JPH10186079A - Steam separator and steam separator - Google Patents

Steam separator and steam separator

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JPH10186079A
JPH10186079A JP8344730A JP34473096A JPH10186079A JP H10186079 A JPH10186079 A JP H10186079A JP 8344730 A JP8344730 A JP 8344730A JP 34473096 A JP34473096 A JP 34473096A JP H10186079 A JPH10186079 A JP H10186079A
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JP
Japan
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steam
gas
liquid
phase flow
water
Prior art date
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Pending
Application number
JP8344730A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Morooka
慎一 師岡
Sunao Narabayashi
直 奈良林
Yoshiyuki Akiba
美幸 秋葉
Seiichi Yokobori
誠一 横堀
Hideki Horie
英樹 堀江
Noriyuki Shirakawa
典幸 白川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH10186079A publication Critical patent/JPH10186079A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気水分離器における冷却材気液二相流のキャ
リーオーバを低減し分離性能を高める。また気水分離器
の構造をより簡易なものとする。 【解決手段】 気液二相流を通すスタンドパイプ11の
気液二相流の出口側口径d3 を入口側口径d2 より小さ
く設定する。この縮小管路構造によって気液二相流が旋
回作用を受ける。d3 =d2 /2としたとき特に顕著な
効果が得られる。またこの他に、スタンドパイプ11と
その直上の旋回筒4aを一体構造とする、旋回手段とし
てスタンドパイプにねじり状の板を内接設置する、旋回
筒3aの内壁面にリブレットを設ける、旋回羽根の上方
にフィン(小びれ)を設ける、旋回筒3aの出口側口径
をスタンドパイプ11の口径より小さく設定するといっ
た方法がある。また気水分離ステージの段数を削減し蒸
気乾燥器と一体型とすることでより簡易な構造となる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To reduce carryover of a coolant-liquid two-phase flow in a steam-water separator and enhance separation performance. Further, the structure of the steam separator is simplified. A set of outlet diameter d 3 of the gas-liquid two-phase flow of the standpipe 11 through the gas-liquid two-phase flow smaller than the inlet side diameter d 2. The gas-liquid two-phase flow is swirled by the reduced pipe structure. d 3 = d 2/2 and particularly remarkable effect when the can be obtained. In addition, the stand pipe 11 and the swivel cylinder 4a immediately above the stand pipe 11 are integrally formed, a torsion plate is inscribed in the stand pipe as swivel means, and a riblet is provided on the inner wall surface of the swivel pipe 3a. There is a method in which a fin (small fin) is provided above the nozzle, and the outlet side diameter of the revolving cylinder 3a is set smaller than the diameter of the stand pipe 11. In addition, the number of steam-water separation stages is reduced and the steam-dryer is integrated with the steam dryer, resulting in a simpler structure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、気液二相流を液体
と気体とに分離させる気水分離器及びこの気水分離器を
構成要素とする気水分離装置に関わり、特に沸騰水型原
子炉の炉心からの冷却材の気液二相流を水と蒸気に分離
する気水分離器及び気水分離装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steam / water separator for separating a gas-liquid two-phase flow into a liquid and a gas, and to a steam / water separator having the steam / water separator as a component, and more particularly to a boiling water type. The present invention relates to a steam-water separator and a steam-water separator for separating a gas-liquid two-phase flow of a coolant from a reactor core into water and steam.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般の沸騰水型原子炉においては、原子
炉圧力容器内に多数の燃料集合体を装荷した炉心を有
し、この炉心の上方に、炉心からの冷却材の気液二相流
を水と蒸気に分離する気水分離器を、またこの気水分離
器の上方に水分が除去された蒸気をさらに乾燥させター
ビンへと送る蒸気乾燥器が、それぞれ複数設置されてい
る。
2. Description of the Related Art A general boiling water reactor has a core loaded with a large number of fuel assemblies in a reactor pressure vessel, and a two-phase gas-liquid two-phase coolant from the core is provided above the core. A plurality of steam-water separators for separating a stream into water and steam, and a plurality of steam dryers above the steam-water separator for further drying the steam from which water has been removed and sending the steam to a turbine are provided.

【0003】図31は改良型沸騰水型原子炉(ABWR)
の概略を示す断面系統図である。原子炉圧力容器101 の
中央部よりやや下部に多数体の燃料集合体を具備する炉
心102 が配置されている。この炉心102 の下方には多数
の制御棒案内管103 が設けられ、炉心102 を形成するシ
ュラウド104 の上端開口はシュラウドヘッド105 で閉塞
されている。シュラウドヘッド105 には気水分離器91の
スタンドパイプ1が立設され、気水分離器91上には矩形
平型の蒸気乾燥器100 が配設されている。
FIG. 31 shows an improved boiling water reactor (ABWR).
It is a sectional system diagram showing an outline of. A reactor core 102 having a large number of fuel assemblies is disposed slightly below the center of the reactor pressure vessel 101. A number of control rod guide tubes 103 are provided below the core 102, and the upper end opening of a shroud 104 forming the core 102 is closed by a shroud head 105. The stand pipe 1 of the steam separator 91 is erected on the shroud head 105, and a rectangular flat steam dryer 100 is arranged on the steam separator 91.

【0004】原子炉圧力容器101 の下部には制御棒案内
管103 の内面をガイドとして炉心102 内の十字型の制御
棒を駆動する制御棒駆動機構106 が設けられている。原
子炉圧力容器101 の内側とシュラウド104 の外側との間
の底部には複数台のインターナルポンプ107 が設置され
ている。
A control rod driving mechanism 106 is provided below the reactor pressure vessel 101 to drive a cross-shaped control rod in the reactor core 102 using the inner surface of the control rod guide tube 103 as a guide. At the bottom between the inside of the reactor pressure vessel 101 and the outside of the shroud 104, a plurality of internal pumps 107 are installed.

【0005】炉心102 は多数体の燃料集合体の下部が炉
心指示板108 により、上部が上部格子板109 によりそれ
ぞれ支持され、全体がシュラウド104 により包囲されて
いる。原子炉圧力容器101 の内側とシュラウド104 の外
側との間の底部には、蒸気乾燥器100 で乾燥された蒸気
をタービンへと送る主蒸気管110 が接続している。また
給水管111 により原子炉圧力容器1内に流入した冷却材
はインターナルポンプ107 により強制循環される。
[0005] The core 102 has a plurality of fuel assemblies, the lower part of which is supported by a core indicator plate 108 and the upper part thereof which is supported by an upper lattice plate 109, and the whole is surrounded by a shroud 104. At the bottom between the inside of the reactor pressure vessel 101 and the outside of the shroud 104, a main steam pipe 110 for sending steam dried by the steam dryer 100 to the turbine is connected. The coolant flowing into the reactor pressure vessel 1 through the water supply pipe 111 is forcibly circulated by the internal pump 107.

【0006】次に気水分離器について図32乃至図35を参
照して説明する。図32は一般的な気水分離器の縦断面
図、図33は図32に示す気水分離器内の冷却材の気液二相
流の流れを模式的に示す図、図34は図33におけるA−A
矢視方向の横断面図、図35は気水分離器の旋回羽根の拡
大断面図である。
Next, the steam separator will be described with reference to FIGS. FIG. 32 is a longitudinal sectional view of a general steam separator, FIG. 33 is a diagram schematically showing a gas-liquid two-phase flow of a coolant in the steam separator shown in FIG. 32, and FIG. AA in
FIG. 35 is an enlarged cross-sectional view of the swirling blade of the steam separator, as viewed in the direction of the arrow.

【0007】図32に示すように、気水分離器91は、原子
炉炉心の直上に位置し炉心からの冷却材とボイドの気液
二相流を上方へと通すスタンドパイプ1(ライザ管とも
いう。)と、このスタンドパイプ1の上方に設けられ気
液二相流に旋回作用を与える旋回手段である旋回羽根2
と、この旋回羽根2の上方に設けられ気液二相流の気水
分離を行う気水分離手段として設けられた軸方向に通常
は3段に連なる気水分離ステージ3a,3b,3cとか
らなる。旋回羽根2は、図35に示すように、逆円錐型の
中心ハブ2aの周りに複数、例えば8枚の螺旋状の傾斜
翼2bを有するものである。また、気水分離ステージ3
a,3b,3cは、それぞれ旋回筒4a,4b,4c
と、これら旋回筒4a,4b,4cの外側に位置する外
筒5a,5b,5cと、この外筒5a,5b,5cに連
なり旋回筒4a,4b,4cの内側に位置するよう外筒
に形成された鉤型のピックオフリング6a,6b,6c
(キャッチリングともいう。)とを有するものである。
この鍵型のピックオフリング6a,6b,6cは、旋回
筒4a,4b,4cの内壁面に形成される冷却材の液膜
を捕捉し、旋回筒4a,4b,4cと外筒5a,5b,
5cの間隙に確実に導けるようになっている。また通常
これらの気水分離ステージ3a,3b,3cは、下段に
位置するものほど旋回筒及び外筒が軸方向に長く設計さ
れているが、ピックオフリング6a,6b,6cはほぼ
同じ長さである。
As shown in FIG. 32, a steam-water separator 91 is located just above a reactor core and is a standpipe 1 (both a riser pipe and a riser pipe) through which a gas-liquid two-phase flow of coolant and voids from the reactor core flows upward. The swirl vanes 2 provided above the stand pipe 1 and serving as swirling means for applying a swirling action to the gas-liquid two-phase flow.
And a water / water separation stage 3a, 3b, 3c, which is provided above the swirl vane 2 and is provided as a water / water separation means for performing gas / water separation of a gas-liquid two-phase flow, and which is normally connected in three stages in the axial direction. Become. As shown in FIG. 35, the swirling blade 2 has a plurality of, for example, eight spiral inclined blades 2b around an inverted conical center hub 2a. In addition, steam-water separation stage 3
a, 3b, 3c are the turning cylinders 4a, 4b, 4c, respectively.
And outer cylinders 5a, 5b, 5c located outside of the turning cylinders 4a, 4b, 4c, and outer cylinders connected to the outer cylinders 5a, 5b, 5c so as to be positioned inside the turning cylinders 4a, 4b, 4c. Hook-shaped pickoff rings 6a, 6b, 6c formed
(Also referred to as a catch ring).
The key-shaped pick-off rings 6a, 6b, 6c capture the liquid film of the coolant formed on the inner wall surfaces of the swirling cylinders 4a, 4b, 4c, and the swirling cylinders 4a, 4b, 4c and the outer cylinders 5a, 5b,
5c can be reliably led to the gap. In general, the lower the water / water separation stage 3a, 3b, 3c is, the longer the turning cylinder and the outer cylinder are designed in the axial direction, but the pick-off rings 6a, 6b, 6c have substantially the same length. is there.

【0008】また図32において、現行の気水分離器91の
最下段の気水分離ステージ3aにおいては、ピックオフ
リング6aの長さxは旋回筒4aの長さLの約1/20と
なるよう設計されている。各気水分離ステージにおける
旋回筒4a、4b、4cの内径はほぼ同じ長さd1 に設
定され、かつこの旋回筒内径d1 はスタンドパイプ1の
内径d2 より大きい。
In FIG. 32, the length x of the pickoff ring 6a in the lowermost water / water separation stage 3a of the current water / water separator 91 is about 1/20 of the length L of the revolving cylinder 4a. Designed. Turning cylinder 4a in each steam separator stage, 4b, the inner diameter of the 4c is set substantially the same length d 1, and the turning cylinder inner diameter d 1 is larger than the inner diameter d 2 of the standpipe 1.

【0009】次にこの気水分離器91の作用について説明
する。沸騰水型原子炉においては、冷却材は、核分裂反
応の熱により沸騰し、通常水と気体の混合した気液二相
流となって、炉心上方に設けられた上部プレナム(図示
せず)内で十分に混合される。この混合された気液二相
流は、原子炉圧力容器内に複数配置された気水分離器に
流量配分されて、スタンドパイプ1内を上昇する。図33
及び図34に示すように、スタンドパイプ1内で冷却材は
環状流と呼ばれる流動状態になっている。すなわち、ス
タンドパイプ1の内壁面を液膜が覆い、この液膜の内部
は液滴と蒸気の気泡95が混合した流れになっている。
Next, the operation of the steam separator 91 will be described. In a boiling water reactor, the coolant is boiled by the heat of the fission reaction, and usually becomes a gas-liquid two-phase flow of a mixture of water and gas in an upper plenum (not shown) provided above the core. And mixed well. The mixed gas-liquid two-phase flow is distributed to a plurality of steam separators arranged in the reactor pressure vessel, and rises in the stand pipe 1. Figure 33
As shown in FIG. 34, the coolant in the stand pipe 1 is in a flow state called an annular flow. That is, the inner wall surface of the stand pipe 1 is covered with a liquid film, and the inside of the liquid film has a flow in which droplets and vapor bubbles 95 are mixed.

【0010】スタンドパイプ1を上昇した水と蒸気の気
液二相流は、スタンドパイプ1の直上の旋回羽根2の回
転によって強制的に遠心力を付与されて、図35において
矢印で模式的に示したように、旋回流となる。このと
き、沸騰水型原子炉の通常の運転圧力下において、冷却
材の気液の密度比はおよそ1:21であるから、旋回作用
を受ける気液二相流の気相と液相にかかる遠心力には有
為な差が生じる。
The gas-liquid two-phase flow of water and steam that has risen on the stand pipe 1 is forcibly given a centrifugal force by the rotation of the swirling blade 2 immediately above the stand pipe 1, and is schematically shown by an arrow in FIG. As shown, a swirling flow occurs. At this time, under the normal operating pressure of the boiling water reactor, the gas-liquid density ratio of the coolant is approximately 1:21. There is a significant difference in centrifugal force.

【0011】よって、図33及び図34に示すように、低密
度の蒸気は最下段の気水分離ステージ3aの中心側に位
置し、また高密度の液体はこの気水分離ステージ3aの
旋回筒4aの内壁面に沿って液膜94を形成して、ともに
旋回しながら上昇する。また旋回筒4aの軸近傍では水
滴92と蒸気93が混在している。
Therefore, as shown in FIGS. 33 and 34, the low-density vapor is located at the center of the lowermost steam-water separation stage 3a, and the high-density liquid is the swirl tube of the steam-water separation stage 3a. A liquid film 94 is formed along the inner wall surface of 4a, and rises while turning together. Water drops 92 and steam 93 are mixed in the vicinity of the axis of the turning cylinder 4a.

【0012】液膜94は気水分離ステージ3aの上部に位
置するピックオフリング6aで捕捉され、旋回筒4aと
外筒5bの間隙を通り、オリフィスとしてのブレイクダ
ウンリング9を経て、炉心の上部に位置するダウンカマ
部(図示せず)へと放出される。一方、最下段の気水分
離ステージ3aにおいて捕捉されなかった液相は、大半
がその上段の気水分離ステージ3b,3cにおいてピッ
クオフリング6b,6cにより捕捉される。
The liquid film 94 is captured by the pick-off ring 6a located above the water / water separation stage 3a, passes through the gap between the swirl cylinder 4a and the outer cylinder 5b, passes through the break-down ring 9 as an orifice, and moves to the upper part of the core. It is discharged to the located downcomer part (not shown). On the other hand, most of the liquid phase not captured in the lowermost water / water separation stage 3a is captured by the pickoff rings 6b, 6c in the upper water / water separation stages 3b, 3c.

【0013】なお、この気水分離器91を通過する蒸気中
から気水分離器91によって取り除かれる湿分のうち、約
9割は最下段の気水分離ステージ3aにおいて除去され
るように設計されている。また気水分離器91の出口にお
いては、気液二相流のうち水の質量分率を10%以下に抑
えるように設計されている。
It is to be noted that about 90% of the moisture removed from the steam passing through the steam separator 91 by the steam separator 91 is designed to be removed in the lower steam separator stage 3a. ing. At the outlet of the gas-water separator 91, the mass fraction of water in the gas-liquid two-phase flow is designed to be suppressed to 10% or less.

【0014】こうして、気水分離器91の最上段の気水分
離ステージ3cを通過した蒸気は、上記作用により湿分
の低いものとなっているが、この気水分離器91の上方に
設置された蒸気乾燥器100 へと導かれて、さらに湿分が
除去される。気水分離器91は通常 200本から 300本の垂
直管群として構成され、シュラウドヘッドに溶接されて
一体に懸吊されているのに対し、蒸気発生器は一体で多
数の波板群を格納している。
The steam that has passed through the uppermost water / water separation stage 3c of the water / water separator 91 has a low moisture content due to the above-described operation, but is installed above the water / water separator 91. The steam is then guided to the steam dryer 100 to further remove moisture. The steam separator 91 is usually configured as a group of 200 to 300 vertical tubes, which are welded to the shroud head and suspended integrally, whereas the steam generator integrally stores a large number of corrugated groups. doing.

【0015】次に、この蒸気乾燥器について、図36を参
照して説明する。図36(a)は一般的な蒸気乾燥器の一
部切欠図、図36(b)は図36(a)における波板の拡大
上面図である。
Next, the steam dryer will be described with reference to FIG. FIG. 36 (a) is a partially cutaway view of a general steam dryer, and FIG. 36 (b) is an enlarged top view of the corrugated plate in FIG. 36 (a).

【0016】従来の蒸気乾燥器100 は、鉛直方向長さが
2メートル弱の波板96が垂直に懸吊されたユニットが複
数並んで配置されたものである。これらの波板群96は多
孔板97で側面を覆われている。また図36(b)に示すよ
うに、1体の波板96には通常3段の山があり、2枚の波
型の板96a、96bと、これらの波型の板96a、96bに内
接する板96cとからなる。さらにこの板96a、96bは切
欠部96dを有し、板96a、96bと板96cとの接点付近96
eは鉤状に成形されている。この波板群の下部にはドレ
ン樋98が設置され、また除去した湿分を蒸気乾燥器100
外へ排出するドレン管99が設置されている。
The conventional steam dryer 100 has a plurality of units in which a corrugated plate 96 having a vertical length of less than 2 meters is vertically suspended. The corrugated plate group 96 is covered on its side with a perforated plate 97. Also, as shown in FIG. 36 (b), one corrugated plate 96 usually has three ridges, and two corrugated plates 96a and 96b and two corrugated plates 96a and 96b And a plate 96c in contact therewith. Further, the plates 96a and 96b have a notch 96d, and the vicinity of the contact point between the plates 96a and 96b and the plate 96c.
e is shaped like a hook. A drain gutter 98 is provided below the corrugated sheet group, and the removed moisture is removed by a steam dryer 100.
A drain pipe 99 for discharging to the outside is provided.

