CN1134021C - 汽水分离装置、原子能发电设备和锅炉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气水分离装置、原子能发电设备和锅炉装置，在原子反应堆压力容器的下水管部的下部设置有喷射泵和再循环流量控制阀，屏蔽盖由双重构造的屏蔽盖构成，由下侧板的下部流入的气液两相流由分离喷射器的加速泵加速，由扩散器升压气液分离后的液相成分，并使后者通过双重屏蔽盖构成的间隙导入喷射泵，也可以不使用这一分离喷射器，而是在竖管的上方配置有设置在蒸汽喷嘴和扩散器的圆管内壁附近的、呈螺旋状的圆管形分离喷射器。

Description

汽水分离装置、原子能发电设备和锅炉装置

技术领域

本发明涉及一种具有包括有将呈汽液混合状态的汽液两相流导入至内部并加速的两相流加速喷嘴，获取加速后的汽液两相流中的主要的液相成分的液相成分获取组件，以及向这一液相成分施加再循环驱动动力用的组件的分离喷射器的汽水分离装置，以及搭载有这种汽水分离装置的原子能发电设备和锅炉装置。

背景技术

下面参考附图说明作为原有的原子能发电设备中的沸水型原子反应堆的一个实例。如图27所示，沸水型原子反应堆(BWR)中的原子反应堆收装容器106由内装有堆芯101的原子反应堆压力容器102，收装该原子反应堆压力容器102用的干井103，以及具有压力抑制池104的湿井105构成。除此之外，原子能发电设备还包括有汽轮机组107、向这一汽轮机组107传送蒸汽用的主蒸汽管108、主回水管109、向回水泵110和原子反应堆压力容器102内供水用的供水泵111、供水加热器112、改变供水管113和堆芯的再循环流量用的原子反应堆再循环系统114、控制输出用的控制棒驱动系统115、在使用阀门将原子反应堆隔离开时动作的隔离时使用的冷却系统116、在原子反应堆停止运行时除去残余热量用的残余热量除去系统、在发生事故时使用的非常时期时使用的堆芯冷却系统(ECCS)等等。

现有的BWR采用的是利用原子反应堆再循环系统114使送入至堆芯的冷却材料强制再循环的方式。这种原子反应堆再循环系统114由再循环泵117和喷射泵118构成。在发生事故时再循环泵117在惯性力的作用下运行大约5秒钟后停止，使得堆芯的冷却只能依赖冷却效率相当低的自然循环。

ECCS由高压堆芯喷射系统119、残余热量除去系统和共用的低压堆芯喷射系统120构成。在这儿的收装容器喷射器121也是共用的。非常时期时使用的堆芯冷却系统以回水蓄积水箱122或压力抑制池104作为水源，一边由非常时期使用的柴油发电机123供给动力的离心泵向堆芯101内注入水，一边向原子反应堆收装容器106喷射。

在发生事故时，还由设置在原子反应堆底部的氢氧有毒物质注入系统(SLC)箱体124用SLC系统的泵125注入氢氧化物。

对这种BWR改进后的改进型沸水原子反应堆(ABWR)，去除了上述BWR中的原子反应堆再循环系统的外部再循环配管，设置了用于取代的、比喷射泵更小的内部泵，以实施堆芯的再循环。通过采用内部泵的方式，可以获得和BWR相比减少相对于原子反应堆冷却材料的流动的压力损失等等的效果。

图28为示意性的表示这种ABWR系统的剖面图。在原子反应堆压力容器51中的比中央部略微靠下一些的下部处，配置有具有多个燃料聚集体的堆芯52。在该堆芯52的下方设置有多个控制棒导向管53，形成堆芯52用的屏蔽部件54的上端开口由屏蔽盖55闭塞住。在屏蔽盖55处还直立设置有汽水分离器56用的竖管57，在汽水分离器56上配置有呈平面矩形的蒸汽干燥器58。

在原子反应堆压力容器51的下部还设置有以控制棒导向管53的内面作为导引体的、驱动堆芯52内的十字型控制棒用的控制棒驱动机构59。在原子反应堆压力容器51的内侧和屏蔽部件54的外侧之间的底部处，设置有若干台内部泵60。

堆芯52的若干个燃料聚集体的下部利用堆芯支撑板61支撑，上部利用上部格板62支撑，而且整个用屏蔽部件54包围起来。在原子反应堆压力容器51处连接有将蒸汽干燥器58干燥后的蒸汽送入至汽轮机组的主蒸汽管108。利用供水管113流入至原子反应堆压力容器51内的冷却材料，由内部泵60实施强制循环。

原子反应堆压力容器51通过支撑套筒63支撑固定在基座上。而且原子反应堆压力容器51的上端开口由上盖64气密性的闭塞住。

图29为设置在原子反应堆压力容器51内的汽水分离器56的剖面图。汽水分离器56由设置在竖管57上方处的、对汽液两相流施加旋转作用的转动叶片41，设置在这一转动叶片上方的、作为实施汽液两相流的汽水分离用的汽水分离组件的、沿轴向方向通常呈三段连接在一起的汽水分离级42a、42b、42c构成。各个汽水分离级42a、42b、42c由具有旋转筒43a、43b、43c和设置在其外侧位置处的外筒44a、44b、44c的双重结构构成，而且在各外筒44a、44b、44c的上部还配置有成型为钩形的拾取环45a、45b、45c。

下面说明这一汽水分离器56的作用。由核裂变反应产生的热量加热至沸腾的冷却材料，通常呈水和空气相混合的汽液两相流，按流量分布在通常呈200～300个配置的汽水分离器56，并在竖管57中上升。正如图29所示，在竖管57内的冷却材料呈所谓的环形流动的流动状态。换句话说就是，竖管57的内壁面由液膜48盖覆着，在该液膜48的内部有液滴49和蒸汽50的混合体流动。

在竖管57中上升的汽液两相流，在设置在竖管57正上方处的转动叶片41所施加的强制离心力的作用下形成为旋转流动。这时，由于沸水型原子反应堆的常规运行时的冷却材料的汽液密度比为1∶21，所以接受到旋转作用的汽液两相流中的液相成分和汽相成分会由于离心力而产生出行为差异。

因此，低密度的蒸汽位于最下段的汽水分离级42a的中心侧位置处，高密度的液体沿着该汽水分离级42a的旋转筒43a的内壁面形成液膜，并一边旋转一边上升。这一液膜48可通过抑制自重的沿中心侧高速旋转着的阻断力的作用，沿旋转筒43a的内面向上方传送，由作为具有根据该液膜48的厚度等等设计的窄缝宽度的窄缝的拾取环45a获取到，并利用重力由双重圆筒43a、44a夹持着的转盘部流下。在这一流动通路中还设置有防止大量气泡混入用的作为孔的阻挡环，使其以缓慢速度向堆芯上部处的下水管部放出，混合入周围的液体中。

在另一方面，未被最下端的汽水分离级42a获取到的液相成分中的大部分，可用其上段的汽水分离级42b、42c中的拾取环45b、45c捕获到。

由通过这一汽水分离器56的蒸汽中的、要用汽水分离器56除去的附着水分中的大约九成，可由最下段的汽水分离级42a除去，从而将汽水分离器56出口处的汽液两相流中的水的质量百分率抑制到10％以下。通过了汽水分离器56的蒸汽可利用设置在汽水分离器56上方的蒸汽干燥器58，进一步除去其中的附着水分。

近年来，用于取代原有的旋转泵的、作为静止型射流泵的蒸汽喷射器正在逐步引起人们的注意。蒸汽喷射器的结构紧凑，不再需要作为动力用的电源，而且其出口压力比入口处的蒸汽压力大。本发明的目的在于在汽水分离装置中采用了具有这一特征的蒸汽喷射器，从而提供一种在可以获得与上述的汽水分离器大体相同的汽水分离效果的同时，可以获得比较高的排出压力的汽水分离装置。

现有的BWR和ABWR的再循环方式必须要使用作为大型转动机械的泵和控制它们的大容量变压器电源，这在制造成本、部件用量、定时检修时的养护等等的多个方面，均是使设备成本上升和转动机械容易产生故障的原因。与此相对应的是，近年来也出现了不配置喷射泵和内部泵，将堆芯改变为自然循环方式而实现的单纯的BWR形式，但这会使得电力输出与设备部件的减少幅度成比例的下降，从而往往会增大建设成本和发电的单价。

类似的，即使是PWR(压水型原子反应堆)和FBR(快中子增殖型原子反应堆)，也可以通过增大蒸汽发生器内的自然循环力的方式，进一步使设备小型化、简单化。而且这并不仅限于原子反应堆，对于具有需实施包含在蒸汽中的液相成分分离的工序的设备，比如说锅炉装置等等，也可以采用这种方式使设备小型化、简单化。

发明内容

针对上述的问题，本发明的目的就是要通过利用取代原有的汽水分离器的、呈喷射器形式的汽水分离装置的方式，提供  一种出口压力大于入口处的蒸汽压力的汽水分离装置。

而且本发明的目的还在于，通过将呈喷射器形式的汽水分离装置、即分离喷射器应用于原子能发电设备的方式，实现堆芯出口处的汽液两相流的汽水分离的高效能化，并且通过同时实现堆芯的强制循环的方式，大幅度的简化原子反应堆的堆芯用的机械部件。

而且，本发明的目的还在于，通过将呈喷射器形式的汽水分离装置用于由锅炉装置的方式，使热交换器由自然循环进入强制循环，从而降低附属于锅炉装置的再循环泵的流量，进而实现整个装置的简单化。

为了能实现上述的目的，本发明中提供了一种汽水分离装置，其特征在于具有分离喷射器，该分离喷射器由在汽液两相流的发生源处设置有开口的、用于将这一汽液两相流导入至内部并加速的两相流加速喷嘴；设置在该两相流加速喷嘴附近位置处的、使内部流动的流体升压用的扩散器；以及外接设置在两相流加速喷嘴的出口处和扩散器的入口处的、作为获取由两相流加速喷嘴的出口排出的汽液两相流中的主要液相成分并将其导入至扩散器入口处用的液相成分获取组件构成；而且构成为汽液两相流流动通路的液相成分获取组件的壁面由光滑的曲面构成。

通过采用这种构成方式，蒸汽和水构成的汽液两相流可由两相流加速喷嘴加速，并承受强大的离心力而产生汽液分离。换句话说就是，高密度的水沿着由液相成分获取组件构成的流动通路，以大体一定的速度流动，低密度的蒸汽排出至与流动通路相分离的汽相空间，并向分离喷射器的上方移动。在另一方面，沿着流动通路流动着水(液相成分)流入至扩散器，在扩散器内随着流动通路横剖面积的增大而减速(柏努利定律)，并由扩散器出口处排出至分离喷射器的外部。这时的排出水由扩散器加压，从而可以使分离喷射器的出口压力高于入口压力。

