JPH1130686A - 液体金属冷却型原子炉の蒸気発生器および冷却システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】機器構造および配置を簡素化して配管長を短縮
し、それにより原子炉建屋の空間容積の削減およびプラ
ント建設コストの低減を図るとともに、電磁ポンプ単体
を蒸気発生器の内部から配管を切断せずに取外して補修
することができるようにする。 【解決手段】液体金属をその内部で流下させる縦長な円
筒状の本体胴１４と、本体胴の内部中心位置に同軸的に
配置され、その内部に本体胴内で流下した液体金属を下
端側から導入し得る内筒１６と、内筒の上部に設けら
れ、導入した液体金属に上昇流を起こさせる電磁ポンプ
２２と、本体胴と内筒との間にその内筒を囲む配置で設
けられ、その内部に水を流通させることにより液体金属
と水との熱交換を行って蒸気を発生させるヘリカルコイ
ル型の伝熱管束１７とを備える。電磁ポンプは、本体胴
の上部から吊り下げ状態で支持され、かつ本体胴の上部
に着脱可能に嵌合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却材としてナト
リウム等の液体金属を使用する液体金属冷却型原子炉に
おける二次冷却系の構成、特に蒸気発生器およびその蒸
気発生器を用いた冷却システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷却材としてナトリウム等の液体金属を
使用する液体金属冷却型原子炉、例えば高速増殖炉で
は、原子炉冷却材としての一次冷却材が放射能を帯びる
ため、この一次冷却系は蒸気発生系から隔離されてい
る。また、ナトリウムは水と反応し易いため、蒸気発生
器で万一ナトリウム水反応が生じた場合にも、一次系に
その反応が影響しないように二次冷却系が設置されてい
る。

【０００３】従来の液体金属冷却型原子炉における冷却
系について図２０を参照して説明する。原子炉容器１の
中には、燃料を装荷した炉心２が配置され、この炉心を
冷却する液体金属、例えばナトリウム等の冷却材３が装
填される。原子炉容器１内には一次ポンプ４が設けられ
るとともに、一次冷却材と二次冷却材との熱交換を行う
中間熱交換器５からなる一次冷却系が設けられている。

【０００４】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二次主循環
ポンプ７とにより構成されている。従来の構成では、こ
の二次主循環ポンプ７に機械式ポンプが採用されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の二次冷
却系の配管構成によれば、二次主循環ポンプ７と蒸気発
生器６とが個別に設置され、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属設備の規模を大型化するため、
設備的に不経済となる問題があった。

【０００６】また、蒸気発生器６と二次主循環電磁ポン
プ７とを接続する配管８ｂの接続部はいずれも固定され
たアンカー点になるため、各機器を接続する配管８ａ，
８ｂ，８ｃには、熱膨脹吸収するために途中部分に配管
ループを形成したり、蛇行させる必要があった。そのた
め、配管が占める空間容積が大きく、付帯設備が大型化
する問題があった。

【０００７】このことから従来では、機器構造や配置を
簡素化して配管長を短縮する工夫がなされ、例えば特公
平７−７０８８「液体金属冷却型原子炉の冷却装置」等
が提案されている。この提案は、蒸気発生器内部に電磁
ポンプを合体させ、配管構成の簡素化を図ることを目的
に案出されたものであるが、さらに、電磁ポンプが万一
の故障の場合にも配管を切断せずに取出して補修できる
構成とすることが望まれる。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、機器構造および配置を簡素化して配管長を
短縮し、それにより原子炉建屋の空間容積の削減および
プラント建設コストの低減が図れるとともに、電磁ポン
プ単体を蒸気発生器の内部から配管を切断せずに取外し
て補修することができる液体金属冷却型原子炉の蒸気発
生器および冷却システムを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、液体金属をその内部で流下させ
る縦長な円筒状の本体胴と、この本体胴の内部中心位置
に同軸的に配置され、その内部に前記本体胴内で流下し
た液体金属を下端側から導入し得る内筒と、この内筒の
上部に設けられ、導入した液体金属に上昇流を起こさせ
る電磁ポンプと、前記本体胴と内筒との間にその内筒を
囲む配置で設けられ、その内部に水を流通させることに
より液体金属と水との熱交換を行って蒸気を発生させる
ヘリカルコイル型の伝熱管束とを備えた液体金属冷却型
原子炉の蒸気発生器において、前記電磁ポンプは、前記
本体胴の上部から吊り下げ状態で支持され、かつ前記本
体胴の上部に着脱可能に嵌合されていることを特徴とす
る液体金属冷却型原子炉の蒸気発生器を提供する。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１記載の液体金
属冷却型原子炉の蒸気発生器において、本体胴の上部に
液体金属入口ノズルが上方から接続され、かつその液体
金属入口ノズルから入った液体金属はヘリカルコイル型
の伝熱管束の上部プレナムに排出される構成とされてお
り、さらに前記上部プレナムの液面部にオーバフローノ
ズルを有するオーバフロー管が前記伝熱管束の一部を利
用して外部に連通していることを特徴とする液体金属冷
却型原子炉の蒸気発生器を提供する。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１記載の液体金
属冷却型原子炉の蒸気発生器において、本体胴の下部に
はこの本体胴の下方に設置されたダンプと連通する連通
管が設けられ、かつ、その連通管の途中に液体金属と水
との反応時の圧力を解放する圧力解放板が設置されてい
ることを特徴とする液体金属冷却型原子炉の蒸気発生器
を提供する。

