JP2664773B2 - 液体金属冷却型原子炉の冷却装置 - Google Patents
液体金属冷却型原子炉の冷却装置Info
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- JP2664773B2 JP2664773B2 JP1129951A JP12995189A JP2664773B2 JP 2664773 B2 JP2664773 B2 JP 2664773B2 JP 1129951 A JP1129951 A JP 1129951A JP 12995189 A JP12995189 A JP 12995189A JP 2664773 B2 JP2664773 B2 JP 2664773B2
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- G21C—NUCLEAR REACTORS
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- G21C15/243—Promoting flow of the coolant for liquids
- G21C15/247—Promoting flow of the coolant for liquids for liquid metals
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
- F22B1/06—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being molten; Use of molten metal, e.g. zinc, as heat transfer medium
- F22B1/063—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being molten; Use of molten metal, e.g. zinc, as heat transfer medium for metal cooled nuclear reactors
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、液体金属冷却型原子炉の冷却装置に係り、
特に原子炉容器の外部に設置される２次冷却系の冷却装
置の改良に関する。
特に原子炉容器の外部に設置される２次冷却系の冷却装
置の改良に関する。
（従来の技術） 液体金属冷却材を使用している高速増殖炉では、原子
炉冷却材としての１次冷却材が高いレベルの放射能を帯
びるため、１次冷却系を蒸気発生系から隔離する必要が
ある。また、タービン発電機に供給するための蒸気生成
過程において、液体金属と水との熱交換が必要不可欠で
ある。ところが、この両者の接触によって生成する化学
反応熱は甚大で、これを散逸させる必要があることか
ら、１次冷却系と蒸気発生系との間にさらに、２次冷却
系を設置するのが通例である。
炉冷却材としての１次冷却材が高いレベルの放射能を帯
びるため、１次冷却系を蒸気発生系から隔離する必要が
ある。また、タービン発電機に供給するための蒸気生成
過程において、液体金属と水との熱交換が必要不可欠で
ある。ところが、この両者の接触によって生成する化学
反応熱は甚大で、これを散逸させる必要があることか
ら、１次冷却系と蒸気発生系との間にさらに、２次冷却
系を設置するのが通例である。
第10図は、従来のこの種の液体金属冷却型原子炉の冷
却装置を示すもので、原子炉容器１内には、炉心２およ
びこの炉心２を冷却するための液体金属冷却材を原子炉
容器１内で循環させる１次主循環ポンプ３と、１次冷却
材と２次冷却材との熱交換を担う中間熱交換器４とから
なる１次冷却系がそれぞれ配置されている。
却装置を示すもので、原子炉容器１内には、炉心２およ
びこの炉心２を冷却するための液体金属冷却材を原子炉
容器１内で循環させる１次主循環ポンプ３と、１次冷却
材と２次冷却材との熱交換を担う中間熱交換器４とから
なる１次冷却系がそれぞれ配置されている。
一方、２次冷却系は、第10図に示すように中間熱交換
器４と、図示しないタービン発電機に供給するための蒸
気を生成する蒸気発生器５と、２次冷却材を循環させる
ために蒸気発生器５の内部に配設した電磁ポンプ６と、
これらの機器を接続する配管７とから構成されている。
器４と、図示しないタービン発電機に供給するための蒸
気を生成する蒸気発生器５と、２次冷却材を循環させる
ために蒸気発生器５の内部に配設した電磁ポンプ６と、
これらの機器を接続する配管７とから構成されている。
なお、第10図において、符号８はルーフスラブ、符号
９は原子炉壁である。
９は原子炉壁である。
次に前記蒸気発生器５を第11図を参照して説明する。
蒸気発生器５は、第11図に示うように、本体胴10と本
体支持スカート11とにより、伝熱管12を始めとする構造
物を包含した構造となっており、また液体金属用の配管
７と、液体金属入口ヘッダ13と、液体金属入口分配管14
とにより、液体金属の入口部分が構成されている。
体支持スカート11とにより、伝熱管12を始めとする構造
物を包含した構造となっており、また液体金属用の配管
７と、液体金属入口ヘッダ13と、液体金属入口分配管14
とにより、液体金属の入口部分が構成されている。
また、本体胴10の上部内側には、第11図に示すよう
に、液体金属の体積変化吸収のための液面15が形成され
ており、また、本体胴10の下部の下部鏡部16には、液体
金属のドレン等のためのノズル17が設けられており、ま
た蒸気発生器５の内部中心部分には、液体金属の出口上
昇管18が設けられているとともに、その外周部には、伝
熱管束内側シュラウド19が配置されている。
に、液体金属の体積変化吸収のための液面15が形成され
ており、また、本体胴10の下部の下部鏡部16には、液体
金属のドレン等のためのノズル17が設けられており、ま
