JPS6189401A - 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、蒸気発生器に係り、特に、液体金属高速増殖
炉に使用するに好適な蒸気発生器に関する。

〔発明の背景〕

従来の高速増殖炉ヘリカルコイル型大型蒸気発生器の構
造例を第１図に示す。

加熱媒体である高温液体金属ナトリウムは、蒸気発生器
１の胴２上端に設けられたナトリウム入口ノズル３より
蒸気発生器１内部に流入し１円筒状の内部シュラウド４
と外部シュラウド５にて囲まれた領域に設置される多数
のヘリカルコイル状に巻かれた伝熱管６によって構成さ
れる管束部７を下降し、ナトリウム出口ノズル８より流
出する。

尚、本実施例では、蒸気発生器１ｇ４内２にナトリウム
の液面を有していない。

一方給水はｉ２下方に設けられた給水入口ノズル９より
給水入口室１０に流入し、さらに多数の伝熱管６内に導
かれ、上昇して行く、この時、低温で流入した給水は、
伝熱管６外を流れる高温のナトリウムと熱交換し、予熱
、沸騰、過熱され、高温高圧の蒸気となって、蒸気出口
室１１に集められ、蒸気出口ノズル１２よりタービン（
図示せず。）へ送られる。

第２図に、前記の蒸気発生器１を有する高速増殖デ２次
ナトリウム系ループの一般的な例を示す。

本ルー゛プは、１次系ナトリウムと２次系ナトリウムの
熱交換を行う中間熱交換器１３と、中間熱交換器１３か
らの高温の２次系ナトリウムと給水の熱交換にて蒸気を
生成する蒸気発生器１と、２次系ナトリウムを循環させ
る循！ポンプ１４と配管からなる。なお、第２図に示す
従来例の蒸気発生器１は、同様の構造である過熱器１５
と蒸発器１６から構成されており、蒸発器１６はナトリ
ウムからの熱により、給水を蒸気にし、過熱器１５は、
蒸発器１６にて生成された蒸気を、さらにナトリウムに
より加熱し、過熱蒸気とする機能を有している。

中間熱交換器１３にて加熱された高温の２次系ナトリウ
ムは、ホットレグ１７、ミドルレグ１８、コールドレグ
１９の各配管を介して、各機器に送られる。

ここで過熱器１５下端からのミドルレグ配管１８は、過
熱器１５を据え付けている床２ｏを貫通して下降し、床
２０の下方にて方向を反転し、再び床２０を貫通し、蒸
発器１６の上部へ敗る。

このように大型の蒸気発生器１では、ナトリウム配管が
、大径であるため、支持スカート２１の長さを増大させ
ないため、床２０に貫通孔２２を設け、床２０の下方に
てナトリウム配管の曲げ部を設は引き廻している。

そのため、過熱器１５、蒸発器１６の据付床面２０には
配管用の大きな貫通孔２２が設けられており、そのため
、床２０の強度は貫通孔２２の無い場合に比べて、補強
筋の配置または、鉄筋コンクリート構造等の設計工夫が
必要となる。また。

蒸気発生器１の上方、下方、及び側方にてナトリウム配
管が引廻され、大きな配管配置用スペースを必要とし、
建麿を大きくする要因となる。

さらに、この様な配管では、万一、蒸発器１６のナトリ
ウム出口ノズル８近傍のコールドレグ配管１９が、破損
した場合には、蒸発器１６内のナトリウムは全て大気中
へ流出し、大規模なナトリウム火災を引きおこすことも
考えられる。また。

床２０に貫通孔２２があるため、漏洩ナトリウムの一部
は、他機器室へ流入し、ナトリウム火災の規模を拡大さ
せてしまうものと考えられる。

また、他従来例として蒸気発生器１のＷ／４２下端に設
けられたナトリウム入口ノズル３よりナトリウムが流入
し、ナトリウム入口ノズル３と直結した内部シュラウド
４内を上昇し、上部ナトリウムプレナム２４に至り、方
向を変え、管束部７を下降し再びＩ］１２下部に設けら
れたナトリウム出口ノズル８より、蒸気発生器１外へ流
出するものがある０本従来例では、内部シュラウド４の
内部と外部にナトリウム流れがあり、かつ、両ナトリウ
ム流れは大きな温度差を有しており、内部シュラウド４
には大きな熱応力がかかるものと考えられる。

