直径の各々よりも大きい。

【0037】

少なくとも１つの例示的実施形態では、第２部分６０の断面は、概して円筒形である（不図示）。少なくとも１つの例示的実施形態では、第１部分６２の断面は、概して円錐台形であり、第１部分６２は、管５０の入口５２に近づくほど直径が大きく、管５０の出口５４に近づくほど直径が小さくなる。

【0038】

少なくとも１つの例示的実施形態では、第１部分６２は、第１部分６２の円周の周りに延びるローブ１００を含んでもよい。ローブ１００の一部は、入口５２と第１部分６２との間に配置されている管状部分５６の一部と重なり合ってもよい。渦流が、ローブ１００において逆流方向に（出口５４から入口５２へ）形成され得る。

【0039】

少なくとも１つの例示的実施形態では、第１部分６２および第２部分６０の断面は、概して、円錐台形である。

【0040】

少なくとも１つの例示的実施形態では、第１部分６２および第２部分６０の各々は、管５０の入口５２に近づくほど直径が大きく、管５０の出口５４に近づくほど直径が小さくなる。

【0041】

少なくとも１つの例示的実施形態では、逆流低減管は、逆流低減管５０の長さに沿って複数の流体ダイオード部分５８を含む。複数の流体ダイオード部分５８のうちの少なくとも１つは、逆流低減管５０の長さに沿って中心に配置されていてもよい。

【0042】

少なくとも１つの例示的実施形態では、出口５４から入口５２への流れは、約２０ｐｓｉ～約２５ｐｓｉの範囲の圧力降下を受ける。少なくとも１つの例示的実施形態では、入口５２から出口５４への流れは、約５ｐｓｉ～約８ｐｓｉの範囲の圧力降下を受ける。

【0043】

少なくとも１つの例示的実施形態では、通常の流れ方向（入口５２から出口５４へ）において、第２部分６０は流体の前進速度を増加させて第１部分６２を通過する流体を推進し、流体の前進する流れに対する影響は最小限である。逆流方向（出口５４から入口５２へ）では、第２部分６０の結果として面積が減少することにより、わずかに圧力が増加するが、第１部分６２における流体の膨張により渦が形成され得、それにより圧力降下が大きくなる。

【0044】

少なくとも１つの例示的実施形態では、第２部分６０は、可動部品を使用することなく、かつ追加の電気および／または制御システムインタフェースなしに、逆流方向の流れを制限することができる。流れの制限により、流れが、運転不能なポンプに逆流するのでなく、運転可能なポンプから炉心３０を通って上方に流れる。これにより、ポンプの停止中における原子炉の出力が増加する。また、この流れの制限がなければ、４つのポンプのうちの１つが停止すると原子炉トリップが必要になるため、操作性が向上する。

【0045】

少なくとも１つの例示的実施形態では、流体ダイオード部分５８は、ステンレス鋼または任意の他の適切な材料で形成される。

【0046】

少なくとも１つの例示的実施形態では、逆流低減管５０は、単一の均一な管であってもよい。他の例示的実施形態では、流体ダイオード部分５８は、隣接する管状部分５６同士の間に溶接されるか、または別の方法で取り付けられる別個の部品である。流体ダイオード部分５８の第１部分６２および第２部分６０は、一体的に形成されてもよいし、別個に形成されてもよい。

【0047】

少なくとも１つの例示的実施形態では、逆流低減管５０は、約１０フィート～約３０フィートの長さである。流体ダイオード部分の各々は、約２フィート～約６フィートの長さであってもよい。逆流低減管５０は、１～１０個の流体ダイオード部分を含んでもよい。

【0048】

図２は、少なくとも１つの例示的実施形態による逆流低減管の一部の拡大図である。

【0049】

少なくとも１つの例示的実施形態では、第１部分６２は、第１部分６２の最大直径部において第１半径（Ｗ１）を有してもよい。第２部分６０は、第２部分６０の最大直径部において第２半径（Ｗ２）を有してもよい。第１部分６２の第１半径（Ｗ１）は、第２部分６０の第２半径（Ｗ２）の約１．９～約２．２倍である。

