JP2003307584A - 気水分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】沸騰水型原子炉の気水分離器または蒸気乾燥器
の気液分離性能を改善する。 【解決手段】気水分離器５６は、鉛直軸周りに旋回流を
生じさせる分離器旋回羽根４１と、分離器旋回羽根の外
側を覆い軸を鉛直にして配置された筒状部４３ａと、筒
状部の内面に沿って上昇する液膜を上方から外側に排出
させるピックオフリング４５と、を具備し、蒸気乾燥器
１９は、複数の屈曲部を経て上方に向かい屈曲部の側壁
に複数の穴１４を有する曲がり流路１３と、曲がり流路
の外側側面を覆ってほぼ鉛直方向に延びその下部の側面
に排水穴１１１を有する周囲管１２と、を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉の
内部に配置されて、気液混合状態の気液二相流を分離す
る気水分離装置に関するもので、気水分離性能を向上さ
せた気水分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１５は、従来の沸騰水型原子炉の原子
炉圧力容器５１の内部を示す断面図である。原子炉圧力
容器５１の中央部よりやや下部に多数本の燃料集合体を
具備する炉心５２が配置されている。この炉心５２の下
方には多数の制御棒案内管５３が設けられ、炉心５２の
側面周囲を取り囲むシュラウド５４の上端開口はシュラ
ウドヘッド５５で閉塞されている。シュラウドヘッド５
５には気水分離器５６のスタンドパイプ５７が立設さ
れ、気水分離器５６の上には矩形平型の蒸気乾燥器５８
が配置されている。

【０００３】原子炉圧力容器５１の下部には制御棒案内
管５３の内面をガイドとして炉心５２内の制御棒を駆動
する制御棒駆動機構５９が設けられている。原子炉圧力
容器５１の内側とシュラウド５４の外側との間の底部に
は複数台のインターナルポンプ６０が設置されている。

【０００４】炉心５２は多数本の燃料集合体の下部が炉
心支持板６１により、上部が上部格子板６２によりそれ
ぞれ支持され、全体がシュラウド５４により包囲されて
いる。原子炉圧力容器５１には，蒸気乾燥器５８で乾燥
された蒸気をタービンへと送る主蒸気管６５が接続して
いる。また、給水管６６により原子炉圧力容器５１内に
流入した冷却材はインターナルポンプ６０により強制循
環される。原子炉圧力容器５１は支持スカート６３を介
してペデスタルに固定される。また原子炉圧力容器１の
上端開口は上蓋６４により気密に閉塞されている。

【０００５】図１６は原子炉圧力容器５１内に設置され
る従来の気水分離器５６の断面図である。気水分離器５
６は、スタンドパイプ５７の上方に設けられ気液二相流
に旋回作用を与える旋回羽根（ここでは「分離器旋回羽
根」とも呼ぶ）４１と、この旋回羽根の上方に設けられ
た気液二相流の気水分離を行う気水分離手段として軸方
向に通常は３段に連なる気水分離ステージ４２ａ、４２
ｂ、４２ｃとからなる。気水分離ステージ４２ａ、４２
ｂ、４２ｃは旋回筒４３ａ、４３ｂ、４３ｃとその外側
に位置する外筒４４ａ、４４ｂ、４４ｃの二重筒構造で
あり、各外筒４４ａ、４４ｂ、４４ｃの上部には、鉤状
に成型されたピックオフリング４５ａ、４５ｂ、４５ｃ
がある。

【０００６】次にこの気水分離器５６の作用について説
明する。核分裂反応の熱により沸騰した冷却材は水
（液）と蒸気が混合した気液二相流となって、通常２０
０〜３００本配置される気水分離器５６に流量配分され
て、スタンドパイプ５７を上昇する。図１６に示すよう
に、スタンドパイプ５７内で冷却材は環状流と呼ばれる
流動状態になっている。すなわち、スタンドパイプ５７
の内壁面を液膜４８が覆い、この液膜４８の内部は液滴
４９と蒸気５０が混合した流れになっている。

【０００７】スタンドパイプ５７を上昇した気液二相流
は、スタンドパイプ５７直上に配置された旋回羽根４１
によって強制的に遠心力を付与されて旋回流となる。こ
のとき沸騰水型原子炉の通常運転下で冷却材の気液密度
比はおおよそ１：２１であるから、旋回作用を受ける気
液二相流の気相と液相にかかる遠心力には有意な差が生
じる。よって低密度の蒸気は最下段の気水分離ステージ
４２ａの中心側に位置し、また高密度の液体はこの気水
分離ステージ４２ａの旋回筒４３ａの内壁面に沿って液
膜４８を形成し、ともに旋回しながら上昇する。

