JPH0275801A

JPH0275801A - 蒸気発生器

Info

Publication number: JPH0275801A
Application number: JP22363188A
Authority: JP
Inventors: Susumu Ninomiya; 進二宮
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-09-08
Filing date: 1988-09-08
Publication date: 1990-03-15

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プラントに使用される蒸気発
生器に関する。

（従来の技術）高速増殖炉、例えば二重冷却系を採用したタンク形高速
増殖炉は一般に以下のような構成となっている。原子炉
容器内には冷却材（例えば液体金属ナトリウム）及び炉
心が収容されている。炉心は複数の燃料集合体及び制御
棒等から構成されている。冷却材は炉心を上方に向って
流通し、その際炉心の核反応熱により昇温する。昇温し
た冷却材は炉心の上方に流出して原子炉容器内に設置さ
れた中間熱交換器内に流入する。この中間熱交換器で二
次冷却材と熱交換して冷却され中間熱交換器の外に流出
する。そして原子炉容器内に設置されたポンプにより昇
圧され再度炉心を上方に向って流通する。

一方、中間熱交換器で熱交換して昇温した二次側冷却材
は原子炉容器の外側に配置された蒸気発生器内に導入さ
れ、給水系と熱交換して冷却される。冷却された二次冷
却材はポンプを通り再度中間熱交換器に移送される。。

熱交換器によって発生した蒸気はタービン系に移送され
て発電に供される。

蒸気発生器としては通常縦形であって上・下部に管板を
有するシェル・アンドチューブ形の熱交換器が採用され
ており、特に安全性の向上を図るべく二重管壁伝熱管を
採用したものが使用される。

これを第２図から第４図を参照して説明する。第２図は
蒸気発生器の全体構成を示す断面図であり、図中符号１
は外胴を示している。この外胴１内には二重管壁伝熱管
２が複数体配設されているにの二重管壁伝熱管２は第３
図及び第４図に示すように、外管３及びこの外管３の内
周側に微小隙間４を介して配設された内管５とから構成
されている。内管５はその上端及び下端を上部管板６及
び下部管板７に溶接部２２で支持されている。一方外管
３はその上・下端を中間管板８及び下部管板７に溶接部
２２で支持されている。外胴１の下端には水入口プレナ
ム９が形成されており、この水入口プレナム９には水流
入口１０が形成されている。この水流入口１０には図示
しない水流入配管が接続される。また上記水入口プレナ
ム９にはマンホール１１が設置されている。一方、外胴
１の上端には蒸気出口プレナム１２が形成されており、
この蒸気出口プレナム１２には蒸気流出口１３が形成さ
れている。

この蒸気流出口１３には図示しない蒸気流出配管が接続
される。また蒸気出口プレナム１２にはマンホール１４
が設置されている。

外胴１の前記管板８の下方側には冷却材入口プレナム１
５が形成されており、この冷却材入口プレナム１５には
冷却材流入口１６が形成されている。この冷却材流入口
１６には図示しない冷却材流入配管が接続される。一方
、外胴１の下部管板７の上方側には冷却材出口プレナム
１７が形成されており、この冷却材出口プレナム１７に
は冷却材流出口１８が形成されている。この冷却材流出
口１８には図示しない冷却材流出配管が接続される。な
お、図中符号１９は外ＷＡｌに介挿されたベローズであ
るとともに、符号２０は入口窓、符号２１は出口窓であ
る。また第３図申付号２３は外管３の内面に形成された
たて長の溝である。この溝２３はリーク検出用のもので
、外管３側に形成されている。さらに上部管板６と中間
管板８との間には中間プレナム２４が形成され、この中
間プレナム２４にはリーク検出ノズル２５が設置されて
いる。このリーク検出ノズル２５には図示しないリーク
検出部が接続されている。上記構成によると、まず高温
の冷却材は冷却材流入口１６を介して冷却材入口プレナ
ム１５内に流入し、入口窓２０から伝熱管束部に流入す
る。そして伝熱管２の外側を流下し出口窓２１を介して
冷却材出口プレナム１７内に流出する。そこから冷却材
流出口１８及び冷却材流出配管を介して蒸気発生器の外
に流出する。一方、水は水流入配管及び水流人口１０を
介して水流入プレナム９内から伝熱管２の内側に流入す
る。その際、伝熱管２の外側を流下する冷却材と熱交換
して昇温して蒸気となる。この蒸気は蒸気出口プレナム
１２内に流出し、蒸気流出口１３及び蒸気流出配管を介
して図示しないタービン系に移送され発電に供される。

上記構成において、伝熱管２の破損検出は以下のように
してなされる。まず、内管５にクラック等が発生して水
・蒸気がリークした場合であるが、この場合にはリーク
した水・蒸気は微少隙間４を介して拡散し、外管３側に
形成された溝２３を介して上方または下方に流通する。

そして、上方に流通した水・蒸気は管板６及び８間に形
成された中間プレナム２４内に流入し、リーク検出ノズ
ル２５より図示しないリーク検出装置に流通していく。

これによって圧力変動を検出するか、あるいはリーク検
出センサによりリークを検出することによって内管５の
破損を検知する。

次に外管３が破損した場合について説明する。

この場合には中間プレナム２４内のガスが微少隙間４内
を拡散して外管３の破損部から冷却材側に流通する。よ
って中間プレナム２４内のガス圧力が低下し、これを検
出することにより外管３の破損を検知するか、あるいは
冷却材側に設置されたガス検出器により流出したガスを
検出することにより外管３の破損を検知する。

（発明が解決しようとする課題）上記構成によると以下のような課題がある。いずれの破
損の場合にも中間プレナム２４内のガス圧変動を検出し
てリークを検知する場合には、中間プレナム２４の容積
が大きい時には、その変動割合が小さくなり、圧力変動
を確実に検出するまでには、多量のガスリークが必要と
なり、検出までに長時間必要となり、その間に伝熱管リ
ーク穴の拡大や腐食が増大し重大事故につながる可能性
がある。また、リークした水分を湿分針で検出する場合
においても、中間プレナム２４の容積が大きい場合には
、リーク検出ノズル２５まで湿分が拡散し、到達するの
に時間がかかるので圧力変動検出と同様に重大事故につ
ながる可能性がある。他方、設計・製造面からは５この
中間プレナム２４部から伝熱管２と中間管板８の溶接を
行うので、どうしてもある程度の空間が必要となる。こ
のように従来の蒸気発生器にあっては、リーク検出まで
に長時間必要とする課題がある。本発明はこのような課
題を解決するためになされたものでその目的とするとこ
ろは、伝熱管の破損検出を早期に行うことができ、信頼
性の高い蒸気発生器を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）すなわち本発明による蒸気発生器は、水入口プレナム及
び蒸気出口プレナムを有するとともに冷却材入口プレナ
ム及び冷却材出口プレナムを有する外胴と、この外胴内
に複数配設されその上端及び下端を外胴内に設置された
一対の管板により支持され水入口プレナムに流入した水
が流通して蒸気となり蒸気出口プレナムに流出する内管
と、これら複数の内管の外周側に隙間を存して配設され
その上端及び下端を上記一対の管板間に設置された一対
の中間管板に支持され冷却材入口プレナムに流入した冷
却材がその外周側を流通して冷却材出口プレナムに流出
する外管と、一対の管板の一方と一対の中間管板の一方
との間及び他方の管板と他方の中間管板との間に夫々形
成されリーク検出部に接続された中間プレナムと、この
中間プレナム内に充填された充填材とを具備したことを
特徴とするものである。

（作用）管板と中間管板との間に形成される中間プレナム内に充
填材を充填し、中間プレナム内のガス容積を小さくして
、ガスリーク時の圧力変動応答や湿分拡散濃度変化速度
を速くし、早期に伝熱破損を検出する。

（実施例）以下、第１図を参照して本発明に係る蒸気発生器の一実
施例を説明する。第１図は本実施例による蒸気発生器の
上半分の構成のみを示す断面図であり、下半分の構成も
、この上半分の構成と同じであるため省略している。な
お、第１図においては第２図と同一部分には同一符号を
付して、重複する部分の説明を省略する。すなわち、第
１図における二重管型伝熱管２の構造及び管板６．中間
管板８との取合い構造は前述した第３図及び第４図に示
した通りである。本発明が従来例と異なった部分は第１
図から明らかなように管板６と中間管板８との間に形成
される中間プレナム２４部の側面にはマンホール２７が
設けられ、内部には充填材２６が充填されて構成されて
いる。この充填材２６は中間プレナム２４の空間容積を
できるだけ小さくする目的で充填するもので、その形状
・材質・大きさは特に限定しない。しかしながら、３０
０℃〜５５０℃の高温になること、原子カプラントに設
置された場合は４０年近くメンテナンスフリーが望まし
いこと、また各伝熱管２と中間管板８との溶接部に位置
する伝熱管２の溝２３部からリークしてくるガスが、リ
ーク検出ノズル２５まで必ず到達する必要があるので、
そのようなり−クガスの流路が必ず確保されていなけれ
ばならないこと等を考慮する必要がある。そこで、充填
材２６は、例えば伝熱管２や管板６．中間管板８と同質
材料例えばオーステナイト系ステンレス鋼またはハイク
ロム鋼で、球形状のものが選ばれる。また、これらの充
填材２６は中間プレナム２４ＶＪ４りの組み立てが終了
した後、マンホール２７を通して充填する。

尚、前述したようにこの充填材２６は、中間プレナム２
４の空間容積をできるだけ小さくするのが目的なので、
軽い方が好ましく、従って、温度条件などが許容される
ならば発泡金属２発泡樹脂、ゴム、セラミック等も選択
される。

この様にして中間プレナム２４の空間容積を小さくする
ことができると以下のような効果を奏することができる
。すなわち、従来の設計手法を変えることなく、また主
要な寸法も変えることなく、中間プレナム２４部が小さ
くなった分だけ、リーク検出時間を速くすることができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、伝熱管の破損を早期に検出することが
でき、蒸気発生器の信頼性を向上させることができ、そ
の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による蒸気発生器の上半分のみ
の構成を示す断面図、第２図から第４図は従来例を示す
図で、第２図は蒸気発生器の断面図、第３図は二重管壁
伝熱管の斜視図、第４図は二重管壁伝熱管の断面図であ
る。１・・・外胴　　　　　　２・・・二重管壁伝熱管３・
・・外管　　　　　　４・・・微少隙間５・・・内管　
　　　　　６・・・上部管板７・・下部管板　　　　８
・・・中間管板９・・・水入口プレナム　１０・・・水
流入口１１・・・マンホール　　　１２・・・蒸気出口
プレナム１３・・・蒸気流出口　　　１４・・・マンホ
ール１５・・・冷却材入口プレナム　１６・・・冷却材
流入口１７・・・冷却材出口プレナム　１８・・・冷却
材流出口１９・・・ベローズ　　　　２０・・・入口窓
２１・・・出口窓　　　　　２２・・・溶接部２３・・
・溝　　　　　　　２４・・・中間プレナム２５・・・
リーク検出ノズル　２６・・・充填材２７・・・マンホ
ール代理人　弁理士　猪股祥晃（ほか１名）第１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

水入口プレナム及び蒸気出口プレナムを有するとともに
冷却材入口プレナム及び冷却材出口プレナムを有する外
胴と、この外胴内に複数配設されその上端及び下端を上
記外胴内に設置された一対の管板により支持され上記水
入口プレナムに流入した水が流通して蒸気となり上記蒸
気出口プレナムに流出する内管と、これら複数の内管の
外周側に隙間を存して配設されその上端及び下端を上記
一対の管板間に設置された一対の中間管板に支持され前
記冷却材入口プレナムに流入した冷却材がその外周側を
流通して前記冷却材出口プレナムに流出する外管と、上
記一対の管板の一方と上記一対の中間管板の一方との間
及び他方の管板と他方の中間管板との間に夫々形成され
リーク検出部に接続された中間プレナムと、この中間プ
レナム内に充填された充填材とを具備したことを特徴と
する蒸気発生器。