【0050】

図３は、少なくとも１つの例示的実施形態による逆流低減管の一部の拡大図である。

【0051】

少なくとも１つの例示的実施形態では、少なくとも１つの流体ダイオード部分５８は第２長さ（Ｌ１）を有し、第２部分６０は第３長さ（Ｌ２）を有する。第２長さ（Ｌ１）は、第２部分６０の第３長さ（Ｌ２）の約１．９～約２．２倍である。

【0052】

図４は、少なくとも１つの例示的実施形態による逆流低減管の一部の拡大図である。

【0053】

少なくとも１つの例示的実施形態では、少なくとも１つの流体ダイオード部分５８は第２長さ（Ｌ１）を有し、第１部分６２は、その最も広い点で第１半径（Ｗ１）を有する。少なくとも１つの流体ダイオード部分５８の第２長さ（Ｌ１）は、第１部分６２の第１半径（Ｗ１）の約２．１～約２．４倍である。

【0054】

図５は、少なくとも１つの例示的実施形態による、互いに離間した流体ダイオード部分を含む逆流低減管の図である。

【0055】

少なくとも１つの例示的実施形態では、逆流低減管５０は、複数の管状部分５６を含む。複数の管状部分５６のうち少なくとも１つは、複数の流体ダイオード部分５８のうち隣接する２つの間にある。管状部分５６の各々の長さは変化してもよく、管状部分５６および流体ダイオード部分５８のパターンは、逆流低減管５０の長さに沿って形成されてもよい。

【0056】

図６は、少なくとも１つの例示的実施形態による、管の入口付近の少なくとも１つの流体ダイオード部分を含む逆流低減管の図である。

【0057】

少なくとも１つの例示的実施形態では、少なくとも１つの流体ダイオード部分５８が、逆流低減管５０の入口５２に隣接して配置されている。少なくとも１つの例示的実施形態では、少なくとも１つの流体ダイオード部分５８が、逆流低減管５０の出口５４よりも逆流低減管５０の入口５２の近くに配置されている。

【0058】

図７は、少なくとも１つの例示的実施形態による、管出口付近の少なくとも１つの流体ダイオード部分を含む逆流低減管の図である。

【0059】

少なくとも１つの例示的実施形態では、少なくとも１つの流体ダイオード部分５８が、逆流低減管５０の出口５４に隣接して配置されている。少なくとも１つの例示的実施形態では、少なくとも１つの流体ダイオード部分５８が、入口５２よりも逆流低減管５０の出口５４の近くに配置されている。

【0060】

図８は、少なくとも１つの例示的実施形態による逆流低減管の図である。

【0061】

少なくとも１つの例示的実施形態では、図８に示すように、逆流低減管５０は、実質的に均一な外径を有してもよい。逆流低減管５０の内径は、その長さに沿って変化して、逆流低減管５０内に、管状部分５６と、第１部分６２および第２部分６０を含む流体ダイオード部分５８とを形成してもよい。

【0062】

ナトリウム冷却原子炉は、電磁ポンプを利用してナトリウム流体を熱交換器から炉心の底部に流す。一般に、各々が２つの出口管を含む４つの回路ポンプが使用される。１つのポンプが運転不能な場合、他の３つのポンプが、運転不能なポンプの出口に流体を逆流させてしまう場合がある。

【0063】

逆流低減管に流体ダイオード部分５８を追加することは、通常方向の流れを乱すことなく、逆流方向の圧力勾配を形成することを助ける。このように、逆流低減管は、自然循環路を乱すことなく、逆流方向の流動抵抗を提供し、３つのポンプの運転で、定格出力の７５％に近い運転を可能にする。逆流低減管は、ナトリウムポンプシステムの運転性と信頼性を向上させる。

【0064】

数値流体力学（ＣＦＤ）解析を用いると、ほぼ直管（不図示）は、約０．２ｐｓｉの圧力降下を有することができ、流動抵抗はいずれの方向においても同じである。これに対し、同じくＣＦＤ分析を用いると、この直管と同じ長さを有する逆流低減管５０は、約０．２ｐｓｉから約６ｐｓｉに圧力降下を増加させることが予期される。流れが反転したとき（出口５４から入口５２へ）、圧力は約４倍、すなわち約２４ｐｓｉに上昇することが予期される。したがって、直管と比較して、逆流による流動抵抗の実質的な増加を示すことができる。さらに、第２部分６０を通る前進速度は、幾何学的な第１部分６２のバイパスを可能にするように加速されてもよい。逆流方向は、第１部分６２のローブ１００に隣接して実質的な渦形成を示すことができる。

