JPS6217502A - 蒸気発生器 - Google Patents

蒸気発生器

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JPS6217502A
JPS6217502A JP60154692A JP15469285A JPS6217502A JP S6217502 A JPS6217502 A JP S6217502A JP 60154692 A JP60154692 A JP 60154692A JP 15469285 A JP15469285 A JP 15469285A JP S6217502 A JPS6217502 A JP S6217502A
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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形高速増殖炉の蒸気発生器に係り
、特に1次主冷却系に直接設置可能な蒸気発生器に関す
る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
ループ型の液体金属冷却形高速増殖炉の原子炉冷却系は
、第4図に示すように、原子炉容ialと中間熱交換器
2との間に1次主循環ポンプ3が配設され、これらを1
次主配管4で接続して1次冷却材を循環させる閏ループ
の1次主冷却系5が構成される。また、前記中間熱交換
PJ2と蒸気発生i1!!!6との間には2次主循環ポ
ンプ7が配設され、これらを2次主配管8で接続して2
次冷却材を循環させる閉ループの2次↑冷n1系9が構
成される。
しかして、原子炉冷7JI系で加熱され、1:%潟とな
った1次冷却材は1次主配管4を通って輸送され、中間
熱交*器2で2次冷却材と熱交換して低温となり、続い
て、1次主循環ポンプ3により循環され、原子炉容器1
に還流される。一方、2次主循環ポンプ7により循環さ
れる2次冷1iI祠は中間熱交換器2で1次冷却月と熱
交換されて高温となり、2次主配管8内を輸送されて蒸
気発生器6に送られ、この蒸気発生器6で水を加熱して
蒸気を発生させる。蒸気発生56で熱交換されて低温と
なった2次冷却材は2次主循環ポンプ7を経て中間熱交
換ia2に戻される。
ところで、液体金属冷却形高速増殖炉の原子炉冷却系は
I?ループ構造の1次主冷却系5と2次主冷却系6とを
セパレートして備えている。これは、蒸気′発生に6の
伝熱管が万一破損した場合、原子炉冷却材として用いら
れる液体金属と水との激しい化学反応により生ずる反応
生成物の影響が高速増殖炉の炉心に直接及ぶことのない
ように設置されたものである。
〔背景技術の問題点〕
従来の液体全屈冷却形高速増殖炉における原子炉冷7J
I系は、1次主冷却系5の他にセパレートされた2次主
冷却系9が必要である。このため、2次主冷却系9を構
成する中間熱交換器2や2次主循環ポンプ7.2次主配
管8からなる2次冷却系設備や、これらの設備の補助設
備、サポート構造、電気計測設錫、空1設備、さらに各
種設備を収納する建屋が必要となり、膨大な諸施設が要
求され、コストアップの要因となっている。
〔発明の目的〕
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、2次
主冷却系を削除してコンパクトな原子炉冷却系が可能な
蒸気発生器を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
上述した目的を達成するために本発明に係る蒸気発生器
は、外胴に設けられた給水管台と蒸気管台とを複数の蒸
気発生用伝熱管で接続した蒸気発生器において、前記外
胴内に内胴を収容して二重筒構造に構成するとともに、
上記内胴内に第1の管板および第2t!I板を配設して
内部を1次冷却材流入室と中間の冷却材熱交換室と1次
冷却材流出室とにそれぞれ画成し、前記冷n1材熱交換
室に収容される中間熱交換用伝熱管を前記第1および第
