JP2670223B2 - 二相原子炉用の相分離組立体 - Google Patents

二相原子炉用の相分離組立体

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JP2670223B2
JP2670223B2 JP5041585A JP4158593A JP2670223B2 JP 2670223 B2 JP2670223 B2 JP 2670223B2 JP 5041585 A JP5041585 A JP 5041585A JP 4158593 A JP4158593 A JP 4158593A JP 2670223 B2 JP2670223 B2 JP 2670223B2
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    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/16—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants comprising means for separating liquid and steam
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉に関し、更に詳
しくは、二相原子炉用の相分離組立体に関する。本発明
の主目的は、蒸気分離器および乾燥器を原子炉内により
効率的に設置できるようにするとともに、このような構
成要素を保管時によりコンパクトにすることである。
【０００２】
【従来の技術】原子炉は核分裂炉心に熱を発生し、この
熱を炉心を流れる冷却剤の流れによって伝達する。二相
原子炉では、この流れる冷却剤はエネルギを少なくとも
部分的に例えば液体から蒸気への相変化の形で蓄積す
る。二相原子炉は主に沸騰水型原子炉であるので相変化
は水から水蒸気への変化である。以下において、二相原
子炉の動作は一般に沸騰水型原子炉の説明から推定する
ことができる。
【０００３】沸騰水型原子炉においては、水／蒸気混合
物は炉心から上昇する。水は降水管（downcomer ）を降
り、それから炉心を通って上昇するというように再循環
する。蒸気は原子炉から利用のために供せられる。例え
ば、蒸気はタービンを駆動し、タービンはまた発電機を
駆動して電気を発生する。蒸気はエネルギをタービンに
引き渡すと凝縮する。この凝縮物は原子炉容器に戻さ
れ、再循環水と併合する。
【０００４】水と蒸気の分離は重力によって促進される
が、小量の蒸気が再循環水内に入り込み、また小量の水
が原子炉容器から出る蒸気内に巻き込まれる。これらの
両現象は原子炉の効率を損なう。従って、多くの沸騰水
型原子炉は炉心から上昇する蒸気／水混合物から水を分
離する蒸気分離器を有している。蒸気分離器は上昇する
蒸気内の小量の水を分離し、蒸気分離器上に設けられた
乾燥器が残りの水を除去している。
【０００５】蒸気分離器および乾燥器の両方は蒸気から
水を除去する。蒸気分離器はおおまかな除去を行い、乾
燥器は細かな除去を行う。例えば、炉心から上昇する混
合物は重量で８５％が蒸気である。この入力に対して、
蒸気分離器は重量で９０％の蒸気の混合物を発生する。
乾燥器は蒸気分離器の出力を９９．９％以上の蒸気の流
れに変換する。
【０００６】蒸気分離器および乾燥器は炉心の上方に設
けられているので、炉心にアクセスするために燃料交換
の際に除去されなければならない。一般には、燃料交換
の際、原子炉容器のトップヘッドが除去される。それか
ら、乾燥器が除去されて、保管プール内の１か所に置か
れる。それから、蒸気分離器が取り除かれて、保管プー
ル内の別の場所に置かれる。この後で、燃料束が取り替
えられる。それから、蒸気分離器が再び設置され、更に
乾燥器も再設置される。最終的には、原子炉容器が閉じ
られ、原子炉の動作が再開される。
【０００７】これらの大きな汚染された構成要素を取扱
い保管するにはかなりの労力および費用が費やされる。
蒸気分離器または乾燥器のような構成要素の各移転はそ
れぞれに大仕事である。原子炉内に保管されない場合、
蒸気分離器および乾燥器は遮蔽材内に、典型的にはコン
クリートチャンバ内の水プールの中に密閉して保管しな
ければならない。チャンバの大きさは保管される構成要
素を収容するのに適当でなければならないし、チャンバ
