JPS61272691A - 沸騰水型原子力発電プラント - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は沸騰水型原子力発電プラントに係り、再循環系
配管の流量を安定化するのに好適な十字分岐管形状に関
するものである。

〔発明の背景〕

沸騰水型原子力発電プラント（以下ＢＷＲプラントと呼
ぶ）は、第２図に示す冷却材再循環系配管（以下ＰＬＲ
配管と呼ぶ）を備えている。

このＰ　Ｌ　Ｒ配管は、圧力容器１内冷却材の一部を再
循環ポンプモータ８で駆動される再循環ポンプ７により
吸引し、曲管部２０からティー付直管部２１１人口弁５
へと順次送り、その後に再循ボンプ７により吐出する。

再循環ポンプ７により吐出された冷却材は、出目弁９か
ら母管２２を通って十字分岐管１１に送られ、ここで冷
却材は左右のヘッダー曲管１２と上方のレジユーザ１３
側へと分流され、各ライザー管２４を通って再度圧力容
器１内の炉心に送られる。

十字分岐管１１の従来例では、第３図の如く。

母管２２から送られてくる冷却材の流れＱ。を左右の分
岐流Ｂ、Ｃ方向の流れＱ工ｌＱ２　とレジユーザ１３方
向の流れＱ、とに分岐させる機能を有している。この十
字分岐管１１の分岐流動状況を発明者が可視化試験によ
り観察・確認した結果、第４図（ａ）、（ｂ）及び第５
図に示す如く渦心が両側のヘッダー曲管１２に貫通する
状態の強い旋回流となって分岐する状態と、第６図に示
す如く、はとんど旋回流が発生せず滑らかに分岐する状
態とが交互に繰り返し発生し、十字分岐管１１での分岐
流動状況が変動すること確認した。

すなわち、十字分岐管１１内の流れはヘッダー曲管１２
内の渦の発生・消滅があり、配管内の圧力損失が、この
渦の有無によって大きく変化するため、母管２２から送
られてくる冷却材の流れＱ。

は、その流量が変動する。

第７図に、十字分岐管１］内の２つの分岐流動状態にお
ける圧力損失の大きさを比較して示す。

第７図において、縦軸の十字分岐部〜ヘッダー曲管圧力
損失係数は、母管２２の内径を代表長さとするレイノル
ズ数が１０４の時、ヘッダー曲管１２に渦が貫通してい
る状態での値を１とした時の相対値を示すものである。

渦がヘッダー曲管１２に存在する場合の圧力損失は、渦
が存在しない場合の約２倍となっていることが確認でき
た。

従来の十字分岐管１］構造において、前記の様な渦の発
生・消滅が生じる原因を第８図に示す。

従来のＰ　Ｌ　Ｒ配管においては、十字分岐管１１に流
れ込む流れＱ。の約１１５が直進上昇しレジユーザ１３
に流れ込みＱ３　となり、残りの約４１５が左右のヘッ
ダー曲管１２に流れ込みそれぞれＱ、　、　Ｑ２　とな
る。レジユーザ１３に直進上昇する流れＱ３　について
、流れの断面積の変化は以下に示す如く急激に拡大され
る。すなわち、母管２２を流れる時点においては、Ｑ、
はＱ。の１１５であるから、母Ｉｖ！２２の内面の断面
積をＳとするとき、母管２２内ではその流路断面積は１
１５Ｓとなる。十字分岐管１１に流れ込み、左右のヘッ
ダー曲管１２の開孔部に達すると、直進する流れの量は
、ヘッダー曲管１２へ徐々に分岐される為に、下流へと
進むにつれて徐々に少なくなり、ヘッダー曲管１２開孔
部が終わった時点で１１５Ｑｏ、すなわちＱ３　となる
。母管２２がら左右ヘッダー曲管１２の開孔部を経て最
終的にレジユーザ１３に流れ込む流れの量が減少するに
も拘らず、幾何学的な断面積はヘッダー曲管１２開孔部
の区間及び、その下流レジユーザ１３に達するまで、母
管２２の断面積Ｓのままとなっている。

すなわち、母管２２からレジユーザ１３に」二昇直進す
る流れの占有する断面積は、」二記ヘッダー曲管１２開
孔部の区間において１１５ｓがらＳへと急激に増加して
いることになる。流れの断面積がこの様に急激に増加す
る為、流れの静圧は逆に急激に減少する為、不安定とな
り、十字分岐管１２のヘッダー曲管１−２の開孔部及び
その下流部において管内面からの剥離が生じる。第９図
（ｂ）に示す如く、左右のヘッダー曲管１２の中心軸は
一直線ではない為、十字分岐管１１での分岐に際してＹ
方向の運動量が異なる為に、流れの管壁からの剥離に際
して、第９図（ａ）に示す如く２つの渦Ａ及びＢが生じ
る。

