JPS62119301A - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は液体金属冷却型高速増殖炉の蒸気発生器に関す
る。

［発明の技術的背景」 第５図を参照して従来例を説明する。第５図はタンク型
高速増殖炉の概略構成を示す図であり、図中符号１は原
子炉容器である。この原子炉容器１はリングガータ２を
介して原子炉建屋３に支持されている。この原子炉容器
１の外周側には安全容器４が設置されている。この安全
容器４も上記原子炉建＠３に支持されている。原子炉容
器１内には一次冷却材５および炉心６が収容されている
。

この炉心６は炉心支持機構７を介して原子炉容器１に支
持されている。また上記炉心６は図示しない複数の燃料
集合体および制御棒等から構成されている。原子炉容器
１の上部開口１Ａはルーフスラブ８により閉塞されてい
る。上記炉心支持機構７と原子炉容器１との間には隔壁
１ｏが設置されており、この隔ｗ１０により原子炉容器
１内を上下に部分して、上方を上部ブレナム１１、下方
を下部プレナム１２としている。上記炉心支持機構７の
外周側には中間熱交換器１３および一次主循環ボンブ１
４がルーフスラブ８および隔壁１０を貫通して周方向交
互に等間隔に配置されている。

一方原子炉容器１の外には二次冷却系１１が設置されて
いる。すなわち前記中間熱交換器１３には二次冷却材配
管２２を介して二次主循環ポンプ２３および蒸気発生器
２４が接続されている。また蒸気発生器２４には蒸気系
配管２５および給水系配管２６が接続されており、夫々
図示しないタービン系および給水ポンプに接続されてい
る。

上記構成によると一次冷却材５は炉心６を上方に向って
流通し、その際炉心６の核反応熱により昇温する。昇温
した冷却材５は上部ブレナム１１内に流出し、中間熱交
換器１３内に流入口１３Ａを介して流入する。中間熱交
換器１３内に流入した一次冷却材５は二次冷却材と熱交
換して冷却される。冷却された一次冷却材５は下部プレ
ナム１２内に流出し、−次主循環ボンブ１４に吸引され
る。吸引された一次冷却材５は加圧されて炉心６の下方
に配管１４Ａを介して供給される。以下同様のサイクル
をくりかえす。

一方中間熱交換器１３における熱交換により昇温した二
次冷却材は二次冷却材配管２２を介して蒸気発生器２４
に移送される。この蒸気発生器２４にて給水系配管２６
を介して供給される給水と熱交換して冷却され二次主循
環ポンプ２３に吸引される。そしてこの二次主循環ポン
プ２３に加圧されて再度中間熱交換器１３に供給される
。一方蒸気発生器２４における熱交換により昇温した給
水は蒸気となり、蒸気系配管２５を介してタービン系に
移送されて発電に供される。

このように原子炉容器１内の一次冷却系と原子炉容器１
の外の二次冷却系とを分離させて設置したのは以下のよ
うな理由による。すなわち仮に分離させないで設置した
場合には、万一蒸気発生器２４の伝熱管（該伝熱管内に
は給水又は蒸気が流通している）に破損が発生した場合
に冷却材（例えば液体ナトリウム）と水とが化学反応し
て、該反応により発生する反応生成物の影響が炉心６に
直接およぶこととなり、二次災害を誘引することにもな
りかねないからである。

［背景技術の問題点コ 上記構成によると以下のような問題がある。上述したよ
うに一次冷却材５と水との化学反応、それによる二次災
害を未然に防止する目的より一次冷却系と二次冷却系と
を分離させて設置していてるが、反面これは物量の増大
を来たしている。すなわち原子炉容器１内の一次冷却系
とは別に原子炉容器１の外に二次主循環ポンプ２３およ
び蒸気発生器２４等を設置する必要があり、これに伴な
って各種配管、補助機器はもとよりサポート類も必要と
なるからである。

［発明の目的］ 本発明は以上の点に基づいてなされたものでその目的と
するところは、冷却系としての機能を損なうことなく構
成の簡略化、物】の低減を図ることが可能な蒸気発生器
を提供することにある。

