JP2002341079A - 原子炉 - Google Patents
原子炉Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一次系配管破断の可能性を除去した原子炉を
提供すること。 【解決手段】 原子炉容器12内に貯留された一次冷却
水に浸漬された炉心14と、原子炉容器12内において
炉心14の上方部位に配設された16蒸気発生器とを具
備し、炉心14から放出される原子力エネルギにより一
次冷却水を加熱して超臨界圧の蒸気を生成し、該蒸気に
より蒸気発生器16内を流通する二次冷却水を加熱して
蒸気を発生させるようにした。
提供すること。 【解決手段】 原子炉容器12内に貯留された一次冷却
水に浸漬された炉心14と、原子炉容器12内において
炉心14の上方部位に配設された16蒸気発生器とを具
備し、炉心14から放出される原子力エネルギにより一
次冷却水を加熱して超臨界圧の蒸気を生成し、該蒸気に
より蒸気発生器16内を流通する二次冷却水を加熱して
蒸気を発生させるようにした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は原子炉に関し、特に
原子炉容器内に蒸気発生器を配設した原子炉に関する。
原子炉容器内に蒸気発生器を配設した原子炉に関する。
【0002】
【従来の技術】PWR型の原子炉は、炉心を収納した原
子炉容器内に一次冷却水を充満して高圧の熱水を生成
し、この高温、高圧の一次冷却水により蒸気発生器にお
いて二次冷却水を加熱し蒸気を生成する。このように、
PWR型の原子炉は、炉心と直接接触する一次冷却水
と、蒸気を生成する二次冷却水とを分離することによ
り、放射能汚染の発生を防止するようになっている。
子炉容器内に一次冷却水を充満して高圧の熱水を生成
し、この高温、高圧の一次冷却水により蒸気発生器にお
いて二次冷却水を加熱し蒸気を生成する。このように、
PWR型の原子炉は、炉心と直接接触する一次冷却水
と、蒸気を生成する二次冷却水とを分離することによ
り、放射能汚染の発生を防止するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、PWR型
の原子炉では、原子炉容器と蒸気発生器との間で高温、
高圧の一次冷却水を循環させる一次系配管が長くなるの
で、この一次系配管の破断による放射能汚染の可能性が
あり、その安全性を確保するための付帯設備が必要とな
る。
の原子炉では、原子炉容器と蒸気発生器との間で高温、
高圧の一次冷却水を循環させる一次系配管が長くなるの
で、この一次系配管の破断による放射能汚染の可能性が
あり、その安全性を確保するための付帯設備が必要とな
る。
【0004】本発明は、こうした従来技術の問題を解決
することを技術課題としており、一次系配管破断の可能
性を除去した原子炉を提供することを目的としている。
することを技術課題としており、一次系配管破断の可能
性を除去した原子炉を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、原子炉容器内に貯留された一次冷却超臨界流体に浸
漬された炉心と、前記原子炉容器内において前記炉心の
上方部位に配設された蒸気発生器とを具備し、前記炉心
から放出される原子力エネルギにより前記一次冷却超臨
界流体を加熱して超臨界圧の温度レベルの高い超臨界流
体を生成し、該超臨界流体により前記蒸気発生器内を流
通する二次冷却水を加熱して蒸気を発生させる原子炉を
要旨とする。
は、原子炉容器内に貯留された一次冷却超臨界流体に浸
漬された炉心と、前記原子炉容器内において前記炉心の
上方部位に配設された蒸気発生器とを具備し、前記炉心
から放出される原子力エネルギにより前記一次冷却超臨
界流体を加熱して超臨界圧の温度レベルの高い超臨界流
体を生成し、該超臨界流体により前記蒸気発生器内を流
通する二次冷却水を加熱して蒸気を発生させる原子炉を
要旨とする。
【0006】請求項1に記載の本発明によれば、二次系
蒸気を生成するための蒸気発生器を原子炉容器内に配設
したために、従来のPWRプラントのように、高温、高
圧の一次系水を原子炉と蒸気発生器との間で循環させる
ための一次系配管が不要となる。従って、一次系配管の
安全確保のための付帯設備が不要となる。前記蒸気発生
器は、前記原子炉の外部から二次冷却水を受ける入口ヘ
ッダと、前記入口ヘッダに連通し前記二次冷却水が流通
して前記一次冷却超臨界流体の温度レベルの高い超臨界
流体との熱交換により二次冷却水の蒸気を発生させる複
数の熱交換チューブと、前記熱交換チューブに連通して
熱交換チューブにおいて発生した二次冷却水の蒸気を受
ける出口ヘッダとを具備するようにできる。そして、前
記熱交換チューブは水平直線状または環状に延設するこ
とができる。
蒸気を生成するための蒸気発生器を原子炉容器内に配設
したために、従来のPWRプラントのように、高温、高
圧の一次系水を原子炉と蒸気発生器との間で循環させる
ための一次系配管が不要となる。従って、一次系配管の
安全確保のための付帯設備が不要となる。前記蒸気発生
器は、前記原子炉の外部から二次冷却水を受ける入口ヘ
ッダと、前記入口ヘッダに連通し前記二次冷却水が流通
して前記一次冷却超臨界流体の温度レベルの高い超臨界
流体との熱交換により二次冷却水の蒸気を発生させる複
数の熱交換チューブと、前記熱交換チューブに連通して
熱交換チューブにおいて発生した二次冷却水の蒸気を受
ける出口ヘッダとを具備するようにできる。そして、前
記熱交換チューブは水平直線状または環状に延設するこ
とができる。
【0007】前記熱交換チューブを環状に延設する場合
には、前記入口ヘッダと出口ヘッダは直径を挟んだ両側
に配設し、前記環状の熱交換チューブを前記入口ヘッダ
と出口ヘッダとの間で中心を見込む角度が180°を越
