WO2007060915A1

WO2007060915A1 - 蒸気発生器及び蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法

Info

Publication number: WO2007060915A1
Application number: PCT/JP2006/323119
Authority: WO
Inventors: Hisato Watakabe; Tomoyuki Inoue
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2007-05-31
Also published as: US7878159B2; US20090260584A1; JP2007147163A

Abstract

　蒸気発生器及び蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法において、胴部３１内に逆Ｕ字形状をなして一次冷却水が流動する複数の伝熱管３７からなる伝熱管群３８を配設し、各伝熱管３７の端部を管板３３により支持し、胴部３１の下端部に下部半球鏡部３９を固定することで、各伝熱管３７の一端部に連通する入口側水室４１を設けると共に、各伝熱管３７の他端部に連通する出口側水室４２を設け、この入口側水室４１に設けられた入口ノズル４３に一次冷却水の流動抵抗調整手段として２枚の流動抵抗調整板５１，５２を着脱自在に設けることにより、伝熱管群を流れる一次冷却水の流動抵抗を調整することで熱回収効率の低下を抑制可能とする。

Description

明細書

蒸気発生器及び蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法技術分野

[0001] 本発明は、原子力プランに熱交換器として使用される蒸気発生器及びこの蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法に関するものである。

背景技術

[0002] 例えば、加圧水型原子炉（PWR: Pressurized Water Reactor)では、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電するものである。そして、この加圧水型原子炉は、高温高圧の一次冷却水の熱を蒸気発生器を介して二次冷却水に伝え、二次冷却水で水蒸気を発生させるものである。この蒸気発生器は、多数の細い伝熱管の内側を一次冷却水が流れ、外側を流れる二次冷却水に熱を伝えて水蒸気を生成し、この水蒸気によりタービンを回して発電して、る。

[0003] この蒸気発生器は、中空密閉形状をなす胴部内に、その内壁面と所定間隔をもつて管群外筒を配設し、この管群外筒内に逆 U字形状をなす複数の伝熱管を配設し、各伝熱管の端部を管板に支持すると共に、中間部を管板力延びるステーロッドにより支持された複数の管支持板により支持し、胴部の下端部に入口側水室及び出口側水室が形成されて構成されてヽる。

[0004] 従って、冷却水配管より入口側水室を通して複数の伝熱管に一次冷却水が供給される一方、胴部の上部に形成された給水管力この胴部内に二次冷却水が供給される。すると、複数の伝熱管内を流れる一次冷却水 (熱水）と胴部内を循環する二次冷却水（冷水）との間で熱交換を行われることで、二次冷却水が熱を吸収して水蒸気が生成される。そして、生成された蒸気が胴部の上端部力排出される一方、熱交換を終了した一次冷却水が出口側水室力冷却水配管に排出される。

[0005] なお、このような蒸気発生器としては、下記特許文献 1に記載されて、る。

[0006] 特許文献 1 :特開平 01— 235897号公報発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 上述した蒸気発生器において、長期の使用により伝熱管群における一部の伝熱管が腐食や劣化したり、機械的なストレスにより損傷することがあり、定期検査時などに伝熱管の損傷などが見つ力つたときには、この損傷などした伝熱管を閉塞することで使用不能としている。ところが、伝熱管群における一部の伝熱管を使用不能とすると、蒸気発生器の流動抵抗が増加し、伝熱管群を流れる一次冷却水の流量が減少することで、一次冷却水からの熱回収効率が低下してしまう。

[0008] また、蒸気発生器を 20〜30年程度まで使用すると、閉塞して使用不能とする伝熱管の本数も増えて流動抵抗が増大し、熱回収効率が更に低下することから、蒸気発生器自体を取り替える工事を行うようにしている。この場合、既存の原子力プラントに合わせて、新たに設置する蒸気発生器の流動抵抗、つまり、一次冷却水の流量が適量となるように設計する必要があるが、従来設計を踏襲しながら流動抵抗を維持しつつ、且つ、製造コストを低減することは困難である。そのため、既存の原子力プラントと蒸気発生器を取り替えた新規の原子力プラントとで、一次冷却水の流動抵抗が変化して熱回収効率が低下してしまうおそれがある。

[0009] 更に、蒸気発生器を取り替える工事を行う場合、伝熱管の本数を減らして小型化を図る一方で、熱回収効率を維持、または向上させるような蒸気発生器を設置したいという要望がある。この場合、既存の原子力プラントに対して、伝熱管の本数を減らして熱回収効率を向上するように流動抵抗を設定した蒸気発生器を設計することは困難である。

[0010] なお、上述した特許文献 1には、原子炉圧力容器に発生した蒸気の圧力に基づいて蒸気流量を求めるものが開示されて、るが、この蒸気の流動抵抗を調整することはできない。

[0011] 本発明は上述した課題を解決するものであり、伝熱管群を流れる一次冷却水の流動抵抗を調整することで熱回収効率の低下を抑制可能とした蒸気発生器及び蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 [0012] 上記の目的を達成するための請求項 1の発明の蒸気発生器は、中空密閉形状をなす胴部と、該胴部内に配設されて逆 u字形状をなして一次冷却水が流動する複数の伝熱管からなる伝熱管群と、前記胴部内の下部に固定されて前記複数の伝熱管の端部を支持する管板と、前記胴部の下端部に設けられて前記複数の伝熱管の一端部に連通する入口側水室と、前記胴部の下端部に設けられて前記複数の伝熱管の他端部に連通する出口側水室と、前記胴部内に二次冷却水を給水して前記複数の伝熱管内を流れる一次冷却水との間で熱交換を行う二次冷却水給水路とを具えた蒸気発生器にお!、て、前記入口側水室に設けられた入口ノズルまたは前記出口側水室に設けられた出口ノズルの少なくともいずれか一方に流動抵抗調整手段が設けられたことを特徴とするものである。

