蒸気発生器
【課題】Ｕベンド部の耐震性及び流動振動に対する耐性を確保すること。
【解決手段】蒸気発生器は、複数の伝熱管の曲がり部が集合しているＵベンド部１８の周囲を一周して取り囲み、かつ、Ｕベンド部１８の外周部を取り囲む管群外筒３との間に、Ｕベンド部１８に対して所定の間隔を有して設けられる環状部材２１と、環状部材２１と管群外筒３との間に設けられる第２の支持部材２２と、複数の伝熱管を格納する胴部２に取り付けられて、第２の支持部材２２を支持する第３の支持部材２３と、を含む。
【解決手段】蒸気発生器は、複数の伝熱管の曲がり部が集合しているＵベンド部１８の周囲を一周して取り囲み、かつ、Ｕベンド部１８の外周部を取り囲む管群外筒３との間に、Ｕベンド部１８に対して所定の間隔を有して設けられる環状部材２１と、環状部材２１と管群外筒３との間に設けられる第２の支持部材２２と、複数の伝熱管を格納する胴部２に取り付けられて、第２の支持部材２２を支持する第３の支持部材２３と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気発生器が有する伝熱管の曲がり部が集合した部分の耐震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気発生器は、Ｕ字形状の曲がり部を有したＵ字形状の伝熱管が複数整列されたものである。Ｕ字形状の曲がり部が集合している部分をＵベンド部という。この部分の地震に対する耐性（耐震性）を向上させるための構造が知られている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６７７２８３２号明細書
【特許文献２】米国特許第５６９２５５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術は、Ｕベンド部において複数の伝熱管を保持する部材を支持部材が固定する構造であるが、前記支持部材は蒸気発生器の容器に固定されていないので、Ｕベンド部の耐震性を十分に確保できないおそれがある。特許文献２の技術は、支持部材を介して伝熱管を蒸気発生器の容器に固定する構造であるが、Ｕベンド部の拘束力が大きいと、流動振動に対する耐性に影響を与えるおそれがある。
【０００５】
本発明は、Ｕベンド部の耐震性及び流動振動に対する耐性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の伝熱管の曲がり部が集合しているＵベンド部の周囲を取り囲み、かつ、前記Ｕベンド部の外周部を取り囲む管群外筒との間に、前記Ｕベンド部に対して所定の間隔を有して設けられる第１の支持部材と、前記第１の支持部材と前記管群外筒との間に設けられる第２の支持部材と、前記複数の伝熱管を格納する胴部に取り付けられて、前記第２の支持部材を支持する第３の支持部材と、を含むことを特徴とする蒸気発生器である。
【０００７】
この蒸気発生器は、地震等により、断面が円形形状の胴部の径方向と平行な方向にＵベンド部が振動すると、第１の支持部材と、第２の支持部材及び第３の支持部材とを介して、Ｕベンド部の振動を胴部で受けることができるので、Ｕベンド部の耐震性が確保される。また、第１の支持部材は、Ｕベンド部に対して所定の間隔を有して配置されているので、Ｕベンド部の拘束力を低減することができる。このため、蒸気発生器が運用されているときには、第１の支持部材とＵベンド部との間を通過する二次冷却水による伝熱管等の振動摩耗等を抑制することができるので、伝熱管の流動振動に対する耐性に与える影響を低減して、前記耐性を確保することができる。
【０００８】
本発明において、前記第１の支持部材は、前記Ｕベンド部における前記伝熱管の間に配置された複数の振止部材の端部を連結する保持部材を複数連結するブリッジを、所定の間隔を有して挟み込んで、前記ブリッジの動きを規制する重なることが好ましい。第１の支持部材に取り付けられた規制部材は、Ｕベンド部において、振止部材及び保持部材を介してブリッジに支持されている伝熱管を拘束しない。このため、蒸気発生器が運用されているときには、規制部材とＵベンド部との間に形成された隙間を通過する二次冷却水によるブリッジの振動摩耗等を抑制することができるので、伝熱管の流動振動に対する耐性に与える影響を低減し、前記耐性の低下を抑制することができる。また、地震等によってＵベンド部及びブリッジが振動した場合、第１の支持部材、第２の支持部材及び第３の支持部材を介して胴部に支持されている規制部材は、ブリッジの振動を規制する。規制部材とブリッジとの間隔は、第１の支持部材とＵベンド部の複数の伝熱管との間隔よりも小さいので、より効果的にＵベンド部の振動を抑制することができる。その結果、規制部材を用いることにより、Ｕベンド部の耐震性をより確実に確保することができる。
【０００９】
本発明において、前記規制部材は、前記ブリッジと対向する部分にオリフィスを有することが好ましい。このようにすると、ブリッジの振動を減衰させる減衰作用が得られるので、Ｕベンド部が有する複数の伝熱管へ作用する加速度の急激な変化が緩和されるので、Ｕベンド部の耐震性がより向上する。
【００１０】
本発明において、複数の前記第２の支持部材が、前記第１の支持部材から前記管群外筒に向かって放射状に延在して前記管群外筒に固定され、複数の前記第３の支持部材が、前記管群外筒から放射状に延在して、前記管群外筒と前記胴部とを連結することが好ましい。このようにすることで、第１の支持部材は、第２の支持部材及び第３の支持部材を介して蒸気発生器の胴部に支持されるとともに、管群外筒は、第３の支持部材によって胴部に支持される。さらに、管群外筒は、第１の支持部材と第２の支持部材とによって補強されるので、強度が向上する。その結果、地震によって振動したＵベンド部の伝熱管は、第１の支持部材、第２の支持部材、管群外筒及び第３の支持部材を介して支持されるので、Ｕベンド部の耐震性が向上する。
【００１１】
本発明において、前記第１の支持部材は、前記Ｕベンド部の頂部に向かって複数配列される重なることが好ましい。このようにすることで、よりＵベンド部の振動をより確実に抑制して、耐震性を向上させることができる。
【００１２】
本発明において、複数の前記第１の支持部材間において、複数の前記第２の支持部材同士及び複数の前記第２部材同士は、複数の前記第１の支持部材が配列される方向から見た場合において重なることが好ましい。このようにすると、管支持板からＵベンド部の頂部に向かう二次冷却水の流れの乱れを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、Ｕベンド部の耐震性及び流動振動に対する耐性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施形態に係る蒸気発生器の概略図である。
【図２】図２は、伝熱管の曲がり部を示す図である。
【図３】図３は、Ｕベンド部の斜視図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造を示す斜視図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造の平面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造の一部を拡大した図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造において、規制部材とブリッジとの関係を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態の変形例に係る耐震構造を示す平面図である。
【図９】図９は、規制部材の変形例を示す図である。
【図１０】図１０は、規制部材の変形例を示す図である。
【図１１】図１１は、規制部材の変形例を示す図である。
