蒸気乾燥器及び沸騰水型原子力プラント
【課題】本発明の目的は、気液分離性能を維持しつつ、圧力損失を低減させた蒸気乾燥器及び沸騰水型原子力発電プラントを提供することにある。
【解決手段】本発明は、複数の蒸気乾燥器バンクを隔離壁の半径方向中心側及び外周側に分けた時、中心側の領域に設置された蒸気乾燥器バンクは、外周側に設置された蒸気乾燥器バンクに比べて圧力損失を低下させる構造にすることを特徴とする。
【効果】本発明によれば、気液分離性能を維持しつつ、圧力損失を低減させた蒸気乾燥器及び沸騰水型原子力発電プラントを提供することが可能である。
【解決手段】本発明は、複数の蒸気乾燥器バンクを隔離壁の半径方向中心側及び外周側に分けた時、中心側の領域に設置された蒸気乾燥器バンクは、外周側に設置された蒸気乾燥器バンクに比べて圧力損失を低下させる構造にすることを特徴とする。
【効果】本発明によれば、気液分離性能を維持しつつ、圧力損失を低減させた蒸気乾燥器及び沸騰水型原子力発電プラントを提供することが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気乾燥器及び沸騰水型原子力プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子力プラントには、蒸気タービンの健全性を維持するために、気水分離器と蒸気乾燥器とで構成される気水分離システムが設置されている。気水分離器は原子炉の加熱で発生した蒸気を冷却水から分離し、蒸気乾燥器は分離された蒸気からさらに液滴を除去する。蒸気乾燥器によって液滴量が一定値以下に調整された蒸気が、蒸気タービンに供給される。
【０００３】
このような気水分離システムが設置された沸騰水型原子力プラントの一例を図１０に示す。図１０は改良型沸騰水型原子炉の縦断面図であり、原子炉圧力容器１内部のシュラウド３内に炉心２が設置されている。炉心２では蒸気が発生し、その蒸気は冷却水と混合状態で上部プレナム８を経由し、シュラウドヘッド４に多数設置された気水分離器１２に流入し、ここで液滴を含む蒸気から冷却水の９９％が分離される。さらにこの蒸気は、蒸気乾燥器５０で０.１％以下まで液滴が除去される。この蒸気乾燥器５０は、後述する蒸気乾燥器バンク１３及び隔離壁５１により構成される。蒸気は、主蒸気管９を経由して蒸気タービンに供給された後、蒸気タービンを回転させる。
【０００４】
次に蒸気乾燥器の構造を説明する。図２は蒸気乾燥器の上面図である。蒸気乾燥器は、複数の蒸気乾燥器バンク１３により構成される。図３は蒸気乾燥器に組み込まれた蒸気乾燥器バンクの一部断面表示の斜面図である。気水分離器において冷却水から分離された蒸気は、蒸気乾燥器バンク１３のフードプレート１４の内側に入り、流れの向きを上向きから水平向きに変えて多孔板１５の孔内を通過する。その後、波板１６により形成される蒸気乾燥器流路を通過する。この蒸気乾燥器流路は、液滴捕獲部に相当する。このとき、運動量が大きい液滴は、波板１６の壁に衝突し、液膜を形成してドレン１７を経由してドレンダクト１８に排水される。
【０００５】
ところで、原子炉の熱出力が高い場合は、炉心２で発生する蒸気流量が多くなる。蒸気流量が多いと、気水分離器１２や蒸気乾燥器５０内を通過する蒸気の流速が増加する。そのため、これらの機器で発生する圧力損失が高くなる。圧力損失が大きい場合、蒸気を循環させるために必要な動力が高くなり、経済性が低下する。そのため、気水分離器１２や蒸気乾燥器５０は圧力損失をできるだけ小さくすることが望まれていた。
【０００６】
圧力損失を低下させる方策として、特許文献１ではスタンドパイプ径を太くすることで気水分離器１２の圧力損失を低下する方法が開示されている。また、特許文献２ではピックオフリングの流路面積よりもそのすぐ下流側の気水分離胴の流路面積を小さくした気水分離器が開示されている。特許文献３では、燃料集合体下流側の気液二相流の蒸気の重量比（クオリティ）が径方向について分布があることに着目し、中心部と周辺部の気水分離器の構造を変えることで、気水分離器の最適化設計を行い、圧力損失を下げる方法が開示されている。一方、蒸気乾燥器については、波板により形成される流路が下流側ほど広くすることにより、蒸気流速増大時に伴う液滴の再飛散を抑制できる方法が特許文献４で開示されている。しかしながら、蒸気乾燥器の圧力損失を下げる方法はこれまで開示されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−１４４５８号公報
【特許文献２】特開平６−２７３５７１号公報
【特許文献３】特開平１０−１９７６７８号公報
【特許文献４】特開２００４−２０５３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
気水分離器の下流側においても、径方向について蒸気のクオリティに分布がある。これに対し従来の蒸気乾燥器は、形状が等しい蒸気乾燥器バンクが用いられてきた。この場合、中心部のクオリティが高い蒸気に対しては十分気液を分離できるが、圧力損失が大きくなるため、蒸気乾燥器５０全体としても圧力損失が大きくなった。また、従来は気水分離器１２と蒸気乾燥器５０の間に空間を設けることで、クオリティの高い中心部の蒸気とクオリティが低い周辺部の蒸気を混合させていた。しかし、気液分離器で圧力損失をかけて一度クオリティを上げた蒸気が、前記空間でクオリティを下げることになるため、圧力損失が余分に発生していた。
【０００９】
本発明の目的は、気液分離性能を維持しつつ、圧力損失を低減させた蒸気乾燥器及び沸騰水型原子力発電プラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数の蒸気乾燥器バンクを隔離壁の半径方向中心側及び外周側に分けた時、中心側の領域に設置された蒸気乾燥器バンクは、外周側に設置された蒸気乾燥バンクに比べて圧力損失を低下させる構造にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、気液分離性能を維持しつつ、圧力損失を低減させた蒸気乾燥器及び沸騰水型原子力発電プラントを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の蒸気乾燥器の上面図である。
【図２】蒸気乾燥器の上面図である。
【図３】蒸気乾燥器に組み込まれた蒸気乾燥器バンクの一部断面表示の斜面図である。
【図４】実施例１の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂの斜面図である。
【図５】実施例２の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄの斜面図である。
【図６】実施例３の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆの斜面図である。
【図７】実施例４の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈの斜面図である。
【図８】実施例５の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋの斜面図である。
【図９】実施例６の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍの斜面図である。
