JPH0159558B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気発生器内の漏洩の検知装置に関す
る。

発電所においては、ボイラから熱が一次回路の
流体に与えられ、この流体が次いで蒸気発生器内
に循環してその熱を二次回路の水へ移譲して水を
蒸気に変換し、そしてこの蒸気がタービンを駆動
するのに用いられる。

例えば高速中性子炉型の原子力発電プラントで
は、周知のように一次流体として液体ナトリウム
が使用される。この場合蒸気発生器は、液体ナト
リウムを収納する一次回路と、蒸気に変換される
水を収納する二次回路とを備える熱交換器で構成
される。

このような蒸気発生器においては、一次回路の
液体ナトリウムと二次回路の水との間の接触が絶
対に起らないように万全の注意を払わなければな
らない。よく知られているように、高温において
ナトリウムと水とが混合すると化学反応を起して
ガスを発生する。もしこのような事態が蒸気発生
器内で生じたら、そのガスの高圧によつて装置が
破壊されることになろう。従つて蒸気発生器で
は、その操作中、一次回路と二次回路との間にど
んな僅かな漏洩があつても、これを検出すること
が非常に大事なのである。

そのような蒸気発生器において、漏洩によつて
水が液体ナトリウム内に混合した場合、それがど
んなに微量であつても検出するため、液体ナトリ
ウムを連続的に採取し、化学分析を行なうことは
知られている。この分析はナトリウム内の水素の
存否を調べ、これによつて水が入つたか否かを明
らかにするのである。

「ナトリウム−水」型蒸気発生器は一般的に、
液体ナトリウムの一次回路と、その液体ナトリウ
ムの中に浸漬され且つ管プレートに溶接される、
水を通す複数個の管で構成される二次回路とを備
える。それら管内で水は蒸気に変換される。この
ような蒸気発生器の場合、漏洩の危険は管と管プ
レートとを結合する溶接個所に在る。普通知られ
ている漏洩検出装置は、管プレートの近傍で採取
した液体ナトリウムを分析するように構成されて
いる。その採取に当つて、１つの欠点がある。液
体ナトリウムの循環速度が早いため、漏洩がある
ときそのナトリウム内に混入する化学物質が非常
に薄められてしまうことである。また別の欠点と
して、液体ナトリウムの採取は管プレートの近く
で行わなければならないが、そこのスペース内に
は非常に多数の管が存在しているので、装置が管
プレートのあらゆる個所でナトリウムの採取を行
うことが阻害される。こうした理由で、漏洩検出
のため液体ナトリウムを採取する従来の装置は複
雑ではあるが効果は少ないのである。

本発明は、それらの欠点を無くした新規な漏洩
検出装置を提供する。

そこで本発明は特に、蒸気発生器内の液体ナト
リウムの採取によつて漏洩を検出する装置であつ
て、該蒸気発生装置の一次回路がナトリウム送入
室と送出室との間のナトリウム循環容器で構成さ
れ、各該室は該循環容器の側でナトリウム分配格
子により画成され、他方の側で管プレートにより
画成され、各該室は該管プレートと平行な熱しや
へい板を備え、この熱しやへい板は、該管プレー
トを熱衝撃から防護するための或る量のナトリウ
ムを封入するスペースによつて該管プレートから
離間され、また該蒸気発生器の二次回路が複数個
の水循環管によつて構成され、これら管は両端部
が該管プレートに緘封状態で固定され、この管プ
レートの反対側で水供給室に開口し、該管の端部
分はそれぞれに該分配格子と熱しやへい板を非緘
封状態で貫通して該ナトリウム送入室と送出室を
通る如き該蒸気発生器の漏洩検出装置において、
該耐熱衝撃防護スペース内に封入されるナトリウ
ムの或る量を連続的に採取し分析する装置を備え
る漏洩検出装置に関する。

本発明の主要な特徴によれば、該封入ナトリウ
ム採取装置が、少なくとも１つの管状収集器であ
つて、この収集器は該管プレート周縁近くで該防
護スペース内に設置され、該収集器の長さに沿つ
て複数個の採取オリフイスが配置される如き該少
なくとも１つの管状収集器、及び複数個のコンジ
ツトであつて、これらコンジツトは一方の端部が
該防護スペースに開口し、他方の端部が該ナトリ
ウム循環容器内に開口し、それらコンジツトは該
防護スペース内にこのスペースの中心部から周縁
部にかけて該管状収集器の方向へ該液体ナトリウ
ムの循環を惹起させる如き該複数個のコンジツト
によつて構成される。

