(57)【要約】【課題】二重伝熱管蒸気発生器の伝熱管内管および伝熱管外管の破損検出により貫通リークの発生を未然に防止する機能を損なわずに、微小な破損孔が発生した際に破損孔の自己閉塞を促進する。【解決手段】実施形態によれば、蒸気発生器１は、外容器５と、液体ナトリウムが外側を流れる伝熱管外管３と、伝熱管外管３との間にキャリアガスが内包される環状のギャップ部２１を形成し内側に水および蒸気が流れる伝熱管内管４と、ナトリウム入口側管板７およびナトリウム出口側管板６と、給水側管板８と、蒸気側管板９とを備える。ギャップ部２１の内圧は、液体ナトリウムの圧力よりも高く、かつ水および蒸気の圧力よりも低い。キャリアガスには、液体ナトリウムとの反応により固体生成物を生ずる固体生成物生成用物質が混合されている。【選択図】図１
2014035150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱側流体である液体ナトリウムの熱によって被加熱側流体である給水を加熱して蒸気を発生させる蒸気発生器であって、
前記液体ナトリウムを内包するための外容器と、
前記外容器に収納されて、前記液体ナトリウムと少なくとも外側の一部が接触するための外管と、該外管の内部に沿ってキャリアガスが内包されるための環状のギャップ部を形成し内側に水および蒸気の流路を形成する内管とからなり、前記液体ナトリウムからの熱を前記水へ伝達するための二重管とを備え、
前記キャリアガスには、前記液体ナトリウムとの反応により固体生成物を生ずる固体生成物生成用物質が混合されることを特徴とする蒸気発生器。
【請求項２】
加熱側流体である液体ナトリウムの熱によって被加熱側流体である給水を加熱して蒸気を発生させる蒸気発生器であって、
前記液体ナトリウムを内包するための外容器と、
前記外容器に収納されて、前記液体ナトリウムと少なくとも外側の一部が接触するための伝熱管外管と、
前記伝熱管外管の内部に沿って設けられて前記伝熱管外管との間にキャリアガスが内包されるための環状のギャップ部を形成し内側に水および蒸気の流路を形成するとともに前記伝熱管外管の両端から突出して延びる伝熱管内管と、
前記伝熱管外管の前記液体ナトリウムの入口側相当部分および前記液体ナトリウムの出口側相当部分をそれぞれ拘束し前記外容器内でかつ前記伝熱管外管の外側に前記液体ナトリウムを収納する空間を形成するように前記伝熱管外管の両端にそれぞれ配設されたナトリウム入口側管板およびナトリウム出口側管板と、
前記伝熱管内管の前記給水側の端部を拘束し、前記外容器内に前記ナトリウム出口側管板とともに前記ギャップ部に連通して前記キャリアガスが内包されるための第１のガスプレナム部を形成する給水側管板と、
前記伝熱管内管の前記蒸気側の端部を拘束し、前記外容器内に前記ナトリウム入口側管板とともに前記ギャップ部に連通して前記キャリアガスが内包されるための第２のガスプレナム部を形成する蒸気側管板と、
を備え、
前記ギャップ部、前記第１のガスプレナム部および前記第２のガスプレナム部の内圧は、前記液体ナトリウムの圧力よりも高く設定可能であって、
前記キャリアガスには、前記液体ナトリウムとの反応により固体生成物を生ずる固体生成物生成用物質が混合される、
ことを特徴とする蒸気発生器。
【請求項３】
前記固体生成物生成用物質は、二酸化炭素を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸気発生器。
【請求項４】
前記二酸化炭素は、超臨界状態であることを特徴とする請求項３に記載の蒸気発生器。
【請求項５】
前記固体生成物生成用物質は、炭酸塩を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の蒸気発生器。
【請求項６】
前記キャリアガスには、前記固体生成物の生成反応を促進する炭酸塩粉末が混合されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の蒸気発生器。
【請求項７】
前記伝熱管外管の内面に前記固体生成物生成用物質としての炭酸塩が塗布されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の蒸気発生器。