【図１０】改良型沸騰水型原子炉の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の好適な一実施例である実施例１の蒸気乾燥器の上面図である。本実施例では２種類の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂにより構成される。これらの蒸気乾燥器バンクは、隔離壁５１の上面に設置される。図４は、蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂの波板の部分を取り出した斜視図である。蒸気のクオリティが高い中心部には蒸気乾燥器バンク１３Ａを設置し、蒸気のクオリティが低い周辺部には蒸気乾燥器バンク１３Ｂを設置する。蒸気乾燥器バンク１３Ａの波板の間隔２０Ａは蒸気乾燥器バンク１３Ｂの波板の間隔２０Ｂよりも大きい。波板の間隔を除けば、蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂの形状、例えば開口部の長さ２１，波板の流れ方向の長さ２２，波板の角（ピッチ）の角度２３，ピッチの数，多孔板１５は蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１４Ｂで同じである。
【００１５】
蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂは、蒸気乾燥器の入口面積が同じであるが、波板の間隔が異なる分だけ波板の数も異なる。すなわち蒸気乾燥器バンク１３Ａの波板の数は、蒸気乾燥器バンク１３Ｂの波板の数よりも少ない。これに伴い、液滴を捕獲するドレンの数も蒸気乾燥器バンク１３Ａの方が少ない。蒸気乾燥器へ流入する蒸気の流量が一定の場合、流路断面積が大きいほうが蒸気の流速が低くなるため、圧力損失が低くなる。蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂでは、ドレンの数が少ない分、蒸気乾燥器バンク１３Ａの流路断面積が大きくなるため、圧力損失が低くなる。
【００１６】
蒸気乾燥器バンク１３Ａは蒸気乾燥器バンク１３Ｂよりも圧力損失が低くなるが、その分気液分離性能が低下する。しかしながら、蒸気乾燥器バンク１３Ａが設置されている中心部は、蒸気のクオリティが高いため、圧力損失が小さい蒸気乾燥器バンク１３Ａでも十分に液滴を除去できる。周辺部に位置する蒸気乾燥器バンク１３Ｂにおいては、蒸気のクオリティが低いため、従来どおり比較的圧力損失が高い蒸気乾燥器バンク１３Ｂにより、適切に液滴を除去する。これにより、蒸気乾燥器全体としては、気液分離性能を維持しつつ従来よりも圧力損失を下げることができる。
【００１７】
このように、複数の蒸気乾燥器バンクを隔離壁の半径方向中心側及び外周側に分けた時、中心側の領域に設置された蒸気乾燥器バンクは、外周側に設置された蒸気乾燥器バンクに比べて圧力損失を低下させる構造にすることで、気液分離性能を維持しつつ、圧力損失を低減させた蒸気乾燥器及び沸騰水型原子力発電プラントを提供することが可能である。上記に示した本実施例により、蒸気乾燥器５０の気液分離性能を維持しつつ圧力損失を下げることができることから、蒸気を循環させるために必要な動力を低くすることでき、経済性を向上させることができる。
【００１８】
また、本実施例において、気水分離器と蒸気乾燥器の間隔、もしくは炉心と気水分離器の間隔は、全ての蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて狭くしている。この間隔空間においてクオリティの異なる蒸気の混合を抑制させ、蒸気乾燥器に流入する蒸気のクオリティの分布を大きくしたうえで、クオリティが高い部分の蒸気乾燥器流路の圧力損失を下げることができる。これにより、原子炉圧力容器を小型化することができるため、建設コストを削減できる。
【００１９】
さらに、原子炉圧力容器の寸法を従来と同じとした場合は、上記に示した蒸気乾燥器の小型化により生じた空間分だけ燃料集合体の長さを長くすることができる。これにより、燃料の燃焼効率が向上させることができる。
【実施例２】
【００２０】
図５は実施例２の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄの波板の部分を取り出した斜面図である。蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄのレイアウトは、図１の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄと置き換えたものである。すなわち、蒸気のクオリティが高い中心部には蒸気乾燥器バンク１３Ｃを設置し、蒸気のクオリティが低い周辺部には蒸気乾燥器バンク１３Ｄを設置する。蒸気乾燥器バンク１３Ｃの波板の開口部の長さ２１Ｃは蒸気乾燥器バンク１３Ｄの波板の開口部の長さ２１Ｄよりも大きい。波板の開口部の長さを除けば、波板の間隔２０，蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄの形状、例えば波板の流れ方向の長さ２２，波板の角（ピッチ）の角度２３，ピッチの数，多孔板１５は蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄで同じである。
【００２１】
蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄは、蒸気乾燥器の入口面積が異なる。蒸気乾燥器へ流入する蒸気の流量が一定の場合、流路断面積が大きいほうが蒸気の流速が低くなるため、圧力損失が低くなる。蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄでは、蒸気乾燥器バンク１３Ｃの流路断面積が大きくなるため、圧力損失が低くなる。
【００２２】
蒸気乾燥器バンク１３Ｃは蒸気乾燥器バンク１３Ｄよりも圧力損失が低くなるが、その分気液分離性能が低下する。しかしながら、蒸気乾燥器バンク１３Ｃが設置されている中心部は、蒸気のクオリティが高いため、圧力損失が小さい蒸気乾燥器バンク１３Ｃでも十分に液滴を除去できる。周辺部に位置する蒸気乾燥器バンク１３Ｄにおいては、蒸気のクオリティが低いため、従来どおり比較的圧力損失が高い蒸気乾燥器バンク１３Ｄにより、適切に液滴を除去する。これにより、蒸気乾燥器全体としては、気液分離性能を維持しつつ従来よりも圧力損失を下げることができる。
【００２３】
本実施例において、気水分離器と蒸気乾燥器の間隔、もしくは炉心と気水分離器の間隔を全ての蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて狭くした場合は、実施例１と同様に原子炉圧力容器の小型化による建設コストを削減できる。また、原子炉圧力容器の寸法を従来と同じとした場合は、燃料集合体の長さを長くすることにより、燃料の燃焼効率が向上させることができる。
【実施例３】
【００２４】
図６は実施例３の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆの波板の部分を取り出した斜面図である。蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆのレイアウトは、図１の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆと置き換えたものである。すなわち、蒸気のクオリティが高い中心部には蒸気乾燥器バンク１３Ｅを設置し、蒸気のクオリティが低い周辺部には蒸気乾燥器バンク１３Ｆを設置する。蒸気乾燥器バンク１３Ｅの波板の流れ方向の長さ２２Ｅは、蒸気乾燥器バンク１３Ｆの波板の流れ方向の長さ２２Ｆよりも短い。波板の流れ方向の長さを除けば、波板の間隔２０，蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆの形状、例えば波板の開口部の長さ２１，波板の角（ピッチ）の角度２３，多孔板１５は蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆで同じである。
