JP6689623B2 - Loop heat pipe heat exchange system and loop heat pipe heat exchange system for nuclear reactor - Google Patents

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Description

本発明は、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に関する。   The present invention relates to a loop heat pipe heat exchange system and a nuclear reactor loop heat pipe heat exchange system.

例えば、原子炉システムは、核燃料ペレットを封止した燃料棒と、燃料棒を束ねた燃料集合体を装荷した炉心と、炉心を内包する原子炉圧力容器（圧力容器）と、圧力容器を気密構造で格納する原子炉格納容器（格納容器）とによって、放射性物質が原子炉外部へ漏えいするのを防止する。   For example, a reactor system has a fuel rod in which nuclear fuel pellets are sealed, a core loaded with a fuel assembly in which fuel rods are bundled, a reactor pressure vessel (pressure vessel) containing the core, and an airtight structure for the pressure vessel. The nuclear reactor containment vessel (containment vessel) that is stored in 1. prevents leakage of radioactive materials to the outside of the reactor.

圧力容器内に給水された冷却水は、炉心で加熱されて蒸気となる。蒸気は、圧力容器から主蒸気管を通ってタービンに送られ、タービンを回す。蒸気は、タービンを回した後、復水器で凝縮され、給水ポンプによって再び圧力容器内に給水される。格納容器には、圧力抑制プールが設けられる。圧力抑制プールは、主蒸気管破断等の事故時に圧力容器から漏洩した蒸気を、プール水中で凝縮させて、格納容器内の圧力を低下させる。   The cooling water supplied into the pressure vessel is heated in the core to become steam. Steam is sent from the pressure vessel through the main steam pipe to the turbine, which turns the turbine. After rotating the turbine, the steam is condensed in the condenser and supplied to the pressure vessel again by the water supply pump. The containment vessel is provided with a pressure suppression pool. The pressure suppression pool reduces the pressure in the containment vessel by condensing the steam leaking from the pressure vessel in the pool water in the event of an accident such as a main steam pipe breakage in the pool water.

原子炉システムは、故障等に対応して、原子炉の停止後に炉心を冷却するための非常用炉心冷却装置を備える。非常用炉心冷却装置は、高圧注水系、低圧注水系、および原子炉隔離時冷却系からなる。その後の長期冷却過程では、残留熱除去系によって、圧力容器の水位維持と炉心の冷却、あるいは圧力抑制プールの冷却が行われる。最終的に崩壊熱は、ヒートシンクとしての、格納容器外部の大気や海水、河川水、湖水等に放熱される。   The reactor system includes an emergency core cooling device for cooling the core after the reactor is stopped in response to a failure or the like. The emergency core cooling system consists of a high-pressure water injection system, a low-pressure water injection system, and a reactor isolation cooling system. In the subsequent long-term cooling process, the residual heat removal system maintains the water level of the pressure vessel, cools the core, or cools the pressure suppression pool. Finally, the decay heat is radiated to the atmosphere, seawater, river water, lake water, etc. outside the containment vessel as a heat sink.

もしも全電源の喪失する事象等が長期間続く場合、ポンプ等の能動的機器を用いる残留熱除去系は、十分に作動するのが難しい。非特許文献１は、残留熱除去系による格納容器外部への放熱が困難な場合に対して、炉心で発生した崩壊熱を受動的な機器を用いて格納容器外部に放熱するシステムを提案する。   If the event of loss of total power, etc. continues for a long period of time, the residual heat removal system using active equipment such as a pump is difficult to operate sufficiently. Non-Patent Document 1 proposes a system in which decay heat generated in the reactor core is radiated to the outside of the containment vessel by using a passive device when it is difficult to radiate the heat to the outside of the containment vessel by the residual heat removal system.

非特許文献１の提案する「無限時間空冷システム」は、圧力容器内に設けた一次側熱交換器と、格納容器外周部（格納容器シェルタ外周部）の大気中に設けた二次側熱交換器とを、流路で連通するループヒートパイプ熱交換システムである。この熱交換システムでは、崩壊熱で加熱された冷却水や蒸気の熱により、一次側熱交換器内の水が蒸発して流路を流れ、二次側熱交換器で空冷されて凝縮し、その凝縮水が重力で一次側熱交換器に循環する。   The “infinite time air cooling system” proposed by Non-Patent Document 1 is a primary side heat exchanger provided in the pressure vessel and a secondary side heat exchange provided in the atmosphere at the outer peripheral portion of the primary containment vessel (outer peripheral portion of the primary containment vessel shelter). It is a loop heat pipe heat exchange system that communicates with the vessel via a flow path. In this heat exchange system, the heat of the cooling water and steam heated by the decay heat evaporates the water in the primary side heat exchanger and flows through the flow path, and is cooled by air in the secondary side heat exchanger and condensed, The condensed water circulates to the primary heat exchanger by gravity.

上述の熱交換システムでは、一次側熱交換器が圧力容器内に設置されるため、小型であることが求められる。さらに、その熱交換システムでは、二次側熱交換器は、水冷と比較して熱伝達率が低い空冷方式であるため、ループヒートパイプ熱交換器の伝熱性能の向上が課題である。   In the above-mentioned heat exchange system, the primary side heat exchanger is installed in the pressure vessel, so that it is required to be small. Further, in the heat exchange system, since the secondary side heat exchanger is an air cooling system having a lower heat transfer coefficient than water cooling, improvement in heat transfer performance of the loop heat pipe heat exchanger is an issue.

特許文献１は、ループヒートパイプ熱交換システムの伝熱性能の主要な低下要因として、システムの作動開始時に熱交換器の伝熱管内と流路内とに存在していた非凝縮性ガスの影響を示す。
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。 Patent Document 1 discloses that, as a main cause of reduction in heat transfer performance of the loop heat pipe heat exchange system, the influence of non-condensable gas existing in the heat transfer tube and flow path of the heat exchanger at the start of operation of the system. Indicates.
In the loop heat pipe heat exchanger, a predetermined amount of refrigerant (cooling water) is filled at the start of operation based on the gas-liquid ratio during operation. Therefore, the mixed gas of steam and non-condensable gas occupies the gas phase space of the loop heat pipe heat exchanger. As the concentration of the non-condensable gas increases, the transfer rate of the heat of condensation decreases in inverse proportion to it. Further, the partial pressure of the non-condensable gas increases the pressure on the condenser side, and thus the circulation flow rate of the refrigerant vapor decreases. This decrease in the circulation flow rate of the refrigerant vapor also leads to a decrease in heat transfer performance.

ところで、特許文献２に記載のように、蒸気発電システムにおける、蒸気発生、動力回収、蒸気凝縮、給水といったサイクルの構成要素である凝縮器において、主凝縮器と非凝縮性ガスの吐出用凝縮器とを備えるものがある。   By the way, as described in Patent Document 2, in a condenser that is a constituent element of a cycle of steam generation, power recovery, steam condensation, and water supply in a steam power generation system, a main condenser and a condenser for discharging non-condensable gas Some have and.

非特許文献３に記載のように、蒸気発電システムの一例としての地熱バイナリ発電システムに、ループヒートパイプ熱交換システムを適用することができる。地熱バイナリ発電システムでは、地熱の蒸気と熱水とを比較的低沸点の媒体と熱交換することで、蒸気タービンを回して発電する。この地熱バイナリ発電システムにおいて、ループヒートパイプ熱交換システムが果たす機能は、発電効率の向上である。   As described in Non-Patent Document 3, the loop heat pipe heat exchange system can be applied to the geothermal binary power generation system as an example of the steam power generation system. In a geothermal binary power generation system, a steam turbine is rotated to generate electricity by exchanging heat between geothermal steam and hot water with a medium having a relatively low boiling point. In this geothermal binary power generation system, the function of the loop heat pipe heat exchange system is to improve power generation efficiency.

特許文献１には、ループヒートパイプ熱交換システムの流路内の非凝縮性ガスの濃度を低減する技術が開示されている。特許文献１に記載の従来技術では、下部ヘッダ、複数の凝縮管群、上部ヘッダで構成される二次側熱交換器において、一部の凝縮管群を、上部ヘッダに連通させずに、ガス分離用の管に接続する。上部ヘッダから流入した非凝縮性ガスは、凝縮水とともに二次側熱交換器の伝熱管内を下り、下部ヘッダで密度差によって気液分離されて、上部ヘッダに連通していない伝熱管内を上昇し、ガス分離管に貯留される。特許文献１では、ガス分離管の圧力が所定のガス圧力に達すると、ガス分離管上部の弁を開いて、非凝縮性ガスを排出する。   Patent Document 1 discloses a technique for reducing the concentration of non-condensable gas in the flow path of a loop heat pipe heat exchange system. In the conventional technique described in Patent Document 1, in a secondary side heat exchanger configured by a lower header, a plurality of condensing pipe groups, and an upper header, some condensing pipe groups do not communicate with the upper header and Connect to a tube for separation. The non-condensable gas that flows in from the upper header flows down inside the heat transfer tube of the secondary side heat exchanger together with the condensed water, and is separated into gas and liquid due to the density difference in the lower header, and then flows through the heat transfer tube that is not in communication with the upper header It rises and is stored in the gas separation pipe. In Patent Document 1, when the pressure of the gas separation pipe reaches a predetermined gas pressure, the valve on the upper part of the gas separation pipe is opened to discharge the non-condensable gas.

特許文献２では、主凝縮器の余剰蒸気に非凝縮性ガスを同伴させて排出し、非凝縮性ガス吐出用の凝縮器で余剰蒸気を凝縮させる。そして、非凝縮性ガス用の凝縮器に残留した非凝縮性ガスを真空ポンプや空気エゼクタによって排出する。   In Patent Document 2, the non-condensable gas is entrained and discharged in the excess vapor of the main condenser, and the excess vapor is condensed by the condenser for discharging the non-condensable gas. Then, the non-condensable gas remaining in the condenser for the non-condensable gas is discharged by a vacuum pump or an air ejector.

特許文献３の従来技術は、二次側熱交換器の下部ヘッダより下流に、非凝縮性ガスの排出管を接続する。特許文献３では、上部ヘッダと下部ヘッダとの温度差に基づいて、非凝縮性ガスを排出する。これは、非凝縮性ガスが二次側熱交換器の伝熱管内に蓄積すると、凝縮熱伝達率が低下して凝縮液の温度が増加する現象を利用したものである。   In the conventional technique of Patent Document 3, a non-condensable gas discharge pipe is connected downstream from the lower header of the secondary heat exchanger. In Patent Document 3, the non-condensable gas is discharged based on the temperature difference between the upper header and the lower header. This utilizes a phenomenon that when the non-condensable gas accumulates in the heat transfer tube of the secondary side heat exchanger, the condensing heat transfer rate decreases and the temperature of the condensate increases.

特許文献４には、所定の量の冷媒を充填したループヒートパイプの気相を真空ポンプで吸引し、上部をカシメて封印することで、非凝縮性ガスを排除するループヒートパイプ製造技術が開示されている。   Patent Document 4 discloses a loop heat pipe manufacturing technique for eliminating a non-condensable gas by sucking a vapor phase of a loop heat pipe filled with a predetermined amount of a refrigerant with a vacuum pump and caulking and sealing the upper portion. Has been done.

特許第１６３３６８４号公報Japanese Patent No. 1633684 特開平１０−２６８３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-2683 特開昭６０−８００８７号公報JP-A-60-80087 特開平６−２２９６９３号公報JP-A-6-229693

Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２０１４ ２２ｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｕｌｙ ７−１１， ２０１４， Ｐｒａｇｕｅ， Ｃｚｅｃｈ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ， ＩＣＯＮＥ２２−３０９８９Proceedings of the 2014 22nd International Conference on Nuclear Engineering, July 7-11, 2014, Prague, Czech Republic, ICONE 22-30989. 田村，他，日本原子力学会「２０１４年春の年会」予稿集，ｐ．６４８ （２０１４）Tamura et al., Atomic Energy Society of Japan "2014 Spring Annual Meeting" Proceedings, p. 648 (2014) Ｍｉｃｋｓｏｎ，Ｍ．Ｈ．，Ｆａｎｅｌｌｉ，Ｍ．，地熱エネルギー入門，日本地熱学会ＩＧＡ専門部会 訳 （２００５）Mickson, M .; H. Fanelli, M .; , Introduction to Geothermal Energy, Translated by IGA Special Section of the Geothermal Society of Japan (2005)

上述の特許文献１および特許文献３に記載の技術は、流動する冷却液や蒸気の中から非凝縮性ガスを収集するため、非凝縮性ガスを完全に除去することは難しい。   The techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 3 described above collect the non-condensable gas from the flowing cooling liquid or vapor, and thus it is difficult to completely remove the non-condensable gas.

また、これらの従来技術は、温度や圧力の計測値を基に弁を開閉して非凝縮性ガスを排出するため、センサやアクチュエータの動力源となる計装電源や制御電源が停止した場合は、例えば弁が開かずに非凝縮性ガスを排出できない、あるいは、弁が開いたままの状態となりループヒートパイプ熱交換システムが機能しない可能性がある。従って、万全の安全確保を要求される原子炉システムに、特許文献１および特許文献３に記載の従来技術を適用することは容易ではない。   Further, in these conventional techniques, the valve is opened and closed to discharge the non-condensable gas based on the measured values of the temperature and the pressure. Therefore, when the instrumentation power supply or the control power supply which is the power source of the sensor or the actuator is stopped, There is a possibility that, for example, the valve cannot be opened to discharge the non-condensable gas, or that the valve remains open and the loop heat pipe heat exchange system does not work. Therefore, it is not easy to apply the conventional techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 3 to a nuclear reactor system that requires complete safety.

特許文献２に記載の技術も、流動する液中や蒸気との混合ガス中から非凝縮性ガスを収集するため、非凝縮性ガスを完全に除去することは困難である。また、特許文献２の技術では、非凝縮性ガスの排出に真空ポンプや空気エゼクタを用いるため、それらを駆動するために電力を消費するだけでなく、電源喪失時には起動できないため除熱性能が低下する可能性がある。   The technique described in Patent Document 2 also collects the non-condensable gas from the flowing liquid or the mixed gas with the vapor, and thus it is difficult to completely remove the non-condensable gas. Further, in the technique of Patent Document 2, since the vacuum pump and the air ejector are used for discharging the non-condensable gas, not only power is consumed to drive them but also heat removal performance is deteriorated because the power cannot be started when the power is lost. there's a possibility that.

特許文献４に記載の技術は、ループヒートパイプの熱伝達素子に関するものである。しかし、特許文献４の方法で製造可能なループヒートパイプの長さには限度があり、長い距離間で熱を輸送するのには向いていない。例えば原子炉システムでは、圧力容器から格納容器の外部まで熱を運んで捨てる必要があるが、このような長距離間の除熱に使用可能なループヒートパイプを特許文献４の製造方法で作成するのは難しい。   The technique described in Patent Document 4 relates to a heat transfer element of a loop heat pipe. However, the length of the loop heat pipe that can be manufactured by the method of Patent Document 4 is limited, and is not suitable for transporting heat over a long distance. For example, in a nuclear reactor system, it is necessary to carry heat from the pressure vessel to the outside of the containment vessel and to discard it, but a loop heat pipe usable for heat removal over such a long distance is produced by the manufacturing method of Patent Document 4. Is difficult.

さらに、特許文献４に記載のように、管群型のループヒートパイプ熱交換システムの気相を真空ポンプで吸引して、原子炉の運転期間中に、圧力容器内の高温高圧環境下で一次側熱交換器から二次側熱交換器までの流路の負圧を維持することは、メンテナンス上の負荷が大きい。   Furthermore, as described in Patent Document 4, the gas phase of the tube-group-type loop heat pipe heat exchange system is sucked by a vacuum pump, and during the operation period of the reactor, a primary operation is performed under a high temperature and high pressure environment in a pressure vessel. Maintaining a negative pressure in the flow path from the side heat exchanger to the secondary side heat exchanger imposes a heavy maintenance load.

蒸気発電システムにおいても同様に、加熱部から凝縮部までのループを恒久的に密閉したり、真空ポンプで吸引したりすることは困難である。   Similarly, in a steam power generation system, it is difficult to permanently seal the loop from the heating unit to the condensing unit or to suck the loop with a vacuum pump.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、簡易かつ省エネルギな構成で、非凝縮性ガスの混入を抑制することのできる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を提供することにある。本発明の他の目的は、非凝縮性ガスの混入を抑制することができ、電源が失われた場合でも自動的に起動して、加熱源から冷却源に向けて熱を輸送することができる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を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is a loop heat pipe heat exchange system and a nuclear reactor loop, which has a simple and energy-saving configuration and can suppress mixing of non-condensable gas. It is to provide a heat pipe heat exchange system. Another object of the present invention is to suppress the mixture of non-condensable gas, and to automatically start even when the power is lost, so that heat can be transferred from the heating source to the cooling source. It is intended to provide a loop heat pipe heat exchange system and a loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor.

上記課題を解決すべく、本発明の一つの観点に従うループヒートパイプ熱交換システムは、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、第１伝熱管の流出口と第２伝熱管の流入口とを接続する第１流路と、第２伝熱管の流出口と第１伝熱管の流入口とを接続する第２流路と、第２流路の途中に接続された蓄圧タンクと、を備え、第１伝熱管と第２伝熱管と第１流路と第２流路と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。   In order to solve the above problems, a loop heat pipe heat exchange system according to one aspect of the present invention is a loop heat pipe heat exchange system that transports heat according to a density difference of a working fluid, and the loop heat pipe heat exchange system is provided in a heating source. A first heat exchanger having a heat transfer tube, a second heat exchanger provided in the cooling source and having a second heat transfer tube, and a first heat exchanger connecting the outlet of the first heat transfer tube and the inlet of the second heat transfer tube A first flow path, a second flow path connecting the outflow port of the second heat transfer tube and the inflow port of the first heat transfer tube, and a pressure storage tank connected in the middle of the second flow path. The heat pipe, the second heat transfer pipe, the first flow passage, the second flow passage, and part of the accumulator tank are filled with working fluid in advance before the operation is started.

本発明の他の一つの観点に従う原子炉用ループヒートパイプ熱交換システムは、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、原子炉は、核燃料を装架した炉心と、炉心を内包する圧力容器と、炉心で発生した蒸気をタービンに送る主蒸気管と、圧力容器を内包する格納容器と、格納容器内の空間部であるドライウェルと、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、ドライウェルと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、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、第１熱交換器の高さ方向設置位置よりも高い位置で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、第１伝熱管の流出口と第２伝熱管の流入口を接続する第１流路と、第２伝熱管の流出口と第１伝熱管の流入口を接続する第２流路と、格納容器の外部に位置して、第２流路の途中に接続された蓄圧タンクと、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、第１伝熱管と第２伝熱管と第１流路と第２流路と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。   A loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor according to another aspect of the present invention is a loop heat pipe heat exchange system used in a nuclear reactor, the nuclear reactor including a nuclear fuel mounted core and a core. The pressure vessel, the main steam pipe that sends the steam generated in the reactor core to the turbine, the containment vessel that contains the pressure vessel, the dry well that is the space inside the containment vessel, and the partial space inside the containment vessel as a closed space. A partition, a wet well having a water pool, and a vent pipe communicating between the dry well and the pool water of the wet well, provided in the pressure vessel, a first heat exchanger having a first heat transfer pipe, and A second heat exchanger provided outside the containment vessel at a position higher than the installation position in the height direction of the first heat exchanger and having a second heat transfer tube, and an outlet of the first heat transfer tube and a flow of the second heat transfer tube. First flow connecting the inlets A second flow path connecting the outlet of the second heat transfer tube and the inlet of the first heat transfer tube; a pressure accumulator tank located outside the containment vessel and connected in the middle of the second flow path; A second isolation valve which is provided in the middle of the two flow paths and which is normally closed and which is opened when the driving power supply is stopped; and a first heat transfer tube, a second heat transfer tube, and a first flow path. The second flow path and a part of the pressure accumulating tank are filled with a working fluid in advance.