而且分离喷射器中的直立设置的基础部可以由上板和下板构成的双重板构成，两相流加速喷嘴的入口与位于下板的下方位置处的空间相连通，而且扩散器的出口与双重设置的板构成的间隙相连通。采用这种构成方式，便可以使流入至分离喷射器的两相流和由分离喷射器排出的水完全的分离开。

而且最好使液相成分获取组件的壁面形成为与两相流加速喷嘴的出口和扩散器的入口外侧相接的拱形，而且壁面的剖面形状中的至少一部分最好呈圆弧状或椭圆弧状。而且为了不使液相成分从流动通路侧面流出至分离喷射器的外部，最好还使液相成分获取组件的壁面向汽液两相流的流动通路侧折曲。

而且，通过采用在汽液两相流流经用的分离喷射器的内壁面中的至少一部分处，设置有与汽液两相流的流动方向相平行的导向槽的方式，还可以进一步降低内壁面附近区域对流体流动的摩擦损失。

而且最好使分离喷射器具有由内管和外管构成的双重管结构，扩散器以与内管内壁相接的方式设置，而且最好使扩散器的出口与设置在内管外侧和外管内侧之间的间隙相连通。对于这种场合，两相流加速喷嘴和扩散器可以在内管内壁面附近区域呈螺旋状设置，并且可将由两相流加速喷嘴排出的汽液两相流中的沿着内管内壁面流动的重要液相成分导入至扩散器的入口处。利用这种构成形式，由两相流加速喷嘴排出的汽液两相流在沿着内管内壁面附近的螺旋状流动通路流动时会受到离心力的作用，从而使高密度的水被压向内壁面并流入至扩散器，同时使低密度的蒸汽分离至内管的轴向方向的中心部并上升。这样便可以实施汽液两相流的汽水分离。

而且，本发明还提供了一种搭载有这种分离喷射器的原子能发电系统。

即本发明还提供了一种原子能发电设备其为包括有原子反应堆压力容器；由设置在该原子反应堆压力容器内部的若干个燃料聚集体构成的堆芯；包围着若干个燃料聚集体并形成为堆芯的屏蔽体、以及闭塞住该屏蔽体的上端的屏蔽盖的沸水型原子反应堆的原子能发电设备，其特征在于还具有分离喷射器，该分离喷射器包括有直立设置在该屏蔽盖上端处的、使内部流动的流体加速用的两相流加速喷嘴；使内部流动的流体升压用的扩散器；以及外接设置在两相流加速喷嘴的出口处和扩散器的入口处的液相成分获取组件；而且两相流加速喷嘴的入口与扩散器相连通，利用两相流加速喷嘴加速由堆芯产生的冷却材料汽液两相流，并且利用液相成分获取组件获取冷却材料汽液两相流中的主要液相成分并将其引导至扩散器的入口处。

这时还可以通过使其再次返回屏蔽体的方式，使由扩散器升压而排出的冷却材料进入堆芯内再次循环。而且最好使作为汽液两相流流动通路的液相成分获取组件的壁面由光滑的曲面构成。

如果采用这种构成形式，汽液两相流可由两相流加速喷嘴加速，并承受强大的离心力而实施汽液分离，从而使水(液相成分)流入至扩散器，随着扩散器内的流动通路横剖面积的逐步增大而减速(柏努利定律)，进而加压而产生再循环用的驱动动力。

而且最好使这一屏蔽盖在屏蔽体的上端呈双重设置，并且具有贯穿设置在这一双重屏蔽盖处的、使内部的冷却材料汽液两相流上升的竖管，最好使配置在竖管的上方处的两相流加速喷嘴的入口通过竖管与屏蔽体相连通，并且使扩散器的出口与由双重屏蔽盖构成的间隙相连通。

而且还可以包括有设置在包围着屏蔽体的下水管部的上方处的喷射泵驱动喷嘴，以及设置在下水管部处的喷射泵，从而使得由扩散器排出的冷却材料可以通过由双重屏蔽盖构成的间隙和喷射泵驱动喷嘴，导入至喷射泵。利用分离喷射器的排出水所具有的再循环的驱动动力，便可以和过去相比，减少所使用的喷射泵的台数。

而且还可以使由与原子反应堆压力容器和供水泵相连通的供水配管中分出来的支管与两相流加速喷嘴相连通。采用这种构成形式，便可以通过两相流加速喷嘴由供水泵向喷射泵实施供水。

而且在需要时，还可以通过增加由供水泵向喷射泵供给的水流量和排出压力的方式，依次沿下水管部、下部腔室、堆芯、上部腔室、分离喷射器的入口部、分离喷射器的出口部提高其压力，增加堆芯循环流量。采用这种构成形式，便可以控制原子反应堆的热输出。

而且还可以在启动发电机组时，通过使由供水泵供给至喷射泵的水与由残余热量除去系统和原子反应堆冷却材料净化系统中的泵中的至少一个排出的水汇合的方式，驱动喷射泵。

而且还可以在喷射泵的出口部或入口部处设置再循环流量控制阀，并且最好设置有流量控制组件，后者可以将发电机输出信号、主蒸汽流量信号、中子束输出信号和喷射泵差压信号中的至少一个信号作为输入信号，运算出适当的再循环流量和再循环流量控制阀的阀开闭程度，并且输出该阀开闭程度信号。采用这种构成形式，便可以相应于原子能发电厂所需要的发电电力输出，适当的设定和调整阀的开闭程度，从而调整堆芯的再循环流量。

而且还可以使由配置有与原子反应堆压力容器和供水泵相连通的流量调整阀的供水管道上分出来的配管与喷射泵驱动喷嘴相连通，并且在通过供水泵经由喷射泵驱动喷嘴向喷射泵实施供水的同时，用流量控制组件运算出流量调整阀的适当的阀开闭程度，并向流量调整阀输出这一阀开闭程度信号。这样便可以监视、控制原子反应堆的水位，从而使堆芯水位大体保持为一定。也可以用流量控制组件运算出适当的供水流量，并向供水泵输出转动频率信号。通过这种方式还可以控制原子反应堆的供水流量。

而且还可以具有朝向与喷射泵驱动喷嘴相邻接的下水管部方向具有开口的锥形孔，在喷射泵驱动喷嘴的下流侧最好具有与锥形孔的前端相接的直管和与该直管相接的扩散器。采用这种构成形式，可以向流过下水管部的冷却材料施加再循环用的驱动动力。

对于ABWR，最好还具有设置在围绕着屏蔽体的下水管部处的内部泵，设置在下水管部的内部泵的上方处的、与双重屏蔽盖的上方空间相连通的下水管，以及与设置在该下水管的下部处的内部泵相连接的叶轮，这样，由扩散器排出的冷却材料便可以通过双重屏蔽盖构成的间隙导入至下水管部，而且将未由分离喷射器获取到的液相成分导入至下水管。

而且还可以具有再循环流量控制组件，后者将发电机输出信号、主蒸汽流量信号、中子束输出信号和堆芯支撑板差压信号中的至少一个信号作为输入信号，运算出适当的再循环流量和叶轮的适当的转动频率，并且对内部泵输出适当的转动频率信号。采用这种构成形式，便可以通过相对应于原子能发电厂所需要的发电电力输出，适当的设定、调整泵的转动频率。

而且还可以向再循环流量控制组件输入原子反应堆堆芯水位信号，并根据该堆芯水位信号，实施其与预定水位之间的偏差有关的比例、积分、微分综合控制用的运算。采用这种方式便可以控制内部泵的转动频率。

而且对于这种原子能发电系统，最好还在配置在构成堆芯的燃料聚集体的内部处，设置位于冷却材料由其内部流通的水道处的孔，而且设置在屏蔽体侧方的屏蔽壳体和设置在屏蔽体下方的堆芯支撑板均呈双重设置，从而通过使双重屏蔽盖构成的间隙、双重屏蔽壳体构成的间隙和双重堆芯支撑板构成的间隙相连通的方式，可以构成为由分离喷射器排出的冷却材料流通用的第一冷却材料循环流动通路，而且还具有与这一第一冷却材料循环流动通路和水道相连通的第一冷却材料导向管，从而可以利用该第一冷却材料导向管将分离喷射器排出的冷却材料导入至水道处。采用这种构成形式，便可以将分离喷射器排出的高压水导入至燃料聚集体内，从而增加堆芯中的汽液两相流的液膜流量。

而且最好在第一冷却材料导向管和水道的结合部的附近区域，将构成第一冷却材料导向管用的材料的热膨胀率和构成水道用的材料的热膨胀率设定的彼此不同。采用这种构成形式，便可以通过使这一结合部中的外侧位置处的管子的材料的热膨胀率小于位于内侧位置处的管子的材料的热膨胀率的方式，使这一结合部的间隙在原子反应堆运行时比原子反应堆处于低温时小，从而可以防止原子反应堆运行时冷却材料的泄露。

还可以在第一冷却材料导向管和水道的结合部的附近区域处，设置有位于第一冷却材料导向管和水道处的导向槽。

而且最好还具有设置在位于构成堆芯的燃料聚集体的下方的控制棒导向管的、将位于屏蔽体外部的冷却材料导入至燃料聚集体的下部垫板内的第二冷却材料导向管，在利用这一第二冷却材料导向管构成的第二冷却材料循环流动通路处，还设置有使局部变窄的节流孔。采用这种构成形式，可以抑制冷却材料流动通路中的压力损失的增加。

而且还可以在双重屏蔽壳体的内侧屏蔽壳体处和燃料聚集体的沟道盒体的侧面处还设置有孔。采用这种构成方式，可以将由分离喷射器排出的水中的一部分，由沟道盒体的侧面导入至其内部，从而可以进一步使燃料聚集体内的冷却材料的密度趋向均匀化。

而且，本发明还提供了一种原子能发电设备，其为包括由内装有具有一次冷却材料出入口并由导热管构成的热交换器的下部壳体、与该下部壳体连接设置的具有将蒸汽供给至汽轮机组的蒸汽出口的上部壳体构成的蒸汽发生器；与这一蒸汽发生器相连通内装有一次冷却材料以及堆芯的原子反应堆容器的压水型原子反应堆用的原子能发电设备，其特征在于具有分离喷射器，后者最好具有设置在导热管上方的、将流过热交换器的一次冷却材料汽液两相流导入至内部并加速的两相流加速喷嘴，使在内部流通的流体升压的扩散器，以及外接设置在两相流加速喷嘴的出口处和扩散器的入口处的液相成分获取组件。这时，最好还具有内装有热交换器的内部壳体，从而使由分离喷射器排出的水，可以通过蒸汽发生器内的内部壳体的外侧之间的间隙导入至热交换器中。采用这种构成方式，可以在PWR的蒸汽发生器中强制实施二次侧的流动循环，进而改善其导热特性。

