JP2002202394A - 原子炉 - Google Patents
原子炉Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
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- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
提供すること。 【解決手段】 原子炉容器12内に貯留された一次冷却
水に浸漬された炉心14と、原子炉容器12内において
炉心14の上方部位に配設された蒸気発生器16とを具
備し、炉心14から放出される原子力エネルギにより一
次冷却水を加熱して沸騰させ、発生した蒸気により蒸気
発生器12内を流通する二次冷却水を加熱して蒸気を発
生させるようにした。
Description
原子炉容器内に蒸気発生器を配設した原子炉に関する。
子炉容器内に一次冷却水を充満して高圧の熱水を生成
し、この高温、高圧の一次冷却水により蒸気発生器にお
いて二次冷却水を加熱し蒸気を生成する。このように、
PWR型の原子炉は、炉心と直接接触する一次冷却水
と、蒸気を生成する二次冷却水とを分離することによ
り、放射能汚染の発生を防止するようになっている。
の原子炉では、原子炉容器と蒸気発生器との間で高温、
高圧の一次冷却水を循環させる一次系配管が長くなるの
で、この一次系配管の破断による放射能汚染の可能性が
あり、その安全性を確保するための付帯設備が必要とな
る。
することを技術課題としており、一次系配管破断の可能
性を除去した原子炉を提供することを目的としている。
は、原子炉容器内に貯留された一次冷却水に浸漬された
炉心と、前記原子炉容器内において前記炉心の上方部位
に配設された蒸気発生器とを具備し、前記炉心から放出
される原子力エネルギにより前記一次冷却水を加熱して
沸騰させ、発生した蒸気により前記蒸気発生器内を流通
する二次冷却水を加熱して蒸気を発生させるようにした
原子炉を要旨とする。
蒸気を生成するための蒸気発生器を原子炉容器内に配設
したために、従来のPWRプラントのように、高温、高
圧の一次系水を原子炉と蒸気発生器との間で循環させる
ための一次系配管が不要となる。従って、一次系配管の
安全確保のための付帯設備が不要となる。また、原子炉
が蒸気発生器を備えているために、プラントを小型化で
きる。
二次冷却水を受ける入口ヘッダと、前記入口ヘッダに連
通し前記二次冷却水が流通して前記一次冷却水の蒸気と
の熱交換により二次冷却水の蒸気を発生させる複数の熱
交換チューブと、前記熱交換チューブに連通して熱交換
チューブにおいて発生した二次冷却水の蒸気を受ける出
口ヘッダとを具備するようにできる。そして、前記熱交
換チューブは水平直線状または環状に延設することがで
きる。
合には、前記入口ヘッダと出口ヘッダは直径を挟んだ両
側に配設し、前記環状の熱交換チューブを前記入口ヘッ
ダと出口ヘッダとの間で中心を見込む角度が180°を
越えない範囲で円弧状に延設させる、または、前記入口
ヘッダと出口ヘッダとを互いに隣接させて配設し、前記
環状の熱交換チューブを前記入口ヘッダと出口ヘッダと
の間で中心を見込む角度が180°を越える範囲で円弧
状に延設させるようにできる。
る、或いは、鉛直の中心軸線を含む平面による断面にお
いて中心部が高く周辺部が低くなる概ね円錐台状に形成
することができる。更に、前記環状の熱交換チューブ
は、前記入口ヘッダと出口ヘッダを結ぶ直径から両側部
に線対称に前記熱交換チューブの中央部分を上方に持ち
上げた逆U字形状を呈するようにできる。
ダから下降し、次いで出口ヘッダへ向けて上昇する概ね
U字形状に形成してもよい。
の実施形態を説明する。先ず、図1を参照すると、本発
明の好ましい実施形態による原子炉10は、原子炉容器
12内の下方部位に炉心14が配設されており、炉心1
4の周囲にはダウンカマー16が配設されている。原子
炉容器12内において炉心14は一次冷却水に浸漬され
ている(図1において一次冷却水の液面レベルが二点差
線Lにて指示されている)。炉心14での核分裂により
多量のエネルギーが放出され、一次冷却水が加熱され
