JPH07119901A - 蒸気発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸気発生器の上部が大径になるのを防ぐ。 【構成】 ナトリウムが供給される本体胴４内に、複数
本の伝熱管３を配置する。給水管台１に供給された水
を、給水管板２で各伝熱管３に分配する。各伝熱管３内
の水は、外部のナトリウムとの熱交換により蒸気とな
る。蒸気は、蒸気管板１０を介し蒸気管台内に流入し、
蒸気発生器外に送られる。各伝熱管３の本体胴貫通部１
５を貫通する部分１６のピッチを、蒸気管板１０に接続
される部分１７のピッチよりも小さくする。これによ
り、本体胴貫通部１５を細くし、蒸気発生器の上部が大
径になるのを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体金属冷却型高速増
殖炉に用いられるヘリカルコイル型等の蒸気発生器に係
り、特に伝熱管群の本体胴貫通構造の改良に管する。

【０００２】

【従来の技術】高速増殖炉の蒸気発生器は、冷却材とし
て用いられる液体金属ナトリウム等の液体金属により水
を加熱し、蒸気を得る熱交換器である。この蒸気発生器
の構成について、給水が上部より流入し、蒸気が上部か
ら流出する方式で、らせん状の伝熱管を用いたヘリカル
コイル型蒸気発生器を例に、図７に基づいて説明する。

【０００３】図７に示すように、本蒸気発生器では、給
水は給水管台１に流入し、給水管板２において複数本の
伝熱管３に分配される。伝熱管３は、本体胴４と外部シ
ュラウド５とで囲まれた環状の領域に蒸気発生器下部ま
で直線状に配設される。なお、この環状領域の伝熱管外
は、ナトリウムの滞留領域６となっている。伝熱管３
は、蒸気発生器下部で上方に曲げられ、外部シュラウド
５と内筒７とで囲まれた環状領域に至る。この領域の伝
熱管３は螺旋状に曲げられヘリカルコイル管束８を形成
し、伝熱管３内の水は、外部にナトリウムとの熱交換に
より蒸気となる。ヘリカルコイル管束部上方で伝熱管３
は鉛直に立ち上げられ直管部９を経て蒸気管板１０と接
続される。伝熱管３内の蒸気は、蒸気発生器上部に設け
られた蒸気管板１０より蒸気管台１１内に流入し、蒸気
発生器外に至る。一方、ナトリウムは、蒸気発生器上部
の入口ノズル１２より流入し、外部シュラウド５と内筒
７とで囲まれた環状領域を流下する間にヘリカルコイル
管束８内の水と熱交換し、蒸気発生器下部の出口ノズル
１３より流出する。なお、外部シュラウド５の上端は、
ナトリウムが外部シュラウド５と本体胴４とで囲まれた
ナトリウムの滞留領域６に流入しないよう、ナトリウム
液面１４より上方に設けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の蒸気発生器
においては、蒸気管板１０とナトリウムの入口ノズル１
２とを、蒸気発生器の上部に設ける必要があるため、本
体胴４の上端部に多数の孔を穿けることになり、その強
度上および製作上、蒸気発生器の上部の径を下部の径に
比べて大きくする必要がある。そしてこれが、蒸気発生
器の大型化を招き、コスト増の要因となるとともに、蒸
気発生器廻りの配管等の配置に対しても大きな制約とな
っている。

【０００５】本発明は、このような点を考慮してなされ
たもので、蒸気発生器の上部の径を、蒸気発生器下部の
径と等しくすることができる蒸気発生器を提供すること
を目的とする。

【０００６】本発明の他の目的は、本体胴上部の管台構
造の軸方向への長大化を回避してコンパクト化を図るこ
とができる蒸気発生器を提供するにある。

【０００７】本発明のさらに他の目的は、蒸気発生器周
りの配置設計上有利な蒸気発生器を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る発明は、液体金属冷却材が
供給される本体胴内に伝熱管群を配置するとともに、そ
の下流側を鉛直に立ち上げて本体胴上端の本体胴貫通部
を通し、その先端を蒸気管板を介し蒸気管台に接続した
蒸気発生器において、前記伝熱管群の本体胴貫通部にお
ける伝熱管ピッチを、前記蒸気管板における伝熱管ピッ
チよりも小さくするようにしたことを特徴とする。

