JPH01181002A - 蒸気発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば高速増殖炉等において使用される蒸気
発生器に係る。

（従来の技術） 高速増殖炉、例えば二重冷却系を使用したタンク型高速
増殖炉は一般に下記のような構成を有する。すなわち、
原子炉容器内には冷却材（例えば液体ナトリウム）およ
び炉心が収容され、炉心には複数の燃料集合体と制御棒
とが設けられてし）る。

而して、前記冷却材は炉心内を下方から上方に向かって
流通し、その間に炉心の核反応の熱を受は昇温する。昇
温した冷却材は炉心の上方に流出し、原子炉容器の炉心
上方に設置された中間熱交換器内に入り、ここで二次側
冷却材と熱交換し低温となって中間熱交換器から流出し
、再び炉心内を上昇することとなる。

一方、中間熱交換器で昇温した二次側冷却材は、原子炉
容器内側に配置された蒸気発生器内に導入され、ここで
給水系と熱交換して低温となる。この低温となった二次
側冷却材は再び中間熱交換器に入る。また、蒸気発生器
内で二次側冷却材との熱交換により発生した蒸気は、タ
ービンに送られここで仕事をすることとなる。

蒸気発生器は通常竪型で、上下に管板を具えたシェル・
アンド・チューブ型の熱交換器の構造とされており、安
全上の配慮から二重伝熱管を採用したものが普通である
。

第３図は従来の蒸気発生器の縦断面図を示している。こ
の図において、外胴１はベローズ２で連結された上部部
材３と下部部材４とがらなり、上部部材３の上部を同心
的に包囲して冷却材入口プレナム５が、また下部部材４
の下部を同心的に包囲して冷却材出口プレナム６がそれ
ぞれ設けられている。前記冷却材入口プレナム５の側壁
には冷却材入口ノズル７、冷却材出口プレナム６の側壁
には冷却材出口ノズル８がそれぞれ設けられている。さ
らに、冷却材入口プレナム５の上面には管板９が、冷却
材出口プレナム６の下面には管板１０が設けである。ま
た、管板９の上方には蒸気出口プレナム１１が設けられ
、管板１ｏの下方には水入口プレナム１２が設けられ、
これ等のプレナム１１．１２間は各管板９．１ｏに両端
を固定した多数の伝熱管１３ａからなる伝熱管管束部１
３によって連通されている。また、蒸気出口プレナム１
１には図示しない蒸気流出配管と連なる蒸気流出口１４
が設けられ、通常は蓋によって閉鎖されているマンホー
ル１５が設けられている。さらに、水入口プレナム１２
には図示しない水流入配管と連なる水流入口１６が設け
られ、前記マンホール１５と同様のマンホール１７が設
けられている。

上記構成の従来の蒸気発生器において、中間熱交換器に
おいて原子炉冷却材と熱交換し、高温となった二次側冷
却材は、冷却材入口ノズル７から冷却材入口プレナム５
に入り、ここから上部部材３上端の入口窓３ａを経由し
て伝熱管管束部１３に沿って外胴１内を流下し、下部部
材４下端の出口窓４ａを経由して冷却材出口プレナム１
２に入り、ここから冷却材出口ノズル８から蒸気発生器
外に流出し、中間熱交換器に還流する。一方、水は水流
入配管から水流入口１６を経て水流入口プレナム１２に
入り、ここから伝熱管管束部１３を形成する多数の伝熱
管１３ａの内部に流入し、上昇する。この上昇の間に水
は伝熱管１３ａの外側を下降する二次側冷却材と熱交換
し、昇温され蒸気となる。この蒸気は蒸気流出プレナム
１１内に貯溜され、ここから図示しない蒸気流出配管に
より図示しないタービンに導かれる。

（発明が解決しようとする課題） 上記構成の従来の蒸気発生器においては、下記のような
間層がある。冷却材入口ノズル７から冷却材入口プレナ
ム５に流入した二次側冷却材は先ず上部部材３に衝突し
、ここで２方向に分かれて冷却材入口ノズル７の反対側
まで回り込みながら冷却材入口プレナム５内を上昇し、
上部部材３上端の入口窓３ａから伝熱管管束部１３に流
入する。

冷却材入口プレナム５の断面形状が第４図Ａに示したよ
うに、上部部材３と同心円状であるため、慣性力により
多量の二次側冷却材が冷却材入口ノズル７の反対側まで
回り込むこととなり、入口窓３ａから伝熱管管束部１３
に流入する二次側冷却材流量は、冷却材流量入口ノズル
７側とその反対側とで最も多くなり、伝熱管管束部１３
を流れる二次側冷却材流量の円周方向分布は不均一とな
る。

第４図Ｂはその分布を示す線図である。

ところで、前記伝熱管管束部１３を構成する伝熱管１３
ａ内を上昇する水は、伝熱管管束部１３に沿って流下す
る高温の二次側冷却材によって加熱、沸騰されて蒸気と
なるり、二次側冷却材は流下す−る間に冷却して冷却材
出口プレナム１２に流入する。而して、前記のように二
次側冷却材流量の円周方向分布が不均一であると、分布
の少ない部位を流下する二次側冷却材は流下の間に十分
に冷却されるのに対して、多い部位を流下する二次側冷
却材は十分な冷却を受けないこととなる。