【０００８】この液膜４８は自重に抗して中心側の高速
旋回流のせん断力で旋回筒４３ａ内面を上方に輸送さ
れ、ほぼその液膜４８の厚みに等しく設計されたスリッ
ト幅をもつスリットとしてのピックオフリング４５ａで
捕捉され、二重円筒４３ａ、４４ａで挟まれる狭いアニ
ュラス部を重力により流下する。この流路の途中には多
量の気泡の混入を防止するオリフィスとしてのブレイク
ダウンリング４７が設けられており、緩速度にて炉心上
部のダウンカマ部へ放出され、周囲の液体に混入する。

【０００９】一方、最下段の気水分離ステージ４２ａに
おいて捕捉されなかった液相は、大半がその上段の気水
分離ステージ４２Ｂ，４２ｃにおいてピックオフリング
４５ｂ、４５ｃにより捕捉される。

【００１０】なお、この気水分離器５６を通過する気液
二相流から取り除かれる湿分のうち約９割が最下段の気
水分離ステージ４２ａにおいて除去されるように、かつ
気水分離器５６の出口においては気液二相流のうち水の
質量分率１０％以下に抑えるように設計されている。ま
た気水分離器５６を通過した蒸気は、気水分離器５６の
上方に設置された蒸気乾燥器５８により、さらに湿分が
除去される。なお、従来の沸騰水型原子炉の気水分離器
については、例えば特開２０００−１５５１９１号公報
に記載されている。

【００１１】図１７は、従来の蒸気乾燥器５８の断面図
である。気水分離器から出てくる蒸気は１０％の湿分を
含んでおり、これを０．１％以下に抑える機能をもって
いる。蒸気乾燥器５８内には、並行波形板７０が設けら
れており、蒸気７１は波形板７０の間を通る間に進行方
向が変わり、蒸気中の水分が遠心力により波形板７０の
表面に当たり付着する。これらの挙動を波形板７０上で
複数回繰返すことにより、水分が除去される。波形板７
０に付着した水滴は、開口部内に入り、重力で落下し、
ドレン管７３より排出される。

【００１２】蒸気乾燥器の分離効率は、流速が遅いほど
良く、かつ圧力損失も小さくなるので通過面積をできる
だけ大きくとっているために蒸気乾燥器の形状・寸法が
大きくなっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の沸騰水型原子炉
における冷却材の循環方式は、ジェットポンプまたはイ
ンターナルポンプを用いた強制循環方式が採用されてい
る。近年、故障原因の削減やコスト削減のためにこれら
の機器を設置しない自然循環方式が検討されている。自
然循環方式では、燃料集合体で発生させた蒸気の浮力を
駆動力としており、大きな駆動力を確保するために長尺
の円管を燃料集合体上部に設置する構造となっている。
この長尺の円管を設置すると、原子炉圧力容器が長くな
り、重心位置が上部に移動し耐震設計上好ましくなく、
またコストアップにもなることから、原子炉圧力容器の
長さを短くする要求がある。

【００１４】本発明では、気水分離器および／または蒸
気乾燥器の気液分離性能を改善し、気水分離器および／
または蒸気乾燥器形状をコンパクト化できる気水分離装
置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するものであって、請求項１の発明は、沸騰水型原子炉
の炉心の上方に配置され、前記炉心で発生した気液二相
流の蒸気と液とを分離して蒸気の比率が比較的高い気液
二相流を上方に排出する気水分離器と、この気水分離器
の上方に配置され、前記蒸気の比率が比較的高い気液二
相流の蒸気と液とをさらに分離して蒸気の比率がさらに
高い流れを排出する蒸気乾燥器と、を有する気水分離装
置であって、前記気水分離器は、鉛直軸周りに旋回流を
生じさせる分離器旋回羽根と、前記分離器旋回羽根の外
側を覆い軸を鉛直にして配置された筒状部と、この筒状
部の内面に沿って上昇する液膜を上方から外側に排出さ
せるピックオフリングと、を具備し、前記蒸気乾燥器
は、複数の屈曲部を経て上方に向かい前記屈曲部の側壁
に複数の穴を有する曲がり流路と、前記曲がり流路の外
側側面を覆ってほぼ鉛直方向に延びその下部の側面に排
水穴を有する周囲管と、を具備すること、を特徴とす
る。

