(57)【要約】【課題】キャリーオーバー又はキャリーアンダーを低減可能な気水分離器を提供する。【解決手段】実施形態によれば、第１のバレル２４の外周側に設けられて第１のバレル２４との間に、排水口３７に通じる排水流路２５を形成する第２のバレル２１と、第１のバレル２４の内周側に設けられて第１のバレル２４の内壁面に形成される液膜２６を排水流路２５へと導く液膜流路２７を形成する第３のバレル２２とを備える。実施形態は、第３のバレル２２に筒状流路３１と連通する開口部３２を形成し、液膜２６に入った蒸気３３を、液膜流路２７から開口部３２を通して筒状流路３１に戻すようにしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸を鉛直方向とする筒状流路を形成する第１のバレルと、
前記第１のバレル内に設置されて鉛直上方に流入する気液混合流を旋回させて遠心力を与える旋回羽根と、
前記第１のバレルの外周側に設けられて前記第１のバレルとの間に排水流路を形成する第２のバレルと、
前記第１のバレルの内周側に設けられて前記旋回羽根により前記第１のバレルの内壁面に形成される液膜を前記排水流路へと導く液膜流路を形成する第３のバレルと、
を備える気水分離器において、
前記第３のバレルに前記筒状流路と連通する開口部を形成し、前記第１のバレルの内壁面に形成される液膜に入った蒸気を、前記液膜流路から前記開口部を通して前記筒状流路に戻すことを特徴とする気水分離器。
【請求項２】
前記筒状流路は、前記気液混合流が流れる下流側に向かうに従って断面積を小さく形成したことを特徴とする請求項１に記載の気水分離器。
【請求項３】
前記第１のバレルは、前記液膜が流れる下流側の端部の断面形状を曲線に形成したことを特徴とする１又は２に記載の気水分離器。
【請求項４】
前記液膜流路は、平断面形状が三角形で、かつ前記開口部に開放されている部分が三角形の１辺である三角溝が周方向に複数配置された三角形流路に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の気水分離器。
【請求項５】
前記複数の三角溝は、前記気液混合流の旋回方向に合わせた方向に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の気水分離器。
【請求項６】
前記第２のバレルと前記第３のバレルとが上面板を介して接続され、この上面板に第４のバレルが立設され、この第４のバレルと前記第３のバレルとの間に、前記筒状流路の断面積が広がる流線部を形成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の気水分離器。
【請求項７】
軸を鉛直方向とする筒状流路を形成する第１のバレルと、
前記第１のバレル内に設置されて鉛直上方に流入する気液混合流を旋回させて遠心力を与える旋回羽根と、
前記第１のバレルの外周側に設けられて前記第１のバレルとの間に排水口に通じる第１の排水流路を形成し、下端に開放部が設けられた仕切壁と、
前記仕切壁の外周側に設けられて前記仕切壁との間に、前記排水口に通じる第２の排水流路を形成する第２のバレルと、
前記第１のバレルの内周側に設けられた第３のバレルと、
前記第２のバレルと前記第３のバレルを接続し、前記筒状流路に連通する連通孔が形成された上面板と、を備え、
前記第１のバレルの内壁面に形成される液膜を前記第１の排水流路及び前記第２の排水流路へ導き、前記液膜に入った蒸気を前記開放部から前記連通孔を通して前記筒状流路に戻すことを特徴とする気水分離器。
【請求項８】
炉心の熱エネルギーによって発生した蒸気中の水を分離する気水分離器を備えた原子炉設備であって、
前記気水分離器は、
軸を鉛直方向とする筒状流路を形成する第１のバレルと、
前記第１のバレル内に設置されて鉛直上方に流入する気液混合流を旋回させて遠心力を与える旋回羽根と、
前記第１のバレルの外周側に設けられて前記第１のバレルとの間に排水流路を形成する第２のバレルと、
前記第１のバレルの内周側に設けられて前記旋回羽根により前記第１のバレルの内壁面に形成される液膜を前記排水流路へと導く液膜流路を形成する第３のバレルとを有し、
