TWI474341B - 用於抑制一物件所受之震動之裝置與系統 - Google Patents

Description

用於抑制一物件所受之震動之裝置與系統

本發明大體上係關於核子反應器；且更特定言之，本發明係關於一種用於抑制一核子反應器壓力容器內之系統管道所受之震動的位準。

圖1中顯示一種核子反應器，一習知沸水式反應器(BWR)。在該反應器之操作期間，在一反應器壓力容器(RPV)10內循環之冷卻水由在核燃料核心35中產生的核分裂加熱。給水係經由一給水入口15及一給水噴射管20導入該RPV 10內，該給水噴射管20鄰近一核心噴灑線105。給水向下流過一降流區環帶25，其係RPV 10與一核心裙板30之間之一環狀區域。

該核心裙板30係包圍該核燃料核心35之一不銹鋼圓筒，該核燃料核心35包含複數個燃料束總成40(圖1中僅繪示若干總成40)。一頂部導架45及一核心底板50支撐該等燃料束總成40之每一者。

冷卻水向下流過該降流區環帶25並進入核心下空間區55。接著該核心下空間區55中之水向上流過該核燃料核心35。特定言之，水進入該等燃料束總成40，在其中建立一沸騰邊界層。水與蒸汽之一混合物離開該核燃料核心35並進入在裙板頭部65下方之核心上空間區60。接著蒸汽-水混合物流過在該裙板頭部65頂上之豎管70並進入蒸汽分離器75，其將水與蒸汽分離。經分離的水被再循環回到該降流區環帶25且蒸汽流出該RPV 10並流至一蒸汽渦輪機或類似物(未繪示)。

該BWR亦包含一冷卻劑再循環系統，其提供需要流過達到所需功率密度的該核燃料核心35之強迫對流。水之一部分經由再循環水出口80自該降流區環帶25之下端抽出並由一再循環幫浦(未繪示)強迫經由再循環水入口90進入複數個噴射幫浦總成85(圖1中繪示一個總成85)。該等噴射幫浦總成85通常係圓周分佈圍繞該核心裙板30並提供所需反應器核心流。一典型BWR具有十六至二十四個入口混合器95。

如圖1所繪示，一習知噴射幫浦總成85包括一對入口混合器95。各個入口混合器95具有焊接至其的一彎管，其接收經由一入口升管100來自一再循環幫浦(未繪示)之加壓驅動水。一種入口混合器95包括一組五個噴嘴，其以相等角度繞著入口混合器軸(未在圖式中繪示)圓周分佈。此處，各個噴嘴係在噴嘴出口處向內徑向成錐形。此收斂式噴嘴供能量於該噴射幫浦總成85。一次級入口開口(未繪示)係在噴嘴出口之徑向外側。因此，當水之噴射離開該等噴嘴時，來自該降流區環帶25之水經由該次級入口開口被抽入該入口混合器95，其中接著發生與來自該再循環幫浦之水混合。

在RPV 10操作期間，穿過該給水噴射管20之流含有來自該反應器系統中之各種源之壓力波動。此等壓力波動可具有接近該給水噴射管20之一個或多個自然震動模式之頻率。該給水噴射管20所受的該等震動模式部分視在該給水噴射管20之突出片110(未在圖1中繪示)上之預負載及焊接而定。該等焊接亦可用以保持該給水噴射管20遠離該核心噴灑線105達一指定距離。除壓力波動之外，可存在其他震動源，其可具有接近該給水噴射管20之一個或多個自然震動模式之頻率。當一激發頻率接近該給水噴射管20之該等自然頻率時，所得震動可使在該等突出片110上之該等焊接裂開並自該給水噴射管20移除該預負載。此可引起核心流之指示之損失，核心流之指示需要停機該RPV 10。

用於抑制震動之當前已知系統存在若干可能問題。當前已知系統涉及再焊接該等突出片110，此可能導致一重複故障。此等系統大體上需要較長安裝時間並使操作員曝露於較長週期之輻射。

