JP2013217711A - Cooling apparatus - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a cooling device that acquires heat generated in a nuclear reactor by heat exchange, and more particularly to a cooling device of a secondary cooling system.
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。 In a nuclear facility with a nuclear reactor, the primary cooling system obtains heat generated by the reactor through heat exchange, the secondary cooling system obtains heat obtained by the primary cooling system through heat exchange, and the secondary cooling system Electricity is generated by converting the acquired thermal energy into electrical energy. Specifically, in the secondary cooling system, a fluid is circulated, and electricity is generated by turning the fluid into a gas with the heat acquired by heat exchange and rotating the turbine with the gas. In the secondary cooling system, the medium after turning into a gas and rotating the turbine is cooled by a cooling device (heat is removed) to become a liquid, and the liquid is used for heat exchange with the primary cooling system, thereby Can be circulated. As a cooling device of the secondary cooling system, seawater or the like is circulated, and heat exchange is performed between the seawater and the secondary cooling system medium, thereby cooling the secondary cooling system medium. Here, although it is not a cooling device which cools the medium of a secondary cooling system, there is also an air cooling type cooler shown in patent documents 1 as a cooler which cools a heat exchanger tube which a medium distributes.
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。 At nuclear facilities, heat is removed using water such as seawater and fresh water, but there are cases where water cannot be used due to various problems.
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。 Then, this invention makes it a subject to provide the cooling device which can cool the medium of a secondary cooling system, without utilizing water.
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及び前記熱交換器の鉛直方向下側に配置された送風機を備え、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、前記送風機と対面する面が鉛直方向上側に凸であることを特徴とする。 The cooling device of the present invention includes an inflow pipe that guides a medium that circulates through a secondary cooling system of a nuclear facility, a heat exchanger that includes a plurality of fin tubes that circulate the medium therein, and a vertically lower side of the heat exchanger. An air cooler that cools the medium supplied from the inflow pipe, and an outflow pipe that guides the medium cooled by the air cooler to the secondary cooling system. The surface of the heat exchanger facing the blower is convex upward in the vertical direction.
また、前記熱交換器は、前記送風機と対面する面が、2つの前記鉛直方向に平行な面と、水平方向と平行な面とを組み合わせた逆U次形状であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said heat exchanger is a reverse U-order shape which the surface which faces the said air blower combined the surface parallel to two said said perpendicular directions, and a surface parallel to a horizontal direction.
また、前記空気冷却器は、前記熱交換器と前記送風機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。 Moreover, it is preferable that the said air cooler further has a baffle plate arrange | positioned between the said heat exchanger and the said air blower.
また、前記整流板は、前記熱交換器の前記送風機と対面する面に沿って配置されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said baffle plate is arrange | positioned along the surface which faces the said air blower of the said heat exchanger.
また、前記整流板は、複数の開口が形成された板状部材であり、当該複数の開口は、前記鉛直方向上側に向かうに従って径が大きくなることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said baffle plate is a plate-shaped member in which the some opening was formed, and a diameter becomes large as the said some opening goes to the said vertical direction upper side.
また、前記空気冷却器は、前記熱交換器と前記送風機との間に配置された整流板をさらに有し、前記熱交換器は、前記送風機と対面する面の断面の形状が、鉛直方向上側に凸の三角形の底辺を取り除いた形状であることが好ましい。 In addition, the air cooler further includes a rectifying plate disposed between the heat exchanger and the blower, and the heat exchanger has a cross-sectional shape of a surface facing the blower that is vertically upward. It is preferable that the bottom of the convex triangle is removed.
また、前記整流板は、前記送風機の直上の少なくとも一部に空気を遮蔽する遮蔽部が配置されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said baffle plate is arrange | positioned with the shielding part which shields air in at least one part right above the said air blower.
また、前記空気冷却器は、前記熱交換器の鉛直方向上側に配置され、前記熱交換器を通過した空気を吸い込み、排出する送風機をさらに有することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said air cooler further has a blower which is arrange | positioned at the vertical direction upper side of the said heat exchanger, and draws in and discharges the air which passed the said heat exchanger.
また、前記送風機は、プロペラファンであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said air blower is a propeller fan.
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。 According to the cooling device of the present invention, the medium of the secondary cooling system can be cooled using air.
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。 Hereinafter, a cooling device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the following examples. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.
