JP6162591B2 - ジェットポンプの振動抑制装置、ジェットポンプおよびその振動抑制方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、すべり継ぎ手のすき間流れに起因した自励振動を抑制するジェットポンプの振動抑制装置、ジェットポンプおよびその振動抑制方法に関する。

沸騰水型原子炉では、炉水流量の調整に用いられる再循環系機器の１つであるジェットポンプが、原子炉圧力容器と、その内側に設置されている炉心シュラウドとの間の環状空間に、周方向に間隔をおいて複数設置されている。このジェットポンプは、主にライザー管、エルボ部、インレットミキサー管、およびディフューザから構成される。ライザー管は原子炉圧力容器壁に溶接されたライザーブレースにより固定されており、ディフューザは、その下端で円環状のポンプデッキに固定されている。インレットミキサー管は、ライザー管に固定されたライザーブラケットにおいて、ウェッジ（くさび）及びセットスクリューによって支持されており、インレットミキサー管の下部ではディフューザ上部とすべり継ぎ手により結合されている。

すべり継ぎ手は、熱膨張の吸収やジェットポンプ設置時の調整しろ確保のためにわずかなすき間（微少間隙）を設けてあり、ポンプ内の圧送圧力によりすき間から漏れるすき間流れが生じる。

このすき間流れの流量が増大していくと、ある限界値を超えた時点で不安定状態となり、自励振動と呼ばれる大振幅を伴う振動がジェットポンプに発生する可能性がある。このような特異的な自励振動は通常の運転状態では生じないように設計する必要がある。

一方、ジェットポンプの振動振幅は微少であるがジェットポンプ内部の流れの乱れによるランダム振動が発生している。このランダム振動は、ジェットポンプ本体に損傷を与えるものではないものの、長期間さらされるとインレットミキサー管をライザー管に固定させるウェッジやセットスクリューとライザーブラケットの間で摺動摩耗する可能性がある。摺動摩耗が進行していくと、インレットミキサー管の支持性能が喪失し剛性が低下する。このため、すべり継ぎ手部のすき間流れによる自励振動が発生する流量の限界値が低下し、結果的に自励振動が発生し易い状況となる。

ライザー管に固定のライザーブラケットにインレットミキサー管を支持させるウェッジやセットスクリューとライザーブラケットの間での摩耗や振動を調整ウェッジを設けて低減する方法が知られている。

一方、米国で先行して実施されている既存の原子力発電プラントの出力増加においては、炉心流量を増加させることも考えられている。炉心流量を増加させた場合、すべり継ぎ手のすき間部の漏れ流量も増加し、結果的に自励振動が発生し易い状況となる。

このすべり継ぎ手のすき間流れに起因した自励振動を抑制するために、すき間流れによる自励振動の発生原因を改善し、振動を抑制する方法がある。

特開２０１０−２４２５８１号公報

原子力発電プラントの出力増加において炉心流量の増加がある場合では、炉心流量の増加に伴ってすべり継ぎ手部のすき間流量も増加する。また、炉心流量が増加しなくとも、長期間の運転によるディフューザ内面へのクラッド付着によるディフューザの圧力損失の増加や、経年変化による炉心圧力損失増大が生じた場合でも、すべり継ぎ手部のすき間流量は増加する。このような状態においては、すべり継ぎ手部のすき間流量が増加する限り、自励振動発生の可能性は否めない。

また、ジェットポンプのインレットミキサー管とディフューザのすべり継ぎ手のすき間流れの流量が増加すると、ある限界値を超えた時点で不安定状態となり、自励振動と呼ばれる大振幅を伴う振動が発生する可能性がある。この自励振動の発生現象を避けるため、すき間流れによる自励振動の発生原因を改善し、振動を抑制する方法として、すべり継ぎ手のすき間形状を、すき間流れ方向に対して縮小型として安定な流路形状とする方法が考えられる。自励振動が発生し易い不安定な拡大型すき間流路を排除することで自励振動抑制効果がある。しかしながらインレットミキサー管の形状を変更していることから、インレットミキサー管を交換しなければならない。

本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、ジェットポンプの流動特性を維持し、すべり継ぎ手のすき間流れに起因した自励振動を抑制することができる、ジェットポンプの振動抑制装置、ジェットポンプおよびその振動抑制方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係るジェットポンプの振動抑制装置は、上述した課題を解決するために、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、ライザー管に連結されるインレットミキサー管と、このインレットミキサー管にすべり継ぎ手により連結されるディフューザとを備え、前記ディフューザ内周面と前記インレットミキサー管外周面とにより前記すべり継ぎ手のすき間流路が形成され、原子炉圧力容器内の冷却水を強制循環させるジェットポンプに設置される振動抑制装置であって、前記ディフューザ上に載置され、下方の内径よりも上方の内径が小さい形状を有し、その内周面と前記インレットミキサー管外周面とにより、前記ディフューザの上端よりも上方に延長すき間流路を形成するエクステンションスリーブが備えられ、前記すき間流路は、漸次上方に拡大する流路形状とされ、前記延長すき間流路は、前記エクステンションスリーブの形状によって下方より上方が狭い形状に形成されたことを特徴とするものである。

本発明の実施形態に係るジェットポンプは、上述した課題を解決するために、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、ライザー管に連結されるインレットミキサー管と、このインレットミキサー管にすべり継ぎ手により連結されるディフューザとを備え、前記ディフューザ内周面と前記インレットミキサー管外周面とにより前記すべり継ぎ手のすき間流路が形成され、原子炉圧力容器内の冷却水を強制循環させるジェットポンプにおいて、前記ディフューザ上に載置され、下方の内径よりも上方の内径が小さい形状を有し、その内周面と前記インレットミキサー管外周面とにより、前記ディフューザの上端よりも上方に延長すき間流路を形成するエクステンションスリーブを備え、前記すき間流路は、漸次上方に拡大する流路形状とされ、前記延長すき間流路は、前記エクステンションスリーブの形状によって下方より上方が狭い形状に形成されたことを特徴とするものである。

また、本発明の実施形態に係るジェットポンプの振動抑制方法は、上述した課題を解決するために、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内の冷却水をジェットポンプにより強制循環させる際、前記ディフューザ上に、下方の内径よりも上方の内径が小さい形状を有するエクステンションスリーブを載置することで、前記ジェットポンプのディフューザ内周面とインレットミキサー管の外周面とにより、漸次上方に拡大する流路形状に形成されるすべり継ぎ手のすき間流路の下流側に、前記エクステンションスリーブ内周面と前記インレットミキサー管の外周面の間に、下方より上方が狭い形状の延長すき間流路を形成し、前記すべり継ぎ手のすき間流路と前記延長すき間流路を加えた全体のすき間流路に作用する流体による付加減衰が正とすることを特徴とする方法である。

本発明においては、ジェットポンプの流動特性を維持し、すべり継ぎ手のすき間流れに起因した自励振動を抑制することができる。

沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の縦断面構造を示す構成図。 ＢＷＲの原子炉圧力容器内に設けられるジェットポンプの実施形態を示す構成図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う平断面図。 ジェットポンプのディフューザとインレットミキサー管の連結部に形成されるすべり継ぎ手を示す断面図。 本発明に係るジェットポンプの振動抑制装置の第１の実施形態を示す縦断面図。 図５の振動抑制装置に備えられるエクステンションスリーブの分解および組立状態を示す斜視図。 本発明に係るジェットポンプの振動抑制装置の第２の実施形態を示す縦断面図。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う平断面図。 振動抑制装置をインレッサミキサ管に偏心設置させた場合の偏心設置と減衰力の関係を説明する説明図。 （Ａ）および（Ｂ）は、第２の実施形態の変形例をそれぞれ示す縦断面図および平断面図。 本発明に係るジェットポンプの振動抑制装置の第３の実施形態を示す縦断面図。 第３の実施形態の変形例を示す縦断面図。 本発明に係るジェットポンプの振動抑制装置の第４の実施形態を示す縦断面図。 （Ａ）は図１３のＡ部を拡大して示す断面図、（Ｂ）は図１３のＢ部を拡大して示す断面図。 ジェットポンプの振動抑制装置で構成される全体のすき間流路（複数すき間流路）を概念的に示す模式図。 振動抑制装置の延長すき間流路出口幅と自励振動発生限界の流量の関係を示す図。 本発明に係るジェットポンプの振動抑制装置の第５の実施形態を示す縦断面図。 図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う平断面図。 本発明に係るジェットポンプの振動抑制装置の第６の実施形態を示す縦断面図。 図１１のＤ部を拡大して示す部分断面図。 本発明に係るジェットポンプの振動抑制装置の第７の実施形態を示す構成図。 第７の実施形態を示すジェットポンプの振動抑制装置を示す平面図。 図２２のＸ−Ｘ線に沿う断面図。 図２２のＹ−Ｙ線に沿う断面図。 図２２のＺ−Ｚ方向の矢視図。

