JPS63201598A - Steam separator - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉等のように液体を加熱し蒸気を発生さ
せ、その蒸気を発電等に利用するシステムの気水分離器
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a steam-water separator for a system such as a nuclear reactor that heats a liquid to generate steam and uses the steam for power generation or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

原子炉等のように液体を加熱し、蒸気を発生させる装置
では、加熱時に気液二相状態となった動作流体（一般に
は水）をタービン等の次の系統機器の使用条件を満足す
るため、気水分離器に導びき、若干の湿り度をもつ蒸°
気と液相に分離し、分離した液相を、再び、加熱部へ導
くシステム構成となっている。従来の気水分離器は、特
開昭５９−１００８９４号公報の記載のように、加熱後
、上昇する気液二相流にら旋状の翼等により旋回流を与
える構造となっていた。こうして旋回流となることで遠
心力が発生し、密度の大きい液相は気水分離器の外周部
に集まり、中央部を上昇する蒸気より分離されていた。In devices such as nuclear reactors that heat liquid to generate steam, the working fluid (generally water) that has become a gas-liquid two-phase state during heating is used to satisfy the usage conditions of the following system equipment such as turbines: , the steam with some moisture is introduced into the steam separator.
The system is configured to separate gas and liquid phases and guide the separated liquid phase back to the heating section. A conventional steam/water separator, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-100894, has a structure in which, after heating, a spiral flow is imparted to the rising gas-liquid two-phase flow using spiral blades or the like. This swirling flow generates centrifugal force, and the dense liquid phase gathers around the outer periphery of the steam-water separator and is separated from the steam rising in the center.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術はｙ気水分離時に上昇する汰気番と同伴さ
れる液滴の存在については考慮されておらず、気水分離
する領域の上方に、同伴された液滴を狭あいな流路を通
すことによって除去するドライヤを設置する必要があっ
た。また、ドライヤは、圧力容器内を上昇する蒸気全量
を対象にするため、圧力容器の半径方向の断面のほぼ全
面を覆うようにする必要があり、機器の大型化が避けら
れなかった。さらに、ドライヤの蒸気に対する流動抵抗
によって、タービンに到達する蒸気圧力が低下するため
、発電効率を低下させる要因となっていた。The above-mentioned conventional technology does not take into consideration the presence of droplets that are accompanied by the rising air pressure during the separation of water and air, and the droplets that are entrained are placed above the region where air and water are separated in a narrow flow path. It was necessary to install a dryer that removes it by passing it through. Furthermore, since the dryer targets the entire amount of steam rising inside the pressure vessel, it is necessary to cover almost the entire radial cross section of the pressure vessel, which inevitably increases the size of the equipment. Furthermore, the flow resistance of the dryer to the steam reduces the pressure of the steam reaching the turbine, which is a factor in reducing power generation efficiency.

本発明の目的は、大規模で蒸気に対する流動抵抗となる
ドライヤを不要、あるいは、簡素なものとし、上昇する
蒸気に同伴される液滴を除去できる気水分離器を提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a steam-water separator that eliminates the need for a large-scale dryer that poses a flow resistance to steam, or is simple, and can remove droplets entrained in rising steam.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、加熱部を内蔵するシュラウド壁に囲まれた
加熱後の上昇する気液二相流の自由液面の近傍直上に、
複数の垂直方向流路をもつ整流板と、垂直方向流路の直
上の近傍に蒸気が垂直方向に上昇し続けることを妨゛げ
、蒸気の流れ方向を変更するバッフル板を設置すること
によって達成される。The above purpose is to place the heating section directly above the free liquid surface of the rising gas-liquid two-phase flow surrounded by the shroud wall containing the heating section.
This is achieved by installing a rectifying plate with multiple vertical flow channels and a baffle plate that prevents steam from continuing to rise vertically and changes the flow direction of the steam directly above the vertical flow channels. be done.

