JPH04203896A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、２重伝熱管を使用した蒸気発生器に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来の２重伝熱管を使用した蒸気発生器の例を第３図及
び第４図を用いて説明する。第３図は縦断面図、第４図
は第３図の要部の拡大縦断面図である。第３図及び第４
図において、１は伝熱２重管、２は胴、３はナトリウム
入口ノズル、４はす１ヘリウム出ロノズル、５は上部す
）・リウム側管板、６は蒸気側管板、７は給水ノズル、
８は蒸気出口ノズル、９はナトリウム側下部管板、１０
は給水側管板、１１はナトリウム入口プレナム、１２は
ナトリウム出口プレナム、１３はヘリウム入口プレナム
、１４はヘリウム出口プレナム、１５は蒸気出口室、１
６は給水入口室、１７はヘリウム入口ノズル、１８はヘ
リウム出口ノズル、１９はナトリウム入口窓、２０はナ
トリウム出口窓、２１は外管、２２は内管を示している
。

胴２内には、多数の伝熱２重管ｌが内包されており、胴
２の上部にはナトリウム入口プレナム１１、上部ナトリ
ウム側管板５、蒸気側管板６、蒸気出口ノズル８が設置
され、胴２の下部にはナトリウム出口プレナム１２、下
部ナトリウム側管板９、給水入口側管板１０、給水人口
ノズル７が設置されている。また、ナトリウム人口プレ
ナム１１の側面にはナトリウム人口ノズル３、ナトリウ
ム出口プレナム１２の側面にはナトリウム出口ノズル４
がそれぞれ設置されている。蒸気側管板６と蒸気出口ノ
ズル８０間には蒸気出口室Ｊ５、給水側管板１０と給水
人口ノズル７の間には給水人口室１６がそれぞれ構成さ
れている。更に、上部ナトリウム側管板５と蒸気側管板
６との間にはヘリウム出口プレナム１４、下部ナトリウ
ム側管板９と給水側管板１０との間にはヘリウム入口プ
レナム１３がそれぞれ構成されている。

加熱媒体である高温の液体金属ナトリウムは、上部のナ
トリウム入口ノズル３からナトリウム入口プレナム１１
に流入し、このナトリウム人口プレナム１１と胴２の境
界に設置されているナトリウム入口窓１９を通過して胴
２内に流入する。胴２内では、２重伝熱管１の外管２１
の外側を流下し、２重伝熱管１の内管２２の内管を流れ
る氷・蒸気と熱交換し、低温となって胴２下部に流下す
る。更に、胴２下部のナトリウム出口プレナム１２と境
界をなす部分に設置されているナトリウム出口窓２０を
通過し、ナトリウム出口プレナム１２を経て、ナトリウ
ム出口ノズル４から流出する。

一方、水・蒸気は胴２最下部に位置する給水入口ノズル
７より流入し、給水入口室１６を経て給水側管板１０よ
り２重伝熱管１の内壁２２内を上昇する。この場合、下
部ナトリウム側管板９と上部ナトリウム側管板５で挾ま
れている２重任熱管ｌの外管外面がナトリウムに接して
いる領域において、２重伝熱管１の内管２２内を流れる
水・蒸気と２重伝熱管１の外管２１の外側を流れるナト
リウムが熱交換して、低温であった水蒸気は予熱、沸騰
及び過熱され、高温高圧の過熱蒸気となって蒸気側管板
６を経て蒸気出口室１４に流入し、蒸気出口ノズル８よ
り流出する。

また、２重任熱管ｌの内管２２と外管２１との間隙部と
、ヘリウム人口プレナム１３、ヘリウム出口プレナム１
４には、水・蒸気よりも低圧で、かつナトリウムよりも
高圧のヘリウムガスが存在している。これにより、万一
、２重伝熱管１の内管２２が破損した場合には、水・蒸
気が２重任熱管ｌの内管２２と外管２１との間隙部に流
入し、上部のヘリウム出口プレナム１４と、下部のヘリ
ウム入口プレナム１３の圧力が上昇し、またヘリウムガ
ス中の湿分も増加する。

また、２重伝熱管１の外管２１が破損した場合には、２
重伝熱管１の内管２２と外管２１との間隙部のヘリウム
ガスがナトリウム中に流出し、その結果、ヘリウムガス
の圧力は低下する。このように、ヘリウム入口プレナム
１３とヘリウム出口プレナム１４の圧力及び湿分を監視
することにより、２重伝熱管１の内管２２及び外管２１
の破損を検知することができる。しかし、どちらの破損
の場合にも、多数本ある２重伝熱管１のうち、どの２重
伝熱管１が破損したものか即座に同定することは困難で
ある。

