JPH0729361Y2 - 蒸気発生器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は蒸気発生器に係り、特に液体金属冷却型高速増
殖炉の二次系冷却装置に使用される蒸気発生器に関す
る。

（従来の技術） 従来の液体金属冷却型高速増殖炉の冷却装置について第
３図を参照しながら説明する。すなわち、第３図におい
て符号１は高速増殖炉の原子炉容器を示しており、この
原子炉容器１内には炉心２、液体金属ナトリウム冷却材
（以下、液体と記す）３、一次主循環ポンプ４および中
間熱交換器５が収容されている。一次冷却系は前記液体
３、一次主循環ポンプ４および中間熱交換器５から構成
される。原子炉の二次冷却系は、中間熱交換器５と、原
子炉容器１の外部に設けられた蒸気発生器６と、この両
者の機器を接続するために原子炉建屋壁７を貫通して配
設したホットレグ配管８およびコールドレグ配管９から
構成される。

蒸気発生器６の本体胴10の上部には液体の入口配管11が
設けられ、一方、上記本体胴10の下部に開口を有する金
属の上昇管12が本体胴10の中心軸に沿って配設され、こ
の上昇管12の上端に液体の出口配管13が接続されてい
る。また、上昇管12の上部周囲で液体の液面上の空間部
14には電磁ポンプ15が配設されている。

第４図は、原子炉二次冷却系に設けられた蒸気発生器６
の詳細構造を左半分側面で示す縦断面図である。すなわ
ち、蒸気発生器６は本体胴10が架台16に脚17および支持
スカート18を介して支持されている。また、本体胴10内
の中央部には前記上昇管12を配置し、この上昇管12の外
側に伝熱管シュラウド19を配置し、さらにその外側の環
状空間に多数の伝熱管20を配設している。

ところで、本体胴10の上部内側は液体の自由液面21が形
成されており、この自由液面21の上部の空間部14が、液
体の熱膨脹による体積変化を吸収する。

一方、本体胴10の下部には給水ポンプから送給された給
水が流入する水入口配管22と、ヘッダ23と、分配管24と
水室25とで給水の入口部分が第４図に示すように構成さ
れる。また、本体胴10の上部には出口蒸気室26と、出口
蒸気分流管27と、出口蒸気ヘッダ28と、出口蒸気配管29
とで蒸気の出口部分が構成されている。

第５図は第４図における蒸気発生器６の上面図である。
すなわち、入口配管11は２系列に分岐されて本体胴10の
上部に設けられ、一方、出口配管13は本体胴10の頂部中
央から導出されている。

第６図は第４図における蒸気発生器６の頂部内を示した
縦断面図で、上昇管12の上部の拡径部内周に電磁ポンプ
15が設けられている。この電磁ポンプ15は内側鉄心30と
外側鉄心31との間に環状に形成された環状流路32の内側
と外側に第１の電磁コイル群33および第２の電磁コイル
群34を巻回した２ステータコイル方式で構成しており、
外部電源からの電流により磁場を発生させ、液体を循環
させる。

電磁ポンプ15を内蔵した上昇管12は、出口配管13に接続
され、さらに出口配管13はコールドレグ配管９に接続さ
れている。

上記のように構成された冷却装置は、以下のように作用
する。

炉心２で発生した熱を冷却する一次冷却材３を一次主循
環ポンプ４によって循環させることにより中間熱交換器
５を介して二次冷却系に熱が伝達される。一方、蒸気発
生器６に内蔵された電磁ポンプ15により二次冷却材の液
体が循環され、中間熱交換器５で吸熱した高温の液体金
属がホットレグ配管８を通り、入口配管11を経て、蒸気
発生器６に流入する。

そして、高温の液体は伝熱管20の外側を流下しながら給
水を蒸気にすべく熱を与え、自らは降温して低温の液体
となる。この低温の液体は、蒸気発生器６内の下部にお
いて開口して接続された上昇管12内を上昇し、さらに電
磁ポンプ15で吐出圧を付与された後に、出口配管13およ
びコールドレグ配管９を経て中間熱交換器５に還流され
る。

一方、水・蒸気側においては、図示しない給水ポンプか
ら送り込まれた給水が、水入口配管22からヘッダ23に流
入後、分配管24で流量分配された後、複数に分流されて
水室25に至る。この水室25から伝熱管20の内部に分配送
入された給水は、伝熱管20内を上昇しながら液体と熱交
換されて温度上昇し蒸気となった後、出口蒸気室26に至
る。そして、出口蒸気分流管27を通過して出口蒸気ヘッ
ダ28で合流した後、出口蒸気配管29から流出し、図示し
ない蒸気タービンに送られる。

