JPS62153794A

JPS62153794A - 排気管

Info

Publication number: JPS62153794A
Application number: JP60292510A
Authority: JP
Inventors: 平田　憲昭
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1987-07-08

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］本発明は冷却材して水を使用する沸騰水型原子炉におい
て、蒸気を水中に放出して直接凝縮させる排気管に関す
る。

［発明の技術的背景とその問題点］沸騰水型原子炉においては、炉内で発生した蒸気の大部
分は蒸気タービンで仕事をした優、復水器で凝縮され、
復水として再度炉内へ給水されるが、この循環系の一部
から抽気された少量の蒸気は種々のシステムを通り、格
納容器内に設けられたサプレッションプールの水中に排
気管から放出され凝縮する。

この排気管は第２図に示すように蒸気を導く管部１と、
その管端部を閉塞する検品２とからなり、管部１の周面
には水中Ｗに没するた部分に多数の蒸気放出孔３が透設
されている。

このような構成の排気管においては、蒸気流山が中程度
の場合に、管部１の圧力が周期的に変動する現象が生ず
ることがある。

この圧力変動は蒸気凝縮串の変動によるものと考えられ
る。すなわち、蒸気凝縮ｆｆ１Ｑは気液の接触１ｌｆｉ
積Ａとその温度差へＴに比例するが、これらのＡ、△Ｔ
が変動するためである。この変動の理山を第３図を参照
して説明する。

同図は排気管内の気液界面の移動の様子を示すもので、
蒸気が流れていないときには外部の水面とほぼ同レベル
にあった界面は、蒸気が一定流聞で供給されると、第３
図（ａ）に示すように管部内の気液界面は押し下げられ
、また管部１内に導入された蒸気は気液界面にて凝縮す
る。しかし、水の熱伝導率は極めて小さいため、界面近
くの液温は比較的短時間の間に飽和温１文にほぼ等しく
なり、凝縮は停止する。

一方、蒸気は一定流■で供給されているため、気液界面
は次第に押し下げられる。この状態は気液界面が管部の
蒸気放出孔のレベル以下になるまで継続される。

排気管は未凝縮の蒸気が昔ナブレッションブールの上部
空間にそのまま放出されないよう、蒸気放出孔３を水面
下に所定距離を保持して設置されており、気液界面が蒸
気放出孔に達すると、第３図（ｂ）に示すように、排気
管内の蒸気はこれらの蒸気放出孔よりサプレッションプ
ールの水中に放出されるが、プール水の温度は低いので
、気液間の温度差△Ｔは大であり、また、接触面積Ａ６
急激に拡大する。

一方、排気管内の水面は慣性のため依然として下方に運
動するため、第３図（Ｃ）に示すように、必要な放出孔
面積以上の蒸気放出孔が蒸気に触れることになり、凝縮
伍が供給蒸気面よりも多くなってしまう。

その結果、排気管内の圧力が急激に低下し、第３図（ｄ
）に示すように蒸気放出孔よりプール水が逆流し凝縮は
更に進展する。

凝縮が進むために圧力は更に低下し、管内の液面はプー
ル水の流入により上昇する。液面が蒸気放出孔のないレ
ベル高ざまで上昇すると、液の表面のみで凝縮が起こる
ようになり、前述のように水の熱伝導率は小さいので、
凝縮は停止する。

管内の液面が慣性によって所定のレベルに達した後は、
初期の状態になり、以後同様にして振動のサイクルを繰
り返すことになる。

なお、蒸気の派遣が極めて少ない場合には、管内界面に
対する押し下げ速度が小さく、慣性も小さいため、振動
は発生し難く、また蒸気流量が多い場合には蒸気が管端
部まで満たされるため、やはり撮動は発生し難い。

このように、排気管における圧力の周期的変動に伴う撮
動は蒸気流山が中程度の場合に限って多発しやすいもの
であるが、この振動が発生すると、排気管に連なる配管
内にもその圧力変動が伝搬し、それらの配管に接続され
た各種機器類に予想外の［圧力を作用させ、これらを損
傷させるおそれがある。

［発明の目的コ本発明は背景技術における上述の如き欠点を除去すべく
なされたもので、排気管部に発生する圧力変動を排気管
部内に局限させ、排気管に連なる配管や機器類に振動が
伝達されないようにした排気管を提供すること目的とす
る。

［発明の慨要］本発明は、管部の管端部近傍の側面に多数個の蒸気放出
孔を透設され、これらの蒸気放出孔が沸騰水型原子炉の
サプレッションプールの水中に開口するよう設置された
蒸気凝縮用の排気管において、前記蒸気放出孔の上流側
に排気管内にお１ノる気液界面の変動に伴う振動の配管
側への伝達を抑制する縮小拡大部を設けたことを特徴と
する。

