JP2013195396A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水を利用せずに二次冷却系の媒体を冷却することができる冷却装置を提供する。
【解決手段】原子力施設の二次冷却系を流通する媒体を案内する流入管と、内部に媒体を流通させるフィンチューブを複数有する熱交換器、熱交換器から水平方向に一定距離離れた位置に配置された送風機及び送風機から排出された空気を熱交換器が配置されている領域に案内する案内配管を備え、流入管から供給された媒体を冷却する空気冷却器と、空気冷却器で冷却された媒体を二次冷却系に案内する流出管と、を有し、熱交換器は、フィンチューブが鉛直方向に複数段に積層され、案内配管は、フィンチューブの鉛直方向下側から空気を吹き付ける向きで配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子炉で生成された熱を熱交換で取得する冷却装置、特に二次冷却系の冷却装置に関するものである。

原子炉を有する原子力施設は、原子炉で生成された熱を一次冷却系が熱交換で取得し、一次冷却系が取得した熱を二次冷却系が熱交換で取得し、二次冷却系が取得した熱エネルギーを電気エネルギーに変換することで、発電を行っている。具体的には、二次冷却系は、流体が流通されており、熱交換で取得した熱で当該流体を気体とし、上記気体でタービンを回転させることで、発電を行っている。二次冷却系は、気体となってタービンを回転させた後の媒体を冷却装置で冷却すること（除熱すること）で液体とし、液体を一次冷却系との熱交換に用いることで、媒体を循環させることができる。二次冷却系の冷却装置としては、海水等を循環させ、海水と二次冷却系の媒体とで熱交換することで、二次冷却系の媒体を冷却する。ここで、二次冷却系の媒体を冷却する冷却装置ではないが、媒体が流通する伝熱管を冷却する冷却器としては、特許文献１に示す空冷式の冷却器もある。

特開平９−２３９２３０号公報

原子力施設では、海水や淡水等の水を用いて除熱を行っているが、種々の問題で水を利用できない場合が想定される。

そこで、本発明は、水を利用せずに二次冷却系の媒体を冷却することができる冷却装置を提供することを課題とする。

本発明の冷却装置は、原子力施設の二次冷却系を流通する媒体を案内する流入管と、内部に前記媒体を流通させるフィンチューブを複数有する熱交換器、前記熱交換器から水平方向に一定距離離れた位置に配置された送風機及び前記送風機から排出された空気を前記熱交換器が配置されている領域に案内する案内配管を備え、前記流入管から供給された前記媒体を冷却する空気冷却器と、前記空気冷却器で冷却された前記媒体を前記二次冷却系に案内する流出管と、を有し、前記熱交換器は、前記フィンチューブが鉛直方向に複数段に積層され、前記案内配管は、前記フィンチューブの鉛直方向下側から空気を吹き付ける向きで配置されていることを特徴とする。

