JP2003014883A - 蒸気発生器における二重管構造 - Google Patents
蒸気発生器における二重管構造Info
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- JP2003014883A JP2003014883A JP2001204377A JP2001204377A JP2003014883A JP 2003014883 A JP2003014883 A JP 2003014883A JP 2001204377 A JP2001204377 A JP 2001204377A JP 2001204377 A JP2001204377 A JP 2001204377A JP 2003014883 A JP2003014883 A JP 2003014883A
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ナトリウム加熱の蒸気発生器において、ナト
リウム−水反応事象発生頻度を低減させる二重管構造を
提供する。 【解決手段】 ナトリウムに接する管壁１３と水・蒸気
に接する管壁１２に挟まれた中間層１４にナトリウムよ
り重い液体金属の熱媒体を充填した二重管８を上部プレ
ナム９と下部プレナム１０を貫通して垂直に配設した蒸
気発生器において、二重管の中間層１４の上端を上部プ
レナム９に開放すると共に、中間層１４の下端部にその
中間層を囲繞して下部プレナム１０との流通を遮断する
保護管１５を設けたことを特徴とする。
リウム−水反応事象発生頻度を低減させる二重管構造を
提供する。 【解決手段】 ナトリウムに接する管壁１３と水・蒸気
に接する管壁１２に挟まれた中間層１４にナトリウムよ
り重い液体金属の熱媒体を充填した二重管８を上部プレ
ナム９と下部プレナム１０を貫通して垂直に配設した蒸
気発生器において、二重管の中間層１４の上端を上部プ
レナム９に開放すると共に、中間層１４の下端部にその
中間層を囲繞して下部プレナム１０との流通を遮断する
保護管１５を設けたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ナトリウムと水の
間で熱交換して高圧蒸気を発生する蒸気発生器の二重管
構造に関し、特に液体金属冷却高速増殖炉に用いる二重
管蒸気発生器の構造に関する。
間で熱交換して高圧蒸気を発生する蒸気発生器の二重管
構造に関し、特に液体金属冷却高速増殖炉に用いる二重
管蒸気発生器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】液体金属冷却高速増殖炉では、ナトリウ
ムと水の接触を防止するため、ナトリウムを内包する系
統・機器と水を内包する系統・機器とが近接して配置さ
れる場合には、原則として、・両者の間に、三重の物理
的障壁を設ける設計、または・両者の間に、漏洩媒体処
理対策を施した二重の物理的障壁を設ける設計、がなさ
れる。しかしながら、液体金属冷却高速増殖炉の蒸気発
生器には一重壁伝熱管が用いられる場合が多く、上記設
計原則の例外とされていた。もちろん、蒸気発生器にお
いても、ナトリウム−水反応に対する信頼性を確保する
ため、三重壁伝熱管または漏洩媒体処理対策を備えた二
重壁伝熱管が用いられる場合がある。
ムと水の接触を防止するため、ナトリウムを内包する系
統・機器と水を内包する系統・機器とが近接して配置さ
れる場合には、原則として、・両者の間に、三重の物理
的障壁を設ける設計、または・両者の間に、漏洩媒体処
理対策を施した二重の物理的障壁を設ける設計、がなさ
れる。しかしながら、液体金属冷却高速増殖炉の蒸気発
生器には一重壁伝熱管が用いられる場合が多く、上記設
計原則の例外とされていた。もちろん、蒸気発生器にお
いても、ナトリウム−水反応に対する信頼性を確保する
ため、三重壁伝熱管または漏洩媒体処理対策を備えた二
重壁伝熱管が用いられる場合がある。
【０００３】二重壁伝熱管は、壁の間に熱伝達性の良い
熱媒体を充填して使用する。熱媒体としてヘリウムガス
を使用することが多いが、溶融金属などの液体を用いる
