总的说来，本发明涉及到一种矿泥喷除的方法和装置，这种方法和装置适用于清除沉积于核蒸汽发生器管板上的矿泥。本发明对清除沉积在核发生器管板上的残余矿泥具有特殊的作用。 典型的核蒸汽发生器包括一个垂直取向的外壳和大量倒U形管，这些倒U形型安装在外壳中，形成一个管束。每根管都有一对细长的垂直部分，在上端用一个弧形的弯曲部分相连接，使每根管的垂直部分跨在通过管束的一个中心通道或通路上。规定这些管的尺寸并加以排列，这样在中心通道或通路的每一边。管的垂直部分都是由通道间隔开的平行行和由通路间隔开的平行列组成的列阵，行与列彼此垂直伸展。
一块管板在诸管的下端支撑管的垂直部分。在中心通道一边的垂直管部分与初级液体输入增压系统相联接。而在中心通道另一边的垂直管部分则与初级液体输出增压系统相联结。通过反应堆堆芯，经过循环已被加热了的初级液体，经由初级液体输入增压系统，进入蒸汽发生器，尔后被传输通过管束，从初级液体输出增压系统流出，与此同时，次级液体或进料水绕管板上方的诸管循环，与诸管地外部发生热交换，使一部分进料水转换成蒸汽，这些蒸汽则在标准发电装置中循环。
矿泥的主要成分是氧化铁和铜的化合物，另外还有微量的其他金属，这种矿泥从进料水中沉积在管板上。矿泥沉积为磷酸盐溶液或其它的腐蚀剂在管壁上的聚集提供了场所，结果使管变薄。因此，必须周期性地消除矿泥。
清除矿泥的一种已知方法叫做矿泥喷枪-吸管法。矿泥喷除包括使用高压水溶化并混合矿泥，以及使用吸管和过滤装置，为处理或再循环而清除水-矿泥混合物。喷枪发射高速水射流或喷流，这种喷流与喷枪的运动方向基本垂直，即平行于管列。
这种方法对清除管板上厚度大约为1英寸或更厚的矿泥非常适用。这是因为较厚的矿泥层限制喷射流扩散到被处理的通路，而且，举例来说，如果已清除了6英寸厚的矿泥，那么半英寸到1英寸厚的未清除残余矿泥就可能是无关紧要的。然而若最初矿泥厚度为1英寸或更薄，那么半英寸厚的层表示仅仅有百分之五十的矿泥得到清除。清除这种残余矿泥是困难的，因为矿泥喷枪射流容易把被驱除的矿泥粒子侧向散射到已经清洗过的区域，而不是把矿泥粒子沿管通路向下送到管板的周边，由周边液流把矿泥运送到吸管并排放出去。
为清除蒸汽发生器中的残余矿泥层，有必要提供一种改进的矿泥喷除方法和装置，这种改进的方法和装置应避免以前诸种方法和装置的缺点，同时在结构上和操作上增加新的优点。
本发明旨在为矿泥喷除装置和方法提供措施，有效地防止被趋除的矿泥侧向散射到已被清洗过的管板区域，改进的方法既简单又经济，可与现在的喷除技术和装置相兼容。
本发明从其广义的形式上讲包括一种方法，该方法用于清除核蒸汽发生器罐管板上的矿泥沉积，核蒸汽发生器罐与一个排列成由通道间隔开的平行行和由通路间隔开的平行列组成的平行热交换管的管束相连接，这种方法包括如下步骤：使一束液体清洗喷流射入第一个通路。驱除其中的矿泥沉淀，并把沉淀移向管束的周边;使液体屏障喷流射入与第一个通路至少间隔两个管列的第二个通路，防止被趋除的矿泥通过屏障喷流进入已清洗过的通路;以及从管束的周边排除载有矿泥的液体。
从对以下一个最佳实施例的说明中可更详尽地理解本发明，最佳实施例可与此处的附图一起阅读和理解：
图1是核蒸汽发生器罐之一部分的局部透视图，剖开的部分说明本发明的喷除方法和装置的实施例;
图2是图1核蒸汽发生器罐的放大的水平局部剖面图，以俯视平面图说明管板;
图3是本发明喷除装置的放大草图，此图一般沿图2的3-3线截取，并且表明了液体喷流;
图4是沿图2的4-4线截取的矿泥喷除装置喷嘴系统的进一步放大侧视图;
图5是沿图4的5-5线截取的水平剖面图;
图6是沿图5的6-6线截取的垂直剖面图;
图7是沿图5的7-7线截取的垂直剖面图;
图8是图6的矿泥喷除装置喷嘴座的透视图;
图9是本发明的喷枪杆和喷嘴系统之间耦接的局部立视图。