【図１２】図１２は、規制部材の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。本実施形態において、下とは鉛直方向（重力が作用する方向）側であり、上とは鉛直方向に対して反対側である。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る蒸気発生器の概略図である。図２は、伝熱管の曲がり部を示す図である。図３は、Ｕベンド部の斜視図である。蒸気発生器１は、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）に用いられる。加圧水型原子炉は、原子炉冷却材および中性子減速材として軽水を使用している。加圧水型原子炉は、軽水を一次冷却材として用いる。加圧水型原子炉は、一次冷却材（一次冷却水）を、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水として、蒸気発生器１に送る。蒸気発生器１では、高温高圧の一次冷却水の熱を二次冷却材（二次冷却水）に伝え、二次冷却水を水蒸気とする。この水蒸気は、蒸気タービンに送られてこれを駆動する。前記蒸気タービンの出力軸には発電機の入力軸が連結されているので、蒸気タービンによって駆動された発電機は、電力を発生する。
【００１７】
蒸気発生器１は、胴部２を有する。胴部２は、上下方向に延在し、かつ密閉された中空円筒形状であって、上半部に対して下半部の方が小径の構造物である。胴部２は、一端部側に水室７が配置され、他端部側に蒸気排出口１２が配置される。蒸気発生器１は、水室７を下方に、蒸気排出口１２を上方に向けて設置される。
【００１８】
胴部２の下半部内から上半部にかけて、胴部２の内壁面と所定間隔をもって配置された円筒形状の管群外筒（ラッパー管）３が設けられている。この管群外筒３は、その下端部が、胴部２の下半部内の下方に配置された管板４まで延在している。管群外筒３内には、図２に示すようなＵ字形状の曲がり部５Ｕを有する複数の伝熱管５を有する伝熱管群５１が設けられている。各伝熱管５は、曲がり部のＵ字形状の部分を上方、すなわち蒸気排出口１２に向けて配置され、下方、すなわち水室７側に向く端部は管板４に支持されるとともに、中間部が複数の管支持板６により支持されている。複数の伝熱管５のＵ字形状の曲がり部が集合した部分は、Ｕベンド部１８である。Ｕベンド部１８は、伝熱管群５１の上方、すなわち蒸気排出口１２側に配置される。管支持板６には、多数の貫通孔が形成されており、この貫通孔内に各伝熱管５が非接触状態で貫通している。
【００１９】
胴部２の下端部には、水室７が設けられている。水室７は、内部が隔壁８により入室７１と出室７２とに区画されている。入室７１には、各伝熱管５の一端部が連通され、出室７２には、各伝熱管５の他端部が連通されている。また、入室７１には、胴部２の外部に通じる入口ノズル７１１が形成され、出室７２には、胴部２の外部に通じる出口ノズル７２１が形成されている。そして、入口ノズル７１１には、加圧水型原子炉から一次冷却水が送られる冷却水配管が連結される。出口ノズル７２１には、熱交換された後の一次冷却水を加圧水型原子炉に送る冷却水配管が連結される。
【００２０】
胴部２の上半部には、給水Ｗを蒸気Ｓと熱水とに分離する気水分離器９及び分離された蒸気Ｓの湿分を除去して乾き蒸気に近い状態とする湿分分離器１０が設けられている。気水分離器９と伝熱管群５１との間には、外部から胴部２内に二次冷却水を給水する給水管１１が挿入されている。さらに、胴部２の上端部には、蒸気排出口１２が形成されている。また、胴部２の下半部内には、給水管１１から胴部２内に給水された二次冷却水を、胴部２と管群外筒３との間を流下させて管板４で折り返させ、伝熱管群５１に沿って上昇させる給水路１３が設けられている。なお、蒸気排出口１２には、タービンに蒸気を送る冷却水配管が連結され、給水管１１には、タービンで使用された蒸気が復水器で冷却された二次冷却水を供給するための冷却水配管が連結される。
【００２１】
このような蒸気発生器１は、加圧水型原子炉で加熱された一次冷却水が入室７１に送られ、多数の伝熱管５内を通って循環して出室７２に至る。一方、復水器で冷却された二次冷却水は、給水管１１に送られ、胴部２内の給水路１３を通って伝熱管群５１に沿って上昇する。このとき、胴部２内においては、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われる。そして、冷やされた一次冷却水は出室７２から加圧水型原子炉に戻される。一方、高圧高温の一次冷却水と熱交換した二次冷却水は、胴部２内を上昇し、気水分離器９で蒸気と熱水とに分離される。そして、分離された蒸気は、湿分分離器１０で湿分を除去されてからタービンに送られる。
【００２２】
蒸気発生器１において、一次冷却水が各伝熱管５内を通過する際、逆Ｕ字形状の曲がり部５Ｕにおいて、流体励起振動が発生する。そこで、伝熱管５の曲がり部５Ｕには、振止部材が設けられている。伝熱管群５１の上端は、Ｕベンド部１８である。ベンド部１８は、複数の伝熱管５の逆Ｕ字形状の曲がり部５Ｕが集合して配置されている部分である。図３に示すように、伝熱管５は、外側（上側）に向けて曲がり部５Ｕの曲率半径が大きなものが配列され、かつ配列されたものを重ねつつ曲がり部５Ｕの曲率半径を変化させることで、伝熱管群５１の上端部を半球形状に形成している。すなわち、Ｕベンド部１８は、半球形状であり、図１に示す蒸気排出口１２に最も近い部分がＵベンド部１８の頂部になる。
【００２３】
振止部材１４は、重ねられた伝熱管５の列の間に挿入されている。振止部材１４は、矩形断面の棒状部材をほぼＶ字形状に形成した部材である。振止部材１４は、重ねられた各伝熱管の列における同径の部位（所定位置）に屈曲部が配置され、かつ、曲がり部の曲率半径が最も大きい伝熱管５の円弧部の外側に両端部が突出されている。このため、振止部材１４の端部は、伝熱管群５１の円弧に沿って一列に並んで配置される。
【００２４】
また、振止部材１４は、大きいほぼＶ字形状のものの内側に、小さいＶ字形状のものが配置されて対をなしている。本実施形態においては、この振止部材１４の対が、伝熱管５の半円部分に３つ配置されている。さらに、振止部材１４は、重ねられた伝熱管５の列の間に挿入されている部分が、振動を抑止するのに好ましい材料（例えば、ＳＵＳ４０５）で形成されている。
【００２５】
振止部材１４の端部には、図３に示すように保持部材１６が溶接されて、複数の振止部材１４の端部を連結している。保持部材１６は、Ｕベンド部１８の外周、すなわち、伝熱管群５１の半球状の外周に沿って取り付けられた円弧状の棒状部材である。保持部材１６は、複数の伝熱管５が重ねられる方向と直交する方向に延在している。複数の保持部材１６は、ブリッジ１７が連結する。ブリッジ１７は、Ｕベンド部１８の外周、すなわち、伝熱管群５１の半球状の外周に沿って配置された、円弧形状かつ板状の部材である。ブリッジ１７は、Ｕベンド部１８において伝熱管５が延在する方向に沿って延在している。図３においては１本のブリッジ１７が示されているが、ブリッジ１７は、複数の伝熱管５が重ねられる方向と平行な方向に向かって複数配置されている。次に、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造を説明する。
【００２６】
