JP2017150742A - ループヒートパイプ熱交換システム及び原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム - Google Patents
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Abstract
Description
ループヒートパイプ熱交換器では、運転時の気液比を基に、運転開始時に所定の量の冷媒(冷却水)を充填している。このため、蒸気と非凝縮性ガスとの混合ガスが、ループヒートパイプ熱交換器の気相空間を占めている。非凝縮性ガスの濃度が増加すると、それに反比例して凝縮熱の伝達率が低下する。さらに、非凝縮性ガスの分圧により、凝縮器側の圧力が高くなるため、冷媒蒸気の循環流量が減少する。この冷媒蒸気の循環流量の減少も、伝熱性能の低下につながる。
前記ループヒートパイプ熱交換システムは、加熱源に設けられ、第1伝熱管を有する第1熱交換器と、冷却源に設けられ、第2伝熱管を有する第2熱交換器と、前記第1伝熱管の流出口と前記第2伝熱管の流入口とを接続する第1流路と、前記第2伝熱管の流出口と前記第1伝熱管の流入口とを接続する第2流路と、前記第2流路の途中に接続された蓄圧タンクと、を備え、
前記第1伝熱管と前記第2伝熱管と前記第1流路と前記第2流路と前記蓄圧タンク内の一部とに、システム起動前に予め作動流体を満たしておく、
ループヒートパイプ熱交換システムの運転方法。」
前記原子炉は、核燃料を装架した炉心と、前記炉心を内包する圧力容器と、前記炉心で発生した蒸気をタービンに送る主蒸気管と、前記圧力容器を内包する格納容器と、前記格納容器内の空間部であるドライウェルと、前記格納容器内の一部空間を閉空間に仕切り、水プールを有するウェットウェルと、前記ドライウェルと前記ウェットウェルのプール水中を連通するベント管とを含んでおり、
前記ループヒートパイプ熱交換システムは、前記圧力容器内に設けられ、第1伝熱管を有する第1熱交換器と、前記第1熱交換器の高さ方向設置位置よりも高い位置で前記格納容器の外部に設けられ、第2伝熱管を有する第2熱交換器と、前記第1伝熱管の流出口と前記第2伝熱管の流入口を接続する第1流路と、前記第2伝熱管の流出口と前記第1伝熱管の流入口を接続する第2流路と、前記格納容器の外部に位置して、前記第2流路の途中に接続された蓄圧タンクと、前記第2流路の途中に設けられ、通常時は閉弁しており、駆動電源の停止時には開弁する第2隔離弁と、を備えており、
前記第1伝熱管と前記第2伝熱管と前記第1流路と前記第2流路と前記蓄圧タンク内の一部とに、予め作動流体を満たしておく、
原子炉用ループヒートパイプ熱交換システムの運転方法。」
前記原子炉は、核燃料を装架した炉心と、前記炉心を内包する圧力容器と、前記炉心で発生した蒸気をタービンに送る主蒸気管と、前記圧力容器を内包する格納容器と、前記格納容器内の空間部であるドライウェルと、前記格納容器内の一部空間を閉空間に仕切り、水プールを有するウェットウェルと、前記ドライウェルと前記ウェットウェルのプール水中を連通するベント管とを含んでおり、
前記ループヒートパイプ熱交換システムは、前記ドライウェル内に設けられ、第1伝熱管を有する第1熱交換器と、前記第1熱交換器の高さ方向設置位置よりも高い位置で前記格納容器の外部に設けられ、第2伝熱管を有する第2熱交換器と、前記第1伝熱管の流出口と前記第2伝熱管の流入口を接続する第1流路と、前記第2伝熱管の流出口と前記第1伝熱管の流入口を接続する第2流路と、前記格納容器の外部に位置して、前記第2流路の途中に接続された蓄圧タンクと、前記第2流路の途中に設けられる第2隔離弁と、を備えており、
前記第1伝熱管と前記第2伝熱管と前記第1流路と前記第2流路と前記蓄圧タンク内の一部とに、予め作動流体を満たしておく、
原子炉用ループヒートパイプ熱交換システムの運転方法。」
Claims (20)
- 作動流体の密度差により熱を輸送するループヒートパイプ熱交換システムであって、
加熱源に設けられ、第1伝熱管を有する第1熱交換器と、
冷却源に設けられ、第2伝熱管を有する第2熱交換器と、
前記第1伝熱管の流出口と前記第2伝熱管の流入口とを接続する第1流路と、
前記第2伝熱管の流出口と前記第1伝熱管の流入口とを接続する第2流路と、
前記第2流路の途中に接続された蓄圧タンクと、
を備え、