由於前述原因，需要一種抑制該給水噴射管20所受的震動之新穎系統。該系統應無需焊接。該系統應減少安裝時間並減少操作員曝露於輻射。

根據本發明之一實施例，揭示一種用於抑制一物件所受的震動之裝置，該物件與一核能電廠之一反應器壓力容器(RPV)內之一結構整合；其中該裝置包括：一支承板，其經構形用於提供一物件與一結構之間之一阻障，其中該結構係位於一核能電廠之一反應器壓力容器(RPV)內；一下區段，其用於固持該物件之一部，其中該下區段之一第一表面與該支承板整合且該下區段之一第二表面固持該物件之一部；一上區段，其用於固持該物件之另一部，其中該上區段與該支承板整合並與該下區段配合；其中該下區段與該上區段在距該支承板之一面向表面之一距離處協作地穩固該物件，並容許抑制該物件所受的震動。

根據本發明之另一實施例，揭示一種用於減少一核子反應器壓力容器(RPV)內之一管所受的震動之系統，該系統包括：一核燃料核心，其包括複數個燃料束總成；一給水入口；一給水噴射管；一核心噴灑線；及一夾具，其包括一上區段及一下區段；其中該夾具係連接至該給水噴射管之一部以減少該給水噴射管所受的震動之位準；且其中該夾具施加一壓縮負載至該給水噴射管並定位該給水噴射管及距該核心噴灑線之一距離。

本文中使用的特定術語僅為了便利且不應作為本發明之一限制。舉例而言，諸如「上」、「下」、「左」、「前」、「右」、「水平」、「垂直」、「上游」、「下游」、「先前」、「之後」之詞語僅描述在該等圖式中顯示的組態。當然，該等組件可以任何方向定向，且因此術語應被理解為涵蓋此等變動除非明確指定。此外，下文論述聚焦於與該RPV 10之該給水噴射管系統整合之本發明之一實施例。本發明之其他實施例可與需要震動之抑制及/或頻率改變之其他系統整合。

本發明具有減少一線，諸如(但不限於)一管、一纜線、管路或類似物所受的震動之位準之技術效果，該線連接至至少一分離結構。舉例而言(但不限於)，該結構包含：一RPV 10、一給水噴射管20、蒸汽產生器、一管、一壓力容器、一熱交換器、一幫浦、一冷凝器、一槽或類似物。本發明之一實施例可在一新位置處提供支撐及一預負載至該線或可取代一現有支撐，諸如(但不限於)一焊接；此可改變自然頻率以避免當該(等)結構被激發時發生共振。

本發明之一實施例採取可減少在一RPV 10內之一給水噴射管20或其他類似物件所受的震動之位準之一裝置或系統之形式。本發明之一實施例提供至少一修理夾具，其大體上增加對於該給水噴射管20之支撐。在安裝之後，該修理夾具可降低該給水噴射管20所受的震動之幅值及/或改變其頻率。

再次參考該等圖式，其中全部若干圖式中各種數字表示相似部分。圖2係示意繪示本發明在其中操作之一環境內之一修理夾具200之一實施例之一部分分解等角視圖。圖2繪示部分包圍該給水噴射管20之一部之該修理夾具200。此處，該給水噴射管20包含複數個突出片110。

該修理夾具200之一實施例可包括三個主要組件。一上區段205用於限制該給水噴射管20之一部。一下區段210用於限制該給水噴射管20之另一部並用於容置該上區段205之一部。一支承板215用於提供該給水噴射管20與該RPV 10之一壁之間之一阻障。大體上，該上區段205與該下區段210協作地操作以穩固該給水噴射管20及距該RPV 10之該壁及距該核心噴灑線105之一表面之一所需距離。當經安裝時，該修理夾具200可增加或恢復一預負載至該給水噴射管20，同時改變潛在震動之幅值及/或頻率。