管束部７は内部シュラウド４で支持されている事から、
内部シュラウド４に大きな熱応力がかかる事はできるだ
け避けなければならない。また内部シュラウド４が胴と
接続されているため、内部シュラウド４と９２との間の
熱膨張差甚吸収するための方策が必要である６さらには
、ナトリウム配管が機器の下方に設けられるため、ナト
リウム配管破損時に、その配管破損箇所によっては蒸気
発生器内の全ナトリウムが流出することも考え得る。

以上述べてきたように、いずれの従来例においても、解
決すべき技術的ｎ題を残している。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、高速増殖炉蒸気発生器において、ナト
リウム出入口ノズルを蒸気発生器上方に設ける事により
、コンパクトで、安全性の高い２次ナトリウム系を構成
するのに好適な蒸気発生器を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、高速増殖炉蒸気発生器において、ナトリウム
出入ノズルを、蒸気発生器上方に設け、ナトリウム配管
を１機器の上方に配置する事により、配管配置スペース
及び配管物量の削減を画り、蒸気発生器の据付床に貫通
孔を設けない事により、据付床の強度を確保し、複数の
蒸気発生器の設置間隔を短縮して、コンパクトな２次ナ
トリウム系を構成し、さらには、万一のナトリウム配管
破損時における漏洩ナトリウム量を最小限にとどめ。

ナトリウム火災を軽減する事を画ったものである。

〔発明の実施例〕

以下に、本発明の好適な実施例を、図を用いて説明する
。

第３図は、本発明による蒸気発生器１を示したものであ
る。

蒸気発生器１の胴２外部下方に設けられた給水入口室１
０に接続された多数の伝熱管６は、胴２下部を貫通して
、胴２内部にて、円筒状の内部シュラウド４を中心にし
て、ヘリカルコイル状に巻かれ、ヘリカルコイル管束部
７を形成する。この伝熱管６は、さらに胴２上部を貫通
して、蒸気出口室１１に接続される。

ヘリカルコイル管束部７の外側には、熟達へい及びナト
リウム流路の形成を目的とした外部シュラウド５が設け
られる。

胴２上方には、ナトリウムの出入口管が一箇所に併せ設
けられる。ナトリウム出口管２５は、ナトリウム入口管
２６内に同軸に設けられ、ナトリウム入口管２６の曲が
り部２３を貫通し、両者はベローズ２７により接続され
る。

ナトリウム入口管２６は上部ナトリウムプレナム２４に
て開口２８を有し、ナトリウム出口管２５は、下方に延
長され、内部シュラウド４を貫通し、下部ナトリウムプ
レナム２９にて開口２８を有する。このナトリウム出口
管２５は、ベローズ２７から内部シュラウド４上部の領
域において。

二重管構造をとっており、二重管３０の内外管のすきま
部３１には、不活性ガスが封入されている。

Ｊｌ１２下部に、本体支持スカート２１が設けられ。

蒸気発生器１を支持している。尚、蒸気発生器据付床２
０には、貫通孔２２は設けていない。

本実施例は、無液面型蒸気発生器であり胴２内部には、
ナトリウムが充填される。蒸気発生器１の初期ナトリウ
ム充填方法としては、加圧したナトリウムを蒸気発生ａ
１の胴２内に注入する加圧方式と、蒸気発生器１の胴２
内を高真空とした後。