【００１２】請求項４の発明は、請求項１記載の液体金
属冷却型原子炉の蒸気発生器において、本体胴の低温部
位である下部または伝熱管束位置に、その本体胴を支持
するためのスカート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器を提供する。

【００１３】請求項５の発明は、請求項１記載の液体金
属冷却型原子炉の蒸気発生器において、ヘリカルコイル
型伝熱管束の内側に設置された内筒の内部に電磁ポンプ
を内包設置し、かつ、その下方にナトリウム−水反応事
故時に発生する圧力波を吸収するためのガス空間プレナ
ムを設けたことを特徴とする液体金属冷却型原子炉の蒸
気発生器を提供する。

【００１４】請求項６の発明は、請求項１記載の液体金
属冷却型原子炉の蒸気発生器において、ヘリカルコイル
型伝熱管束の内側に設置された内筒の内部に電磁ポンプ
を内包設置し、その電磁ポンプの吐出ノズルを本体胴の
下部の鏡板に貫通させるとともに外部に連通させたこと
を特徴とする液体金属冷却型原子炉の蒸気発生器を提供
する。

【００１５】請求項７の発明は、請求項６記載の液体金
属冷却型原子炉の蒸気発生器において、内包する電磁ポ
ンプを２基並列した構成とし、その並列した電磁ポンプ
を上下２段設置として、合計４基の電磁ポンプを並列運
転するようにしたことを特徴とする液体金属冷却型原子
炉の蒸気発生器を提供する。

【００１６】請求項８の発明は、請求項７記載の液体金
属冷却型原子炉の蒸気発生器において、内包される電磁
ポンプは流路構成が二重円筒管構成とされ、かつ二重円
筒管の両側に電磁コイルを配置するアニュラリニア型ダ
ブルステータ電磁ポンプであり、その内側ステータの支
持は、ステータ下部にて外側と剛接合されており、ま
た、内側ステータの上部は、外側ダクトと軸方向でスラ
イド可能な支持構造とされ、内側ステータ上部には外側
ダクトを貫通する電線管が連通することを特徴とする液
体金属冷却型原子炉の蒸気発生器を提供する。

【００１７】請求項９の発明は、請求項１から８までの
いずれかに記載の蒸気発生器を用いた冷却システムであ
って、オーバフロー管は蒸気発生器の本体胴の下部から
に外部に導出されてオーバフロータンクに連通し、その
オーバフロータンク内にはオーバフローしたナトリウム
の純化を行うためのコールドトラップが内蔵され、その
コールドトラップで純化したナトリウムは前記蒸気発生
器のホットプレナムに汲み上げられるようにしたことを
特徴とする液体金属冷却型原子炉の冷却システムを提供
する。

【００１８】請求項１０の発明は、請求項９記載の液体
金属冷却型原子炉の冷却システムにおいて、内蔵する電
磁ポンプを蒸気発生器外の構造物より支持したことを特
徴とする液体金属冷却型原子炉の冷却システムを提供す
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る蒸気発生器の
実施形態について、図面を参照して説明する。

【００２０】図１および図２は、本発明の第１実施形態
による蒸気発生器の構造を示している。

【００２１】本実施形態の蒸気発生器１０ａは、上下両
端部が上鏡板１４ａおよび下鏡板１４ｂによってそれぞ
れ閉塞された縦長な円筒状の本体胴１４を有し、この本
体胴１４はその下端部に設けられた支持スカート２１に
より架台２７に支持されている。本体胴１４の内側に
は、内部中心位置に同軸的に内筒１６が配置されてい
る。

【００２２】この内筒１６の周囲には多数本の伝熱管１
３がヘリカルコイル状に巻回され、層状に配置されてヘ
リカルコイル型伝熱管束１７を構成している。このヘリ
カルコイル型伝熱管束１７の上下両端部は、それぞれ蒸
気管板１９および給水管板１２に接続されている。