本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の実施形態を示す沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）１０の縦断面図であり、図２は、ＢＷＲ１０のダウンカマ部１１に設けられるジェットポンプ１２を示す概要図である。

ＢＷＲ１０は、原子炉圧力容器１３内に炉心１５が設けられ、この炉心１５を囲む炉心シュラウド１６と原子炉圧力容器１３との間にスリーブ状あるいは環状のダウンカマ部１１が形成される。このダウンカマ部１１には複数台のジェットポンプ１２が周方向に沿って設けられ、このジェットポンプ１２により原子炉圧力容器１３内の一次冷却材を炉心下部プレナム１７から炉心１５内に強制循環させるようになっている。符号１９は炉心シュラウド１６を支持するシュラウドサポートプレートである。

炉心１５の上方には炉心上部プレナム１８を覆うシュラウドヘッド２０が設けられ、シュラウドヘッド２０の上方に気水分離器２１がスタンドパイプ２２を介して設けられる。気水分離器２１の上方には蒸気乾燥器２３が設けられ、気水分離器２１で気水分離された蒸気を乾燥させ、主蒸気として主蒸気系を通して図示しない蒸気タービンに供給し、蒸気タービンを駆動させている。

一方、原子炉圧力容器１３の外側には原子炉再循環系２５が２系統設けられる。この原子炉再循環系２５は、原子炉圧力容器１３内の一次冷却材を、外部ポンプである原子炉再循環ポンプ２６によりジェットポンプ１２を介して炉心１５へ強制循環させ、炉心１５で発生した熱を取り出すようになっている。原子炉再循環系２５は原子炉再循環ポンプ２６のポンプ速度を制御して炉心１５への冷却材供給流量を変化させ、炉熱出力（発生蒸気量）を制御している。

ジェットポンプ１２は、原子炉圧力容器１３内のダウンカマ部１１に複数台、例えば１６台あるいは２０台均等な配置で設置される。ジェットポンプ１２を炉心１５の外側に周方向に沿って複数台配置することで、原子炉圧力容器１３内の冷却材を強制循環させている。

ジェットポンプ１２の駆動流体は、外部ポンプとしての再循環ポンプ２６の吐出流である。この駆動流体は、原子炉圧力容器１３内下方のダウンカマ部１１から吸込管２８を経て原子炉再循環ポンプ２６に導かれ、昇圧される。原子炉再循環ポンプ２６で昇圧された駆動流体は吐出管２９を通りヘッダ配管（図示せず）で複数に分岐され、各ジェットポンプ１２に導かれる。

また、原子炉再循環ポンプ２６は、冷却材である炉水を循環させる機能を持ち、原子炉再循環ポンプ２６から吐出された炉水（駆動流体）は、吐出管２９を通して原子炉圧力容器１３内部のジェットポンプ１２のライザー管３１へと流れ、さらにエルボ部３２で反転してポンプノズル３５に案内される。ポンプノズル３５部では周囲の炉水（被駆動流体）を巻き込みながらインレットミキサー管３３に導き、駆動流体と吸込流体とを充分に混合させている。この混合流体はディフューザ３４で圧力を回復して炉心下部プレナム１７から炉心１５に送られる。

ところで、ジェットポンプ１２は、図２に示すように、再循環入口ノズル３０からダウンカマ部１１を立ち上がるライザー管３２と、このライザー管３１の頂部に設けられた１８０度ベンドのエルボ部３２と、このエルボ部３２の下流側に設置されたインレットミキサー管３３と、インレットミキサー管３３の下流側に設けられたディフューザ３４とから主に構成される。エルボ部３２は、ライザー管３１を上昇する駆動流体を左右両側に分岐させてそれぞれ反転させ、ポンプノズル３５に案内している。

他方、ジェットポンプ１２は、１８０度ベントのエルボ部３２に接続されるポンプノズル３５と、このポンプノズル３５から噴射される駆動流体により周囲から巻き込まれる炉水の被駆動流体（吸込流体）を案内するベルマウス３６からの駆動流体と被駆動流体を混合させるインレットミキサー管３３と、インレットミキサー管３３の下流側に接続されるディフューザ３４とを備える。ディフューザ３４は、その下端でポンプデッキ３７に固定され、ディフューザ３４から混合流体が炉心下部プレナム１７に送り込まれる。

ジェットポンプ１２は、エルボ部３２の入口部およびディフューザ３４には機械的嵌め合い部３９，４０が設けられ、この嵌め合い部３９，４０によりエルボ部３２およびポンプノズル３５、インレットミキサー管３３を取外し可能に構成している。インレットミキサー管３３は、ライザー管３１に固定されたライザーブラケット４４により、図２および図３に示すようにライザー管３３に固定される。

一方、インレットミキサー管３３の下端部はディフューザ３４の上部に挿入されて嵌め合され、ディフューザ３４上部の機械的嵌め合い部４０がすべり継ぎ手として構成される。

また、ジェットポンプ１２のライザー管３１は、原子炉圧力容器１３の内周壁に溶接されたライザーブレース４３に固定支持される。このライザー管３１の両側にはインレットミキサー管３３を取り付けるライザーブラケット４４が図３に示すように固定される。このライザーブラケット４４にインレットミキサー管３３がウェッジ４５およびセットスクリュー４６により３点支持され、固定される。

インレットミキサー管３３の下端部には膨出部が形成される一方、インレットミキサー管３３の下部は、図４に示すように、ディフューザ３４の上部に嵌め合されてすべり継ぎ手４０が構成される。インレットミキサー管３３とディフューザ３４とはすべり継ぎ手４０で結合されている。すべり継ぎ手４０部は、熱膨張の吸収や設置時の調整しろ確保のために僅かなすき間（微少間隙）４１が設けられ、微少間隙流路であるすき間流路４８が形成される。インレットミキサー管３３とディフューザ３４とのすべり継ぎ手４０部に形成されるすき間流路４８には、ジェットポンプ１２内の流体圧送圧力によるすき間流れが漏れ流（リーク流）として生じている。

インレットミキサー管３３とディフューザ３４とのすべり継ぎ手４０におけるすき間流路４８は、すき間流れの方向（下流側）に漸次拡開する拡大型すき間流路形状に構成される。すべり継ぎ手４０のすき間流路４８が、拡大型すき間流路形状を構成する場合には、すき間流れの付加減衰が負の減衰力として作用し易い。実現象としては、すき間流量がある限界値を超えた時点で流体の流れが不安定状態となり、自励振動と呼ばれる大振幅を伴う振動が発生し得る。逆にすき間流れの方向に対して先細り型のすき間流路形状の場合、すき間流れの付加減衰が正の減衰力として振動制振力が作用し自励振動が抑制される。

インレットミキサー管３３とディフューザ３４との間に構成される機械的嵌め合い部のすべり継ぎ手４０は、１ｍｍ以下、好ましくは０．１３ｍｍ〜０．３ｍｍの微少間隙４１に形成される。このため、すべり継ぎ手４０の微少間隙４１を経て拡大型すき間流路４８を流れるすき間流量（リーク流量）は、ジェットポンプ１２の全体流量の０．１％程度あるいはそれ以下の微少流量であるが、数十ｌ／分〜数百ｌ／分程度存在する。このすき間流量により、自励振動が発生する虞がある。すべり継ぎ手４０を流れるすき間流量による自励振動の発生を防止するため、すべり継ぎ手４０のすき間流路４８を延長させるように、第１の実施形態では、図５に示すように、ディフューザ３４の上部に振動抑制装置５０が設置される。

振動抑制装置５０は、ディフューザ３４の頂部に、すべり継ぎ手４０部の拡大型すき間流路４８を延長させるエクステンション流路５１を構成したものである。エクステンション流路５１は延長すき間流路を構成しており、ディフューザ３４上部にメタルシール５２を介して設置されるエスクテンションスリーブ５３によりその内周面とインレットミキサー管３３の外周面との間に形成される。