【００２５】
蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆは、波板の長さが異なる。蒸気乾燥器へ流入する蒸気の流量が一定の場合、波板の長さが短いときほど圧力損失が低くなる。蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆでは、蒸気乾燥器バンク１３Ｅの波板が短いため、圧力損失が低くなる。
【００２６】
蒸気乾燥器バンク１３Ｅは蒸気乾燥器バンク１３Ｆよりも圧力損失が低くなるが、その分気液分離性能が低下する。しかしながら、蒸気乾燥器バンク１３Ｅが設置されている中心部は、蒸気のクオリティが高いため、圧力損失が小さい蒸気乾燥器バンク１３Ｅでも十分に液滴を除去できる。周辺部に位置する蒸気乾燥器バンク１３Ｆにおいては、蒸気のクオリティが低いため、従来どおり比較的圧力損失が高い蒸気乾燥器バンク１３Ｆにより、適切に液滴を除去する。これにより、蒸気乾燥器全体としては、気液分離性能を維持しつつ従来よりも圧力損失を下げることができる。
【００２７】
本実施例において、気水分離器と蒸気乾燥器の間隔、もしくは炉心と気水分離器の間隔を全ての蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて狭くした場合は、実施例１と同様に原子炉圧力容器の小型化による建設コストを削減できる。また、原子炉圧力容器の寸法を従来と同じとした場合は、燃料集合体の長さを長くすることにより、燃料の燃焼効率が向上させることができる。
【実施例４】
【００２８】
図７は実施例４の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈの波板の部分を取り出した斜面図である。蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈのレイアウトは、図１の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈと置き換えたものである。すなわち、蒸気のクオリティが高い中心部には蒸気乾燥器バンク１３Ｇを設置し、蒸気のクオリティが低い周辺部には蒸気乾燥器バンク１３Ｈを設置する。蒸気乾燥器バンク１３Ｇの波板の角（ピッチ）の角度２３Ｇは、蒸気乾燥器バンク１３Ｈの波板の角の角度２３Ｈよりも大きい。波板のピッチを除けば、波板の間隔２０，蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈの形状、例えば波板の開口部の長さ２１，波板の流れ方向の長さ２２，ピッチの数，多孔板１５は蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈで同じである。
【００２９】
蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈでは、波板の間を流れる蒸気が、波板の角における流れの方向の変化量が異なる。蒸気乾燥器へ流入する蒸気の流量が一定の場合、流れの方向の変化量が小さいときほど圧力損失が低くなる。蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈでは、蒸気乾燥器バンク１３Ｇのほうが波板の角における流れの方向の変化量が小さいため、圧力損失が低くなる。
【００３０】
蒸気乾燥器バンク１３Ｇは蒸気乾燥器バンク１３Ｈよりも圧力損失が低くなるが、その分気液分離性能が低下する。しかしながら、蒸気乾燥器バンク１３Ｇが設置されている中心部は、蒸気のクオリティが高いため、圧力損失が小さい蒸気乾燥器バンク１３Ｇでも十分に液滴を除去できる。周辺部に位置する蒸気乾燥器バンク１３Ｈにおいては、蒸気のクオリティが低いため、従来どおり比較的圧力損失が高い蒸気乾燥器バンク１３Ｈにより、適切に液滴を除去する。これにより、蒸気乾燥器全体としては、気液分離性能を維持しつつ従来よりも圧力損失を下げることができる。
【００３１】
本実施例において、気水分離器と蒸気乾燥器の間隔、もしくは炉心と気水分離器の間隔を全ての蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて狭くした場合は、実施例１と同様に原子炉圧力容器の小型化による建設コストを削減できる。また、原子炉圧力容器の寸法を従来と同じとした場合は、燃料集合体の長さを長くすることにより、燃料の燃焼効率が向上させることができる。
【実施例５】
【００３２】
図８は実施例５の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋの波板の部分を取り出した斜面図である。蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋのレイアウトは、図１の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋと置き換えたものである。すなわち、蒸気のクオリティが高い中心部には蒸気乾燥器バンク１３Ｊを設置し、蒸気のクオリティが低い周辺部には蒸気乾燥器バンク１３Ｋを設置する。蒸気乾燥器バンク１３Ｊの波板のピッチ数は、蒸気乾燥器バンク１３Ｋのピッチ数よりも小さい。波板のピッチ数を除けば、波板の間隔２０、蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋの形状、例えば波板の開口部の長さ２１，波板の流れ方向の長さ２２，波板の角（ピッチ）の角度２３，多孔板１５は蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋで同じである。
【００３３】
蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋでは、波板の間を流れる蒸気の流れる方向が変えられる回数が異なる。蒸気乾燥器へ流入する蒸気の流量が一定の場合、流れの方向を変えられる回数が少ないほど圧力損失が低くなる。蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋでは、蒸気乾燥器バンク１３Ｊのほうが流れを変えられる回数が少ないため、圧力損失が低くなる。
【００３４】
蒸気乾燥器バンク１３Ｊは蒸気乾燥器バンク１３Ｋよりも圧力損失が低くなるが、その分気液分離性能が低下する。しかしながら、蒸気乾燥器バンク１３Ｊが設置されている中心部は、蒸気のクオリティが高いため、圧力損失が小さい蒸気乾燥器バンク１３Ｊでも十分に液滴を除去できる。周辺部に位置する蒸気乾燥器バンク１３Ｋにおいては、蒸気のクオリティが低いため、従来どおり比較的圧力損失が高い蒸気乾燥器バンク１３Ｋにより、適切に液滴を除去する。これにより、蒸気乾燥器全体としては、気液分離性能を維持しつつ従来よりも圧力損失を下げることができる。
【００３５】
