JPS60164101A - 二重管蒸気発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、例えば液体金属高速増殖炉に使用される二重
管蒸気発生器に関するものである。

〔発明の背景〕

従来の二重管蒸気発生器は、二重管の内管と外管との嵌
合接触面に溝を設け、この溝部分に、内管向流体（高圧
）と外管外側の流体（低圧）との中間の圧力の気体を充
填してあ乙、このため、内管破損時には、高圧の内管向
流体が溝部に流入し溝部気体圧力は上昇し、また、外管
破損時には、溝部気体が外管外部に流出し溝部気体圧力
は減少する。この溝部気体圧力を監視することにより、
伝熱管の洩れ検出（以後リーク検出と称す）を行なって
いた。しかしながら、溝部から圧力計に至るまでに１溝
部体積に比較しはるかに大きな体積を有する溝部気体集
合室が存在するため、溝部内の気体の圧力変化は緩癩′
され、はとんど検出不可能、もしくは可能であるとして
も、その検出までに要する時間は相当長くかかると考え
られる。

また、他の従来例として、圧力計の代りに成分分析器を
取シ付けたものもあるが、これは、内管流体は高圧であ
るため、成分分析器まで到達し得るが、外管外流体は低
圧流体であるため、微少漏洩の場合には、外管外流体の
ドライブ−フォースは拡散のみと考えられ、そのために
リーク検出までに相当の時間を要する。また、外管外流
体の圧力をドライブ−フォースとするためには、外管は
相当破損している状態でなければならないと推定される
。

上記したように、従来め二重管蒸気発生器は、リーク検
出に関するものが多いが、いずれも微小漏洩を早期に検
出すると云う要求を満足に達成できないおそれがある。

また、特に、供用期間中検査（以後Ｉ８Ｉと称す）を考
慮している例がほとんどないことである。Ｉ８Ｉにおい
ては、超音波探傷検査（以後ＵＴと称す）は有効な検査
方法と考えられているが、伝熱管が二重管である場合、
内管の検査は可能であるが、接触面及び溝を有するため
、外管ＯＵＴはきわめて困難なものと予想される。

〔発明の目的〕

本発明は上記の状況に鑑みなされたものであり、確実Ｋ
　ＩＪ−り検出ができると共に、安全で信頼性を向上で
きる二重管蒸気発生器を提供することを目的としたもの
である。

〔発明の概要〕

本発明の二重管蒸気発生器は、内側に外管外側の金属ナ
トリウムに対し熱交換する水−蒸気が流動される内管と
、該内管の外周に嵌合され外周面に上記ナトリウムが流
動される上記外管と、上記内外管の嵌合面に管軸方向に
貫通し形成された溝とを設けてなシ、上記溝の両方の開
口端にそれぞれ接続され、上記水−蒸気及び上記ナトリ
ウムより低圧に調整された不活性ガスを上記溝内に供給
する不活性ガス供給装置と、上記溝内に漏出市れる上記
水−蒸気及び上記す）ＩＪウムを上記不活性ガスを介在
し検出するように形成された成分分析器とが設けられて
なるものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の二重管蒸気発生器を実施例を用い第１図に
よシ説明する。第１図は縦断面図である。

図において、１は胴で、胴ｌ上部には、胴１、上部胴２
及び上部管板３により構成されるナトリウム入口室４と
、上部胴２．上部管板３及び蒸気出口管板５によ）構成
される上部中間室６と、蒸気出口管板５及び上部鏡板７
によシ構成される蒸気出口室８とが設けられている。ま
た、胴１下部にも、胴１．下部胴９．下部管板１０によ
多形成されたす）　ＩＪウム入口室１３と、下部胴９．
下部管板ｌＯにより構成される下部中間室１４と、蒸気
入口管板１１及び下部鏡板１２により形成されると給水
−蒸気入口室１５が設けられている。胴１内部には、複
数の二重管伝熱管１６により構成される管束とじゃま板
１７が設けられている。尚ｔ２１はナトリウム入口ノズ
ル、２３は上部ナトリウム整流装置、２４は下部ナトリ
ウム整流装置、２５はナトリウム出口管、２６は給水蒸
気入口ノズル、２７は蒸気出口ノズルである。　゛第２
図は二重管伝熱管１６の横断面図である。

