JPH04225195A - 竪型熱交換器内を流れるスラッジ含有流体からスラッジを除去する装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には熱交換器に
関し、特に、原子力蒸気発生器内を流れるスラッジ含有
流体からスラッジを除去し、それにより、蒸気発生器内
に配置されている構成要素（例えば、伝熱管）を腐食す
るのに十分な量のスラッジが蒸気発生器内に存在しない
ようにするための装置に関するものである。

【０００２】

【発明の背景】原子力蒸気発生器における腐食の問題を
論ずる前に、まず、典型的な原子力蒸気発生器の構造及
び作用について検討することが賢明であろう。典型的な
原子力蒸気発生器は、垂直に置かれたシェルと、その中
に管束を形成するよう配置された複数の逆Ｕ字状の管と
から構成されている。また、管板が、逆Ｕ字管の垂直部
分の下端部を支持する。管の一方の端部は、管板の下に
配置された一次流体入口室と連通し、他方の端部は、管
板の下に配置された一次流体出口室と連通している。更
に、蒸気発生器は、環状のダウンカマー室を形成するよ
う管束とシェルとの間に配置された円筒形の覆い板を備
え、この覆い板の端部は管板の上方に一定の距離をおい
ている。更にまた、管板は、管のないその中央流域に浅
い凹部を有している。

【０００３】蒸気発生器の運転中、原子炉の炉心を流れ
ることで加熱された放射性の一次流体（例えば、水）が
、一次流体入口室内に入り、管束を通って一次流体出口
室から流出する。同時に、非放射性の二次流体、即ち給
水が環状のダウンカマー室を下降し、管板と衝突する。 このダウンカマー室からの給水は、管板に沿って径方向
内方に流れ、覆い板の内側で管の間を上昇する。この後
、給水は、管の外表面と伝熱関係で管の周囲を流れ、給
水の一部が蒸気に変換される。この蒸気は、周知の通り
発電を行う発電機に接続されたタービンに送られる。

【０００４】以下で説明するが、浮遊粒状物質の形態の
混入物が給水に存在する場合がある。この粒状物質は、
給水から沈澱し、管壁に腐食や損傷を生じる可能性があ
り、最終的には、管内を流れる放射性一次流体が、伝熱
管の周囲を流れる非放射性の二次流体と混合する恐れが
ある。このような放射性一次流体と非放射性二次流体の
混合は、原子力発電プラントの安全性に悪影響を及ぼす
ため、望ましくない。酸化鉄や銅化合物（微量の他の金
属や酸化金属又は非金属成分を伴っている）の形態の粒
状物質は、管板を横切る横方向流れの流速が沈澱を防止
するのに不十分な速度となっている管板の領域において
、その管板上に給水から析出して沈澱を生ずる傾向があ
る。管板上への粒状物質の沈澱は、高濃度の腐食因子部
位として働く可能性のあるスラッジ沈着物の蓄積を生ず
るため、好ましくない。前述したように、このような腐
食因子は、管壁に腐食や損傷を生じ、最終的には、放射
性の一次流体と非放射性の二次流体との望ましくない混
合を生ずる恐れがある。

【０００５】管板を横切る横方向又は径方向の流れの速
度が遅い領域では、粒状物質の沈澱を生じ、管板に蓄積
するスラッジを形成する。このような低速領域でのスラ
ッジの蓄積により発生される腐食性の管損傷を防止する
ためには、管板上の管無し領域（例えば、管無し中央レ
ーンに沿う領域又は管板の管無し中央領域）に、このス
ラッジの蓄積を集中させることが望ましい。即ち、横方
向又は径方向の流速が遅い領域が管無し管板領域で生ず
るように、二次流体の流れを制御することが望ましい。 従って、最小の低流速領域を形成すると同時に、それを
管のない管板の中央領域に配置することが好ましい。低
流速領域を管板の中央領域に配置することは、スラッジ
の蓄積領域を、管板の管がある領域ではなく、管のない
中央領域に集中させることになる。