た蒸気発生器５の内部中心部分には、液体金属の出口上
昇管18が設けられているとともに、その外周部には、伝
熱管束内側シュラウド19が配置されている。
また、水の入口部分は、第11図に示すように、図示し
ない給水ポンプからの水が流入する水入口配管20と、水
入口ヘッダ21と、水入口分配管22と、水入口水室23とで
構成されており、また、蒸気の出口部分は、出口蒸気室
24と、出口蒸気分流管25、出口蒸気ヘッダ26と、出口蒸
気配管27とで構成されている。
ない給水ポンプからの水が流入する水入口配管20と、水
入口ヘッダ21と、水入口分配管22と、水入口水室23とで
構成されており、また、蒸気の出口部分は、出口蒸気室
24と、出口蒸気分流管25、出口蒸気ヘッダ26と、出口蒸
気配管27とで構成されている。
一方、電磁ポンプ６は、第11図に示すように、液体金
属の出口上昇管18の上部に、据付フランジ28を介して挿
入され、三相の電源ケーブル29から端子箱30にてMIケー
ブル等の被覆ケーブル31に接続後、液体金属中に存する
固定子コイル32の部分を、螺旋状等にした被覆ケーブル
31で回巻して構成され、かつその外部には、液体金属が
流動するアニュラス空間33を得るために円筒状の外部鉄
心34が配置されている。
属の出口上昇管18の上部に、据付フランジ28を介して挿
入され、三相の電源ケーブル29から端子箱30にてMIケー
ブル等の被覆ケーブル31に接続後、液体金属中に存する
固定子コイル32の部分を、螺旋状等にした被覆ケーブル
31で回巻して構成され、かつその外部には、液体金属が
流動するアニュラス空間33を得るために円筒状の外部鉄
心34が配置されている。
次に、電磁ポンプ６の固定子コイル32関連部分の詳細
を、第12図を参照して説明する。
を、第12図を参照して説明する。
固定子コイル32は、第12図に示すように、オーステナ
イトステンレス鋼等の被覆材35によって、直接液体金属
と接触しないように被覆されているとともに、被覆材35
との間に含有する無機物等の絶縁材で電気的にも絶縁さ
れており、かつ内部鉄心36の周囲に螺旋状に配備されて
いる。すなわち、円柱形状をなす３本の被覆ケーブル31
が螺旋状に巻上げられ、据付フランジ28を経た後、三相
の交流電源に接続されている。
イトステンレス鋼等の被覆材35によって、直接液体金属
と接触しないように被覆されているとともに、被覆材35
との間に含有する無機物等の絶縁材で電気的にも絶縁さ
れており、かつ内部鉄心36の周囲に螺旋状に配備されて
いる。すなわち、円柱形状をなす３本の被覆ケーブル31
が螺旋状に巻上げられ、据付フランジ28を経た後、三相
の交流電源に接続されている。
被覆ケーブル31の周りには、第12図に示すように、液
体金属の主流路をなすアニュラス空間33が設けられ、そ
の外側には、円筒状をなす外部鉄心34が配置されてい
る。そして、被覆ケーブル31自身は、その全体が液体金
属中に没しているため、固定子コイル32からの発生熱
が、流動している液体金属によって容易に除去され、固
定子コイル32の温度上昇を充分小さく抑えることができ
る。
体金属の主流路をなすアニュラス空間33が設けられ、そ
の外側には、円筒状をなす外部鉄心34が配置されてい
る。そして、被覆ケーブル31自身は、その全体が液体金
属中に没しているため、固定子コイル32からの発生熱
が、流動している液体金属によって容易に除去され、固
定子コイル32の温度上昇を充分小さく抑えることができ
る。
（発明が解決しようとする課題） 従来の液体金属冷却型原子炉の冷却装置において、被
覆ケーブル31は、内部鉄心36とは被覆材35を介して最内
面で線接触しているのみであるので、固定子コイル32に
よって誘起される磁束のうち、内部鉄心36に収斂され外
部鉄心34に向けてアニュラス空間33を横切る方向に有効
に利用される割合は、非常に小さいものである。このた
め、この構造の電磁ポンプ６では、ポンプの効率、すな
わち付加された電気エネルギに対して得られる流体エネ
ルギの割合が、10％以下と非常に小さなものとなる。
覆ケーブル31は、内部鉄心36とは被覆材35を介して最内
面で線接触しているのみであるので、固定子コイル32に
よって誘起される磁束のうち、内部鉄心36に収斂され外
部鉄心34に向けてアニュラス空間33を横切る方向に有効
に利用される割合は、非常に小さいものである。このた
め、この構造の電磁ポンプ６では、ポンプの効率、すな
わち付加された電気エネルギに対して得られる流体エネ
ルギの割合が、10％以下と非常に小さなものとなる。
したがって、通常80％程度の効率が得られる機械式ポ
ンプ等の場合と比較して、相対的に大容量の電源設備が
必要であり、液体金属冷却型原子炉の冷却装置としての
大容量化には不向きとされ、従来は、電気出力10万KW級
以上の冷却装置としては採用れていない。
ンプ等の場合と比較して、相対的に大容量の電源設備が
必要であり、液体金属冷却型原子炉の冷却装置としての
大容量化には不向きとされ、従来は、電気出力10万KW級
以上の冷却装置としては採用れていない。
本発明は、このような点を考慮してなされたもので、
電磁ポンプの効率向上を図り、装置の大容量化を図るこ
とができる液体金属冷却型原子炉の冷却装置を提供する
ことを目的する。
電磁ポンプの効率向上を図り、装置の大容量化を図るこ
とができる液体金属冷却型原子炉の冷却装置を提供する
ことを目的する。
〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明は、前記目的を達成する手段として、下方部に
水入口水室、中間部に出口蒸気室そして上方部に液体金
属入口部が設けられている中空円筒状の本体胴と、水入
口水室と出口蒸気室とを接続し、本体胴の内壁に沿って
ほぼ円環状に配設された伝熱管束と、本体胴内のほぼ中
央部を挿通して、伝熱管束の配設位置より半径内方向位