前記第３のバレルに前記筒状流路と連通する開口部を形成し、前記第１のバレルの内壁面に形成される液膜に入った蒸気を、前記液膜流路から前記開口部を通して前記筒状流路に戻すことを特徴とする原子炉設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、水と蒸気との二相流から水と蒸気を分離する気水分離器及び原子炉設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉においては、原子炉の炉心で発生した熱によって原子炉内で蒸気を発生させ、その蒸気によってタービンや発電機を回転駆動させている。一方、加圧水型原子炉においては、一次冷却系と二次冷却系とに分かれている。一次冷却系では、原子炉の炉心で発生した熱によって高温水を造り出し、この高温水が蒸気発生器内の熱交換器に送られる。この熱交換器で二次冷却系の水が沸騰して蒸気となり、その蒸気によってタービンや発電機を回転駆動させている。
【０００３】
このようにしてタービンに送られる蒸気は、湿分を除去する必要があることから、原子炉や蒸気発生器で発生した蒸気と水との二相流から水が除去される。そのため、一般的な原子炉には、気水分離器やドライヤなどが複数設けられている。
【０００４】
図９は一般的な沸騰水型原子炉の構成と水及び蒸気の流れを示す立断面構成図である。
【０００５】
図９に示すように、原子炉圧力容器１は、中央部よりやや下部に多数の燃料集合体を収納する炉心２が設置されている。この炉心２を構成するシュラウドの上端開口は、シュラウドヘッド３により閉塞されている。このシュラウドヘッド３には、気水分離器４のスタンドパイプ５が複数立設されている。この気水分離器４は、スタンドパイプ５の他、スワラー６、バレル７を備えている。この気水分離器４の上方には、ドライヤ８が配置されている。
【０００６】
次に、図９において太い実線で示す水の流れ９と太い破線で示す蒸気の流れ１０について説明する。
【０００７】
図９において太い実線で示すように、給水管１１から原子炉圧力容器１へ導かれた水は、シュラウドの下部から炉心２に導入される。この炉心２の熱エネルギーによって水は沸騰し、スタンドパイプ５においては水と蒸気との二相流となっている。
【０００８】
気水分離器４は、水と蒸気との二相流からスワラー６及びバレル７により水を遠心分離する。この遠心分離された水は、水面１２下に導かれて給水管１１から流入した水とともに、原子炉圧力容器１内を再循環する。
【０００９】
一方、気水分離器４によって大部分の水が除去された蒸気は、ドライヤ８でさらに湿分が除去された後、太い破線で示すように主蒸気管１３を通って原子炉圧力容器１の外に導かれ、図示しないタービンへと送られる。
【００１０】
次に、図１０を用いてスワラー６で遠心分離された液膜の除去方法について説明する。図１０は従来の気水分離器を示す部分立断面図である。
【００１１】
水と蒸気との二相流は、スワラー６（図９）で遠心力を受ける。これにより、質量の大きい水は、図１０に示すようにバレル７の内面に液膜１４を形成する一方、このバレル７の中央は、主に蒸気１５が流れる。
【００１２】
液膜１４は、バレル７の内周側に突出したピックオフリング１６を経てバレル７の外周側に形成された排水管１７にかき出され、この排水管１７を下降し気水分離器４の周囲の水面１２（図９）に排出される。また、一部の微小水滴１８は、蒸気１５とともにバレル７内を上昇する。
【００１３】
また、沸騰水型原子炉における他の気水分離システムとしては、ピックオフリングの３段目近傍に設置した衝突板によって微小液滴を衝突させて分離する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
なお、以下の説明では、気水分離器上部から流出する蒸気に含まれる液滴の重量比をキャリーオーバーという。また、各段のピックオフリングで気水分離した水に含まれる蒸気の重量比をキャリーアンダーという。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−１５３１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、上述したような沸騰水型原子炉及び加圧水型原子炉で従来から使用されている気水分離器において、ピックオフリング１６により水と蒸気を分離させるのみでは、湿り度の低い蒸気を蒸気タービンへ流入させることが困難であった。特に、蒸気流速が速い場合には、図１０に示すように蒸気１５によって運ばれる微小液滴１８が増加し、キャリーオーバーが増大するという問題がある。