【請求項８】
前記ギャップ部と接続される検出配管と、
前記検出配管に設けられて前記固体生成物生成用物質の前記キャリアガス中の濃度を検出する検出部と、
前記検出配管に設けられて前記ギャップ部内の前記固体生成物生成用物質が混合された前記キャリアガスを前記検出部に移動させるポンプと、
前記検出部からの信号に基づき前記固体生成物生成用物質の濃度を制御する制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の蒸気発生器。
【請求項９】
加熱側流体である液体ナトリウムの熱によって被加熱側流体である給水を加熱して蒸気を発生させる蒸気発生器の二重伝熱管であって、
前記液体ナトリウムと少なくとも外側の一部が接触するための伝熱管外管と、
前記伝熱管外管の内部に沿って設けられて前記伝熱管外管との間にキャリアガスが内包されるための環状のギャップ部を形成し内側に水および蒸気の流路を形成するとともに前記伝熱管外管の両端から突出して延びる伝熱管内管と、
を有し、
前記キャリアガスには、前記液体ナトリウムとの反応により固体生成物を生ずる固体生成物生成用物質が混合される、
ことを特徴とする二重伝熱管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二重伝熱管を有する蒸気発生器および二重伝熱管に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体金属冷却型高速炉プラントでは一般に、冷却材として液体ナトリウムが用いられる。したがって、高速炉の蒸気発生器（ＳＧ）は、液体ナトリウムと水とが熱交換を行っている。この液体ナトリウムは、水と激しい化学反応を生じる。そのため、ＳＧ内で伝熱管が破損する事故が発生した場合、水素をはじめとするさまざまな反応生成物や反応生成熱が発生する。特に、発生水素による過大な圧力は、配管及び機器の健全性に強い影響を持つ。したがって、液体ナトリウムと水との熱交換器であるＳＧには、とりわけ高い信頼性が要求される。
【０００３】
液体ナトリウム冷却高速炉において、ＳＧ伝熱管に水漏洩が生じた場合には、隣接する伝熱管を破損して大規模な水漏洩事故を誘発するおそれがある。このため、迅速に水漏洩を検出して事故を未然に防止し、ナトリウムと水の反応規模を最小限に抑制する必要がある。
【０００４】
液体ナトリウムと水で熱交換を行う蒸気発生器の信頼性を向上させる対策として、液体ナトリウムと水とを外管、内管の二重の境界で隔離する二重伝熱管が知られている。このような蒸気発生器においては、内管と外管との間隙に不活性ガスを流入させて漏洩検知を可能としている。この際、不活性ガスの圧力は、内管内側流体である水、蒸気の圧力よりも低く、外管の外側の流体であるナトリウムの圧力よりも高い圧力としている。
【０００５】
万一、内管にリークが生じた場合は、内管の内部から高温の水または蒸気が間隙に流入してくるためこれを検知する。また、外管にリークが生じた場合は、間隙から外管外部のナトリウム側に不活性ガスが流出するため、不活性ガスの圧力の低下を検知するかまたはナトリウム側で不活性ガスを検知する。
【０００６】
なお、単管の伝熱管を有する蒸気発生器の場合には、伝熱管にごく微小な破損孔が生じたときに、破損孔付近でナトリウムと水の化学反応が生じ、発生する反応生成物の影響によって破損孔が自己閉塞することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３０４７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したような二重伝熱管を有し、伝熱管外管の外側の液体ナトリウムと、伝熱管内管の中を流れる水および蒸気の間で熱交換を行い、伝熱管外管と伝熱管内管の間にギャップ部を有する蒸気発生器において、伝熱管外管に微小な破損孔（クラック等）が発生した場合を考える。
【０００９】
