JPS58175703A - 過熱蒸気発生器 - 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】 本発明は、Ｕ字形の管束により過熱蒸気を発生させる蒸
気発生器に関する。

この形式の蒸気発生ｓｉ１、−例として、加圧水型原子
炉において、原子炉からの加圧水を給水の加熱及び蒸発
用の／次流体として利用して蒸気を発生させるために用
いられる。

この形式の蒸気発生器は、管束の０字管に高温の／次Ｉ
Ｉ！流体を供給し、管束内部を流れて蒸発させるべき給
水と熱接触した後の冷却された／次側流体を排出するよ
うに１隔壁により一つの部分に分麹された氷室を備えて
いる゛。管束の０字管は、一方の函即ち流入面が水室側
にある管板上に固定されている。０字管の先端はこの流
入面に対して面一になっており、各々の０字管について
氷室の給水部及び排出部と連通している。

コ次ｌＩ囲いと称・される外側囲いＫより囲われた蒸気
発生器の上方内部に配設され＋Ｕ字管の管束は、管板の
他の面即ち流出面を貫通している。

水室及び−次側のｉｉ！１％Ａは、管板の両側即ちその
流入面及び流出面のところで管板ＫＷ接されている。

０字管の管束囲１ＩｆＦ′ｉ、コ次餉囲いの内部にそれ
と同軸的に配設された別の囲いの内部に配設してあり、
この囲い即ち管束囲いΩ外鋼壁と一次１１１Ｍいの内側
壁との間にＦ′ｉ壊状空状空所成される。

過熱蒸気発生４Ｂ（過熱蒸気の発生器Ｉｔ）において給
水は管束の低温側即ち／次側流体の排出側の下層に管連
結部により供給される。−例として、給水は二次ｇｊＡ
囲いと管束囲いとの間の環状空所に管連結部により供給
され、次に管板丘方において管束囲いに形成し九開口に
より低温情から管束囲いの内部に導かれる。

この過熱蒸気発生器において、管束の低温−及び高門肯
は、管板に固定した隔壁によって陽だてられ、この隔１
１によって給水が、次に蒸気が、管束に沿い案内され循
環される。

管束の低温側と接触した給水は、加熱され、蒸発が開始
される時点まで低温１１に沿い上昇し、水−蒸気のコ相
混合物の循環が、次に蒸気の循環が、隔壁上部を迂回し
た後に管束の高温１１に沿い下降するように続けられる
。高温側に沿った蒸気の循環によって乾燥蒸気が、次い
で過熱蒸気が得られ、この過熱蒸気は、λ次−囲いを貫
通する管連結部に開口している蒸気回収器により管束の
Ａ温−〇Ｆ部において回収される。

本発明による過熱蒸気発生器の主な利点は、蒸気発生器
の出口の前方の蒸気上Ｍｉに、蒸気を乾燥させるための
気水分離器を配設する必要がないことにある。

しかるに１蒸気を過熱しない加圧水ｍ原子炉による発電
所用いられる従来の形式の蒸気発生器におｉては、気水
分離器を収納した二次ｌｌ１ｉ囲−〇上部により、蒸気
に同伴される給水の一部が回収され、これが管束ｉ！１
％＋／’ｍの上方に再循環される水の予備分となる。こ
の予備分によって、蒸気発生器への給水系統が事故によ
秒完全く遮断され九場合に発電所の操作員が介入操作す
るまでの充分な時間のあいだ蒸気発生器への給水が行わ
れる。

この緊急用の予備分は、過熱蒸気発生器の場合には存在
しない。

他方では、成る橿の過熱蒸気発生器の場合、通常の給水
回路が故障すると、緊急用の給水が管板の近傍の蒸気発
生器の一所に供給される。この緊急用の給水は７次側の
流体の温度よりも非常圧低い温度にあるため、緊急用の
給水回路ｔｆ用すると熱衝撃が発生する。