えない範囲で円弧状に延設させる、または、前記入口ヘ
ッダと出口ヘッダとを互いに隣接させて配設し、前記環
状の熱交換チューブを前記入口ヘッダと出口ヘッダとの
間で中心を見込む角度が180°を越える範囲で円弧状
に延設させるようにできる。
には、前記入口ヘッダと出口ヘッダは直径を挟んだ両側
に配設し、前記環状の熱交換チューブを前記入口ヘッダ
と出口ヘッダとの間で中心を見込む角度が180°を越
えない範囲で円弧状に延設させる、または、前記入口ヘ
ッダと出口ヘッダとを互いに隣接させて配設し、前記環
状の熱交換チューブを前記入口ヘッダと出口ヘッダとの
間で中心を見込む角度が180°を越える範囲で円弧状
に延設させるようにできる。
【0008】前記環状の熱交換チューブは水平に延設す
る、或いは、鉛直の中心軸線を含む平面による断面にお
いて中心部が高く周辺部が低くなる概ね円錐台状に形成
することができる。更に、前記環状の熱交換チューブ
は、前記入口ヘッダと出口ヘッダを結ぶ直径から両側部
に線対称に前記熱交換チューブの中央部分を上方に持ち
上げた逆U字形状を呈するようにできる。更に、前記熱
交換チューブは前記入口ヘッダから下降し、次いで出口
ヘッダへ向けて上昇する概ねU字形状に形成してもよ
い。
る、或いは、鉛直の中心軸線を含む平面による断面にお
いて中心部が高く周辺部が低くなる概ね円錐台状に形成
することができる。更に、前記環状の熱交換チューブ
は、前記入口ヘッダと出口ヘッダを結ぶ直径から両側部
に線対称に前記熱交換チューブの中央部分を上方に持ち
上げた逆U字形状を呈するようにできる。更に、前記熱
交換チューブは前記入口ヘッダから下降し、次いで出口
ヘッダへ向けて上昇する概ねU字形状に形成してもよ
い。
【0009】更に、前記炉心の上方部に配設された蒸気
発生器に加えて、前記炉心の側方部を包囲するダウンカ
マーの外側に蒸気発生器を配設してもよい。このダウン
カマーの外側に配設された蒸気発生器は、前記原子炉の
外部から二次冷却水を受ける入口ヘッダと、前記入口ヘ
ッダに連通し前記二次冷却水が流通して前記一次冷却超
臨界流体の温度レベルの高い超臨界流体との熱交換によ
り二次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換チューブ
と、前記熱交換チューブに連通して熱交換チューブにお
いて発生した二次冷却水の蒸気を受ける出口ヘッダとを
具備し、交換チューブは前記ダウンカマーを包囲するよ
うに環状に延設するようにできる。
発生器に加えて、前記炉心の側方部を包囲するダウンカ
マーの外側に蒸気発生器を配設してもよい。このダウン
カマーの外側に配設された蒸気発生器は、前記原子炉の
外部から二次冷却水を受ける入口ヘッダと、前記入口ヘ
ッダに連通し前記二次冷却水が流通して前記一次冷却超
臨界流体の温度レベルの高い超臨界流体との熱交換によ
り二次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換チューブ
と、前記熱交換チューブに連通して熱交換チューブにお
いて発生した二次冷却水の蒸気を受ける出口ヘッダとを
具備し、交換チューブは前記ダウンカマーを包囲するよ
うに環状に延設するようにできる。
【0010】前記熱交換チューブを環状に延設する場合
には、前記入口ヘッダと出口ヘッダは直径を挟んだ両側
に配設し、前記環状の熱交換チューブを前記入口ヘッダ
と出口ヘッダとの間で中心を見込む角度が180°を越
えない範囲で円弧状に延設させる、または、前記入口ヘ
ッダと出口ヘッダとを互いに隣接させて配設し、前記環
状の熱交換チューブを前記入口ヘッダと出口ヘッダとの
間で中心を見込む角度が180°を越える範囲で円弧状
に延設させるようにできる。
には、前記入口ヘッダと出口ヘッダは直径を挟んだ両側
に配設し、前記環状の熱交換チューブを前記入口ヘッダ
と出口ヘッダとの間で中心を見込む角度が180°を越
えない範囲で円弧状に延設させる、または、前記入口ヘ
ッダと出口ヘッダとを互いに隣接させて配設し、前記環
状の熱交換チューブを前記入口ヘッダと出口ヘッダとの
間で中心を見込む角度が180°を越える範囲で円弧状
に延設させるようにできる。
【0011】更に、請求項16に記載の本発明は、原子
炉容器内に貯留された超臨界圧の一次冷却超臨界流体に
浸漬された炉心と、前記原子炉容器内に配設された蒸気
発生器とを具備し、前記炉心から放出される原子力エネ
ルギにより前記一次冷却超臨界流体を加熱し、超臨界圧
の一次系熱水を生成し、該熱水により前記蒸気発生器内
を流通する二次冷却水を加熱して蒸気を発生させる原子
炉を要旨としている。
炉容器内に貯留された超臨界圧の一次冷却超臨界流体に
浸漬された炉心と、前記原子炉容器内に配設された蒸気
発生器とを具備し、前記炉心から放出される原子力エネ
ルギにより前記一次冷却超臨界流体を加熱し、超臨界圧
の一次系熱水を生成し、該熱水により前記蒸気発生器内
を流通する二次冷却水を加熱して蒸気を発生させる原子
炉を要旨としている。
【0012】前記蒸気発生器は、前記炉心の側方部を包
囲するダウンカマーの外側に配設することができる。こ
のダウンカマーの外側に配設された蒸気発生器は、前記
原子炉の外部から二次冷却水を受ける入口ヘッダと、前
記入口ヘッダに連通し前記二次冷却水が流通して前記一
次冷却超臨界流体の温度レベルの高い超臨界流体との熱
交換により二次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換
チューブと、前記熱交換チューブに連通して熱交換チュ
ーブにおいて発生した二次冷却水の蒸気を受ける出口ヘ
ッダとを具備し、熱交換チューブは前記ダウンカマーを
包囲するように環状に延設するようにできる。
囲するダウンカマーの外側に配設することができる。こ
