JP2000009888A - 改良給水装置を備えた蒸気発生器 - Google Patents
改良給水装置を備えた蒸気発生器Info
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Abstract
された均一な給水に明確な円周方向の分配を提供すると
同時に、給水のサージに耐えることができる機械構造を
持たせる。 【解決手段】給水供給装置10は給水が流れる空間9の
上部に向けて配置される。給水供給装置10は円環形の
マニホールド12を備え、その上壁にはマニホールド1
2の円周方向に広がって多数の流れ開口部18が貫設さ
れている。マニホールドに連通する給水パイプ13と、
給水を環状の流れ空間9に向けて下向きにガイドする手
段14とがマニホールド12のまわりに配置されてい
る。マニホールド12とガイド手段14との間に形成さ
れた供給流れ空間を横切るように放射状の隔壁19a,
19b,19c,19dが配置されている。
Description
し、特に加圧水型原子炉の改良給水装置を備えた蒸気発
生器に関する。
子炉の建物内に垂直に配置された全体が円筒形の外側ジ
ャケットを備えており、すなわち外側ジャケットの軸線
は垂直になっている。
の管束を流れる原子炉を冷却するための加圧水と熱とを
交換して、給水を加熱して蒸気としている。管束は、外
側ジャケットの内側に同軸的に配置された全体が円筒形
の管束包囲体の内部に配置される。
定されており、管束の第1の端部は蒸気発生器の水箱の
第1の部分に連通し、第2の端部は蒸気発生器の水箱の
第2の部分に連通している。蒸気発生器の水箱は、燃料
組立体が配置されてなる炉心を含む原子炉容器からの加
圧水を分配し、熱交換管を通り抜けた加圧水を回収し
て、回収された加圧水を原子炉容器へ送り戻す。
へ導かれ、熱交換管束の入口部分に経由して、管束及び
管束包囲体の底部に向けられる。給水は、その後、底部
から管束包囲体の内側を上方へと流れ、管の外側と接触
して、加熱され気化されて、蒸気発生器の外側ジャケッ
トの上端に向けて蒸気の形態で行う。蒸気発生器の上端
から回収された蒸気は原子炉のタービンへ送られる。
ケットとの間に形成された、又は、管束包囲体と管束の
端部に連通すべく流れ空間を形成すべくスカートとの間
に形成された、環状の空間の上部へ導入され、管束の端
部は管の冷えた足部の端部からなり、すなわち、給水を
加熱して気化するのに用いられた原子炉冷却水が管の足
部から排出される。
いることで、給水は管束包囲体と接触して流れることで
予熱され、管の冷えた足部と接触することで予熱され、
冷えた足部は管束の高さ方向にわたって直径を横切るよ
うに向けられた垂直隔壁によって熱い足部から隔てられ
ている。
かれた給水は、管束包囲体の底部付近に至るまで、垂直
な軸方向に向いた環状の空間中を上から下へと流れる。
率と、満足すべき動作条件を達成するには、給水の流れ
を蒸気発生器の環状の給水供給空間の円周方向に分配す
ることが不可欠である。
を蒸気発生器の外側ジャケットの内側に配置して、環状
の給水供給空間の上部の高さに並べることが提案されて
いる。マニホールドは蒸気発生器の外側ジャケットを貫
通する給水供給パイプに結合されており、給水を分配し
ガイドする手段を備え、同手段は環状の給水供給空間の
円周方向へ広がっている。給水を分配しガイドする手段
は逆J字形の管からなり、その垂直で直線状の足部はマ
ニホールドへ固定され、ループ状の部分は下を向いて環
状の給水供給空間の上部に向かっている。円周方向の分
配と各J字形の管を流れる流速により、環状の空間の円
周方向で給水の満足すべき分配を得ることが可能にな
る。しかしながら、この装置の欠点は、J字形の管から
噴出するジェッドが高速であり、これが環状の給水空間
へ向う水の流れを乱すことである。
い足部の端部に連結する給水ガイドスカートからなるエ
コノマイザを備えた予備装置を有する蒸気発生器に適合