本発明のさらに他の一つの観点に従う原子炉用ループヒートパイプ熱交換システムは、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、原子炉は、核燃料を装架した炉心と、炉心を内包する圧力容器と、炉心で発生した蒸気をタービンに送る主蒸気管と、圧力容器を内包する格納容器と、格納容器内の空間部であるドライウェルと、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、ドライウェルと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、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、第１熱交換器の高さ方向設置位置よりも高い位置で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、第１伝熱管の流出口と第２伝熱管の流入口を接続する第１流路と、第２伝熱管の流出口と第１伝熱管の流入口を接続する第２流路と、格納容器の外部に位置して、第２流路の途中に接続された蓄圧タンクと、第２流路の途中に設けられる第２隔離弁と、を備え、第１伝熱管と第２伝熱管と第１流路と第２流路と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。   A loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor according to yet another aspect of the present invention is a loop heat pipe heat exchange system used for a nuclear reactor, wherein the nuclear reactor is equipped with a nuclear fuel mounted core and a core. Pressure vessel, a main steam pipe that sends steam generated in the core to the turbine, a containment vessel that contains the pressure vessel, a drywell that is a space inside the containment vessel, and a partial space inside the containment vessel A partition, a wet well having a water pool, and a vent pipe communicating the dry well and the pool water of the wet well, and provided in the dry well, a first heat exchanger having a first heat transfer pipe, A second heat exchanger having a second heat transfer tube, which is provided outside the containment vessel at a position higher than the installation position in the height direction of the first heat exchanger, and the outlet of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube. Connect inlet A first flow path, a second flow path connecting the outlet of the second heat transfer tube and an inlet of the first heat transfer tube, and a second flow path located outside the storage container and in the middle of the second flow path. A pressure storage tank and a second isolation valve provided in the middle of the second flow path are provided, and the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, the first flow path, the second flow path, and a part of the pressure storage tank are provided. , Previously filled with working fluid.

本発明によれば、第１伝熱管、第２伝熱管、第１流路、第２流路および蓄圧タンク内の一部には予め作動流体が満たされているので、非凝縮性ガスを作動流体の循環する経路から除去することができ、伝熱性能を向上することができる。そして、運転開始後に、第１伝熱管が加熱源により加熱されて、作動流体の一部が蒸気に変わると、この蒸気により押し出される作動流体が蓄圧タンクへ流入する。蓄圧タンク内の気相部は圧縮されるため、加圧状態が維持される。これにより、作動流体を、気液二相流の状態に移行させ、状態を保持することができる。作動流体内への非凝縮性ガスの混入が事前に抑制されているため、凝縮熱の伝達率低下を抑制し、作動流体が循環する流量の低下を防止できる。   According to the present invention, the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, the first flow path, the second flow path, and a part of the accumulator tank are filled with the working fluid in advance, so that the non-condensable gas is operated. The fluid can be removed from the circulating path, and the heat transfer performance can be improved. Then, after the operation is started, the first heat transfer tube is heated by the heating source, and when a part of the working fluid is changed to steam, the working fluid pushed out by the steam flows into the accumulator tank. Since the gas phase portion in the accumulator tank is compressed, the pressurized state is maintained. As a result, the working fluid can be transferred to the state of gas-liquid two-phase flow, and the state can be maintained. Since the mixing of the non-condensable gas into the working fluid is suppressed in advance, it is possible to suppress the decrease in the transfer rate of the condensation heat and prevent the decrease in the flow rate of the working fluid.

第１実施例に係るループヒートパイプ熱変換システムの構成図。The block diagram of the loop heat pipe heat conversion system which concerns on 1st Example. 第１実施例の変形例に係る熱交換システムの構成図。The block diagram of the heat exchange system which concerns on the modification of 1st Example. 冷却水を充填する様子を示す構成図。The block diagram which shows a mode that charging with cooling water is carried out. 起動時の様子を示す構成図。The block diagram which shows the mode at the time of starting. 沸騰後の様子を示す構成図。The block diagram which shows the mode after boiling. 第１実施例の他の変形例を示す熱交換システムの構成図。The block diagram of the heat exchange system which shows the other modification of 1st Example. 第２実施例に係るループヒートパイプ熱交換システムの構成図。The block diagram of the loop heat pipe heat exchange system which concerns on 2nd Example. 第３実施例に係るループヒートパイプ熱交換システムの構成図。The block diagram of the loop heat pipe heat exchange system which concerns on 3rd Example. 起動時の様子を示す構成図。The block diagram which shows the mode at the time of starting. 冷却水の一部が沸騰した場合の様子を示す構成図。The block diagram which shows a mode when a part of cooling water boils. 第３実施例の変形例に係る熱交換システムの構成図。The block diagram of the heat exchange system which concerns on the modification of 3rd Example. 第４実施例に係るループヒートパイプ熱交換システムの構成図。The block diagram of the loop heat pipe heat exchange system which concerns on 4th Example. 第４実施例の変形例に係る熱交換システムの構成図。The block diagram of the heat exchange system which concerns on the modification of 4th Example. 第５実施例に係るループヒートパイプ熱交換システムの構成図。The block diagram of the loop heat pipe heat exchange system which concerns on 5th Example. 第５実施例の変形例に係る熱交換システムの構成図。The block diagram of the heat exchange system which concerns on the modification of 5th Example. 第６実施例の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システムの構成図。The block diagram of the loop heat pipe heat exchange system for reactors of 6th Example. 第７実施例の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システムの構成図。The block diagram of the loop heat pipe heat exchange system for reactors of 7th Example. 第８実施例の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システムの構成図。The block diagram of the loop heat pipe heat exchange system for reactors of 8th Example. 第９実施例の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システムの構成図。The block diagram of the loop heat pipe heat exchange system for reactors of 9th Example. 第１０実施例の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システムの構成図。The block diagram of the loop heat pipe heat exchange system for nuclear reactors of 10th Example.

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態に係るループヒートパイプ熱交換システムは、例えば、地熱バイナリ発電システムや原子炉システムなどに好適に用いることができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The loop heat pipe heat exchange system according to the present embodiment can be suitably used in, for example, a geothermal binary power generation system, a nuclear reactor system, or the like.

本実施形態に係るループヒートパイプ熱交換システムは、例えば、原子炉残留熱を除去する装置の一部として用いることができる。本実施形態によれば、原子炉の故障時や事故時に、原子炉の崩壊熱を格納容器外のヒートシンクに放熱することができる。さらに、本実施形態によれば、原子炉外部電源および制御電源が喪失した場合でも、ループヒートパイプ熱交換システムは自動的に起動し、除熱することができる。さらに、本実施形態によれば、熱交換器への非凝縮性ガスの混入を事前に防止することができ、除熱性能の低下を抑制できる。   The loop heat pipe heat exchange system according to this embodiment can be used, for example, as a part of an apparatus for removing residual heat from a nuclear reactor. According to this embodiment, the decay heat of the nuclear reactor can be radiated to the heat sink outside the containment vessel when the nuclear reactor fails or is in an accident. Furthermore, according to the present embodiment, even if the reactor external power supply and the control power supply are lost, the loop heat pipe heat exchange system can be automatically started to remove heat. Furthermore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the non-condensable gas from being mixed into the heat exchanger in advance, and it is possible to suppress a decrease in heat removal performance.

以下、ループヒートパイプ熱交換システムを適用可能な熱利用システムとして、原子炉システムを例に挙げて説明する。本実施形態では、加熱源に設けられる一次側熱交換器（第１熱交換器）よりも、冷却源に設けられる二次側熱交換器（第２熱交換器）の設置高さを高くする。一次側熱交換器で発生した作動流体（冷却水）の蒸気は、流路を流れて、高い位置に設置された二次側熱交換器へ向かい、凝縮水となる。二次側熱交換器の凝縮水は、低い位置にある一次側熱交換器へ向けて流路を戻る。これにより、本実施形態では、冷却水の密度差と重力とによる自然循環を利用して、一次側熱交換器と二次側熱交換器の間で冷却水を循環させる。   Hereinafter, a nuclear reactor system will be described as an example of a heat utilization system to which the loop heat pipe heat exchange system can be applied. In the present embodiment, the installation height of the secondary heat exchanger (second heat exchanger) provided in the cooling source is made higher than that of the primary heat exchanger (first heat exchanger) provided in the heating source. . The steam of the working fluid (cooling water) generated in the primary side heat exchanger flows through the flow path to the secondary side heat exchanger installed at a high position and becomes condensed water. The condensed water of the secondary side heat exchanger returns through the flow path toward the primary side heat exchanger at the lower position. Thereby, in this embodiment, the cooling water is circulated between the primary-side heat exchanger and the secondary-side heat exchanger by utilizing natural circulation due to the density difference of the cooling water and gravity.

本実施形態は、原子炉の緊急停止後に、核燃料の崩壊熱を格納容器外部に放熱する原子炉残留熱除去系に適用できる。この場合、加熱源は、圧力容器内において炉心から発生した蒸気、あるいは圧力容器内の冷却水である。加熱源は、格納容器ドライウェル空間に存在する気体あるいは冷却水であってもよい。加熱源は、格納容器ウェットウェル空間に存在する気体、あるいは冷却水であってもよい。加熱源は、非常用復水器の二次側蒸気、あるいは二次側冷却水であってもよい。加熱源は、非常用炉心冷却水系ポンプの機器本体、あるいはポンプ室内の気体であってもよい。   This embodiment can be applied to a residual reactor heat removal system that radiates the decay heat of nuclear fuel to the outside of the containment vessel after an emergency shutdown of the nuclear reactor. In this case, the heating source is steam generated from the core in the pressure vessel or cooling water in the pressure vessel. The heating source may be gas or cooling water present in the drywell space of the containment vessel. The heating source may be gas existing in the containment container wet well space or cooling water. The heating source may be the secondary steam of the emergency condenser or the secondary cooling water. The heating source may be the equipment main body of the emergency core cooling water system pump or the gas in the pump chamber.

二次側熱交換器から一次側熱交換器へ凝縮水が戻る流路と、一次側熱交換器から二次側熱交換器へ蒸気が流れる流路とに、それぞれフェイルオープン型の自動弁を設けることもできる。一次側熱交換器と二次側熱交換器との間で冷却水または蒸気が循環する流路のことを、ループ流路と呼ぶ。本実施形態では、二次側熱交換器の流出口側に位置して、ループ流路に蓄圧タンクを接続する。そして、本実施形態では、原子炉の運転開始前に、熱交換器の内部とループ流路の内部と蓄圧タンク内の一部とをそれぞれ冷却水で満たした後で、自動弁を閉弁する。   A fail-open automatic valve is provided in each of the flow path for returning condensed water from the secondary heat exchanger to the primary heat exchanger and the flow path for steam flowing from the primary heat exchanger to the secondary heat exchanger. It can also be provided. A flow path in which cooling water or steam circulates between the primary side heat exchanger and the secondary side heat exchanger is called a loop flow path. In the present embodiment, the accumulator tank is connected to the loop flow path at the outlet side of the secondary heat exchanger. Then, in the present embodiment, before starting the operation of the nuclear reactor, after filling the inside of the heat exchanger, the inside of the loop flow path, and a part of the accumulator tank with cooling water respectively, the automatic valve is closed. .

脈動を抑制する場合は、脈動抑制機構を凝縮水戻り流路に設ける。脈動抑制機構は、例えば、凝縮水戻り流路の流路断面積を調整することで、脈動を抑制する。例えば、凝縮水戻り流路に、圧力損失を与えるオリフィスを設ければよい。   When suppressing pulsation, a pulsation suppressing mechanism is provided in the condensed water return flow path. The pulsation suppressing mechanism suppresses pulsation by adjusting the flow passage cross-sectional area of the condensed water return flow passage, for example. For example, an orifice that gives a pressure loss may be provided in the condensed water return passage.

あるいは、凝縮水戻り流路に、流量調整機能を有するフェイルオープン型の自動弁を設け、その自動弁の弁開度の初期値を小さくしておき、ループヒートパイプ熱交換システムの起動後に弁開度を徐々に増加するように設定すればよい。   Alternatively, a fail-open type automatic valve having a flow rate adjusting function is provided in the condensed water return flow path, and the initial value of the valve opening of the automatic valve is set small, and the valve is opened after the loop heat pipe heat exchange system is activated. The degree may be set to increase gradually.

あるいは、凝縮水戻り流路の途中に他の凝縮水戻り流路を並列に設け、これらの凝縮水戻り流路にそれぞれフェイルオープン型の自動弁を配置し、複数の自動弁のうち少なくともいずれか一つの自動弁の最大弁開度を他の自動弁の最大弁開度よりも小さく設定してもよい。そしてループヒートパイプ熱交換システムの起動時には、最大弁開度の小さい自動弁から先に開弁し、その後に他の自動弁を開弁させるように設定すればよい。   Alternatively, another condensed water return passage is provided in parallel in the middle of the condensed water return passage, and each of these condensed water return passages is provided with a fail-open type automatic valve, and at least one of a plurality of automatic valves is provided. The maximum valve opening degree of one automatic valve may be set smaller than the maximum valve opening degree of another automatic valve. When the loop heat pipe heat exchange system is activated, the automatic valve having the smallest maximum valve opening may be opened first, and then the other automatic valves may be opened.

本実施形態では、蓄圧タンクに安全弁を設けることもできる。そして、安全弁の設定圧力を、熱交換器およびループ流路の、耐用圧力よりも低く設定する。あるいは、蓄圧タンクと二次側熱交換器とを連通する流路にリリーフ弁を設け、リリーフ弁の設定圧力を安全弁の圧力よりも低く設定する。これにより、ループヒートパイプ熱交換システム内の圧力が耐用圧力よりも高くなるのを未然に防止できる。   In this embodiment, the accumulator tank may be provided with a safety valve. Then, the set pressure of the safety valve is set lower than the durable pressure of the heat exchanger and the loop flow path. Alternatively, a relief valve is provided in the flow path that connects the pressure accumulator tank and the secondary side heat exchanger, and the set pressure of the relief valve is set lower than the pressure of the safety valve. This can prevent the pressure in the loop heat pipe heat exchange system from becoming higher than the service pressure.

本実施形態では、凝縮水戻り流路や蒸気流路に、フェイルオープン型の自動弁を複数設けてもよい。そして、それぞれの自動弁の駆動電源である計装制御電源を、複数の配電系統に接続しても良い。これにより自動弁の制御系統を冗長化することができ、一つの配電系統に障害が生じた場合でも、他の配電系統に繋がる計装制御電源から他の自動弁を駆動することができる。   In this embodiment, a plurality of fail-open type automatic valves may be provided in the condensed water return flow path and the steam flow path. And the instrumentation control power supply which is the drive power supply of each automatic valve may be connected to a plurality of power distribution systems. As a result, the control system of the automatic valve can be made redundant, and even if a failure occurs in one distribution system, another automatic valve can be driven from the instrumentation control power supply connected to the other distribution system.

本実施形態は、地熱バイナリ発電システムへ適用することもできる。非特許文献３では、凝縮水の輸送にポンプを用いているが、本実施形態のループヒートパイプ熱交換システムでは、密度差と重力による自然循環を利用する。   This embodiment can also be applied to a geothermal binary power generation system. In Non-Patent Document 3, a pump is used to transport condensed water, but in the loop heat pipe heat exchange system of the present embodiment, natural circulation due to density difference and gravity is used.

本実施例によれば、ループヒートパイプ熱交換システムにおいて、運転開始前に（システム起動前に）、一次側熱交換器の伝熱管（第１伝熱管）および二次側熱交換器の伝熱管（第２伝熱管）を含むループ流路の全てを冷却水で満たすことで、非凝縮性ガスをループ流路から排除できる。   According to this embodiment, in the loop heat pipe heat exchange system, before the operation is started (before the system is started), the heat transfer tubes (first heat transfer tubes) of the primary side heat exchanger and the heat transfer tubes of the secondary side heat exchanger. By filling the entire loop flow passage including the (second heat transfer tube) with cooling water, the non-condensable gas can be removed from the loop flow passage.

運転開始後に（熱交換システムの起動後に）、一次側熱交換器で冷却水が加熱されることで蒸気が発生する。その蒸気によって押し出された冷却水が蓄圧タンクに流入することによって、ループ流路の冷却水は気液二相流状態を保持できる。蓄圧タンクの気相部は、圧縮されて加圧状態が維持される。   After the operation is started (after the heat exchange system is started), the cooling water is heated in the primary side heat exchanger to generate steam. The cooling water pushed out by the steam flows into the accumulator tank, so that the cooling water in the loop passage can maintain the gas-liquid two-phase flow state. The gas phase portion of the accumulator tank is compressed and the pressurized state is maintained.

以上の作用により、ループ流路から非凝縮性ガスは排除される。これにより本実施形態によれば、二次側熱交換器内の凝縮熱伝達率の低下を防止し、従来と比較して高い熱伝達率を得ることができる。また、本実施形態によれば、非凝縮性ガス分圧の寄与による二次側熱交換器の圧力増加を防止できるため、蒸気と冷却水の循環流量は低下しない。これにより、本実施形態では熱伝達量の低下を防止できる。   With the above operation, the non-condensable gas is removed from the loop flow path. As a result, according to the present embodiment, it is possible to prevent the condensation heat transfer coefficient in the secondary side heat exchanger from decreasing, and to obtain a higher heat transfer coefficient as compared with the conventional case. Further, according to the present embodiment, the pressure increase of the secondary heat exchanger due to the contribution of the non-condensable gas partial pressure can be prevented, so that the circulation flow rates of steam and cooling water do not decrease. As a result, in this embodiment, it is possible to prevent the heat transfer amount from decreasing.

蓄圧タンクへの流路にリリーフ弁を設けた場合、あるいはループ流路にオリフィスを設けた場合、あるいは凝縮水戻り流路に並列に圧力損失の大きい流路を設けた場合等には、冷却水だけがループ流路を循環する単相自然循環熱伝達の状態から、沸騰・凝縮熱伝達の状態へ移行する際に生じうる熱流動不安定を抑制できる。   If a relief valve is provided in the flow path to the accumulator tank, or if an orifice is provided in the loop flow path, or if a flow path with a large pressure loss is provided in parallel with the condensed water return flow path, cooling water Only, the heat flow instability that may occur when transitioning from the single-phase natural circulation heat transfer state circulating in the loop flow path to the boiling / condensation heat transfer state can be suppressed.

また、ループ流路と蓄圧タンクの間に逆止弁を設けた場合は、ループ流路の圧力低下時に、蓄圧タンクからループ流路へ冷却水が逆流するのを防止できる。これにより、熱交換における熱流動不安定の発生を防止できる。熱流動が不安定になるのを抑制することで、自動弁（隔離弁）などの各種機器の寿命や信頼性が低下するのを抑制できる。   Further, when the check valve is provided between the loop flow passage and the pressure accumulation tank, it is possible to prevent the cooling water from flowing back from the pressure accumulation tank to the loop flow passage when the pressure in the loop flow passage decreases. This makes it possible to prevent the instability of heat flow during heat exchange. By suppressing the heat flow from becoming unstable, it is possible to prevent the life and reliability of various devices such as automatic valves (isolation valves) from decreasing.

本実施形態を熱利用システムとしての原子炉システムへ適用した場合、原子炉停止時などにより炉心で発生した崩壊熱を、密度差と重力を利用する自然循環により、格納容器外の大気や海水、河川水、湖水等のヒートシンクに効率良く放熱できる。これにより、本実施形態によれば、除熱性能が向上し、原子炉の安全性がさらに向上する。また、本実施形態では、フェイルオープン型の自動弁を用いるため、計装制御電源が喪失した場合でも、ループヒートパイプ熱交換システムを自動的に起動させることができ、オペレータが隔離弁を手動で操作したり、コントローラが隔離弁を制御したりする必要がない。このため、本実施形態のループヒートパイプ熱交換システムを、原子炉システムの例えば残留熱除去系システムへ追加することで、原子炉システムの安全性をさらに向上できる。   When this embodiment is applied to a nuclear reactor system as a heat utilization system, decay heat generated in the reactor core at the time of reactor shutdown, natural circulation utilizing density difference and gravity, the atmosphere and seawater outside the containment vessel, It can dissipate heat efficiently to heat sinks such as river water and lake water. As a result, according to this embodiment, the heat removal performance is improved, and the safety of the nuclear reactor is further improved. Further, in the present embodiment, since the fail-open type automatic valve is used, even if the instrumentation control power source is lost, the loop heat pipe heat exchange system can be automatically started, and the operator manually operates the isolation valve. There is no need for operation or control of the isolation valve by the controller. Therefore, by adding the loop heat pipe heat exchange system of the present embodiment to, for example, the residual heat removal system of the reactor system, the safety of the reactor system can be further improved.

