JPH03107699A - 振動状態にある管の振動エネルギの吸収方法及び装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般に、振動状態にある管の振動エネルギを
吸収する装置及び方法に関し、より詳細には、大きな振
幅の流動励起振動を受ける管の減衰の度合い及び剛性を
高める管防振／補間装置及び方法に関する。

管状部材の流動励起振動を減衰させる各種装置及び方法
が利用されていて、成る程度の成功を収めているが、こ
れら装置及び方法は使用上の多くの問題点を抱えている
ことが認識されている。しかしながら、これら問題点を
認識する前に、本明細書中で用いる用語の意味内容及び
流動励起振動の発生の仕組みにつき、技術的背景を成る
程度理解する必要がある。この点に関し、流体、例えば
ガスの流れの中に置いた構造部材を振動又は揺動（即ち
、行ったり来たり）させれば良いことが知られている。

振動は、行って帰るまでに、即ち、動作が一往復する間
に経過する時間で定義される一定の周期をもつことにな
る。また、振動は、−周期中に完結する動作として定義
される一定のサイクルも有している。さらに、構造部材
は、単位時間当たりの完結動作サイクルの回数として定
義される振動数を有する。一般に、もし構造部材の固有
振動数（即ち、摩擦損失を無視した場合の振動数）を流
動励起振動の振動数よりも高くすると、構造部材の振動
の度合いは弱まることになろう。

構造部材を補間すると（例えば、剛性部材を付加すると
）、構造部材の固有振動数は高くなるが、構造部材に質
量を持つ物体を単に付加しただけでは、構造部材の固有
振動数は低くなる。振動現象の各振動数には、周期運動
の様子として定義される振動モードが関連している。振
動中、振動状態にある構造部材の振動モードは、平衡位
置、即ち、構造部材が大きさが等しく向きが反対の２つ
の力を受けて静的な釣り合い状態（平衡状態）にある位
置を通過することになる。当然のことながら、振動の振
幅は、平衡位置の何れか一方の側への最大変位量の数値
である。構造部材の振動の振幅の減少作用は、防振（振
動減衰）装置又は摩擦力、或いはこれら両方によって得
られる減衰作用として知られている。

流れの場の中に置かれた構造部材に生じる振動は、当該
技術分野では、一般に「流動励起振動」と呼ばれている
。列状に配置された管（例えば、蒸気発生器の管束）を
横切って流れる直交流の場合、乱流によるパフニッティ
ング現象、渦の離脱現象及び流体弾性的な不安定化現象
によって流動励起振動が発生する場合がある。渦の離脱
現象の場合、もし系の防振作用が弱いと、渦の定期的な
離脱現象により、比較的大きな振幅の振動が生じる場合
がある。例えば螺旋状の杭又は有孔シュラウドのような
装置を用いると、渦の離脱現象を抑制又は減少できる。

しかしながら、かかる装置が特定の分野の環境では非実
用的である場合には、防振作用を高めて振動の振幅を減
少させることが必要である。渦の離脱現象に加え、直交
流中に位置した管は更に乱流によるパフニッティング現
象を生じるが、この乱流によるパフニッティング現象は
、管状表面に作用する乱流状態のエデイのランダムな圧
力摂動に起因してあらゆる流速で生じる。渦の離脱現象
及び乱流によるパフニッティング現象によって生じる力
に加え、管は流体弾性的な不安定化現象を生じる場合が
あり、この流体弾性の不安定化現象は、成る特定の臨界
直交流れ速度を一旦超えると、管の振動の振幅が急激に
増大するという現象である。一般に、流体弾性的な不安
定化現象は、解決すべき課題の中で、最も深刻で且つ最
も大きな損傷を与える現象であると考えられている。

特に、原子炉用熱交換器又は蒸気発生器に関して説明す
ると、熱交換器又は蒸気発生器は、熱が熱伝導体を通っ
て放射性の一次流体から非放射性の二次流体へ伝わる際
に蒸気を発生する。−次流体は複数の管（即ち管束）内
を高速で流れ、二次流体は蒸気発生器内に配置された伝
熱管又は細管（以下、単に「管」と言う場合もある）の
外面に沿って且つこれを横切って高速で流れている。管
壁は熱を、管内を流れている一次流体から細管の外面に
沿って且つこれを横切って流れている二次流体へ伝える
熱伝導体としての役目を果たす。

蒸気発生器の細管内を流れる一次流体は放射性を帯びて
いるので、蒸気発生器は、放射性の一次流体が二次流体
との混ざり合いによって非放射性の二次流体を放射能で
汚染しないような設計になっている。従って、細管が漏
れ止め状態を保って放射性の一次流体が非放射性の二次
流体から隔離された状態を保ち、−次流体と二次流体の
混合が生じないようにすることが望ましい。

運転中、流体が高速であるために生じる流動励起振動及
び応力及び腐食によって生じる管壁の粒子間亀裂によっ
て、蒸気発生器の細管が劣化して（即ち、管壁が薄くな
って）表面及び内部の傷を生じ、かくして漏れ止め状態
を維持できなくなる場合がある。かくして、細管は、腐
食作用だけではなく、振動によって引き起こされるフレ
ツチングによる摩耗現象及びサイクル疲労現象によって
劣化状態になる場合がある。もし傷または劣化によって
壁を貫通するような亀裂が生じると、放射性の一次流体
は非放射性の二次流体と混ざり合ってしまう。それ故、
典型的な例を述べると、蒸気発生器の細管に対し非破壊
検査を実施して細管に傷があるかないかどうかを判定し
ている。もし傷の存在しているらしいことが分かると、
問題の劣化状態の細管を、例えばその開口端を施栓して
使用を中止する。これに対し、細管がたとえ劣化状態に
なっていても、使用中に細管の劣化部分にスリーブを施
すことによって使用を続行する場合もある。いずれの場
合においても、たとえ細管の壁が劣化しても、放射性の
一次流体が非放射性の二次流体と混合しないようにしな
ければならない。

