JP2016109618A - Nuclear reactor heat utilization system - Google Patents
Nuclear reactor heat utilization system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016109618A JP2016109618A JP2014249131A JP2014249131A JP2016109618A JP 2016109618 A JP2016109618 A JP 2016109618A JP 2014249131 A JP2014249131 A JP 2014249131A JP 2014249131 A JP2014249131 A JP 2014249131A JP 2016109618 A JP2016109618 A JP 2016109618A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pipe
- heat exchanger
- heat
- pressure
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、原子炉熱利用システムに関する。 The present invention relates to a reactor heat utilization system.
沸騰水型原子炉(BWR)を分散電源の一つとして位置付けて、エネルギ消費地の近くに建設し、発電のみならずその熱も有効に利用することが提案されている。原子炉で発生した熱を有効利用するために、原子炉の冷却材の熱を回収して、熱を熱のままで活用するという、いわゆるコージェネレーションシステム(熱利用システム)の導入が提案されている。 It has been proposed that a boiling water reactor (BWR) is positioned as one of distributed power sources and constructed near an energy consuming area to effectively use not only power generation but also its heat. In order to effectively use the heat generated in the nuclear reactor, the introduction of a so-called cogeneration system (heat utilization system) that collects the heat of the coolant of the nuclear reactor and uses it as it is has been proposed. Yes.
ところでBWRでは、原子炉で発生した蒸気を直接タービンに導いて発電する直接サイクルを採用するため、原子炉で発生した蒸気には放射性物質が含まれている。そこで、BWRで熱利用システムを用いる場合、熱利用側へ放射性物質が移行する潜在的可能性を低減すべく、放射性物質が含まれた流体と熱利用に用いられる流体とが直接熱交換しないように構成する必要がある。 By the way, since BWR employs a direct cycle in which steam generated in a nuclear reactor is directly guided to a turbine to generate electric power, the steam generated in the nuclear reactor contains a radioactive substance. Therefore, when using a heat utilization system in the BWR, in order to reduce the potential for the radioactive material to move to the heat utilization side, the fluid containing the radioactive material and the fluid used for heat utilization do not directly exchange heat. Need to be configured.
このため、放射性物質が含まれる配管系統と熱利用側の配管系統との間に中間熱交換器を設け、放射性物質がシステムの熱利用側へ移行しないように安全性を高める技術が提案されている(特許文献1)。 For this reason, a technology has been proposed in which an intermediate heat exchanger is provided between the piping system containing the radioactive material and the piping system on the heat utilization side so as to prevent the radioactive material from moving to the heat utilization side of the system. (Patent Document 1).
従来の原子炉熱利用システムでは、中間熱交換器を設けることで、放射性物質が熱利用側へ移行する可能性を抑制しているが、中間熱交換器が故障する可能性もある。そこで、中間熱交換器を複数設けることで安全性を高めることも考えられる。中間熱交換器を設ければ設けるほど熱利用側へ放射性物質が移行する可能性を低くできるが、その反面、コストが増大するばかりか、保守作業の範囲も広くなり作業性が低下する。 In the conventional nuclear reactor heat utilization system, by providing an intermediate heat exchanger, the possibility of radioactive substances moving to the heat utilization side is suppressed, but the intermediate heat exchanger may also fail. Therefore, it is conceivable to improve safety by providing a plurality of intermediate heat exchangers. The more intermediate heat exchangers are provided, the lower the possibility that radioactive materials will migrate to the heat utilization side, but on the other hand, not only will the cost increase, but the scope of maintenance work will also be widened and workability will be reduced.
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、必要最小限の熱交換器を用いて、従来よりも安全性を高めることができるようにした原子炉熱利用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-described problems, and an object of the present invention is to provide a reactor heat utilization system capable of improving safety as compared with the prior art by using a minimum necessary heat exchanger. There is.