また、本実施形態のループヒートパイプ熱交換システムを地熱バイナリ発電システムへ適用する場合は、二次側熱交換器で凝縮性能が低下するのを防止できるため、従来と比較して、蒸気タービンのエネルギ回収効率が増加する。これにより本実施形態によれば、発電効率が増加し、経済性が向上する。   Further, when the loop heat pipe heat exchange system of the present embodiment is applied to a geothermal binary power generation system, it is possible to prevent the condensation performance from being deteriorated in the secondary side heat exchanger. Energy recovery efficiency is increased. As a result, according to this embodiment, the power generation efficiency is increased and the economic efficiency is improved.

図１〜図６を用いて第１実施例を説明する。図１と図２は、本実施形態の基本的要素を表すループヒートパイプ熱交換システムの全体概略構成図である。図中では、閉弁状態の弁を黒色で表現し、開弁状態の弁を白色で表現している。以下、ループヒートパイプ熱交換システムを熱交換システムと略記する場合がある。   A first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are overall schematic configuration diagrams of a loop heat pipe heat exchange system showing the basic elements of this embodiment. In the figure, the valve in the closed state is represented by black, and the valve in the opened state is represented by white. Hereinafter, the loop heat pipe heat exchange system may be abbreviated as a heat exchange system.

ループヒートパイプ熱交換システムは、それぞれ後述するように、「第１熱交換器」としての一次側熱交換器２１と、「第２熱交換器」としての二次側熱交換器２２と、「第１流路」としての流路６と、「第２流路」としての流路７と、「第３流路」としての流路１６と、「第１隔離弁」としての隔離弁８と、「第２隔離弁」としての隔離弁９と、蓄圧タンク１７とを備える。一次側熱交換器２１は「第１伝熱管」としての伝熱管１を有し、二次側熱交換器２２は「第２伝熱管」としての伝熱管１１を有する。   As will be described later, the loop heat pipe heat exchange system includes a primary heat exchanger 21 as a “first heat exchanger”, a secondary heat exchanger 22 as a “second heat exchanger”, and a “second heat exchanger”. A flow path 6 as a "first flow path", a flow path 7 as a "second flow path", a flow path 16 as a "third flow path", and an isolation valve 8 as a "first isolation valve". , And a pressure accumulating tank 17. The primary side heat exchanger 21 has the heat transfer tube 1 as a "first heat transfer tube", and the secondary side heat exchanger 22 has a heat transfer tube 11 as a "second heat transfer tube".

一次側熱交換器２１は、加熱源２３に配置される。一次側熱交換器２１は、下部ヘッダ２と、上部ヘッダ３と、下部ヘッダ２および上部ヘッダ３にそれぞれ連通して設けられる伝熱管１を備える。   The primary side heat exchanger 21 is arranged in the heating source 23. The primary side heat exchanger 21 includes a lower header 2, an upper header 3, and a heat transfer tube 1 provided in communication with the lower header 2 and the upper header 3, respectively.

二次側熱交換器２２は、一次側熱交換器２１よりも高い位置で、冷却源２４に配置されている。即ち、二次側熱交換器２２は、一次側熱交換器２１の標高よりも高い位置に設けられる。冷却材（冷却水、蒸気）の密度差と重力とにより、一次側熱交換器２１と二次側熱交換器２２との間で冷却材を自然に循環させるためである。この自然循環を実現できる程度の設置位置の差があればよい。そして、二次側熱交換器２２も、一次側熱交換器２１と同様に、下部ヘッダ１２と、上部ヘッダ１３と、下部ヘッダ１２および上部ヘッダ１３にそれぞれ連通して設けられる伝熱管１１を備える。   The secondary side heat exchanger 22 is arranged in the cooling source 24 at a position higher than the primary side heat exchanger 21. That is, the secondary heat exchanger 22 is provided at a position higher than the altitude of the primary heat exchanger 21. This is because the coolant naturally circulates between the primary side heat exchanger 21 and the secondary side heat exchanger 22 due to the difference in density of the cooling medium (cooling water, steam) and gravity. It suffices if there is a difference in the installation position that can realize this natural circulation. The secondary side heat exchanger 22 also includes a lower header 12, an upper header 13, and the heat transfer tubes 11 provided in communication with the lower header 12 and the upper header 13, respectively, similarly to the primary side heat exchanger 21. .

一次側熱交換器２１と二次側熱交換器２２とは、流路６，７により連通して接続されている。ここで、「連通して接続」とは、冷却水や蒸気等の流体が移動可能に接続されているという意味である。しかし常に、流体が移動可能に接続される状態を「連通して接続」されると表現するわけではない。明確で簡素な表現を実現するために、単に「接続」と呼ぶ場合もある。   The primary side heat exchanger 21 and the secondary side heat exchanger 22 are connected to each other through the flow paths 6 and 7. Here, "communication and connection" means that fluids such as cooling water and steam are movably connected. However, the state in which fluids are movably connected is not always expressed as “connected in communication”. To realize a clear and simple expression, it may be simply referred to as "connection".

なお、流路とは、流体の流れる経路であり、配管やホース等で実現される。そこで、以下に述べる流路は、例えば「配管」と呼び替えることもできる。   The flow path is a path through which a fluid flows, and is realized by a pipe, a hose, or the like. Therefore, the flow path described below can be called, for example, “pipe”.

一次側熱交換器２１と二次側熱交換器２２との接続を詳細に説明する。一次側熱交換器２１の上部ヘッダ３と二次側熱交換器２２の上部ヘッダ１３とは、弁８を有する流路６を介して連通している。   The connection between the primary side heat exchanger 21 and the secondary side heat exchanger 22 will be described in detail. The upper header 3 of the primary side heat exchanger 21 and the upper header 13 of the secondary side heat exchanger 22 communicate with each other via a flow path 6 having a valve 8.

二次側熱交換器２２の下部ヘッダ１２と一次側熱交換器２１の下部ヘッダ２とは、弁９を有する流路７を介して連通している。以下、一次側熱交換器２１（下部ヘッダ２、伝熱管１、上部ヘッダ３）、流路６、二次側熱交換器２２（上部ヘッダ１３、伝熱管１１、下部ヘッダ１２）、流路７から構成される流路を、ループ流路と呼ぶ。   The lower header 12 of the secondary heat exchanger 22 and the lower header 2 of the primary heat exchanger 21 communicate with each other via a flow path 7 having a valve 9. Hereinafter, primary side heat exchanger 21 (lower header 2, heat transfer tube 1, upper header 3), flow path 6, secondary side heat exchanger 22 (upper header 13, heat transfer tube 11, lower header 12), flow path 7 The flow path composed of is called a loop flow path.

ここで、熱交換システムの起動時とは、ループ流路内を冷却水が自然に循環することで、一次側熱交換器２１から二次側熱交換器２２へ熱を輸送する状態である。以下の説明では、熱交換システムの起動を、「熱交換システムの運転」と表現する場合がある。   Here, the start-up of the heat exchange system is a state in which the cooling water naturally circulates in the loop passage to transfer heat from the primary side heat exchanger 21 to the secondary side heat exchanger 22. In the following description, the activation of the heat exchange system may be expressed as “operation of the heat exchange system”.

弁８と弁９とがいずれも開弁すると、ループ流路が開通する。これにより、伝熱管１内の冷却水は、加熱源２３の熱を奪って蒸気に変わり、この蒸気は、弁８および流路６を通って伝熱管１１に流入する。蒸気は、冷却源２４により冷却されて凝縮し、冷却源２４に熱が伝わる。蒸気の凝縮により生じた凝縮水は、一次側熱交換器２１と二次側熱交換器２２との高低差により、流路７を重力により下降して、伝熱管１に戻る。この循環ループは、加熱源２３を除熱して雰囲気環境温度の冷却源２４に放熱する場合や、これとは逆に、冷却源２４の冷熱で雰囲気環境温度の加熱源２３を冷却する場合に適用できる。   When both the valve 8 and the valve 9 are opened, the loop flow path is opened. As a result, the cooling water in the heat transfer tube 1 deprives the heat of the heating source 23 and changes into steam, and this steam flows into the heat transfer tube 11 through the valve 8 and the flow path 6. The steam is cooled and condensed by the cooling source 24, and heat is transferred to the cooling source 24. Condensed water generated by the condensation of steam descends due to gravity in the flow path 7 due to the height difference between the primary side heat exchanger 21 and the secondary side heat exchanger 22, and returns to the heat transfer tube 1. This circulation loop is applied when removing heat from the heating source 23 and radiating it to the cooling source 24 at ambient temperature, or conversely, when cooling the heating source 23 at ambient temperature by the cold heat of the cooling source 24. it can.

蓄圧タンク１７は、流路６に流路１６を介して取り付けられている。密閉可能な蓄圧タンク１７は、蒸気や気体を収容する気相部１７ａと、冷却水を貯蔵する液相部１７ｂとを有する。蓄圧タンク１７の底部は、流路１６により、二次側熱交換器２２の伝熱管１１より下流に位置して流路７に連通する。   The accumulator tank 17 is attached to the flow path 6 via the flow path 16. The pressure-accumulating tank 17 that can be sealed has a gas phase portion 17a that stores steam or gas, and a liquid phase portion 17b that stores cooling water. The bottom portion of the accumulator tank 17 is located downstream of the heat transfer pipe 11 of the secondary side heat exchanger 22 by the flow passage 16 and communicates with the flow passage 7.

流路１６が伝熱管１１より下流で連通して接続される箇所（接続点）とは、熱交換システムの通常運転時における、伝熱管１１内の凝縮水液面よりも下方を意味する。図１では、流路１６を下部ヘッダ１２に連通して接続している。   The location (connection point) where the flow passage 16 is connected in communication downstream of the heat transfer tube 11 means below the condensed water liquid level in the heat transfer tube 11 during normal operation of the heat exchange system. In FIG. 1, the flow path 16 is communicated with and connected to the lower header 12.

また、蓄圧タンク１７の上部には、弁１８を有する流路１９が接続されている。一次側熱交換器２１の上部ヘッダ３には、弁４を有するガス抜き流路５が接続されている。二次側熱交換器２２の上部ヘッダ１３には、弁１４を有する他のガス抜き流路１５が接続されている。   A flow path 19 having a valve 18 is connected to the upper part of the accumulator tank 17. A gas vent passage 5 having a valve 4 is connected to the upper header 3 of the primary side heat exchanger 21. To the upper header 13 of the secondary heat exchanger 22, another gas vent passage 15 having a valve 14 is connected.

ここで、蓄圧タンク１７とループ流路との接続点は、図１に示す例に限らない。例えば、図２の変形例に示すように、流路１６を、一次側熱交換器２１の下部ヘッダ２の高さ位置で連通して接続してもよい。流路１６とループ流路（例えば流路７）との接続点は、二次側熱交換器２２の凝縮水液面より下方であればどこでもよく、下部ヘッダ１２に限定されない。   Here, the connection point between the pressure accumulating tank 17 and the loop flow path is not limited to the example shown in FIG. For example, as shown in the modified example of FIG. 2, the flow paths 16 may be connected and connected at the height position of the lower header 2 of the primary side heat exchanger 21. The connection point between the flow path 16 and the loop flow path (for example, the flow path 7) may be anywhere below the condensed water liquid level of the secondary heat exchanger 22, and is not limited to the lower header 12.

図３から図５を用いて、熱交換システムの運転手順と通常運転時の作用を説明する。図３は、熱交換システムに冷却水を充填する手順（水張り手順）を示す。   The operating procedure of the heat exchange system and the operation during normal operation will be described with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. 3 shows a procedure for filling the heat exchange system with cooling water (water filling procedure).

運転開始前に、弁１８、弁４、弁１４を開弁する。そして、流路１９の流入口から冷却水Ｗ１を注入する。冷却水は、蓄圧タンク１７および流路１６を通して、一次側熱交換器２１と二次側熱交換器２２を接続するループ流路へ流れ込み、ループ流路を満たす。この時、ループ流路内の非凝縮性ガスを含む気相は、液面により押し上げられて、ガス抜き流路５とガス抜き流路１５とから外部に排出される。これにより、ループ流路内は、実質的に全て冷却水で満たされることになる。非凝縮性ガスを含む気相の排出が終わると、順次、弁４と弁１４を閉じ、最後に弁１８を閉じて注水（注液）を終了する。   Before starting the operation, the valves 18, 4 and 14 are opened. Then, the cooling water W1 is injected from the inlet of the flow path 19. The cooling water flows into the loop flow path connecting the primary side heat exchanger 21 and the secondary side heat exchanger 22 through the pressure accumulating tank 17 and the flow path 16, and fills the loop flow path. At this time, the vapor phase containing the non-condensable gas in the loop channel is pushed up by the liquid surface and discharged to the outside from the gas vent channel 5 and the gas vent channel 15. As a result, the inside of the loop flow path is substantially completely filled with the cooling water. When the discharge of the gas phase containing the non-condensable gas is completed, the valve 4 and the valve 14 are sequentially closed, and finally the valve 18 is closed to complete the water injection (liquid injection).

図４は、熱交換システムの運転開始時（起動時）の状態を表す。弁８および弁９が開弁すると、熱交換システムは起動する。換言すれば、弁８および弁９の開閉だけで、熱交換システムの運転を制御することができる。   FIG. 4 shows a state at the time of starting operation (at the time of starting) of the heat exchange system. The heat exchange system is activated when valves 8 and 9 are opened. In other words, the operation of the heat exchange system can be controlled only by opening / closing the valves 8 and 9.

例えば、熱交換システムを、事故時や停止時における放熱等の非常用システムとして用いる場合は、運転開始までは弁８と弁９を閉じておけば良い。非常事態が発生したときに、弁８と弁９を開けば、熱交換システムの運転を開始することができる。後述の実施例で示すように、弁８と弁９とをフェイルオープン型の自動弁として構成してもよい。この場合、弁８と弁９を操作するための電源が停止すると、弁８と弁９は自動的に開弁するため、ループヒートパイプ熱交換システムは自動的に運転を開始する。   For example, when the heat exchange system is used as an emergency system for radiating heat at the time of an accident or a stop, the valves 8 and 9 may be closed until the operation starts. When an emergency occurs, the valves 8 and 9 can be opened to start the operation of the heat exchange system. As shown in the embodiments described later, the valves 8 and 9 may be configured as fail-open type automatic valves. In this case, when the power supply for operating the valves 8 and 9 is stopped, the valves 8 and 9 are automatically opened, so that the loop heat pipe heat exchange system automatically starts operating.

熱交換システムが運転を開始すると、加熱源２３の熱によって伝熱管１内の冷却水が加熱され、液温が上昇する。温度上昇によって冷却水の密度が減少するため、伝熱管１内の冷却水に浮力が発生する。これにより、ループ流路内には、流路６を上昇して二次側熱交換器２２へ向かう高温水Ｗ２の流れと、流路７を下降して一次側熱交換器２１へ戻る低温水Ｗ３の流れとが生じる。これら高温水Ｗ２の流れと低温水Ｗ３の流れとにより、ループ流路内に自然循環が生じる。   When the heat exchange system starts operating, the cooling water in the heat transfer tube 1 is heated by the heat of the heating source 23, and the liquid temperature rises. Since the density of the cooling water decreases due to the temperature rise, buoyancy is generated in the cooling water in the heat transfer tube 1. As a result, in the loop flow path, the flow of the high-temperature water W2 that moves up the flow path 6 toward the secondary-side heat exchanger 22 and the low-temperature water that moves down the flow path 7 and returns to the primary-side heat exchanger 21. W3 flow occurs. Natural circulation occurs in the loop flow path due to the flow of the high temperature water W2 and the flow of the low temperature water W3.

伝熱管１内の冷却水が、加熱源２３により継続して加熱されて、伝熱管１内に沸騰が生じるまでは、蓄圧タンク１７内の液位は、図３に示した運転開始前とほぼ等しい。沸騰後の状態を次に説明する。   Until the cooling water in the heat transfer tube 1 is continuously heated by the heating source 23 and boiling occurs in the heat transfer tube 1, the liquid level in the accumulator tank 17 is almost the same as before the operation shown in FIG. equal. The state after boiling will be described below.

図５は、冷却水の一部が沸騰した状態を示す。伝熱管１および流路６の内部は、発生した蒸気で満たされる。発生した蒸気によりループ流路の体積が膨張するため、冷却水の一部は、ループ流路から流路１６を介して蓄圧タンク１７へ流入する。   FIG. 5 shows a state in which part of the cooling water has boiled. The heat transfer tube 1 and the inside of the flow path 6 are filled with the generated steam. The generated steam expands the volume of the loop flow path, so that part of the cooling water flows from the loop flow path into the pressure accumulation tank 17 via the flow path 16.

一方、流路６から伝熱管１１へ流入した蒸気は、冷却源２４により冷却されて凝縮し、冷却水へ戻る。   On the other hand, the steam flowing from the flow path 6 into the heat transfer tube 11 is cooled by the cooling source 24, condensed, and returns to the cooling water.

ところで、ループ流路の体積膨張により押し出された冷却水が蓄圧タンク１７へ流入すると、蓄圧タンク１７内の液相１７ｂの水位が上昇して、気相１７ａが圧縮される。これにより、蓄圧タンク１７内の圧力とループ流路内の圧力がともに増加する。ループ流路の圧力が増加すると、伝熱管１と流路６と伝熱管１１の、内部の蒸気は体積が減少し、気化による体積膨張とバランスする。この結果、蓄圧タンク１７内の圧力にバランスした、蒸気・液体比の循環が形成される。   By the way, when the cooling water pushed out by the volume expansion of the loop channel flows into the pressure accumulation tank 17, the water level of the liquid phase 17b in the pressure accumulation tank 17 rises and the gas phase 17a is compressed. As a result, both the pressure inside the accumulator tank 17 and the pressure inside the loop flow path increase. When the pressure in the loop flow path increases, the volume of the steam inside the heat transfer tube 1, the flow path 6 and the heat transfer tube 11 decreases, which balances the volume expansion due to vaporization. As a result, a vapor-liquid ratio circulation, which is balanced with the pressure in the accumulator tank 17, is formed.

好ましくは、加熱源２３の温度と冷却源２４の温度とから、伝熱計算で蒸気・液体比と蓄圧タンク１７内の圧力との関係を求める。そして、伝熱管１１内の上部が蒸気で占められ、伝熱管１１内の下部が凝縮液（冷却水）で占められるように、蓄圧タンク１７内の初期液位を設定すれば、ループヒートパイプ熱交換システムの熱効率が向上する。伝熱管１１内の上部が蒸気で占められ、伝熱管１１の下部が凝縮液で占められるように、運転開始後に弁１８を開閉して、気相１７ａの気体を抜いて調整しても良い。   Preferably, from the temperature of the heating source 23 and the temperature of the cooling source 24, the relationship between the vapor / liquid ratio and the pressure in the accumulator tank 17 is obtained by heat transfer calculation. If the initial liquid level in the accumulator tank 17 is set so that the upper part of the heat transfer tube 11 is occupied by steam and the lower part of the heat transfer tube 11 is occupied by condensate (cooling water), the loop heat pipe heat The thermal efficiency of the exchange system is improved. The valve 18 may be opened and closed after the start of operation to remove the gas in the gas phase 17a so that the upper part of the heat transfer tube 11 is occupied by the vapor and the lower part of the heat transfer tube 11 is occupied by the condensate.

本実施例では、図３に示したように、運転開始前にループ流路に冷却水を満たして気相を排除するため、非凝縮性ガスがループ流路内に残留しない。これによって、二次側熱交換器内の凝縮熱伝達率の低下が防止される。さらに、非凝縮性ガス分圧の寄与による二次側熱交換器の圧力増加も抑制できるので、蒸気と冷却水の循環流量が低下せず、熱伝達率量の低下を防止できる。また、非凝縮性ガスを排出する機構の制御が不要となるため、装置の簡素化が可能になり、システムの信頼性も向上する。   In this embodiment, as shown in FIG. 3, the non-condensable gas does not remain in the loop flow passage because the loop flow passage is filled with cooling water before the operation is started to remove the vapor phase. This prevents the condensation heat transfer coefficient in the secondary heat exchanger from decreasing. Furthermore, since the pressure increase of the secondary side heat exchanger due to the contribution of the non-condensable gas partial pressure can be suppressed, the circulation flow rates of steam and cooling water do not decrease, and the decrease of the heat transfer coefficient amount can be prevented. Further, since it is not necessary to control the mechanism for discharging the non-condensable gas, the device can be simplified and the system reliability is improved.