图1和图2说明了一般用数字10表示的核蒸汽发生器罐，此罐通常包括一个细长的圆柱形罐壁11，在邻近罐10的下端，横断延伸并封闭罐壁10的是一个圆形管板12。罐壁11上有探孔或观察孔14和15，它们的位置略高于管板12平面，但相互位置沿径向完全相对。安装在管板12上的是管束，一般用数子16表示。管束16包括大量的传热管17（数量达7，000根左右），每根传热管通常都是呈倒U形。管17的垂直部分排列成相互平行的行18和列19的列阵，行18被行间通道20间隔开，而列19则被间通路21间隔开。每根管17的垂直部分都跨在一个较宽的中心通道22上，通道22径向延伸通过管板12并与探孔14和15调准。最理想的是把吸水头23安装在探孔15中，并提供一个外围液流喷射头（未标出），使清洗液体和搀杂的矿泥粒子按已知的方式沿管板12的周边流动，并通过吸水头23排出。
核蒸汽发生器罐10上安装有一个液体喷枪（通常用数字25表示）用于清除积聚在管17的行和列之间的管板12上的矿泥。液体喷枪25通过一个适当的安装结构（未标出），安装在邻近探孔14的罐壁11上，这种喷枪25大体上像在美国专利第4，273，076号中揭示的那种类型。本文中作为参考结合着介绍了上述专利的情况，因此，下面仅就理解本发明所必需的液体喷枪25的那些结构加以详述。
液体喷枪25包括一个细长的管状臂26，这个管状臂大体位于管板12的径向方位，沿中心通道22贯穿通过探孔14，并与探孔共心。管状臂26具有沿其长度方向贯穿的圆柱形空腔27，按已知方式传送喷除液体。最好把喷枪25安排得能使管状臂26也按已知方式以其长度方向为轴转动。管状臂26中可装有一个沿其长度方向放置的齿杆28（图9），它与安装结构中的小齿轮（未标出）相配合，使管状臂26伸出和缩进。
现在参考图3到图9，被联结器29固定安装在管状臂26末端的是喷嘴系统30。喷嘴系统30包括一个细长的、其横截面为矩形的导管31，还包括一个圆柱形空腔32，这个圆柱形空腔32沿导管31的长度方向，从其一端延伸并终止在与另一个封闭端33相距很小距离的位置上。封闭端33的外表面可呈锥形（如在34所示），也可呈一般的棱柱形。在导管31中形成的并与轴向圆柱形空腔32相联系的是两个距形缺口或凹槽35和36，它们在导管31长度方向按预定距离间隔开。
与导管31的开启端一体并从其端部凸出来的部分是管状伸出部37，它与圆柱形空腔32共轴，其内径基本上与喷枪管状臂26中的圆柱空腔27的内径和圆柱形空腔32的内径相等。伸出部37安装在联结器29内，使圆柱形空腔27和32共轴，这样即可使导管31的开启端与喷枪管状臂26的末端相连接。邻近导管31的开启端并固定安装在其上的，与伸出部37平行并从导管31的开启端凸出来的部分是一个细长的定位臂38，它备有细长的槽39，此槽从其末端沿长度方向延伸，使用时，槽39适合接纳喷枪管状臂26上导轨28的相邻端，使导管31相时管状臂26精确定位。
导管31上附带有一个喷枪喷嘴40和一个屏障喷嘴50，它们分别包括可各自安装在导管31的凹槽35和36中的喷嘴座41和51，更详细地说，规定喷嘴座41和51的尺寸并对其加工，使它们与凹槽35和36极好地配合，这样，喷嘴座41和51的外表面基本上与导管31的外表面齐平。喷嘴座41和51可通过角焊固定在正确的位置上。
更详细地参考喷枪喷嘴40，喷嘴座41在其内端具有一个弧形凹槽43，其宽度封闭和完善了与缺口35相交的导管空腔32的部分。同样在喷嘴座41中形成、侧向延伸并与凹槽43和导管空腔32垂直相关的还有一个圆柱形通道44。更确切地说，通道44具有一个直径小于凹槽43直径的主腔45，主腔45的外端通过锥台部分47与一个小直径的排放部分48相联。使用时，清洗液体（可以是水）流过喷枪臂26和导管空腔32，从通道44和排放部分48射出一束细窄的高压清洗射流49（见图2和图6）。
