JPS6264989A - 沸騰水型原子炉用気水分離器 - Google Patents
沸騰水型原子炉用気水分離器Info
- Publication number
- JPS6264989A JPS6264989A JP60203317A JP20331785A JPS6264989A JP S6264989 A JPS6264989 A JP S6264989A JP 60203317 A JP60203317 A JP 60203317A JP 20331785 A JP20331785 A JP 20331785A JP S6264989 A JPS6264989 A JP S6264989A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steam
- water
- boiling water
- separator
- standpipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は炉心より発生する気水混合流を導びき。
それぞれ蒸気と水に分離するためにシュラウドヘッド部
に複数配設されている沸騰水型原子炉の気水分離器に関
する。
に複数配設されている沸騰水型原子炉の気水分離器に関
する。
沸騰水型原子炉に用いられている従来の気水分離器は第
４図に示すようにシュラウドヘッド部に複数配設されて
いる。すなわち、炉心１より発生する蒸気と水の混合流
は上部プレナム２に入り。
４図に示すようにシュラウドヘッド部に複数配設されて
いる。すなわち、炉心１より発生する蒸気と水の混合流
は上部プレナム２に入り。
シュラウドヘッドに林立するスタンドパイプ３を通って
気水分離器４に流入する。気水分離器４は第５図に示す
ような構造を有しており、スタンドパイプ３から流入す
る蒸気と水の混合流は、スタンドパイプ３と同軸同径で
接続するライザ５から旋回羽根６に至り、この旋回羽根
６により旋回力を与えられ、ら線状に旋回しながら旋回
Ｗｉ４７の内部を上昇していく、この際、比重の大きい
水は遠心力のため旋回胴７の内壁に押しつけられ比重の
小さい蒸気は旋回１Ｂ１７中心部（コア）を流れるため
に気水分離が行なわれる。旋回胴７の上方には分離した
水を排出するための排水口８が設けられていて、旋回胴
７の内壁を伝って流れてくる水は排水口８に流入し、旋
回胴７と外筒９との間に形成されている環状流路１０の
下方に流れ排水される。
気水分離器４に流入する。気水分離器４は第５図に示す
ような構造を有しており、スタンドパイプ３から流入す
る蒸気と水の混合流は、スタンドパイプ３と同軸同径で
接続するライザ５から旋回羽根６に至り、この旋回羽根
６により旋回力を与えられ、ら線状に旋回しながら旋回
Ｗｉ４７の内部を上昇していく、この際、比重の大きい
水は遠心力のため旋回胴７の内壁に押しつけられ比重の
小さい蒸気は旋回１Ｂ１７中心部（コア）を流れるため
に気水分離が行なわれる。旋回胴７の上方には分離した
水を排出するための排水口８が設けられていて、旋回胴
７の内壁を伝って流れてくる水は排水口８に流入し、旋
回胴７と外筒９との間に形成されている環状流路１０の
下方に流れ排水される。
一方、旋回胴７の中心部を流れる蒸気は旋回胴７の上方
の蒸気排出口１１に入り、蒸気排出管１２をへて蒸気ド
ーム（図示せず）に流入する。
の蒸気排出口１１に入り、蒸気排出管１２をへて蒸気ド
ーム（図示せず）に流入する。
以上説明した過程において蒸気と水の混合流は大きな流
動抵抗を受ける。特に上部プレナム２からスタンドパイ
プ３に流入する際の流量配分に起因する圧力損失および
縮流に起因する圧力損失。
動抵抗を受ける。特に上部プレナム２からスタンドパイ
プ３に流入する際の流量配分に起因する圧力損失および
縮流に起因する圧力損失。
スタンドパイプ３を通過する際の圧力損失および旋回羽
根を通過する際の圧力損失が大きい、圧力損失が大きい
と再循環ポンプの負荷が大きくなり。
根を通過する際の圧力損失が大きい、圧力損失が大きい
と再循環ポンプの負荷が大きくなり。
また再循環ポンプ停止時の自然循環流量が減少するため
沸騰水型原子炉の熱水力学的安定性が悪くなることが考
えられる。従って気水分離器の設計において最も重要な
点は気水分離性能を損なわずに可能な限り圧力損失低減
を図ることである。
沸騰水型原子炉の熱水力学的安定性が悪くなることが考
えられる。従って気水分離器の設計において最も重要な