そのため、伝熱管管束部１３を構成する個々の伝熱管１
３ａの温度が伝熱管の所在位置によって異なるようにな
る。このように伝熱管の温度がその所在位置によって異
なると、熱膨張による伝熱管の伸びに差が生じる。各伝
熱管１３ａは、その両端を管板１０に固定されているの
で伸びの大きな伝熱管においては、座屈荷重を生じ場合
によっては伝熱管の破損を生じるおそれがある。

このような問題を解決するものとして、冷却材入口プレ
ナムに偏心オリフィスを設けて冷却材人口窓３ａの開口
が冷却材入口ノズル７で大きく、の反対側で次第に小さ
くなるようにし、冷却材流量の円周方向分布を均一化す
ることが考えられている。

ところが、このようにした場合には入口窓３ａ全体の流
路断面積がせばめられるため、圧力損失が増大し冷却材
ポンプを大型化する必要があり、コスト上好ましくない
。

本発明は上記の事情に基づきなされたもので、圧力損失
を増加させることなく、伝熱管管束部に流入する二次側
冷却材流量の円周方向分布を均一になし得る蒸気発生器
を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の蒸気発生器は、上部部材、下部部材をベローズ
で連結してなる外胴と、前記上部部材上端部を覆って設
けられ側壁に冷却材入口ノズルを具えた冷却材入口プレ
ナムと、前記下部部材下端部を覆って設けられ側壁に冷
却材出口ノズルを具えた冷却材出口プレナムと、前記各
プレナムに設けた管板に両端を支持固定されて多数の伝
熱管からなる管束部とを有するものにおいて、前記冷却
材入口プレナムを前記上部部材に対して偏心させ、流路
断面積が前記冷却材入口ノズル側で最大でここから漸減
しその反対側で最小となるようにしたことを特徴とする
。

（作用） 上記構成の本発明蒸気発生器においては、上部部材上端
に形成される前記管束部への入口窓の流路断面積が、前
記入口ノズル側で最大でそこから漸減してその反対側で
最小となるため、流入した冷却材の慣性力による管束部
への流入流量が最大となるべき部位の流動抵抗が最大と
されている。

それにより、その部位の冷却材流量は絞られ管束部への
冷却材流量の円周方向分布は均一化される。

（実施例） 第３図と同一部分には同一符号を付した第１図は、本発
明一実施例の縦断面図、第２図Ａはその要部の横断面図
である。これ等の図から本発明においては、冷却材入口
プレナム５が上部部材３に対して偏心しで設けられ、冷
却材入口窓３ａが冷却材入口ノズル７側において最も大
きく、そこから漸減してその反対側において最も小さく
されていることが分かる。このようにすれば、伝熱管管
束部に流入する冷却材流量はノズル７側において最大、
そこから漸減してその反対側において最小となる。

上記構成の本発明蒸気発生器においては、冷却材人口窓
３の開口面積すなわち流路断面積が冷却材入口ノズル７
側からその反対側に向けて漸減されているため、ノズル
から流入した冷却材の慣性力により前記冷却材入口窓３
ａに流れ込み易い部位の流路断面積が絞られ、その部位
の流動抵抗が増大されるので、第２図Ｂに示すように円
周方向流量分布が均一化される。

［発明の効果］ 上記から明らかなように本発明の蒸気発生器においては
、伝熱管管束部に流入する二次側冷却材の円周方向流量
分布を均一化しているため、前管束部を構成する各伝熱
管に膨張差に基づく応力を生じるおそれはなく、伝熱管
の破損を生じることもないので、原子炉の健全性維持に
大いに貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の縦断面図、第２図Ａはその要
部の横断面図、第２図Ｂはその冷却材入口窓における冷
却材流量分布を示す線図、第３図は従来の蒸気発生器の
縦断面図、第４図Ａはその要部の横断面図、第４図Ｂは
その冷却材入口窓における冷却材流量分布を示す線図で
ある。 １・・・・・・外胴　２・・・・・・ベローズ　３・・
・・・・上部部材３ａ・・・・・・入す窓　４・・・・
・・下部部材　４ａ・・・・・・出口窓　５・・・・・
・冷却材入口プレナム　６・・・・・・冷却材出口プレ
ナム　７・・・・・・冷却材入口ノズル　８・・・・・
・冷却材出口ノズル　９．１０・・・・・・管板　１１
・・・・・・蒸気出口プレナム　１２・・・・・・水入
口プレナム　１３・・・・・・管束部　１３ａ・・・・
・・伝熱管　１４・・・・・・蒸気流出口　１５．１７
・・・・・・マンホール　１６・・・・・・水流入口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上部部材、下部部材をベローズで連結してなる外胴と、
   前記上部部材上端部を覆って設けられ側壁に冷却材入口
   ノズルを具えた冷却材入口プレナムと、前記下部部材下
   端部を覆って設けられ側壁に冷却材出口ノズルを具えた
   冷却材出口プレナムと、前記各プレナムに設けた管板に
   両端を支持固定されて多数の伝熱管からなる管束部とを
   有するものにおいて、前記冷却材入口プレナムを前記上
   部部材に対して偏心させ、流路断面積が前記冷却材入口
   ノズル側で最大でここから漸減しその反対側で最小とな
   るようにしたことを特徴とする蒸気発生器。