【００１６】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の気水分離装置において、前記曲がり流路の内側に沿っ
て流れる液膜を前記穴に導くように前記曲がり流路の内
側に沿って液膜ガイドを設けたことを特徴とする。

【００１７】また、請求項３の発明は、請求項１に記載
の気水分離装置において、前記排水穴の外側から下方に
延びる排水管を有し、この排水管の下端は、前記沸騰水
型原子炉の通常運転時に前記気水分離器の外側に形成さ
れる水位より下方で開口していること、を特徴とする。

【００１８】また、請求項４の発明は、請求項１に記載
の気水分離装置において、前記曲がり流路は曲がり管に
よって形成されていることを特徴とする。また、請求項
５の発明は、請求項１に記載の気水分離装置において、
前記曲がり流路は折れ曲がった板によって形成されてい
ることを特徴とする。

【００１９】また、請求項６の発明は、沸騰水型原子炉
の炉心の上方に配置され、前記炉心で発生した気液二相
流の蒸気と液とを分離して蒸気の比率が比較的高い気液
二相流を上方に排出する気水分離器と、この気水分離器
の上方に配置され、前記蒸気の比率が比較的高い気液二
相流の蒸気と液とをさらに分離して蒸気の比率がさらに
高い流れを排出する蒸気乾燥器と、を有する気水分離装
置であって、前記気水分離器は、鉛直軸周りに旋回流を
生じさせる旋回羽根と、前記旋回羽根の外側を覆い軸を
鉛直にして配置された筒状部と、この筒状部の内面に沿
って上昇する液膜を上方から外側に排出させるピックオ
フリングと、を具備し、前記蒸気乾燥器は、前記気水分
離器の上方に鉛直方向に延びる外筒と、この外筒の内部
に配置されて鉛直軸周りに旋回流を生じさせる乾燥器旋
回羽根と、前記外筒の内周に沿って設けられ落下液膜が
通るためのドレンチャンネルと、を具備すること、を特
徴とする。

【００２０】また、請求項７の発明は、請求項６に記載
の気水分離装置において、前記分離器旋回羽根下面に沿
って流れる液膜を前記外筒の内面に案内するガイドを具
備すること、を特徴とする。

【００２１】また、請求項８の発明は、沸騰水型原子炉
の炉心の上方を覆うシュラウドヘッドと、このシュラウ
ドヘッドの上に立設された複数のスタンドパイプと、こ
れら複数のスタンドパイプのそれぞれの上端部に取り付
けられてそれぞれの内部に旋回羽根を有する複数の気水
分離器と、を有する気水分離装置において、前記シュラ
ウドヘッドとスタンドパイプの接続部付近に旋回流発生
機構を有すること、を特徴とする。

【００２２】また、請求項９の発明は、請求項８に記載
の気水分離装置において、前記シュラウドヘッドとスタ
ンドパイプの接続部付近には絞り部を有し、前記旋回流
発生機構が前記絞り部に設けられていること、特徴とす
る。

【００２３】また、請求項１０の発明は、請求項８に記
載の気水分離装置において、前記旋回流発生機構は壁面
に設けられた溝または突起の少なくとも一方であるこ
と、特徴とする。

【００２４】また、請求項１１の発明は、沸騰水型原子
炉の炉心の上方に配置され、前記炉心で発生した気液二
相流の蒸気と液とを分離して蒸気の比率が比較的高い気
液二相流を上方に排出する気水分離器と、この気水分離
器の上方に配置され、前記蒸気の比率が比較的高い気液
二相流の蒸気と液とをさらに分離して蒸気の比率がさら
に高い流れを上方に排出する蒸気乾燥器と、を有する気
水分離装置であって、前記気水分離器は、鉛直軸周りに
旋回流を生じさせる分離器旋回羽根と、前記分離器旋回
羽根の外側を覆い軸を鉛直にして配置された多孔質体円
筒と、この多孔質体円筒外側に環状の液下降流路を有す
ること、を特徴とする。

【００２５】また、請求項１２の発明は、沸騰水型原子
炉の炉心の上方に配置され、前記炉心で発生した気液二
相流の蒸気と液とを分離して蒸気の比率が比較的高い気
液二相流を上方に排出する気水分離器と、この気水分離
器の上方に配置され、前記蒸気の比率が比較的高い気液
二相流の蒸気と液とをさらに分離して蒸気の比率がさら
に高い流れを上方に排出する蒸気乾燥器と、を有する気
水分離装置であって、前記蒸気乾燥器は、鉛直にして配
置された多孔質体円筒を有し、この多孔質体円筒の内面
は、鉛直方向に複数の大径部と複数の小径部が相互に隣
接して複数の段を形成しており、前記大径部の上面に沿
って環状の天板が配置されていること、を特徴とする。