ここで、前記熱交換器は、地面または基礎に設置され、前記案内配管は、地中及び基礎中の少なくとも一方を通っていることが好ましい。

また、前記送風機は、前記熱交換器が設置されている地面または基礎よりも鉛直方向下側の地面または基礎に設置されていることが好ましい。

また、前記送風機は、水平方向に空気を排出し、前記案内配管は、前記送風機から排出された空気の流れの向きを鉛直方向に変えて前記熱交換器に排出することが好ましい。

また、前記熱交換器は、前記案内配管との接続部と複数の前記フィンチューブとの間に配置された整流板をさらに有することが好ましい。

また、前記送風機は、回転軸が前記鉛直方向に対して傾斜した軸流ファンであることが好ましい。

本発明の冷却装置によれば、空気を利用して二次冷却系の媒体を冷却することができる。

図１は、本実施例に係る冷却装置を備えた原子力施設を模式的に表した概略構成図である。 図２は、本実施例に係る冷却装置の空気冷却器を模式的に表した概略構成図である。 図３は、本実施例に係る空気冷却器の熱交換器を模式的に表した概略構成図である。 図４は、本実施例に係る熱交換器のフィンチューブを模式的に表した概略構成図である。 図５は、図３のＡ−Ａ線断面図である。 図６は、空気冷却器の熱交換器の積層数と熱伝達率との関係を示すグラフである。 図７は、空気冷却器の熱交換器の積層数と据付面積との関係を示すグラフである。 図８は、他の実施例に係る冷却装置の空気冷却器を模式的に表した概略構成図である。 図９は、図８に示す空気冷却器を拡大して示す拡大構成図である。 図１０は、他の実施例に係る冷却装置の空気冷却器を模式的に表した概略構成図である。 図１１は、空気冷却器の整流板を模式的に示す概略構成図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る冷却装置について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施例に係る冷却装置を備えた原子力施設を模式的に表した概略構成図である。図１に示す原子力施設１は、原子炉５として、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）が用いられている。この加圧水型の原子炉５を用いた原子力施設１は、原子炉５を含む一次冷却系３と、一次冷却系３と熱交換する二次冷却系４とで構成されており、一次冷却系３には、一次冷却材が流通し、二次冷却系４には、二次冷却材（媒体）が流通している。

一次冷却系３は、原子炉５と、コールドレグとなる冷却材配管６ａおよびホットレグとなる冷却材配管６ｂを介して原子炉５に接続された蒸気発生器７とを有している。また、ホットレグとなる冷却材配管６ｂには、加圧器８が介設され、コールドレグとなる冷却材配管６ａには、冷却材ポンプ９が介設されている。そして、原子炉５、冷却材配管６ａ，６ｂ、蒸気発生器７、加圧器８および冷却材ポンプ９は、原子炉格納容器１０に収容されている。

原子炉５は、上記したように加圧水型原子炉であり、その内部は一次冷却材で満たされている。そして、原子炉５内には、多数の燃料集合体１５が収容されると共に、燃料集合体１５の核分裂を制御する多数の制御棒１６が各燃料集合体１５に抜差し可能に設けられている。そして、この制御棒１６は、燃料集合体１５に対し、制御棒駆動装置１７により抜差し方向に駆動される。制御棒駆動装置１７により制御棒１６が燃料集合体１５へ差し込まれると、燃料集合体１５における核反応は低下して停止する。一方で、制御棒駆動装置１７により制御棒１６が引き抜かれると、燃料集合体１５における核反応は増大して臨界状態となる。また、この制御棒駆動装置１７は、電力の供給が遮断され、電力喪失状態となると、制御棒１６を燃料集合体１５に差し込むように構成されている。

制御棒１６により核分裂反応を制御しながら燃料集合体１５を核分裂させると、この核分裂により熱エネルギーが発生する。発生した熱エネルギーは一次冷却材を加熱し、加熱された一次冷却材は、ホットレグとなる冷却材配管６ｂを介して蒸気発生器７へ送られる。一方、コールドレグとなる冷却材配管６ａを介して蒸気発生器７から送られてきた一次冷却材は、原子炉５内に流入して、原子炉５内を冷却する。

ホットレグとなる冷却材配管６ｂに介設された加圧器８は、高温となった一次冷却材を加圧することにより、一次冷却材の沸騰を抑制している。また、蒸気発生器７は、高温高圧となった一次冷却材を、二次冷却材と熱交換させることにより、二次冷却材を蒸発させて蒸気を発生させ、且つ、高温高圧となった一次冷却材を冷却している。各冷却材ポンプ９は、一次冷却系３において一次冷却材を循環させており、一次冷却材を各蒸気発生器７からコールドレグとなる冷却材配管６ａを介して原子炉５へ送り込むと共に、一次冷却材を原子炉５からホットレグとなる冷却材配管６ｂを介して各蒸気発生器７へ送り込んでいる。