【０００６】給水は覆い板の下側から管束に流入し、管
板に沿う径方向内方の流れが管の存在により妨げられる
ことは理解されよう。更に、管板の中央レーンに沿って
管がないので、この中央レーンに沿う流れは比較的高速
となる傾向があり、それにより、管板の管がある領域に
おける流れは比較的低速となる。中央レーンにおける流
速を最低とし、それにより管板の管がある領域における
流速を増すためには、中央レーンに沿う二次流体、即ち
給水の流れを抑制すべく、中央レーンに沿う適宜間隔の
複数位置に中央レーンブロックを設ければ良い。しかし
ながら、中央レーンブロックは、管束内に存在する他の
低流速領域を除去するものではない。給水が管板の近傍
の覆い板下部から管束に流入する際、管に平行な垂直方
向の流れ抵抗が横方向又は径方向の流れ抵抗よりも遥か
に小さいので、径方向内方の流れは、すぐに上方に偏向
する傾向がある。この結果、管束内への横方向又は径方
向の流れは低速となる。そこで、垂直方向の流れの速度
を減じることにより、横方向又は径方向の流れの流速を
増すために、流れ配分バッフルプレートが用いられた。 即ち、この流れ配分バッフルプレートは、管板の上方に
所定の距離をおいて配置され、垂直又は軸方向の流れに
対して抵抗を与え、それにより、管板の位置で管束内に
貫通していく横方向の流れを形成する。しかしながら、
流れ配分バッフルプレートを利用しても、低速領域ない
しは停滞領域を管板の管無し中央部の方向に移すことは
十分にはできなかった。この問題を解決するため、低速
領域ないしは停滞領域を管板の管無し中央領域に移すた
めに、管板の中央部領域の上方に同軸に配置される円筒
形の流れ促進部材が用いられた。この流れ促進部材も、
径方向の流れが管板の中央領域に入る前に、管板に沿う
二次流体の横方向又は径方向の流れの速度を増すように
機能する。

【０００７】前述したように、粒状物質は管板の低速領
域又は停滞領域に沈澱する。バッフルプレート及び流れ
促進器（流れブースタ）は、前述したように、停滞領域
を管板の中央領域に移す。従って、粒状物質及び沈着ス
ラッジは、管板の中央領域に移動してそこで蓄積する傾
向がある。この結果、蒸気発生器の運転中に管の腐食を
防止すべく、スラッジを二次流体から効果的に除去する
ためには、管板の中央領域で二次流体からスラッジを分
離することが最も効果的であろう。従って、従来の解決
すべき課題は、管板の中央領域で二次流体からスラッジ
を効果的に分離することにある。また、従来の他の解決
すべき課題は、スラッジが二次流体から分離された後、
蒸気発生器からスラッジを効果的に除去することにある
。

【０００８】伝熱管の外面の回りを流れる二次流体の流
れの制御、及び、熱交換器の管板上に沈着するスラッジ
の取扱いのための装置については、米国特許第４，７０
４，９９４号明細書に開示されている。この米国特許明
細書には、垂直方向の流れの速度を減じ、それにより管
板に沿う径方向内方への流速を増加させるために設けら
れたバッフルプレートが開示されている。この米国特許
明細書には、管板に沿う径方向内方への給水の流れを促
進するために設けられた流れブースタについても、述べ
られている。更に、この米国特許明細書には、管板の上
面の中央領域に形成された中央凹部についても記載され
ている。更にまた、この米国特許明細書には、ブローダ
ウンパイプが管のない中央レーンに沿って管板の真上に
設けられていることが開示されている。この米国特許明
細書では、スラッジの取扱いのために中央凹部及びブロ
ーダウンパイプを設けている点については述べられてい
るが、凹部からスラッジを移動させて蒸気発生器からス
ラッジを効果的に除去するために、凹部に配置された吸
込み口を有しているブローダウン手段については記載さ
れていない。

【０００９】また、米国特許第４，３０３，０４３号明
細書には、原子力蒸気発生器内の再循環するキャリオー
バ水から濃縮固形物を収集するための汚泥ドラムについ
て記載されている。この装置は、供給される給水と再循
環キャリオーバ水との間に介設される沈澱室又はスラッ
ジ収集室を備えており、再循環水を遮って、その少なく
とも一部をほぼ停滞状態で保持し、それにより、高濃度
の随伴固形物が前記沈澱室内に沈着されるようにしてい
る。更に、この米国特許第４，３０３，０４３号明細書
には、集められた固形物を沈澱室から連続的に或は断続
的に排出するために、ブローダウンパイプを沈澱室から
熱交換器の外部に延設することが開示されている。この
米国特許明細書には、沈澱室とブローダウンパイプにつ
いての記載はあるが、管板上に沈澱したスラッジを集め
るために管板上に配置された沈澱室については開示され
ていない。

【００１０】従って、前記両米国特許明細書には、原子
力蒸気発生器内で蓄積したスラッジを集めるための装置
が開示されているが、蒸気発生器内を流れているスラッ
ジ含有流体からスラッジを分離するために管板に配置さ
れたスラッジ分離手段、及び、スラッジ含有流体から分
離されたスラッジを除去するためにスラッジ分離手段に
配置された吸込み口を有するブローダウン手段、更には
、スラッジ分離手段の方にスラッジ含有流体の流れを導
くためにスラッジ分離手段に隣接して配置された流れ手
段についての記載はない。

【００１１】従って、原子力蒸気発生器内を流れるスラ
ッジ含有流体からスラッジを除去し、それにより、蒸気
発生器内に配置されている構成要素を腐食するのに十分
な量のスラッジが蒸気発生器内に存在しないようにする
ための装置が必要とされている。