【0017】次にこの蒸気乾燥器100 の作用について説
明する。気水分離器91から送られる蒸気は、微細な液滴
を含む湿分の低い霧状の蒸気となっている。この霧状蒸
気の流れを図36において波線の矢印で示した。まず蒸気
は、多孔板97の孔から波板群96へと入り込み、波板96の
間を通り抜ける。しかしこのとき、霧状蒸気中の微細な
液滴は、波板96を通り抜ける過程で波板96の流線の急激
な変化に追従できずに、波板96に設けられた鉤状の液滴
捕獲部96eに入り込み、この鉤状部96eに沿って流下
し、ドレン樋98とドレン管99を通して炉心上方のダウン
カマ部(図示せず)に流れ込む。こうして、蒸気乾燥器
100 を通過する蒸気は、さらに湿分が除去されて主蒸気
管110 を通じてタービンへ送られる。
Next, the operation of the steam dryer 100 will be described. The steam sent from the steam separator 91 is a low-moisture atomized steam containing fine droplets. The flow of the mist vapor is shown by a wavy arrow in FIG. First, the steam enters the corrugated plate group 96 from the holes of the perforated plate 97 and passes between the corrugated plates 96. However, at this time, the fine droplets in the mist vapor cannot follow the rapid change of the streamline of the corrugated plate 96 while passing through the corrugated plate 96, and the hook-shaped droplet provided on the corrugated plate 96 The water enters the capture portion 96e, flows down along the hook-shaped portion 96e, and flows into the downcomer portion (not shown) above the core through the drain gutter 98 and the drain pipe 99. Thus, steam dryer
The steam passing through 100 is further dehumidified and sent to the turbine through main steam pipe 110.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】沸騰水型原子炉では発
電のために炉心からの蒸気をタービンに直接供給する
が、この蒸気に対しての気体中の水の質量分率を一定値
以下にする、すなわち気水分離器におけるキャリーオー
バを低減する必要がある。しかし実際には、旋回羽根2
による気液二相流の旋回力は上部に行くほど弱まるの
で、図32に示す気水分離器91の気水分離手段、特に上段
の気水分離ステージ3cにおいて、液膜94の表面が波立
ち蒸気流によって液膜94が引きちぎられて、液滴92が発
生する。ここで発生した液滴92は、旋回筒4b,4cの
中央部を流れる蒸気93に混入して気水分離器91上部の蒸
気乾燥器100 へと運ばれることになり、キャリーオーバ
が増大する。
In a boiling water reactor, steam from a reactor core is directly supplied to a turbine for power generation, but the mass fraction of water in the gas with respect to the steam is reduced to a certain value or less. That is, it is necessary to reduce carryover in the steam separator. However, actually, the swirl blade 2
32, the swirling force of the gas-liquid two-phase flow becomes weaker toward the upper part. Therefore, in the steam-water separation means of the steam-water separator 91 shown in FIG. The liquid film 94 is torn off by the flow, and a droplet 92 is generated. The droplets 92 generated here are mixed into the steam 93 flowing through the central portions of the swirling cylinders 4b and 4c, and are carried to the steam dryer 100 above the steam / water separator 91, so that carryover increases.

【0019】また、上述したように、気水分離器91に流
入した冷却材の液相はそのほとんどが最下段の気水分離
ステージ3aにおいて除去される。すなわち、図33に模
式的に示すように、最下段の気水分離ステージ3aの液
膜94と比べて、その上段の気水分離ステージ3b,3c
における液膜94は非常に薄くなるから、この気水分離ス
テージ3b,3cにおいて除去される液体は非常に少な
い。しかしながら、この気水分離ステージ3b,3cを
要することで、その分この気水分離器91は構成部品が多
く、製作や点検に時間や手間を多く要することになる。
また、旋回羽根2についても、中心ハブ2aを有するた
め構造が複雑であるから、製作や点検に時間や手間を多
く要する。
Further, as described above, most of the liquid phase of the coolant flowing into the steam separator 91 is removed in the lowermost steam separator stage 3a. That is, as schematically shown in FIG. 33, compared with the liquid film 94 of the lowermost water / water separation stage 3a, the upper water / water separation stages 3b, 3c
Since the liquid film 94 becomes very thin, the liquid removed in the water / water separation stages 3b and 3c is very small. However, since the steam-water separation stages 3b and 3c are required, the steam-water separator 91 has many components and accordingly, much time and labor are required for manufacture and inspection.
Also, since the structure of the revolving blade 2 is complicated because it has the central hub 2a, much time and labor are required for production and inspection.

【0020】また、気水分離器91の旋回筒中心部を流れ
る蒸気は、ピックオフリング6a、6b、6cに捕捉さ
れずに上部へ向かうが、各気水分離ステージを通過する
際、ピックオフリング上部において渦を形成する。この
渦によって、各気水分離ステージの上部において圧力損
失が増大する。
The steam flowing through the center of the swirl cylinder of the steam separator 91 goes upward without being caught by the pickoff rings 6a, 6b, 6c. Forms a vortex at This vortex increases the pressure loss at the top of each steam separation stage.

【0021】また、気水分離器91の各気水分離ステージ
において旋回筒の内壁面に生ずる液膜94による摩擦抵抗
も、こうした圧力損失増大の主要因となる。さらに、旋
回羽根2においては、中心ハブ2aの存在により冷却材
の流路面積が減少するため、旋回羽根2を冷却材が通過
する際の圧力損失も大きい。特にこの中心ハブ2aの上
部において、旋回羽根2から流出する気液二相流の流れ
が乱れ渦が発生することにより圧力損失が増大する。実
際、気水分離器の全圧力損失のうち約3割がこの旋回羽
根2により生じている。
Further, the frictional resistance due to the liquid film 94 generated on the inner wall surface of the swirl tube in each steam / water separation stage of the steam / water separator 91 is also a main factor of such an increase in pressure loss. Further, in the swirl vanes 2, since the flow area of the coolant decreases due to the presence of the center hub 2a, the pressure loss when the coolant passes through the swirl vanes 2 is large. In particular, at the upper portion of the center hub 2a, the flow of the gas-liquid two-phase flow flowing out of the swirl vanes 2 is disturbed, and a vortex is generated, thereby increasing the pressure loss. In fact, about 30% of the total pressure loss of the steam separator is caused by the swirl blade 2.

【0022】このような圧力損失が許容範囲を越えて増
大すると、原子炉圧力容器からタービンへと蒸気を円滑
に送り出す上での妨げとなる。特に原子炉内の冷却材を
循環させるポンプにかかる負荷が大きくなるので、原子
炉の健全な運転にはふさわしくない。また自然対流によ
る冷却材の循環流量が大きく変動することも考えられ
る。
If such a pressure loss increases beyond an allowable range, it hinders the smooth delivery of steam from the reactor pressure vessel to the turbine. In particular, the load on the pump that circulates the coolant in the reactor becomes large, which is not suitable for the sound operation of the reactor. It is also conceivable that the circulation flow rate of the coolant due to natural convection fluctuates greatly.

【0023】また、従来の沸騰水型原子炉においては、
燃料交換時の機器取り外しに多くの時間を要している。
すなわち、燃料を交換する前に原子炉圧力容器内の機器
取り外しを行う際、まず蒸気乾燥器をすべて取り外した
後でシュラウドヘッドと気水分離器を取り外すという作
業工程を経るため、時間や手間を多く要する。
In a conventional boiling water reactor,
It takes a lot of time to remove equipment during refueling.
In other words, when removing the equipment inside the reactor pressure vessel before replacing the fuel, it takes time and effort to go through the work process of first removing all steam dryers and then removing the shroud head and steam-water separator. It takes a lot.

【0024】さらに、現行の気水分離器91の下部から蒸
気乾燥器100 の上部まではおよそ6メートルの長さを占
めるため、原子炉圧力容器101 の容積もそれに伴い大き
くせざるを得なかった。
Further, since the current lower part of the steam separator 91 to the upper part of the steam dryer 100 occupies a length of about 6 meters, the volume of the reactor pressure vessel 101 has to be increased accordingly. .

【0025】上記課題を解決するために、本発明におい
ては、気水分離器を通過する気液二相流のうち液相を効
率よく除去し、かつ気水分離に伴い発生するキャリーオ
ーバを低減することを目的とする。
In order to solve the above problems, in the present invention, the liquid phase is efficiently removed from the gas-liquid two-phase flow passing through the gas / water separator, and the carryover generated due to the gas / water separation is reduced. The purpose is to do.

【0026】また、気水分離器において、複雑な構造を
有する旋回羽根や、3段からなる気水分離ステージの構
造を改善することで、気水分離の性能を高く維持しつつ
も、気水分離器をより簡易な構造とすることを目的とす
る。
In the steam-water separator, by improving the structure of the swirl vane having a complicated structure and the structure of the three-stage steam-water separation stage, the steam-water separation performance can be maintained at a high level. An object of the present invention is to make the separator simpler.

【0027】また、気水分離器の気水分離ステージにお
いて旋回筒の内壁面に新たな工夫を加えることにより、
この内壁面に生ずる液膜による摩擦抵抗を低減し、圧力
損失を抑制することを目的とする。
In the steam-water separation stage of the steam-water separator, a new device is added to the inner wall surface of the swirl cylinder,
It is an object to reduce frictional resistance due to a liquid film generated on the inner wall surface and suppress pressure loss.

【0028】さらに、気水分離器と蒸気乾燥器が独立し
て構成される従来の気水分離装置の構造を見直すこと
で、気水分離作用の性能を高く維持しつつも、気水分離
装置をより簡易な構造とすることを目的とする。
Further, by reviewing the structure of the conventional steam-water separator in which the steam-water separator and the steam dryer are independently configured, the steam-water separator can be maintained at a high performance while maintaining the high performance of the steam-water separation. Has a simpler structure.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、原子炉炉心からの気液二相流を通すス
タンドパイプと、このスタンドパイプの上方に位置し気
液二相流の気水分離を行う旋回筒及びこの旋回筒の外側
に位置する外筒からなる気水分離ステージとを備えてな
る気水分離器において、スタンドパイプの気液二相流の
出口側口径が入口側口径より小さいことを特徴とする気
水分離器を提供する。
According to the present invention, there is provided a stand pipe for passing a gas-liquid two-phase flow from a reactor core, and a stand pipe positioned above the stand pipe for a gas-liquid two-phase flow. In a steam / water separator comprising a swirl tube for performing water / water separation and a steam / water separation stage comprising an outer tube located outside the swirl tube, the outlet diameter of the gas-liquid two-phase flow of the stand pipe is the inlet side Provided is a steam-water separator having a smaller diameter.

【0030】この構成により、縮小管路の中を気液二相
流が通ることで旋回作用を受け、高密度の液体が管内壁
近傍に液膜を構成し、気液が分離される。またこのスタ
ンドパイプにおける出口側口径を入口側口径の約1/2
に設定する。これにより、気液二相流が管軸方向に急峻
な速度分布をとることで、気水分離効果が高まる。
According to this configuration, the gas-liquid two-phase flow passes through the reduced pipe and receives a swirling action, whereby a high-density liquid forms a liquid film near the inner wall of the pipe, and gas-liquid is separated. Also, the diameter of the outlet side of this standpipe is about 1/2 of the diameter of the inlet side.
Set to. Thus, the gas-liquid two-phase flow has a steep velocity distribution in the pipe axis direction, thereby enhancing the gas-water separation effect.

【0031】さらに、気水分離ステージのうち最下段に
位置する気水分離ステージの旋回筒をスタンドパイプと
一体構造とし、かつスタンドパイプの出口側から旋回筒
の入口側にかけての壁面を括れ構造とする。これにより
部品点数を減らすとともに、側壁を鋭角でなく流線形と
することで圧力損失をさらに低減する。
Further, of the steam-water separation stage, the swiveling cylinder of the steam-water separation stage located at the lowest stage has an integral structure with the stand pipe, and the wall surface from the outlet side of the stand pipe to the inlet side of the swirling cylinder has a constricted structure. I do. As a result, the number of components is reduced, and the pressure loss is further reduced by making the side wall not a sharp angle but a streamline.

【0032】また本発明では、原子炉炉心からの気液二
相流を通すスタンドパイプと、このスタンドパイプの上
方に位置し気液二相流に旋回作用を与える旋回手段と、
この旋回手段の上方に位置し気液二相流の気水分離を行
う旋回筒及びこの旋回筒の外側に位置する外筒からなる
気水分離ステージとを備えてなる気水分離器において、
旋回手段は矩形板の上下端のうち少なくとも一方をねじ
って成形しスタンドパイプに内接設置されたねじり状の
板であることを特徴とする気水分離器を提供する。これ
により、従来の中心ハブと傾斜翼とからなる旋回羽根と
比較して、気液二相流が旋回手段を通過する際に生じる
圧力損失を低減できる。
Further, according to the present invention, there is provided a stand pipe through which a gas-liquid two-phase flow from a reactor core is passed, and a swirl means positioned above the stand pipe for giving a swirling action to the gas-liquid two-phase flow,
In a steam-water separator comprising a swirl cylinder positioned above the swirl means and configured to perform gas-water two-phase flow gas-water separation, and a steam-water separation stage including an outer cylinder positioned outside the swirl cylinder,
The turning means is a twisted plate which is formed by twisting at least one of the upper and lower ends of a rectangular plate and is inscribed in a stand pipe. As a result, the pressure loss generated when the gas-liquid two-phase flow passes through the swirling means can be reduced as compared with the conventional swirling blade including the center hub and the inclined blade.

【0033】また本発明では、原子炉炉心からの気液二
相流を通すスタンドパイプと、このスタンドパイプの上
方に位置する旋回筒とを備えてなる気水分離器におい
て、スタンドパイプの気液二相流の出口側口径が入口側
口径より小さく、かつスタンドパイプに旋回手段として
矩形板の上下端のうち少なくとも一方をねじって成形し
スタンドパイプに内接設置したねじり状の板を内接設置
したことを特徴とする気水分離器を提供する。これによ
り、縮小管路の中を気液二相流が通ることで旋回作用を
受けて気液が分離されるとともに、従来と比較して気液
二相流が旋回手段を通過する際に生じる圧力損失を低減
できる。
According to the present invention, there is provided a steam-water separator comprising a standpipe through which a gas-liquid two-phase flow from a reactor core passes and a swirl tube positioned above the standpipe. The outlet diameter of the two-phase flow is smaller than the inlet diameter, and a twisted plate formed by twisting at least one of the upper and lower ends of the rectangular plate as a turning means on the stand pipe and inscribed in the stand pipe is inscribed. A steam separator is provided. As a result, the gas-liquid two-phase flow passes through the swirl means when the gas-liquid two-phase flow passes through the swirling means as compared with the related art, while being swirled to separate gas and liquid. Pressure loss can be reduced.

【0034】また本発明では、原子炉炉心からの気液二
相流を通すスタンドパイプと、このスタンドパイプの上
方に位置し気液二相流に旋回作用を与える旋回手段とを
備えてなる気水分離器において、旋回手段は矩形板の左
右端のうち少なくとも一方をねじってこの両端を接合し
て成形され、複数の孔を有し、かつスタンドパイプに内
接設置されたねじり状の板であることを特徴とする気水
分離器を提供する。
Further, according to the present invention, there is provided a gas pipe comprising a stand pipe through which a gas-liquid two-phase flow from a reactor core is passed, and a swirling means positioned above the stand pipe to give a swirling action to the gas-liquid two-phase flow. In the water separator, the turning means is formed by twisting at least one of the left and right ends of the rectangular plate and joining both ends thereof, has a plurality of holes, and is a twisted plate inscribed in the stand pipe. A steam separator is provided.

【0035】この構成により、「メビウスの輪」状に成
形された旋回手段としてのねじり状の板により、圧力損
失を低減するとともに、気液二相流のうち分離された液
滴の流れを整えることで気液分離性能をさらに向上させ
ることができる。
According to this configuration, the pressure loss is reduced and the flow of the separated droplets in the gas-liquid two-phase flow is adjusted by the torsion-shaped plate as the turning means formed in the shape of a “Mobius loop”. Thereby, the gas-liquid separation performance can be further improved.

【0036】さらにこのねじり状の板の表面に気液二相
流の液滴を捕獲する誘導路を設けることにより、スタン
ドパイプと外筒との間隙に液滴を確実に誘導し液滴を排
出することで気水分離性能を向上させる。
Further, by providing a guide path on the surface of the torsion plate to capture the gas-liquid two-phase liquid droplets, the liquid droplets are reliably guided to the gap between the stand pipe and the outer cylinder and discharged. To improve steam-water separation performance.

【0037】また本発明では、原子炉炉心からの気液二
相流を通すスタンドパイプと、このスタンドパイプの上
方に位置し気液二相流に旋回作用を与える旋回手段と、
この旋回手段の上方に位置し気液二相流の気水分離を行
う旋回筒及びこの旋回筒の外側に位置する外筒からなる
気水分離ステージとを備えてなる気水分離器において、
スタンドパイプまたは気水分離ステージのうち少なくと
も最下段の気水分離ステージの旋回筒の内壁表面に、気
液二相流の流れ方向に沿った細い溝を複数段並設してな
るリブレットを形成したことを特徴とする気水分離器を
提供する。これにより、旋回筒の内壁面に形成される液
膜から生じる摩擦抵抗をさらに低減できる。
Further, according to the present invention, there is provided a stand pipe through which a gas-liquid two-phase flow from a reactor core is passed, and a swirl means positioned above the stand pipe for giving a swirling action to the gas-liquid two-phase flow,
In a steam-water separator comprising a swirl cylinder positioned above the swirl means and configured to perform gas-water two-phase flow gas-water separation, and a steam-water separation stage including an outer cylinder positioned outside the swirl cylinder,
A riblet formed by arranging a plurality of narrow grooves along the flow direction of the gas-liquid two-phase flow is formed on the inner wall surface of at least the lowermost steam-water separation stage of the stand pipe or the steam-water separation stage. A steam separator is provided. Thereby, the frictional resistance generated from the liquid film formed on the inner wall surface of the turning cylinder can be further reduced.