この場合、ギャップ内を介して外管の破損孔からナトリウム側に流入する不活性ガスが非常に微量であるために検出が困難である。また、二重伝熱管では外管に破損孔が発生してもナトリウムと水の化学反応は発生しないため、単管の伝熱管で見られる様な破損孔の自己閉塞の効果を有さないという課題があった。
【００１０】
本発明の実施形態は上述した課題を解決するためになされたものであり、二重伝熱管蒸気発生器の伝熱管内管および伝熱管外管の破損検出により貫通リークの発生を未然に防止する機能を損なわずに、伝熱管外管に微小な破損孔が発生した際に破損孔の自己閉塞を促進できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態は、加熱側流体である液体ナトリウムの熱によって被加熱側流体である給水を加熱して蒸気を発生させる蒸気発生器であって、前記液体ナトリウムを内包するための外容器と、前記外容器に収納されて、前記液体ナトリウムと少なくとも外側の一部が接触するための外管と、該外管の内部に沿ってキャリアガスが内包されるための環状のギャップ部を形成し内側に水および蒸気の流路を形成する内管とからなり、前記液体ナトリウムからの熱を前記水へ伝達するための二重管とを備え、前記キャリアガスには、前記液体ナトリウムとの反応により固体生成物を生ずる固体生成物生成用物質が混合されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の実施形態は、加熱側流体である液体ナトリウムの熱によって被加熱側流体である給水を加熱して蒸気を発生させる蒸気発生器であって、前記液体ナトリウムを内包するための外容器と、前記外容器に収納されて、前記液体ナトリウムと少なくとも外側の一部が接触するための伝熱管外管と、前記伝熱管外管の内部に沿って設けられて前記伝熱管外管との間にキャリアガスが内包されるための環状のギャップ部を形成し内側に水および蒸気の流路を形成するとともに前記伝熱管外管の両端から突出して延びる伝熱管内管と、前記伝熱管外管の前記液体ナトリウムの入口側相当部分および前記液体ナトリウムの出口側相当部分をそれぞれ拘束し前記外容器内でかつ前記伝熱管外管の外側に前記液体ナトリウムを収納する空間を形成するように前記伝熱管外管の両端にそれぞれ配設されたナトリウム入口側管板およびナトリウム出口側管板と、前記伝熱管内管の前記給水側の端部を拘束し、前記外容器内に前記ナトリウム出口側管板とともに前記ギャップ部に連通して前記キャリアガスが内包されるための第１のガスプレナム部を形成する給水側管板と、前記伝熱管内管の前記蒸気側の端部を拘束し、前記外容器内に前記ナトリウム入口側管板とともに前記ギャップ部に連通して前記キャリアガスが内包されるための第２のガスプレナム部を形成する蒸気側管板と、を備え、前記ギャップ部、前記第１のガスプレナム部および前記第２のガスプレナム部の内圧は、前記液体ナトリウムの圧力よりも高く設定可能であって、前記キャリアガスには、前記液体ナトリウムとの反応により固体生成物を生ずる固体生成物生成用物質が混合される、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の実施形態は、加熱側流体である液体ナトリウムの熱によって被加熱側流体である給水を加熱して蒸気を発生させる蒸気発生器の二重伝熱管であって、前記液体ナトリウムと少なくとも外側の一部が接触するための伝熱管外管と、前記伝熱管外管の内部に沿って設けられて前記伝熱管外管との間にキャリアガスが内包されるための環状のギャップ部を形成し内側に水および蒸気の流路を形成するとともに前記伝熱管外管の両端から突出して延びる伝熱管内管と、を有し、前記キャリアガスには、前記液体ナトリウムとの反応により固体生成物を生ずる固体生成物生成用物質が混合される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態によれば、二重伝熱管蒸気発生器の伝熱管内管および伝熱管外管の破損検出により貫通リークの発生を未然に防止する機能を損なわずに、伝熱管外管に微小な破損孔が発生した際に破損孔の自己閉塞を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１および第２の実施形態に係る蒸気発生器の一部分の構成を示す概念的な立断面図である。