同样，喷嘴座51内端也有一个弧形凹槽53，其宽度和位置可封闭和完善与缺口36相交的导管空腔32的部分。在喷嘴座51中形成侧向延伸并与弧形凹槽53和导管空腔32基本上垂直相关的还有一个圆柱形通道60。通道60包括一个向外发散的扇形增压系统61，其圆形内端的直径小于弧形凹槽53的直径。与增加系统61的外端相联系的是三个排放口63、64和65，每个排放口都包括向外收缩的锥台部分66和小直径的圆柱形排放部分67。三个排放口63至65分别发射高压射流69a、69b和69c，共同形成一个屏障喷流69（见图2和图3）。排放口64最好安装在导管空腔32的轴的径向延伸位置上，而排放口63和65的轴与排放口64的轴相交，分别位于排放口64的轴之上和之下约20度的位置。
进一步参考图2和图3，现在将说明本发明使用喷枪25和喷嘴系统30的喷除方法。喷枪25通过探孔14插入蒸汽发生器罐10中。位置在管板12的上方，与管板12的距离随蒸汽发生器罐10的设计要求变化，从几英寸到大约3英寸不等。把喷枪25与定好向的喷嘴系统30放入中心通道22内。使清洗和屏障喷流49和69指向一边。把清洗液体（例如水）引入喷枪25。通过与中心通道22相垂直的喷嘴40和50将液体（水）喷出。
喷除操作起动初把清洗49射入传热管17的头两列之间的第一通路21内。然后喷枪25在管板12的径向位置，向其中心前进或转换位置，每次前进一个通路。直到喷除完蒸汽发生器罐10的一边的一半。更确切地说，喷枪25最好一直前进，直到清洗喷流49移过管板12中心再排通路，此时，屏障喷流69基本上在管板12的中心位置。
将喷嘴40和50安放在导管31上时，必须注意不要使喷嘴40和50相距太近或太远。如果它们相距太近，被清洗的通路21上散射的、被驱除的矿泥粒子可能速度过快，至使屏障喷流69无法改变其方向并加以阻挡。如果喷嘴40和50相距太远，被驱除的矿泥粒子可能在达到屏障喷流69之前就沉积在管板12上，在这种情况下，屏障喷流69的作用将象第二个清洗喷流一样。
在清洗喷流49和屏障喷流69之间的最佳间隔将随核蒸汽发生器罐10的设计要求和系统参数而变化。这个间隔可在2到20个管间距的范围内，但典型的是2或3个管间距（其中一个管间距就是两个相邻管列19之间的中心距）。然而，在这个最佳实施例中，已知最佳间隔是3个管间距，也就是在清洗和屏障喷流49与69之间有两个管通路21。屏障喷流69的作用是建立屏障，阻挡被喷除或清洗喷流49驱除的矿泥粒子的侧向散射，使这些粒子不被溅回管板12已被清洗的部分。
人们知道，喷枪臂26可绕其径向轴“X”（图2）转动，同时引起喷嘴系统30转动。当喷枪25安装在管板12上方大于10英寸的位置时，可利用这种转动，保证对管通路21的完整覆盖。更确切地说，最有效的清洗工作是在清洗射流或喷流49射在管板12上的矿泥层上时达到的。所以，为了有效地驱除通路21全长上的矿泥，特别是管板12中心附近通路中的矿泥，有必要使清洗喷流49扫描，从中心通道22的侧面边缘沿径向朝外接近管板12的周边。最好控制喷枪臂26的转动，这样，当清洗喷流49射到管板12上大约离其周边8英寸的位置时，这种扫描运动即行停止。不希望把清洗喷流49移到任何更接近管板12周边的位置上，这是因为在那种情况下，喷流49可以阻拦围绕周边的冲洗或排泄流接近吸水头23。喷枪臂26从管板12的中心向周边的转动最好以每秒约3度的速率进行。人们知道，喷枪喷嘴40和屏障喷嘴50都在喷枪臂26上同时转动，致使屏障喷流69以与清洗喷流49相同的速率朝外径向扫描。