【００２６】また、請求項１３の発明は、請求項１２に
記載の気水分離装置において、前記多孔質体円筒の内側
に、バッフル部材が配置されていて、このバッフル部材
は、前記大径部の鉛直方向位置に合うよ位置に水平板状
のバッフル板を有し、前記多孔質体円筒と前記バッフル
部材に挟まれた鉛直方向の流路が、内側と外側に曲がり
くねって形成されていること、を特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。ここで、従来技術と共通もし
くは類似の部分には同じ符号を付して、重複説明は省略
する。 ［第１の実施の形態］図１、図２を参照して本発明に係
る気水分離装置の第１の実施の形態を説明する。図２に
示すように、本実施の形態の蒸気乾燥器１９は、例えば
従来の気水分離器５６の上に設置されている。蒸気乾燥
器１９の詳細は図１を用いて説明する。本実施の形態の
蒸気乾燥器１９の下部より気水分離器１１からの二相流
が流入する。この二相流には多く液滴が含まれているの
で、さらに液滴を排除する必要がある。

【００２８】気水分離器１１からの二相流は、曲がり管
１３に流入する。二相流はこの曲がり管の曲がり部で管
内面に衝突し、含まれる液滴は管内面に液膜１５を形成
する。この液膜１５は、曲がり管１３に設けられた多数
の小穴１４から、曲がり管１３外部に排出される。曲が
り管１３の外側にはほぼ鉛直に延びる周囲管１２が配置
されている。小穴１４から排出された水（液体）は、曲
がり管１３と周囲管１２の空間を降下し、下部に貯ま
り、水位１６を形成する。この水は、周囲管１２の下部
側面に設けられた排水穴１１１より排水される。このよ
うにして本発明の蒸気乾燥器１９の上部より乾いた蒸気
１７が排出される。なお、曲がり管１３の代わりに、立
断面形状が図１と同様になる折れ曲がり板（波形板）を
用いることもできる。

【００２９】［第２の実施の形態］図３を参照しながら
本発明に係る気水分離装置の第２の実施の形態を説明す
る。本実施の形態は第１の実施の形態に類似している
が、第１の実施の形態おける蒸気乾燥器１９の穴が開い
た曲がり管１３の内側に、ガイド１８を設置している。
他の構成は第１の実施の形態と同様である。曲がり管１
３の内面に形成された液膜１５は、その近くを流れる蒸
気流により飛散され再度、蒸気流中に含まれてしまう。
また、全ての液膜が小穴１４から排水されず、再び蒸気
流へ飛散されてしまう可能性がある。ガイド１８を設置
することにより液膜を完全に小穴１４から排水すること
が可能となる。

【００３０】［第３の実施の形態］図４を参照して本発
明に係る気水分離装置の第３の実施の形態を説明する。
前述の第１、第２の実施の形態では、排水穴１１１より
排水はそのまま外部に排出される。それらの液体は、図
４の液体表面１１２へ落下し、その場合周囲の蒸気を巻
き込み、キャリアンダの増大につながる。第３の実施の
形態では、排水穴１１１に排水管１１０を連結し、その
先端を液体表面１１２へ挿入させる。他の構成は第１ま
たは第２の実施の形態と同様である。こうすることによ
り蒸気を巻き込む恐れが無くなり、キャリアンダを減少
させることができる。

【００３１】［第４の実施の形態］図５、図６を参照し
て本発明に係る気水分離装置の第５の実施の形態を説明
する。この実施の形態における蒸気乾燥器１９ａは、例
えば従来の気水分離器５６（図１５、１６）の上に設置
されている。気水分離器５６から出てくる蒸気には液滴
が含まれており、さらに液滴を排除する必要がある。気
水分離器からの蒸気は、外筒２４内に入り乾燥器旋回羽
根２１に衝突する。その際質量が大きい液滴は乾燥器旋
回羽根２１に衝突し液膜を形成する。また、乾燥器旋回
羽根２１の影響で流れが回転し、この回転により液膜は
遠心力により最外周まで移動し、乾燥器旋回羽根２１よ
り飛び散り、外筒２４の内面に付着する。外筒２４の内
面にはドレンチャンネル２５が設けられている。