【図２】第１および第２の実施形態に係る蒸気発生器の二重伝熱管の構成を示す横断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る蒸気発生器の二重伝熱管の伝熱管外管が破損した場合の効果を示す横断面図であり、（ａ）は漏えい状態、（ｂ）は漏えい後に閉塞した状態を示す。
【図４】第３の実施形態に係る蒸気発生器の伝熱管部を示す概念的な立断面図である。
【図５】第３の実施形態に係る蒸気発生器の二重伝熱管の構成を示す横断面図である。
【図６】第４の実施形態に係る蒸気発生器の一部分の構成を示す概念的な立断面図である。
【図７】第５の実施形態に係る蒸気発生器の一部分の構成を示す概念的な立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る蒸気発生器および二重伝熱管について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１に、第１の実施形態に係る蒸気発生器の一部分の構成を示す概念的な立断面図を示す。また、図２に、第１の実施形態に係る蒸気発生器の二重伝熱管の構成を示す横断面図を示す。
【００１８】
蒸気発生器１は、外容器５を有し、外容器５には、給水を蒸気発生器１に移送する給水管１３、蒸気発生器１で発生した蒸気を蒸気発生器１外に移送する主蒸気管１４、蒸気発生器１の加熱源となる液体ナトリウムを蒸気発生器に移送するナトリウム入口配管１５および蒸気発生器１で熱交換した後の液体ナトリウムを蒸気発生器１から移送するナトリウム出口配管１６と接続している。
【００１９】
外容器５内には、複数の二重伝熱管２が収納されている。ただし、図１ではそのうちの１本だけを示している。各二重伝熱管２は、上下に延びて互いに平行に配設されている。各二重伝熱管２は、伝熱管外管３と伝熱管内管４を有している。
【００２０】
伝熱管外管３の外側は液体ナトリウムが流れるナトリウム側流路１１であり、また、伝熱管内管４内は給水および給水が蒸発した蒸気が流れる水・蒸気側流路１２である。
【００２１】
伝熱管内管４は、伝熱管外管３の内部に沿って設けられ、伝熱管内管４と伝熱管外管３との間には環状のギャップ部２１が形成されている。伝熱管内管４は伝熱管外管３の両端から突出して延びている。
【００２２】
外容器５の給水管１３との接続部の高さより高く、外容器５のナトリウム出口配管１６との接続部の高さよりも低い高さの範囲に、給水側管板８およびナトリウム出口側管板６が、それぞれ水平に広がるように周囲を外容器５に接続して設けられている。ナトリウム出口側管板６は給水側管板８よりも高い位置に設けられている。
【００２３】
外容器５のナトリウム入口配管１５との接続部の高さよりも高く、外容器５の主蒸気管１４との接続部の高さより低い高さの範囲に、蒸気側管板９およびナトリウム入口側管板７が、それぞれ水平に広がるように周囲を外容器５の内側に接続して設けられている。蒸気側管板９はナトリウム入口側管板７よりも高い位置に設けられている。
【００２４】
給水側管板８、ナトリウム出口側管板６、蒸気側管板９およびナトリウム入口側管板７それぞれと外容器５との間は、溶接等によりシールされている。
【００２５】
給水側管板８および蒸気側管板９それぞれには、伝熱管内管４と接続するための複数の貫通孔が形成されている。また、ナトリウム出口側管板６およびナトリウム入口側管板７それぞれには、伝熱管外管３と接続するための複数の貫通孔が形成されている。
【００２６】
伝熱管外管３のナトリウム入口側およびナトリウム出口側の両端部の開口はそれぞれ、ナトリウム入口側管板７およびナトリウム出口側管板６のそれぞれに形成された貫通孔に連通している。伝熱管外管３は、その両端がナトリウム入口側管板７およびナトリウム出口側管板６と接続され、接続部はシールされている。
【００２７】
ナトリウム入口側管板７およびナトリウム出口側管板６は、外容器５の内側で、かつ伝熱管外管３の外側とともに液体ナトリウムを収納する空間を形成する。
【００２８】