【００２３】蒸気管板１９および給水管板１２は、それ
ぞれ蒸気管台１１ａおよび給水管台１１ｂ内に固定され
ている。蒸気管台１１ａは本体胴１４の上部外側部に取
付けられ、給水管台１１ｂは下鏡板１４ｂに取付けられ
ている。また、本体胴１４の上部には液体金属入口ノズ
ル１５が設けられ、蒸気発生器上部プレナム１３内の液
体金属を流量配分するためのリングヘッダ１５ａに接続
されている。

【００２４】内筒１６の内側上端部には電磁ポンプ２２
が設けられ、この電子ポンプ２２は液体金属出口ノズル
としての電磁ポンプノズル２３に連絡管２４を介して接
続され２ている。また、本体胴１４の上部には支持フラ
ンジ２５が設けられ、電磁ポンプ２２は吊り下げられた
状態で、内筒１６に接続された支持フランジ２５の上端
の平板２６とボルト（図示せず）により結合されてい
る。

【００２５】本実施形態に係る液体金属冷却型原子炉の
蒸気発生器においては、中間熱交換器によって加熱され
た液体金属ナトリウムが入口配管を通って液体金属入口
ノズル１５から本体胴１４の内部に供給され、ヘリカル
コイル型伝熱管束１７の外側を下降しながら給水と熱交
換して蒸気を発生せしめる。

【００２６】熱交換により温度が低下した液体金属ナト
リウムは、本体胴１４の下部で流れが反転して伝熱管束
１７のコイル中心側に配置されている内筒１６内を上昇
し、この内筒１６に設けられた電磁ポンプ２２により吸
い出される。

【００２７】また、蒸気発生器１０ａ内の液体金属ナト
リウムはオーバフロー方式による自由液面をもち、これ
により温度変化による二次系内でのナトリウム体積膨張
が吸収される。また、前記の構成によれば、従来設置さ
れていた二次系主循環ポンプの代替として電磁ポンプ２
２が蒸気発生器１０ａに内蔵合体されているため、機器
配置が簡素化し、配管長も短縮化される。したがって、
建屋などの付帯設備の小型化、ひいてはプラント建設コ
ストの低減が図れる。また、電磁ポンプ２２の補修は、
蒸気発生器に接続される配管を切断しなくても、引き抜
き補修が可能となり、保守，補修性が向上し、運転し易
いプラントとなる。

【００２８】このように、本実施形態の蒸気発生器によ
れば、蒸気管台１１ａと給水管台１１ｂとを本体胴１４
の上部外側部と下鏡板１４ｂとにそれぞれ設置し、液体
金属入口ノズル１５および電磁ポンプ出口ノズル２３を
本体胴４の上部に設置したことから、液体金属配管と水
・蒸気配管とが互いに分離される。また、電磁ポンプ出
口ノズル２３を本体胴１４よりも上部に配置することに
より、蒸気発生器１０ａの全高を低くすることができ
る。

【００２９】さらに、電磁ポンプ２２は、内筒１６およ
び平板２６を介して支持フランジ２５にボルトで接合さ
れていること、および電磁ポンプ出口ノズル２３と連絡
管２４とは嵌合構造によって接合されていることから、
万一、電磁ポンプ２２の補修が必要になった場合にも、
本体胴１４から容易に引き抜くことができる等の作用効
果が奏される。

【００３０】また、本実施形態では、ヘリカルコイル型
の伝熱管束１７の上部プレナム１３の内液面部にオーバ
フローノズル２０が設置されている。このオーバフロー
ノズル２０にはオーバフロー管２０ａが接続され、この
オーバフロー管２０ａはヘリカルコイル型伝熱管束１７
の一部を利用して構成してある。オーバフローした液体
金属ナトリウムは、下鏡板１４ｂに設けられたオーバフ
ローノズル管２０ａの下端から図示しないオーバフロー
タンクに流出する。

【００３１】このような構成によれば、オーバフロー管
２０ａを設置することにより、プラントの起動・停止に
伴う液体金属の膨張・収縮による蒸気発生器内の液体金
属ナトリウムの液面の変動高さを考慮する必要がなくな
り、蒸気発生器全高の低減が可能となる。

【００３２】なお、本実施形態では、万一の伝熱管１３
の破損事故に備え、下鏡板１４ｂに破損時の発生圧力を
蒸気発生器の下部に設置されたダンプタンク（図示せ
ず）に開放するため、該ダンプタンクと連通するための
連通配管４０が設けられている。この連通配管４０の途
中には、圧力解放板が設置されている。