図６は、第１実施例の他の変形例に係るループヒートパイプ熱交換システムの概略構成を示す。図６の構成は、流路１６に逆止弁２０を備える点で、図１の構成と異なる。逆止弁２０は、流路７から流路１６を介して蓄圧タンク１７へ向かう流れを許可し、蓄圧タンク１７から流路１６を介して流路７へ向かう流れを阻止する。   FIG. 6 shows a schematic configuration of a loop heat pipe heat exchange system according to another modification of the first embodiment. The configuration of FIG. 6 is different from the configuration of FIG. 1 in that the check valve 20 is provided in the flow path 16. The check valve 20 permits the flow from the flow path 7 to the pressure accumulation tank 17 via the flow path 16 and blocks the flow from the pressure accumulation tank 17 to the flow path 7 via the flow path 16.

逆止弁２０が無い場合、熱交換システムの運転中に、一次側熱交換器２１において加熱源２３の熱負荷が減少すると、蓄圧タンク１７から冷却水がループ流路に逆流する。これにより、ループ流路内の蒸気の体積比が減少して、伝熱管１内が液相で満たされる可能性がある。しかし単相流の自然対流による熱伝達は、沸騰熱伝達よりも低いため、熱交換システムの熱輸送量が減少する。熱輸送量が減少すると、加熱源２３の除熱量が低下して、熱負荷が増加する。加熱源２３の熱負荷が増加すると、上述の通り、ループ流路の体積膨張により、再び蓄圧タンク１７に向かう流れが生じる。このように、冷却水の流動と熱負荷の変動（以下、熱流動不安定）とが繰り返される。   Without the check valve 20, when the heat load of the heating source 23 in the primary side heat exchanger 21 decreases during the operation of the heat exchange system, the cooling water flows back from the pressure accumulating tank 17 to the loop flow path. As a result, the volume ratio of the vapor in the loop flow path decreases, and the heat transfer tube 1 may be filled with the liquid phase. However, the heat transfer due to natural convection of the single-phase flow is lower than the boiling heat transfer, so the heat transfer amount of the heat exchange system is reduced. When the heat transport amount decreases, the heat removal amount of the heating source 23 decreases and the heat load increases. When the heat load of the heating source 23 is increased, the flow toward the pressure accumulating tank 17 is generated again due to the volume expansion of the loop passage as described above. In this way, the flow of the cooling water and the fluctuation of the heat load (hereinafter, heat flow instability) are repeated.

そこで、図６に示すように、流路１６の途中に逆止弁２０を設ければ、最大熱負荷時の蓄圧タンク１７内の液量を維持できるので、熱流動不安定を防止できる。   Therefore, as shown in FIG. 6, if a check valve 20 is provided in the middle of the flow path 16, the amount of liquid in the accumulator tank 17 at the time of maximum heat load can be maintained, so that heat flow instability can be prevented.

図１〜図６で述べた本実施例（および複数の変形例）によれば、伝熱性能の低下を防止できるとともに、ループヒートパイプ熱交換システムの構成を簡素化できる。また、逆止弁２０により熱流動の不安定を抑制できるため、弁や流路が振動などで故障したりするのを防止でき、ループヒートパイプ熱交換システムの保守性、信頼性および経済性を向上できる。   According to the present embodiment (and a plurality of modified examples) described in FIGS. 1 to 6, it is possible to prevent the heat transfer performance from deteriorating and to simplify the configuration of the loop heat pipe heat exchange system. Further, since the check valve 20 can suppress the instability of the heat flow, it is possible to prevent the valve and the flow path from being broken due to the vibration, etc., and to improve the maintainability, the reliability and the economical efficiency of the loop heat pipe heat exchange system. Can be improved.

図７を用いて第２実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例では、第１実施例との相違を中心に説明する。   A second embodiment will be described with reference to FIG. In each of the following embodiments including this embodiment, the difference from the first embodiment will be mainly described.

本実施例では、ループヒートパイプ熱交換システムを、蒸気タービン等の蒸気エネルギ変換装置によって動力の取り出しや発電を行う熱利用システムに適用する。本実施例は、第１実施例およびその複数の変形例のいずれにも組み合わせることができる。   In the present embodiment, the loop heat pipe heat exchange system is applied to a heat utilization system in which power is taken out or power is generated by a steam energy conversion device such as a steam turbine. This embodiment can be combined with any of the first embodiment and its modifications.

ここでは、熱利用システムとして、地熱バイナリ発電システムを例に挙げる。地熱バイナリ発電システムは、地熱を熱交換した低沸点冷却水によって蒸気タービンを回す循環ループを有する。   Here, a geothermal binary power generation system is taken as an example of the heat utilization system. A geothermal binary power generation system has a circulation loop that rotates a steam turbine with low boiling point cooling water that has exchanged heat with geothermal heat.

図７に示すループヒートパイプ熱交換システムでは、図１に示す構成に比べて、流路６に、蒸気エネルギ変換装置２５とバイパス流路４４等が設けられている。詳しくは、流路６の途中には、蒸気エネルギ変換装置２５が設けられている。蒸気エネルギ変換装置２５をバイパスするようにして、流路６の途中にはバイパス流路４４が設けられている。流路６のうち、バイパス流路４４によりバイパスされる範囲の流路に符号４５を付す。   In the loop heat pipe heat exchange system shown in FIG. 7, as compared with the configuration shown in FIG. 1, the steam energy conversion device 25, the bypass flow path 44, and the like are provided in the flow path 6. Specifically, the vapor energy conversion device 25 is provided in the middle of the flow path 6. A bypass flow passage 44 is provided in the middle of the flow passage 6 so as to bypass the vapor energy conversion device 25. In the flow path 6, reference numerals 45 are given to the flow paths in the range bypassed by the bypass flow path 44.

蒸気エネルギ変換装置２５の上流には弁４２が設けられ、蒸気エネルギ変換装置２５の下流には弁４３が設けられている。さらに、蒸気エネルギ変換装置２５の下流には、弁４３の上流に位置して、弁４６を有するガス抜き流路４７が接続されている。図示しないが、ループ流路で使用する冷却水を大気中に直接廃棄できない場合は、ガス抜き流路４７の下流に、適切な排気処理装置や廃液処理装置を接続する。   A valve 42 is provided upstream of the steam energy converter 25, and a valve 43 is provided downstream of the steam energy converter 25. Further, a gas vent passage 47 having a valve 46 is connected to the downstream side of the vapor energy conversion device 25 and upstream of the valve 43. Although not shown, if the cooling water used in the loop flow path cannot be directly discarded into the atmosphere, an appropriate exhaust treatment device or waste liquid treatment device is connected downstream of the gas release flow path 47.

バイパス流路４４には、弁４１が設けられている。バイパス流路４４の上流側は、弁４２の上流側で流路６に連通して接続されている。バイパス流路４４の下流側は、弁４３の下流側で流路６に連通して接続されている。従って、弁４２，４３を閉じた状態で、弁４１を開けると、一次側熱交換器２１からの冷却水（または蒸気）の全てが、バイパス流路４４を流れて、二次側熱交換器２２へ向かう。   A valve 41 is provided in the bypass passage 44. The upstream side of the bypass flow passage 44 is connected to the flow passage 6 at the upstream side of the valve 42. The downstream side of the bypass flow passage 44 is connected to the flow passage 6 at the downstream side of the valve 43. Therefore, when the valve 41 is opened with the valves 42 and 43 closed, all of the cooling water (or steam) from the primary side heat exchanger 21 flows through the bypass passage 44 and the secondary side heat exchanger. Go to 22.

熱交換システムの運転開始前に、弁４１を開き、弁４２と弁４３を閉じることで、蒸気エネルギ変換装置２５を熱交換システムから隔離する。非凝縮性ガスを含む気相を熱交換システムから排出する手順と、蓄圧タンク１７内の圧力にバランスした蒸気・液体比の循環を形成するまでの手順と、それら手順に関する作用とは、第１実施例で説明した通りである。   Before the operation of the heat exchange system is started, the valve 41 is opened and the valves 42 and 43 are closed to isolate the steam energy conversion device 25 from the heat exchange system. The procedure for discharging the gas phase containing the non-condensable gas from the heat exchange system, the procedure for forming the circulation of the vapor-liquid ratio balanced with the pressure in the accumulator tank 17, and the operation relating to these procedures are as follows. This is as described in the examples.

ループ流路から非凝縮性ガスを排出し、ループ流路に所望の蒸気・液体比での循環を形成した後で、弁４７を開き、弁４２をわずかに開くと同時に、弁４１をわずかに絞る。これによって、蒸気エネルギ変換装置２５の内部へ一次側熱交換器２１からの蒸気Ｇ３を導入する。導入された蒸気Ｇ３により、蒸気エネルギ変換装置２５内部の非凝縮性ガスは、ガス抜き流路４７から排出される。   After exhausting the non-condensable gas from the loop flow passage and forming a circulation in the loop flow passage at a desired vapor-liquid ratio, the valve 47 is opened, the valve 42 is opened slightly, and the valve 41 is opened slightly. squeeze. As a result, the steam G3 from the primary side heat exchanger 21 is introduced into the steam energy conversion device 25. Due to the introduced steam G3, the non-condensable gas inside the steam energy conversion device 25 is discharged from the gas vent passage 47.

ガス抜き流路４７から非凝縮性ガスが排出され、その後に蒸気が排出された時点で、弁４２および弁４３の開動作と、弁４７および弁４１の閉動作とをそれぞれ開始し、弁４２と弁４３が全開となり、弁４７と弁４１が全閉となるまで、弁の動作を継続する。   At the time when the non-condensable gas is discharged from the gas vent passage 47 and then the steam is discharged, the opening operation of the valve 42 and the valve 43 and the closing operation of the valve 47 and the valve 41 are started, respectively. The valve 43 is fully opened, and the valve operation is continued until the valves 47 and 41 are fully closed.

これによって、ループ流路から非凝縮性ガスを全て排出した状態で、ループヒートパイプ熱交換システムを運転することができる。一次側熱交換器２１の伝熱管１からの蒸気は、蒸気エネルギ変換装置２５に流入して蒸気タービン等を回動させる。仕事を終えた蒸気は、流路６から伝熱管１１に流れて、凝縮される。   As a result, the loop heat pipe heat exchange system can be operated in a state where all the non-condensable gas has been discharged from the loop flow path. The steam from the heat transfer tube 1 of the primary side heat exchanger 21 flows into the steam energy conversion device 25 to rotate a steam turbine or the like. The steam that has finished the work flows from the flow path 6 to the heat transfer tube 11 and is condensed.

本実施例によれば、第１実施例と同様の作用効果を奏する。即ち、本実施例では、蒸気中に非凝縮性ガスはほとんど存在しないため、凝縮熱の伝達率が低下するのを防止することができる。さらに、非凝縮性ガス分圧の寄与による二次側熱交換器２２の圧力増加も抑制できるので、蒸気タービンに流れる蒸気量は低下しない。従って、本実施例では、発電効率等の運転効率が低下するのを抑制でき、蒸気エネルギ変換装置２５を効率的に作動させることができる。さらに、非凝縮性ガスを排出するための機構を自動制御する必要がないため、熱交換システムの構成を簡素化でき、信頼性および保守性も向上する。   According to this embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment are obtained. That is, in this embodiment, since the non-condensable gas hardly exists in the vapor, it is possible to prevent the transfer rate of the condensation heat from decreasing. Furthermore, since the pressure increase in the secondary heat exchanger 22 due to the contribution of the non-condensable gas partial pressure can be suppressed, the amount of steam flowing into the steam turbine does not decrease. Therefore, in the present embodiment, it is possible to suppress a decrease in operating efficiency such as power generation efficiency, and it is possible to operate the steam energy conversion device 25 efficiently. Further, since it is not necessary to automatically control the mechanism for discharging the non-condensable gas, the configuration of the heat exchange system can be simplified, and the reliability and maintainability are improved.

第３実施例について、図８から図１１を参照して詳細に説明する。図８は、ループヒートパイプ熱交換システムを、熱利用システムの事故時や停止時における放熱システムに適用した場合を示す。本実施例は、第１実施例およびその複数の変形例のいずれにも組み合わせることができる。ここでは、図６に示すループヒートパイプ熱交換システムを、放熱システムに用いる場合を例に挙げる。熱利用システムについては図示を省略する。   The third embodiment will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 8 shows a case where the loop heat pipe heat exchange system is applied to a heat dissipation system at the time of an accident or stop of the heat utilization system. This embodiment can be combined with any of the first embodiment and its modifications. Here, the case where the loop heat pipe heat exchange system shown in FIG. 6 is used for a heat dissipation system will be described as an example. Illustration of the heat utilization system is omitted.

本実施例では、流路６に弁２８を設け、流路７に弁２９を設ける。これら弁２８，２９は、例えば、電動モータや空気式アクチュエータ等によって駆動される、遠隔操作可能な自動弁として構成されている。これら自動弁２８，２９は、電源喪失や配管破断の発生によって、弁を操作する駆動力が失われた場合に、開弁状態となるフェイルオープン型の弁として構成されている。   In this embodiment, the valve 28 is provided in the flow path 6 and the valve 29 is provided in the flow path 7. These valves 28 and 29 are configured as remote-operable automatic valves driven by, for example, an electric motor or a pneumatic actuator. These automatic valves 28 and 29 are configured as fail-open type valves that are opened when the driving force for operating the valves is lost due to the loss of power or the breakage of pipes.

本実施例では、図６の構成をベースにして説明するため逆止弁２０を備えているが、逆止弁２０を備えない構成にも適用可能である。   In the present embodiment, the check valve 20 is provided for the purpose of description based on the configuration of FIG. 6, but it is also applicable to a configuration without the check valve 20.

本実施例の熱交換システムの運転開始前に、非凝縮性ガスを含む気相を排出する手順は、第１実施例で説明した通りである。本実施例では、熱交換システムを、熱利用システムの加熱源を冷却可能な場所に設置する。第１実施例で述べたように、二次側熱交換器２２は、冷却可能な場所であって、かつ一次側熱交換器２１よりも高い位置される。   The procedure for discharging the gas phase containing the non-condensable gas before the operation of the heat exchange system of the present embodiment is started is as described in the first embodiment. In this embodiment, the heat exchange system is installed at a place where the heat source of the heat utilization system can be cooled. As described in the first embodiment, the secondary side heat exchanger 22 is located at a place where it can be cooled and higher than the primary side heat exchanger 21.

熱利用システムの通常運転時は、熱利用システムの効率が低下しないように、自動弁２８と自動弁２９を閉弁し、熱利用システムから熱交換システムを切り離す。即ち、自動弁２８，２９をいずれも閉じることで、伝熱管１から伝熱管１１への熱輸送と冷却源２４への放熱とを防止する。   During normal operation of the heat utilization system, the automatic valves 28 and 29 are closed and the heat exchange system is disconnected from the heat utilization system so that the efficiency of the heat utilization system does not decrease. That is, by closing both the automatic valves 28 and 29, heat transfer from the heat transfer tube 1 to the heat transfer tube 11 and heat dissipation to the cooling source 24 are prevented.

一方、熱利用システムに故障などが生じて、加熱源２３を冷却する必要が生じた場合は、図９に示すように、自動弁２８と自動弁２９を開いて、ループヒートパイプ熱交換システムの運転を開始する。図９は、運転開始時の状況を示す。   On the other hand, when a failure or the like occurs in the heat utilization system and it becomes necessary to cool the heating source 23, the automatic valves 28 and 29 are opened to open the loop heat pipe heat exchange system as shown in FIG. Start driving. FIG. 9 shows the situation at the start of operation.

ここで、上述の通り、自動弁２８，２９は、いずれもフェイルオープン型の自動弁として構成されているため、例えば電源喪失などにより、自動弁２８，２９を制御する制御装置が停止したり、自動弁２８，２９のアクチュエータの駆動源が停止したりした場合でも、自動的に、基準位置である開弁状態になる。   Here, as described above, since the automatic valves 28 and 29 are both configured as fail-open type automatic valves, the control device that controls the automatic valves 28 and 29 may be stopped due to, for example, loss of power. Even if the drive source of the actuators of the automatic valves 28 and 29 is stopped, the valve is automatically opened to the reference position, which is the reference position.

自動弁２８，２９が開弁することで、一次側熱交換器２１と二次側熱交換器２２との間のループ流路が形成される。伝熱管１で加熱された冷却水Ｗ２は、自動弁２８および流路６を介して伝熱管１１へ流れる。二次側熱交換器２２の伝熱管１１で冷却された冷却水Ｗ３は、流路７および自動弁２９を介して、伝熱管１へ戻る。   By opening the automatic valves 28 and 29, a loop flow path between the primary side heat exchanger 21 and the secondary side heat exchanger 22 is formed. The cooling water W2 heated by the heat transfer tube 1 flows to the heat transfer tube 11 via the automatic valve 28 and the flow path 6. The cooling water W3 cooled in the heat transfer tube 11 of the secondary side heat exchanger 22 returns to the heat transfer tube 1 via the flow path 7 and the automatic valve 29.

図１０は、ループヒートパイプ熱交換システムの運転を開始した後の状態を示す。一次側熱交換器２１の伝熱管１で加熱されて発生した蒸気Ｇ３は、自動弁２８および流路６を通って二次側熱交換器２２の伝熱管１１へ流入する。蒸気は、二次側熱交換器２２の伝熱管１１で冷却されて凝縮する。伝熱管１１からの冷却水Ｗ４は、流路７および自動弁２９を介して一次側熱交換器２１の伝熱管１へ戻る。   FIG. 10 shows a state after the operation of the loop heat pipe heat exchange system is started. The steam G3 generated by being heated in the heat transfer tube 1 of the primary side heat exchanger 21 flows into the heat transfer tube 11 of the secondary side heat exchanger 22 through the automatic valve 28 and the flow path 6. The steam is cooled and condensed in the heat transfer tube 11 of the secondary side heat exchanger 22. The cooling water W4 from the heat transfer tube 11 returns to the heat transfer tube 1 of the primary side heat exchanger 21 via the flow path 7 and the automatic valve 29.

図１１は、第３実施例の変形例に係るループヒートパイプ熱交換システムの概略構成図である。この変形例では、図８の構成に比べて、自動弁２８が削除されている。従って、この変形例では、熱利用システムと熱交換システムとを完全に分離することができないため、熱利用システムの運転開始後に、伝熱管１の内部と流路６の一部とに、加熱源２３によって加熱された蒸気が滞留する。これら流路６などに貯留した蒸気の熱が、雰囲気中へ放熱されると、その放熱は熱利用システムにとって熱損失となる。   FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a loop heat pipe heat exchange system according to a modification of the third embodiment. In this modification, the automatic valve 28 is eliminated as compared with the configuration of FIG. Therefore, in this modified example, since the heat utilization system and the heat exchange system cannot be completely separated, the heating source is provided inside the heat transfer tube 1 and a part of the flow path 6 after the operation of the heat utilization system is started. The steam heated by 23 stays. When the heat of the steam stored in these flow paths 6 is radiated into the atmosphere, the radiated heat becomes a heat loss for the heat utilization system.

しかし一方、この変形例によれば、一つの自動弁２９が開弁するだけで、ループヒートパイプ熱交換システムの運転を開始することができる。従って、この変形例の熱交換システムを備える放熱システムは、自動弁の故障する可能性が前記各実施例よりも低く、信頼性が向上する。さらに、自動弁２９を一つだけ備えるため、保守作業も前記各実施例に比べて容易である。   However, according to this modification, the operation of the loop heat pipe heat exchange system can be started only by opening one automatic valve 29. Therefore, in the heat dissipation system including the heat exchange system of this modified example, the possibility of failure of the automatic valve is lower than that in each of the above-described embodiments, and the reliability is improved. Furthermore, since only one automatic valve 29 is provided, maintenance work is easier than in each of the above embodiments.

