JPH0618693A - 水蒸気分離器 - Google Patents

水蒸気分離器

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JPH0618693A
JPH0618693A JP3353132A JP35313291A JPH0618693A JP H0618693 A JPH0618693 A JP H0618693A JP 3353132 A JP3353132 A JP 3353132A JP 35313291 A JP35313291 A JP 35313291A JP H0618693 A JPH0618693 A JP H0618693A
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JP
Japan
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pipe
water
strip
steam
separator
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Withdrawn
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JP3353132A
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English (en)
Inventor
Willem J Oosterkamp
ウィレム・ジャン・オースターカンプ
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0042Degasification of liquids modifying the liquid flow
    • B01D19/0052Degasification of liquids modifying the liquid flow in rotating vessels, vessels containing movable parts or in which centrifugal movement is caused
    • B01D19/0057Degasification of liquids modifying the liquid flow in rotating vessels, vessels containing movable parts or in which centrifugal movement is caused the centrifugal movement being caused by a vortex, e.g. using a cyclone, or by a tangential inlet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/16Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/16Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants comprising means for separating liquid and steam
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 蒸気/水混合物に旋回運動を与えて高い速度
で動作する分離器を提供する。 【構成】 この発明の分離器は、その内壁に環状螺旋形
ストリップ12を取付けたパイプ10を有する。パイプ
10は、混合物16から分けられた液体としての水を除
去する為のポ―ト14と流体が連通している。環状螺旋
形ストリップ12の幅は、それを取付けたパイプ10の
直径の約1/10乃至1/20とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】この発明は蒸気/液体分離器、更に具体
的に云えば沸騰水形原子炉(BWR)によって発生され
た蒸気と液体としての水を分離するのに特に適した分離
器に関する。
【0002】機械的な蒸気分離を利用して、炉心から出
る蒸気/水混合物から、蒸気を分離することが出来る。
【0003】蒸気分離器集成体はド―ム形又は平坦な頭
部を持つ基部の上に、立ち管の配列を溶接し、例えば3
段蒸気分離器を各々の立ち管の上に設けて構成すること
が出来る。立ち管の1つの作用は、直径が一層大きい蒸
気分離器の離隔作用をすることである。分離器は一般的
に特に密に詰込んだ配置として配置され、隣合った分離
器の外径が殆んど触合うばかりであり、この為分離され
た液体冷却材は、分離器の底から吐出される時、原子炉
の縦軸線から外向きに一層「開いた」流路を持ち、RP
V(原子炉圧力容器)に対する内側周縁にある下降管環
状領域へと行く。機械的な蒸気分離器を使う大出力自然
循環原子炉に於ける立ち管の2番目の目的は、所謂「下
降管領域」で、立ち管の内側にある2相の(従って密度
の低い)冷却材の垂直領域を、立ち管の外側の単一層の
液体冷却材と並置することによって、自然循環を促進す
る並置領域を作ることである。この下降管領域で、高さ
が、原子炉内で冷却材の流れを循環させる為の自然循環
用駆動全水頭の非常に大きな部分となる。
【0004】「単純化沸騰水形原子炉」(SBWR)と
呼ばれる現在設計されているBWRの炉心の上側高圧室
領域には、他の機械的な装置、パイプ又は構造が実質的
にないが、「高級沸騰水形原子炉」(ABWR)の設計
として知られている別の設計の炉心の上側高圧室は、一
般に炉心噴霧用のスパ―ジャ及びノズルと、炉心溢流用
の分配ヘッダを収容している。何れの種類の原子炉で
も、こう云うスパ―ジャ/ヘッダは、炉心の上側高圧室
の外周に配置されていて、スパ―ジャ/ヘッダが周辺燃
料集成体の燃料補給用取出し通路に触れない様に、炉心
シュラウド・フランジより下方に取付けられており、そ
の為、炉心燃料補給作業の間、取外されることがない。
【0005】特に自然循環SBWRについて云うと、冷
却材の循環を助ける循環ポンプがないことが認められよ
う。炉心内での蒸気の発生により、蒸気と水の混合物が
