(57)【要約】【課題】高い気水分離性能を維持しつつ圧力損失の低減を可能とする気水分離器を提供すること、この気水分離器を備え、原子炉出力及び経済性を向上させた沸騰水型原子炉の提供すること。【解決手段】第１段気水分離部３の上方に少なくとも第２段気水分離部４を接続して多段構成とした気水分離器において、ディヒューザ６又は第１段内筒７に備えられるスワラー１２として、棒状に形成され、第１段内筒７の中心に配置されるハブ９と、第１段内筒７の内部を流れる気液混合流の外周部分に遠心力を与える第１旋回羽根８と、内周部分に遠心力を与える第２旋回羽根１０とを備え、第２旋回羽根１０は、第１旋回羽根８が気液混合流に与える遠心力よりも大きな遠心力を気液混合流に与えるように構成されたものを用いた。【選択図】図１
2010043969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気液混合流の流れ方向に沿って複数段の気水分離部を配置してなり、最も上流側に配置される第１段の気水分離部は、ディフューザを介してスタンドパイプの上端に接続された円筒状の第１段内筒と、該第１段内筒の下方に配置され、気液混合流に遠心力を与えて、気液混合流から分離された液体で該第１段内筒の内面に液膜を形成するスワラーと、前記第１段内筒の上方に配置され、前記第１段内筒の内面に形成された液膜を気液混合流から分離する第１段ピックオフリングと、前記第１段内筒の外部を取り囲むように配置され、前記第１段外筒との間に、前記第１段ピックオフリングにより気液混合流から分離された液膜を排出するための第１段排水流路を構成する第１段外筒とからなる気水分離器において、
前記スワラーは、棒状に形成され、前記第１段内筒の中心に配置されるハブと、前記第１段内筒の内部を流れる気液混合流の外周部分に遠心力を与える第１旋回羽根と、内周部分に遠心力を与える第２旋回羽根とを備え、前記第２旋回羽根は、前記第１旋回羽根が気液混合流に与える遠心力よりも大きな遠心力を気液混合流に与えることを特徴とする気液分離器。
【請求項２】
前記スワラーは、前記棒状に形成されたハブと、該ハブの外周にこれと同心に配置された円筒体と、該円筒体の外面に形成された第１旋回羽根と、前記ハブの外面と前記円筒体の内面との間に形成された第２旋回羽根とからなることを特徴とする請求項１に記載の気液分離器。
【請求項３】
前記スワラーは、前記棒状に形成されたハブと、該ハブの外面に形成された第２旋回羽根と、該第２旋回羽根の先端から外向きに形成された第１旋回羽根とからなることを特徴とする請求項１に記載の気液分離器。
【請求項４】
前記第１旋回羽根の先端が、前記第１段内筒の内面に接合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の気液分離器。
【請求項５】
前記第１旋回羽根の先端が、前記ディフューザの内面に接合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の気液分離器。
【請求項６】
前記ハブは、気液混合流の流れ方向に関して、上流側の端部の曲率半径が小さく、下流側の端部の曲率半径が大きい流線形に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の気液分離器。
【請求項７】
冷却水が所定の水位まで満たされた原子炉圧力容器と、シュラウド内に設置された炉心と、炉心の発熱で発生した気液混合流を液滴を含む蒸気と冷却水とに分離する気水分離器と、気水分離器にて分離された液滴を含む蒸気から液滴を除去する蒸気乾燥器とを備えた沸騰水型原子炉において、