置に配設された液体金属出口上昇管と、前記液体金属出
口上昇管の上方内部に配設された電磁ポンプとからなる
液体金属冷却型原子炉の冷却装置であって、電磁ポンプ
は、周面に櫛歯状部分が形成された円筒状の鉄心と、円
筒状鉄心の櫛歯状部分に組込まれた環状の固定子コイル
と、円筒状鉄心と固定子コイルの外面を一体的に被覆す
る被覆材とを備え、被覆材で覆われた円筒状鉄心の固定
子コイル組込側面には液体金属の主流路が形成され、そ
の反対側面に冷却用バイパイ流路が形成されていること
を特徴としている。
水入口水室、中間部に出口蒸気室そして上方部に液体金
属入口部が設けられている中空円筒状の本体胴と、水入
口水室と出口蒸気室とを接続し、本体胴の内壁に沿って
ほぼ円環状に配設された伝熱管束と、本体胴内のほぼ中
央部を挿通して、伝熱管束の配設位置より半径内方向位
置に配設された液体金属出口上昇管と、前記液体金属出
口上昇管の上方内部に配設された電磁ポンプとからなる
液体金属冷却型原子炉の冷却装置であって、電磁ポンプ
は、周面に櫛歯状部分が形成された円筒状の鉄心と、円
筒状鉄心の櫛歯状部分に組込まれた環状の固定子コイル
と、円筒状鉄心と固定子コイルの外面を一体的に被覆す
る被覆材とを備え、被覆材で覆われた円筒状鉄心の固定
子コイル組込側面には液体金属の主流路が形成され、そ
の反対側面に冷却用バイパイ流路が形成されていること
を特徴としている。
（作 用） 本発明に係る液体金属冷却型原子炉の冷却装置におい
ては、中間熱交換器によって加熱された液体金属が、液
体金属入口配管を通り、蒸気発生器に供給され、蒸気発
生器を下降しながら給水と熱交換し、蒸気を発生せしめ
る。熱交換して温度が低下した液体金属は、電磁ポンプ
の作用により液体金属上昇管の下端開口から吸い上げら
れ、さらに中間熱交換器に返送される。液体金属上昇管
の上部周囲で液体金属液面上の空間部に配設された電磁
ポンプは、液体金属出口配管方向に液体金属を移動させ
る移動磁界を形成する。
ては、中間熱交換器によって加熱された液体金属が、液
体金属入口配管を通り、蒸気発生器に供給され、蒸気発
生器を下降しながら給水と熱交換し、蒸気を発生せしめ
る。熱交換して温度が低下した液体金属は、電磁ポンプ
の作用により液体金属上昇管の下端開口から吸い上げら
れ、さらに中間熱交換器に返送される。液体金属上昇管
の上部周囲で液体金属液面上の空間部に配設された電磁
ポンプは、液体金属出口配管方向に液体金属を移動させ
る移動磁界を形成する。
ところで、電磁ポンプは、鉄心との接触面積を増大さ
せ、しかも接触面間の隙間を充分小さくするようにして
固定子コイルが配備されているため、磁束の漏れが抑制
され、ポンプとしての効率を、40〜50％と高くすること
が可能となり、装置の大容量化が容易である。
せ、しかも接触面間の隙間を充分小さくするようにして
固定子コイルが配備されているため、磁束の漏れが抑制
され、ポンプとしての効率を、40〜50％と高くすること
が可能となり、装置の大容量化が容易である。
一方、一体被覆構造の電磁ポンプは、発熱部である固
体子コイルと、主流路までの固定子コイル背面における
距離が大きくなるため、コイル部の温度上昇が生じ易く
なるが、反固定子コイル側の被覆材外側には、冷却用バ
イパス流路が設けられているので、コイル部で発生した
熱を効率的に除去し、固定子コイルや鉄心の過度の温度
上昇を抑制することが可能となる。
体子コイルと、主流路までの固定子コイル背面における
距離が大きくなるため、コイル部の温度上昇が生じ易く
なるが、反固定子コイル側の被覆材外側には、冷却用バ
イパス流路が設けられているので、コイル部で発生した
熱を効率的に除去し、固定子コイルや鉄心の過度の温度
上昇を抑制することが可能となる。
（実施例） 以下、本発明の第１実施例を第１図ないし第５図を参
照して説明する。
照して説明する。
第１図は、蒸気発生器の詳細を示すもので、この蒸気
発生器５は、本体胴40と本体支持スカート41とによっ
て、伝熱管42を始めるとする構造物を包含した構造とな
っており、液体金属の入口部分は、液体金属用の配管
（図示せず）と、液体金属入口分配管43とで構成されて
いる。
発生器５は、本体胴40と本体支持スカート41とによっ
て、伝熱管42を始めるとする構造物を包含した構造とな
っており、液体金属の入口部分は、液体金属用の配管
（図示せず）と、液体金属入口分配管43とで構成されて
いる。
本体胴40の上部内側には、第１図に示すように、液体
金属の体積変化吸収のための液面44が形成され、また、
本体胴40下部の下部鏡部45には、液体金属のドレン等の
ためのノズル46が設けられている。また、蒸気発生器５
の内部中心部には、第１図および第２図に示すように、
液体金属の出口上昇管47が配置され、その外部には、伝
熱管内側シュラウド48が配置されている。
金属の体積変化吸収のための液面44が形成され、また、
本体胴40下部の下部鏡部45には、液体金属のドレン等の
ためのノズル46が設けられている。また、蒸気発生器５
の内部中心部には、第１図および第２図に示すように、
液体金属の出口上昇管47が配置され、その外部には、伝
熱管内側シュラウド48が配置されている。
また、水の入口部分は、第１図に示すように、図示し
ない給水ポンプから水が流入する水入口配管49と、水入
口ヘッダ50と、水出口配管51と、水入口水室52とで構成
されており、また、蒸気の出口部分は、出口蒸気室53
と、出口蒸気分流管54と、出口蒸気ヘッダ55と、出口蒸
気配管56とで構成されている。
ない給水ポンプから水が流入する水入口配管49と、水入
口ヘッダ50と、水出口配管51と、水入口水室52とで構成
されており、また、蒸気の出口部分は、出口蒸気室53
と、出口蒸気分流管54と、出口蒸気ヘッダ55と、出口蒸
気配管56とで構成されている。
一方、電磁ポンプ６は、第１図に示すように、液体金
属の出口上昇管47の上部内側に据付フランジ57を介して
挿入されており、その電源は、三相の電源ケーブルから