圖3A至圖3B(統稱為圖3)係繪示根據本發明之一實施例之一修理夾具200之分解等角視圖之示意圖。圖3A繪示根據本發明之該上區段205及該支承板215之實施例。圖3B繪示根據本發明之該下區段210之一實施例。

現參考圖3A，該上區段205之一實施例可包括：一第二捲曲軸環230、一第二定位螺栓235、一夾板240、及至少一扣緊螺栓245，以上所有可裝配至如舉例而言(但不限於)圖3A所繪示的該上區段205之一上夾具主體250上。該第二定位螺栓235用以連接該上夾具主體250與該支承板215。該第二定位螺栓235可包括許多形式。該第二定位螺栓235之一實施例可包括一圓筒軸，其具有容許與該第二捲曲軸環230及該上夾具主體250配合之一系列螺紋或其他溝槽。該第二定位螺栓235之一端部可容許一手工具旋轉該第二定位螺栓235。舉例而言(但不限於)，該端部可容許一扳手緊固該第二定位螺栓235至該上夾具主體250。

該第二捲曲軸環230用以將該第二定位螺栓235固定至一所需位置。此可防止該第二定位螺栓235由於該修理夾具200經安裝之後之震動而鬆脫。如舉例而言(但不限於)圖3A所繪示，該第二捲曲軸環230之一實施例可容許該第二定位螺栓235穿過該第二捲曲軸環230並與該上夾具主體250之一部配合。該第二捲曲軸環230之一實施例亦可容許該至少一扣緊螺栓245穿過。此處，該第二捲曲軸環230可防止該至少一扣緊螺栓245由於該修理夾具200經安裝之後之震動而鬆脫。

該至少一扣緊螺栓245用以自該修理夾具200施加一壓縮負載至該給水噴射管20。基本上，該至少一扣緊螺栓245夾持圍繞該給水噴射管20之一部之該上區段205及該下區段210。該上夾具主體250之一實施例可容許該突出片110與該上夾具主體250上之一表面配合。此可容許該修理夾具200與該給水噴射管20之間之一強健連接。該夾板240可用以提供該至少一扣緊螺栓245與該第二定位螺栓235之間之一支承表面。

如圖3A所繪示，該上夾具主體250可包括複數個凹槽，其容許該等前述上區段205組件在該上夾具主體250中配合。該上區段205亦可包括用於該支承板215之一頂端可滑動地附接之溝槽。該上夾具主體250亦可包括一榫部，其如下文所述容許與該下區段210配合。

該上夾具主體250之一表面可具有容許與該給水噴射管20之該部配合之一形狀。舉例而言(但不限於)，該形狀可包括該給水噴射管20之外直徑之一類似半徑之一弧。此外，該表面可包括一凹口或類似物，其容許與該突出片110配合。

該支承板215作為該修理夾具200與該RPV 10之一壁之間之一阻障。大體上，該支承板215可形成該修理夾具200之後面，其涵蓋該上區段205及該下區段210之後部。在本發明之一實施例中，該支承板215之一總體長度延伸超過與該下區段210配合的該上區段205之一總體長度。此特徵可容許該第二定位螺栓235及第一定位螺栓225之該等經施加的力被轉移至該RPV 10之該壁上。

現參考圖3B，其繪示該下區段210之一分解圖。該下區段210之一實施例可包括一第一捲曲軸環220及一第一定位螺栓225，其等兩者可與一下夾具主體227整合。該第一捲曲軸環220作用大體上類似於如先前描述之該第二捲曲軸環230。該第一定位螺栓225作用大體上類似於如先前描述之該第二定位螺栓235。

