JPS60263097A - 熱交換器の支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、熱交換器に係り、特に熱交換器の支持構造に
関するものである。

〔発明の背景〕

従来例として、高速増殖炉のだて型直管式の熱交換器の
全体構造図を第２図に示す。

熱交換器は、支持構造部１５に吊抄下げられており冷却
材の１水入ロノズル２と１次出ロノズル３を有する外胴
１と、２水入ロノズル４と２人出ロノズル５を有し上管
板６を介して前記外胴１に接続し上部プレナム１３を構
成する上部鏡板２０と、外胴１上部に収納され土管板６
と下管板７の間に取付けられた伝熱管管束１２及び２水
入ロノズル４に接続し上管板６及び下管板７を貫通する
下降管１７と下管板７に接続し下部プレナム１４を形成
する下部プレナム鏡１９とから成る内部構造物とにより
構成されている。２３は外胴１に固定されており、外部
シュラウド２１の横振れを防ぐ振れ止めである。

さらに、外胴１と外部シュラウド２１との間には熱交換
前と熱交換後の１次冷却材を仕切る仕切板１６が設けら
れている。

また、外部シュラウド２１においては、１次冷却材を流
入出するための入口窓９及び出口窓１０が設けられてい
る。

上記のように構成された熱交換器では、原子炉により加
熱され、高温放射化した１次冷却材は、１水入ロノズル
２から外胴１内に流入し、外胴１と外腎？ヘラウド２１
より形成される環状流路部゛を上昇し、外部シュラウド
２１の入口窓９から外部シュラウド２１内に流入し、管
束部の伝熱管１１内を上昇する２次冷却材と熱交換しな
がら下降した後、出口窓１０を通じて、外胴１の１人出
ロノズル３から熱交換器外に流出する。

一方、２次冷却材は、２医大ロノズル４より熱交換器内
に流入し、下降管１８内を下降しＦ部グレナム１４にて
反転した後、伝熱管１１内に流入し１次冷却材と熱交換
しながら上昇し、上部プレナム１３を経て２人出ロノズ
ル５がら熱交換器外に流出する。

このような熱交換器においては、万一、１人出口側の配
管にて、冷却材漏洩事故が発生した場合にも、炉心の冷
却材液位が下降して炉心が露出することがないように、
熱交換器の真下には、漏洩した冷却材を貯えるガードベ
ッセル３２を設けである。

熱交換器の支持構造１５を直接、ガードベッセル３２に
接続する構造は、耐震上、不利であるため、第２図に示
すように吊下げ型の支持構造１５を採用している。

従来、メンテナンス性を考慮して、第２図の如く、外胴
１上部に支持構造１５を接続する構造であるため、丁度
、外胴１内部を、構造材クリープ温度領域の高温である
１次冷却材が流れており、熱過渡時の熱応力及びクリー
プ損傷評価等の強度評価が非常に厳しいものとなってい
る。

なお、この種の装置として関連するものに１実用新案出
願公開昭和５７年第１６０５８５号が挙げられる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、支持構造の胴接合部に熱過渡時に加わ
る熱応力を低く抑えるとともに、構造不連続部のクリー
プ損傷を低減することを可能としだ熱交換器を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、熱交換器の支持構造と外胴との接合部
の熱過渡時発生応力及びクリープ損傷を低減するために
、支持構造の外胴接合部位を熱交換前の高温１次冷却材
を内包する外胴上部から熱交換後の低温１次冷却材を内
包する外胴下部に移したことにある。

〔発明の実施例〕

本発明の第１実施例を第２図に基づいて説明する。

支持構造１５と外胴１の接合部を仕切板１６より下の外
胴１下部に設けた。

原子炉の冷却材の１医大口側配管２ａは支持構造１５の
胴体に設けられた貫通部２２を利用して１火入ロノズル
２に接続される。

外胴１と外部シュラウド２１よし形成され＠環状流路部
においては、仕切板１６を境として上部に熱交換前の高
温１次冷却材が、下部に熱交換後の低温１次冷却材が流
れている。