のダウンカマーの外側に配設された蒸気発生器は、前記
原子炉の外部から二次冷却水を受ける入口ヘッダと、前
記入口ヘッダに連通し前記二次冷却水が流通して前記一
次冷却超臨界流体の温度レベルの高い超臨界流体との熱
交換により二次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換
チューブと、前記熱交換チューブに連通して熱交換チュ
ーブにおいて発生した二次冷却水の蒸気を受ける出口ヘ
ッダとを具備し、熱交換チューブは前記ダウンカマーを
包囲するように環状に延設するようにできる。
【0013】前記熱交換チューブを環状に延設する場合
には、前記入口ヘッダと出口ヘッダは直径を挟んだ両側
に配設し、前記環状の熱交換チューブを前記入口ヘッダ
と出口ヘッダとの間で中心を見込む角度が180°を越
えない範囲で円弧状に延設させる、または、前記入口ヘ
ッダと出口ヘッダとを互いに隣接させて配設し、前記環
状の熱交換チューブを前記入口ヘッダと出口ヘッダとの
間で中心を見込む角度が180°を越える範囲で円弧状
に延設させるようにできる。
には、前記入口ヘッダと出口ヘッダは直径を挟んだ両側
に配設し、前記環状の熱交換チューブを前記入口ヘッダ
と出口ヘッダとの間で中心を見込む角度が180°を越
えない範囲で円弧状に延設させる、または、前記入口ヘ
ッダと出口ヘッダとを互いに隣接させて配設し、前記環
状の熱交換チューブを前記入口ヘッダと出口ヘッダとの
間で中心を見込む角度が180°を越える範囲で円弧状
に延設させるようにできる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。先ず、図1を参照すると、本発
明の好ましい実施形態による原子炉10は、原子炉容器
12内の下方部位に炉心14が配設されており、炉心1
4の周囲にはダウンカマー16が配設されている。原子
炉容器12内において炉心14は一次冷却超臨界流体に
浸漬されている。炉心14での核***により多量のエネ
ルギーが放出され、一次冷却超臨界流体が加熱される。
これにより、原子炉容器12内に貯留されている一次冷
却超臨界流体には、図1において実線の矢印Cで示すよ
うに、炉心14が配置されている原子炉容器12内の中
心部分に上昇流が形成され、ダウンカマー16の外側に
下降流が形成される。一方、一次冷却超臨界流体の一部
は炉心12による加熱のために蒸発する(図1において
温度レベルの高い超臨界流体が破線Sで示されてい
る)。この一次冷却超臨界流体から生成された温度レベ
ルの高い超臨界流体Sのために原子炉容器12内の圧力
が上昇する。本実施形態では、原子炉容器12内は超臨
界圧に設定される。原子炉容器12内の圧力は、原子炉
10の外部に設けられた蒸気需要機器、例えば蒸気ター
ビンへ供給する必要蒸気量または原子炉10の二次系蒸
気出力と、炉心14から供給される原子力エネルギのバ
ランスにより制御することができる。
の実施形態を説明する。先ず、図1を参照すると、本発
明の好ましい実施形態による原子炉10は、原子炉容器
12内の下方部位に炉心14が配設されており、炉心1
4の周囲にはダウンカマー16が配設されている。原子
炉容器12内において炉心14は一次冷却超臨界流体に
浸漬されている。炉心14での核***により多量のエネ
ルギーが放出され、一次冷却超臨界流体が加熱される。
これにより、原子炉容器12内に貯留されている一次冷
却超臨界流体には、図1において実線の矢印Cで示すよ
うに、炉心14が配置されている原子炉容器12内の中
心部分に上昇流が形成され、ダウンカマー16の外側に
下降流が形成される。一方、一次冷却超臨界流体の一部
は炉心12による加熱のために蒸発する(図1において
温度レベルの高い超臨界流体が破線Sで示されてい
る)。この一次冷却超臨界流体から生成された温度レベ
ルの高い超臨界流体Sのために原子炉容器12内の圧力
が上昇する。本実施形態では、原子炉容器12内は超臨
界圧に設定される。原子炉容器12内の圧力は、原子炉
10の外部に設けられた蒸気需要機器、例えば蒸気ター
ビンへ供給する必要蒸気量または原子炉10の二次系蒸
気出力と、炉心14から供給される原子力エネルギのバ
ランスにより制御することができる。
【0015】原子炉容器12内の炉心14の上方部位に
蒸気発生器としての熱交換器18が配設されている。熱
交換器18には原子炉10の外部から二次冷却水が供給
され、熱交換器18において、温度レベルの高い超臨界
流体Sとの熱交換により加熱され、蒸発して二次系蒸気
として蒸気需要機器へ供給される。一方、一次冷却超臨
界流体の温度レベルの高い超臨界流体Sは二次冷却水と
の熱交換により冷却されて温度レベルを下げ、密度の大
きい超臨界流体Dとなって重力により落下する。
蒸気発生器としての熱交換器18が配設されている。熱
交換器18には原子炉10の外部から二次冷却水が供給
され、熱交換器18において、温度レベルの高い超臨界
流体Sとの熱交換により加熱され、蒸発して二次系蒸気
として蒸気需要機器へ供給される。一方、一次冷却超臨
界流体の温度レベルの高い超臨界流体Sは二次冷却水と
の熱交換により冷却されて温度レベルを下げ、密度の大
きい超臨界流体Dとなって重力により落下する。
【0016】本実施形態によれば、原子炉10は原子炉
容器12内に蒸気発生器としての熱交換器18を有して
いるために、従来技術によるPWR型の原子炉のように
原子炉容器の外部に長い配管を有していない。従って、
配管の破断による放射能汚染の可能性が格段に低減され
る。
容器12内に蒸気発生器としての熱交換器18を有して
いるために、従来技術によるPWR型の原子炉のように
原子炉容器の外部に長い配管を有していない。従って、
配管の破断による放射能汚染の可能性が格段に低減され
る。
【0017】蒸気発生器としての熱交換器18は種々の