【００１７】
また、複数の気水分離器を並べて設置する使用形態において、気水分離器に流入する水と蒸気との二相流のクオリティが気水分離器毎に大きく異なる場合は、クオリティが高い気水分離器において図１０に示すようにピックオフリング１６から排水管１７に導かれる水に多くの気泡１９が混入してしまうこととなる。そのため、排水管を下降する蒸気流量が増加してキャリーアンダーが大きくなるという問題もあった。ここで、上記二相流のクオリティとは、二相流状態での蒸気の質量割合である。つまり、クオリティが高いということは、蒸気が多くなり、水が少なくなることである。
【００１８】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、キャリーオーバー又はキャリーアンダーを低減可能な気水分離器及び原子炉設備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】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る気水分離器は、軸を鉛直方向とする筒状流路を形成する第１のバレルと、前記第１のバレル内に設置されて鉛直上方に流入する気液混合流を旋回させて遠心力を与える旋回羽根と、前記第１のバレルの外周側に設けられて前記第１のバレルとの間に排水流路を形成する第２のバレルと、前記第１のバレルの内周側に設けられて前記旋回羽根により前記第１のバレルの内壁面に形成される液膜を前記排水流路へと導く液膜流路を形成する第３のバレルと、を備える気水分離器において、前記第３のバレルに前記筒状流路と連通する開口部を形成し、前記第１のバレルの内壁面に形成される液膜に入った蒸気を、前記液膜流路から前記開口部を通して前記筒状流路に戻すことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の実施形態に係る気水分離器は、軸を鉛直方向とする筒状流路を形成する第１のバレルと、前記第１のバレル内に設置されて鉛直上方に流入する気液混合流を旋回させて遠心力を与える旋回羽根と、前記第１のバレルの外周側に設けられて前記第１のバレルとの間に排水口に通じる第１の排水流路を形成し、下端に開放部が設けられた仕切壁と、前記仕切壁の外周側に設けられて前記仕切壁との間に、前記排水口に通じる第２の排水流路を形成する第２のバレルと、前記第１のバレルの内周側に設けられた第３のバレルと、前記第２のバレルと前記第３のバレルを接続し、前記筒状流路に連通する連通孔が形成された上面板と、を備え、前記第１のバレルの内壁面に形成される液膜を前記第１の排水流路及び前記第２の排水流路へ導き、前記液膜に入った蒸気を前記開放部から前記連通孔を通して前記筒状流路に戻すことを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明の実施形態に係る原子炉設備は、炉心の熱エネルギーによって発生した蒸気中の水を分離する気水分離器を備えた原子炉設備であって、前記気水分離器は、軸を鉛直方向とする筒状流路を形成する第１のバレルと、前記第１のバレル内に設置されて鉛直上方に流入する気液混合流を旋回させて遠心力を与える旋回羽根と、前記第１のバレルの外周側に設けられて前記第１のバレルとの間に排水流路を形成する第２のバレルと、前記第１のバレルの内周側に設けられて前記旋回羽根により前記第１のバレルの内壁面に形成される液膜を前記排水流路へと導く液膜流路を形成する第３のバレルとを有し、前記第３のバレルに前記筒状流路と連通する開口部を形成し、前記第１のバレルの内壁面に形成される液膜に入った蒸気を、前記液膜流路から前記開口部を通して前記筒状流路に戻すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の実施形態によれば、キャリーオーバー又はキャリーアンダーを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る気水分離器の第１実施形態を示す部分立断面図である。
【図２】本発明に係る気水分離器の第２実施形態を示す部分立断面図である。