本実施例において、気水分離器と蒸気乾燥器の間隔、もしくは炉心と気水分離器の間隔を全ての蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて狭くした場合は、実施例１と同様に原子炉圧力容器の小型化による建設コストを削減できる。また、原子炉圧力容器の寸法を従来と同じとした場合は、燃料集合体の長さを長くすることにより、燃料の燃焼効率が向上させることができる。
【実施例６】
【００３６】
図９は実施例６の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍの斜面図である。蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍのレイアウトは、図１の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍと置き換えたものである。すなわち、蒸気のクオリティが高い中心部には蒸気乾燥器バンク１３Ｌを設置し、蒸気のクオリティが低い周辺部には蒸気乾燥器バンク１３Ｍを設置する。蒸気乾燥器バンク１３Ｌの多孔板の開口率は、蒸気乾燥器バンク１３Ｍの開口率よりも大きい。多孔板の開口率を除けば、蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋの形状、例えば波板の間隔２０，波板の開口部の長さ２１，波板の流れ方向の長さ２２，波板の角（ピッチ）の角度２３，波板のピッチ数は蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍで同じである。
【００３７】
蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍでは、多孔板の開口率が異なる。蒸気乾燥器へ流入する蒸気の流量が一定の場合、多孔板の開口率が大きいときほど圧力損失が低くなる。蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍでは、蒸気乾燥器バンク１３Ｌのほうが多孔板の開口率が大きいため、圧力損失が低くなる。
【００３８】
蒸気乾燥器バンク１３Ｌは蒸気乾燥器バンク１３Ｍよりも圧力損失が低くなるが、その分気液分離性能が低下する。しかしながら、蒸気乾燥器バンク１３Ｌが設置されている中心部は、蒸気のクオリティが高いため、圧力損失が小さい蒸気乾燥器バンク１３Ｌでも十分に液滴を除去できる。周辺部に位置する蒸気乾燥器バンク１３Ｍにおいては、蒸気のクオリティが低いため、従来どおり比較的圧力損失が高い蒸気乾燥器バンク１３Ｍにより、適切に液滴を除去する。これにより、蒸気乾燥器全体としては、気液分離性能を維持しつつ従来よりも圧力損失を下げることができる。
【００３９】
本実施例において、気水分離器と蒸気乾燥器の間隔、もしくは炉心と気水分離器の間隔を全ての蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて狭くした場合は、実施例１と同様に原子炉圧力容器の小型化による建設コストを削減できる。また、原子炉圧力容器の寸法を従来と同じとした場合は、燃料集合体の長さを長くすることにより、燃料の燃焼効率が向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、原子炉の気水分離器からの蒸気を取り込んで蒸気中に含まれる液滴を除去する蒸気乾燥器、および沸騰水型原子力プラントに適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 原子炉圧力容器
２ 炉心
３ シュラウド
４ シュラウドヘッド
９ 主蒸気管
１２ 気水分離器
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ，１３Ｈ，１３Ｊ，１３Ｋ，１３Ｌ，１３Ｍ 蒸気乾燥器バンク
１４ フードプレート
１５ 多孔板
１６ 波板
１７ ドレン
１８ ドレンダクト
２０，２０Ａ，２０Ｂ 波板の間隔
２１，２１Ｃ，２１Ｄ 蒸気乾燥器の開口部の長さ
２２，２２Ｅ，２２Ｆ 波板の流れ方向の長さ
２３，２３Ｇ，２３Ｈ 波板の角（ピッチ）の角度
５０ 蒸気乾燥器
５１ 隔離壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気乾燥器及び沸騰水型原子力プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子力プラントには、蒸気タービンの健全性を維持するために、気水分離器と蒸気乾燥器とで構成される気水分離システムが設置されている。気水分離器は原子炉の加熱で発生した蒸気を冷却水から分離し、蒸気乾燥器は分離された蒸気からさらに液滴を除去する。蒸気乾燥器によって液滴量が一定値以下に調整された蒸気が、蒸気タービンに供給される。
【０００３】
このような気水分離システムが設置された沸騰水型原子力プラントの一例を図１０に示す。図１０は改良型沸騰水型原子炉の縦断面図であり、原子炉圧力容器１内部のシュラウド３内に炉心２が設置されている。炉心２では蒸気が発生し、その蒸気は冷却水と混合状態で上部プレナム８を経由し、シュラウドヘッド４に多数設置された気水分離器１２に流入し、ここで液滴を含む蒸気から冷却水の９９％が分離される。さらにこの蒸気は、蒸気乾燥器５０で０.１％以下まで液滴が除去される。この蒸気乾燥器５０は、後述する蒸気乾燥器バンク１３及び隔離壁５１により構成される。蒸気は、主蒸気管９を経由して蒸気タービンに供給された後、蒸気タービンを回転させる。
【０００４】
次に蒸気乾燥器の構造を説明する。図２は蒸気乾燥器の上面図である。蒸気乾燥器は、複数の蒸気乾燥器バンク１３により構成される。図３は蒸気乾燥器に組み込まれた蒸気乾燥器バンクの一部断面表示の斜面図である。気水分離器において冷却水から分離された蒸気は、蒸気乾燥器バンク１３のフードプレート１４の内側に入り、流れの向きを上向きから水平向きに変えて多孔板１５の孔内を通過する。その後、波板１６により形成される蒸気乾燥器流路を通過する。この蒸気乾燥器流路は、液滴捕獲部に相当する。このとき、運動量が大きい液滴は、波板１６の壁に衝突し、液膜を形成してドレン１７を経由してドレンダクト１８に排水される。
【０００５】
ところで、原子炉の熱出力が高い場合は、炉心２で発生する蒸気流量が多くなる。蒸気流量が多いと、気水分離器１２や蒸気乾燥器５０内を通過する蒸気の流速が増加する。そのため、これらの機器で発生する圧力損失が高くなる。圧力損失が大きい場合、蒸気を循環させるために必要な動力が高くなり、経済性が低下する。そのため、気水分離器１２や蒸気乾燥器５０は圧力損失をできるだけ小さくすることが望まれていた。
【０００６】
圧力損失を低下させる方策として、特許文献１ではスタンドパイプ径を太くすることで気水分離器１２の圧力損失を低下する方法が開示されている。また、特許文献２ではピックオフリングの流路面積よりもそのすぐ下流側の気水分離胴の流路面積を小さくした気水分離器が開示されている。特許文献３では、燃料集合体下流側の気液二相流の蒸気の重量比（クオリティ）が径方向について分布があることに着目し、中心部と周辺部の気水分離器の構造を変えることで、気水分離器の最適化設計を行い、圧力損失を下げる方法が開示されている。一方、蒸気乾燥器については、波板により形成される流路が下流側ほど広くすることにより、蒸気流速増大時に伴う液滴の再飛散を抑制できる方法が特許文献４で開示されている。しかしながら、蒸気乾燥器の圧力損失を下げる方法はこれまで開示されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−１４４５８号公報