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。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a nuclear facility provided with a cooling device according to the present embodiment. In the nuclear facility 1 shown in FIG. 1, for example, a pressurized water reactor (PWR) is used as the
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。
The primary cooling system 3 includes a
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。
As described above, the
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。
When the
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。
The pressurizer 8 interposed in the
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。
Here, a series of operations in the primary cooling system 3 of the nuclear facility 1 will be described. When the primary coolant is heated by the thermal energy generated by the nuclear fission reaction in the
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。
The secondary cooling system 4 includes a
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。
Here, a series of operations in the secondary cooling system 4 of the nuclear facility 1 will be described. When steam flows from each
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。
A cooling
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。
The
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。
The
次に、図2から図6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、図2に示す空気冷却器を正面図である。図4は、図3に示す熱交換器をA方向から見た概略構成図である。図5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6は、図4のB−B線断面図である。
Next, the structure of the
空気冷却器50は、図2に示すように、支持台60と、送風機62と、熱交換ユニット64と、を有する。支持台60は、地面に設置された複数の柱と、柱に支持された枠と、を有する。支持台60は、枠が柱に支持されているため、枠が地面から所定の高さの位置となる。つまり、支持台60は、枠と地面との間に隙間が形成されている。また、支持台60には、流入管42と流出管44とが接続されている。支持台60には、流入管42と流出管44と熱交換ユニット64とを接続する配管が設けられている。配管は、流入管42と熱交換ユニット64とを接続している。また、配管は、流出管44と熱交換ユニット64とを接続している。
As shown in FIG. 2, the
送風機62は、支持台60の枠の内部に設置されている。つまり、送風機62は、地面から所定の高さとなる位置に配置されている。本実施形態の空気冷却器50は、支持台60の枠の内部に2つの送風機62が配置されている。なお、空気冷却器50は、送風機60を少なくとも1つ備えていればよく、その数は限定されない。送風機62は、プロペラファンであり、鉛直方向上側に空気流を排出する。送風機62をプロペラファンとすることで簡単な構成で大容量の空気を供給することができる。また、プロペラファンとすることで、支持台60に簡単に取り付けることができる。
The
熱交換ユニット64は、支持台60の上面、つまり送風機62の鉛直方向上側に配置されている。熱交換ユニット64は、複数の熱交換器66を備えている。本実施形態の熱交換ユニット64は、図2に示すように、6つの熱交換器66が配置されている。熱交換器66は、送風機62と向かい合う面つまり送風機62から排出された空気流が入射する面が、鉛直方向上側に凸となる形状である。本実施形態の熱交換器66は、水平方向に延在する面の両端にそれぞれ鉛直方向に延在する面が接続された形状、つまり断面が逆U字となる形状である。熱交換器66は、逆U字となる部分が一方向に延在する形状である。なお、熱交換器66は、U字形状の開口部の延在方向の前後の面が板状の部材で塞がれている。
The
また、熱交換ユニット64は、6つの熱交換器66が、断面の逆U字形状が並列に並ぶ方向に3つ配置され、それぞれ断面の逆U字形状が繋がるように2つ配置されている。つまり、熱交換ユニット64は、6つの熱交換器66が2×3の行列で配置されている。また、熱交換器ユニット64は、断面の逆U字形状が並列に並ぶ方向において熱交換器66と熱交換器66とが一定間隔離れた位置に配置されている。ここで、支持台60は、上面の熱交換器66と熱交換器66との間が塞がれている。これにより、送風機62で支持台60の上面に送り込まれた空気流は、熱交換器66を通過した後、外に排出される。
Further, in the
熱交換ユニット64は、各熱交換器66が、流入管42と流出管44とに接続されている。つまり、支持台60に配置された配管は、流入管44と接続している流路を複数に分岐して複数の熱交換器66に接続した分岐管である。また、支持台60に配置された配管は、流出管46と接続している流路を複数に分岐して複数の熱交換器66に接続した分岐管である。これにより、熱交換器66は、それぞれ流入管42及び流出管44と連結され、二次冷却材が流通される。熱交換器66は、流入管42から流入した二次冷却材と、送風機62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。
In the