2の管板に接続して1次冷却材流入室をぞの流出室に連
通し、さらに、前記外漠の端部に2次冷却材を循環させ
る2次冷却材循環ポンプを設け、この循環ポンプにより
、中間の冷却材熱交換室に充填された2次冷却材を、蒸
気発生用伝熱管を収容した外胴内の熱交換室との間で強
制循環させたことを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明に係る蒸気発生器の一実施例について添付
図面を参照して説明する。
第1図において、符号10は液体金属冷却形高速増殖炉
の原子炉冷却系に用いられる蒸気発生器を示す。この蒸
気発生器10は支持スカート11に支持された¥1置き
タイプの円筒状の外ll112を備えており、この外胴
12内に内胴13が収容され、二重筒構造に構成される
外胴12の胴下部には複数の給水管台14が、胴頂部に
は対応する蒸気管台15がそれぞれ設けられ、上記給水
管台14はヘリカルコイル状の蒸気発生用伝熱管16を
介して蒸気管台15に連接される。蒸気発生用伝熱管1
6は外胴12と内胴13とにより画成される環状の熱交
換室17に収容される。この伝熱管16はヘリカルコイ
ル状に限定されず、直管状でもホッケーステック状等で
あってもよい。
一方、内胴13内の上部および下部に第1および第2の
管板としての下管板18および下管板19が配設され、
内胴13内を上部の1次冷却材流入室(入口ブレナム>
20と中間の冷却材熱交換室21と下部の1次冷W材流
出室(出口プレナム)22とに画成している。このうち
、1次冷却材流出呈22は内胴13の下部膨出部(分離
シュラウド)内に収容された半球状あるいは湾曲成形さ
れた分流ヘッダ23と下管板19とにより形成される。
また、中間の冷却材熱交換室21には直管状の中間熱交
換用伝熱管25が多数配設される。各伝熱管25のff
13Nは上端および下端が土管板18および下管板19
に取付けられ、1次冷却材流入室20をその流出室22
に連通している。
前記下管板19の中央には上昇案内管26が立設される
。この上昇案内管26は土管8i18および1次冷fJ
I材流入室20を貫いて上方に突出しており、この突出
部に1次冷却材出ロノズル27が設けられる。1次冷却
材入ロノズル28は1次冷却材流入苗20を画成する内
胴13の頭部に設けられる。内IW13の頭部は外胴1
2の頂部を責いて少し上方に突出し、外部に露出してい
る。また、上昇案内管26内には1次冷却材ドレン管2
9が収容され、延設されている。1次冷却材ドレン管2
9は1次冷fJI材流出室22の底部まで延びて開口し
ており、′底部に貯溜された1次冷却材を必要に応じて
ドレンするようになっている。
ところで、1次冷却材入ロノズル28は第2図に示すよ
うに1次主配管30を介して原子炉容器31に接続され
、原子炉容V!A31から15温の1次冷却材32が供
給されるとともに、1次冷却材出ロノズル27は途中に
1次主循環ポンプ33を備えた1次主配管30によって
原子炉容器31に接続され、1次冷却材を循環させる閉
ループの原子炉1次主冷却系34を構成している。
また、内胴13内の冷却材熱交換室21には原子炉容′
a31からの1次冷却材と熱交換可能な2次冷却材35
が収容されている。この2次冷却材35は内1113の
上部に形成された連通ボート(2次冷却材流路窓)36
を介して外胴12内に案内される。案内された2次冷却
材35は外Jji 12内で自由液面37を有し、2次
冷却材の熱膨張による圧力的な弊害を未然に防止してい
る。2次冷却材35は外胴12内を下降し、蒸気発生用
伝熱管16内を通る水と熱交換可能とされ、この水と熱
交換することにより、温度降下した2次冷却材は2次冷
却材循環ポンプ38により外I412の下部から内IN
 13内の冷却材熱交換室21に案内される。
2次冷却材循環ポンプ38は外WA12の底部に設けら
れたセンタリターン型i[ポンプであり、外1112の
下端に接続され、下部がI11塞された外管40と内胴