【特許文献２】特開平６−２７３５７１号公報
【特許文献３】特開平１０−１９７６７８号公報
【特許文献４】特開２００４−２０５３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
気水分離器の下流側においても、径方向について蒸気のクオリティに分布がある。これに対し従来の蒸気乾燥器は、形状が等しい蒸気乾燥器バンクが用いられてきた。この場合、中心部のクオリティが高い蒸気に対しては十分気液を分離できるが、圧力損失が大きくなるため、蒸気乾燥器５０全体としても圧力損失が大きくなった。また、従来は気水分離器１２と蒸気乾燥器５０の間に空間を設けることで、クオリティの高い中心部の蒸気とクオリティが低い周辺部の蒸気を混合させていた。しかし、気液分離器で圧力損失をかけて一度クオリティを上げた蒸気が、前記空間でクオリティを下げることになるため、圧力損失が余分に発生していた。
【０００９】
本発明の目的は、気液分離性能を維持しつつ、圧力損失を低減させた蒸気乾燥器及び沸騰水型原子力発電プラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数の蒸気乾燥器バンクを隔離壁の半径方向中心側及び外周側に分けた時、中心側の領域に設置された蒸気乾燥器バンクは、外周側に設置された蒸気乾燥バンクに比べて圧力損失を低下させる構造にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、気液分離性能を維持しつつ、圧力損失を低減させた蒸気乾燥器及び沸騰水型原子力発電プラントを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の蒸気乾燥器の上面図である。
【図２】蒸気乾燥器の上面図である。
【図３】蒸気乾燥器に組み込まれた蒸気乾燥器バンクの一部断面表示の斜面図である。
【図４】実施例１の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂの斜面図である。
【図５】実施例２の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄの斜面図である。
【図６】実施例３の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆの斜面図である。
【図７】実施例４の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈの斜面図である。
【図８】実施例５の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋの斜面図である。
【図９】実施例６の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍの斜面図である。
【図１０】改良型沸騰水型原子炉の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の好適な一実施例である実施例１の蒸気乾燥器の上面図である。本実施例では２種類の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂにより構成される。これらの蒸気乾燥器バンクは、隔離壁５１の上面に設置される。図４は、蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂの波板の部分を取り出した斜視図である。蒸気のクオリティが高い中心部には蒸気乾燥器バンク１３Ａを設置し、蒸気のクオリティが低い周辺部には蒸気乾燥器バンク１３Ｂを設置する。蒸気乾燥器バンク１３Ａの波板の間隔２０Ａは蒸気乾燥器バンク１３Ｂの波板の間隔２０Ｂよりも大きい。波板の間隔を除けば、蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂの形状、例えば開口部の長さ２１，波板の流れ方向の長さ２２，波板の角（ピッチ）の角度２３，ピッチの数，多孔板１５は蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１４Ｂで同じである。
【００１５】
蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂは、蒸気乾燥器の入口面積が同じであるが、波板の間隔が異なる分だけ波板の数も異なる。すなわち蒸気乾燥器バンク１３Ａの波板の数は、蒸気乾燥器バンク１３Ｂの波板の数よりも少ない。これに伴い、液滴を捕獲するドレンの数も蒸気乾燥器バンク１３Ａの方が少ない。蒸気乾燥器へ流入する蒸気の流量が一定の場合、流路断面積が大きいほうが蒸気の流速が低くなるため、圧力損失が低くなる。蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂでは、ドレンの数が少ない分、蒸気乾燥器バンク１３Ａの流路断面積が大きくなるため、圧力損失が低くなる。
【００１６】
蒸気乾燥器バンク１３Ａは蒸気乾燥器バンク１３Ｂよりも圧力損失が低くなるが、その分気液分離性能が低下する。しかしながら、蒸気乾燥器バンク１３Ａが設置されている中心部は、蒸気のクオリティが高いため、圧力損失が小さい蒸気乾燥器バンク１３Ａでも十分に液滴を除去できる。周辺部に位置する蒸気乾燥器バンク１３Ｂにおいては、蒸気のクオリティが低いため、従来どおり比較的圧力損失が高い蒸気乾燥器バンク１３Ｂにより、適切に液滴を除去する。これにより、蒸気乾燥器全体としては、気液分離性能を維持しつつ従来よりも圧力損失を下げることができる。
【００１７】
このように、複数の蒸気乾燥器バンクを隔離壁の半径方向中心側及び外周側に分けた時、中心側の領域に設置された蒸気乾燥器バンクは、外周側に設置された蒸気乾燥器バンクに比べて圧力損失を低下させる構造にすることで、気液分離性能を維持しつつ、圧力損失を低減させた蒸気乾燥器及び沸騰水型原子力発電プラントを提供することが可能である。上記に示した本実施例により、蒸気乾燥器５０の気液分離性能を維持しつつ圧力損失を下げることができることから、蒸気を循環させるために必要な動力を低くすることでき、経済性を向上させることができる。
【００１８】
また、本実施例において、気水分離器と蒸気乾燥器の間隔、もしくは炉心と気水分離器の間隔は、全ての蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて狭くしている。この間隔空間においてクオリティの異なる蒸気の混合を抑制させ、蒸気乾燥器に流入する蒸気のクオリティの分布を大きくしたうえで、クオリティが高い部分の蒸気乾燥器流路の圧力損失を下げることができる。これにより、原子炉圧力容器を小型化することができるため、建設コストを削減できる。
【００１９】
さらに、原子炉圧力容器の寸法を従来と同じとした場合は、上記に示した蒸気乾燥器の小型化により生じた空間分だけ燃料集合体の長さを長くすることができる。これにより、燃料の燃焼効率が向上させることができる。
【実施例２】
【００２０】