こともある。特開昭５４−１６７６２には、熱媒体とし
てヘリウムガスあるいは水銀などの液体金属を使用して
中間層に封じ込めた二重管を使用した蒸気発生器が開示
されている。熱媒体を管壁間に封じ込めた二重管蒸気発
生器は、二重伝熱管の構成が容易で姿勢の制約もなく熱
媒体の封入も確実に行われ封入媒体量も小さい。しか
し、管壁が破損して高圧蒸気が浸入しても破損を検出す
ることが困難である。
熱媒体を充填して使用する。熱媒体としてヘリウムガス
を使用することが多いが、溶融金属などの液体を用いる
こともある。特開昭５４−１６７６２には、熱媒体とし
てヘリウムガスあるいは水銀などの液体金属を使用して
中間層に封じ込めた二重管を使用した蒸気発生器が開示
されている。熱媒体を管壁間に封じ込めた二重管蒸気発
生器は、二重伝熱管の構成が容易で姿勢の制約もなく熱
媒体の封入も確実に行われ封入媒体量も小さい。しか
し、管壁が破損して高圧蒸気が浸入しても破損を検出す
ることが困難である。
【０００４】二重壁伝熱管を垂直に設けた蒸気発生器で
は、蒸気発生器の上端と下端で水・蒸気側管板（蒸気出
口管板と給水入口管板）とナトリウム側管板（上部ナト
リウム管板と下部ナトリウム管板）の間にプレナムを形
成したものがある。二重管の外管と内管の間に形成され
る内外管間隙すなわち中間層をプレナムに開放してい
る。図６は、従来の蒸気発生器における二重管構造の下
端部を示す断面図である。内管が給水入口管板に溶接さ
れ、外管が下部ナトリウム管板に溶接され、内管と外管
の中間層が下部プレナムに開放されている。
は、蒸気発生器の上端と下端で水・蒸気側管板（蒸気出
口管板と給水入口管板）とナトリウム側管板（上部ナト
リウム管板と下部ナトリウム管板）の間にプレナムを形
成したものがある。二重管の外管と内管の間に形成され
る内外管間隙すなわち中間層をプレナムに開放してい
る。図６は、従来の蒸気発生器における二重管構造の下
端部を示す断面図である。内管が給水入口管板に溶接さ
れ、外管が下部ナトリウム管板に溶接され、内管と外管
の中間層が下部プレナムに開放されている。
【０００５】しかし、プレナムに二重管の中間層を連通
させた構造を有する蒸気発生器では、水・蒸気側管壁に
破損が生じたときには１００気圧以上の高圧蒸気が中間
層に噴入するため、水・蒸気は中間層を伝って上部プレ
ナムと下部プレナムに浸入し、プレナムに浸入した水・
蒸気はプレナムに接続された他の二重管の中間層に流入
する。したがって、どこかの伝熱管でナトリウム側管壁
が破損していた場合は、プレナムに浸入した水・蒸気が
破損箇所からナトリウム側に浸入してナトリウム−水反
応を生起することになる。
させた構造を有する蒸気発生器では、水・蒸気側管壁に
破損が生じたときには１００気圧以上の高圧蒸気が中間
層に噴入するため、水・蒸気は中間層を伝って上部プレ
ナムと下部プレナムに浸入し、プレナムに浸入した水・
蒸気はプレナムに接続された他の二重管の中間層に流入
する。したがって、どこかの伝熱管でナトリウム側管壁
が破損していた場合は、プレナムに浸入した水・蒸気が
破損箇所からナトリウム側に浸入してナトリウム−水反
応を生起することになる。
【０００６】これに対して、内外管間隙に水・蒸気より
重い鉛ビスマス溶融体などの液体金属を充填すれば、上
部プレナムに抜けた水・蒸気が他の伝熱管に浸入しな
い。また、液体金属用のプレナムと中間層を連通させる
ことにより、蒸気側の管壁が破損して水・蒸気が浸入し
たときは水等を上部プレナムに集めて検出することがで
き、ナトリウム側の管壁が破損して液体金属熱媒体が漏
出したときはプレナムの液面が低下することにより検出
することができる。
重い鉛ビスマス溶融体などの液体金属を充填すれば、上
部プレナムに抜けた水・蒸気が他の伝熱管に浸入しな
い。また、液体金属用のプレナムと中間層を連通させる
ことにより、蒸気側の管壁が破損して水・蒸気が浸入し
たときは水等を上部プレナムに集めて検出することがで
き、ナトリウム側の管壁が破損して液体金属熱媒体が漏
出したときはプレナムの液面が低下することにより検出
することができる。
【０００７】なお、鉛ビスマスなど熱媒体金属がナトリ
