JPS5845401A - ナトリウム−水型蒸気発生器の改良 - 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、特に原子力発電所において使用されるナトリ
ウム−水型の蒸気発生器の改良に係る。

発電所においては、ボイラーが閉じられた環状回路の流
体に熱をもたらし、該加熱された流体は次いで蒸気発生
器内に循環され、最終的に熱は水に与えられ、水は蒸気
に変えらｎ％該蒸気は次いで発電所のタービンに送ら扛
る。

いくつかの原子力発電所、特忙高連中性子炉型の原子力
発電所においては、ボイラーから蒸気発生器へ熱量を移
動するのに役立つ流体とし１、液体ナトリウムが使用さ
れることは公知である。この場合において、蒸気発生器
は液体ナトリウムを閉じ込めた一次回路および蒸気に転
化される水を閉じ込めた２次回路を含む熱交換器によっ
て構成されている。

このような蒸気発生器においては、−次回路の液体す）
　ＩＪクムと二次回路の水とのあらゆる接触を避けるた
めに、あらゆる特別な予防処置がとられる。事実、↓ナ
トリウムと水との高ｍ度下での混ｔ”＋、ており、該反
応の際にガスの放出と液体ナトリウム中において作用す
る圧力の著しい増大′を伴うことも知られている。この
激しい化学反応は、前記蒸気発生器内部での予期せぬ爆
発を伴う可能性を有し、蒸気発生器のいくつかの部材の
部分的な破損を引き起こす恐れがあり、その上蒸気発生
器内での偶然の爆発によって生じた一次回路の導管内の
圧力波の伝播によって、炉心もしくは中間熱交換器の損
傷、また社循環用ポンプもしくは該−次回路上忙配雪さ
れた他のすべ１の装置−の破損を引き起こす恐れがある
。

ナトリウム回路の種々の部分に、ナトリウム−水反応の
作用を制限することのできる種々の装置を取付けること
は公知である０例えば、蒸気発生器のナトリウム出口上
で、破壊性ダイアフラムで塞がれた貯蔵タンクに連絡す
る分路金膜けることが知られている。諌破壊性〆イアフ
ラムは、ナトリウムの圧力が予め決められた値を越える
やいなや破壊されるようになっており、最終的には貯蔵
タンクに向かう高圧下のナトリウムの分路が設けられる
こと（なる。また、循環用Ｉンプおよび中間熱交換器如
達する一次回路の管上において、膨張タンクへの分路を
形成することも知られており、該膨張ターンクは圧力波
の強度を、前記Ｉンプ並びに中間熱交換器に該圧力波が
伝播する前に著しく減衰することを可能とする。

一方、蒸気発生器を、その上方領域において不活性ガス
気泡が閉じ込められるように設けて、ナトリウム流入管
路内で発生する圧力波を極めて強力に減衰する自由界面
を形成することを可能とすることも公知である。

液体ナトリウムを含む一次回路が蒸気発生器を含み、そ
の上方部分がガス気泡を封じ込めており、かつ他方では
大きな径を有する管の回路上に分路をとり、蒸気発生器
からある距離隔てて設けられた膨張タンクを含んでいる
場合忙は、偶然のナトリウム−水量の反応が起こった場
合、もしくは設備を検査するためになされるようなこれ
ら反応のシミュレーーションの際の２種のガスの間の振
動現象が確認されている。この種の平衡化現象は、端１
ｉｓｔおいて密閉された連通筒系においてみられ、かつ
二本の管のいずれか一方に極めて大量のガスを激しく注
入したような場合にみられる現象と類似している。同様
に、自由水準を備えた蒸気発生器および回路内で分路に
より分けらｎ、た膨張タンクとを包含する従来の装置の
一つにおいては、二種の自由水準間！Ｌある液体ナトリ
ウムの慣性質量が極めて大きく、振動の振幅もより大き
い。膨張タンクが圧力波の作用を制限するためである場
合には、設備全体、および特に中間熱交換器に対して不
利な、回路内における大きな過圧を低下させることはで
きない、該中間熱交換器はしばしば、原子炉々心を通る
液体ナトリウムの一次回路と、蒸気発生器内を通る液体
ナトリウムの回路とを分離するために設けられる。