振動抑制装置５０は、図６に示すように、二つ割りタイプの半円筒状スリーブメンバ５３ａ，５３ｂを合せてエクステンションスリーブ５３を形成し、このエクステンションスリーブ５３の合せ面に外側から締結板５６を当てて、ボルト５７で固定したものである。流体漏れを防止するため、合せ面の形状は、段付き面としてもよく、平面形状以外に種々考えられる。

また、エクステンションスリーブ５３は、内周面がテーパ状に形成され、ディフューザ３４の頂部から離れる（下流側）方向に漸次縮径するように先細り形状に構成される。エクステンションスリーブ５３の外径は、ディフューザ３４の外径と略等しく構成される。エクステンションスリーブ５３のスリーブ長さ（高さ）は、例えば４０ｍｍ〜９０ｍｍ程度に構成される。エクステンションスリーブ５３のスリーブ長さは、ディフューザ３４に差し込まれるインレットミキサー管３３の差込み長さとほぼ同等に構成される。

第１の実施形態では、ディフューザ３４の上部に振動抑制装置５０を設置する。この振動抑制装置５０は、エクステンションスリーブ５３の内周面とインレットミキサー管３３の外周面との間に形成される延長すき間流路（エクステンション流路）５１の形状と、すべり継ぎ手４０部のすき間流路４８に対して先細り型すき間流路となるように形状設定される。

振動抑制装置５０は、延長すき間流路５１を先細り型流路形状に形状設定することで、すべり継ぎ手４０部の拡大型すき間流路４８を通過したすき間流れ（リーク流）による付加減衰を正の減衰力として作用し易くなる。延長すき間流路であるエクステンション流路５１を追設することにより、先細り形状の延長すき間流路５１を流れるすき間流れを正の減衰力として作用させることができる。延長すき間流路５１を先細り型流路に構成してすき間流れに正の減衰力を与えても、インレットミキサー管３３の形状変更を生じさせることがないため、既存のインレットミキサー管３３を継続して使用することができる。

このように、ディフューザ３４上部に設けられる振動抑制装置５０に先細り型流路を構成する延長すき間流路５１を構成することで、延長すき間流路５１を流れるすき間流れに、正の減衰力を作用させ、振動抑制を図ることができる。延長すき間流路５１を流れるすき間流れに作用する正の減衰力がすべり継ぎ手４０を流れる負の減衰力よりも上回るように延長すき間流路５１を形状設定を行えば、すべり継ぎ手４０部の拡大型すき間流路４８と先細り形状の延長すき間流路から構成される全体のすき間流路４８，５１に作用するトータルの付加減衰が正の減衰力として作用させることができ、自励振動の振動抑制効果を持たせることができる。

また、この振動抑制装置５０の設置にあたっては、インレットミキサー管３３やディフューザ３４の形状を変化させる必要がないため、それらを交換する必要はなく、ジェットポンプ１２の流動特性は維持される。ジェットポンプ１２の流動特性は、ジェットポンプ１２のＭＮ特性に対応するもので、原子力発電プラントに必要な流量に対して、どの程度のポンプ駆動が必要かを表わすＭＮ比の大きさで判断される。なお、ＭＮ特性は、駆動流量に対するトータル流量を示すＭ比と駆動揚程に対するジェットポンプの揚程を示すＮ比との関係を示すものである。具体的には、ジェットポンプの性能は、流量比（：Ｍ比＝Ｑｓ／Ｑｎ）、圧力比（：Ｎ比＝（Ｐｄ−Ｐｓ）／（Ｐｎ−Ｐｄ））によって示すことができる。また、ジェットポンプの効率は、η＝Ｍ比×Ｎ比×１００(％)で示される。Ｐは圧力（全圧）を、Ｑは流量をそれぞれ示すとともに、添字ｎ，ｓ，ｄはそれぞれノズル流（駆動流）、吸込流（被駆動流）、ディフューザ流（吐出流）を示す。

ディフューザ３４上部端面と振動抑制装置５０のエクステンションスリーブ５３の下部端面とのすき間にメタルシール５２を挟むことで、両端面間のすき間から流体の漏洩を無くすことができる。図６に示すように、振動抑制装置５０はインレットミキサー管３３の周囲を円環状に据付けることから分割構造として、振動抑制装置５０のスリーブメンバ５３ａ，５３ｂにボルト孔５８を設けて、ディフューザ３４上部に設置した後、締結板５６を介してボルト５７によりエクステンションスリーブ５３を締結する構造とすることで、インレットミキサー管３３をディフューザ３４から取り外すことなく据付けまたは設置することができる。

第１の実施形態の振動抑制装置５０においては、エクステンションスリーブ５３はすべり継ぎ手４０のすき間流路４８と延長すき間流路５１を加えて全体のすき間流路４８，５１に作用する流体による付加減衰が正となるように延長すき間流路５１が形状設定される。流体による付加減衰は、全体のすき間流路４８，５１を流れるすき間流れ（微少流、漏れ流、リーク流）の流体慣性（力）と流路抵抗（力）の関係で決められる。流体による付加慣性が正の場合には、自励振動は生じない。

第１の実施形態の振動抑制装置５０では、すべり継ぎ手４０のすき間流路４８とエクステンションスリーブ５３の延長すき間流路５１を加えて全体のすき間流路４８，５１に作用する流体による付加減衰が負となる条件が解消され、流体の付加減衰が負となる条件が実機原子力発電プラントの運転条件外となるように、エクステンションスリーブ５３の延長すき間流路５１が形状設定される。

（第１の実施形態の効果）
第１の実施形態によれば、インレットミキサー管３３とディフューザ３４の結合部であるすべり継ぎ手４０部において、ジェットポンプ１２内の流体圧送圧力により生じるすき間流れによって発生する可能性のある自励振動を、インレットミキサー管３３やディフューザ３４を交換せずにジェットポンプ１２の流動特性を維持しつつ抑制することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図７ないし図９を参照して説明する。

第２の実施形態を説明するに当り、沸騰水型原子炉１０の全体的構成は、図１および図２に示すＢＷＲと異ならないので、同じ構成には、同一符号を付して重複説明を簡略化する。

図７は、ＢＷＲ１０に適用されるジェットポンプ１２Ａの振動抑制装置５０Ａの第２の実施形態を示す部分的な縦断面図である。第２の実施形態のジェットポンプ１２Ａの振動抑制装置５０Ａは、インレットミキサー管３３とディフューザ３４との結合部に設けられるすべり継ぎ手４０と、ディフューザ３４の上部に設置されるエクステンションスリーブ５３Ａとから構成される。振動抑制装置５０Ａのエクステンションスリーブ５３Ａはディフューザ３４の上部にメタルシールを介して設けてもよい。

振動抑制装置５０Ａは、ディフューザ３４の上部に設定されて、すべり継ぎ手４０部の拡大型すき間流路４８を延長させるエクステンション流路として延長すき間流路５１Ａを形成したものである。振動抑制装置５０Ａは、エクステンションスリーブ５３Ａの内周面とインレットミキサー管３３の外周面とにより形成される延長すき間流路５１Ａの形状を、すき間継ぎ手４０の拡大型すき間流路４８に対して先細り型すき間流路形状に構成する一方、図８に示すように、エクステンションスリーブ５３Ａの内周面がインレットミキサー管３３に偏心して設けられたものである。インレットミキサー管３３の外周面に、偏心設置されたエクステンションスリーブ５３Ａの内周面が接触する接触点ＣＰを備えたものである。

第２の実施形態に示された振動抑制装置５０Ａにおいては、インレットミキサー管３３とディフューザ３４との間に結合されたすべり継ぎ手４０部の拡大型すき間流路４８を通過したすき間流れによる付加減衰が負の減衰力として作用し易くなるが、先細り形状のエクステンション流路５１Ａを追設することで正の減衰力として作用させることができる。この正の減衰力が負の減衰力よりも上回るようにエクステンション流路５１Ａを形状設定すれば、すべり継ぎ手４０部のすき間流路４８と延長すき間流路５１Ａから構成される全体のすき間流路４８，５１に作用するトータルの付加減衰が正の減衰力として作用させることができる。このジェットポンプ１２は、自励振動の抑制効果を持つ。第２の実施形態では振動抑制装置５０Ａの内周面が、インレットミキサー管３３に対して偏心設置することにより、エクステンション流路５１Ａでの正の減衰力（振動制振力）を大きくさせている。