形態とすることができる。例えば、図2を参照すると、
熱交換器100は、二次冷却水が流通して前記一次冷却
超臨界流体の温度レベルの高い超臨界流体との熱交換に
より二次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換チュー
ブ102と、熱交換チューブ102の一端に連結された
入口ヘッダ104、他端に連結された出口ヘッダ106
とを有している。入口ヘッダ104へ供給された二次系
冷却水は、入口ヘッダ104から熱交換チューブ102
内を流通し、熱交換チューブ102において加熱されて
蒸気または蒸気−水の二相流となって出口ヘッダ106
へ流入する。
形態とすることができる。例えば、図2を参照すると、
熱交換器100は、二次冷却水が流通して前記一次冷却
超臨界流体の温度レベルの高い超臨界流体との熱交換に
より二次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換チュー
ブ102と、熱交換チューブ102の一端に連結された
入口ヘッダ104、他端に連結された出口ヘッダ106
とを有している。入口ヘッダ104へ供給された二次系
冷却水は、入口ヘッダ104から熱交換チューブ102
内を流通し、熱交換チューブ102において加熱されて
蒸気または蒸気−水の二相流となって出口ヘッダ106
へ流入する。
【0018】熱交換チューブ102は水平に延設された
直線状の管とすることができる。然しながら、熱交換器
100は、図6に示すように、入口ヘッダ104および
出口ヘッダ106を最も低い位置に配置し、熱交換チュ
ーブ102の中央部分を上方に持ち上げた逆U字形状と
することができる。こうすることにより、熱交換チュー
ブ102の表面で熱交換し、密度の大きくなった超臨界
流体が熱交換チューブ102の表面を伝って下降しやす
くなる。熱交換チューブ102の端部を原子炉容器12
内の可及的外側に配置することにより、温度レベルを下
げ密度の大きくなった超臨界流体Dの大部分をダウンカ
マー16の外側に下降させ、原子炉容器12内に貯留さ
れている一次冷却超臨界流体の下降流へ合流するように
もできる。
直線状の管とすることができる。然しながら、熱交換器
100は、図6に示すように、入口ヘッダ104および
出口ヘッダ106を最も低い位置に配置し、熱交換チュ
ーブ102の中央部分を上方に持ち上げた逆U字形状と
することができる。こうすることにより、熱交換チュー
ブ102の表面で熱交換し、密度の大きくなった超臨界
流体が熱交換チューブ102の表面を伝って下降しやす
くなる。熱交換チューブ102の端部を原子炉容器12
内の可及的外側に配置することにより、温度レベルを下
げ密度の大きくなった超臨界流体Dの大部分をダウンカ
マー16の外側に下降させ、原子炉容器12内に貯留さ
れている一次冷却超臨界流体の下降流へ合流するように
もできる。
【0019】図3を参照すると、蒸気発生器としての熱
交換器の他の例が図示されている。図3の実施形態によ
る熱交換器110は、二次冷却水が流通して前記一次冷
却超臨界流体の温度レベルの高い超臨界流体との熱交換
により二次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換チュ
ーブ112と、熱交換チューブ112の一端に連結され
た入口ヘッダ114、他端に連結された出口ヘッダ11
6とを有している。熱交換チューブ112は入口ヘッダ
114から下降し、最下部にある概ね半円形の湾曲部1
12aを経て出口ヘッダ116へ向けて上昇する概ねU
字形状に形成されている。図3に示す熱交換器110を
原子炉容器12内に配置する場合には、図7に示すよう
に、炉心14の上方の空間において湾曲部112aを炉
心14に最も近い位置に配置し、入口ヘッダ114およ
び出口ヘッダ116を原子炉容器12の内側または外側
において原子炉容器12の天井壁12aに隣接するよう
に配置する。
交換器の他の例が図示されている。図3の実施形態によ
る熱交換器110は、二次冷却水が流通して前記一次冷
却超臨界流体の温度レベルの高い超臨界流体との熱交換
により二次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換チュ
ーブ112と、熱交換チューブ112の一端に連結され
た入口ヘッダ114、他端に連結された出口ヘッダ11
6とを有している。熱交換チューブ112は入口ヘッダ
114から下降し、最下部にある概ね半円形の湾曲部1
12aを経て出口ヘッダ116へ向けて上昇する概ねU
字形状に形成されている。図3に示す熱交換器110を
原子炉容器12内に配置する場合には、図7に示すよう
に、炉心14の上方の空間において湾曲部112aを炉
心14に最も近い位置に配置し、入口ヘッダ114およ
び出口ヘッダ116を原子炉容器12の内側または外側
において原子炉容器12の天井壁12aに隣接するよう
に配置する。
【0020】図4を参照すると、蒸気発生器としての熱
交換器の更に他の例が図示されている。図4の実施形態
による熱交換器120は、二次冷却水が流通して前記一
次冷却超臨界流体の温度レベルの高い超臨界流体との熱
交換により二次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換
チューブ122と、熱交換チューブ122の一端に連結
された入口ヘッダ124、他端に連結された出口ヘッダ
126とを有している。図4の実施形態では、熱交換チ
ューブ122は環状に延設されており、かつ、入口ヘッ
ダ124と出口ヘッダ126は互いに直径を挟んだ両側
に配設されている。従って、熱交換チューブ122は入
口ヘッダ124と出口ヘッダ126との間で中心を見込
む角度が180°を越えない範囲で円弧状に延設される