させることも提案されている。この装置では、セクター
のガイドスカートが管束包囲体と共に環状の空間を形成
し、同空間は蒸気発生器の管束包囲体のまわりに180
゜以下の円弧状に延びる。そして、マニホールドは管束
包囲体のまわりに180゜以下の円環状に延びた部分か
らなり、環状の給水空間の上部の高さに並ぶ。この装置
もまた、マニホールドから排出される給水がJ字形の管
を用いて分配されるため、管束包囲体を完全に取囲む完
全に円環形のジャケットからなるマニホールドの装置と
同一の欠点を有する。J字形の管を環状の給水供給空間
の内部において垂直方向に延設することも提案されてい
る。しかしながら、この装置は乱流の問題を解決するこ
とはできず、J字形の管の出口側の足の長さのために蒸
気発生器の機械的デザインをより複雑化する。
(EP−0,607,071号)は、上部が開いた全体
が円環形の、又は、全体が開いた円環形の一部である。
チャネルセクションからなる吐出口の形態の給水供給マ
ニホールドを提案しており、環状の空間の上部において
下方に向いた給水ガイド壁と組合わせている。給水は、
蒸気発生器の外側ジャケットを貫通する給水パイプとマ
ニホールドの開口部によってマニホールドに流入する。
給水はマニホールドのチャネルセクションを吐出縁のレ
ベルまで満たし、吐出縁を越えて給水はガイド壁で形成
された流れ空間へ流入する。吐出口はある程度まで環状
空間の円周にそって給水の流れを分配するが、吐出口の
給水条件の関数として、この分配を精密に決定するのは
非常に困難である。
ターハンマー形の又は故障時における給水パイプがバー
ストしたような場合における大きな機械的応力に吐出口
がさらされたときに十分に丈夫であることを確保するこ
とが難しい点であり、従って、非常に強度が高く非常に
厚い板からできている分配装置を構成するように要素を
設計することが必要になる。
は、全体が円筒形で軸線を垂直に配置された外側ジャケ
ットと、蒸気発生器のための給水が軸線方向に流れ得る
ような形状の空間を外側ジャケット又は外側ジャケット
と同軸なガイドスカートと共に形成すべく、外側ジャケ
ットの内側に同軸的に配置された、全体が円筒形の管束
包囲体の内側に固定された熱交換チューブの管束と、環
状の空間の軸線方向の上端に配置された給水装置とを備
え、同装置は、全体が円環形で少なくとも環状の空間の
円周方向の一部に配置されたマニホールドと、外側ジャ
ケットを貫通する少なくとも1のマニホールドのための
供給パイプと、給水を環状の空間に向けて下方へガイド
するための手段とを備えた蒸気発生器を提案することに
より、給水装置が環状の空間への完全にコントロールさ
れた均一な給水に明確な円周方向の分配を提供すると同
時に、給水のサージに耐えることができる機械構造を持
たせることにある。
ホールドの円周方向に広がる複数の流れ開口部が貫設さ
れた上壁を有し、給水をガイドする手段はマニホールド
と共に水が流れる空間を形成すべくマニホールドの少な
くとも一部のまわりに配置されたジャケットと、ジャケ
ットを下方へ延した少なくとも1のガイド壁と、マニホ
ールドの円周方向に順次続く複数の部分に水の流れ空間
を分割する複数の放射状に向いた隔壁とを備えている。
本発明による蒸気発生器の1の実施形態について、添付
図面を参照しつつ例として説明する。図1は加圧水型原
子炉の蒸気発生器を示しており、全体を符号1にて示し
ている。蒸気発生器1は全体が円筒形の外側ジャケット
2を備えており、同ジャケットは第1の直径を有する下
部と第1の直径よりも大きな第2の直径を有する上部と
から構成され、外側ジャケットの2つの部分は円錐台形
のシェル2aによって互いに結合されている。原子炉建
物内で使用するときには、蒸気発生器を垂直すなわち外
側ジャケット2の軸線が垂直になるように配置される。
ット2の内側に同軸的に配置された全体が円筒形の管束
包囲体4の内側に配置された熱交換チューブ3の管束を