点は気水分離性能を損なわずに可能な限り圧力損失低減
を図ることである。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は気水分離器の圧力損失の低減を図って再循環ポンプ負
荷を低減せしめるようにした沸騰水型原子炉用気水分離
装置を提供することにある。
は気水分離器の圧力損失の低減を図って再循環ポンプ負
荷を低減せしめるようにした沸騰水型原子炉用気水分離
装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、沸騰水型原子炉に
用いる気水分離器において、スタンドパイプとこのスタ
ンドパイプに接続されるライザおよび旋回胴の直径をは
ゾ同一とするとともに前記スタンドパイプから流入する
気水混合流に旋回力を与えるための旋回羽根をスワール
型としたものであるから、縮流圧損およびスタンドパイ
プ、ライザの圧損、旋回羽根の圧損を低減させると同時
に旋回力を増加させ分離性能を向上させたものである。
用いる気水分離器において、スタンドパイプとこのスタ
ンドパイプに接続されるライザおよび旋回胴の直径をは
ゾ同一とするとともに前記スタンドパイプから流入する
気水混合流に旋回力を与えるための旋回羽根をスワール
型としたものであるから、縮流圧損およびスタンドパイ
プ、ライザの圧損、旋回羽根の圧損を低減させると同時
に旋回力を増加させ分離性能を向上させたものである。
本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の気水分離器の概略断面図で
ある。沸騰水型原子炉に用いられる本実施例の気水分離
器２０は図示しないシュラウドヘッド部に複数配設され
ている。そして炉心より発生する蒸気と水の混合流は上
部プレナムに入り、シュラウドヘッドに林立するスタン
ドパイプ２１を通って気水分離器２０に入る０本実施例
の気水分離器２０はスタンドパイプ２１．ライザ２２お
よび旋回胴２４の直径とほり同一とし旋回羽根２３をス
ワール型すなわち軸方向流に周方向流成分を与え、半径
方向流成分はあたえないように構成したものである。
ある。沸騰水型原子炉に用いられる本実施例の気水分離
器２０は図示しないシュラウドヘッド部に複数配設され
ている。そして炉心より発生する蒸気と水の混合流は上
部プレナムに入り、シュラウドヘッドに林立するスタン
ドパイプ２１を通って気水分離器２０に入る０本実施例
の気水分離器２０はスタンドパイプ２１．ライザ２２お
よび旋回胴２４の直径とほり同一とし旋回羽根２３をス
ワール型すなわち軸方向流に周方向流成分を与え、半径
方向流成分はあたえないように構成したものである。
そしてスタンドパイプ２１．ライザ２２の直径は、従来
の沸騰水型原子炉に用いられている典型的なスタンドパ
イプ、ライザの太さより約２０％太く、旋回胴の太さは
約１５％細くなるように構成されている。
の沸騰水型原子炉に用いられている典型的なスタンドパ
イプ、ライザの太さより約２０％太く、旋回胴の太さは
約１５％細くなるように構成されている。
スタンドパイプ２１から流入する蒸気と水の混合流は、
スタンドパイプと同軸同径で接続するライザ２２から旋
回羽根２３に至り、旋回羽根２３により旋回力を与えら
れら線状に旋回しながら旋回胴２４の内部を上昇してい
く、この際、比重の大きい水は遠心力のため旋回１５１
２４の内壁に押しつけられ比重の小さい蒸気は旋回胴２
４の中心部（コア）を流れるために気水分離が行なわれ
る。旋回胴２４の上方には分離した水を排出するための
排水口２５が設けられていて、旋回胴２４の内壁を伝っ
て流れてくる水は排ｙ％口２５に流入し、旋回胴２４と
外筒２６との間に形成されている環状流路２７を下方に
流れ排水される。一方、旋回胴２４の中心部を流れる蒸
気は旋回胴２４の上方の蒸気排出口２８に入り、蒸気排
出管２９をへて図示しない蒸気ドームに流入する。
スタンドパイプと同軸同径で接続するライザ２２から旋
回羽根２３に至り、旋回羽根２３により旋回力を与えら
れら線状に旋回しながら旋回胴２４の内部を上昇してい
く、この際、比重の大きい水は遠心力のため旋回１５１
２４の内壁に押しつけられ比重の小さい蒸気は旋回胴２
４の中心部（コア）を流れるために気水分離が行なわれ
る。旋回胴２４の上方には分離した水を排出するための
排水口２５が設けられていて、旋回胴２４の内壁を伝っ
て流れてくる水は排ｙ％口２５に流入し、旋回胴２４と