次に、振動抑制装置５０Ａのインレットミキサー管３３に対する偏心設置と減衰力の関係について説明する。

図９は、負の減衰力が作用するようにすき間流路が形状設定された、ジェットポンプのすべり継ぎ手４０部と同様な環状すき間流路について、すき間流量と環状すき間流路を形成する構造物（インレットミキサー管３３およびエクステンションスリーブ５３Ａ）の振動振幅の関係の実験結果を示す。なお実験は、以下式で定義される偏心率を０％（同心設置）、２５％、５０％の３種類について行った結果を示すものである。偏心率は次式で表わされる。
偏心率＝ａ／Ｈｍｉｎ
Ｈｍｉｎ：同心設置状態での最小すき間幅
ａ：同心設置状態での中心位置からの変位量

インレットミキサー管３３とエクステンションスリーブ５３Ａとが同心（設置）をとる状態からエクステンションスリーブ５３Ａを偏心設置させてシフトさせると、エクステンションスリーブ５３Ａはインレットミキサー管３３の中心から変位量ａだけシフトしたことになる。逆に、インレットミキサー管３３はエクステンションスリーブ５３Ａの中心から変位量ａだけ反対方向に相対的に変位したことに相当する。エクステンションスリーブ５３Ａがインレットミキサー管３３に接触した状態は、偏心率１００％となる。

また、図９における流量及び振幅は、各最大値で無次元化して示している。これより、急激に振幅が増大する流量で自励振動が開始されるが、偏心率が大きいほど、振動が生じる開始流量が大きくなる、すなわち自励振動が発生しにくくなっていることがわかる。言い換えると、インレットミキサー管３３に対し振動抑制装置５０Ａのエクステンションスリーブ５３Ａを偏心設置させることで、負の減衰力が作用する場合でも振動の発生が遅くなり、自励振動の抑制を助長する効果を持つことがわかる。

また、偏心率を１００％としてエクステンションスリーブ５３Ａがインレットミキサー管３３を取り囲むように接触する接触点ＣＰを持つ場合には、接触により振動に対してエクステンションスリーブ５３Ａはインレットミキサー管３３と機械的接触を保って構造的な減衰力を受ける。接触させない場合は流体による正の減衰力効果により抑制されるが、接触させるとさらに機械的接触により構造による正の減衰力が加わり抑制効果が一層向上する。さらに接触点ＣＰでインレットミキサー管３３に横荷重が加わると、それがインレットミキサー管３３の振動する際の抵抗力となって振動振幅を小さくさせる効果がある。

（第２の実施形態の効果）
第２の実施形態では、振動抑制装置５０Ａを設置しても、インレットミキサー管３３やディフューザ３４の形状を変化させる必要がないため、それらを交換させる必要はなく、ジェットポンプ１２の流動特性は維持され、第１の実施形態と同様な作用効果がある。

また、第２の実施形態によれば、インレットミキサー管３３とディフューザ３４の結合部であるすべり継ぎ手４０部において、ジェットポンプ１２内の流体圧送圧力により生じるすき間流れによって発生する可能性のある自励振動を、インレットミキサー管３３やディフューザ３４を交換せずにジェットポンプ１２の流動特性を維持しつつ抑制することができる。なお、図７および図８の説明では、振動抑制装置５０Ａはインレットミキサー管３３の外周面と接触点ＣＰを持っているとしたが、接触していなくも偏心設置されていれば同様の正の減衰力を得られることは、図９の説明からも理解することができる。

（第２の実施形態の変形例）
第２の実施形態において、エクステンションスリーブ５３Ａをインレットミキサー管３３に対して偏心させて接触するよう設けるとして説明したが、第２の実施形態の変形例では、図１０（Ａ）,（Ｂ）に示すように、エクステンションスリーブ５３の内面の一部に突出部７１を設けて、偏心させずに接触する構成とすることも可能である。

第２の実施形態の変形例において、第２の実施形態で説明した作用効果と同様な作用効果を奏する。図１０（Ａ）および（Ｂ）に示される振動抑制装置５０Ａでは、エクステンションスリーブ５３の内面に突出部６４を設けてインレットミキサー管３３の外周面に接触させることにより、ディフューザ３４上部に設けられる振動抑制装置５０Ａに先細り形状の延長すき間流路５１Ａ_１を形成し、すき間流れに正の減衰力を作用させる。すべり継手４０部の拡大型すき間流路４８と先細り形状の延長すき間流路５１Ａ_１とから構成される全体のすき間流路４８，５１Ａ_１に作用するトータルの（流体）付加減衰が正の減衰力として作用させることができ、自励振動の振動抑制効果を持たせることができる。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について、図１１を参照して説明する。

第３の実施形態において、沸騰水型原子炉１０の全体的構成は、図１および図２に示すＢＷＲと異ならないので、同じ構成には同一符号を付して、重複説明を省略あるいは簡略化する。

図１１は、ＢＷＲ１０に適用されるジェットポンプ１２Ｂの振動抑制装置５０Ｂの第３の実施形態を示す部分的な縦断面図である。第３の実施形態に示されたジェットポンプ１２Ｂの振動抑制装置５０Ｂは、インレットミキサー管３３とディフューザ３４との結合部に設けられるすべり継ぎ手４０と、ディフューザ３４の上部に設置される振動抑制装置５０Ｂとを有し、振動抑制装置５０Ｂはディフューザ３４上部への設置が容易となるように差込みガイド６０を設けたものである。差込みガイド６０は、挿入先端側が先細り形状のテーパ状に構成され、拡大型すき間流路４８Ｂを流れるすき間流れをスムーズにしている。

振動抑制装置５０Ｂは、エクステンションスリーブ５３Ｂの下部に、すべり継ぎ手４０部の拡大型すき間流路４８Ｂに差し込まれる複数の差込みガイド６０を一体に備えたもので、この差込みガイド６０によりエクステンションスリーブ５３Ｂがディフューザ３４の上部のすべり継ぎ手４０部のすき間流路４８Ｂへの挿入がスムーズにガイドされて設置される。

また、ディフューザ３４の上部に振動抑制装置５０Ｂを設置する際、ディフューザ３４とエクステンションスリーブ５３Ｂとの間の接合部に、流体の液漏れを防止するメタルシールを設置してもよい。

第３の実施形態のジェットポンプ１２Ｂの振動抑制装置５０Ｂにおいては、すき間継ぎ手４０部の拡大型すき間流路４８Ｂの上部から下流側の先細り型すき間流路５１Ｂに、全体のすき間流路形状を流れがスムーズな流路構造に形状変更させることができる。その分、振動抑制装置５０Ｂは、エクステンションスリーブ５３Ｂの厚さを低減させることができ、振動抑制装置５０Ｂの位置決めが容易となる。

第３の実施形態は振動抑制装置５０Ｂの据付性を考慮したもので、エクステンションスリーブ５３Ｂの下端部の内周側に、下方に突出する差込みガイド６０を一体に設け、エクステンションスリーブ５３Ｂのディフューザ３４上部への据付性を改善したものである。

（第３の実施形態の効果）
本実施形態のジェットポンプ１２Ｂの振動抑制装置５０Ｂによれば、インレットミキサー管３３とディフューザ３４の結合部であるすべり継ぎ手４０部において、ディフューザ３４上部に設置する振動抑制装置５０Ｂの据付性を向上させ、インレットミキサー管３３やディフューザ３４を交換せずにジェットポンプ１２Ｂの流動特性を維持しつつ、ジェットポンプ１２Ｂ内の流体圧送圧力により生じるすき間流れによって発生する可能性のある自励振動を抑制することができる。

なお、差込みガイド６０は、エクステンションスリーブ５３Ｂ下端の全周にわたって設けてもよいし、一定間隔ごとに複数（例えば９０°ごと）に設けてもよい。

（第３の実施形態の変形例）
第３の実施形態のジェットポンプの振動抑制装置５０Ｂでは、差込みガイド６０がエクステンションスリーブ５３Ｂの下端部の内周に設けるものとして説明したが、第３の実施形態の変形例は、図１２に示すように差込みガイド６０Ｂをエクステンションスリーブ５３Ｂ_１の下端部外周側に設けたものである。

なお、差込みガイド６０は、エクステンションスリーブ５３Ｂ下端部外周の全周にわたって設けてもよいし、一定間隔ごとに複数（例えば９０°ごと）に設けてもよい。

（第３の実施形態の変形例の効果）
本変形例に示されたジェットポンプ１２Ｂの振動抑制装置５０Ｂにおいても、エクステンションスリーブ５３Ｂ_１の下端部外周側に差込みガイド６０Ｂを一体に備えることで、振動抑制装置５０Ｂの据付性を向上させて、ディフューザ３４上部に設置することができる。ジェットポンプ１２Ｂの流動特性を維持しつつ、インレットミキサー管３３やディフューザ３４を交換することなく、ジェットポンプ１２Ｂ内の流体圧送圧力によるすき間流れによって発生する可能性のある自励振動を抑制することができる。