【００３２】ドレンチャンネル２５の詳細を図６に示
す。外筒２４の内面に沿って保護カバー２８が設けら
れ、これら外筒２４と保護カバー２８の間にドレンチャ
ンネル２５が形成されている。外筒２４と保護カバー２
８の間には、放射状の板２７が設けられている。保護カ
バー２８は周方向に連続しておらず、鉛直方向に延びる
スリットを形成して複数枚が円周方向に並べられてい
る。

【００３３】外筒２４の内面に付着した液滴は、ドレン
チャンネル２５に沿って落下し、外筒２４の下端に設け
られた排水口２６から外筒２４の外に排出される。この
作用が各乾燥器旋回羽根２１においてなされ、乾いた蒸
気が外筒２４の上端から排出される。

【００３４】［第５の実施の形態］図７を参照して本発
明に係る気水分離装置の第５の実施の形態を説明する。
前述の第４の実施の形態の乾燥器旋回羽根２１は、遠心
力で外筒内面へ飛び散る液膜もあるが、その一部は再度
蒸気流内に取り込まれ下流に流されるものもある。そこ
で第５の実施の形態では、乾燥器旋回羽根２１の後縁部
にカバー２１０を設け、蒸気流内へ飛び散る液膜を捕集
しカバー２１０内を遠心力で最外周へ流し、外筒２４の
内壁へ付着させる。その他の構成は第４の実施の形態と
ほぼ同様である。このような構成により、分離効率が上
昇し、乾燥器旋回羽根２１の枚数を減らすことができ形
状をコンパクトにすることができる。

【００３５】［第６の実施の形態］図８、９を参照して
本発明に係る気水分離装置の第６の実施の形態を説明す
る。この実施の形態は、スタンドパイプ５７の入口をベ
ルマウス型３２とし、そのベルマウスの曲面に旋回流を
発生するように羽根３３を設けた例である。通常、二相
流圧損はボイド率（気相の体積存在割合）が高いほど圧
力損失が大きくなることが知られているが、このような
旋回流発生機構により、二相流が旋回して流入してくる
ため、気液が分離される。その結果、気液のスリップ比
（気相速度と液相速度の比）が上がり、ボイド率が下が
るので圧力損失が低減できる。

【００３６】第６の実施の形態では、気水分離器の圧力
損失が低減し、気水分離性能が向上する。すなわち、原
子炉炉心からの気液二相流がシュラウド内に流れ込み、
その二相流を気水分離器を通すことによって水と蒸気に
分離するのであるが、従来の気水分離器の場合、シュラ
ウド部から、スタンドパイプに流入する部分、およびス
タンドパイプ部の圧力損失が大きい。ペットボトルの水
を排出する場合に、ペットボトル内の水に旋回成分を与
えると、水がより効率的に排出され、空気と置換される
のと同じ原理である。さらに、旋回羽根の上流で予備的
に気水分離されているので、旋回羽根による気水分離効
果も増大する。

【００３７】なお、例えば前出の特開２０００−１５５
１９１号公報ではスタンドパイプ内に旋回流発生要素を
設けているが、スタンドパイプ内部に設ける必要はな
く、本実施の形態のように入口部で旋回流のきっかけを
与えれば十分効果があり、スタンドパイプ部の圧力損失
を増加させることなく、さらに減少させることが可能で
ある。また、製造も容易である。

【００３８】［第７の実施の形態］図１０を参照して本
発明に係る気水分離装置の第７の実施の形態を説明す
る。この実施の形態は第６の実施の形態の変形であっ
て、スタンドパイプ５７の入口を先細りのテーパー３４
とし、テーパー部に溝３５を設ける。

【００３９】［第８の実施の形態］図１１を参照して本
発明に係る気水分離装置の第８の実施の形態を説明す
る。この実施の形態は第６の実施の形態の変形であっ
て、スタンドパイプを取り付けるシュラウドヘッド５５
に、旋回流を発生するように羽根３３（あるいは溝）を
設ける。羽根、あるいは溝は、旋回流を与えるきっかけ
をつくればよいので、大きなものである必要はない。