伝熱管内管４の給水側および蒸気側の両端部の開口はそれぞれ、給水側管板８および蒸気側管板９のそれぞれに形成された貫通孔に連通している。伝熱管内管４は、その両端部が給水側管板８および主蒸気側管板９と接続され、接続部はシールされている。
【００２９】
ナトリウム出口側管板６、給水側管板８および外容器５により下部ガスプレナム２３が形成される。また、ナトリウム入口側管板７、蒸気側管板９および外容器５により上部ガスプレナム２４が形成される。
【００３０】
下部ガスプレナム２３および上部ガスプレナム２４はギャップ部２１を介して連通しており、ガスが封入されている。封入ガスは、たとえばヘリウムなどの不活性ガスである。この不活性ガスが封入されている圧力は、液体ナトリウムの圧力よりも高く、かつ前記水および蒸気の圧力よりも低い圧力に維持されている。
【００３１】
封入ガスには、液体ナトリウムと反応することにより固体生成物を生ずる固体生成物生成用物質が混合されている。この固体生成物生成用物質は封入ガスによって搬送されるので、ここでは封入ガスをキャリアガスと呼ぶ。
【００３２】
固体生成物生成用物質としては、たとえば、二酸化炭素、超臨界二酸化炭素、炭酸塩などを使用することでよい。また、これらをギャップ部２１へ流入させるには、これらをキャリアガスに混合した混合ガスを下部ガスプレナム２３あるいは上部ガスプレナム２４からギャップ部２１に流入させることにより行う。
【００３３】
この結果、ギャップ部２１、下部ガスプレナム２３、上部ガスプレナム２４には、混合ガスが封入された状態となる。
【００３４】
この形態の蒸気発生器１が正常な状態においては、高温の液体ナトリウム部がナトリウム入口配管１５から流入し、外容器５内で各二重伝熱管２の伝熱管外管３の外側の領域を下降しながら、二重伝熱管２の伝熱管内管４を上昇する非加熱流体との間で熱交換しながら温度が低下した状態でナトリウム出口配管１６より流出する。
【００３５】
また、給水管１３より流入した給水は、各二重伝熱管２の伝熱管内管４内に流入して、伝熱管内管４内を上昇しながら、二重伝熱管２の伝熱管外管３の外側を下降する液体ナトリウムとの熱交換により加熱されながら伝熱管内管４内を上昇し、二相流、蒸気に状態を変化させ蒸気の状態で伝熱管内管４を出た後、主蒸気管１４から流出する。
【００３６】
加熱流体であるナトリウムと、非加熱流体である水、二相流、蒸気との熱交換は、伝熱管外管３、ギャップ部２１および伝熱管内管４を介して行われる。このため、ギャップ部２１は伝熱性能を向上させるために、たとえば、通気性を確保し、かつ伝熱性能も確保できることから、金属製の繊維を網状にした組網線を伝熱管外管３の内面と伝熱管内管４の外面に接触させるようにギャップ部２１内に入れた構成がとられる。
【００３７】
図３は、第１の実施形態に係る蒸気発生器の二重伝熱管の伝熱管外管が破損した場合の効果を示す横断面図であり、（ａ）は漏えい状態、（ｂ）は漏えい後に閉塞した状態を示す。
【００３８】
伝熱管外管３にクラック等の微小な破損孔３１が発生した場合、ギャップ部２１に内包されているキャリアガスに固体生成物生成用物質が混合した混合ガスの圧力が、伝熱管外管３の外側の液体ナトリウムの圧力より高いので、混合ガスは破損孔３１から液体ナトリウム側へ流出する（図３（ａ））。
【００３９】
公開されている液体ナトリウムに二酸化炭素を吹き付ける実験結果（「ナトリウム／二酸化炭素反応に関する試験研究」日本原子力学会和文論文誌，Vol.7，No.4（2008））によれば、約６００℃程度未満の領域では反応は短時間で終息し、反応生成物の主成分は炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）である。
【００４０】
また、別の公開資料（「安全性と低コスト両立した次世代高速増殖炉用発電技術にめど」平成22年2月19日、国立大学法人  東京工業大学）によれば、３００℃〜５００℃の溶融ナトリウム中への二酸化炭素ガスの注入試験では、ナトリウム・水反応のような激しい反応は生じず、さらに二酸化炭素温度が２５０℃以下では反応は生じない。
【００４１】
