(57)【要約】【課題】より簡素な構成で微小な液滴をも分離可能な湿分分離機構を提供する。【解決手段】実施形態によれば、湿分分離機構１０において、ワイヤメッシュデミスタ１１は、線材で構成されており且つ網目状をなしている部材であるワイヤメッシュ１３，１３Ｃで構成されており、且つ湿り蒸気に含まれる液滴が当該ワイヤメッシュ１３，１３Ｃに衝突して付着することにより湿り蒸気から液滴を分離する。ワイヤメッシュデミスタ１１は、複数の排出口８のそれぞれ鉛直上側に設けられており、所定形状のワイヤメッシュ１３により構成されている細目部分２０と、細目部分２０の水平方向外側に隣接して設けられており、細目部分２０のワイヤメッシュ１３に比べて目の粗いワイヤメッシュ１３Ｃで構成されている粗目部分３０とを有する。【選択図】図２
2016031349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に間隔をあけて配列された複数の排出口から排出された湿り蒸気に含まれる液滴を分離する湿分分離機構であって、
線材で構成されており且つ網目状をなしている部材であるワイヤメッシュにより構成されたワイヤメッシュデミスタを有し、
前記ワイヤメッシュデミスタは、
前記複数の排出口のそれぞれ鉛直上側に設けられており、所定形状のワイヤメッシュにより構成されている細目部分と、
当該細目部分の水平方向外側に隣接して設けられており、当該細目部分に比べて目の粗いワイヤメッシュで構成されている粗目部分と、
を有することを特徴とする湿分分離機構。
【請求項２】
前記細目部分を構成するワイヤメッシュは、隣り合う線材同士の間隔が、所定の第１間隔に設定されており、
前記粗目部分を構成するワイヤメッシュは、隣り合う線材同士の間隔が、第１間隔に比べて大きい第２間隔に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の湿分分離機構。
【請求項３】
前記ワイヤメッシュデミスタは、前記複数の排出口より鉛直上側において水平方向に広がる平板状をなしており、
前記細目部分は、各排出口のそれぞれ鉛直上側に設けられて、水平方向に間隔をあけて複数配列されており、
前記粗目部分は、水平方向に隣り合う前記細目部分の間に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の湿分分離機構。
【請求項４】
前記細目部分を構成するワイヤメッシュは、水平方向外側に向かうに従って鉛直下側に位置するよう延びている線材を含む
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の湿分分離機構。
【請求項５】
前記細目部分を構成するワイヤメッシュは、鉛直方向に軸心が延びる略円柱状をなしており、当該軸心から径方向外側に向かうに従って鉛直下側に位置するよう延びている線材を含む
ことを特徴とする請求項４に記載の湿分分離機構。
【請求項６】
前記ワイヤメッシュデミスタの鉛直上側には、水平方向に広がる板状部材が設けられており、
当該板状部材は、
前記粗目部分の鉛直上側の端面を覆い、且つ前記細目部分の鉛直上側の端面に対向して開口が形成されている
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湿分分離機構。
【請求項７】
前記ワイヤメッシュデミスタは、前記細目部分及び前記粗目部分より鉛直上側を構成しており、水平方向に広がっている最上部分を、さらに備え、
当該最上部分は、前記粗目部分に比べて目の細かいワイヤメッシュで構成されている
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湿分分離機構。
【請求項８】
前記ワイヤメッシュデミスタは、前記細目部分の鉛直下側の端面が前記排出口上に位置するように配置されている
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の湿分分離機構。
【請求項９】
前記ワイヤメッシュは、線材が格子状に組み合わされて構成されており、
前記細目部分及び前記粗目部分の少なくとも一方は、線材が延びる方向が交互に異なるように複数のワイヤメッシュが積層されて構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の湿分分離機構。
【請求項１０】
前記線材の表面は、内部に比べて親水性が高い材料で構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の湿分分離機構。
【請求項１１】
水平方向に間隔をあけて配列された複数の排出口から排出された湿り蒸気に含まれる液滴を分離する湿分分離機構であって、
線材で構成されており且つ網目状をなしている部材であるワイヤメッシュにより構成されたワイヤメッシュデミスタを有し、
前記ワイヤメッシュデミスタは、
第１方向に配列されている複数の排出口の鉛直上側を第１方向に延びており、且つ第１方向と直交する断面において当該排出口の径方向内側から径方向外側に向かうに従って鉛直下側に位置するよう構成されており、且つ、水平方向のうち第１方向と直交する方向に複数配列されている
ことを特徴とする湿分分離機構。
【請求項１２】
前記複数の排出口は、水平方向のうち所定の第１方向と、水平方向のうち第１方向に対して鋭角を付けた第２方向に、それぞれ配列されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の湿分分離機構。
【請求項１３】
炉心を収容する原子炉圧力容器と、
前記原子炉圧力容器内に設けられており、前記炉心の径方向外側を囲って当該炉心との間に冷却材の流路を形成するシュラウドと、
前記シュラウドの鉛直上側に設けられており、前記炉心により加熱されて生じた蒸気と水の二相混合流を鉛直上側に導く複数のスタンドパイプと、
前記複数のスタンドパイプの鉛直上側に設けられており、線材で構成されており且つ網目状をなしている部材であるワイヤメッシュにより構成されたワイヤメッシュデミスタと、
を備え、
前記ワイヤメッシュデミスタは、
前記複数の排出口のそれぞれ鉛直上側に設けられており、所定形状のワイヤメッシュにより構成されている細目部分と、
当該細目部分の水平方向外側に隣接して設けられており、前記細目部分に比べて目の粗いワイヤメッシュで構成されている粗目部分と、
を有することを特徴とする沸騰水型原子炉。
【請求項１４】
炉心を収容する原子炉圧力容器と、
前記原子炉圧力容器内に設けられており、前記炉心の径方向外側を囲って当該炉心との間に冷却材の流路を形成するシュラウドと、
前記シュラウドの鉛直上側に設けられており、前記炉心により加熱されて生じた蒸気と水の二相混合流を鉛直上側に導く複数のスタンドパイプと、
前記複数のスタンドパイプの鉛直上側に設けられており、線材で構成されており且つ網目状をなしている部材であるワイヤメッシュにより構成されたワイヤメッシュデミスタと、
を備え、
前記ワイヤメッシュデミスタは、
第１方向に配列されている複数の排出口の鉛直上側を第１方向に延びており、且つ第１方向と直交する断面において当該排出口の径方向内側から径方向外側に向かうに従って鉛直下側に位置するよう構成されており、且つ、水平方向のうち第１方向と直交する方向に複数配列されている
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】
本発明の実施形態は、湿り蒸気から湿分を分離、除去する湿分分離機構に関し、特に、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内において湿り蒸気の湿分を低減させる湿分分離機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器や、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の蒸気発生器の内部で発生した蒸気は、通常、水分を含む飽和蒸気、いわゆる湿り蒸気である。そこで、原子炉圧力容器内や、蒸気発生器内には、湿り蒸気から湿分を分離する機構（以下、湿分分離機構と記す）が設けられている。
【０００３】
例えば、ＢＷＲの原子炉圧力容器内には、湿分分離機構として、一般的に、蒸気と水の二相混合流から蒸気を分離する気水分離器（steam separator）と、気水分離器から出た蒸気の湿分をさらに低減させる蒸気乾燥器（steam dryer）が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、蒸気乾燥器には、水平断面において波形をなしている板状の部材（以下、波形部材と記す）がその厚さ方向に所定の間隔をあけて複数配列されており、隣り合う波形部材同士の間に湿り蒸気が流通可能な蒸気通路が複数形成されているものがある。このような蒸気乾燥器は、蒸気通路を流れる液滴に作用する慣性力を利用して、当該液滴を波形部材の表面に付着させることにより、湿り蒸気から液滴を分離している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９９７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のような沸騰水型原子炉においては、炉心の鉛直上側に、気水分離器が配置されており、当該気水分離器のさらに鉛直上側に、蒸気乾燥器が配置されている。このため、炉心、気水分離器及び蒸気乾燥器を収容する原子炉圧力容器は、鉛直方向の寸法が比較的大きくなるという問題がある。
【０００７】
また、波型部材を用いる蒸気乾燥器は、液滴に作用する慣性力を利用して湿り蒸気から液滴を分離するものであるため、例えば、粒径が１５０μｍ以下の微小な液滴を、分離することが困難である。
【０００８】
本発明の実施形態は、上記事情に鑑みてなされたものであって、より簡素な構成で微小な液滴をも分離可能な湿分分離機構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】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態の湿分分離機構は、水平方向に間隔をあけて配列された複数の排出口から排出された湿り蒸気に含まれる液滴を分離する湿分分離機構であって、線材で構成されており且つ網目状をなしている部材であるワイヤメッシュにより構成されたワイヤメッシュデミスタを有し、前記ワイヤメッシュデミスタは、前記複数の排出口のそれぞれ鉛直上側に設けられており、所定形状のワイヤメッシュにより構成されている細目部分と、当該細目部分の水平方向外側に隣接して設けられており、当該細目部分に比べて目の粗いワイヤメッシュで構成されている粗目部分と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の他の実施形態の湿分分離機構は、水平方向に間隔をあけて配列された複数の排出口から排出された湿り蒸気に含まれる液滴を分離する湿分分離機構であって、線材で構成されており且つ網目状をなしている部材であるワイヤメッシュにより構成されたワイヤメッシュデミスタを有し、前記ワイヤメッシュデミスタは、第１方向に配列されている複数の排出口の鉛直上側を第１方向に延びており、且つ第１方向と直交する断面において当該排出口の径方向内側から径方向外側に向かうに従って鉛直下側に位置するよう構成されており、且つ、水平方向のうち第１方向と直交する方向に複数配列されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の実施形態の沸騰水型原子炉は、炉心を収容する原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に設けられており、前記炉心の径方向外側を囲って当該炉心との間に冷却材の流路を形成するシュラウドと、前記シュラウドの鉛直上側に設けられており、前記炉心により加熱されて生じた蒸気と水の二相混合流を鉛直上側に導く複数のスタンドパイプと、前記複数のスタンドパイプの鉛直上側に設けられており、線材で構成されており且つ網目状をなしている部材であるワイヤメッシュにより構成されたワイヤメッシュデミスタと、を備え、前記ワイヤメッシュデミスタは、前記複数の排出口のそれぞれ鉛直上側に設けられており、所定形状のワイヤメッシュにより構成されている細目部分と、当該細目部分の水平方向外側に隣接して設けられており、前記細目部分に比べて目の粗いワイヤメッシュで構成されている粗目部分と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の実施形態の沸騰水型原子炉は、炉心を収容する原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に設けられており、前記炉心の径方向外側を囲って当該炉心との間に冷却材の流路を形成するシュラウドと、前記シュラウドの鉛直上側に設けられており、前記炉心により加熱されて生じた蒸気と水の二相混合流を鉛直上側に導く複数のスタンドパイプと、前記複数のスタンドパイプの鉛直上側に設けられており、線線材で構成されており且つ網目状をなしている部材であるワイヤメッシュにより構成されたワイヤメッシュデミスタと、を備え、前記ワイヤメッシュデミスタは、第１方向に配列されている複数の排出口の鉛直上側を第１方向に延びており、且つ第１方向と直交する断面において当該排出口の径方向内側から径方向外側に向かうに従って鉛直下側に位置するよう構成されており、且つ、水平方向のうち第１方向と直交する方向に複数配列されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態によれば、簡素な構成で微小な液滴も分離することができ、且つワイヤメッシュデミスタにおいて分離した水のうち大部分を、再び排出口に流入させることなく鉛直下側に流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態の湿分分離機構を含む沸騰水型原子炉の構成を示す断面立面図である。
【図２】第１の実施形態の湿分分離機構の構成を説明する説明図である。
【図３】第１の実施形態の湿分分離機構のワイヤメッシュデミスタのうち細目部分を構成するワイヤメッシュの一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態の湿分分離機構のワイヤメッシュデミスタのうち粗目部分を構成するワイヤメッシュの一例を示す図である。
【図５】第２の実施形態の湿分分離機構のワイヤメッシュデミスタの細目部分の断面立面図である。
【図６】第３の実施形態の湿分分離機構の断面立面図である。
【図７】第３の実施形態の変形例の湿分分離機構の断面立面図である。
【図８】第４の実施形態の湿分分離機構の断面立面図である。
【図９】第４の実施形態の変形例の湿分分離機構において細目部分及び粗目部分を構成するワイヤメッシュを説明する外観図である。
【図１０】第５の実施形態の湿分分離機構に用いられるワイヤメッシュの正面図である。
【図１１】図１０のXI−XI線による断面図であり、（ａ）は、液滴が線材に衝突する態様を示し、（ｂ）は、隣り合う線材同士の間に液膜が形成された態様を示している。
【図１２】第６の実施形態の湿分分離機構においてスタンドパイプを鉛直上側から見た上面図である。
【図１３】第６の実施形態の湿分分離機構を示す斜視図である。
【図１４】第６の実施形態の湿分分離機構を構成するワイヤメッシュデミスタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００１６】
〔第１の実施形態〕
第１の実施形態の湿分分離機構と、当該湿分分離機構を含む原子炉の構成について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本実施形態の湿分分離機構を含む沸騰水型原子炉の構成を示す断面立面図である。図２は、本実施形態の湿分分離機構の構成を説明する説明図である。図３は、本実施形態の湿分分離機構のワイヤメッシュデミスタのうち細目部分を構成するワイヤメッシュの一例を示す図である。図４は、本実施形態の湿分分離機構のワイヤメッシュデミスタのうち粗目部分を構成するワイヤメッシュの一例を示す図である。なお、以下の説明において、鉛直方向のうち上側を「鉛直上側」と記して図に矢印Ｕで示し、鉛直方向のうち下側を「鉛直下側」と記して図に矢印Ｄで示す。また、水平方向を矢印Ｈで示す。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲと記す）１は、冷却材としての水を沸騰させることにより、炉心で発生した熱を除去する原子炉である。ＢＷＲ１は、炉心及び炉内構造物を収容する容器（以下、原子炉圧力容器と記す）５を有している。原子炉圧力容器５内には、炉内構造物として、炉心の径方向外側を囲い、炉心との間に冷却材の流路を形成する円筒状の構造物（以下、単に「シュラウド」と記す）３が設けられている。シュラウド３の径方向内側を流れた水は、炉心により加熱されて蒸気が発生し、蒸気と水との二相混合流となる。
【００１８】
原子炉圧力容器５内において、シュラウド３の鉛直上側には、略筒状をなしており、蒸気と水の二相混合流を鉛直上側に導くパイプ（以下、スタンドパイプと記す）７が設けられている。スタンドパイプ７は、鉛直方向に延びており、その内側にある空間を二相混合流が流動可能に構成されている。スタンドパイプ７は、鉛直上側にある開口（以下、排出口と記す）８から、液滴等の湿分を含んだ蒸気（以下、単に「湿り蒸気」と記す）を排出する。排出口８から排出された湿り蒸気は、図に矢印Ｗで示すように、鉛直上側に流動する。スタンドパイプ７及びその排出口８は、水平方向に所定の間隔をあけて複数配列されている。
【００１９】
原子炉圧力容器５内において、スタンドパイプ７より鉛直上側には、水平方向に間隔をあけて配列された複数の排出口８から排出された湿り蒸気から液滴を分離する湿分分離機構１０が設けられている。湿分分離機構１０は、複数の排出口８の鉛直上側において水平方向に広がる略円板状をなしている。湿分分離機構１０のうち水平方向外側には、ワイヤメッシュデミスタ１１を支持する部材（以下、支持部材と記す）９が設けられている。湿分分離機構１０は、支持部材９を介して原子炉圧力容器５に結合されている。
【００２０】
原子炉圧力容器５内の空間は、湿分分離機構１０及び支持部材９により、鉛直上側の空間（以下、上側空間と記す）４ａと、鉛直下側にある空間（以下、下側空間と記す）４ｃに仕切られている。下側空間４ｃにある湿り蒸気は、湿分分離機構１０を通って鉛直上側に流動し、上側空間４ａに流れる。このとき、湿分分離機構１０において、湿り蒸気に含まれる液滴が分離されて、当該湿り蒸気の湿分が低減される。湿分分離機構１０を通り上側空間４ａに到達した蒸気は、比較的に乾燥したものとなる。上側空間４ａにある蒸気は、図に矢印Ｓ２で示すように、蒸気管６内を通って原子炉圧力容器５外に送出される。
【００２１】
図１及び図２に示すように、湿分分離機構１０は、湿り蒸気に含まれる液滴が、ワイヤメッシュに衝突して付着することにより、湿り蒸気から液滴を分離する、いわゆるワイヤメッシュデミスタ１１を有している。ワイヤメッシュデミスタ１１は、例えば、図３に示すような、ワイヤメッシュ１３が複数積層されて構成されている。なお、本実施形態において、湿分分離機構１０は、当該ワイヤメッシュデミスタ１１と、上述した複数のスタンドパイプ７を有している。
【００２２】
ワイヤメッシュ１３は、線材１５で構成されており、且つ網目状をなしている部材である。本実施形態において、ワイヤメッシュ１３は、所定の方向である第１方向（図に矢印Ｅ１で示す）に延びており且つ第１方向に直交する方向である第２方向（図に矢印Ｅ２で示す）に所定の間隔をあけて複数配列されている線材（以下、第１方向線材と記す）１５と、第２方向に延びており且つ第１方向に所定の間隔をあけて複数配列されている線材（以下、第２方向線材と記す）１５Ｂとを有している。ワイヤメッシュ１３は、複数の第１方向線材１５と複数の第２方向線材１５Ｂが、格子状に結合されて網目状をなしている。
【００２３】
図１及び図２に示すように、ワイヤメッシュデミスタ１１は、スタンドパイプ７の排出口８の鉛直上側に配置されており、上述したワイヤメッシュ１３（図３参照）により構成されている部分（以下、細目部分と記す）２０と、細目部分２０に比べて目の粗いワイヤメッシュ１３Ｃ（図４参照）により構成されている部分（以下、粗目部分と記す）３０とを有している。粗目部分３０は、細目部分２０の水平方向外側に隣接して設けられている。
【００２４】
図３及び図４に示すように、粗目部分３０を構成するワイヤメッシュ１３Ｃ（図４参照）は、細目部分２０のワイヤメッシュ１３（図３参照）に比べて、目の粗いものである。より具体的には、細目部分２０を構成するワイヤメッシュ１３は、隣り合う第１方向線材１５同士の間隔、及び隣り合う第２方向線材１５Ｂ同士の間隔が、所定の第１間隔（図３に寸法Ｇ１で示す）に設定されている。一方、粗目部分３０のワイヤメッシュ１３Ｃは、隣り合う第１方向線材１５Ｃ同士の間隔、及び隣り合う第２方向線材１５Ｄ同士の間隔が、第１間隔Ｇ１に比べて大きい第２間隔（図４に寸法Ｇ２で示す）に設定されている。
【００２５】
図２に示すように、細目のワイヤメッシュ１３により構成された細目部分２０は、各排出口８のそれぞれ鉛直上側に配置されている。本実施形態においては、細目部分２０は、鉛直方向に軸心が延びる略円柱状をなしており、スタンドパイプ７及び排出口８と同軸に設けられている。細目部分２０の径と、排出口８の径は、ほぼ同じである。なお、以下の説明において、水平方向のうち、特に細目部分２０及び排出口８の径方向を、単に「径方向」と記す。
【００２６】
なお、細目部分２０は、その鉛直下側の端面２２とスタンドパイプ７の排出口８との鉛直方向の距離（図に矢印Ｇ３で示す）が、当該排出口８の径の８倍以下の距離となるように配置されることが好適である。このように細目部分２０を配置することにより、排出口８から鉛直上側に出た湿り蒸気を、端面２２から細目部分２０内に良好に流入させることができる。
【００２７】
細目部分２０は、各排出口８にそれぞれ対応して設けられている。複数の細目部分２０は、水平方向に所定の間隔をあけて配列されている。一方、粗目部分３０は、ワイヤメッシュデミスタ１１のうち細目部分２０以外の部分として構成されている。すなわち、粗目部分３０は、ワイヤメッシュデミスタ１１のうち水平方向に隣り合う細目部分２０の間に配置されている。本実施形態において、細目部分２０の径方向の周囲は、粗目部分３０により囲まれている。細目部分２０のうち径方向外側の面（以下、単に「外周面」と記す）２４において、細目部分２０を構成するワイヤメッシュ１３は、粗目部分３０を構成するワイヤメッシュ１３Ｃと接続されている。
【００２８】
以上のように構成された湿分分離機構１０において、スタンドパイプ７の排出口８からの液滴を含んだ湿り蒸気（気液二相流）は、ワイヤメッシュデミスタ１１のうち、主に細目部分２０内に流入する。細目部分２０においては、湿り蒸気に含まれる液滴が、ワイヤメッシュ１３の線材１５，１５Ｂに付着して液膜となる。
【００２９】
細目部分２０のワイヤメッシュ１３は、粗目部分３０のワイヤメッシュ１３Ｃに比べて目が細かく、細目部分２０においては、粗目部分３０に比べて湿り蒸気に生じる流動抵抗が大きい。このため、細目部分２０のうち外周面２４の近傍においては、細目部分２０から粗目部分３０に向かう湿り蒸気の流れが形成される。この流れにより、細目部分２０のワイヤメッシュ１３に付着した液膜は、水平方向外側にある粗目部分３０に向けて移動することが可能となる。
【００３０】
粗目部分３０に流入した湿り蒸気に含まれる液滴は、ワイヤメッシュ１３Ｃの線材１５Ｃ，１５Ｄに付着して液膜となる。液膜が形成されることにより、液滴を捕集する確率も高くなる。当該液膜に微小液滴を衝突させて、当該微小液滴を捕集することも可能となる。粗目部分３０のワイヤメッシュ１３Ｃに付着している液膜の水量が、線材１５Ｃ，１５Ｄの保持能力を超えると、当該液膜は、重力の作用により線材１５Ｃ，１５Ｄを伝って鉛直下側に流れ落ちる。
【００３１】
これにより、粗目部分３０の鉛直下側の端面３２からは、図１に矢印Ｌで示すように、飽和水（以下、単に「水」と記す）が鉛直下側にから流れ落ちる。この水は、図に矢印Ｌ２で示すように、シュラウド３の径方向外側にある空間４ｅ（いわゆる、ダウンカマー）に流れて、再び炉心に向けて送られる。一方、粗目部分３０及び細目部分２０において液滴が分離、除去されて乾燥した蒸気は、図に矢印Ｓ１で示すように上側空間４ａに流れ出る。上側空間４ａ内の蒸気は、図に矢印Ｓ２で示すように、蒸気管６内を通って原子炉圧力容器５の外に送られる。
【００３２】
以上に説明したように、本実施形態の湿分分離機構１０は、原子炉圧力容器５内に設けられており、略筒状をなして鉛直方向に延びており、且つ炉心において生じた蒸気と水の二相混合流を鉛直上側に導くスタンドパイプ７の排出口８から排出された湿り蒸気から液滴を分離することにより、湿り蒸気の湿分を低減する。湿分分離機構１０は、水平方向に間隔をあけて配列された複数の排出口８から排出された湿り蒸気に含まれる液滴を分離する。
【００３３】
湿分分離機構１０は、線材で構成されており且つ網目状をなしている部材であるワイヤメッシュ１３，１３Ｃで構成されており、且つ湿り蒸気に含まれる液滴が当該ワイヤメッシュ１３，１３Ｃに衝突して付着することにより湿り蒸気から液滴を分離するワイヤメッシュデミスタ１１を有する。ワイヤメッシュデミスタ１１は、複数の排出口８のそれぞれ鉛直上側に設けられており、所定形状のワイヤメッシュ１３により構成されている細目部分２０と、細目部分２０の水平方向外側に隣接して設けられており、細目部分２０のワイヤメッシュ１３に比べて目の粗いワイヤメッシュ１３Ｃで構成されている粗目部分３０と、を含むものとした。
【００３４】
複数の排出口８からの液滴を含んだ湿り蒸気を、それぞれ対応する細目部分２０内に流入させて、当該細目部分２０において液滴の一部を分離すると共に、細目部分２０内の湿り蒸気の一部を、より流動抵抗が小さい粗目部分３０に導くことができる。細目部分２０内には、粗目部分３０に向かう水平方向外側に向かう流れが形成され、細目部分２０のワイヤメッシュ１３に付着した液膜の一部を、粗目部分３０に導くことができる。この液膜は、粗目部分３０内を貫流することにより、ワイヤメッシュ１３Ｃに付着した液膜と共に、粗目部分３０の鉛直下側の端面３２から重力の作用により鉛直下側に流れ落ちる。
【００３５】
排出口８の鉛直上側には、細目部分２０が配置されており、その水平方向外側にある粗目部分３０の鉛直下側には、排出口８が存在しない。このため、湿分分離機構１０は、ワイヤメッシュデミスタ１１において分離した液滴すなわち水のうち大部分を、再び排出口８に流入させることなく、鉛直下側に流すことができる。このように配置された細目部分２０及び粗目部分３０を含むワイヤメッシュデミスタ１１を用いることにより、簡素な構成で微小な液滴をも分離することができる。
【００３６】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態の湿分分離機構の構成について図５を用いて説明する。図５は、本実施形態の湿分分離機構のワイヤメッシュデミスタの細目部分の断面立面図である。本実施形態の湿分分離機構は、ワイヤメッシュデミスタの細目部分を構成するワイヤメッシュの構造が、第１の実施形態と異なる。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図５に示すように、本実施形態の細目部分２０Ｂは、第１の実施形態と同様に、鉛直方向に軸心が延びる略円柱状をなしており、スタンドパイプ７と同軸に設けられている。細目部分２０Ｂを構成するワイヤメッシュ１３Ｂは、水平方向外側すなわち細目部分２０Ｂの径方向外側に向かうに従って鉛直下側に位置するように延びている線材１６を有している。線材１６は、細目部分２０Ｂ及びスタンドパイプ７の軸心（図５に一点鎖線Ａ２で示す）から径方向に対して鉛直下側に所定の鋭角を付けた方向に延びている。
【００３８】
本実施形態の湿分分離機構によれば、細目部分２０Ｂのうち軸心の近傍に付着した液滴（液膜）を、重力の作用により線材１６を伝わせて、径方向外側にある粗目部分３０に向けて流すことができる。これにより、細目部分２０Ｂにより分離された液滴（液膜）が、鉛直下側の端面２２から排出口８に流れ落ちることを抑制することができる。
【００３９】
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態の湿分分離機構の構成について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態の湿分分離機構の断面立面図である。本実施形態の湿分分離機構は、ワイヤメッシュデミスタの鉛直上側に板状の部材が設けられている点で、第１の実施形態と異なる。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図６に示すように、本実施形態の湿分分離機構１０Ｃにおいて、ワイヤメッシュデミスタ１１の鉛直上側には、水平方向に広がる板状の部材（以下、単に「板状部材）と記す）４０が設けられている。板状部材４０は、粗目部分３０の鉛直上側の端面３６を覆っている。加えて、板状部材４０は、細目部分２０の鉛直上側の端面２６に対向して開口４４が形成されている。
【００４１】
スタンドパイプ７の排出口８から細目部分２０に流入し、細目部分２０内を鉛直上側に流れた湿り蒸気は、図に矢印Ｓ３に示すように、板状部材４０の開口４４を通って上側空間４ａ（図１参照）に流出する。
【００４２】
一方、細目部分２０から粗目部分３０に流入し、粗目部分３０内を鉛直上側に流れた湿り蒸気は、板状部材４０に衝突する。このとき、板状部材４０には、衝突した湿り蒸気に含まれる液滴が付着する。板状部材４０においては、湿り蒸気に含まれる液滴を、当該液滴に作用する慣性力を利用して分離することができる。板状部材４０のうち粗目部分３０と対向する面４０ａには、液膜が形成される。
【００４３】
当該液膜は、重力の作用により、粗目部分３０を構成するワイヤメッシュ１３Ｃを伝って鉛直下側に流れる。板状部材４０に付着した液滴は、粗目部分３０のワイヤメッシュ１３Ｃに付着した液滴と合流して、鉛直下側の端面３２から鉛直下側に流れ落ちる。板状部材４０において液滴が分離された湿り蒸気は、板状部材４０に沿って水平方向に流れ、開口４４から上側空間４ａ（図１参照）に流出する。
【００４４】
本実施形態の湿分分離機構１０Ｃによれば、湿り蒸気に含まれる液滴を、当該液滴に作用する慣性力を利用して板状部材４０において分離して、粗目部分３０の鉛直下側の端面３２から排出することができる。湿り蒸気に含まれる液滴の分離効率を向上させると共に、分離した水を排出口８に流入させることなく排出することができる。
【００４５】
なお、本実施形態のワイヤメッシュデミスタ１１は、細目部分２０の鉛直下側の端面２２が、スタンドパイプ７の排出口８との間に所定の距離（図に矢印Ｇ３で示す）をあけて設けられているものとしたが、本発明に係る湿分分離機構は、これらの態様に限定されるものではない。
【００４６】
例えば、図７に示す変形例の湿分分離機構１０Ｄのように、ワイヤメッシュデミスタ１１は、細目部分２０の鉛直下側の端面２２が、排出口８上に位置するよう（すなわち寸法Ｇ３がゼロとなるよう）配置されるものとしても良い。このように配置することにより、細目部分２０から粗目部分３０への水平方向外側への流れを抑制して、細目部分２０内における液滴の分離効率を向上させることができる。
【００４７】
〔第４の実施形態〕
第４の実施形態の湿分分離機構の構成について図８を用いて説明する。図８は、本実施形態の湿分分離機構の断面立面図である。本実施形態の湿分分離機構は、細目部分と粗目部分の鉛直上側に最上部分が設けられている点で、第１の実施形態と異なる。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
図８に示すように、本実施形態の湿分分離機構１０Ｅにおいて、ワイヤメッシュデミスタ１１Ｅは、最も鉛直上側を構成する部分（以下、最上部分と記す）５０を有している。最上部分５０は、ワイヤメッシュデミスタ１１Ｅのうち細目部分２０及び粗目部分３０より鉛直上側を構成している。
【００４９】
最上部分５０は、粗目部分３０に比べて目の細かいワイヤメッシュ１３で構成されている。すなわち、細目部分２０と目の粗さが同じワイヤメッシュ１３で構成されている。なお、最上部分５０のワイヤメッシュの目の粗さは、細目部分２０より、さらに目の細かいものとしても良い。
【００５０】
このように構成された湿分分離機構１０Ｅにおいては、細目部分２０から粗目部分３０に流れ、当該粗目部分３０内を鉛直上側に流れた湿り蒸気は、さらに、最上部分５０に流入して、当該最上部分５０において液滴が分離される。最上部分５０は、粗目部分３０に比べて目の細かいワイヤメッシュ１３で構成されているため、粗目部分３０において取りきれなかった液滴を高い効率で分離することができる。なお、細目部分２０内を鉛直上側に流れた湿り蒸気も、最上部分５０に流入し、液滴が分離される。これにより、ワイヤメッシュデミスタ１１Ｅにおける液滴の分離効率をより向上させることができる。
【００５１】
なお、上述した実施形態において、細目部分２０と粗目部分３０を構成するワイヤメッシュ１３，１３Ｃは、単に所定の方向に積層するのではなく、図９に示す変形例のように、線材が延びる方向が交互に異なるように積層することも好適である。本変形例において、細目部分２０及び粗目部分３０は、線材１５（１５Ｃ）が延びる方向と、線材１５Ｂ（１５Ｄ）が延びる方向が、交互に異なるように、複数のワイヤメッシュ１３（１３Ｃ）が積層されて構成されている。図９に示す例において、複数のワイヤメッシュ１３（１３Ｃ）は、それぞれの線材が延びる方向を４５度異ならせて積層されている。
【００５２】
隣り合うワイヤメッシュにおいて、それぞれの線材が延びる方向を異ならせて重ね合わせることにより、その角度に応じて湿り蒸気が貫流する流路断面積を異ならせることができる。また、線材の間に形成される流路（例えば、図に符号１９で示す）を小さくすることにより、当該流路を塞ぐように液膜を生じさせることができる。このような液膜を形成し、当該液膜に微小液滴を付着させることにより、湿り蒸気から微小液滴を効率良く分離することができる。
【００５３】
〔第５の実施形態〕
第５の実施形態の湿分分離機構の構成について図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、本実施形態の湿分分離機構に用いられるワイヤメッシュの正面図である。図１１は、図１０のXI−XI線による断面図であり、（ａ）は、液滴が線材に衝突する態様を示し、（ｂ）は、隣り合う線材同士の間に液膜が形成された態様を示している。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図１０に示すように、本実施形態のワイヤメッシュ１３Ｇは、第１方向に延びており第２方向に複数配列されている線材１５Ｆと、第２方向に延びており第１方向に複数配列されている第２方向線材１５Ｇが、格子状に結合されて構成されており、網目状をなしている。第１方向において隣り合う第２方向線材１５Ｇの間、換言すれば、第２方向において隣り合う第１方向線材１５Ｆの間には、線材１５Ｆ，１５Ｇに囲まれており、湿り蒸気が通る空間６０が形成される。
【００５５】
図１１に示すように、線材１５Ｇは、いわゆる親水性コーティングが施されている。線材１５Ｇにおいて、内部１７の上に、親水性材料で構成された層（以下、親水層と記す）１８が形成されている。内部１７は、例えば、炭素鋼により構成することができる。一方、親水層１８を構成する親水性材料には、例えば、二酸化チタンを用いることができる。本実施形態においては、線材１５Ｇの表面１８ａは、二酸化チタンを含む材料で構成されている。このように構成された線材１５Ｇは、内部を構成する内部１７に比べて、親水層１８の表面１８ａが、より親水性が高いものとなっている。なお、線材１５Ｆは、線材１５Ｇと同様に構成されている。
【００５６】
このように構成されたワイヤメッシュ１３Ｇにおいては、図１１（ａ）で示すように、湿り蒸気に含まれる液滴６２が、線材１５Ｇに衝突すると、その表面１８ａは、親水性の高いものであるため、図１１（ｂ）で示すように、線材１５Ｇの全周に亘って液膜６４を形成すると共に、隣り合う線材１５Ｇ同士の間にも、液膜６６が形成される。当該液膜６６により、微小な液滴がさらに捕集されることにより、ワイヤメッシュ１３Ｇが液滴を分離する効率が向上する。なお、液膜６４，６６の付着力が重力に耐えられなくなると、線材１５Ｇを伝って、鉛直下側に流れ落ちてドレンされる。
【００５７】
なお、本実施形態のワイヤメッシュ１３Ｇを構成する線材１５Ｇの表面１８ａは、二酸化チタンを含む材料で構成されているものとしたが、本発明に係る線材は、この態様に限定されるものではない。線材の表面は、親水性の高い材料で構成されていれば良く、二酸化チタン以外にも、様々な材料でその表面を構成することができる。
【００５８】
〔第６の実施形態〕
第６の実施形態の湿分分離機構の構成について図１２〜図１４を用いて説明する。図１２は、本実施形態の湿分分離機構においてスタンドパイプを鉛直上側から見た上面図である。図１３は、本実施形態の湿分分離機構を示す斜視図である。図１４は、本実施形態の湿分分離機構を構成するワイヤメッシュデミスタの断面図である。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
図１２に示すように、本実施形態の湿分分離機構１０Ｈにおいては、複数のスタンドパイプ７が、千鳥配列されている。具体的には、水平方向のうち所定の第１方向（図に矢印Ｈ１で示す）と、水平方向のうち当該第１方向Ｈ１に対して鋭角をなしている第２方向（図に矢印Ｈ２で示す）に、それぞれ複数配列されている。すなわち、排出口８は、水平方向のうち第１方向Ｈ１と、水平方向のうち第１方向に対して所定の角度を付けた第２方向Ｈ２に、それぞれ複数配列されている。なお、水平方向のうち第１方向と直交する方向を「第３方向」と記して図に矢印Ｈ３で示す。
【００６０】
図１３に示すようにワイヤメッシュデミスタ１１Ｈは、第１方向Ｈ１に配列されている複数の排出口８の鉛直上側を、同じく第１方向Ｈ１に延びており、複数の排出口８の鉛直上側を覆うように構成されている。ワイヤメッシュデミスタ１１Ｈは、図１４に示すように、第１方向Ｈ１と直交する断面において、当該排出口８の径方向内側から径方向外側に向かうに従って鉛直下側に位置するよう構成されている。ワイヤメッシュデミスタ１１Ｈは、第３方向Ｈ３に複数配列されている。
【００６１】
本実施形態において、ワイヤメッシュデミスタ１１Ｈのうち最も鉛直上側に位置している部分（以下、上側縁部と記す）７０は、スタンドパイプ７の軸心（図に一点鎖線Ａ３で示す）が通る位置に配置されている。ワイヤメッシュデミスタ１１Ｈは、図１４に示す第１方向と直交する断面において、上側縁部７０から第３方向外側に向かうに従って鉛直下側に位置するよう構成されている。ワイヤメッシュデミスタ１１Ｈのうち最も鉛直下側の部分（以下、下側縁部と記す）７２は、排出口８の径方向外側に位置している。
【００６２】
以上のように構成された湿分分離機構１０Ｈにおいて、スタンドパイプ７の排出口８から出た湿り蒸気は、鉛直上側に流れて、ワイヤメッシュデミスタ１１Ｈを貫流する。湿り蒸気に含まれる液滴は、ワイヤメッシュデミスタ１１Ｈにより分離される。ワイヤメッシュデミスタ１１Ｈにより分離された液滴（液膜）は、重力の作用により、ワイヤメッシュを伝って下側縁部７２に向けて流れる。下側縁部７２に集まった水は、当該下側縁部７２から鉛直下側に排出される。下側縁部７２は、水平方向において排出口８の外側に配置されているので、ワイヤメッシュデミスタ１１Ｈが分離した水が、再び排出口８に流入することを抑制することができる。
【００６３】
〔他の実施形態〕
上述した各実施形態において、湿分分離機構１０は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）１の原子炉圧力容器５内に設けられており、シュラウド３内において発生しスタンドパイプ７により鉛直上側に導かれた湿り蒸気の湿分を低減させるものとしたが、本発明に係る湿分分離機構は、この態様に限定されるものではない。本発明に係る湿分分離機構は、液滴を含む湿り蒸気を排出する排出口を有するものであれば、適用することができる。本発明に係る湿分分離器は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の蒸気発生器内に設けられるものとしても良い。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態について説明したが、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。これら実施形態やその変形は、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。
【００６５】
例えば、実施形態では、線材の間隔を変えることでワイヤメッシュの目の粗さを変えるものとして説明したが、例えば太さが異なる線材を用いることで目の粗さを変えることも可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１  沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）
３  シュラウド
４ａ  上側空間
４ｃ  下側空間
４ｅ  空間
５  原子炉圧力容器
６  蒸気管
７  スタンドパイプ
８  排出口
９  支持部材
１０，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｈ  湿分分離機構
１１，１１Ｅ，１１Ｈ  ワイヤメッシュデミスタ
１３，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｇ  ワイヤメッシュ
１５，１５Ｃ，１５Ｆ  線材（第１方向線材）
１５Ｂ，１５Ｄ，１５Ｇ  線材（第２方向線材）
１６  線材
１７  内部
１８  親水層
１８ａ  表面
２０，２０Ｂ  細目部分
２２  鉛直下側の端面
２４  外周面
２６  鉛直上側の端面
３０  粗目部分
３２  鉛直下側の端面
３６  鉛直上側の端面
４０  板状部材
４０ａ  面
４４  開口
５０  最上部分
６０  空間
６２  液滴
６４，６６  液膜
７０  上側縁部
７２  下側縁部
【図１】
2016031349.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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