二重管伝熱管１６は、内管１８が低温で６９外管１９は
高温であり、これにより運転状態で歪がなくにるように
組み立て状態では残留歪が生じる状況で接触する内管１
８と内管１８の外周に嵌合する外管１９とから構成され
、嵌合接触面には管軸方向に複数の貫通する溝２０が設
けられている。

第３図（イ）は上部中間室６、（ロ）は下部中間室１４
のそれぞれ管−管板の接合状況を示す断面図である。

内管１８は蒸気人口管板１１及び蒸気出口管板５に接合
され、外管１９は上部管板３及び下部管板１０に接合さ
れている。谷溝２０は上記中間室６及び下部中間室１４
に開口しておシ、従って、上部中間室６と下部中間室１
４とは溝２０を介し連通されている。

加熱媒体である高温液体金属ナトリウムは、上部組２の
ナトリウム入口ノズル２１よシナトＶウム入口室４へ流
入した後、上部ナトリウム整流装置２３を通り、胴１の
上部に分配される。この分配されたナトリウムは、二重
伝熱管１６により構成される管束部及び胴１ｔじゃま板
１７の間隙を流下し、二重管伝熱管１６の内管１８内の
給水−蒸気と熱交換した後低温となり、胴１下部に設け
られた下部ナトリウム整流装置２４よりナトリウム出口
室１３を経てナトリウム出口ノズル２５から流出する。

一方、給水−蒸気は、胴ｌの下部に設けられた給水蒸気
入口ノズル２６よシ給水−蒸気入口室１５へ流入し、二
重管伝熱管１６の内管１８内部領域を上昇する。このと
き、低温で流入した給水は外管１９の外側を流れる高温
ナトリウムと熱交換し、予熱沸騰、過熱され、高温、高
圧の過熱蒸気となって蒸気出口管板５に集められ、蒸気
出口ノズル２７よりタービン（図示せず）へ送られる。

第４図は循環ループの配管図を示し、循環ループ２８は
、二重管伝熱管１６を内蔵する二車管蒸気発生器２９の
上部中間室６及び下部中間室１４に設けられたノズル３
０．３０に接続連通されている。循環ループ２８中には
、ループ内を循環する不活性ガス中の成分分析を行なう
だめの、ナトリウム−イオン検出計、湿分分析器及び圧
力検出計からなる成分分析器３１と、循環ループ２８内
の不活性ガスを循環させるための循環ボンダ３２が設け
られている。これらの機器の上流側及び下流側にはそれ
ぞれ三方弁３３が設けられ、循環ループ２８内への不活
性ガスの供給及び配管ブローを目的とした不活性ガス供
給装置３４がそれぞれ接続されている。不活性ガス供給
装置３４と二重管蒸気発生装置２９の蒸気出口ノズル２
７側のノズル３０との中間部には流体切換用三方弁３５
が設けられ、二重管蒸気発生器２９の二重管伝熱管１６
の溝２０を真空にするだめの真空ポンプ３６と、溝２０
に揮発性液体である濡れ性の良好なアルコールを供給す
るための液体供給装置のアルコール供給装置３７が接続
されている。