端子箱（いずれも図示せず）にて高温用ケーブル等に接
続された後、電線管58の内部を経て、液体金属中に存す
る外部固定子コイル59および内部固定子コイル60に至る
構成となっている。
属の出口上昇管47の上部内側に据付フランジ57を介して
挿入されており、その電源は、三相の電源ケーブルから
端子箱（いずれも図示せず）にて高温用ケーブル等に接
続された後、電線管58の内部を経て、液体金属中に存す
る外部固定子コイル59および内部固定子コイル60に至る
構成となっている。
内部固定子コイル60は、第３図ないし第５図に示すよ
うに、アルミナ分散強化型銅合金等の高温での強度およ
び導電性に優れた材料を、無機物質のセラミック系材料
等の高温での電気絶縁性が高い材料で包んで構成され、
各々１つのコイル層は、環状をなしている。そして、こ
の個々の内部固定子コイル60は、複数枚の櫛歯状の鉄板
を互いに密接する状態で積み重ねて形成した積層板の組
を、円周方向にさらに複数個配設してなる内部鉄心61の
櫛歯状の溝部分に、上下面および背面（ここでは内側
面）を密着させた状態で嵌合装着されている。そしてこ
れらは上下軸方向に複数個装着されて一体化され、内部
固定子コイル60として交流磁場の磁気回路を形成してい
る。この一体品は液体金属から隔離するため、オーステ
ナイトステンレス鋼等からなる被覆材62により外面が完
全に被覆されている。
うに、アルミナ分散強化型銅合金等の高温での強度およ
び導電性に優れた材料を、無機物質のセラミック系材料
等の高温での電気絶縁性が高い材料で包んで構成され、
各々１つのコイル層は、環状をなしている。そして、こ
の個々の内部固定子コイル60は、複数枚の櫛歯状の鉄板
を互いに密接する状態で積み重ねて形成した積層板の組
を、円周方向にさらに複数個配設してなる内部鉄心61の
櫛歯状の溝部分に、上下面および背面（ここでは内側
面）を密着させた状態で嵌合装着されている。そしてこ
れらは上下軸方向に複数個装着されて一体化され、内部
固定子コイル60として交流磁場の磁気回路を形成してい
る。この一体品は液体金属から隔離するため、オーステ
ナイトステンレス鋼等からなる被覆材62により外面が完
全に被覆されている。
一方、外部固定個コイル59は、第３図ないし第５図に
示すように、内部固定子コイル60と同一材質、同一構成
であるが、内部固定子コイル60より大きな環状の形状を
している。
示すように、内部固定子コイル60と同一材質、同一構成
であるが、内部固定子コイル60より大きな環状の形状を
している。
個々の外部固定子コイル59は、複数枚の櫛歯状の鉄板
を互いに密接する状態で積み重ねて形成した積層板等の
組を、さらに円周方向に複数個配設してなる外部鉄心65
の櫛歯状の溝部分に上下面及び背面（ここでは外側面）
を密着させた状態で嵌合装着されている。そしてこれら
は上下軸方向に複数込装着されて一体化され、外部固定
子コイル65として交流磁場の磁気回路を形成している。
を互いに密接する状態で積み重ねて形成した積層板等の
組を、さらに円周方向に複数個配設してなる外部鉄心65
の櫛歯状の溝部分に上下面及び背面（ここでは外側面）
を密着させた状態で嵌合装着されている。そしてこれら
は上下軸方向に複数込装着されて一体化され、外部固定
子コイル65として交流磁場の磁気回路を形成している。
これら各コイル59,60の背面側には、第３図ないし第
５図に示すように、被覆材62を介しその外側に、固定子
冷却のための液体金属バイパス流路64がそれぞれ設けら
れている。このうち、内部固定子コイル60用の液体金属
バイパス流路64は、内部鉄心61の内側に位置する単一の
空孔で形成され、また、外部固定子コイル59用の液体金
属バイパス流路64は、外部鉄心65の外側に近接して位置
する複数の空孔で形成されている。
５図に示すように、被覆材62を介しその外側に、固定子
冷却のための液体金属バイパス流路64がそれぞれ設けら
れている。このうち、内部固定子コイル60用の液体金属
バイパス流路64は、内部鉄心61の内側に位置する単一の
空孔で形成され、また、外部固定子コイル59用の液体金
属バイパス流路64は、外部鉄心65の外側に近接して位置
する複数の空孔で形成されている。
また、液体金属バイパス流路64のうち、電磁ポンプ６
の上方、すなわち吐出側寄りには、流路の流量配分を適
切に行なえるようにするため、流路の必要な除熱量と圧
力損失に見合ったオリフィス（図示せず）等が配されて
いる。
の上方、すなわち吐出側寄りには、流路の流量配分を適
切に行なえるようにするため、流路の必要な除熱量と圧
力損失に見合ったオリフィス（図示せず）等が配されて
いる。
また、液体金属の出口上昇管47と伝熱管束内側シュラ
ウド48との間隙部には、不活性アルゴンガス等が封入さ
れており、また、本体胴40下部のノズル46には、図示し
ない破壊板等が配設されている。
ウド48との間隙部には、不活性アルゴンガス等が封入さ
れており、また、本体胴40下部のノズル46には、図示し
ない破壊板等が配設されている。
なお、第３図および第４図において、符号66は環状部
材、符号67は内部固定子支持部材、符号68は電磁ポンプ
支持筒である。
材、符号67は内部固定子支持部材、符号68は電磁ポンプ
支持筒である。
次に、本実施例の作用について説明する。
第10図に示すように、炉心２で発生した熱を冷却する
１次冷却材を、１次主循環ポンプ３で循環させると、中
間熱交換器４を介して２次冷却系に熱が伝達される、一
方、蒸気発生器５に内蔵された電磁ポンプ６により２次
冷却材の液体金属を循環させると、中間熱交換器４で収
熱した高温の液体金属が、配管７を通り液体金属入口分
配管43を経て蒸気発生器５に流入する。
１次冷却材を、１次主循環ポンプ３で循環させると、中
間熱交換器４を介して２次冷却系に熱が伝達される、一
方、蒸気発生器５に内蔵された電磁ポンプ６により２次
冷却材の液体金属を循環させると、中間熱交換器４で収