【図３】本発明に係る気水分離器の第３実施形態を示す部分立断面図である。
【図４】本発明に係る気水分離器の第４実施形態を内側で下方からピックオフリングの下端付近を見た状態を示す部分斜視図である。
【図５】本発明に係る気水分離器の第４実施形態の変形例におけるライザバレル及びピックオフリングの内壁の一部を示す図である。
【図６】気水分離器のピックオフリング近傍の比較例を示す断面図である。
【図７】本発明に係る気水分離器の第５実施形態においてピックオフリング近傍の構成を示す断面図である。
【図８】本発明に係る気水分離器の第６実施形態を示す部分立断面図である。
【図９】一般的な沸騰水型原子炉の構成と水及び蒸気の流れを示す立断面構成図である。
【図１０】従来の気水分離器を示す部分立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る気水分離器の各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る気水分離器の第１実施形態を示す部分立断面図である。
【００２６】
本実施形態の気水分離器は、図９に示す気水分離器と同様に、原子炉の原子炉圧力容器内に設置された炉心の熱エネルギーによって発生する蒸気と水の二相流から水と蒸気とに分離するものである。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態の気水分離器は、径方向に同軸円筒状に３重管構造に構成されている。この３重管の最外周は、第２のバレルとしての円筒状のダウンカマバレル２１が配設されている。このダウンカマバレル２１は、３重管の最内周となる第３のバレルとしてのピックオフリング２２と上面板２３を介して接続されている。
【００２８】
ダウンカマバレル２１とピックオフリング２２との間には、上端が上面板２３の近傍まで延びる３重管の中間となる第１のバレルとしてのライザバレル２４が配設されている。
【００２９】
つまり、ライザバレル２４は、ダウンカマバレル２１の内径より小さい外径であって、ピックオフリング２２の外径より大きい内径を有している。したがって、ダウンカマバレル２１は、ライザバレル２４の外周側に設けられている。ピックオフリング２２は、ライザバレル２４の内周側に設けられている。
【００３０】
また、ライザバレル２４は、鉛直方向の長さがダウンカマバレル２１より長尺に形成されている。ダウンカマバレル２１は、鉛直方向の長さがピックオフリング２２より長尺に形成されている。
【００３１】
したがって、ダウンカマバレル２１とライザバレル２４との間には、排水口３７に通じる排水流路２５が形成されている。ライザバレル２４とピックオフリング２２との間には、ライザバレル２４の内壁面に形成される液膜２６を後述する折り返し流路を経て排水流路２５へ導くための液膜流路２７が形成されている。この液膜流路２７と排水流路２５との間であって、上面板２３とライザバレル２４の上端との間は、折り返し流路２８が形成されている。
【００３２】
上面板２３の上面には、ライザバレル２４の鉛直上方の延長線となる位置に第２ライザバレル２４ａが立設されている。
【００３３】
ライザバレル２４内には、鉛直上方に流入する気液混合流２９を旋回させて遠心力を与えるスワラー３０が設置されている。ライザバレル２４内は、軸を鉛直方向とする筒状流路３１を形成している。
【００３４】
ピックオフリング２２には、筒状流路３１と連通する開口部３２が形成され、ライザバレル２４の内壁面に形成される液膜２６に入った蒸気３３を、液膜流路２７から開口部３２を通して筒状流路３１に戻すようにしている。開口部３２は、ピックオフリング２２の周方向に沿って複数形成されている。
【００３５】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３６】
原子炉の炉心２（図９に示す）の熱エネルギーによって発生する蒸気と水の気液混合流２９は、図１に示すようにスワラー３０を経て筒状流路３１に流入する。この気液混合流２９は、ライザバレル２４の上方向に向かって流れる。このとき、気液混合流２９は、スワラー３０によって加えられた遠心力の効果で比重の重い液滴３４と比重の軽い蒸気に粗分離される。
【００３７】