こととなる。入口ヘッダ124へ供給された二次形冷却
水は、入口ヘッダ124から二手に分かれて熱交換チュ
ーブ122内を反対方向に流通し、熱交換チューブ12
2において加熱されて蒸気または蒸気−水の二相流とな
って出口ヘッダ126へ流入する。熱交換器120を環
状に形成することにより、一次冷却超臨界流体の密度の
大きい超臨界流体の大部分をダウンカマー16の外側に
下降させ、原子炉容器12内に貯留されている一次冷却
超臨界流体の下降流へ合流するようにできる。また、炉
心14のための制御棒(図示せず)を原子炉10の上方
部から熱交換器120を横断させて鉛直方向に上下に移
動するように配置することが可能となる。
交換器の更に他の例が図示されている。図4の実施形態
による熱交換器120は、二次冷却水が流通して前記一
次冷却超臨界流体の温度レベルの高い超臨界流体との熱
交換により二次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換
チューブ122と、熱交換チューブ122の一端に連結
された入口ヘッダ124、他端に連結された出口ヘッダ
126とを有している。図4の実施形態では、熱交換チ
ューブ122は環状に延設されており、かつ、入口ヘッ
ダ124と出口ヘッダ126は互いに直径を挟んだ両側
に配設されている。従って、熱交換チューブ122は入
口ヘッダ124と出口ヘッダ126との間で中心を見込
む角度が180°を越えない範囲で円弧状に延設される
こととなる。入口ヘッダ124へ供給された二次形冷却
水は、入口ヘッダ124から二手に分かれて熱交換チュ
ーブ122内を反対方向に流通し、熱交換チューブ12
2において加熱されて蒸気または蒸気−水の二相流とな
って出口ヘッダ126へ流入する。熱交換器120を環
状に形成することにより、一次冷却超臨界流体の密度の
大きい超臨界流体の大部分をダウンカマー16の外側に
下降させ、原子炉容器12内に貯留されている一次冷却
超臨界流体の下降流へ合流するようにできる。また、炉
心14のための制御棒(図示せず)を原子炉10の上方
部から熱交換器120を横断させて鉛直方向に上下に移
動するように配置することが可能となる。
【0021】熱交換チューブ122は、図8に示すよう
に概ね水平に延設された円弧状の管とすることができ
る。然しながら、熱交換器120は、図9に示すよう
に、鉛直の中心軸線Oを含む平面による断面において中
心部が高く周辺部が低くなる概ね円錐台状に形成するこ
とができる。これにより、一次系の温度レベルが低く密
度の大きい超臨界流体Dが熱交換チューブ122の表面
を伝って下降しやすくなる。更に、図6に示すように、
入口ヘッダ124と出口ヘッダ126とを結ぶ直線に対
して線対称に熱交換チューブ122の中央部分を上方に
持ち上げた逆U字形状としてもよい。こうすることによ
り、熱交換チューブ122の表面に付着した一次系の温
度レベルが低く密度の大きい超臨界流体Dが熱交換チュ
ーブ122を伝って下降しやすくなる。
に概ね水平に延設された円弧状の管とすることができ
る。然しながら、熱交換器120は、図9に示すよう
に、鉛直の中心軸線Oを含む平面による断面において中
心部が高く周辺部が低くなる概ね円錐台状に形成するこ
とができる。これにより、一次系の温度レベルが低く密
度の大きい超臨界流体Dが熱交換チューブ122の表面
を伝って下降しやすくなる。更に、図6に示すように、
入口ヘッダ124と出口ヘッダ126とを結ぶ直線に対
して線対称に熱交換チューブ122の中央部分を上方に
持ち上げた逆U字形状としてもよい。こうすることによ
り、熱交換チューブ122の表面に付着した一次系の温
度レベルが低く密度の大きい超臨界流体Dが熱交換チュ
ーブ122を伝って下降しやすくなる。
【0022】図5を参照すると、蒸気発生器としての熱
交換器の更に他の例が図示されている。図5の実施形態
による熱交換器130は、二次冷却水が流通して前記一
次冷却超臨界流体の温度レベルの高い超臨界流体との熱
交換により二次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換
チューブ132と、熱交換チューブ132の一端に連結
された入口ヘッダ134、他端に連結された出口ヘッダ
136とを有している。図5の実施形態では、熱交換チ
ューブ132は環状に延設されており、かつ、入口ヘッ
ダ134と出口ヘッダ136は互いに隣接して配設され
ている。従って、熱交換チューブ132は入口ヘッダ1
34と出口ヘッダ136との間で中心を見込む角度が1
80°を越える範囲で円弧状に延設されることとなる。
入口ヘッダ134へ供給された二次形冷却水は、入口ヘ
ッダ134から熱交換チューブ132に沿って流通する
間に加熱されて蒸気または蒸気−水の二相流となって出
口ヘッダ136へ流入する。熱交換器130を環状に形
成することにより、一次冷却超臨界流体の密度の大きい
超臨界流体の大部分をダウンカマー16の外側に下降さ
せ、原子炉容器12内に貯留されている一次冷却超臨界
流体の下降流へ合流するようにできる。また、炉心14
のための制御棒(図示せず)を原子炉10の上方部から
熱交換器130を横断させて鉛直方向に上下に移動する
ように配置することが可能となる。
交換器の更に他の例が図示されている。図5の実施形態
による熱交換器130は、二次冷却水が流通して前記一
次冷却超臨界流体の温度レベルの高い超臨界流体との熱
交換により二次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換
チューブ132と、熱交換チューブ132の一端に連結
された入口ヘッダ134、他端に連結された出口ヘッダ
136とを有している。図5の実施形態では、熱交換チ
ューブ132は環状に延設されており、かつ、入口ヘッ