【００１２】

【発明の概要】本明細書では、原子力蒸気発生器内を流
れるスラッジ含有流体からスラッジを除去し、それによ
り、蒸気発生器内に配置されている構成要素を腐食する
のに十分な量のスラッジが蒸気発生器内に存在しないよ
うにする装置について開示した。簡単に述べると、この
装置は、スラッジ含有流体からスラッジを分離するため
に熱交換器内に配置された分離手段、及び、スラッジ含
有流体から分離されたスラッジを除去するために分離手
段に配置された吸込み口を有するブローダウン手段、更
には、分離手段の方にスラッジ含有流体の流れを導くた
めに分離手段に隣接して配置された流れ手段から構成さ
れている。

【００１３】更に詳細に説明すると、本発明の装置は、
蒸気発生器内に配置されたプレート部材、即ち管板（即
ち、分離手段）を備えており、この管板は、複数の伝熱
管の端部を受け入れるための貫通孔を複数有しており、
これらの管を該管板により支持できるようにしている。 管板の上面には、スラッジを分離し、且つこのスラッジ
含有流体から分離されたスラッジを収集するための凹部
が形成されている。凹部は、ほぼ円形の開放した上端部
と、閉鎖した底端部とを有している。また、凹部は、そ
の開放上端部から垂下する環状の９０度（即ち、鋭い縁
部）の肩部を有している。更に、切頭円錐形の壁面を有
する凹部は、スラッジがスラッジ含有流体から実質的に
分離された後にこのスラッジを沈澱させる沈澱池を画成
する。凹部の切頭円錐形の壁面は、分離されたスラッジ
が該壁面に沿って滑り落ち、効果的な除去のために凹部
の底端部に優先的に蓄積されるのを助長する。

【００１４】管束を取り囲む覆い板は、蒸気発生器シェ
ルとの間に環状のダウンカマー領域を画成している。覆
い板の内側には、最下部の支持プレートと管板との間に
、バッフルプレートのような流れ手段が配置されており
、このバッフルプレートの下側で横方向ないしは径方向
内方にスラッジ含有二次流体の流れを導くようになって
いる。流体の静止領域（凹部における鋭い縁付きの肩部
により循環流体の本体から分離されている領域）での重
力による沈澱によってスラッジがスラッジ含有流体から
ほぼ分離された後に、殆どスラッジのない流体を通すた
め、バッフルプレートは切欠きを有している。

【００１５】更に、導管又はパイプのようなブローダウ
ン手段が凹部の底端部の近傍から熱交換器の外部に延び
ており、凹部から熱交換器の外部にスラッジを移送する
ようにしている。パイプは、スラッジを通すための吸込
み口をその一端に有しており、この吸込み口は、凹部に
沈澱するスラッジに近接するように、凹部の底端部に隣
接して配置されている。このパイプは、前述したブロー
ダウン手段に属するバルブに接続されており、蒸気発生
器の運転中にスラッジをパイプを通して排出できるよう
にしている。バルブは、スラッジをパイプから、蒸気発
生器シェルの外部に配置されたスラッジ保持タンクに排
出するよう機能する。また、蒸気発生器が停止されてい
る場合に、収集されたスラッジを凹部から取り出すため
に、ポンプがパイプに接続されている。

【００１６】運転中、ダウンカマー領域を下降する給水
は、ダウンカマー領域の下端部から流出し、管板に衝突
する。管板に衝突した給水は、管板に沿って横方向又は
径方向内方に移動する。しかしながら、給水は、管板に
衝突すると、そこから偏向して管板での管束を通って垂
直上方に移動する傾向があり、また、この管束を通る垂
直の流れの速度は、管板に沿う径方向の流れのよりも大
きくなる傾向がある。しかし、管板の上方に配置された
バッフルプレートはこの垂直の流れの速度を減じ、管板
に沿う径方向内方への流速を増加させる傾向がある。更
に、流れブースタがバッフルプレートと管板との間に配
置され、管板に沿う径方向内方への給水の流れを促進す
る。即ち、流れブースタの領域において、給水の径方向
流れの大部分は、流れブースタの下側の管板に近い位置
を強制的に流通され、流れブースタの中央、バッフルプ
レートに形成された中央切欠き、及び支持プレートに形
成された流通路を通って上方に逃される。流れブースタ
は、管束内の管板の位置での低速領域を減じ、その低速
領域、即ち停滞領域を、流れブースタ及び凹部が配置さ
れている管板の管無し中央領域に集中化させるよう機能
する。

【００１７】このように、スラッジ含有流体はダウンカ
マー領域の下端部から管板に沿って径方向内方に流れる
際、凹部の方向に移動する。この後、スラッジは、重力
で凹部内に落下して沈殿し、それにより、ほぼスラッジ
のない二次流体が形成される。このほぼスラッジのない
流体は流れブースタ内へと上昇する。同時に、凹部の切
頭円錐形の壁面により、分離されたスラッジはその壁面
に沿って滑り落ち、凹部の底端部の限られた空間に優先
的に蓄積される。ブローダウンパイプの吸込み口が凹部
の底端部に隣接して配置されているので、凹部の底端部
の限られた空間内にスラッジが蓄積すると、凹部からス
ラッジを効率良く取り出すことができる。パイプに接続
されているバルブが開放されている場合、スラッジはパ
イプから保持タンクに排出され、適宜廃棄される。