［第４の実施形態］
図１３ないし図１５は、本発明の第４の実施形態に係るジェットポンプの振動抑制装置を示す構成図である。

第４の実施形態において、沸騰水型原子炉１０の全体的構成は、図１および図２に示すＢＷＲと異ならないので、同じ構成には同一符号を付して、重複説明を省略あるいは簡略化する。

図１３は、ＢＷＲ１０に適用されるジェットポンプ１２Ｃの振動抑制装置５０Ｃの第４の実施形態を示す部分的な縦断面図である。第４の実施形態に示されたジェットポンプ１２Ｃの振動抑制装置５０Ｃは、インレットミキサー管３３とディフューザ３４との結合部に設けられるすべり継ぎ手４０と、ディフューザ３４の上部に設置される振動抑制装置５０Ｃとを有し、振動抑制装置５０Ｃは、エクステンションスリーブ５３Ｃの内周面と、インレットミキサー管３３の外周面との間に先細り形状の延長すき間流路５１Ｃが構成される。すべり継手１６部のすき間流路４８と延長すき間流路５１Ｃとから全体のすき間流路４８，５１Ｃが形成され、振動抑制装置５０Ｃ内周面とインレットミキサー管３３外周面とに形成される延長すき間流路５１Ｃは、すき間流れに対し、先細り型のすき間流路形状となって、図１４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、延長すき間流路５１Ｃの出口幅Ｗ_０がすべり継手４０部のすき間流路４８の最小すき間幅Ｗ_ｍｉｎの５．３倍以下に形成される。すなわち、Ｗ_０／Ｗ_ｍｉｎ≦５．３の関係を満たしている。

すき間流路を案内されるすき間の流れによって発生する自励振動の発生限界流量については、すき間流れ場での運動方程式と連続の式より導かれ、すき間壁面に作用する非定常流体力方程式の減衰力項の付加減衰係数の正負を判定することによって示される。

単純なテーパすき間流路での、無次元化されたすき間流の運動方程式と連続の式、及び入口、出口の境界条件は非定常流体の場合、一般的に以下の支配方程式、式（１）〜式（４）で表される。

ここに、ｐ（ｙ）：圧力振幅、
ｑ（ｙ）：流量振幅、
ｈ（ｙ）：すき間量、
ｙ：すき間流路の軸方向距離、
ｅ：すき間壁面の振幅、
ｑ_ｗ：すき間壁面の速度振幅、
ω：角振動数
β：流路の有効圧力損失係数、
γ：無次元摩擦係数、
ζ_ｉｎ：流路入口圧力損失係数、
ζ_ｅｘ：流路出口圧力損失係数、
である。
またｙ＝０はすき間流路の入口を、ｙ＝１はすき間流路の出口を意味する。
以上の支配方程式、式（１）〜式（４）を連成させ、すき間流路の流路方向に積分することで、非定常流体力の支配方程式を得ることができる。

本実施形態のジェットポンプの振動抑制装置５０Ｃのように、すべり継ぎ手４０に振動抑制装置５０Ｃを設置した場合の全体のすき間流路４８，５１Ｃは、図１３に示すように複雑すき間流路形状となっている。この複雑すき間流路を模式化した場合については、前記式（１）から式（４）を離散化させて各流路要素の伝達マトリックス計算から非定常流体の支配方程式へ帰着させることができる。ここで、図１５のＹはすき間軸方向、Ｚはすき間幅方向、サフィックス付きの各記号ｈ，ｌ，ｐ，ｑは、すき間量（流路幅）、複雑すき間流路の各流路要素の長さ、各流路要素の圧力（拡幅）、および各流路要素の流量（振幅）をそれぞれ表わす。

すき間流れをＹ軸に平行な１次元流れと見做した場合、ナビス・ストークス方程式より導かれる式（１）と、２次元の非圧縮流体の連続の式から導かれる式（２）とを離散化させると、すき間流路のｎ番目の流路要素の伝達マトリックスは以下の式（５）で表わすことができる。

ただし、流路要素の伝達マトリックス式（５）の右辺の行列（マトリックス）要素の成分、Ａｎ，Ｂｎ，Ｄｎ，ＥｎおよびＧｎにおいて、
Ａｎ，Ｂｎは、式（１）の右辺、第１項（流路振幅ｑ（ｙ）に比例する項）の係数から、
Ｄｎは、式（１）の右辺第２項（流路振幅ｑ（ｙ）の傾きの項）の係数から、
Ｅｎは、式（１）の右辺第３項（すき間壁面（変位）の拡幅ｅの項）の係数から、また、
Ｇｎは、離散化させた式（２）のすき間壁面の速度振幅ｑｗから、それぞれ導かれる。

ここでｌ_ｎはＮ個に分割した複雑すき間流路のｎ番目の流路要素の長さを意味する。複雑なすき間流路をＮ個に分割した各流路要素ｌ_１，…ｌ_ｎ，…ｌ_Ｎにおける各記号ｈ，ｌ，ｐ，ｑは、無次元量である。

また、複雑すき間流路入口要素、及び出口要素の伝達マトリックスはそれぞれ以下の式（６），式（７）のように表すことができる。

式（５），式（６）および式（７）より、これらを複雑すき間流路に沿って掛け合わせていけば、式（８）のように順次圧力振幅や流量振幅が求まる。ここでＭは各流路要素の伝達マトリックスである。

また、複雑すき間流路の入口直前から出口直後まで掛け合わせた場合の全体の流路要素の伝達マトリックスは以下の形に帰着する。
式（９）より入口で流量振幅は以下の形で導出される。

式（１０）を式（８）に代入すると、以下の式（１１）で示すように無次元圧力振幅ｐ_ｎ＋１が、すき間壁面の無次元振幅ｅとすき間壁面の無次元速度振幅ｑ_ｗの関係式（振動方程式）で表すことができる。

式（１１）で示すように、圧力振幅ｐ_ｎ＋１は、すき間壁面の速度振幅ｑ_ｗの比例部とすき間壁面の振幅ｅの比例部の和で表示できる。

無次元圧力振幅ｐ_ｎ＋１を表わす式（１１）をすき間流路の入口から出口まで数値積分することで、非定常流体力振幅ｆ’はすき間壁面の無次元振幅ｅの比例係数Ｃ_ｆｅとすき間壁面の無次元速度振幅ｑ_ｗの比例係数Ｃ_ｆｗの関係式（振幅方程式）で表すことができる。

ここに式（１２）の各比例係数Ｃ_ｆｗおよびＣ_ｆｅは、式（１１）の各流路要素の係数CpwnおよびCpenに各流路要素長さを積算し和をとる形で表される。

式（１３），式（１４）で表される係数は複素数であり、式（１２）を実部と虚部に分けて書き換えると、式（１５）で表わされる。

ここで、ｑ_ｗはすき間壁面の速度振幅で、すき間壁面が各角振動数ωで振動しているとすれば、ｑ_ｗ＝ｉωｅと表される。

式（１８）の右辺各項の係数は複雑すき間流路４８，５１Ｃを流れるすき間流量（流速）によって変化するので、流体による構造側へ作用する右辺第２項の付加減衰が以下の式（１９）のように負となる流量領域ですき間流れによる自励振動が発生し得ることとなる。

つまり、式（１９）の左辺が０となるすき間流量条件で自励振動が発生し始めることを意味する。

図１６は、ジェットポンプ１２Ｃの振動抑制装置５０Ｃにおいて、実際のすべり継ぎ手４０に振動抑制装置５１Ｃを設置した場合の延長すき間流路５１Ｃ_１の出口Ｗ_０を変化させて、式（１９）の左辺が０となる自励振動が発生し始めるすき間流量（発生限界流量）との関係を実線Ｆで求めたグラフである。一点鎖線Ｇは振動抑制装置５０Ｃのエクステンションスリーブ５３Ｃを設けない場合の自励振動の発生し始めるすき間流量（発生限界流量）を示すものである。

