JPS62116896A - 二重管式蒸気発生器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高速増殖炉で用いる蒸気発生器に係わり、特に
二重管式蒸気発生器に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、高速増殖炉発電プラントにおいては、蒸気発生
器が採用されている。この蒸気発生器は、本体胴内に供
給される液体ナトリウム等の高温加熱媒体と水とを熱交
換させて、水が加熱されることによって１ｑられる蒸気
を取り出すものである。特に原子炉の炉心からの一次液
体ナトリウムを直接蒸気発生器に使用する場合、蒸気発
生器の事故が直接原子炉に影響をおよぼすおそれがある
ので、蒸気弁（Ｌ器の安全性を高めるため二重管式の蒸
気発生器の使用が検討されでいる。従来、二重管式蒸気
発生器は第５図に示すような構造となっている。第５図
は蒸気発生器の断面図、第６図は伝熱管の断面図、第７
図は第５図のＢ部の拡大図であり、第５図ないし第７図
において、１は蒸気発生器、２は外筒、３は伝熱管、３
ａは外管、３ｂは内管、３Ｃは溝、４は給水入口、５は
蒸気出口、６は液体ナトリウム入口、７は液体ナトリウ
ム出口、８は下管板であり、その内８ａは水側管板、８
ｂはナトリウム側管板、９は上管板であり、その内９ａ
は蒸気側板、９ｂはナトリウム側管板、１０ａは蒸気側
管板とナトリウム側管板の間の空間、１０ｂは水側管板
とナトリウム側管板の間の空間である。

第５図に示すように、蒸気発生器は胴軸を縦にして、設
けられており、外筒の下部には、給水人口４、上部には
蒸気出口５、さらに外筒の側面にナトリウム人口６、ナ
トリウム出ロアが設けられている。伝熱管３は上管板９
と下管板８と連通している。第６図に示すとおり、伝熱
管３は、内管３ｂと内面に刻設した円周４ケ所の溝３Ｃ
が管の上下端までつながっている外管３ａとを密着させ
た二重管構造となっている。

伝熱管３と上管板９、下管板８との取付けは、第７図に
示すとＪ３す、外管３ａはナトリウム側管板８ｂ、９ｂ
に、内管３ｂは水側管板８ａおよび蒸気側管板９ａに、
それぞれ取付穴を通して嵌着されている。従って、上部
空間１０ａと下部空間１０ｂは、伝熱管３の外管３ａの
内面の満３０を通じ、連通されている。

約５００℃に加熱された液体ナトリウムは、液体ナトリ
ウム入口６から蒸気発生器１内に入り、伝熱管３の外側
を流下して伝熱管内の水を加熱しつつ、液体ナトリウム
出口　７から外部に流出する。尚ナトリウムは、通常１
０ｋｇ／ｃｍ２　Ｇ程度の圧力が保たれている。一方給
水人口４から流入した水は伝熱管３内に流入する。伝熱
管３内で加熱された水は、蒸発した侵さらに加熱させて
加熱蒸気となり、蒸気出口５から外部に流出する。

なｄ３、蒸気圧力は、通常１００〜１５０　ｋｑ／ａｍ
２Ｇ程度である。かかる二重管式蒸気発生器において、
内管および外管双方の伝熱管に亀裂が発生すると、ナト
リウムと水が反応して急激な圧力上界を起し、重大な事
故をおこすおそれがあるので、内管又は外管いずれかの
亀裂の段階で、これを検出する必要がある。□そのため
下部空間１０ｂにヘリウムガスを送り、伝熱管３の溝３
０を通って上部空間１０ａに注入したガスを取り出して
ガス中の湿分又はナトリウｌ＼ガス１度を検出計１１に
より検出することによって伝熱管３の異常を見つけ出す
ようにしている。

すなわち、ヘリウムガスの圧力は２〜３’　ｋｇ／ｃｍ
２　Ｑに保たれており、水蒸気の圧力や液体ナトリウム
の圧力より低いので、内管３ｂに亀裂があれば内管３ｂ
のリークによりガス中湿分が高くなり、外管３ａに亀裂
があれば、ガス中のナトリウムガス潤度が高くなるので
亀裂の存在が発見できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような二重管式蒸気発生器ひは、上、下部
管板が、それぞれ、水・蒸気側及びナトリウム側と分離
されているため、立ち上り時ヤ）停止する時それぞ机の
管板の温度差により熱膨張猷が異なり、内管曲げ応力が
発生する。

また、万一内管に亀裂が発生したとしても、どこの伝熱
管からなのか見つけることが出来なかった。

（発明の目的） 本発明は、従来の技術にかかる問題に鑑み案出されたち
ので、伝熱管に曲げ応力が発生することなく、しかもど
の伝熱管の漏洩かを検出することを可能ならしめる二重
管式蒸気発生器を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の二重管式蒸気発生器
の構成は、内管と、内面に刻設した溝が匈の上下端まで
つながっている外管とを密着させた二重管構造の伝熱管
を有しており外管の外側に高温の液体ナトリウム、内管
内に水をそれぞれ流通させて熱交換し蒸気を発生させる
シェルアンドチューブ式蒸気発生装置において、伝熱管
の上下端はそれぞれ外管が内管より短く、上下それぞれ
の管板の伝熱管取付孔に外管が浅く嵌着されるとともに
、内管が深く嵌着されて、伝熱管取付孔内面と内管外面
との間に外管内面に刻設した）苫と連通する円環状空間
が形成されており、さらに上下の管板には、それぞれ−
直線上に位置する円環状空間を直列に接続する多数の平
行な透孔が穿設されており、かつ下側の管板に穿設され
る多数の透孔と上側の管板に穿設される多数の透孔とは
、水平面上に投影したときマトリックス状に交差してお
り、伝熱管取付孔はその交点上に位置していることを特
徴とするものである。