[0013] 請求項 2の発明の蒸気発生器では、前記流動抵抗調整手段は、前記入口ノズルまたは前記出口ノズルに着脱自在に設けられた流路面積の異なる複数の流動抵抗調整板を有することを特徴として、る。

[0014] 請求項 3の発明の蒸気発生器では、前記流動抵抗調整手段は、前記入口ノズルまたは前記出口ノズルの径方向に沿って移動自在に設けられた流動抵抗調整ゲートを有することを特徴として、る。

[0015] 請求項 4の発明の蒸気発生器では、前記入口ノズルから前記入口側水室に流入する給水量または前記出口側水室力前記出口ノズルに排出される排水量を計測する流量計が設けられ、前記流動抵抗調整手段は、該流量計が計測した給水量または排水量に基づヽて前記流動抵抗調整ゲートを移動することを特徴として!ヽる。

[0016] 請求項 5の発明の蒸気発生器では、前記流動抵抗調整手段は、前記入口ノズルまたは前記出口ノズルに着脱自在に設けられた複数の流動抵抗調整用円筒管を有することを特徴としている。

[0017] また、請求項 6の発明の蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法は、中空密閉形状をなす胴部と、該胴部内に配設されて逆 U字形状をなして一次冷却水が流動する複数の伝熱管からなる伝熱管群と、前記胴部内の下部に固定されて前記複数の伝熱管の端部を支持する管板と、前記胴部の下端部に設けられて前記複数の伝熱管の一端部に連通する入口側水室と、前記胴部の下端部に設けられて前記複数の伝熱管の他端部に連通する出口側水室と、前記胴部内に二次冷却水を給水して前記複数の伝熱管内を流れる一次冷却水との間で熱交換を行う二次冷却水給水路とを具えた蒸気発生器において、前記蒸気発生器の運転状態に応じて前記入口側水室に流入する一次冷却水の流動抵抗または前記出口側水室から排出される流動抵抗を調整することを特徴とするものである。

[0018] 請求項 7の発明の蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法では、前記入口側水室への一次冷却水の給水を停止した状態で、マンホールを開放して作業者または作業ロボットが前記入口側水室または前記出口側水室に入り、入口ノズルの開放量または出口ノズルの開放量を調整することを特徴として、る。

発明の効果

[0019] 請求項 1の発明の蒸気発生器によれば、中空密閉形状をなす胴部内に逆 U字形状をなして一次冷却水が流動する複数の伝熱管からなる伝熱管群を配設し、複数の伝熱管の端部を胴部内の下部に固定された管板により支持し、胴部の下端部に複数の伝熱管の一端部に連通する入口側水室を設けると共に、複数の伝熱管の他端部に連通する出口側水室を設け、胴部内に二次冷却水を給水して複数の伝熱管内を流れる一次冷却水との間で熱交換を行う二次冷却水給水路とを設けて構成し、入口側水室に設けられた入口ノズルまたは出口側水室に設けられた出口ノズルの少なくともいずれか一方に流動抵抗調整手段を設けたので、既存の蒸気発生器または新設の蒸気発生器に対して、この流動抵抗調整手段により入口ノズルから入口側水室に流入する一次冷却水の流動抵抗または出口側水室から出口ノズルに排出される一次冷却水の流動抵抗を調整することで、伝熱管群を流れる一次冷却水の流動抵抗を調整することができ、既存の蒸気発生器における熱回収効率の低下を抑制することができると共に、新設の蒸気発生器における熱回収効率の調整を容易に行うことができる。

[0020] 請求項 2の発明の蒸気発生器によれば、流動抵抗調整手段を、入口ノズルまたは出口ノズルに着脱自在に設けられた流路面積の異なる複数の流動抵抗調整板としたので、この流動抵抗調整板を装着したり、取外したりすることで、容易に一次冷却水の流動抵抗を調整することができる。 [0021] 請求項 3の発明の蒸気発生器によれば、流動抵抗調整手段を、入口ノズルまたは出口ノズルの径方向に沿って移動自在に設けられた流動抵抗調整ゲートとしたので、流動抵抗調整ゲートを移動することで、容易に一次冷却水の流動抵抗を調整することができると共に、構造の簡素化を図ることができる。

[0022] 請求項 4の発明の蒸気発生器によれば、入口ノズル力入口側水室に流入する給水量または出口側水室から出口ノズルに排出される排水量を計測する流量計を設け、流動抵抗調整手段により流量計が計測した給水量または排水量に基づいて流動抵抗調整ゲートを移動するので、蒸気発生器に対する給水量または排水量に基づ V、て流動抵抗調整ゲートを移動することで、一次冷却水の流動抵抗を確実に適正値に調整することができる。

[0023] 請求項 5の発明の蒸気発生器によれば、流動抵抗調整手段を、入口ノズルまたは出口ノズルに着脱自在に設けられた複数の流動抵抗調整用円筒管としたので、この流動抵抗調整用円筒管を装着したり、取外したりすることで、容易に一次冷却水の流動抵抗を調整することができると共に、給水と排水を安定して行うことができる。