而且，本发明还提供了一种锅炉装置，其是具有构成热交换器的导热管和加热这一导热管的燃烧器的压力容器，以及使流过该压力容器内的流体再循环流动的再循环泵的锅炉装置，其特征在于还具有分离喷射器，后者具有设置在导热管上方的、将流过热交换器的流体导入至内部并加速的两相流加速喷嘴，使在内部流通的流体升压的扩散器，以及外接设置在扩散器的入口处的液相成分获取组件。这时，最好还具有内装有热交换器的内部壳体，从而使由分离喷射器排出的水，可以通过压力容器内的内部壳体的外侧之间的间隙导入至热交换器中。采用这种构成方式，便可以使锅炉装置内的流体产生强制循环，进而可以降低再循环泵的流量。

本发明的积极效果：

如果采用如上所述的本发明，可以获得一种除了具有原有的汽液分离性能之外，还具有其出口压力比入口压力高的性能的分离喷射器的汽水分离装置。

而且通过将这种分离喷射器搭载在原子能发电设备或锅炉装置上的方式，不需要采用比原有更复杂的结构构造，即可以实现汽液两相流的蒸汽和水的分离，并可以实施堆芯的强制循环。因此，这可以减少原有的再循环泵和内部泵等等的再循环系统的动力机器的台数，从而大幅度的减少整个装置的构成机器和部件，进而可以使装置设置更为合理化、简单化，并且可以减少构造和维修所需要的时间和金钱。

以下参照附图，详细说明本发明的实施例：

附图说明

图1为表示根据本发明的第一实施形式构造的一种汽水分离装置的斜视图。

图2为表示根据本发明的第一实施形式构造的汽水分离装置中的汽液两相流流动模式的示意性剖面图。

图3为表示根据本发明的第一实施形式构造的汽水分离装置中的水一空气试验结果的曲线图。

图4(a)为沿图2所示的A-A方向观察时的剖面图，图4(b)为表示如图1所示的分离喷射器的液相成分获取组件的沿径向方向的剖面图。

图5为表示在本发明的第一实施形式中的汽水分离装置上设置有增强板和排出弯管时的状态的斜视图。

图6(a)为表示如图1所示的分离喷射器的液相成分获取组件的壁面的正向方向的剖面图，图6(b)、(c)、(d)分别为表示图6(a)所示的汽水分离装置的变形实施例的剖面图。

图7为表示根据本发明的第二实施形式构造的一种汽水分离装置的斜视图。

图8为表示根据本发明的第三实施形式构造的一种汽水分离装置的斜视图。

图9为表示根据本发明的第四实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。

图10为表示根据本发明的第四实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。

图11为表示根据本发明的第五实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。

图12为表示根据本发明的第五实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。

图13为表示根据本发明的第五实施形式构造的一种原子能发电设备的原子反应堆压力容器的上部部分的俯视图。

图14为表示根据本发明的第六实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。

图15为表示根据本发明的第六实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。

图16为表示根据本发明的第七实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。

图17为表示根据本发明的第七实施形式构造的一种原子能发电设备的局部放大了的示意性系统图。

图18为表示根据本发明的第八实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。

图19为表示根据本发明的第八实施形式构造的一种原子能发电设备的局部放大了的示意性系统图。

图20为表示根据本发明的第八实施形式构造的一种原子能发电设备的燃料聚集体的局部放大了的示意性剖面图。

图21(a)为表示根据本发明的第八实施形式构造的一种原子能发电设备的燃料聚集体的局部放大了的示意性剖面图，图21(b)为图21(a)中的部分B的放大了的示意图。

图22为表示根据本发明的第八实施形式构造的一种原子能发电设备的燃料聚集体的局部放大了的示意性剖面图。

图23为表示根据本发明的第八实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。

图24为表示根据本发明的第八实施形式构造的一种原子能发电设备中的燃料聚集体沟道盒体上设置有孔时的主要部分的示意性系统图。

图25为表示根据本发明的第九实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。

图26为表示根据本发明的第十实施形式构造的一种锅炉装置的主要部分的示意性系统图。

图27为表示原有的BWR型原子能发电设备的部分部件间的连管系统图。

图28为表示原有的ABWR型(改进型沸水原子反应堆)的系统的示意性剖面图。

图29为表示设置在原有的原子反应堆压力容器内的汽水分离器的剖面图。

具体实施方式(第一实施形式)

下面参考附图说明本发明的第一实施形式。与上述的原有技术中相同的部分，在本发明中用同一参考标号表示，并省略了对它们详细的说明。根据本实施形式构造的汽水分离装置，由具有加速喷嘴和扩散器的分离喷射器构成。图1为该汽水分离装置的斜视图。分离喷射器1直立地设在双重设置的板10a、10b上，汽液两相流由双重设置的下侧板10b的下方取出，通过下述的作用实施汽液分离，再将液相成分由双重设置的板10a、10b的间隙中排出。

上升着的汽液两相流通过设置在双重设置的板10a、10b之间的竖管57，被导入至直立设置在竖管57正上方的两相流加速喷嘴2内。两相流加速喷嘴2呈由流入口2a起，随着汽液两相流的上升其流动通路的面积逐步减小的、前端较细的形状，所以可以由其上端的排出口2b喷出加速后的汽液两相流。

而且在两相流加速喷嘴2附近处还设置有扩散器3。扩散器3具有可使液相成分由位于其上端位置处的流入口3a流入，而且随着它的下降其流动通路面积逐步增大的、前端较宽的结构，所以可以在其下端的排出口3b处排出减速且升压后的液相成分。

而且在该两相流加速喷嘴2的排出侧2b和扩散器3的流入侧3a处，还连接着获取汽液两相流中的液相成分用的、内壁面光滑而呈曲面形状的矩形板4。该矩形板4以两相流加速喷嘴2和扩散器3为两端而呈拱形设置，且外接连接在两相流加速喷嘴2的排出口和扩散器3的流入口处。换句话说就是，该板4的边侧与两相流加速喷嘴2的排出口2b和扩散器3的流入口3a邻接配置。这样便在拱形板4的内壁面附近，形成有可将两相流加速喷嘴2排出的汽液两相流引入至扩散器3的流动通路。而且如下所述，该板4还具有作为汽液两相流的液相成分获取组件的功能。

在该板4的两侧边缘部分处，设置有可将获取到的液相成分可靠的送入至扩散器3用的、盖覆着板4的侧面的侧板4a。即板4的边缘部分向汽液两相流的流动通路侧折曲，从而可以防止汽液两相流中的液相成分由该折曲部4a排放出至外侧。

这种分离喷射器1的特征在于，两相流加速喷嘴2和扩散器3的下部，即两相流加速喷嘴2的流入口2a侧和扩散器3的排出口3b侧大体成型为圆管状。该两相流加速喷嘴2的流入口2a与竖管57成型为一体。扩散器3的排出口3b与相对的上侧壁10a上的开口相连接。

如举例来说，它的另一项特征在于板4的内壁由光滑的曲面构成。这样便可以使流经该内壁面上的汽液两相流中的液相成分的流动通路中的角度，不至于过于剧烈的变动。

图2为表示根据本实施形式构造的分离喷射器1内部的汽液两相流流动模式的示意性剖面图。该图也用于说明本实施形式中的汽液分离作用。而且在该图中，形成为拱形的板4的剖面成型为圆弧状。

由图中的参考标号P表示的点为矩形板4的剖面中成型为圆弧状的部分中的圆弧中心点，图中的参考标号θ为当用直线连接两相流加速喷嘴2的喷射排出口2b的前端部和点P，并且用直线连接扩散器3的流入口3a成型为薄刃状的前端部和点P时，这两条直线所成的角度。该角度θ可以设定在90度至180度的范围之内，图中示出了作为这一范围内的最佳角度，即为135度时的情况。在该图中，连接两相流加速喷嘴2和扩散器3的板4的侧板4a由虚线表示。

在竖管57内上升的汽液两相流，在流入两相流加速喷嘴2内部而上升时被加速至数十米/秒。汽液两相流中的低密度蒸汽位于如图中的参考标号50a所示的、靠近两相流加速喷嘴2的轴向方向的中心侧位置处，而高密度液体沿着两相流加速喷嘴2的内壁面形成为液膜48a，进而上升。而且在液膜48a内混合有少量的气泡50b，在蒸汽50a混合有少量的液滴49a。

由两相流加速喷嘴2的排出口2b排出的汽液两相流，被引导至与该排出口2b的外侧相接的板4的内壁面附近。穿过两相流加速喷嘴2的汽液两相流中的液相成分如图中的实线箭头所示，沿着作为液相成分获取组件的板4形成为液膜48b，同时沿着板4的内壁面流动，进而流入至扩散器3内。这时通过扩散器3的呈薄刃状的前端部3a的作用，可以使形成为液膜48b的液相成分可靠的流入至扩散器3内。液膜48a内的气泡50b如图中的虚线箭头所示，在沿着板4的内壁面流经的过程中落下至下方，进而由板4的边缘部分的侧板4a下部落下，而移动至分离喷射器1的上方。由于板4的剖面成型为光滑的曲面，所以可以使流过该板4的内壁面附近的液相成分的流动通路，以不急剧的改变其角度的方式一直导入至扩散器3内。当流经这一板4时，流动通路内的汽液两相流将受到强大的离心力作用，而形成旋转流动。

利用该板4，可在汽液两相流在板4的内壁面上流过时，仅将液相成分导入至扩散器3内，并且可以防止汽相成分流入至扩散器3内，从而可以获取出液相成分。

由于液膜48b将与扩散器3的流入口3a上的呈薄刃状的前端部相接，所以其一部分液滴49b将作为反射液滴排出至扩散器3之外。

如举例来说就是，流入的汽液两相流在入口部压力可设定为沸水型原子反应堆的额定压力，即7MPa。那么如果水的密度ρ_w为740公斤/米³，蒸汽密度ρ_G为35.7公斤/米³，则堆芯的出口空心率(体积流率)β为70％，汽液两相流的平均密度ρ_AV为：

ρ_AV＝(1-β)ρ_w+βρ_G

     ＝0.3·740+0.7·35.7＝247(公斤/米³)