ダ134と出口ヘッダ136は互いに隣接して配設され
ている。従って、熱交換チューブ132は入口ヘッダ1
34と出口ヘッダ136との間で中心を見込む角度が1
80°を越える範囲で円弧状に延設されることとなる。
入口ヘッダ134へ供給された二次形冷却水は、入口ヘ
ッダ134から熱交換チューブ132に沿って流通する
間に加熱されて蒸気または蒸気−水の二相流となって出
口ヘッダ136へ流入する。熱交換器130を環状に形
成することにより、一次冷却超臨界流体の密度の大きい
超臨界流体の大部分をダウンカマー16の外側に下降さ
せ、原子炉容器12内に貯留されている一次冷却超臨界
流体の下降流へ合流するようにできる。また、炉心14
のための制御棒(図示せず)を原子炉10の上方部から
熱交換器130を横断させて鉛直方向に上下に移動する
ように配置することが可能となる。
【0023】熱交換チューブ132は、図4の熱交換チ
ューブ122と同様に、図8に示すように概ね水平に延
設された円弧状の管とすることができる。然しながら、
熱交換器130は、図9に示すように、鉛直の中心軸線
Oを含む平面による断面において中心部が高く周辺部が
低くなる概ね円錐台状に形成することができる。これに
より、一次系の温度レベルが低く密度の大きい超臨界流
体Dが熱交換チューブ132の表面を伝って下降しやす
くなる。更に、図6に示すように、入口ヘッダ134と
出口ヘッダ136とを結ぶ直線に対して線対称に熱交換
チューブ132の中央部分を上方に持ち上げた逆U字形
状としてもよい。こうすることにより、熱交換チューブ
132の表面に付着した一次系の温度レベルが低く密度
の大きい超臨界流体Dが熱交換チューブ132の表面を
伝って下降しやすくなる。
ューブ122と同様に、図8に示すように概ね水平に延
設された円弧状の管とすることができる。然しながら、
熱交換器130は、図9に示すように、鉛直の中心軸線
Oを含む平面による断面において中心部が高く周辺部が
低くなる概ね円錐台状に形成することができる。これに
より、一次系の温度レベルが低く密度の大きい超臨界流
体Dが熱交換チューブ132の表面を伝って下降しやす
くなる。更に、図6に示すように、入口ヘッダ134と
出口ヘッダ136とを結ぶ直線に対して線対称に熱交換
チューブ132の中央部分を上方に持ち上げた逆U字形
状としてもよい。こうすることにより、熱交換チューブ
132の表面に付着した一次系の温度レベルが低く密度
の大きい超臨界流体Dが熱交換チューブ132の表面を
伝って下降しやすくなる。
【0024】更に、蒸気発生器としての熱交換器の配置
は、図1、6、7に示すように、原子炉容器12内の炉
心14の上方空間に限定されない。図10に示す実施形
態では、蒸気発生器はダウンカマー16の外側に配設さ
れている。この場合には、蒸気発生器は、図4、5に示
す熱交換器120または130とすることができ、特
に、その熱交換チューブ122または132はダウンカ
マー16を包囲するように環状に形成することができ
る。このように熱交換器120、130をダウンカマー
の外側に配設する場合には、熱交換器120、130内
の二次冷却水は、原子炉容器12内の超臨界圧の一次冷
却超臨界流体との熱交換により加熱される。また、ダウ
ンカマーの外側に熱交換器120、130を配設するこ
とにより、ダウンカマーの外側の一次冷却超臨界流体が
冷却されるために、原子炉容器12内の循環流Cを効果
的に形成可能となる。
は、図1、6、7に示すように、原子炉容器12内の炉
心14の上方空間に限定されない。図10に示す実施形
態では、蒸気発生器はダウンカマー16の外側に配設さ
れている。この場合には、蒸気発生器は、図4、5に示
す熱交換器120または130とすることができ、特
に、その熱交換チューブ122または132はダウンカ
マー16を包囲するように環状に形成することができ
る。このように熱交換器120、130をダウンカマー
の外側に配設する場合には、熱交換器120、130内
の二次冷却水は、原子炉容器12内の超臨界圧の一次冷
却超臨界流体との熱交換により加熱される。また、ダウ
ンカマーの外側に熱交換器120、130を配設するこ
とにより、ダウンカマーの外側の一次冷却超臨界流体が
冷却されるために、原子炉容器12内の循環流Cを効果
的に形成可能となる。
【0025】更に、図11に示す実施形態では、原子炉
容器12内の炉心14の上方空間に配設された蒸気発生
器と、ダウンカマーの外側に配設された蒸気発生器とを
具備している。炉心14の上方に配設される蒸気発生器
は、図2、3、4、5に示す熱交換器100、110、
120または130とすることができ、ダウンカマーの
外側に配設される蒸気発生器は、図4、5に示す熱交換
器120または130とすることができ、特に、その熱
交換チューブ122または132はダウンカマー16を
包囲するように環状に形成することができる。炉心14
の上方部に配設された熱交換器100、110、120
または130では、超臨界圧の温度レベルの高い超臨界
流体と熱交換を行い、ダウンカマーの外側に配設された
熱交換器120または130は原子炉容器12内の超臨
界圧の一次冷却超臨界流体と熱交換を行う。また、炉心
14の上方部に加えてダウンカマーの外側に熱交換器1
20、130を配設することにより、ダウンカマーの外
側の一次冷却超臨界流体が冷却されるために、原子炉容
器12内の循環流Cを効果的に形成可能となる。
容器12内の炉心14の上方空間に配設された蒸気発生
器と、ダウンカマーの外側に配設された蒸気発生器とを
具備している。炉心14の上方に配設される蒸気発生器
は、図2、3、4、5に示す熱交換器100、110、
120または130とすることができ、ダウンカマーの
外側に配設される蒸気発生器は、図4、5に示す熱交換
器120または130とすることができ、特に、その熱