備えている。管束3は逆U字形の曲り管からなり、その
真っ直ぐな足部は外側ジャケット2と一体をなすチュー
ブプレート5に挿通固定されている。管束3が通ってい
るチューブプレート5の下側には、互いに仕切壁で隔て
られた2つの区画室6a及び6bを備えた半球形の水箱
6が設けられている。原子炉の炉心を含む容器から来た
原子炉を冷却するための加圧水は区画室6aへ導かれ、
区画室6aに開口している管束3の足部へと分配され、
これら足部は管束3の熱い足部を構成する。
て水箱の区画室6bへ達し、同区画室には管束3の冷た
い足部が開口している。管束3を通り抜けた冷却水は原
子炉容器へ送り戻される。管束3の熱い足部と冷たい足
部との間の底部には隔壁プレート7が各足部の間におい
て垂直に配置され、チャーブプレートの直径を横切る方
向に向けてその底部がチューブプレート5に固定されて
いる。互いに同軸的に配置された蒸気発生器の管束包囲
体4と外側ジャケット2との間には、円周方向に約18
0゜の範囲で広がる給水ガイドスカート8が設けられて
いる。スカート8の上部8aは外向きに広がって上に向
いて円錐台形になっている。スカート8の下端はチュー
ブプレート5の上面と接触している。
するスカート8との間には、蒸気発生器の給水が流れる
ことができる環状の空間9が設けられる。給水が軸線方
向に流れることができる環状の空間9はチューブプレー
ト5によって下端が閉じている。管束包囲体4の下端は
チューブプレート5の上面から一定の高さに配置されて
おり、給水が流れる空間9と垂直な隔壁プレート7によ
って形成された部分である管束3の冷たい足部の下端部
を含む管束包囲体4の部分とが連通している。
囲体4との間の給水が流れる環状の空間9の上部には給
水を供給し分配する装置10が配設されており、蒸気発
生器の給水の流れを導いて、管束包囲体4の部分を取巻
く環状の空間9の円周方向へ分配する。給水を導き分配
する装置10は本発明に従って構成されるが、詳細は後
述する。
から下へと垂直方向に、すなわち蒸気発生器の軸線方向
に流れ、環状の空間9の下端を構成するチューブプレー
ト5の上面に達する。その後、給水は管束包囲体4へ入
り、管束3の冷たい足部の下端に接触する。給水は環状
の空間を流れるときに予熱され、水箱の区画室6bにそ
の後集められる原子炉の冷却水が流れている冷たい足部
の下部に接触する。
器の給水は、原子炉容器からの加圧冷却水が流れている
管束3の熱い足部に接触するようになる。管束の熱い足
部及び冷たい足部の上部と接触することで給水はさらに
加熱され、管束中を上昇すると同時に加熱されて蒸気と
する。管束と接触することは加熱された給水から形成さ
れた蒸気は、管束包囲体の上端を通り抜けて、蒸気分離
器と乾燥器とが配置されている蒸気発生器の外側ジャケ
ット2の大径の上部へと入る。乾燥した蒸気は蒸気発生
器の外側ジャケット2の上部を構成するノズル11に結
合されたパイプを介して原子炉の関連するタービンへと
送られる。給水を導入し分配する装置10は、環状の空
間9の円周にわたって給水を満足できるように分配しな
ければならない。
置10を示しており、同装置は主に、180゜よりわず
かに小さな円弧にわたって延設された円環形のマニホー
ルド12と、マニホールド12に給水を導くためのパイ
プ13と、蒸気発生器のスカート8と管束包囲体4との
間に形成される環状の空間9に向けて下向きに給水をガ
イドするための2つの部分からなる組立体14とから構
成される。給水入口パイプ13は、一方において、蒸気
発生器の外側ジャケットを貫通するノズル15に結合さ
れ、他方において、円環の一部の形状であるマニホール
ド12の中央部16に結合される。マニホールド12は
大きな直径の円環形のパイプ部分からなり、円錐台形セ
クターのスカート8の部分8aの上において、蒸気発生
器の外側ジャケット2の内面に支持体17で固定され
る。
あって、その壁面の上方へ向けて開口部18が備えら