【００３３】このような構成によれば、下鏡板１４ｂの
圧力開放ラインが形成されるので、事故時においても信
頼性の高い圧力解放系を供給でき、主系統における発生
圧力の低減および反応生成物の移動を抑止することがで
きる。また、事故後の補修範囲の縮小化および構造材へ
の影響も抑止することができる。

【００３４】また、本体胴１４の下部には、蒸気発生器
１０ａを建屋躯体である架台２７に支持するための支持
スカート２１が設けられ、蒸気発生器１０ａを下置き支
持しており、この支持スカート２１の具体的な設置レベ
ルは、蒸気発生器１０ａの上方向への熱膨張による変位
量が、図示しない中間熱交換器の上方向への熱膨張によ
る変位量とほぼ等しくなるような位置としている。

【００３５】このように、支持スカート２１を蒸気発生
器の本体胴１４の下部に設けることにより、以下の効果
がある。

【００３６】まず、蒸気発生器１０ａの下部は、内包す
る液体金属ナトリウムの温度が給水側の熱交換より低温
となった部位であり、そこを支持スカート２１による支
持位置とすることで、支持スカート２１に生じる熱応力
を小さくすることができ、支持スカート２１の構造健全
性上有利なものとなる。

【００３７】また、蒸気発生器を下置きとすることで、
蒸気発生器は、運転中は上方向に熱膨張する。これに従
い、液体金属入口ノズル１５および電磁ポンプ出口ノズ
ル２３にも上方向への変位量が生じる。

【００３８】ここで、液体金属入口ノズル１５および電
磁ポンプ出口ノズル２３に接続する図示しない二次主冷
却系配管は中間熱交換器に接続されているが、その中間
熱交換器と二次主冷却系配管接続部も熱膨張により上方
向に延びる構造となっている。そこで、中間熱交換器お
よび蒸気発生器が互いに上方向にほぼ同じ変位量で延び
ることから両者の相対変位は相殺され、引き回される二
次主冷却系配管には強制変位が作用せず、二次主冷却系
配管の構造健全性上有利なものとなる。

【００３９】図３および図４は本実施形態の変形例を示
している。

【００４０】この変形例では、本体胴１４の上部プレナ
ム１３内に複数の電磁ポンプ３０を環状配置で設けてあ
る。これらの電磁ポンプ３０の上方に、１つの電磁ポン
プ出口ノズル２３が、複数の電磁ポンプ３０の吐出流量
を混合して流出させるために、上鏡板１４ａ部に配置し
て設けてある。その他の構成は図１と略同様である。

【００４１】このような構成によれば、中規模の電磁ポ
ンプ３０を複数配置することにより、万一、１基が故障
しても他の３基による運転が可能となり、プラント稼働
率の向上に繋る。

【００４２】図５は、本発明に係る蒸気発生器の第２実
施形態を示している。

【００４３】本実施形態の蒸気発生器１０ｂでは、内筒
１６内に電磁ポンプ５０をヘリカルコイル型伝熱管束１
７の内側レベルまで懸架し、上部フランジである平板２
６により吊下げ支持している。内筒１６の下方には、下
端部を蒸気発生器のコールドプレナム５１側に解放し、
その内部にガス空間プレナム５２を有するバッファ５３
が設置されている。

【００４４】この蒸気発生器１０ｂの入口ノズル５４か
ら流入した高温の液体金属ナトリウムは、内筒１６の周
囲のヘリカルコイル型伝熱管束１７を下降する間に熱交
換した後、蒸気発生器底部で反転し、内筒１６内を上昇
する。上昇した液体金属ナトリウムは、電磁ポンプ５０
に吸い込まれ、出口配管５５を通って図示しない二次主
冷却系配管に送り出される。

【００４５】また、蒸気発生器底部には、放出系ノズル
５６が設けられており、万一、伝熱管束１７にリークが
生じた場合には、ナトリウム・水反応時の圧力により、
放出系ノズル５６の下流に設置された図示しないラプチ
ャーディスクが破壊し、反応生成物は、放出系ノズル５
６の下流側の図示しないダンプタンク内に放出される。

【００４６】本実施形態によれば、電磁ポンプ５０をヘ
リカルコイル型伝熱管束１７の内方に設置することによ
り、電磁ポンプ５０の周辺温度を低くすることができ
る。すなわち、入口ノズル５４から流入した高温の液体
金属ナトリウムが伝熱管束１７に沿って下降するに従い
熱交換により温度が低下する領域に、電磁ポンプ５０を
設置することで、電磁ポンプ５０に対するナトリウムの
熱的影響を緩和し、電磁ポンプ５０の健全性向上を図る
ことができる。