上記課題を解決すべく、本発明に従う原子炉熱利用システムは、原子炉の熱を利用する原子炉熱利用システムであって、原子炉から取り出される高温のガス冷媒の一部が流入する第1配管と、冷媒が循環して流れる第2配管と、第1配管が一次側に接続され、第2配管が二次側に接続されることで、第1配管と第2配管の間で熱量を交換する第1熱交換器と、熱利用のための第3配管と、第2配管が一次側に接続され、第3配管が二次側に接続されることで、第2配管と第3配管の間で熱量を交換する第2熱交換器と、通常の場合は第1熱交換器の二次側と第2熱交換器の一次側とを接続し、第1の所定の場合は第1熱交換器の二次側と第2熱交換器の一次側とを切り離し、第1熱交換器の二次側をバイパスさせて冷媒を循環させる第1流路制御機構部と、第2配管の圧力を第1配管の圧力よりも第1圧力値だけ高くするように調整する第1圧力調整部と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problem, a reactor heat utilization system according to the present invention is a reactor heat utilization system that utilizes the heat of a reactor, and a first portion into which a part of a high-temperature gas refrigerant taken out from the reactor flows. The piping, the second piping through which the refrigerant circulates, the first piping is connected to the primary side, and the second piping is connected to the secondary side, so that the amount of heat between the first piping and the second piping is reduced. The 1st heat exchanger to exchange, the 3rd piping for heat utilization, the 2nd piping is connected to the primary side, and the 3rd piping is connected to the secondary side, and the 2nd piping and the 3rd piping The second heat exchanger for exchanging the amount of heat between the second heat exchanger and the secondary side of the first heat exchanger and the primary side of the second heat exchanger in the normal case, and the first case in the first predetermined case. A first flow path for separating the secondary side of the heat exchanger from the primary side of the second heat exchanger and bypassing the secondary side of the first heat exchanger to circulate the refrigerant Comprising a control mechanism, a first pressure regulator for adjusting the pressure of the second pipe so than the pressure in the first pipe high as the first pressure value.
本発明によれば、第2配管の圧力を第1配管の圧力よりも第1圧力値だけ高くするため、第1熱交換器内で伝熱管が損傷等した場合でも、第1配管側から第2配管側へ冷媒が侵入するのを抑制できる。さらに、第1の所定の場合には、第1熱交換器の二次側と第2熱交換器の一次側とを切り離し、第1熱交換器の二次側をバイパスさせて冷媒を循環させるため、第1配管の冷媒が第2熱交換器に流入するのを抑制できる。 