在两相流加速喷嘴2中使用ΔP_AN＝0.2MPa的差压对汽液两相流实施加速时，与速度u_AN之间的关系式为：

ΔP_AN＝ρ_AN·u_AN ²/2【数学式1】 $u_{\mathrm{AN}}=\sqrt{\frac{2{\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{AN}}}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{AV}}}}=\sqrt{\frac{2\×0.2\×{10}^6}{247}}=40.2\[m/s\]$

即可以加速至大约40米/秒的流速。

由这种两相流加速喷嘴2加速而喷出的汽液两相流中的高密度水，将沿着板4的拱形流动通路压向内壁面，呈具有自由液面的液膜的形式在流动通路内以一定的速度流动，并流入至扩散器3内。

可以假定仅有流速大约为40米/秒的、由两相流加速喷嘴2喷出的汽液两相流中的汽液分离后的液相成分，可以保持着液相成分的速度，并流经作为液相成分获取组件的板4而流入至扩散器3内。当扩散器损失ζ_D＝0.15时，由扩散器3升压的压力上升分量ΔP_D为：

ΔP_D＝(1-ζ_D)ρ_w.u_w ²/2

     ＝(1-0.15)×740×40²/2

     ＝0.5(MPa)

在另一方面，使用两相流加速时的压力损失为ΔP_AN＝0.2Mpa，因此有：

ΔP_D-ΔP_AN＝0.3(MPa)

即通过该分离喷射器1可以获得水头大约为30米的堆芯再循环驱动力。

图3示出了作为一项试验结果的、对分离喷射器1实施水—空气试验的结果。即对于体积流率由0.5至0.8的四种不同的场合，在改变分离喷射器的两相流加速喷嘴的入口部2a处的入口流量时，分别测定其入口压力、扩散器3的出口部3b处的出口流量和出口压力，并表示出它们之间的关系，其中的纵轴表示分离喷射器的入口和出口处的压力比(＝出口压力/入口压力)，横轴表示其流量比(＝出口流量/入口流量)。

由此可知，对于流量比为0.6以下的场合，其压力比均大于1。即排出压力均大于入口处的蒸汽压力。而且当流量比为0.2～0.5左右时，压力比为1.2～1.6左右，所以可以确保能够获得比较高的排出压力。

本实施形式的结构构成如图1所示，汽液两相流由双重设置的板中的下侧板10b的下方上升，并使汽液分离后的液相成分通过由双重设置的板10a、10b构成的间隙处流出。然而本发明并不仅局限于这种如图1所示的结构构成方式，还可以采用其它的可使流入分离喷射器1的汽液两相流和流出的液相成分两者的流动通路不相互干扰且完全分离的构成形式。

而且在本实施形式中，在构成分离喷射器1的两相流加速喷嘴2、扩散器3和板4的内壁面处，还可以设置有与流动方向相平行的肋形导向槽2h、3h和4h。对于这种场合，如图2所示的分离喷射器1在沿A-A方向观察时的剖面图如图4(a)所示。液相成分获取组件4的径向方向剖面图如图4(b)所示。

这种场合中的肋形导向槽的宽度和深度，可由作为流体流动特征的物理量的雷诺数确定，如果从可以使降低摩擦阻力的效果为最大的角度考虑，最适当的肋形导向槽的宽度可为150μm左右。

通过设置有这种与流体流动方向大体平行的细小的肋形导向槽2h、3h和4h的方式，可以在紊流底层中整形出规则的涡流，从而可以降低由在原有的壁面附近沿随机方向产生的涡流所造成的摩擦损失。

在本实施形式中，还可以在分离喷射器1的侧向方向设置有增强用的增强板29，并且在连接着扩散器3的排出口3b的双重设置的板10a、10b的间隙部的位置处还设置有筒形的排出弯管30，这种分离喷射器的斜视图如图5所示。

如图5所示的分离喷射器37，通过采用在两相流加速喷嘴2和扩散器3的侧向方向设置有增强板29的方式，减轻运行中的流体振动施加在两相流加速喷嘴2、扩散器3以及作为液相成分获取组件的板4上的负荷。而且通过采用设置有排出弯管30的方式，还可以使由扩散器3排出的水从双重设置的板10a、10b之间的间隙中平滑的流出，从而可以降低排出水的压力损失。

图6(a)为表示如图1所示的板(液相成分获取组件)4的壁面的正向方向的放大了的剖面图。在这儿，侧板4a由虚线示出。在这儿所示的矩形板4的剖面呈平滑曲线，并且为上下反转的U形形状。该矩形板4的剖面形状并不仅限于这种倒U形形式，它也可以呈如图6(b)、(c)和(d)所示的圆弧形状31、矩形形状32和椭圆圆弧形状33。而且无论采用哪一种形状，均可以获取到由两相流加速喷嘴2加速后的汽液两相流，并将其送入至扩散器3。而且由于如图6(a)、(b)、(d)所示的板4的剖面形状，至少其一部分为圆弧或椭圆圆弧形状，所以可以使所形成的角度，在汽液两相流的液相成分流动通路中不会产生急剧的变化，故可以减少流动损失，而且即使相对于运行中的流体振动，也可以获得比较稳定的液相成分流动通路。(第二实施形式)

下面说明本发明的第二实施形式。本实施形式中的汽水分离装置为上述的第一实施形式中的汽水分离装置1的一种变形形式，它由分离喷射器和双重设置在其下方的圆筒构成。图7为该汽水分离装置15的斜视图。

它设置有贯穿双重设置的板10a、10b的竖管57。在该竖管57的上端开口部的正上方，配置有用于对汽液两相流施加加速作用的两相流加速喷嘴16，从而使由竖管57的上端开口部流入的汽液两相流可以流入至两相流加速喷嘴16内。而且在两相流加速喷嘴16和上侧板10a之间还设置有内包着竖管57的外筒12，从而形成双重的筒结构。

两相流加速喷嘴16的两相流导入口16a(如图中的斜线所示)，与相对于竖管57上端的开口相连接，从而使在竖管57内上升的汽液两相流可由入口部16a流入至两相流加速喷嘴16。

竖管57与外筒12之间的间隙部分，和扩散器17下端处的连接部分17b的开口相连接。在竖管57的前端部的除了开口部16a和17b之外的部分，是完全被闭塞住的。

外筒12的下端有相对于上侧板10a的开口，形成在竖管57的外侧和外筒12的内侧之间的间隙部分与由双重设置的板10a和10b构成的间隙部分相连通。

如果采用这种构成形式，可以使汽液两相流上升着流入两相流加速喷嘴16用的竖管57的内部间隙，和汽液分离后由扩散器17排出的水向下方流通用的、由竖管57的外侧和外筒12的内侧之间形成的间隙部分之间，是不彼此直接连通的。采用这种构成方式，便与如图1所示的场合相类似，可以通过汽水分离装置15可靠的对汽液两相流实施汽水分离。

如果采用本实施形式，则和如图1所示的汽水分离装置1相比，仅仅是需要设置双重的筒，而使结构部件和重量略微有些增加，至于汽液分离和排出压力等等方向，均可以获得与如图1所示的场合相类似的作用和效果。(第三实施形式)

下面说明本发明的第三实施形式。图8为根据本发明的第三实施形式构造的汽水分离装置的斜视图。其中与上述的第一实施形式中的构成部件相同的部件，已经用相同的参考标号示出，并省略了相应的详细说明。

这种汽水分离装置具有双重设置的圆筒19、20、两相流加速喷嘴21和扩散器22，汽液两相流的流动通路由设置在圆筒内壁处的、呈螺旋状的分离喷射器18构成。

换句话说就是，在竖管57的正上方设置有内筒19，其外侧设置有外筒20。在竖管57的上端开口部21a的正上方配置有用于加速汽液两相流的两相流加速喷嘴21，从而使由竖管57的上端开口部流入的汽液两相流可以流入至两相流加速喷嘴21内。这种两相流加速喷嘴21呈向上部逐步变细且为螺旋状的形状，而且两相流加速喷嘴21的上端开口部21b设置在内筒19的内壁附近。该图为表示内筒19和外筒20的内部结构的斜视图，图中用斜线示出了两相流加速喷嘴21的导入口21a、排出口21b，以及扩散器22的导入口22a、排出口22b。

在两相流加速喷嘴21的上方设置有与内筒19的内壁相连接的、呈螺旋状的扩散器22。扩散器22的下端开口部22a设置在内筒19的内壁附近，并位于由两相流加速喷嘴21喷出的汽液两相流中的液相成分流动通路部分(如图中的虚线23所示)的延长线上，这种结构可以更多的获取到流经该流动通路23的液相成分。换句话说就是，构成为这种螺旋状流动通路23的内筒19的内壁，与由上述第一实施形式中的板4构成的液相成分获取组件的作用相类似。

扩散器22的上端排出口22b与内筒19相接，而且有朝向内筒19的开口。即扩散器22的排出口22b与由内筒19和外筒20构成的间隙相连通，通过上端排出口22b可以使扩散器22内的水由双重构造的筒19、20构成的间隙中排出。

下面说明具有这种螺旋状流动通路的分离喷射器18的作用。由竖管57流入的、作为冷却材料的汽液两相流，流入至位于竖管57上方的两相流加速喷嘴21，并被加速至数十米/秒。由两相流加速喷嘴21喷出的汽液两相流受到其加速作用，并沿着由两相流加速喷嘴21出口起的、位于内筒19的内壁面附近的流动通路流动。由于该两相流加速喷嘴21呈螺旋形式，所以流动通路内的汽液两相流将受到强大的离心力作用，形成旋转涡流。

这时，汽液两相流中的高密度的水将沿着内筒19的内壁附近的流动通路挤压内壁面，形成为具有自由液面的液膜，它们以一定的速度在如图中的虚线23所示的流动通路内流动，并流入至扩散器22的流入开口部22a。通过扩散器22而减速升压后的水，再通过扩散器22的流出开口部22b，经由外筒20和竖管57之间的间隙向下方排出。

正如上述的第一实施形式所说明的那样，扩散器22的出口压力可以比呈螺旋状的分离喷射器18的入口压力高。因此如果采用本实施形式，也可以获得与如图1所示的分离喷射器1相类似的汽液分离效果。(第四实施形式)

下面说明本发明的第四实施形式。本实施形式涉及与沸水型原子反应堆有关的原子能发电设备，它搭载有作为汽水分离器的如图1所示的分离喷射器1，并对原有的原子能发电设备所具有的特征作与此相对应的改变。图9为根据本实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意图系统图。图9为一幅简单的示意图，它略去了如图28所示的控制棒导向管53、控制棒驱动机构59、上部格板62和支撑套筒63。