該下夾具主體227用以容置及固持該給水噴射管20之一部。該下夾具主體227之一第一表面可與該支承板215整合。該下夾具主體227之一第二表面可具有容許與該給水噴射管20之該部配合之一形狀。舉例而言(但不限於)，該形狀可包括該給水噴射管20之外直徑之一類似半徑之一弧。此外，該第二表面可包括一凹口或類似物，其容許與該突出片110配合。

圖4A至圖4B(統稱為圖4)係示意繪示根據本發明之一實施例穩固一給水噴射管20之一部之一經裝配修理夾具200之等角視圖及側視圖。圖4A繪示一側面等角視圖。圖4B繪示一相對側視圖。

圖4A具體繪示經裝配夾持於該給水噴射管20上的上區段205及下區段210。此處，圖4A繪示該上夾具主體250之該榫部可如何與根據本發明之一實施例之該下夾具主體227可滑動地配合。

圖4A亦繪示該第一定位螺栓225及該第二定位螺栓235之該等端可如何延伸穿過孔配合孔。明確言之，該上夾具主體250可具有容許該第二定位螺栓235延伸穿過該支承板215並接合該支承板215之一孔。另外，該下夾具主體227可包括容許該上夾具主體250之該榫部裝配入其中之一凹槽或一凹口。此可容許該榫部與該下夾具主體227之一後部形成該下區段210之該相對平後部。此處，該上夾具主體250之一實施例可包括該榫部，其具有容許該第一定位螺栓225延伸穿過以接合該支承板215之一孔。

圖4A亦繪示至少一扣緊螺栓245之位置可如何由該第二捲曲軸環230保持。此處，在該至少一扣緊螺栓245提供該壓縮負載以穩固該給水噴射管20之後，該第二捲曲軸環230如先前描述可用以防止鬆脫。

現參考圖4B，其係圖4A之一相對側視圖。圖4B繪示該修理夾具200，其具有連接至該上區段205的該支承板215及該夾板240。如所論述，在本發明之一實施例中，該支承板215可作為該修理夾具200之該背部。另外，該夾板240可提供該第二捲曲軸環230與該支承板215之間之一阻障。圖4B亦繪示該第一定位螺栓225及該第二定位螺栓235可如何如先前描述駐留於該各自捲曲軸環220、230內。圖4B亦繪示該上區段205及該下區段210可如何部分包圍該給水噴射管20之一部。

圖5係示意繪示根據本發明之一實施例經安裝於一給水噴射管20上的一修理夾具200之一平面圖。圖5繪示本發明之一實施例之若干優點。一第一優點容許圍繞該修理夾具200之一充分空隙。當完全接合時，該修理夾具200可提供該給水噴射管20與該核心噴灑線105之間之一垂直距離，在圖5中由尺寸「X」表示。當完全接合時，該修理夾具200亦可提供該給水噴射管20之一底表面與該核心噴灑線105之間之一距離，在圖5中由尺寸「Y」表示。當完全接合時，該修理夾具200亦可提供該修理夾具200之一側與該給水噴射管20之一部之間之一距離，在圖5中由尺寸「Z」表示。X、Y及Z之尺寸值及/或範圍可由RPV 10之類型決定，該修理夾具200之一實施例經安裝至RPV 10。

該修理夾具200之一第二優點容許大約0.250英吋之一範圍之調整。此可容納給水噴射管20位置相對於該RPV 10之一壁之一寬闊範圍。

一第三優點涉及可作為一確實防旋轉器件之該等捲曲軸環220、230。該等捲曲軸環220、230可僅需要一目視檢查以確定該修理夾具200未鬆脫。

本發明之一實施例之該等組件可由可耐受該修理夾具200曝露於其中之操作環境之任何材料製成。

在使用中，該修理夾具200可在先前定位螺栓之一位置處夾持圍繞該給水噴射管20。當完全接合時，該修理夾具200可提供圍繞該給水噴射管20公差及連接焊接之上邊界之充分空隙。該修理夾具200可在該等先前定位螺栓之該位置處恢復在該給水噴射管20上之該預負載。該修理夾具200亦可減少該給水噴射管20所受的震動。