熱した高温の液体金属が、配管７を通り液体金属入口分
配管43を経て蒸気発生器５に流入する。
そして、高温の液体金属は、伝熱管42の外側を流下し
ながら給水を蒸気にすべく熱を与え、白らは降温して低
温の液体金属となる。
ながら給水を蒸気にすべく熱を与え、白らは降温して低
温の液体金属となる。
この低温の液体金属は、蒸気発生器５内の下部におい
て開口して設置された液体金属の出口上昇管上47を上昇
し、さらに電磁ポンプ６にて吐出圧を付与された後に、
第10図に示す配管７を経て中間熱交換器４に還流する。
て開口して設置された液体金属の出口上昇管上47を上昇
し、さらに電磁ポンプ６にて吐出圧を付与された後に、
第10図に示す配管７を経て中間熱交換器４に還流する。
一方、水、蒸気側においては、図示しない給水ポンプ
から送り込まれた給水が、水入口配管49から水入口ヘッ
ダ50に流入後、水入口分配管51で流量分配された後、複
数に分流されて水入口水室52に至る。この水入口水室52
から伝熱管42の内部に分配送入された給水は、伝熱管42
内を上昇しながら液体金属と熱交換され温度上昇して蒸
気となった後、出口蒸気室53に至る。そして、出口蒸気
分流管54の内部を通過して出口蒸気ヘッダ55で合流した
後、出口蒸気配管56から流出して図示しない蒸気タービ
ンに送られる。
から送り込まれた給水が、水入口配管49から水入口ヘッ
ダ50に流入後、水入口分配管51で流量分配された後、複
数に分流されて水入口水室52に至る。この水入口水室52
から伝熱管42の内部に分配送入された給水は、伝熱管42
内を上昇しながら液体金属と熱交換され温度上昇して蒸
気となった後、出口蒸気室53に至る。そして、出口蒸気
分流管54の内部を通過して出口蒸気ヘッダ55で合流した
後、出口蒸気配管56から流出して図示しない蒸気タービ
ンに送られる。
ところで、本実施例に係る電磁ポンプ６は、その内外
の固定子コイル59,60がともに鉄心61,65に設けた櫛歯状
部分に密着した状態で組込まれているので、その誘起す
る磁束の大半を、各鉄心61,65にて収斂させることがで
き、大容量化した場合でも、40〜50％の充分大きなポン
プ効率が得られる。
の固定子コイル59,60がともに鉄心61,65に設けた櫛歯状
部分に密着した状態で組込まれているので、その誘起す
る磁束の大半を、各鉄心61,65にて収斂させることがで
き、大容量化した場合でも、40〜50％の充分大きなポン
プ効率が得られる。
また、各固定子コイル59,60および鉄心61,65の過度な
温度上昇は、液体金属バイパス流路64を、ポンプの吐出
側から吸込側に逆戻りする液体金属の流れと除熱作用に
より、確実に回避することができる。
温度上昇は、液体金属バイパス流路64を、ポンプの吐出
側から吸込側に逆戻りする液体金属の流れと除熱作用に
より、確実に回避することができる。
すなわち、内部固定子コイル60の発熱による内部鉄心
61の温度上昇は、鉄心61内の透磁率を低下させ、ポンプ
の効率を著しく低下させることになるが、内部鉄心61の
内側に配した液体金属バイパス流路64からの除熱作用に
より、これを回避することができる。また、外部固定子
コイル59の発熱による外部鉄心65の温度上昇も、外部鉄
心65の外側から形成されている液体金属バイパス流路64
からの除熱作用により抑えることができる。
61の温度上昇は、鉄心61内の透磁率を低下させ、ポンプ
の効率を著しく低下させることになるが、内部鉄心61の
内側に配した液体金属バイパス流路64からの除熱作用に
より、これを回避することができる。また、外部固定子
コイル59の発熱による外部鉄心65の温度上昇も、外部鉄
心65の外側から形成されている液体金属バイパス流路64
からの除熱作用により抑えることができる。
そして、ここで回収された熱エネルギは、全て図示し
ないタービン発電設備等によって有効利用される。例え
ば、タービン発電機に接続している場合を基に、その電
気エネルギへの変換効率を40％と仮定すると、電磁ポン
プ６によって流体エネルギに変換できなかった電気エネ
ルギの損失分（60〜50％）は、そのほとんどが、各固定
子コイル59,60や鉄心61,65での熱損失であり、それらを
全て回収できることから、電磁ポンプ６に付加された電
気エネルギのうち、24〜20％が再び電気エネルギとな
る。このため、見掛け上のポンプ効率は、64〜70％とな
り、機械式ポンプの効率と比較してみても、ほぼ遜色が
ない。
ないタービン発電設備等によって有効利用される。例え
ば、タービン発電機に接続している場合を基に、その電
気エネルギへの変換効率を40％と仮定すると、電磁ポン
プ６によって流体エネルギに変換できなかった電気エネ
ルギの損失分（60〜50％）は、そのほとんどが、各固定
子コイル59,60や鉄心61,65での熱損失であり、それらを
全て回収できることから、電磁ポンプ６に付加された電
気エネルギのうち、24〜20％が再び電気エネルギとな
る。このため、見掛け上のポンプ効率は、64〜70％とな
り、機械式ポンプの効率と比較してみても、ほぼ遜色が
ない。
第６図および第７図は、本発明の第２実施例を示すも
ので、前記第１実施例における出口上昇管47と伝熱管束
内側シュラウド48との間に、反応圧力抑制筒70を形成し
たものである。
ので、前記第１実施例における出口上昇管47と伝熱管束
内側シュラウド48との間に、反応圧力抑制筒70を形成し
たものである。
すなわち、液体金属の出口上昇管47と伝熱管束内側シ
ュラウド48との間に形成される二重円筒の中間空隙は、
第６図に示すように、蒸気発生器５の低温側液体金属に
導通する液面を有する構造の反応圧力抑制筒70として形
成されている。また、蒸気発生器５の上部には、第７図
に示すように、反応圧力放出管71が配置され、この反応
圧力放出管71には、図示しない被覆板等が配されてい
る。
ュラウド48との間に形成される二重円筒の中間空隙は、
