(57)【要約】【課題】沸騰水型原子炉においては気水分離器と蒸気乾燥器によって湿り蒸気中の湿分除去を行っているが、信頼性・メンテナンス性の要求から構造の簡素化が求められ、特に蒸気乾燥器は振動によるトラブルが報告されている。【解決手段】蒸気乾燥器を排除し、従来の気水分離器に延長バレル２５を追加した気水分離器２１を設置する。従来の気水分離器２１では、小さい液滴は遠心力が小さく気水分離器２１内壁に付着する前に気水分離器２１を通過してしまったが、追加された延長バレル２５では上昇する間に上昇速度が低下するため、気水分離器２１を通過するのに要する時間が長くなり、小さい遠心力であっても延長バレル２５内壁に付着し、ピックオフリング２６によって排出される。また、延長バレル２５を上昇しきれずに途中で落下し、最終的には延長バレル２５内壁に付着する場合もある。【選択図】図２
2009250885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が蒸気入口、他端が蒸気出口とされ内部を蒸気が流通する筒状の第１バレルと、
この第１バレルの蒸気出口側に設けられ前記第１バレル内を通過する蒸気中の湿分を捕捉
し前記第１バレルの外へ排出する第１ピックオフリングと、
前記第１バレルの蒸気入口側に設けられ前記第１バレル内に流入する蒸気に旋回流を与え
る旋回羽根と、
前記第１ピックオフリングに接続され、一端が蒸気入口、他端が蒸気出口とされ内部を蒸
気が流通する筒状の第２バレルと、
前記第２バレルの蒸気出口側に設けられ前記第２バレル内を通過する蒸気中の湿分を捕捉
し前記第２バレルの外へ排出する第２ピックオフリングと、
前記第２ピックオフリングに接続され、一端が蒸気入口、他端が蒸気出口とされ内部を蒸
気が流通する筒状の第３バレルと、
この第３バレルの蒸気出口側と接続され前記第３バレルの蒸気出口から流出する蒸気が流
入する筒状の延長バレルと、
を備えることを特徴とする気水分離器。
【請求項２】
前記延長バレルに設けられ前記延長バレル内を通過する蒸気に旋回流を与える第２旋回
羽根を備えることを特徴とする請求項１記載の気水分離器。
【請求項３】
前記延長バレルに設けられた網を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載
の気水分離器。
【請求項４】
前記延長バレルの断面積は前記第１バレル、前記第２バレル及び前記第３バレルの断面
積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載乃至請求項３の何れか１項記載の気水分離
器。
【請求項５】
前記延長バレルの断面が正六角形であることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の
気水分離器。
【請求項６】
前記第３バレルは内面に軸方向に沿った溝が一定間隔で複数設けられていることを特徴
とする請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の気水分離器。
【請求項７】
前記第３バレルは内面に軸方向に沿った疎水面及び親水面が交互に設けられていること
を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の気水分離器。
【請求項８】
前記第３バレルの蒸気出口側が先細構造を有することを特徴とする請求項１乃至請求項
７の何れか１項記載の気水分離器。
【請求項９】
前記バレルの蒸気出口に設けられた抵抗リングを備え、この抵抗リングは中空円形の第
２抵抗体と、この第２抵抗体の支持部から構成されることを特徴とする請求項１乃至請求
項８の何れか１項記載の気水分離器。
【請求項１０】
孔部を有し前記延長バレルの内面に設けられ前記延長バレル内側へ張り出した湿分排除
翼と、
この湿分排除翼の上側に設けられた排除翼背面堰止カバーと、
前記湿分排除翼の下面の先端近傍に設けられた先端堰止カバーと、
前記延長バレルの内壁の前記湿分排除翼と前記排除翼背面堰止カバーとに挟まれた領域に
設けられた排除翼排水穴と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９のうち何れか１項記載の気水分離器。
【請求項１１】
原子炉圧力容器と、
この原子炉圧力容器内部に設置された炉心と、
この炉心の上方に設置された気水分離器と、
前記原子炉圧力容器に接続され前記気水分離器を通過した蒸気が直接流入する主蒸気管と
、を備えた沸騰水型原子炉であって、
前記気水分離器は、一端が蒸気入口、他端が蒸気出口とされ内部を蒸気が流通する筒状の