したがって、本発明の目的は、Ｕ字管の管束と、＾温の
／次−Ｉ流体をＵ字管に供給し、しかもこれらＵ字管の
管束を通過して蒸発させるべき給水と熱的に接触した後
の冷却された７次側の流体を排出する丸めの、一つの部
分から成る氷室と、給水を封入する一次＊ｔＳいと、と
配管束のＵ字管を固定させる管板とよりなり、管板はＵ
字管の端面に対して画一となった流入面のところで水’
ＭＫ取付けられると共に、管束が貫通している排出ＷＪ
のところで一次側囲一に取付けられ、さらに、コ次側囲
いと共Ｋｌｌ状空所を形成するように一次側囲いの内部
に上記管束を囲うための管束囲いよ妙なり、環状空所に
は管束の出口鎖部ち低温−において１次側の水の供給用
の管連結部が開口し、管束囲いは、給水を管束囲いの内
部に導いて低＠霧と接触させる丸めの、管板上方の少く
とも１つの開口と、／次貴流体がそれを通り排出される
管束の＾龜−と＠温■との間に配設され、Ｅ配管束に沿
い給水を、次に蒸気をそれぞれ４くための隔壁と、上記
環状空所に開口する管連結部により過熱蒸気を排出する
ために管板を貫通している＾ｆｆｌ側の先端の近傍に配
された過熱蒸気回収器とを備えている過熱蒸気発生器で
あって、この過熱蒸気発生器は、給水中断後の充分長い
期間に亘り作動し続け、緊急用の給水の供給前に熱の回
収を継続して炉心の劣化を防止し、管板に大きな熱衝撃
が発生するのを防止するようになった過熱蒸気発生器を
提供することである。

このために、／次ｍＲ体の１度よりも低い温度にああ給
水の少くとも７つの供給手段と環状空所とに連通する予
測外の給水とを形成するように、管束囲いの上方におい
て２次側囲いの内部に、成る自由な空所が形成される。

次に、本発明が一層良く理解されるようＫする丸めに％
Ｕ字管の管束により過熱蒸気発生器を発生させる本発明
による過熱蒸気発生器の一実施例を示す絡付図面を＃照
して史に説明する。

ｇ／図に示した蒸気発生器は、水室１を有し、水室１に
は管連結部３により隔壁２の一側に加圧された水が供給
される。圧力のＦＫあるこの水は、隔［１２の他匈にあ
る水室１の第２ｓ分の管連結部４によって排出される。

水室１は管束の管６の両端が貫通している管板５に固定
してあり、これら０管６は管板５の通し孔０内部に固定
されている。

管６の両端の端面は、管板藝の下面ないしは流入面と面
一であり、各々の管６の一層は水１１１０上記λつの部
分のうちどれか１つと連通し、そＯ他熾は水ＩＩＩの他
の部分と連通ずる。これによ争矢印ＩＯ方向の、管束、
を通ろ水の微積が確保される。即ちこの１次−の水は、
ＩＩｋ＠憫−の内部を通って下方から上方に流れ先後、
低温ＩＩＩ＠の内部を通って上方から下方ＫＲれる。

管・の管束の回りＫＦｉ円箇杉の管束囲い１２が配設し
てあ炒、円筒の上１１ｓは球形のふたによ秒閉ざされて
いる。管束囲い１２自身はλ次側囲い１４の内部にあり
、−次側囲い１４は管板３上に固定され、管束囲い１２
の回りに環状空所１５を形成する。

第７．コ図に示すように、水平及び垂直スペーサー１７
によって管束囲い１２をコ次側囲い１４の内部に６立て
し保持することができる。

管束囲い１！の下部は管板５上に直接載置されてはいな
いため、管束囲い１２の下部と管板５との間には通路１
９が残されている。

管束囲い１ｆｆｉＦｉ高温ｆ１４ｆＪにおいて、第ダ、
５図を参照して後述する蒸気回収器２０に連結されてい
る。

２次１Ｍ囲い１４ｔｌ、ＩＩ状空所１６に給水を供給す
る丸めの管連結部２１を有し、給水Ｆｉ環状空所１ｓの
下部壕で下降し、通路１９により管束囲い１！の内部に
入る。２次ｇＲ囲い１４は、蒸気を排出させるための管
連結部２２を有し、管連結部２２は蒸気回収器２０の出
口と連通している。