れ、これら開口部の中心は、蒸気発生器の軸線上に中心
をおく円周上に整列されており、外側ジャケット2、管
束包囲体4、及びマニホールド12は共軸になってい
る。連続する開口部18の断面は異なっていてもよく、
これらは通常互いに略一定距離をおいて隔てられ、円環
の一部の形状のマニホールド12の円周方向において給
水が均一に分配されるようになっている。
の円周方向における水の所望の分配によっては、所望の
特定の給水の分配に適するように、開口部18の寸法と
配置とを定めることも可能である。このことは均一な分
配を得ようとするときにもあてはまる。図3及び図4に
示すように、2つの部分からなる給水ガイド装置14の
それぞれは、円環形の一部の形状として構成される外側
壁14aを備え、その断面は大ざっぱには、1/4の円
弧部分とスカート8の円錐台形部8aに略平行に円環形
部を下方へ延した円錐台形部とに対応する。ガイド装置
14はさらに円筒形の内側部14bを備え、これはガイ
ド装置の外側壁14aの下側の円錐台形部に対面してい
る。ガイド装置の2つの部分14a及び14bはマニホ
ールド12に固定されている。円環形のマニホールド1
2の上壁に貫設された開口部18は、マニホールド12
の表面とマニホールド12の壁面のまわりに配置された
ガイド装置の円環形部14aとの間に形成されている水
流れ空間20へ連通している。
蒸気発生器に対して同軸的に配置される。円環形の表面
の2つの平行な部分の間に形成された流れ空間20は管
状かつ環状である。空間20は、ガイド装置14の外側
の円錐台形部14aと内側の円筒形部14bとの間に形
成された給水出口空間へ開口している。流体出口空間自
体は蒸気発生器の環状の供給空間9と高さ方向に並んで
いる。図2及び図4に示されるように、ガイド装置14
の2つの部分はそれぞれ19a、19b、19c、及び
19dのような放射状壁によっていくつかの連続したセ
クションに分割されている(図2及び図4には3つのセ
クション26a、26b、26cが示される。)壁19
b及び19cはガイド装置の連続するセクターの間の隔
壁であり、壁19a及び19dはガイド装置14の端部
部分を閉じる壁である。マニホールド12の供給パイプ
13に対して対称的に配置されたガイド装置14の2つ
の部分は同様にして製造される。
装置の給水の流れ及び出口の空間の断面の形状を有す
る。19cのような壁はガイド装置の壁に溶接される。
図5に示すように、マニホールドの中央部16に結合さ
れたマニホールド12の供給パイプ13は開口部18を
備えたマニホールドの上部の下方へ連通しており、マニ
ホールド12へ給水を供給する。図2に示すように、2
つの濾過装置21a及び21bがマニホールドの中央部
における供給パイプ13が取付けられた領域の両側に配
置される。2つの濾過装置21a及び21bは完全に同
一に製造されており、図5、図6、及び図7に示した濾
過装置21bについてだけ説明する。
の表面との交わりに対応する形状である、マニホールド
の円環形の壁面を切断した開口領域においてマニホール
ド12の上部に取付けられている。濾過装置21bは円
筒壁23からなる支持構造を備え、同円筒壁は円環形の
マニホールド12上に載る周縁フランジ22を備え、同
フランジは円環形のマニホールドの壁面を貫通する開口
部と同軸になっている。濾過装置の濾過エレメントは円
環形のマニホールド12のジャケット内に保持される平
らな網シート24からなり、支持構造の円筒壁23が配
置された開口に保持される。濾過エレメントの平らなシ
ート24を保持する手段は、円環形の壁面の内面に固定
される略半円形のガイドレールを備え、シート24の上
縁が係合する直径のスロットを備えた円形輪郭の閉止プ
ラグ25を備える。閉止プラグ25は周縁フランジを有
し、支持組立体の周縁フランジ22にネジにて取付けら
れる。さらに、プラグ25の形状は、支持組立体の上部
に死体積が生じないように支持組立体の円筒壁23の内