第５図は循環ループ２８の作動説明図であシ、弁の開閉
状況は、−ＩＸ）−：開、を◆：閉によって示しである
。（イ）はプラントの通常運転時における循環ループ２
８の伝熱管リーク検出機構を示すものであり、循環ルー
プ２８内の不活性ガスは、二重管蒸気発生器内２９の胴
ｌ下部に設けられたノズル３０より下部中間室１４に流
入し、二重管伝熱管１６の４２０を通り上部中間室６へ
達する。伝熱管リーク発生時には、不活性ガス圧力が、
内管】１８内蒸気圧力及び外管１９外のナトリウム圧力
湘 より小さいため、管内外からダれた流体があるとその流
体は、溝２０部に流入し、循環中の不活性ガスがキャリ
ヤガスとして、蒸気あるいはナトリウムペーパを運搬す
る。この不活性ガスは、上部中間室６よシノズル３０を
通シニ重管蒸気発生器２９より循環ポンプ３２を経て成
分分析装置３１に到達し、成分分析がなされる。即ち、
不活性ガスの成分分析によりリーク検出が常時性なわれ
るようにｋつている。

第５図の（ロ）、ｆ→はｌ１９ＩにおけるＵＴ実施のた
区Ｉｒ　−４槍と舶鍾１ρ＾櫓り０出＾感蓚４　不活性
ガスからアルコールへ切り換える場合を示す。

溝２０領域へのアルコール注入法として、まず、溝２０
領域を真空引きし、その後でアルコールを注入する方法
をとるようＫなっている。（ロ）は溝２０領域真空引き
の際の弁の開閉状態を示すものであり、アルコール供給
装置止め弁３８、流体切換用三方弁３５、ドレン弁４０
、止め弁４１にて形成される領域を、真空ポンプ３６に
て真空引きを行なう。

第５図（ハ）は、溝２０領域へのアルコール注入時の弁
の開閉状態を示し、真空ポンプ止め弁３９を閉、アルコ
ール供給装置止め弁３８を開とし、溝２０ヘアルコール
の注入を行なうようになっている。第５図に）はＩＳＩ
におけるＵＴ終了後の溝２０領域のアルコール除去法を
示す。三方弁３３の成分分析装置３１側及び流体切換用
三方弁３５の供給される高年の不活性ガスにより循環ル
ープ２８内のアル゛コールをフローする。

上記実施例において、溝２０内充填用の液体としてアル
コール等の揮発性液体を用りた理由は、（１）二重管伝
熱管１６において溝２０は非常に小さく、かつ、内管１
８と外管１９との接触面を有するため、濡れ性のよい液
体でないと充填できないこと。（２）溝２０領域からの
液体除去時を考慮すると、揮発性を有する液体が有利で
あること、である。即ち、上記２点の条件を満足する液
体として、本実施例ではアルコールを用いているが、濡
れ性の′よい液体であればアルコール以外でもよい。

ＩＳＩ後、蒸気発生器が再起動される場合、比較的低い
例えば２００ｃの温度のナトリウムが蒸気発生器の胴１
内に充填される。このナトリウムからの熱によ）、管内
ブロ一時に除去しきれなかったアルコールは気化し、不
活性ガス供給装置３４から供給される不活性ガスによっ
て二重管蒸気発生器２９から完全に除去される。− 第６図は二重管伝熱管ＯＵＴ実施状況の断面図である。

一般に、ＵＴにおいては、超音波受信子４２から送信さ
れた超音波の界面での反射を利用している。そのため、
管内には液体が充填され管内面での超音波の反射を緩和
している。本実施例では内管１８と外管１９との間に存
在する溝２０等にアルコールを充填することにょシ、内
管１８と外管１９との境界での超音波の反射を緩和し、
内管１８及び外管１９とを同時検査を可能としている。

このように本実施例の二重管蒸気発生器は、内外管の嵌
合面く形成された溝内忙、常時不活性のガスを循環させ
るようにしたことＫよ如、内管または外管が破損した場
合、不活性ガスがキャリヤガスとなり不活性ガス中に水
蒸気またはナトリウムの混入が検出されるので、常時、
簡単、容易に確実にリーク検出ができると共に安全で信
頼性を向上できる。また、溝内にアルコールを充填する
ことにより、内管及び外管を同時に超音波探傷検査を行
なうことができる。