ナトリウムを肩２内に引き込む真空引き方式が考えられ
る。

加圧方式によりナトリウム充填した場合、内筒４内の領
域とベローズ２７とナトリウム出口管２５にて形成され
る領域は、他端が閉じているため、ガスが封じ込められ
、また、真空引き方式による場合には、ナトリウムが充
填される。このように、いずれのナトリウム充填方法に
よっても。

前記の２領域は、スタグナントな流体領域となる。

加熱媒体である高温ナトリウムは、胴２上方に設けられ
たナトリウム入口管２６とナトリウム出口管２５のすき
間部３２を径で、蒸気発生器据付床部に流入する。この
高温ナトリウムは、ヘリカルコイル状の伝熱管６にて形
成された管束部７を下降し、下部ナトリウムプレナム２
９に至る。この高温ナトリウムは、伝熱管２内の水・蒸
気と熱交換を行うが、その過程は既に述べたので、ここ
では割愛する。　　　゛ 下部プレナム２９に至った低温のナトリウムは。

方向を変え、ナトリウム出口管２５の開口２８部よりナ
トリウム出口管２５内に流入し、上昇して、蒸気発生器
１から流出する。ここで内部シュラウド４の外側を下降
するナトリウムとナトリウム出口管２５内を上昇するナ
トリウムは大きな温度差を有するが、内部シュラウド４
とナトリウム出口管２５で囲まれた領域はスタグナント
がナトリウムもしくはガス状態であるため、内部シュラ
ウド４には大きな熱応力は発生しない。

また、内部シュラウド４とｌ］１２．及び、内部シュラ
ウド４とナトリウム出口管２５は接合されている事から
、ナトリウム出口管２５と１５１２の熱膨張差を吸収す
るために、ナトリウム入口管２６にベローズ２７を設け
ている。また、上部プレナム２４での良好なナトリウム
流動及びヘリカルコイル状管束部７上端における均一な
ナトリウム流れを得るため、ナトリウム出入口ノズルは
二重構造としている。

第４図は１本発明による蒸気発生器１において、過熱器
１５と蒸発器１６から成る場合のナトリウム配管の接続
状況を示すものである。

中間熱交換器１３からの高温ナトリウムは過熱器１５の
ナトリウム入口管２６より流入し、ナトリウム出口管２
５から流出する。この過熱器１５のナトリウム出口管２
５は、蒸発器１６のナトリウム入口管２６に接続されて
おり、過熱器１５からのナトリウムは、蒸発器１６のナ
トリウム入口管２６から、蒸発器１６内に流入し、ナト
リウム出口管２５により流出する。

本発明による蒸気発生器１を採用した場合、第４図に示
す様に、蒸気発生器１据付床２０に貫通孔２２を設ける
必要性がない事から、据付床２０の強度は、その厚さを
配慮する事で確保でき、過熱器１５と蒸発器１６の設置
位置を近づけ、同一部屋内に設置する事が可能となる。

また、蒸気発生器１設置床２０を貫通するナトリウム配
管が全くない６以上から蒸気発生器１の設置スペースは
、第１図に示す従来例に比べて、非常に小さいものとな
る。

また、すべてのナトリウム配管が、機器の上方に設置さ
れているため、万一のナトリウム配管破損時に際しても
、蒸気発生器１内のナトリウムは流出せず、漏洩ナトリ
ウム量は、第１図に示した従来例にて、ナトリウム出口
ノズル８近傍のナトリウム配管が破損した場合に比べる
とはるかに小さいものとなる。また、蒸気発生器１据付
床２０に貫通孔２２が無い事から、漏洩ナトリウムは。

他機器室へ流入しないため、ナトリウム火災を最小範囲
にとどめる事ができる。

ただし、ナトリウム配管が機器上方に集中しているため
、水・蒸気系配管が破断した場合の、ナトリウム配管と
水・蒸気系配管の干渉を避けるために、しきり板３３を
設ける必要性がある場合も考えられる。

第５図（ａ）に本発明による蒸気発生器１を用いた場合
の２次ナトリウム系ループ概略図を、また（ｂ）に、従
来例を示す。図中（ｂ）にて斜線の配管部分は１本発明
の採用により削減可能である事を示す。

尚、蒸気発生器１の構成が、１基のみの場合。

すなわち、一体貫流方式の場合でも、本発明の採用によ
り、２次ナトリウム系ループの配管物量及び配管配置ス
ペースを削減でき、ナトリウム火災事故を軽減できるこ
とは明白である。

本発明の変形例 第６図は、ナトリウム出口管２５と胴２の熱膨張差吸収
用ベローズ２７を、ｇｉｚ内の設けた場合を示す。この
時、ナトリウム出口管２５と内部シュラウド４はベロー
ズ２７により接続されている。

第７図は、内部シュラウド４の内部をすべてナトリウム
流路とした場合を示す。本変形例では、内部シュラウド
４の外部と内部のナトリウムの間で熱交換を行なわない
ように、内部シュラウド４は二重管構造となっており、
内外管のすきま部には、不活性ガスが充填されている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、蒸気発生器の設置スペース及び配管物
量が削減でき、ナトリウム配管破損時の漏洩ナトリウム
量を低減でき、ナトリウム火災事故を軽減できるので、
コンパクトで安全な蒸気発生器を提供できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の蒸気発生器の縦断面図、第２図は、従
来の２次ナトリウム系のアイツメ図、第３図は、本発明
による蒸気発生器の縦断面図、第４図は１本発明による
過熱器と蒸気器の縦断面図、第５図は、本発明による２
次ナトリウム系のアイツメ図、第６１！Ｉ及び第７図は
本発明の変形例による蒸気発生器の縦断面図。 １・・・蒸気発生器、２・・・胴、３・・・ナトリウム
入口ノズル、４・・・内部シュラウド、６・・・伝熱管
、７・・・ヘリカルコイル管束部、８・・・ナトリウム
出口ノズル、１３・・・中間熱交換器、１５・・・過熱
器、１６・・・蒸発器、１７・・・ホットレグ配管、１
８・・・ミドルレグ配管、１９・・・コールドレグ配管
、２０・・・床、２２・・・貫通孔、２５・・・ナトリ
ウム出口管、２６・・・ナトリ図面のｉ７’３’（内容
に変更なし） 第１目 茅２　口 茅３　目 ＃５　日 （ｂ） ＃４　回 茅７目 手続補正書（方式） ％式％ 発明　の　名　称　　蒸気発生器 補正をする名 ・Ｉｔ　（’ｌ・どの関係　　１１ｆ＋ｉ’＋出；翰人
名　相１　ｔ５ｉｎｔ株式会社　日　立　製作所代　　
　理　　　人 フト：　　　岨〒１（川東京都千代田区丸の内−丁目５
番１号株式会社　日立波イ１４所内　、′１話東〒２１
２−１１１Ｎ人代／＋１願書・明ｓｉｎの全文及び図面 ヤ＋ｌｉ正の内容 〜　１．願書の浄書・別紙のとおり（内容に変（財）な
し）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、らせん状に成形された多数の伝熱管と、該らせん状
   伝熱管の中心に位置し、該伝熱管を支持する内部シュラ
   ウドと、該らせん状伝熱管の外部に設けられ、該内部シ
   ュラウドとの間で胴側流体の流路を形成する外部シュラ
   ウドと、前記構造物を内包する外胴からなる、たて置式
   蒸気発生器において、該胴側流体の出入口部が、該蒸気
   発生器の上部のみに設けられている事と、該胴側流体の
   出口部にて出口管が該外胴を貫通し、さらに、該内部シ
   ュラウドを貫通し、該内部シュラウド下端にて開口を有
   する事と、該内部シュラウドと該出口管で形成される領
   域をスタグナントな流体領域としている事を特徴とする
   蒸気発生器。 ２、特許請求の範囲の第１項の蒸気発生器において、外
   胴と内部シュラウドの熱膨張差を変位吸収機構によって
   吸収する事を特徴とした蒸気発生器。