また、２０ＭＰａの超臨界状態の二酸化炭素がフィンプレート亀裂部から常圧溶融ナトリウム側の狭隘な流路チャンネルに噴き出した場合、急激な断熱膨張が生じるため二酸化炭素はドライアイス温度程度まで急冷され、その段階では上記の理由により金属ナトリウムと反応しないまま流路チャンネルからナトリウムを排斥する。
【００４２】
その後、周囲からの伝熱により低温二酸化炭素が再び加熱されやがてナトリウムとの反応温度に達した段階で反応生成物が狭隘な流路内に生成することにより、このチャンネルを完全にふさぐ形となり、その段階でナトリウムとの反応が終息する。
【００４３】
このような知見から、本実施形態においては、微小な破損孔３１から混合ガスが液体ナトリウム中に噴き出すと、混合ガス中の固体生成物生成用物質は液体ナトリウムと接触して化学反応を生じ、固体生成物を生ずる。固体生成物は、たとえば、固体生成物生成用物質が二酸化炭素の場合は、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）が主成分である。
【００４４】
この際、発生する化学反応は、微小な破損孔３１の周囲の微小な表面領域で発生するため、固体生成物は反応表面に薄膜状に形成されて微小な破損孔３１の周囲に固定され、破損孔の自己閉塞を促進させる効果を有する。
【００４５】
また、伝熱管外管３に破損孔が発生した場合には、ギャップ部２１内のガス圧力低下あるいは化合物と同時に流出する不活性ガスをナトリウム側に配置された図示しないガス検出器により検出することができる。また、伝熱管内管４に破損孔が発生した場合には、ギャップ部２１に流入する水・蒸気をギャップ部２１に連通するラインに設置される図示しない検出計により検出を行うことができる。
【００４６】
このように検出機能を損なわずに、かつ伝熱管外管３に発生した微小な破損孔３１の自己閉塞がなされるため、伝熱管内管４および伝熱管外管３の双方を貫通する貫通リークの発生は未然に防止することが可能である。この作用によって、貫通リークの発生を未然に防止する機能を損なわずに、伝熱管外管３に微小な破損が発生した際に破損孔の自己閉塞を促進することができる。
【００４７】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係る蒸気発生器について説明する。
【００４８】
本実施形態は、構成上は第１の実施形態と同じである。本実施形態では、第１の実施形態における混合ガスに、さらに炭酸塩の粉末を混合した混合物（以下、「混合流体」という。）をギャップ部２１に封入している。
【００４９】
炭酸塩としては、たとえば炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）でよい。炭酸塩の場合は、粉末状態の炭酸塩を下部ガスプレナム２３あるいは上部ガスプレナム２４に供給し、これをキャリアガスに混合した混合流体を下部ガスプレナム２３あるいは上部ガスプレナム２４からギャップ部２１に流入させることにより行う。
【００５０】
このように構成された本実施形態において、伝熱管外管３に破損孔３１が発生した場合、微小な破損孔３１から混合ガスが液体ナトリウム中に流出して、混合ガス中の固体生成物生成用物質は液体ナトリウムと接触して化学反応を生じ、固体生成物を生ずる。
【００５１】
化合物と液体ナトリウムとの化学反応は発熱反応であり、化学反応が継続して発生した場合には破損孔３１周辺の温度が上昇することになる。混合流体の一部として混合ガスと共にギャップ内に混入させた炭酸塩粉末は、混合ガスとともに伝熱管外管３の外側に流出する。炭酸塩粉末はこの反応熱によって熱分解を起こし、二酸化炭素と酸化物（例えば、ＭｇＯ等）を生成する。
【００５２】
このため、固体化合物（Ｎａ２ＣＯ３）の生成反応が促進される。また、熱分解によって得られる酸化物は液体ナトリウム存在下で還元されて金属ナトリウムと合金となるため、破損孔３１周辺で薄膜層を形成する反応が促進される。
【００５３】
以上のような本実施形態における作用によって、伝熱管外管３に微小な破損孔あるいはそれ以上の破損孔が発生した場合にも自己閉塞を促進する効果を向上することができる。
【００５４】
［第３の実施形態］