発生され、蒸気の空所がない為、これは飽和した又は過
冷却した水よりも密度が小さい。この為、炉心での沸騰
作用により、浮力が発生し、これは炉心冷却材が上向き
に上昇し、炉心の下側高圧室領域内で炉心の下方から到
着する空所のない冷却材と連続的に置き換わる様に作用
する。冷却材が炉心を出て行く時、それが炉心の上側高
圧室領域の中を上昇し、その後立ち管領域を通り、最後
に蒸気分離器に入る。この様な立ち管内部の空所を持つ
混合物は、立ち管の外部の空所のない冷却材よりも次第
に密度が小さくなり、更に浮力を発生して、冷却材の循
環の駆動力となる。この過程が冷却材の循環を促進する
上で非常に有効であることは、強制循環形の電力用原子
炉で冷却材循環ポンプの運転を停止した時に行なわれ
た、報告されている試験から認めることが出来る。比較
的短い蒸気分離器の立ち管を用いても、25%の原子炉
出力レベル並びに定格流量の35%の冷却材の流量が容
易に且つ安全に維持し得る。
【0006】SBWR原子炉は強制循環形BWRから少
ししか異なる所がなく、最も目立った違いは、立ち管領
域がSBWRでは(差の水頭を一層高くする為に)相当
に一層長くすることであり、炉心の全高は幾分一層短く
てもよく(例えば最近の強制循環形原子炉に於ける有効
燃料長が12.5呎であるのに対し、有効燃料長が8乃
至9呎である)、炉心出力密度が若干低いことである。
流体力学的な安定性を促進する手段としての、BWRの
燃料束の入口に於けるオリフィス作用の激しさを軽減す
ることが出来る。燃料束は、例えば6×6の棒配列とし
ての直径が一層大きい燃料棒を持っていることがある
が、強制循環形原子炉用の棒配列は8×8の棒配列であ
る場合が多い。燃料束当たりの設計流量並びに蒸気分離
器当たりの流量は、SBWR形の設計では幾分減少す
る。2つの設計で、燃料出口での蒸気の品質は大体同じ
である。SBWR形原子炉の設計では、炉心の上側高圧
室内にスパ―ジャ又は吐出ヘッダを取付けないが、AB
WR形原子炉では、スパ―ジャ又は吐出ヘッダが上側炉
心高圧室内に取付けられる。
【0007】研究中のある形のSBWRでは、立ち管が
非常に長く、炉心の上側高圧室は短い。別の形では、そ
の逆になっている。この発明は何れの形でも同じ様に用
いることが出来る。
【0008】従来のBWRでは、蒸気分離器過程が2つ
の部品、即ちバルクの水を除去する旋回形の蒸気分離器
と、蒸気の湿りを特定のレベルまで下げる羽根形の蒸気
乾燥機で行なわれる。この発明は蒸気乾燥機の代りにす
るものである。この発明は普通のタ―ビン段の排気中の
蒸気乾燥機としても使うことが出来る。
【0009】湿った蒸気はタ―ビンの熱効率を低下さ
せ、蒸気に大量の水分があると、タ―ビンに重大な損傷
を招くことがある。前に述べた様に、現在の設計の蒸気
乾燥機は、かさばる装置であって、それをRPVの中に
取付けなければならない。稼働停止の間、燃料補給フロ
アに蒸気乾燥機を保管しておくことが出来る様にする為
に場所を用意しておかなければならないが、これは格納
部及び原子炉建物の設計の配置を一層複雑にする。その
為、改良された蒸気/液体分離器、特に沸騰水形原子炉
からの蒸気/水混合物を分けるのに適した分離器に対す
る要望がある。
【0010】
【発明の要約】この発明は、蒸気/水混合物を液体成分
及び蒸気成分に分ける分離器を対象とする。この発明の
分離器は、その内壁に環状螺旋ストリップを取付けたパ
イプを有し、このパイプは、混合物から分けられた液体
としての水を除去する為のポ―トと流体が連通してい
る。環状螺旋ストリップの幅は、それを取付けるパイプ
の直径の約1/10乃至1/20であることが好まし
い。蒸気/水混合物をこの発明の分離器に通すことによ
って、蒸気/水混合物を液体成分及び蒸気成分に分ける
方法が、この発明のもう一つの面を構成する。
【0011】この発明の利点は、蒸気/水混合物の高い
速度で動作する分離器の設計を持っていることである。
別の利点は、混合物に旋回運動を加えて、液体をパイプ
の内壁の上に沈積する様に促し、こうして沈積された細
かい液体が固まる様にする能力を持つことである。上記
並びにその他の利点は、以下説明する所から、当業者に
明らかになろう。
【0012】
【発明の詳しい説明】図1において、パイプ10が、好
ましくは溶接により、環状螺旋ストリップ12を固定し
てあることが理解されよう。パイプ10に通された混合
物16から分けられた液体成分を除去する為の除水配管
にポ―ト14を適当に接続することが出来る。この組合
せがこの発明の分離器を形成する。
【0013】環状螺旋ストリップ12が蒸気に回転を与
え、遠心力によって水滴(液体)がパイプ10の内壁へ
移動する。この後滴が螺旋形ストリップ12によって集
められる。小さな滴が壁にぶつかり、壁の上にとゞま
る。滴は壁を伝わり、螺旋形ストリップ12に落ちて来
る。滴がストリップ12を辿る内、滴は他の集った滴と
固まることによって成長する。固まった液体はポ―ト1
4又はこの他の多少手の込んだ装置を介して取出すこと
が出来、こうして蒸気はそれ程ではないが、殆んど全部
の水をパイプ10の内部から抽出することが保証され
る。
【0014】捩った環状ストリップ12が、パイプ10
に通される混合物16に回転運動を与えることが理解さ
れよう。流体に回転運動が与えられることは、密度が大
きい方の液体の滴が外向きに押出され、パイプ10の内
壁の上に集められ、その後ストリップ12に集められる
ことを意味する。パイプ10の中心部分を開けたまゝに
しておくことにより、バルクの蒸気又は蒸気状成分は、
パイプ10の中を妨げられずに高速で流れることが出来
る。現在では、この高速は、約10m/sec 乃至100m/
sec の流量と考えられる。
【0015】従って、この発明の分離器が旋回及び水凝
集装置をBWRの蒸気配管にまとめたことが理解されよ
う。この設計により、蒸気の流れを旋回させ、水を固ま
らせ、その一方で蒸気が高い速度で流れることが出来る
様にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の分離器の一部破断斜視図である。
【符号の説明】
10 パイプ 12 環状螺旋ストリップ 14 ポート 16 混合物