不発１ｊｌＩは王としてこれら６糧の欠点を克服するこ
とを目的とするものである。

即ち、本発明はナトリウム−水型の、％に原子力発電所
用の蒸気発生器に係り、該蒸気発生器は長い容器により
構成された一次回路と、＃容器内部に広った、水の循環
用の多数の管から構成された二次回路とを含み、該−次
回路内で入口領域の水準において該容器内に液体ナトリ
ウムが導入さｊｌ、出口領域の水準において液体ナトリ
ウムは該容器から排出される。

本発明の基本的な特徴に従えば、前記長い容器の内部に
おいて、底方向にのみ°開放され、該容器内に含まれて
いる液体ナトリウムに浸漬さｎ、かつ少なくとも部分的
に不活性ガスで満たさ扛た（ナトリウムの出口領域の水
準において該容器内に構成さｎるように）タンクが取付
けられている。

膨張タンクは偶然のナトリウムと水との間の化学反応の
結果としての圧力波の伝播を抑制している。

本発明に、また熱伝達用回路アンサンプル、特に原子力
発電所用のアンサンプルにも係り、これは閉じたループ
として循環する液体ナトリウムを含んでいる。　　　　
　　　　″″′ 本発明の本質的な特徴の一つによれば、かかる熱伝達用
回路は膨張タンクへの分路を含み、該りており、こｔ′
１．は熱的変化があった場合には公知の方法忙より該タ
ンク内のナトリウムを回路に移しもしくは逆に回路内の
ナトリウムをタンク内に移すことができ、かつ他方で熱
伝達用回路は前述の如き蒸気発生器の一次回路を横切る
ことができる。

換言すれば、蒸気発生器は、−次回路の該容器の内部の
、ナトリウムの出口領域の水準において、下方にのみ開
放され、該容器内に含まれたす）　ＩＪウムに浸漬され
、かつ不活性ガスによって少なくとも部分的に満たされ
たタンクを含んでいて、偶然のナトリウムと水との間の
化学反応の結果としての圧力波の伝播を制限する自由水
準を構成するようになっている。

以下、非限定的実施例忙より、本発明の好ましい実施の
態様を添付図面全参照しつつ記載する。

第１Ｉ１１４Ｃ示されているように、一般的図式は全く
古典的である原子力発電所用の冷却用二次回路ｔ−特徴
ずけている。そこには公知の様相を呈する導管１％ｇ、
８の集合がみられ、これらは閉回路として液体ナトリウ
ムを輸送する。液体ナトリウムは効率にお！・て蒸気発
生器６よりも劣るように、内部熱交換器５内で熱量をう
ばうように循環され、該蒸気発生器内においては、二次
回路内で水が蒸気に転化−され、該蒸気は発電所のター
ビン全回転させるために古典的な方法に従って使用さｎ
る。

液体す）　ＩＪウムは蒸気発生器内に通さｎた後、導管
８を介して循環用ポンプ４まで巡り、その後同様なサイ
クルが再度開始される。

蒸気発生器６は一種の熱交換器であり、−次回路は液体
ナトリウムを含み、かつ二次回路は水を含む。蒸気発生
器内で、成る童のナトリウムと水との混合を伴うような
破損が生じた場合には、引き続き激しい化学反応が生じ
、その結果蒸気発生器内で爆発が生じ、かつナトリウム
の回路内の圧゛　力の著しい上昇をもたらす、古典的な
設備においては、前記爆発の結果としての圧力波が導管
８、次いで導管−１に沿って伝播さｎ、中間熱交換器５
に達し、かつその破壊が誘発さ扛る。炉心を通過した放
射性の液体す）　ＩＪウムと、蒸気発生器全通る非汚染
性液体す叶すウムとの間の・苛リヤーを構成する前記中
間熱交換器を保饅するために、中間熱交換器５にナトリ
ウムを導く導管上に、分路として、大きな径を有する管
によって該導管に結合さｎ、た大きな容量を有する膨張
タンクを設けることが既に提案されていた。我々はこの
公知の解決Ｗを概括する′ため罠、第１図上に一点鎖線
で分岐分路として膨張タンク７を配置しておいた。また
、我には蒸気発生器６を、ナトリウムの導入室８が以下
の如く配置されるように表した。即ち導入室８は蒸気発
生器の上部に従来のようにかつ不活性ガスのｌケラト９
ｔ−閉じ込めるように設けられ、＃−ケット９Ｆｉナト
リウムの自由水準を決定している。かくして公知の方法
で、導管１．２および８によって膨張タンク？ＩＣ結合
さｎた蒸気発生器のアンサンプルを配置した場合におい
て、設備を検査するためＫなさｎたナトリウム−京間の
反応のシミユレーシヨンの場合、導管内に含まれるナト
リウム全体が回路内の圧力の大きな変動に伴って、大き
な振幅の振動に引き込まれ、その大きさは膨張タンクが
なかった場合に存在するであろう圧力波と同程度の大き
さであり得ることに注意すべきである。・−〃・くして
膨張タンク７はそれ程有効ではないことがわかる。

