JPH0660722B2 - 蒸気発生器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は液体金属冷却型高速増殖炉の蒸気発生器に関す
る。

［発明の技術的背景］ 第５図を参照して従来例を説明する。第５図はタンク型
高速増殖炉の概略構成を示す図であり、図中符号１は原
子炉容器である。この原子炉容器１はリングガータ２を
介して原子炉建屋３に支持されている。この原子炉容器
１の外周側には安全容器４が設置されている。この安全
容器４も上記原子炉建屋３に支持されている。原子炉容
器１内には一次冷却材５および炉心６が収容されてい
る。この炉心６は炉心支持機構７を介して原子炉容器１
に支持されている。また上記炉心６は図示しない複数の
燃料集合体および制御棒等から構成されている。原子炉
容器１の上部開口１Ａはルーフスラブ８により閉塞され
ている。上記炉心支持機構７と原子炉容器１との間には
隔壁１０が設置されており、この隔壁１０により原子炉
容器１内を上下に二分して、上方を上部プレナム１１、
下方を下部プレナム１２としている。上記炉心支持機構
７の外周側には中間熱交換器１３および一次主循環ポン
プ１４がルーフスラブ８および隔壁１０を貫通して周方
向交互に等間隔に配置されている。

一方原子炉容器１の外には二次冷却系２１が設置されて
いる。すなわち前記中間熱交換器１３には二次冷却材配
管２２を介して二次主循環ポンプ２３および蒸気発生器
２４が接続されている。また蒸気発生器２４には蒸気系
配管２５および給水系配管２６が接続されており、夫々
図示しないタービン系および給水ポンプに接続されてい
る。

上記構成によると一次冷却材５は炉心６を上方に向って
流通し、その際炉心６の核反応熱により昇温する。昇温
した冷却材５は上部プレナム１１内に流出し、中間熱交
換器１３内に流入口１３Ａを介して流入する。中間熱交
換器１３内に流入した一次冷却材５は二次冷却材と熱交
換して冷却される。冷却された一次冷却材５は下部プレ
ナム１２内に流出し、一次主循環ポンプ１４に吸引され
る。吸引された一次冷却材５は加圧されて炉心６の下方
に配管１４Ａを介して供給される。以下同様のサイクル
をくりかえす。

一方中間熱交換器１３における熱交換により昇温した二
次冷却材は二次冷却材配管２２を介して蒸気発生器２４
に移送される。この蒸気発生器２４にて給水系配管２６
を介して供給される給水と熱交換して冷却され二次主循
環ポンプ２３に吸引される。そしてこの二次主循環ポン
プ２３に加圧されて再度中間熱交換器１３に供給され
る。一方蒸気発生器２４における熱交換により昇温した
給水は蒸気となり、蒸気系配管２５を介してタービン系
に移送されて発電に供される。

このように原子炉容器１内の一次冷却系と原子炉容器１
の外の二次冷却系とを分離させて設置したのは以下のよ
うな理由による。すなわち仮に分離させないで設置した
場合には、万一蒸気発生器２４の伝熱管（該伝熱管内に
は給水又は蒸気が流通している）に破損が発生した場合
に冷却材（例えば液体ナトリウム）と水とが化学反応し
て、該反応により発生する反応生成物の影響が炉心６に
直接およぶこととなり、二次災害を誘引することにもな
りかねないからである。

［背景技術の問題点］ 上記構成によると以下のような問題がある。上述したよ
うに一次冷却材５と水との化学反応、それによる二次災
害を未然に防止する目的より一次冷却系と二次冷却系と
を分離させて設置していてるが、反面これは物量の増大
を来たしている。すなわち原子炉容器１内の一次冷却系
とは別に原子炉容器１の外に二次主循環ポンプ２３およ
び蒸気発生器２４等を設置する必要があり、これに伴な
って各種配管、補助機器はもとよりサポート類も必要と
なるからである。

［発明の目的］ 本発明は以上の点に基づいてなされたものでその目的と
するところは、冷却系としての機能を損なうことなく構
成の簡略化、物量の低減を図ることが可能な蒸気発生器
を提供することにある。

［発明の概要］ すなわち本発明による蒸気発生器は、液体金属冷却型原
子炉のルーフスラブを貫通して同原子炉の原子炉容器内
に挿入され、前記原子炉容器内を上下に区画する隔壁の
上方位置に一次冷却材入口窓を有し且つ前記隔壁の下方
位置に一次冷却材出口窓を有する外胴と、この外胴の内
側に設けられ前記ルーフスラブの上方位置に給水管台と
蒸気管台とを有する内胴と、この内胴の上方に設けられ
た二次冷却材循環ポンプと、この二次冷却材循環ポンプ
から吐出した二次冷却材を前記内胴の内側に形成された
熱交換室に導入する分配母管と、前記熱交換室に設けら
れた蒸気発生用伝熱管と、この蒸気発生用伝熱管の一端
と前記給水管台とを接続する第１の接続管と、前記蒸気
発生用伝熱管の他端と前記蒸気管台とを接続する第２の
接続管と、前記内胴と前記外胴との間に上下方向に間隔
を存して設けられ前記一次冷却材入口窓から流入した一
次冷却材を前記一次冷却材出口窓から流出させる冷却材
熱交換室を前記外胴と前記内胴との間に形成する上下一
対の管板と、これらの管板に両端を固定され前記熱交換
室から流出した二次冷却材を前記冷却材熱交換室に導入
して前記一次冷却材と熱交換させる複数の中間熱交換用
伝熱管と、これらの中間熱交換用伝熱管内を流通した二
次冷却材を前記二次冷却材循環ポンプの吸込口に導入す
る連絡配管とを具備したことを特徴とするものである。

つまり従来原子炉容器内に設置されていた中間熱交換器
としての機能、原子炉容器の外に二次冷却系として設置
されていた蒸気発生器および二次主循環ポンプとしての
機能を１つの蒸気発生器に備え、これを原子炉容器内に
設置することにより従来原子炉容器の外に設置されてい
た二次冷却系を不要とするものである。

［発明の実施例］ 以下第１図および第２図を参照して本発明の第１の実施
例を説明する。第１図は本実施例による蒸気発生器を従
来の中間熱交換器として使用した構成を示す図である。
尚従来と同一部分には同一符号を付して示しその説明は
省略する。第１図中符号５１は蒸気発生器であり、蒸気
発生器５１は従来の中間熱交換器としての機能はもとよ
り、二次冷却系の蒸気発生器および二次主循環ポンプと
しての機能をも備えたものである。この蒸気発生器５１
は、従来の中間熱交換器と同様に炉心支持機構７の外周
側にルーフスラブ８および隔壁１０を貫通して配置され
ている。本実施例の場合には従来原子炉容器１の外に設
置されていた二次冷却系に相当する構成はなく、蒸気発
生器５１からタービン系に直接蒸気が供給されるととも
に、給水ポンプから直接給水が供給される。