外筒２６との間に形成されている環状流路２７を下方に
流れ排水される。一方、旋回胴２４の中心部を流れる蒸
気は旋回胴２４の上方の蒸気排出口２８に入り、蒸気排
出管２９をへて図示しない蒸気ドームに流入する。
次に、以上のように成形した気水分離器を用いることに
より圧力損失が低減することを説明する。
より圧力損失が低減することを説明する。
まず上部プレナム２からスタンドパイプ３に流入する際
の縮流損失ΔＰｉ。は なる０式で与えられる。ここで ζ：縮流損失係数 ρｆ：飽和水密度 φ２：二相圧損増倍係数 ｍ：気水分離器１体あたりに流入する流量Ａニスタンド
パイブの流路面積 なお、縮流損失係数ζは０．０１〜０．０４程度の値で
ありスタンドパイプの流路面積Ａには依存しない。
の縮流損失ΔＰｉ。は なる０式で与えられる。ここで ζ：縮流損失係数 ρｆ：飽和水密度 φ２：二相圧損増倍係数 ｍ：気水分離器１体あたりに流入する流量Ａニスタンド
パイブの流路面積 なお、縮流損失係数ζは０．０１〜０．０４程度の値で
ありスタンドパイプの流路面積Ａには依存しない。
今、気水分離器の総数は同じとすると気水分離器１体あ
たりに流入する流量ｍは同じである。また上記ζ、φ、
ρも同じとなるので本実施例の気水分離器の縮流損失Δ
Ｐγ□ と典型的な従来気水分離器の縮流損失ΔＰ？。
たりに流入する流量ｍは同じである。また上記ζ、φ、
ρも同じとなるので本実施例の気水分離器の縮流損失Δ
Ｐγ□ と典型的な従来気水分離器の縮流損失ΔＰ？。
との比は下記■式となる。
上記■式で示されるように本実施例においては総流損失
は約半分となる。なお、■式において添字Ｎは本実施例
の気水分離器、添字０は従来の気水分離器を表わす。
は約半分となる。なお、■式において添字Ｎは本実施例
の気水分離器、添字０は従来の気水分離器を表わす。
次にスタンドパイプ３およびライザ５を通過する際の損
失△ＰｓＲは なる０式で与えられる。ここで ｆ ：壁面摩擦係数 Ｌ ニスタンドパイブとライザの長さの和Ｄ ニスタン
ドパイブ、ライザの内径 ρ、：二相混合流の平均密度 ｇ ：重力加速度 φｆ２：二相摩擦圧損増倍係数 しかして、スタンドパイプおよびライザの直径が変って
も上記ｆ、Ｌ、ρｓａｇは変化せず、ρｆ２は内径が大
きくなるとわずかながら小さくなる。
失△ＰｓＲは なる０式で与えられる。ここで ｆ ：壁面摩擦係数 Ｌ ニスタンドパイブとライザの長さの和Ｄ ニスタン
ドパイブ、ライザの内径 ρ、：二相混合流の平均密度 ｇ ：重力加速度 φｆ２：二相摩擦圧損増倍係数 しかして、スタンドパイプおよびライザの直径が変って
も上記ｆ、Ｌ、ρｓａｇは変化せず、ρｆ２は内径が大
きくなるとわずかながら小さくなる。
従って０式においてヘッドρｗａ−ｇＬを除いた摩擦損
失は となり、約４０％減少する。
失は となり、約４０％減少する。
さらに旋回羽根６の圧損はスワール型の方が従来のもの
より低くなる。
より低くなる。
一方旋回胴７は約１５％細くなるが、旋回羽根６による
旋回力により二相混合流はきれいな環状流（内筒７の内
面に沿って液膜が流れ、中央部を蒸気が流れる。）とな
るため摩擦圧損の増加は比較的少なく約２５％程度であ
る。
旋回力により二相混合流はきれいな環状流（内筒７の内
面に沿って液膜が流れ、中央部を蒸気が流れる。）とな
るため摩擦圧損の増加は比較的少なく約２５％程度であ
る。
詳細な解析コードを使用して上記の計算を行ない本実施
例の圧損低減割合を調べたところ第２図の結果を得た。
例の圧損低減割合を調べたところ第２図の結果を得た。
これからも本実施例が圧損低減に効果があることが明ら
かである。第３図は自然循環量の増加と熱水力学的安定
余裕の増加を模式的に示したものである。第３図におい
てａは従来の原子炉の自然循環曲線、ｂは本発明の気水
分離器を用いた原子炉あ自然循環曲線、Ｃは安定限界線
であり本発明により沸騰水型原子炉の自然循環運転特性
がＡよりＢに向上することがわかる。
かである。第３図は自然循環量の増加と熱水力学的安定
余裕の増加を模式的に示したものである。第３図におい
てａは従来の原子炉の自然循環曲線、ｂは本発明の気水
分離器を用いた原子炉あ自然循環曲線、Ｃは安定限界線
であり本発明により沸騰水型原子炉の自然循環運転特性
がＡよりＢに向上することがわかる。
次に気水分離器の分離性能について述べる。旋回羽根６
による二相混合流の旋回速度ωは種々の実験の結果 ωｏｃ １／ｒｎ ■となることが