管束囲い１２の内部は、管６の真直な部分の上端まで、
中央部の隔壁２４によりコつの部分に仕切られているた
め、給水及び蒸気の循環路が囲い１２の内部に形成され
る。

＠／、３図に示すように管連結部２１により環状空所１
１ＮＣ入った給水は、この空所１５において、Ωつの下
降流１に分かれ、管板５の上方の上部通路１９を峠で管
束囲い１２中に入る。このように給水は管束の低１１０
の上部に完全に分布され、該低温１１１１０と接触して
加熱される。

管束の低温１１１１０の内部において加熱され九給水は
、管束囲い１２及び隔１１２４により案内される。

給水は管束の低＠ｌ！１０と接触して循環する間に加熱
されて蒸発し始める。水−蒸気のコ相混會物は管束に沿
って循環を続ける。

コ相混合物が高ａｗｅの上部に沿って成る距離を移動し
た後に、蒸発が完全になるので、蒸気回収器２０の前方
の＾温１ＩＩ９に幻った最後の移動部分の間に蒸気の過
熱が起こる。

第３図かられかるように、蒸気回収ａ２ｏの内部を蒸気
が通過すること罠より、管束囲い１！の内部において蒸
気が回収される。

一次ＩＩ囲い１４Ｆｉ管束囲い１！よりも相当上方・ま
で嬌長し、環状空所１５及び管連結部２６と連通ずる自
由な空所２１Ｓを形成し、管連結部２６は主給水管路か
ら分岐した配管２１と、蒸気発生器の保安系統から緊急
給水を受ける配管２８とに連通している。

熱出力が１０００　ＭＷ　のオーダーの現用されている
加圧水ｆＪ原子炉ＯＪＩ気発生″―の場合には、給水が
不足し九場合に操作員による介入操作がなされるまでの
充分長い期間のあいだ蒸気発生器に一時的な自動緊急給
水が行われるように％！Ｏ１のオーメーＯ余備の給水を
空所！Ｓ内にもつことが望★しｉｏ 蒸気発生器の区画は、管束囲い１！の上方の一次側囲い
１４の直線距＃Ｉ［／講轟り１０ｔの水をストックでき
るように行われている。

従って給水系統の事故の後に非常ＫｊＬい状態の下に介
入操作が行われるように１余備の給水を用意するためＫ
Ｆｉ、２次■囲い１４を管束囲い１！よりもｊｍのオー
ダーの高さだけ上方に配することが必要になる。

しかし出力／θ００　ＭＷ　の蒸気発生器の場合に、蒸
気発生器の作動の安全性をｇ８できないほど低下させる
ことなく予備の給水を２０ｔｔで減少させ得ること本判
明している。この場合には、上記の形式の蒸気発生器に
おいて一次一囲い１４を−ｍ上方に配するだけでよい。

蒸気発生器の熱出力は、／次調波体の流量と、この流体
の入口及び出口の温度とくよって定められる。原子炉の
場合にはこれらの）々ラメーターは完全に定まっている
ので、蒸気発生器の給水の中断に際しての介入操作に必
要な緊急用給水の一部、従って管束囲い１２の上方にお
いて一次ｇ１４Ｍ！い１４の内部にあるスペース２Ｓの
所要の寸法を定めることができる。

蒸気発生器の正常な作動時に、−次側囲い１４を満たし
ている給水の一部は、高温側９の近傍の環状空所ＩＳ中
において管束囲い１２と接触する。

そのため給水の一部は蒸発し、蒸気Ｖｉ２次側囲い１４
の最も上方の箇所に集められる。入口温度にある給水を
管連結部２６によって導入すると、その蒸気は復水し、
蒸気発生器の通常作動時に緊急用の給水のスペース２８
に完全に水が満たされる。

他方では、緊急用給水の使用時に配管２ａの給水が管連
結部２１１により２次側囲い１４の内部に入り、空所２
ｓ中の水と混合されて貴加熱され、次に環状スペース１
！Ｓ中において下降する。

そのため、管板Ｓの近傍に″緊急給水を供給し九場合に
起こり得る管板Ｓの熱衝撃が回避される。

第１〜３図の実施例では、中央部の隔壁！４によって管
束を２つの完全に対称な部分に分けるが、これは従来の
過熱蒸気発生器では行われていなかったことである。

即ち従来の蒸気発生ｌＩＫおりては、給水循環の上昇部
分において蒸発を行わせ、下降部分において過熱を行わ
せてｉる。

そのため、過熱のための熱支出、従ってそのために利用
される管束の量を、４発の丸めの熱支出及び管束の量よ
り４少くする必要があった。

管束を隔壁により非対称に区−し九Ｊｊｌｌ会に比べて
非常にＷ？率な、完全に対称ｌＩＩ造の電束を使用しな
がら、−次一囲い中に供給される給水の圧力、温度及び
流量を変えることによって過熱を増大又は減少させ得る
ことが艶出された。