る。これにより、原子炉容器12内に貯留されている一
次冷却水には、図1において実線の矢印Cで示すよう
に、炉心14が配置されている原子炉容器12内の中心
部分に上昇流が形成され、ダウンカマー16の外側に下
降流が形成される。一次冷却水の一部は、炉心12によ
る加熱のために蒸発する(図1において蒸気が破線Sで
示されている)。
より詳細には一次冷却水の液面レベルLより高い位置に
蒸気発生器としての熱交換器18が配設されている。熱
交換器18には原子炉10の外部から二次冷却水が供給
され、熱交換器18において、蒸気Sとの熱交換により
加熱され、蒸発して二次冷却水の蒸気または二次系蒸気
として原子炉10の外部、例えば蒸気タービンへ取り出
される。一方、一次冷却水の蒸気Sは一次冷却水との熱
交換により冷却されて、凝縮水Dとなって重力により落
下する。
容器12内に蒸気発生器としての熱交換器18を有して
いるために、従来技術によるPWR型の原子炉のように
原子炉容器の外部に長い配管を有していない。従って、
配管の破断による放射能汚染の可能性が格段に低減され
る。
形態とすることができる。例えば、図2を参照すると、
熱交換器100は、二次冷却水が流通して前記一次冷却
水の蒸気との熱交換により二次冷却水の蒸気を発生させ
る複数の熱交換チューブ102と、熱交換チューブ10
2の一端に連結された入口ヘッダ104、他端に連結さ
れた出口ヘッダ106とを有している。入口ヘッダ10
4へ供給された二次形冷却水は、入口ヘッダ104から
熱交換チューブ102内を流通し、熱交換チューブ10
2において加熱されて蒸気または蒸気−水の二相流とな
って出口ヘッダ106へ流入する。
直線状の管とすることができる。然しながら、熱交換器
100は、図6に示すように、入口ヘッダ104および
出口ヘッダ106を最も低い位置に配置し、熱交換チュ
ーブ102の中央部分を上方に持ち上げた逆U字形状と
することができる。こうすることにより、熱交換チュー
ブ102の表面に付着した一次系蒸気の凝縮水が熱交換
チューブ102の表面を伝って落下しやすくなる。熱交
換チューブ102の端部を原子炉容器12内の可及的外
側に配置することにより、凝縮水Dの大部分をダウンカ
マー16の外側に落下させ、原子炉容器12内に貯留さ
れている一次冷却水の下降流へ合流するようにもでき
る。
交換器の他の例が図示されている。図3の実施形態によ
る熱交換器110は、二次冷却水が流通して前記一次冷
却水の蒸気との熱交換により二次冷却水の蒸気を発生さ
せる複数の熱交換チューブ112と、熱交換チューブ1
12の一端に連結された入口ヘッダ114、他端に連結
された出口ヘッダ116とを有している。熱交換チュー
ブ112は入口ヘッダ114から下降し、最下部にある
概ね半円形の湾曲部112aを経て出口ヘッダ116へ
向けて上昇する概ねU字形状に形成されている。図3に
示す熱交換器110を原子炉容器12内に配置する場合
には、図7に示すように、炉心14の上方の空間におい
て湾曲部112aを炉心14に最も近い位置に配置し、
入口ヘッダ114および出口ヘッダ116を原子炉容器
12の内側または外側において原子炉容器12の天井壁
12aに隣接するように配置する。
交換器の更に他の例が図示されている。図4の実施形態
による熱交換器120は、二次冷却水が流通して前記一
次冷却水の蒸気との熱交換により二次冷却水の蒸気を発
生させる複数の熱交換チューブ122と、熱交換チュー
ブ122の一端に連結された入口ヘッダ124、他端に
連結された出口ヘッダ126とを有している。図4の実
施形態では、熱交換チューブ122は環状に延設されて
おり、かつ、入口ヘッダ124と出口ヘッダ126は互
いに直径を挟んだ両側に配設されている。従って、熱交
換チューブ122は入口ヘッダ124と出口ヘッダ12
6との間で中心を見込む角度が180°を越えない範囲
で円弧状に延設されることとなる。入口ヘッダ124へ
供給された二次形冷却水は、入口ヘッダ124から二手
に分かれて熱交換チューブ122内を反対方向に流通
し、熱交換チューブ122において加熱されて蒸気また
は蒸気−水の二相流となって出口ヘッダ126へ流入す