しかし、気液混合流２９は、液相と気相が完全に分離されるわけではなく、液滴３４には微量の蒸気３３が含まれている。この微量の蒸気３３を含む液滴３４は、遠心力によって、ライザバレル２４の内壁面へ向かって飛ばされてライザバレル２４の内壁面に付着する。
【００３８】
この内壁面に付着した蒸気３３を含む液滴３４は、蒸気を含む液膜２６を形成する。この蒸気を含む液膜２６は、元々持っていた慣性力が壁面摩擦力に打ち勝つことにより、ライザバレル２４の内壁面上を上方向へ移動し、液膜流路２７へ導かれる。
【００３９】
この液膜流路２７へ導かれた蒸気を含む液膜２６は、そのまま液膜流路２７を進み、開口部３２へ至ると、表面張力の効果によって液体だけが液膜流路２７に張り付き、蒸気３３は開口部３２を通して筒状流路３１内の主流３５に戻される。
【００４０】
また、液膜流路２７に残った液体は、そのまま液膜流路２７の上部を経て折り返し流路２８に導かれ、次いでライザバレル２４とダウンカマバレル２１との間の排水流路２５を通り、自由空間３６へ排出される。
【００４１】
このように本実施形態によれば、ピックオフリング２２に筒状流路３１と連通する開口部３２が形成され、ライザバレル２４の内壁面に形成される液膜２６に入った蒸気３３を、液膜流路２７から開口部３２を通して筒状流路３１に戻すようにしている。そのため、遠心分離のみを用いる気水分離器よりもキャリーアンダーを低減させることができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、液膜２６に入った蒸気３３を、液膜流路２７から開口部３２を通して筒状流路３１に戻すことで、蒸気の無駄を削減することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
図２は本発明に係る気水分離器の第２実施形態を示す部分立断面図である。なお、前記第１実施形態と同一又は対応する部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。他の実施形態も同様とする。
【００４４】
図２に示すように、本実施形態では、スワラー３０の入口３０ａからピックオフリング２２の出口２２ａへ向かうに従って流路断面積を小さく形成している。すなわち、筒状流路３１は、気液混合流２９が流れる下流側に向かうに従って断面積を小さく形成している。具体的には、ダウンカマバレル２１、ライザバレル２４及びピックオフリング２２は、気液混合流２９が流れる下流側に向かうに従って縮径するように絞られている。この絞り具合は、気液混合流２９の流速によるライザバレル２４の内壁面への液滴３４の付着量に基づいて設定される。
【００４５】
したがって、本実施形態では、筒状流路３１に流入した気液混合流２９は、ライザバレル２４の上方向に向かって流れる。このとき、下流側に向かうに従って断面積が徐々に小さく形成されているので、気液混合流２９は増速され、より強い旋回力が与えられる。その結果、ライザバレル２４の内壁面への液滴３４の付着量を多くすることができる。
【００４６】
このように本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加えて、気液混合流２９が流れる下流側に向かうに従って筒状流路３１の断面積を小さく形成したことにより、軽い液滴３４もライザバレル２４の内壁面へ吹き飛ばされる。そのため、ライザバレル２４の内壁面への液滴３４の付着量が多くなり、キャリーオーバーを一段と低減させることができる。
【００４７】
（第３実施形態）
図３は本発明に係る気水分離器の第３実施形態を示す部分立断面図である。
【００４８】
図３に示すように、本実施形態は、ライザバレル２４の上面板２３側における端部４０の断面形状が曲線で形成されている。具体的には、端部４０の断面形状は、半円状に形成されている。
【００４９】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００５０】
図３に示すように、液滴３４は、ライザバレル２４の内壁面へ向かって飛ばされてライザバレル２４の内壁面に付着する。そして、ライザバレル２４の内壁面に設けられた液膜流路２７に液膜２６が流れ込む。
【００５１】
すると、液膜２６は、開口部３２で表面張力の効果によって気水分離され、液体はピックオフリング２２の液膜流路２７へ移動する一方、蒸気３３は主流３５へ向かう。
