特許 7034349 気水分離器の洗浄装置及びその洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-03

(45)【発行日】2022-03-11

(54)【発明の名称】気水分離器の洗浄装置及びその洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   G21C 15/16 20060101AFI20220304BHJP

【ＦＩ】

G21C15/16

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021018323

(22)【出願日】2021-02-08

【審査請求日】2021-02-08

(73)【特許権者】

【識別番号】390014568

【氏名又は名称】東芝プラントシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】特許業務法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松崎 博充

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５８－１２９３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２５０９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－８６４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１１８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｃ １５／１６

Ｂ０８Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気水分離器の構成ユニットの下端開口を着脱自在に密閉する第１フランジと、
前記第１フランジに接続され、前記構成ユニットの内部に充填させる洗浄液を供給する第１供給管と、を備える気水分離器の洗浄装置。

【請求項2】

請求項１に記載の気水分離器の洗浄装置において、
前記第１供給管において、前記第１フランジに接続する上端の反対側の下端は、高さ調整可能な支持部材の先端に当接する気水分離器の洗浄装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の気水分離器の洗浄装置において、
前記構成ユニットの上端開口に着脱自在に設置される第２フランジと、
前記第２フランジに接続され、前記構成ユニットの内周面に付着する異物を吹き飛ばすガスを供給する第２供給管と、を備える気水分離器の洗浄装置。

【請求項4】

請求項３に記載の気水分離器の洗浄装置において、
前記第２供給管は、前記第２フランジに対し回転自在に接続され、作業員により回転操作されるハンドルが固定される気水分離器の洗浄装置。

【請求項5】

請求項４に記載の気水分離器の洗浄装置において、
前記第２供給管は、前記ガスの噴射端が、前記構成ユニットの外筒よりも内側に位置する内筒の終端位置を直接噴射する方向を向いている気水分離器の洗浄装置。

【請求項6】

請求項５に記載の気水分離器の洗浄装置において、
前記第２供給管は、前記構成ユニットの長手方向に複数存在する前記終端位置にあわせて、前記ガスの前記噴射端の位置が調整される気水分離器の洗浄装置。

【請求項7】

気水分離器の構成ユニットの下端開口を着脱自在な第１フランジで密閉する工程と、
前記第１フランジに接続する第１供給管から洗浄液を供給し、前記構成ユニットの内部に充填する工程と、
前記構成ユニットに充填した前記洗浄液を排出した後に、着脱自在な第２フランジを、前記構成ユニットの上端開口に設置する工程と、
前記第２フランジに接続する第２供給管からガスを供給し、前記構成ユニットの内周面に付着する異物を吹き飛ばす工程と、を含む、気水分離器の洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、沸騰水型原子炉で用いられる気水分離器の洗浄技術に関する。

【背景技術】

【0002】

気水分離器は、液滴を含む蒸気から液滴を除く機器である。液滴を含む蒸気がタービンに入るとタービン効率が著しく低下する。そこで沸騰水型原子炉は、炉心から出た気水混合蒸気を気水分離器に導き通過させ旋回流を与えることで、遠心分離作用によって液滴を外側に蒸気を内側に分離する。液滴が除かれた蒸気はさらに蒸気乾燥器を通過してタービンへ導かれ、分離された液滴は炉心上部の水中へ還流される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－１２００６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

原子力発電所の建設工事や運転休止期間に、気水分離器が気中保管され、その内部にゴミや粉塵等が溜まる懸念がある場合、これらを除去するための洗浄が行われる。しかし、気水分離器は、内部構造が複雑であり、さら長手方向５ｍ程度と長い。このために、気水分離器の内部にゴミや粉塵等が入り込んだ場合、これらを確実に除去することが困難であった。

【0005】

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、内部に滞留するゴミや粉塵等を確実に除去することができる気水分離器の洗浄技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態に係る気水分離器の洗浄装置において、気水分離器の構成ユニットの下端開口を着脱自在に密閉する第１フランジと、前記第１フランジに接続され、前記構成ユニットの内部に充填させる洗浄液を供給する第１供給管と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態により、内部に滞留するゴミや粉塵等を確実に除去することができる気水分離器の洗浄技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】沸騰水型原子炉の圧力容器の縦断面図。