前記気水分離器として、気液混合流の流れ方向に沿って複数段の気水分離部を配置してなり、最も上流側に配置される第１段の気水分離部は、ディフューザを介してスタンドパイプの上端に接続された円筒状の第１段内筒と、該第１段内筒の下方に配置され、気液混合流に遠心力を与えて、気液混合流から分離された液体で該第１段内筒の内面に液膜を形成するスワラーと、前記第１段内筒の上方に配置され、前記第１段内筒の内面に形成された液膜を気液混合流から分離する第１段ピックオフリングと、前記第１段内筒の外部を取り囲むように配置され、前記第１段外筒との間に、前記第１段ピックオフリングにより気液混合流から分離された液膜を排出するための第１段排水流路を構成する第１段外筒とからなり、前記スワラーは、棒状に形成され、前記第１段内筒の中心に配置されるハブと、前記第１段内筒の内部を流れる気液混合流の外周部分に遠心力を与える第１旋回羽根と、内周部分に遠心力を与える第２旋回羽根とを備え、前記第２旋回羽根は、前記第１旋回羽根が気液混合流に与える遠心力よりも大きな遠心力を気液混合流に与えるものを備えたことを特徴とする沸騰水型原子炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉で発生した気液混合流から冷却水を分離する気水分離器と、原子炉圧力容器内に炉心と複数の気水分離器とを配置した沸騰水型原子炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントでは、蒸気タービン翼部分でのエロージョンやコロージョン現象をなくしてタービンの健全性を維持するため、炉心の発熱で発生した気液混合流から冷却水を分離する気水分離器と、分離された蒸気に含まれる液滴を除去する蒸気乾燥器とで構成される気水分離システムが使用されており、蒸気に含まれる液滴量を一定値以下にして蒸気タービンに供給する。
【０００３】
図５は、気水分離器を用いた改良型沸騰水型原子炉の一例を示す図であり、原子炉圧力容器１０１内には冷却水が所定の水位まで満たされ、シュラウド１０２内に炉心１０３が設置されている。炉心１０３の発熱で発生した蒸気は、冷却水と混合状態で上部プレナム１０４を経由し、スタンドパイプ２によりシュラウドヘッド１０５に多数設置された気水分離器１に流入して液滴を含む蒸気と冷却水に分離される。
【０００４】
液滴を含む蒸気は、蒸気乾燥器１０６で液滴が除去された上で主蒸気管１０７を経由して、図示していない蒸気タービンに供給されて発電機を駆動する。
【０００５】
このとき、蒸気乾燥器１０６で除去された液滴は、蒸気乾燥器スカート１０８と原子炉圧力容器１０１との間から下方にある冷却水中に戻される。一方、発電機の駆動に使用された蒸気は、図示していない復水器で凝縮され、給水加熱器で加熱された後、給水管１０９から原子炉圧力容器１０１内に給水として戻される。
【０００６】
気水分離器１で分離された冷却水は、給水管１０９から供給される給水と混合された上でダウンカマ１１０内を降下し、インターナルポンプ１１１にて運動エネルギーを与えられ、下部プレナム１１２を経由して炉心１０３に再循環される。
【０００７】
ところで、沸騰水型原子炉に適用される気水分離器１は、気水分離部が多段構成されているものを使用し、これにより必要な気水分離性能が確保出来るようにするのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。この多段構成の気水分離器では、大略、次のようにして気水分離が行われる。
【０００８】
原子炉で発生した蒸気と冷却水との気液混合流は、気水分離器の下端に位置するスタンドパイプに流入し、次いでスタンドパイプの上端に接続されるディフューザ内に配置されたハブ及びその周囲に固定設置された複数の旋回羽根からなるスワラーを通過することにより遠心力を付与されて旋回流となる。さらに、旋回流になった気液混合流は、ディフューザの上端に接続される第１段内筒に流入し、密度が高い冷却水は外周側に液膜を形成して、中心側の液滴を含む蒸気から分離される。分離された蒸気は、第１段ピックオフリングの内側を通過し、液膜の大部分は第１段ピックオフリングの外側を通過して第１段外筒により外部に排水される。
【０００９】
第１段ピックオフリングを通過した液滴を含む蒸気は、遠心力を有しており、第１段気水分離部と同様の構成である第２段気水分離部に流入して遠心力により蒸気から液滴が分離され外部に排水される。このように、従来の気水分離器は必要な気水分離性能が確保できるように気水分離部を多段で設置する構成となっている。
【００１０】