ここで、原子力施設１の一次冷却系３における一連の動作について説明する。原子炉５内の核分裂反応により発生した熱エネルギーにより、一次冷却材が加熱されると、加熱された一次冷却材は、各冷却材ポンプ９によりホットレグとなる冷却材配管６ｂを介して各蒸気発生器７に送られる。ホットレグとなる冷却材配管６ｂを通過する高温の一次冷却材は、加圧器８により加圧されることで沸騰が抑制され、高温高圧となった状態で、各蒸気発生器７に流入する。各蒸気発生器７に流入した高温高圧の一次冷却材は、二次冷却材と熱交換を行うことにより冷却され、冷却された一次冷却材は、各冷却材ポンプ９によりコールドレグとなる冷却材配管６ａを介して原子炉５に送られる。そして、冷却された一次冷却材が原子炉５に流入することで、原子炉５が冷却される。つまり、一次冷却材は、原子炉５と蒸気発生器７との間を循環している。なお、一次冷却材は、冷却材および中性子減速材として用いられる軽水である。

二次冷却系４は、蒸気管２１を介して各蒸気発生器７に接続されたタービン２２と、タービン２２に接続された復水器２３と、復水器２３と各蒸気発生器７とを接続する給水管２６に介設された給水ポンプ２４と、を有している。そして、上記のタービン２２には、発電機２５が接続されている。

ここで、原子力施設１の二次冷却系４における一連の動作について説明する。蒸気管２１を介して各蒸気発生器７から蒸気がタービン２２に流入すると、タービン２２は回転を行う。タービン２２が回転すると、タービン２２に接続された発電機２５は、発電を行う。この後、タービン２２から流出した蒸気は復水器２３に流入する。復水器２３は、その内部に冷却管２７が配設されており、冷却管２７の一方には冷却水（例えば、海水）を供給するための取水管２８が接続され、冷却管２７の他方には冷却水を放水路へ排水するための排水管２９が接続されている。そして、復水器２３は、タービン２２から流入した蒸気を冷却管２７により冷却することで、蒸気を液体に戻している。液体となった二次冷却材は、給水ポンプ２４により給水管２６を介して各蒸気発生器７に送られる。各蒸気発生器７に送られた二次冷却材は、各蒸気発生器７において一次冷却材と熱交換を行うことにより再び蒸気となる。

また、二次冷却系４には、冷却装置４０が接続されている。冷却装置４０は、二次冷却系４の上述したタービン２２を回転させる上記の流れとは別系統の冷却系である。冷却装置４０は、冷却水により冷却ができない場合に、二次冷却系４の二次冷却材を冷却する予備冷却系である。冷却装置４０は、制御装置４１により動作が制御される。

冷却装置４０は、流入管４２と、流出管４４と、開閉弁４６，４８と、ポンプ４９と、空気冷却器５０と、を有する。流入管４２は、蒸気発生器７の液体状態（水）の二次冷却材を空気冷却器５０に案内する配管である。流出管４４は、空気冷却器５０で冷却された二次冷却材を蒸気発生器７に案内する配管である。開閉弁４６は、流入管４２に配置されており、流入管４２の開閉を切り替える、開閉弁４６は、閉じられることで蒸気発生器７の二次冷却材が空気冷却器５０に流入することを抑制し、開かれることで蒸気発生器７の二次冷却材が空気冷却器５０に流入できる状態とする。開閉弁４８は、流出管４４に配置されており、流出管４４の開閉を切り替える、開閉弁４８は、閉じられることで空気冷却器５０の二次冷却材が蒸気発生器７に流入することを抑制し、開かれることで空気冷却器５０の二次冷却材が蒸気発生器７に流入できる状態とする。ポンプ４９は、流出管４４に設置されている。ポンプ４９は、流出管４４内の二次冷却材を蒸気発生器７に送ることで、冷却装置４０内を流れる二次冷却材を蒸気発生器７との間で循環させる。空気冷却器５０は、流入管４２で案内された二次冷却材に空気を吹き付けて、空気と二次冷却材との間で熱交換することで二次冷却材を冷却する空冷式の冷却器である。空気冷却器５０の構造は後述する。

冷却装置４０は、以上のような構成であり、開閉弁４６、４８を開状態とし、ポンプ４９を駆動させることで、蒸気発生器７、流入管４２、空気冷却器５０、流出管４４、蒸気発生器７の順に二次冷却材を循環させる。また、冷却装置４０は、循環する二次冷却材を空気冷却器５０で冷却する。これにより、蒸気発生器７内の二次冷却材を冷却することができ、二次冷却材で一次冷却材を冷却し続けることができる。