【００１８】従って、本発明の目的は、垂直に配置され
た蒸気発生器内を流れるスラッジ含有流体からスラッジ
を除去するための装置を提供することにある。

【００１９】本発明の特徴は、蒸気発生器内を流れてい
るスラッジ含有流体からスラッジを分離して収集するた
めに、上面に凹部が形成されている管板を設けたことで
ある。

【００２０】本発明の他の特徴は、蒸気発生器の運転中
に、凹部から収集されたスラッジを連続的に除去するた
めに、凹部に連通された導管と、この導管に接続される
バルブとを設けたことである。

【００２１】本発明の更に別の目的は、蒸気発生器の停
止時に、凹部から収集されたスラッジを除去するために
、導管に接続されるポンプを設けたことである。

【００２２】更に、本発明の利点は、凹部に収集された
スラッジを、蒸気発生器の運転中に連続的に、或は、蒸
気発生器の停止時に、蒸気発生器から適当に効率良く除
去できる点である。

【００２３】本発明は、添付図面に沿っての以下の説明
から、更に理解されるであろう。

【００２４】

【好適な実施例の説明】浮遊粒状物質の形態の混入物は
原子力蒸気発生器の給水に存在する恐れがある。この粒
状物質は、管板領域で給水から析出して沈澱し、スラッ
ジを形成する可能性があり、かかるスラッジは、管板領
域で伝熱管の管壁に腐食や損傷を生じ、最終的には、伝
熱管内を流れる放射性一次流体が、伝熱管の周囲を流れ
る非放射性の二次流体と混合する恐れがある。このよう
な一次流体と二次流体の混合は、究極的には、原子力発
電プラントの安全性に影響を及ぼす。従って、二次流体
からスラッジを分離すること、及び、スラッジが二次流
体から分離された後、比較的大量のスラッジが残って伝
熱管を腐食しないように、蒸気発生器からスラッジの大
部分を除去することが望ましい。本明細書では、原子力
蒸気発生器内に配置されている構成要素（例えば、伝熱
管）を腐食するのに十分な量のスラッジが残存しないよ
うに、原子力蒸気発生器内を流れているスラッジ含有流
体からスラッジを除去するための装置を開示している。

【００２５】図１を参照すると、蒸気を発生するための
或る型式の熱交換器、即ち蒸気発生器が、明瞭化のため
に一部を省略して、総括的に符号１０により示されてい
る。蒸気発生器１０は、垂直に向けられたほぼ円筒形の
シェル２０から成り、このシェル２０はその内部にほぼ
円筒形のキャビティ３０を画成している。シェル２０は
、ほぼ半球状の上部シェル部分４０と、この上部シェル
部分４０に一体的に取り付けられたほぼ切頭円錐形の中
間部分５０と、中間部分５０に一体的に取り付けられた
ほぼ円筒形の胴部分６０と、胴部分６０に一体的に取り
付けられたほぼ半球状の下部シェル部分７０とを有して
いる。キャビティ３０内には、放射性一次流体（例えば
、水）を導通させるための垂直に向けられた複数の逆Ｕ
字状伝熱管８０が配置されており、これらの伝熱管８０
は管束９０を形成している。各Ｕ字管８０は、ほぼ真っ
すぐな第１及び第２の管脚部分１００、１１０を有して
おり、これらは、そこに一体的に形成されたＵ字状湾曲
管部分１２０により相互連結されている。 第１及び第２の管脚部分１００、１１０はそれぞれ、一
次流体を通すために、開放した第１及び第２の管端部１
３０、１４０を有している。キャビティ３０内の下部シ
ェル部分７０の近傍には、ほぼ円形の水平方向プレート
部材、即ち管板１５０のような分離手段が配置されてお
り、この管板１５０には、管８０の第１及び第２の管端
部１３０、１４０が管板１５０により支持されるように
、管端部１３０、１４０を受けるための複数の穴１６０
が貫設されている。管端部１３０、１４０は溶接ビード
１４２等により管板１５０に取り付けられる。管板１５
０は、蓄積した粒状混入物（即ち、スラッジ）による腐
食に耐えるために、ステンレス鋼であるのが良い。以下
でより詳細に説明するが、管板１５０は、管端部１３０
、１４０を支持できるばかりでなく、管８０が腐食され
ないように二次流体から粒状混入物を分離することもで
きる。この分離手段、より詳細には管板１５０は、上面
１５２と、以下で詳説する理由により上面１５２に形成
された凹部１５５とを有している。

