JPH03110500A - 原子炉の蒸気発生装置 - 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） 本発明は冷却材として例えば液体ナトリウムの様な液体
金属を使用する原子炉の蒸気発生装置に係る。

（従来の技術） 冷却材としてナトリウムなどの液体金属を使用する高速
増殖炉では原子炉冷却材、すなわち−次冷却材が高いレ
ベルの放射能を帯びるので、−次冷却系は蒸気発生系か
ら隔離される。

一方、タービン発電機を駆動する蒸気を発生するために
液体金属と水との熱交換設備が必要不可欠である。

一次冷却材であるナトリウムなどは、空気や水と激しく
化合し易く、その化学反応熱が大きい。

したがって、蒸気発生器の蒸気側配管が破損した際に水
−液体金属反応の影響が炉心に波及しないようにするた
め、−次冷却系と蒸気発生系との間にさらに二次冷却系
が配置されている。

従来の液体金属冷却型原子炉における冷却系について第
４図を参照して説明する。

原子炉容器１の中心には、燃料集合体を装荷した炉心２
が配置され、この炉心２を冷却する液体金属、例えばナ
トリウムなどの冷却材３が収容される。冷却材３は、原
子炉容器１内に装備された−法主循環ボンプ４によって
循環される。この炉心を冷却する一次冷却材３と、−法
主循環ポンプ４と、−次冷却材と二次冷却材と熱交換さ
せる中間熱交換器５とから一次冷却系が構成される。

一方、二次冷却系は、中間熱交換器５と、図示しないタ
ービン発電機Ｔに供給する蒸気を生成する蒸気発生器６
と、二次冷却材を循環するための堅型有液面機械式二次
主循環ポンプ７とこれらの機器を接続する第１から第３
の配管８ａ、　８ｂ、　８ｃとから構成されている。

従来の二次冷却系は、蒸気発生器６と二次主循環ポンプ
７の各機器は原子炉建屋９を境界として別建屋に配置し
ている。

（発明が解決しようとする課Ｍ） 従来の二次冷却系の配置構成によれば、二次主循環ポン
プ７と蒸気発生器６が個別に設置され、それらの機器お
よび配管が原子炉補助建屋の空間の大きな割合を占め、
建物およびドレンタンクなどの付帯設備の規模を大型化
する不経済性があった。

また、蒸気発生器６と二次主循環ポンプ７等を接続する
配管８ａ、　８ｂ、　８ｃの接続部はいずれも固定され
たアンカー点になるため、各機器間を接続する配管は熱
膨張を吸収する。したがって、その途中に配管ループを
形成したり、蛇行させる必要があり、そのため配管長が
長くなり、配管が占める空間容積が大きく、付帯設備が
大型化する欠点があった。

本出願人は従来の二次冷却系の上記の問題を解決するも
のとして、特開昭６３−５８２９６号において新規な二
次冷却系につき開示した。

前記開示の二次冷却系においては、従来の蒸気発生装置
とは独立別個の二次主循環ポンプに代え蒸気発生装置に
電磁ポンプを一体に組み込んで、別個独立の蒸気発生装
置および二次主循環ポンプを設置することによる従来の
二次冷却系の問題点を解決し、更にこの特開昭６３−５
８２９６号の蒸気発生装置には、万一伝熱管の大破損が
生じた際、液体金属と水蒸気との反応により生じる圧力
を系外に開放するよう、放出配管を設けている。

しかしながら液体金属上昇管の上端には電磁ポンプ及び
コールドレグ配管が配設されており。

発生ガスをカバーガス空間にスムーズに開放出来ない。

このため蒸気発生器内圧力を初めとし、中間熱交換器及
び二次冷却系配管の圧力が高くなり、これらの圧力に対
する胴板厚の増加、放出配管系の増大等の構造対応を行
なう必要がある。

本発明は前記欠点を解消する目的でなされたもので、伝
熱管大破損時の発生圧力の低減を図り構造健全性に対す
る裕度の向上及び設計条件として胴板厚の低減、放出配
管径の縮小等の合理化を可能とする液体金属冷却型原子
炉の蒸気発生装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために１本発明においては、原子炉
容器内に配設した中間熱交換器と原子炉容器外に配設し
た蒸気発生器とを配管接続し、前記蒸気発生器の本体胴
の上部に液体金属入口配管を設け、前記本体胴の下部に
開口を有する液体金属上昇管を本体胴内に軸方向に設け
、この液体金属上昇管の上端に液体金属出口配管を接続
し、前記液体金属上昇管の上部に電磁ポンプを配設した
蒸気発生装置において、前記液体金属上昇管の上部に複
数の破壊板を設けたことを特徴とする液体金属冷却型原
子炉の蒸気発生装置を提供する。