［発明の実施例１第１図は本発明の排気管の実施例を示すもので、管部１
の管端部を柱部２で閉塞し、管部１の管端部近傍の周面
に多数個の蒸気放出孔３を設け、これらの蒸気放出孔よ
りもやや上方（蒸気入口側）にオリフィス状の縮小拡大
部４を設けて構成されている。

このような構成の排気管においても、気液界面が蒸気に
よって押し下げられると、慣性により降下しすぎ、圧力
が低くなって外部液体が排気管内に流入して凝縮し、負
圧が発生するというメカニズムは第３図におけると同様
である。

しかしながら、本発明の排気管においては縮小拡大部４
を設けであるので、排気管内の発生１辰動は縮小拡大部
４によってチョークされ、外部に面撃を与えない。

上記したチョーク現象は、縮小拡大部４の圧力比で定ま
り、前部の圧力Ｐｏに対する後部の圧力Ｐ１が次式の条
件を満足すると発生する。

Ｐ＋　／Ｐ・＝（２／（ｋ＋ｌ））≠に−１）・・・（
１）ただし、ｋ：断熱指数（１）式に蒸気の断熱指数（ｋ＝　　１．３）を代入す
ると、Ｐ＋　／Ｐｏ　＝　０．５５　　−　（２＞　　となる
。

また、面積縮小率の関係は配管の面積をＡ１チョーク現
象が生じている場所の面積をＡ１とすると、Ａ／Ａ＋＝　（１／Ｍ）　　［（２／　（ｋ　＋　　１
）　）　　（１＋（ｋ−１）Ｍ　・　／　　２　）］　
（ｋ−１）／！（ｋ−リ・・・（３）ただし、Ｍ：配管でにマツハ数従って、マツハ数が０．１の場合、Ａ／Ａ＋４６　　　　　　　・・・（４）である。

排気管において凝縮が生じている場合の前部圧力Ｐｏは
０．３ｋｇ／ｃ／、後部圧力Ｐ１は１　ｋｇ、／ｃ！程
度であり、圧力比が（Ｐ＋／Ｐａ）は３程度はあるので
、十分に条件を満たしている。

また、面積縮小率に関しては、蒸気音速約５００１１１
／Ｓに対し数十ｍ／ｓと設計されており、マツハ数は０
．１程度はあるので、面積縮小率がＡ／ＡＩ＝６程度まで縮小しておけばチョーク瑛争は発生する。

また、マツハ数が０．２の場合は面積縮小率を３程度で
負圧は発生することになる。

従って、縮小拡大部の面積縮小率を３程度以上に定めて
おけば、流量がある程度あり、凝縮の激しい場合にのみ
チョーク現象を発生させることが出来る。

また、縮小拡大部の内面を第１図のようになめらかな曲
面に形成しておけば、負圧が発生していない場合の圧力
損失を小さくすることができる。

［発明の効果］上述のごとく、本発明の排気管においては、管部内で急
激な液面管内が発生しても、それに伴う振動は縮小拡大
部によってそれよりも管端部側に局限され、排気管に連
結された配管側に伝達されることにはない。

従って、排気管に連なる配管や機器類が激しい振動を受
けて屓傷する危険を回避することができ、それ故、機器
類の構造健全性を向上させると共にそれらの設計を容易
にし、更には機器自体の小形化が可能となり、沸騰水型
原子炉の建設費の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排気管の実施例を示す縦断面図、第２
図は従来の排気管を例示する縦断面図、第３図はその作
動を示す説明図である。１・・・・・・・・・管部２・・・・・・・・・柱部３・・・・・・・・・蒸気放出孔４・・・・・・・・・縮小拡大部代理人　弁理士　　則　近　憲　缶周　　　　　　　　三　　俣　　弘　　文第１図嬉２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）管部の管端部近傍の側面に多数個の蒸気放出孔を
透設され、これらの蒸気放出孔が沸騰水型原子炉のサプ
レッションプールの水中に開口するよう設置された蒸気
凝縮用の排気管において、前記蒸気放出孔の上流側に排
気管内における気液界面の変動に伴う振動の配管側への
伝達を抑制する縮小拡大部を設けたことを特徴とする排
気管。
（２）縮小拡大部の面積縮小率が３以上あることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の排気管。
（３）縮小拡大部の内面がなだらかな曲面で構成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
項記載の排気管。