−例として、給水の圧力及び流量を増大させ九場合には
、蒸発開始を遅らせ、管束の高１ｉｋｌｌｌＦ）って循
環される流体のコ相状態の存在する時間を長くすること
によって、過熱を減少させる。

従って、これらの・平ラメーターを変えることにより、
過熱を行わせるための管束の高温＠−のより大亀な長さ
又は小さい艇さを利用することができる。

そのため従来技術とは、異なって、管束中の流体循環の
下降部分において蒸発を継続することになる。

第９図に、管束囲い１２０下部を形成する蒸気回収器１
０の一集施例を示す。

管束囲い１２のフェルールの下部は、管板６の上方に１
つの空所３０を形状するようＫ　１ＩＩＩ＠されて−る
。蒸気回収器２０は、外餞フェルールａ１を肩し、外■
フェルール３１は上端が閉ざされ、クラウン３２により
管束囲い１２の７エルールに溶接されている。フェルー
ル３１０丁部ｔ［＆　５に全周面に護り溶接されている
。隔壁２４は蒸気発生器の直径面内において回収益２０
の蒸気室を閉ざしている。

従って蒸気室は完全に刺止され、管束囲い１２の下部を
形成する。過熱蒸気は、管束の高温側の下ｊｌｌｌＫ銅
達し走時に、開口１０により蒸気室の内部に入り、そこ
から蒸気室と一次側囲い１４との間の柔軟な連結スリー
ブ３４を経て管連結部２２の方Ｋｍ出される。

流量制限器５ｓＦｉ、管連結部２２の内部の蒸気通路上
に介在されている。

柔軟なスリーブｓ４によって、管束囲い１２と一次囲い
１４との間の差動１１張が補われる。

第５図に示したｗｃコ実施例による蒸気回収器２０にお
いて、蒸気室は、管束囲い１２の下部に溶接により一体
化されている。蒸気室３６Ｆｉ、蒸気発生器の＠径（８
）内にあるレール型の封止装置３７及び円ｍ面のド港に
ある薄板型の封止装置３８により管板５と接触している
。蒸気室３６は管連結部２２の内部の流量制限器４０を
形成する堅強なスリーブ３９を介して管連結ｓ２２と連
通している。

封止装置１３７．３８によって、取付は時の遊隙及び膨
張分が吸収される。

この蒸気回収器は、＠ダ図の実施例のように完全に対土
構造とする必要はない。

明らかなように、本発明による蒸気発生器の主な利点は
、管束の上部に予備の緊急用の給水を簡単に用意でき、
従って操作者が蒸気発生器Ｏ給水系統の事故の後に従来
とは少し異なったしか九で介入操作し、緊急用の給水を
予備空所に導き、管板のところまでＦ降する前に１１ｍ
１合させ再加熱することがヤきることと、−次囲いに供
給される給水のノぐラメ−ターを変更しながら過熱の二
部を保証する丸めの完全に対称な蒸気発生器の構造を採
用できることにある。

しかし本発明は、上述した実施例に限定されず、その全
ての可能な変形を包含する。

−例として蒸気発生器の利用状態の関数として任意の大
きさの予備の容積を用意す込ことができる。それには管
束の上方の成る光分な高さに２次側囲いを位置させるか
又は蒸気発生器のＬ部を截頭円錐形又は円筒円錐形など
の尖廓を備えた形状とする喪けてよい。