図４は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造を示す斜視図である。図５は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造の平面図である。図６は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造の一部を拡大した図である。図７は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造において、規制部材とブリッジとの関係を示す図である。蒸気発生器の耐震構造（以下、耐震構造という）２０は、第１の支持部材としての環状部材２１（２１Ａ、２１Ｂ）と、第２の支持部材２２（２２Ａ、２２Ｂ）と、第３の支持部材２３（２３Ａ、２３Ｂ）とを含んでいる。耐震構造２０は、環状部材２１と、第２の支持部材２２と、第３の支持部材２３とを、それぞれ２つずつ有している。以下において、これらを区別するときには、管支持板６側のものに符号Ａを追加し、Ｕベンド部１８の頂部１８Ｔ側のものに符号Ａを追加する。これらを区別しないときには、符号Ａ、Ｂは追加しない。
【００２７】
環状部材２１は、複数の伝熱管５の曲がり部５Ｕが集合しているＵベンド部１８の周囲を一周して取り囲んでいる。そして、環状部材２１は、Ｕベンド部１８の外周部を取り囲む管群外筒３との間に、Ｕベンド部１８に対して所定の間隔を有して設けられる。第２の支持部材２２は、環状部材２１と管群外筒３との間に設けられて、環状部材２１を管群外筒３に支持する。第３の支持部材２３は、複数の伝熱管２３を格納する胴部２（より具体的には胴部２の内周面）に取り付けられて、第２の支持部材２２を支持する。第２の支持部材２２と第３の支持部材２３との間には、管群外筒３が介在しているので、第３の支持部材２３は、管群外筒３を介して環状部材２１を胴部２に支持する。環状部材２１は、平面視が円形の構造体である。環状部材２１は、中空の円管を環状に形成してもよいし、中実かつ断面が円形の棒状部材を環状に形成してもよい。
【００２８】
図６に示すように、複数の第２の支持部材２２は、環状部材２１の径方向外側に設けられて、管群外筒３に向かって環状部材２１から放射状に延在する。複数の第３の支持部材２３は、断面円形の胴部２の内面から管群外筒３に向かって、胴部２の径方向と平行な方向に延在する。すなわち、複数の第３の支持部材２３は、管群外筒３から放射状に延在する。
【００２９】
第２の支持部材２２は、環状部材２１側とは反対側の端部が、台座２７を介して管群外筒３に固定されている。第２の支持部材２２と台座２７とは、例えば、溶接によって接合されて取り付けられる。台座２７は、例えば、ボルト等の締結手段によって管群外筒３に固定される。このような構造により、第２の支持部材２２は、管群外筒３に固定される。
【００３０】
第３の支持部材２３は、両端部に台座２７が取り付けられている。第３の支持部材２３と台座２７とは、例えは、溶接によって接合されて取り付けられる。第３の支持部材２３の一端部側の台座２７は、例えば、ボルト等の締結手段によって胴部２に固定される。また、第３の支持部材２３の他端部側の台座２７は、第２の支持部材２２に取り付けられている台座２７を管群外筒３に固定しているボルトによって、管群外筒に固定される。このような構造により、第３の支持部材２３は、胴部２と管群外筒３とを連結する。そして、環状部材２１は、第２の支持部材２２と第３の支持部材２３とを介して、胴部２に支持される。本実施形態において、管支持板６側の環状部材２１Ａと、Ｕベンド部１８の頂部１８Ｔ側の環状部材２１Ｂとは、直径が異なるが、それぞれ、第２の支持部材２２Ａ、２２Ｂと第３の支持部材２３Ａ、２３Ｂとによって、胴部２に支持される。
【００３１】
地震等により、断面が円形形状の胴部２の径方向と平行な方向にＵベンド部１８が振動すると、環状部材２１と、第２の支持部材２２及び第３の支持部材２３とを介して、Ｕベンド部１８の振動を胴部２で受けることができるので、Ｕベンド部１８の耐震性が確保される。また、環状部材２１は、Ｕベンド部１８に対して所定の間隔を有して配置されているので、Ｕベンド部１８の拘束力を低減することができる。なお、本実施形態では、環状部材２１がＵベンド部１８の伝熱管５を拘束しないので、拘束力は０である。このため、蒸気発生器１が運用されているときには、環状部材２１とＵベンド部１８との間を通過する二次冷却水による伝熱管５等の振動摩耗等を抑制することができる。その結果、環状部材２１を有する耐震構造２０は、伝熱管５の流動振動に対する耐性に与える影響を低減して、前記耐性を確保することができる。また、耐震構造２０は、既設の蒸気発生器１に対しても補修工事により環状部材２１、第２の支持部材２２及び第３の支持部材２３を取り付けることができるので、既設の蒸気発生器１の耐震性を向上させることができる。
【００３２】
本実施形態において、耐震構造２０の環状部材２１は、図５、図６に示す規制部材２４を有する。規制部材２４は、図６、図７に示すように、Ｕベンド部１８における伝熱管５の間に配置された複数の振止部材１４の端部を連結する保持部材１６を複数連結するブリッジ１７を、所定の間隔Ｃを有して挟み込んで、ブリッジ１７の動きを規制する。より具体的には、保持部材１６は、伝熱管５が重ねられる方向におけるブリッジ１７の動きを規制する。
【００３３】
規制部材２４Ａは、溝部２４Ｓを有している。この溝部２４Ｓに、ブリッジ１７が所定の間隔Ｃを有して挟み込まれる。規制部材２４Ａは、環状部材２１Ａに、規制部材２４Ｂは環状部材２１Ｂに、例えば、溶接等の接合手段によって接合されて、取り付けられる。規制部材２４とブリッジ１７とは、所定の間隔Ｃ（５ｍｍから１０ｍｍ程度）を有しているので、両者の間には隙間が生じる。
【００３４】
このような構造により、環状部材２１に取り付けられた規制部材２４は、Ｕベンド部１８において、振止部材１４及び保持部材１６を介してブリッジ１７に支持されている伝熱管５を拘束しないので、伝熱管５の拘束力は０である。このため、蒸気発生器１が運用されているときには、規制部材２４とＵベンド部１８との間に形成された隙間を通過する二次冷却水によるブリッジ１７の振動摩耗等を抑制することができる。その結果、環状部材２１を有する耐震構造２０は、伝熱管５の流動振動に対する耐性に与える影響を低減し、前記耐性の低下を抑制することができる。また、地震等によってＵベンド部１８及びブリッジ１７が振動した場合、環状部材２１、第２の支持部材２２及び第３の支持部材２３を介して胴部２に支持されている規制部材２４は、ブリッジ１７の振動を規制する。ブリッジ１７は、Ｕベンド部１８の複数の伝熱管５を支持しているので、これらの振動も規制部材２４によって規制される。規制部材２４とブリッジ１７との間隔は、環状部材２１とＵベンド部１８の複数の伝熱管５との間隔よりも小さいので、規制部材２４を用いれば、より効果的にＵベンド部１８の振動を抑制することができる。その結果、規制部材２４を有する耐震構造２０は、Ｕベンド部１８の耐震性をより確実に確保することができる。
【００３５】
本実施形態において、環状部材２１は、Ｕベンド部１８の頂部１８Ｔに向かって複数配列されている。より具体的には、管支持板６からＵベンド部１８の頂部１８Ｔに向かって、２つの環状部材２１Ａ、２１Ｂが配置されている。このようにすることで、Ｕベンド部１８の振動をより確実に抑制して、耐震性をさらに確保することができる。環状部材２１の数は２個に限定されるものではなく、３個以上でもよい。また、１個の環状部材２１でＵベンド部１８の耐震性を確保することができれば、環状部材２１は１個でもよい。
【００３６】
耐震構造２０が複数の環状部材２１を有する場合、複数の環状部材２１間において、複数の第２の支持部材２２同士及び複数の第２部材２３同士は、複数の環状部材２１が配列される方向から見た場合に、重なることが好ましい。このようにすると、管支持板６からＵベンド部１８の頂部１８Ｔに向かう二次冷却水の流れの乱れを抑制することができる。なお、複数の第２の支持部材２２同士及び複数の第２部材２３同士は、複数の環状部材２１が配列される方向から見た場合に、重なっていることを排除するものではない。