次に、図２から図５を用いて、空気冷却器５０の構成を説明する。図２は、本実施例に係る冷却装置の空気冷却器を模式的に表した概略構成図である。図３は、本実施例に係る空気冷却器の熱交換器を模式的に表した概略構成図である。図４は、本実施例に係る熱交換器のフィンチューブを模式的に表した概略構成図である。図５は、図３のＡ−Ａ線断面図である。

空気冷却器５０は、図２に示すように、送風機５２と、案内配管５４，５５と、熱交換器５６と、を有する。送風機５２は、地面に設置されている。なお、本実施形態では、送風機が地面に設置されているとしたが、地面に設けられた基礎の上に設置してもよい。ここで、基礎の構成は限定されないが、地面と同様に強固な場所である。例えば基礎は、地面の上に固定されたコンクリートの固まりであり、地震等が発生しても破損しにくく地面と一体で移動（振動）する場所である。以下、地面に設置している機器は、同様に基礎の上に設置することができる。送風機５２は、軸方向に空気流を排出する軸流ファンである。本実施例の送風機５２は、鉛直方向に対して傾斜下向き、具体的には、水平方向に空気を排出する。案内配管５４は、送風機５２に空気を案内する配管である。案内配管５５は、送風機５２から排出された空気流を熱交換器５６に送る配管である。なお、案内配管５４は設けなくてもよい。空気冷却器５０は、送風機５２から出力された水平方向の空気流を案内配管５５で案内し、熱交換器５６内で鉛直方向下から上に向かい空気流として排出する。

熱交換器５６は、流入管４２及び流出管４４と連結されており、二次冷却材が流通される。熱交換器５６も地面または土台に設置されている。熱交換器５６は、流入管４２から流入した二次冷却材と、送風機５２及び案内配管５４、５５で案内された空気流と、の間で熱交換を行わせ、二次冷却材を冷却する。熱交換器５６は、図３に示すように、供給部６０と、フィンチューブ群６１と、排出部６４と、を有する。

供給部６０は、流入管４２と接続されており、流入管４２を流れる二次冷却材が供給される。フィンチューブ群６１は、複数のフィンチューブ６２で構成されている。フィンチューブ６２は一方の端部が供給部６０に接続され、他方の端部が排出部６４と接続されている。フィンチューブ群６１のフィンチューブ６２は、供給部６０から供給された二次冷却材を排出部６４に案内して、排出する。排出部６４は、流出管４４と接続されており、フィンチューブ群６１から排出された二次冷却材を流出管４４に排出する。

ここで、フィンチューブ群６１を構成するフィンチューブ６２は、伝熱管であり、図４及び図５に示すように、流通管（チューブ）７０と、流通管７０に接続されたフィン部７２とで構成される。流通管７０は、二次冷却材を流通する管路である。フィン部７２は、流通管７０の外周に設けられたらせん状の板状部材である。フィン部７２は、伝熱性の高い材料（例えば、アルミニウム合金、銅等の金属）で形成されている。なお、フィン部７２は、流通管７０に接続され、且つ表面積が大きい形状であればよく、形状は特に限定されない。例えば、フィン部７２は、リング形状の板状部材が流通管７０の管路の延在方向に所定間隔で配置された構成でもよい。また、フィン部７２は、流通管７０の管路の延在方向が長手方向となる板状の部材を、流通管７０の延在方向周りに所定間隔で複数配置してもよい。

本実施例のフィンチューブ６２は、図５に示すように断面において、流通管７０の径をＤｂ、フィン部７２の外径をＤｆとした場合、２Ｄｂ≦Ｄｆ≦４Ｄｂとすることが好ましい。流通管７０に対するフィン部７２の大きさを上記関係とすることで、流通管７０を流れる二次冷却材を好適に冷却することができる。