交換チューブ122または132はダウンカマー16を
包囲するように環状に形成することができる。炉心14
の上方部に配設された熱交換器100、110、120
または130では、超臨界圧の温度レベルの高い超臨界
流体と熱交換を行い、ダウンカマーの外側に配設された
熱交換器120または130は原子炉容器12内の超臨
界圧の一次冷却超臨界流体と熱交換を行う。また、炉心
14の上方部に加えてダウンカマーの外側に熱交換器1
20、130を配設することにより、ダウンカマーの外
側の一次冷却超臨界流体が冷却されるために、原子炉容
器12内の循環流Cを効果的に形成可能となる。
【0026】
【発明の効果】上記実施例による効果を記述方。
【図1】本発明の好ましい実施形態による原子炉の略示
断面図である。
断面図である。
【図2】蒸気発生器としての熱交換器の好ましい実施形
態を示す略図である。
態を示す略図である。
【図3】蒸気発生器としての熱交換器の他の実施形態を
示す略図である。
示す略図である。
【図4】蒸気発生器としての熱交換器の更に他の実施形
態を示す略図である。
態を示す略図である。
【図5】蒸気発生器としての熱交換器の更に他の実施形
態を示す略図である。
態を示す略図である。
【図6】図1に示す実施形態による原子炉の変形実施形
態を示す図であり、図2、4、5に示す熱交換器と組み
合わせた実施形態による原子炉の略示断面図である。
態を示す図であり、図2、4、5に示す熱交換器と組み
合わせた実施形態による原子炉の略示断面図である。
【図7】図1に示す実施形態による原子炉の変形実施形
態を示す図であり、図3に示す熱交換器と組み合わせた
実施形態による原子炉の略示断面図である。
態を示す図であり、図3に示す熱交換器と組み合わせた
実施形態による原子炉の略示断面図である。
【図8】図1に示す実施形態による原子炉の変形実施形
態を示す図であり、図4、5に示す熱交換器と組み合わ
せた実施形態による原子炉の略示断面図である。
態を示す図であり、図4、5に示す熱交換器と組み合わ
せた実施形態による原子炉の略示断面図である。
【図9】図1に示す実施形態による原子炉の変形実施形
態を示す図であり、図4、5に示す熱交換器と組み合わ
せた他の実施形態による原子炉の略示断面図である。
態を示す図であり、図4、5に示す熱交換器と組み合わ
せた他の実施形態による原子炉の略示断面図である。
【図10】他の変形実施形態による原子炉の略示断面図
である。
である。
【図11】更に他の変形実施形態による原子炉の略示断
面図である。
面図である。
10…原子炉 12…原子炉容器 14…炉心 16…ダウンカマー 18…蒸気発生器 100…蒸気発生器としての熱交換器 102…熱交換チューブ 104…入口ヘッダ 106…出口ヘッダ 110…蒸気発生器としての熱交換器 112…熱交換チューブ 114…入口ヘッダ 116…出口ヘッダ 120…蒸気発生器としての熱交換器 122…熱交換チューブ 124…入口ヘッダ 126…出口ヘッダ 130…蒸気発生器としての熱交換器 132…熱交換チューブ 134…入口ヘッダ 136…出口ヘッダ
フロントページの続き (72)発明者 白石 直 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 鈴田 忠彦 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 田中 豊 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内
Claims (21)
- 【請求項1】 原子炉容器内に貯留された一次冷却超臨
界流体に浸漬された炉心と、前記原子炉容器内において
前記炉心の上方部位に配設された蒸気発生器とを具備
し、前記炉心から放出される原子力エネルギにより前記
一次冷却超臨界流体を加熱して超臨界圧の温度レベルの
高い超臨界流体を生成し、該超臨界流体により前記蒸気
発生器内を流通する二次冷却水を加熱して蒸気を発生さ
せる原子炉。 - 【請求項2】 前記蒸気発生器は、前記原子炉の外部か
ら二次冷却水を受ける入口ヘッダと、前記入口ヘッダに
連通し前記二次冷却水が流通して前記一次冷却超臨界流
体の温度レベルの高い超臨界流体との熱交換により二次
冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換チューブと、前
記熱交換チューブに連通して熱交換チューブにおいて発
生した二次冷却水の蒸気を受ける出口ヘッダとを具備す
る請求項1に記載の原子炉。 - 【請求項3】 前記熱交換チューブが水平直線状に延設
されている請求項2に記載の原子炉。 - 【請求項4】 前記熱交換チューブが環状に延設されて
いる請求項2に記載の原子炉。 - 【請求項5】 前記入口ヘッダと出口ヘッダは直径を挟
んだ両側に配設されており、前記環状の熱交換チューブ
は前記入口ヘッダと出口ヘッダとの間で中心を見込む角
度が180°を越えない範囲で円弧状に延設されている
請求項4に記載の原子炉。 - 【請求項6】 前記入口ヘッダと出口ヘッダは互いに隣
接させて配設されており、前記環状の熱交換チューブは
前記入口ヘッダと出口ヘッダとの間で中心を見込む角度
が180°を越える範囲で円弧状に延設されている請求
項4に記載の原子炉。 - 【請求項7】 前記環状の熱交換チューブは水平に延設
されている請求項4から6の何れか1項に記載の原子
炉。 - 【請求項8】 前記環状の熱交換チューブは、鉛直の中
心軸線を含む平面による断面において中心部が高く周辺
部が低くなる概ね円錐台状に形成されている請求項4か
ら6の何れか1項に記載の原子炉。 - 【請求項9】 前記環状の熱交換チューブは、前記入口
ヘッダと出口ヘッダを結ぶ直径から両側部に線対称に前
記熱交換チューブの中央部分を上方に持ち上げた逆U字