図５は実施例２の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄの波板の部分を取り出した斜面図である。蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄのレイアウトは、図１の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄと置き換えたものである。すなわち、蒸気のクオリティが高い中心部には蒸気乾燥器バンク１３Ｃを設置し、蒸気のクオリティが低い周辺部には蒸気乾燥器バンク１３Ｄを設置する。蒸気乾燥器バンク１３Ｃの波板の開口部の長さ２１Ｃは蒸気乾燥器バンク１３Ｄの波板の開口部の長さ２１Ｄよりも大きい。波板の開口部の長さを除けば、波板の間隔２０，蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄの形状、例えば波板の流れ方向の長さ２２，波板の角（ピッチ）の角度２３，ピッチの数，多孔板１５は蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄで同じである。
【００２１】
蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄは、蒸気乾燥器の入口面積が異なる。蒸気乾燥器へ流入する蒸気の流量が一定の場合、流路断面積が大きいほうが蒸気の流速が低くなるため、圧力損失が低くなる。蒸気乾燥器バンク１３Ｃ，１３Ｄでは、蒸気乾燥器バンク１３Ｃの流路断面積が大きくなるため、圧力損失が低くなる。
【００２２】
蒸気乾燥器バンク１３Ｃは蒸気乾燥器バンク１３Ｄよりも圧力損失が低くなるが、その分気液分離性能が低下する。しかしながら、蒸気乾燥器バンク１３Ｃが設置されている中心部は、蒸気のクオリティが高いため、圧力損失が小さい蒸気乾燥器バンク１３Ｃでも十分に液滴を除去できる。周辺部に位置する蒸気乾燥器バンク１３Ｄにおいては、蒸気のクオリティが低いため、従来どおり比較的圧力損失が高い蒸気乾燥器バンク１３Ｄにより、適切に液滴を除去する。これにより、蒸気乾燥器全体としては、気液分離性能を維持しつつ従来よりも圧力損失を下げることができる。
【００２３】
本実施例において、気水分離器と蒸気乾燥器の間隔、もしくは炉心と気水分離器の間隔を全ての蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて狭くした場合は、実施例１と同様に原子炉圧力容器の小型化による建設コストを削減できる。また、原子炉圧力容器の寸法を従来と同じとした場合は、燃料集合体の長さを長くすることにより、燃料の燃焼効率が向上させることができる。
【実施例３】
【００２４】
図６は実施例３の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆの波板の部分を取り出した斜面図である。蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆのレイアウトは、図１の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆと置き換えたものである。すなわち、蒸気のクオリティが高い中心部には蒸気乾燥器バンク１３Ｅを設置し、蒸気のクオリティが低い周辺部には蒸気乾燥器バンク１３Ｆを設置する。蒸気乾燥器バンク１３Ｅの波板の流れ方向の長さ２２Ｅは、蒸気乾燥器バンク１３Ｆの波板の流れ方向の長さ２２Ｆよりも短い。波板の流れ方向の長さを除けば、波板の間隔２０，蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆの形状、例えば波板の開口部の長さ２１，波板の角（ピッチ）の角度２３，多孔板１５は蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆで同じである。
【００２５】
蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆは、波板の長さが異なる。蒸気乾燥器へ流入する蒸気の流量が一定の場合、波板の長さが短いときほど圧力損失が低くなる。蒸気乾燥器バンク１３Ｅ，１３Ｆでは、蒸気乾燥器バンク１３Ｅの波板が短いため、圧力損失が低くなる。
【００２６】
蒸気乾燥器バンク１３Ｅは蒸気乾燥器バンク１３Ｆよりも圧力損失が低くなるが、その分気液分離性能が低下する。しかしながら、蒸気乾燥器バンク１３Ｅが設置されている中心部は、蒸気のクオリティが高いため、圧力損失が小さい蒸気乾燥器バンク１３Ｅでも十分に液滴を除去できる。周辺部に位置する蒸気乾燥器バンク１３Ｆにおいては、蒸気のクオリティが低いため、従来どおり比較的圧力損失が高い蒸気乾燥器バンク１３Ｆにより、適切に液滴を除去する。これにより、蒸気乾燥器全体としては、気液分離性能を維持しつつ従来よりも圧力損失を下げることができる。
【００２７】
本実施例において、気水分離器と蒸気乾燥器の間隔、もしくは炉心と気水分離器の間隔を全ての蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて狭くした場合は、実施例１と同様に原子炉圧力容器の小型化による建設コストを削減できる。また、原子炉圧力容器の寸法を従来と同じとした場合は、燃料集合体の長さを長くすることにより、燃料の燃焼効率が向上させることができる。
【実施例４】
【００２８】
図７は実施例４の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈの波板の部分を取り出した斜面図である。蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈのレイアウトは、図１の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈと置き換えたものである。すなわち、蒸気のクオリティが高い中心部には蒸気乾燥器バンク１３Ｇを設置し、蒸気のクオリティが低い周辺部には蒸気乾燥器バンク１３Ｈを設置する。蒸気乾燥器バンク１３Ｇの波板の角（ピッチ）の角度２３Ｇは、蒸気乾燥器バンク１３Ｈの波板の角の角度２３Ｈよりも大きい。波板のピッチを除けば、波板の間隔２０，蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈの形状、例えば波板の開口部の長さ２１，波板の流れ方向の長さ２２，ピッチの数，多孔板１５は蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈで同じである。
【００２９】
蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈでは、波板の間を流れる蒸気が、波板の角における流れの方向の変化量が異なる。蒸気乾燥器へ流入する蒸気の流量が一定の場合、流れの方向の変化量が小さいときほど圧力損失が低くなる。蒸気乾燥器バンク１３Ｇ，１３Ｈでは、蒸気乾燥器バンク１３Ｇのほうが波板の角における流れの方向の変化量が小さいため、圧力損失が低くなる。
【００３０】
蒸気乾燥器バンク１３Ｇは蒸気乾燥器バンク１３Ｈよりも圧力損失が低くなるが、その分気液分離性能が低下する。しかしながら、蒸気乾燥器バンク１３Ｇが設置されている中心部は、蒸気のクオリティが高いため、圧力損失が小さい蒸気乾燥器バンク１３Ｇでも十分に液滴を除去できる。周辺部に位置する蒸気乾燥器バンク１３Ｈにおいては、蒸気のクオリティが低いため、従来どおり比較的圧力損失が高い蒸気乾燥器バンク１３Ｈにより、適切に液滴を除去する。これにより、蒸気乾燥器全体としては、気液分離性能を維持しつつ従来よりも圧力損失を下げることができる。
【００３１】
本実施例において、気水分離器と蒸気乾燥器の間隔、もしくは炉心と気水分離器の間隔を全ての蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて狭くした場合は、実施例１と同様に原子炉圧力容器の小型化による建設コストを削減できる。また、原子炉圧力容器の寸法を従来と同じとした場合は、燃料集合体の長さを長くすることにより、燃料の燃焼効率が向上させることができる。
