JPS6051001B2 - 蒸気発生器のスラツジ除去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般に蒸気発生器特に蒸気発生器の管板か
ら沈澱もしくは堆積スラッジを取り除く方法に関する。

典型的な原子炉の蒸気発生器は垂直方向に配位された
殻、管束を形成するように殻内に配置された複数個のＵ
字型の管、Ｕ字型の曲部と反対側の端て管を支持する管
板、管板と協働して管束の一端に一次流体入口ヘッダー
および管束の他端に一次流体出口ヘッダーを形成する分
割板、一次流体入口ヘッダーと流体通流関係にある一次
流体入口ノズルおよび一次流体出口ヘッダーと流体通流
関係にある一次流体出口ノズルを備えている。更にまた
蒸気発生器は、管束と殼との間に配置されて、殼に隣接
した環状室を形成する包装体ならびに管束のＵ字型の曲
部上方に配置された給水リングを有している。炉心を循
環して加熱された一次流体は一次流体入口ノズルを介し
て蒸気発生器内に入る。一次流体は、一次流体入口ノズ
ルから一次流体入口ヘッダー、Ｕ字型の管束を経、一次
側流体出口ノズルを経て一次流体入口ヘッダーから流出
し、原子炉冷却系の他の部分に至る。同時に、給水は給
水リングを介して蒸気発生器に導入される。給水は殼に
隣接する環状室を下方に案内され、環状室の底部近傍に
配置された管板で方向を反転されて、Ｕ字型の管の外側
と熱伝達関係で通流し包装体の内部を通つて上向きに流
れる。給水が管束と熱伝達関係で循環している間、熱は
管内の一次流体から管周囲の給水に伝達され、それによ
り給水の一部分は蒸気に変換される。かくして発生され
た蒸気は上昇して当該技術分野で周知の仕方て電気を発
生する典型的な発電装置に循環せしめられる。一次流体
は放射性粒子を含有し、インコネル合金から作ることが
できるＵ字型の管の管壁だけにより給水から隔離されて
いるに過ぎないので、Ｕ−字型管の壁がこのような放射
性粒子を隔離するための主たる境界の一部を形成するこ
とになる。

従つてＵ字型管に破損が生じないように欠陥が無いよう
に維持することが肝要である。しかしながらある種の条
件下ではＵ字型管が漏洩を生じ、それ．により放射性粒
子で給水が汚染されることが経験上知られている。この
現象は極めて望ましくない現象である。蒸気発生器にお
ける管漏洩の原因は少くとも２つ有ると現在考えられて
いる。

ひとつの漏洩原因．は管の給水側における化学的環境に
関係するものと考えられる。漏洩の生じた運転中の蒸気
発生器から抽出した管標本を分析したところ、このよう
な漏洩は粒間腐蝕から生ずる管の割れによるものである
ことが判つた。運転中の蒸気発生器から抽一出した管標
本における割れの近傍においてはアルカリ濃度が高いこ
と、ならびにこの割れが制御された実験室条件下でアル
カリにより発生された損傷に類似していることから、上
記のような高いアルカリ濃度が粒間腐蝕の原因であり、
従つてまた管の割れの原因であることが判明した。管漏
洩の他の原因としては管の薄肉化が考えられる。