【００４７】また、ガス空間プレナム５２を有するバッ
ファ５３を設置することにり、ナトリウム・水反応が生
じた場合に発生する大きな圧力を緩和することができ
る。すなわち、ナトリウム・水反応が生じると、そのと
き発生する圧力が伝播し、蒸気発生器のみならず、蒸気
発生器に繋る図示しない中間熱交換器、ダンプタンク等
の機器に影響し、構造設計上の重要な要因とになってい
る。本実施形態ではバッファ５３を設置することによ
り、ナトリウム・水反応時の圧力を緩和することがで
き、圧力を受ける機器の設計の合理化、健全性の向上を
図ることができる。

【００４８】図６および図７は、本発明の第３実施形態
を示している。

【００４９】本実施形態の蒸気発生器１０ｃでは、セン
ターパイプとしての内筒１６内に電磁ポンプ６０を蒸気
発生器の上部フランジ２５から吊り下げ支持している。

【００５０】この電磁ポンプ６０は吸込口６１を電磁ポ
ンプ上方に設け、吐出口６２を下方に設けている。この
吐出口６２は、蒸気発生器底部に溶接固定された出口配
管６３に嵌合部からの漏れを抑制するようピストンリン
グシール６４を設けた部分で嵌合される。

【００５１】入口ノズル６５から入った高温の液体金属
ナトリウムが、内筒１６の周囲の伝熱管束１７の間を下
降する間に伝熱管束１７内の水と熱交換した後、約３０
０°となって、蒸気発生器底部で反転し、内筒１６を上
昇する。上昇した液体金属ナトリウムは、電磁ポンプ６
０の周囲を上昇し、吸込口６１から電磁ポンプ６０に吸
い込まれ、電磁ポンプ本体で加圧される。そして、吐出
口６２から吐出され、出口配管６３を通って、図示しな
い二次主冷却系配管に送り出される。ピストンリングシ
ール６４を設けた嵌合部は、電磁ポンプ６０と出口配管
６３との間の熱膨張変位差を吸収する。

【００５２】本実施形態によれば、電磁ポンプ６０の出
口配管６３を蒸気発生器底部に設けたことにより、熱交
換して約３５０°と温度の低くなったナトリウムを内包
する出口配管６３を、ほぼ同じ温度のナトリウム中を通
して蒸気発生器底部に貫通させることができ、上部の高
温ナトリウム（約５００℃）領域で蒸気発生器壁を貫通
する場合に比べて出口配管貫通部の構造信頼性を高める
ことができる。

【００５３】なお、本実施形態においては、図８および
図９に示すように、大容量の電磁ポンプ１基に代えて、
複数基の小型の電磁ポンプ６０ａを並列に設置する構成
としてもよい。この場合、１基で用いた場合の１／４の
流量の小型のポンプを４基設置している。

【００５４】このような構成によれば、蒸気発生器１０
ｃの外径は多少大きくなるが、電磁ポンプ６０ａの１基
毎に図示しない逆流防止装置を設け、１基故障時にも残
りのポンプを運転することにより、１基設置で電磁ポン
プが故障した場合のように流量が０となることはない。

【００５５】図１０は、本発明の第４実施形態を示して
いる。

【００５６】本実施形態の蒸気発生器１０ｄでは、図
８，９に示した第３実施形態の変形例と同様に、内筒１
６内に図６，７に示した電磁ポンプの約１／４の容量を
有する同仕様の４基の電磁ポンプ７０が設置されてい
る。但し、この電磁ポンプ７０は図１１，１２に示すよ
うに、上下２基ずつのもの７０ａ，７０ａ，７０ｂ，７
０ｂに分かれており、上部２基の電磁ポンプ７０ａは、
蒸気発生器上部の支持フランジ２５の平板２６から、支
持筒７１を介して吊り下げ支持されている。下部２基の
電磁ポンプ７０ｂは、上部２基の電磁ポンプ７０ａに接
続された支持板７２を介して支持されている。

【００５７】上部２基の電磁ポンプ７０ａは、上部に吸
い込み口７３を有し、吐出口７４は、出口配管７５に嵌
合されている。出口配管７５は、蒸気発生器底部に設け
た吐出ヘッダ７６に溶接固定されている。

【００５８】下部２基の電磁ポンプ７０ｂは、上部２基
の電磁ポンプ７０ａの並びと平面上で直角に交差した配
置で設置され、上面側の吸込み口７７を有し、吐出口７
６は、吐出ヘッダに嵌合接続される。前記４基の電磁ポ
ンプ７０から吐出された液体金属ナトリウムは、吐出ヘ
ッダ７６に集まり、蒸気発生器１０ｄから吐出される。