−母管２２の流れＱ。は、決して母管２２断面内□で均
一な分布とはなっておらず、時間的にも微妙な分布の乱
れを含んでいる。この乱れが、前記２つの渦Ａ及びＢの
強弱のバランスを変えることにより、十字分岐管１２で
の２つの分岐流動状況を発生させる。

すなわち、渦Ａの強度が増加し、その浸みが降下しヘッ
ダー曲管１２の開孔部まで達すると、その浸みは左右の
ヘッダー曲管１２を貫通するまでに発達し、前記第４図
（ａ）、（ｂ）及び第５図に示す分岐流動状態となる。

逆に渦Ｂの強度が増加し渦Ａが消滅してしまうと、前記
第６図に示す分岐流動状態となる。

２つの分岐流動状態は、母管２２の流れに含まれる乱れ
が引き金となって、時間経過に伴って遷移し、前記第７
図に示す圧力損失の増加・減少を繰り返す。

従来の十字分岐管１１の形状は、上述の様な現象の発生
を全く考慮しておらず、単に母管２２の流れＱｏ　の約
１１５をレジユーザ１３側に直進させ、残りの流れを左
右のヘッダー曲管１２に分岐する機能のみを有するもの
で、前述の２つの分岐流動状態の遷囲により、母管２２
の流量Ｑ。が微小ながらも変動する結果の原因となって
おり、安定した電気出力を供給すべき原子力発電プラン
トにとって大きな問題である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ＢＭＲプラントのＰ　Ｌ　Ｒ配管にお
いて、十字分岐部における渦の発生のない十字分岐管を
設置することにより、再循環流量の変動をなくし、安定
した電気出力を供給する原子力発電プラントを提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

従来の十字分岐管形状では、第４図（ａ）。

（ｂ）に示す左右ヘッダー曲管１２を貫通する渦のある
分岐流動状態と、第５図に示す十字分岐管１１に渦のな
い分岐流動状態とが存在し、この２つの分岐流動状態の
遷移によって、配管系の圧損が変動し、母管２２の流量
Ｑ。が変動する。この変動の原因が、従来の十字分岐管
１１において、母管２２からレジユーザ１３に直進上昇
する流れそっての流路断面積が急激に増加することにあ
ることを考慮し、管管２２からレジユーザ１３へつなが
る十字分岐器１１の直進上昇する流れに直角な断面積を
削減することにより、第８図に示す２つの渦Ａ及びＢの
発生を防止することができる。

本発明は、上記効果により母管２２の流れＱ。

を安定させることのできる新型の十字分岐管、レジユー
ザ型士型字分岐管を備えたＢＷＲプラントの発明である
。

〔発明の実施例〕

第１図に実施例を示す。レジユーザ型十字分岐管２５は
、母管２２との接続部から左右ヘッダー曲管１２の開孔
部下端までは母管２２と同一径を有す円筒形状となって
いる。ヘッダー曲管２２の開孔部下端から上方は、レジ
ユーザ構造となっており、一定の割合で径は減少し、ラ
イザー管２４と同一径となる円錐台型である。左右ヘッ
ダー曲管１２は、この円錐台の側面に接続される構造で
あり、鍛造一体化構造を有している。

従来の十字分岐管１１が、母管２２と同径の円筒側面に
左右ヘッダー曲管１２が接続されているのに対し、本発
明の実施例は、円錐台側面に左右ヘッダー曲管１２が接
続されていることが特徴となっている。

円錐台型部において、ライザー管２４に流れ込む流れＱ
３　の流路を減少させている効果により、左右のヘッダ
ー曲管に分岐されることによる。直進上昇流の圧力の急
激な増加を抑制し、従来の十字分岐管１１で発生する管
壁からの剥離を防止している。この為、第９図に示す様
な渦Ａ及びＢが発生することなく、滑らかな分岐流動状
態となり、母管２２の流れＱ。は変動することなく安定
した状態となる。

〔発明の効果〕

本発明によるレジユーザ型十字分岐管をＢＷＲプラント
の再循環系に設置することにより、配管系の圧損が少な
い分岐流動状態に安定でき、効率よい原子力発電プラン
トを提供できる。

また、本発明は、再循環系配管の十字分岐管のみの変更
によるもので、大幅な設計変更及び改造を必要としない
利点をもっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレジユーザ型十字分岐管を示す図、第
２図は再循環系概要図、第３図は従来の十字分岐管を示
す図、第４図〜第６図は十字分岐管の分岐流動状況図、
第７図は圧力損失の比較図、第８図、第９図は分岐流動
状況の遷移の原理の説明図である。 １・・・圧力容器、７・・・再循環ポンプ、１１・・・
十字分岐管、１２・・・ヘッダー曲管、１３・・・レジ
ユーザ、２４・・・ライザー管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、冷却材再循環系配管において、再循環流量を安定化
   させることを目的として、レジユーザ型十字分岐管を設
   けたことを特徴とする沸騰水型原子力発電プラント。