【００４０】［第９の実施の形態］図１２を参照して本
発明に係る気水分離装置の第９の実施の形態を説明す
る。第６の実施の形態の変形である。旋回流は流路面積
が狭まると旋回力が強まることを利用して、図１２によ
うに、入口部に絞り部３７を設ける。他の構成は第９の
実施の形態と同様である。この構成により、さらにスタ
ンドパイプ５７部分の気水分離が促進され、気水分離性
能が向上する［第１０の実施の形態］図１３を参照して
本発明に係る気水分離装置の第１０の実施の形態を説明
する。この実施の形態では、原子炉圧力容器５１（図１
５）内のシュラウドヘッド５５に、スタンドパイプ５７
上に設置された気水分離器入口管８１、水・蒸気二相流
に旋回力を与える旋回羽根８２、水・蒸気二相旋回流８
５が通過する流路の外側に配置された多孔質体円筒８
３、旋回流路の端部にあって水膜を押し戻して蒸気のみ
を下流に流すピックオフリング８４、多孔質体円筒８３
の外側に排出された水を、気水分離器外部に導く排水路
８６が構成されている。本実施の形態では、２段構成と
なっており、気水分離を２段のみならず多段で行うこと
で、蒸気中の水滴の排除までも行うことができる。

【００４１】炉心５２から水と蒸気の二相流となって気
水分離器入口管８１に流入した冷却水は、固定翼である
旋回羽根８２によって旋回力を与えられる。この旋回運
動の遠心力によって外側に押し出された水は、ピックオ
フリング８４の外側が流路として閉じられて圧力が上昇
することと、自らが受ける重力、および多孔質体円筒８
３によって働く浸透圧ために、多孔質体の中とその外側
の環状の排水路８６を下降し、排水出口８７から排水さ
れる。上昇する蒸気の運動量は多孔質体円筒８３によっ
て水に伝わりにくくなるため、多孔質体円筒８３内と排
水路８６における分離水の下降は円滑に行われ、蒸気流
への水の巻き込みも通常の管壁に比べ小さくなり、気水
分離器の気液分離性能が向上する。

【００４２】［第１１の実施の形態］図１４を参照して
本発明に係る気水分離装置の第１１の実施の形態を説明
する。この実施の形態は、前述の第１０の実施の形態の
気水分離器のピックオフリング８４の出口の下流側すな
わち上方に、多孔質体を用いたラビリンス流路で構成さ
れる蒸気乾燥部８８を有する構成となっている。

【００４３】前述の第１０の実施の形態の気水分離器で
気水分離され、ピックオフリング８４を通過した蒸気
は、その上部の、多孔質体薄肉部８９、多孔質体厚肉部
８１０、および天板８１１が繰り返し積み上げられた多
層構造とバッフル板８１２によって構成されたラビリン
ス流路に導かれる。ラビリンス流路に沿って歪曲して流
れる蒸気流に含まれる水滴は、蒸気よりも慣性が大きい
ために、多孔質体厚肉部８１０の壁に衝突し捕獲され
る。多孔質体に集まった水は、天板８１１近傍で高く、
蒸気乾燥部排水口８１３近傍で低くなる多孔質内の圧力
分布によって、気水分離器蒸気乾燥部排水口８１３から
外部に排水される。

【００４４】以上述べた本発明の各実施の形態によれ
ば、沸騰水型原子炉の気水分離ステージにおいて気液二
相流のうち液相を効率よく除去し、キャリーオーバ量を
低減させることができる。これにより気水分離ステージ
をコンパクト化できる。また、従来の蒸気乾燥器をなく
したり台数の減少することも可能になり、定期検査時の
蒸気乾燥器取り外し作業時間の短縮およびスペースの減
少も可能になる。さらに、原子炉圧力容器の長さを短く
することもできる。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、沸
騰水型原子炉の気水分離ステージにおいて気液二相流の
うち液相を効率よく除去しキャリーオーバ量を低減させ
ることができる。これにより気水分離ステージをコンパ
クト化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る気水分離装置の第１の実施形態の
蒸気乾燥器の立断面図。