しかしながら、管の施栓又はスリーブ施工後、蒸気発生
器の運転を再び実施すると、傷のある、或いは劣化状態
の管は、蒸気発生器の運転中、細管の外面に沿って且つ
これを横切って流れる流体が高速なので、引続き流動励
起振動を生じることになる。かかる振動は、劣化の度合
いを促進し、それ故、施栓後又はスリーブ施工後の劣化
細管が破断して隣接の管を損傷し、それによって放射性
の一次流体が非放射性の二次流体と混じり合う恐れが高
くなる場合がある。従って、施栓後又はスリーブ施工後
の劣化細管の振動を減衰することが望ましい。

かくして、施栓又はスリーブ施工が行われた細管の外面
に沿って且つこれを横切って流れる二次流体が衝突して
管が吸収したエネルギは、細管を成る固有の振動数で且
つ比較的大きな振幅で振動させる場合がある。かかる振
動により、比較的大きな振幅に依存する曲げ応力が、細
管中に生じる場合がある。それ故、管が吸収した流体か
らのエネルギが、細管の減衰エネルギと等しいか、或い
はこれよりも大きいような場合に関しては、細管が不安
定状態になり、比較的大きな振幅の振動状態になる場合
がある。例えば流体弾性的な励起現象によって引き起こ
される場合のある上述の比較的大きな振幅は、相当大き
なレベルの曲げ応力を発生させ、細管の壁中に劣化を開
始させてこれを進展させ、この劣化により最終的には管
が破断する場合がある。すると、破断して無支持状態の
細管の端部は隣接の管に衝撃を与え、これを損傷させる
場合がある。

原子力発電所で用いられる蒸気発生器の場合、上述の流
動励起振動は、安全面及び経済面において重要なテーマ
である。上述のように、施栓又はスリーブ施工後の劣化
細管は、流動励起振動によって破断する可能性が僅かな
がら存在する。かくして、もしこのような事態が生じる
と、劣化状態の細管又はその一部が、流動状態にある流
体の流れの場の中でスワール運動をして、管束中の隣の
無傷状態の細管に大きな衝撃力を与え、かくして、−次
流体が依然として流れているこれら隣の細管が損傷する
場合がある。それにより、これら隣に位置した細管の壁
に破れ目が生じて放射性の一次流体が非放射性の二次流
体を放射能で汚染する場合がある。二次流体が汚染され
ると、通常は非汚染状態の二次系の構成要素が放射能で
汚染されることになる。このような事態は安全上の見地
から考えて望ましくなく、回避する必要がある。

従って、劣化状態の細管の比較的大きな振動振幅を現象
させると共に劣化状態の細管が破断しないよう細管を補
剛して原子力発電所の安全性との妥協点を可能な範囲内
で見出だすことができるようにすることが重要である。

経済的な見地から論じると、もし劣化状態の細管がその
隣の細管を損傷すると、蒸気発生器の使用を中止して修
理を行う必要がある。蒸気発生器の使用を中止すると、
原子力発電所の運転を停止する必要が生じる。原子力発
電所の運転を停止すると、通常は、原子力発電所が発生
していた電力の代替電力を、当該原子力発電所を操業し
ていた電力会社が購入することになる。原子炉を運転停
止させて代替電力を用いると、これにより電力会社は毎
日約３０万ドルの損失になり、かかる損失の他に、蒸気
発生器の修理または交換に要する費用が生じる。従って
、比較的大きな振動の振幅による細管の破断によって蒸
気発生器の使用を停止するという経済的なリスクを軽減
することが重要である。

それ故、安全性及び経済性の両方の見地から、たとえ細
管に栓又はスリーブを施しても、劣化状態の細管の振動
を減衰させることが望ましい。したがって、細管の比較
的大きな振動の振幅を減少させると共に細管を補剛して
細管が流動励起振動を受けても破断しないようにするこ
とが、当該技術分野における課題である。

熱交換器の伝熱管中の振動を減衰させる防振装置及び方
法が、１９８６年５月２７日に発行された米国特許節４
，５９０，９９１、発明の名称二Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　５
ｔａｂｉｌｉｚｅｒ　Ｆｏｒ　Ｄｅｇｒａｔｅｄ　Ｈｅ
ａｔ　Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ　Ｔｕｂｉｎｇ、発明者：　
Ｆｒａｎｋ　Ｗ、　Ｃｏｏｐｅｒ、　Ｊｒ等）、譲受人
：ウェスチングハウス・エレクトリック・コーポレーシ
ョン）に開示されている。かかる米国特許に開示されて
いる技術は、劣化状態の管の振動を減衰させるのに用い
られる可撓性の防振装置及び方法である。可撓性の部材
は、これと隣接関係にある管壁との間に僅かな隙間を形
成する複数の剛性部材を支持している。この米国特許の
教示によれば、振動は、可撓性部材または合成部材と隣
接の管壁との間の機械的な相互作用によって減衰する。

しかしながら、上記米国特許は、管を補剛する複数の剛
性部材を、複数の可撓性部材上の所定位置に巧妙に配置
するような技術的思想を開示しているようには考えられ
ない。さらに、かかる米国特許は、管内に配置されてい
て、可撓性部材と管壁との間の機械的な相互作用による
だけではなく、可撓性部材と剛性部材との間の機械的な
相互作用によっても管の振動の振幅を減少させる複数の
可撓性部材を開示しているようには考えられない。