側体積を満たすような形状になっている。濾過シート2
4は半円形の端部を有し、その形状及び大きさは円環1
2の断面の半分に対応している。
に所定の位置にあるとき、濾過シート24は円環の内部
に貫通し、図5及び図6に示す如く、円環の断面を完全
に占めている。従って、マニホールド12の中央部16
に入るように供給パイプ13から導入された給水は、中
央部16の両側に配置されているマニホールドの分配部
分を満たす前に濾過装置21a及び21bの濾過壁24
を通り抜けなければならない。従って、給水は濾過され
て給水に含まれて拡散しているすべての塊はマニホール
ドの中央の入口空間に止めおかれ、マニホールドの2つ
の分配部分や蒸気発生器の環状の供給空間9に入り込む
ことがない。
に満たされた給水は、マニホールド12の上部開口部1
8を通り流れ空間20へ入り、その後、流れ空間20の
先にある出口空間へ入る。従って、給水は蒸気発生器の
環状の供給空間9に向けて下向きにガイドされる。本発
明による装置によれば、蒸気発生器の環状の供給空間の
円周方向の給水の分配を最適にできると共に、マニホー
ルドの円環形のジャケットの上面の開口を通して水が分
配され且つガイド装置に隔壁が設けられているために、
給水装置から排出されるときの乱れが非常に抑制された
流れが得られる。さらに、閉じた円環形のジャケットで
できたマニホールドの丈夫さはチャネルセクションの形
態の吐出口の丈夫さよりも勝る。従って、蒸気発生器の
環状の空間における供給装置からの出口での渦流の形成
の危険が避けられる。
は蒸気発生器中のレベル低下の際に円環形のマニホール
ドが脱水する危険を避けるように作られており、そのよ
うな場合には、円環形のマニホールドの上部に蒸気が蓄
積される。そのような蒸気の蓄積は、一定期間のジャケ
ットダウンの後に給水装置がスタートしたとき損傷を与
える。
る形態のガイド装置のデザインは、このガイド装置の製
造を容易にする。放射状の隔壁の存在は、円周方向の連
続した給水流れを生じさせることを可能にし、流れの安
定性を改善するのにも役立つ。また、分離したセクター
の存在は各基本的なセクターから排出される流速の分配
をマニホールドの開口部から排出されるのと同じ分配に
保つことを可能にする。濾過エレメント24を形成する
格子ないし網の網目サイズは所定の大きさよりも大きな
拡散している塊を捕捉するように選ばれる。好ましく
は、所定のサイズは蒸気発生器の管束を隔てる距離より
も小さくして2次回路で生じた拡散している塊が管束の
間に詰ってそれらを損傷する危険を防止する。格子ない
し網の濾過能力を改善するためには、網ないし格子の上
流側に面して金網をかぶせて配置することも可能であ
り、すなわち、網ないし格子のその面にかぶさるように
してそれが給水入口に向かって面する。
ずつ配置された2つの濾過網を用いることは、蒸気発生
器に供給される給水の流量の半分を各網が濾過という利
点を有し、1枚の網に比べて圧力低下を低減する。さら
に、濾過エレメントが蒸気発生器の内部に配置されてい
るという事実のために、支持組立体22,23と濾過エ
レメントを閉じているプラグ25とが低圧のもとで動作
して、フランジの箇所で生じることのあるわずかな漏れ
は、漏れた給水が蒸気発生器の環状の供給空間に直接落
下するために大きな影響を持たない。本発明は上述した
実施形態に制限されるものでない。従って、上述した形
態と異なる形態の蒸気発生器の給水装置にすることも可
能である。特に、マニホールドは上述したものと異なる
形状及び構造にしても良い。
は、マニホールドは円環の一部分の形状を有していた
が、予熱を採用したない蒸気発生器の場合には、マニホ
ールドは全周を囲むように蒸気発生器の供給空間上に配
置された完全な円環の形状にしてもよい。マニホールド
の給水出口開口の配置と大きさとは上述したものと異な
らせてもよい。また、ガイド装置も上述した形態と異な