を保守するのに必要なコンクリートおよび安全装置の量
はチャンバの大きさとともに構造的に増大する。原子炉
プラント製造費用および保守費用は蒸気分離器および乾
燥器のような構成要素の大きさによって厳しく影響を受
ける。必要な移転および保管スペースが小さく、蒸気分
離器および乾燥器の機能を有するシステムが要望されて
いる。
【０００８】
【発明の概要】本発明によれば、相分離組立体は蒸気分
離器および乾燥器の両方を有する。蒸気分離器は大まか
な水の除去を行い、乾燥器は細かい水の除去を行う。機
械的結合手段によって蒸気分離器および乾燥器は結合さ
れて、乾燥器が持ち上げられるときに蒸気分離器が持ち
上げられるようにする。この結果、蒸気分離器および乾
燥器は例えば燃料交換の際にユニットとして動かされ
る。
【０００９】蒸気分離器および乾燥器は固定的に結合さ
れていない。代わりに、機械的結合手段によって垂直方
向に相対的移動可能とされている。保管状態において
は、乾燥器は直接蒸気分離器上に置かれる。この状態に
おいて、相分離組立体は高さが最小になっている。相分
離組立体が原子炉内に設置されたとき、乾燥器は原子炉
の構造構成要素によって支持され、蒸気分離器によって
支持されない。従って、乾燥器は蒸気分離器の上に最小
の隙間を有している。
【００１０】燃料交換または他の保守作業の間、蒸気分
離器および乾燥器は原子炉からユニットとして持ち上げ
られ、蒸気分離器が乾燥器を支持するようにした保管状
態に置かれる。好ましくは、この工程の前には、蒸気分
離器が乾燥器と係合するまで蒸気分離器を持ち上げる工
程を行う。相分離組立体の次に続く取り外しの間、蒸気
分離器は乾燥器を支持すなわち乾燥器の重量の大部分を
支える。
【００１１】次に、分離器および乾燥器はユニットとし
て持ち上げて、原子炉内に再び設置して、乾燥器が原子
炉の構造構成部品によって独立に支持されて、蒸気分離
器によって支持されないようにする。この状態におい
て、乾燥器および蒸気分離器の組合わせの高さは乾燥器
および蒸気分離器が保管状態にある場合よりも少なくと
も１インチ大きい。１インチは最小の値のものであり、
実際には高さの差は最適な蒸気分離用には１２インチと
４８インチの間にある。
【００１２】従来は、乾燥器および蒸気分離器を移転す
るのに少なくとも２回の移転作業が必要であった。この
ような移転は乾燥器および蒸気分離器に対して別々の保
管場所を必要とするものであった。乾燥器および蒸気分
離器を保管状態において重ねる場合には、更に別の移転
作業が必要であったり、および／またはより複雑な移転
作業が必要であった。
【００１３】本発明の一利点は、乾燥器および蒸気分離
器がユニット（すなわち一体）として動かされ、移転作
業を最小にしていることである。他の利点は、乾燥器お
よび蒸気分離器がユニットとして保管され、必要な保管
スペースを低減していることである。垂直方向の相対的
移動を可能にする機械的結合手段を使用することによっ
て、蒸気分離器および乾燥器が原子炉に設置されるとき
に蒸気分離器および乾燥器の間の分離を最適化すると共
に、さらに保管スペースを低減できるようにする。本発
明のこれらおよび他の特徴および利点は図面を参照にし
た次の説明から明らかになるであろう。
【００１４】
【実施例の記載】本発明によれば、沸騰水型原子炉１０
０は容器１０２、炉心１０４、チムニイ１０６および相
分離組立体１０８を有する。相分離組立体１０８は蒸気
分離器１１０および乾燥器１１２を有する。制御棒駆動
ハウジング１１４が容器１０２の底部を通って延在し、
制御棒案内管１１６を支持している。制御棒案内管１１
６は炉心１０４の底部まで延在し、内部の制御ブレード
１１８が炉心１０４の出力を制御するように炉心１０４
内に挿入されたり、炉心１０４から引き出されるように
なっている。
【００１５】水は矢印１２０によって示すように下側か
ら炉心１０４内に入る。炉心１０４からの熱は水を沸騰
させて、蒸気が約８０％の水／蒸気混合物を発生する。
この混合物はチムニイ１０６によって半径方向において
閉じ込められ、矢印１２２で示すようにチムニイを通っ
て上方に流れる。蒸気／水混合物はチムニイ１０６から
上方に流れ、蒸気分離器１１０のドーム形状のヘッド１
２６によって蒸気分離器１１０の上昇管１２４内に押し
込められる。蒸気／水混合物は各上昇管１２４の最上部