本発明の１つの実施態様によれば、該採取装置
が該ナトリウム送入室の側の該防護スペース内に
設置され、ナトリウムの循環を惹起させる該コン
ジツトが該管プレートの周縁部の近傍で該防護ス
ペースに開口する。

本発明の他の実施態様によれば、該採取装置が
該ナトリウム送出室の側の防護スペース内に設置
され、ナトリウムの循環を惹起させる該コンジツ
トが該管プレートの中心部の近傍で該防護スペー
スに開口する。

添付図面に示す制約的でない実施例を参照に以
下に続ける詳細な説明から、本発明の更に他の長
所が明らかになろう。

第１図は、「ナトリウム−水」型蒸気発生器を
示す。この蒸気発生器は長い円筒形容器１を備
え、この容器内には循環する液体ナトリウムが充
満して一次回路を構成する。容器１の一方の端部
に閉じた円筒形ジヤケツト２が緘封状態に固定さ
れ、このジヤケツト２は液体ナトリウム入口３を
備え、液体ナトリウム送入室４を形成する。円筒
形容器１の他方の端部に閉じた円筒形ジヤケツト
５が緘封状態に固定され、このジヤケツト５は液
体ナトリウム出口７を備え、液体ナトリウム送出
室６を形成する。蒸気発生器の一次回路を構成す
る液体ナトリウムは、閉じたジヤケツト２、円筒
形容器１、及び閉じたジヤケツト５によつて画成
されるスペースを完全に充満する。

原子炉の一次熱交換器によつて加熱された液体
ナトリウムは送入室４から円筒形容器１の内部へ
入り、この容器１内の二次回路に熱を移譲した
後、送出室６から出て原子炉の一次熱交換器へ戻
る。円筒形容器１内に設置される二次回路は、容
器１の長手方向軸心に平行に相互に規則的に離間
して設置される複数個の真直ぐな管８を備える。
これら管８は円筒形容器１の内部全体及び送入室
４と送出室６の内部に延びる。管８の両端部は、
閉じた円筒形ジヤケツト２と５の緘封した底部を
構成する２つの管プレート９と１０にそれぞれに
結合される。これら管プレート９，１０の管８の
反対側の面は室１１と１２に接続する。二次回路
の水が、ナトリウム送出室６の側に位置する送入
室１２から管８の内部に入り、これら管を取囲む
高温液体ナトリウムによつて蒸気に変換され、そ
して液体ナトリウム送入室４の側に位置する送出
室１１から出ていく。この蒸気発生器は更に、円
筒形容器１の入口と出口のところに設置される格
子１３と１４を備える。これら格子１３と１４
は、円筒形容器１の内部で循環する液体ナトリウ
ムの流量を均等に分配することにより、液体ナト
リウムが全ての管８に実質的に均等な量の熱を与
えるようにする。本発明による蒸気発生器はまた
更に、ナトリウム送入室４と送出室６のそれぞれ
の中で、管プレート９と１０に平行にこれら管プ
レートから短かい距離を置いて設置される熱しや
へい板１５と１６を備える。これら熱しやへい板
１５，１６は複数個の管通路を備え、従つて液体
ナトリウムを緘封しないが、それら熱しやへい板
１５，１６と管プレート９，１０との間のスペー
スの中に含まれる液体ナトリウムの循環は大きく
制限する。それらスペース１７と１８内の液体ナ
トリウムは循環することが少なく、従つて実質的
に封入され、管プレート９，１０を熱衝撃から防
護する。

第２図は第１図の右側の部分の拡大図で、液体
ナトリウム送入室４、熱衝撃防護スペース１７、
及び蒸気送出室１１を示している。第２図は更
に、本発明の目的とする漏洩検出装置を全体的に
示している。この漏洩検出装置は、管８と管プレ
ート９とを結合する溶接部に接触する個所の液体
ナトリウムを分析するためその個所から液体ナト
リウムを採取する装置を備える。この採取装置
は、管プレート９の周縁部から短かい距離のとこ
ろで防護スペース１７内に設置されるトーラス形
の管状収集器１９によつて構成される。管８は全
て収集器１９の内側に入る。収集器１９はこれの
長さに沿つて等間隔で設けられる半径方向内方向
に向いた複数個の採取オリフイスを備え、そして
チヤンネル２１によつて蒸気発生器の外部のポン
プ２２に接続される。ポンプ２２は採取された液
体ナトリウムを化学分析ユニツト２３へ送る。こ
の分析ユニツト２３は蒸気発生器の操作中、送ら
れてきた液体ナトリウムを分析して、その中に水
分が含まれていないかどうかを判別する。