[0024] また、請求項 6の発明の蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法によれば、蒸気発生器の運転状態に応じて入口側水室に流入する一次冷却水の流動抵抗または出口側水室力排出される一次冷却水の流動抵抗を調整するようにしたので、既存の蒸気発生器または新設の蒸気発生器に対して、この流動抵抗調整手段により入口ノズルから入口側水室に流入する一次冷却水の流動抵抗または出口側水室力も出口ノズルに排出される一次冷却水の流動抵抗を調整することで、伝熱管群を流れる一次冷却水の流動抵抗を容易に調整することができる。

[0025] 請求項 7の発明の蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法によれば、入口側水室への一次冷却水の給水を停止した状態で、マンホールを開放して作業者または作業ロボットが入口側水室または出口側水室に入り、入口ノズルの開放量または出口ノズルの開放量を調整するようにしたので、安全性を確保した上で、容易に一次冷却水の流動抵抗を調整することができる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]図 1は、本発明の実施例 1に係る蒸気発生器における水室の構造を表す要部断面図である。

[図 2]図 2は、実施例 1の蒸気発生器が適用された加圧水型原子炉を有する発電設備の概略構成図である。

[図 3]図 3は、実施例 1の蒸気発生器を表す概略構成図である。

[図 4]図 4は、本発明の実施例 2に係る蒸気発生器における入口側水室の入口ノズルを表す断面図である。

[図 5]図 5は、本発明の実施例 3に係る蒸気発生器における入口側水室の入口ノズルを表す断面図である。

[図 6]図 6は、本発明の実施例 4に係る蒸気発生器における入口側水室の入口ノズルを表す断面概略図である。

[図 7]図 7は、本発明の実施例 5に係る蒸気発生器における入口側水室の入口ノズルを表す断面概略図である。

[図 8]図 8は、本発明の実施例 6に係る蒸気発生器における入口側水室の入口ノズルを表す断面図である。

[図 9]図 9は、本発明の実施例 7に係る蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法を表す入口側水室の入口ノズルを表す断面図である。

[図 10]図 10は、本発明の実施例 8に係る蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法を表す入口側水室の入口ノズルを表す断面図である。

符号の説明

13 蒸気発生器

31 胴部

32 管群外筒

33 管板

35 管支持板

37 伝熱管

38 伝熱管群

41 入口側水室

42 出口側水室 41a, 42a マンホール

43 入口ノズル

44 出口ノズノレ

49 給水路

51, 52, 61, 62, 63, 64 流動抵抗調整板 (流動抵抗調整手段）

51a, 52a, 61a, 62a, 63a, 64a 貫通孔

53, 65, 66, 67 締結ボル卜

71, 81, 82 流動抵抗調整ゲート (流動抵抗調整手段）

73 駆動装置

75, 90 制御装置

76 流量計

85, 86 圧縮コイルばね

87 電源部

88, 89 コィノレ

91, 92, 93 流動抵抗調整用円筒部 (流動抵抗調整手段）

101 研削工具

111, 112 溶接肉盛部

発明を実施するための最良の形態

[0028] 以下に添付図面を参照して、本発明に係る蒸気発生器及び蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

実施例 1

[0029] 図 1は、本発明の実施例 1に係る蒸気発生器における水室の構造を表す要部断面図、図 2は、実施例 1の蒸気発生器が適用された加圧水型原子炉を有する発電設備の概略構成図、図 3は、実施例 1の蒸気発生器を表す概略構成図である。

[0030] 実施例 1の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しな、高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（PWR : Pressurized Water Reactor)である。

[0031] 即ち、この加圧水型原子炉を有する発電設備において、図 2に示すように、原子炉格納容器 11内には、加圧水型原子炉 12及び蒸気発生器 13が格納されており、この加圧水型原子炉 12と蒸気発生器 13とは冷却水配管 14, 15を介して連結されており、冷却水配管 14に加圧器 16が設けられ、冷却水配管 15に冷却水ポンプ 17が設けられている。この場合、減速材及び一次冷却水として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器 16により 150〜160気圧程度の高い圧力をかけている。従って、加圧水型原子炉 12にて、燃料として低濃縮ウランまたは MOXにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の軽水が加圧器 16により所定の高圧に維持した状態で冷却水配管 14を通して蒸気発生器 13に送られる。この蒸気発生器 13では、高圧高温の軽水と二次冷却水としての水との間で熱交換が行われ、冷やされた軽水は冷却水配管 15を通して加圧水型原子炉 12に戻される。

[0032] 蒸気発生器 13は、原子炉格納容器 11の外部に設けられたタービン 18及び復水器 19と冷却水配管 20, 21を介して連結されており、冷却水配管 21に給水ポンプ 22 が設けられている。また、タービン 18には発電機 23が接続され、復水器 19には冷却水 (例えば、海水）を給排する供給管 24及び配水管 25が連結されている。従って、蒸気発生器 13にて、高圧高温の軽水と熱交換を行って生成された蒸気は、冷却水配管 20を通してタービン 18に送られ、この蒸気によりタービン 18を駆動して発電機 2 3により発電を行う。タービン 18を駆動した蒸気は、復水器 19で冷却された後、冷却水配管 21を通して蒸気発生器 13に戻される。