【0038】さらに、このリブレットの溝幅及び溝の深
さを、少なくとも気液二相流の流速を用いて決定する。
こうして決定した最適リブレット溝幅を採用することに
より、旋回筒の内壁面に生ずる液膜による摩擦抵抗をさ
らに低減することができる。
Further, the groove width and the groove depth of the riblet are determined using at least the flow velocity of the gas-liquid two-phase flow.
By employing the optimum riblet groove width determined in this way, it is possible to further reduce the frictional resistance due to the liquid film generated on the inner wall surface of the swirl cylinder.

【0039】また本発明では、原子炉炉心からの気液二
相流を通すスタンドパイプと、このスタンドパイプの上
方に位置し気液二相流に旋回作用を与える旋回手段と、
この旋回手段の上方に位置し気液二相流の気水分離を行
う旋回筒及びこの旋回筒の外側に位置する外筒からなる
気水分離ステージとを備えてなる気水分離器において、
旋回手段の上方にフィンを具備することを特徴とする気
水分離器を提供する。これにより、従来旋回手段の上部
で生じていた渦による気液二相流の流れの乱れを防止
し、圧力損失を低減する。
Further, according to the present invention, there is provided a stand pipe through which a gas-liquid two-phase flow from a reactor core is passed, and a swirl means positioned above the stand pipe for giving a swirling action to the gas-liquid two-phase flow,
In a steam-water separator comprising a swirl cylinder positioned above the swirl means and configured to perform gas-water two-phase flow gas-water separation, and a steam-water separation stage including an outer cylinder positioned outside the swirl cylinder,
Provided is a steam separator which is provided with a fin above the turning means. This prevents the flow of the gas-liquid two-phase flow from being disturbed by the vortex that has conventionally occurred at the upper part of the swirling means, and reduces the pressure loss.

【0040】また本発明では、原子炉炉心からの気液二
相流を通すスタンドパイプと、このスタンドパイプの上
方に位置し気液二相流に旋回作用を与える旋回手段と、
この旋回手段の上方に位置し気液二相流の気水分離を行
う旋回筒及びこの旋回筒の外側に位置する外筒からなる
気水分離ステージとを備えてなる気水分離器において、
気水分離ステージのうち最下段に位置する気水分離ステ
ージの旋回筒の内径の大きさは実質的にスタンドパイプ
の内径の大きさ以下であることを特徴とする気水分離器
を提供する。こうした先細の縮小管路の中を気液二相流
が流れると、旋回作用を受けて気水分離の性能が向上す
る。
Further, according to the present invention, there is provided a stand pipe through which a gas-liquid two-phase flow from a reactor core is passed, and a swirl means positioned above the stand pipe for giving a swirling action to the gas-liquid two-phase flow,
In a steam-water separator comprising a swirl cylinder positioned above the swirl means and configured to perform gas-water two-phase flow gas-water separation, and a steam-water separation stage including an outer cylinder positioned outside the swirl cylinder,
Provided is a steam-water separator characterized in that the size of the inner diameter of the revolving cylinder of the steam-water separation stage located at the lowermost stage of the steam-water separation stage is substantially smaller than the size of the inside diameter of the stand pipe. When a gas-liquid two-phase flow flows through such a tapered reduction pipe, the gas-water separation performance is improved due to the swirling action.

【0041】また本発明では、原子炉炉心からの気液二
相流を通すスタンドパイプ及びこのスタンドパイプの上
方に位置し前記気液二相流の気水分離を行う気水分離ス
テージを備えた気水分離器と、この気水分離器の上方に
位置し気水分離器を通過した蒸気に含まれる液滴を分離
する蒸気乾燥器とからなる気水分離装置において、蒸気
乾燥器は、気水分離器の気水分離ステージと一体化して
設けられ、側壁に複数の縦型スリットを有する内筒と、
この内筒を内包する外筒とからなることを特徴とする気
水分離装置を提供する。これにより、従来の気水分離装
置に比べて構成部品数が減ってより簡易な構造となる。
Further, in the present invention, there is provided a stand pipe through which the gas-liquid two-phase flow from the reactor core passes, and a steam-water separation stage located above the stand pipe and performing the steam-water separation of the gas-liquid two-phase flow. In a steam / water separator comprising a steam / water separator and a steam dryer located above the steam / water separator and separating droplets contained in steam passing through the steam / water separator, the steam dryer is An inner cylinder provided integrally with the steam separator stage of the water separator and having a plurality of vertical slits on a side wall,
A steam-water separator is provided, which comprises an outer cylinder containing the inner cylinder. As a result, the number of components is reduced as compared with the conventional steam-water separation device, resulting in a simpler structure.

【0042】さらにこの気水分離ステージと一体化した
蒸気乾燥器は、内筒と外筒との間の空間が複数個に仕切
られ、これらの仕切られた空間それぞれに複数の波板部
材を有し、さらに外筒の上部に蒸気排出用の穴を有する
上蓋を具備するものとする。これにより、気水分離の性
能を従来同様高く維持しつつも、気水分離装置の構造を
より簡易なものにすることができる。
Further, in the steam dryer integrated with the steam-water separation stage, the space between the inner cylinder and the outer cylinder is partitioned into a plurality of sections, and each of these partitioned spaces has a plurality of corrugated plate members. Further, an upper lid having a hole for discharging steam is provided at the upper part of the outer cylinder. Thus, the structure of the water / water separator can be simplified while maintaining the performance of the water / water separation as high as before.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
図面を参照して説明する。なお、上記従来の技術と同じ
構成部分については同一符号を付して詳細な説明を省略
する。図1は本発明の第1の実施形態に係る気水分離器
の縦断面図である。本実施形態に係る気水分離器21で
は、図32に示した従来の気水分離器91における旋回羽根
2を削除し、かつスタンドパイプ11を上方へいくほど口
径が細くなるよう設定したものである。すなわち、スタ
ンドパイプ11は気液二相流の出口側口径d3 が入口側口
径d2 より小さい先細管となっている。このスタンドパ
イプの上方には、従来の気水分離器91と同様に複数段の
気水分離ステージ3a,3b,3cが設置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same components as those in the above-described conventional technology are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the steam separator according to the first embodiment of the present invention. In the steam separator 21 according to the present embodiment, the swirl vanes 2 in the conventional steam separator 91 shown in FIG. 32 are deleted, and the diameter of the stand pipe 11 is set to be smaller as it goes upward. is there. In other words, the stand pipe 11 an outlet side diameter d 3 of the gas-liquid two-phase flow is in the inlet side diameter d 2 smaller destination tubules. Above the standpipe, a plurality of steam-water separation stages 3a, 3b, 3c are installed as in the conventional steam-water separator 91.

【0044】このように入口側口径よりも出口側口径の
方が小さい縮小管路に流体を流すと、先細構造によって
流体に旋回作用が施されて流体が旋回流をなすことが知
られている。これは例えば、堀井清之「スパイラルフロ
ーとその応用」、ターボ機械・第22巻第4号第57頁 に
開示されている。こうして得られる旋回流はスパイラル
フローと呼ばれ、軸方向では管軸近傍に速い流れをも
ち、かつ時間に伴う流れの変動の非常に小さい安定した
流れである。こうした縮小管路構造を利用した技術は、
光ケーブルの管路への送通等にも利用されており、工業
的応用の価値の高いものである。
As described above, it is known that when a fluid is caused to flow through a reduced pipe having an outlet-side diameter smaller than an inlet-side diameter, the fluid is swirled by the tapered structure to form a swirling flow. . This is disclosed, for example, in Kiyoyuki Horii, "Spiral Flow and Its Applications", Turbomachinery, Vol. 22, No. 4, page 57. The swirling flow obtained in this way is called a spiral flow, which is a stable flow having a fast flow near the pipe axis in the axial direction and having a very small fluctuation of the flow with time. The technology using such reduced pipeline structure is
It is also used for transmitting optical cables to pipelines, and is of high value for industrial applications.

【0045】以下本実施形態の作用について説明する。
原子炉炉心から上昇する冷却材は、高温高圧下で気液二
相流となりスタンドパイプ11の入口より気水分離器21に
流入する。スタンドパイプ11の縮小管路構造によりこの
気液二相流はスタンドパイプ11の管軸近傍に速い流れを
もつ旋回流となる。旋回作用に伴い気液二相流は同時に
遠心分離作用を受けてスタンドパイプ11からその直上に
位置する気水分離ステージ3aの旋回筒4aへ送られ
る。すなわち、高速流の集中する旋回筒4aの軸近傍に
は低密度の蒸気が、また旋回筒の壁面近傍には高密度の
液体が液膜を形成して、ともに旋回しながら上昇する。
以下の気水分離に係る作用は上記従来の技術で述べたも
のと同様である。
The operation of this embodiment will be described below.
The coolant rising from the reactor core becomes a gas-liquid two-phase flow under high temperature and high pressure, and flows into the steam separator 21 from the inlet of the stand pipe 11. Due to the reduced pipe structure of the stand pipe 11, this gas-liquid two-phase flow becomes a swirling flow having a fast flow near the pipe axis of the stand pipe 11. The gas-liquid two-phase flow is simultaneously centrifuged by the swirling action and sent from the stand pipe 11 to the swirling cylinder 4a of the steam-water separation stage 3a located immediately above the pipe. That is, a low-density vapor forms a liquid film near the axis of the swirl tube 4a where the high-speed flow is concentrated, and a high-density liquid forms a liquid film near the wall surface of the swirl tube.
The following operations relating to water / water separation are the same as those described in the above-mentioned conventional technology.

【0046】図2は本実施形態における気液二相流の軸
方向の速度分布を模式的に示したグラフである。グラフ
の縦軸は軸方向の速度をスタンドパイプ11の管軸におけ
る速度を1として相対値として示した。また横軸にはス
タンドパイプ11の管軸からの距離を管口半径を1として
相対値として示した。このグラフでは、解析の結果最も
効果が大きいと思われる場合として、図1においてd3
=d2 /2、すなわちスタンドパイプ11における出口側
口径d3 を入口側口径d2 の1/2とした場合の速度分
布を符号12を付した実線で示した。また比較のために、
3 =d2 とした場合、すなわち従来のようにスタンド
パイプが口径一定の円管である場合の速度分布を符号13
を付した破線で併せて示した。
FIG. 2 is a graph schematically showing the axial velocity distribution of the gas-liquid two-phase flow in this embodiment. The vertical axis of the graph shows the velocity in the axial direction as a relative value with the velocity of the stand pipe 11 on the pipe axis being 1. The horizontal axis represents the distance of the stand pipe 11 from the pipe axis as a relative value with the pipe opening radius being 1. In this graph, as the case where the analysis is considered to be the most effective, d 3 in FIG.
= D 2/2, i.e. exhibited outlet diameter d 3 of the standpipe 11 the velocity distribution in the case of 1/2 of the inlet side diameter d 2 by the solid line indicated by symbol 12. For comparison,
When d 3 = d 2 , that is, when the stand pipe is a circular pipe having a constant diameter as in the related art, the velocity distribution is denoted by reference numeral 13.
Also indicated by a broken line with.

【0047】このグラフによれば、先細の縮小管路構造
とした場合には、軸方向に速い流れをもち管軸から少し
離れると速度が急激に小さくなっており、口径一定の場
合と比較して急峻な速度分布となることがわかる。
According to this graph, in the case of the tapered reduced-pipe structure, the flow has a fast flow in the axial direction, and the speed decreases a little at a distance from the pipe axis. It can be seen that the velocity distribution becomes steep.

【0048】よって先細のスタンドパイプ11を採用した
ことにより、気液二相流旋回流に対し大きな気水分離効
果が得られることがわかる。これにより、従来の気水分
離器に用いられる旋回羽根を用いずとも十分な気水分離
効果が得られると同時に、従来主に旋回羽根において生
じていた圧力損失を本実施形態では大幅に低減すること
ができる。
Thus, it can be seen that the use of the tapered stand pipe 11 can provide a large gas-water separation effect with respect to the gas-liquid two-phase swirling flow. As a result, a sufficient air-water separation effect can be obtained without using the swirl blade used in the conventional steam-water separator, and at the same time, the pressure loss that has conventionally occurred mainly in the swirl blade is greatly reduced in the present embodiment. be able to.

【0049】本実施形態の変形例として図3に示した気
水分離器が挙げられる。いずれも気水分離器のスタンド
パイプ11の先細の縮小管路構造を変更したものでありそ
れ以外の部分は上述の本実施形態と同じ構造であるから
図示を省略した。図3(a)に示したスタンドパイプ14
はスタンドパイプ11同様先細の縮小管路構造であるがパ
イプの出口が旋回筒4a内部に突出している。また図3
(b)に示したスタンドパイプ15はパイプ下部は同一口
径の円管状に成型され、パイプ上部は先細の縮小管路構
造となっている。また図3(c)に示したスタンドパイ
プ16は図3(b)のスタンドパイプ15と同様にパイプ下
部は円管状でパイプ上部が先細構造になっており、かつ
パイプの出口が旋回筒4a内部に突出している。これら
のスタンドパイプ14,15,16を用いた場合でも本実施形
態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
A steam-water separator shown in FIG. 3 is a modification of the present embodiment. In each case, the tapered reduced pipe structure of the stand pipe 11 of the steam separator is changed, and the other portions are the same as those of the above-described embodiment, and are not shown. The stand pipe 14 shown in FIG.
Has a tapered reduced pipe structure like the stand pipe 11, but the outlet of the pipe protrudes inside the revolving cylinder 4a. FIG.
The stand pipe 15 shown in (b) is formed into a circular tube having the same diameter at the lower part of the pipe, and has a tapered reduced pipe structure at the upper part of the pipe. Also, the stand pipe 16 shown in FIG. 3 (c) has a circular tubular lower part and a tapered upper part like the stand pipe 15 of FIG. 3 (b), and the outlet of the pipe is located inside the revolving cylinder 4a. It protrudes. Even when these stand pipes 14, 15, 16 are used, substantially the same operation and effect as in the present embodiment can be obtained.

【0050】本実施形態及びその変形例において述べた
スタンドパイプ11,14,15,16については、旋回筒4a
との接触部分を溶接することにより旋回筒4aに接続固
着する。また、スタンドパイプ14,16に関しては、スタ
ンドパイプ外壁面のうち旋回筒4aとの接触部分の近傍
にねじ溝構造を施し、また旋回筒4aにもそれに対応す
るねじ構造を施すことにより、スタンドパイプ14,16を
旋回筒4aにねじ込んで接続固着する、あるいはこうし
てねじ込んだ後で当該接触部分を溶接し固着する方法が
考えられる。こうしたねじ込みによる固着によればさら
に気水分離器の加工が容易となる。
The stand pipes 11, 14, 15, and 16 described in the present embodiment and its modifications are not limited to the turning cylinder 4a.
Is welded to the swivel cylinder 4a by welding. In addition, the stand pipes 14 and 16 are provided with a thread groove structure on the outer wall surface of the stand pipe in the vicinity of the contact portion with the swivel cylinder 4a, and by applying a corresponding screw structure to the swivel cylinder 4a. It is conceivable that the connecting parts 14 and 16 are screwed and fixed to the swivel cylinder 4a, or the contact portions are welded and fixed after being screwed in this way. Such fixation by screwing further facilitates the processing of the steam separator.

【0051】以下本発明の第2の実施形態について説明
する。図4は本実施形態に係る気水分離器の縦断面図で
ある。本実施形態に係る気水分離器22は、図32に示した
従来の気水分離器91における旋回羽根2を削除し、かつ
従来のスタンドパイプ1と最下段の気水分離ステージ3
aの旋回筒4aとを一体構造としたものである。すなわ
ち本実施形態では、最下段の気水分離ステージ3aの外
筒5aの内側には括れを有する長旋回筒17が位置してお
り、この長旋回筒17は、筒の一部に形成された括れ17c
を介して、原子炉炉心からの気液二相流を最下段の気水
分離ステージ3aへ通す長旋回筒下部17bと、括れを通
過して上昇する気液二相流を分離する長旋回筒上部17a
とからなる。この最下段の気水分離ステージ3aの上方
には、図32の従来の気水分離器91と同様に気水分離ステ
ージ3b,3cが設置されている。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the steam separator according to the present embodiment. The steam separator 22 according to the present embodiment is different from the conventional steam separator 91 shown in FIG. 32 in that the swirl vanes 2 are omitted, and the conventional stand pipe 1 and the lowermost steam separator stage 3 are removed.
a and the revolving cylinder 4a are integrated. That is, in the present embodiment, the long turning cylinder 17 having a constriction is located inside the outer cylinder 5a of the lowermost water / water separation stage 3a, and the long turning cylinder 17 is formed in a part of the cylinder. 17c
A long swirl tube lower part 17b for passing the gas-liquid two-phase flow from the reactor core to the lowermost steam-water separation stage 3a through the reactor, and a long swirl tube for separating the gas-liquid two-phase flow rising through the constriction Upper 17a
Consists of Above the lowermost steam-water separation stage 3a, steam-water separation stages 3b and 3c are installed as in the conventional steam-water separator 91 of FIG.

【0052】この構成により、第1の実施形態において
示した先細の縮小管路とほぼ同様の構造を得ることがで
きる。すなわち、長旋回筒下部17bの入口側口径d2
りも括れ部分17cの口径d3 の方が小さいから、長旋回
筒下部17bを通過する気液二相流は上記第1の実施形態
と同様の作用により旋回作用を受ける。よって、長旋回
筒上部17aにおいては管軸近傍に気相が、また管壁面近
傍に液相が集中し、それぞれ旋回しながら上昇する。以
下の気水分離作用については第1の実施形態と同様であ
る。
With this configuration, it is possible to obtain substantially the same structure as the tapered reduction pipeline shown in the first embodiment. That is, since towards the diameter d 3 of the portion 17c constricted than the inlet side diameter d 2 of the long swivel cylinder bottom 17b is small, gas-liquid two-phase flow passing through the long swivel cylinder bottom 17b is similar to the first embodiment Is subjected to a turning action. Therefore, in the upper part 17a of the long swirling cylinder, the gas phase concentrates near the pipe axis and the liquid phase concentrates near the pipe wall surface, and rises while turning. The following steam-water separation action is the same as in the first embodiment.