【００３７】
図８は、本実施形態の変形例に係る耐震構造を示す平面図である。図５に示した耐震構造２０は、第２の支持部材２２と第３の支持部材２３とが、環状部材２１から放射状に延出しているが、本変形例の耐震構造２０ａは、第２の支持部材２２ａと第３の支持部材２３ａとが、環状部材２１ａから放射状に延出していない点が異なる。第２の支持部材２２と第３の支持部材２３とが、環状部材２１から放射状に延出する場合は、環状部材２１の径方向と平行な方向に延出する。すなわち、第２の支持部材２２と第３の支持部材２３とは、環状部材２１の外周部の接線と直交する方向に延出する。本変形例においては、第２の支持部材２２ａと第３の支持部材２３ａとは、環状部材２１ａの外周部の接線と直交以外の方向に延出する。このようにしても、環状部材２１ａは、第２の支持部材２２ａと第３の支持部材２３ａとを介して、胴部２に支持される。
【００３８】
本実施形態において、第１の支持部材の一例として環状部材２１、２１ａを説明したが、第１の支持部材は、環状部材２１等に限定されるものではない。すなわち、第１の支持部材は、Ｕベンド部１８の周囲を一周して取り囲み、かつ、Ｕベンド部１８の外周部を取り囲む管群外筒３との間に、Ｕベンド部１８に対して所定の間隔を有して設けられる部材であればよい。したがって、第１の支持部材は、例えば、Ｕベンド部１８を取り囲んで覆うような、かご状の部材であってもよい。
【００３９】
（規制部材の変形例）
図９から図１２は、規制部材の変形例を示す図である。本変形例に係る規制部材は、ブリッジと対向する部分にオリフィスを有する点が異なる。図９、図１０に示す規制部材２４ａは、溝部２４Ｓ内のブリッジ１７ａと対向する部分から、外側部２４Ｙに貫通するオリフィス２５を複数有している。ブリッジ１７ａは、両方の側面１７Ｓａが規制部材２４ａに挟み込まれるが、規制部材２４ａは、両方の側面１７Ｓａと対向する部分にオリフィス２５を有している。なお、ブリッジ１７ａは、規制部材２４ａの溝部２４Ｓに挟まれる部分（ブリッジ端部）１７Ｔａは、それ以外の部分よりも幅が大きくなっている。規制部材２４ａは、両方の外側部２４Ｙから溝部２４Ｓの開口部に延出する延出部２４Ｅを有している。両方の延出部２４Ｅ間の寸法は、ブリッジ端部１７Ｔａの幅よりも小さいので、溝部２４Ｓからのブリッジ１７ａの脱落が防止される。図１０に示すように、オリフィス２５は、開口部よりも内部の方が内径の小さくなっているが、オリフィス２５は、このような形態に限定されるものではない。
【００４０】
ブリッジ端部１７Ｔａの両方の側面１７Ｓａと規制部材２４ａの溝部２４Ｓとの間は、所定の間隔Ｃａが設けられている。また、延出部２４Ｅとブリッジ端部Ｔａとの間には、所定の間隔Ｃｂが設けられている。規制部材２４がオリフィス２５を有することにより、溝部２４Ｓ内でブリッジ端部Ｔａが移動した場合、溝部２４Ｓ内の二次冷却水がオリフィス２５から流出入する。これによって、ブリッジ１７ａの振動を減衰させる減衰作用が得られるので、Ｕベンド部１８が有する複数の伝熱管５へ作用する加速度の急激な変化が緩和される。その結果、Ｕベンド部の耐震性がより向上する。なお、延出部２４Ｅとブリッジ端部Ｔａとの間に設けられる所定の間隔Ｃｂからも、二次冷却水が流出入する。その結果、これによってもブリッジ１７ａの振動の減衰作用が得られるので、Ｕベンド部１８の耐震性がより向上する。
【００４１】
図１１に示す規制部材２４ｂは、溝部２４Ｓ内に、ブリッジ１７の両方の側面１７Ｓと対向する、断面コの字形状の中間支持部材２６を有する。中間支持部材２６と規制部材２４ｂとの間には、ばね２７が配置される。ばね２７は、ブリッジ１７へ向かう力を中間支持部材２６に与えている。また、規制部材２４ｂは、図９、図１０に示す規制部材２４ａと同様に、溝部２４Ｓ内のブリッジ１７と対向する部分から、外側部２４Ｙに貫通するオリフィス２５を複数有している。このような構造により、規制部材２４ｂは、オリフィス２５によるブリッジ１７の振動の減衰作用に加え、ばね２７による衝撃吸収作用が得られる。その結果、規制部材２４ｂは、Ｕベンド部１８の耐震性をより向上させることができる。
【００４２】
図１２に示す規制部材２４ｃは、図１１に示す規制部材２４ｂと同様に、溝部２４Ｓ内に、ブリッジ１７の両方の側面１７Ｓと対向する中間支持部材２６ｃを有するが、２個の板状の中間支持部材２６ｃで、ブリッジ端部１７Ｔｃを挟持する点が異なる。このため、２個の中間支持部材２６ｃは、ブリッジ端部１７Ｔｃと接している。また、ブリッジ端部１７Ｔｃは、断面が円形である。このようにすることで、ブリッジ１７ｃの中間支持部材２６ｃに対する傾斜を許容できる。
【００４３】
それぞれの中間支持部材２６ｃと、規制部材２４ｃとの間には、ばね２７が配置される。ばね２７は、ブリッジ１７へ向かう力を中間支持部材２６に与えている。このような構造により、規制部材２４ｃは、上述した規制部材２４ｂと同様に、オリフィス２５によるブリッジ１７ｃの振動の減衰作用に加え、ばね２７による衝撃吸収作用が得られる。その結果、規制部材２４ｃは、Ｕベンド部１８の耐震性をより向上させることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 蒸気発生器
２ 胴部
３ 管群外筒
４ 管板
５ 伝熱管
５Ｕ 曲がり部
６ 管支持板
７ 水室
８ 隔壁
９ 気水分離器
１０ 湿分分離器
１１ 給水管
１２ 蒸気排出口
１３ 給水路
１４ 振止部材
１６ 保持部材
１７、１７ａ、１７ｃ ブリッジ
１７Ｔａ、１７Ｔｃ ブリッジ端部
１７Ｓ、１７Ｓａ 側面
１８ Ｕベンド部
１８Ｔ 頂部
２０、２０ａ 耐震構造
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１ａ 環状部材（第１の支持部材）
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２ａ 第２の支持部材
２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３ａ 第３の支持部材
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４ａ 規制部材
２４Ｅ 延出部
２４Ｙ 外側部
２４Ｓ 溝部
２５ オリフィス
２６、２６ｃ 中間支持部材
２７ 台座
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気発生器が有する伝熱管の曲がり部が集合した部分の耐震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気発生器は、Ｕ字形状の曲がり部を有したＵ字形状の伝熱管が複数整列されたものである。Ｕ字形状の曲がり部が集合している部分をＵベンド部という。この部分の地震に対する耐性（耐震性）を向上させるための構造が知られている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６７７２８３２号明細書
【特許文献２】米国特許第５６９２５５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術は、Ｕベンド部において複数の伝熱管を保持する部材を支持部材が固定する構造であるが、前記支持部材は蒸気発生器の容器に固定されていないので、Ｕベンド部の耐震性を十分に確保できないおそれがある。特許文献２の技術は、支持部材を介して伝熱管を蒸気発生器の容器に固定する構造であるが、Ｕベンド部の拘束力が大きいと、流動振動に対する耐性に影響を与えるおそれがある。
【０００５】