【図2】（Ａ）気水分離器の縦断面図、（Ｂ）気水分離器の水平断面図。

【図3】気水分離器の構成ユニットにおける縦断面の概略図。

【図4】実施形態に係る気水分離器の第１洗浄装置の側面図。

【図5】第１洗浄装置による気水分離器の洗浄方法の説明図。

【図6】（Ａ）実施形態に係る気水分離器の第２洗浄装置の縦断面図、（Ｂ）第２洗浄装置の第２フランジの上面図。

【図7】実施形態に係る気水分離器の洗浄方法の工程図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態に係る気水分離器の洗浄装置の説明に先立って、本実施形態が適用される気水分離器１８及びその他の関連構造物を添付図面に基づいて説明する。図１は、沸騰水型原子炉１０の圧力容器１２の縦断面図である。

【0010】

沸騰水型原子炉１０（ＢＷＲ）においては、給水ノズル１１から圧力容器１２に注入された冷却材は、炉心シュラウド１３の外側と圧力容器１２の内側に形成されるダウンカマー１４を通過して炉心下部に入る。そこで冷却材は、流れ方向を反転させ、炉心シュラウド１３の内部を上向きに流れ、燃料集合体１５から熱を奪って気相と液相が混在する二相流となる。

【0011】

炉心シュラウド１３の上部開口を閉塞するシュラウドヘッド１６には、気水分離器１８が、複数のスタンドパイプ１７を介して立設されている。気水分離器１８の上部には蒸気乾燥器１９が配置され、この両者により蒸気中の液滴が除去される。

【0012】

水分の除去された蒸気は、蒸気ノズル４０から出力され、タービン（図示略）に供給される。分離された液滴は、シュラウドヘッド１６の外側を伝わって、ダウンカマー１４に戻り、再び炉心下部から炉心シュラウド１３の内部に供給される。

【0013】

図２（Ａ）は気水分離器１８の縦断面図（図２（Ｂ）のＡ－Ａ断面図）である。図２（Ｂ）はその水平断面図（図２（Ａ）のＢ－Ｂ断面図）である。シュラウドヘッド１６は、炉心シュラウド１３（図１）の上部開口から取り外され、気水分離器１８と一体化した状態で移送される。気水分離器１８は、複数の構成ユニット２０からなり、図２（Ｂ）に示すように、各々のスタンドパイプ１７が、シュラウドヘッド１６の上面に最密に立設している。

【0014】

図３は、気水分離器の構成ユニット２０における縦断面の概略図である。図示される構成ユニット２０は、スタンドパイプ１７、第１ステージ２１及び第２ステージ２２から構成される。そして、構成ユニット２０の下端開口２８から入力した液滴を含む蒸気は、第１ステージ２１と第２ステージ２２の二段階で液滴が分離され、構成ユニット２０の上端開口２９から液滴を除去した蒸気が出力される。

【0015】

シュラウドヘッド１６に設けられた下端開口２８からスタンドパイプ１７を上昇する蒸気（含む液滴）は、固定羽根２３を通過すると旋回流となり、第１ステージ２１に入る。旋回に伴う遠心力により液滴は、第１ステージ２１の内筒２５ａの内周面に押し付けられさらに上昇し、終端位置２６ａに設けられた案内構造により、内筒２５ａの外周面と外筒２７ａの内周面との間隙に案内されて重力により下降し、構成ユニット２０の外側に排出される。

【0016】

第１ステージ２１を通過した蒸気（含む液滴）は、旋回流を維持した状態で、第２ステージ２２に入る。そして、旋回に伴う遠心力により液滴は、第２ステージ２２の内筒２５ｂの内周面に押し付けられさらに上昇し、終端位置２６ｂに設けられた案内構造により、内筒２５ｂの外周面と外筒２７ｂの内周面との間隙に案内されて重力により下降し、構成ユニット２０の外側に排出される。第２ステージ２２を通過した蒸気は、構成ユニット２０の上端開口２９から出力される。なお、第２ステージ２２の上部に第３ステージが設けられる場合もある。