【0053】また本実施形態では特に、長旋回筒17の括
れ部分17cの口径の最小値d3 を、長旋回筒下部17bの
入口側口径d2 の1/2と設定すると、第1の実施形態
において図2で説明したように急峻な速度分布が得ら
れ、大きな気水分離効果を得ることができる。
In the present embodiment, in particular, when the minimum value d 3 of the diameter of the constricted portion 17c of the long turning cylinder 17 is set to 1 / of the inlet diameter d 2 of the long turning cylinder lower part 17b, the first embodiment As described with reference to FIG. 2 in the embodiment, a steep velocity distribution can be obtained, and a large steam-water separation effect can be obtained.

【0054】従って、本実施形態では第1の実施形態と
ほぼ同様の効果を得ることができる。さらに、この括れ
構造を有する長旋回筒17は、直円管に対してダイスによ
り括れ17cを形成する等の方法で製造できるから、溶接
等によるスタンドパイプと旋回筒の接続が不要となって
信頼性が向上するとともに製造に要する費用を低減でき
る。また、本実施形態の長旋回筒17には上下端を除いて
側壁が鋭角になったところがなく流線状であるから、第
1の実施形態と比較して圧力損失をさらに低減すること
もできる。
Therefore, in the present embodiment, substantially the same effects as in the first embodiment can be obtained. Further, since the long swivel cylinder 17 having the constricted structure can be manufactured by a method such as forming the constricted part 17c with a die with respect to a right circular pipe, the connection between the stand pipe and the revolving cylinder by welding or the like is unnecessary, and the reliability is improved. And the cost required for manufacturing can be reduced. In addition, since the long swivel cylinder 17 of the present embodiment has a streamlined shape without a sharp side wall except for the upper and lower ends, the pressure loss can be further reduced as compared with the first embodiment. .

【0055】以下本発明の第3の実施形態について説明
する。図5は本実施形態に係る気水分離器の縦断面図で
ある。本実施形態に係る気水分離器23は、図32に示した
従来の気水分離器91における旋回羽根2を削除し、かつ
従来のスタンドパイプ1と最下段の気水分離ステージ3
aの旋回筒4aとを一体構造としたものである。すなわ
ち本実施形態では、最下段の気水分離ステージ3aの旋
回筒4aと一体となり接続されるスタンドパイプ18は、
気液二相流入口開口部を含むスタンドパイプ下部18bと
出口開口部を含むスタンドパイプ上部18aとからなり、
スタンドパイプの上部18aと下部18bとは異なる口径の
円管であり、上部円管18aの口径d3 は下部円管18bの
口径d2 より小さく、かつこの2つの円管18a,18bの
接合部18cは鋭角でなく流線形に成形されている。図に
示すように接合部18cの断面は円弧または楕円弧となっ
ている。また、スタンドパイプ下部18bの入口開口部と
炉心シュラウドヘッド105 との接合部18dもまた鋭角で
なく流線形に成形する。
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the steam separator according to the present embodiment. The steam separator 23 according to the present embodiment is different from the conventional steam separator 91 shown in FIG. 32 in that the swirl vanes 2 are eliminated, and the conventional stand pipe 1 and the lowermost steam separator stage 3 are removed.
a and the revolving cylinder 4a are integrated. That is, in the present embodiment, the stand pipe 18 integrally connected to the swivel cylinder 4a of the lowermost steam-water separation stage 3a is
A stand pipe lower part 18b including a gas-liquid two-phase inlet opening and a stand pipe upper part 18a including an outlet opening,
The upper 18a and lower 18b of the stand pipe a circular tube of different diameters, the diameter d 3 of the upper circular tube 18a smaller than the diameter d 2 of the lower circular pipe 18b, and the two circular tube 18a, junction 18b 18c is formed not in an acute angle but in a streamlined shape. As shown in the figure, the cross section of the joint 18c is a circular arc or an elliptical arc. Also, the junction 18d between the inlet opening of the lower portion of the stand pipe 18b and the core shroud head 105 is formed not in an acute angle but in a streamlined shape.

【0056】これにより、スタンドパイプ18もまた入口
側口径より出口側口径の方が小さい先細の縮小管路であ
るから、第2の実施形態と同様の作用効果を有する。さ
らに、接合部18c及び18dを流線形としたことで、気液
二相流がスタンドパイプ18に流入する際及びスタンドパ
イプ下部18bから上部18cへ移行する際の圧力損失を低
減することができる。
Thus, since the stand pipe 18 is also a tapered reduced pipe whose outlet-side diameter is smaller than the inlet-side diameter, it has the same operation and effect as the second embodiment. Furthermore, by making the joints 18c and 18d streamlined, it is possible to reduce the pressure loss when the gas-liquid two-phase flow flows into the stand pipe 18 and when the two-phase flow shifts from the lower part 18b of the stand pipe to the upper part 18c.

【0057】さらに、このような断面円弧状または楕円
弧上の入口での気液二相流の吸込みは、洗面所の流しの
ドレンのように、旋回作用を強めるため、気液二相流の
旋回作用すなわち気水分離効果が一層向上する。
Further, the suction of the gas-liquid two-phase flow at the inlet on the circular or elliptical arc of the cross section enhances the swirling action like the drain of the sink, so that the gas-liquid two-phase flow is swirled. The action, that is, the steam-water separation effect is further improved.

【0058】以下本発明の第4の実施形態について説明
する。図6は本実施形態に係る気水分離器の縦断面図で
ある。本実施形態に係る気水分離器24は、図32に示した
気水分離器91における旋回羽根2に代わる旋回手段とし
て、ねじり羽根31を設置したものである。
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the steam separator according to the present embodiment. The steam separator 24 according to the present embodiment has a twist blade 31 installed as a turning means instead of the swirl blade 2 in the steam separator 91 shown in FIG.

【0059】このねじり羽根31は、矩形板の上下端のう
ち少なくとも一方をねじって成形され、側面からは砂時
計形状にみえる旋回手段であり、乱流促進作用を有する
ものである。このねじり羽根31の側面外周部がスタンド
パイプ1の上部に内接している。従って、通常運転時に
は旋回羽根2の場合と同様に、回転しながら上昇してく
る気液二相流に旋回作用を加えることで、気液二相流の
うち蒸気は主に旋回筒4aの中心側に、液滴は旋回筒4
aの内壁にそれぞれ移動し、このねじり羽根31の上方
に位置する気水分離ステージ3a,3b,3cにおいて
液相が効率的に取り出される。
The torsion blade 31 is formed by twisting at least one of the upper and lower ends of the rectangular plate, and is a turning means that looks like an hourglass from the side, and has a turbulence promoting action. The outer peripheral portion of the side surface of the torsion blade 31 is inscribed in an upper portion of the stand pipe 1. Therefore, during normal operation, as in the case of the swirl vanes 2, by applying a swirling action to the gas-liquid two-phase flow that rises while rotating, the steam in the gas-liquid two-phase flow is mainly at the center of the swirl cylinder 4a. On the side, the droplet is swirled 4
The liquid phase moves to the inner wall of a, and the liquid phase is efficiently taken out at the steam-water separation stages 3a, 3b, 3c located above the torsion blades 31.

【0060】従来の旋回羽根2では中心ハブ2aの存在
により旋回羽根2を通る気液二相流の流路面積が減少
し、大きな圧力損失が生じていたが、本実施形態におい
ては、ねじり羽根31における流路面積の減少はねじり
羽根31の板厚分のみであるから、流路面積の減少によ
る圧力損失の増大をかなり低く抑えることができる。さ
らに従来の旋回羽根2と比べて構造が非常に簡単なた
め、補修点検が容易であり、製作に要する時間や費用も
低減できる。
In the conventional swirl vane 2, the presence of the center hub 2a reduces the flow area of the gas-liquid two-phase flow passing through the swirl vane 2, resulting in a large pressure loss. Since the decrease in the flow path area at 31 is only the thickness of the torsion blade 31, the increase in pressure loss due to the decrease in the flow path area can be suppressed to a considerably low level. Further, since the structure is very simple as compared with the conventional swirling blade 2, repair and inspection are easy, and the time and cost required for manufacturing can be reduced.

【0061】本実施形態の変形例として図7に示した気
水分離器が挙げられる。これらの変形例はスタンドパイ
プ内の構造を一部変更したものでありそれ以外の部分は
上述の本実施形態と同じ構造であるから図示を省略し
た。
As a modified example of this embodiment, a steam separator shown in FIG. 7 can be mentioned. In these modified examples, the structure inside the stand pipe is partially changed, and the other portions have the same structure as that of the above-described embodiment, and are not shown.

【0062】図7(a),(b),(c),(d)は、
いづれの場合も上記第1乃至第3の実施形態に係る気水
分離器のスタンドパイプに本実施形態に係るねじり羽根
31を設けたものである。特に図7(d)は第3の実施形
態に係る気水分離器23のスタンドパイプ18に2個のねじ
り羽根31を設けたものである。また図7(e)に示した
気水分離器は、ねじり羽根31の位置をスタンドパイプ1
の上方としたものである。すなわち、スタンドパイプ1
の上端とねじり羽根31の下端を溶接等の方法で接続し、
ねじり羽根31を最下段の気水分離ステージ3の旋回筒3
aの内部に包含させたものである。これらの構成によっ
ても、上述の本実施形態と同様の作用効果が得られる。
FIGS. 7 (a), (b), (c) and (d)
In any case, the torsion blade according to the present embodiment is added to the stand pipe of the steam separator according to the first to third embodiments.
31 is provided. In particular, FIG. 7D shows the steam-water separator 23 according to the third embodiment in which two stand blades 31 are provided on the stand pipe 18. In the steam separator shown in FIG. 7E, the position of the torsion blade 31 is changed to the stand pipe 1.
Above. That is, the stand pipe 1
The upper end of the torsion blade 31 is connected to the lower end of the torsion blade 31 by welding or the like,
The torsion blade 31 is turned to the rotating cylinder 3 of the lowermost water / water separation stage 3.
a. With these configurations, the same operation and effect as those of the above-described embodiment can be obtained.

【0063】以下本発明の第5の実施形態について説明
する。図8は本実施形態に係る気水分離器の断面図、図
9はこの気水分離器の旋回手段の部分斜視図である。本
実施形態に係る気水分離器25は、図32に示した気水分離
器91における旋回羽根2に代わる旋回手段として、スタ
ンドパイプ1の上方にねじり羽根32を内接設置したもの
である。このねじり羽根32は、矩形板の左右端のうち少
なくとも一方をねじってこの両端を接合しメビウスの輪
状に成形したものであり、乱流促進作用を有するもので
あるとともに、後述するようにねじり羽根32自体が気水
分離作用を有するものである。なおねじり羽根32の原型
の板の形状は矩形に限定されず、板の左右端が接合可能
であればよい。
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view of the steam separator according to the present embodiment, and FIG. 9 is a partial perspective view of the turning means of the steam separator. The steam-water separator 25 according to the present embodiment has a twisting blade 32 inscribed above the stand pipe 1 as a turning means instead of the turning blade 2 in the steam-water separator 91 shown in FIG. The torsion blade 32 is formed by twisting at least one of the left and right ends of the rectangular plate and joining both ends thereof to form a Mobius loop, and has a turbulent flow promoting action, and also has a torsion blade as described later. 32 itself has a steam-water separating action. The shape of the original plate of the torsion blade 32 is not limited to a rectangular shape, and it is sufficient that the left and right ends of the plate can be joined.

【0064】また図9に示すように、ねじり羽根32の曲
面とスタンドパイプ1との接触面には複数の排水孔33が
設けられており、この排水孔33を通して液滴を最下段の
気水分離ステージ3aの外筒5aとスタンドパイプ1と
の空隙に導く。なお図9においては説明のため、スタン
ドパイプ1及び外筒5aを透明として示した。
As shown in FIG. 9, a plurality of drain holes 33 are provided in the contact surface between the curved surface of the torsion blade 32 and the stand pipe 1. It is led to the gap between the outer cylinder 5a of the separation stage 3a and the stand pipe 1. In FIG. 9, the stand pipe 1 and the outer cylinder 5a are shown as transparent for explanation.

【0065】図10は図9に示したねじり羽根32のB−B
矢視方向断面図である。ねじり羽根32を固定しかつ排水
孔34を作製する方法の一例として、図に示すように、固
定用のボルト孔またはリベット孔を設けたねじり羽根32
をボルトまたはリベット34で固定し、両者の接触面を数
箇所溶接した後、ドリルにより排水孔33を搾孔する方法
がある。
FIG. 10 is a sectional view of the torsion blade 32 shown in FIG.
It is arrow sectional drawing. As an example of a method of fixing the torsion blade 32 and forming the drain hole 34, as shown in the drawing, the torsion blade 32 having a fixing bolt hole or a rivet hole is provided.
Is fixed by bolts or rivets 34, the contact surfaces of both are welded at several places, and then the drain holes 33 are squeezed with a drill.

【0066】この構成による作用について説明する。原
子炉炉心からスタンドパイプ1内へ流入する気液二相流
は、ねじれ羽根32の表面にあたり上昇を妨げられる。気
液二相流のうち液滴はねじり羽根32によって発生する遠
心力の作用を受けてねじり羽根32の曲面表面に沿って上
昇し、ねじり羽根32の排水孔33を通してスタンドパイプ
1と外筒5aとの空隙に導かれ、スタンドパイプ1下方
の炉心シュラウドヘッド(図示せず)へと排出される。
The operation of this configuration will be described. The gas-liquid two-phase flow flowing from the reactor core into the standpipe 1 hits the surface of the torsion blade 32 and is prevented from rising. The droplets of the gas-liquid two-phase flow rise along the curved surface of the torsion blade 32 under the action of the centrifugal force generated by the torsion blade 32, and pass through the drain hole 33 of the torsion blade 32 and stand pipe 1 and the outer cylinder 5 a. And is discharged to a core shroud head (not shown) below the stand pipe 1.

【0067】この構成によれば、従来の旋回羽根2では
中心ハブ2aの存在により旋回羽根2を通る気液二相流
の流路面積が減少し、大きな圧力損失が生じていたが、
本実施形態においてはねじり羽根32における流路面積の
減少はねじり羽根32の板厚分のみであるから、流路面積
の減少による圧力損失の増大を低く抑えることができ
る。さらに従来の旋回羽根2及び複数段の気水分離ステ
ージを有する気水分離器と比べて構造が簡単なため、補
修点検が容易であり、製作に要する時間や費用も低減で
きる。
According to this structure, in the conventional swirl vane 2, the flow path area of the gas-liquid two-phase flow passing through the swirl vane 2 is reduced due to the presence of the center hub 2a, causing a large pressure loss.
In the present embodiment, the decrease in the flow path area in the torsion blade 32 is only by the plate thickness of the torsion blade 32, so that an increase in pressure loss due to the decrease in the flow path area can be suppressed. Further, since the structure is simpler than the conventional steam-water separator having the swirling blade 2 and a plurality of steam-water separation stages, repair and inspection are easy, and the time and cost required for manufacturing can be reduced.

【0068】また本実施形態においては、スタンドパイ
プ1に内接設置するねじり羽根32を複数設けた気水分離
器も考えられる。2個のねじり羽根32a,32bを設けた
気水分離器の部分斜視図を図11に示した。図に示すよう
に、下側のねじり羽根32bをスタンドパイプ1の管軸に
対して180 度回転させた状態のねじり羽根22aをその上
方に設置している。複数のねじり羽根を設置する際、そ
れぞれのねじり羽根を管軸に対して回転させた状態のね
じり羽根をその上方に設置することにより、スタンドパ
イプ1内の気液二相流の流れが分散することを防止する
とともに、下方のねじり羽根により気水分離され湿分の
低くなった気液二相流の蒸気に対し、さらに上方のねじ
り羽根によって気水分離作用を施すことで、気水分離の
効果をさらに高めることができる。
In this embodiment, a steam-water separator provided with a plurality of torsion blades 32 installed in the stand pipe 1 is also conceivable. FIG. 11 shows a partial perspective view of a steam separator provided with two torsion blades 32a and 32b. As shown in the figure, the torsion blade 22a in a state where the lower torsion blade 32b is rotated by 180 degrees with respect to the tube axis of the stand pipe 1 is installed above the torsion blade. When a plurality of torsion blades are installed, by disposing the torsion blades in a state where each torsion blade is rotated with respect to the tube axis, the gas-liquid two-phase flow in the stand pipe 1 is dispersed. In addition to preventing water-water separation, the steam of the gas-liquid two-phase flow, whose moisture has been reduced by the lower torsion blades and which has become low in moisture, is further subjected to the water-water separation action by the upper torsion blades, thereby achieving the gas-water separation. The effect can be further enhanced.

【0069】またこの場合ねじり羽根による気水分離作
用が大きければ、従来3段設けられる気水分離ステージ
の段数を減らす、あるいは気水分離ステージを設けずに
このねじり羽根の直上に蒸気乾燥器を設けることも可能
である。あるいは、図12に斜視図で示すようにこのねじ
り羽根を有する気水分離器を複数束ねてなる気水分離装
置を、シュラウドヘッド(図示せず)の上方に設置する
こともできる。
In this case, if the steam-water separation action by the twisted blade is large, the number of the steam-water separation stages conventionally provided in three stages may be reduced, or a steam dryer may be provided directly above the twisted blade without providing the steam-water separation stage. It is also possible to provide. Alternatively, as shown in a perspective view in FIG. 12, a steam / water separator comprising a plurality of steam / water separators having the twisted blades may be installed above a shroud head (not shown).