一方、近年においては、原子炉炉心の熱的な余裕を確保しながら発電量を大きくできるようにするため、冷却水の再循環経路中に配置される気水分離器について、圧力損失を低減することが要望されている。
【００１１】
気水分離器の圧力損失を低減する公知技術としては、スタンドパイプと第１段内筒との間にディフーサがなく、流速が相対的に低い第１段内筒にスワラーを設置することにより圧力損失を低減するもの（例えば、特許文献２参照。）、スワラーを第１段円筒内に設け、ハブ径を小さくすることにより圧力損失を大幅に低減するもの（例えば、特許文献３参照。）、及び気液分離性能を維持しながら、圧力損失を低減できるハブ径及びスワラー旋回羽根の出口角度等の寸法・形状について規定したもの（例えば、特許文献４参照。）がある。
【特許文献１】特開平１０―１９７６７８号公報
【特許文献２】実開平８―１３６１号公報
【特許文献３】特開２０００−１５３１１８号公報
【特許文献４】特開２００３−１１４２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献２に開示の技術は、加圧水型原子炉の蒸気発生器を対象としており、ディフューザや直径の細いスタンドパイプを備える構成ではないので、沸騰水型原子炉や改良型沸騰水型原子炉には適用することができない。また、特許文献３に開示の技術は、ハブ径を小さくするほど、またスワラー羽根の出口角度を小さくするほど圧力損失を低減することができるが、その反面、気液混合流に与える遠心力が小さくなるため、気水分離性能が低下する。さらに、特許文献４に開示の技術は、ハブ径をある大きさ以上に維持しながら気液分離性能の維持と圧力損失の低減とを図るものであるので、ハブ径の小径化を図ることが困難で、ハブ径の小径化による圧力損失の低減に改良の余地がある。
【００１３】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、ハブ径の小径化による圧力損失のより一層の低減を図りつつ、気液分離性能の低下抑制を可能とすることにある。
【００１４】
また、本発明の第２の目的は、気水分離器の圧力損失を低減すると共に高い気水分離性能を維持して、原子炉出力の向上及び経済性の向上を可能とする沸騰水型原子炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前記第１の目的を達成するため、第１に、気液混合流の流れ方向に沿って複数段の気水分離部を配置してなり、最も上流側に配置される第１段の気水分離部は、ディフューザを介してスタンドパイプの上端に接続された円筒状の第１段内筒と、該第１段内筒の下方に配置され、気液混合流に遠心力を与えて、気液混合流から分離された液体で該第１段内筒の内面に液膜を形成するスワラーと、前記第１段内筒の上方に配置され、前記第１段内筒の内面に形成された液膜を気液混合流から分離する第１段ピックオフリングと、前記第１段内筒の外部を取り囲むように配置され、前記第１段外筒との間に、前記第１段ピックオフリングにより気液混合流から分離された液膜を排出するための第１段排水流路を構成する第１段外筒とからなる気水分離器において、前記スワラーは、棒状に形成され、前記第１段内筒の中心に配置されるハブと、前記第１段内筒の内部を流れる気液混合流の外周部分に遠心力を与える第１旋回羽根と、内周部分に遠心力を与える第２旋回羽根とを備え、前記第２旋回羽根は、前記第１旋回羽根が気液混合流に与える遠心力よりも大きな遠心力を気液混合流に与えるという構成にした。
【００１６】
本構成によると、ハブを棒状に形成するので、ハブ径を最小限まで小径化でき、気液分離器の圧力損失を最大限まで低減することができる。また、スワラーに第１及び第２の旋回羽根を備え、第２旋回羽根が気液混合流に与える遠心力を、第１旋回羽根が気液混合流に与える遠心力よりも大きくするので、気液混合流の中心部分に含まれる冷却水を効率良く第１段内筒の内面に向かわせることができ、第１段内筒の内面に液膜を形成することができて、高い気水分離性能を発揮することができる。
【００１７】