それ故、従来技術は管状部材中の振動を減衰させる装置
及び方法を開示しているけれども、大きな振幅の流動励
起振動を受ける管の減衰の度合い及び剛性を高める管防
振／補間装置及び方法を開示しているようには考えられ
ない。

したがって、大きな振幅の流動励起振動を受ける管の減
衰の度合い及び剛性を高める管防振／補間装置及び方法
が要望されている。

したがって、本発明の目的は、管状部材の振動を減衰さ
せる装置を提供することにある。

本発明のもう１つの目的は、振動状態にある蒸気発生器
の細管の大きな振幅の振動を減衰させる方法を提供する
ことにある。

本発明の上記目的及び他の目的は、本発明の例示の実施
例を図示している添付の図面を参照して以下の詳細な説
明を読むと当業者には明らかになろう。

一般に、本発明の要旨は、開口端及び内面を備えた振動
状態の管の振動エネルギを吸収する装置であって、管内
部に収納でき、第１の端部及び第２の端部を備えていて
、管が振動すると、鎖管の振動エネルギを吸収する可撓
性の複数本のケーブルと、複数本のケーブルの第１の端
部を包囲した状態で該第１の端部に取り付けられ、複数
本のケーブルの第１の端部を相互結合すると共に管の内
面に作用する恐れのある複数本のケーブルの第１の端部
の振動から管内面を保護するケーブル先端部材と、各ケ
ーブルの第２の端部を包囲した状態で該第２の端部に取
り付けられ、管の内面に作用する恐れのある複数本のケ
ーブルの第２の端部の振動から管内面を保護するケーブ
ル端部取付は具とを有することを特徴とする装置にある
。

さらに、本発明の要旨は、原子力発電所で用いられる蒸
気発生器の振動状態にあるＵ字形細管の振動の振幅を減
少させる方法であって、Ｕ字形細管は、第１の開口端、
第２の開口端及び内壁を備えると共に第１の真っ直ぐな
細管脚部分、該第１の細管脚部分と平行な第２の真っ直
ぐな細管脚部分及び第１の細管脚部分と第２の細管脚部
分を結合するＵベンド細管部分で構成されており、前記
方法は、第１及び第２の末端部分を備えたコードを細管
の内部へ挿通させる段階を有し、コードの第１の末端部
分は、第１及び第２の端部を備えた複数本のケーブルと
連携したトウラインに取り付けられ、トウラインは複数
本のケーブルの第１の端部に着脱自在に連結され、複数
本のケーブルは細管が振動すると細管の振動の振幅を減
少できるよう構成されており、前記方法は更に、コード
を移動させて複数本のケーブルを細管内へ所定距離、摺
動状態で挿通させる段階と、コード及びトウラインを細
管から回収する段階とを有することを特徴とする方法に
ある。

本発明の好ましい実施例としての装置は、管内に配置さ
れていて、管が振動すると、管の振動エネルギを吸収で
きる複数本の可撓性編組ケーブルを有し、ケーブルは、
第１の端部及び第２の端部を備えている。剛性ケーブル
先端部材が、複数本のケーブルの第１の端部を包囲し、
剛性ケーブル端部取付は具が、各ケーブルの第２の端部
を包囲している。流動励起振動により管が振動すると、
振動エネルギはケーブルに伝わるが、ケーブルはかかる
振動エネルギを吸収し、次にこれを熱として散逸させて
管の振動の振幅を減少させるようにする。さらに、管が
振動すると、剛性ケーブル先端部材及び剛性ケーブル端
部取付は具は管を補間しようとする。

本明細書には、本発明を特定し、明確に権利請求した特
許請求の範囲が記載されているが、本発明の内容は、添
付の図面を参照して以下の説明を読むと一層深く理解さ
れると考えられる。

（以　　下　　余　　白　　） 原子力発電所に用いられる蒸気発生器では、安全性およ
び経済性の観点から、放射性の一次流体と非放射性の二
次流体の相互隔離状態を維持して、−次流体が二次流体
に混合しないようにすることが重要である。場合によっ
て、蒸気発生器の細管（伝熱管）の流動励起振動及び細
管の粒子間応力腐食による亀裂発生により、細管のうち
何本かが劣化し、かくして漏れ止め状態を維持できなく
なる場合がある。通常、かかる細管には栓又はスリーブ
を施す。施栓又はスリーブ施工の実施にもかかわらず、
蒸気発生器の連続運転中、劣化状態の細管の流動励起振
動によって劣化が進展又は促進され、最終的には、劣化
状態の細管が分断又は破断する場合がある。かかる破断
した管はその隣に位置した非劣化状態の管に衝撃を与え
てこれを損傷させ、かくして放射性−次流体が非放射性
二次流体に混合する場合がある。従って、劣化状態の細
管の流動励起振動を減衰させることが望ましい。本発明
書において、管状部材の流動励起振動を減衰させる装置
および方法を開示する。

第１図を参照すると、原子力発電所で用いられる蒸気発
生器はが全体が参照番号２０で示されており、かかる蒸
気発生器２０は、円筒形上部４０および円筒形下部５０
を備えたほぼ円筒形の外側胴体３０を有している。上部
４０の内部には、気水混合物（図示せず）を分離する湿
分分離手段５４が配置されている。下部５０内の内部に
は、頂部が閉鎖された内側胴体５５が設けられている。