第１バレルと、この第１バレルの蒸気出口側に設けられ前記第１バレル内を通過する蒸気
中の湿分を捕捉し前記第１バレルの外へ排出する第１ピックオフリングと、前記第１バレ
ルの蒸気入口側に設けられ前記第１バレル内に流入する蒸気に旋回流を与える旋回羽根と
、
前記第１ピックオフリングに接続され、一端が蒸気入口、他端が蒸気出口とされ内部を蒸
気が流通する筒状の第２バレルと、前記第２バレルの蒸気出口側に設けられ前記第２バレ
ル内を通過する蒸気中の湿分を捕捉し前記第２バレルの外へ排出する第２ピックオフリン
グと、前記第２ピックオフリングに接続され、一端が蒸気入口、他端が蒸気出口とされ内
部を蒸気が流通する筒状の第３バレルと、この第３バレルの蒸気出口側と接続され前記第
３バレルの蒸気出口から流出する蒸気が流入する筒状の延長バレルと、
から構成され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】
本発明は、原子炉圧力容器内に配置され、蒸気から水分を除去する気水分離器と、この
気水分離器が設置され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、水分を含む蒸気がタービンに入るとタービン効率を著しく低
下させるので、この水分を除去する必要がある。沸騰水型原子炉では、原子炉圧力容器で
発生した湿り蒸気の湿分を取り除く気水分離装置として、原子炉圧力容器の上部に気水分
離器と蒸気乾燥器が設けられている。このような原子炉圧力容器の概要を図１５に示す。
【０００３】
図１５は再循環ポンプとしてインターナルポンプを採用した沸騰水型原子炉の原子炉圧
力容器１０１の概要を示す縦断面図である。原子炉圧力容器１０１の中央部よりやや下部
に複数の燃料集合体から構成される炉心１０２が配置されている。この炉心１０２の下方
には複数の制御棒案内管１０３が設けられ、炉心１０２を形成するシュラウド１０４の上
端開口はシュラウドヘッド１０５で閉塞されている。シュラウドヘッド１０５にはスタン
ドパイプ１２２を介して気水分離器１２１が立設され、気水分離器１２１上には蒸気乾燥
器１３１が配設されている。
【０００４】
原子炉圧力容器１０１の下部には、制御棒案内管１０３をガイドとして炉心１０２内に
配置された制御棒を駆動する制御棒駆動機構１０６が設けられている。原子炉圧力容器１
０１の内側とシュラウド１０４の外側との間の底部には複数台のインターナルポンプ１０
７が設置されている。
【０００５】
炉心１０２は下部を炉心支持板１０８に、上部を上部格子板１０９によりそれぞれ支持
され、全体がシュラウド１０４により包囲されている。原子炉圧力容器１０１の内側とシ
ュラウド１０４の外側との間の底部には、蒸気乾燥器１３１で乾燥された蒸気を図示しな
いタービンへと送る主蒸気管１１０が接続している。また給水管１１１より原子炉圧力容
器１０１内に流入した冷却材（水）はインターナルポンプ１０７により強制循環される。
【０００６】
炉心１０２によって加熱された水は蒸発して上昇し、スタンドパイプ１２２を通過して
気水分離器１２１に導入される。気水分離器１２１は蒸気に旋回流を与え、遠心分離作用
によって蒸気中の湿分を除去する。
【０００７】
図１６を用いて従来の気水分離器１２１について以下説明する。気水分離器１２１は、
バレル（円筒）１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃを直列に積み重ね、バレル１２３ａ、１２
３ｂ、１２３ｃの各々の上端にピックオフリング１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃを設置し
、炉心１０２で発生した蒸気の入口となるバレル１２３ａの最下部に旋回羽根１２５を配
設した構成となっている。炉心１０２から上昇してきた湿り蒸気は旋回羽根１２５によっ
て旋回流を与えられ、湿り蒸気中の湿分の大半は旋回流の遠心力によってバレル１２３ａ
の内壁に付着し、バレル１２３ａ内壁に付着した水１２６の大部分は、バレル１２３ａの
内壁を伝って上昇し、矢印で示すようにピックオフリング１２４ａによってバレル１２３
ａの外側に排出されて落下する。同様に、バレル１２３ｂ、１２３ｃの内壁に付着した水
１２６はピックオフリング１２４ｂ、１２４ｃによって排出される。直径が小さくバレル
１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃの内壁に付着する程度の遠心力が得られなかった水滴１２
７は、そのまま上昇して気水分離器１２１の出口に達する。このような作用により、湿り
蒸気に含まれる湿分の大半が除去され、気水分離器１２１の上方に設けられた蒸気乾燥器
１３１へ蒸気が送られる。なお、この方式で実際に適用されている気水分離器は上述した
ようにバレルとピックオフリングの組み合わせを３段まで積み重ねたものである。炉内の
スペースの問題のほか、４段以上に積み重ねても、３段目を通過後に残る湿分の大半は非
常に小さく、また旋回流が弱まっているためにバレル内壁に付着するほどの遠心力が得ら
れず、３段にして蒸気乾燥器を設けるほうが高効率であると考えられているためである。
【０００８】
気水分離器１２１を通過した蒸気はおよそ１０％の湿分を含んでいる。この蒸気は、気
水分離器１２１の上方に設置された蒸気乾燥器１３１に導入される。このような従来の蒸
気乾燥器の構造について、図１７を用いて以下説明する。
【０００９】
図１７は従来の蒸気乾燥器の概要を示す部分分解図である。蒸気乾燥器１３１の内部に
、図１に示すように、曲折した流路を構成する複数の波板１３２が立設されている。この
波板１３２下方にはドレン樋１３４ａが取り付けられており、ドレン樋１３４ａにはドレ
ン管１３４ｂが設けられている。また、一側面は複数の孔部１３５ａを有する多孔板１３
５で構成されており、多孔板１３５が設けられた側面には下方が開放されたカバー１３６
が設けられている。また、破線の矢印１３３は蒸気の流れを示している。
【００１０】
以下、蒸気乾燥器１３１の作用について説明する。
【００１１】
気水分離器を通過した蒸気はカバー１３６の下方から蒸気乾燥器１３１に流入する。こ
の蒸気は上述したようにおよそ約１０％の湿分を含んでいる。蒸気は多孔板１３５に設け
られた孔部１３５ａから蒸気乾燥器１３１内部に流入し、複数の波板１３２間に形成され
た流路を通過する。蒸気中の水滴は、曲折した流路を通過する際に蒸気に随伴しきれず、
波板１３２に衝突・付着する。波板１３２に付着した水滴は波板１３２を伝って落下し、
ドレン樋１３４ａにより集約され、ドレン管１３４ｂを経て蒸気乾燥器１３１の外部に排
出される。以上のような作用により、蒸気から湿分が除去される。
【００１２】
蒸気乾燥器１３１を通過した蒸気の湿分は約０．１％である。この蒸気は主蒸気配管１
１０を介してタービンへ送られる。
【００１３】
これらの湿り蒸気中の湿分を除去する気水分離装置の開発に当たっては、気水分離性能
の向上、圧力損失の低減、構造の簡素化によるメンテナンス性・信頼性の向上が重要であ
る。気水分離装置の構造を簡素化する技術として、上述の旋回流を利用した気水分離器に
代えて気液を重力分離する装置を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
また、蒸気乾燥器において、液滴を含む蒸気流による振動を原因とした破損等のトラブ
ルが報告されており、構造の強化が求められている。このような課題に対して、気水分離
器の上部に蒸気乾燥器の波板を内設して気水分離器と蒸気乾燥器を一体化した構造とした
気水分離装置がある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平２−２５１７９７号公報
【特許文献２】特開平１０−１８６０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述の気液を重力分離する装置は、蒸気速度が十分小さくなければ気液分離に十分な性
能が得られない。強制循環炉は蒸気流速が比較的大きいため、十分な気液分離性能を得る
ためには装置の高さが数１０ｍ必要となってしまい、現実的ではない。
【００１６】
また、上述の気水分離器と蒸気乾燥器を一体化した気水分離装置は、図１７に示したよ
うな蒸気乾燥装置を不要とすることはできるものの、気水分離器の構造が複雑になってし
まう。また、蒸気乾燥器の内部構造を気水分離器に設けることになるため、振動による破
損等のトラブルが起こる可能性はある。
【００１７】
したがって、本発明の目的は、従来よりも簡素な構造によってメンテナンス性・信頼性
を向上し、かつ十分な気水分離性能が得られる気水分離器及び沸騰水型原子炉の提供を目
的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明による気水分離器は、一端が蒸気入口、他端が蒸気出
口とされ内部を蒸気が流通する筒状の第１バレルと、この第１バレルの蒸気出口側に設け
られ前記第１バレル内を通過する蒸気中の湿分を捕捉し前記第１バレルの外へ排出する第
１ピックオフリングと、前記第１バレルの蒸気入口側に設けられ前記第１バレル内に流入
する蒸気に旋回流を与える旋回羽根と、前記第１ピックオフリングに接続され、一端が蒸
気入口、他端が蒸気出口とされ内部を蒸気が流通する筒状の第２バレルと、前記第２バレ
ルの蒸気出口側に設けられ前記第２バレル内を通過する蒸気中の湿分を捕捉し前記第２バ
レルの外へ排出する第２ピックオフリングと、前記第２ピックオフリングに接続され、一
端が蒸気入口、他端が蒸気出口とされ内部を蒸気が流通する筒状の第３バレルと、この第
３バレルの蒸気出口側と接続され前記第３バレルの蒸気出口から流出する蒸気が流入する
筒状の延長バレルと、を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明による沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器と、この原子炉圧力容器内部に
設置された炉心と、この炉心の上方に設置された気水分離器と、前記原子炉圧力容器に接
続され前記気水分離器を通過した蒸気が直接流入する主蒸気管と、を備えた沸騰水型原子
炉であって、前記気水分離器は、一端が蒸気入口、他端が蒸気出口とされ内部を蒸気が流
通する筒状の第１バレルと、この第１バレルの蒸気出口側に設けられ前記第１バレル内を
通過する蒸気中の湿分を捕捉し前記第１バレルの外へ排出する第１ピックオフリングと、
前記第１バレルの蒸気入口側に設けられ前記第１バレル内に流入する蒸気に旋回流を与え
る旋回羽根と、前記第１ピックオフリングに接続され、一端が蒸気入口、他端が蒸気出口
とされ内部を蒸気が流通する筒状の第２バレルと、前記第２バレルの蒸気出口側に設けら
れ前記第２バレル内を通過する蒸気中の湿分を捕捉し前記第２バレルの外へ排出する第２
ピックオフリングと、前記第２ピックオフリングに接続され、一端が蒸気入口、他端が蒸
気出口とされ内部を蒸気が流通する筒状の第３バレルと、この第３バレルの蒸気出口側と
接続され前記第３バレルの蒸気出口から流出する蒸気が流入する筒状の延長バレルと、か
ら構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の気水分離装置によれば、従来よりも簡素な構造とすることでメンテナンス性・
信頼性を向上することができる。また、従来の蒸気乾燥器を不要とするのに十分な気水分
離性能が得られるため、蒸気乾燥器を排除することで信頼性が向上され、燃料交換作業を
容易とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２２】
本発明の第１の実施例による沸騰水型原子炉について、図面を参照しながら以下説明す
る。
【００２３】
図１は本実施例の原子炉圧力容器１の概要を示す縦断面図である。原子炉圧力容器１の
構成について以下説明する。原子炉圧力容器１の中央部よりやや下部に多数体の燃料集合
体を具備する炉心２が配置されている。この炉心２の下方には多数の制御棒案内管３が設
けられ、炉心２を形成するシュラウド４の上端開口はシュラウドヘッド５で閉塞されてい
る。シュラウドヘッド５にはスタンドパイプ２２を介して気水分離器２１が立設されてい
る。
【００２４】
原子炉圧力容器１の下部には制御棒案内管３の内面をガイドとして炉心２内の十字型の
制御棒を駆動する制御棒駆動機構６が設けられている。原子炉圧力容器１の内側とシュラ
ウド４の外側との間の底部には複数台のインターナルポンプ７が設置されている。
【００２５】
炉心２は下部を炉心支持板８に、上部を上部格子板９に支持され、全体がシュラウド４
により包囲されている。原子炉圧力容器１の内側とシュラウド４の外側との間の底部には
、気水分離器２１を通過した蒸気をタービンへと送る主蒸気管１０が接続されている。ま
た原子炉圧力容器１内には図示しないタービンから戻された冷却材（水）が流入する給水
管１１が接続されている。
【００２６】
炉心２によって加熱された水は蒸発して上昇し、スタンドパイプ２２を通過して気水分
離器２１に導入される。気水分離器２１は蒸気に旋回流を与え、遠心分離作用と重力によ
って蒸気中の湿分を除去する。
【００２７】
図２を用いて本実施例の気水分離器２１の構造について以下説明する。図２は気水分離
器２１の概要を示す縦断面図である。気水分離器２１は、バレル２３ａ、２３ｂ、２３ｃ
を直列に積み重ね、バレル２３ａ、２３ｂ、２３ｃの各々の上端にピックオフリング２４
ａ、２４ｂ、２４ｃを設置し、バレル２３ａの最下部に旋回羽根２７を配設し、さらにピ
ックオフリング２３ｃの上に延長バレル２５を載設し、延長バレル２５の上端にピックオ
フリング２６を設置した構成とされている。バレル２３ａの下端は蒸気が流入してくる蒸
気入口であり、延長バレル２５の上端は内部を通過した蒸気が排出される蒸気出口である
。また、延長バレル２５は、原子炉圧力容器１において従来は蒸気乾燥器が設置されてい
た位置に配置される。
【００２８】
気水分離器２１の作用について以下説明する。冷却材（水）が炉心２に加熱されて湿り
蒸気となり、スタンドパイプ２２を介して気水分離器２１に流入する。気水分離器２１に
流入した蒸気は、旋回羽根２７によって旋回流を与えられ、遠心力によってバレル２３ａ
の内壁に付着しピックオフリング２４ａからバレル２３の外側へ排出される。同様に、バ
レル２３ｂ、２３ｃの内壁に付着した水は、ピックオフリング２４ｂ、２４ｃによって排
出される。ピックオフリング２４ｃを通過した時点で、蒸気の湿分の大半はバレル２３の
外に排出されている。
【００２９】
従来は、３段よりも多くバレルとピックオフリングの組み合わせを積み重ねても、分離
しきれなかった湿分（水滴）が小さく、旋回流も弱まっていることから、十分な遠心力が
得られず湿分除去効果はほとんど向上しないと考えられていた。しかしながら、本実施例
のように、従来の蒸気乾燥器を排除して延長バレル２５を設けて長大化した気水分離器２
１によれば、ピックオフリング２４ｃ通過後に残存する湿分は延長バレル２５を上昇する
間にその上昇速度が低下する。このため、気水分離器２１を通過するために要する時間が
長く、小さい遠心力であっても延長バレル２５の内壁に付着し得る。また、湿分が延長バ
レル２５を上昇しきれずに途中で落下することも想定され、その場合も最終的には延長バ
レル２５の内壁に付着する。このような作用によってピックオフリング２４通過後の湿分
を効率的に除去することが可能となり、従来よりも高い気水分離の性能を得ることができ
る。
【００３０】
上述したような作用により湿分を十分に除去された蒸気は、延長バレル２５上端通過後
、蒸気乾燥器が設置されていないため、主蒸気管１０に直接流入し、図示しないタービン
に送られる。
【００３１】
本実施例によれば、バレル２３ｃの蒸気出口に延長バレル２５を接続した構成の気水分
離器とすることにより、簡素な構造とすることでメンテナンス性・信頼性を向上すること
ができる。また、従来の蒸気乾燥器を不要とするのに十分な気水分離性能が得られるため
、蒸気乾燥器を排除することで信頼性が向上し、燃料交換作業を容易とすることができる
。
【実施例２】
【００３２】
本発明の第２の実施例について、図面を用いて以下説明する。なお、第１の実施例と同
じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３３】
図３は本実施例による気水分離器２１の縦断面図である。延長バレル２５の途中に網３
１と第２旋回羽根３２が設けられており、第２旋回羽根は網３１の上に配設されている。
【００３４】
蒸気が網３１を通過する際に、蒸気中の湿分が網３１に一時的に付着して合体し、通過
前よりも大きい液滴となって上昇する。さらに第２旋回羽根３２で再度旋回流を与える。
この２つの作用により、延長バレル２５に流入した湿分の遠心力が高められ、ピックオフ
リング２６から延長バレル２５の外へ湿分が排出されやすくなる。また、網３１は湿り蒸
気の流れに対する抵抗体として働き、湿り蒸気の上昇力を弱める。第２旋回羽根は旋回流
を与えるだけのものであり、湿り蒸気の上昇力を強めるものではない。したがって、網３
１を通過した後の微細な湿分についても除去性能が向上する。
【００３５】
本実施例によれば、第１の実施例と同様の効果を奏するとともに、網３１と第２旋回羽
根３２によって延長バレル２５に流入した湿分の遠心力を強めることで、湿り蒸気中の湿
分除去性能をさらに高めることが可能である。
【００３６】
なお、本実施例では網３１を第２旋回羽根３２下方に設置するものとして説明したが、
網３１を第２旋回羽根３２の上方に設置するものとしてもよい。
【実施例３】
【００３７】
本発明の第３の実施例について、図面を用いて以下説明する。なお、第１の実施例と同
じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３８】
図４は本実施例による気水分離器２１の概要を示す斜視図、図５は気水分離器２１の縦
断面図である。本実施例の延長バレル２５は断面積がバレル２３よりも大きくなっており
、またピックオフリング２４ｃ、ピックオフリング２６が設けられておらず、最上段のバ
レル２３ｃの最上部と延長バレル２５の最下部とが直接連通するように設けられている。
また、延長バレル２５の断面は正六角形とされている。正六角形以外の正多角形や円形な
どであっても構わないが、原子炉圧力容器１内に可能な限り多く配列するには正六角形が
最も有効である。
【００３９】
図６、図７を用い、本実施例の効果について説明する。図６は図５に示す破線ＩＩの領
域の拡大図である。バレル２３ｃの出口付近内側には、遠心力によって液滴が付着して形
成された液膜が上方に流れている。本実施例ではピックオフリング２４ｃが設置されてい
ないため、液膜の水はバレル２３ｃ上端から上方に飛び出す。バレル２３ｃ上端から飛び
出した液滴には延長バレル２５の方向に揚力が働くため、図中矢印で示すように、この液
滴は延長バレル２５の内壁に付着する。さらに延長バレル２５内壁に付着した液滴は、矢
印で示すようにバレル２３ｃと延長バレル２５のギャップ４１から下方へ落下する。
【００４０】
液滴に揚力が働く理由について、図７を用いて説明する。図７（ａ）、（ｂ）はそれぞ
れ、図６に示す一点鎖線４２、一点鎖線４３の高さにおける蒸気の流速と気水分離器２１
の中心からの距離の関係を表すグラフであり、図７（ａ）はバレル２３ｃの出口における
蒸気の流速分布を、図７（ｂ）はバレル２３ｃ出口よりも上の高さ位置における蒸気の流
速分布を意味する。また、図７の横軸に示すＯは気水分離器の中心に、Ａはバレル２３ｃ
内壁の位置に、Ｂは延長バレル２５内壁の位置に対応している。
【００４１】
バレル２３ｃの出口では、気水分離器２１の径方向中心Ｏからバレル２３ｃの内壁まで
、概ね一様な流速分布となっている。蒸気がバレル２３ｃから延長バレル２５に流入した
直後では、バレル２３ｃの内壁から延長バレル２５の内壁までの領域では流速が低くなっ
ている。これは、延長バレル２５内の蒸気の駆動はバレル２３ｃから流入する蒸気による
ために、バレル２３ｃと延長バレル２５のギャップ領域はバレル２３ｃ出口の近傍ではほ
とんど駆動されないためである。従って延長バレル２５の内側では中心付近と内壁付近と
で流速差が生じ、液滴に対して揚力が生じる。
【００４２】
また、バレル２３ｃ上端から飛び出した液滴には、蒸気とのせん断力により液滴に回転
が与えられる。この回転により、液滴が延長バレル２５の流れの遅い領域に突入した場合
、延長バレル２５の内壁方向へマグヌス力が作用する。これらの結果、気液分離効率が増
加する。
【００４３】
なお、実際にはバレル２３ｃ内壁および延長バレル２５内壁に形成される液膜の部分に
は蒸気が存在しないため、液膜の厚さだけＡまたはＢよりも内側の位置で蒸気の流速が０
になる。バレル２３および延長バレル２５の内径に対して液膜の厚さは微小であるため、
図７においてはバレル２３ｃ内壁に対応する位置Ａ、延長バレル２５内壁に対応する位置
Ｂにおいて蒸気の流速が０になるものとして図示している。
【００４４】
本実施例によれば、第１の実施例と同様の効果を奏するとともに、延長バレル２５の断
面積がバレル２３ａ、２３ｂ、２３ｃよりも大きい拡大流路とすることにより、揚力を利
用した気水分離を行うことができる。
【００４５】
また、本実施例の変形例を図８、図９に示す。図８、図９はそれぞれ最上段のバレル２
３ｃの上端および延長バレル２５の下端近傍を拡大した縦断面図である。図８、図９にお
いてはそれぞれ最上段のバレル２３ｃの上端について、図８に示す例では角面取り、図９
に示す例では丸面取りしている。これにより、バレル２３ｃ出口から飛び出す液滴が出口
の面取り形状に沿って斜め外側に飛び出すため、より効果的に液滴を延長バレル２５内壁
に付着させることができる。
【００４６】
また、本実施例の別の変形例を図１０、図１１に示す。図１０、図１１はそれぞれ気水
分離器２１の上面図である。図１０においては、バレル２３ｃの内壁に溝４４が設けられ
ている。バレル２３ｃの内壁に付着する水は溝４４へ集まりやすくなる。溝４４に水を集
中させることにより、バレル２３ｃ出口から飛び出す液滴が大きくなるため、液滴に生じ
る遠心力が大きくなり、延長バレル２５の内壁に付着しやすくなる。また、バレル２３ｃ
の途中で再度液滴として飛び出しにくくなる。なお、図１０では溝４４を矩形としている
が、Ｖ字形、Ｕ字形等であっても構わない。
【００４７】
また、図１１に示すように、溝４４に換えてバレル２３ｃ内面に、表面処理によって疎水
面４５（図中模式的に太線で示す。）と親水面４６（図中模式的に白抜き線で示す。）を
交互に設け、親水面４６に水を集中させることで同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００４８】
