JPH0321801B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属冷却液体と供給水との間の熱交換
により蒸気を発生する装置に関する。

装置、例えば液体ナトリウムにより冷却される
高速中性子炉用の蒸気発生器は該装置の垂直軸に
沿つて配置されかつ伸びた、かつ端部の夫々に中
高鏡板が設けられた円筒状囲い体を含んでいる。

このような蒸気発生器では、液体ナトリウムは
前記囲い体に連通する管により該囲い体の上方か
ら供給される。該管はまた、前記蒸気発生器の囲
い体と同軸状の中央シンブルにより画定され、か
つ該囲い体と該中央シンブルとに連結され、しか
も該中央シンプル下方に設けられた環状有孔板に
よつて画定された空間内に通されている。該中央
シンブルは液体金属流入管の上方にある一定の高
さだけ伸び、かつその下方に伸びており、その結
果該中央シンブルの下方に固定された前記環状板
は管の下方にあり、液体ナトリウムの流出口の下
部を構成している。

液体ナトリウムの流出口を構成する前記管が通
されている前記空間内には、そらせ板が設けられ
ており、これによつて環状板全体の上に液体ナト
リウムを分配することが可能となる。

液体金属が２つの対向する管により供給される
場合には、そらせ板は夫々管と対向して設けられ
た２つの群からなり、各環状板の片面上に液体金
属の分配を行う。

これらのそらせ板は管夫々と対向して設けられ
た水平板を含み、前記中央シンブルと前記囲い体
との間に存在する空間の大部分を占有する。

前記管の上方では、該囲い体はこれと同軸状
で、かつその径よりもわずかに小さな径を有する
シンブルにより２分されていて、該囲い体はその
上方部分において熱的に保護されている。

液体ナトリウムは管上部に位置する水準まで前
記囲い体全体を満たしている。即ち、周辺シンブ
ルと該囲い体との間にある一定量のナトリウムを
通すことのできる開口を有する該周辺シンブルに
よつて保護された囲い体の領域内に満たされてい
る。

該囲い体内部空間は液体ナトリウムの液面と、
アルゴンなどの中性ガスを閉じ込めた囲い体の上
方中高鏡板との間にある。

液体ナトリウムの流出口として機能する管が連
通する領域は、囲い体および中央シンブルに固定
された、中実環状板によつて該管の上方に位置す
る該囲い体部分から分離されている。

液体ナトリウムの流出口下部に位置する上記囲
い体の部分は、蒸気発生器の囲い体内に軸に沿つ
て設けられた本体の回りに巻かれた管の束を閉じ
込めている。液体ナトリウムは束状管群の外表面
と接触して循環し、該管群内部では循環液体ナト
リウムとの熱交換により蒸発する供給水が通され
ている。

上記束の底部では、液体ナトリウムは、蒸気発
生器の囲い体内部部分に排出されるように開口が
設けられた中央有孔本体を通る。管の束の入口お
よび出口に設けられた管寄せは供給水の分配と、
該束の内部における熱交換により生成される蒸気
の回収とを可能とする。

分配用有孔板を有するこのような装置および水
平板を有するそらせ板の集団は、同時に、出来る
限り均一な底方向への液体ナトリウムの循環を保
証し、かつナトリウムの上部液面の撹乱を抑制す
ることを可能とする。実際のところ、液体ナトリ
ウムの上部液面のかかる撹乱は回避されなければ
ならず、このような撹乱は熱衝撃を生じる危険性
並びにガスの同伴を生ずる危険性を有する。

更に、管束要素に漏洩があり、液体ナトリウム
と該束内の循環水との間の反応が生ずるような場
合には、極めて激しい該反応の結果としての圧力
波が蒸気発生器の囲い体の上方に向つて自由に移
動できて、該移動は液体ナトリウムの自由液面に
おいて終了する。

公知の装置においては、上方端部がわずかに液
体ナトリウム液面下方になるような中央シンブル
によつて構成された筒体内を前記圧力波が通過す
るように予め準備されているが、実際にはかかる
筒体では十分な圧力波の通路を与えない。

中央筒体の周辺部に位置する液体ナトリウム用
流出口内に伝播する圧力波は、該流出口内に設け
られたそらせ板によつて反射され、かつ原子炉内
になる一次ナトリウム−二次ナトリウム熱交換器
に向かう液体ナトリウムの流入管群によつて伝播
される。該管群は、原子炉容器を満たしかつ一次
流体を構成している一次ナトリウムによる、蒸気
発生器内の液体金属を構成する二次ナトリウムの
加熱を保証している。これら中間ナトリウム−ナ
トリウム交換器はこうして圧力波により損傷をこ
うむる。