また、例えば、特開昭６１１１６８９６号公報には、前
述の問題点を改善しようとする試みが開示されている。

第５図（ａ）はその縦断面図で、同図において、３１は
管板を示している。同図によると、蒸気発生器において
、それぞれ上部、下部にあるナトリウム側管板、給水及
び蒸気側管板が１つにまとめられ、合計で２枚の管板に
より構成されている。第５図（ｂ）は第５図（ａ）の拡
大したものであり、３２は円環状空間、３３は穿孔であ
る。第５図（ｂ）によると、管板３１と２重任熱管ｌの
内管２２及び外管２１が、２重伝熱管１の軸方向に分け
られて接続されており、２重任熱管ｌの内管２２と外管
２１との段差により形成される円環状空間３２と、管板
３１に明けられた穿孔３３中に充填されたヘリウムガス
により２重任熱管ｌの破損を検知しようとするものであ
る。

この穿孔３３は、２！伝熱管１の１本ごとに形成される
円環状空間３２に接続されることにより、２重伝熱管１
の破損の同定を可能としているものである。しかし、こ
のような構成によると、管板が１枚となっているため、
管板３１がナトリウムと水・蒸気に挾まれる形となって
応力的には不利であり、安全性の面でも境界がナトリウ
ム側管板と水・蒸気側管板の２重になっている場合と比
較すると著しく厳しい状況となる。更に、管板３１と２
重伝熱管１を接続する場合は拡管が必要となってくるが
、管板３１が１枚であると拡管面積が少なくなってしま
うこと、また内管２２を管板３１に穿孔した外管２１の
外径に合せた径まで拡管しなければならず、円管が塑性
域に入るので拡管のために軸力を負荷させることは無理
と考えられる。また、この拡管により軸力を負荷させよ
うとした場合、結局は管板３１の２重伝熱管１の軸方向
の厚みが必要となり、少なくとも従来のナトリウム側管
板、水・蒸気側管板の厚みを合せた厚さの１枚の管板が
必要となることを考えると、管板がかなり厚いものとな
り現実的ではではない。

更に、管板３１に２重伝熱管１の軸方向直角にヘリウム
用の穿孔を設けることも技術的に困難と考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術による蒸気発生器では、２重伝熱管が破損
した場合、破損した２重伝熱管の同定及び運転中の破損
検出についてのメンテナンス性及び安全性の面で問題が
あった。

本発明の目的は、万一、２重伝熱管が破損した場合に、
即座にそれを検知し、同時にその破損した２重伝熱管を
同定することによって、蒸気発生器の信頼性及び安全性
を向上させることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、次のようにして達成することができる。

（１）外管の内面と内管の外面との間隙部に伝熱管破損
検知用の流体を充填あるいは流通させてなる２重伝熱管
を有する蒸気発生器において、伝熱管破損検知用の流体
のプレナムを前記伝熱管１本ごとに配設すること。

（２）（１）において、伝熱管破損検知用流体のプレナ
ムを、２重伝熱管の外管と接続するナトリウム側管板と
２重伝熱管の内管と接続する水・蒸気側管板の間に設置
すること。

（３）（１）又は（２）において、伝熱管破損検知用の
流体を常時充填又は流動させてあること。

〔作用〕

ナトリウム側管板と水・蒸気側管板で形成される空間に
ある２重伝熱管において、例えば、水・蒸気側管板に加
工したスタブと、ナトリウム側管板から突出している２
重伝熱管の外管の外周に円周上のスリーブを渡して、こ
のスリーブと２！伝熱管によって形成される円環状空間
にヘリウムガスを充填させる管を接続している。この空
間をヘリウムプレナムとし、この構成を２重伝熱管１本
ごとに具備させているので、破損２重伝熱管の同定と早
期検出が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。第１図は一実施例の縦断面図、第２図は第１図の
要部を拡大した縦断面図である。

第１図及び第２図で、４１はスタブ、４２はスリーブ、
４３はヘリウムプレナム、４４はヘリウム配管である。

本発明における従来の蒸気発生器との構造の相違は、蒸
気側管板６の上部ナトリウム側管板５側の２重伝熱管１
の内管２２が貫通する部位にスタブ４１を設け、このス
タブ４１と上部ナトリウム側管板５より上部に突出した
２重伝熱管１の外管２１のそれぞれ外周部に、スタブ４
１と外管２１の一部がオーバーラツプするように円筒状
のスリーブ４２を覆い、このスリーブ４２と内管２２と
で形成される円環状空間におけるスリーブ４２の側面に
開孔を設け、そこにヘリウム配管４４を接続することに
より、この円環状空間をヘリウムプレナム４３とするも
のである。