【0070】さらに、図13に斜視図で示すように、本実
施形態に係る気水分離器のねじり羽根32の表面に、気液
二相流の流れ方向に沿って溝または突起で成形された誘
導路35を設け、またねじり羽根32の上方端部の一部にひ
さし36を設けることも考えられる。誘導路35の一例を図
14に拡大断面図として示した。図14(a)に示したV字
型の形状の誘導路の他に、図14(b)に示したU字型形
状の誘導路や、図14(c)に示した突起により形成され
る誘導路が考えられる。またひさし36は帽子の鍔状に成
形され、ねじり羽根32の表面に沿って上昇してくる液相
を確実に捕捉し、ねじり羽根32表面の外に液滴が逃げる
のを防ぐ。この構成により、ねじり羽根32の排水孔33へ
液滴を確実に誘導することで、気水分離効果がさらに高
められる。
Further, as shown in a perspective view in FIG. 13, a groove or a protrusion is formed on the surface of the torsion blade 32 of the steam separator according to the present embodiment along the flow direction of the gas-liquid two-phase flow. It is also conceivable to provide a guide path 35 and to provide an eave 36 at a part of the upper end of the torsion blade 32. Figure shows an example of taxiway 35
FIG. 14 shows an enlarged sectional view. In addition to the V-shaped guideway shown in FIG. 14A, the U-shaped guideway shown in FIG. 14B and the projection shown in FIG. 14C are formed. Taxiways are conceivable. In addition, the eaves 36 are formed in the shape of a flange of a hat, and reliably capture the liquid phase rising along the surface of the torsion blade 32, and prevent the liquid droplets from escaping outside the surface of the torsion blade 32. With this configuration, the liquid-water separation effect is further enhanced by reliably guiding the liquid droplets to the drain holes 33 of the torsion blades 32.

【0071】なお、本実施形態の構造を第1乃至第3の
実施形態に係る気水分離器に組み入れることで、上記作
用効果が得られると同時に、第2または第3の実施形態
における効果を併せて得ることができる。すなわち、第
2または第3の実施形態において説明した図1、図3ま
たは図4に示した気水分離器においてスタンドパイプ1
に旋回手段として上述のねじり羽根32を設ける。これに
より、ねじり羽根32を通過し液滴排出により湿分の低く
なった気液二相流は再下段の気水分離ステージ3aへと
導かれるが、ねじり羽根32によって旋回作用が加わるこ
とで、気液二相流のうち蒸気は主に旋回筒4aの中心側
に液滴は旋回筒4aの内壁にそれぞれ移動する。こうし
てねじり羽根32の上方に位置する気水分離ステージ3
a,…においてさらに液相が効率的に取り出されるた
め、気液分離性能がより一層向上する。
By incorporating the structure of the present embodiment into the steam separator according to the first to third embodiments, the above-described operation and effect can be obtained, and at the same time, the effect of the second or third embodiment can be obtained. It can be obtained together. That is, in the steam separator shown in FIG. 1, FIG. 3, or FIG. 4 described in the second or third embodiment, the stand pipe 1
The above-mentioned torsion blade 32 is provided as a turning means. As a result, the gas-liquid two-phase flow that has passed through the torsion blades 32 and has a low moisture content due to the discharge of liquid droplets is guided to the lower-stage steam-water separation stage 3a. In the gas-liquid two-phase flow, the vapor mainly moves to the center side of the swirling cylinder 4a, and the droplet moves to the inner wall of the swirling cylinder 4a. Thus, the steam-water separation stage 3 located above the torsion blade 32
In a,..., the liquid phase is more efficiently taken out, so that the gas-liquid separation performance is further improved.

【0072】以下本発明の第6の実施形態を、図15及び
図32を用いて説明する。図15は本実施形態に係る気水分
離器のスタンドパイプまたは最下段の気水分離ステージ
の旋回筒の断面図である。この図15は、図32に示す気水
分離器の縦断面図のA−A矢視方向の断面図に相当す
る。本実施形態に係る気水分離器は、図32におけるスタ
ンドパイプ1及び最下段の気水分離ステージ3aの旋回
筒4aの内壁表面にリブレット37を形成したものであ
る。
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a cross-sectional view of the stand pipe of the steam separator according to the present embodiment or the turning cylinder of the lowermost steam separation stage. FIG. 15 corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA of the vertical cross-sectional view of the steam separator shown in FIG. The steam separator according to the present embodiment has a riblet 37 formed on the inner wall surface of the standpipe 1 and the swirl cylinder 4a of the lowermost steam separator stage 3a in FIG.

【0073】リブレット37は、流体の流れに沿った縦溝
群により構成され、乱流境界層の粘性底層近傍の構造を
変化させることによって摩擦抵抗を低減させる役割を果
たすデバイスであり、船舶のスクリュー等に応用されて
いる。従って、気水分離器のスタンドパイプ1及び最下
段の気水分離ステージ3aの旋回筒4aにおいて、内壁
側面上にリブレット37を設けることにより、リブレット
がない従来のものと比べて、摩擦抵抗の低減が図れる。
The riblet 37 is a device composed of vertical grooves along the flow of the fluid, and serves to reduce frictional resistance by changing the structure of the turbulent boundary layer near the viscous bottom layer. And so on. Therefore, by providing the riblets 37 on the inner wall side surfaces of the stand pipe 1 of the steam separator and the swivel cylinder 4a of the lowermost steam separator stage 3a, the frictional resistance is reduced as compared with the conventional case without riblets. Can be achieved.

【0074】図16は、スタンドパイプ1及び最下段の気
水分離ステージ3の旋回筒3aの内壁表面に設けられる
リブレット37の形状の一例を表した拡大断面図である。
本実施形態において設けられるリブレット37は、図16
(a)に示すようなV字型の形状のものである。この図
においてhはリブレットの高さを、またdはリブレット
の間隔を示す。
FIG. 16 is an enlarged sectional view showing an example of the shape of the rib pipe 37 provided on the inner wall surface of the revolving cylinder 3a of the stand pipe 1 and the lowermost water / water separation stage 3.
The riblets 37 provided in the present embodiment are shown in FIG.
It has a V-shape as shown in FIG. In this figure, h indicates the height of the riblets, and d indicates the interval between the riblets.

【0075】スタンドパイプ1を上昇する気液二相流
は、旋回羽根2により旋回作用を受け、気液二相流の液
相のうち大半が最下段の気水分離ステージ3aにおいて
ピックオフリング6aに捕捉される。よって特にスタン
ドパイプ1及び最下段の気液分離ステージ3aの旋回筒
6aにおいて、筒内壁面上の液膜流の摩擦による圧力損
失が大きい。従って、この部分にリブレット51aを設け
ることにより、気水分離器の全圧力損失を大きく低減す
ることができる。
The gas-liquid two-phase flow rising on the stand pipe 1 is swirled by the swirling blades 2, and most of the liquid phase of the gas-liquid two-phase flow flows to the pick-off ring 6 a in the lowermost water-water separation stage 3 a. Be captured. Therefore, particularly in the stand pipe 1 and the swirl cylinder 6a of the lowermost gas-liquid separation stage 3a, pressure loss due to friction of the liquid film flow on the inner wall surface of the cylinder is large. Therefore, by providing the riblets 51a in this portion, the total pressure loss of the steam separator can be greatly reduced.

【0076】ここで、リブレット37の高さh及び間隔d
は、乱流の粘性底層の厚さδ1 と等しいものを採用した
ときが、壁面上の液膜流の摩擦低減に最適である。この
ときの粘性底層の厚さδ1 を最適リブレット溝幅とい
い、すなわちδ1 =h(リブレット高さ)=d(間隔)
である。この最適リブレット溝幅δ1 は、気液二相流の
旋回流の流速及び粘性係数によって決定されるものであ
り、次式で与えられる。
Here, the height h and the interval d of the riblets 37
Is optimal for reducing the friction of the liquid film flow on the wall surface when a material having a thickness equal to the thickness δ 1 of the viscous bottom layer of the turbulent flow is adopted. The thickness δ 1 of the viscous bottom layer at this time is called an optimum riblet groove width, that is, δ 1 = h (riblet height) = d (interval).
It is. The optimum riblet groove width δ 1 is determined by the flow velocity and the viscosity coefficient of the swirling flow of the gas-liquid two-phase flow, and is given by the following equation.

【0077】 δ1 = 123・δ/(uD/ν)^(7/8) u:乱流の流速 D:スタンドパイプ1または旋回筒3aの直径 ν:粘性係数 δ:スタンドパイプ1または旋回筒3aの半径 この式における uD/ν のことをレイノルズ数とい
う。レイノルズ数は乱流と層流を区分する場合のよう
な、流れを特徴づける物理量として重要なものである。
このレイノルズ数、すなわち気液二相流の流速等から、
摩擦抵抗低減の効果が最大となる最適リブレット溝幅δ
1 を決定する。
Δ 1 = 123 · δ / (uD / ν) ^ (7/8) u: Velocity of turbulent flow D: Diameter of stand pipe 1 or swirl tube 3a ν: Viscosity coefficient δ: Stand pipe 1 or swivel tube Radius of 3a uD / ν in this equation is called Reynolds number. The Reynolds number is important as a physical quantity that characterizes a flow, such as when distinguishing a turbulent flow from a laminar flow.
From this Reynolds number, that is, the flow velocity of the gas-liquid two-phase flow,
Optimal riblet groove width δ that maximizes the effect of reducing frictional resistance
Determine 1

【0078】またここで用いられるリブレット37は図16
(a)に示したV字型の形状のものに限らず、図16
(b)に示したU字型形状のもの、あるいは図16(c)
に示した半円型形状のものを用いることも考えられる。
いづれの場合も、図に示したリブレットの高さh及び間
隔dは上述した最適リブレット溝幅δ1 を採用したも
のが最適である。
The riblets 37 used here are shown in FIG.
The shape is not limited to the V-shaped shape shown in FIG.
U-shaped shape shown in (b), or FIG. 16 (c)
It is conceivable to use the semicircular shape shown in FIG.
In any case, the riblet height h and the interval d shown in the figure are optimally those employing the above-described optimum riblet groove width δ1.

【0079】また、図16(b),(c)に示したリブレ
ットの構成によれば、V字型形状のリブレットと同様の
作用効果が得られると同時に、V字型リブレットでは長
期使用に伴いリブレットの鋭角先端部が高速の冷却材流
によって摩耗することも考えられるのに対し、U字型あ
るいは半円型のリブレットには鋭角部分がないから摩耗
の度合の低減が期待できる。
According to the configuration of the riblets shown in FIGS. 16B and 16C, the same operation and effects as those of the V-shaped riblet can be obtained, and the V-shaped riblet can be used for a long time. While it is conceivable that the sharp-angled tip of the riblet is worn by the high-speed coolant flow, the U-shaped or semicircular riblet has no sharp-angled portion, so that the degree of wear can be reduced.

【0080】また本実施形態においては、最下段の気水
分離ステージ3aの旋回筒4aには原子炉通常運転中の
気液二相流の旋回流の方向に沿った螺旋状の縦溝からな
るリブレット37を設けるとよい。図17はこの場合の旋回
筒4aの斜視図である。この図では説明のために、この
旋回筒4aの下部に位置する旋回羽根によって旋回作用
を受けた気液二相流の流れの方向を矢印で示した。なお
このリブレット37としては、図17に示したV字型、U字
型あるいは半円型のいずれかを採用する。
Further, in the present embodiment, the swirl tube 4a of the lowermost steam-water separation stage 3a is formed by a spiral vertical groove along the direction of the swirl flow of the gas-liquid two-phase flow during the normal operation of the reactor. A riblet 37 is preferably provided. FIG. 17 is a perspective view of the swivel cylinder 4a in this case. In this figure, for the sake of explanation, the direction of the flow of the gas-liquid two-phase flow swirled by the swirling blade located at the lower part of the swirling cylinder 4a is indicated by an arrow. As the riblets 37, any of the V-shaped, U-shaped or semicircular type shown in FIG. 17 is employed.

【0081】もしこの旋回筒4aのリブレット37を旋回
筒4aの軸方向に平行に形成した場合、旋回流がリブレ
ットと角度を持って衝突し、リブレットが一種の表面荒
さのように働くので、摩擦損失の低減の効果が小さくな
ることが考えられる。しかし、リブレット37を旋回羽根
で生ずる旋回角度に沿って形成されることより、上述の
ような摩擦損失を抑制し、またさらなる圧力損失の低減
を図ることができる。
If the riblets 37 of the turning cylinder 4a are formed parallel to the axial direction of the turning cylinder 4a, the swirling flow collides with the riblets at an angle, and the riblets act like a kind of surface roughness. It is conceivable that the effect of reducing the loss is reduced. However, since the riblets 37 are formed along the turning angle generated by the turning blade, the above-described friction loss can be suppressed, and the pressure loss can be further reduced.

【0082】以下本発明の第7の実施形態を、図18を参
照して説明する。図18は本実施形態に係る気水分離器に
おける旋回羽根の拡大断面図である。本実施形態に係る
気水分離器は、図32に示した従来の気水分離器91の旋回
羽根2の中心ハブ2a上部にフィン(小びれ)38を設け
たものである。これ以外の部分の構成は従来の気水分離
器91と同様とする。
Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 18 is an enlarged sectional view of the swirl blade in the steam separator according to the present embodiment. The steam separator according to the present embodiment is provided with a fin (small fin) 38 above the center hub 2a of the swirl blade 2 of the conventional steam separator 91 shown in FIG. The configuration of other parts is the same as that of the conventional steam separator 91.

【0083】このフィン38は船のスクリュー等に用いら
れている小型の羽根である。船のスクリューを回す際に
スクリューの軸の後端に渦が発生するが、軸後端にフィ
ン(小びれ)を取りつけることによりこの渦が打ち消さ
れて発生しなくなる。これにより船の燃料が節約でき
る。
The fin 38 is a small blade used for a ship screw or the like. When turning the ship's screw, a vortex is generated at the rear end of the shaft of the screw, but by attaching fins (small fins) to the rear end of the shaft, the vortex is canceled and no longer generated. This saves ship fuel.

【0084】本実施形態の作用について説明する。スタ
ンドパイプ1から流入する気液二相流は旋回羽根2によ
って旋回作用を受け、旋回筒4a内へと上昇するが、こ
のとき旋回羽根2の傾斜翼2b間から流出し上昇する気
液二相流の旋回流は、中心ハブ2a上部に設置されたフ
ィン38によって渦を作ることなく上昇する。これにより
圧力損失が減少される。
The operation of the present embodiment will be described. The gas-liquid two-phase flow flowing from the stand pipe 1 is swirled by the swirling blade 2 and rises into the swirling cylinder 4a. At this time, the gas-liquid two-phase flow flowing out between the inclined blades 2b of the swirling blade 2 rises. The swirling flow of the flow rises without vortices by the fins 38 installed above the central hub 2a. This reduces the pressure loss.

【0085】また、フィン38の角度を旋回羽根2の傾斜
翼2bの角度と等しくすることにより、上述の圧力損失
減少効果がさらに高められる。また本実施形態を第4ま
たは第5の実施形態について適用することもできる。す
なわち、ねじり羽根31または32の上方にフィン38を設置
することにより、圧力損失をさらに低減することができ
る。
Further, by making the angle of the fin 38 equal to the angle of the inclined blade 2b of the swirling blade 2, the above-described effect of reducing the pressure loss is further enhanced. This embodiment can also be applied to the fourth or fifth embodiment. That is, by disposing the fins 38 above the torsion blades 31 or 32, the pressure loss can be further reduced.

【0086】以下本発明の第8の実施形態について説明
する。図19は本実施形態に係る気水分離器の縦断面図、
図20は図19における冷却材の流れを模式的に示した図で
ある。
Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 19 is a vertical cross-sectional view of the steam separator according to the present embodiment,
FIG. 20 is a diagram schematically showing the flow of the coolant in FIG.

【0087】図19に示す気水分離器26において、最下段
の気水分離ステージ3aのピックオフリング6aの長さ
xは、中段及び最上段の気水分離ステージのピックオフ
リング6b,6cの長さよりも長くなっている。
In the steam / water separator 26 shown in FIG. 19, the length x of the pickoff ring 6a of the lowermost steam / water separation stage 3a is larger than the length of the pickoff rings 6b and 6c of the middle and uppermost steam / water separation stages. Is also getting longer.

【0088】すなわち、気水分離ステージ3aでは、大
半の湿分を除去するような構成となっているが、この湿
分除去の効率を高めるためには最下段の気水分離ステー
ジ3aで発生する液膜の捕獲量を増やすことが重要であ
る。そこで、液膜を捕獲する最下段の気水分離ステージ
3aにおけるピックオフリング6aの長さを中段及び上
段の気水分離ステージ3b,3cにおけるピックオフリ
ング6b,6cよりも長くすることにより、最下段気水
分離ステージ3aでの液膜捕獲を確実にし、湿分除去の
効率を高めることができる。
That is, the steam-water separation stage 3a is configured to remove most of the moisture. However, in order to enhance the efficiency of the moisture removal, the moisture is generated in the lowermost steam-water separation stage 3a. It is important to increase the amount of liquid film captured. Therefore, the length of the pickoff ring 6a in the lowermost water / water separation stage 3a for capturing the liquid film is made longer than the length of the pickoff rings 6b, 6c in the middle and upper water / water separation stages 3b, 3c. The liquid film capture in the water separation stage 3a can be ensured, and the efficiency of moisture removal can be increased.

【0089】以下この気水分離器26の作用について図20
を参照して詳述する。冷却材の気液二相流はスタンドパ
イプ1を通り、旋回羽根2の回転によって旋回作用を受
け、最下段の気水分離ステージ3aへと通される。この
ときスタンドパイプ1及び最下段の気水分離ステージ3
aの下部においては、液相中の流れの中に多くの気泡95
が認められる。一方、最下段の気水分離ステージ3a上
部では蒸気93中に液滴92が存在する。
The operation of the steam separator 26 will now be described with reference to FIG.
It will be described in detail with reference to FIG. The gas-liquid two-phase flow of the coolant passes through the stand pipe 1, is swirled by the rotation of the swirling blade 2, and is passed to the lowermost steam-water separation stage 3 a. At this time, the stand pipe 1 and the lowermost steam-water separation stage 3
In the lower part of a, there are many bubbles 95 in the flow in the liquid phase.
Is recognized. On the other hand, droplets 92 are present in the steam 93 above the lowermost steam-water separation stage 3a.