[0033] 加圧水型原子炉を有する発電設備における蒸気発生器 13おいて、図 3に示すように、胴部 31は、密閉された中空円筒形状をなし、上部に対して下部が若干小径となつている。この胴部 31内には、この胴部 31の内壁面と所定間隔をもって円筒形状をなす管群外筒 32が配設され、下端部が管板 33の近傍まで延設されている。そして、この管群外筒 32は、長手方向における所定間隔離間した位置で、且つ、周方向における所定間隔離間した位置で、複数のジャッキ組立体 34により胴部 31に位置決め支持されている。 [0034] また、管群外筒 32内には、ジャッキ組立体 34に対応した高さ位置に複数の管支持板 35が配設されており、管板 33から上方に延設された複数のステーロッド 36により支持されている。そして、この管群外筒 32内には、逆 U字形状をなす複数の伝熱管 37からなる伝熱管群 38が配設されており、各伝熱管 37の端部は管板 33を貫通して支持されると共に、中間部が複数の管支持板 35により支持されている。この場合、管支持板 35には多数の貫通孔（図示略)が形成されており、各伝熱管 37がこの貫通孔内に非接触状態で貫通して、る。

[0035] 胴部 31の下端部には下部半球鏡部 39が固定されており、内部が隔壁 40により入口側水室 41及び出口側水室 42により区画されると共に、この入口側水室 41及び出口側水室 42に入口ノズル 43及び出口ノズル 44が連結されて!、る。そして、入口側水室 41が各伝熱管 37の一端部に連通し、出口側水室 42が各伝熱管 37の他端部に連通している。なお、この入口ノズル 43には上述した冷却水配管 14が連結される一方、出口ノズル 44には冷却水配管 15が連結されている。

[0036] 胴部 31の上部には、給水を蒸気と熱水とに分離する気水分離器 45、分離された蒸気の湿分を除去して乾き蒸気に近!ヽ状態とする湿分分離器 46が設けられてヽる。また、胴部 31にて、伝熱管群 38と気水分離器 45との間には、胴部 31内に二次冷却水の給水を行う給水管 47が挿入される一方、天井部には蒸気排出口 48が形成されている。そして、胴部 31内には、給水管 47からこの胴部 31内に給水された二次冷却水を、胴部 31と管群外筒 32との間を流下して管板 33にて上方に循環し、伝熱管群 38内を上昇するときに各伝熱管 37内を流れる熱水（一次冷却水）との間で熱交換を行う給水路 49が設けられている。なお、給水管 47には上述した冷却水配管 21が連結される一方、蒸気排出口 48には冷却水配管 20が連結されている。

[0037] 従って、加圧水型原子炉 12で加熱された一次冷却水が冷却水配管 14を通して入口ノズル 43から蒸気発生器 13の入口側水室 41に送られ、多数の伝熱管 37内を通つて循環して出口側水室 42に至る。一方、復水器 19で冷却された二次冷却水が冷却水配管 21を通して蒸気発生器 13の給水管 47に送られ、胴部 31内の給水路 49を通って伝熱管 47内を流れる熱水（一次冷却水）と熱交換を行う。即ち、胴部 31内で、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は出口側水室 42から冷却水配管 15を通して加圧水型原子炉 12に戻される。一方、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行った二次冷却水は、胴部 31内を上昇し、気水分離器 45で蒸気と熱水とに分離され、湿分分離器 46でこの蒸気の湿分を除去してから、冷却水配管 20を通してタービン 18に送られる。

[0038] このように構成された蒸気発生器 13にて、本実施例では、入口ノズル 43に流動抵抗調整手段が設けられており、この流動抵抗調整手段により入口ノズル 43を流れる一次冷却水の流動抵抗を調整することで、蒸気発生器 13内を流動する一次冷却水の流動抵抗を調整することができる。

[0039] 即ち、図 1に示すように、入口ノズル 43の内壁面には、流動抵抗調整手段としての 2枚の流動抵抗調整板 51, 52が溶接により固定されている。この流動抵抗調整板 5 1, 52は、中央部に形成された貫通孔 5 la, 52aの内径が相違することで、一次冷却水が流通する流路面積が相違している。本実施例では、流動抵抗調整板 51の貫通孔 51aに対して、流動抵抗調整板 52の貫通孔 51aの方が小径に設定されている。なお、各水室 41, 42には、検査や補修作業用のマンホール 4 la, 42aが設けられている。

[0040] 従って、入口ノズル 43内に 2枚の流動抵抗調整板 51, 52が溶接により固定された状態では、この入口ノズル 43を流れる一次冷却水の流動抵抗は流動抵抗調整板 52 によって設定され、入口側水室 41への給水量は流動抵抗調整板 52の貫通孔 52a によって設定されている。そして、蒸気発生器 13の定期検査などで伝熱管 37の損傷などが見つかったときには、作業者または作業ロボットを用いてマンホール 41a, 42a から各水室 41, 42に入り、伝熱管 37の補修作業や閉塞作業などを行う。

[0041] このとき、伝熱管群 38における一部の伝熱管 37を閉塞して使用不能になると、蒸気発生器 13の流動抵抗が増加し、伝熱管群 38を流れる一次冷却水の流量が減少することで、一次冷却水からの熱回収効率が低下してしまう。そこで、作業者は、入口側水室 41から作業工具を用いて溶接部を切削し、流動抵抗調整板 52を撤去する。すると、入口ノズル 43内に 1枚の流動抵抗調整板 51だけが固定された状態となり、入口ノズル 43を流れる一次冷却水の流動抵抗は流動抵抗調整板 51によって設定され、入口側水室 41への給水量は流動抵抗調整板 51の貫通孔 51aによって設定されることとなる。そのため、入口ノズル 43での流動抵抗が減少することで、蒸気発生器 13の流動抵抗も減少し、伝熱管群 38を流れる一次冷却水の流量が増加することで、一次冷却水力の熱回収効率の低下が抑制される。