外部シュラウド２１に設けられた出口窓１０より流出し
た冷却材は、十分に低温であり１構造材のクリープ領域
温度を下回る。このために低温１次冷却材と接する外胴
部位に支持構造１５の接合部を設定すると、との接合部
位への熱応力が低減するのみではなく、クリープ槁傷が
十分に小さくなるため、構造不連続部強度の信頼性が大
いに高まる。

次に、本発明の第２実施例を第３図から第８図までの各
図に基づいて説明する。

熱交換器の支持構造１５と外胴１の接合部を、低温であ
る外胴１下部に移行し、さらに、支持構造１５胴体と外
胴１の間に耐Ｗ構造２４を設けた。

第４図、第５図に耐震構造２４の第１の例を示す、第４
図、第５図はピン構造を有する耐震構造である。支持構
造１５胴体部と外胴１とに支持用突起２５を固定設置し
、その間の支持棒２６をピン２５ａ、２５ｂ接合する。

ピン接合であるので、メンテナンス時に邪魔になる場合
には取りはずし可能である。

第６図、第７図に基づいて耐震構造２４の第２の例を以
下に示す。

この第２の例は、支持構造１５に塩９付いた二叉形状の
ブラケット１５ａで外胴１に取り付いたブラケット１５
ｂをすき間ｔが生じるようにはさんだ構造であって、外
胴１の熱膨張等による半径方向の変位はｔ寸法分だけ逃
すけれども周方向の変位は拘束する構造となっている。

第８図に基づいて耐震構造２４の第３の例を以下に示す
。

ピン２７ａ、２７ｂで外胴１と支持構造１５間に水平に
取り付いたダンパ２７け熱膨張等ゆっくりした変位を許
すが地震力のよう愈急激な変位は許さない構造となって
いる。ダンパ２７としては公知のオイルダンパーシリン
ダー装置が利用できる。

ダンパ２７は通常、かなり大型であるので、外１Ｉｌｉ
１１と支持構造１５鴫体の間に収まらない場合があ抄う
る。その場合には、支持構造１５に突起部２８を設けて
ダンパ２７を収納する。高速増殖炉の原子炉ＩＣ！！屋
内は空間に制限があるため、支持構造１５全体を大型化
する仁とができないので、支持構造１５に部分的に突起
部２８を設けることとし、その突起部内空間はメンテナ
ンス時に十分、ダンパ２７の取りはずしか可能力隙間を
有するものである。

以上に示したようないずれかの耐震構造を設けることに
より、熱交換器の外胴１と、外胴１よりも板厚も半径も
大きな支持構造１５胴体を連結することができ熱交換器
全体としての剛性が連結構造で高まるため、従来外胴１
中央部に設置され建屋に接続していた耐震サボー）ｆ省
略することができる。父、剛性を高める為に、耐震構造
２４の外胴１への接続部位高さは、上管板６と同一かそ
れに近い高さとしである。

きらに第９図に基づいて本発明の第３実施例を以下に説
明する。

熱交換器の支持構造１５と外胴１との接合部を下管板７
の振れ止め２３の高さ位置の外胴１部位に設置した。

この構造により、下管板７にて発生する振れ力による接
合部のモーメント力を低減することができ、耐震強度が
増す。

また、外胴１接合部及び、振れ止め２３を一体鍛造によ
り製造することにより、熱交換器のコスト及び製造性が
向上する。

第１０図に示す本発明の第４の実施例では先の第３実施
例を一部変更したもので、その変更点は、支持構造１５
胴体にマンホール２９を設置した点にある。

空間的な制約があり、支持構造１５を余り大型化できな
いため、支持構造１５胴体と外胴１の開の隙間は、どう
しても小さく抑えられるが、マンホール２９が有ると製
作９組立時及びメンテナンス時の前述隙間での作業を容
易に実施できる。

