JPS6380102A - 蒸気発生器 - Google Patents
蒸気発生器Info
- Publication number
- JPS6380102A JPS6380102A JP22361586A JP22361586A JPS6380102A JP S6380102 A JPS6380102 A JP S6380102A JP 22361586 A JP22361586 A JP 22361586A JP 22361586 A JP22361586 A JP 22361586A JP S6380102 A JPS6380102 A JP S6380102A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steam generator
- shell
- container
- gas
- downward flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Detergent Compositions (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高温流体と低温流体を隔壁で仕切り。
高温側の熱エネルギを低温側へ輸送し、低温側流体を加
熱して蒸発させる蒸気発生器に係り、特に。
熱して蒸発させる蒸気発生器に係り、特に。
高温側に液体金属を、低温側に水を用いる場合に好適な
蒸気発生器に関する。
蒸気発生器に関する。
液体金属冷却の高速増殖炉では、原子炉で発生した熱を
一次系ナトリウムにより中間熱交換器へ輸送する。中間
熱交換器の二次側のナトリウムはさらに循環して蒸気発
生器の高温側流体として作動し、水蒸気を発生させる。
一次系ナトリウムにより中間熱交換器へ輸送する。中間
熱交換器の二次側のナトリウムはさらに循環して蒸気発
生器の高温側流体として作動し、水蒸気を発生させる。
水蒸気はタービンをまわして発電する。中間熱交換器と
蒸気発生器の間の二次系ナトリウムループは、蒸気発生
器の伝熱管にき裂が生じて、Ｎａ・水反応が発生しても
その影響を原子炉に及ぼさないように設けられている。
蒸気発生器の間の二次系ナトリウムループは、蒸気発生
器の伝熱管にき裂が生じて、Ｎａ・水反応が発生しても
その影響を原子炉に及ぼさないように設けられている。
しかし、二次系ナトリウムループの存在は、高速増殖炉
のコストを増大させる要因の一つとなっている。このた
め、近年、二次系ループを削除し、−次系ナトリウムを
直接蒸気発生器に導くシステムが検討されている。この
場合、蒸気発生器でのＮａ・水反応を防止するために、
上記公知例のように、高温側ナトリウムと低温側水の間
にヘリウム等のガス量を設けている。
のコストを増大させる要因の一つとなっている。このた
め、近年、二次系ループを削除し、−次系ナトリウムを
直接蒸気発生器に導くシステムが検討されている。この
場合、蒸気発生器でのＮａ・水反応を防止するために、
上記公知例のように、高温側ナトリウムと低温側水の間
にヘリウム等のガス量を設けている。
上記従来技術は中間ガス層を設けるため、蒸気発生器の
構造が複雑になり、コスト低下への寄与が小さくなる。
構造が複雑になり、コスト低下への寄与が小さくなる。
また、蒸気発生器の保守性が中間ガス層のない蒸気発生
器よりも低下することが予想・される、中間ガス層を設
けずに、蒸気発生器の伝熱管内外に水・ナトリウムを流
す場合を考える。
器よりも低下することが予想・される、中間ガス層を設
けずに、蒸気発生器の伝熱管内外に水・ナトリウムを流
す場合を考える。
伝熱管にき裂が生じ、ナトリウムと水が接触すると次式
で与えられる化学反応（発熱反応）が生じる。
で与えられる化学反応（発熱反応）が生じる。
２Ｎａ＋２ＨｚＣ）４２ＮａＯＨ＋Ｈｚ発生熱の除去と
ともに重要な問題として１発生した水素ガスの原子炉炉
心への流入がある。液体金属冷却高速増殖炉では炉心に
ガスが流入すると核分裂反応が激しくなり、熱発生量が
急速に増大する。
ともに重要な問題として１発生した水素ガスの原子炉炉
心への流入がある。液体金属冷却高速増殖炉では炉心に
ガスが流入すると核分裂反応が激しくなり、熱発生量が
急速に増大する。
本発明の目的は伝熱管にき裂が生じて、Ｎａ・水反応が