（考案が解決しようとする問題点） 上記、従来の冷却装置によれば、蒸気発生器６内の電磁
ポンプ15は、液体自由液面21の空間部14のガスに囲まれ
て組込まれていた。このため、電磁ポンプ15のコイル群
33,34から発生する熱が液体に比べ熱伝達率の低いガス
によっては、効率よく発散することができなかった。

また、空間部14に伝導した熱は、液体自由液面21から液
体中へほとんど行かずに、温度の低い蒸気発生器６のケ
ーシング上部から大気中へ大部分が放熱されて電磁コイ
ル群33,34で発生した熱が有効に利用されていないとい
う問題点があった。

本考案は上記の問題点を解決するために発案されたもの
であり、電磁ポンプの電磁コイル群から発生する熱を効
率よく奪い、かつ液体中に回収することによりエネルギ
の損失を最少限に抑えることのできる液体金属冷却型原
子炉の冷却装置に使用する蒸気発生器を提供することを
目的とする。

〔考案の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本考案は、本体胴の上部に液体入口配管が設けられ、前
記本体胴の下部に開口を有する液体上昇管がこの本体胴
内軸方向に沿って設けられ、前記上昇管の上端に液体出
口配管が接続され、前記上昇管の上部周囲に液体の自由
液面を有し、この自由液面上の前記上昇管の周囲に形成
される空間部に電磁ポンプが組込まれてなる蒸気発生器
において、前記電磁ポンプは、内側鉄心と、この内側鉄
心に埋設された第１の電磁コイル群と、この第１の電磁
コイル群と対向する第２の電磁コイル群が埋設された外
側鉄心と、この外側鉄心と前記内側鉄心との間に形成さ
れた環状流路と、前記外側鉄心外周面の軸方向に沿って
形成され、かつ前記環状流路の吸込口に流出口が、また
前記環状流路の吐出口に流入口がそれぞれ連通した複数
のバイパス流路とからなることを特徴とする。

（作用） 本考案においては、加熱された液体が、液体入口配管を
通り、蒸気発生器に供給され、蒸気発生器を下降しなが
ら給水と熱交換し蒸気を発生せしめる。熱交換して温度
が低下した液体は、電磁ポンプの作用により液体上昇管
の下端開口から吸い上げられ返送される。上昇管の上部
周囲で液体液面上の空間部に配設された電磁ポンプは、
液体出口配管方向に液体を移動させる移動磁界を形成す
る。

また、蒸気発生器内の液体の自由液面上の空間部は、液
体の温度変化に伴う二次冷却系内インベントリーの体積
膨脹ならびに収縮を吸収する働きをする。

また、電磁ポンプの吐出口と吸込口を結合する外側鉄心
の外周部に設けられたバイパス流路は、吐出口側から吸
込口側へ液体を循環し、効率よくコイルから発生する熱
を液体内へ回収する。

（実施例） 以下、第１図および第２図を用いて、本考案の一実施例
を説明する。

第１図および第２図は本考案に係る蒸気発生器内の電磁
ポンプ35を拡大して示し、他の部分は第４図から第６図
に示した蒸気発生器と同様なので省略してある。したが
って、第１図および第２図において、第５図から第６図
の従来例と同一部分には同一符号を付して重複する部分
の説明を省略する。

第１図および第２図における電磁ポンプ35の内側鉄心30
は、外面に第１の電磁コイル群33が埋設されるととも
に、被覆材36によって被覆されている。内側鉄心30内に
は貫通孔37が形成され、また内側鉄心30の両端を突出し
た両端被覆材内38と貫通孔37内にはアルゴンガスが充填
されている。

一方、外側鉄心31の両側も被覆材39で被覆されており、
外側鉄心31の被覆材39の外周に環状部材40が設けられ、
この環状部材40に外側鉄心31の外周面の軸方向に沿って
複数のバイパス流路41が形成されている。また、環状部
材40の外側にも被覆材42が設けられている。

しかして、内側鉄心30と外側鉄心31および電磁コイル群
33,34によって電磁ポンプ35が構成される。

電磁コイル群33,34の電磁力によって吐出圧を与えられ
た液体は、吸込口43から吸い込まれ、環状流路32を通っ
て吐出口44から液体出口配管13に送られる。

また、吐出口44には、バイパス流路41のバイパス流路入
口45が設置され、吸込口43にはバイパス流路出口46が設
置される。

なお、外側鉄心31の内面および内側鉄心30は、サポート
47により支持されて環状流路32が形成される。また、環
状部材40はフランジ48に取着され、フランジ48は蒸気発
生器６のフランジおよび出口配管13に溶接される。