本発明は第２に、前記第１の気水分離器において、前記スワラーは、前記棒状に形成されたハブと、該ハブの外周にこれと同心に配置された円筒体と、該円筒体の外面に形成された第１旋回羽根と、前記ハブの外面と前記円筒体の内面との間に形成された第２旋回羽根とからなるという構成にした。
【００１８】
本構成によると、第２旋回羽根の外周に円筒体を備えるので、ハブ及び第２旋回羽根に対する第１旋回羽根の取り付けを容易化することができ、スワラーの製造を容易なものにすることができる。
【００１９】
本発明は第３に、前記第１の気水分離器において、前記スワラーは、前記棒状に形成されたハブと、該ハブの外面に形成された第２旋回羽根と、該第２旋回羽根の先端から外向きに形成された第１旋回羽根とからなるという構成にした。
【００２０】
本構成によると、円筒体を有しないので、円筒体を有する場合に比べて、気液分離器の圧力損失を低減することができると共に、第２旋回羽根側の流路から第１旋回羽根側の流路への気液混合流の移動が容易となるので、気液分離を促進することができる。
【００２１】
本発明は第４に、前記第１乃至第３の気水分離器において、前記第１旋回羽根の先端が、前記第１段内筒の内面に接合されているという構成にした。
【００２２】
本構成によると、スワラーをディヒューザの大径部と等しい直径を有する第１段内筒の内面に備えるので、スワラーをディヒューザ内に備える場合に比べて、気液分離器の圧力損失を低減することができる。
【００２３】
本発明は第５に、前記第１乃至第３の気水分離器において、前記第１旋回羽根の先端が、前記ディフューザの内面に接合されているという構成にした。
【００２４】
本構成によると、スワラーをディヒューザ内に備えるので、気液混合流に遠心力を付与しやすく、高い気水分離性能を発揮できると共に、スワラーの小型化及び軽量化を図ることができ、気水分離器の耐震性を高めることができる。
【００２５】
本発明は第６に、前記第１乃至第５の気水分離器において、前記ハブは、気液混合流の流れ方向に関して、上流側の端部の曲率半径が小さく、下流側の端部の曲率半径が大きい流線形に形成されているという構成にした。
【００２６】
本構成によると、棒状のハブを流線型に形成したので、ハブが気液混合流の抵抗要因になりにくく、気液分離器の圧力損失を低減することができる。
【００２７】
本発明は第７に、冷却水が所定の水位まで満たされた原子炉圧力容器と、シュラウド内に設置された炉心と、炉心の発熱で発生した気液混合流を液滴を含む蒸気と冷却水とに分離する気水分離器と、気水分離器にて分離された液滴を含む蒸気から液滴を除去する蒸気乾燥器とを備えた沸騰水型原子炉において、前記気水分離器として、気液混合流の流れ方向に沿って複数段の気水分離部を配置してなり、最も上流側に配置される第１段の気水分離部は、ディフューザを介してスタンドパイプの上端に接続された円筒状の第１段内筒と、該第１段内筒の下方に配置され、気液混合流に遠心力を与えて、気液混合流から分離された液体で該第１段内筒の内面に液膜を形成するスワラーと、前記第１段内筒の上方に配置され、前記第１段内筒の内面に形成された液膜を気液混合流から分離する第１段ピックオフリングと、前記第１段内筒の外部を取り囲むように配置され、前記第１段外筒との間に、前記第１段ピックオフリングにより気液混合流から分離された液膜を排出するための第１段排水流路を構成する第１段外筒とからなり、前記スワラーは、棒状に形成され、前記第１段内筒の中心に配置されるハブと、前記第１段内筒の内部を流れる気液混合流の外周部分に遠心力を与える第１旋回羽根と、内周部分に遠心力を与える第２旋回羽根とを備え、前記第２旋回羽根は、前記第１旋回羽根が気液混合流に与える遠心力よりも大きな遠心力を気液混合流に与えるものを備えるという構成にした。
【００２８】
上述のように、本発明に係る気水分離器は、ハブを棒状に形成するので、ハブ径を最小限まで小径化できて、気液分離器の圧力損失を最大限まで低減できると共に、スワラーに第１及び第２の旋回羽根を備え、第２旋回羽根が気液混合流に与える遠心力を、第１旋回羽根が気液混合流に与える遠心力よりも大きくするので、気液混合流の中心部分に含まれる冷却水を効率良く第１段内筒の内面に向かわせることができて、高い気水分離性能を発揮することができる。よって、この気水分離器を備えた沸騰水型原子炉は、気水混合流の流量の増加を図ることができて、出力の向上及び経済性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