第６図に示すように、蒸気発生器５の低温側液体金属に
導通する液面を有する構造の反応圧力抑制筒70として形
成されている。また、蒸気発生器５の上部には、第７図
に示すように、反応圧力放出管71が配置され、この反応
圧力放出管71には、図示しない被覆板等が配されてい
る。
なお、その他の点については、前記第１実施例と同一
構成となっており、作用も同一である。
構成となっており、作用も同一である。
このように、反応圧力抑制筒70を設けることにより、
蒸気発生器５の伝熱管42における破損事故によりもたら
される急激な圧力波の伝播や圧力上昇に対し、液体金属
液面によって大きな緩衝効果が得られる。特に、液体金
属の出口上昇管47の上部に配されている電磁ポンプ６を
始めとする蒸気発生器５の低温側に存する構造物および
蒸気発生器５の外部に配されている配管や中間熱交換器
４の健全性、信頼性の向上に大きく寄与する。
蒸気発生器５の伝熱管42における破損事故によりもたら
される急激な圧力波の伝播や圧力上昇に対し、液体金属
液面によって大きな緩衝効果が得られる。特に、液体金
属の出口上昇管47の上部に配されている電磁ポンプ６を
始めとする蒸気発生器５の低温側に存する構造物および
蒸気発生器５の外部に配されている配管や中間熱交換器
４の健全性、信頼性の向上に大きく寄与する。
また、蒸気発生器５の上部に、反応圧力放出管71を配
することが可能となるため、蒸気発生器５の保護に必要
な液体金属収納タンク等の補助系機器を大巾に簡素化で
きる。
することが可能となるため、蒸気発生器５の保護に必要
な液体金属収納タンク等の補助系機器を大巾に簡素化で
きる。
第８図は、本発明の第３実施例を示すもので、前記第
１実施例における固定子の構造と異なり、内部固定子コ
イル60および内部鉄心61側のみを被覆材62で被覆し、そ
の中心部に、液体金属バイパス流路64を形成するように
したものである。
１実施例における固定子の構造と異なり、内部固定子コ
イル60および内部鉄心61側のみを被覆材62で被覆し、そ
の中心部に、液体金属バイパス流路64を形成するように
したものである。
このように構成しても、前記第１実施例と同一の効果
が得られる。
が得られる。
第９図は、本発明の第４実施例を示すもので、前記第
３実施例とは逆に、外部固定子コイル59および外部鉄心
65側のみを被覆材64で被覆し、その外側に、液体金属バ
イパス流路64を形成するようにしたものである。
３実施例とは逆に、外部固定子コイル59および外部鉄心
65側のみを被覆材64で被覆し、その外側に、液体金属バ
イパス流路64を形成するようにしたものである。
このように構成しても、前記第１実施例と同一の効果
が期待できる。
が期待できる。
以上説明したように本発明は、電磁ポンプの環状をな
す固定子コイルを、固定子鉄心の櫛歯状部分に組込んで
鉄心との接触面積を増大させるようにしているので、磁
束の漏れが抑制されてポンプ効率が向上し、装置の大容
量化が可能となる。
す固定子コイルを、固定子鉄心の櫛歯状部分に組込んで
鉄心との接触面積を増大させるようにしているので、磁
束の漏れが抑制されてポンプ効率が向上し、装置の大容
量化が可能となる。
また、固定子コイルおよび固定子鉄心の外面を被覆す
る被覆材の外側には、固定子コイル側の面に液体金属の
主流路が、また反固体子コイル側の面に冷却用バイパス
流路がそれぞれ形成されているので、コイル部で発生し
た熱を効率よく除去し、コイルや鉄心の過度の温度上昇
を抑制することができる。
る被覆材の外側には、固定子コイル側の面に液体金属の
主流路が、また反固体子コイル側の面に冷却用バイパス
流路がそれぞれ形成されているので、コイル部で発生し
た熱を効率よく除去し、コイルや鉄心の過度の温度上昇
を抑制することができる。
第１図は本発明の第１実施例に係る液体金属冷却型原子
炉の冷却装置を示す蒸気発生器の断面図、第２図は第１
図の平面図、第３図は第１図の電磁ポンプの部分を拡大
して示す詳細図、第４図は第３図のIV−IV線断面図、第
５図は第４図の固定子コイルおよび固定子鉄心部分を示
す説明図、第６図は本発明の第２実施例を示す第１図相
当図、第７図は第６図の平面図、第８図は本発明の第３
実施例を示す第５図相当図、第９図は本発明の第４実施
例を示す第５図相当図、第10図は従来の液体金属冷却型
原子炉の冷却装置を示す全体構成図、第11図は従来の蒸
気発生器の構成図を示す断面図、第12図は第11図の電磁
ポンプの構成を示す要部拡大断面図である。 １……原子炉容器、４……中間熱交換器、５……蒸気発
生器、６……電磁ポンプ、40……本体胴、42……伝熱
管、43……液体金属入口分配管、44……液面、47……出
口上昇管、48……伝熱管束内側シュラウド、59……外部
固定子コイル、60……内部固定子コイル、61……内部鉄
心、62……被覆管、63……アニュラス空間、64……液体
金属バイパス流路、65……外部鉄心、70……反応圧力抑
制筒、71……反応圧力放出管。
炉の冷却装置を示す蒸気発生器の断面図、第２図は第１
図の平面図、第３図は第１図の電磁ポンプの部分を拡大
して示す詳細図、第４図は第３図のIV−IV線断面図、第
５図は第４図の固定子コイルおよび固定子鉄心部分を示
す説明図、第６図は本発明の第２実施例を示す第１図相
当図、第７図は第６図の平面図、第８図は本発明の第３
実施例を示す第５図相当図、第９図は本発明の第４実施
例を示す第５図相当図、第10図は従来の液体金属冷却型
原子炉の冷却装置を示す全体構成図、第11図は従来の蒸
気発生器の構成図を示す断面図、第12図は第11図の電磁
ポンプの構成を示す要部拡大断面図である。 １……原子炉容器、４……中間熱交換器、５……蒸気発
生器、６……電磁ポンプ、40……本体胴、42……伝熱
管、43……液体金属入口分配管、44……液面、47……出
口上昇管、48……伝熱管束内側シュラウド、59……外部
固定子コイル、60……内部固定子コイル、61……内部鉄