管を渦電流試験したところ管板上に累積したスラッジの
高さに対応するレベルで管板の近くの管部分に薄肉化が
生ずることが判明した。このスラッジは主として鉄酸化
物および銅化合物を含みそして給水から管板に沈澱した
他の金属の痕跡量をも含有している。スラッジの累積レ
ベルは、゛スラッジ内の磁鉄鉱に感応する低周波信号を
用いての渦電流試験によつて推測することができる。ス
ラッジのレベルと管壁が薄くなつた箇所との相関関係か
ら、スラッジ付着物もしくは沈澱スラッジが管壁の薄肉
化をもたらすリン酸塩溶液その他の腐蝕剤の濃縮場所を
成すものと考えられる。このスラッジを除去するための
ひとつの周知の方法としてスラッジの噴射吸引法もしく
はランス吸引法と称されるものが有る。このスラッジ噴
射吸引法においては、高圧の水を用いてスラッジを破砕
しスラリーにすると共に、放棄処理または再循環のため
に水−スラッジ混合物を除去する吸引および淵過装置が
用いられる。このスラッジ噴水除去方法においては管束
を取り巻く管板の周辺上ならびに周辺に沿つて２つのた
わみ性のある讃孔吸引ヘッダーを設置できるように手入
れ用の約１５ｃＴｎ（６１ｎ）の手穴が利用される。高
速度の噴水ランス（管棒）が手穴を介して導入されそし
て管列間に整列される。噴水ランスは管板に沿つて動か
されそしてその間に２つの高速度の水ジェットがランス
の運動に対し垂直な方向に発生される。この水ジェット
でスラッジは管板の周辺部に押しやられそこで水−スラ
ッジ混合物はたわみ性のある吸引ヘッダー内に吸引され
る。このスラッジのランス噴水吸引方法は理論的にはス
ラッジ沈澱物を除去する筈であるが、実際にはそれ程効
果がないことが経験上知られている。スラッジ噴水ラン
ス吸引方法に伴う問題のひとつは、水の反射または水容
積の膨張によつて生せしめられる巾の広い水流が管板の
周辺近傍で管束から流出し、吸い込みヘッダーの容量を
上まわる点にある。

このためにスラッジは包装体領域に再び沈澱するかある
いは水流で管板内に再び戻される。また蒸気発生器の第
２の側が噴水洗浄されている時に既に最初に噴水洗浄さ
れた側に相当量の洗浄水の逆流が生ずる。加えるに吸い
込みヘッダーはたわみ性のヘッダーに非常に多くの穴を
設けることを必要としそのためにヘッダーの端部近くで
は十分な吸引を維持できなくなる。更にまた原子炉の蒸
気発生器の場合のように手入れが制限されている場合に
は、たわみ性のヘッダーに穴を適正に整列することは機
械的な見地から容易ではない。よつてこの発明の主たる
目的は、蒸気発生器内に累積したスラッジを単純で且つ
効果的な仕方で除去する方法を提供することにある。

上の目的でこの発明によれば、垂直の殼の下端に位置す
る管板と該管板に取り付けられて上方に延ひる複数個の
伝熱管とを備え、上記殻が管板の上方に手入れ用開口を
備えている蒸気発生器からスラッジ沈澱物を除去する方
法に於て、液体ジェット流を上記管板３４の上方で上記
の殼１２に接線方向に適用して管板の外端部に液体の円
周方向の流れを発生させ、この流れを吸込み装置６６，
７４によつて捕えて殻から除去し、且つ同時に液体ジェ
ット流出口８４を有するランス７６を上記管板３４の上
方て管３８を横切つて移動させ、液体ジェット流を管３
８に向け且つまた上記の円周方向の液体の流れに向けて
、スラッジ沈澱物を管３８の下端部から上記の円周方向
の液体の流れ内に洗い出して上記の吸込み装置６６，７
４を介し直ちに搬出することを特長とする方法が提案さ
れる。