の旋回器１２８に遭遇する。各旋回器１２８は流体の流
れに対して円周方向の成分を与える。その結果の遠心力
によって水を蒸気から分離せしめるとともに、それぞれ
の３段トラップ１３０の壁上に集める。トラップ１３０
から出た水は矢印１３４によって示すように降水管１３
２に向かってほぼ半径方向外側に進む。水は矢印１３８
によって示すように降水管１３２を下方に流れて下側プ
レナム１３６に流れる。下側プレナム１３６内の水は半
径方向内側に流れ、それから矢印１２０によって示すよ
うに炉心１０４内を上方に流れ、これにより水循環路が
完成している。
【００１６】重量において多くても約１０％の水が混入
されている蒸気はトラップ１３０の上部から出て、蒸気
分離器１１０および乾燥器１１２の間の隙間１４２を通
って上昇し続ける。隙間１４２は垂直方向に約２７．５
インチであり、最大の蒸気分離を行うように最適化され
る。蒸気の半径方向の移動は乾燥器スカート１４４によ
って制限され、蒸気は乾燥器１１２内に案内される。乾
燥器１１２は乾燥器エレメント１４６を有し、このエレ
メントの各々は多数の水トラップを有する回旋状の通路
を有している。トラップされた水は下方に排水され、降
水管１３２を通って再循環される。
【００１７】乾燥器１１２から上昇した蒸気は重量で少
なくとも約９９．５％の蒸気であり、主蒸気ライン１４
８を通って容器１０２から出る。主蒸気ライン１４８は
容器から出た蒸気をタービンに導く。蒸気はタービンを
駆動し、タービンはまた発電機を駆動して電気を発生す
る。蒸気はエネルギをタービンに渡すと凝縮し、流体処
理システムを介して原子炉に戻される。戻された凝縮液
は給水戻りライン１５０通って容器内に入り、それから
降水管１３２を下方に流れる水と併合される。
【００１８】蒸気分離器１１０はチムニイ１０６によっ
て下側から支持されている。蒸気分離器１１０は図２に
示すように４０本のボルト２５２によってチムニイ１０
６に取り付けられている。チムニイ１０６のフランジ２
５４はボルト２５２のそれぞれのピン２５８を通す４０
のスロット２５６を有している。ピン２５８がフランジ
２５４の下側に来たとき、それぞれのボルト２５２を回
転して、ピン２５８がフランジ２５４上のストッパに当
るまでボルト２５２を回転することができる。原子炉の
運転中、フランジ２５４および分離器ヘッド１２６はボ
ルト２５２よりも大きく膨張する。従って、フランジ２
５４および分離器ヘッド１２６は各ボルト２５２のスト
ッパ２６０に当たるように膨張し、蒸気分離器１１０を
チムニイ１０６に対して確実に固定する。ボルト２５２
は乾燥器１１２の環状リング２６４のそれぞれのボルト
穴２６２を通過している。
【００１９】乾燥器１１２は容器１０２の内部に溶接さ
れている６個の支持ブロック２６６によって支持されて
いる。支持ブロック２６６は乾燥器１１２のほぼ全ての
重量を支持している。相分離組立体１０８が原子炉１０
０内に設置されたとき、蒸気分離器１１０によって支持
される乾燥器の重量は無視し得る程度である。乾燥器１
１２は８本のリフトロッド２６８によって蒸気分離器１
１０に機械的に結合されている。リフトロッド２６８は
分離器ヘッド１２６の穴２７０を介して溶接され、チム
ニイのフランジ２５４の穴２７２の中へ延在している。
また、リフトロッド２６８は、乾燥器１１２に対して垂
直方向に移動し得るように乾燥器のリング２６４の穴２
７４を通って延在している。各リフトロッド２６８は上
側ストッパ２７６および下側ストッパ２７８の一対のス
トッパを有している。これらのストッパ２７６および２
７８は蒸気分離器１１０に対する乾燥器１１２の垂直方
向の相対的移動範囲を限定している。
【００２０】相分離組立体１０８は、原子炉１００内に
設置されたとき、その高さは最大値に近い。この状態に
おいて、乾燥器のリング２６４は実質的に下側ストッパ
２７８よりも上側ストッパ２７６の近くに位置し、隙間
１４２は図１および図２に示すように最適の２７．５イ
ンチになる。相分離組立体１０８が保管状態にある場
合、図３に示すように、乾燥器のリング２６４は下側ス
トッパ２７８に接触し、この状態において相分離組立体
１０８の高さは最も低くなり、隙間１４２は多くても数
インチである。相分離組立体１０８は図３に示すように
保管チャンバ３９４の保管プール３９０内の床３９２上
に置かれる。
【００２１】本発明の方法４００によれば、相分離組立