図１６に示された発生限界流量のグラフの横軸はすべり継ぎ手４０に振動抑制装置５１Ｃを設置した場合のすき間流路の出口幅Ｗ_０であり、ディフューザ３４内周面とインレットミキサー管３３外周面により形成されるすべり継ぎ手４０部の最小すき間幅Ｗ_ｍｉｎに対する比で示している。グラフの縦軸は発生限界流量にとっており、振動抑制装置５１Ｃを設置しないときの発生限界流量に対する比で示している。

これより、すべり継ぎ手４０に振動抑制装置５１Ｃを設置した場合の延長すき間流路５１Ｃ_１の出口幅Ｗ_０が、ディフューザ３４内面とインレットミキサー管３３外周面により形成されるすべり継ぎ手４０部の最小すき間幅Ｗ_ｍｉｎの５．３倍以下の条件となると、発生限界流量が振動抑制装置５０Ｃを設置しない時の発生限界流量よりも大きくなる。すなわち、自励振動に対する余裕度が向上し振動抑制効果が出始めることがわかる。さらに、延長すき間流路５１Ｃ_１の出口幅Ｗ_０がディフューザ３４内周面とインレットミキサー管３３外周面により形成されるすべり継ぎ手４０部の最小すき間幅Ｗ_ｍｉｎの３．２倍以下となると、式（１９）の左辺が０となる条件が無い、言い換えれば、自励振動が発生しない条件となる。

また、図１３および図１４に示すように、振動抑制装置５０Ｃはインレットミキサー管３３の周囲を円環状に据付けることから、振動抑制装置５０Ｃを分割構造に構成して、振動抑制装置５０Ｃを構成するエクステンションスリーブ５３にボルト孔５８（図６参照）を設けて、ディフューザ３４上部に設置後、締結板５６を介してボルト５７により締結する構造とすることで、インレットミキサー管３３を移動させずに設置することができる。

一方、このような振動抑制装置５０Ｃを設置しても、インレットミキサー管３３やディフューザ３４の形状を変化させる必要がないため、それらを交換する必要はなく、ジェットポンプ１２Ｃの流動特性は維持される。

（第４の実施形態の効果）
本実施形態によれば、インレットミキサー管３３とディフューザ３４の結合部であるすべり継ぎ手４０部において、ジェットポンプ１２Ｃ内の圧送圧力によりすき間流路４８に生じるすき間流れによって発生する可能性のある自励振動の発生限界流量を増加させて、自励振動に対する余裕度を広げ振動抑制効果を持たせることができる。

［第５の実施形態］
図１７および図１８は、本発明の第５の実施形態に係るジェットポンプの振動抑制装置を示す縦断面図および平断面図である。

第５の実施形態において、沸騰水型原子炉１０の全体的構成は、図１および図２に示すＢＷＲと異ならないので、同じ構成には同一符号を付して、重複説明を省略あるいは簡略化する。

図１７は、ＢＷＲ１０に適用されるジェットポンプ１２Ｄの振動抑制装置５０Ｄの第５の実施形態を示す部分的な縦断面図である。第５の実施形態に示されたジェットポンプ１２Ｄの振動抑制装置５０Ｄは、インレットミキサー管３３とディフューザ３４との結合部に設けられるすべり継ぎ手４０と、ディフューザ３４の上部に設置される振動抑制装置５０Ｄとを有し、振動抑制装置５０Ｄは、エクステンションスリーブ５３Ｄの内周面と、インレットミキサー管３３の外周面との間に先細り形状の延長すき間流路５１Ｄが構成される。すべり継ぎ手４０部のすき間流路４８と延長すき間流路５１Ｄとから全体のすき間流路４８，５１Ｄが形成され、延長すき間流路５１Ｄは、すき間流れに対し先細り型のすき間流路形状となって、延長すき間流路５１Ｄの出口幅がすべり継ぎ手４０部の最小すき間の５．３倍以下を満たすように構成される。

本実施形態の振動抑制装置５０Ｄは、図１７に示すように、すべり継ぎ手４０部のすき間流路４８を延長させるようにディフューザ３４上部に振動抑制装置５０Ｄが設置される。振動抑制装置５０Ｄ内周面とインレットミキサー管３３外周面により形成される延長すき間流路５１Ｄの形状を、すき間流れに対して先細り型流路となるように形状設定されている。

また、図１８に示すように、振動抑制装置５１Ｄ内周面とインレットミキサー管３３外面による形成される延長すき間流路５１Ｄの出口幅が、インレットミキサー管３３外周面の周方向に沿って順次変化し、振動抑制装置５０Ｄの内周面形状が楕円形状あるいは長円形状に形成される。振動抑制装置５０Ｄの内周面側に形成される延長すき間流路５１Ｄの長径部の出口幅が、ディフューザ３４内周面とインレットミキサー管３３外周面により形成されるすべり継ぎ手４０部の最小すき間の５．３倍以下を満たしている。これにより、第４の実施形態で述べた効果と同様に、自励振動に対する余裕度が向上し振動抑制効果を得ることができる。

また、振動抑制装置５０Ｄのエクステンションスリーブ５３Ｄ内周面の短径部でインレットミキサー管３３の外周面と２箇所で接触点を持っている。接触により振動に対して構造的な減衰力を受け、構造による正の減衰力が加わり振動抑制効果が向上する。

さらに、振動抑制装置５０Ｄは接触点でインレットミキサー管３３に横荷重が加わると、それがインレットミキサー管３３の振動する際の抵抗力となって振動振幅を小さくさせる振動振幅抑制効果を持つ。

一方、このような振動抑制装置５０Ｄを設置しても、インレットミキサー管３３やディフューザ３４の形状を変化させる必要がないため、それらを交換する必要はなく、ジェットポンプ１２Ｄの流動特性は維持される。

（第５の実施形態の効果）
本実施形態によれば、インレットミキサー管３３とディフューザ３４の結合部であるすべり継ぎ手４０部において、ジェットポンプ１２Ｄ内の圧送圧力により生じるすき間流路のすき間流れによって発生する可能性のある自励振動の発生限界流量を増加させることができ、自励起振動に対する余裕度を広げ振動抑制効果を持たせることができる。

［第６の実施形態］
図１９および図２０は、本発明の第６の実施形態に係るジェットポンプの振動抑制装置を示す構成図である。

第６の実施形態において、沸騰水型原子炉１０の全体的構成は、図１および図２に示すＢＷＲと異ならないので、同じ構成には同一符号を付して、重複説明を省略あるいは簡略化する。

図１９は、ＢＷＲ１０に適用されるジェットポンプ１２Ｅの振動抑制装置５０Ｅの第６の実施形態を示す部分的な縦断面図である。第６の実施形態に示されたジェットポンプ１２Ｅの振動抑制装置５０Ｅは、インレットミキサー管３３とディフューザ３４との結合部に設けられる継ぎ手４０と、ディフューザ３４の上部に設置される振動抑制装置５０Ｅとを有し、振動抑制装置５０Ｅは、エクステンションスリーブ５３Ｅの内周面と、ラビリンス状の周溝６２を階段状あるいは傾斜状、螺旋状に形成したものである。

第６の実施形態に示されたジェットポンプ１２Ｅの振動抑制装置５０Ｅは、第１の実施形態に示された構成と同様、インレットミキサー管３３とディフューザ３４との結合部に設けられたすべり継ぎ手４０部の拡大型すき間流路４８を延長させるように、ディフューザ３４上部に振動抑制装置５０Ｅが設置される。振動抑制装置５０Ｅは、すべり継ぎ手４０部の拡大型すき間流路４８に続く上部（下流側）にエクステンション流路としての延長すき間流路５１Ｅを先細り型すき間流路（延長流路）となるように構成している。

第６の実施形態においては、ディフューザ３４上部に設置される振動抑制装置５０Ｅがすべり継ぎ手４０部の拡大型すき間流路４８を延長させるように延長すき間流路５１Ｅを先細り型すき間流路に構成したものである。全体のすき間流路に作用するトータルの付加減衰が正の減衰力（振動制振力）として作用するように振動抑制装置５０Ｅのエクステンションスリーブ５３Ｅの内周面が形状設定されており、かつ、図１９に示すように、エクステンションスリーブ５３Ｅの内周面にはラビリンス状周溝６２が設けられている。ラビリンス状周溝６２により自励振動の抑制効果を持つとともに、ラビリンス状周溝６２によりすべり流（リーク流）の流体の流れが乱され隙間流路全体の抵抗が増大し流れにくくなる。つまりジェットポンプ１２Ｄ内の流体圧送圧力が同じであれば、ラビリンス状周溝６２がある場合のほうが、隙間流れ自体が抑制されるため、自励振動の抑制をさらに助長する効果を持つ。なおラビリンス状周溝６２はすき間流れ（リーク流）の方向に対して垂直方向に多重に設けるだけでなく、斜め方向や螺旋状、階段状に設けても良く、また、ラビリンス状周溝６２の深さは一定でなくても良い。ラビリンス状周溝６２の溝幅および深さは、数ｍｍ以内、例えば２ｍｍ程度に形成される。