熱交換器66は、図4及び図5に示すように、供給部70と、排出部72と、フィンチューブ群73と、を有する。ここで、熱交換器66は、逆U字形状を形成する水平方向に延在する面(鉛直方向上側の面)、鉛直方向に延在する面のいずれも同様の形状であり、空気が流れる方向に対して複数のフィンチューブ74が積層されている。なお、熱交換器66の水平方向に延在する面(鉛直方向上側の面)に対して鉛直方向に空気が流れ、鉛直方向に延在する面に対しては水平方向に空気が流れる。なお、空気流は、蛇行したり、斜めに流れたりもする。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
供給部70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73は、複数のフィンチューブ74で構成されている。フィンチューブは一方の端部が供給部70に接続され、他方の端部が排出部72と接続されている。フィンチューブ群73のフィンチューブ74は、供給部70から供給された二次冷却材を排出部72に案内して、排出する。排出部72は、流出管44と接続されており、フィンチューブ群73から排出された二次冷却材を流出管44に排出する。
The
ここで、フィンチューブ群73を構成するフィンチューブ74は、伝熱管であり、図5及び図6に示すように、流通管(チューブ)80と、流通管80に接続されたフィン部82とで構成される。流通管80は、二次冷却材を流通する管路である。フィン部82は、流通管80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82は、流通管80、フィン部82で伝熱性の高い材料(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82は、流通管80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82は、リング形状の板状部材が流通管80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82は、流通管80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80の延在方向周りに所定間隔で複数配置してもよい。
Here, the
本実施例のフィンチューブ74は、図6に示すように断面において、流通管80の径をDb、フィン部82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80に対するフィン部82の大きさを上記関係とすることで、流通管80を流れる二次冷却材を好適に冷却することができる。
As shown in FIG. 6, in the
フィンチューブ群73は、図4及び図6に示すように、フィンチューブ74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73は、図6に示すように、各段のフィンチューブ74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73は、図4で5段、図6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73は、水平方向(幅方向)に792列(本)配置したフィンチューブ74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73は、3168本配置することができる。なお、フィンチューブ群73として配置するフィンチューブ74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73は、水平方向(幅方向)に配置ピッチS1でフィンチューブ74を配置し、鉛直方向(空気の流れ方向)に配置ピッチS2でフィンチューブ74を配置している。
As shown in FIGS. 4 and 6, the
熱交換器66は、送風機62から供給される空気流がフィンチューブ群73を通過する。熱交換器66は、フィンチューブ群73に送風機62から排出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73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73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66は、フィンチューブ74にフィン部82を設けることで、フィンチューブ74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。
In the
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。
The nuclear facility 1 is provided with a
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。
Further, since the
また、冷却装置40は、空気冷却器50の熱交換器66の送風機62に対向する面を送風機62から離れる方向(鉛直方向上側)に凸となる形状とすることで、熱交換器66の送風機62に対向する面の面積を大きくすることができる。これにより、熱交換器66を通過する際の抵抗の増加を抑制しつつ、フィンチューブ74を配置できる領域を大きくすることができる。冷却装置40は、空気流が通過する方向におけるフィンチューブの配置密度、積層数の増加を抑制できることで、送風機62から出力する風圧を増加させずに、空気流が熱交換器66を好適に通過できるようにすることができる。これにより、送風機62が排出する空気流の風圧を換えることなく、より多くのフィンチューブ74を配置でき、据付面積当たりの冷却能力をより高くすることができる。
In addition, the
冷却装置40は、熱交換器66の送風機62に対向する面を送風機62から離れる方向に凸となる形状とすることで、送風機62から排出された空気流を好適に熱交換器66の全域に排出することができる。
The
冷却装置40は、熱交換器66の形状を逆U字形状とすることで、より効率よくフィンチューブを配置することができ、据付面積当たりの冷却能力をより高くすることができる。
The
冷却装置40は、支持台60の上面の熱交換器66と熱交換器66との間、つまり熱交換器66が配置されていない領域を塞ぐことで、送風機62から排出された空気をより効率よく熱交換器66に供給することができる。また、熱交換器66は、延在方向の両端の面を塞ぐことで、送風機62から排出された空気をより効率よく熱交換器66に供給することができる。なお、熱交換器66は、延在方向の両端の面にもフィンチューブ群73を配置してもよい。また、熱交換器66は、延在方向において他の熱交換器66と接している面は、塞がなくてもよい。
The
[他の実施例]
図7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8は、図7に示す空気冷却器を正面図である。図9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、図7から図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7及び図8に示す空気冷却器50aは、支持台60と送風機62と熱交換ユニット64aと、整流板90、92とを有する。支持台60と送風機62とは、空気冷却器50と同様の構成である。