形状を呈している請求項4から6の何れか1項に記載の
原子炉。 - 【請求項10】 前記熱交換チューブは前記入口ヘッダ
から下降し、次いで出口ヘッダへ向けて上昇する概ねU
字形状に形成されている請求項2に記載の原子炉。 - 【請求項11】 前記炉心の側方部を包囲するダウンカ
マーの外側に配設された蒸気発生器を更に具備する請求
項2から10の何れか1項に記載の原子炉。 - 【請求項12】 前記ダウンカマーの外側に配設された
蒸気発生器は、前記原子炉の外部から二次冷却水を受け
る入口ヘッダと、前記入口ヘッダに連通し前記二次冷却
水が流通して前記一次冷却超臨界流体の温度レベルの高
い超臨界流体との熱交換により二次冷却水の蒸気を発生
させる複数の熱交換チューブと、前記熱交換チューブに
連通して熱交換チューブにおいて発生した二次冷却水の
蒸気を受ける出口ヘッダとを具備している請求項11に
記載の原子炉。 - 【請求項13】 前記ダウンカマーの外側に配置された
蒸気発生器は、その環状の熱交換チューブが前記ダウン
カマーを包囲するように環状に延設されている請求項1
2に記載の原子炉。 - 【請求項14】 前記入口ヘッダと出口ヘッダは直径を
挟んだ両側に配設されており、前記環状の熱交換チュー
ブは前記入口ヘッダと出口ヘッダとの間で中心を見込む
角度が180°を越えない範囲で円弧状に延設されてい
る請求項13に記載の原子炉。 - 【請求項15】 前記入口ヘッダと出口ヘッダは互いに
隣接させて配設されており、前記環状の熱交換チューブ
は前記入口ヘッダと出口ヘッダとの間で中心を見込む角
度が180°を越える範囲で円弧状に延設されている請
求項13に記載の原子炉。 - 【請求項16】 原子炉容器内に貯留された超臨界圧の
一次冷却超臨界流体に浸漬された炉心と、前記原子炉容
器内に配設された蒸気発生器とを具備し、前記炉心から
放出される原子力エネルギにより前記一次冷却超臨界流
体を加熱し、超臨界圧の一次系熱水を生成し、該熱水に
より前記蒸気発生器内を流通する二次冷却水を加熱して
蒸気を発生させる原子炉。 - 【請求項17】 前記蒸気発生器は、前記炉心の側方部
を包囲するダウンカマーの外側に配設されている請求項
16に記載の原子炉。 - 【請求項18】 前記蒸気発生器は、前記原子炉の外部
から二次冷却水を受ける入口ヘッダと、前記入口ヘッダ
に連通し前記二次冷却水が流通して前記一次冷却超臨界
流体の温度レベルの高い超臨界流体との熱交換により二
次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱交換チューブと、
前記熱交換チューブに連通して熱交換チューブにおいて
発生した二次冷却水の蒸気を受ける出口ヘッダとを具備
する請求項17に記載の原子炉。 - 【請求項19】 前記熱交換チューブが前記ダウンカマ
ーを包囲するように環状に延設されている請求項18に
記載の原子炉。 - 【請求項20】 前記入口ヘッダと出口ヘッダは直径を
挟んだ両側に配設されており、前記環状の熱交換チュー
ブは前記入口ヘッダと出口ヘッダとの間で中心を見込む
角度が180°を越えない範囲で円弧状に延設されてい
る請求項19に記載の原子炉。 - 【請求項21】 前記入口ヘッダと出口ヘッダは互いに
隣接させて配設されており、前記環状の熱交換チューブ
は前記入口ヘッダと出口ヘッダとの間で中心を見込む角
度が180°を越える範囲で円弧状に延設されている請
求項19に記載の原子炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001141937A JP2002341079A (ja) | 2001-05-11 | 2001-05-11 | 原子炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001141937A JP2002341079A (ja) | 2001-05-11 | 2001-05-11 | 原子炉 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002341079A true JP2002341079A (ja) | 2002-11-27 |
Family
ID=18988314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001141937A Withdrawn JP2002341079A (ja) | 2001-05-11 | 2001-05-11 | 原子炉 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002341079A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111540489A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-08-14 | 哈尔滨工程大学 | 一种模块化超临界水冷热管堆*** |
-
2001
- 2001-05-11 JP JP2001141937A patent/JP2002341079A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111540489A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-08-14 | 哈尔滨工程大学 | 一种模块化超临界水冷热管堆*** |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060315 |
|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080805 |