る。熱交換器120を環状に形成することにより、一次
冷却水の凝縮水Dの大部分をダウンカマー16の外側に
落下させ、原子炉容器12内に貯留されている一次冷却
水の下降流へ合流するようにできる。また、炉心14の
ための制御棒(図示せず)を原子炉10の上方部から熱
交換器120を横断させて鉛直方向に上下に移動するよ
うに配置することが可能となる。
に概ね水平に延設された円弧状の管とすることができ
る。然しながら、熱交換器120は、図9に示すよう
に、鉛直の中心軸線Oを含む平面による断面において中
心部が高く周辺部が低くなる概ね円錐台状に形成するこ
とができる。これにより、一次系蒸気の凝縮水Dが熱交
換チューブ122の表面を伝って落下しやすくなる。更
に、図6に示すように、入口ヘッダ124と出口ヘッダ
126とを結ぶ直線に対して線対称に熱交換チューブ1
22の中央部分を上方に持ち上げた逆U字形状としても
よい。こうすることにより、熱交換チューブ122の表
面に付着した一次系蒸気の凝縮水Dが熱交換チューブ1
22の表面を伝って落下しやすくなる。
交換器の更に他の例が図示されている。図5の実施形態
による熱交換器130は、二次冷却水が流通して前記一
次冷却水の蒸気との熱交換により二次冷却水の蒸気を発
生させる複数の熱交換チューブ132と、熱交換チュー
ブ132の一端に連結された入口ヘッダ134、他端に
連結された出口ヘッダ136とを有している。図5の実
施形態では、熱交換チューブ132は環状に延設されて
おり、かつ、入口ヘッダ134と出口ヘッダ136は互
いに隣接して配設されている。従って、熱交換チューブ
132は入口ヘッダ134と出口ヘッダ136との間で
中心を見込む角度が180°を越える範囲で円弧状に延
設されることとなる。入口ヘッダ134へ供給された二
次形冷却水は、入口ヘッダ134から熱交換チューブ1
32に沿って流通する間に加熱されて蒸気または蒸気−
水の二相流となって出口ヘッダ136へ流入する。熱交
換器130を環状に形成することにより、一次冷却水の
凝縮水Dの大部分をダウンカマー16の外側に落下さ
せ、原子炉容器12内に貯留されている一次冷却水の下
降流へ合流するようにできる。また、炉心14のための
制御棒(図示せず)を原子炉10の上方部から熱交換器
130を横断させて鉛直方向に上下に移動するように配
置することが可能となる。
ューブ122と同様に、図8に示すように概ね水平に延
設された円弧状の管とすることができる。然しながら、
熱交換器130は、図9に示すように、鉛直の中心軸線
Oを含む平面による断面において中心部が高く周辺部が
低くなる概ね円錐台状に形成することができる。これに
より、一次系蒸気の凝縮水Dが熱交換チューブ132の
表面を伝って落下しやすくなる。更に、図6に示すよう
に、入口ヘッダ134と出口ヘッダ136とを結ぶ直線
に対して線対称に熱交換チューブ132の中央部分を上
方に持ち上げた逆U字形状としてもよい。こうすること
により、熱交換チューブ132の表面に付着した一次系
蒸気の凝縮水Dが熱交換チューブ132の表面を伝って
落下しやすくなる。
ための蒸気発生器を原子炉容器内に配設したために、従
来のPWRプラントのように、高温、高圧の一次系水を
原子炉と蒸気発生器との間で循環させるための一次系配
管が不要となる。従って、一次系配管の安全確保のため
の付帯設備が不要となる。また、原子炉が蒸気発生器を
備えているために、プラントを小型化できる。
断面図である。
態を示す略図である。
示す略図である。
態を示す略図である。
態を示す略図である。
態を示す図であり、図2、4、5に示す熱交換器と組み
合わせた実施形態による原子炉の略示断面図である。
態を示す図であり、図3に示す熱交換器と組み合わせた
実施形態による原子炉の略示断面図である。
態を示す図であり、図4、5に示す熱交換器と組み合わ
せた実施形態による原子炉の略示断面図である。
態を示す図であり、図4、5に示す熱交換器と組み合わ
せた他の実施形態による原子炉の略示断面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 原子炉容器内に貯留された一次冷却水に
浸漬された炉心と、前記原子炉容器内において前記炉心