【０００９】また、本発明の請求項２に係る発明は、蒸
気管板を、本体胴貫通部における伝熱管群の軸方向に対
し非直角に配置し、本体胴貫通部を通過した伝熱管群
を、湾曲させた後に、蒸気管板に接続するようにしたこ
とを特徴とする。

【００１０】さらに、本発明の請求項３に係る発明は、
給水管板および給水管台を、本体胴の上端部に配置する
ようにしたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の請求項１に係る発明においては、伝熱
管群の本体胴貫通部における伝熱管ピッチを、蒸気管板
における伝熱管ピッチよりも小さくしている。このた
め、伝熱管貫通部の径を小さくすることができ、結果と
して、蒸気発生器上部を大径化する必要がなくなる。

【００１２】また、本発明の請求項２に係る発明ににお
いては、本体胴貫通部を通過した伝熱管群が、湾曲した
後に蒸気管板に接続されている。このため、本体胴上部
の管台構造の軸方向長さが短くなり、コンパクト化が可
能となる。

【００１３】さらに、本発明の請求項３に係る発明にお
いては、給水管板および給水管台が、本体胴の上端部に
配置されている。このため、蒸気発生器の側面の水側ノ
ズルを削除でき、配置設計上有利な蒸気発生器が得られ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る蒸気発
生器を示すもので、図中、符号１は給水管台であり、こ
の給水管台１に流入した給水は、給水管板２において複
数本の伝熱管３に分配されるようになっている。

【００１５】伝熱管３は、本体胴４と外部シュラウド５
とで囲まれた環状の領域に蒸気発生器下部まで直線状に
配設されており、この伝熱管３の外側は、ナトリウムの
滞留領域６となっている。

【００１６】また、伝熱管３は、蒸気発生器下部で上方
に曲げられ、外部シュラウド５と内筒７とで囲まれた環
状領域に上方に向かって配設され、さらに螺旋状に曲げ
られてヘリカルコイル管束８を形成している。そして、
この伝熱管３内の水は、外部のナトリウムとの熱交換に
より、蒸気となるようになっている。

【００１７】伝熱管３はさらに、ヘリカルコイル管束８
の上方で鉛直に立ち上げて直管部９を形成しており、そ
の先端部は、本体胴貫通部１５を通して蒸気管板１０に
接続されている。そして、伝熱管３内の蒸気は、蒸気管
板１０を介し、蒸気管台１１内に流入し、蒸気発生器外
に送出される。

【００１８】一方、ナトリウムは、蒸気発生器上方の入
口ノズル１２から流入し、このナトリウムは、外部シュ
ラウド５と内筒７とで囲まれた環状領域を流下する間に
ヘリカルコイル管束８内の水と熱交換し、その後蒸気発
生器下部の出口ノズル１３から流出する。

【００１９】なお、外部シュラウド５の上端は、ナトリ
ウムが外部シュラウド５と本体胴４とで囲まれたナトリ
ウムの滞留領域６に流入しないよう、ナトリウム液面１
４より上方まで延在している。

【００２０】以上までの構成は、基本的には図７に示す
従来の蒸気発生器と同一構成となっており、本実施例で
は、以下の点が異なっている。

【００２１】すなわち、前記伝熱管３の本体胴貫通部１
５を貫通する部分１６のピッチは、図１に示すように、
蒸気管板１０に接続される部分１７のピッチより小さな
値に設定され、これにより、本体胴貫通部１５の小径化
が図られている。なお、伝熱管３の蒸気管板１０に接続
される部分１７は、蒸気管板１０のピッチに合わせるた
め、ピッチが徐々に拡げられている。

【００２２】このように、本体胴貫通部１５の径を小さ
くできることから、本体胴４の径を、図７に示す従来例
のように、上部で大きくする必要がなくなり、蒸気発生
器をコンパクトにすることができる。

【００２３】図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２実施
例を示すもので、伝熱管として内管と外管との二重円筒
構造をなすものを用いた二重管蒸気発生器に関するもの
である。