[0042] なお、使用不能になる伝熱管 37の本数が多いときには、全ての流動抵抗調整板 5 1, 52を撤去することで、入口ノズル 43を流れる一次冷却水の流動抵抗を更に減少することで、蒸気発生器 13の流動抵抗を減少するようにしてもょ、。

[0043] このように実施例 1の蒸気発生器にあっては、胴部 31内に逆 U字形状をなして一次冷却水が流動する複数の伝熱管 37からなる伝熱管群 38を配設し、各伝熱管 37 の端部を管板 33により支持し、胴部 31の下端部に下部半球鏡部 39を固定することで、各伝熱管 37の一端部に連通する入口側水室 41を設けると共に、各伝熱管 37の他端部に連通する出口側水室 42を設け、この入口側水室 41に設けられた入口ノズル 43に一次冷却水の流動抵抗調整手段として 2枚の流動抵抗調整板 51, 52を着脱自在に設けている。

[0044] 従って、既存の蒸気発生器 13に対して、この流動抵抗調整板 51, 52により入ロノズル 43から入口側水室 41に流入する一次冷却水の流動抵抗を調整することで、伝熱管群 38を流れる一次冷却水の流動抵抗を調整することができ、使用できる伝熱管 37の本数が減少した場合であっても、一次冷却水の流動抵抗を調整して蒸気発生器 13における熱回収効率の低下を抑制することができる。

[0045] また、本実施例では、流動抵抗調整手段を、入口ノズル 43の内壁面に溶接した流路面積の異なる 2枚の流動抵抗調整板 51, 52としている。従って、伝熱管群 38の流動抵抗の上昇に応じて、各流動抵抗調整板 51, 52を除去して入口ノズル 43での流動抵抗を減少することで、蒸気発生器 13全体での一次冷却水の流動抵抗を容易に調整することができる。

実施例 2

[0046] 図 4は、本発明の実施例 2に係る蒸気発生器における入口側水室の入口ノズルを表す断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

[0047] 実施例 2の蒸気発生器において、図 4に示すように、入口ノズル 43の内壁面には、流動抵抗調整手段としての 2枚の流動抵抗調整板 51, 52が締結ボルト 53により固定されている。従って、作業者または作業ロボットを用いてマンホール力も入口側水室に入り、この入口側水室力も作業工具を用いて締結ボルト 53を弛緩することで流動抵抗調整板 52を撤去することができる。

[0048] このように実施例 2の蒸気発生器にあっては、入口側水室に設けられた入口ノズル 43に一次冷却水の流動抵抗調整手段として 2枚の流動抵抗調整板 51, 52を締結ボルト 53により着脱自在に設けて、る。

[0049] 従って、蒸気発生器の伝熱管群の流動抵抗の上昇に応じて、締結ボルト 53を弛緩した後に、流動抵抗調整板 52を除去して入口ノズル 43での流動抵抗を減少することで、蒸気発生器全体での一次冷却水の流動抵抗を容易に調整することができる。実施例 3

[0050] 図 5は、本発明の実施例 3に係る蒸気発生器における入口側水室の入口ノズルを表す断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

[0051] 実施例 3の蒸気発生器において、図 5に示すように、入口ノズル 43の内壁面には、流動抵抗調整手段としての 4枚の流動抵抗調整板 61〜64が締結ボルト 65〜67により着脱自在に固定されている。この流動抵抗調整板 61〜64は、中央部に形成された貫通孔 61a〜64aの内径が相違することで、一次冷却水が流通する流路面積が相違しており、流動抵抗調整板 61の貫通孔 61aに対して、流動抵抗調整板 64の貫通孔 64aの方が小径に設定されている。従って、作業者または作業ロボットを用いてマンホール力も入口側水室に入り、この入口側水室力も作業工具を用いて締結ボルト 6 5〜67を弛緩することで流動抵抗調整板 62〜64を撤去することができる。この場合、使用不能になる伝熱管の本数に応じて撤去する流動抵抗調整板 61〜64の枚数を調節すればよぐ必要に応じて流動抵抗調整板 61を撤去するようにしてもよい。

[0052] このように実施例 3の蒸気発生器にあっては、入口側水室に設けられた入口ノズル 43に一次冷却水の流動抵抗調整手段として 4枚の流動抵抗調整板 61〜64を締結ボルト 65〜67により着脱自在に設けて、る。

[0053] 従って、蒸気発生器の伝熱管群の流動抵抗の上昇に応じて、締結ボルト 65〜67 を弛緩した後に、流動抵抗調整板 61〜64を所定の枚数だけ除去して入口ノズル 43 での流動抵抗を減少することで、蒸気発生器全体での一次冷却水の流動抵抗を容易に調整することができ、蒸気発生器における一次冷却水の流動抵抗を細力べ調整することができる。