〔作用〕[Effect]

加熱後、シュラウド壁内部を上昇する気液二相流は、そ
の自由液面で必然的に気液分離され、気液分離された液
相は、シュラウド壁上端をオーバーフローして再循環さ
れる。一方、気液分離時に液滴を同伴した湿分の大きい
蒸気は、自由液面の直上にある複数の垂直方向流路に入
る。この流路を上昇する蒸気は、この流路の出口上方の
近傍にあるバッフル板に衝突し、流れ方向が変わる。こ
の結果、蒸気の垂直方向上方への運動量が無くなるので
、同伴された液滴は自重により分離落下する。この動作
により、バッフル板相互間の流路を通り、再び、上昇す
る蒸気に含まれる湿分は低減され、その後のドライヤの
設置を不要、あるいは、簡素なものとすることができる
。After heating, the gas-liquid two-phase flow rising inside the shroud wall is inevitably separated into gas and liquid at its free liquid level, and the separated liquid phase overflows the upper end of the shroud wall and is recycled. On the other hand, high-moisture vapor entrained by droplets during gas-liquid separation enters a plurality of vertical channels directly above the free liquid level. Steam rising up the channel impinges on a baffle plate near the outlet of the channel, changing its direction of flow. As a result, the vapor loses its vertical upward momentum, so the entrained droplets separate and fall due to their own weight. By this operation, the moisture contained in the steam that passes through the flow path between the baffle plates and rises again is reduced, and the subsequent installation of a dryer can be made unnecessary or simple.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

本実施例は、圧力容器１の中に核***性物質で構成され
る燃料集合体のような加熱部２をシュラウド壁３で囲ん
で内蔵する。そして、加熱部で発生した蒸気は気液二相
流となり、シュラウド壁３で囲まれたプレナム部４を上
昇し、プレナム部の上方で自由液面を形成する。本実施
例は、その自由液面の真上に、複数の垂直方向流路５を
もつ整流板６を設置し、流路５の出口近傍上方に、バッ
フル板７を設けである。これら整流板６、及び、バッフ
ル板７の部分の詳細を第２図に示す。整流板６とバッフ
ル板７は、複数の固定具８により、部分的な結合がなさ
れており、流路５を上昇する流れが方向を変えて流路５
から出ていくことを阻害しない。整流板６の固定につい
ても、同様な方法により、シュラウド壁３．あるいは、
圧力容器１と部分的な結合を行なうことで、流れを阻害
することなく固定される。このような構成で、加熱部２
を経てプレナム部４を上昇する気液二相流は。In this embodiment, a heating section 2 such as a fuel assembly made of fissile material is built into a pressure vessel 1 and surrounded by a shroud wall 3. Then, the steam generated in the heating section becomes a gas-liquid two-phase flow, rises in the plenum section 4 surrounded by the shroud wall 3, and forms a free liquid level above the plenum section. In this embodiment, a rectifier plate 6 having a plurality of vertical channels 5 is installed directly above the free liquid level, and a baffle plate 7 is provided above near the outlet of the channel 5. Details of the current plate 6 and baffle plate 7 are shown in FIG. 2. The rectifying plate 6 and the baffle plate 7 are partially connected by a plurality of fixing devices 8, so that the flow ascending in the flow path 5 changes direction and flows up the flow path 5.
Do not prevent them from leaving. The same method is used to fix the current plate 6 to the shroud wall 3. or,
By partially connecting it to the pressure vessel 1, it is fixed without interfering with the flow. With such a configuration, the heating section 2
The gas-liquid two-phase flow ascends through the plenum section 4 through .

その自由界面における気泡の離脱によって気液分離され
る。ここで気液分離された液相は、シュラウド壁３の上
端をオーバーフローしてシュラウドｇ！、３の外部に藻
入・下降し、再び、加熱部に到る循環流を形成する。一
方、自由界面で離脱した気泡（蒸気）は、その運動量に
より液滴を巻き込み同伴したままで上昇する。この液滴
を含んだ蒸気流は、流路を通って整流されつつ上昇する
。その後、バッフル板７に衝突し、流れ方向が変わる。Gas and liquid are separated by the separation of bubbles at the free interface. The liquid phase separated into gas and liquid here overflows the upper end of the shroud wall 3 and passes through the shroud g! , 3, algae enters the outside and descends, forming a circulating flow that reaches the heating section again. On the other hand, the bubbles (steam) that have separated from the free interface engulf the droplets due to their momentum and rise while being entrained. The vapor flow containing the droplets passes through the flow path and rises while being rectified. After that, it collides with the baffle plate 7 and the flow direction changes.