【００２４】すなわち、二重円筒構造をなす伝熱管２３
は、本体胴貫通部１５を貫通する部分１６のピッチが小
さくなっており、貫通後の部分１７でピッチが徐々に拡
げられている。そして、伝熱管２３の外管２３ａは、図
２（ｃ）に示すように第１管板２４に溶接部２５を介し
接続され、また伝熱管２３の内管２３ｂは、図２（ｂ）
に示すように第２管板２６に溶接部２７を介し接続され
ている。

【００２５】前記第１管板２４と第２管板２６との間
は、図２（ａ）に示すように、内部にヘリウムガスが封
入されたヘリウムプレナム胴２８で接続されており、こ
のヘリウムプレナム胴２８とその内部の内管２３ｂとの
熱膨張差は、ヘリウムプレナム胴２８の曲がりで吸収さ
れるようになっている。このように、本実施例の場合に
も、前記第１実施例と同様の効果が期待できる。

【００２６】図３は、本発明の第３実施例を示すもの
で、前記第１実施例における円筒７をナトリウムの流路
として活用するため、内筒７の上部に電磁ポンプ３０を
内設するようにしたものである。

【００２７】なすわち、内筒７の上部には、電磁ポンプ
３０が内設され、この電磁ポンプ３０は、蒸気発生器上
部から引抜けるよう、フランジ３１から吊る構造となっ
ている。そして、ナトリウムは、図示しないナトリウム
入口ノズルから流入してヘリカルコイル管束８内の水と
熱交換した後、蒸気発生器下部で流路を反転して内筒７
内を上昇し電磁ポンプ３０に至り、加圧されてナトリウ
ム出口３２から流出するようになっている。

【００２８】このように、電磁ポンプ３０を蒸気発生器
上部から引抜けるようにした場合であっても、蒸気発生
器上部の径が下部よりも大径となるのを防止することが
できる。

【００２９】ところで、前記各実施例においては、例え
ば二重管蒸気発生器について示した図２からも明らかな
ように、本体胴貫通部１５を貫通させた後、伝熱管２３
のピッチを拡げる必要があるため、本体胴貫通部１５か
ら管板２４，２６までの距離が長くなり、管板２４，２
６を含めた本体胴４から突出する部分が、鉛直方向に長
くなるといった問題がある。

【００３０】図４は、このような問題を解消するために
なされた本発明の第４実施例示すもので、蒸気管板１０
を、本体胴貫通部１５を貫通する伝熱管３の軸線方向に
対し非直角（図４においては平行）に配置し、伝熱管３
の本体胴貫通部１５を貫通する部分１６の先端を、湾曲
させて蒸気管板１０に接続するようにしたものである。

【００３１】このように、本体胴貫通部１５上部の構造
を、鉛直方向に小さな構造とすることが可能となり、蒸
気発生器の上部構造を短くして蒸気発生器を収納する建
屋の高さを低くでき、運搬コストを低減化することがで
きる。また、蒸気管板１０での伝熱管ピッチは、伝熱管
３の曲げ部で確保できるので、製作が容易である。

【００３２】図５は、本発明の第５実施例を示すもの
で、前記第４実施例の構造を、二重管蒸気発生器に適用
したものである。

【００３３】すなわち、二重円筒構造をなす伝熱管２３
は、本体胴貫通部１５が貫通する部分１６のピッチが小
さくなっており、貫通後の部分１７でピッチが徐々に拡
げられている。そして、伝熱管２３の外管２３ａは、第
１管板２４に溶接部２５を介して接続され、また伝熱管
２３の内管２３ｂは、第１管板２４と非平行（図５では
直角）に設置した第２管板２６に溶接部２７を介して接
続されている。

【００３４】第１管板２４と第２管板２６との間は、内
部にヘリウムガスが封入されたプレナム胴２８で接続さ
れており、このプレナム胴２８および、その内部の内管
２３ｂは、両管板２４，２６間を滑らかに結ぶように湾
曲している。そして、ヘリウムプレナム胴２８と内管２
３ｂとの熱膨張差は、この曲げ部分で吸収できるように
なっている。