体１０８は燃料交換および他の保守作業のために炉心１
０４にアクセスし得るように原子炉１００から取り出す
ことができる。方法４００は、相分離組立体１０８を原
子炉１００から取り出す除去段階４１０、および相分離
組立体１０８を原子炉１００内に設置または再設置する
設置段階４２０を有している。
【００２２】段階４１０に従った取り出しは、ステップ
４１１における容器１０２のトップヘッド１０３の除去
よび保管から開始する。ステップ４１２において、図２
に示すボルト２５２がチムニイのフランジ２５４から外
される。ステップ４１３において、適当な把持部を有す
るクレーンがリフトロッド２６８に係合し、ステップ４
１４においてこれらを上方に引き上げる。リフトロッド
２６８は蒸気分離器１１０に堅固に取り付けられている
ので、蒸気分離器１１０も上方に引き上げられる。しか
しながら、最初は、乾燥器１１２はブロック２６６上に
支持されたまま残っている。リフトロッドの下側ストッ
パ２７８が乾燥器のリング２６４に接触すると、ステッ
プ４１５において乾燥器１１２の蒸気分離器１１０とと
もに持ち上げられる。この点において、蒸気分離器１１
０および乾燥器１１２の組合せの高さは最小になる。こ
のコンパクトな状態において、相分離組立体１０８はス
テップ４１６において保管プール３９０に運ばれる。ク
レーンはステップ４１７において相分離組立体１０８を
チャンバの床３９２上に置き、ステップ４１８において
外す。
【００２３】相分離組立体が取り出されると、燃料束の
除去および挿入によって燃料交換を行うことができる。
燃料束の移転および他の保守手続きが完了すると、設置
段階４２０が開始し、ステップ４２１においてクレーン
がリフトロッド２６８と係合し、ステップ４２２におい
て相分離組立体１０８が床３９２から持ち上げられる。
次のステップ４２３では、相分離組立体１０８を原子炉
１００内に運ぶ。ステップ４２４において相分離組立体
１０８が原子炉１００内に下げられると、乾燥器のリン
グ２６４がブロック２６６上に捕捉されて、乾燥器１１
２の下方への移動を停止する。ステップ４２５におい
て、クレーンは蒸気分離器１１０がチムニイのフランジ
２５４上にのるまでリフトロッド２６８を下げ続ける。
ステップ４２６において、クレーンが外される。ステッ
プ４２７において、ボルト２５２がロック位置まで回転
させられる。ステップ４２８において、トップヘッド１
０３が容器１０２上に固定され、方法４００が完了す
る。
【００２４】本発明は上述した実施例に対して変形およ
び変更を加えることができる。異なる蒸気分離器および
乾燥器を本発明に従って組み立てることができる。１つ
の代わりの方法では、分離器はドーム状の分離器ヘッド
１２６よりも平坦な形状を有するヘッドを備えることが
できる。これにより更にコンパクトな相分離組立体が出
来る。この実施例では、上昇管は分離器ヘッドを通って
下側に延在し、チムニイ内において梁によって支持する
ことができる。
【００２５】また、本発明は蒸気分離器および乾燥器を
結合する異なる手段を提供する。別の変形ではそれらの
相対的な垂直方向の移動を行わせる異なる手段およびそ
の相対的な垂直方向の移動を制限する別の手段を使用す
る。別の原子炉では、異なる構造要素がそれぞれ蒸気分
離器および乾燥器を支持する。更に、クレーン以外の移
転手段を使用して、相分離組立体を移転することもでき
る。上述した実施例に対するこれらおよび他の変更およ
び変形は本発明の範囲内にあり、それは特許請求の範囲
によって限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による相分離組立体を有する沸騰水型原
子炉の構成を示す正面断面図である。
【図２】図１の相分離組立体の拡大正面図である。
【図３】保管状態にしたときの図１の相分離組立体の断
面図である。
【図４】図１の相分離組立体の移転方法を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
１００ 沸騰水型原子炉 １０２ 容器 １０４ 炉心 １０６ チムニイ １０８ 相分離組立体 １１０ 蒸気分離器 １１２ 乾燥器 １２４ 上昇管 １２６ ヘッド １２８ 旋回器 １３０ トラップ １４４ 乾燥器スカート １４６ 乾燥器エレメント ２５２ ボルト ２５４ チムニイのフランジ ２５８ ピン ２６０ ストッパ ２６４ 環状リング ２６６ 支持ブロック ２６８ リフトロッド ２７６ ストッパ ２７８ ストッパ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 蒸気／液体混合物から液体を取り除く蒸