（第６の実施形態の効果）
本実施形態のジェットポンプ１２Ｅの振動抑制装置５０Ｅによれば、インレットミキサー管３３とディフューザ３４の結合部であるすべり継ぎ手４０部において、ジェットポンプ１２Ｅ内の流体圧送圧力により生じるすき間流れによって発生する可能性のある自励振動を、インレットミキサー管３３やディフューザ３４を交換せずにジェットポンプ１２Ｅの流動特性を維持しつつ抑制することができる。

［第７の実施形態］
次に、本発明の第７の実施形態について、図２１ないし図２４を参照して説明する。

第７の実施形態を説明するに当り、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）１０の全体的構成は、図１および図２に示すＢＷＲと異ならないので、同じ構成には、同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態によれば、ジェットポンプの振動抑制装置５０Ｆは、図５に示される振動抑制装置５０と原理的構成を同じくする。

図２１は、振動抑制装置５０Ｆを構成する振動抑制クランプ７０をディフューザ３４上部に設置する例を示すものである。振動抑制クランプ７０は、エクステンションスリーブで構成され、二つ割りタイプの半円筒状クランプメンバ（スリーブメンバ）７１ａ，７１ｂを、連結部を構成するヒンジ７２により開閉動作可能に結合して構成される。対をなすクランプメンバ７１ａ，７１ｂは、一端が座付きボルト７３によりヒンジ結合されて開閉可能に構成される。クランプメンバ７１ａ，７１ｂの反対側他端は嵌合部７４により凹凸結合されて構成される。

振動抑制クランプ（エクステンションスリーブ）７０は、図２１で示すように嵌合部７４を開いた状態で原子炉圧力容器１３内に図示しないホイストを用いて吊り込まれる。吊り込まれた振動抑制クランプ７０はディフューザ３４の上部付近で停止し、この状態でインレットミキサー管３３の周りを外側から囲むようにして嵌合部７４を閉じると、図２２に示すように円環状の振動抑制クランプ７０が形成される。

振動抑制クランプ７０には、図２１および図２３に示すように、一方のクランプメンバ７１ｂに六角ボルト７５が締結手段として挿通支持されており、この六角ボルト７５にくさび状ブロック７７が昇降自在にねじ結合される。六角ボルト７５は途中に周溝が形成されており、この周溝に止めピン７８が係合して、六角ボルト７５の抜出が防止される。これにより、六角ボルト７５は一方のクランプメンバ７１ｂに挿入されて回転自在に支持される。

エクステンションスリーブである振動抑制クランプ７０は対をなすクランプメンバ７１ａ，７１ｂを閉じ、凹凸結合させて嵌め合せて嵌合部７４が構成される。六角ボルト７５を回転操作させると、くさび状ブロック７７が下降し、くさび状ブロック７７の下向き傾斜面が他方のクランプメンバ７１ｂの外周側肩部（上向き傾斜面）７９に当接して、クランプメンバ７１ｂがディフューザ３４の頂部に押し当てられる。

このとき、振動抑制クランプ７０は内周側に周方向の突出部が形成され、この周方向突出部がディフューザ３４の頂部内周側に形成される段付き部７６に上方から当接し、面接触するように構成される。

また、ディフューザ３４は、図２１および図２２に示すように、上部に複数、例えば４個のブレードを構成する突起状ガイド８０が放射状に設けられる。突起状ガイド８０はディフューザ３４の上部外側で斜め上方に突出すように一体に設けられる。突起状ガイド８０に対応して円環状の振動抑制クランプ７０には昇降を案内するガイド窓口８１が形成されており、振動抑制クランプ７０の下降時には、ガイド窓口８０が突起状ガイド８０に挿入されて案内され、振動抑制クランプ７０はディフューザ３４上に設置される。

ディフューザ３４の上部に振動抑制クランプ７０を設置した後、突起状ガイド８０の近傍に位置する複数、例えば４箇所の六角ボルト８２を回動操作させることにより、図２４に示すようにねじ結合されたくさび形のブロック８３を振動抑制クランプ７０に沿って上方向に移動させる。くさび形ブロック８３の上向き傾斜面を突起状ガイド８０の下端（上向き傾斜面）に押し当てることで振動抑制クランプ７０をディフューザ３４に把持させて固定させることができる。振動抑制クランプ７０をディフューザ３４上に固定し、設置した後、図２３に示すように、嵌合部７４の六角ボルト７５を回動操作して、振動抑制クランプ７０をディフューザ３４上に強く押し当てて固定させる。六角ボルト８２は、途中に周溝が設けられ、この周溝に止めピン８４が係合して六角ボルト８２の抜出が防止される。六角ボルト８２は回動操作により、くさび形ブロック８１を昇降自在に案内している。

一方、振動抑制装置５０Ｆを構成する振動抑制クランプ７０をディフューザ３４の上部に固定して設置させることにより、既設のインレットミキサー管３３の交換を行なうことなく、ジェットポンプ１２Ｆはディフューザ３４の上部に振動抑制装置５０Ｆを安定的に設置させることができる。

振動抑制装置５０Ｆを構成する振動抑制クランプ７０は、図５に示すように、ディフューザ３４の上部にすべり継手４０部のすき間流路４８を延長させた延長すき間流路５１Ｆを形成している。振動抑制クランプ７０は、エクステンションスリーブを構成するものであり、振動抑制クランプ７０内周面とインレットミキサー管３３外周面とから延長すき間流路５１Ｆが形成される。延長すき間流路５１Ｆは流路形状がすき間流れに対して先細り型流路となるように形状設定される。

振動抑制クランプ７０により形成される延長すき間流路５１Ｆを先細り型流路とすることで、すべり継手４０部での拡大型のすき間流路４８にすき間流路による付加減衰が負の減衰力として作用しても、延長すき間流路５１Ｆでは正の減衰力として作用させることができる。延長すき間流路５１Ｆの正の減衰力が負の減衰力よりも上廻るように形状設定
を行なえば、すべり継手４０部のすき間流路４８と延長すき間流路５１Ｆとから構成される全体のすき間流路４８，５１Ｆに作用するトータルの付加減衰が正の減衰力として作用するため、自励振動の振動抑制効果が得られる。

また、振動抑制クランプ７０を設置しても、ジェットポンプ１２Ｆのインレットミキサー管３３やディフューザ３４は既設のものを使用でき、交換する必要がないため、インレットミキサー管３３やディフューザ３４を交換しなくても。ジェットポンプ１２Ｆの流動特性を維持することができる。ディフューザ３４の頂部内部が自励振動により摩耗している場合にも、振動抑制クランプ７０の設置により、新たに先細り型の延長すき間流路５１Ｆが形成されるために、振動が抑制される。

（第７の実施形態の変形例）
第７の実施形態の変形例は、図５で示された振動抑制装置５０Ｆを構成する振動抑制クランプ７０を設置する際に、インレットミキサー管３３の外周面と振動抑制クランプ７０の内周面に形成される延長すき間流路５１Ｆの形状調整を行なうことができるようにしたものである。

振動抑制クランプ７０は、エクステンションスリーブを形成しており、対をなす半円筒状のクランプメンバ７１ａ，７１ｂの連結部ヒンジ７２および嵌合部７４に一段または多段の段付き嵌め合い構造のラビリンス９０が図２２および図２５で示すように、半径方向に設けられる。ラビリンス９０は、ディフューザ３４の接線方向に調整代が設けられており、この調整代によりインレットミキサー管３３と振動抑制クランプ７０との間のすき間形状を調整することができる。また、ラビリンス９０により、振動抑制クランプ７０の連結部７２および嵌合部７４からの漏れ流を防止するため、段付きのラビリンス９０の段部同士は接触する接合面とされる。なお、ラビリンス９０の形状や位置はこれに限られず、クランプの接線方向に平行な面が接触する接合面となっていれば良い。例えば、図２５のように段部をクランプ軸方向の端部近傍ではなく中央付近に設けてもよい。また、段差を有する形状ではなく、クランプメンバ７１ａ、７１ｂの一方に凸部を、他方に凹部を設けて、当該凸部と凹部が嵌合するような形状であってもよい。