【実施例５】
【００３２】
図８は実施例５の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋの波板の部分を取り出した斜面図である。蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋのレイアウトは、図１の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋと置き換えたものである。すなわち、蒸気のクオリティが高い中心部には蒸気乾燥器バンク１３Ｊを設置し、蒸気のクオリティが低い周辺部には蒸気乾燥器バンク１３Ｋを設置する。蒸気乾燥器バンク１３Ｊの波板のピッチ数は、蒸気乾燥器バンク１３Ｋのピッチ数よりも小さい。波板のピッチ数を除けば、波板の間隔２０、蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋの形状、例えば波板の開口部の長さ２１，波板の流れ方向の長さ２２，波板の角（ピッチ）の角度２３，多孔板１５は蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋで同じである。
【００３３】
蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋでは、波板の間を流れる蒸気の流れる方向が変えられる回数が異なる。蒸気乾燥器へ流入する蒸気の流量が一定の場合、流れの方向を変えられる回数が少ないほど圧力損失が低くなる。蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋでは、蒸気乾燥器バンク１３Ｊのほうが流れを変えられる回数が少ないため、圧力損失が低くなる。
【００３４】
蒸気乾燥器バンク１３Ｊは蒸気乾燥器バンク１３Ｋよりも圧力損失が低くなるが、その分気液分離性能が低下する。しかしながら、蒸気乾燥器バンク１３Ｊが設置されている中心部は、蒸気のクオリティが高いため、圧力損失が小さい蒸気乾燥器バンク１３Ｊでも十分に液滴を除去できる。周辺部に位置する蒸気乾燥器バンク１３Ｋにおいては、蒸気のクオリティが低いため、従来どおり比較的圧力損失が高い蒸気乾燥器バンク１３Ｋにより、適切に液滴を除去する。これにより、蒸気乾燥器全体としては、気液分離性能を維持しつつ従来よりも圧力損失を下げることができる。
【００３５】
本実施例において、気水分離器と蒸気乾燥器の間隔、もしくは炉心と気水分離器の間隔を全ての蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて狭くした場合は、実施例１と同様に原子炉圧力容器の小型化による建設コストを削減できる。また、原子炉圧力容器の寸法を従来と同じとした場合は、燃料集合体の長さを長くすることにより、燃料の燃焼効率が向上させることができる。
【実施例６】
【００３６】
図９は実施例６の蒸気乾燥器の蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍの斜面図である。蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍのレイアウトは、図１の蒸気乾燥器バンク１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍと置き換えたものである。すなわち、蒸気のクオリティが高い中心部には蒸気乾燥器バンク１３Ｌを設置し、蒸気のクオリティが低い周辺部には蒸気乾燥器バンク１３Ｍを設置する。蒸気乾燥器バンク１３Ｌの多孔板の開口率は、蒸気乾燥器バンク１３Ｍの開口率よりも大きい。多孔板の開口率を除けば、蒸気乾燥器バンク１３Ｊ，１３Ｋの形状、例えば波板の間隔２０，波板の開口部の長さ２１，波板の流れ方向の長さ２２，波板の角（ピッチ）の角度２３，波板のピッチ数は蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍで同じである。
【００３７】
蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍでは、多孔板の開口率が異なる。蒸気乾燥器へ流入する蒸気の流量が一定の場合、多孔板の開口率が大きいときほど圧力損失が低くなる。蒸気乾燥器バンク１３Ｌ，１３Ｍでは、蒸気乾燥器バンク１３Ｌのほうが多孔板の開口率が大きいため、圧力損失が低くなる。
【００３８】
蒸気乾燥器バンク１３Ｌは蒸気乾燥器バンク１３Ｍよりも圧力損失が低くなるが、その分気液分離性能が低下する。しかしながら、蒸気乾燥器バンク１３Ｌが設置されている中心部は、蒸気のクオリティが高いため、圧力損失が小さい蒸気乾燥器バンク１３Ｌでも十分に液滴を除去できる。周辺部に位置する蒸気乾燥器バンク１３Ｍにおいては、蒸気のクオリティが低いため、従来どおり比較的圧力損失が高い蒸気乾燥器バンク１３Ｍにより、適切に液滴を除去する。これにより、蒸気乾燥器全体としては、気液分離性能を維持しつつ従来よりも圧力損失を下げることができる。
【００３９】
本実施例において、気水分離器と蒸気乾燥器の間隔、もしくは炉心と気水分離器の間隔を全ての蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて狭くした場合は、実施例１と同様に原子炉圧力容器の小型化による建設コストを削減できる。また、原子炉圧力容器の寸法を従来と同じとした場合は、燃料集合体の長さを長くすることにより、燃料の燃焼効率が向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、原子炉の気水分離器からの蒸気を取り込んで蒸気中に含まれる液滴を除去する蒸気乾燥器、および沸騰水型原子力プラントに適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 原子炉圧力容器
２ 炉心
３ シュラウド
４ シュラウドヘッド
９ 主蒸気管
１２ 気水分離器
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ，１３Ｈ，１３Ｊ，１３Ｋ，１３Ｌ，１３Ｍ 蒸気乾燥器バンク
１４ フードプレート
１５ 多孔板
１６ 波板
１７ ドレン
１８ ドレンダクト
２０，２０Ａ，２０Ｂ 波板の間隔
２１，２１Ｃ，２１Ｄ 蒸気乾燥器の開口部の長さ
２２，２２Ｅ，２２Ｆ 波板の流れ方向の長さ
２３，２３Ｇ，２３Ｈ 波板の角（ピッチ）の角度
５０ 蒸気乾燥器
５１ 隔離壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲した流路が設けられ該流路内を流れる蒸気から液滴を捕獲する液滴捕獲部と、多数の貫通孔が形成され前記液滴捕獲部の蒸気を整流する複数の多孔板とを備えた蒸気乾燥器バンクと、前記蒸気乾燥器バンクを複数配置した隔離壁を備えた蒸気乾燥器において、
複数の前記蒸気乾燥器バンクを前記隔離壁の半径方向中心側及び外周側に分けた時、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクは、前記外周側に設置された前記蒸気乾燥器バンクに比べて圧力損失を低下させる構造にすることを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項２】