次に、上記実施例の作用について説明する。

電磁コイル群33,34により発生する磁力により従来の電
磁ポンプと同様に、環状流路32内を流れる液体は吐出圧
を受け、吐出口44から出口配管13内へ送り出される。こ
のとき、液体の圧力を比べると、吸込口43と吐出口44で
は、明らかに吐出口44における圧力の方が大きい。

このため、バイパス流路入口45からバイパス流路41、バ
イパス流路出口46の経路で液体が流れ、再び環状流路32
を通ってバイパス流路入口45へ、という経路で液体が外
側鉄心31の廻りを循環する。

これによって、空間部14に囲まれていたときよりも効率
よく第２の電磁コイル群34から発生する熱が液体中に回
収され、蒸気発生器全体としてエネルギの損失を小さく
することができる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、従来、電磁ポンプの周囲のガス空間か
ら大気中に放散していた電磁コイルからの発生熱を、電
磁ポンプ内バイパス流路に液体を循環させることによっ
て回収することができる。

これによって、外側電磁コイルの発熱が液体によって効
率よく冷却され、電磁コイルの温度上昇が抑えられ、電
磁コイルの信頼性を高めることができる。また、大気中
に放出されていた熱エネルギを回収することにより、エ
ネルギの損失を抑え、全体として信頼性が高く、かつ効
率の高い液体金属冷却装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る蒸気発生器の一実施例における要
部を示す縦断面図、第２図は第１図におけるII−II矢視
線に沿って切断し拡大して示す横断面図、第３図〜第６
図は従来例を説明するためのもので、第３図は高速増殖
炉の冷却装置に使用される蒸気発生器との接続関係を示
す系統図、第４図は蒸気発生器を左半分側面で示す縦断
面図、第５図は第４図の上面図、第６図は第４図の電磁
ポンプおよびその周囲を拡大して示す縦断面図である。 １…原子炉容器、２…炉心、３…冷却材、４…一次循環
ポンプ、５…中間熱交換器、６…蒸気発生器、７…原子
炉建屋壁、８…ホットレグ配管、９…コールドレグ配
管、10…本体胴、11…入口配管、12…上昇管、13…出口
配管、14…空間部、15…電磁ポンプ、16…架台、17…
脚、18…支持スカート、19…伝熱管シュラウド、20…伝
熱管、21…自由液面、22…水入口配管、23…ヘッダ、24
…分配管、25…水室、26…出口蒸気室、27…出口蒸気分
流管、28…出口蒸気ヘッダ、29…出口蒸気配管、30…内
側鉄心、31…外側鉄心、32…環状流路、33…第１の電磁
コイル群、34…第２の電磁コイル群、35…電磁ポンプ、
36…被覆材、37…貫通孔、38…両端被覆材内、39…被覆
材、40…環状部材、41…バイパス流路、42…被覆材、43
…吸込口、44…吐出口、45…バイパス流路入口、46…バ
イパス流路出口、47…サポート、48…フランジ。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】本体胴の上部に液体入口配管が設けられ、
   前記本体胴の下部に開口を有する液体上昇管がこの本体
   胴内軸方向に沿って設けられ、前記上昇管の上端に液体
   出口配管が接続され、前記上昇管の上部周囲に液体の自
   由液面を有し、この自由液面上の前記上昇管の周囲に形
   成される空間部に電磁ポンプが組込まれてなる蒸気発生
   器において、前記電磁ポンプは、内側鉄心と、この内側
   鉄心に埋設された第１の電磁コイル群と、この第１の電
   磁コイル群と対向する第２の電磁コイル群が埋設された
   外側鉄心と、この外側鉄心と前記内側鉄心との間に形成
   された環状流路と、前記外側鉄心外周面の軸方向に沿っ
   て形成され、かつ前記環状流路の吸込口に流出口が、ま
   た前記環状流路の吐出口に流入口がそれぞれ連通した複
   数のバイパス流路とからなることを特徴とする蒸気発生
   器。
2. 【請求項２】前記内側鉄心および外側鉄心の液体と接す
   る面には耐蝕性被覆材が被覆されている実用新案登録請
   求の範囲第１項記載の蒸気発生器。
3. 【請求項３】前記液体は液体金属ナトリウムである実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の蒸気発生器。