発明の気水分離器は、ハブを棒状に形成すると共に、スワラーに第１及び第２の旋回羽根を備え、第２旋回羽根が気液混合流に与える遠心力を、第１旋回羽根が気液混合流に与える遠心力よりも大きくするので、気液分離器の圧力損失を低減できると共に、高い気水分離性能を発揮することができる。
【００３０】
本発明の沸騰水型原子炉は、気水分離器に備えられるスワラーのハブを棒状に形成すると共に、スワラーに第１及び第２の旋回羽根を備え、第２旋回羽根が気液混合流に与える遠心力を、第１旋回羽根が気液混合流に与える遠心力よりも大きくするので、気水分離器の気水分離性能を高レベルに維持しつつ、圧力損失を大幅に低減することができ、気水混合流の流量の増加、ひいては沸騰水型原子炉の出力の向上及び経済性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る気水分離器及び沸騰水型原子炉の第１実施形態を、図１を参照して説明する。図１は第１実施形態に係る気水分離器の説明図である。なお、第１実施形態に係る沸騰水型原子炉は、図５に示した改良型沸騰水型原子炉に図１の気水分離器を適用したものである。
【００３２】
図１（ａ）に示すように、第１実施形態に係る気水分離器１は、第１段気水分離部３と第２段気水分離部４と、第３段気水分離部５とからなる３段構成になっている。第１段気水分離部３は、シュラウドヘッド１０５上に設置され、上部プレナム１０４（図５参照）内に連通したスタンドパイプ２の上端に接続されたディフューザ６を備えている。ディフューザ６の上端には第１段内筒７が接続され、この第１段内筒７には複数の第１旋回羽根８が接合されている。そして、この第１旋回羽根とハブ９との間には図１（ｂ），（ｃ）に示すらせん状の第２旋回羽根１０が円筒体１１を介して第１旋回羽根と接合されたスワラー１２となる。第１旋回羽根８の内側に第２旋回羽根１０を設けることにより、気液分離性能を維持しながら、更に低圧損化を図っている。
【００３３】
この第１段内筒７の外周には、周方向に配置した複数の仕切り板１３を介して第１段外筒１４が設置されている。そして、第１段内筒７と第１段外筒１４との間には、仕切り板１３によって流路が形成され、第１段外筒１４の下端は下方に開口している。
【００３４】
第２段気水分離部４は、第１段ピックオフリング１５の上に組み立てられた第２段内筒１６、第２段外筒１７及び第２段ピックオフリング１８を有し、第２段外筒１７の下端には、第２段排水口が設けてある。
【００３５】
第３段気水分離部５は、第２段ピックオフリング１８上に組み立てられた第３段内筒１９、第３段外筒２０及び第３段ピックオフリング２１を有し、第３段外筒１８の下端には、第３段排水口が設けてある。
【００３６】
次に、以上のように構成された本実施形態に係る気水分離器１内を流れる気液混合流の動作について説明する。蒸気と冷却水との気液混合流が、上部プレナム１０４からシュラウドヘッド１０５に接続したスタンドパイプ２に流入し、第１段内筒７内部に設置され第１旋回羽根８、第２旋回羽根１０及びハブ９から構成されるスワラー１２に供給される。気液混合流の外周部分は、第１旋回羽根８にて遠心力を付与され、中央部分は、第２旋回羽根１０にて第１旋回羽根８よりも大きな遠心力が付与され、第１旋回羽根８の流路からの流れに合流して第１段内筒内７で蒸気中の液滴から液膜への変換が促進される。分離された液膜の８０〜９０％以上は、第１段ピックオフリング１５で分離され、第１内筒内側７と第１外筒１４外側の圧力差により第１段内筒７と第１段外筒１４の間を流下し、排水される。第１段ピックオフリング１５を通過した液滴を含んだ蒸気及び液膜は、第２段内筒１６に流入し、遠心力により第１段内筒の時と同じ様に液滴から液膜への変換が促進され、液膜は第２段ピックオフリング１８で液膜が分離される。分離された液膜は、第２内筒１６内側と第２外筒１７外側の圧力差により第２段内筒１６と第２段外筒１７の間を流下して第２段排水口から排出され、第１段外筒１４の外面に沿って流下する。このとき、排水とともに第２段排水口から流出した蒸気は気水分離器１の外部を上昇する。