第７図は他の実施例を示す。上記実施例は伝熱管のリー
ク検出を連続監視することができるものであるが、本実
施例は間欠的監視が許される場合の構造である。図にお
いて、二重管蒸気発生器２９の二重管伝熱管１６の下部
中間室１４に、管内ブロー及びキャリヤガス供給用とし
て、不活性ガス供給装置３４が接続されている。また、
上部中間室６には流体切換用三方弁３５を介し成分分析
器３１側と、真空ポンプ３６及びアルコール供給装置３
７とが接続されている。真空ポンプ３６は真空ポンプ止
め弁３９を介し、アルコール供給装置３７は装置止め弁
３８を介し接続され、また、成分分析器３１の上流側に
はドレン用配管４３がドレン用三方弁４４を介し接続さ
れている。

第８図は第７図の実施例の各作動時を示し、（イ）は伝
熱管リーク検出時であり、不活性ガス供給装置３４から
の不活性ガスが二重管蒸気発生器２９の溝２０を経て成
分分析器３１に送られ成分分析が行われるよう釦なって
いる。←）は溝２０の一端に真空ポンプ３６が連通され
溝２０部領域の真空引き時であり、（ハ）は溝２０部領
域へのアルコール供給時であり、に）は溝２０部領域の
アルコール除も連続検出ではないが、必要時にリーク検
出ができ上記実施例と同様の作用効果を有するものであ
る。

〔発明の効果〕

以上記述した如く本発明の二重管蒸気発生器は、簡単容
易に確実なリーク検出ができ、安全性、信頼性を向上で
きる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の二重Ｖ蒸気発生器の実施例の縦断面図
、第２図は第１図の二重管伝熱管の横断面図、第３図（
イ）、（ロ）は第２図の二重管伝熱管の上下端部のそれ
ぞれの詳細図、第４図は第１図の二重管伝熱管の上下部
中間室に連通された循環ループの配管図、第５図（イ）
、（ロ）、（ハ）、に）はそれぞれ第４図の循環ループ
の作動説明図、第６図は第１図の二重管伝熱管の超音波
探傷時の説明図、第７図は本発明の二重管蒸気発生器の
他の実施例の配管図、第８図（イ）、（ロ）、δｈそれ
ぞれ第７図の作動説明図である。 １８・・・内管、１９・・・外管、２０・・・溝、２８
・・・循環ループ、３１・・・成分分析器、３２・・・
循環ポンプ、３４・・・不活性ガス供給装置、３６・・
・真空ポンプ、°７°°°７“°−″１５ゝ１・　、、
、１代理人　弁理士　長崎博男、。 （ほか１名） 噌１図 も３０ （伯　（ロフ ０　１Ｂ 化５図 弔６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内側に外管外側の金属ナトリウムに対し熱交換する
   水−蒸気が流動される内管と、該内管の外周に嵌合され
   外周面に上記ナトリウムが流動される上記外管と、上記
   内外管の嵌合面に管軸方向に貫通し形成された溝とを設
   けたものにおいて、上記溝の両方の開口端にそれぞれ接
   続され、上記水−蒸気及び上記ナトリウムよシ低圧に調
   整された不活性ガスを上記溝内に供給する不活性ガス供
   給装置と、上記溝内に漏出される上記水−蒸気及び上記
   ナトリウムを上記不活性ガスを介在し検出するように形
   成された成分分析器とが設けられてなることを特徴とす
   る二重管蒸気発生器。 ２、上記溝の開口端に接続され上記溝内を真空可能に形
   成される真空ポンプと、上記溝内に濡れ性の良好な液体
   を充填可能に形成された液体供給装置とが設けられてい
   る特許請求の範囲第１項記載の二重管蒸気発生器。 ３、上記溝の両開口端が循環ポンプ及び上記成分分析器
   が挿入された循環ループにより連通され、該循環ループ
   に、上記不活性ガス供給装置、上記真空ポンプ及び上記
   液体供給装置が接続されている特許請求の範囲第１項記
   載の二重管蒸気発生器。