[发明专利]采用声歧管谐振器的核反应堆的噪声及振动消减系统

说明书

技术领域

本发明涉及核能发电厂，例如（但不限于），沸水反应堆（BWR）型核能发电厂，并且特别地涉及用于消减由驻波由于蒸汽流过系统的主蒸汽管线而在核反应堆系统（例如，BWR系统）的闭合歧管内激发所导致的潜在破坏性的噪声和振动的系统。

背景技术

BWR包括部分填充有用作热传输介质的冷却水的反应堆容器。含有用于产生热量的核燃料的反应堆芯由冷却水包围。多个“喷射”泵被布置于容器内，用于增大冷却剂通过反应堆芯的速度，以便有效地去除由反应堆芯中的核燃料产生的热量。由核燃料产生的热量被周围的水吸收，这些水因热量而汽化以产生蒸汽。主蒸汽管线将蒸汽从容器引导到涡轮发电机以通过本技术领域所熟知的方式来产生电力。在蒸汽通过涡轮发电机之后，它被管道输送到用于使蒸汽冷凝成液态水的冷凝器。冷凝水通过冷却剂馈入管道被送回到反应堆容器，用于补充因核燃料的热量而汽化的水。

有时，BWR型核能发电厂会遇到声驻波由于蒸汽流过主蒸汽管线而在主蒸汽管道之外的闭合歧管（例如，包括安全卸压阀的立管）内激发。更具体地，当蒸汽向下流入主蒸汽管线时，在闭合歧管的开口处的漩涡脱落（vortex shedding）导致声驻波以闭合歧管的谐振频率在闭合歧管内激发。这些声驻波引起通过主蒸汽管线传播的压力波动并且导致BWR上的蒸汽干燥器及其他设备（例如，安全卸压阀和涡轮停止阀（turbine stop valve））性能降级。

发明内容

在一种实施例中，本发明提供了一种用于设计/制造被构造成与核能发电厂的立管耦接的声歧管谐振器的方法，其中声歧管谐振器包括起阻尼作用的多个金属丝网元件。该方法包括：确定立管的谐振频率，使用谐振频率来确定声歧管谐振器的有效长度（active length），以及使用可压缩流体的动量方程和连续性方程来确定将要用于声歧管谐振器中的金属丝网元件的具体数量以及各个金属丝网元件的间距。

在另一种实施例中，本发明提供了一种被构造成与核能发电厂的立管耦接的声歧管谐振器，该声歧管谐振器包括：外壳以及用于将外壳耦接至立管的装置，该外壳以及用于耦接的装置被构造以限定声歧管谐振器的“有效”长度，其中有效长度使用立管的谐振频率来确定；以及设置于外壳内的具体数量的金属丝网元件，其中金属丝网元件的具体数量以及各个金属丝网元件的间距使用可压缩流体的动量方程和连续性方程来确定。在本文所描述的示例性实施例中，声歧管谐振器的“有效”长度对应于在立管的内壁与用于将金属丝网组件保持于原位的保持器弹簧之间的长度。因此，“有效”长度还包括管座（weldolet）或者用来将声歧管耦接至立管的任何其他装置或器件的长度。“有效”长度意指为匹配立管的谐振频率所必需的并且声波的传播和吸收发生其内的长度。

本发明的这些及其他目的、特征和特性，以及结构的相关元件的操作方法和功能以及部件的组合和制造经济性，在参照附图来考虑下面的描述和所附的权利要求书的情况下将变得更加清楚，所有这些附图构成本说明书的一部分，其中相同的附图标记在不同的附图中指示对应的部分。但是，应当清楚地认识到，附图仅用于说明和描述的目的，而非旨在作为对本发明范围的界定。如同本说明书及权利要求书使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数指代物，除非上下文另有明确说明。

附图说明

图1是根据一种示例性实施例的可以用以实现本发明的沸水反应堆的示意图；

图2是根据本发明的一种示例性实施例的构成图1的沸水反应堆的一部分的ASB谐振器的截面图；

图3是根据一种示例性实施例的构成图1的沸水反应堆的一部分的闭合歧管的顶部截面图；

图4是示出根据本发明的一种示例性实施例的一种用于设计核反应堆（例如，沸水反应堆）的ASB谐振器的方法的流程图；

图5是示出图2和3所示的ASB谐振器的集总参数模型（lumped parameter model）的示意图；以及

图6是根据一种示例性实施例的图2的ASB谐振器的金属丝网元件的前视图。

具体实施方式

本文所使用的方向性短语，例如（但不限于），顶部、底部、左侧、右侧、上、下、前、后以及它们的派生词，涉及附图所示的元件的取向，而非对权利要求的限定，除非文中明确说明。

如同本文所使用的，关于两个或更多个部分或构件被“耦接”在一起的表述应当意指这些部分直接地或者通过一个或多个中间部分或构件来接合或一起操作。