【００３７】
第２段ピックオフリング１８を通過して第３段内筒１９に流入する蒸気に含まれる液滴は、遠心力によって第３段内筒１９の内壁に付着し、第３段ピックオフリング２１で分離され、第３段内筒１９内側と第３段外筒２０外側の圧力差により第３段内１９筒と第３段外筒の間を流下して第３段排水口から排出され、第２段外筒１７の外面に沿って流下する。このとき、排水とともに第３段排水口から流出した蒸気は気水分離器１の外部を上昇する。
【００３８】
本実施形態の気水分離器におけるスワラー１２の詳細を図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示す。スワラー１２は、第１旋回羽根８、第２旋回羽根１０、ハブ９及び円筒体１１とで構成される。なお、図（ｂ）においては、８枚の第１旋回羽根８が備えられているが、本発明の要旨は８枚に限定されるものではなく、６枚乃至８枚程度にすればよい。第２旋回羽根１０は、円筒１１内に設けたらせん状の構造であり、ハブ９は円錐と半球で構成される流線形の下端部９ａ、円柱状の本体部９ｂ、円錐と半球で構成される流線形の上端部９ｃで構成されている。第２旋回羽根１０は円柱状の本体部９ｂに設置されている。なお、前記ハブの上端部９ｃは平坦状にカットしてもよい。また、円筒体１１には、円筒体１１の内周側から外周側に貫通する切込みを入れることもできる。このようにすると、切込みを通して円筒体１１の内外に気液混合流を移動させることができるので、より高い気液分離性能が得られる。
【００３９】
本実施形態に係る気液分離器は、ハブ９を棒状に形成しているので、ハブ径を最小限まで小径化でき、気液分離器の圧力損失を最大限まで低減することができる。また、スワラー１２に第１及び第２の旋回羽根８，１０を備え、第２旋回羽根１０が気液混合流に与える遠心力を、第１旋回羽根８が気液混合流に与える遠心力よりも大きくするので、気液混合流の中心部分に含まれる冷却水を効率良く第１段内筒７の内面に向かわせることができ、第１段内筒７の内面に液膜を形成することができて、高い気水分離性能を発揮することができる。また、本例の気水分離器は、第２旋回羽根１０の外周に円筒体１１を備えるので、ハブ９及び第２旋回羽根１０に対する第１旋回羽根８の取り付けを容易化することができ、スワラーの製造を容易なものにすることができる。さらに、本例の気水分離器は、スワラー１２を第１段内筒７の内面に備えるので、スワラー１２をディヒューザ６内に備える場合に比べて、気液分離器の圧力損失を低減することができる。
【００４０】
以下、本発明に係る気水分離器及び沸騰水型原子炉の第２実施形態を、図２を参照して説明する。図２は第２実施形態に係る気水分離器の説明図である。なお、第２実施形態に係る沸騰水型原子炉は、図５に示した改良型沸騰水型原子炉に図１の気水分離器を適用したものである。
【００４１】
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、第２実施形態に係る気液分離器は、第２旋回羽根１０を複数枚の羽根をもって構成すると共に、円筒体１１を省略し、第２旋回羽根１０の先端部に直接第１旋回羽根８を形成したことを特徴とする。
【００４２】
本例の気液分離器は、第１旋回羽根８と第２旋回羽根１０との間に円筒体１１を有しないので、円筒体１１を有する場合に比べて、気液分離器の圧力損失を低減できると共に、第２旋回羽根１０側の流路から第１旋回羽根８側の流路への気液混合流の移動が容易で、気液分離を促進することができる。
【００４３】
以下、本発明に係る気水分離器及び沸騰水型原子炉の第３実施形態を、図３を参照して説明する。図３は第３実施形態に係る気水分離器の説明図である。なお、第３実施形態に係る沸騰水型原子炉は、図５に示した改良型沸騰水型原子炉に図１の気水分離器を適用したものである。
【００４４】