屏障喷嘴50可配有任何数量的排放射流。但已发现三个排放射流的性能最好。正如极易从图3中看出的那样，这三个射流69a至69c的作用量提供一个扇形屏障喷流69，屏障喷流69沿管通路21的实际长度射在管板12上，以确保形成一个与清洗喷流49侧面相对，稍微超前或稍微滞后清洗喷流49的有效屏障。也可以使用一个槽形排放口代替三个独立的排放口63至65作为屏障喷嘴50，但已发现，这三个独立的排放口63至65效果较好。还可以使用多于三个射流形成屏障喷流69。但是使用射流越多，水流也就越大，必须使管板12上全部水的深度小于4英寸。因此，人们希望屏障喷嘴50中的射流数量减至最小，人们还发现，使用例如5个射流并不比使用3个射流能使性能得到明显改进。
对此，人们发现就清洗效率来说。喷嘴40和50的流动速率比水速更重要，每个喷嘴40和50的流动速率取决于蒸汽发生器罐10的设计要求和特殊的喷嘴结构，可在每分钟约5加仑到每分钟约30加仑之间不等。然而对于本文所揭示的最佳实施例来说。已经发现，两个喷嘴的最佳总流速是每分钟约12加仑，误差为每分钟+5.0加仑或-0.5加仑。
在这个最佳实施例中，每个喷嘴通道44和60的全长至少为0.65英寸，而最好长约1英寸，以保证清洗和屏障喷流49和69正确对准。凹槽43和53的直径约为3/8英寸。通道44的主腔45的直径约为1/4英寸，而排放部分48和67的直径分别约为0.125英寸和0.094英寸。台部分47和66的壁大约以35度角逐渐变细。
当清洗和屏障喷流49和69已经向外扫描到接近通路21的周边端部的径向最外部分时，喷枪臂26尽快朝中心通道22转回。喷枪25尔后转换到下一个通路21。在转换位置时，喷嘴40和50射出的水流最好被阻断。可通过切断沿喷枪25的水流，转动喷枪臂26使喷嘴40和50直接朝上或直接朝下，使用阻断元件阻断水流。或通过其他适当方法达到上述目的。阻断的目的是防止清洗和屏障喷流49和69直接射到第一行18中的诸管17上，这可能会损害它们，而且也保证对下一个通路21的清洗在屏障喷流69开始工作后才开始。
当喷枪25已行进到屏障喷嘴50位于管板12中心的位置时，若喷枪臂26足够长，则继续进行上述清洗，直至达到管板12的对边。换言之，喷枪25可移到相对的探孔15处，并且通过使喷枪臂26从管板12的中心行进到位于探孔15处的周边。继续采用此法进行清洗。在此应该意识到，吸水头23和有关的周边流观察头将被接入中心通道22的相反端，喷嘴系统30将在喷枪臂26上重作安排，使屏障喷嘴50跟随喷枪喷嘴40。为此，可提供两套喷嘴系统30。也可提供两个完整的喷枪25，这样即可不必移动喷枪25。
当清洗完管板12的一半时，喷嘴系统30指向管板12的另一半，重复上述清洗方法。换言之，可提供具有双排放口的喷枪喷嘴40和5050，同时把清洗和屏障喷流49和69射向中心通道22的两边。以便同时清洗管板12的两半。人们还意识到，根据需要，还可提供数个喷枪喷嘴40，同时清洗相邻的通路21。
本发明的最佳实施例利用一个转动的喷枪臂26，这种喷枪臂用在探孔14和15至少位于管板12上方10英寸的蒸汽发生器中，人们将意识到，本发明的方法也能够适用于其他的蒸汽发生器。然而，当探孔孔14和15位于管板12上方不到10英寸的位置时，喷枪臂26不应当转动，而应把清洗和屏障喷流49和69安排得相对于管板12具有非常小的角度，并增加喷流速度，以提供必要的清洗作用。
本发明的一个重要内容是，本发明可与“矩型”或“三角型”间距管列阵一起使用，而且只需对现有喷枪设备作很小的修改。人们还将意到，若需要;可对管板12的相同区域作若干次清洗操作，以保证最大限度地清除矿泥。对此人们发现，采用本发明，每次清洗操作可清除95%以上的残余矿泥。
综上所述，可以看出，已提供出清洗核蒸汽发生器罐管板上残余矿泥的一种得到改进的装置和方法，其特征是：防止被驱除的矿泥粒子向后散射到管板已被清洗过的区域，从而使本系统清除矿泥的效率得到极大提高。