前記第1伝熱管と前記第2伝熱管と前記第1流路と前記第2流路と前記蓄圧タンク内の一部とは、運転開始前に予め作動流体で満たされている、
ループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記蓄圧タンクは、第3流路を介して前記第2流路の途中に接続されており、
前記第3流路には、前記第2流路側から前記蓄圧タンクへ作動流体が流れるのを許し、前記蓄圧タンクから前記第2流路側へ作動流体が流れるのを阻止する逆止弁が設けられており、
運転開始前に前記第3流路にも予め作動流体が満たされている、
請求項1に記載のループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第2流路に、通常時は閉弁しており、駆動電源の停止時には開弁する第2隔離弁を設けた、
請求項1または2のいずれか一項に記載のループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第1流路に、通常時は閉弁しており、駆動電源の停止時には開弁する第1隔離弁を設けた、
請求項3に記載のループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第1流路の途中には、蒸気エネルギを電気エネルギへ変換する蒸気エネルギ変換装置を設け、
さらに、前記蒸気エネルギ変換装置をバイパスするバイパス流路を設け、
前記第1流路を流れる作動流体を、前記蒸気エネルギ変換装置または前記バイパス流路のいずれかに選択的に供給可能とした、
請求項1または2のいずれか一項に記載のループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第1隔離弁と前記第2隔離弁は、運転開始前に閉弁しており、運転開始時に開弁する、
請求項4に記載のループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第3流路には、所定圧で開弁するリリーフ弁を設けた、
請求項6に記載のループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第2流路には、前記第2流路と前記第3流路との接続点よりも下流側に位置して、オリフィスを設けた、
請求項6に記載のループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第2流路の途中に少なくとも一つの分岐流路を形成し、流路断面積の異なる前記第2隔離弁を前記第2流路と前記第2分岐流路とにそれぞれ設け、
運転開始時には、前記複数の第2隔離弁のうち、流路断面積の小さい方の第2隔離弁から先に開弁する、
請求項6に記載のループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第2熱交換器は、前記第1熱交換器よりも高い位置に設置される、
請求項1または2のいずれか一項に記載のループヒートパイプ熱交換システム。 - 原子炉に用いるループヒートパイプ熱交換システムであって、
前記原子炉は、核燃料を装架した炉心と、前記炉心を内包する圧力容器と、前記炉心で発生した蒸気をタービンに送る主蒸気管と、前記圧力容器を内包する格納容器と、前記格納容器内の空間部であるドライウェルと、前記格納容器内の一部空間を閉空間に仕切り、水プールを有するウェットウェルと、前記ドライウェルと前記ウェットウェルのプール水中を連通するベント管とを含んでおり、
前記圧力容器内に設けられ、第1伝熱管を有する第1熱交換器と、
前記第1熱交換器の高さ方向設置位置よりも高い位置で前記格納容器の外部に設けられ、第2伝熱管を有する第2熱交換器と、
前記第1伝熱管の流出口と前記第2伝熱管の流入口を接続する第1流路と、
前記第2伝熱管の流出口と前記第1伝熱管の流入口を接続する第2流路と、
前記格納容器の外部に位置して、前記第2流路の途中に接続された蓄圧タンクと、
前記第2流路の途中に設けられ、通常時は閉弁しており、駆動電源の停止時には開弁する第2隔離弁と、
を備え、
前記第1伝熱管と前記第2伝熱管と前記第1流路と前記第2流路と前記蓄圧タンク内の一部とは、予め作動流体で満たされている、
原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記蓄圧タンクは、第3流路を介して前記第2流路の途中に接続されており、