【００５２】
このとき、液膜流路２７から排水流路２５へ円滑に液膜２６を導くために、ライザバレル２４の液膜２６が流れる下流側の端部４０の断面形状を曲線で形成する。ここで、流体には、コアンダ効果と呼ばれる壁面に沿って流れる特性があるため、従来構造に比べ液膜２６は、液膜流路２７に侵入し、開口部３２を通過する。そして、端部４０における折り返し流路２８で滑らかに折り返して排水流路２５へ向かう。
【００５３】
このように本実施形態によれば、ライザバレル２４の液膜２６が流れる下流側の端部４０の断面形状を曲線で形成したことにより、液膜２６の排水性能を向上させ、より多くの液体を取り除くことで、キャリーオーバーを低減させることができる。
【００５４】
（第４実施形態）
図４は本発明に係る気水分離器の第４実施形態を内側で下方からピックオフリング２２の下端付近を見た状態を示す部分斜視図である。
【００５５】
図４に示すように、本実施形態は、ライザバレル２４とピックオフリング２２との間の液膜流路２７が三角形流路４１に形成されている。この三角形流路４１は、平断面形状が三角形で、かつ開口部３２に開放されている部分が三角形の１辺である三角溝が周方向に複数形成されている。また、開口部３２に開放されていないピックオフリング２２の下端部分は、三角形の貫通孔に形成されている。なお、三角形流路４１に形成されている部分は、開口部３２に開放されている部分までである。
【００５６】
したがって、本実施形態は、液膜２６が上記三角形の貫通孔を経て三角形流路４１に流れ込み、開口部３２において蒸気３３が主流３５へと逃げる構造となっている。すなわち、液膜２６は、開口部３２に至ると表面張力の効果により液相だけが三角形流路４１に付着し、蒸気３３は開口部３２から主流３５へと逃げるようになっている。本実施形態は、三角形流路４１とすることで、水がライザバレル２４の内面に付着しやすくなり、液膜中の蒸気を分離しやすくなる効果が得られる。
【００５７】
このように本実施形態によれば、液膜流路２７は、平断面形状が三角形で、かつ開口部３２に開放されている部分が三角形の１辺である三角溝が周方向に複数配置された三角形流路４１に形成されている。これにより、キャリーオーバーを一段と低減させることができる。
【００５８】
（第４実施形態の変形例）
図５は本発明に係る気水分離器の第４実施形態の変形例におけるライザバレル及びピックオフリングの内壁の一部を示す図である。
【００５９】
図５に示すように、本変形例では、ライザバレル２４の内壁面に形成した三角形流路４１と、開口部３２における三角形流路４１の三角溝を、上昇する気液混合流２９の旋回方向と合わせた方向に形成している。
【００６０】
液膜２６に働く慣性力は、気水分離器４の上方向の成分と、気水分離器４の周方向の成分を有する。したがって、三角形流路４１の三角溝を気液混合流２９の進行方向と合わせた方向に形成したことにより、ライザバレル２４の内壁に形成される液膜２６が三角形流路４１内を、より円滑に流れる。
【００６１】
このように本実施形態によれば、より多くの液膜２６を三角形流路４１内へ導くことができ、また表面張力を利用した気水分離を行うことで、キャリーオーバーをさらに低減させることができる。
【００６２】
（第５実施形態）
図６は気水分離器のピックオフリング近傍の比較例を示す断面図である。図７は本発明に係る気水分離器の第５実施形態においてピックオフリング近傍の構成を示す断面図である。
【００６３】
図６に示すように、比較例（従来例）では、ピックオフリング２２と第２ライザバレル２４ａとの接続部分に段差が形成され、この段差によってキャビティ流れ４３が形成される。このキャビティ流れ４３には、蒸気を含んだ気液混合流２９が取り込まれている。
【００６４】
そこで、図７に示すように、本実施形態では、キャビティ流れ４３が形成されないように、ピックオフリング２２と第４のバレルとしての第２ライザバレル２４ａとの接続部分に筒状流路３１の断面積が次第に広がるような流線部４４を形成している。
【００６５】
したがって、本実施形態では、ピックオフリング２２と第２ライザバレル２４ａとの接続部分に流線部４４を形成したことにより、ピックオフリング２２と第２ライザバレル２４ａとの接続部分に流れる主流３５が流線部４４に沿った流れとなる。その結果、主流３５の流れの剥離を未然に防止することができる。