13の下端に接続される内管41と、この内管41の外
周部にIQけられる内部鉄心42と、外管40の外周部
に設訂される固定子43とから構成され、外胴12のj
I!部に存在する2次冷却材35をその電磁ポンプ作用
により外管40から内管41内を通るように案内してい
る。
内管41内に案内された2次冷却材35は2次冷却材分
離シュラウドを形成する内INの下部膨出部と分流゛ヘ
ッダ23との間の分流案内路45を経て中間の冷却材熱
交換室21内に戻される。しかして、2次冷却材35は
2次冷却材循環ポンプ38により蒸気発生器の外用およ
び内屓内を強制的に循環口しめられる。
次に、蒸気発生器の作用を説明する。
液体金属冷却形高速増殖炉の原子炉容器31で加熱され
た高温の1次冷却材32は1次主配管30を通り1次冷
゛却材入ロノズル28から1次冷却材流入雫20に案内
される。この流入室20に案内された1次冷却材32は
上管板18を経て中間熱交換用伝熱f!I25内を下降
し、この伝熱管25を通る間に2次冷却材35と熱交換
される。中間熱交換用伝熱管25内を下降した1次冷却
材32は下管板19を経て1次冷却材流出室22に流入
し、この流出室22で反転して上昇案内管26内を上昇
する。上昇案内管26内に案内されIζ1次冷fJ14
132は1次冷却材出ロノズル27から1次主配管30
に流出され、1次主循環ポンプ33により原子炉容器3
1内に強制的に戻される。
一方、低温の2次冷却材35は2次冷に1材循環ポンプ
38の内管42より流出し、分流案内路45を経て内1
413内の中間熱交換室21に案内される。2次冷却材
35はこの熱交換苗21内で1次冷却材32と熱交換さ
れて温度上昇し、高温となって連通ボート36がら外胴
内に流入される。
外胴12内に案内された2次冷却材35は続いてヘリカ
ルコイル状蒸気発生伝熱管16の管束部に沿って下降し
、この熱交i!I4交17で伝熱管16内を通る水と熱
交換して低温となり、外胴12下部から2次冷却材循環
ポンプ38の外管4o内に送られる。2次冷部材循環ポ
ンプ38は固定子43と内部鉄心42との聞に形成され
る移動磁界により駆動力が2次冷却材に付与され、2次
冷Ur材は外管40下端で反転し、内管41内に流入す
る。
また、2次冷fJI材35は外1112内に自由液面3
7を有しており、原子力発電プラントの起動・停止に伴
う2次冷Nl材の膨張および収縮は自由液面37の液位
の変化により吸収される。
さらに、図示しない給水ポンプから供給された水は給水
管台14を経て外胴12内の蒸気発生川伝熱情16内を
上界する。この伝熱管16内を上昇するとき、2次冷却
材35により加熱され、過熱蒸気となって蒸気管台15
を経て図示しない蒸気タービンに送られ、仕事をするよ
うになっている。
次に、蒸気発生器の変形例について第3図を参照して説
明する。
この変形例に示された蒸気発生器10Aは蒸気管台15
aの取付位置が第1因に示された蒸気発生器10と異な
り、残りの部分は実質的に同一であるので、同一部分に
は同じ符号を付し、咀複説明を省略する。
蒸気管台15aは外+112の頂部外周部に半径方向外
方に突出するように設けられ、支持スカート11の窓孔
46を貫いて外側に出るようにしたものである。
この変形例に示された蒸気発生器10Δによれば、1次
冷却材入ロノズル28や出口ノズル27に接続される1
次主配W(図示せず)と、蒸気管台15aに接続される
蒸気配管〈図示せず)とを物理的に分離して配設でき、
安全設計上や保守点検作業上有利な設計となる。
なお、本発明の一実施例においては、給水は外胴内のヘ
リカルコイル状蒸気発生用伝熱管内を下方から上方に流
れ、1次冷却材は中間熱交換用伝熱管内を上方から下方
に流した例について説明したが、流れの方向は逆であっ
てもよく、あるいはその他の方向であってもよい。
〔発明の効果〕
以上に述べたように本発明に係る蒸気発生器においては
、蒸気発生器を原子炉冷却系の1次冷却系に直接設dす
ることができるので、従来の一次主冷却系に設けられた