発生しても、発生した水素ガスが蒸気発生器から流出し
ない構造の蒸気発生器を提供することにある。
発生しても、発生した水素ガスが蒸気発生器から流出し
ない構造の蒸気発生器を提供することにある。
垂直管内をガスと液体がまざりあって下向きに流れる気
液二相下降流では、ガス及び液体の平均流速が小さくな
ると、ガスは浮力を受けて下降しなくなる。第２図に示
す気液二相下降流を考えて。
液二相下降流では、ガス及び液体の平均流速が小さくな
ると、ガスは浮力を受けて下降しなくなる。第２図に示
す気液二相下降流を考えて。
下向きにＸ軸の正方向をとる。気相（ガス）及び液相の
平均流速を ｊ（ｍ／ｓ）、気相の流速をＵｇ（ｍ／
ｓ ）とすると、気相のドリフト速度Ｖ ＩＩ ４（ｍ
／ｓ）は、気相の流路断面内の分布が−様な場合１次式
で与えられる。
平均流速を ｊ（ｍ／ｓ）、気相の流速をＵｇ（ｍ／
ｓ ）とすると、気相のドリフト速度Ｖ ＩＩ ４（ｍ
／ｓ）は、気相の流路断面内の分布が−様な場合１次式
で与えられる。
Ｖ ｔ Ｊ ＝ Ｕ ｔ ｊ
・・・（１）流路断面内の気相分布は厳密には流動
状態に依存するが、−様分布は十分妥当な仮定である。
・・・（１）流路断面内の気相分布は厳密には流動
状態に依存するが、−様分布は十分妥当な仮定である。
気相が下降しないためには。
Ｕｚ＝ ＶＩＩＪ ＋ Ｊ ＜ Ｏ・・・（２）となる
。第２図の下降流ではＶｉａ＜Ｏなので、式％式％（３
） となる、従って、式（３）の条件が満たされればガスは
液相の流れとは逆に上昇することになる。ドリフト速度
は液相と気相の密度Ｐ１＊Ｐｆ及び表面張力６に依存し
、理論的に次式で与えられる。
。第２図の下降流ではＶｉａ＜Ｏなので、式％式％（３
） となる、従って、式（３）の条件が満たされればガスは
液相の流れとは逆に上昇することになる。ドリフト速度
は液相と気相の密度Ｐ１＊Ｐｆ及び表面張力６に依存し
、理論的に次式で与えられる。
ｇは重力加速度である。低圧ではｐ ｍ ＞ ｐ ｚな
ので式（４）は。
ので式（４）は。
となる、流体の温度が増加するとｐ、が小さくなりｖｇ
ｌは大きくなる傾向がある。
ｌは大きくなる傾向がある。
一方、第３図に示すように、蒸気発生器のＪａｉｌ ｌ
内の流路面積は、ナトリウムから水への交換熱量を大き
くするために、可能な限り小さくして、ナトリウムの流
速を大きくする必要がある。
内の流路面積は、ナトリウムから水への交換熱量を大き
くするために、可能な限り小さくして、ナトリウムの流
速を大きくする必要がある。
本発明では、伝熱管にき裂が発生した時のＮａ・水反応
にともなう生成水素ガスの蒸気発生器からの流出の防止
を、第３図に示すように、蒸気発生器（Ｉｆｉｉ） １
の下流側に平均流速ｊがドリフト速度Ｖ ｔ ａよりも
小さい領域９を設けることにより達成する。
にともなう生成水素ガスの蒸気発生器からの流出の防止
を、第３図に示すように、蒸気発生器（Ｉｆｉｉ） １
の下流側に平均流速ｊがドリフト速度Ｖ ｔ ａよりも
小さい領域９を設けることにより達成する。
定常運転時、及び、事故時を含めて、蒸気発生器の伝熱
管下部でのＮａ温度の最小値をもとに式（５）からドリ
フト速度を求める０例えば、ナトリウム温度を３５０℃
とするとＶｔ４＝０．６ｍ／ｓとなる。蒸気発生器内の
温度側流体、すなわち、ナトリウムの体積流量をＱ（ｍ
／ｓ）とし、第３図の下降流領域の流路面積をＡとすれ
ば流速ｊ＝−であり、ｊ＜Ｖｍ−となる流路面積の下降
流領域を蒸気発生器の伝熱管下流側に設ければ、Ｎａ・
水反応に伴う発生水素ガスは、ナトリウムの流れとは、
逆向きに上昇し、自由液面上部に集められ、炉心への流
出を防ぐことができる。
管下部でのＮａ温度の最小値をもとに式（５）からドリ
フト速度を求める０例えば、ナトリウム温度を３５０℃
とするとＶｔ４＝０．６ｍ／ｓとなる。蒸気発生器内の
温度側流体、すなわち、ナトリウムの体積流量をＱ（ｍ
／ｓ）とし、第３図の下降流領域の流路面積をＡとすれ
ば流速ｊ＝−であり、ｊ＜Ｖｍ−となる流路面積の下降
流領域を蒸気発生器の伝熱管下流側に設ければ、Ｎａ・
水反応に伴う発生水素ガスは、ナトリウムの流れとは、
逆向きに上昇し、自由液面上部に集められ、炉心への流
出を防ぐことができる。
以下、本発明の第一の実施例を第１図により説明する。