以下第２図を参照して蒸気発生器５１の構成を詳細に説
明する。第２図は蒸気発生器５１の断面図であり、図中
符号６１は外胴である。この外胴６１の上部には支持ス
カート６２が取付けられており、この支持スカート６２
を介してルーフスラブ８に支持されている。上記外胴６
１の内周側には内胴６３が配置されている。さらにこの
内胴６３の内周側には内筒６４が設置されている。上記
外胴６１の上方位置の内周側には間隔を存して内壁６５
が配置されている。この内壁６５の下端と外胴６１との
間には上管板６６が設置されている。一方上記内胴６３
の下端部と外胴６１との間には下管板６７が設置されて
いる。これら上管板６６および下管板６７との間は冷却
材熱交換室６８となっており、複数本の中間熱交換用伝
熱管６９が配設されている。尚上記外胴６１には一次冷
却材入口窓７０および一次冷却材出口窓７１が夫々形成
されている。よって一次冷却材５は図中矢印で示すよう
に一次冷却材５は隔壁１０の上方に位置する一次冷却材
入口窓７０から冷却材熱熱交換室６８に流入し、この冷
却材熱熱交換室６８内を下方に流れて隔壁１０の下方に
位置する一次冷却材出口窓７１から流出する。その際上
記中間熱交換用伝熱管６９内を流通する二次冷却材と熱
交換して冷却される。また上記冷却材熱交換室６８の上
方は二次冷却材上部室７２となっており、下方には二次
冷却材下部室７３が形成されている。上記二次冷却材上
部室７２には連絡配管７４が連結されており、この連絡
配管７４には二次冷却材循環ポンプ８１が接続されてい
る。この二次冷却材循環ポンプ８１はセンターリターン
型電磁ポンプであり、蒸気発生器５１の上端中央部に位
置している。この二次冷却材循環ポンプ８１は以下のよ
うな構成となっている。図中符号８２は前記連絡配管７
４に接続され上端を閉塞された外管である。この外管８
２には内管８３が接続されている。上記内管８３の外周
側には内部鉄芯８４が設置されているとともに、外管８
２の外周側には固定子８５が設置されている。そして二
次冷却材上部室７２内の二次冷却材を電磁ポンプ作用に
より連絡配管７４を介して吸引し、外管８２および内管
８３を介して吐出する。上記内管８３には分配母管９１
が接続されている。上記二次冷却材循環ポンプ８１より
吐出された二次冷却材はこの分配母管９１を介して下方
の熱交換室９２内に流出する。上記熱交換室９２は前記
内筒６４と内胴６３の内周側に配置された分離シュラウ
ド９３との間に形成されており、この熱交換室９２内に
はヘリカルコイル状の蒸気発生用伝熱管９４が配設され
ている。また上記分離シュラウド９３と内胴６３との間
は、下降管室９５となっている。この下降管室９５内に
は内胴６３の上端に設けられた給水管台９７と蒸気発生
用伝熱管９４の下端とを接続する第１の接続管としての
下降伝熱管９６が配設されている。この下降伝熱管９６
内には内胴６３の上端に接続された給水管台９７を介し
て流入する給水が流通し、下降伝熱管９６内を下降した
給水は前記蒸気発生用伝熱管９４内に下方から流入す
る。その際前記分配母管９１より流出した二次冷却材と
熱交換して蒸気となる。そして、蒸気発生用伝熱管９４
内で発生した蒸気は内胴６３の上端に設けられた蒸気管
台９８と蒸気発生用伝熱管９４の上端とを接続する第２
の接続管としての上昇伝熱管９９を流通し、蒸気管台９
８に接続された蒸気管（図示せず）を介して図示しない
タービン系に移送される。一方冷却された二次冷却材は
二次冷却材下部室７３内に流下し、再度前記中間熱交換
用伝熱管６９内に流入する。尚熱交換室９２内の二次冷
却材は自由液面１０１を有しており、原子力発電プラン
トの起動・停止に伴なう二次冷却材の膨張・収縮はこの
自由液面１０１の変化により効果的に吸収される。また
図中符号１１１はドレン配管である。このドレン配管１
１１はその下端を二次冷却材下部室７３内まで延長して
その下端を開口している。また上端は分配母管９１およ
び二次冷却材循環ポンプ８１の内管８３内を延長されて
外管８２を貫通して外部まで配設されている。

前記外胴６１の隔壁１０の貫通部にはマノメータシール
機構１２１が設置されている。また内壁６５の上端と内
胴６３との間にはベローズ１３１が設置されている。こ
のベローズ１３１により一次冷却材５の上方に充填され
たカバーガス１４１のバウンダリを形成するとともに、
内胴６３側と外胴６１側との熱膨張差を吸収している。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず一次冷却材
５は一次冷却材入口窓７０を介して冷却材熱交換室６８
内に流入する。この冷却材熱交換室６８内を降下して一
次冷却材出口窓７１を介して下部プレナム１２内に流出
する。その際中間熱交換用伝熱管６９内を上昇している
二次冷却材と熱交換して冷却される。これに対して二次
冷却材は昇温して二次冷却材上部室７２内に流出する。
さらに連絡配管７４を介して二次冷却材循環ポンプ８１
に吸引され二次冷却材循環ポンプ８１の外管８２、内管
８３および分配母管９１を介して熱交換室９２内に流出
する。熱交換室９２内に流出した二次冷却材はこの熱交
換室９２内を降下して二次冷却材下部室７３内に流出す
る。その際蒸気発生用伝熱管９４内を上昇する給水と熱
交換して冷却される。一方給水は加熱されて蒸気とな
り、蒸気管台９８を介してタービン系に移送され発電に
供される。尚上記給水は給水管台９７を介して下降伝熱
管９６内に供給され、蒸気発生用伝熱管９４に下方から
流入するものである。以下同様のサイクルをくりかえ
す。

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。

（１）まず本実施例の蒸気発生器５１は従来の中間熱交
換器しての機能を有することはもとより、従来原子炉容
器１の外部に分離して設置されていた蒸気発生器および
二次主循環ポンプとしての機能をも備えており、よって
本実施例の蒸気発生器５１を原子炉容器１に設置すれ
ば、従来のように原子炉容器１の外に二次冷却系を分離
した状態で設置する必要はない。したがって構成を大幅
に簡略化することができ、従来懸念されていた物量増大
という問題を解消することができる。また当然のことな
がら関連する電気計装設備、空調設備および原子炉建屋
の簡略化、コンパクト化を図ることができ、コストの低
減を図る上で極めて効果的である。