[0054] なお、上述した実施例 1、 2、 3にて、流動抵抗調整板 51, 52, 61〜64の枚数は、各実施例に限定されるものではなぐ必要に応じて設定すればよぐ流動抵抗調整板 51, 52, 61〜64を撤去した後に、新たな流動抵抗調整板を固定するようにしても良い。また、流動抵抗調整板 51, 52, 61〜64の固定方法も溶接や締結ボルト 53, 65〜67に限らず、一次冷却水の水圧に耐えることができれば、別の固定方法であつてもよい。

実施例 4

[0055] 図 6は、本発明の実施例 4に係る蒸気発生器における入口側水室の入口ノズルを表す断面概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

[0056] 実施例 4の蒸気発生器において、図 6に示すように、入口ノズル 43には、流動抵抗調整手段としての流動抵抗調整ゲート 71力入口ノズル 43に固定された支持部材 7 2により入口ノズル 43の径方向に沿って移動自在に支持されて、る。この流動抵抗調整ゲート 71は、駆動装置 73によりねじ軸 74を軸方向に移動することで、入口ノズル 43内を移動可能であり、その移動位置に応じて一次冷却水が流通する流路面積を変更することができる。また、流動抵抗調整ゲート 71の駆動装置 73を駆動制御する制御装置 75には、この入口ノズル 43から入口側水室に流入する一次冷却水の給水量 (または、出口側水室から出口ノズルに排出される一次冷却水の排水量)を計測する流量計 76が接続されており、制御装置 75は、この流量計 76が計測した給水量（または、排水量）に基づいて流動抵抗調整ゲート 71を移動している。

[0057] 従って、蒸気発生器の定期検査などで伝熱管の損傷などが見つ力つたときには、作業者または作業ロボットを用いてマンホール力も各水室に入り、伝熱管の補修作業や閉塞作業などを行う。このとき、一部の伝熱管を閉塞して使用不能になると、蒸気発生器の流動抵抗が増加し、伝熱管群を流れる一次冷却水の流量が減少することで、一次冷却水力もの熱回収効率が低下してしまう。そこで、制御装置 75は、流量計 76が計測した入口ノズル 43から入口側水室に流入する一次冷却水の給水量に基づヽて駆動装置 73を駆動制御し、流動抵抗調整ゲート 71を移動して入口ノズル 4 3の流路面積 (流動抵抗調整ゲート 71の開放量)を最適なものに調整する。そのため、入口ノズル 43での流動抵抗が減少することで、蒸気発生器の流動抵抗も減少し、伝熱管群を流れる一次冷却水の流量が増加することで、一次冷却水からの熱回収効率の低下が抑制される。

[0058] このように実施例 4の蒸気発生器にあっては、入口側水室に設けられた入口ノズル 43に一次冷却水の流動抵抗調整手段として流動抵抗調整ゲート 71を移動自在に設け、駆動装置 73により移動可能とし、制御装置 75は流量計 76が計測した入ロノズル 43から入口側水室に流入する一次冷却水の給水量に基づいて駆動装置 73を駆動制御している。

[0059] 従って、既存の蒸気発生器に対して、制御装置 75が、入口ノズル 43から入口側水室に流入する一次冷却水の給水量に基づいて駆動装置 75を駆動制御し、流動抵抗調整ゲート 71を移動して入口ノズル 43の流路面積を調整することで、一次冷却水の流動抵抗を最適値に調整することができ、蒸気発生器全体における一次冷却水の流動抵抗を調整し、熱回収効率の低下を抑制することができる。

実施例 5

[0060] 図 7は、本発明の実施例 5に係る蒸気発生器における入口側水室の入口ノズルを表す断面概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

[0061] 実施例 5の蒸気発生器において、図 7〖こ示すよう〖こ、入口ノズル 43〖こは、流動抵抗調整手段としての上下一対の流動抵抗調整ゲート 81, 82が、入口ノズル 43に固定された上下の支持部材 83, 84〖こより入口ノス、ノレ 43の径方向〖こ沿って、且つ、互いに接近離反自在に支持されている。この流動抵抗調整ゲート 81, 82は、圧縮コイルばね 85, 86により互いに接近する方向に付勢支持される一方、電源部 87から各コイル 88, 89に通電することで、発生する磁力により互いに離間する方向に移動することができ、その移動位置に応じて一次冷却水が流通する流路面積を変更することができる。また、各コイル 88, 89に通電する電源部 87を駆動制御する制御装置 90には、この入口ノズル 43から入口側水室に流入する一次冷却水の給水量を計測する流量計 76が接続されており、制御装置 90は、この流量計 76が計測した給水量に基づいて流動抵抗調整ゲート 81, 82を移動している。

[0062] 従って、蒸気発生器の定期検査などで伝熱管の損傷などが見つ力つたときには、作業者または作業ロボットを用いてマンホール力も各水室に入り、伝熱管の補修作業や閉塞作業などを行う。このとき、一部の伝熱管を閉塞して使用不能になると、蒸気発生器の流動抵抗が増加し、伝熱管群を流れる一次冷却水の流量が減少することで、一次冷却水力もの熱回収効率が低下してしまう。そこで、制御装置 90は、流量計 76が計測した入口ノズル 43から入口側水室に流入する一次冷却水の給水量に基づいて電源部 87を駆動制御し、流動抵抗調整ゲート 81, 82を移動して入口ノズル 43の流路面積 (流動抵抗調整ゲート 81, 82の開放量)を最適なものに調整する。この場合、制御装置 90は、流量計 76が計測した一次冷却水の給水量に応じて一方の流動抵抗調整ゲート 81, 82だけを移動してもよい。そのため、入口ノズル 43での流動抵抗が減少することで、蒸気発生器の流動抵抗も減少し、伝熱管群を流れる一次冷却水の流量が増加することで、一次冷却水からの熱回収効率の低下が抑制される。