ただし内側胴体５５の閉鎖頂部には、内側胴体５５から
の気水混合物を湿分分離手段５４に通すための複数の開
口が設けられている。内側胴体５５はその最下部が開放
しており、内側胴体５５と外側胴体３０との間には環状
空間５６が画定されている。内側胴体５５の内部には、
蒸気発生器の複数の垂直方向逆Ｕ字形細管７０を備えた
垂直方向の管束６０が配置されている。複数の水平方向
の円形管支持板８０が管束６０の長さに沿って別々の箇
所に配置されており、この支持板８０は細管７０をそれ
ぞれ受入れ、管７０を横方向に支持し、管７０の流動励
起振動を減衰させる孔を有している。管束６０のＵベン
ド管部分８２の内部には、管７０の流動励起振動を減衰
させる複数の防振バー８５によって管７０の追加の支持
体が形成されている。

第１図に示すように、下部５０の内部で且つ最下部の支
持板８６の下方には、水平の円形管板９０が配置されて
おり、この管板９０は管７０の端部を受は入れる複数の
垂直方向の孔１００を有している。管板９０はその円周
方向縁部の周囲が半球形のチャンネルヘッド１１０に密
封状態で取り付けられている。チャンネルヘッド１．１
０の内部には垂直方向の半円形仕切板１２０が設けられ
ており、この仕切板１２０はその円周方向縁部に沿って
チャンネルヘッド１１０に密封状態で取り付けられると
共にその平らな縁部に沿って管板９０に密封状態で取り
付けられている。仕切板１２０はチャンネルヘッド１１
０を入口プレナム室１３０と出口プレナム室１４０に分
割している。

引き続き第１図を参照すると、管板９０の下方で外側胴
体３０上には、入口プレナム室１３０及び出口プレナム
室１４０とそれぞれ流体連通状態にある一次冷却材入ロ
ノズル１５０及び−次冷却材出ロノズル１６０が設けら
れている。入口プレナム室１３０および出口プレナム室
１４０への接近を可能にする複数のマンホール１７０が
管板９０の下方で外側胴体３０を貫通して形成されてい
る。管束６０の上方で外側胴体３０を貫通して二次給水
入口ノズル１８０が形成されており、この人口ノズル１
８０は、上部４０の内部に配置されていて、二次流体（
図示せず）を上部４０に流入させる水平に配向していて
全体的にドーナツ形の有孔給水リング１８２に連結され
ている。二次流体は入口ノズル１８０を通って上部４０
に流入し、そして給水リング１８２の孔（図示せず）を
通って流れることになる。蒸気を蒸気発生器２０から流
出させる二次側蒸気出口ノズル１９０が上部４０の頂部
に設けられている。

蒸気発生器２０の運転中、−次流体（図示せず）、例え
ば水が一次冷却材入ロノズル１５０を通って入口プレナ
ム室１３０に流入し、細管７０を通って出口プレナム室
１４０に流れ、ここで−次流体は一次冷却材出ロノズル
１６０を通って蒸気発生器２０から出る。典型的な加圧
水型原子炉用蒸気発生器では、温度は約６５０°Ｆ１圧
力が約２２５０絶対ｐｓｉになる場合のある一次流体は
、管板９０のところでは毎秒約１５フイートの速度にな
る場合がある。さらに、−次流体は管束６０のＵベンド
管部分８２のところでは速度が毎秒約２５フイートにな
る場合がある。このように側部が比較的早いために、細
管７０が流動励起振動を生じる傾向がある。二次流体、
例えば水は給水リング１８２と流体連通状態にある二次
給水入口ノズル１８０を通って給水リング１８２に流入
し、給水リング１８２の孔から下方に流下して環状空間
５６を通り、ついには二次流体が管板９０と流体連通状
態になる。次に、二次流体は環状空間５６から出て、管
束６０を通って上方に流れ、その際二次流体は管束６０
を構成すると共に伝熱体として働く細管７０の壁を介し
て熱が一次流体から二次流体に伝わることにより沸騰蒸
発して気水混合物になる。温度が約５４０°Ｆ、圧力が
約１０００絶対ｐｓｉになる二次流体は、管束６０を横
切る直行流方向の速度が、毎秒約２５フイートになって
細管７０に流動励起振動を引き起こす場合がある。気水
混合物は管束６０から上方に流れて湿分分離手段５４に
よって飽和水と乾き飽和蒸気に分離される。かくして、
二次流体が二次給水入口ノズル１８０を通って給水リン
グ１８２に流入すると、乾き飽和蒸気は二次側蒸気出口
ノズル１９０を通って蒸気発生器２０から出る。さらに
、−次流体は放射性があるので、蒸気発生器２０は一次
流体が二次流体と直接的な流体連通状態にならないよう
に設計されている。その理由は、二次流体を放射性の一
次流体との接触によって放射能で汚染しないようにする
ためである。

次に第２図を参照すると、蒸気発生器２０は複数の細管
７０を収納した状態で概略的に示されている（尚、細管
７０は二本しか図示していない）。

複数の細管７０は半径および関連の円弧の長さが次第に
変化しているＵベン１部分８２を有していることか理解
されよう。即ち、細管７０の外側の列についてのＵベン
１部分８２の半径および円弧の長さは、細管７０の内側
の列についてのＵベン１部分８２の半径および円弧の長
さよりも大きく、Ｕベン１部分８２の半径および円弧の
長さは細管７０の最も内側の列から最も外側の列へ次第
に大きくなっている。細管７０の外側の列は、内側胴体
５５に一層近い細管７０の列として、細管７０の内側の
列は内側胴体５５から一屑遠くに位置する細管７０の列
としてそれぞれ定義される。細管７０の内の一本、例え
ば細管の内側の列に属していて劣化部分（図示せず）を
有する細管２００は、蒸気発生器２０の運転中の流動励
起振動と効力腐食による亀裂発生の両方、或いはいずれ
か一方によって劣化状態になる場合がある。上述のよう
に、蒸気発生器２０の連続運転中、劣化状態の細管２０
０の流動励起振動により、劣化の範囲が広がり、或いは
劣化の度合いが促進され、最終的に、劣化状態の細管２
００が破断又は分断する場合がある。従って、細管２０
０の内部には細管２００の流動励起振動を減衰させる手
段が設けられる。