According to the present invention, since the pressure of the second pipe is made higher by the first pressure value than the pressure of the first pipe, even if the heat transfer pipe is damaged or the like in the first heat exchanger, It can suppress that a refrigerant | coolant penetrate | invades into 2 piping side. Further, in the first predetermined case, the secondary side of the first heat exchanger and the primary side of the second heat exchanger are disconnected, and the secondary side of the first heat exchanger is bypassed to circulate the refrigerant. Therefore, it is possible to suppress the refrigerant in the first pipe from flowing into the second heat exchanger.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、後述のように、主蒸気系配管3に接続される配管23と熱利用のための配管26との間に、中間熱交換器21および熱交換器22を設けることで、放射性物質を含む蒸気と熱利用のための冷媒とが直接熱を交換しないようにしている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, as will be described later, the intermediate heat exchanger 21 and the
また、本実施形態では、中間ループの配管24の圧力を主蒸気系側の配管23よりも高く設定するため、中間熱交換器21の伝熱管が損傷した場合でも、放射性物質が中間ループの配管24へ侵入するのを抑制できる。
In the present embodiment, since the pressure of the
さらに、本実施形態では、主蒸気系側の配管23から中間ループの配管24へ蒸気が侵入した場合、中間熱交換器21と熱交換器22とを切り離すと共に、中間熱交換器21の二次側をバイパスさせることで冷媒としての流体(例えば圧縮水)を循環させる。これにより、放射性物質を含む可能性のある流体が熱交換器22へ流入するのを抑制できる。
Further, in the present embodiment, when steam enters the
さらに、本実施形態では、中間熱交換器21の切り離しに失敗した場合、熱利用系の配管26の圧力を中間ループの配管24よりも高くする。このため、放射性物質を含む可能性のある流体が、中間ループの配管24から熱交換器22を介して熱利用系の配管26へ侵入するのを抑制できる。
Further, in the present embodiment, when the separation of the intermediate heat exchanger 21 fails, the pressure of the heat
さらに、本実施形態では、中間ループの配管24からの冷媒としての流体が熱交換器22を介して熱利用系の配管26へ侵入した場合、熱交換器22から熱利用系の配管26を切り離し、熱交換器22の二次側をバイパスさせて流体を循環させる。これにより、放射性物質を含む可能性のある流体が熱利用系の配管26へ侵入するのを抑制できる。
Further, in the present embodiment, when the fluid as the refrigerant from the
このように構成される本実施形態によれば、比較的簡易な構成でありながら、放射性物質を含む蒸気や流体の熱利用系の配管26への侵入を阻止するための安全装置を多重に設けることができる。
According to this embodiment configured as described above, a safety device for preventing vapor or fluid containing a radioactive substance from entering the
図1〜図8を用いて第1実施例を説明する。図1は、原子力発電所の全体構成図を示している。原子力発電所は、後述のように、炉心1、原子炉容器2、主蒸気系配管3、高圧タービン4、低圧タービン6、発電機8、復水器9、復水ポンプ10、給復水系配管11、給水ポンプ12、給水加熱器13、および原子炉熱利用システム20を備える。
A first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a nuclear power plant. As will be described later, the nuclear power plant includes a core 1, a reactor vessel 2, a main
核分裂性物質を含む炉心1は、原子炉容器2内に収容されている。原子炉容器2には、主蒸気系配管3が接続されている。主蒸気系配管3は、原子炉容器2から流出する「高温のガス冷媒」としての蒸気を高圧タービン4および低圧タービン6へ送る。
A core 1 containing fissile material is accommodated in a reactor vessel 2. A main