【0065】

原子炉出力と直接相関する炉心流量の増加は、ＣＦＤ分析データを用いて、単一のポンプがトリップしたシナリオでの管と比較して計算することができる。ポンプ配管が公称的に、流体ダイオード部分５８の圧力降下に加えて５ｐｓｉの圧力降下を引き起こすと仮定すると、炉心流量は、約３４％から、可能な７５％のうち５２％超に増加する。単一原子炉に対する炉心流量の１８％の増加は、約５４ＭＷの増加に相当する。

【0066】

少なくとも１つの例示的実施形態では、逆流低減管５０を使用することにより、ポンプの１つが故障したときに複数の独立した電磁ポンプを用いて稼働する原子炉をトリップさせる必要性を防止する。逆流低減管５０を使用することにより、蒸気の生成速度をより遅くしつつ、熱交換流を正しい方向に保つ方法が提供される。さらに、逆流低減管５０は、管５０を特定の条件に合わせて調整することができるようにモジュール式であってもよい。第１部分６２と第２部分６０とを組み合わせることにより、圧力比の効率が高まる。また、逆流低減管５０は、どちらの方向においても、より良好な冷却剤の混合を可能にし、単一ポンプの故障中に運転することにより、寿命容量係数を増加させる。

【0067】

少なくとも１つの例示的実施形態は、ナトリウム冷却原子炉における逆流を低減する方法に関する。

【0068】

少なくとも１つの例示的実施形態では、ナトリウム冷却原子炉における逆流を低減する方法は、少なくとも１つの電磁ポンプアセンブリに逆流低減管を設置することを含む。

【0069】

少なくとも１つの例示的実施形態は、逆流低減管の製造方法に関する。

【0070】

少なくとも１つの例示的実施形態において、逆流低減管５０の製造方法は、逆流低減管５０を３Ｄ印刷することを含む。管５０は、ある直径を有する少なくとも１つの管状部分５６と、逆流を制限するように構成された少なくとも１つの流体ダイオード部分５８とを含んでもよい。少なくとも１つの管状部分５６および少なくとも１つの流体ダイオード部分５８のうちの１以上は、３Ｄ印刷されてもよい。少なくとも１つの例示的実施形態では、少なくとも１つの管状部分５６および少なくとも１つの流体ダイオード部分５８は、３Ｄ印刷によって一体的に形成される。少なくとも１つの管状部分５６の直径は、少なくとも１つの管状部分５６の長さに沿ってほぼ均一である。流体ダイオード部分５８は、少なくとも１つの管状部分５６の直径よりも大きな直径を有する少なくとも１つの部分を含む。この少なくとも１つの部分の直径は、少なくとも１つの管状部分の直径の約１．９～約２．２倍である。

【0071】

少なくとも１つの例示的実施形態では、逆流低減管の製造方法は、複数の管状部分５６を機械加工することを含む。管状部分５６の各々は、その長さに沿ってほぼ均一な直径を有してもよい。この方法はまた、逆流を制限するように構成された複数の流体ダイオード部分５８を機械加工することを含んでもよい。流体ダイオード部分５８の各々は、管状部分５６の各々の直径よりも大きな直径を有する少なくとも１つの部分を含んでもよい。この少なくとも１つの部分の直径は、管状部分５６の直径の約１．９～約２．２倍である。この方法は、複数の流体ダイオード部分５８のうちの少なくとも１つを、管状部分５６のうち隣接する２つの間に溶接することを含んでもよい。

【0072】

実施形態の前述の説明は、例示および説明のために提供されたものである。網羅的であること、または開示を限定することを意図するものではない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は一般にその特定の実施形態に限定されるものではなく、適切な場合には、交換可能であり、特に図示されておらず、説明されていない場合でも、選択された実施形態で使用できる。個々の要素または特徴はまた、多くの態様で変形させることができる。そのような変形は、本開示からの逸脱とみなされるべきではなく、そのような変形のすべては、本開示の範囲内に含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0073】

１０ ナトリウム冷却原子炉
２０ 熱交換器
３０ 炉心
４０ 電磁ポンプ
５０ 逆流低減管
５２ 入口
５４ 出口
５６ 管状部分
５８ 流体ダイオード部分
６０ 第２部分
６２ 第１部分
１００ ローブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】