（２）また蒸気発生器５１に二次冷却材循環ポンプ８１
を設置しているので、従来のように別体に設置していた
場合に比べて二次冷却材の循環経路が大幅に短縮化さ
れ、かつ流路抵抗も小さくなるので、二次冷却材循環ポ
ンプ８１としても小さなもので事足りることとなる。

（３）また万一蒸気発生用伝熱管９４が損傷して、給水
と冷却材とが反応して反応生成物が発生するようなこと
があっても、一次冷却材５と二次冷却材とは分離してい
るので何等問題はない。

次に第３図を参照して第２の実施例を説明する。この第
２の実施例は支持スカート１６２を内胴６３の上部より
とっている。そしてこの支持スカート１６２と連絡配管
７４との間にはベローズ２３１が設置されている。他の
構成は前記第１の実施例と同じでありその説明は省略す
る。

この第２実施例によれば前記第１の実施例と同様の効果
を奏することができるのはもとより、内胴６３の重量が
直接ルーフスラブ８に作用するために、中間熱交換用伝
熱管６９および上管板６６および下管板６７に作用する
荷重を軽減することができ、構造健全性の向上を図るこ
とができる。またベローズ２３１についても連絡管７４
の周囲のみであるので前記第１の実施例に比べて小さな
もので足りる。

次に第４図を参照して第３の実施例について説明する。
この第３の実施例は前記第２の実施例における分離シュ
ラウド９３を削除するとともに、下降伝熱管１９６を内
筒６４内に配設したものである。

したがって前記第２の実施例と同様の効果を奏すること
ができるとともに、分離シュラウドを削除するとにより
構成の簡略化を図ることが可能となる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明による蒸気発生器によると、
従来のように原子炉容器の外に二次冷却系を分離して設
置する必要がなく、構成の簡略化およびプラントのコン
パクト化を図ることができ、コストの低減を効果的に図
ることができる等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示す図
で、第１図はタンク型高速増殖炉の縦断面図、第２図は
蒸気発生器の縦断面図、第３図は第２の実施例を示す蒸
気発生器の縦断面図、第４図は第３の実施例を示す蒸気
発生器の縦断面図、第５図は従来のタンク型高速増殖炉
の構成を示す図である。 １……原子炉容器、５……一次冷却材、８……ルーフス
ラブ、１０……隔壁、５１……蒸気発生器、６１……外
胴、６３……内胴、６４……内筒、６６……上管板、６
７……下管板、６８……冷却材熱交換室、６９……中間
熱交換用伝熱管、７２……二次冷却材上部室、７３……
二次冷却材下部室、８１……二次冷却材循環ポンプ、９
２……熱交換室、９４……蒸気発生用伝熱管、９７……
給水管台、９８……蒸気管台。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体金属冷却型原子炉のルーフスラブを貫
   通して同原子炉の原子炉容器内に挿入され、前記原子炉
   容器内を上下に区画する隔壁の上方位置に一次冷却材入
   口窓を有し且つ前記隔壁の下方位置に一次冷却材出口窓
   を有する外胴と、この外胴の内側に設けられ前記ルーフ
   スラブの上方位置に給水管台と蒸気管台とを有する内胴
   と、この内胴の上方に設けられた二次冷却材循環ポンプ
   と、この二次冷却材循環ポンプから吐出した二次冷却材
   を前記内胴の内側に形成された熱交換室に導入する分配
   母管と、前記熱交換室に設けられた蒸気発生用伝熱管
   と、この蒸気発生用伝熱管の一端と前記給水管台とを接
   続する第１の接続管と、前記蒸気発生用伝熱管の他端と
   前記蒸気管台とを接続する第２の接続管と、前記内胴と
   前記外胴との間に上下方向に間隔を存して設けられ前記
   一次冷却材入口窓から流入した一次冷却材を前記一次冷
   却材出口窓から流出させる冷却材熱交換室を前記外胴と
   前記内胴との間に形成する上下一対の管板と、これらの
   管板に両端を固定され前記熱交換室から流出した二次冷
   却材を前記冷却材熱交換室に導入して前記一次冷却材と
   熱交換させる複数の中間熱交換用伝熱管と、これらの中
   間熱交換用伝熱管内を流通した二次冷却材を前記二次冷
   却材循環ポンプの吸込口に導入する連絡配管とを具備し
   たことを特徴とする蒸気発生器。
2. 【請求項２】前記二次冷却材循環ポンプは、電磁ポンプ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蒸
   気発生器。
3. 【請求項３】前記蒸気発生用伝熱管は、ヘリカルコイル
   状に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の蒸気発生器。