フィンチューブ群６１は、図３及び図５に示すように、フィンチューブ６２が鉛直方向に複数段積層されている。また、フィンチューブ群６１は、図５に示すように、各段のフィンチューブ６２が、水平方向（空気の流れに直交する方向）に複数配置されている。なお、フィンチューブ群６１は、図３で５段、図５で４段のみを示しているが段数は特に限定されない。例えば、フィンチューブ群６１は、水平方向（幅方向）に７９２列（本）配置したフィンチューブ６２を鉛直方向に４段配置してもよい。この場合、フィンチューブ群６１は、３１６８本配置することができる。なお、フィンチューブ群６１として配置するフィンチューブ６２の水平方向の本数、鉛直方向の段数は、これに限定されない。本実施例のフィンチューブ群６１は、フィンチューブ６２の水平方向（幅方向）の配置ピッチをＳ１、鉛直方向（空気の流れ方向）の配置ピッチをＳ２とした場合、Ｓ１＝Ｄｆとなり、Ｓ２＝０．８７Ｓ１となる。フィンチューブ群６１は、上記間隔で配置することで、フィンチューブ６２を高密度で配置することができる。なお、フィンチューブ群６１の配置は、高密度でフィンチューブ６２を配置できるため、本実施例の配置間隔とすることが好ましいがこれに限定されない。

熱交換器５６は、送風機５２から供給される鉛直方向下から上に向かう空気流がフィンチューブ群６１を通過する。熱交換器５６は、フィンチューブ群６１に送風機５２及び案内配管５４、５５で案内された空気流が吹き付けられることで、空気流とフィンチューブ群６１内部を通過する二次冷却材との間で熱交換が行われ、フィンチューブ群６１で案内されている二次冷却材が冷却される。また、熱交換器５６は、フィンチューブ６２にフィン部７２を設けることで、フィンチューブ６２と空気流とが接する面積を大きくすることができ、熱伝達率を高くすることができ、且つ、二次冷却材を効率よく冷却することができる。

原子力施設１は、空冷式で二次冷却材を冷却する冷却装置４０を二次冷却系４に設けることで、水冷式で二次冷却材を冷却する機構が使用できない場合でも、二次冷却材を冷却することができ、一次冷却系３、原子炉５を冷却することができる。

また、冷却装置４０は、開閉弁４６、４８を閉じることで二次冷却材が流通しない構成であるため、タービン２２を回転させる二次冷却系４が正常に稼動している場合、二次冷却材が得た熱を効率よく利用して発電を行うことができる。

また、冷却装置４０は、空気冷却器５０として、送風機５２と熱交換器５６とを別体とすることで、熱交換器５６の配置位置を低くすることができる。これにより、熱交換器５６の耐震性等を向上させることができ、装置の耐久性を向上させることができる。

また、空気冷却器５０は、送風機５２と熱交換器５６とを別体とすることで、送風機５２に軸流ファンを用いることができる。これにより、熱交換器５６に大風量で中圧力の空気流を供給することができる。熱交換器５６に供給する空気流を大風量で中圧力の空気流とできることで、フィンチューブ群６１のフィンチューブ６２を複数段積層させ、さらに、配置密度を高くしても、フィンチューブ群６１に空気を好適に供給することができ、熱交換を実行させることができる。空気冷却器５０は、フィンチューブ群６１を多段かつ高密度で配置できることで、熱交換器５６の据付面積を小さくすることができる。これにより、装置を小型化することができる。

空気冷却器５０は、送風機５２として軸流ファンを用いることで、空気圧が高く大容量の空気を供給することができる。ここで、本実施例は、軸流ファンを水平方向に空気流を出力する構成としたが、これに限定されない。空気冷却器５０は、送風機５２に軸流ファンを用い、鉛直方向に対して傾斜した方向に空気流を排出することが好ましい。これにより、装置構成を簡単にすることができる。また、空気冷却器５０は、送風機５２に軸流ファンを用い、水平方向に空気流を排出することがより好ましい。これにより、送風機５２をより簡単に設置することができる。なお、空気冷却器５０は、送風機５２と熱交換器５６とを別体とすることで、送風機５２に軸流ファン以外の各種高圧の空気流を排出することができる種々の方式の送風機を用いることもできる。