ウムと混合しにくい場合は、ナトリウム側に漏出した液
体金属を窪みに溜めて検出することにより、漏出事故を
迅速に検出することができる。特に鉛ビスマスは、融点
が低く熱伝達効率が高くナトリウムや水と反応しにくい
上、比重が大きいため水頭圧が大きくなり特に加圧をし
なくてもナトリウムが中間層に浸入することがない。
ウムと混合しにくい場合は、ナトリウム側に漏出した液
体金属を窪みに溜めて検出することにより、漏出事故を
迅速に検出することができる。特に鉛ビスマスは、融点
が低く熱伝達効率が高くナトリウムや水と反応しにくい
上、比重が大きいため水頭圧が大きくなり特に加圧をし
なくてもナトリウムが中間層に浸入することがない。
【０００８】しかし、液体金属用プレナムに二重管の中
間層を連通させた構造を有する蒸気発生器においても、
下部プレナムに浸入した水・蒸気は他の二重管の中間層
を通って上部プレナムに抜ける。したがって、同時にど
こかの伝熱管でナトリウム側管壁が破損した場合、ある
いは水・蒸気側管壁が破損する前にナトリウム側管板が
破損していた場合は、下部プレナムに浸入した水・蒸気
が破損箇所からナトリウム側に浸入してナトリウム−水
反応を生起することになる。
間層を連通させた構造を有する蒸気発生器においても、
下部プレナムに浸入した水・蒸気は他の二重管の中間層
を通って上部プレナムに抜ける。したがって、同時にど
こかの伝熱管でナトリウム側管壁が破損した場合、ある
いは水・蒸気側管壁が破損する前にナトリウム側管板が
破損していた場合は、下部プレナムに浸入した水・蒸気
が破損箇所からナトリウム側に浸入してナトリウム−水
反応を生起することになる。
【０００９】管壁が破損する頻度は１年当たり炉ごとに
１０−６から１０−２回とされるので、二重壁伝熱管を
上下のプレナムで結合した蒸気発生器でナトリウム−水
反応事象が発生する頻度は小さく見ても１０−６回程度
と見積もられる。原子炉の設計基準により事象発生頻度
が１０−７回／炉・年以上では設計基準内事象として事
象が発生することを前提にして設計しなければならない
とされるので、もう２桁以上事象発生頻度を低減するこ
とが好ましい。
１０−６から１０−２回とされるので、二重壁伝熱管を
上下のプレナムで結合した蒸気発生器でナトリウム−水
反応事象が発生する頻度は小さく見ても１０−６回程度
と見積もられる。原子炉の設計基準により事象発生頻度
が１０−７回／炉・年以上では設計基準内事象として事
象が発生することを前提にして設計しなければならない
とされるので、もう２桁以上事象発生頻度を低減するこ
とが好ましい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、ナトリウム加熱の蒸気発生器にお
いて、ナトリウム−水反応事象発生頻度を低減させる二
重管構造を提供することである。
しようとする課題は、ナトリウム加熱の蒸気発生器にお
いて、ナトリウム−水反応事象発生頻度を低減させる二
重管構造を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の二重管構造は、ナトリウムに接する管壁と
水・蒸気に接する管壁に挟まれた中間層にナトリウムよ
り重い液体金属の熱媒体を充填した二重管を上部プレナ
ムと下部プレナムを貫通して垂直に配設した蒸気発生器
において、二重管の中間層の上端を上部プレナムに開放
すると共に、中間層の下端部にその中間層を囲繞して下
部プレナムとの流通を遮断する保護管を設けたことを特
徴とする。なお、流通遮断用保護管は縦割りした円筒部
材を溶接したものであってもよく、また、蛇腹管であっ
てもよい。
め、本発明の二重管構造は、ナトリウムに接する管壁と
水・蒸気に接する管壁に挟まれた中間層にナトリウムよ
り重い液体金属の熱媒体を充填した二重管を上部プレナ
ムと下部プレナムを貫通して垂直に配設した蒸気発生器
において、二重管の中間層の上端を上部プレナムに開放
すると共に、中間層の下端部にその中間層を囲繞して下
部プレナムとの流通を遮断する保護管を設けたことを特
徴とする。なお、流通遮断用保護管は縦割りした円筒部