【００５９】このように構成された本実施形態の電磁ポ
ンプ内蔵型の蒸気発生器１０ｄによれば、図６に示した
蒸気発生器とほぼ同一径の内筒１６内に４基の電磁ポン
プ７０を設置することができ、図示しない例えば逆止弁
のような逆流防止装置を設けることで、電磁ポンプが１
基故障しても、残りのポンプを運転することにより、電
磁ポンプ１基のみ設置の場合のように流量が０となるこ
とはない。なお、本実施形態の変形例としては、図示し
ないが１基設置時の電磁ポンプ容量の１／２容量の電磁
ポンプを２基上下に並べて設置した構成とすることも可
能である。

【００６０】図１３〜図１５は、本発明の第５実施形態
を示している。

【００６１】本実施形態の蒸気発生器１０ｅでは電磁ポ
ンプ８０の外側ステータ８１を支持するケーシング８２
の下端に、内側に突出した内側ステータサポート８３が
設けられ、この内側ステータサポート８３上に内側ステ
ータ８４が固定設置支持されている。

【００６２】また、内側ステータ８４の上部には、振れ
止め用サポート８５が設けられ、外側ステータダクト８
６との間で接触支持されている。内側ステータ８４の頂
部には、ケーブル配管８７が溶接により接続され、ケー
ブル配管８７は、出口配管８８を貫通し、上部ガス空間
で開口する。

【００６３】以上のように構成された電磁ポンプ８０に
より、内側ステータ８４は、内側ステータサポート８３
により支持され、また内側コイルに電源供給を行う図示
していない内側ステータケーブルは、ケーブル配管８６
内を通して外部に引き出される。

【００６４】以上のように構成された電磁ポンプ８０に
より、内側ステータ８４の重量を、上部で外側ダクト８
６により支持する場合は、ステータ支持のために外側ダ
クトの厚肉化または支持構造の追加が必要であったもの
が、もともと外側ステータ８０を支持するために厚肉構
造であったケーシング８７により支持することができ、
構造を簡素化することができる。

【００６５】また、内側ステータ用電源ケーブルを通過
させるケーブル配管８７を内側ステータ８４の頂部に設
けたことにより、電源ケーブルを最短距離で上部へ導く
ことができ、図示しない蒸気発生器外へ取り出すことが
できる。

【００６６】図１６および図１７は、本発明の第６実施
形態を示している。

【００６７】本実施形態の蒸気発生器１０ｆの基本構成
は、図６に示した第３実施形態と略同様であるが、電磁
ポンプ９０が本体胴１４の上方に設けられたコンクリー
ト製の据付床９１から支持円筒９２を介してこれと一体
となった内筒１６内に吊り下げ支持される点が異なる。
また、支持円筒９２と蒸気発生器上部とは、ベローズ９
３により結合されている。

【００６８】このように構成された電磁ポンプ内蔵型の
蒸気発生器において、電磁ポンプ９０は、据付床９１か
ら支持円筒９２によって吊り下げ支持される、なお、据
付床９１は、建屋から支持された支持構造物等を適用し
てもよい。また、蒸気発生器上部と支持円筒９２とを結
合するベローズ９３により、蒸気発生器の熱膨張変位と
支持円筒９２との熱膨張変位差とを吸収しながら、蒸気
発生器内の雰囲気と外気の気密を保持している。

【００６９】図１８は、本発明に係る冷却システムの実
施形態としての第７実施形態を示している。

【００７０】この図１８に示すように、本実施形態の冷
却システムでは、蒸気発生器１００のホットプレナム内
にオーバーフローノズル１０１が設置され、設定液位を
超えた液体金属ナトリウム１０２は、オーバーフローノ
ズル１０１を介し、オーバーフローライン１０３を介し
て下降するようになっている。オーバーフローライン１
０３は、伝熱管１０４とともにヘリカルコイルを構成し
ており、オーバーフローした高温の液体金属ナトリウム
は下降するに従って蒸気発生器１００の胴部内を流れる
液体金属ナトリウム１０２の温度低下に伴って温度が下
がる。

【００７１】低温となったオーバーフローナトリウム
は、蒸気発生器１００より低いレベルに設置されたオー
バーフロータンク１０５に流入する。オーバーフロータ
ンク１０５に流入した液体金属ナトリウムは、オーバー
フロータンク１０５内に設置されたコールドトラップ１
０６により純化された後、汲上げ電磁ポンプ１０７によ
り汲み上げられ、再び蒸気発生器１００に戻される。即
ち、本実施形態では、オーバーフロータンク１０５が全
ループ兼用となっている。