請求項１に記載した蒸気乾燥器において、
中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクほど前記蒸気乾燥器バンクの屈曲した流路の間隔が大きいことを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項３】
請求項１に記載した蒸気乾燥器において、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクほど屈曲した流路の開口部の鉛直方向の長さが大きいことを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項４】
請求項１に記載した蒸気乾燥器において、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクほど蒸気乾燥器バンクの屈曲した流路の開口部の流れ方向の長さが小さいことを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項５】
請求項１に記載した蒸気乾燥器において、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクほど蒸気乾燥器バンクの屈曲した流路の屈曲点の角度が大きいことを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項６】
請求項１に記載した蒸気乾燥器において、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクほど蒸気乾燥器バンクの屈曲した流路の屈曲点の数が少ないことを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項７】
請求項１に記載した蒸気乾燥器において、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクほど蒸気乾燥器バンクの多孔板の開口率が大きいことを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項８】
蒸気を発生させる炉心と、前記炉心で生成した蒸気から冷却水を分離する気水分離器と、前記気水分離器から流出した蒸気から液滴を除去する蒸気乾燥器を備えた沸騰水型原子力プラントにおいて、
前記蒸気乾燥器は、屈曲した流路が設けられ該流路内を流れる蒸気から液滴を捕獲する液滴捕獲部と、多数の貫通孔が形成され前記液滴捕獲部の蒸気を整流する複数の多孔板とを備えた蒸気乾燥器バンクと、前記蒸気乾燥手段を複数配置した隔離壁を備え、
複数の前記蒸気乾燥器バンクを前記隔離壁の半径方向中心側及び外周側に分けた時、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクは、前記外周側に設置された前記蒸気乾燥器バンクに比べて圧力損失を低下させる構造にすると共に、
前記気水分離器及び前記蒸気乾燥器の間隔、又は前記炉心及び前記気水分離器の間隔は、全ての前記蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて、その間隔を狭くしたことを特徴とする沸騰水型原子力プラント。
【請求項１】
屈曲した流路が設けられ該流路内を流れる蒸気から液滴を捕獲する液滴捕獲部と、多数の貫通孔が形成され前記液滴捕獲部の蒸気を整流する複数の多孔板とを備えた蒸気乾燥器バンクと、前記蒸気乾燥器バンクを複数配置した隔離壁を備えた蒸気乾燥器において、
複数の前記蒸気乾燥器バンクを前記隔離壁の半径方向中心側及び外周側に分けた時、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクは、前記外周側に設置された前記蒸気乾燥器バンクに比べて圧力損失を低下させる構造にすることを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項２】
請求項１に記載した蒸気乾燥器において、
中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクほど前記蒸気乾燥器バンクの屈曲した流路の間隔が大きいことを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項３】
請求項１に記載した蒸気乾燥器において、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクほど屈曲した流路の開口部の鉛直方向の長さが大きいことを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項４】
請求項１に記載した蒸気乾燥器において、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクほど蒸気乾燥器バンクの屈曲した流路の開口部の流れ方向の長さが小さいことを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項５】
請求項１に記載した蒸気乾燥器において、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクほど蒸気乾燥器バンクの屈曲した流路の屈曲点の角度が大きいことを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項６】
請求項１に記載した蒸気乾燥器において、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクほど蒸気乾燥器バンクの屈曲した流路の屈曲点の数が少ないことを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項７】
請求項１に記載した蒸気乾燥器において、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクほど蒸気乾燥器バンクの多孔板の開口率が大きいことを特徴とする蒸気乾燥器。
【請求項８】
蒸気を発生させる炉心と、前記炉心で生成した蒸気から冷却水を分離する気水分離器と、前記気水分離器から流出した蒸気から液滴を除去する蒸気乾燥器を備えた沸騰水型原子力プラントにおいて、
前記蒸気乾燥器は、屈曲した流路が設けられ該流路内を流れる蒸気から液滴を捕獲する液滴捕獲部と、多数の貫通孔が形成され前記液滴捕獲部の蒸気を整流する複数の多孔板とを備えた蒸気乾燥器バンクと、前記蒸気乾燥手段を複数配置した隔離壁を備え、
複数の前記蒸気乾燥器バンクを前記隔離壁の半径方向中心側及び外周側に分けた時、中心側の領域に設置された前記蒸気乾燥器バンクは、前記外周側に設置された前記蒸気乾燥器バンクに比べて圧力損失を低下させる構造にすると共に、
前記気水分離器及び前記蒸気乾燥器の間隔、又は前記炉心及び前記気水分離器の間隔は、全ての前記蒸気乾燥器バンクが同一構造である場合に比べて、その間隔を狭くしたことを特徴とする沸騰水型原子力プラント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−４７６５８（Ｐ２０１２−４７６５８Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９１６５１（Ｐ２０１０−１９１６５１）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
[ Back to top ]