第１１図に示す本発明のＭ５実施例は以下の通りである
。

一般に高速増殖炉用熱交換器構造材としては、オーステ
ナイト系ステンレス鋼が用いられる。オーステナイト系
ステンレス鋼を用いることにより、十分な強度を得るこ
とができるが、本発明の様に支持構造ｍ１５胴体の全長
を大きく取る場合には全体を高価なオーステナイト系ス
テンレス鋼で構成することは望ましくない。そこで、支
持構造部１５に異材溶接継手部３０を設け、この継手部
３０よりフランジ８側を全て案価な炭素鋼とすることに
より、トータルコストを従来の構造より低く抑えること
ができる。この例では、支持構造１５接合部に内接する
１次冷却材温度を、従来例より十分に低減することによ
り、支持構造部１５に発生する熱応力を十分に低く抑え
て、構造材として、一部、炭素鋼を導入するこｋを可能
としたものである。

第１２図に示す本発明の第６実施例は以下の通りである
。

従来よりも１底入ロノズル２と仕切板１６とを上方に移
動設置することにより、支持構造１５の材料を最小限に
抑える。

第１３図に示す本発明の第７実施例は以下の通りである
。

熱交換器の支持構造１５を仕切板１６よりも下方の外胴
１部位から建屋床に直接、設置したものである。１人出
ロノズル３は外胴１の横に設けて、支持構造２４と干渉
しないようにしである。さらに、１人出口側配管３１上
部が逆Ｕ字形でその頂部に外気注入口３３１に備えるサ
イホンブレーク構造３４とし、漏洩検出と同時に配管内
に外気注入口３３より管３１外のガスを導入することに
より炉容器から熱交換器への冷却材のサイホン現象によ
る流動を防止することができ、ガードベッセル３２は不
要となる。外気注入口３３としては管３１円と管３１外
とを通じる′電動弁が利用できる。

これにより、熱交換器を下側より支持する構造を採用す
ることができる。

耐震性を向上させるために、外胴１上部には、耐旙構造
２４を設置する。

以上の各実施例はいずれも被冷却流体（１次冷却材）が
高速増殖炉の冷却材でりるが、高速増殖形の原子炉以外
の冷却材や、原子炉以外に使用される流体であっても良
い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、熱交換器において、支持礪造と胴の接
合部に熱過渡時、発生する熱応力を低く抑えるとともに
、博造不遅続部のクリープ損傷を低減できるので、構造
不連続部強度の信頼性を大いに向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による熱交換器の縦断面図
、第２図は従来の熱交換器の縦断面図、第３図は不発明
の第２実施例による熱交換器の縦断面図、第４図は第３
図の耐震構造部の第１の例を示す平面図、第５図は第４
図の立面図、第６図は第３図の耐震構造部の第２の例を
示す平面図、第７図は第６図の立面図、第８図は第３図
の耐震構造部の第３の例を示す立面図、第９図は本発明
の第３実施例による熱交換器の縦断面図、第１０図は本
発明の第４実施例による熱交換器の縦断面図、第１１図
は本発明の第５実施例による熱交換器の縦断面図、第１
２図は本発明の第６実施例による熱交換器の縦断面図、
第１３図は本発明の第７実施例による熱交換器の縦断面
図である。 １・・・外胴、２・・・１底入ロノズル、６・・・上管
板、７・・・下管板、８・・・フランジ、１５・・・支
持構造、１６・・・仕切板、２１・・・外部シュラウド
、２３・・・振れ止め部、２４・・・耐震構造、２６・
・・支持棒、２７・・・ダンパ、２８・・・突起部、２
９・・・マンホール、３０・・・異材継手部、３１・・
・１犬山口側配管。 代理人　弁理士　高橋明夫 ＄　Ｊロ ー４ 第１１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被冷却流体を冷却前に受け入れる隙間と冷却後に受
   け入れる隙間とを外胴を前記外胴内構遺物との間に備え
   、前記外胴を前記外胴に取り付いた支持構造にて支持す
   る熱交換器において、前記冷却後に受け入れる隙間に面
   する前記外胴部位に前記支持構造を取り付けたことを特
   徴としだ熱交換器の支持構造。