原子炉容器2から出力される蒸気は、高圧タービン4および低圧タービン6を介して軸7を回転させる。軸7の回転により発電機8は駆動して発電する。仕事に使用された蒸気は、復水器9へ送られる。蒸気は、復水器9にて凝縮して水となり、給復水系配管11へ流入する。給復水系配管11内の水は、復水ポンプ10および給水ポンプ12により、原子炉容器2へ圧送される。また、給復水系配管11の水は、給水加熱器13により加熱されて原子炉容器2へ送られる。
Steam output from the reactor vessel 2 rotates the shaft 7 via the high-pressure turbine 4 and the low-pressure turbine 6. The generator 8 is driven by the rotation of the shaft 7 to generate power. The steam used for work is sent to the condenser 9. The steam is condensed in the condenser 9 to become water, and flows into the feed and
高圧タービン4と低圧タービン6の間に位置して主蒸気系配管3には、湿分分離器5が設けられている。抽気系配管15は、湿分分離器5を通過した蒸気の一部を、給水ポンプ駆動用タービン14と復水器9に供給する。抽気された蒸気は給水ポンプ駆動用タービン14で仕事をし、給水ポンプ12を回転させる。その仕事を終えた蒸気は、復水器9に送られて水に戻される。その給水ポンプ駆動用タービン14の軸封部でも、シール部からケーシング外へ漏洩を防ぐために、蒸気を復水器9に送って水に戻す。
A moisture separator 5 is provided in the
原子炉の熱を利用するシステム20は、主蒸気系配管3と給復水系配管11との間に位置して設けられる。熱利用システム20をどこに設けるかは、利用する蒸気温度や、その熱を何に利用するかなどにより異なる。本実施例では、一例として、高圧タービン4の出口側の蒸気を利用するように、熱利用システム20を設ける。図1に示す以外の場所に熱利用システム20を設けてもよい。
A
図2は、原子炉熱利用システム20の構成図である。原子炉熱利用システム20は、上述の通り、主蒸気系配管3と給復水系配管11との間に設けられており、コントローラ50によって制御される。コントローラ50と後述する各機器21〜43を合わせて、原子炉熱利用システム20と呼ぶこともできる。
FIG. 2 is a configuration diagram of the nuclear reactor
原子炉熱利用システム20は、大きく3つの配管系統に分けることができる。第1配管23は、放射性物質が含まれる主蒸気系配管3から分岐して給復水系配管11に合流する配管である。第1配管23から中間熱交換器21までの間では蒸気が流通し、中間熱交換器21の出口から給復水配管11へ合流するまでの間では流体(飽和水)が流れる。第2配管24は、第1配管23とは独立して該第1配管23に隣接して設けられており、流体(圧縮水)を循環させる配管である。第2配管24は、中間ループ配管と呼ぶこともできる。第3配管26は、中間ループの配管24とは独立して該配管24に隣接された熱利用のための配管であり、流体(圧縮水)が流れる。
The reactor
第1配管23と中間ループの第2配管24との間は、「第1熱交換器」としての中間熱交換器21が設けられている。中間熱交換器21の一次側には第1配管23が接続されており、中間熱交換器21の二次側には中間ループの配管24が接続されている。詳しくは、中間熱交換器21の伝熱管には、二次側となる中間ループの配管24が接続されており、各伝熱管の周囲には一次側となる第1配管23が接続される。第1配管23の熱は、中間熱交換器21を介して、中間ループの配管24へ伝わる。
An intermediate heat exchanger 21 as a “first heat exchanger” is provided between the
中間ループの配管24と熱利用のための第3配管26との間には、「第2熱交換器」としての熱交換器22が設けられている。熱交換器22の一次側には中間ループの配管24が接続されており、熱交換器22の二次側には第3配管26が接続されている。熱交換器22の二次側の流入口および流出口には、伝熱管の流路を切り替えるための切替部44,45が設けられている。熱交換器22は、三重構造の流路を備えている。その構造については図3で後述する。中間ループの配管24の熱は、熱交換器22を介して第3配管26へ伝わる。
A
中間ループの配管24には、中間熱交換器21の二次側をバイパスするようにして第1バイパス管25が設けられており、第1バイパス管25の途中には第1ゲート弁28が設けられている。熱利用のための第3配管26には、熱交換器22の二次側をバイパスするようにして第2バイパス管27が設けられており、第2バイパス管27には第2ゲート弁29が設けられている。通常時は、各ゲート弁28,29は閉じており、バイパス管25,27を遮断している。所定の場合にコントローラ50が制御信号を出力すると、各ゲート弁28,29は開弁する。ゲート弁28,29が開くと、バイパス管25,27は連通する。
The