以下に詳細に説明するように、この減衰手段は、細管２
００の振動の振幅を減少させると共に細管２００の剛性
を高める、全体が参照番号２１０で示された複数本の可
撓性ケーブル（第３図参照）である。複数本のケーブル
２１０を用いた方が一層大きな振動の振幅を減衰させる
ことになることは理解されよう。１０の上記形状により
、ケーブル先端部材３１０及び該部材３１０で包囲され
た第１の端部２８０は、細管２００の第１の開口端２２
０又は第２の開口端２３０に容易に嵌入してこれを通っ
て容易に挿通させることができる。第４の機能として、
ケーブル先端部材３１０がテーパしているので、複数本
のケーブル２１０を第１の細管脚部分２５０に摺動自在
に引き込んで、Ｕベンド細管部分８２を通過させ、第２
の細管脚部分２６０内へに引き入れることができる。更
に別の機能として、孔３６０がケーブル先端部材３１０
に設けられているので、トウライン３７０をケーブル先
端部材３１０から迅速且つ高信頼度で取り外すことがで
きる。

第２図に戻ると、トウライン３７０にはコード３７２が
連結され、該コード３７２を巻取リール３７４に連結す
るのが良い。この巻取リール３７４を適当に回転させる
と、複数本のケーブル２１０を所定距離、細管２００内
に引き入れることができる。コード３７２は、これに連
結された第１の末端部分３７５及び巻取リール３７４に
連結した第２の末端部分３７７を有している。

第３図、第４図及び第５図を参照すると、剛性ケーブル
端部取付は具３８０が、各ケーブル２１０の第２の端部
２９０を包囲しており、このケーブル端部取付は具３８
０には、関連の第２の端部２９０を受は入れるボア３９
０が設けられている。

ケーブル２１０のそれぞれの第２の端部２９０は、スェ
ージ加工又は好ましくはろう付けによって、各ケーブル
端部取付は具３８０に形成された関連のボア３９０内に
取り付けられている。各ケーブル端部取付は具３８０は
第２の端部２９０を包囲しかくしてストランド３００を
包囲していて、ストランド３００に結合する（即ちスト
ランド３００がほぐれないようにする）と共に内面２４
０に対するストランド３００の振動によってフレッチン
グ摩耗か生じないよう内面２４０を保護する。

かくして、ケーブル端部取付は具３８０は、ストランド
３００がケーブル端部取付は具３８０によって包囲され
た場所でストランド３００を内面２４０から分離してい
る。

第３図に最も良く示すように、ケーブル２１０のうち少
なくとも１本、例えば主ケーブル４００が、ケーブル２
１０を細管２００から取り出す際にケーブル２１０が全
て絡み合う恐れを少なくするため他のケーブル２１０よ
りも長くなっている。

さらに、主ケーブル４００には、ケーブル端部取付は具
３８０のうち１つ、例えば主ケーブル端部取付は具４１
０が連携しており、これは他のケーブル端部取付は具３
８０よりもサイズまたは直径が大きい。巻取り−ル３７
４によって複数本のケーブル２１０を細管２００内に引
き込む間、複数本のケーブル２１０を所定距離、細管２
００内に押し込むねじ込み取付は工具（図示せず）のね
じ込み用ネジ孔４２０が、主ケーブル端部取付は具４１
０に形成されている。主ケーブル端部取付は具４１０は
少なくとも３つの機能を果たす。第１の機能として、ケ
ーブル端部取付は具４１０は、これと機械的な管ふさぎ
栓４３０（第６図及び第７図参照）との間の摩耗境界面
または摩耗面とを備える。第２の機能として、第３図に
示すように、ケーブル端部取付は具４１０は、ケーブル
２１０を細管２００に押し込むねじ込み取付は工具を受
は入れるボア４２０を備えている。第３の機能として、
ケーブル端部取付は具４１０は、ケーブル２１０を細管
２００から取り出し、或いは引き出す工具（図示せず）
を受は入れるボア４２０を備えている。

次に、第６図を参照すると、劣化状態の細管２００の中
に収納されて、細管２００が振動すると、細管２００の
比較的大きな振動振幅を減少させると共に細管２００を
補則する複数本のケーブル２１０が示されている。複数
本のケーブル２１０は、第１の細管脚部分２５０からＵ
ベンド細管部分８２を通って第２の細管脚部分２６０内
へ所定距離、延びている。したがって、取付けの際には
、ケーブル先端部材３１０を第２の細管脚部分２６０内
の所定位置に配置し、ケーブル端部取付は具３８０を第
１の細管脚部分２５０内に配置する。