儘管已僅對於本發明之若干例示性實施例極詳細顯示及描述本發明，但熟習此項技術者應瞭解吾人並未意欲將本發明限於該等實施例，因為尤其根據先前教示可對該等揭示的實施例作出各種修改、省略及增加而不本質上背離本發明之新穎教示及優點。相應地，吾人意欲涵蓋如可包含於如由下列請求項定義之本發明之精神及範圍內之所有此等修改、忽略、增加及等效物。舉例而言(但不限於)，本發明之一實施例可用以：a)引進一不同震動模式；b)在遠離一分離結構或其他物件之一固定距離處穩固一管、纜線、電線或其他類似物件；或c)施加一壓縮負載至該等前述物件之至少一者。

10．．．反應器壓力容器(RPV)

15．．．給水入口

20．．．給水噴射器

25．．．降流區環帶

30．．．核心裙板

35．．．核燃料核心

40．．．燃料束總成

45．．．頂部導架

50．．．核心底板

55．．．核心下空間區

60．．．核心上空間區

65．．．裙板頭部

70．．．豎管

75．．．蒸汽分離器

80．．．再循環水出口

85．．．噴射幫浦總成

90．．．再循環水入口

95．．．入口混合器

100．．．入口升管

105．．．核心噴灑線

110．．．突出片

200．．．修理夾具

205．．．上區段

210．．．下區段

215．．．支承板

220．．．第一捲曲軸環

225．．．第一定位螺栓

227．．．下夾具主體

230．．．第二捲曲軸環

235．．．第二定位螺栓

240．．．夾板

245．．．扣緊螺栓

250．．．上夾具主體

圖1係繪示其中本發明之一實施例操作之環境之一示意圖。

圖2係繪示本發明在其中操作之一環境內之一修理夾具之一實施例之一部分分解等角視圖之一示意圖。

圖3A至圖3B(統稱為圖3)係繪示根據本發明之一實施例之一修理夾具之分解等角視圖之示意圖。

圖4A至圖4B(統稱為圖4)係繪示根據本發明之一實施例穩固一給水噴射管之一部之一經裝配修理夾具之等角視圖及側視圖之示意圖。

圖5係繪示根據本發明之一實施例經安裝於一給水噴射管上的一修理夾具之一平面圖之一示意圖。

10．．．反應器壓力容器(RPV)

20．．．給水噴射器

110．．．核心噴灑線

200．．．修理夾具

205．．．上區段

210．．．下區段

215．．．支承板

Claims (14)