蒸気発生器のＭｌ内は、管板１２により胴１側と伝熱管
４側に仕切られている。胴１には胴側入口ノズル２．出
口ノズル３．伝熱管側入口ノズル５及び出口ノズル６を
設ける。ｍＩ側出ロノズル３の外側には上昇流壁８及び
自由液面をもつガス分離タンク９がある。さらに、ガス
分離タンク９には水素ガス放出用を兼ねたガス圧調節弁
１１、及び、出口ノズル１０がついている。支持板７は
伝熱管４の振動を防止する。ガス分離タンク９の下降流
領域では、ナトリウムの流速ｊがドリフト速度よりも小
さくなるように流路面積を大きくとっている。原子炉炉
心からの高温ナトリウムは胴側入口ノズル２を通って胴
内を下降し、伝熱管４内の水を加熱して蒸発させる。低
温になったナトリウムは出口ノズル３を経て、上昇流壁
８に沿って上昇し、ガス分離タンク９へ流入し、下降流
となって出口ノズル１０から原子炉へ還流する。タービ
ン復水器からの水は伝熱管側入口ノズル５がら伝熱管４
内を上昇し、水蒸気となって出口ノズル６からタービン
へ流出する０本実施例によれば。
４側に仕切られている。胴１には胴側入口ノズル２．出
口ノズル３．伝熱管側入口ノズル５及び出口ノズル６を
設ける。ｍＩ側出ロノズル３の外側には上昇流壁８及び
自由液面をもつガス分離タンク９がある。さらに、ガス
分離タンク９には水素ガス放出用を兼ねたガス圧調節弁
１１、及び、出口ノズル１０がついている。支持板７は
伝熱管４の振動を防止する。ガス分離タンク９の下降流
領域では、ナトリウムの流速ｊがドリフト速度よりも小
さくなるように流路面積を大きくとっている。原子炉炉
心からの高温ナトリウムは胴側入口ノズル２を通って胴
内を下降し、伝熱管４内の水を加熱して蒸発させる。低
温になったナトリウムは出口ノズル３を経て、上昇流壁
８に沿って上昇し、ガス分離タンク９へ流入し、下降流
となって出口ノズル１０から原子炉へ還流する。タービ
ン復水器からの水は伝熱管側入口ノズル５がら伝熱管４
内を上昇し、水蒸気となって出口ノズル６からタービン
へ流出する０本実施例によれば。
定常運転時には、伝熱管４の外側の胴１内のナトリウム
の流速は十分に大きく、効率良く蒸気を発生させること
ができる。さらに、伝熱管４にき裂が生じて、Ｎａ・水
反応が起こり水素ガスが発生しても、ガス分離タンク９
の下降流領域で完全に分離して原子炉炉心への流出を防
止できる効果がある。
の流速は十分に大きく、効率良く蒸気を発生させること
ができる。さらに、伝熱管４にき裂が生じて、Ｎａ・水
反応が起こり水素ガスが発生しても、ガス分離タンク９
の下降流領域で完全に分離して原子炉炉心への流出を防
止できる効果がある。
本発明の第二の実施例を第４図により説明する。
本実施例では、胴側入口ノズル２を下部に、出口ノズル
３を上部に配置し、ナトリウムは胴内を上昇し出口ノズ
ル３を出た後、ただちに、下降流となる。ガス分離タン
クの流路面積を第一の実施例と同様にすればＮａ・水反
応による発生水素の流出を防止でき、また簡単な構造で
、蒸気発生器全体を第一の実施例よりも小型化できる。
３を上部に配置し、ナトリウムは胴内を上昇し出口ノズ
ル３を出た後、ただちに、下降流となる。ガス分離タン
クの流路面積を第一の実施例と同様にすればＮａ・水反
応による発生水素の流出を防止でき、また簡単な構造で
、蒸気発生器全体を第一の実施例よりも小型化できる。
本発明の第三の実施例を第５図により説明する。
本実施例では、伝熱管側の出入口ノズル５，６を胴１の
下部に設け、伝熱管側流路を仕切板１３で入口側、出口
側に分離している。水または水蒸気はＷ！４１の上部で
Ｕターンする。
下部に設け、伝熱管側流路を仕切板１３で入口側、出口
側に分離している。水または水蒸気はＷ！４１の上部で
Ｕターンする。
本発明の第四の実施例を第６図により説明する。
本実施例では、ガス分離タンク９を胴側出口ノズルの下
流側に配管１４で接続しており、蒸気発生器の保守性を
従来どおりとすることができる。
流側に配管１４で接続しており、蒸気発生器の保守性を
従来どおりとすることができる。
本発明の第五の実施例を第７図により説明する。
ガス分離タンク９のガス空間に水素ガス検知器１５を設
置し、水素ガス検出信号により作動する加熱器１６をタ
ンク９のナトリウム中に設ける。水素ガスを検出して加
熱器が作動するとタンク内のナトリウム温度が上昇して