〔発明の概要〕

すなわち本発明による蒸気発生器は、原子炉容器内にル
ーフスラブおよび隔壁を貫通して配置された外胴と、こ
の外胴の内周側に配置された内胴と、この内胴の内周側
に配置された内筒と、上記外胴および内胴との間に夫々
設置され相互間に二次冷却材が流通する中間熱交換用伝
熱管を支持するとともに一次冷却材が流通する冷却材熱
交換室を形成する上管板および下管板と、上記上管板の
上方に形成された二次冷却材上部室に連通され二次冷却
材を吸引して前記内胴および内筒との間に形成された熱
交換室内に移送しさらに上記下管板の下方に形成された
二次冷却材下部室に移送して二次冷却材を循環させる二
次主循環ポンプと、上記熱交換室内に配設され前記内胴
に接続された給水管台を介して供給される給水を導入す
るとともにこの給水と熱交換室内を流通する二次冷却材
とを熱交換させて蒸気を発生させ内胴に接続された蒸気
管台を介してタービン系に蒸気を供給する蒸気発生用伝
熱管とを具備したことを特徴とするものである。

つまり従来原子炉容器内に設置されていた中間熱交換器
としての機能、原子炉容器の外に二次冷却系として設置
されていた蒸気発生器および二次主循環ポンプとしての
機能を１つの蒸気発生器に備え、これを原子炉容器内に
設置することにより従来原子炉容器の外に設置されてい
た二次冷却系を不要とするものである。

［発明の実施例］ 以下第１図および第２図を参照して本発明の第１の実施
例を説明する。第１図は本実施例による蒸気発生器を従
来の中間熱交換器として使用した構成を示す図である。

尚従来と同一部分には同一符号を付して示しその説明は
省略する。第１図中符号５１は蒸気発生器であり、蒸気
発生器５１は従来の中間熱交換器としての機能はもとよ
り、二次冷却系の蒸気発生器および二次主循環ポンプと
しての機能をも備えたものである。この蒸気発生器ｉ上
は、従来の中間熱交換器と同様に炉心支持機構７の外周
側にルーフスラブ８および隔壁１０を貫通して配置され
ている。本実施例の場合には従来原子炉容器１の外に設
置されていた二次冷却系に相当する構成はなく、蒸気発
生器５１からタービン系に直接蒸気が供給されるととも
に、給水ポンプから直接給水が供給される。

以下第２図を参照して蒸気発生器１の構成を詳細に説明
する。第２図は蒸気発生Ｗ　：ＬＬｏ断面図であり、図
中符号６１は外胴である。この外胴６１の上部には支持
スカート６２が取付けられており、この支持スカート６
２を介してルーフスラブ８に支持されている。上記外胴
６１の内周側には内胴６３が配置されている。さらにこ
の内胴６３の内周側には内筒６４が設置されている。上
記外胴６１の上方位置の内周側には間隔を存して内壁６
５が配置されている。この内壁６５の下端と外胴６１と
の間には上管板６６が設置されている。一方上記内胴６
３の下端部と外胴６１との間には下管板６７が設置され
ている。これら上管板６６および下管板６７との間は冷
却材熱交換室６Ｂとなっており、複数本の中間熱交換用
伝熱管６９が配設されている。尚上記外胴６１には一次
冷却材人ロ窓７０および一次冷却材出ロ窓７１が夫々形
成されている。よって−次冷却材５は図中矢印で示すよ
うに一次冷却材入ロ窓７０を介して冷却材熱交換室６８
内に流入して該室６８内を降下して一次冷却材出ロ窓７
１を介して流出する。

その際上記中間熱交換用電熱管６つ内を流通する二次冷
却材と熱交換して冷却される。また上記冷却材熱交換室
６８の上方は二次冷却材下部室７２となっており、下方
には二次冷却材下部室７３が形成されている。上記二次
冷却材下部室７２には連絡配管７４が連結されており、
この連絡配管７４には二次主循環ポンプ８１が接続され
ている。

この二次主循環ポンプ８１はセンターリターン型Ｎ磁ポ
ンプであり、蒸気発生器ＬＬの上端中央部に位置してい
る。この二次主循環ポンプ８１は以下のような構成とな
っている。図中符号８２は前記連絡配管７４に接続され
上端を閉塞された外管である。この外管８２には内管８
３が接続されている。上記内管８３の外周側には内部鉄
芯８４が設置されているとともに、外管８２の外周側に
は固定子８５が設置されている。そして二次冷却材上部
室７２内の二次冷却材を電磁ポンプ作用により連絡配管
７４を介して吸引し、外管８２および内管８３を介して
吐出する。上記内管８３には分配母管９１が接続されて
いる。上記二次主循環ポンプ８１より吐出された二次冷
却材はこの分配母管９１を介して下方の熱交換室９２内
に流出する。