本発明は単なる例として添付図面に示す好ましい具体例
についての以下の説明から一層容易に理解できよう。

第１図を参照するに参照数字１０で全体的に示す原子炉
の蒸気発生器は下側の殼１２を有し、この殻１２は円錐
台形の移行殼１４によつて上側の殻１６に連結されてい
る。

蒸気ノズル２０が上部に配置された皿型のヘッド１８が
上側の殼１６を覆い、他方、入口ノズル２４および出口
ノズル２６が配置されているほぼ球状のヘッド２２が下
側の殼１２を包囲している。球状のヘッド２２内の中心
部に配置された分割板２８は、球状のヘッド２２を入口
区劃室３０および出口区劃室３２に分割している。入口
区劃室３０は入口ノズル２４と液体連通関係にありまた
出口区劃室３２は出口ノズル２６と液体通流関係にある
。管孔３６が形成されている管板３４は、蒸気発生器１
０の管板３４の上方の部分を管板３４の下側の部分に対
して流体密に隔離するように下側の殼１２および球状の
ヘッド２２に取り付けられている。Ｕ字型の曲部が形成
された伝熱管である管３８が管孔３６内に配置されてい
る。約７０００１４：の管３８が管束４０を形成してい
る。分割板２８は入口区劃室３０が出口区劃室３２から
物理的に隔離されるように管板３４に取り付けられてい
る。各管３８は、管３８の一端が入口区劃室３０と流体
連通している管板３４から、各管３８がＵ字状の形態に
形成されている移行殼１４内へと上方に延び、そして再
び各管３８の他端が出口区劃室３２と流体連通している
管板３４へと下方に延びている。動作において、炉心を
循環することにより加熱された原子炉冷却材は入口ノズ
ル２４を介して蒸気発生器１０内に流入し、入口区劃室
３０内に流入する。入口区劃室３０から原子炉冷却材は
管板３４内の管３８を通つて流れ、更に管３８のＵ字型
の曲部を経て管３８を下方に流れて出口区劃室３２内に
流入する。原子炉冷却材はこの出口区劃室３２から当該
技術分野で周知の仕方で原子炉冷却系の他の部分を循環
せしめられる。再び第１図を参照するに、管束４０は管
板３４の近傍から移行殻１４の領域に延びている包装体
４２によつて囲まれている。

この包装体４２は下側の殻１２と共に環状室４４を形成
している。管束４０の上方で上側の殻１６には二次流体
即ち給水入口ノズル４６が配置されている。給水ヘッダ
ー４８はほぼクローバーの葉の型をしたリングを形成す
る３つのループを有し、給水入口ノズル４６に取付けら
れている。給水ヘッダー４８には複数個の排出ボート５
０が形成されており、これ等排出ボート５０はその大多
数が環状室４４に向くように変化したアレイ即ち配列形
態て配列されている。運転中、給水は給水入口ノズル４
６を経て蒸気発生器１０に流入し給水ヘッダー４８を流
れて排出ボート５０から流出する。

排出ボート５０から流出する給水の大部分は環状室４４
を下側に流れて管板３４に接触する。管板３４の近傍の
環状室４４の底部に達すると、給水は管束４０の管３８
の回りを流れるように内向きに偏向され、そこで給水は
管３８と熱伝達関係に流される。管３８内の高温原子炉
冷却材は、管３８を介して給水に熱を伝達し、その結果
給水は加熱される。加熱された給水は管束４０を自然循
環で上昇する。管束４０の回りを流れる際に給水は加熱
され続け、その結果当該技術分野で周知の仕方で蒸気が
発生する。次に第１図の上側の部分を参照して説明する
と、包装体４２は管束４０の上方に配置された上側のカ
バー即ち包装体ヘッド５２を備えている。

包装体ヘッド５２上にはスリーブ５４が配置されており
、このスリーブは管束４０の近傍で発生される蒸気と流
体連通関係にあつて、その内部には遠心渦流羽根５６が
配置されている。スリーブ５４の上方にはシエプロン型
水分分離器とすることができる水分分離器５８が配置さ
れている。管束４０の近傍て発生される蒸気はスリーブ
５４を通つて上昇し、その際に遠心渦流羽根５６によつ
て蒸気中に含まれる水分゛の一部が取り除かれる。スリ
ーブ５４から蒸気は更に水分分離器５８を上昇しつづけ
、そこで更に多くの水分が取り除かれる。最後に蒸気は
蒸気ノズル２０を通つて上昇し、そこから当該技術分野
で周知の仕方で電力を発生するために通常の機器に通さ
れる。次に第１図の下側の部分を参照するに、管３８に
曲部があるために管板３４には管が存在しない直線部分
がある。

この直線部分は管レーンもしくは管間通路６０と称され
る。この管レーン６０と関連して２つの手穴６２（１つ
だけを示す）が互いに直径方向に対向配置され、且つ管
レーン６０と共線整列関係に設けられている。この手穴
６２が有るために管板３４の領域に、ある程度制限され
てはいるが、接近することがてきる。蒸気発生器の運転
中、スラッジは管３８を取り巻いて管板３４上に形成さ
れることが経験的に知られている。