従つて、本発明の目的は金属冷却液体と供給水
との間の熱交換による蒸気発生装置を提供するこ
とであり、該装置はその垂直軸に沿つて伸びかつ
配置された円筒状囲い体を含み、該囲い体は端部
夫々が中高鏡板により閉じられており、該囲い体
に連通する少なくとも１つの管によつてその上方
部分に液体金属を受け入れ、該管は更に液体金属
の流入管の上方にある一定の高さだけ伸びかつそ
の下方に伸びた、囲い体と同軸状の中央シンブル
によつて画定され、しかも該囲い体の下方部分に
おいて該囲い体と中央シンブルとの間に位置する
下部環状有孔板によつて画定された空間内に通さ
れており、該液体金属の液面は液体金属の流入管
の上方に維持されており、該液体金属液面と該囲
い体の上部鏡板との間に形成される空間には中性
ガスが満たされており、液体金属の循環が管の束
と接触した状態で該囲い体内に確立され、該管の
束内には蒸発すべき給供水が循環されており、該
束は液体金属の流入する前記空間の下方に位置
し、該液体金属は該囲い体からその下方部分に至
り、該囲い体の径よりもわずかに小さな径を有す
る周辺シンブルが該囲い体に固定され、かつ液体
金属流入管の上方部分において該囲い体からわず
かな距離を隔てて同軸状に配置されている。この
ような蒸気発生装置により、撹乱のない液体金属
の上部液面を得ることができ、並びに中間熱交換
器に向う横方向の衝撃波の反射を生ずることな
く、蒸気発生器の上方に液体金属の液面まで容易
に衝撃波を通す通路を得ることができる。

この目的のために、２枚の平行な環状有孔板を
中央シンブルと周辺シンブルとの間であつて、液
体金属の流入管の上方に固定し、囲い体の高さに
応じて隔置し、かつ垂直な有孔スペーサにより分
離する。環状板の穿孔並びに下部板の穿孔は各板
間で対応する穿孔が垂直方向で同一直線上に位置
するように、同じ寸法および配列で形成されてい
る。

本発明をより一層十分に理解するために、以下
非限定的実施例を添付図面を参照しつつ記載す
る。該添付図は公知の蒸気発生器および本発明に
よる改良を含む蒸気発生器に関し、蒸発が高速中
性子炉の中間熱交換器からの二次液体ナトリウム
と、蒸気発生器の管束内に導入される給供水との
間の熱交換により達成されるような場合の例であ
る。

第１図には垂直に置かれた円筒形で極めて長い
蒸気発生器の囲い体１が示されており、これが支
柱２上に置かれている。

この囲い体１は常に、その上方部分における液
面３まで液体ナトリウムで満たされている。高速
中性子炉の中間熱交換器を出た液体ナトリウムは
管５および６を介して囲い体１内に導入される。

二次ナトリウムは、蒸気発生器内に導入される
際に、一次ナトリウム冷却高速中性子炉の中間熱
交換器内の一次ナトリウムによつて予め加熱され
る。

管５および６の出口において、二次冷却ナトリ
ウムは流出口を構成する領域内に侵入し、該領域
は一方で囲い体１によりまた他方で囲い体１に対
し同軸状に設けられた中央シンブル８によつて画
定されている。中央シンブル８は中実環状板９お
よび有孔環状板１０によつて囲い体１に結合され
ている。前記環状板９および１０は夫々上方壁と
液体ナトリウム流出口の分配板とを構成する。

前記液体ナトリウム用分配領域内部には垂直分
離体１４と水平そらせ板１６とからなるそらせ板
１２が設けられている。

装置には板１０の下方に位置し、中に管の束１
７が設けられている蒸気発生器のすべての部分に
ナトリウムを均一に分配することを可能とする。

また、水平板１６はナトリウム液面３の撹乱を
防止する機能を有する。

前記板の全体、中央シンブル、そらせ板すべて
が完全にナトリウム内に浸漬されている。

管の束１７は液体ナトリウムの回収のための一
群の孔２０が設けられた中央有孔本体１８の回り
に巻かれており、該ナトリウムは管の束と接触し
つつ循環されており、かつ束となつた管群内部に
循環されている水の蒸気を発生しつつ冷却されて
いる。

該束の端部の１つは、該束の管群内への水の分
配を可能とする分配器２１に連結されている。該
束の他端は生成蒸気の回収を可能とする管寄せ２
３に連結されている。

ナトリウムは囲い体の下方端部、即ち有孔本体
１８の延長方向に設けられた管２５を通つて該囲
い体から流出する。

管５および６により囲い体内に導入された高温
ナトリウムは板１０上に分配され、そこで前記束
のあらゆる部分に均一に分布される。該高温ナト
リウムは束となつた管群と接触状態におかれ、該
管群内を流れる給供水の蒸気を発生し、それ自身
は該束と接触して下降する際に冷却される。