図６は、空気冷却器の熱交換器の積層数と熱伝達率との関係を示すグラフである。図６は、横軸を積層数（流れ方向伝熱管数）［本］とし、縦軸を熱伝達率［Ｗ／ｍ^２Ｋ］とする。空気冷却器５０は、図６に示すように、流れ方向伝熱管数、つまり、鉛直方向に積層させるフィンチューブ６２の本数を多くすることで、管外流速が増加し、管外熱伝達率を高くすることができる。

図７は、空気冷却器の熱交換器の積層数と据付面積との関係を示すグラフである。図７は、横軸を積層数（流れ方向伝熱管数）［本］とし、縦軸を据付面積［ｍ^２］とする。ここで、図７は、各本数における、送風機５２のみの据付面積を「ファンのみ」で示し、熱交換器５６のみの据付面積を「熱交のみ」で示し、送風機５２と熱交換器５６の合計の据付面積を「熱交＋ファン」で示す。また、図７に示す例のうち、フィンチューブの積層数が４本（伝熱管の本数が４本）の場合は、送風機と熱交換器とを一体で設け、熱交換器の下に送風機を設けた。なお、ファンとしては、プロペラファンを用いている。

図７に示すように、積層本数を多くすることで、送風機を別体としても、合計の据付面積を小さくすることができる。具体的には、積層数を８本とした場合、積層数を４本とした場合よりも据付面積を３６％低減することができる。積層数を１６本とした場合、積層数を４本とした場合よりも据付面積を５５％低減することができる。なお、熱交換器と送風機とを別体にすることで、送風機の選択肢をより多くすることができ、軸流ファン等により高圧の空気流を排出する送風機を設けることができる。これにより、熱交換器の性能を低下させずに熱交換器を小型化することができる。

［他の実施例］
図８は、他の実施例に係る冷却装置の空気冷却器を模式的に表した概略構成図である。図９は、図８に示す空気冷却器を拡大して示す拡大構成図である。以下、図８及び図９を用いて他の実施例について説明する。なお、以下に示す冷却装置は、空気冷却器の構成以外は、上記実施例の冷却装置４０と同様であるので、空気冷却器のみを示す。図８及び図９に示す空気冷却器５０ａは、送風機５２と熱交換器５６とを異なる高さの地面（異なる標高）に設置している。空気冷却器５０ａは、図８示すように、山８０に設置している。送風機５２は、山８０を切り崩して形成した地面８２に設置されている。熱交換器５６は、山８０を切り崩して形成した地面８４に設置されている。ここで、地面８４は、地面８２よりも山８０の高い部分を切り崩して形成されている。したがって、空気冷却器５０ａは、送風機５２よりも熱交換器５６が標高の高い地面に設置されている。空気冷却器５０ａの案内配管５５は、地面８４の下に挿入して配置され、熱交換器５６の直下に開口が配置されている。

空気冷却器５０ａは、送風機５２と熱交換器５６とを異なる高さの地面、具体的には、熱交換器５６を送風機５２よりも高い位置の地面に設置することで、熱交換器５６の地面からの高さを高くすることなく、案内配管５５の開口を熱交換器５６の真下に配置することができる。また、空気冷却器５０ａは、案内配管５５の形状を簡単にできるため、案内配管５５の開口を熱交換器５６の真下しつつ、送風機５２から排出された空気流が案内配管５５を通過する際に生じる損失を少なくすることができる。これにより、熱交換器５６により高い圧力で空気を供給することができる。なお、本実施形態の空気冷却器５０ａは、送風機５２及び熱交換器５６を地面８２，８４上に配置したが、上述したように送風機５２及び熱交換器５６を基礎上に配置してもよい。具体的には、交換器５６を送風機５２よりも高い位置の基礎上に配置してもよい。なお、空気冷却器５０ａは、送風機５２及び熱交換器５６の一方を基礎の上に配置し、他方を地面の上に配置してもよい。空気冷却器５０ａは、熱交換器５６が基礎の上に配置されている場合、案内配管５５は、基礎の中（基礎中）または基礎中と地中の両方に挿入され、熱交換器５６の直下に開口が配置される。

図１０は、他の実施例に係る冷却装置の空気冷却器を模式的に表した概略構成図である。図１１は、空気冷却器の整流板を模式的に示す概略構成図である。図１０に示す空気冷却器５０ｂは、熱交換器５６の下面に整流板９０を備えている以外は、空気冷却器５０ａと同様の構成である。