[Other embodiments]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram schematically illustrating an air cooler of a cooling device according to another embodiment. FIG. 8 is a front view of the air cooler shown in FIG. FIG. 9 is a schematic configuration diagram schematically illustrating a rectifying plate of the air cooler. Hereinafter, another embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, since the cooling device shown below is the same as the
熱交換ユニット64aは、支持台60の上面、つまり送風機62の鉛直方向上側に配置されている。熱交換ユニット64aは、複数の熱交換器66aを備えている。本実施形態の熱交換ユニット64aは、図7に示すように、9つの熱交換器66aが配置されている。熱交換器66aは、送風機62と向かい面つまり鉛直方向下側に向いた面が、鉛直方向上側に凸となる形状である。熱交換器66aは、延在方向に直交する面の形状が熱交換器66と同様の形状である。熱交換器66aは、水平方向に延在する面の両端にそれぞれ鉛直方向に延在する面が接続された形状、つまり断面が逆U字となる形状である。熱交換器66は、逆U字となる部分が一方向に延在する形状である。
The
また、熱交換ユニット64aは、9つの熱交換器66aが、断面の逆U字形状が並列に並ぶ方向に3つ配置され、それぞれ断面の逆U字形状が繋がるように3つ配置されている。つまり、熱交換ユニット64aは、9つの熱交換器66aが3×3の行列で配置されている。熱交換器ユニット64aは、断面の逆U字形状が並列に並ぶ方向において熱交換器66aと熱交換器66aとが一定間隔離れた位置に配置されている。熱交換器ユニット64aは、断面の逆U字形状が繋がる方向においても熱交換器66aと熱交換器66aとが一定間隔離れた位置に配置されている。つまり、熱交換器66aは、他の熱交換器66aと所定の間隔で配置されている。支持台60は、上面の熱交換器66aと熱交換器66aとの間が塞がれている。これにより、送風機62で支持台60の上面に送り込まれた空気流は、熱交換器66aを通過した後、外に排出される。
Further, in the
整流板90、92は、送風機62と熱交換器66との間に配置されている。整流板90、92は、送風機62から排出された空気流の流れを変える部材である。整流板90は、熱交換器66の送風機62と向かい合う面のうち水平方向に延在する面に接している。2つの整流板92は、熱交換器66の送風機62と向かい合う面のうち、鉛直方向に延在する面にそれぞれ接している。
The rectifying
整流板90は、開口が所定の間隔で配置された板状の部材である。送風機62から排出された空気は、整流板90を通過した後、熱交換器66aの水平方向に延在する面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。
The rectifying
整流板92は、図9に示すように開口94が所定の間隔で配置された板状の部材である。整流板92は、送風機62に近い側の開口94の径が小さく、送風機62から離れるにしたがって開口94の径が大きくなる。送風機62から排出された空気は、整流板92を通過した後、熱交換器66aの鉛直方向に延在する面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。
The rectifying
空気冷却器50aは、送風機62から排出されたが空気流が、整流板90、92に配置された開口94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66a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66aの熱交換の効率をより向上させることができる。また、整流板92のように、送風機62に対する位置に応じて開口94の径を変化させることで、具体的には、送風機62から空気が供給されやすい領域は開口を小さく、送風機62から空気が供給されにくい領域は開口を大きくすることで、熱交換器66aの各部に供給される空気量を一定とすることができ、より均一に二次冷却材を冷却することができる。
Although the air cooler 50a is discharged from the
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、図10に示す空気冷却器を正面図である。図12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及び図11に示す空気冷却器100は、熱交換器104の形状及び送風機108を設置している点以外は、空気冷却器50と同様の構成である。空気冷却器100は、土台と、送風機62と、熱交換ユニットと、整流板106と、送風機108と、を有する。また熱交換ユニットは、複数の熱交換器104を有する。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram schematically illustrating an air cooler of a cooling device according to another embodiment. FIG. 11 is a front view of the air cooler shown in FIG. FIG. 12 is a schematic configuration diagram schematically showing a current plate of the air cooler. The
熱交換器104は、送風機62と向かい合う面が、鉛直方向上側に凸の三角形の底辺を取り除いた形状である、熱交換器104は、熱交換器の送風機62と向かい合う面と支持台の上面とで、支持台の上面が底面の二等辺三角形となる形状である。また、熱交換器104は、一方向に鉛直方向上側に凸の三角形の底辺を取り除いた形状が延在した形状である。
The
整流板106は、送風機62と熱交換器104との間に配置されている。整流板106は、送風機62から排出された空気流の流れを変える板状の部材である。整流板106は、図12に示すように、送風機62の直上の中心を含む一部を遮る円形の板状部材である。なお、点線120は、送風機60のプロペラが回転時に通過する領域の外縁を示している。整流板106は、点線120よりも、つまりプロペラが通過する領域の外縁よりも小さい領域に配置されている。整流板106は、送風機62から排出された空気流のうち、送風機62の直上に向かって排出された空気流を送風機62の直上よりも外側に分散させる。分散された空気流は、各方向に流れて熱交換器104に到達する。