【００３５】このように、二重管蒸気発生器の場合に
も、前記第４実施例と同様の効果が期待でき、また図２
に示す前記第２実施例の場合と異なり、ヘリウムプレナ
ム胴２８に熱膨張差吸収のための膨らみを設ける必要が
ない。

【００３６】図６は、本発明の第６実施例を示すもの
で、前記第１実施例における給水管台１および給水管板
２に代え、給水管台４１および給水管板４２とを用いる
ようにしたものである。

【００３７】すなわち、この給水管台４１および給水管
板４２は、本体胴貫通部４３を介し蒸気発生器の上部に
設置されており、伝熱管３の本体胴貫通部４３を貫通す
る部分４４のピッチは、給水管板４２に接続される部分
４５のピッチよりも小さな値に設定され、これにより、
本体胴貫通部４３の小径化が図られている。なお、伝熱
管３の供給管板４２に接続される部分４５は、給水管板
４２のピッチに合わせるため、ピッチが徐々に拡げられ
る。

【００３８】このように、伝熱管３の本体胴貫通構造を
コンパクトにできるため、管板１０，４２を蒸気発生器
上部に集中させることができ、蒸気発生器側面の水側ノ
ズルを削除し、配置設計上有利な蒸気発生器を提供でき
る。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る発明は、伝熱管群の本体胴貫通部における伝熱管
ピッチを、蒸気管板における伝熱管ピッチよりも小さく
しているので、伝熱管貫通部を小径化して、蒸気発生器
上部が下部よりも大径となるのを防止することができ
る。

【００４０】また、本発明の請求項２に係る発明は、蒸
気管板を、本体胴貫通部における伝熱管群の軸線方向に
対し非直角に配置するようにしているので、本体胴貫通
部を通過した伝熱管群が、湾曲して蒸気管板に接続され
ることになり、本体胴上部の管台構造を軸方向に短くす
ることができる。このため、蒸気発生器およびこれを収
容する建屋の高さを低くして建設費の削減を図ることが
できる。

【００４１】さらに、本発明の請求項３に係る発明は、
給水管板および給水管台を本体胴の上端部に配置するよ
うにしているので、蒸気発生器の側面の水側ノズルを削
除でき、配置設計上有利な蒸気発生器が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る蒸気発生器を示す断
面図。

【図２】（ａ）は本発明の第２実施例を示す蒸気管板部
分の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大断面図、（ｃ）
は（ａ）のＢ部拡大断面図。

【図３】本発明の第３実施例を示す図１相当図。

【図４】本発明の第４実施例を示す蒸気管板部分の断面
図。

【図５】本発明の第５実施例を示す蒸気管板部分の断面
図。

【図６】本発明の第６実施例を示す第１相当図。

【図７】従来の蒸気発生器を示す断面図。

【符号の説明】

１，４１ 給水管台 ２，４２ 給水管板 ３，２３ 伝熱管 ４ 本体胴 ５ 外部シュラウド ７ 内筒 ８ ヘリカルコイル管束 １０ 蒸気管板 １１ 蒸気管台 １２ 入口ノズル １３ 出口ノズル １４ ナトリウム液面 １５，４３ 本体胴貫通部 ２３ａ 外管 ２３ｂ 内管 ２４ 第１管板 ２６ 第２管板 ２８ ヘリウムプレナム胴 ３０ 電磁ポンプ ３１ フランジ ３２ ナトリウム出口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体金属冷却材が供給される本体胴内に伝
   熱管群を配置するとともに、その下流側を鉛直に立ち上
   げて本体胴上端の本体胴貫通部を通し、その先端を蒸気
   管板を介し蒸気管台に接続した蒸気発生器において、前
   記伝熱管群の本体胴貫通部における伝熱管ピッチを、前
   記蒸気管板における伝熱管ピッチよりも小さくしたこと
   を特徴とする蒸気発生器。
2. 【請求項２】蒸気管板は、本体胴貫通部における伝熱管
   群の軸線方向に対し非直角に配置され、本体胴貫通部を
   通過した伝熱管群は、湾曲して蒸気管板に接続されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の蒸気発生器。
3. 【請求項３】給水管板および給水管台を、本体胴の上端
   部に配置したことを特徴とする請求項１または２記載の
   蒸気発生器。