【0017】

図４は実施形態に係る気水分離器の第１洗浄装置３１の側面図である。このように第１洗浄装置３１は、気水分離器の構成ユニット２０の下端開口２８を着脱自在に密閉する第１フランジ４１と、この第１フランジ４１に接続され構成ユニット２０の内部に充填させる洗浄液を供給する第１供給管５１、を備えている。

【0018】

第１フランジ４１の縁端には、スタンドパイプ１７の内周面に密着し、充填した洗浄液が漏洩しないように密閉性を確保するＯリング４３が設けられている。構成ユニット２０の下端開口２８から供給される洗浄水は、その上端開口２９（図３）まで充填される場合がある。このため、スタンドパイプ１７の下端開口２８に設置される第１フランジ４１は、そのような水頭圧に十分耐えられる密閉強度を持つ必要がある。

【0019】

第１供給管５１は、上端が第１フランジ４１に接続し、開閉弁５４の配置された分岐５３を有している。この分岐５３の先には、洗浄液をする外部供給源（図示略）が接続されている。この分岐５３には、構成ユニット２０に充填された洗浄液を外部排出するための排出部（図示略）も設けられている。さらに第１供給管５１の下端５５は、高さ調整可能な支持部材３５の先端に当接するように構成されている。

【0020】

図５は第１洗浄装置３１による気水分離器１８の洗浄方法の説明図である。図５は図２（Ａ）において一点鎖線３０で囲った部分を拡大したものである。このように洗浄対象となる気水分離器１８は、台座３６を介して作業フロア３７に配置され、その内部に適切な作業空間が確保される。

【0021】

このように気水分離器１８の下端開口２８は、シュラウドヘッド１６が湾曲しているために、スタンドパイプ１７の接続位置によって、高さが異なっている。このために、第１洗浄装置３１は支持部材３５の高さを調節したうえで、それぞれの下端開口２８に取り付けられる。なお、記載を省略しているが、この第１洗浄装置３１や後述する第２洗浄装置３２を取り付けるために、パイプや板で作業用の足場を組む場合もある。

【0022】

図６（Ａ）は実施形態に係る気水分離器の第２洗浄装置３２の縦断面図である。このように第２洗浄装置３２は、構成ユニット２０の上端開口２９に着脱自在に設置される第２フランジ４２と、この第２フランジ４２に接続され構成ユニット２０の内周面に付着する異物（液滴、ゴミ、粉塵等）を吹き飛ばすガスを供給する第２供給管５２と、を備えている。

【0023】

第２フランジ４２は、媒介部材４６を介して構成ユニット２０の上端開口２９に着脱自在に設置される。第２フランジ４２と上端開口２９は、第１フランジ４１と下端開口２８のような密閉性は不要で、後述するように第２供給管５２のガス噴射端５６の位置精度を確保する機能を持つ。

【0024】

実施形態における第２供給管５２の噴射端５６は、構成ユニット２０の外筒２７よりも内側に位置する内筒２５の終端位置２６を直接噴射する方向を向いている。なお、このガス噴射端５６の形状は、特に限定はなく、ガスを噴射して構成ユニット２０の内周面に付着する異物を吹き飛ばす機能を発揮するものであれば適宜採用される。そして第２供給管５２は、第２フランジ４２の回転対称軸に沿って設けられた滑り軸受４８に設けられている。さらにこの第２供給管５２には、作業員が回転操作するハンドル４５と、ストッパ４７とが固定されている。

【0025】

これにより、作業員がハンドル４５を下方向に押し付けて回転操作することで、内筒２５の終端位置２６の全周に、ガスを安定して噴射させることができる。これにより、内筒２５の終端位置２６から外筒２７の内側に形成される間隙にかけて、残留しているゴミや粉塵等を構成ユニット２０の外部に排出させることができる。