分っており、通常ｎは０．５〜１．０の間の値をとる。
による二相混合流の旋回速度ωは種々の実験の結果 ωｏｃ １／ｒｎ ■となることが
分っており、通常ｎは０．５〜１．０の間の値をとる。
従って旋回胴７を細くすることにより旋回速度は速くな
るので、遠心力Ｆ＝Ｍｒω”ＱＣＭｒ”−”も旋回ｆｇ
Ａ７か細い方が強く、分離性能も向上することがわかる
。
るので、遠心力Ｆ＝Ｍｒω”ＱＣＭｒ”−”も旋回ｆｇ
Ａ７か細い方が強く、分離性能も向上することがわかる
。
以上説明したように、本発明によれば気水分離器の分離
性能を損なうことなく圧力損失を低減させることができ
るので、沸騰水型原子炉の再循環ポンプの負荷低減およ
び自然循環運転特性の向上が図れ、沸騰水型原子炉の信
頼性も向上させることができる。またスタンドパイプ、
ライザ、旋回胴の直径が同一なので気水分離器の製作が
容易となる。
性能を損なうことなく圧力損失を低減させることができ
るので、沸騰水型原子炉の再循環ポンプの負荷低減およ
び自然循環運転特性の向上が図れ、沸騰水型原子炉の信
頼性も向上させることができる。またスタンドパイプ、
ライザ、旋回胴の直径が同一なので気水分離器の製作が
容易となる。
第１図は本発明に係る一実施例の断面図、第２図は圧力
損失の低減割合を示す図、第３図は自然循環量と熱水力
学的安定余裕の増加を示す模式図。 第４図は従来の沸騰水型原子炉の炉内構造物の配置を示
す概略図、第５図は第４図の気水分離器の概略断面図で
ある。 ２０・・・気水分離器 ２１・・・スタンドパイプ
２２・・・ライザ ２３・・・旋回羽根２４・
・・旋回胴 ２５・・・排水口２６・・・外筒
２７・・・環状流路２８・・・蒸気排出口
２９・・・蒸気排出管代理人 弁理士 則 近
憲 佑 １ｑ ：ニ イ表 ダｌ＼
文第４図 第５図
損失の低減割合を示す図、第３図は自然循環量と熱水力
学的安定余裕の増加を示す模式図。 第４図は従来の沸騰水型原子炉の炉内構造物の配置を示
す概略図、第５図は第４図の気水分離器の概略断面図で
ある。 ２０・・・気水分離器 ２１・・・スタンドパイプ
２２・・・ライザ ２３・・・旋回羽根２４・
・・旋回胴 ２５・・・排水口２６・・・外筒
２７・・・環状流路２８・・・蒸気排出口
２９・・・蒸気排出管代理人 弁理士 則 近
憲 佑 １ｑ ：ニ イ表 ダｌ＼
文第４図 第５図
Claims (1)
- （１）沸騰水型原子炉に用いる気水分離器において、ス
タンドパイプとこのスタンドパイプに接続されるライザ
および旋回胴の直径をほゞ同一とするとともに前記スタ
ンドパイプから流入する気水混合流に旋回力を与えるた
めの旋回羽根をスワール型としたことを特徴とする沸騰
水型原子炉用気水分離器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60203317A JPS6264989A (ja) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | 沸騰水型原子炉用気水分離器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60203317A JPS6264989A (ja) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | 沸騰水型原子炉用気水分離器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6264989A true JPS6264989A (ja) | 1987-03-24 |
Family
ID=16472019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60203317A Pending JPS6264989A (ja) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | 沸騰水型原子炉用気水分離器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6264989A (ja) |
-
1985
- 1985-09-17 JP JP60203317A patent/JPS6264989A/ja active Pending
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