本発明は、Ｕベンド部の耐震性及び流動振動に対する耐性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の伝熱管の曲がり部が集合しているＵベンド部の周囲を取り囲み、かつ、前記Ｕベンド部の外周部を取り囲む管群外筒との間に、前記Ｕベンド部に対して所定の間隔を有して設けられる第１の支持部材と、前記第１の支持部材と前記管群外筒との間に設けられる第２の支持部材と、前記複数の伝熱管を格納する胴部に取り付けられて、前記第２の支持部材を支持する第３の支持部材と、を含むことを特徴とする蒸気発生器である。
【０００７】
この蒸気発生器は、地震等により、断面が円形形状の胴部の径方向と平行な方向にＵベンド部が振動すると、第１の支持部材と、第２の支持部材及び第３の支持部材とを介して、Ｕベンド部の振動を胴部で受けることができるので、Ｕベンド部の耐震性が確保される。また、第１の支持部材は、Ｕベンド部に対して所定の間隔を有して配置されているので、Ｕベンド部の拘束力を低減することができる。このため、蒸気発生器が運用されているときには、第１の支持部材とＵベンド部との間を通過する二次冷却水による伝熱管等の振動摩耗等を抑制することができるので、伝熱管の流動振動に対する耐性に与える影響を低減して、前記耐性を確保することができる。
【０００８】
本発明において、前記第１の支持部材は、前記Ｕベンド部における前記伝熱管の間に配置された複数の振止部材の端部を連結する保持部材を複数連結するブリッジを、所定の間隔を有して挟み込んで、前記ブリッジの動きを規制する重なることが好ましい。第１の支持部材に取り付けられた規制部材は、Ｕベンド部において、振止部材及び保持部材を介してブリッジに支持されている伝熱管を拘束しない。このため、蒸気発生器が運用されているときには、規制部材とＵベンド部との間に形成された隙間を通過する二次冷却水によるブリッジの振動摩耗等を抑制することができるので、伝熱管の流動振動に対する耐性に与える影響を低減し、前記耐性の低下を抑制することができる。また、地震等によってＵベンド部及びブリッジが振動した場合、第１の支持部材、第２の支持部材及び第３の支持部材を介して胴部に支持されている規制部材は、ブリッジの振動を規制する。規制部材とブリッジとの間隔は、第１の支持部材とＵベンド部の複数の伝熱管との間隔よりも小さいので、より効果的にＵベンド部の振動を抑制することができる。その結果、規制部材を用いることにより、Ｕベンド部の耐震性をより確実に確保することができる。
【０００９】
本発明において、前記規制部材は、前記ブリッジと対向する部分にオリフィスを有することが好ましい。このようにすると、ブリッジの振動を減衰させる減衰作用が得られるので、Ｕベンド部が有する複数の伝熱管へ作用する加速度の急激な変化が緩和されるので、Ｕベンド部の耐震性がより向上する。
【００１０】
本発明において、複数の前記第２の支持部材が、前記第１の支持部材から前記管群外筒に向かって放射状に延在して前記管群外筒に固定され、複数の前記第３の支持部材が、前記管群外筒から放射状に延在して、前記管群外筒と前記胴部とを連結することが好ましい。このようにすることで、第１の支持部材は、第２の支持部材及び第３の支持部材を介して蒸気発生器の胴部に支持されるとともに、管群外筒は、第３の支持部材によって胴部に支持される。さらに、管群外筒は、第１の支持部材と第２の支持部材とによって補強されるので、強度が向上する。その結果、地震によって振動したＵベンド部の伝熱管は、第１の支持部材、第２の支持部材、管群外筒及び第３の支持部材を介して支持されるので、Ｕベンド部の耐震性が向上する。
【００１１】
本発明において、前記第１の支持部材は、前記Ｕベンド部の頂部に向かって複数配列される重なることが好ましい。このようにすることで、よりＵベンド部の振動をより確実に抑制して、耐震性を向上させることができる。
【００１２】
本発明において、複数の前記第１の支持部材間において、複数の前記第２の支持部材同士及び複数の前記第２部材同士は、複数の前記第１の支持部材が配列される方向から見た場合において重なることが好ましい。このようにすると、管支持板からＵベンド部の頂部に向かう二次冷却水の流れの乱れを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、Ｕベンド部の耐震性及び流動振動に対する耐性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施形態に係る蒸気発生器の概略図である。
【図２】図２は、伝熱管の曲がり部を示す図である。
【図３】図３は、Ｕベンド部の斜視図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造を示す斜視図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造の平面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造の一部を拡大した図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造において、規制部材とブリッジとの関係を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態の変形例に係る耐震構造を示す平面図である。
【図９】図９は、規制部材の変形例を示す図である。
【図１０】図１０は、規制部材の変形例を示す図である。
【図１１】図１１は、規制部材の変形例を示す図である。
【図１２】図１２は、規制部材の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。本実施形態において、下とは鉛直方向（重力が作用する方向）側であり、上とは鉛直方向に対して反対側である。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る蒸気発生器の概略図である。図２は、伝熱管の曲がり部を示す図である。図３は、Ｕベンド部の斜視図である。蒸気発生器１は、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）に用いられる。加圧水型原子炉は、原子炉冷却材および中性子減速材として軽水を使用している。加圧水型原子炉は、軽水を一次冷却材として用いる。加圧水型原子炉は、一次冷却材（一次冷却水）を、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水として、蒸気発生器１に送る。蒸気発生器１では、高温高圧の一次冷却水の熱を二次冷却材（二次冷却水）に伝え、二次冷却水を水蒸気とする。この水蒸気は、蒸気タービンに送られてこれを駆動する。前記蒸気タービンの出力軸には発電機の入力軸が連結されているので、蒸気タービンによって駆動された発電機は、電力を発生する。
【００１７】
蒸気発生器１は、胴部２を有する。胴部２は、上下方向に延在し、かつ密閉された中空円筒形状であって、上半部に対して下半部の方が小径の構造物である。胴部２は、一端部側に水室７が配置され、他端部側に蒸気排出口１２が配置される。蒸気発生器１は、水室７を下方に、蒸気排出口１２を上方に向けて設置される。
【００１８】
胴部２の下半部内から上半部にかけて、胴部２の内壁面と所定間隔をもって配置された円筒形状の管群外筒（ラッパー管）３が設けられている。この管群外筒３は、その下端部が、胴部２の下半部内の下方に配置された管板４まで延在している。管群外筒３内には、図２に示すようなＵ字形状の曲がり部５Ｕを有する複数の伝熱管５を有する伝熱管群５１が設けられている。各伝熱管５は、曲がり部のＵ字形状の部分を上方、すなわち蒸気排出口１２に向けて配置され、下方、すなわち水室７側に向く端部は管板４に支持されるとともに、中間部が複数の管支持板６により支持されている。複数の伝熱管５のＵ字形状の曲がり部が集合した部分は、Ｕベンド部１８である。Ｕベンド部１８は、伝熱管群５１の上方、すなわち蒸気排出口１２側に配置される。管支持板６には、多数の貫通孔が形成されており、この貫通孔内に各伝熱管５が非接触状態で貫通している。