隔壁が対称に配設されていない管束と共に予備の容積を
有する本発明による蒸気発生器を用いて４よい、但し隔
壁を対称に配役した場合には全体の構造が一層簡単にな
る。

管束の高ａｌｌの下部に任意の構造の蒸気回収器を用ｉ
てもよい。

また本発明による蒸気発生器は、加圧水型原子炉だけで
なく、発生する蒸気の過熱を必要とする他の設備にも適
用することができる。

【図面の簡単な説明】

第７図は加圧水型原子炉に利用し得る本発明による過熱
蒸気発生器の垂直対称面に沿った断面図、第一図はＩ＠
７図のＡ−Ａ−に沿った断面図、第３図は第１図のＢ−
Ｂ−に沿った断面図、第ｑ図は本発明による蒸気発生器
に設けられる蒸気回収器の第１実施例を示す斜視図、第
５図は４発ａＡＫよる過熱蒸気発生器に組合される蒸気
回収器の第コ実施例を示す斜視図である。 符号の説明 １・・・水ｉＩ　　　　　　５・・・管板６・・・０字
管　　　　　１０・・・低温側１！・・・管束囲い　　
　１４・・・−次貴囲い１５・・・環状空所　　　１９
・・・通Ｍ（開口）２０・・・過熱蒸気回収器 ２１、！２・・・管連結部 ！５・・・空所 叩６・・・管連結部（供給手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／ｌ　　０字管の管束と、高温の７次＠流体を０字管に
   供給し、しか本これら０字管の管束を通過して蒸発させ
   るべき給水と熱的に接触した後の冷却された／次−の流
   体を排出するだめの、２つの部分から成る氷室（１）と
   、給水を封入するコ次−囲い（１４）と、Ｆ配管束のＵ
   字’ｔｅａを固定させる管板（５）とよりなり、看板（
   ５）は【ノ字！（６）の端ｌに対して面一となる流入面
   のところで氷室（１）に取付けられると共に、管束が貫
   通している排出面のところで一次側囲い（１４）　Ｋ取
   付けられ、さらに、二次伺囲い（１４）と共に環状空所
   （１５）を形成するように一次儒囲（１４）の内部にＥ
   配管束を囲う丸めの管束囲い（１２）よりなり、環状空
   所（１５）　ＫＦｉ管束の出口側即ち低温ＩＩ　（１０
   ）において／次憫の水の供給用の管連結部（２１）が開
   口し、管束囲い（１２）　Ｆｉ、給水を管束囲い（１２
   ）の内部に導いて低温側（１０）と接触させるだめの、
   管板（５）の上方の少くとも７つの開口（１９）と、／
   次貴流体がそれを通り排出される管束の高ｍｖａ＜ｍと
   低１に−（１Ｇ）との間に配設され５．１：配管束に沿
   い給水を、次に蒸気をそれぞれ導くための隔ＩＩ　（２
   ４）と、上紀壌状空所に開口する管連ＭＷｈ　（２２）
   により過熱蒸気を排出するために管板（鴎を貫通してい
   る高温ｇＡ（９）の先端の近傍に配された過熱蒸気回収
   器（２０）とを備えている過熱蒸気発生器において、／
   次側流゛体の温度よりも低温の水を供給するための少く
   とも１つの供給手段（２６）と環状空所（１５）とに連
   通する給水の予備分とを形成するように、管束囲い（１
   ２）の上方において、−次肯囲い（１４）の内部に自由
   な空所（２６）を形成したことｔ−％黴とする過熱蒸気
   発生器。 ２）／次ｌＩＲ体の入口及び出口の温度並びに流量に基
   づいて定められる蒸気発生器の熱出力１０１００ＯＫ対
   して空所（ｔ５）が給水子備分を少くともコＯｔ収容し
   得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の過熱
   蒸気発生器。 ３）　蒸気発生器の熱出力１０ＯθＭＷに対して空所（
   ２５）が給水子備分約Ｓθｔを収容し得ることを特徴と
   する特許請求の範囲第コ項記載の過熱蒸気発生器。 鉤　管束の低温ｖＡ（１Ｇ）と高温側（９）を７つの平
   面について対称とし、＠［１１ＮＯ＞と高温−（９）と
   の隔壁（！４）　を管束の対称面に従って配設したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の過熱蒸気発生
   器。 ５）蒸気発生器の過熱効果を変調させて特許請求の範囲
   第１Ｉ墳記載の蒸気発生器を使用する方法において、蒸
   気の過熱がそれに沿って行われる管束の高温側域の長さ
   を変更するように、蒸気発生器に導入される給水の温度
   、圧力及び流量の各・譬ラメーターのうち少くとも７つ
   を変化させることを特徴とする使用方法。