【0090】旋回羽根2によって旋回作用を受けた気液
二相流のうち、最下段の気水分離ステージ3aの液膜9
4は、旋回力の弱まる気水分離ステージ3aの上部にお
いても、液滴となって再び気相に混入することなく、長
いピックオフリング6aによって確実に捕捉される。こ
の捕捉された液膜94の一部は、気水分離ステージ3a上
部において、旋回羽根2から受ける旋回力が減衰するた
めに、蒸気93の流れによって表面が引きちぎられるが、
ピックオフリング6aを長くすることにより、これに遮
られ、旋回筒3aの中心を流れる蒸気に混入することが
ない。
Of the gas-liquid two-phase flow swirled by the swirling blade 2, the liquid film 9 of the lowermost water-water separation stage 3a
The long pick-off ring 6a surely captures the liquid 4 even at the upper part of the steam-water separation stage 3a where the swirling force is weakened, without becoming a droplet and entering the gas phase again. A part of the captured liquid film 94 is torn off by the flow of the steam 93 in the upper part of the water / water separation stage 3a because the swirling force received from the swirling blade 2 is attenuated.
By lengthening the pickoff ring 6a, the pickoff ring 6a is prevented from being mixed with the steam flowing through the center of the swirl cylinder 3a.

【0091】ピックオフリング6aで捕捉された液膜94
は、旋回筒4aと外筒5aの間隙を通り、オリフィスと
してのブレイクダウンリング9を経て、炉心の上部に位
置するダウンカマ部(図示せず)へと放出される。
Liquid film 94 captured by pick-off ring 6a
Is discharged through a gap between the swirl cylinder 4a and the outer cylinder 5a, through a breakdown ring 9 as an orifice, to a downcomer part (not shown) located at an upper part of the core.

【0092】このように、最下段の気水分離ステージ3
aのピックオフリング6aを中段及び上段気水分離ステ
ージ3b.3cのピックオフリング6b,6cよりも長
くすることにより、最下段の気水分離ステージ3aにお
いて液膜94を確実に捕捉することができるから、従来よ
り気液二相流の湿分をより多く除去し、気水分離器のキ
ャリーオーバ量を低減することができる。
As described above, the lowermost steam-water separation stage 3
a of the middle and upper steam-water separation stages 3b. By making the length longer than the pick-off rings 6b and 6c of 3c, the liquid film 94 can be reliably captured in the lowermost water-water separation stage 3a, and therefore, the moisture of the gas-liquid two-phase flow is removed more than before. However, the carry-over amount of the steam separator can be reduced.

【0093】次に、ピックオフリング6aの長さの最適
化について考察する。ピックオフリング6aはある程度
長い方が、キャリーオーバ量を低減できると考えられる
が、逆にピックオフリングの長さが長すぎると、キャリ
ーオーバ量が増大する。これはピックオフリングの長さ
が長すぎると、液膜が完全に形成される前の気液混合状
態にある冷却材をピックオフリングが捕捉したり、ある
いは気液が十分に分離されずに旋回筒中央部を流れる蒸
気に多量の液滴が混入し、キャリーオーバ量が増大する
ためである。
Next, optimization of the length of the pickoff ring 6a will be considered. It is considered that a longer carry-off ring 6a can reduce the carry-over amount. However, if the pick-off ring is too long, the carry-over amount increases. This is because if the length of the pickoff ring is too long, the pickoff ring may catch the coolant in the gas-liquid mixed state before the liquid film is completely formed, or the swirl cylinder without sufficient separation of the gas and liquid This is because a large amount of droplets are mixed in the steam flowing in the central portion, and the carry-over amount increases.

【0094】かかる考察から、キャリーオーバ量を十分
に低減させるためには、ピックオフリング6aの長さは
旋回筒長さの約3/8から1/2であれば好適であるこ
とが検証されたといえる。
From the above consideration, it has been verified that it is preferable that the length of the pick-off ring 6a be approximately 3/8 to 1/2 of the length of the swivel cylinder in order to sufficiently reduce the carry-over amount. I can say.

【0095】図21にピックオフリング6aの長さとキャ
リーオーバ量の相関を表す試験結果のグラフの一例を示
す。尚、この試験では実機の1/3縮尺の試験機を用い
たものである。グラフの縦軸はこの試験機でのキャリー
オーバ量を示し、横軸は試験機のピックオフリングの長
さを旋回筒長さを1として相対値として示したものであ
る。
FIG. 21 shows an example of a test result graph showing the correlation between the length of the pick-off ring 6a and the carry-over amount. In this test, a test machine of 1/3 scale of the actual machine was used. The vertical axis of the graph indicates the carry-over amount in this tester, and the horizontal axis indicates the length of the pick-off ring of the tester as a relative value with the swivel cylinder length as 1.

【0096】図21に示すように、試験機においてピック
オフリング長さを旋回筒長さの約3/8(=0.375 )か
ら約1/2(=0.5 )とした場合の試験結果は、旋回筒
長さの約1/15(=0.067 )から約1/8(=0.125 )
とした場合の試験結果と比較して、キャリーオーバ量が
およそ4割以下に低減されることがわかる。
As shown in FIG. 21, the test results when the length of the pick-off ring in the test machine was changed from about 3/8 (= 0.375) to about 1/2 (= 0.5) of the length of the swivel cylinder were as follows. About 1/15 (= 0.067) to about 1/8 (= 0.125) of the length
It can be seen that the carry-over amount is reduced to about 40% or less as compared with the test result in the case of the above.

【0097】従って、以上の試験結果及び実験精度、実
機との差などを総合すれば、ピックオフリング長さが旋
回筒長さの約3/8から約1/2であればキャリーオー
バ低減の効果が十分に大きいことがわかる。
Therefore, taking into account the above test results, experimental accuracy, differences from the actual machine, etc., if the pickoff ring length is about 3/8 to about 1/2 of the swivel cylinder length, the effect of reducing carryover is obtained. Is large enough.

【0098】以下本発明の第9の実施形態を、図22を参
照して説明する。ここでは冷却材の流れを模式的に示し
ている。本実施形態に係る気水分離器27は、気水分離ス
テージを1体のみ有するものであり、この気水分離ステ
ージのピックオフリングの長さは、旋回筒長さの約3/
8から1/2となっている。
Hereinafter, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the flow of the coolant is schematically shown. The steam-water separator 27 according to the present embodiment has only one steam-water separation stage, and the length of the pick-off ring of this steam-water separation stage is about 3/3 of the length of the swirl cylinder.
It is reduced from 8 to 1/2.

【0099】この構成によれば、気水分離器27は、好適
な長さのピックオフリング6aを有するために気水分離
の効率が高く、気水分離ステージを1体としても十分な
気水分離が可能であり、気水分離ステージを3段から1
段に削減することができる。このように気水分離ステー
ジを削減することにより気水分離ステージ内の圧力損失
を低減できる。すなわち、気水分離ステージを複数有す
る、例えば図19に示す気水分離器26においては、旋回羽
根2によって遠心分離作用を浮けた液膜94はほとんどが
最下段の気水分離ステージ3aのピックオフリング6a
で捕捉されるが、一方旋回筒4aの中心部を上昇する蒸
気93は旋回筒4a上部で渦を発生して圧力損失が増大
する要因となっている。
According to this configuration, the steam-water separator 27 has the pick-off ring 6a of a suitable length, so that the steam-water separation efficiency is high, and even if the steam-water separation stage is a single unit, sufficient steam-water separation is performed. And the water / water separation stage can be reduced from three stages to one stage.
It can be reduced step by step. Thus, the pressure loss in the steam-water separation stage can be reduced by reducing the steam-water separation stage. That is, in the steam-water separator 26 having a plurality of steam-water separation stages, for example, the steam-water separator 26 shown in FIG. 6a
On the other hand, the steam 93 rising in the central portion of the swirl tube 4a generates a vortex at the upper portion of the swirl tube 4a, which is a factor of increasing the pressure loss.

【0100】従って、本実施形態に係る気水分離器27の
ように気水分離ステージの段数を従来の3段から1段に
削減すると、蒸気93の渦から生じる圧力損失のうち、第
1の実施形態で中段及び上段の気水分離ステージ3b,
3cにおいて生じる圧力損失の分だけ、圧力損失を低減
することができる。また、気水分離ステージを2段削減
したので、削除した2段の気水分離ステージの分だけ部
品点数が削減されてより簡易な構成となるため、製造や
点検に要するコストや時間を低減することができる。
Accordingly, when the number of steam-water separation stages is reduced from the conventional three-stage to one as in the steam-water separator 27 according to the present embodiment, the first of the pressure losses caused by the vortex of the steam 93 is reduced. In the embodiment, the middle and upper steam-water separation stages 3b,
The pressure loss can be reduced by the amount of the pressure loss occurring in 3c. Further, since the number of the steam-water separation stages is reduced by two, the number of parts is reduced by the number of the removed steam-water separation stages and the configuration becomes simpler, so that the cost and time required for manufacturing and inspection are reduced. be able to.

【0101】また本実施形態の変形例として、図19に示
した気水分離器26において上段の気水分離ステージ5を
削除して、気水分離ステージの段数を従来の3段から2
段に削減し、さらに最下段の気水分離ステージのピック
オフリングの長さを、旋回筒長さの約3/8から約1/
2としたものがある。これによれば、気液二相流の蒸気
の渦から生じる圧力損失を低減することができると同時
に部品点数が削減されるとともに、本実施形態と比べ
て、気水分離ステージが2段あることにより気水分離効
率を高く保つことが期待できる。
As a modification of the present embodiment, the upper steam-water separation stage 5 in the steam-water separator 26 shown in FIG. 19 is deleted, and the number of steam-water separation stages is reduced from the conventional three to two.
And the length of the pick-off ring of the lowermost steam-water separation stage is reduced from about 3/8 to about 1 /
There are two. According to this, the pressure loss caused by the vortex of the vapor of the gas-liquid two-phase flow can be reduced, and at the same time, the number of parts is reduced, and compared with the present embodiment, there are two stages of gas-water separation stages. It can be expected that the water-water separation efficiency is kept high.

【0102】以下本発明の第10の実施形態を、図23を参
照して説明する。図23は本実施形態に係る気水分離器28
の断面図である。図32に示した従来の気水分離器91にお
いては、旋回羽根2の中心ハブ2aが逆円錐型であるた
め、旋回羽根部において上部に行くほど径方向が広がっ
た構造となり、スタンドパイプ1の内径d2 よりも旋回
筒4a、4b、4cの内径d1 の方が大きかった。それ
に対し、本実施形態に係る気水分離器28は、旋回羽根39
の中心ハブを円柱型形状とし、旋回羽根部における径方
向の広がりをなくすことで、旋回筒4a、4b、4cの
内径d1 を従来のスタンドパイプの内径d2 と略等しく
したものである。これ以外の部分の構成は従来の気水分
離器91と同様である。
Hereinafter, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 23 is a steam-water separator 28 according to the present embodiment.
FIG. In the conventional steam separator 91 shown in FIG. 32, since the center hub 2a of the swirl vane 2 is an inverted conical type, the radial direction of the swirl vane becomes wider toward the upper part. turning cylinder 4a than the inner diameter d 2, 4b, the direction of the inner diameter d 1 of 4c was great. On the other hand, the steam separator 28 according to the present embodiment
The central hub and cylindrical shape, by eliminating the radial extent of the swirl vane portion, the turning cylinder 4a, 4b, in which the inner diameter d 1 of 4c was substantially equal to the inner diameter d 2 of the conventional standpipe. The configuration of other parts is the same as that of the conventional steam separator 91.

【0103】この結果、気水分離器28はスタンドパイプ
1から気水分離器出口までを同一口径d1 のストレート
管としたことで、気水分離器自体が従来より細くなって
いる。スタンドパイプ1から流入する気液二相流は旋回
羽根39によって旋回作用を受け、スタンドパイプ1と内
径の略等しい旋回筒4aにおいて遠心分離される。
As a result, since the steam separator 28 is a straight pipe having the same diameter d 1 from the stand pipe 1 to the steam separator outlet, the steam separator itself is thinner than before. The gas-liquid two-phase flow flowing from the stand pipe 1 is swirled by the swirling vanes 39, and is centrifuged in the swirl cylinder 4a having an inner diameter substantially equal to that of the stand pipe 1.

【0104】こうして従来の気水分離器と比べて流路面
積を減少させることなく、気水分離器単体の径を小さく
することができるから、単位面積あたりの気水分離器の
設置本数を大きくすることができる。よって、それだけ
気水分離器1本あたりが処理する気液二相流の流量が減
少し、それに伴い気水分離器28内部を流れる気液二相流
の流速が減少する。圧力損失は流速の2乗に比例するか
ら、この構成により気水分離器による圧力損失の低減を
図ることができる。
In this way, the diameter of the single steam-water separator can be reduced without reducing the flow path area as compared with the conventional steam-water separator, so that the number of steam-water separators installed per unit area can be increased. can do. Accordingly, the flow rate of the gas-liquid two-phase flow processed by one gas-water separator decreases accordingly, and the flow rate of the gas-liquid two-phase flow flowing inside the gas-water separator 28 decreases accordingly. Since the pressure loss is proportional to the square of the flow velocity, this configuration can reduce the pressure loss by the steam separator.

【0105】以下本発明の第11の実施形態を、図24を参
照して説明する。図24は本実施形態に係る気水分離器29
の断面図である。図32に示した従来の気水分離器91につ
いては、3段の気水分離ステージ3a、3b、3cにお
ける旋回筒4a、4b、4cの内径は軸方向位置によら
ずほぼ等しい値d1 をとっていた。それに対し、本実施
形態に係る気水分離器29は、図24に示すように、旋回
筒4a、4b、4cの上端部の内径を下端部の内径より
小さくしたことに特徴がある。すなわち、最上段の気水
分離ステージ3cの旋回筒4cの上端部の内径をd4
最下段の気水分離ステージ3aの旋回筒4aの下端部の
内径をd5 とするとき、d5 >d4 である。これ以外の
部分の構成は従来の気水分離器91と同様とする。
Hereinafter, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 24 is a steam-water separator 29 according to the present embodiment.
FIG. Regarding the conventional steam separator 91 shown in FIG. 32, the inner diameters of the swirl cylinders 4a, 4b, 4c in the three steam separator stages 3a, 3b, 3c have substantially the same value d 1 irrespective of the axial position. I was taking. On the other hand, as shown in FIG. 24, the steam-water separator 29 according to the present embodiment is characterized in that the inner diameters of the upper ends of the swirling cylinders 4a, 4b, 4c are smaller than the inner diameter of the lower ends. That is, the inner diameter of the upper end of the revolving cylinder 4c of the uppermost steam-water separation stage 3c is d 4 ,
When the inner diameter of the lower end of the pivot tube 4a of the lowermost steam separator stage 3a and d 5, a d 5> d 4. The configuration of other parts is the same as that of the conventional steam separator 91.

【0106】一般に、入口側口径よりも出口側口径の方
が小さい先細の縮小管路の中を流体が流れると、旋回流
が発生することが知られている。このことを考慮にいれ
て、以下本実施形態の作用について説明する。
In general, it is known that swirling flow is generated when a fluid flows through a tapered reducing pipe whose outlet-side diameter is smaller than the inlet-side diameter. In consideration of this, the operation of the present embodiment will be described below.

【0107】スタンドパイプ1から流入する気液二相流
は旋回羽根2によって旋回作用を受け、旋回筒4a内へ
と上昇する。旋回作用を受けた気液二相流のうち低密度
の蒸気は気水分離ステージ3aの中心側に位置し、高密
度の液体は旋回筒4aの内壁面に液膜を形成し、ともに
旋回しながら上昇する。この際、旋回筒4aは下流ほど
内径が小さくなる構造であるから、旋回力が増加して、
図中矢印で示す径方向外向きの力が作用する。これによ
り旋回筒4a内壁面の液膜が旋回筒4a中心を流れる蒸
気によって引きちぎられることを防止できるから、キャ
リーオーバが減少する。なお、この上方に位置する気水
分離ステージ3b、3cにおいても同様の作用がある。
The gas-liquid two-phase flow flowing from the stand pipe 1 is swirled by the swirling blade 2 and rises into the swirling cylinder 4a. The low-density vapor of the gas-liquid two-phase flow subjected to the swirling action is located at the center side of the steam-water separation stage 3a, and the high-density liquid forms a liquid film on the inner wall surface of the swirling cylinder 4a and swirls together. While rising. At this time, since the turning cylinder 4a has a structure in which the inner diameter decreases toward the downstream, the turning force increases,
A radial outward force indicated by an arrow in the figure acts. As a result, the liquid film on the inner wall surface of the swirl cylinder 4a can be prevented from being torn by the vapor flowing through the center of the swirl cylinder 4a, so that carry-over is reduced. It should be noted that the same effect is obtained also in the steam-water separation stages 3b and 3c located above this.

【0108】本実施形態においては最下段の気水分離ス
テージ3aの旋回筒4aにおける気液分離効果が最も大
きいから、この旋回筒4aのみを下流ほど内径の小さい
管とし、その他の旋回筒4b、4cは従来同様の内径一
定の管とすることも考えられる。また本実施形態では、
旋回羽根2を第10の実施形態に係る気水分離器28の旋回
羽根39で置き換えることも考えられる。
In the present embodiment, since the gas-liquid separation effect in the swirl cylinder 4a of the lowermost water / water separation stage 3a is the largest, only the swirl cylinder 4a is a pipe having a smaller inside diameter as it goes downstream, and the other swirl cylinders 4b, It is also conceivable that 4c is a tube having a constant inner diameter similar to the conventional one. In the present embodiment,
It is also conceivable to replace the swirl blade 2 with the swirl blade 39 of the steam separator 28 according to the tenth embodiment.