[0063] このように実施例 5の蒸気発生器にあっては、入口側水室に設けられた入口ノズル 43に一次冷却水の流動抵抗調整手段として流動抵抗調整ゲート 81, 82を圧縮コィノレば、ね 85, 86により付勢支持すると共に、電源咅力ら各コィノレ 88, 89に通電することで移動可能とし、制御装置 90は流量計 76が計測した入口ノズル 43から入口側水室に流入する一次冷却水の給水量に基づいて電源部 87を駆動制御している。

[0064] 従って、既存の蒸気発生器に対して、制御装置 90が、入口ノズル 43から入口側水室に流入する一次冷却水の給水量に基づいて電源部 87を駆動制御し、流動抵抗調整ゲート 81, 82を移動して入口ノズル 43の流路面積を調整することで、一次冷却水の流動抵抗を最適値に調整することができ、蒸気発生器全体における一次冷却水の流動抵抗を調整し、熱回収効率の低下を抑制することができる。

[0065] なお、上述した実施例 4、 5では、制御装置 75, 90は、流量計 76が計測した入口ノズル 43から入口側水室に流入する一次冷却水の給水量に基づいて駆動装置 73または電源部 87を駆動制御し、流動抵抗調整ゲート 71, 81, 82を移動して入口ノズル 43の流路面積を調整するようにした力一次冷却水の給水量と相関関係にある原子力プラントの発電量に応じて流動抵抗調整ゲート 71, 81, 82を移動して入口ノズル 43の流路面積を調整するようにしてもょヽ。

実施例 6

[0066] 図 8は、本発明の実施例 6に係る蒸気発生器における入口側水室の入口ノズルを表す断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

[0067] 実施例 6の蒸気発生器において、図 8に示すように、入口ノズル 43の内壁面には、流動抵抗調整手段としての 3個の流動抵抗調整用円筒管 91, 92, 93が溶接により着脱自在に固定されている。従って、作業者または作業ロボットを用いてマンホール力入口側水室に入り、この入口側水室力切削工具を用いて溶接部を切除することで流動抵抗調整用円筒管 91, 92, 93を撤去することができる。

[0068] このように実施例 6の蒸気発生器にあっては、入口側水室に設けられた入口ノズル 43に一次冷却水の流動抵抗調整手段として流動抵抗調整用円筒管 91, 92, 93を溶接により着脱自在に設けて、る。

[0069] 従って、蒸気発生器の伝熱管群の流動抵抗の上昇に応じて、切削工具を用いて溶接部を切除することで、流動抵抗調整用円筒管 91, 92, 93を除去して入口ノズル 4 3での流動抵抗を減少することで、蒸気発生器全体での一次冷却水の流動抵抗を容易に調整することができる。この場合、流動抵抗調整手段として流動抵抗調整用円筒管 91, 92, 93を用いることで、内部を流れる一次冷却水の安定ィ匕を図ることができる。

実施例 7

[0070] 図 9は、本発明の実施例 7に係る蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法を表す入口側水室の入口ノズルを表す断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 [0071] 実施例 7の蒸気発生器において、図 9に示すように、入口ノズル 43の内壁面には、 2枚の流動抵抗調整板 51, 52が溶接により着脱自在に固定されている。この流動抵抗調整板 51 , 52は、中央部に形成された貫通孔 5 la, 52aの内径が相違することで、一次冷却水が流通する流路面積が相違している。従って、作業者または作業ロボットを用いてマンホール力も入口側水室に入り、この入口側水室から研削工具 101を用いて流動抵抗調整板 52の貫通孔 52aの内面を研削することで、その流路面積を調整することができる。また、溶接部を切削して流動抵抗調整板 52を撤去してから、研削工具 101を用いて流動抵抗調整板 51の貫通孔 51aの内面を研削することで、その流路面積を調整することもできる。

[0072] このように実施例 7の蒸気発生器にあっては、入口側水室に設けられた入口ノズル 43に一次冷却水の流動抵抗調整手段として流動抵抗調整板 51, 52を設け、必要に応じて研削工具 101を用いて流動抵抗調整板 51, 52の貫通孔 51a, 52aの内面を研削することで、その流路面積を調整可能としている。

[0073] 従って、蒸気発生器の伝熱管群の流動抵抗の上昇に応じて、入り口側水室から研削工具 101により流動抵抗調整板 51, 52の貫通孔 51a, 52aの内面を研削することで、入口ノズル 43での流動抵抗を減少することができ、蒸気発生器全体での一次冷却水の流動抵抗を容易に調整することで、蒸気発生器における一次冷却水の流動抵抗を細力べ調整することができる。

実施例 8

[0074] 図 10は、本発明の実施例 8に係る蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法を表す入口側水室の入口ノズルを表す断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

[0075] 実施例 8の蒸気発生器において、図 10に示すように、入口ノズル 43の内壁面には、流動抵抗調整手段として溶接肉盛部 111, 112が予め形成されている。従って、作業者または作業ロボットを用いてマンホール力入口側水室に入り、この入口側水室から研削工具 101を用いて溶接肉盛部 111, 112の表面を研削することで、その流路面積を調整することができる。 [0076] このように実施例 8の蒸気発生器にあっては、入口側水室に設けられた入口ノズル 43に一次冷却水の流動抵抗調整手段として溶接肉盛部 111, 112を予め形成し、必要に応じて研削工具 101を用いて溶接肉盛部 111, 112の表面を研削することで、その流路面積を調整可能としている。