空気冷却器５０ｂは、熱交換器５６の下面、つまり熱交換器５６と案内配管５５との接続部に整流板９０を備えている。空気冷却器５０ｂは、熱交換器５６の下面の全面に配置されている。整流板９０は、図１１に示すように開口９２が所定の間隔で配置された板状の部材である。案内配管５５から排出された空気は、整流板９０を通過した後、熱交換器５６のフィンチューブ群が配置されている領域に排出される。

空気冷却器５０ｂは、送風機５２から排出されたが空気流が、整流板９０に配置された開口９２を通過して、フィンチューブ群が配置されている領域に排出されることで、熱交換器５６の内部の各部に平均化された空気を供給することができる。これにより、熱交換器５６の熱交換の効率をより向上させることができる。

原子力施設１は、水冷式の熱交換器（復水器２３と冷却管２７）に異常が発生した場合や、蒸気管２１、給水管２６等に異常が発生した場合、制御装置４１により開閉弁４６、４８を開状態とし、ポンプ４９により二次冷却材の循環を開始し、空気冷却器５０を稼動することで、異常発生時に二次冷却材を冷却することができる。

なお、上記実施形態では、冷却装置４０の流入管４２と流出管４４とを蒸気発生器７に接続させたが、これに限定されない。冷却装置４０は、流入管４２と流出管４４とを給水管２６に接続するようにしてもよい。つまり、二次冷却系４は、水冷式の熱交換器（復水器２３と冷却管２７）と空冷式の冷却装置４０とを直列で連結してもよい。また、二次冷却系４は、水冷式の熱交換器（復水器２３と冷却管２７）に換えて冷却装置４０を配置してもよい。この場合、原子力施設１は、二次冷却材を冷却する機構として冷却装置４０を常時稼動させる。

１ 原子力施設
３ 一次冷却系
４ 二次冷却系
５ 原子炉
７ 蒸気発生器
８ 加圧器
１５ 燃料集合体
１６ 制御棒
１７ 制御棒駆動装置
２２ タービン
２５ 発電機
４０ 冷却装置
４２ 流入管
４４ 流出管
４６，４８ 開閉弁
４９ ポンプ
５０ 空気冷却器
５２ 送風機
５４，５５ 案内配管
５６ 熱交換器
６０ 供給部
６１ フィンチューブ群
６２ フィンチューブ（伝熱管）
６４ 排出部
７０ 流通管（チューブ）
７２ フィン部
８０ 山
８２、８４ 地面
９０ 整流板
９２ 開口

Claims (6)

1. 原子力施設の二次冷却系を流通する媒体を案内する流入管と、
   内部に前記媒体を流通させるフィンチューブを複数有する熱交換器、前記熱交換器から水平方向に一定距離離れた位置に配置された送風機及び前記送風機から排出された空気を前記熱交換器が配置されている領域に案内する案内配管を備え、前記流入管から供給された前記媒体を冷却する空気冷却器と、
   前記空気冷却器で冷却された前記媒体を前記二次冷却系に案内する流出管と、を有し、
   前記熱交換器は、前記フィンチューブが鉛直方向に複数段に積層され、
   前記案内配管は、前記フィンチューブの鉛直方向下側から空気を吹き付ける向きで配置されていることを特徴とする冷却装置。
2. 前記熱交換器は、地面または基礎に設置され、
   前記案内配管は、地中及び基礎中の少なくとも一方を通っていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記送風機は、前記熱交換器が設置されている地面または基礎よりも鉛直方向下側の地面または基礎に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
4. 前記送風機は、水平方向に空気を排出し、
   前記案内配管は、前記送風機から排出された空気の流れの向きを鉛直方向に変えて前記熱交換器に排出することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷却装置。
5. 前記熱交換器は、前記案内配管との接続部と複数の前記フィンチューブとの間に配置された整流板をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の冷却装置。
6. 前記送風機は、回転軸が前記鉛直方向に対して傾斜した軸流ファンであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の冷却装置。

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