上記熱交換室９２は前記内筒６４と内胴６３の内周側に
配置された分離シュラウド９３との間に形成されており
、この熱交換室９２内にはヘリカルフィル状の蒸気発生
用伝熱管９４が配設されている。また上記分離シュラウ
ド９３と内胴６３との間は、下降管室９５となっている
。この下降管室９５内には下降伝熱管９６が配設されて
いる。この下降伝熱管９６内には内胴６３の上端に接続
された給水管台９７を介して流入する給水が流通し、下
降伝熱管９６内を下降した給水は前記蒸気発生用伝熱管
９４内に下方から流入する。その際前記分配母管９１よ
り流出した二次冷却材と熱交換して蒸気となり、内胴６
３の上端に接続された蒸気管台９８を介して図示しない
タービン系に移送される。一方冷却された二次冷却材は
二次冷却材下部室７３内に流下し、再度前記中間熱交換
用伝熱管６９内に流入する。尚熱交換室９２内の二次冷
却材は自由液面１０１を有しており、原子力発電プラン
トの起動・停止に伴なう二次冷却材の膨張・収縮はこの
自由液面１０１の変化により効果的に吸収される。また
図中符号１１１はドレン配管である。このドレン配管１
１１はその下端を二次冷却材下部室７３内まで延長して
その下端を開口している。また上端は分配母ｉ！９１お
よび二次主循環ポンプ８１の内管８３内を延長されて外
管８２を貫通して外部まで配設されている。

前記外胴６１の隔壁１０の貫通部にはマノメータシール
機構１２１が設置されている。また内壁６５の上端と内
胴６３との間にはベローズ１３１が設置されている。こ
のベローズ１３１により一次冷却材５の上方に充填され
たカバーガス１４１のバウンダリを形成するとともに、
内胴６３側と外胴６１側との熱膨張差を吸収している。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず−次冷却材
５は一次冷却材入ロ窓７０を介して冷却材熱交換室６８
内に流入する。この冷却材熱交換Ｗ６８内を降下して一
次冷却材出ロ窓７１を介して下部ブレナム１２内に流出
する。その際中間熱交換用伝熱管６９内を上昇している
二次冷却材と熱交換して冷却される。これに対して二次
冷却材は昇温して二次冷却材上部室７２内に流出する。

さらに連絡配管７４を介して二次主循環ポンプ８１に吸
引され二次主循環ポンプ８１の外管８２、内管８３およ
び分配母管９１を介して熱交換室９２内に流出する。熱
交換室９２内に流出した二次冷却材はこの熱交換室９２
内を降下して二次冷却材下部室７３内に流出する。その
際蒸気発生用伝熱管９４内を上昇する給水と熱交換して
冷却される。一方給水は加熱されて蒸気となり、蒸気管
台９８を介してタービン系に移送され発電に洪される。

尚上記給水は給水管台９７を介して下降伝熱管９６内に
供給され、蒸気発生用伝熱管９４に下方から流入するも
のである。以下同様のサイクルをくりかえす。

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。

（１）まず本実施例の蒸気発生器１１は従来の中間熱交
換器しての機能を有することはもとより、従来原子炉容
器１の外部に分離して設置されていた蒸気発生器および
二次主循環ポンプとしての機能をも備えており、よって
本実施例の蒸気発生器１−を原子炉容器１に設置すれば
、従来のように原子炉容器１の外に二次冷却系を分離し
た状態で設置する必要はない。したがって構成を大幅に
簡略化することができ、従来懸念されていた物量増大と
いう問題を解消することができる。また当然のことなが
ら関連する電気計装設備、空調設備および原子炉建屋の
簡略化、コンパクト化を図ることができ、コストの低減
を図る上で極めて効果的である。

（２）また蒸気発生器ｉ上に二次主循環ポンプ８１を設
置しているので、従来のように別体に設置していた場合
に比べて二次冷却材の循環経路が大幅に短縮化され、か
つ流路抵抗も小さくなるので、二次主循環ポンプ８１と
しても小さなもので事足りることとなる。

（３）また万一蒸気発生用伝熱管９４が損傷して、給水
と冷却材とが反応して反応生成物が発生するようなこと
があっても、−次冷却材５と二次冷却材とは分離してい
るので回答問題はない。