図４は、第３の実施形態に係る蒸気発生器の伝熱管部を示す概念的な立断面図である。また、図５は、第３の実施形態に係る蒸気発生器の二重伝熱管の構成を示す横断面図である。
【００５５】
本実施形態は第２の実施形態の変形であり、伝熱管外管３の内面に炭酸塩を塗布した炭酸塩塗布部３３を有する。炭酸塩は、たとえば炭酸マグネシウム（例えば、ＭｇＣＯ3等）でよい。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００５６】
このように構成された本実施形態において、伝熱管外管３に破損孔３１が発生した場合には、固体生成物生成用物質と液体ナトリウムとの反応生成物である固体化合物とともに、ナトリウムとマグネシウムの合金の薄膜層が形成される。このような作用によって、伝熱管外管３に微小な破損孔あるいはそれ以上の破損孔が発生した場合にも自己閉塞を促進する効果を向上することができる。
【００５７】
［第４の実施形態］
図６は、第４の実施形態に係る蒸気発生器の一部分の構成を示す概念的な立断面図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。
【００５８】
上部ガスプレナム２４から混合ガスを引き出し、下部ガスプレナム２３に戻す循環配管４１が設けられている。循環配管４１には、検出部４２および循環ポンプ４３が設けられている。
【００５９】
循環ポンプ４３は、混合ガスを、上部ガスプレナム２４、循環配管４１、下部ガスプレナム２３、ギャップ部２１の流路内を循環させる。検出部４２は、混合ガス中の固体生成物生成用物質の混合割合を検出する。
【００６０】
また、キャリアガスを貯蔵するガス貯槽４８、キャリアガスをガス貯槽４８から循環配管４１に供給するガスポンプ４９、ガス貯槽４８側と循環配管４１側を区切るガス供給弁５０が設けられている。
【００６１】
また、固体生成物生成用物質を貯蔵する生成用物質貯槽４５、固体生成物生成用物質を生成用物質貯槽４５から循環配管４１に供給する生成用物質ポンプ４６、生成用物質貯槽４５側と循環配管４１側を区切る生成用物質供給弁４７が設けられている。また、混合ガスを循環配管４１から系外に排出するための排出弁４４が設けられている。
【００６２】
また、制御部６０が設けられており、検出部４２からの検出結果を入力として、ガスポンプ４９および生成用物質ポンプ４６に起動停止指令を、また、ガス供給弁５０、生成用物質供給弁４７および排出弁４４に開閉指令を出力する。
【００６３】
制御部６０は、検出部４２から混合ガス中の固体生成物生成用物質の混合割合が規定値より低いとの信号を受けた場合は、固体生成物生成用物質の混合割合を増加させる方向に指令を発する。
【００６４】
すなわち、排出弁４４を開き循環配管４１から混合ガスの一部を系外に排出するとともに、生成用物質ポンプ４６に起動指令、生成用物質供給弁４７に開指令を発する。
【００６５】
反対に、検出部４２から混合ガス中の固体生成物生成用物質の混合割合が規定値より高いとの信号を受けた場合は、固体生成物生成用物質の混合割合を減少させる方向に指令を発する。
【００６６】
すなわち、排出弁４４を開き循環配管４１から混合ガスの一部を系外に排出するとともに、ガスポンプ４９に起動指令、ガス供給弁５０に開指令を発する。
【００６７】
このように構成された本実施形態において、炭酸塩を混合した混合物質を混合比一定で流入することができる。これにより、伝熱管外管３に破損孔が発生した場合において液体ナトリウムと化学反応を発生する化合物が不足することなく、自己閉塞を促進させる効果を常に保持することができる。
【００６８】
［第５の実施形態］
図７は、第５の実施形態に係る蒸気発生器の一部分の構成を示す概念的な立断面図である。本実施形態は、第２の実施形態および第４の実施形態の変形である。
【００６９】
本実施形態では、第２の実施形態と同様に、混合ガスに炭酸塩の粉末を混合した混合流体がギャップ部２１内に封入されている。
【００７０】
本実施形態では、第４の実施形態の構成に加えてさらに、炭酸塩粉末を貯蔵する炭酸塩粉末貯槽５１、炭酸塩粉末を炭酸塩粉末貯槽５１から循環配管４１に供給する粉末ポンプ５２、炭酸塩粉末貯槽５１側と循環配管４１側を区切る粉末供給弁５３が設けられている。