以上説明した本実施例によれば、熱利用システムの事故時や停止時の放熱システムに適用する場合に、前記第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、熱交換時の不安定を防止できるため、ループヒートパイプ熱交換システムを用いた熱利用システムの安全性と信頼性が向上する。   According to the present embodiment described above, when it is applied to the heat dissipation system at the time of an accident or stop of the heat utilization system, the same operational effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, since instability during heat exchange can be prevented, the safety and reliability of the heat utilization system using the loop heat pipe heat exchange system are improved.

図１２，図１３を用いて第４実施例を説明する。本実施例は、例えば、第３実施例およびその変形例に適用することができる。さらに本実施例は、第１実施例とその複数の変形例、第２実施例のいずれにも適用可能である。   A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. This embodiment can be applied to, for example, the third embodiment and its modification. Furthermore, the present embodiment can be applied to any of the first embodiment, a plurality of modifications thereof, and the second embodiment.

ループヒートパイプ熱交換システムを、熱利用システムの事故時や停止時に対応する放熱システムに適用する場合、第３実施例で述べたように自動弁２８，２９を閉弁させることで、熱交換システムを熱利用システムから切り離すことができる。   When the loop heat pipe heat exchange system is applied to a heat dissipation system that responds to an accident or a stop of the heat utilization system, the heat exchange system is closed by closing the automatic valves 28 and 29 as described in the third embodiment. Can be separated from the heat utilization system.

この場合、熱利用システムの運転時に、熱交換システムのループ流路に流れが生じないため、熱損失は少ない。   In this case, when the heat utilization system is in operation, no flow occurs in the loop flow path of the heat exchange system, so the heat loss is small.

ところで、熱利用システムの運転時は、加熱源２３によって伝熱管１内の冷却水は加熱されるため、伝熱管１内の冷却水は高温高圧状態にある。一方、伝熱管１１の一部と流路６および流路７内の冷却水は、流路１６を通って蓄圧タンク１７に連通しているため、ループ流路の圧力は蓄圧タンク１７の圧力に依存し、比較的低圧に保たれている。   By the way, during the operation of the heat utilization system, the cooling water in the heat transfer tube 1 is heated by the heating source 23, so that the cooling water in the heat transfer tube 1 is in a high temperature and high pressure state. On the other hand, a part of the heat transfer tube 11 and the cooling water in the flow paths 6 and 7 communicate with the pressure accumulation tank 17 through the flow path 16, so that the pressure of the loop flow path is equal to the pressure of the pressure accumulation tank 17. Dependent and kept relatively low pressure.

ここで、熱交換システムの故障等に対処すべく、自動弁２８と自動弁２９を開いて熱交換システムの運転を開始するときにおいて、伝熱管１内の冷却水温度が、流路６，７や伝熱管１１のそれぞれの内部圧力に対応する飽和温度よりも高いと仮定する。この場合は、図４や図９で述べた冷却水単相の加熱過程を経ずに、減圧沸騰と冷却水との急激な循環がループ流路内に生じる。   Here, when the automatic valve 28 and the automatic valve 29 are opened to start the operation of the heat exchange system in order to deal with the failure of the heat exchange system, the temperature of the cooling water in the heat transfer tube 1 is set to the flow paths 6, 7 Or higher than the saturation temperature corresponding to the internal pressure of each heat transfer tube 11. In this case, the reduced pressure boiling and the rapid circulation of the cooling water occur in the loop passage without the heating process of the cooling water single phase described in FIGS. 4 and 9.

このとき、流路７内の冷却水は低温であり、高サブクール状態である。従って、循環直後に伝熱管１内で蒸気が凝縮し、蒸発と凝縮との繰り返しによる流れの不安定現象やウォーターハンマー現象等の、熱流動不安定が発生する可能性がある。   At this time, the cooling water in the flow path 7 has a low temperature and is in a high subcooled state. Therefore, vapor is condensed in the heat transfer tube 1 immediately after the circulation, and heat flow instability such as a flow instability phenomenon due to repeated evaporation and condensation or a water hammer phenomenon may occur.

不安定な流れの発生を低減するために、本実施例では、流路７の途中にオリフィス３０を設ける。冷却水がオリフィス３０を通過する際に圧力損失が生じるため、伝熱管１１から流れる凝縮水の水頭圧が低下して、冷却水の流量が減少する。これによって、急激な循環による伝熱管１内の過度の冷却を防止できるので、蒸発と凝縮の繰り返しによる、流れの不安定現象やウォーターハンマー現象を抑制できる。なお、本実施例は、逆止弁２０を含む構成にも適用可能である。   In order to reduce the occurrence of unstable flow, in this embodiment, the orifice 30 is provided in the middle of the flow path 7. Since a pressure loss occurs when the cooling water passes through the orifice 30, the head pressure of the condensed water flowing from the heat transfer tube 11 decreases, and the flow rate of the cooling water decreases. As a result, excessive cooling of the heat transfer tube 1 due to abrupt circulation can be prevented, so that the phenomenon of unstable flow and the water hammer phenomenon due to repeated evaporation and condensation can be suppressed. The present embodiment is also applicable to a configuration including the check valve 20.

図１３は、本実施例の変形例に係るループヒートパイプ熱交換システムの概略構成図である。この変形例は、図１２に示した熱交換システムにおいて、自動弁２９をバイパスするようにして流路７の途中にバイパス流路３６を設け、このバイパス流路３６に自動弁３５を配置する。これら自動弁２９，３５は、「流路面積の異なる複数の第２隔離弁」に該当する。   FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a loop heat pipe heat exchange system according to a modified example of this embodiment. In this modification, in the heat exchange system shown in FIG. 12, a bypass passage 36 is provided in the middle of the passage 7 so as to bypass the automatic valve 29, and the automatic valve 35 is arranged in the bypass passage 36. These automatic valves 29 and 35 correspond to "a plurality of second isolation valves having different flow passage areas".

バイパス流路３６は、流路７と比較して、流路面積が小さい。バイパス流路３６に設けられる自動弁３５も、自動弁２８に比べて、最大流路面積が小さい。本変形例では、熱利用システムの事故時や停止時に、まず始めに自動弁３５を開いて比較小流量の冷却水を流し、伝熱管１内の過度の冷却を防止する。その後に、自動弁２９を開いて、定常的な運転に移行する。これによって、流れの不安定現象やウォーターハンマー現象を抑制することができる。なお、自動弁２９を開いた後では、自動弁３５は閉じてもよいし、あるいは開けたままにしてもよい。   The bypass flow passage 36 has a smaller flow passage area than the flow passage 7. The automatic valve 35 provided in the bypass flow passage 36 also has a smaller maximum flow passage area than the automatic valve 28. In this modification, when an accident or stoppage of the heat utilization system occurs, first, the automatic valve 35 is opened to allow a comparatively small flow rate of cooling water to flow to prevent excessive cooling of the heat transfer tube 1. After that, the automatic valve 29 is opened to shift to the steady operation. As a result, the flow instability phenomenon and the water hammer phenomenon can be suppressed. After opening the automatic valve 29, the automatic valve 35 may be closed or may be left open.

以上に説明した本実施例によれば、第３実施例と同様の作用効果を奏する。即ち、熱利用システムの事故時や停止時の放熱システムに適用において、熱流動不安定を抑制できるため、ループヒートパイプ熱交換システムを用いた熱利用システムの安全性と信頼性が向上する。   According to the present embodiment described above, the same operational effects as the third embodiment are obtained. That is, since the heat flow instability can be suppressed when the heat utilization system is applied to the heat dissipation system at the time of an accident or stop, the safety and reliability of the heat utilization system using the loop heat pipe heat exchange system are improved.

図１４，図１５を用いて第５実施例を説明する。図１４は、本実施例によるループヒートパイプ熱交換システムの概略構成図である。本実施例では、第３実施例に示した熱交換システムに対して、起動時の低温冷却水がループ流路を急激に循環することによる、蒸発と凝縮の繰り返しが生じるのを抑制する。   A fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the loop heat pipe heat exchange system according to the present embodiment. In the present embodiment, in the heat exchange system shown in the third embodiment, it is possible to prevent repetition of evaporation and condensation due to abrupt circulation of the low temperature cooling water at the time of startup in the loop flow path.

本実施例では、流路１６の途中にリリーフ弁３３と弁３２とが設けられ、これらリリーフ弁３３および弁３２をバイパスするようにして、流路１６と並列にバイパス流路３７が設けられている。これら構成要素３１，３２，３３，３７のうち、本実施例で最小限必要な構成要素は、リリーフ弁３３である。バイパス流路３７、弁３１、弁３２は、メンテナンスや迂回運転のための構成要素である。なお、図１４では、流路１６に逆止弁２０を備えているが、逆止弁２０を持たない構成にも本実施例は適用可能である。   In this embodiment, a relief valve 33 and a valve 32 are provided in the middle of the flow passage 16, and a bypass flow passage 37 is provided in parallel with the flow passage 16 so as to bypass the relief valve 33 and the valve 32. There is. Of these constituent elements 31, 32, 33, 37, the minimum necessary constituent element in this embodiment is the relief valve 33. The bypass passage 37, the valve 31, and the valve 32 are components for maintenance and bypass operation. Although the check valve 20 is provided in the flow path 16 in FIG. 14, the present embodiment can be applied to a configuration without the check valve 20.

運転開始前にループ流路に冷却水を満たして非凝縮性ガスを含む気相を排除する手順は、第１実施例において説明した手順と同様であり、ここでは省略する。リリーフ弁３３の設定圧力は、リリーフ弁３３が無い場合において、伝熱管１と流路６と伝熱管１１との内部の体積に相当する冷却水が、蓄圧タンク１７に流入して気相１７ａが最大限に圧縮されたときに生じる圧力と、運転開始前にループ流路に冷却水を満たした時のループ流路圧力との中間の圧力である。   The procedure for filling the loop flow path with cooling water and removing the gas phase containing the non-condensable gas before the start of operation is the same as the procedure described in the first embodiment, and is omitted here. When the relief valve 33 is not provided, the set pressure of the relief valve 33 is such that the cooling water corresponding to the internal volume of the heat transfer tube 1, the flow path 6 and the heat transfer tube 11 flows into the accumulator tank 17 and the vapor phase 17a It is an intermediate pressure between the pressure generated when the compression is maximized and the loop flow passage pressure when the loop flow passage is filled with cooling water before the start of operation.

熱交換システムの運転が開始されるまでは、自動弁２８と自動弁２９とは閉弁しているため、熱利用システムと伝熱管１とは隔離されている。伝熱管１が隔離されることにより、ループ流路に流れは生じないため、熱損失は少ない。しかし、加熱源２３によって伝熱管１内の冷却水は加熱されるため、伝熱管１内の冷却水は高温高圧状態になる。   Since the automatic valve 28 and the automatic valve 29 are closed until the operation of the heat exchange system is started, the heat utilization system and the heat transfer tube 1 are isolated. Since the heat transfer tube 1 is isolated, no flow occurs in the loop flow path, so that heat loss is small. However, since the cooling water in the heat transfer tube 1 is heated by the heating source 23, the cooling water in the heat transfer tube 1 is in a high temperature and high pressure state.

熱交換システムの運転開始時では、自動弁２８と自動弁２９とを開く。これにより、伝熱管１、流路６、伝熱管１１、流路７のループ流路を冷却水が循環する。このとき、ループ流路から蓄圧タンク１７へ向かう流れは、リリーフ弁３３によって堰き止められているため、冷却水はほぼ単相流の状態でループ流路を循環する。   At the start of operation of the heat exchange system, the automatic valves 28 and 29 are opened. As a result, the cooling water circulates through the loop flow paths of the heat transfer tube 1, the flow path 6, the heat transfer tube 11, and the flow path 7. At this time, the flow from the loop flow path to the accumulator tank 17 is blocked by the relief valve 33, so the cooling water circulates in the loop flow path in a substantially single-phase flow state.

伝熱管１の高温冷却水は、密度差に起因する浮力により、伝熱管１と流路６を介して伝熱管１１へ流入し、伝熱管１１内では自然対流熱伝達によって熱交換される。熱交換により温度の低下した冷却水は、一次側熱交換器２１と二次側熱交換器２２の設置場所の高低差に起因する重力により、流路７から伝熱管１へ戻る。   The high temperature cooling water of the heat transfer tube 1 flows into the heat transfer tube 11 via the heat transfer tube 1 and the flow path 6 due to the buoyancy caused by the density difference, and heat is exchanged in the heat transfer tube 11 by natural convection heat transfer. The cooling water whose temperature has decreased due to heat exchange returns from the flow path 7 to the heat transfer tube 1 due to gravity caused by the height difference between the installation locations of the primary side heat exchanger 21 and the secondary side heat exchanger 22.

伝熱管１へ還流した冷却水は、伝熱管１を流れる間に加熱されて温度が上昇する。冷却水温度が飽和温度近傍に達すると、伝熱管１、流路６、伝熱管１１、流路７のループ流路の圧力は上昇する。   The cooling water that has recirculated to the heat transfer tube 1 is heated while flowing through the heat transfer tube 1 and its temperature rises. When the cooling water temperature reaches the vicinity of the saturation temperature, the pressures in the loop flow paths of the heat transfer tube 1, the flow path 6, the heat transfer tube 11 and the flow path 7 increase.

ループ流路の圧力がリリーフ弁３３の設定圧力を超えると、リリーフ弁３３が開いて、冷却水の一部が蓄圧タンク１７に流入し、沸騰が活発化する。リリーフ弁３３が開くまでにループ流路内の冷却水の温度は上昇しており、伝熱管１に流入する冷却水のサブクール度が低くなる。従って、伝熱管１内の蒸発と凝縮の繰り返しによる、流れの不安定現象やウォーターハンマー現象を抑制できる。   When the pressure in the loop flow path exceeds the set pressure of the relief valve 33, the relief valve 33 opens and a part of the cooling water flows into the pressure accumulator tank 17 to activate boiling. By the time the relief valve 33 opens, the temperature of the cooling water in the loop flow path has risen, and the degree of subcooling of the cooling water flowing into the heat transfer tube 1 becomes low. Therefore, it is possible to suppress a flow instability phenomenon and a water hammer phenomenon due to repeated evaporation and condensation in the heat transfer tube 1.

図１５は、本実施例の変形例に係るループヒートパイプ熱交換システムの概略構成図である。この変形例では、図１４に示した熱交換システムにおいて、蓄圧タンク１７の上部に、気相１７ａに連通する安全弁３４を設けている。   FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a loop heat pipe heat exchange system according to a modified example of this embodiment. In this modification, in the heat exchange system shown in FIG. 14, a safety valve 34 communicating with the gas phase 17a is provided above the pressure accumulating tank 17.

安全弁３４の設定圧力は、リリーフ弁３３の設定圧力よりも高く、かつ熱交換システムを構成する熱交換器２１，２２や流路６，７等の耐圧よりも低く設定される。図示しないが、ループ流路で使用する冷却水を大気中に直接廃棄できない場合は、安全弁３４出口の下流に、適切な気液処理装置を接続すればよい。   The set pressure of the safety valve 34 is set higher than the set pressure of the relief valve 33 and lower than the pressure resistance of the heat exchangers 21 and 22 and the flow paths 6 and 7 that constitute the heat exchange system. Although not shown, when the cooling water used in the loop flow path cannot be directly discarded into the atmosphere, an appropriate gas-liquid treatment device may be connected downstream of the safety valve 34 outlet.

図１４に示した熱交換システムでは、運転開始後にループ流路の圧力が上昇し、リリーフ弁３３が開いて冷却水の一部が蓄圧タンク１７に移動すると、伝熱管１での沸騰が活発化する。   In the heat exchange system shown in FIG. 14, when the pressure in the loop passage increases after the operation starts, the relief valve 33 opens and a part of the cooling water moves to the accumulator tank 17, boiling in the heat transfer tube 1 becomes active. To do.

さらに加熱源２３から過大な加熱が続いた結果、ループ流路の圧力がループ流路や蓄圧タンク１７の耐圧に近づくと、安全弁３４が開く。これにより、ループ流路の圧力が低下し、機器の破損を防止する。冷却水の一部は蒸気となって安全弁３４から排出されるが、蓄圧タンク１７に貯留した冷却水が無くなるまで、耐圧以下で熱交換システムの運転を継続できる。なお、第５実施例および本変形例は、逆止弁２０を含まない構成にも適用可能である。   Further, when the pressure in the loop passage approaches the pressure resistance of the loop passage or the accumulator tank 17 as a result of excessive heating continued from the heating source 23, the safety valve 34 opens. As a result, the pressure in the loop channel is reduced, and damage to the device is prevented. Although a part of the cooling water becomes steam and is discharged from the safety valve 34, the operation of the heat exchange system can be continued under the pressure resistance or less until the cooling water stored in the pressure accumulating tank 17 is exhausted. The fifth embodiment and this modification can be applied to a configuration not including the check valve 20.

以上に説明した本実施例によれば、第３実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、蓄圧タンク１７に安全弁３４を設けているため、過熱時であっても、ループ流路や蓄圧タンク１７の耐圧以下で熱交換システムの運転を継続することができ、弁や配管などの機器が破損するのを防止できる。この結果、本実施例では、さらに安全性と信頼性が向上する。   According to the present embodiment described above, the same operational effects as the third embodiment are obtained. Further, in the present embodiment, since the safety valve 34 is provided in the pressure accumulating tank 17, the operation of the heat exchange system can be continued at the pressure equal to or lower than the withstand pressure of the loop flow path and the pressure accumulating tank 17 even when overheated. It is possible to prevent equipment such as piping from being damaged. As a result, in this embodiment, safety and reliability are further improved.

図１６を用いて第６実施例を説明する。図１６は、本実施例に係るループヒートパイプ熱交換システムを原子炉の冷却システムに適用した例を表す縦断面図である。図１６は、沸騰水型原子炉を例示しているが、本発明は加圧水型原子炉等の軽水炉、高速増殖炉、新型転換炉、高温ガス炉などの他の型式の原子炉にも適用可能である。   A sixth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a vertical cross-sectional view showing an example in which the loop heat pipe heat exchange system according to the present embodiment is applied to a reactor cooling system. Although FIG. 16 exemplifies a boiling water reactor, the present invention can be applied to other types of reactors such as a light water reactor such as a pressurized water reactor, a fast breeder reactor, a new converter, and a high temperature gas reactor. Is.

図１６に示すように、原子炉５０は、例えば、圧力容器５２と、格納容器５１と、格納容器５１を納めた原子炉建屋（不図示）とを含んで構成される。圧力容器５２は、核燃料を装荷した炉心５３を内包する。圧力容器５２は格納容器５１内に設置される。   As shown in FIG. 16, the nuclear reactor 50 is configured to include, for example, a pressure vessel 52, a containment vessel 51, and a reactor building (not shown) that houses the containment vessel 51. The pressure vessel 52 contains a reactor core 53 loaded with nuclear fuel. The pressure container 52 is installed in the storage container 51.

圧力容器５２内の炉心５３で発生した高温高圧の蒸気は、主蒸気管５４を通って外部に取り出される。蒸気発生量に相当する給水は、図示しない給水管から圧力容器５２内に供給される。原子炉５０の停止時や事故時に圧力容器５２を隔離できるように、主蒸気管５４には主蒸気隔離弁５５が設けられる。   The high-temperature and high-pressure steam generated in the core 53 in the pressure vessel 52 is taken out through the main steam pipe 54. Water supply corresponding to the amount of steam generated is supplied into the pressure vessel 52 from a water supply pipe (not shown). The main steam pipe 54 is provided with a main steam isolation valve 55 so that the pressure vessel 52 can be isolated when the nuclear reactor 50 is stopped or an accident occurs.