【0026】

また第２供給管５２対し、ハンドル４５やストッパ４７の固定位置を変えることができる。これにより、構成ユニット２０の長手方向に複数存在する終端位置２６（２６ａ，２６ｂ）（図３参照）にあわせて、ガスの噴射端５６の位置を調整することができる。また、ハンドル４５やストッパ４７の固定位置を変更せずに、それぞれの終端位置２６（２６ａ，２６ｂ）に対応する専用の第２供給管５２を別々に用意することで、ガスの噴射端５６の位置を調整してもよい。

【0027】

図６（Ｂ）は第２洗浄装置３２の第２フランジ４２の上面図である。このように第２フランジ４２には、のぞき穴４４が設けられており、ガスの噴射端５６の位置を確認しながら、ハンドル４５を操作することができる。

【0028】

図７の工程図に基づいて実施形態に係る気水分離器の洗浄方法を説明する（適宜、他の図面も参照する）。まず図４に示すように、気水分離器の構成ユニット２０の下端開口２８を第１洗浄装置３１の第１フランジ４１で密閉する（Ｓ１１）。そして、第１フランジ４１に接続する第１供給管５１から洗浄液を供給し構成ユニット２０の内部に充填させる（Ｓ１２）。

【0029】

次に、構成ユニット２０に充填した洗浄液を排出し（Ｓ１３）、その後に図６（Ａ）に示すように第２洗浄装置３２の第２フランジ４２を、構成ユニット２０の上端開口２９に設置する（Ｓ１４）。そして、第２フランジ４２に接続する第２供給管５２からガスを供給し構成ユニット２０の内周面に付着する異物を吹き飛ばす（Ｓ１５）。そして、第２供給管５２の噴射端５６の位置を変更して、異物が付着し易いか留まり易い個所を集中してガス噴射する（ＥＮＤ）。

【0030】

以上述べた少なくともひとつの実施形態の気水分離器の洗浄装置によれば、気水分離器の構成ユニットの内部を洗浄液で充填することで、その内部に滞留するゴミや粉塵等を確実に除去することが可能となる。

【0031】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0032】

例えば、本実施形態では、第１洗浄装置３１により構成ユニット２０の内部を洗浄液で充填し、この洗浄液を排出してから、第２洗浄装置３２により構成ユニット２０の内周面をガス噴射する例を示した。他の実施形態として、第１洗浄装置３１で洗浄液を充填・排出するのみで、第２洗浄装置３２によるガス噴射を省略する例もある。

【符号の説明】

【0033】

１０…沸騰水型原子炉、１１…給水ノズル、１２…圧力容器、１３…炉心シュラウド、１４…ダウンカマー、１５…燃料集合体、１６…シュラウドヘッド、１７…スタンドパイプ、１８…気水分離器、１９…蒸気乾燥器、２０…構成ユニット、２１…第１ステージ、２２…第２ステージ、２３…固定羽根、２５（２５ａ，２５ｂ）…内筒、２６（２６ａ，２６ｂ）…終端位置、２７（２７ａ，２７ｂ）…外筒、２８…下端開口、２９…上端開口、３１…第１洗浄装置（洗浄装置）、３２…第２洗浄装置（洗浄装置）、３５…支持部材、３６…台座、３７…作業フロア、４０…蒸気ノズル、４１…第１フランジ、４２…第２フランジ、４３…Ｏリング、４４…穴、４５…ハンドル、４６…媒介部材、４７…ストッパ、４８…滑り軸受、５１…第１供給管、５２…第２供給管、５３…分岐、５４…開閉弁、５５…下端、５６…噴射端。

【要約】

【課題】内部に滞留するゴミや粉塵等を確実に除去することができる気水分離器の洗浄技術を提供する。
【解決手段】洗浄装置３１は、気水分離器の構成ユニット２０の下端開口２８を着脱自在に密閉する第１フランジ４１と、この第１フランジ４１に接続され構成ユニット２０の内部に充填させる洗浄液を供給する第１供給管５１、を備える。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】