【図２】図１の気水分離装置の立断面図。

【図３】本発明に係る気水分離装置の第２の実施形態の
蒸気乾燥器の立断面図。

【図４】本発明に係る気水分離装置の第３の実施形態の
気水分離器を中心に示す全体立断面図。

【図５】本発明に係る気水分離装置の第４の実施形態の
蒸気乾燥器の立断面図。

【図６】図５の蒸気乾燥器の部分斜視図。

【図７】本発明に係る気水分離装置の第５の実施形態の
乾燥器旋回羽根の立断面図。

【図８】本発明に係る気水分離装置の第６の実施形態の
スタンドパイプ入口付近の立断面図。

【図９】図８のスタンドパイプ入口付近の底面図。

【図１０】本発明に係る気水分離装置の第７の実施形態
のスタンドパイプ入口付近の立断面図。

【図１１】本発明に係る気水分離装置の第８の実施形態
のスタンドパイプ入口付近の底面斜視図。

【図１２】本発明に係る気水分離装置の第９の実施形態
のスタンドパイプ入口付近の立断面図。

【図１３】本発明に係る気水分離装置の第１０の実施形
態の気水分離器の立断面図。

【図１４】本発明に係る気水分離装置の第１１の実施形
態の立断面図。

【図１５】従来の沸騰水型原子炉の概略立断面図。

【図１６】図１５の気水分離器の拡大立断面図。

【図１７】図１５の蒸気乾燥器の拡大斜視図。

【符号の説明】

１１…気水分離器からの二相流、１２…周囲管、１３…
曲がり管、１４…小穴、１５…液膜、１６…水位、１７
…乾いた蒸気、１８…ガイド、１９…蒸気乾燥器、１９
ａ…蒸気乾燥器、２１…乾燥器旋回羽根、２２…軸、２
３…スペーサ、２４…外筒、２５…ドレンチャンネル、
２６…排水、２７…板、２８…保護カバー、２９…液
膜、３２…ベルマウス形入口流路、３３…羽根、３４…
テーパー型入口流路、３５…溝、３７…絞り部、４１…
旋回羽根、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…気水分離ステー
ジ、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…旋回筒、４４ａ，４４
ｂ，４４ｃ…外筒、４５ａ，４５ｂ，４５…ピックオフ
リング、４８…液膜、４９…液滴、５０…蒸気、５１…
原子炉圧力容器、５２…炉心、５３…制御棒案内管、５
４…シュラウド、５５…シュラウドヘッド、５６…気水
分離器、５７…スタンドパイプ、５８…蒸気乾燥器、５
９…制御棒駆動機構、６０…インターナルポンプ、６１
…炉心支持板、６２…上部格子板、６５…主蒸気管、６
６…給水管、７０…波形板、７１…蒸気、７３…ドレン
管、８１…気水分離器入口管、８２…旋回羽根、８３…
多孔質体円筒、８４…ピックオフリング、８６…排水
路、８７…排水出口、８８…蒸気乾燥部、８９…多孔質
体薄肉部、１１０…排水管、１１１…排水穴、１１２…
液体表面、２１０…カバー、８１０…多孔質体厚肉部、
８１１…天板、８１２…バッフル板、８１３…蒸気乾燥
部排水口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 哲三 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 山本 泰 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 4D076 BA16 BA17 BA19 CA11 CA12 CA16 CB03 CD26 CD27 FA20 HA20