流れ方向が変わることによって、第１図及び第２図の実
線と破線で示したように、蒸気流には垂直方向の運動量
を持たない区間が形成されるため、同伴された液滴は自
重によって落下し、蒸気流より分離される。また、バッ
フル板７に衝突することで、液滴がバッフル板に付着・
合体して蒸気流より分離される効果も期待される。この
ようにして分離された液滴は、整流板６を伝わって流下
し、シュラウド壁３の外側の空間に落ち、再循環に利用
される。また、液滴が分離された後の蒸気流は、バッフ
ル板７間の流路を通り上昇するので、湿分が低い状態の
ままで、次系統のタービン等へ導びかれる。この動作に
おいて、バッフル板７の大きさが、流路５の出口部断面
積より大きければ、気液分離の効果が損なわれることは
ない。また、本実施例は、液相の再循環を、シュラウド
壁内外の流体平均密度差による自然循環によるものを示
しであるが、ポンプ等によって強制循環させる場合にも
動作上の問題は無い。By changing the flow direction, a section is formed in the vapor flow where there is no vertical momentum, as shown by the solid and broken lines in Figures 1 and 2, so the entrained droplets are moved by their own weight. It falls and is separated from the steam stream. Also, by colliding with the baffle plate 7, the droplets adhere to the baffle plate.
The effect of combining and separating from the steam flow is also expected. The droplets thus separated flow down the baffle plate 6, fall into the space outside the shroud wall 3, and are utilized for recirculation. Moreover, since the steam flow after the droplets have been separated passes through the flow path between the baffle plates 7 and rises, it is guided to the next system, such as a turbine, while maintaining a low moisture state. In this operation, as long as the size of the baffle plate 7 is larger than the cross-sectional area of the exit portion of the flow path 5, the effect of gas-liquid separation will not be impaired. Furthermore, although this embodiment shows that the liquid phase is recirculated by natural circulation due to the difference in fluid average density between the inside and outside of the shroud wall, there is no operational problem when the liquid phase is forcedly circulated by a pump or the like.

第２図に示した実施例の変形例を第３図に示す。A modification of the embodiment shown in FIG. 2 is shown in FIG.

本変形例では、整流板６の流路出口の近傍直上に設置す
るバッフル板７を、垂直方向に対し斜めとなるように設
置している。本変形例によれば、流路を垂直に上昇する
液滴を含んだ蒸気流がバッフル板７に衝突するときに、
バッフル板７上に付着・合体する液滴によって液膜９が
形成され、それが、バッフル板７の傾斜に沿って流下す
る。一方、蒸気はパンフル板７によって流れ方向が変わ
り、自重によって落下する液滴を分離しながら流れるが
、バッフル板７の端が高い位置にある方が流路面積が大
きいため抵抗が小さく、主としてそちら側に流れる。こ
の蒸気の主たる流れは、バッフル板７の傾斜に沿って流
下する液膜９の流れとは逆方向となり、この−担分離さ
れだ液膜９が再び蒸気の流れに巻き込まれ同伴されるこ
とが無い。これによって、気液分離の効果が低下するこ
とを回避できる。このとき、バッフル板７の傾斜を、圧
力容器の半径方向外側に向かって低くなるようにすれば
、分離された液滴が液膜９となって流下し、それが整流
板６上を流下してシュラウド壁の外側に流入する液膜の
流れ方向と一致するので流れの停滞が起こることはない
。In this modification, the baffle plate 7 is installed directly above the outlet of the flow path of the baffle plate 6 so as to be oblique to the vertical direction. According to this modification, when the vapor flow containing droplets rising vertically in the flow path collides with the baffle plate 7,
A liquid film 9 is formed by the droplets adhering to and coalescing on the baffle plate 7, and the liquid film 9 flows down along the slope of the baffle plate 7. On the other hand, the flow direction of the steam is changed by the baffle plate 7, and the steam flows while separating the falling droplets due to its own weight.However, when the end of the baffle plate 7 is at a higher position, the flow path area is larger, so there is less resistance, and the steam flows mainly there. flows to the side. The main flow of this vapor is in the opposite direction to the flow of the liquid film 9 flowing down along the inclination of the baffle plate 7, and the separated liquid film 9 can be caught up in the vapor flow again and entrained. None. Thereby, it is possible to avoid a decrease in the effect of gas-liquid separation. At this time, if the slope of the baffle plate 7 is made lower toward the outside in the radial direction of the pressure vessel, the separated droplets become a liquid film 9 and flow down, which flows down on the rectifier plate 6. Since the flow direction of the liquid film coincides with the flow direction of the liquid film flowing outside the shroud wall, no flow stagnation occurs.