材を溶接したものであってもよく、また、蛇腹管であっ
てもよい。
【００１２】本発明における蒸気発生器の二重管構造を
用いると、二重管の内外管間隙にナトリウムより重い液
体金属を充填するため、上部プレナムを経由する水・蒸
気の回り込みがなくなる。また、伝熱管の下端部に保護
管を設けて下部プレナムに水・蒸気が浸入しないように
したので、下部プレナムを経由した回り込みもなくな
る。本発明を適用した蒸気発生器におけるナトリウム−
水反応事象発生頻度は、数１０００本の二重壁伝熱管を
備えた蒸気発生器では同じ伝熱管の水・蒸気側とナトリ
ウム側の両方に破損が生ずる場合に限られるのでほぼ１
０−９回／炉・年程度と見積もることができる。この値
は設計基準において基準外事象として取り扱うことがで
き、装置コストや保全コストを低減することが可能にな
る。
用いると、二重管の内外管間隙にナトリウムより重い液
体金属を充填するため、上部プレナムを経由する水・蒸
気の回り込みがなくなる。また、伝熱管の下端部に保護
管を設けて下部プレナムに水・蒸気が浸入しないように
したので、下部プレナムを経由した回り込みもなくな
る。本発明を適用した蒸気発生器におけるナトリウム−
水反応事象発生頻度は、数１０００本の二重壁伝熱管を
備えた蒸気発生器では同じ伝熱管の水・蒸気側とナトリ
ウム側の両方に破損が生ずる場合に限られるのでほぼ１
０−９回／炉・年程度と見積もることができる。この値
は設計基準において基準外事象として取り扱うことがで
き、装置コストや保全コストを低減することが可能にな
る。
【００１３】なお、保護管として、縦割りした円筒部材
を溶接したものを用いれば、多数の伝熱管が密集した蒸
気発生器でも突き合わせ溶接を用いて比較的容易に伝熱
管を管板に取り付けることができる。また、保護管に蛇
腹管を用いる場合も、狭いプレナム空間でも比較的容易
に保護管を管板に固定することができる。
を溶接したものを用いれば、多数の伝熱管が密集した蒸
気発生器でも突き合わせ溶接を用いて比較的容易に伝熱
管を管板に取り付けることができる。また、保護管に蛇
腹管を用いる場合も、狭いプレナム空間でも比較的容易
に保護管を管板に固定することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下実施例を用いて本発明を詳細
に説明する。図１は、本発明の蒸気発生器の二重管構造
の実施例を模式的に表した断面図、図２は本実施例の二
重管の下端部を拡大して示す断面図、図３は本実施例に
用いる保護管の分解図、図４は本実施例の二重管の上端
部を拡大して示す断面図、図５は保護管の別例を示す断
面図である。
に説明する。図１は、本発明の蒸気発生器の二重管構造
の実施例を模式的に表した断面図、図２は本実施例の二
重管の下端部を拡大して示す断面図、図３は本実施例に
用いる保護管の分解図、図４は本実施例の二重管の上端
部を拡大して示す断面図、図５は保護管の別例を示す断
面図である。
【００１５】図１に模式的に示した蒸気発生器は、数１
０００本の二重壁伝熱管を垂直に配した径３ｍ長さ２５
ｍ程度の熱交換器である。シェル側に原子炉から帰還し
た約５５０℃のナトリウムが供給され、チューブ側の水
を加熱して約５００℃（１７６ａｔｍ）程度の蒸気にし
て蒸気タービンに送って発電に利用する。蒸気発生器
は、胴１を備え原子炉からの液体ナトリウムが上側のノ
ズルから供給され下側のノズルから帰るようになってい
る。胴１の上端部に蒸気が溜まる上部水室２と下端部に
給水が供給される下部水室３を備える。上部水室２の底
には蒸気出口管板４が形成され、下部水室３の天井には
給水入口管板６が形成されている。また、胴１の天井に
は上部ナトリウム管板５が、底には下部ナトリウム管板
７が設けられている。蒸気出口管板４と上部ナトリウム
管板５の間には上部プレナム９が形成され、給水入口管
板６と下部ナトリウム管板７の間には下部プレナム１０
が形成されている。
０００本の二重壁伝熱管を垂直に配した径３ｍ長さ２５
ｍ程度の熱交換器である。シェル側に原子炉から帰還し
た約５５０℃のナトリウムが供給され、チューブ側の水
を加熱して約５００℃（１７６ａｔｍ）程度の蒸気にし