（作用） 本発明の液体金属冷却型原子炉の冷却装置において、中
間熱交換器によって加熱された液体金属は液体金属入口
配管を通り、蒸気発生器に供給され、蒸気発生器を下降
しながら給水と熱交換し蒸気を発生させる。熱交換して
温度が低下した液体金属は、電磁ポンプの作用により液
体金属上昇管の下端開口から吸い上げられ、さらに中間
熱交換器に返送される。液体金属上昇管の上部周囲で液
体金属液面上の空間部に配設された電磁ポンプは、液体
金属出口配管方向に液体金属を移動させる移動磁界を形
成する。これにより従来設置していた二次主循環ポンプ
の代替として電磁ポンプが蒸気発生器に内蔵されるため
、機器配置が簡素化し配管の延べ長さも短縮化される。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係る液体金属冷却型原子炉の冷却装置
の一実施例を示す縦断面図、第２図はその実施例を示す
系統図である０図において、符号１０は液体金属冷却型
原子炉の原子炉容器を示し、この原子炉容器ＩＯ内に炉
心１１が配設される。炉心１１は原子炉−次冷却系１２
の一次冷却材１３により冷却せしめられる。原子炉−次
冷却系１２は原子炉容器１０内に配設された一次主循環
ポンブ１４および中間熱交換器１５を備え、上記−法主
循環ポンプ１４により原子炉容器１０内で一次冷却材１
３を循環させるようになっている。

原子炉−次冷却系１２の一次冷却材１３は中間熱交換器
１５で原子炉二次冷却系１７の二次冷却材と熱交換され
る。この二次冷却系１７は原子炉−次冷却系１２と蒸気
発生系１９との間に配設される。ｙＫ子炉二次冷却系１
７は前記中間熱交換器１５と、原子炉容器１０外に配設
された蒸気発生器２０と、上記中間熱交換器１５および
蒸気発生器２０とを接続するために原子炉建屋壁２１を
貫通して配設したホットレグ配管２２およびコールドレ
グ配管２３とから構成される。

蒸気発生器２０の本体胴２５の上部には液体金属出入口
配管２６．２７が設けられる。一方、上記本体胴２５内
には下部に開口を有する液体金属上昇管２８が本体Ｍ２
５の中心軸に沿って配設され、この液体金属上昇管２８
の上端に液体金属出口配管２６が接続される。また、液
体金属上昇管２８の上部には電磁ポンプ２９が配設され
ている。

ところで、蒸気発生器２０は第１図に示す構造を有し、
前記本体胴２５は本体支持スカート３５によって支持さ
れており、本体胴２５内の中心部分に配置された液体金
属上昇管２８の外側に環状空間に多数の伝熱管を配設し
ている。

一方、第２図の給水ポンプから送給された給水Ｆが流入
する水入口配管４１と、水入口配管４３と給水管台４４
とで給水の入口部分が構成される。また。

蒸気の出口部分は出口蒸気台４５と、出口蒸気分流管４
７と、出口蒸気配管４８とで構成される。

第３図は第１図における蒸気発生器２０の平面図である
。液体金属入口配管２７が二系列に分岐されて本体胴上
部に設けられ、一方、液体金属出口配管２６が本体頂部
中心から導出されている。

次に、上記実施例の作用について説明する。

炉心１１で発生した熱を冷却する一次冷却材１３を一次
主循環ボンプ１４によって循環させることにより中間熱
交換器１５を介して二次冷却系に熱が伝達される。一方
、蒸気発生器２０に内蔵された電磁ポンプ２９により二
次冷却系の液体金属が循環され、中間熱交換器１５で収
熱した高温の液体金属がホットレグ配管２２を通り、液
体金属入口配管２７を経て。

蒸気発生器２０に流入する。

そして、高温の液体金属は伝熱管３８を介し、給水を蒸
気にすべく熱を与え、自らは降温して低温の液体金属と
なる。この低温の液体金属は、蒸気発生器２０内の下部
において開口して設置された液体金属上昇管２８内を上
昇し、さらに電磁ポンプ２９にて吐出圧を付与された後
に、液体金属出口配管２６およびコールドレグ配管２３
を経て中間熱交換器５に返流される。

また、プラントへの液体金属充填時には蒸気発生器２０
の自由液面レベルＦＬ４９まで充填される。

その後、プラントの出力上昇及び下降に応じ液体金属は
熱膨張又は収縮するが、自由液面ＦＬ４９はオーバーフ
ローＦＴにより一定に保たれる。

伝熱管３８にて大破損が生じた場合、液体金属と水蒸気
との急激な反応により多量のガスが発生する。この反応
によって発生した圧力波は、ホットレグ配管２２に対し
ては自由液面４９によって、またコールドレグ配管２３
に対しては液体金属上昇管２８の上部に設けた複数の破
壊板５０の破裂によって減衰される。

一方、これら破壊板５０の破裂によって、従来液体金属
上昇管２８を介しての発生ガスの開放は不可能であった
が、この破壊によって上部カバーガス空間３９への開放
がスムーズに行なわれる。

以上、これらの作用によって、蒸気発生器及び２次冷却
系内圧力の低減並びに２次冷却系配管を介しての中間熱
交換器１５への伝播圧力の低減が可能となり、構造健全
性に対する裕度が向上する。

ところで、第１図に示される蒸気発生器２０において、
水・蒸気側では、図示しない給水ポンプから送り込まれ
た給水は、水入口配管４１から水入口分配管４３で流量
分配された後、複数に分流されて給水管台４４に至る。

この給水管台４４から伝熱管３８の内部に分配送入され
た給水は、伝熱管３８内を上昇しながら液体金属と熱交
換されて温度上昇し蒸気となった後、出口蒸気管台４５
に至る。そして、出口蒸気分流管４７の内部を通過して
出口蒸気配管４８から流出し、図示しない蒸気タービン
に送られる。

以上説明したように、本実施例によれば伝熱管大破損時
の発生圧力の低減が可能となり、構造健全性に対する裕
度の向上及び設計条件の合理化が可能となる。

また、本実施例では、配管長が大幅に短縮化されるため
、二次冷却系ナトリウムインベントリ−の削減も可能と
なり、このためドレンタンク等の補助機器の容量を低減
することができる。さらに、従来の二次主循環ポンプの
削減に伴って原子炉建屋の部屋数および空間容積を低減
することができ。

また配管長の短縮により配管が占めていた原子炉補助建
物の空間容積を低減することができる。

〔発明の効果〕

本発明に係る液体金属冷却型原子炉の蒸気発生装置にお
いては伝熱管大破損事故時の発生圧力の低減が可能とな
り、構造健全性に対する裕度向上及び設計条件の合理化
が可能となり、ひいては原子力発電プラントの建設コス
トの節減に優れた効用を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液体金属冷却型原子炉の蒸気発生
装置の一実施例を示す縦断面図、第２図は第１図を用い
た原子炉冷却装置の一実施例を示す系統図、第３図は第
１図における蒸気発生器の平面図、第４図は従来の液体
金属冷却型原子炉の冷却装置を示す系統図である。 １０・・・原子炉容器、　　　１１・・・炉心、１２・
・・原子炉−次冷却系、１３・・・冷却材、１４・・・
−法主循環ポンプ、１５・・・中間熱交換器、１７・・
・原子炉二次冷却系、１９・・・蒸気発生系、２０・・
・蒸気発生器、２１・・・原子炉建屋壁、２２・・・ホ
ットレグ配管、　２３・・・コールドレグ配管、２５・
・・本体層、　　　　　２６・・・液体金属出口配管、
２７・・・液体金属入口配管、２８・・・液体金属上昇
管、２９・・・電磁ポンプ、 ３０・・・オーバフローノズル、 ３１・・・放出配管、　　　　３５・・・本体支持スカ
ート。 ３８・・・伝熱管、　　　　　３９・・・カバーガス空
間、４１・・・水入口配管、４３・・・水入口分配管、
４４・・・給水管台、　　　　４５・・・出口蒸気管台
、４７・・・出口蒸気分流管、　４８・・・出口蒸気配
管。 ４９・・・自由液面、　　　　５ｏ・・・破壊板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉容器内に配設した中間熱交換器と原子炉容器外に
   配設した蒸気発生器とを配管接続し、前記蒸気発生器の
   本体胴の上部に液体金属入口配管を設け、前記本体胴の
   下部に開口を有する液体金属上昇管を本体胴内に軸方向
   に設け、この液体金属上昇管の上端に液体金属出口配管
   を接続し、前記液体金属上昇管の上部に電磁ポンプを配
   設した蒸気発生装置において前記液体金属上昇管の上部
   に複数の破壊板を配設して成ることを特徴とする原子炉
   の蒸気発生装置。