格納容器５１内には、例えば、圧力抑制プール６２と、格納容器キャビティ６１と、ドライウェル６５等が設けられている。圧力抑制プール６２は、主蒸気管５４が破断した場合等の事故時に格納容器５１内に放出された蒸気を、ベント管６６から導いて凝縮することで、格納容器５１内が過圧状態となるのを防止する。圧力抑制プール６２内の上部空間は、ウェットウェル気相空間６３となっている。格納容器キャビティ６１は、圧力容器５２の下部空間である。ドライウェル６５は、格納容器５１の気相空間である。   Inside the storage container 51, for example, a pressure suppression pool 62, a storage container cavity 61, a dry well 65 and the like are provided. In the pressure suppression pool 62, the steam discharged into the containment vessel 51 at the time of an accident such as the break of the main steam pipe 54 is introduced from the vent pipe 66 and condensed, so that the inside of the containment vessel 51 becomes overpressured. Prevent. The upper space in the pressure suppression pool 62 is a wet well vapor phase space 63. The storage container cavity 61 is a lower space of the pressure container 52. The dry well 65 is a vapor phase space of the storage container 51.

また、格納容器５１の外部には、停止時や事故時に炉心５３を冷却し、その熱を外部に放出し、ポンプを用いて冷却水を供給する残留熱除去系（不図示）が設けられる。   Further, outside the containment vessel 51, a residual heat removal system (not shown) is provided, which cools the core 53 at the time of a stop or an accident, releases its heat to the outside, and supplies cooling water using a pump.

本実施例では、格納容器５１内に、一次側熱交換器２１を配置する。一次側熱交換器２１は、「ケーシング」としての熱交換器胴部７２により取り囲まれている。熱交換器胴部７２の上部は、「導入流路」としての主蒸気抽気管６４を介して、主蒸気管５４に連通して接続されている。主蒸気抽気管６４の流入口側は、主蒸気隔離弁５５の上流側に位置して、主蒸気管５４に接続されている。熱交換器胴部７２は、主蒸気抽気管６４から導入される蒸気を、一次側熱交換器２１の伝熱管１で凝縮させるものである。   In this embodiment, the primary heat exchanger 21 is arranged in the storage container 51. The primary side heat exchanger 21 is surrounded by a heat exchanger body 72 as a “casing”. The upper part of the heat exchanger body 72 is connected to the main steam pipe 54 via a main steam extraction pipe 64 as an “introduction passage”. The inlet side of the main steam extraction pipe 64 is located upstream of the main steam isolation valve 55 and is connected to the main steam pipe 54. The heat exchanger body 72 condenses the steam introduced from the main steam extraction pipe 64 in the heat transfer pipe 1 of the primary side heat exchanger 21.

熱交換器胴部７２の下部空間は、流路５８，６０，５９を介して、それぞれ異なる空間内に連通可能となっており、熱交換器胴部７２内に貯留する凝縮水を、予め設定される空間内へ放出できるようになっている。   The lower space of the heat exchanger body 72 can communicate with different spaces via the flow paths 58, 60, 59, and the condensed water stored in the heat exchanger body 72 is set in advance. It can be released into the space.

即ち、熱交換器胴部７２の下部空間は、自動弁６７を有す圧力容器注水流路５８を介して、圧力容器５２内に連通可能である。さらに、熱交換器胴部７２の下部空間は、自動弁６９を有すウェットウェル注水流路６０を介して、圧力抑制プール６２の水面下で連通可能である。さらに、熱交換器胴部７２の下部空間は、自動弁６８を有す格納容器キャビティ注水流路５９を介して、格納容器キャビティ６１と連通可能である。   That is, the lower space of the heat exchanger body 72 can communicate with the inside of the pressure vessel 52 via the pressure vessel water injection passage 58 having the automatic valve 67. Furthermore, the lower space of the heat exchanger body 72 can be communicated below the water surface of the pressure suppression pool 62 via the wet well water injection channel 60 having the automatic valve 69. Furthermore, the lower space of the heat exchanger body portion 72 can communicate with the storage container cavity 61 via the storage container cavity water injection flow path 59 having the automatic valve 68.

ここで、圧力容器注水流路５８は「圧力容器側戻し流路」に、格納容器キャビティ注水流路５９は「格納容器キャビティ側戻し流路」に、ウェットウェル注水流路６０は「ウェットウェル側戻し流路」に、それぞれ対応する。自動弁６７は「圧力容器側隔離弁」に、自動弁６８は「格納容器キャビティ側隔離弁」に、自動弁６９は「ウェットウェル側隔離弁」に、それぞれ対応する。   Here, the pressure vessel water injection channel 58 is in the “pressure vessel side return channel”, the storage vessel cavity water injection channel 59 is in the “storage vessel cavity side return channel”, and the wet well water injection channel 60 is in the “wet well side”. "Return channel". The automatic valve 67 corresponds to a "pressure container side isolation valve", the automatic valve 68 corresponds to a "containment vessel cavity side isolation valve", and the automatic valve 69 corresponds to a "wet well side isolation valve".

自動弁５７，６７，６８の構成例を説明する。好ましくは、自動弁５７をフェイルオープン型の自動弁として構成し、かつ、自動弁６７と自動弁６８と自動弁６９のうちいずれか一つをフェイルオープン型の自動弁として構成する。ここで、自動弁は、例えば、電気モータ、ガスシリンダ、油圧シリンダ、油圧モータ、エアモータ等の動力によって遠隔操作可能な弁を表す。フェイルオープン型の自動弁とは、動力の供給が断たれた場合の復帰位置が開である弁を表す。   A configuration example of the automatic valves 57, 67, 68 will be described. Preferably, the automatic valve 57 is configured as a fail-open type automatic valve, and any one of the automatic valve 67, the automatic valve 68, and the automatic valve 69 is configured as a fail-open type automatic valve. Here, the automatic valve represents a valve that can be remotely operated by power of an electric motor, a gas cylinder, a hydraulic cylinder, a hydraulic motor, an air motor, or the like. The fail-open type automatic valve is a valve whose return position is open when power supply is cut off.

「第１熱交換器」としての一次側熱交換器２１は、図１４等で示したように、「第１伝熱管」としての伝熱管１と、伝熱管１が連通する下部ヘッダ２および上部ヘッダ３とを備える。   As shown in FIG. 14 and the like, the primary side heat exchanger 21 as the “first heat exchanger” includes a heat transfer tube 1 as a “first heat transfer tube”, a lower header 2 and an upper portion through which the heat transfer tube 1 communicates. And a header 3.

格納容器５１の外部空間には、「第２熱交換器」としての二次側熱交換器２２が設けられている。二次側熱交換器２２は、図１４等で示すように、「第２伝熱管」としての伝熱管１１と、伝熱管１１が連通する下部ヘッダ１２および上部ヘッダ１３を備える。   In the outer space of the storage container 51, a secondary side heat exchanger 22 as a “second heat exchanger” is provided. As shown in FIG. 14 and the like, the secondary side heat exchanger 22 includes a heat transfer tube 11 as a “second heat transfer tube”, a lower header 12 and an upper header 13 that communicate with the heat transfer tube 11.

二次側熱交換器２２は、格納容器５１の外部において、一次側熱交換器２１の設置高さよりも高い標高に設置されている。二次側熱交換器２２は、空冷方式で冷却される。空冷効果を高めるために、二次側熱交換器２２は、ダクト７０内に設けられている。冷却風Ｇ５は、ダクト７０の流入口７１ｂから流出口７１ａへ向けて流れる。これにより、二次側熱交換器２２の伝熱管１１は空冷される。   The secondary side heat exchanger 22 is installed outside the storage container 51 at an altitude higher than the installation height of the primary side heat exchanger 21. The secondary heat exchanger 22 is cooled by an air cooling method. The secondary heat exchanger 22 is provided in the duct 70 in order to enhance the air cooling effect. The cooling air G5 flows from the inflow port 71b of the duct 70 toward the outflow port 71a. As a result, the heat transfer tube 11 of the secondary side heat exchanger 22 is air-cooled.

一次側熱交換器２１の上部ヘッダ３と二次側熱交換器２２の上部ヘッダ１３とは、自動弁２８を有する流路６により連通して接続されている。二次側熱交換器２２の下部ヘッダ１２と一次側熱交換器２１の下部ヘッダ２とは、自動弁２９を有する流路により連通して接続されている。ここで流路６は「第１流路」に、流路７は「第２流路」に、それぞれ対応する。   The upper header 3 of the primary-side heat exchanger 21 and the upper header 13 of the secondary-side heat exchanger 22 are connected and connected by a flow path 6 having an automatic valve 28. The lower header 12 of the secondary heat exchanger 22 and the lower header 2 of the primary heat exchanger 21 are connected to each other through a flow path having an automatic valve 29. Here, the channel 6 corresponds to the "first channel", and the channel 7 corresponds to the "second channel".

流路７の途中には、流路１６を介して蓄圧タンク１７が設けられる。例えば、蓄圧タンク１７は、リリーフ弁３３および逆止弁２０を備える流路１６により、下部ヘッダ１２に連通して接続される。   An accumulator tank 17 is provided in the middle of the flow path 7 via the flow path 16. For example, the accumulator tank 17 is connected to the lower header 12 in communication with the flow passage 16 including the relief valve 33 and the check valve 20.

原子炉用ループヒートパイプ熱交換システムの動作を説明する。原子炉の停止時に残留熱除去系が起動できなかった場合に、ループヒートパイプ熱交換システムは以下のように運転を開始して、炉心５３の熱を取り除く。   The operation of the loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor will be described. When the residual heat removal system cannot be started when the reactor is shut down, the loop heat pipe heat exchange system starts operation as follows to remove heat from the core 53.

原子炉が通常に運転している場合、伝熱管１、上部ヘッダ２、流路６、上部ヘッダ１２、伝熱管１１、下部ヘッダ１３、流路７、および下部ヘッダ３からなるループ流路と、流路１６と、蓄圧タンク１７の一部とを予めそれぞれ冷却水で満たしておき、非凝縮性ガスをできるだけ取り除いておく。   When the nuclear reactor is operating normally, a loop flow path including the heat transfer tube 1, the upper header 2, the flow path 6, the upper header 12, the heat transfer tube 11, the lower header 13, the flow path 7, and the lower header 3, The flow passage 16 and a part of the accumulator tank 17 are filled with cooling water in advance to remove the non-condensable gas as much as possible.

ループヒートパイプ熱交換システムの運転開始前は、自動弁２８と自動弁２９を閉じておく。さらに、自動弁５７、自動弁５５、自動弁６７、自動弁６９も閉じておく。   Before the operation of the loop heat pipe heat exchange system is started, the automatic valves 28 and 29 are closed. Further, the automatic valve 57, the automatic valve 55, the automatic valve 67, and the automatic valve 69 are also closed.

原子炉に故障や事故が生じた場合は、主蒸気隔離弁５５が閉じられた後で、自動弁５７と自動弁６７、自動弁２８と自動弁２９を、それぞれ開く。これにより、圧力容器５２から流出した蒸気Ｇ４は、主蒸気管５４と自動弁５７と流路６４とを通って、熱交換器胴部７２内に流入する。熱交換器胴部７２に流入した蒸気Ｇ４が伝熱管１を加熱するため、伝熱管１内の冷却水温度が上昇する。   When a failure or accident occurs in the reactor, the automatic steam valve 57 and the automatic valve 67, and the automatic valve 28 and the automatic valve 29 are opened after the main steam isolation valve 55 is closed. As a result, the steam G4 flowing out of the pressure vessel 52 flows into the heat exchanger body 72 through the main steam pipe 54, the automatic valve 57, and the flow path 64. Since the steam G4 flowing into the heat exchanger body 72 heats the heat transfer tube 1, the temperature of the cooling water in the heat transfer tube 1 rises.

この結果、伝熱管１および流路６内の冷却水は、高温で比較的密度が小さい。これに対し、伝熱管１１および流路７内の冷却水は、低温で比較的密度が大きい。さらに、一次側熱交換器２１の伝熱管１よりも二次側熱交換器２２の伝熱管１１は、高い位置に設置されている。従って、これらの密度差および重力により、ループ流路内の冷却水は、自然循環を開始する。   As a result, the cooling water in the heat transfer tube 1 and the flow path 6 has a relatively low density at high temperature. On the other hand, the cooling water in the heat transfer tube 11 and the flow passage 7 has a relatively low density at a low temperature. Furthermore, the heat transfer tube 11 of the secondary side heat exchanger 22 is installed at a higher position than the heat transfer tube 1 of the primary side heat exchanger 21. Therefore, due to these density difference and gravity, the cooling water in the loop flow path starts natural circulation.

流路６から上部ヘッダ１２に流れた高温の冷却水は、二次側熱交換器２２の伝熱管１１内で、ダクト７０内を流れる空気Ｇ５により冷却される。一方、伝熱管１を加熱した蒸気Ｇ４は、伝熱管１の管外で冷却されて凝縮し、凝縮水（冷却水）Ｗ５となる。凝縮水Ｗ５は、熱交換器胴部７２の下部から、自動弁６７および圧力容器注水流路５８を通って、圧力容器５２内へ注水される。   The high-temperature cooling water flowing from the flow path 6 to the upper header 12 is cooled in the heat transfer pipe 11 of the secondary heat exchanger 22 by the air G5 flowing in the duct 70. On the other hand, the steam G4 that has heated the heat transfer tube 1 is cooled outside the heat transfer tube 1 and condensed to become condensed water (cooling water) W5. The condensed water W5 is injected into the pressure vessel 52 from the lower part of the heat exchanger body 72 through the automatic valve 67 and the pressure vessel water injection passage 58.

原子炉５０の停止直後における圧力容器５２内の圧力は、ループヒートパイプ熱交換システムのループ流路内の圧力より高いため、圧力容器５２から出る蒸気の温度は、ループ流路を循環する冷却水の飽和温度より高い。従って、熱交換器胴部７２へ流入する蒸気Ｇ４による伝熱管１の加熱が続くと、やがて伝熱管１内の冷却水が沸騰を開始する。   Since the pressure in the pressure vessel 52 immediately after the reactor 50 is stopped is higher than the pressure in the loop flow path of the loop heat pipe heat exchange system, the temperature of the steam discharged from the pressure vessel 52 is the cooling water circulating in the loop flow path. Higher than the saturation temperature of. Therefore, when the heating of the heat transfer tube 1 by the steam G4 flowing into the heat exchanger body 72 continues, the cooling water in the heat transfer tube 1 starts to boil.

伝熱管１内に発生した蒸気による体積膨張によって、ループ流路内の冷却水の圧力が上昇する。ループ流路内の圧力がリリーフ弁３３の設定圧力よりも高くなると、リリーフ弁３３が開く。これにより、ループ流路内の冷却水の一部は、流路１６およびリリーフ弁３３を通って蓄圧タンク１７へ流れ込む。   The pressure of the cooling water in the loop passage increases due to the volume expansion of the steam generated in the heat transfer tube 1. When the pressure in the loop passage becomes higher than the set pressure of the relief valve 33, the relief valve 33 opens. As a result, a part of the cooling water in the loop flow passage flows into the accumulator tank 17 through the flow passage 16 and the relief valve 33.

蓄圧タンク１７は密閉されているので、ループ流路は徐々に加圧されていき、最終的には、一次側熱交換器２１での加熱量に釣り合う圧力でバランスする。この時、予め蓄圧タンク１７の気相体積を調整しておくことによって、伝熱管１と流路６と伝熱管１１の上部とがそれぞれ蒸気で満たされ、かつ伝熱管１１の下部に凝縮水が貯まる状態で、ループヒートパイプ熱交換システムの通常運転を行うことができる。   Since the pressure accumulating tank 17 is hermetically closed, the loop flow path is gradually pressurized, and finally, the pressure is balanced by the pressure that balances the heating amount in the primary side heat exchanger 21. At this time, by adjusting the vapor phase volume of the pressure storage tank 17 in advance, the heat transfer tube 1, the flow path 6 and the upper part of the heat transfer tube 11 are filled with steam, respectively, and the condensed water is stored in the lower part of the heat transfer tube 11. In the accumulated state, normal operation of the loop heat pipe heat exchange system can be performed.

上述のように、炉心５３で発生した蒸気を熱交換器胴部７２内で凝縮して、圧力容器５２に給水すると共に、蒸気の熱を一次側熱交換器２１から二次側熱交換器２２へ輸送し、格納容器５１の外部で空冷により除去することができる。ループヒートパイプ熱交換システムの通常運転時では、ループ流路内が予め冷却水で満たされているため、伝熱を阻害する非凝縮性ガスはループ流路内に存在しない。従って、上述した冷却水の沸騰や、凝縮熱伝達において、熱伝達性能の低下を防止できる。   As described above, the steam generated in the core 53 is condensed in the heat exchanger body 72 to supply water to the pressure vessel 52, and the heat of the steam is transferred from the primary side heat exchanger 21 to the secondary side heat exchanger 22. And can be removed by air cooling outside the storage container 51. During normal operation of the loop heat pipe heat exchange system, the loop flow passage is filled with cooling water in advance, so that the non-condensable gas that inhibits heat transfer does not exist in the loop flow passage. Therefore, it is possible to prevent the heat transfer performance from deteriorating in the boiling of the cooling water and the heat transfer of the condensation.

上述の自動弁の開閉動作において、自動弁６７に代わって自動弁６８を開いた場合、凝縮水Ｗ５は、格納容器キャビティ注水流路５９を通って格納容器キャビティ６１へ注水され、炉心溶融時に備えた冷却水として利用される。   In the above-described opening / closing operation of the automatic valve, when the automatic valve 68 is opened instead of the automatic valve 67, the condensed water W5 is poured into the containment vessel cavity 61 through the containment vessel cavity water injection flow path 59, and is prepared for the core melting. Used as cooling water.

自動弁６７に代わって自動弁６９を開いた場合、凝縮水Ｗ５は、ウェットウェル注水流路６０を通って圧力抑制プール６２へ注水される。圧力抑制プール６２へ注水される凝縮水Ｗ５は、格納容器５１内の圧力を低減するための蒸気凝縮用の冷却水や、圧力容器５２へ冷却水を注水する非常用炉心冷却系（不図示）の原水として、利用される。   When the automatic valve 69 is opened instead of the automatic valve 67, the condensed water W5 is injected into the pressure suppression pool 62 through the wet well injection channel 60. The condensed water W5 poured into the pressure suppression pool 62 is cooling water for steam condensation for reducing the pressure in the containment vessel 51, and an emergency core cooling system (not shown) for injecting cooling water into the pressure vessel 52. It is used as raw water for.

凝縮水Ｗ５の注水先は、自動弁６７、自動弁６８、自動弁６９の開閉状態を制御することで、切り替えや分配操作が可能である。   The injection destination of the condensed water W5 can be switched or distributed by controlling the open / closed states of the automatic valve 67, the automatic valve 68, and the automatic valve 69.

例えば、原子炉の全電源喪失事故等が発生した後で、さらに原子炉の制御電源を喪失した場合の動作を説明する。制御電源の喪失によって自動弁の遠隔操作機能が失われると、自動弁２８、自動弁２９、自動弁５７は、フェイルオープン機能により開弁する。これによって、外部から制御を行うことなく、自動的にループヒートパイプ熱交換システムが運転を開始し、除熱動作を行う。ここで、自動弁６７もフェイルオープン型の自動弁である場合、熱交換器胴部７２内の凝縮水Ｗ５は、自動的に、流路５８を通って圧力容器５２へ注水される。   For example, the operation when the control power source of the nuclear reactor is further lost after an accident such as loss of all power sources of the nuclear reactor has occurred will be described. When the remote control function of the automatic valve is lost due to the loss of the control power source, the automatic valve 28, the automatic valve 29, and the automatic valve 57 are opened by the fail-open function. As a result, the loop heat pipe heat exchange system automatically starts operation and performs heat removal operation without external control. Here, when the automatic valve 67 is also a fail-open type automatic valve, the condensed water W5 in the heat exchanger body 72 is automatically poured into the pressure vessel 52 through the flow path 58.

自動弁６８をフェイルオープン型の自動弁とした場合、熱交換器胴部７２の凝縮水Ｗ５は、流路５９を通って、格納容器キャビティ６１へ自動的に注水される。自動弁６９をフェイルオープン型の自動弁とした場合、熱交換器胴部７２の凝縮水Ｗ５は、圧力抑制プール６２へ自動的に注水される。以上の自動弁６７、自動弁６８、自動弁６９は、相互の流路の逆流を防止するため、そのいずれか１弁のみをフェイルオープン型の弁とし、残りの２弁はフェイルクローズ型の弁とする。ここで、フェイルクローズ型の弁とは、動力の供給が断たれた場合の復帰位置が閉である弁を表す。   When the automatic valve 68 is a fail-open type automatic valve, the condensed water W5 of the heat exchanger body 72 is automatically injected into the storage container cavity 61 through the flow path 59. When the automatic valve 69 is a fail-open type automatic valve, the condensed water W5 of the heat exchanger body 72 is automatically poured into the pressure suppression pool 62. Of the above automatic valves 67, 68, and 69, only one valve is a fail-open type valve and the remaining two valves are fail-close type valves in order to prevent backflow of mutual flow paths. And Here, the fail-close type valve means a valve whose return position is closed when power supply is cut off.