【0109】以下本発明の第12の実施形態を、図25を参
照して説明する。図25は本実施形態に係る気水分離器30
の断面図である。本実施形態に係る気水分離器30は、第
11の実施形態に係る気水分離器29におけるピックオフリ
ング6a、6b、6cを削除したものである。すなわ
ち、最下段及び中段の気水分離ステージ3a、3bの外
筒5a、5bは、上部が旋回筒4a、4b側に曲折して
おり、この曲折部10a、10bの端部がそれぞれその上方
に位置する旋回筒4b、4cの下端と接している。ま
た、第11の実施形態と同様に、旋回筒4a、4b、4c
の上端部の内径を下端部の内径より小さく設定し、先細
の縮小管路構造としている。
Hereinafter, a twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 25 is a steam-water separator 30 according to the present embodiment.
FIG. The steam separator 30 according to the present embodiment
In this embodiment, the pickoff rings 6a, 6b, 6c in the steam separator 29 according to the eleventh embodiment are omitted. That is, the outer cylinders 5a and 5b of the lowermost and middle steam-water separation stages 3a and 3b have upper portions bent toward the revolving cylinders 4a and 4b, and the ends of the bent portions 10a and 10b are respectively positioned above them. It is in contact with the lower ends of the revolving cylinders 4b and 4c located. Further, similarly to the eleventh embodiment, the turning cylinders 4a, 4b, 4c
The inner diameter of the upper end is set to be smaller than the inner diameter of the lower end, so as to have a tapered reduced pipe structure.

【0110】この構成により、第11の実施形態と同様の
作用効果が得られる。また、旋回筒4aは下流ほど内径
が小さくなる構造であるから、旋回力が増加して径方向
外向きの力が作用することにより、旋回筒4a内壁面の
液膜が旋回筒4a中心を流れる蒸気によって引きちぎら
れることを防止できる。ピックオフリングは旋回筒内壁
面の液膜を捕捉するためのものであるが、本実施形態で
は上記径方向外向きの力が働くため、この捕捉手段とし
てのピックオフリングを削除しても、液膜は効率良く外
筒5aの曲折部10aと旋回筒4aとがなす間隙を通して
気水分離器30の外部へ排出される。なお、この上方に位
置する気水分離ステージ3bにおいても同様の作用が期
待できる。従って、気水分離性能及び圧力損失低減効果
を低下させることなく、気水分離器の部品点数を削減す
ることができる。
With this configuration, the same function and effect as those of the eleventh embodiment can be obtained. Further, since the swirling cylinder 4a has a structure in which the inner diameter becomes smaller toward the downstream, the swirling force increases and a radially outward force acts, so that the liquid film on the inner wall surface of the swirling cylinder 4a flows through the center of the swirling cylinder 4a. It can be prevented from being torn by steam. The pick-off ring is for capturing the liquid film on the inner wall surface of the swirl cylinder, but in the present embodiment, the radially outward force acts. Is efficiently discharged to the outside of the steam separator 30 through a gap formed between the bent portion 10a of the outer cylinder 5a and the revolving cylinder 4a. The same effect can be expected also in the steam-water separation stage 3b located above this. Therefore, the number of parts of the steam separator can be reduced without lowering the steam separation performance and the pressure loss reduction effect.

【0111】以下本発明の第13の実施形態について、図
を参照して説明する。図26は本実施形態に係る気水分離
装置41の断面図、図27は図26の上面図、図28(a)は図
26におけるC−C矢視方向断面図、図28(b)は図28
(a)の部分拡大図である。
Hereinafter, a thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 26 is a cross-sectional view of the steam / water separator 41 according to the present embodiment, FIG. 27 is a top view of FIG. 26, and FIG.
28 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 26, and FIG.
It is the elements on larger scale of (a).

【0112】図26に示した本実施形態に係る気水分離装
置31では、従来の気水分離器に相当する部分として、ス
タンドパイプ1と、旋回羽根2と、その上方に2段に重
なる気水分離ステージ3a,3bが設けられている。
尚、ここでは気水分離ステージを2段としたが、従来通
り3段としたものも考えられる。また、上段の気水分離
ステージ3bの上部に2重円筒状の蒸気乾燥器7を設け
る。この蒸気乾燥器7と気水分離ステージ3bは一体化
した構成となっており、気水分離装置41は蒸気乾燥器7
と従来の気水分離器に相当する機能とを併せもった構造
となっている。またこの気水分離装置41の蒸気乾燥器7
の外筒7aは気水分離ステージ3a,3bとほぼ同じ外
径である。
In the steam / water separator 31 according to the present embodiment shown in FIG. 26, the stand pipe 1 and the swirl vane 2 and the two layers of steam above it are provided as parts corresponding to the conventional steam / water separator. Water separation stages 3a and 3b are provided.
Although the steam-water separation stage has two stages here, a stage having three stages as before can be considered. Further, a double cylindrical steam dryer 7 is provided above the upper steam-water separation stage 3b. The steam dryer 7 and the steam-water separation stage 3b are integrated, and the steam-water separator 41 is
And a function corresponding to that of a conventional steam separator. The steam dryer 7 of the steam-water separator 41
The outer cylinder 7a has substantially the same outer diameter as the water / water separation stages 3a, 3b.

【0113】この蒸気乾燥器7は、図28(a)に示すよ
うに、外筒7a及び内筒7cと、これらに挟まれた空間
を複数個に仕切る仕切板7bとから構成されている。こ
こでは6つの空間に仕切った場合を示すが、仕切板の個
数はこれに限られるものではない。そして、内筒7cに
は複数箇所にわたって軸方向にスリット7dが設けられ
ている。このスリット7dは仕切られた空間1つに対し
て1箇所、内筒7cと仕切板7bの接する部分に、仕切
られた各空間からみて同一の側に設けられている。さら
に図27に示すように、内筒7cの上端は上蓋7eによっ
て閉塞されており、またこの上蓋7eには、仕切り7b
の数に応じて、仕切られた空間の上部に蒸気排出用の扇
状孔7fが設けられている。
As shown in FIG. 28A, the steam dryer 7 includes an outer cylinder 7a and an inner cylinder 7c, and a partition plate 7b for dividing a space interposed between the outer cylinder 7a and the inner cylinder 7c. Here, a case where the space is partitioned into six spaces is shown, but the number of partition plates is not limited to this. The inner cylinder 7c is provided with a slit 7d in the axial direction over a plurality of locations. The slit 7d is provided at one position with respect to one partitioned space, at a portion where the inner cylinder 7c and the partition plate 7b are in contact with each other, on the same side as viewed from each partitioned space. Further, as shown in FIG. 27, the upper end of the inner cylinder 7c is closed by an upper lid 7e, and the upper lid 7e is provided with a partition 7b.
In accordance with the number, a fan-shaped hole 7f for discharging steam is provided above the partitioned space.

【0114】また図28(b)に示すように、仕切られた
各空間には波板8が数枚、ほぼ同心円状に設けられてい
る。またこの波板はスリット7dのついていない側の仕
切り7cに内接している。この図では波板8を同心円状
3段とした場合を示したが、波板8の枚数はこれに限定
されない。ここでの波板8は図36(b)に示した従来の
蒸気乾燥器100 における波板96と同様の形状のものであ
り、鉤状に成形された液滴捕獲部8eを有する。
Further, as shown in FIG. 28 (b), several corrugated plates 8 are provided in each partitioned space in a substantially concentric manner. This corrugated plate is inscribed in the partition 7c on the side not having the slit 7d. In this figure, the case where the corrugated plate 8 is formed in three concentric circles is shown, but the number of corrugated plates 8 is not limited to this. The corrugated plate 8 here has the same shape as the corrugated plate 96 in the conventional steam dryer 100 shown in FIG. 36 (b), and has a hook-shaped droplet catching portion 8e.

【0115】以上の構成による気水分離装置41の作用に
ついて説明する。冷却材の気液二相流がスタンドパイプ
1から旋回羽根2によって旋回作用を受け、上段の気水
分離ステージ4へと送られるまでは、従来と同様であ
る。上段の気水分離ステージ4を上昇する蒸気にはまだ
微量の水分が含まれる。この蒸気は内筒7cから蒸気乾
燥器7へと入り込み上昇するが、内筒7cの上部には上
蓋7eがあるため、蒸気はスリット7cを通って仕切ら
れた空間へと入り込み、同心円状に設けられた波板8に
沿って、自ら波板8の間隙を縫って円周向きに流れる。
この波板8を通過する間に、蒸気中の液滴は波板8の流
線の急激な変化に追従できずに波板8に付着して、鉤状
の液滴捕獲部8eに捕獲され流下し、外筒7aの下方の
空隙から気水分離器外へ放出される。一方、波板を通過
した蒸気はより湿分の低い乾燥した蒸気となり、上蓋7
eの扇状孔7fを通って図示しない原子炉圧力容器の上
部空間へと導かれ、主蒸気配管から圧力容器外のタービ
ン建屋へと送られる。
The operation of the steam / water separator 41 having the above configuration will be described. The process is the same as before until the gas-liquid two-phase flow of the coolant is swirled from the stand pipe 1 by the swirling blades 2 and sent to the upper steam-water separation stage 4. The steam rising in the upper steam-water separation stage 4 still contains a trace amount of water. This steam enters the steam dryer 7 from the inner cylinder 7c and rises. However, since the upper lid 7e is provided above the inner cylinder 7c, the steam enters the space partitioned through the slit 7c and is provided concentrically. Along the corrugated sheet 8, it flows in the circumferential direction by sewing the gap of the corrugated sheet 8 by itself.
During the passage through the corrugated sheet 8, the droplets in the vapor cannot adhere to the rapid change of the streamline of the corrugated sheet 8 and adhere to the corrugated sheet 8 and are captured by the hook-shaped droplet capturing section 8e. It flows down and is discharged out of the steam separator from the space below the outer cylinder 7a. On the other hand, the steam that has passed through the corrugated plate becomes dry steam with lower moisture,
The gas is guided to the upper space of the reactor pressure vessel (not shown) through the fan-shaped hole 7f of e, and is sent from the main steam pipe to the turbine building outside the pressure vessel.

【0116】従って、従来と同様波板を用いて蒸気を乾
燥させることにより、従来の気水分離器と蒸気乾燥器が
独立した構造によって得られるものと同等の湿分の低い
蒸気を得ることができる。また本実施形態は気水分離器
と蒸気乾燥器が一体となったコンパクトな構成であるか
ら、図36(a)に示すような蒸気乾燥器が不要となった
分だけ、原子炉圧力容器の容積や重量を小さくすること
ができると同時に、総部品点数が削減されるから製造に
要する時間や費用を削減することができる。
Therefore, by drying the steam using a corrugated plate as in the conventional case, it is possible to obtain steam having a low moisture equivalent to that obtained by a conventional structure in which the steam separator and the steam dryer are independent. it can. In addition, since the present embodiment has a compact configuration in which the steam-water separator and the steam dryer are integrated, the reactor pressure vessel of the reactor can be reduced by the amount that the steam dryer as shown in FIG. The volume and weight can be reduced, and at the same time, the total number of parts can be reduced, so that the time and cost required for manufacturing can be reduced.

【0117】また例えば燃料交換時には従来は蒸気乾燥
器を取り外す必要があったが、本実施形態ではその必要
がないから、定期検査に要する時間や費用を削減するこ
とができる。
Further, for example, in the past, it was necessary to remove the steam dryer at the time of refueling, but in the present embodiment, it is not necessary, so that the time and cost required for the periodic inspection can be reduced.

【0118】また従来の原子炉圧力容器の容積を維持し
つつ本実施形態を採用すれば、従来より圧力容器内の気
相部が占める容積が大きくなるため、圧力容器内に熱的
な変化が起きた場合でも、容積が大きい分圧力容器内の
圧力変化を緩和し、圧力が急に上昇することを防ぐこと
ができる。
Further, if the present embodiment is employed while maintaining the volume of the conventional reactor pressure vessel, the volume occupied by the gas phase in the pressure vessel becomes larger than in the past, so that there is no thermal change in the pressure vessel. Even if it occurs, the change in pressure in the pressure vessel can be reduced by the large volume, and the pressure can be prevented from rising rapidly.

【0119】なお本実施形態と第1乃至第12の実施形態
とを組み合わせることで、上記作用のもとで上記効果が
得られると同時に、第1乃至第12の実施形態における効
果を併せて得ることができる。特に、第11の実施形態に
係る最下段のピックオフリングを長くした気水分離器と
本実施形態とを併用することは気水分離性能の向上に極
めて有効である。
By combining this embodiment with the first to twelfth embodiments, the above-described effects can be obtained under the above-described operation, and at the same time, the effects of the first to twelfth embodiments can be obtained. be able to. In particular, the combined use of the present embodiment and the steam / water separator having the longer bottom pickoff ring according to the eleventh embodiment is extremely effective in improving steam / water separation performance.

【0120】本実施形態の変形例として、図26に示した
気水分離装置41の蒸気乾燥器7の内筒の構造と波板8及
びスリットの配置を変形したものについて以下説明す
る。図29(a)は図26に示した気水分離装置41の蒸気乾
燥器7における内筒7cを内筒7gに置き換えた本変形
例に係る気水分離装置のC−C矢視方向断面図、図29
(b)は図29(a)の部分拡大図である。
As a modification of this embodiment, a modification of the structure of the inner cylinder of the steam dryer 7 and the arrangement of the corrugated plate 8 and the slits of the steam separator 41 shown in FIG. 26 will be described below. FIG. 29A is a cross-sectional view of the steam-water separator according to the present modification in which the inner cylinder 7c in the steam dryer 7 of the steam-water separator 41 shown in FIG. , FIG. 29
FIG. 29B is a partially enlarged view of FIG.

【0121】ここに示すように、蒸気乾燥器7の外筒7
aと内筒7gに挟まれる空間は仕切り7bによって複数
の空間に仕切られており、これらの各空間において数枚
の波板8が外筒7aに内接して放射状に設置されてい
る。また各仕切り7bと内筒7gとが接する部分の中間
において、内筒7gに軸方向にスリット7hが設けられ
ている。この図では波板8を放射状4段とした場合を示
したが、波板8の枚数はこれに限定されない。この構成
によれば、上段の気水分離ステージ3bから蒸気乾燥器
7の内筒7gに流入する蒸気は放射状に設けられた波板
8に沿って、自ら波板8の間隙を縫って放射状に外向き
に流れる。この波板8を通過する間に、蒸気中の液滴は
波板8の流線の急激な変化に追従できずに波板8に付着
して、鉤状の液滴捕獲部8eに捕獲され流下し、外筒7
aの下方の空隙から外部へ放出される。よってこの構成
により本実施形態と同様の効果が得られる。
As shown here, the outer cylinder 7 of the steam dryer 7
The space sandwiched between a and the inner cylinder 7g is partitioned into a plurality of spaces by partitions 7b, and in each of these spaces, several corrugated plates 8 are radially installed in contact with the outer cylinder 7a. In addition, a slit 7h is provided in the inner cylinder 7g in the axial direction in the middle of a portion where each partition 7b contacts the inner cylinder 7g. In this figure, the case where the corrugated plate 8 has four radial stages is shown, but the number of corrugated plates 8 is not limited to this. According to this configuration, the steam flowing from the upper steam-water separation stage 3b into the inner cylinder 7g of the steam dryer 7 is radially sewn along the radially provided corrugated sheet 8 through the gap of the corrugated sheet 8 itself. Flow outward. During the passage through the corrugated sheet 8, the droplets in the vapor cannot adhere to the rapid change of the streamline of the corrugated sheet 8 and adhere to the corrugated sheet 8 and are captured by the hook-shaped droplet capturing section 8e. Down, outer cylinder 7
It is released to the outside from the space below a. Therefore, with this configuration, the same effect as that of the present embodiment can be obtained.

【0122】また本実施形態の別の変形例として、図30
に示す気水分離装置42のように、気水分離装置41の2段
の気水分離ステージを1段にしたものである。1段にし
た分だけ若干気水分離性能は落ちる。また若干蒸気乾燥
器8にかかる負荷は大きくなるものの、気水分離装置41
と比べてよりコンパクトな構成とすることができる。す
なわち、本変形例を採用しなおかつ原子炉圧力容器のサ
イズを従来通りのものとしたときには、気水分離装置の
構成がコンパクトになった分、原子炉圧力容器内で蒸気
が占める容積が増大するから、原子炉圧力容器内で熱的
な変化が起きても圧力容器内の圧力増大幅を緩和し、原
子炉の安定的運転に寄与することができる。
As another modification of the present embodiment, FIG.
The two-stage water-water separation stage of the steam-water separation device 41 is made into one stage like the steam-water separation device 42 shown in FIG. The steam-water separation performance is slightly reduced by the amount of one stage. Although the load on the steam dryer 8 is slightly increased, the steam-water separation device 41
A more compact configuration can be achieved as compared with. That is, when the present modified example is adopted and the size of the reactor pressure vessel is the same as the conventional one, the volume occupied by steam in the reactor pressure vessel increases because the configuration of the steam-water separation device becomes compact. Therefore, even if a thermal change occurs in the reactor pressure vessel, the width of pressure increase in the pressure vessel can be reduced, thereby contributing to stable operation of the reactor.

【0123】[0123]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、気水
分離器または気水分離装置の気水分離機能を従来と同等
あるいはそれ以上の水準に保ちつつ、構成部品数を削減
し従来に比べて構造を簡素なものとしたため、製作や点
検に要する時間や手間を減少させることが可能である。
さらに、気水分離ステージにおいて気液二相流のうち液
相を効率よく除去しキャリーオーバ量を低減させること
や、冷却材の気液二相流により生じる圧力損失増大幅を
縮小し、タービンやポンプにかかる負荷を低減させるこ
とが可能であるから、原子炉の健全性を維持することが
できる。
As described above, according to the present invention, the number of components can be reduced while maintaining the steam-water separation function of the steam-water separator or the steam-water separator at the same or higher level as the conventional one. Since the structure is simpler than that of the above, it is possible to reduce the time and labor required for production and inspection.
Furthermore, in the gas-water separation stage, the liquid phase of the gas-liquid two-phase flow is efficiently removed to reduce the carryover amount, and the pressure loss increase width caused by the gas-liquid two-phase flow of the coolant is reduced, and the turbine and the Since the load on the pump can be reduced, the soundness of the reactor can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る気水分離器の縦
断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a steam separator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した気水分離器の軸方向の気液二相流
の速度分布を模式的に示したグラフである。
FIG. 2 is a graph schematically showing a velocity distribution of a gas-liquid two-phase flow in an axial direction of the steam separator shown in FIG.