在堆芯的上方位置处配置有双重结构的屏蔽盖，在该双重结构的屏蔽盖10a、10b处设置有若干个直立的竖管57，其上方还配置有上述的分离喷射器1。而且扩散器3的下端开口部设在由双重屏蔽盖10a、10b构成的间隙内。

换句话说就是，由下侧屏蔽盖10b的下方上升的、作为冷却材料的汽液两相流，可通过竖管57导入至两相流加速喷嘴2内。加速后的汽液两相流呈涡流流动状态，并流经作为液相成分获取组件的板4的壁面附近，而汽液分离后的冷却水流入至扩散器3内。由扩散器3排出的水可由双重上侧板10a、10b之间的间隙排出。

由屏蔽盖10a、10b构成的间隙部分，通过喷射泵驱动喷嘴13与设置在下水管部6下部的喷射泵14的内部相连通，从而可以将分离喷射器1排出的水导入至喷射泵14。

在喷射泵14的出口部或入口部设置有再循环流量控制阀7。图9示出了将其设置在出口部时的场合。再循环流量控制阀7利用电力或煤气驱动，并连接在螺线管激励器8处。而且螺线管激励器8与再循环流量控制组件9a相连接，通过由再循环流量控制组件9a输入阀开闭程度控制信号的方式，可以适当的调整再循环流量控制阀7的阀开闭程度。

再循环流量控制组件9a处输入有由与汽轮机组107相连接的汽轮机组发电机130给出的电气输出信号11a、由设置在主蒸汽管108处的主蒸汽流量计131给出的主蒸汽流量信号11b、由设置在堆芯52处的中子检测器132给出的中子束输出信号11c，以及由检测喷射泵14的上侧和下侧压力、由此获得两者之间的差压的差压计133给出的喷射泵差压信号11d。再循环流量控制组件9a接收这些电气信号11a、11b、11c和11d，运算出适当的流量，向螺线管激励器8送出调整流量用的适当的阀开闭程度信号11e，通过这种方式便可以调整再循环流量控制阀7的阀开闭程度，进而控制再循环流量。

这也就是说，通过用再循环流量控制组件9a进行的运算和控制，便可以根据由电气输出信号11a计算出的预定电气输出和当前电气输出之间的偏差，调节再循环流量，并可以同时监视由主蒸汽流量信号11b给出的主蒸汽流量的变动，对根据喷射泵差压信号11d计算而求出的堆芯流量实施控制。可以在中子束输出信号11c大于预定的设定值时，以减少再循环流量控制阀7的开闭程度的方式，实施流量的自动断开。

在分离喷射器1的上方设置有环形的蒸汽干燥器24。该蒸汽干燥器24可以采用如日本特开平5-232272号公报所公开的那种环形干燥器。这种环形干燥器24的由多孔板构成的短栅状干燥元件24a，沿着原子反应堆压力容器5的内面呈环形配置，而且在干燥元件24a的下部还配置有排出水用的排水接受容器24b和排水管24c。

如果采用本实施形式，通过分离喷射器1中的作为液相成分获取组件的板4而实现汽液分离的、由扩散器3实施减速升压后的水，由扩散器3的下方开口部排出，并且通过由双重屏蔽盖10a、10b构成的间隙，由设置在下水管部6内的喷射泵驱动喷嘴13进入至喷射泵14。可以通过配置在下水管部6处的再循环流量控制阀7，适当的调整由分离喷射器1获得的再循环排出水的流量。

这时，由于扩散器3的出口压力比分离喷射器1的入口压力高，所以下水管部6和堆芯入口处的冷却材料的压力亦比较高，故可以强制实施堆芯的循环。

汽液两相流中的低密度蒸汽由作为液相成分获取组件的板4的壁面所形成的空间中央部处分离、排出，并且脱离板4壁面附近的流动通路侧而上升，流入至设置在分离喷射器1上方位置处的蒸汽干燥器24内。

具有上述构成的原子能发电系统，具有与原有的汽水分离器大体相同的作用和效果，从而可以可靠的确保再循环流量，并可以实施适当的控制。而且由于排出水的压力比较高，故还可以取消原有的原子能发电系统中的再循环泵，或减少再循环泵的台数，从而可以使结构简单。

本实施形式中的分离喷射器1，也可以用如图5所示的分离喷射器37取代。对于这种场合，通过将如图5所示的排出弯管30设定在下水管部6的方向上的方式，也可以使高压排出水由双重屏蔽盖10a、10b之间的间隙平滑的流过，从而也可以减小压力损失。

而且本实施形式中的分离喷射器1，还可以用如图7所示的分离喷射器15取代。图10为由搭载有分离喷射器15的原子反应堆构成的原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。对于这种场合也可以获得与采用分离喷射器1的场合相类似的作用和效果。

还可以采用如图8所示的具有螺旋状流动通路的分离喷射器18。对于这种场合，由下侧屏蔽盖10b的下方上升的汽液两相流，将通过竖管57而导入至两相流加速喷嘴21内，由扩散器22排出的水将穿过由外筒20和竖管57构成的间隙，由双重屏蔽盖10a、10b之间的间隙排出。对于这种场合，也可以获得与采用分离喷射器1的场合相类似的作用和效果。(第五实施形式)

下面说明本发明的第五实施形式。其中与上述的第四实施形式中的构成部件相同的部件，已经用相同的参考标号示出，并省略了相应的详细说明。图11和图12为根据本实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。图11所示的系统采用了如图1所示的分离喷射器1，图12所示的系统采用了如图7所示的分离喷射器15。

本实施形式涉及ABWR，它对于如图9和图10所示的原子能发电设备中的、配置在原子反应堆压力容器5的下水管部6处的机器和与再循环流量控制有关的机器，作了部分改动。换句话说就是，在这儿没有使用如图9所示的喷射泵驱动喷嘴13和喷射泵14，而是设置了具有朝向下水管部6处的上侧屏蔽盖10a的开口的下水管25，并且在该下水管25的下部处还配置了与内部泵27相连接的叶轮(叶轮组件)26。

内部泵27与可变频率电源装置28相连接，并且可以按如下所述的方式，适当的控制内部泵27，即叶轮26的转速，进而可以确保再循环流量，并对其实施控制。这一可变频率电源装置28还与再循环流量控制组件9b相连接。

图13为根据本实施形式构成的原子能发电设备中的原子反应堆压力容器上部的部分剖开了的俯视图。该图与如图12所示的系统图相对应，并通用于如下所述的如图11所示的系统。在这儿简略的示出了说明汽液两相流流动状态用的分离喷射器15的外围设备。

图中的参考标号140为原子反应堆压力容器5上的螺栓孔，参考标号141a为设置在竖管57和外筒12之间间隙处的支撑元件，参考标号141b为设置在双重屏蔽盖10a、10b之间的导向板，参考标号38为汽液两相流中的气泡，参考标号39为水面。图中的实线箭头表示的是流入至分离喷射器15的汽液两相流，由分离喷射器15处排出的水，以及由分离喷射器15的液相成分获取组件4给出的溢漏水或利用环形干燥器24与蒸汽分离开的水的流动方向，虚线箭头表示的是汽液两相流中的蒸汽的流动方向。

由分离喷射器15溢流出的水和由环形干燥器24给出的水，可以通过与上侧屏蔽盖10a的上方空间相连通设置的下水管25，进入至叶轮26。这样便可以实施堆芯的再循环。

在另一方面，由分离喷射器15排出的水可经过双重屏蔽盖10a、10b之间的间隙移动至下水管部6。如上所述，这一排出水将在分离喷射器15侧充分升压，因而即使不利用内部泵27的作用，也可以具有再循环用的驱动动力。

再循环流量控制组件9b输入有由与汽轮机组107相连接的汽轮机组发电机130给出的电气输出信号11a、由设置在主蒸汽管108处的主蒸汽流量计131给出的主蒸汽流量信号11b、由设置在堆芯52处中子检测器132给出的中子束输出信号11c，由检测堆芯支撑板61的上侧和下侧压力、由此获得两者之间的差压的堆芯支撑板差压计134给出的堆芯支撑板差压信号11f，以及由设置在原子反应堆压力容器5处的原子反应堆水位计135给出的原子反应堆水位信号11g。再循环流量控制组件9a接受这些电气信号11a、11b、11c、11f和11g，运算出适当的流量，向可变频率电源装置28送出调整流量用的适当的频率信号11h，通过这种方式便可以调整内部泵27，即叶轮26的转速，进而控制再循环流量。

这也就是说，通过再循环流量控制组件9a进行的运算和控制，可以根据由电气输出信号11a计算出的预定电气输出和当前电气输出之间的偏差，调节再循环流量，同时监视由主蒸汽流量信号11b给出的主蒸汽流量的变动和由堆芯支撑板差压信号11f给出的堆芯支撑板差压的变动，据此对堆芯流量实施控制。可以在中子束输出信号11c大于预定的设定值时，以减少再循环流量控制阀7的开闭程度的方式，实施流量的自动断开。

通过利用原子反应堆水位信号11g对原子反应堆水位和预定的目标水位之间的偏差随时实施监测的方式，可以对原子反应堆的水位进行适当的控制。在进行这种控制的过程中，还可以采用组合了比例控制、积分控制和微分控制的PID控制(Proportional Integral DifferentialControl；即比例、积分、微分综合控制)。比例控制可给出与偏差的大小成比例的反馈信号。积分控制可给出与每一预定时间间隔中的偏差的积分量相对应的反馈信号，微分控制可给出与偏差的时间变化微分的大小相对应的反馈信号。对这三个反馈信号的值按预定的比重进行分析，进而实施的综合控制即为PID控制。这样便可以适当的调节内部泵的转速，从而可以控制原子反应堆的水位。

如果采用具有上述过程的原子能发电设备，可以用分离喷射器实施性能良好的汽水分离，并且可以确保再循环流量，并对其实施适当的控制。而且如果采用本实施形式，还可以将内部泵的额定容量降低至10％左右，从而可以减少反应堆内的动力机器，进一步使组件构成简化。(第六实施形式)

下面说明本发明的第六实施形式。其中与上述的第五实施形式中的构成部件相同的部件，已经用相同的参考标号示出，并省略了相应的详细说明。图14和图15为根据本实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。图14所示的系统采用了如图1所示的分离喷射器1，图15所示的系统采用了如图7所示的分离喷射器15。