図３に示すように、第３実施形態に係る気液分離器は、ディフューザ６の内部にスワラー１２を備えたことを特徴とする。
【００４５】
本例の気液分離器は、流路面積の小さいスタンドパイプ２内を流れる高速の気液混合流に第１旋回羽根８、第２旋回羽根１０及びハブ９から構成されるスワラー１２を配置して旋回力を与えるため、第１段気液分離部３での気液分離性能を向上さえると共に、スワラー１２の重量を低減でき、耐震性を向上することができる。
【００４６】
なお、図３においては、図１に示した第１実施形態に係るスワラー１２をディフューザ６の内部に備えた例が示されているが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、図２に示した第２実施形態に係るスワラー１２をディフューザ６の内部に備えることも、もちろん可能である。
【００４７】
以下に、本発明に係る気液分離器の特徴と機能とを、従来技術と対比して説明する。
【００４８】
気水分離器の圧力損失の大部分を示す加速損失を低減する方法の一つに、ハブ径を小さくして軸方向の流速を低減する方法がある。しかし、ハブ径を小さくする方法では軸方向の流速の低減と共に、気液分離に影響する周方向の流速も低下するために、気液分離性能が悪くなる。さらに、ハブ径が小さくなると、ハブに接合している旋回羽根の出口角度が小さくなるために、気液分離の設計要求値を確保しながら圧力損失を低減するには限界がある。
【００４９】
図４（ａ）に従来技術の第１段内筒、ハブ及び旋回羽根を下流（上方）から見た時の横断面図を模式的に示す。また、図４（ｂ）に、そのときの内筒に接合する旋回羽根の外側出口角度とハブに接合する内側出口角度の関係を旋回羽根８枚の場合について模式的に示す。
【００５０】
従来技術では、外側出口角度は大きいにも係わらず、内側出口角度はハブ径が小さく、周方向の長さが短いために大きくできない。ハブ径を小さくすると、内側出口角度が小さくなるために、周方向の旋回速度が低下し、ハブ近傍の円筒中心部では混合流体に遠心力が十分に与えられず気液分離性能が低下する。
【００５１】
これに対して、第１旋回羽根８、第２旋回羽根１０及びハブ９によりスワラー１２を構成し、気液混合流の流路を確保しながら遠心力を大きくした第２旋回羽根１０を第１旋回羽根８の内側に設けている本発明では、ハブ９の近くにおける円筒中心部の遠心力を確保できるので、気液分離の設計要求値を満足しながら、更に圧力損失を低減することができる。
【００５２】
なお、本発明に係る気水分離器は、新設される原子炉のみならず、現在運転されている原子炉の気水分離器と交換することにより、原子炉の出力向上及び経済性向上を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態に係る気水分離器の説明図である。
【図２】第２実施形態に係る気水分離器の説明図である。
【図３】第３実施形態に係る気水分離器の説明図である。
【図４】旋回羽根の外側の出口角度と内側の出口角度の関係を示す図である。
【図５】改良型沸騰水型原子炉の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…気水分離器、２…スタンドパイプ、３…第１段気水分離部、４…第２段気水分離、５…第３段気水分離部、６…ディフューザ、７…第１段内筒、８…第１旋回羽根、９…ハブ  １０…第２旋回羽根、１１…円筒、１２…スワラー、１３…仕切り板、１４…第１段外筒、１５…第１段ピックオフリング、１６…第２段内筒、１７…第２段外筒、１８…第２段ピックオフリング、１９…第３段内筒、２０…第３段外筒、２１…第３段ピックオフリング、１０１…原子炉圧力容器、１０２…シュラウド、１０３…炉心、１０４…上部プレナム、１０５…シュラウドヘッド、１０６…蒸気乾燥器、１０７…主蒸気配管、１０８…蒸気乾燥器スカート、１０９…給水管、１１０…ダウンカマ、１１１…インターナルポンプ、１１２…下部プレナム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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