1. 一種用於抑制一物件所受的震動之裝置，該物件與一核能電廠之一反應器壓力容器(RPV)內之一結構整合；其中該裝置包括：一支承板，其經構形用於提供一物件與一結構之間之一阻障，其中該結構係位於一核能電廠之一反應器壓力容器(RPV)內；一下區段，其用於固持該物件之一部，其中該下區段之一第一表面與該支承板整合且該下區段之一第二表面固持該物件之一部；一上區段，其用於固持該物件之另一部，其中該上區段與該支承板整合並與該下區段配合；其中該下區段與該上區段在距該支承板之一面向表面之一距離處協作地穩固該物件，並容許抑制該物件所受的震動；其中該物件包括位於該RPV內的一給水噴射管；其中該下區段包括：一第一定位螺栓，其用於將該上區段穩固至該下區段；及一第一捲曲軸環，其用於穩固該第一定位螺栓之一位置，其中該第一捲曲軸環將該第一定位螺栓附接至一指定位置；且其中該上區段可滑動地連接至該下區段並包括一孔，其中該第一定位螺栓移動穿過該下區段，接著穿過該上區段之該孔，並接著終止於該支承板之一部處。
2. 如請求項1之裝置，其中該上區段包括： 一第二定位螺栓，其用於將該上區段附接至該支承板，其中該第二定位螺栓係由一第二捲曲軸環穩固；及至少一扣緊螺栓，其用於將該上區段及該下區段夾持至該物件，其中該至少一扣緊螺栓係由該第二捲曲軸環穩固。
3. 如請求項2之裝置，其進一步包括一夾板，其中該夾板提供該至少一扣緊螺栓與該第二定位螺栓之間之一支承表面。
4. 如請求項3之裝置，其中該上區段包括一空腔，該空腔容許該第二捲曲軸環之一部、該支承板之一部及該夾板之一部駐留。
5. 如請求項1之裝置，其中當該上區段與該下區段整合時該支承板之一長度延伸超過該上區段與該下區段之一組合長度。
6. 如請求項1之裝置，其中該給水噴射管包括複數個突出片且一第一突出片與該上區段之一部配合且一第二突出片與該下區段之一部配合；其中由該至少一扣緊螺栓施加至該上區段及該下區段的一壓縮負載限制該第一突出片及該第二突出片之移動。
7. 如請求項6之裝置，其中由該至少一扣緊螺栓施加至該上區段及該下區段的該壓縮負載恢復至該給水噴射管上之一預負載。
8. 一種用於減少一核子反應器壓力容器(RPV)內之一管所受的震動之系統，該系統包括： 一核燃料核心，其包括複數個燃料束總成；一給水入口；一給水噴射管；一核心噴灑線；及一夾具，其包括一上區段及一下區段；其中該夾具係連接至該給水噴射管之一部以減少該給水噴射管所受的震動之位準；且其中該夾具施加一壓縮負載至該給水噴射管並定位該給水噴射管及距該核心噴灑線之一距離；其中該夾具包括：一支承板，其用於提供該給水噴射管與該RPV之一壁之間之一阻障；一下區段，其容置該給水噴射管之一部，其中該下區段之一第一表面與該支承板整合且該下區段之一第二表面固持該給水噴射管之一部；一上區段，其用於固持穩固該給水噴射管之一部，其中該上區段與該支承板整合並與該下區段配合；其中該下區段與該上區段共同地操作以將該給水噴射管之位置穩固在容許抑制該給水噴射管所受的震動之一位置。 其中該下區段包括：一第一定位螺栓，其用於將該上區段穩固至該下區段；及一第一捲曲軸環，其用於穩固該第一定位螺栓之一位置，其中該第一捲曲軸環將該第 一定位螺栓附接至一指定設定；且其中該上區段可滑動地接合該下區段並包括一孔，其中該第一定位螺栓移動穿過該下區段、穿過該上區段之該孔，並接合該支承板。
9. 如請求項8之系統，其中該上區段包括：一第二定位螺栓，其用於將該上區段附接至該支承板，其中該第二定位螺栓係由一第二捲曲軸環穩固；及至少一扣緊螺栓，其用於將該上區段及該下區段夾持至該給水噴射管，其中該至少一扣緊螺栓係由該第二捲曲軸環穩固。
10. 如請求項9之系統，其進一步包括一夾板，其中該夾板提供該至少一扣緊螺栓與該第二定位螺栓之間之一支承表面。
11. 如請求項10之系統，其中該上區段包括一空腔，該空腔容許該第二捲曲軸環之一部、該支承板之一部及該夾板之一部駐留於其中。
12. 如請求項8之系統，其中當該上區段連接至該下區段時該支承板延伸超過該上區段及該下區段。
13. 如請求項11之系統，其中該給水噴射管包括複數個突出片且一第一突出片與該上區段之一部配合且一第二突出片與該下區段之一部配合；其中由該至少一扣緊螺栓施加至該上區段及該下區段的一壓縮負載限制該第一突出片及該第二突出片之移動。
14. 如請求項13之系統，其中由該至少一扣緊螺栓施加至該 上區段及該下區段的該壓縮負載施加一預負載至該給水噴射管上。