中門熱交換器や2次主冷tJI系の2次主冷却配管、2
次主循環ポンプ、さらにこれらに必要な付帯設備や補助
設備、関連づる電気計測制御設備、設備収納建屋、関連
する空調設備等の各種設備を削除することができ、コン
パクトで製造コストを大幅にダウンさせた高速増殖炉プ
ラントを提供できる。
また、・蒸気発生器には2次冷却材循環ポンプが設置さ
れるが、外胴および内胴内を循環する2次冷却材の循環
流路が短く、流路抵抗も小さいので、ポンプ容器を小さ
なものとすることができ、ボンブの−lls型化を図る
ことができる。さらに、蒸気発生用伝熱管が何らかの原
因で破断し、水が冷却材との間で生ずる化学反応により
反応生成物が生じても、1次冷却月と2次冷却材はセパ
レートしているので、その影響が高速増殖炉の炉心に直
接及ぶことを未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る蒸気発生器の一実施例を示1縦断
面図、第2図は第1図に示す蒸気発生器を液体金属冷却
形高速増殖炉の原子炉冷却系に組み込/υだ状態を示す
系統図、第3図は本発明に係る蒸気発生器の変形例を承
り縦断面図、第4図は従来の高速増殖炉の原子炉冷n1
系を示す系統図である。 10・・・蒸気発生器、11・・・支持スカート、12
・・・外胴、13・・・内胴、14・・・給水管台、1
5・・・蒸気管台、16・・・蒸気発生用伝熱管、17
・・・熱交換室、18・・・上管板、19・・・下管板
、20・・・1次冷却材流入室、22・・・冷却材熱交
換至、23・・・分流ヘッダ、25・・・中周熱交換用
伝熱管、26・・・上昇案内管、27・・・1法論1u
144出ロノズル、28・・・1法論却材入ロノズル、
30・・・1次主配管、31・・・原子炉容器、32・
・・1次冷却材、33・・・1次主循環ポンプ、34・
・・原子炉1次主冷却系、35・・・2法論IJl材、
36・・・連通ボート、37・・・自由液面、38・・
・2次冷却44循環ポンプ、40・・・外管、41・・
・内管、42・・・内部鉄心、43・・・固定子、45
・・・分流案内路。 出願人代理人   波 多 野   久−¥!7 l 
國 手続ネ11)正置 (自発) 昭和60年 9月 4日 1、事件の表示 昭和60年特許願第154692号 2、発明の名称 蒸気発生器 一]−q 1816  弁理士  波 多 野   久および「発
明の効果」の各欄 6、補正の内容 明細書第12頁第1行乃至第14頁末行記載のF分はそ
の後落下する。 各中空系膜フィルタモジュール33による・・・・・・
という効果を奏する。」を次のように訂正する。 r法論却IJ32と熱交換されて温度上昇し、高温とな
って連通ボート36から外t(内に流入される。 外胴12内に案内された2次冷却材35は続いてヘリカ
ルコイル状蒸気発生伝熱情16の管束部に沿って下降し
、この熱交換室17で伝熱管16内を通る水と熱交換し
て低温となり、外胴12下部から2次冷却材循環ポンプ
38の外管40内に送られる。2次冷却材循環ポンプ3
8は固定子43と内部鉄心42との間に形成される移動
磁界により駆動力が2次冷却材に付与され、2次冷却材
は外管40下端で反転し、内管41内に流入する。 また、2次冷却材35は外胴12内に自由液面37を有
しており、原子力発電プラントの起動・停止に伴う2次
冷却材の膨張および収縮は自由液面37の液位の変化に
より吸収される。 さらに、図示しない給水ポンプから供給された水は給水
管台14を経て外1112内の蒸気発生用伝熱管16内
を上昇する。この伝熱管16内を上昇するとき、2次冷
却材35により加熱され、過熱蒸気となって蒸気管台1
5を経て図示しない蒸気タービンに送られ、仕事をする
ようになっている。 次に、蒸気発生器の変形例について第3図を参照して説
明する。 この変形例に示された蒸気発生器10Aは蒸気管台15
aの取付位置が第1図に示された蒸気発生器10と異な
り、残りの部分は実質的に同一であるので、同一部分に