る形態にしてもよく、一体型として又はいくつかの連続
したセクションの形態として作ることができる。同様
に、ガイド装置の円周方向の放射状の隔壁の配置も任意
である。本発明は、給水が流れる環状の空間を有するあ
らゆる蒸気発生器に適用されると共に、給水が流れる環
状の空間の軸線方向の上端で給水を供給するための装置
に適用される。
て、一部を垂直な平面によって破断して示した図であ
る。
面図であって、半分だけを示している。
Claims (6)
- 【請求項1】 全体が円筒形で軸線を垂直に配置された
外側ジャケット(2)と、蒸気発生器(1)のための給
水が軸線方向に流れ得るような環状の空間(9)を外側
ジャケット(2)又は外側ジャケット(2)と同軸なガ
イドスカート(8)と共に形成すべく、外側ジャケット
(2)の内側に同軸的に配置された、全体が円筒形の管
束包囲体(4)の内側に固定された熱交換チューブ
(3)の管束と、環状の空間(9)の軸線方向の上端に
配置された給水装置(10)とを備え、同装置は、全体
が円環形で少なくとも環状の空間(9)の円周方向の一
部に配置されたマニホールド(12)と、外側ジャケッ
ト(2)を貫通する少なくとも1のマニホールド(1
2)のための供給パイプ(13)と、給水を環状の空間
(9)に向けて下方へガイドするための手段(14)と
を備えた蒸気発生器において、円環形のマニホールド
(12)は、マニホールド(12)の円周方向に広がる
複数の流れ開口部(18)が貫設された上壁を有し、給
水をガイドする手段(14)は、マニホールドと共に水
が流れる空間(20)を形成すべくマニホールド(1
2)の少なくとも一部のまわりに配置されたジャケット
(14a)と、ジャケット(14a)を下方へ延ばした
少なくとも1のガイド壁と、マニホールド(12)の円
周方向に順次続く複数の部分(14a、14b、14
c、14d)に水の流れ空間(20)を分割する複数の
放射状に向いた隔壁(19a、19b、19c、19
d)とを備えていることを特徴とする蒸気発生器。 - 【請求項2】 給水をガイドする手段(14)はさら
に、ジャケット(14a)を下方へ延ばしてなる蒸気発
生器の内側へ向いたガイド壁に対面すべく配置された円
筒壁(14b)を備えていることを特徴とする請求項1
に記載の蒸気発生器。 - 【請求項3】 蒸気発生器の外側ジャケット(2)及び
管束包囲体(4)と同軸に外側ジャケット(2)と管束
包囲体(4)との間に配置され、管束包囲体(4)の周
辺部分に沿って給水が流れる環状の空間(9)を管束包
囲体(4)と共に形成する給水をガイドするためのスカ
ート(8)を備えたものにおいて、マニホールド(1
2)は給水が流れる環状の空間上に配置された円環の一
部分からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の
予熱式蒸気発生器。 - 【請求項4】 環状の供給空間(9)と、マニホールド
(12)と、給水をガイドする手段(14)とは、18
0°よりもわずかに小さな円弧状に延びている請求項3
に記載の蒸気発生器。 - 【請求項5】 マニホールド(12)の中央部(16)
に給水を導くべくマニホールドの中央部(16)にマニ
ホールド(12)のための供給パイプ(13)が固定さ
れており、給水は中央部(16)の両側に配置されたマ
ニホールド(12)の2つの水分配部分へ分配されるこ
とを特徴とする請求項3又は4に記載の蒸気発生器。 - 【請求項6】 マニホールド(12)の中央部(16)
には2つの濾過装置(21a、21b)が、マニホール
ド(12)の中央部(16)へ供給パイプ(13)が合
流する領域の両側に配置されていることを特徴とする請
求項5に記載の蒸気発生器。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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