本発明はこれらの諸欠点を、ある新規な配置を含む蒸気
発生器６を工夫することにより克服することを目的とす
るものであり、該新規な配置は圧力波の伝播を抑制する
ための大直径の管２４の中間部において回路に膨張タン
ク７の分路を設けることを回避することを可能とする。

本発明において適した蒸気発生器は、このような分路を
避けることを可能とし、これは一層詳細な形で第２図に
示されている。この蒸気発生器は縦に長い、かつ垂直に
置かれた円筒状容器１を含み、これは−次回路を構成す
る循瑠用液体ナトＩＪウムで満たされている。該液体ナ
トリウムは導管２　’ｔ−ｐｌ、、て蒸気発生器６に至
り、該蒸気発生器の上方部分に位置する入口室８に導入
さｎ１前記円筒状容器１の内部を上から下に巡り、該蒸
気発生器内下方部分に位置した出口領域９に達し、そこ
る蒸気発生器は二次回路を含み、これは螺旋状に設置さ
れた多数の管１ｚから構成され、その内部において循環
水は肢管の下方部分１８から導入され、該管の上方部分
１４から蒸気として出てくる。

管群１２は極〈小さな半径の螺旋として巻回することは
できないので、蒸気発生器の中央部分は管群１２で占め
られず、その結果この部分に縦方向に長い形状の円筒１
５１に取付けることができる。

この円筒状ケーシング１５は蒸気発生器の中心に関して
縦方向に伸びているが、まったく無駄な本のとはいえず
、アンサンプルの剛性においておよび／または管群１２
ｔしかるべき位置に保つ上で有効に寄与している。しか
しながら、本発明による、蒸気発生器において、前記円
筒状ケーシング１５は更に１１々の設備管備えており、
該設備は以下に記載するような他の機能を有し、かつ本
発明の本質的特殊性を構成する屯のである。

該円筒状ケーシング１５は、蒸気発生器の中心に沿って
縦方向Ｋｍ直に設けられており、その上方部分１６は閉
じられており、かつ下方部分において開口１７を含んで
いる。更に、このケーシング１５の内部に成る量の不活
性ガス１８で満たされており、該ガスは該ケーシング１
５の上方部分にガスポケットヲ形成し、かつ液体ナトリ
ウムの自由表面１９を規定する。該ケーシング１５の上
ており、その下方端部はケーシング１５の比較的低い位
置にあり、管２０によって室１８内に不活性ガスを導入
する場合、液体ナトリウムの自由表面１９の水準は管２
１の最低点より下方に下がることはない、前述の如き蒸
気発生器６において、ナトＩＪウムー水量の激しい反応
に基く爆発が起こった場合、その結果としての圧力波は
同様に蒸気発生器内部におけるがスポケッ）１８の弾性
のためにかなり減幅される。こうして前記の圧力波は、
ナトリウムの出口の導管１１に介して、この回路内に配
置された他の装置、即ち主として循環用ポンプおよび特
に中間熱交換器の方向にそれ程太きな割合では伝播しな
い。換言す几ば、時として公知の蒸気発生器内にある円
筒状ケーシング１５によって占められる体積は、本発明
に従って蒸気発生器の内部に膨張タンクを構成するよう
に定められ、と忙かく既存の要素群によって大部分が構
成されるので経済的に製造され、これは補足的な地位管
占めるのではなく、かつ蒸気発生器内における偶然のナ
トリウム−水量の反応によって引き起こされる機械的作
用を、該蒸気発生器において厳密に抑制する。