本発明の第４の実施例について、図面を用いて以下説明する。なお、第３の実施例と同
じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４９】
図１２は本実施例による気水分離器２１の概要を示す斜視図である。本実施例のバレル
２３ｃは、途中から出口に向かって流路が細くなる先細構造を有している。流路面積を狭
めることで、角運動量保存則により蒸気の回転数が増加する。これによって蒸気中の湿分
の遠心力が高まり、バレル２３上端から飛び出した液滴が延長バレル２５内壁への付着を
促進することができる。また、延長バレル２５下端付近における蒸気の速度分布がより中
心に偏り、流速の遅い領域を拡大することができるので、第３の実施例と比較して揚力に
よる気水分離効果が向上する。
【００５０】
本実施例によれば、第１の実施例、同様の効果を奏するとともに、液滴に働く遠心力、
揚力による気液分離効果を第３の実施例よりも高めることが可能である。
【実施例５】
【００５１】
本発明の第５の実施例について、図面を用いて以下説明する。なお、第１の実施例、第
３の実施例と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５２】
図１３は本実施例による気水分離器２１の概要を示す縦断面図である。本実施例におい
てはピックオフリング２４ｃと、バレル２３ｃよりも断面積が大きい延長バレル２５とが
併設されており、さらにピックオフリング２４ｃの上面に抵抗リング５１が設置されてい
る。抵抗リング５１は、気水分離器２１の軸方向に垂直な平面による断面が中空円形、い
わゆるドーナツ形の網などの抵抗体５２と、その支持部５３から構成されている。抵抗リ
ング５１は蒸気の流路において流路抵抗として働くため、延長バレル２５下端付近におけ
る蒸気の速度分布がより中心に偏り、流速の遅い領域を拡大させて揚力を顕著にするとと
もに、抵抗体５２によって細かい液滴を合体させて大きな液滴とし、遠心力を高められる
。
【００５３】
本実施例によれば、第１の実施例と同様の効果を奏するとともに、バレル２３ｃ上端か
ら飛び出す液滴の揚力、遠心力を高め、気水分離性能をさらに向上させることができる。
【実施例６】
【００５４】
本発明の第６の実施例について、図面を用いて以下説明する。なお、第１の実施例と同
じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５５】
図１４は本実施例による気水分離器２１の延長バレル２５の概要を示す要部拡大縦断面
図であり、上部と下部を省略して図示している。本実施例においては、延長バレル２５の
内壁に湿分排除翼６１、先端堰止カバー６２、排除翼背面堰止カバー６３、排除翼排水穴
６４、湿分排水穴６５が設けられている。
【００５６】
湿分排除翼６１は延長バレル２５内壁から内側へ張り出すように、複数互い違いに設け
られた多孔板である。複数の湿分排除翼６１が互い違いに設けられているため、蒸気は概
ね図１４中の矢印の軌道で上昇していく。その際、蒸気中の湿分が慣性力によって矢印の
軌道のように曲がり切れず、湿分排除翼６１や延長バレル２５の内壁に付着する。湿分排
除翼６１に付着した湿分は、湿分排除翼６１の内部を通り排除翼背面堰止カバー６３との
対向面に移動し、排除翼排水穴６４から延長バレル２５外に排出される。また、延長バレ
ル２５内壁に付着した湿分は湿分排水穴６５から延長バレル２５外に排出されるか、上昇
して湿分排除翼６１に行き当たり、湿分排除翼６１に付着した湿分と同様に排除翼排水穴
６４から延長バレル２５外に排出される。なお、排除翼排水穴６４は湿分排除翼６１と排
除翼背面堰止カバー６３の間で延長バレル２５内面に設けられた穴であり、湿分排水穴６
５は延長バレル２５内壁に複数の穴を設けた多孔部である。また、先端堰止カバー６２は
湿分排除翼６１に付着した湿分が先端から飛び出すことを防止し、排除翼背面堰止カバー
６３は湿分排除翼６１の背面に移動した湿分が上方に飛び出すことを防止する。先端堰止
カバー６２、排除翼背面堰止カバー６３は水を通さないものであればよい。
【００５７】
本実施例によれば、第１の実施例と同様の効果を奏するとともに、延長バレル２５内壁
に設けた湿分排除翼６１、先端堰止カバー６２、排除翼背面堰止カバー６３、排除翼排水
穴６４、湿分排水穴６５によって蒸気中の湿分を効率的に除去することが可能である。
【００５８】
以上本発明の実施例について図を参照して説明してきたが、本発明は上記実施例に限定
されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施例を組み合わせ、またいろいろ
の変形を採ることができる。当業者にあっては、具体的な実施例において本発明の技術思
想および技術範囲から逸脱せずに種種の変形・変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施例による気水分離器が設置された原子炉圧力容器の概要を示す縦断面図。
【図２】第１の実施例による気水分離器の概要を示す縦断面図。
【図３】第２の実施例による気水分離器の概要を示す縦断面図。
【図４】第３の実施例による気水分離器の概要を示す斜視図。
【図５】第３の実施例による気水分離器の概要を示す縦断面図。
【図６】図５のＩＩの領域を拡大した要部拡大縦断面図。
【図７】（ａ）は図６に示した一点鎖線４２における蒸気の流速分布を示すグラフ、（ｂ）は図６に示した一点鎖線４３における蒸気の流速分布を示すグラフ。
【図８】第３の実施例の変形例による気水分離器の概要を示す要部拡大縦断面図。
【図９】第３の実施例の変形例による気水分離器の概要を示す要部拡大縦断面図。
【図１０】第３の実施例の変形例による気水分離器の概要を示す上面図。
【図１１】第３の実施例の変形例による気水分離器の概要を示す上面図。
【図１２】第４の実施例による気水分離器の概要を示す斜視図。
【図１３】第５の実施例による気水分離器の概要を示す縦断面図。
【図１４】第６の実施例による気水分離器の概要を示す要部拡大縦断面図。
【図１５】従来の沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の概要を示す縦断面図。
【図１６】従来の気水分離器の概要を示す縦断面図。
【図１７】従来の蒸気乾燥器の概要を示す部分断面斜視図。
【符号の説明】
【００６０】
１  原子炉圧力容器
２  炉心
３  制御棒案内管
４  シュラウド
５  シュラウドヘッド
６  制御棒駆動機構
７  インターナルポンプ
８  炉心支持板
９  上部格子板
１０  主蒸気管
１１  給水管
２１  気水分離器
２２  スタンドパイプ
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ  バレル
２４ａ、２３ｂ、２３ｃ  ピックオフリング
２５  延長バレル
２６  ピックオフリング
２７  旋回羽根
３１  網
３２  第２旋回羽根
４１  ギャップ
４４  溝
５１  抵抗リング
５２  抵抗体
５３  支持部
６１  湿分排除翼
６２  先端堰止カバー
６３  排除翼背面堰止カバー
６４  排除翼排水穴
６５  湿分排水穴
１０１  原子炉圧力容器
１０２  炉心
１０３  制御棒案内管
１０４  シュラウド
１０５  シュラウドヘッド
１０６  制御棒駆動機構
１０７  インターナルポンプ
１０８  炉心支持板
１０９  上部格子板
１１０  主蒸気管
１１１  給水管
１２１  気水分離器
１２２  スタンドパイプ
１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ  バレル
１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ  ピックオフリング
１２５  旋回羽根
１２６  水
１２７  水滴
１３１  蒸気乾燥器
１３２  波板
１３３  蒸気の流れ
１３４ａ  ドレン樋
１３４ｂ  ドレン管
１３５  多孔板
１３５ａ  孔部
１３６  カバー 
【図１】
2009250885.tif 000003
【図２】
2009250885.tif 000004
【図３】
2009250885.tif 000005
【図４】
2009250885.tif 000006
【図５】
2009250885.tif 000007
【図６】
2009250885.tif 000008
【図７】
2009250885.tif 000009
【図８】
2009250885.tif 000010
【図９】
2009250885.tif 000011
【図１０】
2009250885.tif 000012
【図１１】
2009250885.tif 000013
【図１２】
2009250885.tif 000014
【図１３】
2009250885.tif 000015
【図１４】
2009250885.tif 000016
【図１５】
2009250885.tif 000017
【図１６】
2009250885.tif 000018
【図１７】
2009250885.tif 000019