第６図及び第７図を参照すると、ケーブル２１０の収納
後、細管２００を封止して一次流体が侵入しないように
する封止手段、例えば第１の機械的な管ふさぎ栓４３０
が細管２００の第１の開口端２２０、第２の機械的な管
ふさぎ栓４４０が細管２００の第２の開口端２３０内に
それぞれ嵌め込まれている。第１の管ふさぎ栓４３０及
び第２の管ふさぎ栓４４０は、１９８３年６月２８日に
発行され、ウェスチングハウス・エレクトリック・コー
ポレーションに１渡された米国特許第４゜３９０．０４
２号（発明者：　Ｈａｒｖｅｙ　Ｄ、　Ｋｕｃｈｅｒｅ
ｒ氏等、発明の名称：　“Ｔｕｂｅ　Ｐｌｕｇ”）に開
示された形式のものであるのがよい。かかる米国特許の
開示内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに
引用する。ケーブル２１０の収納取付は後に劣化状態の
細管２００を施栓すると、放射性の一次流体が劣化状態
の細管２００に流入し、その後、非放射性の二次流体に
混合する恐れが大幅に減少する。

次に第８図を参照すると、複数本のケーブル２１０に沿
う所定の場所に間隔を置いて配置されていて、細管２０
０を補則すると共に管２００の内面２４０をフレッチン
グによる摩耗から保護するほぼ円筒形の剛性スリーブ４
５０を要部とする本発明のもう１つの実施例が示されて
いる（なお、上記フレッチングによる摩耗は、もしスリ
ーブ４５０が設けられていなければ、複数本のケーブル
２１０の振動が内面２４０に作用して生じる）。

かくして、スリーブ４５０は複数本のケーブル２１０を
内面２４０から離隔していることが理解されよう。複数
個のスリーブ４５０の材質は、スリーブ４５０が曝され
る蒸気発生器の高温／高圧環境によって引き起こされる
場合のある腐食に耐えるステンレス鋼であるのが良い。

各スリーブ４５０は、これを貫通して延びていてケーブ
ル２１０を通す複数のほぼ円筒形の通路４６０を有する
のが良い。各ケーブル２１０を、例えばスェージ加工又
は好ましくはろう付けによって、その関連の通路４６０
の中に取り付け、各スリーブ４６０が管２００を適度に
補則するための関連のケーブル２１０上の所定場所に取
り付けられるようにする。

第９図を参照すると、本発明のもう一つの実施例が示さ
れており、かかる実施例では、複数本のケーブル２１０
は、細管２００の減衰の度合いを高めると共にその剛性
を大きくする複数本の金属チェーン４７０で構成されて
いる。チェーン４７０は、ケーブル２１０よりも可撓性
が比較的低いので、細管２００に付与する剛性の度合い
がケーブル２１０よりも大きいが、チェーン４７０の連
結構成により幾分可撓性を持つので（即ち、完全に剛性
ではない）、大きな振幅の振動を減衰できることは理解
されよう。

ケーブル２１０の取り付けの際、コード３７２を第２の
開口端２３０に通し、第２の細管脚部分２６０を通過さ
せ、Ｕベンド細管部分８２に沿って通し、次に第１の細
管脚部分２５０を通過させて、第１の開口端２２０に通
すのがよい。ケーブル先端部材３１０の孔３６０に取外
し自在に通されているトウライン３７０をコード３７２
に連結するのがよい。上述のように、トウライン３７０
はケーブル先端部材３１０に取外し自在に迅速に連結で
きる。挿入工具（図示せず）をネジ孔４２０にねじ込む
。その理由については後述する。

コード３７２に連結されている巻取リール３７４を回転
自在に操作し、複数本のケーブル２１０が第１の開口端
２２０を通して細管２００内に引き込まれるようにする
。さらに、巻取リールによってケーブル２１０を引っ張
りながら、それと同時に挿入工具を操作して複数本のケ
ーブル２１０を細管２００内に押し込む。このように工
具による押し込みと巻取りリールによる引き込みを同時
に行うと、ケーブル２１０の収納取付けが迅速に行われ
、すぐ近くに居る本発明装置のオペレータへの放射線被
曝量を減少できる。好ましくは、ケーブル２１０を細管
２００内に引き込んで、ケーブル２１０が第１の細管脚
部分２５０を通り、Ｕベンド細管部分８２を通過して、
第２の細管脚部分２６０内へ所定距離、延びるようにす
る。

次に、トウライン３７０を孔３６０から素早く取り外し
、巻取リール３７４を回転自在に操作してトウライン３
７０を細管２００及び蒸気発生器２０から引き出す。こ
の時点では、ケーブル２１０は細管２００の表面２４０
上に載っている。第１の機械的な管ふさぎ栓４３０及び
第２の機械的な管ふさぎ栓４４０をそれぞれ第１の開口
端２２０および第２の開口端２３０に差し込み、次に拡
張して内面２４０に密封係合させ、これにより細管２０
０を封止して蒸気発生器２０の連続運転中に一次流体が
侵入しないようにする。

可撓性ケーブル２１０は、細管２００内に適切に収納さ
れると、細管２００が流動励起振動を生じても、細管２
００の減衰の度合いを高める（即ち、振動の振幅を減少
させる）と共にその剛性を大きくする。管２００が振動
すると、振動エネルギーはケーブル２１０に伝わり、こ
れによりケーブル２１０は撓曲して振動することになる
。複数本のストランド３００は多くの摩擦境界平面３０
２で互いに擦れ合い、隣合うストランド３００の相互擦
れ合いによって伝達されたエネルギーは熱として散逸す
ることになる。さらに、ケーブル２１０が撓曲して振動
すると、隣合うケーブル２１０は互いに衝撃を与えなが
ら擦れ合い、かくしてケーブル２１０の相互擦れ合いに
よって、伝達されたエネルギーは熱として散逸すること
になる。