【００２６】図１において、下部シェル部分７０を入口
プレナム室１８０と出口プレナム室１９０とに仕切るた
めの仕切りプレート１７０が、下部シェル部分７０内に
垂直に配置されている。理由は以下で詳細に説明するが
、チャンネル２００が、管板１５０から仕切りプレート
１７０及び下部シェル部分７０を貫通して垂直に延びて
いる。下部シェル部分７０には、入口プレナム室１８０
と出口プレナム室１９０にそれぞれ連通する入口ノズル
２１０と出口ノズル２２０が一体的に取り付けられてい
る。キャビティ３０内の管板１５０の上方であって、シ
ェル２０と管束９０との間には、ほぼ円筒形の覆い板２
３０が配置されており、この覆い板２３０はシェル２０
との間に環状のダウンカマー領域２３５を画成している
。覆い板２３０は、その下端部２４０で開放しており、
上端部で閉じている。尚、覆い板２３０の上端部には、
蒸気・水混合体を通過させるために、複数の穴（図示し
ない）がある。覆い板２３０の頂部には、蒸気・水混合
体を液体の水と乾燥飽和蒸気とに分離するために、湿分
分離装置２５０が設けられている。また、湿分分離装置
２５０は、その底部部分に覆い板２３０からの蒸気・水
混合体を受け入れるための穴（図示しない）を有し、ま
た、乾燥飽和蒸気を通過させるための穴（図示しない）
をその頂部部分に有している。更に、上部シェル部分４
０の上部には、湿分分離装置２５０から流れてくる乾燥
飽和蒸気を通過させるための主蒸気ラインノズル２５２
が一体的に取り付けられている。更にまた、上部シェル
部分４０には、ほぼ円環状の給水リング２７０内に二次
流体、即ち給水（例えば、水）を流入させるための給水
ノズル２６０が一体的に取り付けられており、給水リン
グ２７０は給水ノズル２６０と流体的に連通している。 給水リング２７０は、覆い板２３０の上端部で覆い板２
３０を取り囲み、複数の逆Ｊ字状のパイプ２８０が取り
付けられている。パイプ２８０は給水リング２７０の内
部と連通しており、給水リング２７０からの給水はパイ
プ２８０を通ってダウンカマー領域２３５内に流れるよ
うになっている。覆い板２３０の内側には、互いに離隔
された複数のほぼ円形の水平管支持プレート２９０が配
置され（図では３枚のみ示す）、これらのプレート２９
０は、各管８０を支持できるように、各管８０を受け入
れるための穴３００が貫設されている。更に、各支持プ
レート２９０の中央部には、複数のほぼ円形の流通路３
１２が形成され、二次流体がそこを流通するようになっ
ている。

【００２７】次に、図１〜図４について説明する。凹部
１５５は、分離手段（即ち、管板１５０）の上面１５２
の中央領域、即ち管８０のない領域に形成されるのが好
適である。 凹部１５５は、ほぼ円形の開放上端部３３０と閉鎖底端
部３４０とを有している。凹部１５５は、横断面がほぼ
切頭円錐形であり、上端部３３０から垂下する９０度（
即ち、鋭い縁部）の肩部３５０を有しているのが良い。 スラッジがスラッジ含有二次流体から分離された後、底
端部３４０での限られた空間にスラッジを優先的に導く
ために、凹部１５５はその底端部３４０に概ね収束する
ほぼ切頭円錐形の壁面３６０を有する。壁面３６０は肩
部３５０の近傍から凹部１５５の底端部３４０まで延び
ている。更に、管板１５０の上面１５２には、軸方向に
整列された複数の中央レーンブロック３７０が一体的に
取り付けられており、管板１５０及び管８０により画成
される管無しの中央レーン３８０に沿う横方向ないしは
放射方向のスラッジ含有二次流体の流速を減ずるように
なっている。中央レーン３８０に沿う放射方向の二次流
体の流れの減速は、管８０に平行な二次流体の流れを増
加させ、二次流体と管８０の外面との間の伝熱が増加さ
れる。中央レーンブロック３７０は、中央レーン３８０
に沿って同軸に整列され、管板１５０に取り付けられて
いる。中央レーン３８０は、そこに中央レーンブロック
３７０を配置する場合に干渉する管８０が全くない所と
定義できるので、中央レーンブロック３７０を、管板１
５０の中央レーン３８０に沿って配置することができる
。水平の円形バッフルプレート３９０から成る流れ手段
が、覆い板２３０の内側で、最下部の支持プレート３８
５と管板１５０との間に配置され、覆い板２３０に取り
付けられており、スラッジ含有二次流体の流れをバッフ
ルプレート３９０の下側で横方向ないしは径方向内方に
導くようになっている。スラッジが以下で説明する態様
でスラッジ含有二次流体から実質的に分離された後、ス
ラッジのない流体の流通を可能とするために、バッフル
プレート３９０には切欠き３９５が形成されている。更
に、バッフルプレート３９０は、スラッジによる腐食に
耐え得るように、ステンレス鋼であるのが良い。

