JPS62186101A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 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。

（従来の技術） 第６図は従来のタンク型高速増殖炉の概略ｆｌ’Ｊ成を
示す。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、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。原子炉容器１内には、−次冷却
材５が収容されるとともに、炉心６が炉心支持機構７を
介して支持されている。なお、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。炉心支持機構７と原子炉容器１との間には隔壁１
０が設置されており、この隔壁１０により原子炉容器１
内が上下に二分され、上方が上部プレナム１１、下方が
下部プレナム１２とされている。炉心支持機構７の外周
側には中間熱交換器１３および一次主循環ポンブ１４が
ルーフスラブ８および隔壁１０を貫通して周方向に交互
に等間隔で配置されている。

一方、原子炉容器１の外側には二次冷却系２１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
、それぞれ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。Ｍｌ
した冷却材５は上部プレナム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、−法主循環ボンプ１／１に吸引さ
れる。吸引された一次冷却材５は加圧さて炉心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
を繰り返す。

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２
４に移送され、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。また、蒸気発生″ａ２４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け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（この伝熱管
内には給水また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）ば液体ナトリウム）と水とが化学
反応して、この反応により発生する反応生成物の影響が
炉心６に直接及ぶこととなり、二次災害を誘引すること
にもなりかねないからである。

（発明が解決しようとする問題点） 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を別個に設置する必要があ
り、これに伴って各種配管、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。

本発明はこのような事情を８慮してなされたもので、冷
却系としての機能を損うことなく構成の簡略化、物量の
低減を図ることが可能な蒸気発生器を提供することを目
的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る蒸気発生器は、一つの垂直な円筒胴の下部
に一次冷却材と中間冷却材とを熱交換する下部中間熱交
換部を設けるとともに、円筒！３ｍの上部に蒸気を発生
ずる熱交換部である上部蒸気発生器を設り、かつ円筒胴
の内部に中間冷却材が循環する流路を形成したものであ
る。

（作用） 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
された外用の内側に設置することにより、タンク型原子
炉に使用可能である。また配管にて原子炉容器に接続さ
れた外部設置の外１）１の内側に設置することにより、
ループ型原子炉にも使用可能である。

そして、一つの円筒胴内において、−次冷却材との熱交
換から蒸気発生までに亘る一連の作用を行なえるように
したので、中間の熱交換器設置が不要となる。

（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
タンク型高速増殖炉に設置した構成を示す図である。な
お、従来と同一部分には第６図と同一符号を付して示し
てその説明を省略する。

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ボーンブとしての機
能をも備えたものである。この蒸気発生器５１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。

次に、第２図によって蒸気発生器５１の構成を詳細に説
明する。第２図は蒸気発生器５１の断面図である。蒸気
発生器５１は大別して次の２つの部分１すなわち下部中
間熱交換部５２と上部蒸気発生部５３とから構成される
。

まず、下部中間熱交換部５２の詳細について説明する。

図中、符号６１は外胴であり、この外胴６１はその上部
に連設した支持スカート６２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、この内
胴６３の内周側には内筒６４およびダウンカマ６５が設
置されている。内胴６３の下端と内筒６４の上部との間
には上管板６６が、またダウンカマ６５の下部には下管
板６７が取付けられている。これらの上管板６６と下管
板６７との間は中間熱交換室を形成しており、多数の中
間伝熱管６８を介して一次冷却材５と中間冷却材６９の
間で熱交換が行なわれるようになっている。

また、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が形成されており、隔壁１０の貫通部は
マノメータシール胴７２によってマノメータシールされ
ている。そして、−次冷却０５は一次冷却材入ロ窓７０
から中間熱交換室に流入し、中間冷却材６９と熱交換し
た後−次冷却材出口窓７１から流出するようになってい
る。

一方、中間冷却材６つはダウンカマ６５を下降した後、
中間冷却材下部ブレナム７３でＵターンし、中間伝熱管
６８内を熱交換しながら上昇し、中間冷却材中間ブレナ
ム７４に入る。ダウンカマ６５と内筒６４の間には不活
性ガスが封入されており、断熱機能を果している。また
内筒６４の上端部にはベローズ７５が取付けられ中間伝
熱管６８とダウンカマ６５の熱膨張差を吸収している。