て蒸気タービンに送って発電に利用する。蒸気発生器
は、胴１を備え原子炉からの液体ナトリウムが上側のノ
ズルから供給され下側のノズルから帰るようになってい
る。胴１の上端部に蒸気が溜まる上部水室２と下端部に
給水が供給される下部水室３を備える。上部水室２の底
には蒸気出口管板４が形成され、下部水室３の天井には
給水入口管板６が形成されている。また、胴１の天井に
は上部ナトリウム管板５が、底には下部ナトリウム管板
７が設けられている。蒸気出口管板４と上部ナトリウム
管板５の間には上部プレナム９が形成され、給水入口管
板６と下部ナトリウム管板７の間には下部プレナム１０
が形成されている。
【００１６】上部水室２と下部水室３の間には伝熱管８
が渡されている。伝熱管８は内管１２と外管１３からな
る二重壁伝熱管で、内管１２は蒸気出口管板４と給水入
口管板６に接続されている。また、外管１３は上端部が
上部ナトリウム管板５に接続され、下端部が給水入口管
板６に接続されている。内管１２の内に水・蒸気が流通
し、外管１３の外側をナトリウムが流動する。また、内
管１２と外管１３の間にたとえば０．４ｍｍ程度の幅を
有する内外管間隙１４が形成され、ナトリウムより重い
鉛ビスマスなどの液体金属が充填される。蒸気発生器は
胴１に設けられた支持スカート１１により架構に垂直に
据え付ける。
が渡されている。伝熱管８は内管１２と外管１３からな
る二重壁伝熱管で、内管１２は蒸気出口管板４と給水入
口管板６に接続されている。また、外管１３は上端部が
上部ナトリウム管板５に接続され、下端部が給水入口管
板６に接続されている。内管１２の内に水・蒸気が流通
し、外管１３の外側をナトリウムが流動する。また、内
管１２と外管１３の間にたとえば０．４ｍｍ程度の幅を
有する内外管間隙１４が形成され、ナトリウムより重い
鉛ビスマスなどの液体金属が充填される。蒸気発生器は
胴１に設けられた支持スカート１１により架構に垂直に
据え付ける。
【００１７】図２は二重壁伝熱管８の下端部における取
り付け状態を示す断面図である。内管１２は給水入口管
板６に設けられたスタブ１６に内管の内側から突き合わ
せ溶接し、外管１３は外側から下部ナトリウム管板７に
設けられたスタブ１７に突き合わせ溶接される。さら
に、下部プレナム１０の位置で、図３に示すような２つ
割にされた円筒部材を、内管１２を挟んで合わせて軸方
向に溶接で接続して円筒型にし、さらに、端面を下部ナ
トリウム管板７の伝熱管用孔の下側縁に形成されたスタ
ブ１９と給水入口管板６の対応する位置に上側に向けて
設けられたスタブ１８に周方向に溶接して、内管１２を
囲繞する保護管１５とする。保護管１５は、内外管間隙
１４と下部プレナム１０の間に遮蔽壁を形成して、各個
の内外管間隙１４に充填する熱媒体が下部プレナム１０
で連通しないようにするものである。
り付け状態を示す断面図である。内管１２は給水入口管
板６に設けられたスタブ１６に内管の内側から突き合わ
せ溶接し、外管１３は外側から下部ナトリウム管板７に
設けられたスタブ１７に突き合わせ溶接される。さら
に、下部プレナム１０の位置で、図３に示すような２つ
割にされた円筒部材を、内管１２を挟んで合わせて軸方
向に溶接で接続して円筒型にし、さらに、端面を下部ナ
トリウム管板７の伝熱管用孔の下側縁に形成されたスタ
ブ１９と給水入口管板６の対応する位置に上側に向けて
設けられたスタブ１８に周方向に溶接して、内管１２を
囲繞する保護管１５とする。保護管１５は、内外管間隙
１４と下部プレナム１０の間に遮蔽壁を形成して、各個
の内外管間隙１４に充填する熱媒体が下部プレナム１０
で連通しないようにするものである。
【００１８】図４は、二重壁伝熱管８の上端部における
取り付け状態を示す断面図である。内管１２は蒸気出口
管板４に角肉溶接し、外管１３は上部ナトリウム管板５
に角肉溶接する。内外管間隙１４は上部プレナム９と連
絡しており、内外管間隙１４に充填される液体金属は上
部プレナム９に溢れ出て、上部に液面を形成するように
なっている。伝熱管８の取り付けは、たとえば蒸気発生
器の中心位置から順次外側に向かって施工する。