【図3】(a),(b),(c),(d),(e)とも
に本発明の第1の実施形態の変形例に係る気水分離器の
部分縦断面図である。
FIGS. 3 (a), (b), (c), (d), and (e) are partial vertical cross-sectional views of a steam separator according to a modification of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施形態に係る気水分離器の縦
断面図である。
FIG. 4 is a vertical sectional view of a steam separator according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施形態に係る気水分離器の縦
断面図である。
FIG. 5 is a vertical sectional view of a steam separator according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施形態に係る気水分離器の縦
断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a steam separator according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】(a),(b),(c),(d),(e)とも
に本発明の第4の実施形態の変形例に係る気水分離器の
部分縦断面図である。
7 (a), (b), (c), (d) and (e) are partial longitudinal sectional views of a steam separator according to a modification of the fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施形態に係る気水分離器の縦
断面図である。
FIG. 8 is a vertical sectional view of a steam separator according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施形態に係る気水分離器の部
分斜視図である。
FIG. 9 is a partial perspective view of a steam separator according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】図9に示す気水分離器のA−A矢視方向断面
図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the steam separator shown in FIG.

【図11】本発明の第5の実施形態の変形例としてねじ
り状の板を複数設置した気水分離器の部分斜視図であ
る。
FIG. 11 is a partial perspective view of a steam separator provided with a plurality of twisted plates as a modification of the fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5の実施形態の気水分離器を複数
束ねてなる気水分離装置の部分斜視図である。
FIG. 12 is a partial perspective view of a steam / water separator including a plurality of steam / water separators according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第5の実施形態の変形例として誘導
路及びひさしを設けた気水分離器のねじり状の板の部分
斜視図である。
FIG. 13 is a partial perspective view of a twisted plate of a steam separator provided with a guideway and an eave as a modification of the fifth embodiment of the present invention.

【図14】(a),(b),(c)ともに図13に示す気
水分離器の誘導路の一例を示す拡大断面図である。
14 (a), (b) and (c) are enlarged sectional views showing an example of a guide path of the steam separator shown in FIG.

【図15】本発明の第6の実施形態に係る気水分離器の
スタンドパイプまたは最下段の気水分離ステージの旋回
筒の部分斜視図である。
FIG. 15 is a partial perspective view of a stand pipe of a steam separator according to a sixth embodiment of the present invention or a swirl cylinder of a lowermost steam separator stage.

【図16】(a),(b),(c)ともに図15に示す気
水分離器のリブレットの一例を示す拡大断面図である。
16 (a), (b) and (c) are enlarged sectional views showing an example of the riblet of the steam separator shown in FIG.

【図17】本発明の第6の実施形態に係る気水分離器の
最下段の気水分離ステージの旋回筒の部分斜視図であ
る。
FIG. 17 is a partial perspective view of a revolving cylinder of a lowermost steam-water separation stage of a steam-water separator according to a sixth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第7の実施形態に係る気水分離器の
部分断面図である。
FIG. 18 is a partial sectional view of a steam separator according to a seventh embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第8の実施形態に係る気水分離器の
縦断面図である。
FIG. 19 is a longitudinal sectional view of a steam separator according to an eighth embodiment of the present invention.

【図20】図19に示す気水分離器における冷却材の流れ
を模式的に示した断面図である。
20 is a cross-sectional view schematically showing a flow of a coolant in the steam separator shown in FIG.

【図21】本発明の第7の実施形態に係る気水分離器に
おけるピックオフリングの長さとキャリーオーバ量との
相関を示すグラフである。
FIG. 21 is a graph showing a correlation between a pick-off ring length and a carryover amount in a steam separator according to a seventh embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第9の実施形態に係る気水分離器の
縦断面図である。
FIG. 22 is a longitudinal sectional view of a steam separator according to a ninth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第10の実施形態に係る気水分離器の
縦断面図である。
FIG. 23 is a longitudinal sectional view of a steam separator according to a tenth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第11の実施形態に係る気水分離器の
縦断面図である。
FIG. 24 is a longitudinal sectional view of a steam separator according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第12の実施形態に係る気水分離器の
縦断面図である。
FIG. 25 is a vertical sectional view of a steam separator according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第13の実施形態に係る気水分離装置
の縦断面図である。
FIG. 26 is a longitudinal sectional view of a steam separator according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図27】図26に示す気水分離装置の上面図である。FIG. 27 is a top view of the steam separator shown in FIG. 26.

【図28】(a)は図26に示す気水分離装置のA−A矢
視方向断面図、(b)は(a)の部分拡大図である。
28 (a) is a cross-sectional view of the steam / water separator shown in FIG. 26 in the direction of arrows AA, and FIG. 28 (b) is a partially enlarged view of FIG.

【図29】(a)は本発明の第13の実施形態の変形例に
係る気水分離装置に関する、図26におけるA−A矢視方
向の断面図、(b)は(a)の部分拡大図である。
FIG. 29A is a cross-sectional view of a steam-water separator according to a modification of the thirteenth embodiment of the present invention, taken along line AA in FIG. 26, and FIG. FIG.

【図30】本発明の第13の実施形態の変形例として気水
分離ステージを1段削除した気水分離装置の縦断面図で
ある。
FIG. 30 is a vertical cross-sectional view of a steam / water separation device in which one stage of a steam / water separation stage is deleted as a modification of the thirteenth embodiment of the present invention.

【図31】従来の一般的な改良型沸騰水型原子炉(AB
WR)の概略を示す断面系統図である。
FIG. 31 shows a conventional general improved boiling water reactor (AB).
It is a sectional system diagram showing the outline of (WR).

【図32】一般的な従来の気水分離器の縦断面図であ
る。
FIG. 32 is a longitudinal sectional view of a general conventional steam separator.

【図33】図32に示す気水分離器における冷却材の流れ
を模式的に示した断面図である。
FIG. 33 is a cross-sectional view schematically showing a flow of a coolant in the steam separator shown in FIG. 32.

【図34】図33に示す気水分離器のA−A矢視方向横断
面図である。
FIG. 34 is a cross-sectional view of the steam separator shown in FIG.

【図35】一般的な従来の気水分離器の旋回羽根の斜視
図である。
FIG. 35 is a perspective view of a rotating blade of a general conventional steam separator.

【図36】(a)は一般的な従来の蒸気乾燥器の斜視
図、(b)は(a)の上面図である。
FIG. 36A is a perspective view of a general conventional steam dryer, and FIG. 36B is a top view of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スタンドパイプ 2 旋回羽根 3a,3b,3c 気水分離ステージ 4a,4b,4c 旋回筒 6,6a,6b,6c ピックオフリング 7,100 蒸気乾燥器 7d,7h スリット 8,96 波板 8e 鉤状液滴捕獲部 9 ブレイクダウンリング 11,14,15,16,18 スタンドパイプ 17 長旋回筒 21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,91 気水分
離器 31,32 ねじり羽根 37 リブレット 38 フィン 41,42 気水分離装置 101 原子炉圧力容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stand pipe 2 Swirl vane 3a, 3b, 3c Steam-water separation stage 4a, 4b, 4c Swirl cylinder 6, 6a, 6b, 6c Pick-off ring 7, 100 Steam dryer 7d, 7h Slit 8, 96 Corrugated plate 8e Hook-shaped liquid Drop catching part 9 Breakdown ring 11, 14, 15, 16, 18 Stand pipe 17 Long swivel cylinder 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 30 91 Water / water separator 31, 32 Torsion blade 37 Riblet 38 Fin 41, 42 Steam separator 101 Reactor pressure vessel

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横堀 誠一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 堀江 英樹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 白川 典幸 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Seiichi Yokobori 1st Toshiba Research and Development Center, Komukai Toshiba, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture No. 1 Town, Toshiba R & D Center (72) Inventor Noriyuki Shirakawa No. 1, Komukai Toshiba-cho, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Japan Toshiba R & D Center

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原子炉炉心からの気液二相流を通すスタ
ンドパイプと、このスタンドパイプの上方に位置し前記
気液二相流の気水分離を行う旋回筒及びこの旋回筒の外
側に位置する外筒からなる気水分離ステージとを備えて
なる気水分離器において、前記スタンドパイプの気液二
相流の出口側口径が入口側口径より小さいことを特徴と
する気水分離器。
1. A standpipe through which a gas-liquid two-phase flow from a nuclear reactor core passes, a swivel cylinder located above the standpipe for performing gas-water separation of the gas-liquid two-phase flow, and a swirl tube outside the swirl tube. A steam-water separator having a steam-water separation stage comprising an outer cylinder, wherein an outlet-side diameter of the gas-liquid two-phase flow of the standpipe is smaller than an inlet-side diameter.
【請求項2】 前記スタンドパイプにおける前記出口側
口径を前記入口側口径の約1/2とすることを特徴とす
る請求項1記載の気水分離器。
2. The steam / water separator according to claim 1, wherein the outlet-side diameter of the stand pipe is set to about 1/2 of the inlet-side diameter.
【請求項3】 前記気水分離ステージのうち最下段に位
置する気水分離ステージの前記旋回筒は前記スタンドパ
イプと一体構造となっており、前記スタンドパイプの出
口側から前記旋回筒の入口側にかけての壁面を括れ構造
とすることを特徴とする請求項1または請求項2記載の
気水分離器。
3. The swirl tube of the lowermost steam-water separation stage of the steam-water separation stage has an integral structure with the stand pipe, and an outlet side of the stand pipe to an inlet side of the swirl tube. The steam / water separator according to claim 1 or 2, wherein a wall of the steam-water separator has a constricted structure.
【請求項4】 原子炉炉心からの気液二相流を通すスタ
ンドパイプと、このスタンドパイプの上方に位置し前記
気液二相流に旋回作用を与える旋回手段と、この旋回手
段の上方に位置し前記気液二相流の気水分離を行う旋回
筒及びこの旋回筒の外側に位置する外筒からなる気水分
離ステージとを備えてなる気水分離器において、前記旋
回手段は矩形板の上下端のうち少なくとも一方をねじっ
て成形し前記スタンドパイプに内接設置されたねじり状
の板であることを特徴とする気水分離器。
4. A standpipe through which a gas-liquid two-phase flow from the reactor core passes, a swirl means positioned above the standpipe to give a swirling action to the gas-liquid two-phase flow, and a swirl means above the swirl means. A steam-water separator comprising: a swirl tube positioned to perform gas-water separation of the gas-liquid two-phase flow; and a steam-water separation stage comprising an outer tube positioned outside the swirl tube. A steam-water separator formed by twisting at least one of the upper and lower ends of the base pipe and being inscribed in the stand pipe.
【請求項5】 原子炉炉心からの気液二相流を通すスタ
ンドパイプと、このスタンドパイプの上方に位置し前記
気液二相流の気水分離を行う旋回筒及びこの旋回筒の外
側に位置する外筒からなる気水分離ステージとを備えて
なる気水分離器において、前記スタンドパイプの気液二
相流の出口側口径が入口側口径より小さく、かつ前記ス
タンドパイプに旋回手段として矩形板の上下端のうち少
なくとも一方をねじって成形し前記スタンドパイプに内
接設置したねじり状の板を内接設置したことを特徴とす
る気水分離器。
5. A standpipe for passing a gas-liquid two-phase flow from a reactor core, a revolving cylinder positioned above the standpipe for performing gas-water separation of the gas-liquid two-phase flow, and a revolving pipe outside the revolving pipe. A steam-water separation stage comprising an outer cylinder positioned at the outlet pipe of the gas-liquid two-phase flow of the stand pipe is smaller than the inlet diameter, and the stand pipe has a rectangular shape as a turning means. A steam-water separator characterized in that at least one of the upper and lower ends of the plate is formed by twisting, and a torsional plate inscribed in the stand pipe is inscribed.
【請求項6】 原子炉炉心からの気液二相流を通すスタ
ンドパイプと、このスタンドパイプの上方に位置し前記
気液二相流に旋回作用を与える旋回手段とを備えてなる
気水分離器において、前記旋回手段は矩形板の左右端の
うち少なくとも一方をねじってこの両端を接合して成形
され、複数の孔を有し、かつ前記スタンドパイプに内接
設置されたねじり状の板であることを特徴とする気水分
離器。
6. A gas / water separator comprising a standpipe through which a gas-liquid two-phase flow from a nuclear reactor core passes, and a swirl means positioned above the standpipe to give a swirl action to the gas-liquid two-phase flow. In the container, the turning means is formed by twisting at least one of the left and right ends of a rectangular plate and joining both ends thereof, has a plurality of holes, and is a torsion plate inscribed in the stand pipe. Steam-water separator characterized by the following.
【請求項7】 前記ねじり状の板の表面に気液二相流の
液滴を捕獲する誘導路を設けたことを特徴とする請求項
6記載の気水分離器。
7. The steam-water separator according to claim 6, wherein a guide path for catching a droplet of the gas-liquid two-phase flow is provided on a surface of the twisted plate.
【請求項8】 原子炉炉心からの気液二相流を通すスタ
ンドパイプと、このスタンドパイプの上方に位置し前記
気液二相流に旋回作用を与える旋回手段と、この旋回手
段の上方に位置し前記気液二相流の気水分離を行う旋回
筒及びこの旋回筒の外側に位置する外筒からなる気水分
離ステージとを備えてなる気水分離器において、前記ス
タンドパイプまたは前記気水分離ステージのうち少なく
とも最下段の気水分離ステージの前記旋回筒の内壁表面
に、前記気液二相流の流れ方向に沿った細い溝を複数段
並設してなるリブレットを形成したことを特徴とする気
水分離器。
8. A standpipe through which a gas-liquid two-phase flow from the reactor core passes, a swirl means positioned above the standpipe to give a swirling action to the gas-liquid two-phase flow, and a swirl means above the swirl means. A water-water separator comprising a swirl tube positioned to perform gas-water separation of the gas-liquid two-phase flow and a steam-water separation stage comprising an outer tube positioned outside the swirl tube; At least a riblet formed by arranging a plurality of narrow grooves along the flow direction of the gas-liquid two-phase flow is formed on the inner wall surface of the swirl tube of at least the lowermost water-water separation stage of the water separation stage. Features a steam-water separator.
【請求項9】 前記スタンドパイプ及び最下段の気水分
離ステージの旋回筒の内壁表面に形成されるリブレット
の溝幅及び溝の深さを、少なくとも前記気液二相流の流
速を用いて決定することを特徴とする請求項8記載の気
水分離器。
9. A groove width and a groove depth of a riblet formed on the inner wall surface of the turning pipe of the stand pipe and the lowermost water / water separation stage are determined using at least the flow rate of the gas-liquid two-phase flow. The steam / water separator according to claim 8, wherein
【請求項10】 原子炉炉心からの気液二相流を通すス
タンドパイプと、このスタンドパイプの上方に位置し前
記気液二相流に旋回作用を与える旋回手段と、この旋回
手段の上方に位置し前記気液二相流の気水分離を行う旋
回筒及びこの旋回筒の外側に位置する外筒からなる気水
分離ステージとを備えてなる気水分離器において、前記
旋回手段の上方にフィンを具備することを特徴とする気
水分離器。
10. A standpipe through which a gas-liquid two-phase flow from a nuclear reactor core passes, swirling means positioned above the standpipe to give a swirling action to the gas-liquid two-phase flow, and A steam-water separator comprising a swirl cylinder positioned to perform gas-water separation of the gas-liquid two-phase flow and an air-water separation stage comprising an outer cylinder positioned outside the swirl cylinder; A steam separator comprising fins.
【請求項11】 原子炉炉心からの気液二相流を通すス
タンドパイプと、このスタンドパイプの上方に位置し前
記気液二相流に旋回作用を与える旋回手段と、この旋回
手段の上方に位置し前記気液二相流の気水分離を行う旋
回筒及びこの旋回筒の外側に位置する外筒からなる気水
分離ステージとを備えてなる気水分離器において、前記
気水分離ステージのうち最下段に位置する気水分離ステ
ージの前記旋回筒の内径の大きさは実質的に前記スタン
ドパイプの内径の大きさ以下であることを特徴とする気
水分離器。
11. A standpipe through which a gas-liquid two-phase flow from a nuclear reactor core passes, swirling means positioned above the standpipe to give a swirling action to the gas-liquid two-phase flow, and a swirl means above the swirl means. A steam-water separator comprising a swirling cylinder positioned to perform gas-water separation of the gas-liquid two-phase flow and an air-water separation stage comprising an outer cylinder positioned outside the swirling cylinder; The steam-water separator, wherein the size of the inner diameter of the swirl cylinder of the steam-water separation stage located at the lowest stage is substantially equal to or smaller than the size of the inside diameter of the stand pipe.
【請求項12】 原子炉炉心からの気液二相流を通すス
タンドパイプ及びこのスタンドパイプの上方に位置し前
記気液二相流の気水分離を行う気水分離ステージを備え
た気水分離器と、この気水分離器の上方に位置し前記気
水分離器を通過した蒸気に含まれる液滴を分離する蒸気
乾燥器とからなる気水分離装置において、前記蒸気乾燥
器は、前記気水分離器の気水分離ステージと一体化して
設けられ、側壁に複数の縦型スリットを有する内筒と、
この内筒を内包する外筒とからなることを特徴とする気
水分離装置。
12. A gas / water separator comprising a stand pipe through which a gas-liquid two-phase flow from a reactor core passes, and a steam-water separation stage located above the stand pipe and performing gas-water separation of the gas-liquid two-phase flow. A steam dryer that is located above the steam separator and separates droplets contained in the steam that has passed through the steam separator, wherein the steam dryer includes the steam dryer. An inner cylinder provided integrally with the steam separator stage of the water separator and having a plurality of vertical slits on a side wall,
An air / water separation device comprising an outer cylinder containing the inner cylinder.
【請求項13】 前記蒸気乾燥器は、前記内筒と前記外
筒との間の空間が複数個に仕切られ、これらの仕切られ
た空間それぞれに複数の波板部材を有し、さらに前記外
筒の上部に蒸気排出用の穴を有する上蓋を具備すること
を特徴とする請求項12記載の気水分離装置。
13. The steam dryer, wherein a space between the inner cylinder and the outer cylinder is partitioned into a plurality of spaces, and each of the partitioned spaces has a plurality of corrugated plate members. The steam / water separator according to claim 12, further comprising an upper lid having a hole for discharging steam at an upper part of the cylinder.
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