また、振動抑制装置５０Ｆを構成する振動抑制クランプ７０をディフューザ３４上に設置する際、図２２および図２４で示すように、例えば４個の六角ボルト８５を回転させて振動抑制クランプ７０をディフューザ３４上に固定する前に、振動抑制クランプ７０を外側から所要の方向に、例えば連結部７２と嵌合部７４とを結ぶ直径方向より９０度回転させた方向に押圧することにより、振動抑制クランプ７０の内周面の一部をインレットミキサー管３３の外周面に接触させる。

その後、図２２および図２４に示すように、六角ボルト８２」を回動操作させ、くさび（ウェッジ）状ブロック８３の上向き傾斜面を上動させて突起状ガイド８０の下端（下向き傾斜面）に押し当てることで、振動抑制クランプ７０をディフューザ３４に固定させる。

また、振動抑制クランプ７０の嵌合部７４付近には、図２２および図２３に示すように、六角ボルト７５およびくさび状ブロック７７が設けられており、六角ボルト７５を回動操作させることにより、くさび状ブロック７７は振動抑制クランプ７０に沿って下方向に移動させ、振動抑制クランプ７０の嵌合部７４のディフューザ３４に押し当てることで安定的に固定させることができる。

（第７の実施形態の変形例の効果）
本変形例では、振動抑制クランプ７０をディフューザ３４上に設置する際に、インレットミキサー管３３の外周面と振動抑制クランプ７０の内周面に形成される延長すき間流路５１Ｆの流路面状を、六角ボルト７５，８２を操作することにより調整することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また各実施形態を任意に組み合わせることができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、本発明の各実施形態においては、振動抑制装置のエスクテンションスリーブは、２つの半円筒状スリーブメンバを組み合せて円筒状スリーブを構成した例を示したが、エスクテンションスリーブは、３つ以上に分割できるスリーブメンバとしてもよいし、１つの円筒状スリーブメンバで構成してもよい。エスクテンションスリーブを円筒状スリーブメンバで構成した場合には、締結手段は不要となる。エスクテンションスリーブのインレットミキサー管３３への据付けは、インレットミキサー管３３をディフューザ３４から浮かせ、昇降させることにより、容易に行なうことができる。

１０…沸騰水型原子炉、１１…ダウンカマ部、１２…ジェットポンプ、１３…原子炉圧力容器、１５…炉心、１６…炉心シュラウド、１７…炉心下部プレナム、１８…炉心上部プレナム、１９…シュラウドサポートプレート、２０…シュラウドヘッド、２１…気水分離器、２２…スタンドパイプ、２３…蒸気乾燥器、２５…原子炉再循環系、２６…原子炉再循環ポンプ、２８…吸込管、２９…吐出管、３０…再循環入口ノズル、３１…ライザー管、３２…エルボ部、３３…インレットミキサー管、３４…ディフューザ、３５…ポンプノズル、３６…ベルマウス、３７…ポンプデッキ、３９…機械的嵌め合い部、４０…すべり継ぎ手（機械的嵌め合い部）、４１…微少間隙（すき間）、４３…ライザーブレース、４４…ライザーブラケット、４５…ウェッジ（くさび）、４６…セットスクリュー、４８，４８Ｂ…すき間流路、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ…振動抑制装置、５１，５１Ａ，５１Ａ_１，５１Ｂ…エクステンション流路（延長すき間流路、先細り型すき間流路）、５２…メタルシール、５３，５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｂ_１…エクステンションスリーブ、５３ａ，５３ｂ…スリーブメンバ、５５…締結手段、５６…締結板（プレート）、５７…ボルト、６０，６０Ｂ…差込みガイド、６２…周溝、６４…突出部、７０…振動抑制クランプ（エクステンションスリーブ）、７１ａ，７１ｂ…クランプメンバ、７２…ヒンジ（連結部）、７４…嵌合部、７５…六角ボルト（締結手段）、７６…段付き部、７７，８３…くさび状ブロック、７８，８４…抜出ピン、８０…突起状ガイド、８１…ガイド窓口、８２…六角ボルト、８３…くさび形ブロック、９０…ラビリンス。

Claims (13)

1. 沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、ライザー管に連結されるインレットミキサー管と、このインレットミキサー管にすべり継ぎ手により連結されるディフューザとを備え、前記ディフューザ内周面と前記インレットミキサー管外周面とにより前記すべり継ぎ手のすき間流路が形成され、原子炉圧力容器内の冷却水を強制循環させるジェットポンプに設置される振動抑制装置であって、
   前記ディフューザ上に載置され、下方の内径よりも上方の内径が小さい形状を有し、その内周面と前記インレットミキサー管外周面とにより、前記ディフューザの上端よりも上方に延長すき間流路を形成するエクステンションスリーブが備えられ、
   前記すき間流路は、漸次上方に拡大する流路形状とされ、
   前記延長すき間流路は、前記エクステンションスリーブの形状によって下方より上方が狭い形状に形成されたことを特徴とするジェットポンプの振動抑制装置。
2. 前記エクステンションスリーブの内周面と前記インレットミキサー管の外周面とにより形成される延長すき間流路形状が、すき間流れ方向に先細り型すき間流路形状となるように形状設定された請求項１に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
3. 前記エクステンションスリーブは、前記インレットミキサー管に対して偏心設置された請求項１または２に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
4. 前記エクステンションスリーブは、前記ディフューザ内周面と前記インレットミキサー管外周面とにより形成される前記すべり継ぎ手のすき間流路に差し込まれて前記ディフューザ上に設置される請求項１ないし３のいずれか１項に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
5. 前記エクステンションスリーブは、内周面が楕円形状あるいは長円形状に形成され、前記延長すき間流路の流路幅が前記インレットミキサー管の外周面の周方向に沿って変化している請求項１ないし４のいずれか１項に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
6. 前記エクステンションスリーブは、前記インレットミキサー管と接触点を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
7. 前記接触点において、前記インレットミキサー管に横荷重が作用する請求項６記載の振動抑制装置。
8. 前記エクステンションスリーブは、円筒が分割された形状のスリーブメンバを組み合せて構成された請求項１ないし７のいずれか１項に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
9. 前記エクステンションスリーブは、前記ディフューザ上にメタルシールを介して設けられ、前記ディフューザとエクステンションスリーブの合せ面からの流体漏出流を抑制する請求項１ないし８のいずれか１項に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
10. 前記エクステンションスリーブは、内周面がラビリンス構造に構成され、前記延長すき間流路を流れるすき間流れに乱れを生じさせる請求項１ないし９のいずれか１項に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
11. 前記延長すき間流路の出口幅は、前記すべり継ぎ手のすき間流路の最小すき間幅の５．３倍以下に設定された請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のジェットポンプの振動抑制装置。
12. 沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、ライザー管に連結されるインレットミキサー管と、このインレットミキサー管にすべり継ぎ手により連結されるディフューザとを備え、前記ディフューザ内周面と前記インレットミキサー管外周面とにより前記すべり継ぎ手のすき間流路が形成され、原子炉圧力容器内の冷却水を強制循環させるジェットポンプにおいて、
    前記ディフューザ上に載置され、下方の内径よりも上方の内径が小さい形状を有し、その内周面と前記インレットミキサー管外周面とにより、前記ディフューザの上端よりも上方に延長すき間流路を形成するエクステンションスリーブを備え、
    前記すき間流路は、漸次上方に拡大する流路形状とされ、
    前記延長すき間流路は、前記エクステンションスリーブの形状によって下方より上方が狭い形状に形成されたことを特徴とするジェットポンプ。
13. 沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内の冷却水をジェットポンプにより強制循環させる際、前記ディフューザ上に、下方の内径よりも上方の内径が小さい形状を有するエクステンションスリーブを載置することで、前記ジェットポンプのディフューザ内周面とインレットミキサー管の外周面とにより、漸次上方に拡大する流路形状に形成されるすべり継ぎ手のすき間流路の下流側に、前記エクステンションスリーブ内周面と前記インレットミキサー管の外周面の間に、下方より上方が狭い形状の延長すき間流路を形成し、
    前記すべり継ぎ手のすき間流路と前記延長すき間流路を加えた全体のすき間流路に作用する流体による付加減衰が正とすることを特徴とするジェットポンプの振動抑制方法。

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