The rectifying
送風機108は、熱交換器104の鉛直方向上側に配置されている。ここで、本実施形態の送風機108は、2つの熱交換器104に挟まれた位置に配置されている。送風機108は、鉛直方向下側の空気を鉛直方向上側に排出する空気流を形成する。つまり、送風機108は、熱交換器104を通過した空気を熱交換器104からより離れた位置に排出する。このため、送風機108は、熱交換器104を通過した空気を吸引する空気吸引装置とも言える。空気冷却器100は、以上のような構成である。
The
空気冷却器100は、熱交換器104を、鉛直方向上側に凸の三角形の底辺を取り除いた形状とすることで、逆U字よりは据付面積当たりのフィンチューブの本数が少なくなるが、据付面積当たりのフィンチューブの本数を一定程度高くすることができる。これにより冷却能力を一定程度向上させることができる。
In the
空気冷却器100は、整流板106によって送風機62から排出された空気流のうち、送風機62の直上の一部を遮ることで、空気流を分散することができ、熱交換器104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104の熱交換の効率をより向上させることができる。なお、整流板106の形状は上記形状に限定されない。
The
空気冷却器100は、熱交換器104の鉛直方向上側に送風機108を設け、熱交換器104を通過した空気を吸引することで、熱の滞留が生じることを抑制することができ、熱交換器104でより好適に熱交換を行わせることができる。また、空気冷却器100は、送風機108で熱交換器104を通過した空気を吸引することで、熱交換器104を通過する空気の一部を吸引することができ、熱交換器104を通過する空気が熱交換器104を通りやすくすることができる。これにより、より多くの空気が熱交換器104を通過するようにすることができ、より好適に熱交換を行わせることができる。
The
図13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。空気冷却器100aは、熱交換器104の鉛直方向上側に配置された送風機108を2つ備えている。空気冷却器100aは、送風機108を2つ設けることで、熱交換器104の鉛直方向上側で熱が滞留することをより確実に抑制することができ、熱交換器104を通過する空気が熱交換器104をより通りやすくすることができる。なお、熱交換器104の鉛直方向上側に配置する熱交換器の数は特に限定されない。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram schematically illustrating an air cooler of a cooling device according to another embodiment. The air cooler 100 a includes two
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。
The nuclear power facility 1 uses a
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。
In the above embodiment, the
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(緊急用冷却装置)
42 流入管
44 流出管
46、48 開閉弁
49 ポンプ
50 空気冷却器
60 支持台
62 送風機
64 熱交換ユニット
66 熱交換器
70 供給部
72 排出部
73 フィンチューブ群
74 フィンチューブ(伝熱管)
80 流通管(チューブ)
82 フィン部
90、92 整流板
94 開口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nuclear power facility 3 Primary cooling system 4
42
80 Distribution pipe (tube)
82
Claims (9)
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及び前記熱交換器の鉛直方向下側に配置された送風機を備え、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、前記送風機と対面する面が鉛直方向上側に凸であることを特徴とする冷却装置。 An inflow pipe for guiding the medium flowing through the secondary cooling system of the nuclear facility;
An air cooler that includes a heat exchanger that has a plurality of fin tubes that circulate the medium therein and a blower that is disposed vertically below the heat exchanger, and that cools the medium supplied from the inflow pipe;
An outflow pipe for guiding the medium cooled by the air cooler to the secondary cooling system,
The cooling device according to claim 1, wherein a surface of the heat exchanger that faces the blower is convex upward in the vertical direction.
前記熱交換器は、前記送風機と対面する面の断面の形状が、鉛直方向上側に凸の三角形の底辺を取り除いた形状であることを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。 The air cooler further includes a current plate arranged between the heat exchanger and the blower,
2. The cooling device according to claim 1, wherein the heat exchanger has a shape of a cross section of a surface facing the blower in which a base of a triangular triangle protruding upward in the vertical direction is removed.
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