の上方部位に配設された蒸気発生器とを具備し、前記炉
心から放出される原子力エネルギにより前記一次冷却水
を加熱して沸騰させ、発生した蒸気により前記蒸気発生
器内を流通する二次冷却水を加熱して蒸気を発生させる
ようにした原子炉。 - 【請求項2】 前記蒸気発生器は、前記原子炉の外部か
ら二次冷却水を受ける入口ヘッダと、前記入口ヘッダに
連通し前記二次冷却水が流通して前記一次冷却水の蒸気
との熱交換により二次冷却水の蒸気を発生させる複数の
熱交換チューブと、前記熱交換チューブに連通して熱交
換チューブにおいて発生した二次冷却水の蒸気を受ける
出口ヘッダとを具備する請求項1に記載の原子炉。 - 【請求項3】 前記熱交換チューブが水平直線状に延設
されている請求項2に記載の原子炉。 - 【請求項4】 前記熱交換チューブが環状に延設されて
いる請求項2に記載の原子炉。 - 【請求項5】 前記入口ヘッダと出口ヘッダは直径を挟
んだ両側に配設されており、前記環状の熱交換チューブ
は前記入口ヘッダと出口ヘッダとの間で中心を見込む角
度が180°を越えない範囲で円弧状に延設されている
請求項4に記載の原子炉。 - 【請求項6】 前記入口ヘッダと出口ヘッダは互いに隣
接させて配設されており、前記環状の熱交換チューブは
前記入口ヘッダと出口ヘッダとの間で中心を見込む角度
が180°を越える範囲で円弧状に延設されている請求
項4に記載の原子炉。 - 【請求項7】 前記環状の熱交換チューブは水平に延設
されている請求項4から6の何れか1項に記載の原子
炉。 - 【請求項8】 前記環状の熱交換チューブは、鉛直の中
心軸線を含む平面による断面において中心部が高く周辺
部が低くなる概ね円錐台状に形成されている請求項4か
ら6の何れか1項に記載の原子炉。 - 【請求項9】 前記環状の熱交換チューブは、前記入口
ヘッダと出口ヘッダを結ぶ直径から両側部に線対称に前
記熱交換チューブの中央部分を上方に持ち上げた逆U字
形状を呈している請求項4から6の何れか1項に記載の
原子炉。 - 【請求項10】 前記熱交換チューブは前記入口ヘッダ
から下降し、次いで出口ヘッダへ向けて上昇する概ねU
字形状に形成されている請求項2に記載の原子炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000403182A JP3676232B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 原子炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000403182A JP3676232B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 原子炉 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002202394A true JP2002202394A (ja) | 2002-07-19 |
JP3676232B2 JP3676232B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=18867352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000403182A Expired - Fee Related JP3676232B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 原子炉 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3676232B2 (ja) |
-
2000
- 2000-12-28 JP JP2000403182A patent/JP3676232B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3676232B2 (ja) | 2005-07-27 |
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