【００２８】図１及び図２に明示するように、符号４０
０で総括的に表された円筒形の流れ促進器ないし流れブ
ースタが、管板１５０とバッフルプレート３９０との間
に配置されている。この流れブースタ４００は、前述の
流れ手段にも含まれており、使用時に管板１５０とほぼ
同軸に配置される円筒形本体４１０から成り、その径は
、管板１５０の管無し中央領域の径よりも僅かに小さい
。スラッジ含有流体が円筒形本体４１０の外面で停滞し
ないように、円筒形本体４１０には、二次流体の一部を
流通させるための貫通孔４２０が複数形成されるのが好
適である。また、流れブースタ４００に形成された貫通
孔４２０は、給水の径方向流れの上部層が流れブースタ
４００に衝突するので、局所的な流れの停滞や蒸気の蓄
積を最小にする。円筒形本体４１０の上縁部と下縁部に
は、それぞれ、径方向内方に延びる環状の上部及び下部
支持フランジ４３０、４４０が一体的に設けられている
。流れブースタ４００は複数の垂直支持ロッド４５０に
より適所に支持される。各支持ロッド４５０の下端部は
、管板１５０に形成された関連の穴４６０に埋設される
。支持ロッド４５０（本実施例では４本）は、支持フラ
ンジ４３０、４４０及びバッフルプレート３９０の対応
の開口を通って上方に延び、複数のナット４７０により
適所に固定されており、円筒形本体４１０を当該支持ロ
ッド４５０に配置し支持できるようにしている。流れブ
ースタ４００はバッフルプレート３９０の直下に設けら
れ、その下端部は管板１５０の上方に一定の距離をおい
て配置される。流れブースタ４００及び支持ロッド４５
０は、スラッジによる腐食に耐え得るように、ステンレ
ス鋼であるのが良い。

【００２９】上で概略的に述べた蒸気発生器１０の構造
は、米国特許第４，７０４，９９４号明細書に詳細に説
明されており、その内容は米国特許第４，７０４，９９
４号明細書を参照されたい。

【００３０】図１〜図４を参照すると、凹部１５５から
熱交換器（即ち、蒸気発生器）１０の外部にスラッジを
効果的に移送するために、導管若しくはパイプ４８０の
ようなブローダウン手段が、凹部１５５の底端部３４０
の近傍から蒸気発生器１０の外部まで延びている。パイ
プ４８０は、スラッジを通すための吸込み口４９０をそ
の一端に有しており、この吸込み口４９０は底端部３４
０に隣接して配置されている。吸込み口４９０は、スラ
ッジを効果的に除去するために、凹部１５５内に沈殿し
たスラッジに近接するよう、底端部３４０の近傍に配置
されることが重要である。吸込み口４９０が凹部１５５
内で同心に配置されていることが、図３及び図４に示さ
れている。しかし、スラッジが凹部１５５に沈殿した場
合に、スラッジ粒子を浮遊状態に保つために、パイプ４
８０が凹部１５５内の流体に渦運動を生じさせるよう、
吸込み口４９０は凹部１５５内に偏心して配置されても
良いことは明らかであろう。スラッジ粒子を浮遊状態に
保つことにより、吸込み口４９０の蓄積スラッジによる
閉塞が防止される。更に、パイプ４８０は、凹部１５５
からパイプ４８０を通してスラッジを排出するために、
前記ブローダウン手段に属するバルブ５００に接続され
ている。バルブ５００は、図示のごとく開放されている
場合に、蒸気発生器の運転中、スラッジをパイプ４８０
を通してスラッジ保持タンク５１０内に連続的に排出し
、適当な時期を待って廃棄することができる。蒸気発生
器が停止された場合、符号５０６で総括的に示されたバ
イパスループに組み込まれたバイパスバルブ５０２及び
バイパスポンプ５０４がスラッジを除去するために用い
られる。これについては、以下で更に詳細に説明する。

【００３１】図５を参照すると、本発明の他の実施例が
示されており、この実施例では、スラッジ含有二次流体
からスラッジを分離するために、凹部１５５の開放上端
部３３０を取り囲み且つそこに一体的に取り付けられた
環状の直立リム５２０を備えている。

【００３２】次に図６を見ると、本発明の更に別の実施
例が示されており、この実施例では、スラッジを蒸気発
生器１０から導き出すために、底端部３４０からチャン
ネル２００を通ってほぼ垂直下方に延びるパイプ４８０
を備えている。この実施例において、パイプ４８０を垂
直に向けることで、重力がパイプ４８０を通るスラッジ
の排出を促進することができる。更に、パイプ４８０を
垂直に配置することと、凹部１５５の切頭円錐形の壁面
３６０とは互いに共働して、スラッジを優先的に吸込み
口４９０からパイプ４８０に連続的に導き、パイプ４８
０内でスラッジは蒸気発生器１０から除去されるまで蓄
積されることは理解されるであろう。この場合、バルブ
５００が開けられると、パイプ４８０は、スラッジを移
送させるための垂直の重力式ブローダウンパイプとして
機能する。