【００１９】
胴部２の下端部には、水室７が設けられている。水室７は、内部が隔壁８により入室７１と出室７２とに区画されている。入室７１には、各伝熱管５の一端部が連通され、出室７２には、各伝熱管５の他端部が連通されている。また、入室７１には、胴部２の外部に通じる入口ノズル７１１が形成され、出室７２には、胴部２の外部に通じる出口ノズル７２１が形成されている。そして、入口ノズル７１１には、加圧水型原子炉から一次冷却水が送られる冷却水配管が連結される。出口ノズル７２１には、熱交換された後の一次冷却水を加圧水型原子炉に送る冷却水配管が連結される。
【００２０】
胴部２の上半部には、給水Ｗを蒸気Ｓと熱水とに分離する気水分離器９及び分離された蒸気Ｓの湿分を除去して乾き蒸気に近い状態とする湿分分離器１０が設けられている。気水分離器９と伝熱管群５１との間には、外部から胴部２内に二次冷却水を給水する給水管１１が挿入されている。さらに、胴部２の上端部には、蒸気排出口１２が形成されている。また、胴部２の下半部内には、給水管１１から胴部２内に給水された二次冷却水を、胴部２と管群外筒３との間を流下させて管板４で折り返させ、伝熱管群５１に沿って上昇させる給水路１３が設けられている。なお、蒸気排出口１２には、タービンに蒸気を送る冷却水配管が連結され、給水管１１には、タービンで使用された蒸気が復水器で冷却された二次冷却水を供給するための冷却水配管が連結される。
【００２１】
このような蒸気発生器１は、加圧水型原子炉で加熱された一次冷却水が入室７１に送られ、多数の伝熱管５内を通って循環して出室７２に至る。一方、復水器で冷却された二次冷却水は、給水管１１に送られ、胴部２内の給水路１３を通って伝熱管群５１に沿って上昇する。このとき、胴部２内においては、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われる。そして、冷やされた一次冷却水は出室７２から加圧水型原子炉に戻される。一方、高圧高温の一次冷却水と熱交換した二次冷却水は、胴部２内を上昇し、気水分離器９で蒸気と熱水とに分離される。そして、分離された蒸気は、湿分分離器１０で湿分を除去されてからタービンに送られる。
【００２２】
蒸気発生器１において、一次冷却水が各伝熱管５内を通過する際、逆Ｕ字形状の曲がり部５Ｕにおいて、流体励起振動が発生する。そこで、伝熱管５の曲がり部５Ｕには、振止部材が設けられている。伝熱管群５１の上端は、Ｕベンド部１８である。ベンド部１８は、複数の伝熱管５の逆Ｕ字形状の曲がり部５Ｕが集合して配置されている部分である。図３に示すように、伝熱管５は、外側（上側）に向けて曲がり部５Ｕの曲率半径が大きなものが配列され、かつ配列されたものを重ねつつ曲がり部５Ｕの曲率半径を変化させることで、伝熱管群５１の上端部を半球形状に形成している。すなわち、Ｕベンド部１８は、半球形状であり、図１に示す蒸気排出口１２に最も近い部分がＵベンド部１８の頂部になる。
【００２３】
振止部材１４は、重ねられた伝熱管５の列の間に挿入されている。振止部材１４は、矩形断面の棒状部材をほぼＶ字形状に形成した部材である。振止部材１４は、重ねられた各伝熱管の列における同径の部位（所定位置）に屈曲部が配置され、かつ、曲がり部の曲率半径が最も大きい伝熱管５の円弧部の外側に両端部が突出されている。このため、振止部材１４の端部は、伝熱管群５１の円弧に沿って一列に並んで配置される。
【００２４】
また、振止部材１４は、大きいほぼＶ字形状のものの内側に、小さいＶ字形状のものが配置されて対をなしている。本実施形態においては、この振止部材１４の対が、伝熱管５の半円部分に３つ配置されている。さらに、振止部材１４は、重ねられた伝熱管５の列の間に挿入されている部分が、振動を抑止するのに好ましい材料（例えば、ＳＵＳ４０５）で形成されている。
【００２５】
振止部材１４の端部には、図３に示すように保持部材１６が溶接されて、複数の振止部材１４の端部を連結している。保持部材１６は、Ｕベンド部１８の外周、すなわち、伝熱管群５１の半球状の外周に沿って取り付けられた円弧状の棒状部材である。保持部材１６は、複数の伝熱管５が重ねられる方向と直交する方向に延在している。複数の保持部材１６は、ブリッジ１７が連結する。ブリッジ１７は、Ｕベンド部１８の外周、すなわち、伝熱管群５１の半球状の外周に沿って配置された、円弧形状かつ板状の部材である。ブリッジ１７は、Ｕベンド部１８において伝熱管５が延在する方向に沿って延在している。図３においては１本のブリッジ１７が示されているが、ブリッジ１７は、複数の伝熱管５が重ねられる方向と平行な方向に向かって複数配置されている。次に、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造を説明する。
【００２６】
図４は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造を示す斜視図である。図５は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造の平面図である。図６は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造の一部を拡大した図である。図７は、本実施形態に係る蒸気発生器の耐震構造において、規制部材とブリッジとの関係を示す図である。蒸気発生器の耐震構造（以下、耐震構造という）２０は、第１の支持部材としての環状部材２１（２１Ａ、２１Ｂ）と、第２の支持部材２２（２２Ａ、２２Ｂ）と、第３の支持部材２３（２３Ａ、２３Ｂ）とを含んでいる。耐震構造２０は、環状部材２１と、第２の支持部材２２と、第３の支持部材２３とを、それぞれ２つずつ有している。以下において、これらを区別するときには、管支持板６側のものに符号Ａを追加し、Ｕベンド部１８の頂部１８Ｔ側のものに符号Ａを追加する。これらを区別しないときには、符号Ａ、Ｂは追加しない。
【００２７】
環状部材２１は、複数の伝熱管５の曲がり部５Ｕが集合しているＵベンド部１８の周囲を一周して取り囲んでいる。そして、環状部材２１は、Ｕベンド部１８の外周部を取り囲む管群外筒３との間に、Ｕベンド部１８に対して所定の間隔を有して設けられる。第２の支持部材２２は、環状部材２１と管群外筒３との間に設けられて、環状部材２１を管群外筒３に支持する。第３の支持部材２３は、複数の伝熱管２３を格納する胴部２（より具体的には胴部２の内周面）に取り付けられて、第２の支持部材２２を支持する。第２の支持部材２２と第３の支持部材２３との間には、管群外筒３が介在しているので、第３の支持部材２３は、管群外筒３を介して環状部材２１を胴部２に支持する。環状部材２１は、平面視が円形の構造体である。環状部材２１は、中空の円管を環状に形成してもよいし、中実かつ断面が円形の棒状部材を環状に形成してもよい。
【００２８】
図６に示すように、複数の第２の支持部材２２は、環状部材２１の径方向外側に設けられて、管群外筒３に向かって環状部材２１から放射状に延在する。複数の第３の支持部材２３は、断面円形の胴部２の内面から管群外筒３に向かって、胴部２の径方向と平行な方向に延在する。すなわち、複数の第３の支持部材２３は、管群外筒３から放射状に延在する。
【００２９】
第２の支持部材２２は、環状部材２１側とは反対側の端部が、台座２７を介して管群外筒３に固定されている。第２の支持部材２２と台座２７とは、例えば、溶接によって接合されて取り付けられる。台座２７は、例えば、ボルト等の締結手段によって管群外筒３に固定される。このような構造により、第２の支持部材２２は、管群外筒３に固定される。
【００３０】