心、62……被覆管、63……アニュラス空間、64……液体
金属バイパス流路、65……外部鉄心、70……反応圧力抑
制筒、71……反応圧力放出管。
Claims (5)
- 【請求項１】下方部に水入口水室、中間部に出口蒸気室
そして上方部に液体金属入口部が設けられている中空円
筒状の本体銅と、 前記水入口水室と出口蒸気室と接続し、前記本体胴の内
壁に沿ってほぼ円環状に配設れた伝熱管束と、 前記本体胴内のほぼ中央部を挿通して、前記伝熱管束の
配設位置より半径内方向位置に配設された液体金属出口
上昇管と、 前記液体金属出口上昇管の上方内部に配設された電磁ポ
ンプとからなる液体金属冷却型原子炉の冷却装置におい
て、 前記電磁ポンプは、周面に櫛歯状部分が形成された円筒
状の鉄心と、 前記円筒状鉄心の櫛歯状部分に組込まれた環状の固定子
コイルと、 前記円筒状鉄心と固定子のコイルの外面を一体的に被覆
する被覆材と、 を備え、前記被覆材で覆われた円筒状鉄心の固定子コイ
ル組込側面には液体金属の主流路が形成され、その反対
側面には冷却用バイパイ流路が形成されていることを特
徴とする液体金属冷却型原子炉の冷却装置。 - 【請求項２】固定子コイルは、円筒状鉄心の外周側に組
込まれていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装
置。 - 【請求項３】固定子コイルは円筒状鉄心の内周側に組込
まれていることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。 - 【請求項４】円筒状の鉄心は、内部鉄心とその外周部に
同心に配設された外部鉄心とからなり、内部鉄心の外周
側および外部鉄心の内周側に、それぞれ固定コイルが組
込まれていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装
置。 - 【請求項５】液体金属出口上昇管と伝熱管束との間に円
筒状の空隙を形成し、前記円筒状空隙内に液体金属の液
面を形成したことを特徴とする請求項１に記載の冷却装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1129951A JP2664773B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 液体金属冷却型原子炉の冷却装置 |
| US07/492,976 US5094803A (en) | 1989-05-23 | 1990-03-13 | Steam generator |
| FR9006310A FR2647585B1 (fr) | 1989-05-23 | 1990-05-21 | Generateur de vapeur |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1129951A JP2664773B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 液体金属冷却型原子炉の冷却装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02307096A JPH02307096A (ja) | 1990-12-20 |
| JP2664773B2 true JP2664773B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=15022471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1129951A Expired - Fee Related JP2664773B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 液体金属冷却型原子炉の冷却装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2664773B2 (ja) |
| FR (1) | FR2647585B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5322417A (en) * | 1992-12-23 | 1994-06-21 | Westinghouse Electric Corporation | Electromagnetic pump cooling bypass |
| US7139352B2 (en) * | 1999-12-28 | 2006-11-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Reactivity control rod for core |
| JP2003028975A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-29 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 原子炉 |
| CN102859606A (zh) | 2010-02-05 | 2013-01-02 | 斯姆尔有限公司 | 具有初级冷却剂的自然循环的核反应堆*** |
| US8781056B2 (en) * | 2010-10-06 | 2014-07-15 | TerraPower, LLC. | Electromagnetic flow regulator, system, and methods for regulating flow of an electrically conductive fluid |
| US9008257B2 (en) | 2010-10-06 | 2015-04-14 | Terrapower, Llc | Electromagnetic flow regulator, system and methods for regulating flow of an electrically conductive fluid |