次に上部蒸気発生部５３について詳細に説明する。

図中符号８１は上板であり、この上板に給水入口管板８
２と蒸気出口管板８３とが設置されている。上部内筒８
４内に吊下された蒸気発生伝熱管８５は、その上部内筒
８４の下端からその外側に巻回され、上向きに方向を変
えてヘリカル状に吊上げられ、蒸気出口管板８３に接続
される。ヘリカルコイル状の蒸気発生器伝熱管８５の外
周側には上部内ｒｆ４８６が設置されている。上部内胴
８６は２重円筒構造をしており、その上部が密閉、下部
が解放構造とされている。そして、この上部内胴８６の
外側には上部外胴８７が設置されており、上部外胴８７
の上端部は上板８１によって開基され、また下端部は下
部中間熱交換部５２の内胴６３に接続されている。下部
中間熱交換部５２の内胴６３に作用する荷重および上部
蒸気発生部５３の荷重は上部支持スカート８８を介して
ルーフスラブ８により支持される。下部中間熱交換部５
２のダウンカマ６５の上部には継胴８９が設【プられ、
２重円筒状の上部内胴８６に下端開放側から挿入されて
いる。上部内胴８６と上部外１１４８７との間には中間
冷却材循環用の電磁ポンプ９０１ｆｉ複数設置されてい
る。

下部中間熱交換部５２で一次冷却材５と熱交換して高温
になった中間冷却材６９は、上部内胴８６と上部外胴８
７で形成されるアニユラス部を上昇し、ここで電磁ポン
プ９０により昇圧され、中間冷却材上部ブレナム９１内
で整流材９２により流れの向きを変え、ヘリカルコイル
状の蒸気発生伝熱管８５内を流れる水・蒸気と熱交換し
、高温蒸気を発生させながら、自らは冷却され、ダウン
カマ６５に至る。上部蒸気発生部５３内の高温中間冷却
材と低温中間冷却材は上部内胴８６と継胴８９とで形成
されるマノメータシールによってシールされる。

次に作用を説明する。

炉心で加熱された高温の一次冷却材５は上部ブレナム１
１内に開口した一次冷却材入ロ窓７０から流入し、中間
伝熱管６８の内部を流れる中間冷却材６９と熱交換する
。冷却された一次冷却材５は一次冷却材出ロ窓７１から
下部ブレナム１２へ流出し、炉心へ戻る。一方、中間冷
却材６９は一次冷却材５と熱交換した後中間冷却材中間
ブレナム７４に集められ、上部外胴８７と上部内胴８６
との間を上昇し、途中電磁ポンプ９０で昇圧される。電
磁ポンプ９０で昇圧された中間冷却材６９は整流板９２
で流れの方向を下方に変えて、上部内胴８６の内周側で
内部を水・蒸気が流れる蒸気発生伝熱管８５と熱交換し
、蒸気を発生させながら下降する。ヘリカルコイル状の
蒸気発生伝熱管８５の管束部を出た中間冷却材６９はダ
ウンカマ６５を流下して下部中間熱交換部５２下端の中
間冷却材下部ブレナム７４に至り、中間伝熱管８６に再
流入していく。

この蒸気発生器において、下部中間熱交換部５２の外胴
６１は支持スカート６２によってルーフスラブ８に支持
される。また、下部中間熱交換部５２の内胴６３と管束
部は上部支持スカート８８によってルーフスラブ８に支
持される。上部蒸気発生部５３の上部外胴８７は内胴６
３に接続され、全体の円筒胴を形成している。そして、
上部蒸気発生部５３の上部内ｒｆＡ８６および管束部は
上板８１より支持され、上部外胴８７の上端にフランジ
で固定されている。さらに電磁ポンプ９０は上板８１を
貫通して上部から装荷される。したがって、蒸気発生器
はルーフスラブ８に対し、下側のものから順次装荷する
ことにより、着脱可能に組立てられる。

なお、−次冷却材５と中間冷却材６９とのバ１クンダリ
は、中間伝熱管６８と上管板６６および下管板６７とベ
ローズ７５とで形成される。ただし、内筒６４とダウン
カマ６５との間には断熱を目的として不活性ガスが封入
されているので、ベローズ７５の内部は不活性ガスであ
る。

上記本実施例によると、蒸気発生器５１は従来の中間熱
交換器と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５１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の外に中間冷却系を分
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但
増大という問題を解消することができる。

また、これに付随して、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。

また蒸気発生器５１に循環ポンプ９０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中間
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、循環ポンプ９０としても小さなもので
事足りることとなる。

また、万一蒸気発生伝熱管８５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ずるようにことがあっ
ても、−次冷１７材５と中間冷却材とは分離しているの
で何１１７１題はない。

なお、中間冷却材の円筒胴内部でのもれ効果を抑制する
ためには、ダウンカマ６５と上部内胴８６とを溶接にて
接続する方法も有効であるが、組立て、メンテナンスの
ための引抜き等を考慮すれば、前記実施例の如くダウン
カマ６５あるいは内筒６４を延長した継胴８９と上部内
胴８６とを２重円筒状に形成することにより７ノメータ
シールを採用するのが好適である。

また、中間冷却材は高温部が上部に低温部が下部に位置
しているため、自然循環によっても循環するが、循環力
の不足を防止し、ｉｌｌ！Ｉ　ｎ性の向−Ｆを図るため
には、前記実施例の如く中間論ｎ１材循環用電磁ポンプ
を上部内胴８６と上部外胴８７にて形成されるアニユラ
ス空間に設置するのが望ましい。