密度ｐ、は小さくなる。
置し、水素ガス検出信号により作動する加熱器１６をタ
ンク９のナトリウム中に設ける。水素ガスを検出して加
熱器が作動するとタンク内のナトリウム温度が上昇して
密度ｐ、は小さくなる。
このため、式（４）から明らかなように、水素ガスのド
リフト速度が大きくなり、水素ガスの上昇速度が増して
ガス分離の信頼性は高くなる。
リフト速度が大きくなり、水素ガスの上昇速度が増して
ガス分離の信頼性は高くなる。
本発明によれば、ナトリウムの二次系ループを削除した
高速増殖炉において、蒸気発生器内でＮａ・水反応が生
じても、発生水素ガスを原理的に１００％ナトリウムか
ら分離できるので、水素ガスが炉心に流入して炉心の熱
発生量が急激に増加する事態を防ぐことができる。
高速増殖炉において、蒸気発生器内でＮａ・水反応が生
じても、発生水素ガスを原理的に１００％ナトリウムか
ら分離できるので、水素ガスが炉心に流入して炉心の熱
発生量が急激に増加する事態を防ぐことができる。
第１図は本発明の一実施例の蒸気発生器の縦断面図、第
２図は気液二相が流れる配管の縦断面図、第３図は本発
明の原理を示す配管系統図、第４図。 第５図、第６図および第７図は本発明の他の実施例の縦
断面図である。 １・・・蒸気発生船胴、２・・・胴側入口ノズル。
２図は気液二相が流れる配管の縦断面図、第３図は本発
明の原理を示す配管系統図、第４図。 第５図、第６図および第７図は本発明の他の実施例の縦
断面図である。 １・・・蒸気発生船胴、２・・・胴側入口ノズル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、胴と伝熱管と管板より成る蒸気発生器において、 前記胴側を流れる流体の出口ノズルよりも下流側に自由
液面をもつた下降流領域を設けたことを特徴とする蒸気
発生器。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記下降流領域の流速を前記胴内よりも小さくしたこと
を特徴とする蒸気発生器。 ３、特許請求の範囲第１項において、 前記下降流領域を前記蒸気発生器の前記胴を囲む容器で
構成したことを特徴とする蒸気発生器。 ４、特許請求の範囲第３項において、 前記胴を囲む前記容器内の流速を、前記胴側を流れる液
体金属ナトリウムの密度及び表面張力、並びに、水素ガ
スの密度、重力加速度で決まるドリフト速度以下とした
ことを特徴とする蒸気発生器。 ５、特許請求の範囲第４項において、 前記容器内の前記下降流領域の流路断面積を、前記胴側
を流れる前記液体金属ナトリウムの体積流量を前記ドリ
フト速度で割つてえられる値以上としたことを特徴とす
る蒸気発生器。 ６、特許請求の範囲第１項において、 前記下降流領域を前記胴側流体出口ノズルの下降側に設
けた容器で構成したことを特徴とする蒸気発生器。 ７、特許請求の範囲第６項において、 前記容器内の流速を前記ドリフト速度以下としたことを
特徴とする蒸気発生器。 ８、特許請求の範囲第６項において、 前記容器内の前記下降流領域の流路断面積を、胴側を流
れる前記液体金属ナトリウムの体積流量を前記ドリフト
速度で割つてえられる値以上としたことを特徴とする蒸
気発生器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22361586A JPS6380102A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 蒸気発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22361586A JPS6380102A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 蒸気発生器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6380102A true JPS6380102A (ja) | 1988-04-11 |
Family
ID=16800975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22361586A Pending JPS6380102A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 蒸気発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6380102A (ja) |