【００３３】

【作用】蒸気発生器１０の運転中、原子炉の炉心（図示
しない）からの一次流体は、入口ノズル２１０を通って
入口プレナム室１８０に流入し、管８０を通って出口プ
レナム室１９０に入り、出口ノズル２２０から流出する
。一次流体が管８０を流れている際、給水は給水入口ノ
ズル２６０から給水リング２７０の内部に流入する。給
水が給水リング２７０に流入した後、Ｊ字パイプ２８０
を通って給水リング２７０から流出し、そこから環状の
ダウンカマー領域２３５内に降下する。ダウンカマー領
域２３５を下方に流れる給水は、ダウンカマー領域２３
５の下端部から出て、管板１５０に衝突する。管板１５
０と衝突した給水は、覆い板２３０の下端部２４０（即
ち、ダウンカマー領域２３５の下端部）から、管板１５
０に沿って横方向ないしは径方向内方に移動する。この
後、給水は管８０の回りを上方に流れる。一次流体は、
管８０内を流れる際、管８０の周囲を上昇する給水に熱
を伝え、蒸気を発生させる。

【００３４】前述したように、管板１５０上の管８０と
交差する部分でのスラッジの蓄積を防止することが最も
望まれている。管板１５０を横切って横方向ないしは径
方向内方に流れる給水の速度が十分であれば、管板１５
０上、特に管板１５０と管８０との交差部分でのスラッ
ジの蓄積は防止される。従って、中央レーン３８０にお
ける流速を最低とすることにより、管８０と管板１５０
とが交差する部分における管板１５０を横切る横方向の
流速を最大にするために、中央レーンブロック３７０が
用いられている。しかし、給水は、管板１５０と衝突し
た際、そこから偏向され管束９０に沿って垂直ないしは
上方に移動する傾向があり、この管束９０に沿う垂直方
向の流速は、管板１５０に沿う径方向の流速よりも大き
くなる傾向がある。そこで、垂直方向の流れを妨げ、そ
の流速を減じ、もって管板１５０に沿う径方向内方への
流速を増加させるために、バッフルプレート３９０が用
いられている。しかしながら、バッフルプレート３９０
及び中央レーンブロック３７０の使用にも拘わらず、管
板１５０の表面に沿う管束９０の内部には、停滞ないし
は低速の領域がある。これは、シェル２０の内側の側壁
面から離れるほど流れ抵抗が大きくなり、凹部１５５が
設けられている管板１５０の管無し中央領域に達するま
でに流速を最小に減じる傾向があるためである。

【００３５】従って、管板１５０に沿う給水の径方向内
方の流速を増すために、流れブースタ４００が用いられ
ている。これは、流れブースタ４００が管板１５０とバ
ッフルプレート３９０との間の径方向の流れを垂直方向
に集中させるためである。即ち、流れブースタ４００の
領域において、径方向の給水の流れの大部分が、流れブ
ースタの下方で、管板１５０に近接する位置を強制的に
流され、流れブースタ４００の中央、バッフルプレート
３９０に形成された中央切欠き３９５、そして支持プレ
ート２９０、３８５に形成された流通路３１２を通って
上方に逃される。これにより、給水が流れブースタ４０
０の下方を流れる際、流速が増し、凹部１５５が設けら
れている管板１５０の管無し中央領域にすぐ隣接する領
域において、管板１５０の比較的良好な洗浄作用を生じ
させる。更に、重力の作用により、スラッジは二次流体
から分離され、凹部１５５内に落下する。更にまた、流
れブースタ４００の貫通孔４２０は、ブースタ４００に
衝突する径方向の給水の流れの上層における局所的な流
れの停滞や、蒸気の蓄積を最小とする。このように、流
れブースタ４００は、管束９０内の低速領域を減ずる一
助となり、凹部１５５が配置されている管板１５０の管
無し中央領域に低速ないし停滞領域を集中させるように
機能することは理解されるであろう。