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 沸騰水型原子炉の炉心の上方に配置さ
   れ、前記炉心で発生した気液二相流の蒸気と液とを分離
   して蒸気の比率が比較的高い気液二相流を上方に排出す
   る気水分離器と、この気水分離器の上方に配置され、前
   記蒸気の比率が比較的高い気液二相流の蒸気と液とをさ
   らに分離して蒸気の比率がさらに高い流れを排出する蒸
   気乾燥器と、を有する気水分離装置であって、 前記気水分離器は、鉛直軸周りに旋回流を生じさせる分
   離器旋回羽根と、前記分離器旋回羽根の外側を覆い軸を
   鉛直にして配置された筒状部と、この筒状部の内面に沿
   って上昇する液膜を上方から外側に排出させるピックオ
   フリングと、を具備し、 前記蒸気乾燥器は、複数の屈曲部を経て上方に向かい前
   記屈曲部の側壁に複数の穴を有する曲がり流路と、前記
   曲がり流路の外側側面を覆ってほぼ鉛直方向に延びその
   下部の側面に排水穴を有する周囲管と、を具備するこ
   と、 を特徴とする気水分離装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の気水分離装置におい
   て、前記曲がり流路の内側に沿って流れる液膜を前記穴
   に導くように前記曲がり流路の内側に沿って液膜ガイド
   を設けたことを特徴とする気水分離装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の気水分離装置におい
   て、前記排水穴の外側から下方に延びる排水管を有し、
   この排水管の下端は、前記沸騰水型原子炉の通常運転時
   に前記気水分離器の外側に形成される水位より下方で開
   口していること、を特徴とする気水分離装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の気水分離装置におい
   て、前記曲がり流路は曲がり管によって形成されている
   ことを特徴とする気水分離装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の気水分離装置におい
   て、前記曲がり流路は折れ曲がった板によって形成され
   ていることを特徴とする気水分離装置。
6. 【請求項６】 沸騰水型原子炉の炉心の上方に配置さ
   れ、前記炉心で発生した気液二相流の蒸気と液とを分離
   して蒸気の比率が比較的高い気液二相流を上方に排出す
   る気水分離器と、この気水分離器の上方に配置され、前
   記蒸気の比率が比較的高い気液二相流の蒸気と液とをさ
   らに分離して蒸気の比率がさらに高い流れを排出する蒸
   気乾燥器と、を有する気水分離装置であって、 前記気水分離器は、鉛直軸周りに旋回流を生じさせる旋
   回羽根と、前記旋回羽根の外側を覆い軸を鉛直にして配
   置された筒状部と、この筒状部の内面に沿って上昇する
   液膜を上方から外側に排出させるピックオフリングと、
   を具備し、 前記蒸気乾燥器は、前記気水分離器の上方に鉛直方向に
   延びる外筒と、この外筒の内部に配置されて鉛直軸周り
   に旋回流を生じさせる乾燥器旋回羽根と、前記外筒の内
   周に沿って設けられ落下液膜が通るためのドレンチャン
   ネルと、を具備すること、 を特徴とする気水分離装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の気水分離装置におい
   て、前記分離器旋回羽根下面に沿って流れる液膜を前記
   外筒の内面に案内するガイドを具備すること、を特徴と
   する気水分離装置。
8. 【請求項８】 沸騰水型原子炉の炉心の上方を覆うシュ
   ラウドヘッドと、このシュラウドヘッドの上に立設され
   た複数のスタンドパイプと、これら複数のスタンドパイ
   プのそれぞれの上端部に取り付けられてそれぞれの内部
   に旋回羽根を有する複数の気水分離器と、を有する気水
   分離装置において、 前記シュラウドヘッドとスタンドパイプの接続部付近に
   旋回流発生機構を有すること、を特徴とする気水分離装
   置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の気水分離装置におい
   て、前記シュラウドヘッドとスタンドパイプの接続部付
   近には絞り部を有し、前記旋回流発生機構が前記絞り部
   に設けられていること、特徴とする気水分離装置。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の気水分離装置におい
    て、前記旋回流発生機構は壁面に設けられた溝または突
    起の少なくとも一方であること、特徴とする気水分離装
    置。
11. 【請求項１１】 沸騰水型原子炉の炉心の上方に配置さ
    れ、前記炉心で発生した気液二相流の蒸気と液とを分離
    して蒸気の比率が比較的高い気液二相流を上方に排出す
    る気水分離器と、この気水分離器の上方に配置され、前
    記蒸気の比率が比較的高い気液二相流の蒸気と液とをさ
    らに分離して蒸気の比率がさらに高い流れを上方に排出
    する蒸気乾燥器と、を有する気水分離装置であって、 前記気水分離器は、鉛直軸周りに旋回流を生じさせる分
    離器旋回羽根と、前記分離器旋回羽根の外側を覆い軸を
    鉛直にして配置された多孔質体円筒と、この多孔質体円
    筒外側に環状の液下降流路を有すること、 を特徴とする気水分離装置。
12. 【請求項１２】 沸騰水型原子炉の炉心の上方に配置さ
    れ、前記炉心で発生した気液二相流の蒸気と液とを分離
    して蒸気の比率が比較的高い気液二相流を上方に排出す
    る気水分離器と、この気水分離器の上方に配置され、前
    記蒸気の比率が比較的高い気液二相流の蒸気と液とをさ
    らに分離して蒸気の比率がさらに高い流れを上方に排出
    する蒸気乾燥器と、を有する気水分離装置であって、 前記蒸気乾燥器は、鉛直にして配置された多孔質体円筒
    を有し、この多孔質体円筒の内面は、鉛直方向に複数の
    大径部と複数の小径部が相互に隣接して複数の段を形成
    しており、前記大径部の上面に沿って環状の天板が配置
    されていること、を特徴とする気水分離装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の気水分離装置にお
    いて、前記多孔質体円筒の内側に、バッフル部材が配置
    されていて、このバッフル部材は、前記大径部の鉛直方
    向位置に合うよ位置に水平板状のバッフル板を有し、前
    記多孔質体円筒と前記バッフル部材に挟まれた鉛直方向
    の流路が、内側と外側に曲がりくねって形成されている
    こと、を特徴とする気水分離装置。