は同じ符号を付し、重複説明を省略する。 蒸気管台15aは外胴12の頂部外周部に半径方向外方
に突出するように設けられ、支持スカート11の窓孔4
6を貫いて外側に出るようにしたものである。 この変形例に示された蒸気発生器10Aによれば、1法
論却材入ロノズル28や出口ノズル27に接続される1
次主配管(図示せず)と、然気管台15aに接続される
蒸気配管(図示せず)とを物理的に分離して配設でき、
安全設計上や保守点検作業上有利な設計となる。 なお、本発明の一実施例においては、給水は外胴内のヘ
リカルコイル状蒸気発生用伝熱管内を下方から上方に流
れ、1次冷却材は中間熱交換用伝熱管内を上方から下方
に流した例について説明したが、流れの方向は逆であっ
てもよく、あるいはその伯の方向であってもよい。 (発明の効果〕 以上に述べたように本発明に係る蒸気発生器においては
、蒸気発生器を原子炉冷却系の1次冷却系に直接設置す
ることができるので、従来の一次主冷却系に設けられた
中間熱交換器や2次主冷却系の2次主冷却配管、2次主
循環ポンプ、さらにこれらに必要な付帯設備や補助設備
、関連する電気計測制御設備、設備収納建屋、関連する
空調設備等の各種設備を削除することができ、コンパク
トで製造コストを大幅にダウンさせた高速増殖炉プラン
トを提供できる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、外胴に設けられた給水管台と蒸気管台とを複数の蒸
    気発生用伝熱管で接続した蒸気発生器において、前記外
    胴内に内胴を収容して二重筒構造に構成するとともに、
    上記内胴内に第1の管板および第2管板を配設して内部
    を1次冷却材流入室と中間の冷却材熱交換室と1次冷却
    材流出室とにそれぞれ画成し、前記冷却材熱交換室に収
    容される中間熱交換用伝熱管を前記第1および第2の管
    板に接続して1次冷却材流入室をその流出室に連通し、
    さらに、前記外胴の端部に2次冷却材を循環させる2次
    冷却材循環ポンプを設け、この循環ポンプにより、中間
    の冷却材熱交換室に充填された2次冷却材を、蒸気発生
    用伝熱管を収容した外胴内の熱交換室との間で強制循環
    させたことを特徴とする蒸気発生器。 2、外胴は、竪置きタイプで、支持スカートにより支持
    されて立設された特許請求の範囲第1項に記載の蒸気発
    生器。 3、内胴内の上部に形成された1次冷却材流入室に1次
    冷却材ノズルが設けられるとともに、下部の1次冷却材
    流出室は、第2の管板である下管板に立設され、かつ前
    記1次冷却材流入室を貫いて突出する上昇案内管に連通
    され、この案内管の突出部に1次冷却材出口ノズルが設
    けられた特許請求の範囲第1項に記載の蒸気発生器。 4、上昇案内管には、この案内管内を貫通して延びる1
    次冷却材ドレン管が設けられた特許請求の範囲第3項に
    記載の蒸気発生器。 5、2次冷却材循環ポンプは外胴の下端部に設置される
    一方、上記循環ポンプは外胴の下部に接続され、下端が
    閉塞された外管と、内胴の下部に接続された内管と、こ
    の内管の外周部に設けられた内部鉄心と、前記外管の外
    周部に設けられた固定子とから構成された電磁ポンプで
    ある特許請求の範囲第1項に記載の蒸気発生器。 6、内胴の下部は膨出されて分離シュラウドとして構成
    され、この分離シュラウド内に1次冷却材流出室を画成
    する分流ヘッダが収容され、この分流ヘッダと分離シュ
    ラウドとの間に形成される分流案内路が、2次冷却材循
    環ポンプからの2次冷却材を中間の冷却材熱交換室に案
    内するようにした特許請求の範囲第5項に記載の蒸気発
    生器。 7、2次冷却材は外胴内で自由液面を有する特許請求の
    範囲第1項に記載の蒸気発生器。
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