【００７２】このように構成された本実施形態の冷却シ
ステムによると、オーバーフロータンク１０５内にコー
ルドトラップ１０６を内蔵したことにより、ナトリウム
純化系機器の配置スペースを削減することができ、コン
パクトな配置設計が可能となる。

【００７３】図１９は第７実施形態の変形例を示してい
る。即ち、この図１９の変形例では、汲上げ電磁ポンプ
１０７により汲み上げられた液体ナトリウムを、二次主
冷却系のコールドレグ配管１０８に、還流ライン１０９
を介して戻すようにしたものである。

【００７４】このような構成によっても、前記同様に、
機器配置スペースの削減、構成のコンパクト化等の効果
が奏される。

【００７５】

【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、ナトリウム配管切断等を必要とすることなく、電磁
ポンプを単独で蒸気発生器から引き抜くことが可能な電
磁ポンプ内蔵型の蒸気発生器を実現することができ、そ
れによりポンプと蒸気発生器とを接続するナトリウム配
管が削減でき、配置スペースも削減することができる。
したがって、液体金属冷却型原子炉の二次冷却系を簡素
化し、プラント建設コストを低減することができる等の
優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蒸気発生器の第１実施形態を示す
全体断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】前記第１実施形態の変形例を示す全体断面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図。

【図５】本発明に係る蒸気発生器の第２実施形態を示す
全体断面図。

【図６】本発明に係る蒸気発生器の第３実施形態を示す
全体断面図。

【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図。

【図８】前記第３実施形態の変形例を示す全体断面図。

【図９】図８のＤ−Ｄ線断面図。

【図１０】本発明に係る蒸気発生器の第４実施形態を示
す全体断面図。

【図１１】図１０のＥ−Ｅ線断面図。

【図１２】図１０のＦ−Ｆ線断面図。

【図１３】本発明に係る蒸気発生器の第５実施形態を示
す要部断面図。

【図１４】図１３のＧ−Ｇ線断面図。

【図１５】図１３のＨ−Ｈ線断面図。

【図１６】本発明に係る蒸気発生器の第６実施形態を示
す全体断面図。

【図１７】図１６のＩ−Ｉ線断面図。

【図１８】本発明に係る冷却システムの実施形態である
第７実施形態を示す系統図。

【図１９】図１８の変形例を示す系統図。

【図２０】従来の蒸気発生器の構成を説明するための構
成図。

【符号の説明】

１ 原子炉容器 ２ 炉心 ３ 冷却材 ４ 一次ポンプ ５ 中間熱交換器 ６ 蒸気発生器 ７ 二次主循環ポンプ ８ａ，８ｂ，８ｃ 配管 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ 蒸気発生器 １３ 伝熱管 １４ 本体胴 １４ａ 上鏡板 １４ｂ 下鏡板 １１ａ 蒸気管台 １１ｂ 給水管台 １２ 給水管板 １５ 液体金属入口ノズル １５ａ リングヘッダ １６ 内筒 １７ ヘリカルコイル型伝熱管束 １９ 蒸気管板 ２０ オーバフローノズル ２０ａ オーバフロー管 ２１ 支持スカート ２２ 電磁ポンプ ２３ 電磁ポンプノズル ２４ 連絡管 ２５ フランジ ２６ 平板 ２７ 架台 ４０ 連通配管 ３０ 電磁ポンプ ５０ 電磁ポンプ ５１ コールドプレナム ５２ ガス空間プレナム ５３ バッファ ５４ 入口ノズル ５５ 出口配管 ５６ 放出系ノズル ６０，６０ａ 電磁ポンプ ６１ 吸込口 ６２ 吐出口 ６３ 出口配管 ６４ ピストンリングシール ６５ 入口ノズル ７０，７０ａ，７０ａ，７０ｂ，７０ｂ 電磁ポンプ ７２ 支持板 ７３ 吸い込み口 ７４ 吐出口 ７５ 出口配管 ７６ 吐出ヘッダ ７７ 吸込み口 ８０ 電磁ポンプ ８１ 外側ステータ ８２ ケーシング ８３ ステータサポート ８４ 内側ステータ ８５ 振れ止め用サポート ８６ 外側ステータダクト ８７ ケーブル配管 ８８ 出口配管 ９０ 電磁ポンプ ９１ 据付床 ９２ 支持円筒 ９３ ベローズ １００ 蒸気発生器 １０１ オーバーフローノズル １０２ 液体金属ナトリウム １０３ オーバーフローライン １０４ 伝熱管 １０５ オーバーフロータンク １０６ コールドトラップ １０７ 汲上げ電磁ポンプ １０８ コールドレグ配管 １０９ 還流ライン