（実　施　例〕 以下本発明の一実施例について図面を参照しつつ説明す
る。

第１図は本発明の蒸気発生器の断面図、第２図は第１図
のＡ部の拡大図、第３図は第２図の■−■矢視図、第４
図は上下管板と透孔の水平面への投影位置図である。

第１図ないし第４図において、１は蒸気発生器、２は外
筒、３は伝熱管、３ａは外管、３ｈは内管、３Ｃは溝、
４は給水入口、５は蒸気出口、６はす１〜リウム入口、
７はナトリウム出口、２０は下管板、２１は上管板、２
２は円環状空間、２３は透孔であり、その向上管板の透
孔は２３ａ０、下管板の透孔は２３ｂ　、２４は伝熱管
取付孔である。

なお、本発明は、二重管式蒸気発生器の管板部分の改良
に関するものであり、蒸気発生器１全体の構造、機能に
ついては既に説明しであるので同一の符号を用い説明す
る。

伝熱管３の上下端は、ぞれぞれ外管３ａが内管３ｂより
短くなるようカットされている。該伝熱管３は下管板２
１、および下管板２０の伝熱管取付孔２４に、外管３ａ
が浅く、内管３ｂが深く、それぞれ嵌着されており、伝
熱管取付孔２４内面と内管外面の間には、外管３ａ内面
に刻設した溝３０と連通ずる円環状空間２２が形成され
ている。ざらに上下の管板２１．２０には、それぞれ−
直線上に位置する円環状空間２２を直列に接続する多数
の平行な透孔２３が穿設されている。

そして、上管板２１と下管板２０と伝熱管３との取付は
、上管板２１の透孔２３ａと下管板２０の透孔２３ｂは
、その方向が水平面上に投影したときマトリックス状に
交差した配置になっており、伝熱管取付孔２４は、その
交点上にくるように配置されている。

透孔２３ａと透孔２３ｂとは、ぞの投影交点上に伝熱管
３の溝３Ｃを通し連通している下管板２０の透孔２３ｂ
は配管２５か接続され、該配管上に弁２６ａ・・・２６
［が設けられている。配管２５は図示しないヘリウムガ
ス創出装置に接続されている。又同様に上管板２１の透
孔２３ａにもそれぞれ配管２７および弁２８ａ・・・２
８ｆが接続されている。さらに配管２７をまとめて接続
した配管２９上に検出器１１が取付（プられている。

次に作用を説明する。

先ず弁２（ｉａを聞くと、それに連通ずる透孔２３ｂに
ヘリウムガスが流れる。さらに弁２８ａを開くと弁２（
ｉａに連通ずる透孔２３ｂと弁２８ａに連通ずる透孔２
３ａの投影交点上に位置する伝熱器３の溝３０を通って
ヘリウムガスが流れるが、その際もしこの伝熱管３に、
内管３６又は外管３ａいずれかの亀裂があると、溝３０
内に滞留する水蒸気又はナトリウムガスをヘリウムガス
がパージして外部に流し出ずのでヘリウムガス中の湿分
が上界しそれを検出器１１が検出するので、当該伝熱管
３にリークがあることがわかる。このようにして弁２６
ａを開いたままとして弁２８を順次開けば、弁２６ａに
連通する透孔２３ｂ上に位置するすべての伝熱管３のリ
ークを検出でき、さらに同様の手順で、弁２Ｇ、２８を
順次開いて、ヘリウムガスを流せば、すべての伝熱管３
のリークを検出できる。

〔発明の効果〕

以上型するに、本発明によれば、次の如き優れた効果を
発揮する。

（１）　　蒸気発生器の上、下管板を従来の分離型から
、−楔板にしたことにより、熱膨張量の差から発生する
伝熱管の内管の曲げ応力がなくなり伝熱管の寿命が向上
する。

■　マトリックスを利用して、どこの伝熱管にリーク等
の異常が発生したかを運転中にチェック可能であり、保
守点検が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気発生器の断面図、第２図は第１図
のＡ部の拡大図、第３図は第２図の■−■矢視図１、第
４図は上下管板透孔の水平面への投射位置図、第５図は
従来の蒸気発生器の断面図、第６図は伝熱管の断面図、
第７図は第５図のＢ部の拡大図である。 図中、１は蒸気発生器、３は伝熱管、３ａは外管、３ｈ
は内管、３Ｃは溝、２０は下管板、２１は上管板、２２
は円環状空間、２３は透孔 特許登録出願人　　石川島播磨重工業株式会社代理人　
弁理士　　島　村　芳　明 第１図 分４ 第３図 第４図 ｆｆｈ へＪラムガス入口 第５図 令。 第６図 ／３ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内管と、内面に刻設した溝が管の上下端までつながつて
   いる外管とを密着させた二重管構造の伝熱管を有してお
   り、外管の外側に高温の液体ナトリウム、内管内に水を
   それぞれ流通させて熱交換し蒸気を発生させるシェルア
   ントチューブ式蒸気発生装置において、伝熱管の上下端
   はそれぞれ外管が内管より短く、上下それぞれの管板の
   伝熱取付孔に外管が浅く嵌着されるとともに、内管が深
   く嵌着されて、伝熱管取付孔内面と内管外面との間に、
   外管内面に刻設した溝と連通する円環状空間が形成され
   ており、さらに上下の管板にはそれぞれ一直線上に位置
   する円環状空間を直列に接続する多数の平行な透孔が穿
   設されており、かつ下側の管板に穿設される多数の透孔
   と、上側の管板に穿設される多数の透孔とは水平面上に
   投影したときマトリックス状に交差しており、伝熱管取
   付孔はその交点上に位置していることを特徴とする二重
   管式蒸気発生装置。