以上述べた本実施例によれば、第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、原子炉停止時の故障や事故時において、炉心５３や格納容器５１内部での除熱性能や圧力低減性能が低下するのを未然に防止できる。このため、本実施例によれば、原子炉の安全性が向上する。また、制御電源が失われても炉心５３や格納容器５１内部を自動的に冷却できるため、原子炉の信頼性が向上する。   According to the present embodiment described above, the same operational effects as the first embodiment can be obtained. Further, it is possible to prevent the heat removal performance and the pressure reduction performance inside the core 53 and the containment vessel 51 from being deteriorated in the event of a failure at the time of reactor shutdown or an accident. Therefore, according to this embodiment, the safety of the nuclear reactor is improved. Further, even if the control power source is lost, the inside of the reactor core 53 and the containment vessel 51 can be automatically cooled, so that the reliability of the nuclear reactor is improved.

図１７を用いて第７実施例を説明する。図１７は、本実施例に係るループヒートパイプ熱交換システムを原子炉の冷却システムに適用した例を表す縦断面図である。   A seventh embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a vertical cross-sectional view showing an example in which the loop heat pipe heat exchange system according to the present embodiment is applied to a reactor cooling system.

原子炉システムの基本的構成は、図１６で述べたと同様である。図１７では、説明の容易な理解のために、主蒸気管５４等の図示を省略している。本実施例では、格納容器５１内に一次側熱交換器２１を設ける。二次側熱交換器２２は、格納容器５１外に位置して、一次側熱交換器２１の設置高さよりも高い標高で設置される。二次側熱交換器２２は、ダクト７０内に配置されており、ダクト７０を通過する冷却風Ｇ５により空冷される。   The basic configuration of the reactor system is the same as that described in FIG. In FIG. 17, the main steam pipe 54 and the like are omitted for easy understanding of the description. In this embodiment, the primary heat exchanger 21 is provided in the storage container 51. The secondary side heat exchanger 22 is located outside the storage container 51, and is installed at an altitude higher than the installation height of the primary side heat exchanger 21. The secondary heat exchanger 22 is arranged in the duct 70 and is air-cooled by the cooling air G5 passing through the duct 70.

本実施例は、図１６の構成に比べて、熱交換器胴部７２、流路５８，５９，６０，６４，自動弁５７，６７，６８，６９を備えていない。一次側熱交換器２１および二次側熱交換器２２の構成と、各熱交換器２１，２２の接続構成と、蓄圧タンク１７の構成とは、第６実施例で述べたと同様であるため、説明を省略する。   This embodiment does not include the heat exchanger body 72, the flow paths 58, 59, 60, 64, and the automatic valves 57, 67, 68, 69 as compared with the configuration of FIG. Since the configurations of the primary side heat exchanger 21 and the secondary side heat exchanger 22, the connection configuration of the respective heat exchangers 21 and 22, and the configuration of the pressure accumulating tank 17 are the same as those described in the sixth embodiment, The description is omitted.

原子炉システムが通常運転している場合、伝熱管１、上部ヘッダ２、流路６、上部ヘッダ１２、伝熱管１１、下部ヘッダ１３、流路７、および下部ヘッダ３からなるループ流路と、流路１６と、蓄圧タンク１７の一部とをそれぞれ冷却水で満たしておき、自動弁２８と自動弁２９を閉じる。非凝縮性ガスは、ループ流路から取り除かれている。   When the nuclear reactor system is operating normally, a loop flow path including the heat transfer tube 1, the upper header 2, the flow path 6, the upper header 12, the heat transfer tube 11, the lower header 13, the flow path 7, and the lower header 3, The flow passage 16 and a part of the accumulator tank 17 are filled with cooling water, and the automatic valve 28 and the automatic valve 29 are closed. The non-condensable gas has been removed from the loop flow path.

原子炉の故障等で格納容器５１内が高温高圧になった場合は、自動弁２８と自動弁２９を開く。これにより、格納容器５１内の蒸気Ｇ６は、一次側熱交換器２１の伝熱管１の外表面で冷却され、凝縮する。   When the temperature inside the containment vessel 51 becomes high temperature and pressure due to a failure of the nuclear reactor or the like, the automatic valves 28 and 29 are opened. As a result, the steam G6 in the storage container 51 is cooled and condensed on the outer surface of the heat transfer tube 1 of the primary heat exchanger 21.

蒸気凝縮によって格納容器５１内の気相体積が減少するため、格納容器５１内の圧力が低下する。また、一次側熱交換器２１は、格納容器５１内で冷却装置として機能するため、格納容器５１内の温度が低下する。伝熱管１の外表面で生成された凝縮水Ｗ６は、格納容器５１内を落下し、圧力抑制プール６２や格納容器キャビティ６１へ流入する。   Since the vapor phase volume in the storage container 51 decreases due to vapor condensation, the pressure in the storage container 51 decreases. Moreover, since the primary side heat exchanger 21 functions as a cooling device in the storage container 51, the temperature in the storage container 51 decreases. The condensed water W6 generated on the outer surface of the heat transfer tube 1 drops inside the storage container 51 and flows into the pressure suppression pool 62 and the storage container cavity 61.

圧力抑制プール６２へ流入した凝縮水Ｗ６は、格納容器５１内部の圧力を低減するための蒸気凝縮用の冷却水や、圧力容器５２に冷却水を注水する非常用炉心冷却系（不図示）の原水として利用される。   Condensed water W6 that has flowed into the pressure suppression pool 62 is cooling water for steam condensation for reducing the pressure inside the containment vessel 51 and an emergency core cooling system (not shown) for injecting cooling water into the pressure vessel 52. Used as raw water.

また、格納容器キャビティ６１へ流入した凝縮水Ｗ６は、格納容器キャビティ６１内の冷却に使用される。さらに、落下して拡がった凝縮水Ｗ６は、その表面で格納容器５１内の蒸気が凝縮されることによって、格納容器５１内の圧力と温度の低減に寄与する。   The condensed water W6 that has flowed into the storage container cavity 61 is used for cooling the storage container cavity 61. Further, the condensed water W6 that has dropped and spread contributes to the reduction of the pressure and temperature inside the storage container 51 by condensing the steam inside the storage container 51 on the surface thereof.

一方、格納容器５１内の蒸気によって加熱された伝熱管１内の冷却水は、上述のように、温度差に起因する密度差と設置位置の差に起因する重力とにより、ループ流路内を自然に循環し、格納容器５１内の熱を外部へ排出する。   On the other hand, the cooling water in the heat transfer tube 1 heated by the steam in the storage container 51 flows through the loop flow path due to the density difference caused by the temperature difference and the gravity caused by the difference in the installation position as described above. It circulates naturally and discharges the heat in the storage container 51 to the outside.

沸騰熱伝達と凝縮熱伝達は、自然対流よりも熱伝達率が高いため、伝熱管１１内の蒸気凝縮で伝わった熱により、伝熱管１１の外表面の温度がさらに上昇する。これにより、空気Ｇ５への除熱量が増加する。   Since boiling heat transfer and condensation heat transfer have higher heat transfer rates than natural convection, the heat transferred by vapor condensation in the heat transfer tube 11 further raises the temperature of the outer surface of the heat transfer tube 11. As a result, the amount of heat removed from the air G5 increases.

この沸騰と凝縮過程は、ループ流路で継続するので、長期間にわたって、格納容器５１内部の熱を、格納容器５１の外部へ放熱することができる。原子炉システムの通常運転時では、循環ループ内が冷却水で満たされているため、ループ流路内に伝熱を阻害する非凝縮性ガスは存在しない。したがって、上述の沸騰、凝縮熱伝達において、熱伝達性能の低下を防止できる。   Since the boiling and condensing processes continue in the loop passage, the heat inside the storage container 51 can be radiated to the outside of the storage container 51 for a long period of time. During normal operation of the reactor system, since the circulation loop is filled with cooling water, there is no non-condensable gas that hinders heat transfer in the loop flow path. Therefore, in the above-mentioned boiling and condensation heat transfer, it is possible to prevent a decrease in heat transfer performance.

本実施例では、原子炉の故障等で自動弁２８，２９の遠隔操作機能が失われた場合であっても、自動弁２８および自動弁２９がフェイルオープン機能によって開弁する。これによって、本実施例のループヒートパイプ熱交換システムは、外部から制御を行う必要が無く、自動的に運転を開始して除熱動作を継続的に実行する。   In this embodiment, even if the remote control function of the automatic valves 28, 29 is lost due to a failure of the nuclear reactor, the automatic valves 28 and 29 are opened by the fail-open function. As a result, the loop heat pipe heat exchange system of the present embodiment does not need to be controlled from the outside and automatically starts operation to continuously perform the heat removal operation.

このように構成される本実施例も第６実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、第６実施例よりも構成を簡素化できるため、製造コストや信頼性を向上することができる。   This embodiment, which is configured as described above, also has the same effects as the sixth embodiment. Further, in the present embodiment, since the configuration can be simplified as compared with the sixth embodiment, manufacturing cost and reliability can be improved.

図１８を用いて第８実施例を説明する。図１８は、本実施例に係るループヒートパイプ熱交換システムを原子炉の冷却システムに適用した例を表す縦断面図である。   The eighth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a vertical cross-sectional view showing an example in which the loop heat pipe heat exchange system according to this example is applied to a reactor cooling system.

本実施例では、図１７で述べた構成において、一次側熱交換器２１を圧力抑制プール６２の内部に設置する。原子炉の通常運転時には、伝熱管１、上部ヘッダ２、流路６、上部ヘッダ１２、伝熱管１１、下部ヘッダ１３、流路７、および下部ヘッダ３からなるループ流路と、流路１６と、蓄圧タンク１７の一部とをそれぞれ冷却水で満たしておき、自動弁２８と自動弁２９を閉じる。   In the present embodiment, in the configuration described in FIG. 17, the primary heat exchanger 21 is installed inside the pressure suppression pool 62. At the time of normal operation of the nuclear reactor, a loop flow path including the heat transfer tube 1, the upper header 2, the flow path 6, the upper header 12, the heat transfer tube 11, the lower header 13, the flow path 7, and the lower header 3, and the flow path 16. , A part of the accumulator tank 17 is filled with cooling water, and the automatic valves 28 and 29 are closed.

原子炉の故障等で格納容器５１内が高温高圧状態になると、自動弁２８と自動弁２９を開く。圧力抑制プール６２内部の冷却水やウェットウェル気相空間６３内の蒸気は、伝熱管１の外表面で冷却される。   When the containment vessel 51 is in a high temperature and high pressure state due to a failure of the nuclear reactor or the like, the automatic valves 28 and 29 are opened. The cooling water in the pressure suppression pool 62 and the steam in the wet well vapor phase space 63 are cooled on the outer surface of the heat transfer tube 1.

伝熱管１での冷却により、圧力抑制プール６２の冷却水温度が低下する。さらに、ウェットウェル気相空間６３内の蒸気が伝熱管１で凝縮することで、ウェットウェル気相空間６３内部の圧力が低下する。   Due to the cooling in the heat transfer tube 1, the temperature of the cooling water in the pressure suppression pool 62 decreases. Further, the vapor in the wet well vapor phase space 63 is condensed in the heat transfer tube 1, so that the pressure inside the wet well vapor phase space 63 is lowered.

圧力抑制プール６２の冷却水温度が飽和温度よりも低下すると、冷却水表面の蒸気凝縮によって、ウェットウェル気相空間６３内部のさらに圧力が低下する。これにより、格納容器５１の空間部６５の蒸気がベント管６６を通って圧力抑制プール６２水中に引き込まれるため、格納容器５１内の圧力が低下する。   When the cooling water temperature of the pressure suppression pool 62 becomes lower than the saturation temperature, the pressure inside the wet well vapor phase space 63 further decreases due to vapor condensation on the surface of the cooling water. As a result, the steam in the space 65 of the storage container 51 is drawn into the water of the pressure suppression pool 62 through the vent pipe 66, so that the pressure inside the storage container 51 decreases.

ウェットウェル気相空間６３に接する伝熱管１外面で生じる凝縮水は、格納容器５１内部の圧力を低減するための蒸気凝縮用の冷却水や、圧力容器５２に冷却水を注水する非常用炉心冷却系（不図示）の原水として利用される。   Condensed water generated on the outer surface of the heat transfer tube 1 in contact with the wet well vapor space 63 is cooling water for steam condensation for reducing the pressure inside the containment vessel 51 or emergency core cooling for injecting cooling water into the pressure vessel 52. Used as raw water for system (not shown).

熱交換システムのループ流路内の熱流動と、二次側熱交換器２２の伝熱管１１から格納容器５１の外部雰囲気への放熱挙動とは、第７実施例と同様である。また、原子炉の制御電源を喪失して自動弁の遠隔操作機能が失われた場合の、自動弁２８および自動弁２９のフェイルオープン機能による、熱交換システムの自動起動（自動運転）や除熱動作の継続作用も第７実施例と同様である。   The heat flow in the loop flow path of the heat exchange system and the heat radiation behavior from the heat transfer tube 11 of the secondary side heat exchanger 22 to the outside atmosphere of the storage container 51 are the same as in the seventh embodiment. In addition, when the control power of the reactor is lost and the remote control function of the automatic valve is lost, the automatic opening (automatic operation) and heat removal of the heat exchange system are performed by the fail-open function of the automatic valves 28 and 29. The action continuing action is the same as in the seventh embodiment.

このように構成される本実施例も、第７実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、一次側熱交換器２１を圧力抑制プール６２内に設置するため、ウェットウェル気相空間６３内の圧力を下げることができ、原子炉の信頼性が向上する。   This embodiment, which is configured in this way, also exhibits the same effects as the seventh embodiment. Further, in this embodiment, since the primary side heat exchanger 21 is installed in the pressure suppression pool 62, the pressure in the wet well vapor phase space 63 can be lowered, and the reliability of the nuclear reactor is improved.

図１９を用いて第９実施例を説明する。図１９は、本実施例に係るループヒートパイプ熱交換システムを原子炉の冷却システムに適用した例を表す縦断面図である。   The ninth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a vertical cross-sectional view showing an example in which the loop heat pipe heat exchange system according to the present embodiment is applied to a reactor cooling system.

図１９では、原子炉の圧力容器５２の一部や、格納容器５１の壁面の一部のみを図示しているが、原子炉の全体構成は図１６から図１８に示したものと同様である。本実施例では、圧力容器５２内に、一次側熱交換器２１を設ける。   FIG. 19 shows only a part of the pressure vessel 52 of the nuclear reactor and a part of the wall surface of the containment vessel 51, but the overall configuration of the nuclear reactor is similar to that shown in FIGS. 16 to 18. . In this embodiment, the primary side heat exchanger 21 is provided in the pressure vessel 52.

格納容器５１の外部空間には、二次側熱交換器２２が設けられる。二次側熱交換器２２は、一次側熱交換器２１の設置高さより高い標高に位置して、ダクト７０内に設置されている。一次側熱交換器２１と二次側熱交換器２２の接続構成や、ループ流路と蓄圧タンク１７との接続構成は、図１７等で説明した通りである。   The secondary side heat exchanger 22 is provided in the external space of the storage container 51. The secondary side heat exchanger 22 is installed in the duct 70 at an altitude higher than the installation height of the primary side heat exchanger 21. The connection configuration of the primary side heat exchanger 21 and the secondary side heat exchanger 22 and the connection configuration of the loop flow path and the accumulator tank 17 are as described in FIG. 17 and the like.

原子炉の通常運転時では、伝熱管１、上部ヘッダ２、流路６、上部ヘッダ１２、伝熱管１１、下部ヘッダ１３、流路７、および下部ヘッダ３からなるループ流路と、流路１６と、蓄圧タンク１７の一部とをそれぞれ冷却水で満たしておき、自動弁２８と自動弁２９を閉じておく。   During normal operation of the nuclear reactor, the heat transfer tube 1, the upper header 2, the flow path 6, the upper header 12, the heat transfer tube 11, the lower header 13, the flow path 7, and the loop flow path including the lower header 3 and the flow path 16 And a part of the accumulator tank 17 are filled with cooling water, and the automatic valve 28 and the automatic valve 29 are closed.

特に、圧力容器５２から外部への放熱は、原子炉の通常運転時において熱効率を低下させるため、自動弁２８と自動弁２９とはできる限り圧力容器５２に近づけて設けると共に、自動弁２８と自動弁２９を閉止しておくことが重要となる。   In particular, heat radiation from the pressure vessel 52 to the outside lowers the thermal efficiency during normal operation of the nuclear reactor, so the automatic valve 28 and the automatic valve 29 are provided as close to the pressure vessel 52 as possible, and the automatic valve 28 and the automatic valve 28 are automatically provided. It is important to keep the valve 29 closed.

原子炉に故障が生じた場合等では、自動弁２８と自動弁２９を開く。炉心５３で発生した蒸気Ｇ７は、伝熱管１の外表面で冷却されて凝縮し、その凝縮水Ｗ７は圧力容器５２内の冷却水面に落下して混合する。発生した蒸気の凝縮による気相体積の減少で、圧力容器５２内の圧力は低下する。   When a failure occurs in the reactor, the automatic valves 28 and 29 are opened. The steam G7 generated in the core 53 is cooled and condensed on the outer surface of the heat transfer tube 1, and the condensed water W7 drops to the cooling water surface in the pressure vessel 52 to be mixed. The pressure in the pressure vessel 52 decreases due to the reduction of the vapor phase volume due to the condensation of the generated vapor.

さらに、凝縮水Ｗ７が伝熱管１の外表面で冷却されると、凝縮水Ｗ７の温度が冷却水の飽和温度よりも低下する。このため、凝縮水Ｗ７が混合した圧力容器５２内の冷却水温度も低下して、炉心５３の冷却が促進される。   Further, when the condensed water W7 is cooled on the outer surface of the heat transfer tube 1, the temperature of the condensed water W7 becomes lower than the saturation temperature of the cooling water. Therefore, the temperature of the cooling water in the pressure vessel 52 mixed with the condensed water W7 is also lowered, and the cooling of the core 53 is promoted.

本実施例におけるループヒートパイプ熱交換システムのループ流路内の自然循環挙動と、伝熱管１での沸騰開始後のループ流路から蓄圧タンク１７への冷却水の移動と、沸騰、凝縮熱伝達による伝熱管１から伝熱管１１への熱伝達と、格納容器５１外部への放熱挙動とは、第６実施例から第８実施例と同様である。   Natural circulation behavior in the loop flow passage of the loop heat pipe heat exchange system in the present embodiment, movement of cooling water from the loop flow passage to the accumulator tank 17 after boiling starts in the heat transfer tube 1, and boiling and condensation heat transfer The heat transfer from the heat transfer tube 1 to the heat transfer tube 11 and the heat dissipation behavior to the outside of the storage container 51 are the same as in the sixth to eighth embodiments.

また、原子炉の制御電源を喪失し弁の遠隔操作機能が失われた場合の、自動弁２８、自動弁２９のフェイルオープン機能による自動起動や除熱動作の継続も第６実施例から第８実施例と同様である。   Further, in the case where the control power source of the nuclear reactor is lost and the remote control function of the valve is lost, the automatic startup and the heat removal operation by the fail-open function of the automatic valves 28 and 29 are continued from the sixth embodiment to the eighth embodiment. It is similar to the embodiment.

このように構成される本実施例によれば、第７実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、ループヒートパイプ熱交換システムの運転によって圧力容器５２内の圧力を低下させることができる。   According to this embodiment configured in this way, the same operational effects as the seventh embodiment are achieved. Further, in this embodiment, the pressure inside the pressure vessel 52 can be reduced by operating the loop heat pipe heat exchange system.