第３の支持部材２３は、両端部に台座２７が取り付けられている。第３の支持部材２３と台座２７とは、例えは、溶接によって接合されて取り付けられる。第３の支持部材２３の一端部側の台座２７は、例えば、ボルト等の締結手段によって胴部２に固定される。また、第３の支持部材２３の他端部側の台座２７は、第２の支持部材２２に取り付けられている台座２７を管群外筒３に固定しているボルトによって、管群外筒に固定される。このような構造により、第３の支持部材２３は、胴部２と管群外筒３とを連結する。そして、環状部材２１は、第２の支持部材２２と第３の支持部材２３とを介して、胴部２に支持される。本実施形態において、管支持板６側の環状部材２１Ａと、Ｕベンド部１８の頂部１８Ｔ側の環状部材２１Ｂとは、直径が異なるが、それぞれ、第２の支持部材２２Ａ、２２Ｂと第３の支持部材２３Ａ、２３Ｂとによって、胴部２に支持される。
【００３１】
地震等により、断面が円形形状の胴部２の径方向と平行な方向にＵベンド部１８が振動すると、環状部材２１と、第２の支持部材２２及び第３の支持部材２３とを介して、Ｕベンド部１８の振動を胴部２で受けることができるので、Ｕベンド部１８の耐震性が確保される。また、環状部材２１は、Ｕベンド部１８に対して所定の間隔を有して配置されているので、Ｕベンド部１８の拘束力を低減することができる。なお、本実施形態では、環状部材２１がＵベンド部１８の伝熱管５を拘束しないので、拘束力は０である。このため、蒸気発生器１が運用されているときには、環状部材２１とＵベンド部１８との間を通過する二次冷却水による伝熱管５等の振動摩耗等を抑制することができる。その結果、環状部材２１を有する耐震構造２０は、伝熱管５の流動振動に対する耐性に与える影響を低減して、前記耐性を確保することができる。また、耐震構造２０は、既設の蒸気発生器１に対しても補修工事により環状部材２１、第２の支持部材２２及び第３の支持部材２３を取り付けることができるので、既設の蒸気発生器１の耐震性を向上させることができる。
【００３２】
本実施形態において、耐震構造２０の環状部材２１は、図５、図６に示す規制部材２４を有する。規制部材２４は、図６、図７に示すように、Ｕベンド部１８における伝熱管５の間に配置された複数の振止部材１４の端部を連結する保持部材１６を複数連結するブリッジ１７を、所定の間隔Ｃを有して挟み込んで、ブリッジ１７の動きを規制する。より具体的には、保持部材１６は、伝熱管５が重ねられる方向におけるブリッジ１７の動きを規制する。
【００３３】
規制部材２４Ａは、溝部２４Ｓを有している。この溝部２４Ｓに、ブリッジ１７が所定の間隔Ｃを有して挟み込まれる。規制部材２４Ａは、環状部材２１Ａに、規制部材２４Ｂは環状部材２１Ｂに、例えば、溶接等の接合手段によって接合されて、取り付けられる。規制部材２４とブリッジ１７とは、所定の間隔Ｃ（５ｍｍから１０ｍｍ程度）を有しているので、両者の間には隙間が生じる。
【００３４】
このような構造により、環状部材２１に取り付けられた規制部材２４は、Ｕベンド部１８において、振止部材１４及び保持部材１６を介してブリッジ１７に支持されている伝熱管５を拘束しないので、伝熱管５の拘束力は０である。このため、蒸気発生器１が運用されているときには、規制部材２４とＵベンド部１８との間に形成された隙間を通過する二次冷却水によるブリッジ１７の振動摩耗等を抑制することができる。その結果、環状部材２１を有する耐震構造２０は、伝熱管５の流動振動に対する耐性に与える影響を低減し、前記耐性の低下を抑制することができる。また、地震等によってＵベンド部１８及びブリッジ１７が振動した場合、環状部材２１、第２の支持部材２２及び第３の支持部材２３を介して胴部２に支持されている規制部材２４は、ブリッジ１７の振動を規制する。ブリッジ１７は、Ｕベンド部１８の複数の伝熱管５を支持しているので、これらの振動も規制部材２４によって規制される。規制部材２４とブリッジ１７との間隔は、環状部材２１とＵベンド部１８の複数の伝熱管５との間隔よりも小さいので、規制部材２４を用いれば、より効果的にＵベンド部１８の振動を抑制することができる。その結果、規制部材２４を有する耐震構造２０は、Ｕベンド部１８の耐震性をより確実に確保することができる。
【００３５】
本実施形態において、環状部材２１は、Ｕベンド部１８の頂部１８Ｔに向かって複数配列されている。より具体的には、管支持板６からＵベンド部１８の頂部１８Ｔに向かって、２つの環状部材２１Ａ、２１Ｂが配置されている。このようにすることで、Ｕベンド部１８の振動をより確実に抑制して、耐震性をさらに確保することができる。環状部材２１の数は２個に限定されるものではなく、３個以上でもよい。また、１個の環状部材２１でＵベンド部１８の耐震性を確保することができれば、環状部材２１は１個でもよい。
【００３６】
耐震構造２０が複数の環状部材２１を有する場合、複数の環状部材２１間において、複数の第２の支持部材２２同士及び複数の第２部材２３同士は、複数の環状部材２１が配列される方向から見た場合に、重なることが好ましい。このようにすると、管支持板６からＵベンド部１８の頂部１８Ｔに向かう二次冷却水の流れの乱れを抑制することができる。なお、複数の第２の支持部材２２同士及び複数の第２部材２３同士は、複数の環状部材２１が配列される方向から見た場合に、重なっていることを排除するものではない。
【００３７】
図８は、本実施形態の変形例に係る耐震構造を示す平面図である。図５に示した耐震構造２０は、第２の支持部材２２と第３の支持部材２３とが、環状部材２１から放射状に延出しているが、本変形例の耐震構造２０ａは、第２の支持部材２２ａと第３の支持部材２３ａとが、環状部材２１ａから放射状に延出していない点が異なる。第２の支持部材２２と第３の支持部材２３とが、環状部材２１から放射状に延出する場合は、環状部材２１の径方向と平行な方向に延出する。すなわち、第２の支持部材２２と第３の支持部材２３とは、環状部材２１の外周部の接線と直交する方向に延出する。本変形例においては、第２の支持部材２２ａと第３の支持部材２３ａとは、環状部材２１ａの外周部の接線と直交以外の方向に延出する。このようにしても、環状部材２１ａは、第２の支持部材２２ａと第３の支持部材２３ａとを介して、胴部２に支持される。
【００３８】
本実施形態において、第１の支持部材の一例として環状部材２１、２１ａを説明したが、第１の支持部材は、環状部材２１等に限定されるものではない。すなわち、第１の支持部材は、Ｕベンド部１８の周囲を一周して取り囲み、かつ、Ｕベンド部１８の外周部を取り囲む管群外筒３との間に、Ｕベンド部１８に対して所定の間隔を有して設けられる部材であればよい。したがって、第１の支持部材は、例えば、Ｕベンド部１８を取り囲んで覆うような、かご状の部材であってもよい。
【００３９】
（規制部材の変形例）
図９から図１２は、規制部材の変形例を示す図である。本変形例に係る規制部材は、ブリッジと対向する部分にオリフィスを有する点が異なる。図９、図１０に示す規制部材２４ａは、溝部２４Ｓ内のブリッジ１７ａと対向する部分から、外側部２４Ｙに貫通するオリフィス２５を複数有している。ブリッジ１７ａは、両方の側面１７Ｓａが規制部材２４ａに挟み込まれるが、規制部材２４ａは、両方の側面１７Ｓａと対向する部分にオリフィス２５を有している。なお、ブリッジ１７ａは、規制部材２４ａの溝部２４Ｓに挟まれる部分（ブリッジ端部）１７Ｔａは、それ以外の部分よりも幅が大きくなっている。規制部材２４ａは、両方の外側部２４Ｙから溝部２４Ｓの開口部に延出する延出部２４Ｅを有している。両方の延出部２４Ｅ間の寸法は、ブリッジ端部１７Ｔａの幅よりも小さいので、溝部２４Ｓからのブリッジ１７ａの脱落が防止される。図１０に示すように、オリフィス２５は、開口部よりも内部の方が内径の小さくなっているが、オリフィス２５は、このような形態に限定されるものではない。