酸化鉄、銅化合物およびその他の金属を通常含んでいる
このスラッジは、これ等の物質が給水から管板３４上に
沈澱することにより形成されるものである。このスラッ
ジは管３８に欠陥部を生ぜしめ、この欠陥部によつて管
３８内に閉じ込められている原子炉冷却材中の放射性粒
子が給水中に漏洩し且つまた蒸気発生器の蒸気内に漏洩
する。これは非常に望ましくない現象である。次に第２
図を参照するに、原子炉が例えば燃料交換中のように運
転されていない時に蒸気発生器゛をも停止して給水を排
出することができる。

この場合２つの手穴６２を介して蒸気発生器の内部に手
を入れることが可能である。即ち、手穴６２のひとつを
介して噴射ヘッダー６４を設置し、他方の手穴６２を介
して吸い込みヘッダー６６を設置する。噴射ヘッダー６
４および吸い込みヘッダー６６は、手穴６２に嵌装され
るように、且つまた手穴６２の近傍に存在することがあ
る管レーン閉塞装置６８のような障害物の回りに嵌着で
きるように形成されている。噴射ヘッダー６４は２つの
流出口７０が管板３２上のスラッジ累積物の上部近くに
位置するように構成されている。更に約１４．３Ｔ！Ｕ
ｎ（９１１６１ｎ）ノズルとすることが出来る流出口７
０は管束４０の回りに形成された周辺レーン７２の方向
において互いに対向している。同様にして吸い込みヘッ
ダー６６の流入口７４も周辺レーン７２に面するように
して互いに向い合つている。噴射ヘッダー６４は給水源
のような液体供給源に連結され、そして吸い込みヘッダ
ー６６は空気ダイヤフラム吸込ポンプのような吸込みポ
ンプ（図示せず）に連結されている。当該技術分野で周
知のものから選ぶことができる高圧水ランスのようなラ
ンス７６を、管レーン６０内に突込んで手穴６２のひと
つを囲繞している領域にボルト固定する。

典型的なランス７６は第４図に示すように手穴６２を囲
繞する領域にボルト固定することが出来る取り付け機構
７８、取り付け機構７８の密封機構８２を貫通する管状
軸８０、および管状軸８０に設けられた少くともひとつ
のノズル・ジェット８４を有している。ランス７６をこ
のようにして設置したならば噴射ヘッダー６４に連結さ
れた給水源を作動し且つまた吸い込みヘッダー６６に設
けられた吸い込みポンプを作動する。ノズル毎に約５５
−８０ＣＩｍｉｎとすることが出来る流出口７０からの
水の流れによつて、周辺レーン７２を通り吸い込みヘッ
ダー６６の流入口７４に流入する周辺方向の水の流れが
生ぜしめられる。次いでランス７６を作動する。

管状の軸８０は給水源からの水をノズル・ジェット８４
に通し、そこでノズル・ジェット８４は管状軸８０に対
し直角に２つの高速の水流を噴射する。次いで手動また
は機械的手段により管状軸８０を振動させ、それにより
ノズル・ジェット８４を管３８に平行な面内で振動させ
ながら管状軸８０を管レーン６０を通して管束４０の中
心部に前進させる。ランス７６が前進するとノズル・ジ
ェット８４は管３８の列間の空間により形成される管列
レーン８６と整列することになる。各管列８６と整列し
た状態でランス７６をその位置で約１分間振動させる。
ノズル・ジェット８４から発射された水ジェットはかく
して管３８の回りに累積したスラッジと接触し、スラッ
ジを水ジェット内に懸濁せしめる。約１１０ｑｍｊｎの
ような高い水流量を有する水ジェット即ち噴射水は懸濁
されたスラッジを周辺レーン７２に搬送し、そこで水−
スラッジ混合物は水の周辺方向の流れ内に捕捉される。
かくして周辺方向の流れは懸濁されたスラッジを吸い込
みヘッダー６６に搬送し、そこで水−スラッジ混合物は
蒸気発生器から取り出される。ランス７６は管板３４の
中心もしくはその中心を少し越えた位置に達する迄前進
し続けられる。