図２０を用いて第１０実施例を説明する。図２０は、本実施例に係るループヒートパイプ熱交換システムを原子炉の冷却システムに適用した例を表す縦断面図である。   A tenth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a vertical cross-sectional view showing an example in which the loop heat pipe heat exchange system according to the present embodiment is applied to a reactor cooling system.

図２０では、原子炉の構成の一部を示すが、原子炉の全体構成は図１６から図１９に示したものと同様である。   FIG. 20 shows a part of the configuration of the nuclear reactor, but the overall configuration of the nuclear reactor is similar to that shown in FIGS. 16 to 19.

本実施例では、流路６に複数の自動弁２８ａ，２８ｂを設けると共に、流路７には複数の自動弁２９ａ，２９ｂを設ける。これら各自動弁２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂは、異なる配電系統に繋がる配電盤７３，配電盤７４に接続されている。即ち、自動弁２８ａ，２９ａは、一方の配電盤７３に接続されており、自動弁２８ｂ，２９ｂは他方の配電盤７４に接続されている。   In this embodiment, the flow path 6 is provided with a plurality of automatic valves 28a and 28b, and the flow path 7 is provided with a plurality of automatic valves 29a and 29b. These automatic valves 28a, 28b, 29a, 29b are connected to a switchboard 73 and a switchboard 74 connected to different power distribution systems. That is, the automatic valves 28a and 29a are connected to one switchboard 73, and the automatic valves 28b and 29b are connected to the other switchboard 74.

ここで、自動弁と配電系統の数は、「２」に限定しない。例えば、それぞれ２つずつの自動弁へ給電する３つの系統、または４つの系統を備えてもよい。各系統に設ける自動弁の数も２台に限らず、３台以上でもよい。   Here, the number of automatic valves and power distribution systems is not limited to “2”. For example, three systems or four systems for supplying power to two automatic valves each may be provided. The number of automatic valves provided in each system is not limited to two and may be three or more.

原子炉の通常運転中は、ループヒートパイプ熱交換システムのループ流路が冷却水で満たされており、各自動弁はそれぞれ閉じている。もしも、流路６，７に設けられている自動弁がそれぞれ１つずつであり、それら自動弁が同一の配電系統に繋がっている場合は、配電系統に故障が生じると、流路６，７に一つずつ設けられた自動弁がフェイルオープン機能により開弁し、流路６，７が開く。従って、圧力容器５２内の冷却水や蒸気の熱が流路６，７を介して格納容器５１の外部へ輸送されて、放熱されてしまい、原子炉システムの熱効率が低下する。   During normal operation of the reactor, the loop flow path of the loop heat pipe heat exchange system is filled with cooling water, and each automatic valve is closed. If there is one automatic valve provided in each of the flow paths 6 and 7 and these automatic valves are connected to the same power distribution system, if a failure occurs in the power distribution system, the flow paths 6, 7 The automatic valves provided one by one are opened by the fail-open function, and the flow paths 6 and 7 are opened. Therefore, the heat of the cooling water or steam in the pressure vessel 52 is transported to the outside of the containment vessel 51 via the flow paths 6 and 7 and radiated, and the thermal efficiency of the nuclear reactor system is reduced.

これに対し、本実施例では、流路６，７を異なる複数の配電系統に接続された複数の自動弁で開閉する構成のため、いずれか一つの配電系統に障害が生じた場合であっても、流路６，７の閉止を保持することができる。従って、原子炉の通常運転時に、熱効率が低下するのを防止できる。   On the other hand, in the present embodiment, since the flow paths 6 and 7 are opened and closed by a plurality of automatic valves connected to a plurality of different power distribution systems, it is possible that a failure occurs in any one power distribution system. Also, it is possible to keep the passages 6 and 7 closed. Therefore, it is possible to prevent the thermal efficiency from decreasing during normal operation of the nuclear reactor.

このように構成される本実施例も第７実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、原子炉の通常運転時において、熱効率が低下するのを防止できる。なお、ループヒートパイプ熱交換システムの流路６，７をそれぞれ異なる複数の配電系統に繋がる複数の自動弁によって開閉する構成は、第６〜第９実施例のいずれにも適用可能である。   This embodiment, which is configured in this way, also has the same effects as the seventh embodiment. Further, in this embodiment, it is possible to prevent the thermal efficiency from decreasing during normal operation of the nuclear reactor. The configuration of opening and closing the flow paths 6 and 7 of the loop heat pipe heat exchange system by a plurality of automatic valves connected to a plurality of different power distribution systems can be applied to any of the sixth to ninth embodiments.

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例を含むことができる。例えば、上記実施形態は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。なお、本実施形態に含まれる技術的特徴は、特許請求の範囲に記載した組合せ以外にも組み合わせることができる。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can include various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment. Further, it is possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Furthermore, it is possible to add / delete / replace other configurations with respect to a part of the configurations of the respective embodiments. Note that the technical features included in the present embodiment can be combined in addition to the combinations described in the claims.

本実施形態には、以下のような方法の発明も含まれている。ただし、以下の表現は例示であって、以下に記載する方法発明に限定しない。   The present invention also includes the invention of the following method. However, the following expressions are examples, and the present invention is not limited to the method inventions described below.

「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の使用方法であって、
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。」 "A method of using a loop heat pipe heat exchange system that transports heat by the density difference of working fluid,
The loop heat pipe heat exchange system includes a first heat exchanger provided in a heating source and having a first heat transfer tube, a second heat exchanger provided in a cooling source and having a second heat transfer tube, and the first heat exchanger. A first flow path connecting an outlet of the heat transfer tube and an inlet of the second heat transfer tube, and a second path connecting an outlet of the second heat transfer tube and an inlet of the first heat transfer tube A pressure accumulator tank connected in the middle of the second flow path,
The first heat transfer tube, the second heat transfer tube, the first flow path, the second flow path, and part of the accumulator tank are filled with a working fluid in advance before the system is activated.
Operation method of loop heat pipe heat exchange system. "

「原子炉に用いるループヒートパイプ熱交換システムの運転方法であって、
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。」 "A method of operating a loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor,
The nuclear reactor is equipped with a nuclear fuel mounted core, a pressure vessel containing the core, a main steam pipe for sending steam generated in the core to a turbine, a containment vessel containing the pressure vessel, and the containment vessel. An inner space portion, a dry well, a partial space in the storage container is partitioned into a closed space, a wet well having a water pool, and a vent pipe communicating the dry well and the pool water of the wet well. Out,
The loop heat pipe heat exchange system is provided in the pressure vessel, has a first heat exchanger having a first heat transfer tube, and the containment vessel at a position higher than the installation position in the height direction of the first heat exchanger. A second heat exchanger provided outside the first heat transfer tube, having a second heat transfer tube, a first flow path connecting an outlet of the first heat transfer tube and an inlet of the second heat transfer tube, and the second heat transfer tube Second flow path that connects the outflow port of the first heat transfer tube to the outflow port of the first heat transfer tube, a pressure accumulation tank that is located outside the storage container and that is connected in the middle of the second flow path, and the second flow path. And a second isolation valve which is provided in the middle of the path and which is normally closed and which is opened when the driving power is stopped,
A working fluid is filled in advance in the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, the first flow path, the second flow path, and a part of the accumulator tank.
Operation method of loop heat pipe heat exchange system for nuclear reactor. "

「原子炉に用いるループヒートパイプ熱交換システムの運転方法であって、
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。」 "A method of operating a loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor,
The nuclear reactor is equipped with a nuclear fuel mounted core, a pressure vessel containing the core, a main steam pipe for sending steam generated in the core to a turbine, a containment vessel containing the pressure vessel, and the containment vessel. An inner space portion, a dry well, a partial space in the storage container is partitioned into a closed space, a wet well having a water pool, and a vent pipe communicating the dry well and the pool water of the wet well. Out,
The loop heat pipe heat exchange system is provided in the dry well, has a first heat exchanger having a first heat transfer tube, and the storage container at a position higher than a height direction installation position of the first heat exchanger. A second heat exchanger provided outside the first heat transfer tube, having a second heat transfer tube, a first flow path connecting an outlet of the first heat transfer tube and an inlet of the second heat transfer tube, and the second heat transfer tube Second flow path that connects the outflow port of the first heat transfer tube to the outflow port of the first heat transfer tube, a pressure accumulation tank that is located outside the storage container and that is connected in the middle of the second flow path, and the second flow path. And a second isolation valve provided in the middle of the path,
A working fluid is filled in advance in the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, the first flow path, the second flow path, and a part of the accumulator tank.
Operation method of loop heat pipe heat exchange system for nuclear reactor. "

１：第１伝熱管、６：第１流路、７：第２流路、８：第１隔離弁、９：第２隔離弁、１１：第２伝熱管、１６：第３流路、１７：蓄圧タンク、２０：逆止弁、２１：第１熱交換器、２２：第２熱交換器、２３：加熱源、２４：冷却源、２８：第１隔離弁、２９：第２隔離弁、３３：リリーフ弁   1: 1st heat transfer tube, 6: 1st flow path, 7: 2nd flow path, 8: 1st isolation valve, 9: 2nd isolation valve, 11: 2nd heat transfer tube, 16: 3rd flow path, 17 : Accumulator tank, 20: check valve, 21: first heat exchanger, 22: second heat exchanger, 23: heating source, 24: cooling source, 28: first isolation valve, 29: second isolation valve, 33: Relief valve

Claims (17)

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、
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、
前記第１伝熱管と前記第１流路と前記第２伝熱管と前記第２流路とからループ流路が構成され、
前記ループ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おり、
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、運転開始時に開弁し、
前記第３流路には、運転開始時に前記第１隔離弁と前記第２隔離弁とを開弁したときに前記ループ流路から前記蓄圧タンクへ向かう流れを堰き止めると共に、所定圧で開弁するリリーフ弁を設けた、
ループヒートパイプ熱交換システム。 A loop heat pipe heat exchange system that transports heat by the density difference of working fluid,
A first heat exchanger provided in the heating source and having a first heat transfer tube;
A second heat exchanger provided in the cooling source and having a second heat transfer tube;
A first flow path connecting an outlet of the first heat transfer tube and an inlet of the second heat transfer tube;
A second flow path connecting the outlet of the second heat transfer tube and the inlet of the first heat transfer tube;
A pressure storage tank connected in the middle of the second flow path,
Equipped with
The accumulator tank is connected in the middle of the second flow path via a third flow path,
The first flow path is provided with a first isolation valve which is normally closed and is opened when the driving power supply is stopped.
The second flow path is provided with a second isolation valve which is normally closed and which is opened when the driving power supply is stopped.
A loop flow path is configured from the first heat transfer tube, the first flow path, the second heat transfer tube, and the second flow path,
A portion of the accumulator tank and the loop flow path is filled with pre working fluid before starting operation,
The first isolation valve and the second isolation valve are closed before the start of operation and opened at the start of operation,
In the third flow passage, when the first isolation valve and the second isolation valve are opened at the start of operation, the flow from the loop flow passage to the accumulator tank is blocked and the valve is opened at a predetermined pressure. Equipped with a relief valve to
Loop heat pipe heat exchange system. 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。 The front Symbol third channel, allowing the second flow path side flow working fluid to the accumulator tank, check valve provided to prevent from the accumulator tank working fluid from flowing into the second flow path side Has been
Before starting operation, the working fluid is also filled in advance in the third flow path,
The loop heat pipe heat exchange system according to claim 1. 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。 A steam energy conversion device for converting steam energy into electric energy is provided in the middle of the first flow path,
Furthermore, a bypass flow path that bypasses the steam energy conversion device is provided,
The working fluid flowing through the first flow passage can be selectively supplied to either the vapor energy conversion device or the bypass flow passage,
The loop heat pipe heat exchange system according to claim 1. 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。 In the second flow path, an orifice is provided at a position downstream of a connection point between the second flow path and the third flow path.
The loop heat pipe heat exchange system according to claim 1 . 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。 At least one branch channel is formed in the middle of the second channel, and the second isolation valves having different channel cross-sectional areas are provided in the second channel and the branch channel, respectively.
At the start of operation, the second isolation valve having the smaller flow passage cross-sectional area of the plurality of second isolation valves is opened first.
The loop heat pipe heat exchange system according to claim 1 . 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。 The second heat exchanger is installed at a higher position than the first heat exchanger,
The loop heat pipe heat exchange system according to claim 1. 前記蓄圧タンクは、前記第２熱交換器よりも高い位置に設置され、The accumulator tank is installed at a position higher than the second heat exchanger,
前記蓄圧タンクには、前記ループ流路の圧力が当該ループ流路または前記蓄圧タンクの耐圧に近づくと開弁する安全弁を設け、The accumulator tank is provided with a safety valve that opens when the pressure in the loop passage approaches the pressure resistance of the loop passage or the accumulator tank,
前記第３流路は、前記蓄圧タンクから下方に向かって延びている、The third flow path extends downward from the accumulator tank.
請求項６に記載のループヒートパイプ熱交換システム。The loop heat pipe heat exchange system according to claim 6. 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、
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、
前記第１伝熱管と前記第１流路と前記第２伝熱管と前記第２流路とからループ流路が構成され、
前記ループ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おり、
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、運転開始時に開弁し、
前記第３流路には、運転開始時に前記第１隔離弁と前記第２隔離弁とを開弁したときに前記ループ流路から前記蓄圧タンクへ向かう流れを堰き止めると共に、所定圧で開弁するリリーフ弁を設けた、
原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 A loop heat pipe heat exchange system used in a nuclear reactor,
The nuclear reactor is equipped with a nuclear fuel mounted core, a pressure vessel containing the core, a main steam pipe for sending steam generated in the core to a turbine, a containment vessel containing the pressure vessel, and the containment vessel. An inner space portion, a dry well, a partial space in the storage container is partitioned into a closed space, a wet well having a water pool, and a vent pipe communicating the dry well and the pool water of the wet well. Out,
A first heat exchanger provided in the pressure vessel and having a first heat transfer tube;
A second heat exchanger provided outside the storage container at a position higher than the installation position in the height direction of the first heat exchanger and having a second heat transfer tube;
A first flow path connecting an outlet of the first heat transfer tube and an inlet of the second heat transfer tube;
A second flow path connecting an outlet of the second heat transfer tube and an inlet of the first heat transfer tube;
A pressure accumulator tank located outside the storage container and connected in the middle of the second flow path;
A second isolation valve provided in the middle of the second flow path, which is normally closed and which is opened when the driving power supply is stopped;
Equipped with
The accumulator tank is connected in the middle of the second flow path via a third flow path,
The first flow path is provided with a first isolation valve which is normally closed and is opened when the driving power supply is stopped.
The second flow path is provided with a second isolation valve which is normally closed and which is opened when the driving power supply is stopped.
A loop flow path is configured from the first heat transfer tube, the first flow path, the second heat transfer tube, and the second flow path,
A portion of the accumulator tank and the loop flow path is filled with pre working fluid before starting operation,
The first isolation valve and the second isolation valve are closed before the start of operation and opened at the start of operation,
In the third flow passage, when the first isolation valve and the second isolation valve are opened at the start of operation, the flow from the loop flow passage to the accumulator tank is blocked and the valve is opened at a predetermined pressure. Equipped with a relief valve to
Loop heat pipe heat exchange system for nuclear reactor. 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８に記載の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 The accumulator tank is connected in the middle of the second flow path via a third flow path,
The third flow passage is provided with a check valve that allows the working fluid to flow from the second flow passage side to the pressure accumulation tank and prevents the working fluid from flowing from the pressure accumulation tank to the second flow passage side. And
The loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor according to claim 8 , wherein the working fluid is also filled in advance in the third flow path before the operation of the nuclear reactor. 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、
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、
前記第１伝熱管と前記第１流路と前記第２伝熱管と前記第２流路とからループ流路が構成され、
前記ループ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おり、
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、運転開始時に開弁し、
前記第３流路には、運転開始時に前記第１隔離弁と前記第２隔離弁とを開弁したときに前記ループ流路から前記蓄圧タンクへ向かう流れを堰き止めると共に、所定圧で開弁するリリーフ弁を設けた、
原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 A loop heat pipe heat exchange system used in a nuclear reactor,
The nuclear reactor is equipped with a nuclear fuel mounted core, a pressure vessel containing the core, a main steam pipe for sending steam generated in the core to a turbine, a containment vessel containing the pressure vessel, and the containment vessel. An inner space portion, a dry well, a partial space in the storage container is partitioned into a closed space, a wet well having a water pool, and a vent pipe communicating the dry well and the pool water of the wet well. Out,
A first heat exchanger provided in the dry well and having a first heat transfer tube;
A second heat exchanger provided outside the storage container at a position higher than the installation position in the height direction of the first heat exchanger and having a second heat transfer tube;
A first flow path connecting an outlet of the first heat transfer tube and an inlet of the second heat transfer tube;
A second flow path connecting an outlet of the second heat transfer tube and an inlet of the first heat transfer tube;
A pressure accumulator tank located outside the storage container and connected in the middle of the second flow path;
A second isolation valve provided in the middle of the second flow path;
Equipped with
The accumulator tank is connected in the middle of the second flow path via a third flow path,
The first flow path is provided with a first isolation valve which is normally closed and is opened when the driving power supply is stopped.
The second flow path is provided with a second isolation valve which is normally closed and which is opened when the driving power supply is stopped.
A loop flow path is configured from the first heat transfer tube, the first flow path, the second heat transfer tube, and the second flow path,
A portion of the accumulator tank and the loop flow path is filled with pre working fluid before starting operation,
The first isolation valve and the second isolation valve are closed before the start of operation and opened at the start of operation,
In the third flow passage, when the first isolation valve and the second isolation valve are opened at the start of operation, the flow from the loop flow passage to the accumulator tank is blocked and the valve is opened at a predetermined pressure. Equipped with a relief valve to
Loop heat pipe heat exchange system for nuclear reactor. 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１０に記載の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 The accumulator tank is connected in the middle of the second flow path via a third flow path,
The third flow passage is provided with a check valve that allows the working fluid to flow from the second flow passage side to the pressure accumulation tank and prevents the working fluid from flowing from the pressure accumulation tank to the second flow passage side. And
The loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor according to claim 10 , wherein the working fluid is also filled in advance in the third flow path before the operation of the nuclear reactor. 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１０または１１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。 A casing for condensing the vapor of the working fluid flowing from the main steam pipe through the introduction flow path on the outer surface side of the first heat transfer pipe is provided outside the first heat transfer pipe,
Providing a wet well side return flow path for supplying the working fluid in the casing into the wet well,
A wet well side isolation valve is provided in the introduction channel,
Loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor according to any one of claims 10 or 1 1. 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、
前記格納容器側戻し流路には格納容器キャビティ側隔離弁を設ける、
請求項１０または１１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。 On the outside of the first heat transfer tube, a casing for condensing the steam of the working fluid flowing from the main steam tube through the introduction flow channel on the heating surface side of the first heat transfer tube is provided.
Containment side return flow path for supplying working fluid to the store vessel cavity in the casing is provided,
The containment vessel side return flow path is provided with a containment vessel cavity side isolation valve,
Loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor according to any one of claims 10 or 1 1. 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、
前記圧力容器側戻し流路には圧力容器側隔離弁を設ける、
請求項１０または１１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。 On the outside of the first heat transfer tube, a casing for condensing the steam of the working fluid flowing from the main steam tube through the introduction flow channel on the heating surface side of the first heat transfer tube is provided.
Providing a pressure vessel side return flow path for supplying the working fluid in the casing to the pressure vessel,
The pressure vessel side return passage is provided with a pressure vessel side isolation valve,
Loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor according to any one of claims 10 or 1 1. 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１２〜１４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。 Forming a cooling duct for supplying cooling air to the second heat transfer tube;
Claim 1 2-1 loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor according to any one of 4. 前記第１流路の途中には第１隔離弁を設ける、
請求項１０〜１５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。 A first isolation valve is provided in the middle of the first flow path,
Claim 1 0-1 5 loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor according to any one of. 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１に記載の原子炉用ループヒートパイプ熱交換システム。 The first isolation valve and the second isolation valve are configured as fail-open type automatic valves that are normally closed and open when the driving power supply is stopped.
The loop heat pipe heat exchange system for a nuclear reactor according to claim 1.
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