内部に束となつた管群の入口部分が通されてい
る有孔本体１８の底部の回りに配置された囲い体
部分は比較的低温度のナトリウムを含み、これら
の管及び囲い体１の内部の漏れ防止部２６を保護
している。

しかしながら、囲い体のかかる環状部分に存在
する低温ナトリウムのある量が、囲い体の内部即
ち管２５の入口に予め設けられた開口２７によつ
て管２５から排出される。このようにして、ナト
リウムによつて同伴される不純物の蓄積を回避す
る。

熱保護用シンブル２８は、上部鏡板２９の近傍
において囲い体上に溶接された管５および６の上
方に、囲い体に対して同軸状に設けられている。
ナトリウムは穿孔３０によりシンブル２８と囲い
体１との間の空間内に侵入する。かくして、囲い
体１の上方部分の熱的保護が実現される。

第２図には蒸気発生器の上方部分が示されてお
り、ナトリウムの分配器の分配板を構成する有孔
板４０の下部に配置された該発生器内部部分は第
１図に示された、即ち分配板１０の下方に設けら
れた蒸気発生器の対応する部分と同一である。

液体ナトリウムは管３５および３６によつて囲
い体３１の内部に供給され、該管３５および３６
は中央シンブル３８と分配板４０とによつて画定
されたナトリウムの分配領域内に連通する。分配
板４０上には、垂直な放射状リブ４４が固定され
ており、これはシンブル３８と囲い体３１との間
の環状空間のほぼ全体を占めている。このリブの
高さは、その頂部がナトリウム流入管の完全に下
方部分に位置するような高さである。

有孔板４０全体の上におけるナトリウムの均一
な分配を保証するために、該有孔板４０上に、
夫々の間の角度が45゜となるように８個のリブ４
４が配置される。

囲い体３１の径よりもわずかに小さな径を有
し、囲い体と同軸状に配置されたシンブル３９は
溶接によつて上部鏡板５９の近傍で囲い体壁に固
定されている。このシンブル３９は開口４２で貫
通されており、該開口部はシンブル３９と囲い体
３１との間における環状空間内にナトリウムを導
入することを可能とする。該シンブル３９は、こ
のようにして囲い体３１の上方部分の熱的保護を
保証している。

シンブル３９の上方には、垂直方向に隔置さ
れ、有孔スペーサ４７により分離された２枚の有
孔環状板４５および４６が固定されている。

環状板４５および４６内に作られた孔は寸法並
びに位置の点でまつたく同一であり、かつ板４０
の孔と同じである。これらの全穿孔は垂直投影に
おいてまつたく重なり合う。

環状板４５および４６は囲い体内の周辺シンブ
ル３９と中央シンブル３８との間に設けられてお
り、管３５および３６の上方近傍にある。

シンブル３８および３９並びに有孔板４５，４
６および４０により構成される集団は囲い体３１
の内部にシンブル３９を介して固定されている。
シンブル３９の上方部分は溶接により該囲い体３
１に連結されている。

蒸気発生器の作動中に、囲い体３１と中央シン
ブル３８との間の環状空間領域内の液体ナトリウ
ムの上面は管３５および３６を通る高温ナトリウ
ムの流入口、蒸気発生器の内部におけるナトリウ
ムの流出口並びにオーバーフロー５０によつて、
シンブル３８と３９との間の環状領域内の水準５
３に保たれる。

管の束が存在する蒸気発生器の内部と直接連絡
している、中央シンブル３８の内部の液体ナトリ
ウムの液面は、蒸気発生器の作動中に、二次ナト
リウムの入口および出口の間の負荷の減少によつ
て液面５３よりも低い水準５４にある。

シンブル３８は液面５３の上方のシンブル上部
と通じており、液面５３および５４と上方鏡板５
９との間に形成された空間を満たしているアルゴ
ン雰囲気下にある。該シンブルの長さは、その上
方部分が常にナトリウムの自由液面上方にあるよ
うな高さである。

管３５および３６により給供される高温ナトリ
ウムは分配領域内に侵入し、次いで板４０と垂直
リブ４４とにより管の束上に均一に分配される。

リブ４４はまた、管３５と３６とにより導入さ
れるジエツトの衝撃に基く動的応力下におかれる
板４０を強固にすることができる。

有孔板４５と４６はナトリウムの上部液面５３
（これは環状領域内で殆ど静止状態にある）をナ
トリウム入口から分離し、それによつてナトリウ
ムの液面５３の撹乱が排除される。