| US8584692B2 (en) | 2010-10-06 | 2013-11-19 | The Invention Science Fund I, Llc | Electromagnetic flow regulator, system, and methods for regulating flow of an electrically conductive fluid |
| CN102487238A (zh) * | 2010-12-06 | 2012-06-06 | 西安中科麦特电子技术设备有限公司 | 高压液态金属电磁泵 |
| CN110112888B (zh) * | 2019-04-17 | 2021-01-26 | 江苏大学 | 一种磁流体泵 |
| FR3100945B1 (fr) * | 2019-09-12 | 2021-09-24 | Commissariat Energie Atomique | Pompe électromagnétique annulaire à induction |
| CN111076579B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-06-22 | 中国核动力研究设计院 | 一种采用电磁泵辅助驱动的碱金属热管及其传热方法 |
| CN112048799B (zh) * | 2020-08-27 | 2021-07-13 | 东台市高科技术创业园有限公司 | 一种基于信息技术的纺织材料蒸汽定型设备 |
| CN115459549B (zh) * | 2022-05-09 | 2023-03-03 | 浙江大学 | 电磁泵 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1599876A (ja) * | 1968-11-29 | 1970-07-20 | ||
| GB1413304A (en) * | 1972-04-26 | 1975-11-12 | Atomic Energy Authority Uk | Electromagnetic pumps |
| FR2293101A1 (fr) * | 1974-11-27 | 1976-06-25 | Commissariat Energie Atomique | Pompe electromagnetique a induction |
| US4174190A (en) * | 1977-06-30 | 1979-11-13 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Annular linear induction pump with an externally supported duct |
| JPS56116608A (en) * | 1980-02-21 | 1981-09-12 | Toshiba Corp | Electromagnetic pump |
| JPS592563A (ja) * | 1982-06-25 | 1984-01-09 | Hitachi Zosen Corp | 電磁ポンプ |
| US4765948A (en) * | 1986-08-29 | 1988-08-23 | Stone & Webster Engineering Corporation | Coolant circulation system for a liquid metal nuclear reactor |
| JPS63116701A (ja) * | 1986-11-04 | 1988-05-21 | Hitachi Ltd | 自動かき取り装置 |
| JPH0729361Y2 (ja) * | 1987-01-26 | 1995-07-05 | 株式会社東芝 | 蒸気発生器 |
| US4905757A (en) * | 1987-11-06 | 1990-03-06 | General Electric Company | Compact intermediate heat transport system for sodium cooled reactor |
| US4983353A (en) * | 1989-03-13 | 1991-01-08 | General Electric Company | Novel passive approach to protecting the primary containment barrier formed by the intermediate heat exchanger from the effects of an uncontrolled sodium water reaction |
-
1989
- 1989-05-23 JP JP1129951A patent/JP2664773B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-03-13 US US07/492,976 patent/US5094803A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-21 FR FR9006310A patent/FR2647585B1/fr not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2647585A1 (fr) | 1990-11-30 |
| JPH02307096A (ja) | 1990-12-20 |
| US5094803A (en) | 1992-03-10 |
| FR2647585B1 (fr) | 1994-04-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |