JPH08334201A - 蒸気発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダウンカマを備えた蒸気発生器において、ダ
ウンカマから管群へ流入する液の流速を低下させて管群
を構成する伝熱管の損傷の発生を防止する。 【構成】 ダウンカマ３から液が管群へ入り管群を構成
する伝熱管２内の熱媒で液が加熱されて蒸発する蒸気発
生器において、ダウンカマ３から管群への液の入口８の
流路巾ｈを管群における液の単相域ａから２相域ｂにわ
たるように大きくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加圧水型原子炉の蒸気
発生器等のダウンカマを備えた蒸気発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に、従来の加圧水型原子炉の蒸気発
生器の下部構造を示す。縦型の円筒形の胴１内に伝熱管
（Ｕチューブ）２が多数配置され、管板７に取付けられ
て管群を構成している。２次側の流体である水は胴１と
胴１内に設けられた縦型の円筒型のダウンカマ３の間の
環状の隙間をダウンカマ３に沿うように流下し、ダウン
カマ３の下部の全周に設けられた入口８を通って管板７
の上面から前記管群に流入し、管群内の伝熱管２の外側
を上昇し、伝熱管２内を流れる１次側の高温流体により
加熱されて蒸発し、２相流となって管群出口１１から流
出する。１次側の高温流体は管板７下方の１次側入口ノ
ズル５から流入して伝熱管２の中を流れて冷却された
上、管板７の下方の１次側出口ノズル５から流出する。
なお、図２中４は複数段（例えば５段）をなして設けら
れた伝熱管２の支持板、１０は水より発生した気泡、矢
印は水と１次側流体の流れの方向を示す。

【０００３】前記の２相流となり管群から流出した流体
は気水分離されて、蒸気は蒸気タービンへ導入され、ま
た、水は給水と合流してダウンカマ３へ再循環する。

【０００４】この従来の、蒸気発生器において、胴１の
直径は例えば３６００ｍｍφ、ダウンカマ３の直径は例
えば３４００ｍｍφ程度であり、このような場合、ダウ
ンカマ３から管群への入口１０の巾（高さ）ｈは約３０
０ｍｍ程度に設定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記の図２に示される
従来の蒸気発生器では、ダウンカマ３から管群への入口
８の巾ｈは約３００ｍｍ程度と小さいために、管板７直
上部の流速は、伝熱管２の表面温度が高いために生じる
自然対流の流速よりはるかに大きくなり、このため管板
７の直上部で流れが剥離して、管板７の上面の中央部
に、図２に示すように淀み域９が発生する。胴１には炭
素鋼が用いられ２次側の流れにはマグネタイイト等の微
粒子が含まれており、これが淀み域９にたまり伝熱管２
の表面にスラッジが生じる。このスラッジ間が蒸発が生
じると不純物が濃縮され伝熱管２が応力腐食割れにより
損傷する場合がある。また、ダウンカマ３から管群への
入口８の付近においても、流れが強いため微粒子が伝熱
管表面に衝突、付着し伝熱管表面にスラッジが生じ、前
記と同様に伝熱管が損傷する場合がある。

【０００６】本発明は、以上の問題点を解決することが
できる蒸気発生器を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、液が、ダウン
カマに沿って流下した上伝熱管で構成される管群へ入
り、管群を構成する伝熱管の外側を上昇する際に伝熱管
内の熱媒で加熱されて蒸気を発生する蒸気発生器におい
て、ダウンカマから管群への液の入口の流路巾を管群に
おける液の単相域から２相域にわたるように大きくした
ことを特徴とする。

【０００８】

【作用】管群を構成する伝熱管の外側を上昇して伝熱管
内の熱媒で加熱される液は、蒸発開始点より下方の管群
の部分では単相域を、蒸発開始点より上方の管群の部分
では２相域を形成する。また、管群内の前記２相域にお
ける蒸気体積率（ボイド率）は蒸発開始点より上方に行
くに従って次第に大きくなり、これに応じて液の浮力も
次第に増加することになる。

【０００９】本発明では、ダウンカマから管群への液の
入口の流路巾が管群における液の単相域から２相域にわ
たるように大きくされているので、ダウンカマに沿って
流下する液の大部分は、前記浮力の大きさに応じて上方
の２相域から管群へ流入し、残りの小部分が下方の単相
域から管群へ流入する。

【００１０】しかも、前記入口の流路巾が大きく設定さ
れているので、前記２相域において、ダウンカマから管
群へ流入する液の流速は低く抑えられる。また、前記単
相域においては、液の一部が管群へ流入するので、その
流速も伝熱管内の熱媒の加熱に伴う液の自然対流に釣合
うように低下することになる。

【００１１】従って、前記単相域及び２相域において、
液の流速が低下することとなり、流れの剥離による淀み
域が生ずることがなく、伝熱管へのスラッジの付着及び
微粒子の衝突が生起することがなく、伝熱管の損傷を防
止することができる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例を、図１によって説明す
る。本実施例は、図２に示す蒸気発生器におけるダウン
カマから管群への液の入口を以下説明するように構成
し、他の部分は相違するところはないので、図１におい
て図２におけると同一の部分には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。

【００１３】即ち、本実施例では、ダウンカマから管群
への液の入口８の流路巾（高さ）ｈを管板７の上面の上
方に形成される液の単相域ａから同単相域ａの上方に形
成される液の２相域ｂにわたるように大きく設定した。
なお、図１中ｃは単相域ａと２相域ｂとの間の蒸発開始
点である。

【００１４】ちなみに、例えば、胴１の直径が３６００
ｍｍφ、ダウンカマ３の直径が３４００ｍｍφ、管群の
高さｔが１００００ｍｍの場合、入口８の流路巾ｈは５
５００ｍｍ（そのうち２相域ｂの部分は４５００ｍｍ）
であり図２に示される３００ｍｍの場合より著しく大き
く設定され、また、２次側の流体の圧力は約６５ａｔａ
であり、蒸発量としては管群出口１１の平均蒸気流量が
約３．３ｍ／ｓとされており、管群出口１１における２
相域の蒸気体積率（ボイド率）は約７０％とされる。

【００１５】本実施例では、伝熱管２内を流れる高温の
２次側流体によって、管群を上昇する水が加熱されて、
蒸発開始点ｃの下方に単相域ａ、その上方に２相域が形
成される。

【００１６】２相域ｂにおいては、蒸発開始点ｃより上
方に行くに従って、気泡１０による蒸気体積率（ボイド
率）が大きくなり、これに応じて液の浮力も次第に増加
することになる。

【００１７】本実施例では、ダウンカマ３に沿って流下
して入口８から管群へ流入する水は、前記液の浮力に応
じてその大部分が上方の２相域ｂの部分へ流入し、残り
の小部分が下方の単相域ａの部分へ流入することにな
る。しかも、前記入口８の流路の巾ｈは、前記のように
大きく設定されているために、入口８から管群へ流入す
る液の流速が低下することとなり、伝熱管２への微粒子
の衝突・付着を防止して伝熱管２の損傷を防ぐことがで
きる。また、入口８から管群へ流入する液が低下するこ
とによって、図２に示す装置におけるように管板７の中
央部に淀み域が生ずることがなく、伝熱管２の表面にス
ラッジが生じて応力腐食割れによる伝熱管２の損傷を防
止することができる。

【００１８】なお、前記実施例は、加圧水型原子炉の蒸
気発生器に係り、液として水を用いてこれを蒸発させる
ようにしているが、本発明は水以外の液から蒸気を発生
させる蒸気発生器に広く適用することができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、液がダウンカマに沿って流下
した上伝熱管で構成される管群へ入り、管群を構成する
伝熱管の外側を上昇する際に伝熱管内の熱媒で加熱され
て蒸気を発生する蒸気発生器において、ダウンカマから
管群への液の入口の流路巾を管群における液の単相域か
ら２相域にわたるように大きくしたことによって、ダウ
ンカマから管群へ入る液の流速を低下させ、これによっ
て管群内における淀み域の発生と伝熱管への微粒子の衝
突・付着を防ぎ、伝熱管の損傷を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図である。

【図２】従来の加圧水型原子炉の蒸気発生器の下部構造
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 胴 ２ 伝熱管 ３ ダウンカマ ４ 管支持板 ５ １次側入口ノズル ６ １次側出口ノズル ７ 管板 ８ 液の入口 ９ 淀み域 １０ 気泡 １１ 管群出口 ａ 単相域 ｂ ２相域 ｃ 蒸発開始点 ｈ 液の入口の流路巾 ｔ 管群の高さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇和川 誠一 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液が、ダウンカマに沿って流下した上伝
   熱管で構成される管群へ入り、管群を構成する伝熱管の
   外側を上昇する際に伝熱管内の熱媒で加熱されて蒸気を
   発生する蒸気発生器において、ダウンカマから管群への
   液の入口の流路巾を管群における液の単相域から２相域
   にわたるように大きくしたことを特徴とする蒸気発生
   器。