かくして、細管２００の振動エネルギーはケーブル２１
０に伝達され、或いはこれによって吸収されて管２００
の大きな振幅の振動が減衰する。多くの摩擦境界平面３
０２及び複数本のケーブル２１０は互いに協働して大き
な振幅の振動を減衰させることができる。加えて、剛性
の部材、例えばケーブル先端部材３１０及びケーブル端
部取付は具３８０は細管２００を補則する傾向を持つこ
とは理解されよう。

さらに、上述したように、本発明のもう一つの実施例に
おけるスリーブ４５０も細管２００を補則する傾向があ
ることは理解されよう。さらに、上述のように、本発明
のさらにもう１つの実施例におけるチェーン４７０は細
管２００の減衰の度合いを高めると共にその剛性を大き
くすることは理解されよう。

蒸気発生器２０は典型的な加圧水型原子炉用蒸気発生器
、例えばウェスチングハウス・エレクトリック・コーポ
レーションから調達できるモデル５１蒸気発生器である
のが良い。ただしこれは例示にすぎない。かかる蒸気発
生器２０の複数本の細管は、全部で約３５００本の細管
から成り、そのピッチは約２６．９２ｍｍである。かか
る蒸気発生器では、各細管７０の内径は約１９．６８５
ｍｍ、外径は約２２．２２５ｍｍであり、材質は「イン
コネル６００」であるのがよい。第１の細管脚部分２５
０及び第２の細管脚部分２６０は、それぞれの長さが約
７６２０ｍｍであり、また、かかる長さに沿って、等間
隔に配置された６つの支持板８０によって支持されてい
る。さらに、複数本の細管７０は半径および関連の円弧
の長さが次第に変化するＵベン１部分８２を有し、Ｕベ
ン１部分８２に位置した防振バー８５によって細管７０
を支持するのがよい。外側の列の細管７０に関するＵベ
ン１部分８２の半径は内側の列の細管７０に関するＵベ
ン１部分８２の半径よりも大きく、Ｕベン１部分８２の
半径および円弧の長さは細管７０の最も内側の列から最
も外側の列に向かって次第に大きくなっていることが理
解されよう。細管２００のＵベンド管部分８２の半径は
約８１３ｍｍであるのがよい。ただしこれは例示として
挙げているにすぎない。かくして、上記寸法形状および
組成を持つ細管２００の固有振動数は約９０　Ｔ（ｚに
なり、その振動の振幅は比較的大きく、約７．６ｍｍ（
細管が僅かに劣化した場合）から約２６．９２ｍｍ　（
細管２００が分断した場合であり、この長さは隣合う細
管７０の間の距離にほぼ等しい）になろう。当然のこと
ながら、振動の振幅は、流体の流れの場における細管２
００の位置、細管２００の前を通って流れる流体の局所
速度および管２００の劣化の激しさで決まることが理解
されよう。

かかる蒸気発生器では、流体弾性の不安定化が始まる時
点における臨界流れ速度は、管板９０の近傍では毎秒約
１．５２ｍｍまたは０．０２ｍである。しかしながら、
環状空間５６から管板９０に向かって流れる二次流体の
速度は、管板９０の近傍では毎秒約５ｍになろう。加え
て、Ｕベン１部分８２を横切って流れる二次流体の速度
は毎秒約８ｍになろう。さらに、細管２００を通って流
れる一次流体の速度は毎秒約８ｍになろう。かくして、
細管２００は、乱流によるパフニッティング現象及び渦
の離脱現象に加えて流体弾性の不安定化による流動励起
振動を受けることは理解されよつ０ 本発明の要部である複数本のケーブル２１−０はそれぞ
れ、直径が約４．７６３ｍｍであるのが良く、また、１
本のストランドの周りに１９本のストラフトを巻き付け
て１×１９のＩ　ＷＲＣ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｗ
ｉｒｅ　Ｒｏｐｅ　Ｃｏｒｄ：独立型ワイヤロープコー
ド）の形に予め形成されたタイプ３０２ステンレス鋼で
あるのが良い。ただし、これは例示として挙げているに
過ぎない。さらに、各ケーブル２１０（重量が約８．８
９６ニユートンであるのが良い）の長さを約８８９０ｍ
ｍにして、複数本のケーブル２１０が第１の細管脚部分
２５０を通り、Ｕベンド細管部分８２に沿って延び、そ
して６番目の（即ち、最も上に位置する）支持板８０を
僅かに越えて延びるようにする。複数本の２１０を収納
したことにより細管２００の重量が増し、かくして細管
２００の固有振動数が約６６ヘルツまで小さくなり、細
管２００の振動の振幅が約０゜０３８１ｍｍから約０．
０７６ｍｍへ比較的小さくなることが理解されよう。か
くして、ケーブル２１０を収納した細管２００の振動の
振幅はケーブル２１０を収納していない状態の細管２１
０の振動の振幅よりも小さいことが理解されよう。当然
のことながら、減衰後の振動の振幅は、流体の流れの場
における細管２００の位置および配向状態、細管２００
の前を通って流れる流体の局所速度および細管２００の
劣化の激しさで決まることは理解されよう。

本発明を種々の実施例で図示し説明したが、本発明に関
し、その精神および均等物の範囲から逸脱しないで種々
の設計変更を想到できるので、本発明は、図示し説明し
た細部に限定されることはない。