【００７１】
また、検出部４２は、キャリアガス中の固体生成物生成用物質の混合割合とともに炭酸塩粉末の混合割合を検出する。制御部６０は、検出部４２からの信号により、粉末ポンプ５２、粉末供給弁５３にも指令信号を発する。
【００７２】
制御部６０は、検出部４２から混合物流体中の炭酸塩の混合割合が規定値より低いとの信号を受けた場合は、炭酸塩粉末の混合割合を増加させる方向に指令を発する。
【００７３】
すなわち、粉末ポンプ５２に起動指令、粉末供給弁５３に開指令を発する。
【００７４】
反対に、検出部４２から混合物流体中の炭酸塩の混合割合が規定値より高いとの信号を受けた場合は、固体生成物生成用物質の混合割合を減少させる方向に指令を発する。
【００７５】
すなわち、排出弁４４を開き循環配管４１から混合流体の一部を系外に排出するとともに、ガスポンプ４９に起動指令、ガス供給弁５０に開指令を発する。
【００７６】
このように構成された本実施の形態において、炭酸塩を混合した混合流体を混合比一定で流入することができる。これにより、伝熱管外管３に破損孔が発生した場合において液体ナトリウムと化学反応を発生する化合物が不足することなく、自己閉塞を促進させる効果を常に保持することができる。
【００７７】
［その他の実施形態］
以上、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。
【００７８】
たとえば、実施形態では、ナトリウム入口側管板７、ナトリウム出口側管板６、給水側管板８および蒸気側管板９は水平に設けられており、二重伝熱管２は、この間で上下方向に設けられている例を示しているが、これに限定されず、傾きがあってもよい。
【００７９】
また、第４の実施形態および第５の実施形態では、検出部４２の上流側に、ガス貯槽４８、生成用物質貯槽４５、炭酸塩粉末貯槽５１からの供給ライン等が設けられているが、たとえば、検出部４２の下流側に設けてもよい。
【００８０】
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第３の実施形態では、伝熱管外管３の内面に炭酸塩を塗布した炭酸塩塗布部３３を有する特徴と、混合ガスを内包する第２の実施形態の特徴とを組み合わせているが、たとえば、第１の実施形態等、他の実施形態と組み合わせてもよい。
【００８１】
さらに、これらの実施形態は、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、変更を行うことができる。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
１・・・蒸気発生器、２・・・二重伝熱管、３・・・伝熱管外管、４・・・伝熱管内管、５・・・外容器、６・・・ナトリウム出口側管板、７・・・ナトリウム入口側管板、８・・・給水側管板、９・・・蒸気側管板、１１・・・ナトリウム側流路、１２・・・水・蒸気側流路、１３・・・給水管、１４・・・主蒸気管、１５・・・ナトリウム入口配管、１６・・・ナトリウム出口配管、２１・・・ギャップ部、２２・・・多孔質材、２３・・・下部ガスプレナム（第１のガスプレナム部）、２４・・・上部ガスプレナム（第２のガスプレナム部）、３１・・・破損孔、３３・・・炭酸塩塗布部、４１・・・循環配管（検出配管）、４２・・・検出部、４３・・・循環ポンプ、４４・・・排出弁、４５・・・生成用物質貯槽、４６・・・生成用物質ポンプ、４７・・・生成用物質供給弁、４８・・・ガス貯槽、４９・・・ガスポンプ、５０・・・ガス供給弁、５１・・・炭酸塩粉末貯槽、５２・・・粉末ポンプ、５３・・・粉末供給弁、６０・・・制御部
【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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【図６】
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【図７】
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