取り付け状態を示す断面図である。内管１２は蒸気出口
管板４に角肉溶接し、外管１３は上部ナトリウム管板５
に角肉溶接する。内外管間隙１４は上部プレナム９と連
絡しており、内外管間隙１４に充填される液体金属は上
部プレナム９に溢れ出て、上部に液面を形成するように
なっている。伝熱管８の取り付けは、たとえば蒸気発生
器の中心位置から順次外側に向かって施工する。
【００１９】本実施例の伝熱管構造を備えた蒸気発生器
は、たとえば鉛ビスマスなどのナトリウム及び水・蒸気
より重い液体金属を内外管間隙１４に充填して使用す
る。内外管間隙１４は上部プレナム９で相互に連絡され
ているが、下端部はそれぞれ保護管１５で封鎖されてい
て、下部プレナム１０に流出することがない。したがっ
て、内管１２が破損して高圧蒸気が内外管間隙１４に浸
入して上部プレナム９に上昇し、一旦、鉛ビスマスなど
の液体金属の表面上に浮上すると、再び伝熱管８に戻る
ことがない。また、水・蒸気が内外管間隙１４を下方に
移動しても保護管１５のため下部プレナム１０を通して
他の伝熱管に流通することがない。このため、他の伝熱
管の外管１３が破損しても水・蒸気がナトリウムと接触
することがなく、ナトリウム−水反応事象が発生しな
い。
は、たとえば鉛ビスマスなどのナトリウム及び水・蒸気
より重い液体金属を内外管間隙１４に充填して使用す
る。内外管間隙１４は上部プレナム９で相互に連絡され
ているが、下端部はそれぞれ保護管１５で封鎖されてい
て、下部プレナム１０に流出することがない。したがっ
て、内管１２が破損して高圧蒸気が内外管間隙１４に浸
入して上部プレナム９に上昇し、一旦、鉛ビスマスなど
の液体金属の表面上に浮上すると、再び伝熱管８に戻る
ことがない。また、水・蒸気が内外管間隙１４を下方に
移動しても保護管１５のため下部プレナム１０を通して
他の伝熱管に流通することがない。このため、他の伝熱
管の外管１３が破損しても水・蒸気がナトリウムと接触
することがなく、ナトリウム−水反応事象が発生しな
い。
【００２０】すなわち、本実施例の蒸気発生器において
は、同じ二重壁伝熱管８の内管１２と外管１３が共に破
損したときにしかナトリウム−水反応が発生しない。し
たがって、数１０００本の伝熱管を有する蒸気発生器で
は、ナトリウム−水反応事象発生頻度は、ほぼ３桁低減
することになり、普通の状態では１０−９回／炉・年程
度と見積もることができる。このため、本実施例の蒸気
発生器におけるナトリウム−水反応事象は設計基準外事
象となるので、装置コストや保全コストが低減する。
は、同じ二重壁伝熱管８の内管１２と外管１３が共に破
損したときにしかナトリウム−水反応が発生しない。し
たがって、数１０００本の伝熱管を有する蒸気発生器で
は、ナトリウム−水反応事象発生頻度は、ほぼ３桁低減
することになり、普通の状態では１０−９回／炉・年程
度と見積もることができる。このため、本実施例の蒸気
発生器におけるナトリウム−水反応事象は設計基準外事
象となるので、装置コストや保全コストが低減する。
【００２１】なお、鉛ビスマスは比重が１０余りあり内
外管間隙１４における水頭圧が大きいので、外管１３が
破損したときにはナトリウム側に流出する。また、破損
位置によっては水頭圧が不足する心配があるときにはプ
レナムを加圧しておいてもよい。なお、このような破損
事故は、鉛ビスマスの液面降下により検出することがで
きる。また、ナトリウム中に漏出した鉛ビスマスを検出
することにより外管の破損を検出することもできる。
外管間隙１４における水頭圧が大きいので、外管１３が
破損したときにはナトリウム側に流出する。また、破損
位置によっては水頭圧が不足する心配があるときにはプ
レナムを加圧しておいてもよい。なお、このような破損
事故は、鉛ビスマスの液面降下により検出することがで
きる。また、ナトリウム中に漏出した鉛ビスマスを検出
することにより外管の破損を検出することもできる。
【００２２】図５は、本実施例にベローズ式の保護管を
使用した場合の二重壁伝熱管の下端部における取り付け
状態を示す断面図で、図５（ａ）は保護管を取り付ける
途中の工程を示し、（ｂ）は完成状態を示す。伝熱管を