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸気/水混合物を液体成分及び蒸気成分
    に分ける分離器に於て、その内壁に環状螺旋形ストリッ
    プを取付けたパイプを有し、該パイプは混合物から分け
    られた液体としての水を除去する為のポ―トを持ってい
    る分離器。
  2. 【請求項2】 ストリップの幅がパイプの直径の約1/
    10乃至1/20の範囲である請求項1記載の分離器。
  3. 【請求項3】 沸騰水形原子炉内に取付けられた請求項
    1記載の分離器。
  4. 【請求項4】 蒸気/水混合物を液体成分及び蒸気成分
    に分ける方法に於て、混合物を、その内壁に環状螺旋形
    ストリップを取付けたパイプで構成される分離器に通
    し、該パイプが混合物から分けられた液体としての水を
    除去するポ―トを持つ方法。
  5. 【請求項5】 ストリップの幅がパイプの直径の約1/
    10乃至1/20の範囲である請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 混合物が沸騰水形原子炉内で発生される
    請求項4記載の方法。
JP3353132A 1990-12-20 1991-12-18 水蒸気分離器 Withdrawn JPH0618693A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US633,750 1990-12-20
US07/633,750 US5085826A (en) 1990-12-20 1990-12-20 Steam dryer

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JPH0618693A true JPH0618693A (ja) 1994-01-28

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ID=24540976

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JP3353132A Withdrawn JPH0618693A (ja) 1990-12-20 1991-12-18 水蒸気分離器

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EP (1) EP0493900A1 (ja)
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