ナトリウム採取によるこの漏洩検出装置は更
に、防護スペース１７と円筒形容器１の内部との
間を連絡する複数個のコンジツト２０を備える。
これらコンジツト２０は従つてその一方の端部が
熱しやへい板１５を、そして他方の端部が分配格
子１３を貫通する。

液体ナトリウム採取装置は下記のように操作す
る。管８の１つと管プレート９とを接合する溶接
部に漏洩個所が生じると、二次回路の圧力は一次
回路の圧力よりずつと高いので、液体ナトリウム
内へ水または蒸気が侵入する漏洩が管プレート９
の個所に生じる。従つてその水を含む液体ナトリ
ウムは防護スペース１７内に在る液体ナトリウム
ということになるが、この液体ナトリウムは該ス
ペース１７内に封入されているので、漏洩した不
純物が一次回路の全ての液体ナトリウムによつて
希釈されることはないから、そのスペース１７内
の液体ナトリウムをサンプルとして採取できるの
である。採取装置の操作をよりよく理解するた
め、蒸気発生器の一次回路を構成する各室内の
様々な圧力を考えてみる。液体ナトリウムは或る
圧力P1で室４に入る。この液体ナトリウムが分
配格子１３を通過するとき、ヘツドロスが生じる
ため、円筒形容器１内の圧力は、P1より低いP2
になる。また送入室４と防護スペース１７との間
では、熱しやへい板１５を通る液体ナトリウムの
流れは実質的に無いので、防護スペース１７内の
圧力は室４内の圧力と同じP1になる。防護スペ
ース１７と円筒形容器１の内部とは管プレート９
の周縁に沿つて設置されるコンジツト２０によつ
て連結されているが、上記圧力差のためそれら周
縁コンジツト２０内に防護スペース１７から円筒
形容器１の内部へ行く液体ナトリウムの流れがで
きる。従つて送入室４内のナトリウムが熱しやへ
い板１５の中心部近くから防護スペース１７内へ
入る流れが生じ、この結果スペース１７内のナト
リウムは半径方向外方向へと移動してコンジツト
２０を通り容器１の内部へ送られていくことにな
る。従つて管プレート９のどこかに漏洩が生じる
と、その不純物を含んだ防護スペース１７内の液
体ナトリウムは、このスペース１７内で半径方向
外方向へ移動して行き、管プレート９の周縁にお
いてコンジツト２０の近くに設置された管状収集
器１９の個所へ迅速に到達する。そこでその不純
物含有液体ナトリウムはポンプ２２で吸上げら
れ、ユニツト２３内で分析されて不純物の存在を
明らかにされるのである。この装置の長所は、蒸
気発生器の操作中、連続的に働くことである。

以上は、ナトリウム送入室４の側の管プレート
９のところに備えられるナトリウム採取装置の説
明である。同様に本発明によれば、ナトリウム送
出室６の側の管プレート１０のところでも液体ナ
トリウムの採取を行うことができる。第１図に示
されるこの第２採取装置は第１採取装置と同様に
機能する。第２採取装置は、先の場合と同じく、
管プレート１０の周縁において防護スペース１８
内に設置される管状収集器を備える。また、防護
スペース１８と円筒形容器１の内部とを連結する
コンジツト２４を備える。唯一の相違点は、コン
ジツト２４が防護スペース１８の中心区域に開口
するよう設置されることである。液体ナトリウム
は円筒形容器１から格子１４を通つてナトリウム
送出室６へ流れるから、この室６とスペース１８
内の圧力は容器１内の圧力より低くなる。従つて
その防護スペース１８内でナトリウムを、そのス
ペース１８の中心部から周縁区域の方へ移動させ
るためには、その中心部にコンジツト２４によつ
て高圧部を作らなければならない。これがコンジ
ツトの設置位置を違える理由である。

第３図は本発明によるナトリウム採取装置の特
定の実施例を示す。この図面は、蒸気発生器にお
ける分配格子から管プレートまでの範囲の管状収
集器と循環コンジツトが置かれる周縁部区域の断
面図である。この第３図に見られるように、円筒
形容器１の端部上に分配格子１３が半径方向に固
定され、そして管プレート９が分配格子１３と平
行に延びている。格子１３とプレート９の間にナ
トリウム送入室４が画成され、そしてプレート９
から短かい距離を置いて平行に熱しやへい板１５
が備えられる。この熱しやへい板１５と管プレー
ト９との間に防護スペース１７が画成される。ま
た複数個の管８が長手方向に設置され、管プレー
ト９に溶接される。管状収集器１９が管プレート
９の周縁の位置で支持要素２５によつて堅く維持
される。この支持要素２５は同時に熱しやへい板
１５を堅く維持する。循環コンジツト２０は管プ
レート９の周縁のレベルに間隔を置いて配置さ
れ、そして管プレート９の周縁部に在る管８の外
周囲に同心的に設けられる。それらコンジツト２
０は格子１３と熱しやへい板１５との送入室４に
接する面に緘封状態に溶接される。コンジツト２
０及びこれと同心の管８の間に環状スペース２６
が画成される。通常の管８、またはコンジツト２
０に囲まれた管８は、熱しやへい板１５と分配格
子１３とに設けられたオリフイスを通つて、それ
ら熱しやへい板と格子とを順次に貫通する。それ
らオリフイスと管８との間に液体ナトリウムが流
通できる環状スペースを残すため、オリフイスの
直径は管８の直径より大きくされる。第３図で見
られるように、コンジツト２０に囲まれる管８が
貫通する分配格子１３のオリフイス２７は、その
他の管８のためのオリフイス２８より大きい直径
を有する。この直径の差は、オリフイス２７を通
つて容器１内に入る液体ナトリウムの流量と、オ
リフイス２８を通つて同じ容器１へ入る液体ナト
リウムの流量を等しくするよう、コンジツト２０
により作られるヘツドロスを補正するために付け
られるのである。

格子１３を流通する液体ナトリウムの流量を、
オリフイス２７と２８の構成によつて全ての個所
で均等に分配できない場合には、コンジツト２０
の内部と室４とをつなぐ小さなオリフイス３０を
それらコンジツト２０上に設けることにより、コ
ンジツト２０内を循環するナトリウムの流量を多
少調節することができる。

コンジツト２０は、管８の周囲にでなく、管８
の間に設置することも可能である。

液体ナトリウムの回路は次のように作られる。
室４のナトリウムが熱しやへい板１５の中心区域
でオリフイス３０により画成される環状スペース
を通つてスペース１７内に入り、ここで半径方向
外方向に拡がり、オリフイス２９により画成され
る環状スペースを通つてスペース１７から出、コ
ンジツト２０内を循環して、オリフイス２７によ
り画成される環状スペースを通つて容器１の中へ
流入する。また同時に、スペース１７内で半径方
向外方向に拡がるナトリウムの一部分が管状収集
器１９により常時吸入され、チヤンネル２１によ
り蒸気発生器の外部へ取出されて化学的に分析さ
れる。

第３図の実施例で見られるように、分配格子１
３は円筒形容器１に直接結合されず、コンジツト
２０に結合され、そしてこれらコンジツトが熱し
やへい板１５に溶接され、そして更にこの熱しや
へい板が控え２５によつて管プレート９の周縁部
に結合されている。従つてコンジツト２０は控え
の機能をもつ。このような構成のため、温度変化
による膨張があつても、分配格子１３が容器１の
端部に対し動くことができるので、構造内に応力
が掛かることが防止される。

本発明は第３図の実施例に限定されるものでな
く、また第１図の蒸気発生器の型式に限定される
ものでもない。そこで、その他の型式の蒸気発生
器、例えば螺旋管またはＵ形管を備える型式のも
のに適用することも、本発明の範囲から外れるも
のではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による検出装置を備えた蒸気
発生器の概略断面図、第２図は、蒸気発生器の第
１図の右側部分の拡大断面図、第３図は、本発明
の特定の実施例の、第２図と同平面における断面
図である。 １……蒸気発生器一次回路容器、２，５……ジ
ヤケツト、３……液体ナトリウム入口、４……液
体ナトリウム送入室、６……同送出室、７……同
出口、８……二次回路管、９，１０……管プレー
ト、１１……蒸気送出室、１２……水送入室、１
３，１４……液体ナトリウム分配格子、１５，１
６……熱しやへい板、１７，１８……熱衝撃防護
スペース、１９……液体ナトリウム収集器、２
０，２４……液体ナトリウム循環コンジツト、２
１……チヤンネル、２２……ポンプ、２３……ナ
トリウム分析ユニツト、２５……熱しやへい板支
持要素、２６……環状スペース、２７，２８，２
９，３０……オリフイス、３１……液体ナトリウ
ム流量調節小オリフイス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸気発生器内の液体ナトリウムの採取によつ
   て漏洩を検出する装置であつて、該蒸気発生器の
   一次回路がナトリウム送入室と送出室との間のナ
   トリウム循環容器で構成され、各該室は該循環容
   器の側でナトリウム分配格子により画成され、他
   方の側で管プレートにより画成され、各該室は該
   管プレートと平行な熱しやへい板を備え、この熱
   しやへい板は、該管プレートを熱衝撃から防護す
   るための或る量のナトリウムを封入するスペース
   によつて該管プレートから離間され、また該蒸気
   発生器の二次回路が複数個の水循環管によつて構
   成され、これら管は両端部が該管プレートに緘封
   状態で固定され、この管プレートの反対側で水供
   給室に開口し、該管の端部分はそれぞれに該分配
   格子と熱しやへい板を非緘封状態で貫通して該ナ
   トリウム送入室と送出室を通る如き該蒸気発生器
   の漏洩検出装置において、該防護スペース内に封
   入されるナトリウムの或る量を連続的に採取し分
   析する装置を備え、このナトリウム採取装置が、
   少なくとも１つの管状収集器であつて、この収集
   器は該管プレートの周縁近くで該防護スペース内
   に設置され、該収集器の長さに沿つて複数個の採
   取オリフイスが配置される如き該少なくとも１つ
   の管状収集器、及び複数個のコンジツトであつ
   て、これらコンジツトは一方の端部が該防護スペ
   ースに開口し、他方の端部が該ナトリウム循環容
   器内に開口し、それらコンジツトは該防護スペー
   ス内にこのスペースの中心部から周縁部にかけて
   の該液体ナトリウムの循環を惹起させる如き該複
   数個のコンジツトによつて構成されることを特徴
   とする漏洩検出装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の漏洩検出装置におい
   て、該採取装置が該ナトリウム送入室の側の該防
   護スペース内に設置され、ナトリウムの循環を惹
   起させる該コンジツトが該管プレートの周縁部の
   近傍で該防護スペースに開口することを特徴とす
   る漏洩検出装置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項の漏洩検
   出装置において、該採取装置が該ナトリウム送出
   室の側の該防護スペース内に設置され、ナトリウ
   ムの循環を惹起させる該コンジツトが該管プレー
   トの中心部の近傍で該防護スペースに開口するこ
   とを特徴とする漏洩検出装置。 ４ 特許請求の範囲第２項または第３項の漏洩検
   出装置において、ナトリウムの循環を惹起させる
   該コンジツトが該分配格子及び該熱しやへい板に
   対し直角に設置され、そして該二次回路管の間に
   長手方向に延び、該分配格子と熱しやへい板とに
   緘封状態で貫通することを特徴とする漏洩検出装
   置。 ５ 特許請求の範囲第２項または第３項の漏洩検
   出装置において、ナトリウムの循環を惹起する該
   コンジツトが該分配格子及び該熱しやへい板に対
   し直角に設置され、そして該二次回路管の或るも
   のの周囲で同心的に延び、該分配格子と熱しやへ
   い板とに緘封状態で結合され、該コンジツト内を
   循環するナトリウムは、該管と該格子またはしや
   へい板との間のスペースを通つて該格子としやへ
   い板を通過し、そして該管とこれを取巻く該コン
   ジツトとの間の環状スペースを通つて流れること
   を特徴とする漏洩検出装置。 ６ 特許請求の範囲第５項の検出装置において、
   該分配格子を通過するナトリウムの流量が、該循
   環コンジツトを備える個所も含めて該格子の全て
   の地点で一定になるように、該循環コンジツトに
   取巻かれる管を通す該格子のオリフイスが、他の
   管を通すオリフイスの通路より大きい環状通路を
   作ることを特徴とする漏洩検出装置。 ７ 特許請求の範囲第６項の漏洩検出装置におい
   て、該循環コンジツトの、該ナトリウム送入室ま
   たは送出室の個所に小さなオリフイスが更に設け
   られ、該コンジツトを通るナトリウムの流量を少
   しく変えることにより該格子を通過するナトリウ
   ムの流量を一層精密に調節し、該格子の全ての地
   点で該流量を等しくすることを特徴とする漏洩検
   出装置。