次に第３図を参照して第２の実施例を説明する。

この第２の実施例は支持スカート１６２を内胴６３の上
部よりとっている。そしてこの支持スカート１６２と連
絡配管７４との間にはベローズ２３１が設置されている
。他の構成は前記第１の実施例と同じでありその説明は
省略する。

この第２実施例によれば前記第１の実施例と同様の効果
を奏することができるのはもとより、内１ｉ６３の重量
が直接ルーフスラブ８に作用するために、中間熱交換用
伝熱管６９および上管板６６および下管板６７に作用す
る荷重を軽減することができ、構造健全性の向上を図る
ことができる。

またベローズ２３１についても連絡管７４の周囲のみで
あるので前記第１の実施例に比べて小さなもので足りる
。

次に第４図を参照して第３の実施例について説明する。

この第３の実施例は前記第２の実施例における分離シュ
ラウド９３を削除するとともに、下降伝熱管１９６を内
筒６４内に配設したものである。

したがって前記第２の実施例と同様の効果を奏すること
ができるとともに、分離シュラウドを削除するとにより
構成の簡略化を図ることが可能となる。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明による蒸気発生器によると、
従来のように原子炉容器の外に二次冷却系を分離して設
置する必要がなく、構成の簡略化およびプラントのコン
パクト化を図ることができ、コストの低減を効果的に図
ることができる等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示す図で
、第１図はタンク型高速増殖炉の縦断面図、第２図は蒸
気発生器の縦断面図、第３図は第２の実施例を示す蒸気
発生器の縦断面図、第４図は第３の実施例を示す蒸気発
生器の縦断面図、第５図は従来のタンク型高速増殖炉の
構成を示す図である。 １・・・原子炉容器、５・・・−次冷却材、８・・・ル
ーフスラブ、１０・・・隔壁、５１−・・蒸気発生器、
６１・・・外胴、６３・・・内胴、６４・・・内筒、６
６・・・上管板、６７・・・下管板、６８・・・冷却材
熱交換室、６９・・・中間熱交換用伝熱管、７２・・・
二次冷却材上部室、７３・・・二次冷却材下部室、８１
・・・二次主循環ポンプ、９２・・・熱交換室、９４・
・・蒸気発生用伝熱管、９７・・・給水管台、９８・・
・蒸気管台。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ｆｆｉ　１　　ｒｑ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉容器内にルーフスラブおよび隔壁を貫通し
   て配置された外胴と、この外胴の内周側に配置された内
   胴と、この内胴の内周側に配置された内筒と、上記外胴
   および内胴との間に夫々設置され相互間に二次冷却材が
   流通する中間熱交換用伝熱管を支持するとともに一次冷
   却材が流通する冷却材熱交換室を形成する上管板および
   下管板と、上記上管板の上方に形成された二次冷却材上
   部室に連通され二次冷却材を吸引して前記内胴および内
   筒との間に形成された熱交換室内に移送しさらに上記下
   管板の下方に形成された二次冷却材下部室に移送して二
   次冷却材を循環させる二次主循環ポンプと、上記熱交換
   室内に配設され前記内胴に接続された給水管台を介して
   供給される給水を導入するとともにこの給水と熱交換室
   内を流通する二次冷却材とを熱交換させて蒸気を発生さ
   せ内胴に接続された蒸気管台を介してタービン系に蒸気
   を供給する蒸気発生用伝熱管とを具備したことを特徴と
   する蒸気発生器。
2. （２）上記外胴の上端部には支持スカートが設置され蒸
   気発生器全体をこの支持スカートを介してルーフスラブ
   に支持させるようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の蒸気発生器。
3. （３）前記内胴の上端部には支持スカートが設置され蒸
   気発生器全体をこの支持スカートを介してルーフスラブ
   に支持させるようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の蒸気発生器。
4. （４）前記内胴と蒸気発生用伝熱管との間には分離シュ
   ラウドが設置され給水管台を介して供給された給水はこ
   の分離シュラウドと内胴との間に配設された下降伝熱管
   を介し蒸気発生用伝熱管に供給されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の蒸気発生器。
5. （５）給水管台を介して供給された給水は前記内筒内に
   配設された下降伝熱管を介して蒸気発生用伝熱管に供給
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蒸
   気発生器。