本実施例によれば、減圧事故時などに、容器内の液相が
減圧沸騰し、気液二相の水位が盛り上がっても、整流板
、バッフル板設置部で気液分離がなされ、その位置以上
に盛り上がることはない。According to this embodiment, even if the liquid phase in the container boils under reduced pressure and the water level of the two gas-liquid phases rises in the event of a depressurization accident, gas-liquid separation is performed at the rectifier plate and baffle plate installation part, and the position It doesn't get any more exciting than that.

この結果、タービン等へ蒸気を導びく主蒸気管へ減圧事
故時に、気液二相が流入することが防げ。As a result, in the event of a depressurization accident, two-phase gas and liquid can be prevented from flowing into the main steam pipe that guides steam to the turbine, etc.

主蒸気管の位置を低くすることができ、ひいては。The position of the main steam pipe can be lowered, and in turn.

圧力容器の小型化を図れる。The pressure vessel can be made smaller.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ドライヤを撤去できるので、設備の小
型化、コスト低減を行なえる。According to the present invention, since the dryer can be removed, equipment can be downsized and costs can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例の圧力容器内の縦断面図、第
２図は第１図に示した実施例の気水分離器の縦断面図、
第３図は、第２図に示した実施例の変形例を示す縦断面
図である。 １・・・圧力容器、２・・・加熱部１．３・・・シュラ
ウド壁。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the inside of a pressure vessel according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the steam-water separator according to the embodiment shown in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a modification of the embodiment shown in FIG. 2. 1... Pressure vessel, 2... Heating section 1.3... Shroud wall.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、容器内をシユラウド壁により上部で連通したプレナ
ム部とダウンカマ部とに分割し、前記プレナム部を上昇
する気液二相流の自由液面で気相と液相を分離する気水
分離器において、 前記気液二相の自由界面の直上に垂直方向の複数の流路
をもつ整流板を設け、かつ、前記流路の出口の真上にバ
ッフル板を設けたことを特徴とする気水分離器。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記バッフル板の大きさが前記流路の出口断面積より大
きいことを特徴とする気水分離器。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
バッフル板を垂直方向に対し斜めとなるように設置した
ことを特徴とする気水分離器。[Claims] 1. The inside of the container is divided into a plenum part and a downcomer part, which are connected at the upper part by a shroud wall, and the gas phase and the liquid phase are separated by the free liquid surface of the gas-liquid two-phase flow rising in the plenum part. In the steam-water separator, a rectifier plate having a plurality of vertical flow channels is provided directly above the free interface of the two gas-liquid phases, and a baffle plate is provided directly above the outlet of the flow channel. A steam/water separator featuring: 2. The steam-water separator according to claim 1, wherein the size of the baffle plate is larger than the cross-sectional area of the outlet of the flow path. 3. A steam/water separator according to claim 1 or 2, characterized in that the baffle plate is installed obliquely with respect to the vertical direction.