【００４０】
ブリッジ端部１７Ｔａの両方の側面１７Ｓａと規制部材２４ａの溝部２４Ｓとの間は、所定の間隔Ｃａが設けられている。また、延出部２４Ｅとブリッジ端部Ｔａとの間には、所定の間隔Ｃｂが設けられている。規制部材２４がオリフィス２５を有することにより、溝部２４Ｓ内でブリッジ端部Ｔａが移動した場合、溝部２４Ｓ内の二次冷却水がオリフィス２５から流出入する。これによって、ブリッジ１７ａの振動を減衰させる減衰作用が得られるので、Ｕベンド部１８が有する複数の伝熱管５へ作用する加速度の急激な変化が緩和される。その結果、Ｕベンド部の耐震性がより向上する。なお、延出部２４Ｅとブリッジ端部Ｔａとの間に設けられる所定の間隔Ｃｂからも、二次冷却水が流出入する。その結果、これによってもブリッジ１７ａの振動の減衰作用が得られるので、Ｕベンド部１８の耐震性がより向上する。
【００４１】
図１１に示す規制部材２４ｂは、溝部２４Ｓ内に、ブリッジ１７の両方の側面１７Ｓと対向する、断面コの字形状の中間支持部材２６を有する。中間支持部材２６と規制部材２４ｂとの間には、ばね２７が配置される。ばね２７は、ブリッジ１７へ向かう力を中間支持部材２６に与えている。また、規制部材２４ｂは、図９、図１０に示す規制部材２４ａと同様に、溝部２４Ｓ内のブリッジ１７と対向する部分から、外側部２４Ｙに貫通するオリフィス２５を複数有している。このような構造により、規制部材２４ｂは、オリフィス２５によるブリッジ１７の振動の減衰作用に加え、ばね２７による衝撃吸収作用が得られる。その結果、規制部材２４ｂは、Ｕベンド部１８の耐震性をより向上させることができる。
【００４２】
図１２に示す規制部材２４ｃは、図１１に示す規制部材２４ｂと同様に、溝部２４Ｓ内に、ブリッジ１７の両方の側面１７Ｓと対向する中間支持部材２６ｃを有するが、２個の板状の中間支持部材２６ｃで、ブリッジ端部１７Ｔｃを挟持する点が異なる。このため、２個の中間支持部材２６ｃは、ブリッジ端部１７Ｔｃと接している。また、ブリッジ端部１７Ｔｃは、断面が円形である。このようにすることで、ブリッジ１７ｃの中間支持部材２６ｃに対する傾斜を許容できる。
【００４３】
それぞれの中間支持部材２６ｃと、規制部材２４ｃとの間には、ばね２７が配置される。ばね２７は、ブリッジ１７へ向かう力を中間支持部材２６に与えている。このような構造により、規制部材２４ｃは、上述した規制部材２４ｂと同様に、オリフィス２５によるブリッジ１７ｃの振動の減衰作用に加え、ばね２７による衝撃吸収作用が得られる。その結果、規制部材２４ｃは、Ｕベンド部１８の耐震性をより向上させることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 蒸気発生器
２ 胴部
３ 管群外筒
４ 管板
５ 伝熱管
５Ｕ 曲がり部
６ 管支持板
７ 水室
８ 隔壁
９ 気水分離器
１０ 湿分分離器
１１ 給水管
１２ 蒸気排出口
１３ 給水路
１４ 振止部材
１６ 保持部材
１７、１７ａ、１７ｃ ブリッジ
１７Ｔａ、１７Ｔｃ ブリッジ端部
１７Ｓ、１７Ｓａ 側面
１８ Ｕベンド部
１８Ｔ 頂部
２０、２０ａ 耐震構造
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１ａ 環状部材（第１の支持部材）
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２ａ 第２の支持部材
２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３ａ 第３の支持部材
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４ａ 規制部材
２４Ｅ 延出部
２４Ｙ 外側部
２４Ｓ 溝部
２５ オリフィス
２６、２６ｃ 中間支持部材
２７ 台座
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱管の曲がり部が集合しているＵベンド部の周囲を取り囲み、かつ、前記Ｕベンド部の外周部を取り囲む管群外筒との間に、前記Ｕベンド部に対して所定の間隔を有して設けられる第１の支持部材と、
前記第１の支持部材と前記管群外筒との間に設けられる第２の支持部材と、
前記複数の伝熱管を格納する胴部に取り付けられて、前記第２の支持部材を支持する第３の支持部材と、
を含むことを特徴とする蒸気発生器。
【請求項２】
前記第１の支持部材は、前記Ｕベンド部における前記伝熱管の間に配置された複数の振止部材の端部を連結する保持部材を複数連結するブリッジを、所定の間隔を有して挟み込んで、前記ブリッジの動きを規制する規制部材を有する請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項３】
前記規制部材は、前記ブリッジと対向する部分にオリフィスを有する請求項２に記載の蒸気発生器。
【請求項４】
複数の前記第２の支持部材が、前記第１の支持部材から前記管群外筒に向かって放射状に延在して前記管群外筒に固定され、
複数の前記第３の支持部材が、前記管群外筒から放射状に延在して、前記管群外筒と前記胴部とを連結する請求項１から３のいずれか１項に記載の蒸気発生器。
【請求項５】
前記第１の支持部材は、前記Ｕベンド部の頂部に向かって複数配列される請求項１から４のいずれか１項に記載の蒸気発生器。
【請求項６】
複数の前記第１の支持部材間において、複数の前記第２の支持部材同士及び複数の前記第２部材同士は、複数の前記第１の支持部材が配列される方向から見た場合において重なる請求項５に記載の蒸気発生器。
【請求項１】
複数の伝熱管の曲がり部が集合しているＵベンド部の周囲を取り囲み、かつ、前記Ｕベンド部の外周部を取り囲む管群外筒との間に、前記Ｕベンド部に対して所定の間隔を有して設けられる第１の支持部材と、
前記第１の支持部材と前記管群外筒との間に設けられる第２の支持部材と、
前記複数の伝熱管を格納する胴部に取り付けられて、前記第２の支持部材を支持する第３の支持部材と、
を含むことを特徴とする蒸気発生器。
【請求項２】
前記第１の支持部材は、前記Ｕベンド部における前記伝熱管の間に配置された複数の振止部材の端部を連結する保持部材を複数連結するブリッジを、所定の間隔を有して挟み込んで、前記ブリッジの動きを規制する規制部材を有する請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項３】
前記規制部材は、前記ブリッジと対向する部分にオリフィスを有する請求項２に記載の蒸気発生器。
【請求項４】
複数の前記第２の支持部材が、前記第１の支持部材から前記管群外筒に向かって放射状に延在して前記管群外筒に固定され、
複数の前記第３の支持部材が、前記管群外筒から放射状に延在して、前記管群外筒と前記胴部とを連結する請求項１から３のいずれか１項に記載の蒸気発生器。
【請求項５】
前記第１の支持部材は、前記Ｕベンド部の頂部に向かって複数配列される請求項１から４のいずれか１項に記載の蒸気発生器。
【請求項６】
複数の前記第１の支持部材間において、複数の前記第２の支持部材同士及び複数の前記第２部材同士は、複数の前記第１の支持部材が配列される方向から見た場合において重なる請求項５に記載の蒸気発生器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１３８０（Ｐ２０１３−１１３８０Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４３５５４（Ｐ２０１１−１４３５５４）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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