溶接する前に、内管１２の先端を下部プレナムに突出さ
せるときに伸縮可能な蛇腹式の筒形保護管２２を通すよ
うにセットする。内管１２は給水入口管板６に設けられ
たスタブ１６に内管の内側から突き合わせ溶接し、外管
１３は外側から下部ナトリウム管板７に設けられたスタ
ブ１７に突き合わせ溶接される。
使用した場合の二重壁伝熱管の下端部における取り付け
状態を示す断面図で、図５（ａ）は保護管を取り付ける
途中の工程を示し、（ｂ）は完成状態を示す。伝熱管を
溶接する前に、内管１２の先端を下部プレナムに突出さ
せるときに伸縮可能な蛇腹式の筒形保護管２２を通すよ
うにセットする。内管１２は給水入口管板６に設けられ
たスタブ１６に内管の内側から突き合わせ溶接し、外管
１３は外側から下部ナトリウム管板７に設けられたスタ
ブ１７に突き合わせ溶接される。
【００２３】蛇腹式保護管２２は図５（ａ）に示すよう
に縮めた状態で上端縁を下部ナトリウム管板７の下側縁
に形成されたスタブ１９に溶接し、次いで、図５（ｂ）
に示すように蛇腹を伸ばして下端縁を給水入口管板６の
スタブ１８に溶接する。蛇腹式保護管２２は、内管１２
と外管１３に挟まれた内外管間隙１４と下部プレナム１
０の間に遮蔽壁を形成して、各個の内外管間隙１４に充
填する熱媒体が下部プレナム１０で連通しないようにす
る。蛇腹式保護管２２は、図２に示した保護管１５と比
較すると溶接箇所が少なくなるため、現場施工の信頼性
が向上する。
に縮めた状態で上端縁を下部ナトリウム管板７の下側縁
に形成されたスタブ１９に溶接し、次いで、図５（ｂ）
に示すように蛇腹を伸ばして下端縁を給水入口管板６の
スタブ１８に溶接する。蛇腹式保護管２２は、内管１２
と外管１３に挟まれた内外管間隙１４と下部プレナム１
０の間に遮蔽壁を形成して、各個の内外管間隙１４に充
填する熱媒体が下部プレナム１０で連通しないようにす
る。蛇腹式保護管２２は、図２に示した保護管１５と比
較すると溶接箇所が少なくなるため、現場施工の信頼性
が向上する。
【００２４】上記実施例では、液体金属冷却高速増殖炉
の蒸気発生器を対象としてナトリウム−水反応事象頻度
を低減することを目的とする場合について説明したが、
本発明は熱交換する流体同士が接触することにより好ま
しくない反応を起こす装置において二重壁伝熱管を使用
する場合であれば適用することができ、大きな効果を発
揮することが明らかである。
の蒸気発生器を対象としてナトリウム−水反応事象頻度
を低減することを目的とする場合について説明したが、
本発明は熱交換する流体同士が接触することにより好ま
しくない反応を起こす装置において二重壁伝熱管を使用
する場合であれば適用することができ、大きな効果を発
揮することが明らかである。
【００２５】
【発明の効果】本発明の蒸気発生器の二重管構造を用い
ると、混合しては困るような２種の流体を扱う熱交換器
において、２種の流体の接触反応の発生頻度を著しく低
減することができ、プラントの設備費を低減し高い安全
性を確保することができる。
ると、混合しては困るような２種の流体を扱う熱交換器
において、２種の流体の接触反応の発生頻度を著しく低
減することができ、プラントの設備費を低減し高い安全
性を確保することができる。
【図１】本発明の蒸気発生器の二重管構造の実施例を模
式的に表した断面図である。
式的に表した断面図である。
【図２】本実施例の二重管の下端部を拡大して示す断面
図である。
図である。
【図３】本実施例に用いる保護管の分解図である。
【図４】本実施例の二重管の上端部を拡大して示す断面
図である。
図である。
【図５】本実施例に用いる保護管の別例を示す断面図で
ある。
ある。
【図６】従来の二重管下端部を示す断面図である。
１ 胴
２ 上部水室
３ 下部水室
４ 蒸気出口管板
５ 上部ナトリウム管板
６ 給水入口管板
７ 下部ナトリウム管板
８ 伝熱管
９ 上部プレナム
１０ 下部プレナム
１１ 支持スカート
１２ 内管
１３ 外管
１４ 内外管間隙（中間層）
１５，２２ 保護管
１６，１７，１８，１９ スタブ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ２８Ｆ 9/18 Ｇ２１Ｃ 1/02 ＧＤＦＥ