各配管23,24,26には、圧力や流量を調整するためのグローブ弁32,33,34が設けられている。各グローブ弁32〜34は、コントローラ50からの制御信号に応じて開口面積を変更することにより、流体の流量を調整する。開口面積が変化することにより、グローブ弁の流入口と流出口の間の圧力(差圧)が変化し、この圧力変化に伴ってグローブ弁を通過する流体の流量が変化する。なお、グローブ弁に限らず、同様の機能を実現できる弁構造であれば用いることができる。図中では、開弁状態の弁を白抜きで示し、閉弁状態の弁を黒く塗りつぶして示す。
Each
第1グローブ弁32は、中間熱交換器21の下流側に位置して、第1配管23の途中に設けられている。第2グローブ弁33は、第1バイパス管25と熱交換器22の間に位置して、中間ループの配管24の途中に設けられている。第3グローブ弁34は、第2バイパス管27と図外の熱利用側の機器との間に位置して、第3配管26の途中に設けられている。第3配管26には流出管26Aと流入管26Bとが接続されており、流入管26Bから流入した流体(例えば圧縮水のような液状冷媒)は、熱交換器22で熱交換した後、流出管26Aを介して図外の熱利用機器へ供給される。第3グローブ弁34は、第3配管26の流出管26Aの途中に設けられている。
The
中間ループの配管24には、中間熱交換器21の二次側の流入口と熱交換器22の一次側の流出口との間に位置して、ポンプ35と逆止弁37が設けられている。ポンプ35は、中間ループの配管24内の流体を循環させる。逆止弁37は、熱交換器22の一次側の流出口からの流れを許可し、逆向きの流れを阻止する。
The
熱利用のための第3配管26には、熱交換器22の二次側流入口と流入管26Bとの間に位置して、ポンプ36と逆止弁38が設けられている。ポンプ36は、熱交換器22へ流体を送り込むためのものである。逆止弁38は、熱利用機器から熱交換器22への流れを許可し、逆向きの流れを阻止する。
The
第1バイパス管25と、第1ゲート弁28と、第2グローブ弁33とは、「第1流路制御機構部」を構成する。第1流路制御機構部は、後述するように、通常の場合は中間熱交換器21の二次側と熱交換器22の一次側とを接続する。第1流路制御機構部は、第1の所定の場合に、中間熱交換器21の二次側と熱交換器22の一次側とを切り離し、中間熱交換器21の二次側を第1バイパス管25でバイパスさせて冷媒を循環させる。
The first bypass pipe 25, the
「第2流路制御機構部」は、第2バイパス管27と、第2ゲート弁29と、第3グローブ弁34とから構成されている。第2流路制御機構部は、通常の場合に熱交換器22の二次側と第3配管26とを接続する。第2流路制御機構部は、第3の所定の場合に熱交換器22の二次側と第3配管26とを切り離し、熱交換器22の二次側を第2バイパス管27でバイパスさせて流体を循環させる。つまり、第3の所定の場合には、熱交換器22と図外の熱利用機器との間の流体流通を遮断する。
The “second flow path control mechanism unit” includes a
本実施例では、万が一、熱交換器内の伝熱管が損傷した場合でも、伝熱管外部を流れる流体が伝熱管内部に侵入しないように、伝熱管内の圧力を伝熱管の外部の圧力よりも高く設定する。さらに、本実施例では、放射性物質を含む流体が下流側に移行するのを防止すべく、汚染された、あるいは汚染される可能性のある流体は、相対的に低圧な伝熱管の外部を流通させ、汚染されていない流体は相対的に高圧な伝熱管内に流通させる。これにより、万が一伝熱管が損傷した場合でも、その損傷箇所を通じて、低圧側流路を流れる放射性物質が高圧側の伝熱管内に侵入するのを防止している。 In this example, even if the heat transfer tube in the heat exchanger is damaged, the pressure inside the heat transfer tube is set to be higher than the pressure outside the heat transfer tube so that the fluid flowing outside the heat transfer tube does not enter the heat transfer tube. Set high. Furthermore, in this embodiment, in order to prevent the fluid containing the radioactive material from moving to the downstream side, the contaminated or potentially contaminated fluid flows outside the relatively low-pressure heat transfer tube. The uncontaminated fluid is circulated in a relatively high pressure heat transfer tube. Thus, even if the heat transfer tube is damaged, the radioactive material flowing through the low pressure side flow path is prevented from entering the high pressure side heat transfer tube through the damaged portion.