【００６６】
このように本実施形態によれば、ピックオフリング２２と第２ライザバレル２４ａとの間に、筒状流路３１の断面積が広がるような流線部４４を形成したことにより、キャビティ流れ４３に取り込まれる蒸気を減らすことができ、主流３５の流れを円滑にすることが可能となる。
【００６７】
（第６実施形態）
図８は本発明に係る気水分離器の第６実施形態を示す部分立断面図である。
【００６８】
図８に示すように、本実施形態では、ライザバレル２４とダウンカマバレル２１との間に仕切壁４５が設置されている。すなわち、仕切壁４５は、ライザバレル２４の外周側に設けられ、ライザバレル２４との間に排水口３７に通じる第１の排水流路４６を形成している。また、仕切壁４５は、ダウンカマバレル２１との間に排水口３７に通じる第２の排水流路４７を形成している。仕切壁４５は、ダウンカマバレル２１より鉛直方向に短く形成され、その下端に開放部４８が形成されている。
【００６９】
ピックオフリング２２とダウンカマバレル２１を接続する上面板２３には、連通孔４９が形成されている。ダウンカマバレル２１と第２ライザバレル２４ａとの間は、滑らかな流線形に形成され、その内部にはバイパス流路５１が設けられている。
【００７０】
したがって、本実施形態では、ライザバレル２４の内壁面に形成される液膜２６を上昇させて折り返し流路２８を経て第１の排水流路４６及び第２の排水流路４７へ導く。そして、液膜２６に入った蒸気を開放部４８から第２の排水流路４７、連通孔４９を通してバイパス流路５１に排出する。これにより、液膜２６に入った蒸気を主流３５に戻すことができる。
【００７１】
すなわち、本実施形態では、ライザバレル２４とダウンカマバレル２１との間に設けた第１の排水流路４６及び第２の排水流路４７と、開放部４８による気水分離機構によって液膜２６を液体と蒸気とに粗分離する。このとき、粗分離された蒸気を、連通孔４９を通してバイパス流路５１に排出した後、主流３５に戻すようにしている。
【００７２】
このように本実施形態によれば、第１の排水流路４６及び第２の排水流路４７と、開放部４８による気水分離機構によって液膜２６を液相と蒸気とに粗分離することにより、キャリーアンダーを低減させることができる。
【００７３】
また、本実施形態によれば、粗分離された蒸気を、連通孔４９を通してバイパス流路５１に排出した後、主流３５に戻すようにしたので、蒸気の無駄を削減することができる。
【００７４】
以上のように本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【００７５】
例えば、上記実施形態における開口部３２は、例えば図４に示すように四角形に形成した例について説明したが、これ以外の多角形又は円形などであってもよい。また、開口部３２の形状及び大きさは、気液混合流２９の流速、液体の粘度などの諸条件に基づいて設定される。
【符号の説明】
【００７６】
１…原子炉圧力容器、２…炉心、３…シュラウドヘッド、４…気水分離器、５…スタンドパイプ、６…スワラー、７…バレル、８…ドライヤ、９…水の流れ、１０…蒸気の流れ、１１…給水管、１２…水面、１３…主蒸気管、１４…液膜、１５…蒸気、１６…ピックオフリング、１７…排水管、１８…微小水滴、１９…気泡、２１…ダウンカマバレル（第２のバレル）、２２…ピックオフリング（第３のバレル）、２２ａ…出口、２３…上面板、２４…ライザバレル（第１のバレル）、２４ａ…第２ライザバレル（第４のバレル）、２５…排水流路、２６…液膜、２７…液膜流路、２８…折り返し流路、２９…気液混合流、３０…スワラー（旋回羽根）、３０ａ…入口、３１…筒状流路、３２…開口部、３３…蒸気、３４…液滴、３５…主流、３６…自由空間、３７…排出口、４０…端部、４１…三角形流路、４３…キャビティ流れ、４４…流線部、４５…仕切壁、４６…第１の排水流路、４７…第２の排水流路、４８…開放部、４９…連通孔、５０…第２ライザバレル、５１…バイパス流路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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