従って、本発明は、大きな振幅の流動励起振動を受ける
細管の減衰の度合い及び剛性を高める管防振／補間装置
及び方法を提供している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複数本の細管を内臓し、また、明確化のため
に部分的に切り欠いた状態で示す原子力発電所用蒸気発
生器の部分縦断面図である。 第２図は、細管のうち１本が管防振／補間装置を収納し
、また、明確化のために部分的に切除した状態で示す蒸
気発生器の概略縦断面図である。 第３図は、複数本の可撓性のケーブルを有する管防振／
補間装置を示す図である。 第４図は、第３図の４−４線における断面図である。 第５図は、複数本の可撓性ケーブルに連結されたケーブ
ル先端部材の縦断面図である。 第６図は、複数本の可撓性のケーブルを収納した蒸気発
生器の縦断面図である。 第７図は、蒸気発生器の細管の開口端の中に取り付けら
れて、複数本の可撓性ケーブルの収納後に管の両端を封
止する機械的な管ふさぎ栓の縦断面図である。 第８図は、複数の間隔をおいて設けられたスリーブを備
える複数本の可撓性ケーブルを有する本発明の別の実施
例を示す図である。 第９図は、複数本のチェーンを有する本発明のさらにも
う１つの実施例を示す図である。 ２０は蒸気発生器、５４は湿分分離手段、５６は環状空
間、６０は管束、７０は逆Ｕ字形伝熱管又は細管、９０
は管板、１２０は仕切板、１５０は一次冷却材入ロノズ
ル、１６０は二次冷却材入口ノズル、１８０は二次側給
水入口ノズル、１９０は二次側蒸気出口ノズル、２００
は劣化した細管、２１０は防振／補間装置としてのケー
ブル、２２０．２３０は細管の開口端、２４０は内壁、
２５０は第１の細管脚部分、２６０は第２の細管脚部分
、２８０は第１の端部、２９０は第２の端部、３１０は
ケーブル先端部材、３７２はコード、３８０．４１０は
ケーブル端部取付は具、４５０は防振／補間装置として
の剛性スリーブ、４７０は防振／補間装置としての金属
チェーンである。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）開口端及び内面を備えた振動状態の管の振動エネ
   ルギを吸収する装置であって、管内部に収納でき、第１
   の端部及び第２の端部を備えていて、管が振動すると、
   該管の振動エネルギを吸収する可撓性の複数本のケーブ
   ルと、複数本のケーブルの第１の端部を包囲した状態で
   該第１の端部に取り付けられ、複数本のケーブルの第１
   の端部を相互結合すると共に管の内面に作用する恐れの
   ある複数本のケーブルの第１の端部の振動から管内面を
   保護するケーブル先端部材と、各ケーブルの第２の端部
   を包囲した状態で該第２の端部に取り付けられ、管の内
   面に作用する恐れのある複数本のケーブルの第２の端部
   の振動から管内面を保護するケーブル端部取付け具とを
   有することを特徴とする装置。
2. （２）各ケーブルは編組されていて、管が振動すると、
   管の振動エネルギを吸収できることを特徴とする請求項
   第１項記載の装置。
3. （３）ケーブル先端部材はテーパしていて、複数本のケ
   ーブルの第１の端部を管の開口端内へ嵌入でき、また、
   複数本のケーブルを管の開口端内へ摺動状態で挿通でき
   ることを特徴とする請求項第２項記載の装置。
4. （４）複数本のケーブルを包囲した状態で該ケーブルに
   取り付けられ、管を補剛する複数の互いに離隔したスリ
   ーブを更に有し、複数のスリーブは、ケーブル先端部材
   とケーブル端部取付け具との間に設けられていることを
   特徴とする請求項第３項記載の装置。
5. （５）原子力発電所で用いられる蒸気発生器の振動状態
   にあるＵ字形細管の振動の振幅を減少させる方法であっ
   て、Ｕ字形細管は、第１の開口端、第２の開口端及び内
   壁を備えると共に第１の真っ直ぐな細管脚部分、該第１
   の細管脚部分と平行な第２の真っ直ぐな細管脚部分及び
   第１の細管脚部分と第２の細管脚部分を結合するＵベン
   ド細管部分で構成されており、前記方法は、第１及び第
   ２の末端部分を備えたコードを細管の内部へ挿通させる
   段階を有し、コードの第１の末端部分は、第１及び第２
   の端部を備えた複数本のケーブルと連携したトウライン
   に取り付けられ、トウラインは複数本のケーブルの第１
   の端部に着脱自在に連結され、複数本のケーブルは細管
   が振動すると細管の振動の振幅を減少できるよう構成さ
   れており、前記方法は更に、コードを移動させて複数本
   のケーブルを細管内へ所定距離、摺動状態で挿通させる
   段階と、コード及びトウラインを細管から回収する段階
   とを有することを特徴とする方法。
6. （６）コード移動段階では、コードの第２の末端部分を
   細管内へ引き込んで複数本のケーブルを細管内に摺動状
   態で挿通させ、コードの第２の末端部分の引き込みと同
   時に、複数本のケーブルの第２の端部を押すことを特徴
   とする請求項第５項記載の方法。
7. （７）コード及びトウラインの回収段階では、コード及
   びトウラインを複数本のケーブルの第１の端部から取り
   外し、コード及びトウラインを細管の第２の開口端を通
   して引っ張ることを特徴とする請求項第６項記載の方法
   。
8. （８）細管を封止する段階を更に有することを特徴とす
   る請求項第７項記載の方法。
9. （９）細管の封止段階では、第１の機械的管ふさぎ栓を
   細管の第１の開口端に嵌入し、第１の機械的管ふさぎ栓
   を拡張してこれを細管内壁に密着させ、第２の機械的管
   ふさぎ栓を細管の第２の開口端に嵌入し、第２の機械的
   管ふさぎ栓を拡張してこれを細管内壁に密着させること
   を特徴とする請求項第８項記載の方法。