従って、本実施例では、中間熱交換器21の一次側と二次側との間、熱交換器22の一次側と二次側との間に、それぞれ所定の圧力差を形成する。そのために本実施例では、加圧機構を備えている。
Therefore, in this embodiment, a predetermined pressure difference is formed between the primary side and the secondary side of the intermediate heat exchanger 21 and between the primary side and the secondary side of the
加圧機構は、例えば、熱交換器22の一次側を加圧するための加圧用管路30と、熱交換器22の二次側を加圧するための加圧用管路31と、各管路30,31の両方に接続された加圧器39と、圧力制御弁40,41と、逆止弁42,43から構成される。
The pressurizing mechanism includes, for example, a pressurizing
加圧器39は、所定圧の流体を貯蔵している。一次側加圧用の管路30と加圧器39の間には、圧力制御弁40および逆止弁42が設けられている。二次側加圧用の管路31と加圧器39の間には、圧力制御弁41および逆止弁43が設けられている。一方の逆止弁42は、加圧器39から中間ループの配管24への流れを許可し、逆向きの流れを阻止する。他方の逆止弁43は、加圧器39から第3配管26への流れを許可し、逆向きの流れを阻止する。
The pressurizer 39 stores a fluid having a predetermined pressure. A
通常時は、一次側加圧用管路30に設けられた圧力制御弁40が開弁しており、加圧器39の圧力が一次側加圧用管路30を介して中間ループの配管24へ供給されている。これにより、中間ループの配管24の圧力は、第1配管23内の圧力よりも第1圧力値(例えば0.5MPa)だけ高く保持されている。同時に、第3配管26内の圧力は、中間ループの配管24内の圧力よりも低くなっている。
Normally, the
第2の所定の場合に、一次側加圧用管路30に設けられた圧力制御弁40が閉弁し、二次側加圧用管路31に設けられた圧力制御弁41が開弁する。これにより、加圧器39の圧力は、二次側加圧用管路31を介して第3配管26へ供給され、第3配管26内の圧力は中間ループの配管24内の圧力よりも第2圧力値(例えば0.5MPa)だけ高く設定される。
In the second predetermined case, the
コントローラ50の構成例を説明する。コントローラ50は、原子炉熱利用システム20の動作を制御するための装置である。コントローラ50は、例えば、I/O部(入出力部)51と、異常検出部52と、流路切替制御部53と、圧力制御部54を備える。
A configuration example of the
I/O部51には、例えば圧力センサなどの複数のセンサ55,56,57からの検出信号が入力される。また、I/O部51は、各ゲート弁28,29、各グローブ弁32、33,34、各切替部44,45、各ポンプ35,36、各圧力制御弁40,41に接続されており、それら制御対象28,29,32,33,34,44,45,35,36,40,41へ制御信号を出力して動作させる。
For example, detection signals from a plurality of
異常検出部52は、センサ55,56,57からの検出信号に基づいて、中間熱交換器21内で異常が生じたか、熱交換器22内で異常が生じたか、を検出する。熱交換器内の異常とは、ここでは、低圧側の流路を流れる流体が伝熱管の損傷箇所を通じて高圧側の流路(伝熱管内)へ侵入する状態である。そこで、センサ55〜57としては、例えば圧力センサや流量センサを用いることができる。流量変化や圧力変化を検出するセンサに代えて、あるいはそれらと共に、音響センサや放射線検出センサなどのセンサを使用する構成でもよい。
The
流路切替制御部53は、異常状態が検出されると、後述のようにグローブ弁やゲート弁へ制御信号を出力することにより、流路を切り替える。圧力制御部54は、加圧機構を制御して、所定の圧力差を形成する。
When an abnormal state is detected, the flow path switching
図3は、熱交換器21,22の伝熱構造を含んだ原子炉熱利用システム20の構成図である。中間熱交換器21の伝熱管21Aは流路21Bに囲まれており、伝熱管21Aを流れる流体と周囲の流路21Bを流れる放射性物質を含む蒸気とは、伝熱管21Aの管壁を介して熱を交換する。図3では、流路21B内に一つの伝熱管21Aを設けるかのように簡略化して示しているが、実際には複数の伝熱管21Aが流路21B内に設けられている。なお、複数の伝熱管21Aは互いに平行に設けてもよいし、異なる方向に設けられてもよい。
FIG. 3 is a configuration diagram of the reactor
熱交換器22は、三重構造の流路22A,22B,22Cを有する。中央部に位置する第1管路22Aの外周側には第2管路22Bが同軸に設けられており、さらに第2管路22Bの外周側には第3管路22Cが同軸に設けられている。各管路22A,22B,22Cの順に内径が大きくなっている(φ22A<φ22B<φ22C)。中間熱交換器21で述べたと同様に、図3では流路22C内に一つの管路22A,22Bの構造体を設けるかのように簡略化して示しているが、実際には複数の管路22A,22Bの構造体が流路22C内に設けられる。複数の管路22A,22Bの構造体は、互いに平行に設けてもよいし、異なる方向に設けてもよい。