在本实施形式中，没有采用如图11或图12所示的原子能发电设备中的、配置在原子反应堆压力容器5的下水管部6处的内部泵27、叶轮26和下水管25，而是设置了位于上侧屏蔽盖10a的上方位置处的、将由分离喷射器1(或分离喷射器15)回收的溢流水排出至原子反应堆压力容器5之外用的吸入管道35a，与该吸入管道35a连接配置的、对由吸入管道35a引入的溢流水实施升压用的溢漏回收泵34，以及与该溢漏回收泵34相连接的、将升压后的溢流水返回至原子反应堆压力容器5内的下水管部6用的排出管道35b。在这一排出管道35b处还设置有防止溢流水回流的止回阀36。

溢漏回收泵34与设置在原子反应堆压力容器5外部的可变频率电源装置28相连接，从而可以通过与上述的第五实施形式相类似的方式，确保再循环流量，并对其实施控制。

溢流水用吸入管道35a吸入至溢漏回收泵34，由该泵34升压，并与通过分离喷射器1或分离喷射器15排出的、由下水管部6引导的汽液两相流中的液相成分相汇合。溢流水本身比通过双重屏蔽盖10a、10b之间的间隙流入至下水管部6的水量少，所以这种溢漏回收泵34本身可以比原有的BWR中用的喷射泵更小。

采用这种构成形式，也可以获得与第五实施形式相类似的作用和效果。而且通过不采用内部泵，而是在原子反应堆压力容器外侧设置小型的泵34的方式，特别是对于输出比较小的设备，还可以使其设备规模进一步的小型化、简单化。

而且还可以一并使用这种溢流水循环系统和内部泵。和上述的第五实施形式相比，这种场合还可以减少内部泵的台数。(第七实施形式)

下面说明本发明的第七实施形式。其中与上述的第5实施形式中的构成部件相同的部件，已经用相同的参考标号示出，并省略了相应的详细说明。图16为根据本实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。

如图11所示的上述第五实施形式，是利用再循环流量控制组件9b控制再循环流量，进而控制原子反应堆的供水流量，而本实施形式的特征在于，将供水系统的一部分分路为水位调整系统，通过由流量调节阀向原子反应堆供水的方式，对原子反应堆实施水位控制。

它设置有与上侧屏蔽盖10a的下水管部6侧的外侧周部相连接的、沿着下水管部6的方向的阻流板145。采用这种构成方式，可以将由分离喷射器1排出的水，通过双重设置的屏蔽盖10a、10b可靠的导入至下水管部6。在这一阻流板145的侧面处，还设置有由供水泵111向下水管部6方向供  水用的喷射泵驱动喷嘴66。图中的参考标号39表示的是原子反应堆的水位。

而且它还设置有具有与供水泵111和原子反应堆压力容器5相连通的流量调整阀142的水位调整管65a，以及与供水泵111和喷射泵驱动喷嘴66相连通的喷嘴供水管65b。这些水位调整管65a和喷嘴供水管65b也可以设置在由供水系统分路出的通路上。

再循环流量控制组件9b输入电气输出信号11a、主蒸汽流量信号11b、中子束输出信号11c、堆芯支撑板差压信号11f和原子反应堆水位信号11g，同时计算出适当的流量，并向可变频率电源装置28送出调整流量用的适当的频率信号11h。采用这种构成方式，便可以由可变频率电源装置28向供水泵111发出供水流量信号11j，通过控制供水泵111的转速，来控制其供水流量。而且还可以将水位调整系统控制信号11k送入至流量调整阀142，调整流量调整阀142的开闭程度，进而控制水位调整系统的流量，即原子反应堆的水位。

图17为表示根据本实施形式构造的一种原子能发电设备的喷射泵驱动喷嘴66的周边状况的局部放大了的示意性系统图。它在双重设置的屏蔽盖的上部屏蔽盖10a的端部处中的位于喷射泵驱动喷嘴66的开口部的位置处，设置有具有朝向下水管部6方向的开口的、成型为钟形的锥形孔143a，在这一锥形孔143a的下端设置有直管143b。而且还设置有与这一直管143b相连接的、开口朝向下水管部6方向的、由扩散器构成的供水驱动用的喷射泵67。这也就是说，直管143b和喷射泵67是设置在喷射泵驱动喷嘴66的下流侧的。而且图中的参考标号188表示的是供水流量计。

通过增加由供水泵111通过喷射泵驱动喷嘴66供给至喷射泵67的水的流量和排出压力的方式，可以沿着下水管部6、原子反应堆下部腔室、堆芯52、原子反应堆上部腔室、两相流加速喷嘴2内部和扩散器3内部，使流体压力逐步上升。采用这种方式便可以增加堆芯的循环流量，从而可以控制原子反应堆的热输出。

在原子能设备启动时，由残余热量除去系统(RHR系统；ResidualHeat Removal System)或原子反应堆冷却材料净化系统(CUW系统；Reactor Water Clean-up System)等等其它系统泵出的排出水，将汇合至上述的供水系统中。图17示出了由RHR系统的泵146和由供水泵111供给至喷射泵67的水合流的场合，即当系统启动时，由RHR系统的泵146排出的水也送入至喷射泵驱动喷嘴66。通过采用这种构成，可以提高作为喷射泵的驱动水的自然循环动力，所以即使不采用大型的再循环泵，也可以很容易的实施原子能设备的启动。(第八实施形式)

下面说明本发明的第八实施形式。其中与上述的第七实施形式中的构成部件相同的部件，已经用相同的参考标号示出，并省略了相应的详细说明。图18为根据本实施形式构造的一种原子能发电设备的主要部分的示意图系统图，图19为表示其局部放大了的剖面图。本实施形式的特征在于，屏蔽壳体和堆芯支撑板构成为双重结构，由分离喷射器1排出的水通过导入通路导入至燃料聚集体的水道中。

换句话说就是，在屏蔽体的侧向设置有由外侧屏蔽壳体54a、内侧屏蔽壳体54b构成的双重屏蔽壳体，而且双重屏蔽盖10a、10b之间的间隙部与双重屏蔽壳体54a、54b之间的间隙部相连通。下部腔室中的堆芯支撑板由下侧堆芯支撑板61a和上侧堆芯支撑板61b构成为双重结构，而且由堆芯支撑板61a、61b构成的间隙部与双重屏蔽壳体54a、54b之间的间隙部相连通。为了确保堆芯支撑结构的强度，在下侧堆芯支撑板61a和上侧堆芯支撑板61b之间，还设置有若干个增强肋148。

在构成堆芯的燃料聚集体144处，还设置有沿轴向方向具有若干个孔68a的、冷却材料在其内部流通的水道68。在图19中的参考标号155表示的是下部垫板，参考标号156表示的是燃料支撑组件。

在控制棒导向管42内还设置有与下水管部6和燃料聚集体144的下部垫板155相连通的冷却材料导向管149a，以使冷却材料可以由下水管部6流入至堆芯52。在冷却材料导向管149a的冷却材料导入口处还设置有使冷却材料流动通路局部变窄用的节流孔150。当然节流孔150的设置位置并不仅限于此，比如说它也可以设置在燃料支撑组件156处。

节流孔150的表面成型为光滑的曲面形，以便能起到降低流经冷却材料导向管149a内的冷却材料的压力损失系数的作用。通过降低压力损失系数的方式，还可以减少随着流体流量增加所可能产生的压力损失的增加比例。

对于这种结构构成，由喷射泵驱动喷嘴66驱动的再循环流体，可通过具有节流孔150的冷却材料导向管149a而导入至下部垫板155内。通过设置有降低该压力损失系数用的节流孔150的方式，不仅不会使压力损失状况恶化，而且还可以增大在堆芯输出增加时的堆芯流量，进而增大其热输出。

它还设置有与具有孔68a的水道68的下端相连接的、并且与堆芯支撑板61a、61b之间的间隙部相连通的冷却材料导向管149b。利用这一冷却材料导向管149b，可以使分离喷射器1排出的高压排出水，穿过分别由双重屏蔽盖10a、10b、双重屏蔽壳体54a、54b和两个堆芯支撑板61a、61b形成的各间隙部，导入至具有孔68a的水道68内，进而使其一部分穿过孔68a而送入至燃料聚集体144内。

通过利用这种孔68a将水散布在燃料聚集体144内的方式，可以增加冷却材料汽液两相流中的液膜流量，进而可以提高堆芯的极限输出。

下面参考图20，说明在与配置在水道68下方位置处的下部垫板155相连接的水道下端部155a和冷却材料导向管149b之间的结合部的结构构成。图20为表示燃料聚集体144的下部垫板155附近部分的放大了的剖面图。

两者间的结合部可以采用下述的方式制造，即使形成冷却材料导向管149b用的金属材料的热膨胀率，小于形成位于冷却材料导向管149b内侧的水道下端部155a用的金属材料的热膨胀率。这也就是说，在原子反应堆停止运行时，在两者间会产生一定的间隙，从而使一定量的冷却水可以由冷却材料导向管149b向下方落下，而当原子反应堆正常运行时，由于热膨胀率差的作用，冷却材料导向管149b与水道下端部155a将相互接近，从而大幅度的降低冷却水的泄露量。因此，这可以提高冷却材料导向管与水道之间的密封性，即可以提高其降低冷却材料泄露的性能。

图21(a)示出了在冷却材料导向管149b的外侧设置有水道下端部155a的一个实例，而且其制造方式为使形成冷却材料导向管149a用的金属材料的热膨胀率，大于形成水道下端部155a用的金属材料的热膨胀率。

除了如图20所示的结构构成之外，还可以通过提高泄露的冷却材料流动通路中的阻力的方式，来提高降低泄露的性能。下面参考图21，说明这种构造中的水道下端部155a和冷却材料导向管149b之间的结合部的结构构成方式。图21(a)为表示燃料聚集体144的下部垫板155的附近部分的放大了的剖面图，图21(b)为其中的部分B的放大示意图。

在水道下端部155a和冷却材料导向管149b两者中的大体相同的高度位置处，设置有迷宫式密封圈槽。这样便可以使泄露的冷却材料用的流动通路在某些位置处大幅度的变窄，也可以为大幅度的变宽。和流动通路的面积基本上保持一定的场合相比，这种构成方式可以大幅度的提高泄露流动通路的流动阻力，从而可以大幅度的减少流经该流动通路的泄露出的冷却水量。因此，这可以进一步的提高原子反应堆高温运行时的降低冷却材料泄露的性能。

下面对在本实施形式中的、设置在水道68处的孔68a的设置位置进行说明。水道68中的孔68a可以沿轴向方向大体均匀的配置，也可以非均匀的配置孔68a的位置。

作为一种非均匀配置孔68a的方式，在与设置在燃料聚集体144上的若干个空间隔板中的最上侧的空间隔板170相邻接的局部位置处，配置有多个孔68a。这种场合的燃料聚集体的上部剖面图如图22所示。图中的参考标号171为燃料棒，参考标号172为上部垫板。这种构成形式考虑到了燃料聚集体144中的冷却材料密度向上方逐步变小，而会发生沸腾迁移现象，通过采用在最上侧的空间隔板附近的局部供给比较多的、由分离喷射器1排出的高压冷却材料的方式，可以使冷却材料沿燃料聚集体的轴向方向的密度和输出分布趋于平均化。出于同一个目的，也可以在位于最上侧第二和第三位置处的空间隔板的附近位置处，类似的设置比较多的孔68a。

下面对将本实施形式应用于ABWR的场合进行说明。图23为表示这种原子能发电设备的主要部分的剖面图。对于这种场合，可以在下水管部6处配置与内部泵27相连接的叶轮(叶轮组件)26，来取代如图19所示的供水驱动喷射泵67，也可以同时设置这两个部件。图23示出的是内部泵27与喷射泵67并存的场合。

对于这种场合，利用内部泵27的驱动动力，可以在堆芯输出增大时实施稳定的输出控制。由于可以提高由分离喷射器1排出的水的压力，所以和原有的ABWR相比，在输出相同时内部泵的设置台数可仅为其一半，从而实现了一种更为合理、更为经济的原子能发电设备。

下面说明将孔设置在本实施形式中的燃料聚集体144的沟道盒体处所形成的冷却材料流动通路的构成方式。图24为表示这种场合中的原子能发电设备的主要部分的剖面图。它在内侧屏蔽壳体54b处设置有孔158，由分离喷射器1排出的高压水中的一部分可由内侧屏蔽壳体导入至堆芯52内。而且在燃料聚集体的沟道盒体144处也设置有孔144a，引入至堆芯52内的一部分冷却水被导入至沟道盒体144处。在燃料聚集体144的附近区域中的一部分(比如说在控制棒的插入位置的上方)处，还设置有位于上部垫板附近位置处的上盖157，以防止导入至沟道盒体144内的冷却材料放出至燃料聚集体的附近区域。

如果采用这种构成形式，由分离喷射器1排出的一部分水，可利用冷却材料入口喷嘴158和144a由沟道盒体144的外侧周部导入至内部。这样，即使对于位于离开水道68位置处的燃料棒，也可以由外侧导入冷却水，从而可以沿着燃料聚集体144内的径向方向使冷却水的密度和输出分布趋向平均化。(第九实施形式)

下面说明本发明的第九实施形式。上述的第四至第八实施形式中的分离喷射器适用于沸水型原子反应堆，而这种分离喷射器对于压水型原子反应堆和高速增殖型反应堆等等形式的原子反应堆也可以适用。本实施形式中的分离喷射器还适用于PWR。图25为表示根据本实施形式构成的一种原子能发电设备的主要部分的示意性系统图。

本实施形式的特征在于，采用分离喷射器1来增强压水型原子反应堆的蒸汽发生器内的自然循环力，而分离喷射器自身的结构构造与第四至第八实施形式中的原子能发电设备的相类似，故省略了对它们的详细说明。

图中的参考标号159、160和161分别表示的是蒸汽发生器的下部壳体、上部壳体和内部壳体，参考标号163表示的是涵管板，参考标号165表示的是分割板。在蒸汽发生器的内部壳体161内配置有以镍铬合金制造的U形管162作为导热管的热交换器。一次冷却材料由设置在下部壳体159处的入口喷嘴166流入至蒸汽发生器内，实施汽水分离，再由安装在下部壳体159处的一次冷却材料出口喷嘴167排出。这时通过分离喷射器1和环形干燥器24除去了附着水分的蒸汽，由设置在上部壳体160处的蒸汽出口喷嘴168排出。而且一次冷却材料入口喷嘴166和出口喷嘴167与内装有堆芯的原子反应堆容器(未示出)相连通。

本实施形式的特征在于，由蒸汽发生器的内部壳体161和下部壳体159形成的间隙用作为下降流体的流动通路，从而可以供给由分离喷射器1排出的水和通过供水喷嘴164供水的供水驱动喷射泵67排出的水。

如果采用这种构成形式，可以利用蒸汽发生器内的二次侧的流动，将原有的自然循环取代为强制循环，进而可以改善热传导特性，使蒸汽发生器比原有的装置更为小型化。

通过采用使其小型化，而缩短热交换器的导热管的方式，还可以在即使由于流体流动的弹性振动所产生的两相流中的气泡使热传导管也发生振动的场合，也可以方便的支撑住热传导管，从而可以提高设备的完美性。(第十实施形式)

下面说明本发明的第十实施形式。如上所述，通过在原子能发电设备中采用分离喷射器的方式，可以在具有沸腾区域的热交换器中将自然循环进入强制循环。这一技术的适用范围非常广大，它不仅适用于原子能发电设备，还适用于诸如小型通用锅炉装置等等装置。下面说明对于这种锅炉装置的一个适用实例。图26示出了本实施形式中的锅炉装置的示意性系统图。

这种锅炉装置包括有具有加热构成为热交换器的导热管201的燃烧器207和内装有热交换器的内侧壳体206的压力容器200；通过设置在该压力容器200和内侧壳体206之间的间隙处的供水喷嘴202进行供水的供水泵203；使在这一压力容器200内流动的流体再循环流动的再循环泵205；以及按与压力容器200相连通的方式设置的送风风机208和排汽汽筒209。

而且在这一导热管201的上方，还直立设置有如第一实施形式中所示的分离喷射器1，其上方还设置有环形干燥器24。在环形干燥器24的上方设置有用于排出附着水分分离后的蒸汽的蒸汽出口喷嘴210。分离喷射器1的扩散器3的出口，与由设置在内侧壳体206上方的供水水箱204和内侧壳体206的上端构成的间隙相连通。

如果采用这种构成，在利用由煤油和液化天然气等等驱动运行的燃烧器207加热导热管201时所产生的包含有蒸汽气泡的汽液两相流，可利用分离喷射器1实施汽液分离。由于由分离喷射器1排出的水被升压至高压，所以采用这种构成形式，便可以在压力容器200内实施强制循环。

利用设置在压力容器200外部的小型再循环泵205，可以回收由分离喷射器1回收的微量的水和由干燥器24分离出的附着水分，并将其再送入导热管201。对于这种场合，其流量仅仅为由分离喷射器1回收到的水量，所以再循环泵205的流量仅为原有的40％以下。

对于作为另一种通用锅炉的直流型锅炉，其构成与如图26所示的场合相类似，也可以通过对两相流实施汽液分离并升压，从而获得驱动动力。

Claims (26)

1.一种汽水分离装置，其特征在于，具有分离喷射器，该分离喷射器包括：

一个直立设置的两相流加速喷嘴，该喷嘴有一个朝向汽液两相流发生源的入口，汽液两相流通过该入口进入流道横截面积逐渐减小的加速喷嘴内部并被加速，然后，从喷嘴的出口喷出；

一个液相成分获取组件，该组件有一个光滑的弯曲的引导壁面，该引导壁面的一端外接在喷嘴的出口处，从喷嘴的出口喷出的汽液两相流沿着该弯曲的引导壁面形成的流动通道旋转流动，由于离心力的不同，液相成分紧贴由引导壁面形成的流动通路流动而被捕集，而汽相成分逐渐远离引导壁面并从液相中分离出来；

一个扩散器，该扩散器的入口内接在液相成分获取组件的弯曲引导壁面的另一端，液相成分紧贴由引导壁面形成的流动通路流入该扩散器的入口，随着该扩散器的流道横截面积逐渐增加，液相成分的压力也逐渐增加，当液相成分从扩散器的出口流出时，其压力比喷嘴入口处的压力高。

2.如权利要求1所述的汽水分离装置，其特征在于，前述的分离喷射器直立设置在一基础部上，该基础部由上板和下板构成，前述的两相流加速喷嘴的入口通过一根直立设置贯穿上下板的管与位于前述的下板的下方位置处的汽液两相流发生源空间相连，而且前述的扩散器的出口与前述双重设置的板构成的间隙相连。

3.一种如权利要求1所述的汽水分离装置，其特征在于，前述的液相成分获取组件的壁面形成为与前述两相流加速喷嘴的出口和前述扩散器的入口外侧相接的拱形，而且前述的壁面的剖面形状中的至少一部分呈圆弧状或椭圆弧状。

4.一种如权利要求1所述的汽水分离装置，其特征在于，前述的液相成分获取组件的引导壁面的两个侧边沿部分向前述汽液两相流的流动通路侧折曲。

5.一种如权利要求1所述的汽水分离装置，其特征在于，在前述的汽液两相流流经用的前述分离喷射器的内壁面中的至少一部分处，设置有与前述汽液两相流的流动方向相平行的导向槽。

6.一种如权利要求1所述的汽水分离装置，其特征在于，前述的分离喷射器具有垂直布置的内管和外管构成的双重管结构，喷嘴设置在内管下部，扩散器设置在内管上部；喷嘴和扩散器都紧贴前述内管内壁设置，并呈螺旋状；内管的内壁构成液相成分获取组件的引导壁面；扩散器的出口与内外管之间的间隙相连通；从喷嘴喷出的汽液两相流沿着内管内壁向上呈螺旋状流动，汽相成分分离出来并沿内管的中心孔道向上运动，液相成分被导入到扩散器的入口处。

7.一种应用沸水反应堆的原子能发电设备，它包括：反应堆压力容器；设置在压力容器内的包括多个燃料组件的堆芯；包围着堆芯的屏蔽体；设置在屏蔽体上部的双重板结构的屏蔽盖；屏蔽盖上设置的贯穿该屏蔽盖的双层板的竖管；竖管上方设置的汽水分离装置；冷却剂流经配置在屏蔽体内的由多个燃料组件构成的堆芯，产生汽液两相流，汽液两相流通过竖管进入汽水分离装置，其特征在于：汽水分离装置包括分离喷射器，

该分离喷射器包括：

一个直立设置的两相流加速喷嘴，该喷嘴有一个朝向汽液两相流发生源的入口，汽液两相流通过该入口进入流道横截面积逐渐减小的加速喷嘴内部并被加速，然后，从喷嘴的出口喷出；

一个液相成分获取组件，该组件有一个光滑的弯曲的引导壁面，该引导壁面的一端外接在喷嘴的出口处，从喷嘴的出口喷出的汽液两相流沿着该弯曲的引导壁面形成的流动通道旋转流动，由于离心力的不同，液相成分紧贴由引导壁面形成的流动通路流动而被捕集，而汽相成分逐渐远离引导壁面并从液相中分离出来；

一个扩散器，该扩散器的入口内接在液相成分获取组件的弯曲引导壁面的另一端，液相成分紧贴由引导壁面形成的流动通路流入该扩散器的入口，随着该扩散器的流道横截面积逐渐增加，液相成分的压力也逐渐增加，当液相成分从扩散器的出口流出时，其压力比喷嘴入口处的压力高；

扩散器的出口与屏蔽盖的双层板构成的间隙相连通，由扩散器排出的冷却剂通过屏蔽盖的双层板构成的间隙向下流动并再次返回到堆芯内。

8.一种如权利要求7所述的原子能发电设备，其特征在于，通过使由前述扩散器升压并排出的冷却材料再次返回至前述屏蔽体的方式，实施堆内的再循环。

9.一种如权利要求7所述的原子能发电设备，其特征在于，还具有设置在包围着前述屏蔽体的下水管部的上方处的喷射泵驱动喷嘴，以及设置在前述下水管部处的喷射泵，由前述的扩散器排出的冷却材料通过由前述双重设置的屏蔽盖构成的间隙和前述的喷射泵驱动喷嘴，导入至前述喷射泵。

10.一种如权利要求9所述的原子能发电设备，其特征在于，该原子能发电设备具有供水泵，由与前述的原子反应堆压力容器和供水泵相连通的供水配管中分出来的支管与前述的两相流加速喷嘴相连通，从而可通过前述的两相流加速喷嘴由前述供水泵向前述喷射泵实施供水。

11.一种如权利要求10所述的原子能发电设备，其特征在于，通过增加由前述供水泵向前述喷射泵供给的水的流量和排出压力的方式，依次沿着前述的下水管部、下部腔室、前述堆芯、上部腔室、前述分离喷射器的入口部、前述分离喷射器的出口部提高其压力，增加堆芯循环流量，从而控制原子反应堆的热输出。

12.一种如权利要求10所述的原子能发电设备，其特征在于在启动发电机组时，通过使由前述供水泵供给至喷射泵的水与由残余热量除去系统和原子反应堆冷却材料净化系统中的泵中的至少一个排出的水汇合的方式，驱动前述的喷射泵。

13.一种如权利要求9所述的原子能发电设备，其特征在于在前述喷射泵的出口部或入口部处还设置再循环流量控制阀，并设置有流量控制组件，后者将发电机输出信号、主蒸汽流量信号、中子束输出信号和喷射泵差压信号中的至少一个信号作为输入信号，运算出适当的再循环流量和前述再循环流量控制阀的阀开闭程度，并输出该阀开闭程度信号。

14.一种如权利要求13所述的原子能发电设备，其特征在于，该原子能发电设备具有供水泵，由配置有与前述的原子反应堆压力容器和供水泵相连通的流量调整阀的供水管道上分出来的配管与前述的喷射泵驱动喷嘴相连通，在通过前述供水泵经由前述喷射泵驱动喷嘴向前述喷射泵实施供水的同时，前述的流量控制组件运算出前述流量调整阀用的适当的阀开闭程度，并向前述流量调整阀输出阀开闭程度信号，以控制原子反应堆的水位。

15.一种如权利要求13所述的原子能发电设备，其特征在于，该原子能发电设备具有供水泵，由配置有与前述原子反应堆压力容器和供水泵相连通的流量调整阀的供水管道上分出来的配管与前述的喷射泵驱动喷嘴相连通，在通过前述供水泵经由前述喷射泵驱动喷嘴向前述喷射泵实施供水的同时，前述的流量控制组件运算出适当的供水流量，并向前述供水泵输出转动频率信号，以控制原子反应堆的供水流量。

16.一种如权利要求9所述的原子能发电设备，其特征在于，还具有朝向与前述喷射泵驱动喷嘴相邻接的前述下水管部方向具有开口的锥形孔(143a)，该锥形孔(143a)设置在双重板结构的屏蔽盖中的上部屏蔽盖(10a)的端部处的位于喷射泵驱动喷嘴盘(66)的开口部位置处，前述喷射泵驱动喷嘴的下流侧具有与前述锥形孔的前端相接的直管和与该直管相接的扩散器。

17.一种如权利要求7所述的原子能发电设备，其特征在于，还具有设置在围绕着前述屏蔽体的下水管部处的内部泵，设置在前述下水管部的前述内部泵的上方处的、与前述的双重屏蔽盖的上方空间相连通的下水管，以及与设置在该下水管的下部处的前述内部泵相连接的叶轮，由前述扩散器排出的冷却材料通过由前述双重屏蔽盖构成的间隙导入至前述的下水管部，而且将未由前述的分离喷射器获取到的液相成分导入前述的下水管。

18.一种如权利要求17所述的原子能发电设备，其特征在于，还具有再循环流量控制组件，后者将发电机输出信号、主蒸汽流量信号、中子束输出信号和堆芯支撑板差压信号中的至少一个信号作为输入信号，运算出适当的再循环流量和前述叶轮的适当的转动频率，并且向前述的内部泵输出适当的转动频率信号。

19.一种如权利要求18所述的原子能发电设备，其特征在于，还向前述的再循环流量控制组件输入原子反应堆堆芯水位信号，并根据该堆芯水位信号，实施其与预定水位之间的偏差有关的比例、积分、微分综合控制用的运算，以控制前述的内部泵的转动频率。

20.一种如权利要求7所述的原子能发电设备，其特征在于，还具有配置在构成前述堆芯的燃料聚集体的内部处的、冷却材料在其内部流通的水道(68)，在上述水道上设有孔(68a)；且设置在前述屏蔽体侧方的屏蔽壳体和设置在前述屏蔽体下方的堆芯支撑板均呈双重设置，通过使由前述的双重屏蔽盖构成的间隙、由双重屏蔽壳体构成的间隙和由双重堆芯支撑板构成的间隙相连通的方式，构成为由前述分离喷射器排出的冷却材料流通用的冷却材料循环流动通路，而且还具有与这一冷却材料循环流动通路和前述水道相连通的冷却材料导向管，利用该冷却材料导向管将前述分离喷射器排出的冷却材料导入前述的水道处。

21.一种如权利要求20所述的原子能发电设备，其特征在于，在前述的冷却材料导向管和前述水道的结合部附近，将构成前述冷却材料导向管的材料的热膨胀率和构成前述水道的材料的热膨胀率设定的彼此不同。

22.一种如权利要求20所述的原子能发电设备，其特征在于，在前述的冷却材料导向管和前述的水道的结合部的附近区域，还在前述冷却材料导向管和前述水道处设置有导向槽。

23.一种如权利要求20所述的原子能发电设备，其特征在于，还具有设置在位于构成堆芯的燃料聚集体的下方的控制棒导向管的、将位于前述屏蔽体外部的冷却材料导入至前述燃料聚集体的下部垫板内的冷却材料导向管，在由这一冷却材料导向管构成的冷却材料循环流动通路处还设置有使局部变窄的节流孔。

24.一种如权利要求20所述的原子能发电设备，其特征在于，在前述的双重屏蔽壳体的内侧屏蔽壳体处和前述的燃料聚集体的沟道盒体的侧面处还设置有孔。

25.一种压水型原子反应堆用的原子能发电设备，该原子能发电设备包括：蒸汽发生器，由内装有一次冷却材料出入口且由导热管构成的热交换器的下部壳体、与该下部壳体连接设置的具有将蒸汽供给至汽轮机组的蒸汽出口的上部壳体构成；原子反应堆容器，与这一蒸汽发生器相连通且内装有前述的一次冷却材料和堆芯，

其特征在于，还具有汽水分离装置和内部壳体，

该汽水分离装置具有分离喷射器，该分离喷射器包括：

一个直立设置的两相流加速喷嘴，该喷嘴有一个朝向汽液两相流发生源的入口，汽液两相流通过该入口进入流道横截面积逐渐减小的加速喷嘴内部并被加速，然后，从喷嘴的出口喷出；

一个液相成分获取组件，该组件有一个光滑的弯曲的引导壁面，该引导壁面的一端外接在喷嘴的出口处，从喷嘴的出口喷出的汽液两相流沿着该弯曲的引导壁面形成的流动通道旋转流动，由于离心力的不同，液相成分紧贴由引导壁面形成的流动通路流动而被捕集，而汽相成分逐渐远离引导壁面并从液相中分离出来；

一个扩散器，该扩散器的入口内接在液相成分获取组件的弯曲引导壁面的另一端，液相成分紧贴由引导壁面形成的流动通路流入该扩散器的入口，随着该扩散器的流道横截面积逐渐增加，液相成分的压力也逐渐增加，当液相成分从扩散器的出口流出时，其压力比喷嘴入口处的压力高；

上述内部壳体内装有前述热交换器，由前述的分离喷射器排出的水通过前述蒸汽发生器内的前述内部壳体和外部壳体之间的间隙导入前述的热交换器内。

26.一种锅炉装置，具有构成热交换器的导热管和加热这一导热管的燃烧器的压力容器，以及使流过该压力容器内的流体再循环流动的再循环泵的锅炉装置，

其特征在于，还具有汽水分离装置和内部壳体，

该汽水分离装置具有分离喷射器，该分离喷射器包括：

一个直立设置的两相流加速喷嘴，该喷嘴有一个朝向汽液两相流发生源的入口，汽液两相流通过该入口进入流道横截面积逐渐减小的加速喷嘴内部并被加速，然后，从喷嘴的出口喷出；

一个液相成分获取组件，该组件有一个光滑的弯曲的引导壁面，该引导壁面的一端外接在喷嘴的出口处，从喷嘴的出口喷出的汽液两相流沿着该弯曲的引导壁面形成的流动通道旋转流动，由于离心力的不同，液相成分紧贴由引导壁面形成的流动通路流动而被捕集，而汽相成分逐渐远离引导壁面并从液相中分离出来；

一个扩散器，该扩散器的入口内接在液相成分获取组件的弯曲引导壁面的另一端，液相成分紧贴由引导壁面形成的流动通路流入该扩散器的入口，随着该扩散器的流道横截面积逐渐增加，液相成分的压力也逐渐增加，当液相成分从扩散器的出口流出时，其压力比喷嘴入口处的压力高；

上述内部壳体内装有前述热交换器，由前述的分离喷射器排出的水在前述压力容器内通过前述内部壳体和外部壳体之间的间隙导入前述的热交换器内。

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