前記第3流路には、前記第2流路側から前記蓄圧タンクへ作動流体が流れるのを許し、前記蓄圧タンクから前記第2流路側へ作動流体が流れるのを阻止する逆止弁が設けられており、
原子炉の稼働前に前記第3流路にも予め作動流体が満たされている
請求項11に記載の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 - 原子炉に用いるループヒートパイプ熱交換システムであって、
前記原子炉は、核燃料を装架した炉心と、前記炉心を内包する圧力容器と、前記炉心で発生した蒸気をタービンに送る主蒸気管と、前記圧力容器を内包する格納容器と、前記格納容器内の空間部であるドライウェルと、前記格納容器内の一部空間を閉空間に仕切り、水プールを有するウェットウェルと、前記ドライウェルと前記ウェットウェルのプール水中を連通するベント管とを含んでおり、
前記ドライウェル内に設けられ、第1伝熱管を有する第1熱交換器と、
前記第1熱交換器の高さ方向設置位置よりも高い位置で前記格納容器の外部に設けられ、第2伝熱管を有する第2熱交換器と、
前記第1伝熱管の流出口と前記第2伝熱管の流入口を接続する第1流路と、
前記第2伝熱管の流出口と前記第1伝熱管の流入口を接続する第2流路と、
前記格納容器の外部に位置して、前記第2流路の途中に接続された蓄圧タンクと、
前記第2流路の途中に設けられる第2隔離弁と、
を備え、
前記第1伝熱管と前記第2伝熱管と前記第1流路と前記第2流路と前記蓄圧タンク内の一部とは、予め作動流体で満たされている、
原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記蓄圧タンクは、第3流路を介して前記第2流路の途中に接続されており、
前記第3流路には、前記第2流路側から前記蓄圧タンクへ作動流体が流れるのを許し、前記蓄圧タンクから前記第2流路側へ作動流体が流れるのを阻止する逆止弁が設けられており、
原子炉の稼働前に前記第3流路にも予め作動流体が満たされている
請求項13に記載の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第1伝熱管の外側には、前記主蒸気管から導入流路を介して流入する作動流体の蒸気を前記第1伝熱管の外表面側で凝縮させるケーシングを設け、
前記ケーシング内の作動流体を前記ウェットウェル内に供給するウェットウェル側戻し流路を設け、
前記導入流路にはウェットウェル側隔離弁を設ける、
請求項13または14のいずれか一項に記載の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第1伝熱管の外側には、前記主蒸気管から導入流路を介して流入する作動流体の蒸気を前記第1伝熱管の加熱面側で凝縮させるケーシングを設け、
前記ケーシング内の作動流体を前記格納容器キャビティへ供給する格納容器側戻し流路を設け、
前記格納容器側流路には格納容器キャビティ側隔離弁を設ける、
請求項13または14のいずれか一項に記載の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第1伝熱管の外側には、前記主蒸気管から導入流路を介して流入する作動流体の蒸気を前記第1伝熱管の加熱面側で凝縮させるケーシングを設け、
前記ケーシング内の作動流体を前記圧力容器へ供給する圧力容器側戻し流路を設け、
前記圧力容器側流路には圧力容器側隔離弁を設ける、
請求項13または14のいずれか一項に記載の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第2伝熱管に冷却風を供給するための冷却ダクトを形成する、
請求項15〜17のいずれか一項に記載の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第1流路の途中には第1隔離弁を設ける、
請求項13〜18のいずれか一項に記載の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 - 前記第1隔離弁および前記第2隔離弁を、通常時は閉弁しており駆動電源の停止時には開弁するフェイルオープン型自動弁で構成する、
請求項19に記載の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。
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