Ｇ２１Ｃ 1/02 ＧＤＦ Ｇ２１Ｄ 1/00 Ｓ
Claims (3)
- 【請求項１】 ナトリウムに接する管壁と水・蒸気に接
する管壁に挟まれた中間層にナトリウムより重い液体金
属の熱媒体を充填した二重管を上部プレナムと下部プレ
ナムを貫通して垂直に配設した蒸気発生器において、前
記二重管の中間層の上端を前記上部プレナムに開放し、
該中間層の下端部に該中間層を囲繞して前記下部プレナ
ムとの流通を遮断する保護管を設けたことを特徴とする
二重管構造。 - 【請求項２】 前記保護管が縦割りした円筒部材を溶接
したものであることを特徴とする請求項１記載の二重管
構造。 - 【請求項３】 前記保護管が蛇腹管であることを特徴と
する請求項１記載の二重管構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001204377A JP2003014883A (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | 蒸気発生器における二重管構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001204377A JP2003014883A (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | 蒸気発生器における二重管構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003014883A true JP2003014883A (ja) | 2003-01-15 |
Family
ID=19040857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001204377A Pending JP2003014883A (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | 蒸気発生器における二重管構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003014883A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108775569A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-11-09 | 中广核研究院有限公司 | 一种用于金属快堆的蒸汽发生器 |
| CN110038315A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-07-23 | 天津科技大学 | 可同时处理多种介质的管式降膜蒸发装置 |
| CN112002447A (zh) * | 2019-05-11 | 2020-11-27 | 中山大学 | 一种具有固有安全特征的固体核反应堆堆芯热量导出装置 |
-
2001
- 2001-07-05 JP JP2001204377A patent/JP2003014883A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108775569A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-11-09 | 中广核研究院有限公司 | 一种用于金属快堆的蒸汽发生器 |
| CN110038315A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-07-23 | 天津科技大学 | 可同时处理多种介质的管式降膜蒸发装置 |
| CN112002447A (zh) * | 2019-05-11 | 2020-11-27 | 中山大学 | 一种具有固有安全特征的固体核反应堆堆芯热量导出装置 |
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