【００３６】スラッジ含有流体はダウンカマー領域２３
５の下端部から管板１５０に沿って径方向内方に流れる
際、図２、図４、図５及び図６の実線の矢印で概略的に
示すように、凹部１５５の方向に移動する傾向がある。 本発明の一実施例に関して前述したように、スラッジ含
有二次流体が凹部１５５の領域に流れる際、鋭い縁部の
肩部３３０は、スラッジ含有二次流体からのスラッジの
分離を促進する。即ち、二次流体が流れブースタ４００
を通って上方に流れる際、スラッジは、実線の矢印で示
すように、重力で凹部１５５内に落下して沈殿し、それ
により、ほぼスラッジのない二次流体が形成される。凹
部１５５の領域での流体の流速が比較的遅いので、スラ
ッジはスラッジ含有流体から分離され、その一部が凹部
１５５内に落下することは理解されよう。分離されたス
ラッジは、凹部１５５の切頭円錐形の壁面３６０に沿っ
て下方に滑っていき、凹部１５５の底端部３４０により
画成された限られた空間に優先的に蓄積される。吸込み
口４９０が底端部３４０に隣接して配置されているので
、底端部３４０の限られた空間内でのスラッジの蓄積は
、凹部１５５からスラッジを効率良く取り出すことがで
きる。バルブ５００が開放され、バイパスバルブ５０２
が閉じられ、バイパスポンプ５０４が作動されていない
場合、スラッジは吸込み口４９０からパイプ４８０を通
って保持タンク５１０内に導かれ、適宜廃棄される。図
では、バルブ５００は開放され、バイパスバルブ５０２
は閉じられているように示されている。稼働中の蒸気発
生器１０の内側の圧力はその外部の圧力よりも高いので
、バルブ５００が開放されると、スラッジはパイプ４８
０を通って排出される。勿論、ほとんどスラッジのない
流体は、図２、図４、図５及び図６で一点鎖線の矢印で
示すように、流れブースタ４００を通って上昇する。

【００３７】更に、蒸気発生器１０が停止中の場合、蒸
気発生器１０の内側の圧力はその外部の圧力と必然的に
等しくなる。この場合、スラッジを除去するために、ブ
ローダウンが用いられないことは勿論である。この場合
、蒸気発生器１０からスラッジをバイパスループ５０６
を通して除去するためには、バルブ５００を閉じ、バイ
パスバルブ５０２を開放し、且つ、バイパスポンプ５０
４を駆動する。

【００３８】更に、図６に示すように、パイプ４８０を
凹部１５５と連通した状態で、底端部３４０よりも下方
に配置しても良い。パイプ４８０を凹部１５５と連通し
た状態で底端部３４０よりも下方に配置することにより
、分離されたスラッジを重力が吸込み口４９０からパイ
プ４８０内に導き入れることができる。即ち、底端部３
４０の下方にパイプ４８０を配置することで、ブローダ
ウンが一時的にない場合にも、スラッジは蒸気発生器１
０の運転中に凹部１５５から連続的に排出され得ること
は理解されるであろう。凹部１５５の切頭円錐形の壁面
３６０は、優先的にスラッジを吸込み口４９０からパイ
プ４８０内に連続して導入し、スラッジは、除去される
（例えば、ブローダウンを介して除去される）まで、パ
イプ４８０内に蓄積される。

【００３９】現時点で好適と考えられる実施例に沿って
本発明を説明したが、本明細書で開示したことに基づき
、本発明の範囲を逸脱することなく前記実施例を色々と
変更し得ることは、当業者にとり明らかであろう。例え
ば、凹部１５５は、中央レーン３８０に一部の管８０が
配置されているような管束の場合にも適用できる。特許
請求の範囲は、このような変更の全てを包含するもので
ある。

【００４０】以上から理解されるように、本発明は、垂
直に置かれた原子力蒸気発生器内を流れるスラッジ含有
流体からスラッジを除去し、それにより、蒸気発生器内
に配置されている構成要素（例えば、伝熱管）を腐食す
るのに十分な量のスラッジが蒸気発生器内に存在しない
ようにするための装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】典型的な蒸気発生器の縦断面図であり、その中
に配置された本発明による装置を概略的に示している。

【図２】蒸気発生器の一部の縦断面図であり、その中に
配置された本発明による装置を示している。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿っての断面図であ
る。

【図４】蒸気発生器内に配置された本発明の装置を示す
別の部分縦断面図である。

【図５】蒸気発生器の一部の縦断面図であり、その中に
配置された本発明による装置の他の実施例を示している
。

【図６】蒸気発生器の一部の縦断面図であり、その中に
配置された本発明による装置の更に別の実施例を示して
いる。

【符号の説明】

１０　　　　蒸気発生器（熱交換器） ８０　　　　管 １５０　　　　管板（分離手段） １５５　　　　凹部 ３７０　　　　中央レーンブロック ３９０　　　　バッフルプレート（流れ手段）４００　
　　　流れブースタ（流れ手段）４８０　　　　パイプ
（ブローダウン手段）５００　　　　バルブ ５０２　　　　バイパスバルブ ５０４　　　　バイパスポンプ ５１０　　　　スラッジ保持タンク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　垂直に配置された熱交換器内を流れる
   スラッジ含有流体からスラッジを除去するためのスラッ
   ジ除去装置であって、 （ａ）スラッジ含有流体からスラッジを分離するために
   、前記熱交換器内に配置された分離手段と、（ｂ）スラ
   ッジ含有流体から分離されたスラッジを除去するために
   、前記分離手段に配置された吸込み口を有するブローダ
   ウン手段と、 （ｃ）前記分離手段の方にスラッジ含有流体の流れを導
   くために、前記分離手段に隣接して配置された流れ手段
   と、を備えている熱交換器用のスラッジ除去装置。