-
1986
- 1986-09-24 JP JP22361586A patent/JPS6380102A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2125744C1 (ru) | Система для пассивной диссипации тепла из внутреннего объема защитной конструкции ядерного реактора | |
| US4950448A (en) | Passive heat removal from containment | |
| US4560533A (en) | Fast reactor power plant design having heat pipe heat exchanger | |
| JP2999053B2 (ja) | 加圧水型原子炉プラント | |
| JPS61262501A (ja) | 二重管ヘリカルコイル型蒸気発生器 | |
| EP0047772A4 (en) | Heat transfer system. | |
| US4235284A (en) | Heat exchanger with auxiliary cooling system | |
| JPS60103275A (ja) | 吸収装置 | |
| US3097630A (en) | Steam generator | |
| FI85922B (fi) | Foerfarande foer passiv aoteroeverfoering av vaerme till ett distributionsnaet fraon kaernreaktorer foersedda med automatisk reaktoreffektreglering, automatisk noedurkoppling och oevergaong till noedkylning. | |
| US4998509A (en) | Passive heat removal from containment | |
| GB1177533A (en) | Steam Generator for an Atomic Power Generating Plant. | |
| SE439211B (sv) | Anordning for kylning av ett vermealstrande organ | |
| JPS6380102A (ja) | 蒸気発生器 | |
| US4452182A (en) | Sodium-water type steam generators | |
| US3900010A (en) | Method and apparatus for reverse circulating nuclear steam generator secondary fluid | |
| Choi et al. | Transient analysis of a condensation experiment in the noncondensable gas-filled closed loop using an inverted U-tube | |
| JPS60164196A (ja) | 蓄熱器 | |
| Heinzel et al. | Fluid oscillations in flat plate boiling water collectors | |
| CN121586934A (zh) | 反应堆构造 | |
| JPH05451B2 (ja) | ||
| GB846754A (en) | Improvements in or relating to heat exchangers | |
| Campbell | Water tube liquid metal control | |
| JPS6027895A (ja) | 高速増殖炉 | |
| JPH03207992A (ja) | 熱交換器 |