    気分離器と、 前記蒸気分離器から出た前記蒸気／液体混合物から更に
    液体を取り除く乾燥器と、 前記乾燥器が前記蒸気分離器に対して第１および第２の
    位置の間を移動できるように前記蒸気分離器と前記乾燥
    器とを結合して、前記乾燥機が前記第１の位置にあると
    きは前記蒸気分離器と前記乾燥器との組合せが所定の高
    さ持ち、且つ前記蒸気分離器が前記第２の位置にあると
    きは前記蒸気分離器と前記乾燥器との組合せが前記所定
    の高さより小さい短縮高さ持つようにする結合手段と、 を有することを特徴とする二相原子炉用の乾燥器と蒸気
    分離器との組立体。
  2. 【請求項２】 蒸気／液体混合物から液体を取り除く蒸
    気分離器と、 前記蒸気分離器から出た前記蒸気／液体混合物から更に
    液体を取り除く乾燥器と、前記乾燥器が前記蒸気分離器に対して第１および第２の
    位置の間を移動できるように前記蒸気分離器と前記乾燥
    器とを結合して、前記乾燥器が前記第１の位置にあると
    きは前記蒸気分離器と前記乾燥器との組合せが所定の高
    さ持ち、且つ前記乾燥器が前記第２の位置にあるときは
    前記蒸気分離器と前記乾燥器との組合せが前記所定の高
    さより小さい短縮高さ持つようにする結合手段と、 前記蒸気分離器および前記乾燥器を原子炉に機械的に結
    合する原子炉係合手段であって、前記蒸気分離器に設け
    られていて、前記蒸気分離器を前記原子炉のチムニイに
    よって支持させるための蒸気分離器係合手段、並びに前
    記乾燥器に設けられていて、前記前記乾燥器が前記第１
    の位置にあるときに前記蒸気分離器とは独立に前記乾燥
    器を原子炉容器によって支持させるための乾燥器係合手
    段を含んでいる原子炉係合手段と、 を有することを特徴とする二相原子炉用の乾燥器と蒸気
    分離器との組立体。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の乾燥器と蒸気
    分離器との組立体を原子炉から保管プールに移転する方
    法において、 前記蒸気分離器が前記乾燥器に係合して前記蒸気分離器
    によって前記乾燥器を支えるようになるまで前記蒸気分
    離器を持ち上げ、次いで前記蒸気分離器と前記 乾燥器と
    をユニットとして持ち上げて保管プールまで移動させ、
    次いで前記蒸気分離器と前記乾燥器との組立体を前記短
    縮高さにして前記保管プールの中に置くことを特徴とす
    る蒸気分離器と乾燥器との組立体を移転する方法。
JP5041585A 1992-03-12 1993-03-03 二相原子炉用の相分離組立体 Expired - Lifetime JP2670223B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/850,369 US5319689A (en) 1992-03-12 1992-03-12 Compactable phase-separator assembly for dual-phase nuclear reactor
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JPH063481A JPH063481A (ja) 1994-01-11
JP2670223B2 true JP2670223B2 (ja) 1997-10-29

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US (1) US5319689A (ja)
EP (1) EP0560592B1 (ja)
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DE (1) DE69310000T2 (ja)
ES (1) ES2099903T3 (ja)
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