管の束に漏洩があり、かつナトリウムの内部に
圧力波の伝播がある場合には、該圧力波は有孔板
４５と４６とにより中央筒体３８の外部に位置す
る環状領域内および該中央筒体３８の内部の両方
の液体ナトリウムの液面に伝播し得る。該有孔板
の孔は下部板４０の孔に対して垂直方向に配列さ
れている。

この圧力波は中間熱交換器に返送されない。従
つて水平そらせ板は、公知の蒸気発生器とは異
り、入口領域およびナトリウムの分配域内部に設
けられてはいない。

最後に、前記束の管に漏洩があつた場合もしく
は蒸気発生器の負荷の突然の変動があつた場合に
おけるナトリウム−水反応に基く熱衝撃の際に、
囲い体３１の上方部分の断熱性は静止ナトリウム
並びに周辺シンブル３９と囲い体３１との間に存
在するアルゴンによつて保証されている。

従つて、本発明の主な利点は管束内のナトリウ
ムの良好な配分を保証すること、蒸気発生器内の
ナトリウムの上部面における撹乱の発生を防止で
きること、蒸気発生器の上方部分における良好な
熱的保護が達成されること、自由表面に向かう束
内の水の漏洩の結果としての圧力波の伝播のため
に最大の自由断面が残されていることおよび、特
に圧力波の中間熱交換器への返送が防止されてい
ることである。

これらの利点を有するにもかかわらず、蒸気発
生器の上方部分の構成の大きな簡略化が達成され
ており、これは更に製造コストの節減をも結果す
る。

前記実施態様は本発明を何等限定するものでは
なく、逆にあらゆる変更が可能であるものと理解
すべきである。

即ち、蒸気発生器内への液体ナトリウムの給供
は２以外の数の管によつて実施することができ、
また内部分配板４０上に８以外の数のリブを設け
ることも可能である。

最後に、本発明は冷却液体が液体ナトリウムで
あり、高速中性子炉に連結された蒸気発生器に対
してのみ使用されるのではなく、冷却液体が液体
金属であり、蒸気発生器の管束内に漏洩があつた
場合に、該金属と給供水との反応により圧力波が
発生する危険のあるようなあらゆる種類の蒸気発
生器内において使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の蒸気発生器の、垂直断面図であ
り；第２図は本発明による改良を包含する蒸気発
生器の上方部分の垂直断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 垂直軸に沿つて伸びかつ配置され、中実鏡板
   ５９によつて両端部の各々が閉じられている円筒
   状囲い体３１を含み、該囲い体は囲い体３１の上
   部空間に連通する少なくとも１つの管３５，３６
   によつて液体金属を受け入れ、該空間は液体金属
   流入管３５，３６の上方に一定の高さで伸びてお
   りかつその下方に伸びている、囲い体と同軸状の
   中央シンブル３８と、囲い体３１と中央シンブル
   ３８との間であつて該囲い体の下方部分に位置す
   る下部環状有孔板４０とによつて画定され、該液
   体金属の液面は前記液体金属の流入管の上方に維
   持され、該液体金属の液面５３，５４と該囲い体
   ３１の上部鏡板５９との間に形成される空間には
   中性ガスが満たされており、液体金属の循環が管
   の束と接触した状態で囲い体３１内に確立され。
   該管の束内で蒸発すべき供給水が循環しており、
   該管の束は液体金属が流入する前記空間の下方に
   位置し、該液体金属は囲い体３１からその下方部
   分に至り、該囲い体３１の径よりも幾分小さな径
   を有する周辺シンブル３９が該囲い体３１に固定
   されかつ液体金属の流入管３５，３６の上方部分
   に該囲い体からわずかに離れて同軸状に配置され
   ている、金属冷却液体と供給水との間の熱交換に
   より蒸気を発生する装置であつて、 ２つの環状有孔板４５，４６が中央シンブル３
   ８と周辺シンブル３９との間であつて、液体金属
   の流入管３５，３６の上方に固定され、囲い体３
   １の高さに応じて隔置され、かつ垂直有孔スペー
   サによつて分離されており、環状板４５，４６お
   よび下部板４０の穿孔が、各板間で対応する穿孔
   が垂直方向で同一直線になるようにこれら板４
   ５，４６，４０上での寸法並びに配置において同
   じであることを特徴とする、上記蒸気発生装置。 ２ 前記中央シンブル３８の上端が液体金属の自
   由液面の上部にあり、かつ完全に前記上部鏡板５
   ９の下方にあることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項記載の蒸気発生装置。 ３ 補剛用の放射状リブ４４が下部板４０上に固
   定されており、これらリブが板４０と液体金属流
   入管３５，３６との間の垂直距離よりも明らかに
   低い高さを有することを特徴とする、特許請求の
   範囲第１または２項に記載の蒸気発生装置。