同様に、胴２下部の給水側管板１０の下部ナトリウム側
管板９側にスタブ４１を設け、前述と同じスリーブ４２
を使用してヘリウムプレナム４３を形成する。このヘリ
ウムプレナム４３には、２重伝熱管１の内管２２の内面
を流動する水・蒸気の圧力と、２重伝熱管１の外管２１
の外面を流動するナトリウムの圧力の間の圧力でもって
充填又は流動させる。

以上の構成からなる蒸気発生器によれば、万一、運転中
において２重伝熱管１の外管２１が破損した場合、２本
伝熱管ｌの１本ごとにヘリウムプレナム４３が設置され
ていることから、どのヘリウムプレナム４３の圧力が低
下したかを識別することにより、破損した２重伝熱管１
の外管２１の同定をすることができる。なお、２重伝熱
管１の外筒２１の内面と内管２２の外面との間隙部が、
ヘリウムプレナム４３と同じ圧力のヘリウムで充填又は
流動しており、この間隙部よりナトリウム側にヘリウム
が流出するので、ヘリウムの圧力が低下し、したがって
２本伝熱管ｌの外管２１の破損を早期に検知することが
可能となる。

また、上述と同様に、万一運転中において、２重伝熱管
１の内管２２が破損した場合、２重伝熱管１の外管２１
内面と内管２２外面との間隙部のヘリウムの圧力が、２
重伝熱管１の内管２２の内面を流動する水・蒸気の圧力
より低いため、破損部より間隙部に氷・蒸気が流入して
くる。これによりヘリウムプレナム４３内のヘリウム圧
力が上昇を検知すること、またヘリウム中の湿分を検知
することにより２重伝熱管１の内管２２の破損及び同定
することができる。

また、ヘリウムプレナム４３を形成したことにより、ス
リーブ４２の外周側とナトリウムの側管板５．９及び水
・蒸気側管板６．１０で形成される空間は、特にヘリウ
ムガス雰囲気にする必要もなくなり、このため従来、ヘ
リウムプレナムを形成していた胴２を薄肉化、又はベロ
ーズ化することがで、更に胴２を不要とすることもでき
る。これにより、従来、２重伝熱管１内の水・蒸気の温
度が急変した際、ヘリウムプレナム部の１Ｍ２と２重伝
熱管１との熱膨張差により発生する応力を低減すること
が可能となる。

以上のような実施例による蒸気発生器は、ナトリウム側
管板と水・蒸気側管板の２枚の管板を有する従来の構成
に、ヘリウムプレナムを形成するスリーブを組合せるこ
とにより容易に達成可能となる。

〔発明の効果〕

以」二のように、本発明に係る蒸気発生器によれば、は
とんど製作性を低下させることがなく、蒸気発生器の運
転中に、２重伝熱管の破損を検知及び同定することが可
能で、蒸気発生器の信頼性、安全性を向上させることが
できる。また、ヘリウムプレナム部に相当するところの
胴を薄肉化、ベローズ化又は不要とすることができるた
め、この部分の胴と２重伝熱管との熱膨張差により発生
する応力を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気発生器の一実施例の縦断面図、第
２図は第１図の要部の拡大縦断面図、第３図は従来の蒸
気発生器の要部の縦断面図、第４図は第３図の要部の拡
大縦断図面、第５図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の他
の蒸気発生器の縦断面図及びその要部拡大図。 １・・２重伝熱管、５・・・上部ナトリウム側管板、６
・・蒸気側管板、９・・ナトリウム側下部管板、１０・
給水側管板、２１・・・外管、２２・・内管、３１・配
管、３２・円環状空間、３３・・穿孔、４３・・ヘリウ
ムプレナム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外管の内面と内管の外面との間隙部に伝熱管破損検
   知用の流体を充填又は流通させてなる２重伝熱管を有す
   る蒸気発生器において、前記伝熱管破損検知用の流体か
   らなるプレナムを前記伝熱管１本ごとに配設したことを
   特徴とする蒸気発生器。 ２、前記伝熱管破損検知用流体のプレナムを、前記２重
   伝熱管の外管と接続するナトリウム側管板と前記２重伝
   熱管の内管と接続する水・蒸気側管板の間に設置した請
   求項１記載の蒸気発生器。 ３、前記伝熱管破損検知用の流体を常時充填又は流動さ
   せてある請求項１又は２記載の蒸気発生器。