[0077] 従って、蒸気発生器の伝熱管群の流動抵抗の上昇に応じて、入り口側水室から研削工具 101により溶接肉盛部 111, 112の表面を研削することで、入口ノズル 43での流動抵抗を減少することができ、蒸気発生器全体での一次冷却水の流動抵抗を容易に調整することで、蒸気発生器における一次冷却水の流動抵抗を細力べ調整することがでさる。

[0078] なお、上述した各実施例では、流動抵抗調整手段を入口ノズル 43〖こ設けることで、入口側水室 41に流入する一次冷却水の流動抵抗を調整するようにした力出口ノズル 44に設けることで、出口側水室 42から排出される一次冷却水の流動抵抗を調整するようにしてもよぐ入口ノズル 43及び出口ノズル 44に設けることで、入口側水室 4 1に流入する一次冷却水の流動抵抗と出口側水室 42から排出される一次冷却水の流動抵抗を調整するようにしてもょヽ。

[0079] また、各実施例では、蒸気発生器 13の定期検査などで伝熱管 37の損傷などが見つかり、一部の伝熱管 37を閉塞して伝熱管群 38の流動抵抗が増加したとき、入ロノズル 43の流動抵抗を減少することで、蒸気発生器 13全体の流動抵抗が減少するようにしたが、本発明の蒸気発生器及び蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法は、この場合に適用することに限定するものではない。例えば、蒸気発生器を取り替える工事を行う場合、伝熱管の本数を減らして小型化を図る一方で、熱回収効率を維持、または向上させるような蒸気発生器を設置するとき、本発明の蒸気発生器及び蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法を適用し、新設の蒸気発生器の流動抵抗を調整することもできる。

産業上の利用可能性

[0080] 本発明に係る蒸気発生器及び蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法は、入口ノズルまたは出口ノズルに流動抵抗調整手段を設けることで、容易に蒸気発生器における冷却水の流動抵抗を調整可能としたものであり、いずれの種類の蒸気発生器にも適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 中空密閉形状をなす胴部と、該胴部内に配設されて逆 u字形状をなして一次冷却水が流動する複数の伝熱管からなる伝熱管群と、前記胴部内の下部に固定されて前記複数の伝熱管の端部を支持する管板と、前記胴部の下端部に設けられて前記複数の伝熱管の一端部に連通する入口側水室と、前記胴部の下端部に設けられて前記複数の伝熱管の他端部に連通する出口側水室と、前記胴部内に二次冷却水を給水して前記複数の伝熱管内を流れる一次冷却水との間で熱交換を行う二次冷却水給水路とを具えた蒸気発生器にぉ、て、前記入口側水室に設けられた入口ノズルまたは前記出口側水室に設けられた出口ノズルの少なくともいずれか一方に流動抵抗調整手段が設けられたことを特徴とする蒸気発生器。

[2] 請求項 1に記載の蒸気発生器にお!、て、前記流動抵抗調整手段は、前記入口ノズルまたは前記出口ノズルに着脱自在に設けられた流路面積の異なる複数の流動抵抗調整板を有することを特徴とする蒸気発生器。

[3] 請求項 1に記載の蒸気発生器にお!、て、前記流動抵抗調整手段は、前記入口ノズルまたは前記出口ノズルの径方向に沿って移動自在に設けられた流動抵抗調整ゲートを有することを特徴とする蒸気発生器。

[4] 請求項 3に記載の蒸気発生器において、前記入口ノズルから前記入口側水室に流入する給水量または前記出口側水室から前記出口ノズルに排出される排水量を計測する流量計が設けられ、前記流動抵抗調整手段は、該流量計が計測した給水量または排水量に基づいて前記流動抵抗調整ゲートを移動することを特徴とする蒸気発生器。

[5] 請求項 1に記載の蒸気発生器にお!、て、前記流動抵抗調整手段は、前記入口ノズルまたは前記出口ノズルに着脱自在に設けられた複数の流動抵抗調整用円筒管を有することを特徴とする蒸気発生器。

[6] 中空密閉形状をなす胴部と、該胴部内に配設されて逆 U字形状をなして一次冷却水が流動する複数の伝熱管からなる伝熱管群と、前記胴部内の下部に固定されて前記複数の伝熱管の端部を支持する管板と、前記胴部の下端部に設けられて前記複数の伝熱管の一端部に連通する入口側水室と、前記胴部の下端部に設けられて前記複数の伝熱管の他端部に連通する出口側水室と、前記胴部内に二次冷却水を給水して前記複数の伝熱管内を流れる一次冷却水との間で熱交換を行う二次冷却水給水路とを具えた蒸気発生器において、前記蒸気発生器の運転状態に応じて前記入口側水室に流入する一次冷却水の流動抵抗または前記出口側水室から排出される流動抵抗を調整することを特徴とする蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法。

請求項 6に記載の蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法において、前記入口側水室への一次冷却水の給水を停止した状態で、マンホールを開放して作業者または作業ロボットが前記入口側水室または前記出口側水室に入り、入口ノズルの開放量または出口ノズルの開放量を調整することを特徴とする蒸気発生器における冷却水の流動抵抗調整方法。