しかる後にランス７６の取り付けボルトをはすして第１
の手穴６２から取りはすし、他の手穴６２に挿入してそ
の回りにボルト固定する。吸い込みヘッダー側とするの
が好ましい第２の手穴に設置したならば、ランス７６を
作動する以前に迅速に管束４０の中心まで前進せしめる
。しかしながら管レーン６０に障害物がないような蒸気
発生器においてはランス７６の管束４０の中心を若干越
えるまで前進させてもよい。このように管束４０の中心
を僅かに越えてランス７６を前進させれば管板３４を完
全に掃引することがてき、同時に管板３４の最初の半分
の部分から次の半分の部分へのスラッジの再循環を阻止
することができる。次いて管状軸８０をゆつくりと逆方
向に引張りながらノズル●ジェット８４を吸い込みヘッ
ダー６６の方向に移動させつつランス７６を作動する。
ノズル・ジェット８４が吸い込みヘッダー６６に達する
とこのプロセスは完了する。そこでランス７６、吸い込
みヘッダー６６および噴射ヘッダー６４を取りはすし、
蒸気発生器を再び運転することができる。この方法によ
れば水流方式を利用することにより蒸気発生器の管板に
設けられた伝熱管の間およびその回りからスラッジを取
り除くことが可能である。以上には本発明の好ましい具
体例と考えられるものについて述べたが、当該技術分野
の専門家にはいろいろな他の変形ならびに変更が容易に
想到できるであろうことは言う迄もない。

従つて特許請求の範囲の記載は本発明の精神ならびに範
囲から逸脱しないような全ての変形ならびに変更を包摂
するように解釈すべきである。例えば上に述べたものと
構造的には異なるが類似の機能を行うランスを使用する
ことができる。更にまた管板の周辺を取り巻いていろい
ろな箇所にいろいろな流れを発生する複数個のランスを
設けこれを上に述べたランスと一緒に使用することもで
きる。更に管板を横切つて掃引する仕方は問題となる管
板の特定の幾可学的形態に応じて変えることができるの
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は典型的な蒸気発生器を一部断面て示す立面図、
第２図は管板の平面図、第３図は管板近傍における典型
的な蒸気発生器の部分縦断面図、そして第４図は典型的
な液体ランスの概略図であノる。 １０・・・・・・蒸気発生器、１２，１４，１６・・・
殼、３４・・・・・・管板、３８・・・・・・伝熱管、
６６・・・・・・吸込ヘッダー、６２・・・・・・手入
れ開口、８４・・・・・・水噴出口、７６・・・・・・
ランス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 垂直の殻の下端部に設けられた管板と、前記管板に
   取り付けられて上方に延びる複数個の伝熱管とを有し、
   前記殻が前記管板の上方に手入れ開口を備えている蒸気
   発生器からスラッジ付着物を取り除く方法において、前
   記管板の上方で前記殻に液体ジェット流を接線方向に適
   用して前記管板の外端部に周方向の液体流を発生させ、
   該液体流を吸込み装置によつて備えて前記殻から除去す
   ると同時に、液体ジェット流出口を有するランスを前記
   管板の上方で前記伝熱管を横切つて移動させ、液体ジェ
   ットを前記伝熱管および前記周方向の液体流に向けて、
   前記伝熱管の下端部からスラッジ付着物を前記周方向の
   液体流内に洗い出し、以つて直ちに前記吸込み装置を介
   して搬出することを特長とする蒸気発生器のスラッジ除
   去方法。 ２ 前記殻が相対向する手入れ開口を有し、前記周方向
   の液体流を手入れ開口の一方の開口において反対両方向
   に誘起し、他方の手入開口で前記殻から液体流を取り出
   し、前記ランスは前記一方の手入開口を通して導入して
   管板の中心に向つて移動し、そして前記液体ジェットは
   前記ランスの運動軌跡の両側で前記伝熱管に指向し、そ
   の場合前記液体ジェットは前記ランスに設けられて反対
   両方向に向いている開口から噴射するようにした特許請
   求の範囲第１項に記載の蒸気発生器のスラッジ除去方法
   。 ３ 前記ランスの液体ジェットを前記管板の表面におい
   て若干下向きに向けることを特長とする特許請求の範囲
   第２項に記載の蒸気発生器のスラッジ除去方法。 ４ 前記ランスを前記伝熱管を通して移動させる間に前
   記伝熱管の列間の各レーンにおいて前記ランスの運動を
   停止し、予め定められた期間だけ振動させることを特長
   とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
   載の蒸気発生器のスラッジ除去方法。