フロントページの続き (72)発明者 飯島 亨 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体金属をその内部で流下させる縦長な
   円筒状の本体胴と、この本体胴の内部中心位置に同軸的
   に配置され、その内部に前記本体胴内で流下した液体金
   属を下端側から導入し得る内筒と、この内筒の上部に設
   けられ、導入した液体金属に上昇流を起こさせる電磁ポ
   ンプと、前記本体胴と内筒との間にその内筒を囲む配置
   で設けられ、その内部に水を流通させることにより液体
   金属と水との熱交換を行って蒸気を発生させるヘリカル
   コイル型の伝熱管束とを備えた液体金属冷却型原子炉の
   蒸気発生器において、前記電磁ポンプは、前記本体胴の
   上部から吊り下げ状態で支持され、かつ前記本体胴の上
   部に着脱可能に嵌合されていることを特徴とする液体金
   属冷却型原子炉の蒸気発生器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の液体金属冷却型原子炉の
   蒸気発生器において、本体胴の上部に液体金属入口ノズ
   ルが上方から接続され、かつその液体金属入口ノズルか
   ら入った液体金属はヘリカルコイル型の伝熱管束の上部
   プレナムに排出される構成とされており、さらに前記上
   部プレナムの液面部にオーバフローノズルを有するオー
   バフロー管が前記伝熱管束の一部を利用して外部に連通
   していることを特徴とする液体金属冷却型原子炉の蒸気
   発生器。
3. 【請求項３】 請求項１記載の液体金属冷却型原子炉の
   蒸気発生器において、本体胴の下部にはこの本体胴の下
   方に設置されたダンプと連通する連通管が設けられ、か
   つ、その連通管の途中に液体金属と水との反応時の圧力
   を解放する圧力解放板が設置されていることを特徴とす
   る液体金属冷却型原子炉の蒸気発生器。
4. 【請求項４】 請求項１記載の液体金属冷却型原子炉の
   蒸気発生器において、本体胴の低温部位である下部また
   は伝熱管束位置に、その本体胴を支持するためのスカー
   トを設けたことを特徴とする液体金属冷却型原子炉の蒸
   気発生器。
5. 【請求項５】 請求項１記載の液体金属冷却型原子炉の
   蒸気発生器において、ヘリカルコイル型伝熱管束の内側
   に設置された内筒の内部に電磁ポンプを内包設置し、か
   つ、その下方にナトリウム−水反応事故時に発生する圧
   力波を吸収するためのガス空間プレナムを設けたことを
   特徴とする液体金属冷却型原子炉の蒸気発生器。
6. 【請求項６】 請求項１記載の液体金属冷却型原子炉の
   蒸気発生器において、ヘリカルコイル型伝熱管束の内側
   に設置された内筒の内部に電磁ポンプを内包設置し、そ
   の電磁ポンプの吐出ノズルを本体胴の下部の鏡板に貫通
   させるとともに外部に連通させたことを特徴とする液体
   金属冷却型原子炉の蒸気発生器。
7. 【請求項７】 請求項６記載の液体金属冷却型原子炉の
   蒸気発生器において、内包する電磁ポンプを２基並列し
   た構成とし、その並列した電磁ポンプを上下２段設置と
   して、合計４基の電磁ポンプを並列運転するようにした
   ことを特徴とする液体金属冷却型原子炉の蒸気発生器。
8. 【請求項８】 請求項７記載の液体金属冷却型原子炉の
   蒸気発生器において、内包される電磁ポンプは流路構成
   が二重円筒管構成とされ、かつ二重円筒管の両側に電磁
   コイルを配置するアニュラリニア型ダブルステータ電磁
   ポンプであり、その内側ステータの支持は、ステータ下
   部にて外側と剛接合されており、また、内側ステータの
   上部は、外側ダクトと軸方向でスライド可能な支持構造
   とされ、内側ステータ上部には外側ダクトを貫通する電
   線管が連通することを特徴とする液体金属冷却型原子炉
   の蒸気発生器。
9. 【請求項９】 請求項１から８までのいずれかに記載の
   蒸気発生器を用いた冷却システムであって、オーバフロ
   ー管は蒸気発生器の本体胴の下部からに外部に導出され
   てオーバフロータンクに連通し、そのオーバフロータン
   ク内にはオーバフローしたナトリウムの純化を行うため
   のコールドトラップが内蔵され、そのコールドトラップ
   で純化したナトリウムは前記蒸気発生器のホットプレナ
   ムに汲み上げられるようにしたことを特徴とする液体金
   属冷却型原子炉の冷却システム。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の液体金属冷却型原子炉
    の冷却システムにおいて、内蔵する電磁ポンプを蒸気発
    生器外の構造物より支持したことを特徴とする液体金属
    冷却型原子炉の冷却システム。