次に他の実施例について説明する。

第３図はループ型高速増殖炉に適合するようにした本発
明の第２の実施例を示す。外胴６１を原子炉容器の外部
に設置して配管で連結し、これを−次冷却材入口配管７
６とし、外胴６１の下端に一次冷却材出口配管７７を設
けることによって適用可能となる。なお、その他の構成
については第１の実施例と同様であるから説明を省略す
る。

また、第４図は第３の実施例を示し、前記第１の実施例
における［１ポンプ９０をジェットポンプ９３に置き換
えたものである。外部再循環ループに設置されるポンプ
によって、ジェットポンプ９３が作動するようにしてい
る。

さらに第５図は第４の実施例を示す。電磁ポンプ９０の
位置を上部蒸気発生部５３の上部内胴８６の下端位置に
変更し、コールドレグ側に設置したものである。

このような第２〜第４の実施例によっても、前記実施例
と殆ど同様の効果を奏することができる。

（発明の効果〕 以上のように、本発明に係る蒸気発生器によれば、原子
炉容器の外に蒸気発生器と別に二次冷却系を独立に設置
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、低コスト化等に有効なものと
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示し、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図は第４の実施例を示す蒸気発生器
の縦断面図、第６図は従来のタンク型高速増殖炉を示す
構成図である。 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・・・中間伝
熱管、８５・・・蒸気発生伝熱管、９０・・・電磁ポン
プ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体金属冷却型高速増殖炉の蒸気発生器において、
   原子炉容器の内部または外部に設置した垂直な１つの円
   筒胴の下部に一次冷却材と中間冷却材とを熱交換させる
   下部中間熱交換部を設けるとともに、前記円筒胴の上部
   に中間冷却材と水との熱交換により蒸気を発生する上部
   蒸気発生部を設け、かつ前記円筒胴の内部に中間冷却材
   が上下に循環する流路を形成したことを特徴とする蒸気
   発生器。 ２、円筒胴は原子炉容器内にルーフスラブおよび隔壁を
   貫通して配置した外胴の内側に設置されている特許請求
   の範囲第１項記載の蒸気発生器。 ３、円筒胴は原子炉容器の外部に設置した外胴の内側に
   設置され、下部中間熱交換部は原子炉容器に一部冷却材
   循環用配管を介して接続されている特許請求の範囲第１
   項記載の蒸気発生器。 ４、下部中間熱交換部は円筒胴下部としての内胴と、そ
   の内周側に設置された内筒と、それらの間の筒状空間部
   に設けた上管板および下管板と、その各管板の間に取付
   けた中間伝熱管と、前記内筒の内側に設けたダウンカマ
   とを有し、そのダウンカマから流下した中間冷却材が前
   記中間伝熱管内を上昇する間に、上下管板間で中間伝熱
   管外部を流れる一次冷却材と熱交換するものとし、上部
   蒸気発生部は円筒胴上部としての上部外胴と、その内側
   に設けた上部内胴と、その上部内胴の内方に設けた蒸気
   発生伝熱管とを有し、前記下部中間熱交換部のダウンカ
   マの上方延長部を、前記上部蒸気発生部の上部内胴に接
   続することにより、中間冷却材が前記ダウンカマ内を流
   下し、かつ中間伝熱管内を上昇した後、上部蒸気発生部
   の上部内外胴間の筒状空間内をさらに上昇し、さらにそ
   の後内方に流下して前記ダウンカマに至る中間冷却材循
   環用の流路が形成されている特許請求の範囲第１項記載
   の蒸気発生器。 ５、上部内胴は２重円筒状に構成され、ダウンカマと内
   筒との接続部はマノメータシールされている特許請求の
   範囲第４項記載の蒸気発生器。 ６、中間冷却材循環用の流路には、上部内胴と上部外胴
   との間に形成される筒状空間部に位置して電磁ポンプが
   設置されている特許請求の範囲第４項記載の蒸気発生器
   。 ７、中間冷却材循環用の流路には、上部内胴と上部外胴
   との間に形成される筒状空間部に位置してジェットポン
   プが設置されている特許請求の範囲第４項記載の蒸気発
   生器。 ８、上部蒸気発生部の上部内胴および蒸気発生伝熱管の
   管束は円筒胴の上端に設置した上板に上方へ引抜き可能
   に取付けられている特許請求の範囲第４項記載の蒸気発
   生器。 ９、下部中間熱交換部中心のダウンカマ内に中間冷却材
   循環用の電磁ポンプを配置し、この電磁ポンプは上部内
   胴に支持させてなる特許請求の範囲第４項記載の蒸気発
   生器。