勿論、本発明による、第１図に示されたような蒸気発生
器を包含する熱伝導回路は、蒸気発生器の液体ナトリウ
ムの出口近傍における、迂回路により有利に完成され得
る。該迂回路は正常運転の際にＦｉ破壊ダイアフラムに
よって塞がれており、該ダイアスラム扛蒸気発・土器の
出口における液体す）　ＩＪウムの圧力が予め定められ
たある値ｔ−４えた場合＆Ｃ発けるようになっており、
最終的に該蒸気発生器の出口と貯菫夕／り８０とが連絡
状態におかれる仁とになる。このような破壊ダイアフラ
ムと貯蔵タンクとの配列はそれ自体公知であり、かつこ
こでも、古典的な蒸気発生器を含む装置において演じち
１、るものと全く同等の役割が演じられていることに注
目することができる。同様に、前記の如き破壊ダイアフ
ラムが偶然の蒸気発生器内でのナトｌ／ラム−水量の反
応が生じた際における圧力波の振幅Ｋ１分的にのみ減衰
し得ることも公知であることに注目することができる。

その上、本発明において適した装置（第１図）において
、循環用ポンプ４のレベルに膨張器２２を配置すること
が有利であり、該膨張器は小さな径の管２８によって導
管８ｉＣ結合されており、かつ該膨張器２２は単にす）
　ＩＪウムの膨張の変化を補償することができるのみで
ある。勿論、小さな寸法の管によって導管８に連結した
ことは、圧力波の伝播を抑制するために採用されただけ
ではない。

本発明に適した蒸気発生器６において、不活性ガスのポ
ケット９および１８によって制せらｆ′したコつの自由
表面１０と１９の同時の存在が、こｎらコつの自由表面
の水準の振動系を誘起し得るとも考えることができよう
。事実、振動現象は２つの自由表面を隔てている距離が
十分に大きい場合にのみ、十分に広がることができ、液
体ナトリウムの十分大きな移動を引起こす。ところで、
蒸気発生器６において、２つの自由表面１０と１９との
間隔は、これら２つの表面が同一の装置内に設けられ【
いるので非常に小さく、かつこれらａつの自由表面間に
存在する液体ナトリウムの量は蒸気発生器の同筒状容器
１内に含まれる液体す）　ＩＪウムの量にほとんど等し
く、と９わけ大きな振動を生ずるためＫは余りに少ない
。

本発明は前記具体例に何等限定されるものでは々く、あ
らゆる変更を含み、本発明の範囲を逸脱することなしに
細Ｓｔ−改良することが可能である。

例えば、本発明にとって遺した配置を蒸気発生器に与え
ることができる。例えば、二次回路の管を螺旋形以外の
形で設置するとか、液体ナトリウムの父日および出口を
別の位置に配置するなどである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による原子力発電所用の冷却回路全模式
的に示した図であり、 第２図は本発明に従う蒸気発生器の縦断面を模式的に示
す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｌｌ　　液体ナトリウムで満たされた長い容器１、液
   体ナトリウムを導入するための該長い容器の入口領域８
   、液体ナトリウムを排出するための該長い容器の出口領
   域９を含む一次回路と、前記長い容器の内部に伸びてい
   る水を循環させるための多数の管１２により構成された
   二次回路とを含む′、ナ）　ＩＪウムー水型の、特に原
   子力発電所用の蒸気発生器であって、 前記長い容器１の内部ｋ、底方向にのみ開放され、該容
   器内に含まれた液体ナトリウム内に浸漬され、かつ不活
   性ガスで部分的に満たされているタンク１５’に設け、
   骸不活性ガスは出口領域９の水準に位置した液体す）Ｉ
   Ｊウムの自由水準１９を規定しており、該水準１９がす
   ）　ＩＪウムと水との間の偶然の激しい化学反応の結果
   生ずる圧力波の伝播を抑制していることを特徴とする、
   前記蒸気発生器。 （２）　　前記二次回路の水循環用管が螺旋形で配置さ
   れ、かつ肢管の中央の空隙部分が蒸気発生器の内部に縦
   忙伸びたケーシングによって占められており、　　。 該ケーシングは長い非漏洩性タンク１５’に構成し、該
   タンクはその下方部分において永続的に出口領域９内に
   含まれている液体ナトリウムと連絡しており、かつ該タ
   ンク１５はその上方部分においである体積の不活性ガス
   で満たされて膨張タンクを構成するようになっている、
   ことｔ−特徴とする、特許請求の範囲第（１１項記載の
   蒸気発生器。 （３）　　少なくとも１つの循環用ポンプ４を継続的に
   通過して閉じたループ状に循環する液体ナトリウム、ゲ
   イラもしくは中間熱交換器および蒸気発生器を含み、該
   蒸気発生器が特許請求の範囲第１３１または（８）項に
   記載したものであることｔ４！黴トする、’ｎＫ原子力
   発電所用の冷却回路。