The
通常時において、中間ループの配管24は第2管路22Bへ接続されており、切替部44,45は、第3配管26を第3管路22Cへ接続している。後述のように異常状態が検出されると、切替部44,45は、第3配管26を第1管路22Aへ接続する。このときに加圧器39からの圧力が第3配管26へ供給されて、第3配管26内の圧力は中間ループの配管24内の圧力よりも高く設定される。
In a normal state, the
図4は、原子炉熱利用システム20の安全制御処理を示すフローチャートである。以下に述べるように、原子炉熱利用システム20には多重の安全策が施されている。
FIG. 4 is a flowchart showing the safety control process of the reactor
第1の安全策として、中間熱交換器21内では、伝熱管21A内を流れる二次側の流体の圧力を、伝熱管21Aの外部を流れる流路21Bを流れる一次側の流体よりも第1圧力値だけ高く設定する(S10)。これにより図5に示すように、中間熱交換器21の伝熱管21Aに損傷箇所F1が発生した場合でも、相対的に低圧な第1配管23内の流体が相対的に高圧な中間ループの配管24に侵入するのを防止できる。
As a first safety measure, in the intermediate heat exchanger 21, the pressure of the secondary side fluid flowing in the
しかし本実施例では、ステップS10で述べた第1の安全策が破られる可能性を考慮して、第2の安全策を用意している。例えば、何らかの理由により第1配管23と中間ループの配管24との差圧が低下したり、伝熱管21Aに大きな損傷が生じたりした場合、放射性物質が中間ループの配管24内へ侵入するおそれがある。
However, in the present embodiment, the second safety measure is prepared in consideration of the possibility that the first safety measure described in step S10 is broken. For example, if for some reason the differential pressure between the
そこで、コントローラ50は、センサ55,56からの検出信号に基づいて、中間熱交換器21内で異常状態が生じたか、つまり、中間熱交換器21内で汚染物質の侵入が発生したかを監視している(S11)。
Therefore, the
コントローラ50は、中間熱交換器21内での異常状態を検出すると(S11:YES)、第1ゲート弁28へ制御信号を出力して開弁させると共に、第2グローブ弁33へ制御信号を出力して閉弁させる。これにより、図6に二点鎖線矢印に示すように、中間熱交換器21の二次側は、熱交換器22の一次側から切り離される。中間熱交換器21の二次側と第1バイパス管25とで形成される循環回路内を流体は循環する。なお、熱交換器22の一次側の流路は閉じるため、流体は流通しない。
When detecting an abnormal state in the intermediate heat exchanger 21 (S11: YES), the
中間熱交換器21内で所定の異常状態を検出する場合(S11:YES)が、「第1の所定の場合」に該当する。そして、ステップS12の内容が第2の安全策である。第2の安全策を実施することで、中間熱交換器21と熱交換器22とを切り離すことができ、放射性物質で汚染された流体が熱交換器22側へ移行するのを抑制できる。
The case where a predetermined abnormal state is detected in the intermediate heat exchanger 21 (S11: YES) corresponds to the “first predetermined case”. The content of step S12 is the second safety measure. By implementing the second safety measure, the intermediate heat exchanger 21 and the
しかしながら、何らかの理由で、グローブ弁33および/またはゲート弁28に作動不良が生じたり、グローブ弁33やゲート弁28への制御信号線が断線したりする可能性もあり得る。従って、中間熱交換器21の二次側を熱交換器22の一次側から切り離すことができない可能性を完全に排除することはできない。
However, for some reason, malfunction may occur in the
そこで、コントローラ50は、ステップS12の切り離し操作が正常に完了したか判定する(S13)。切り離しが正常に完了していると判定した場合(S13:YES)、コントローラ50は、保守交換作業などが行われて安全が確認されるまで、ステップS12の動作を継続する。
Therefore, the
コントローラ50は、ステップS12での切り離し操作が正常に完了しなかったと判定した場合(S13:NO)、熱交換器22内において第3配管26を中央の第1管路22Aへ接続し、さらに第3配管26内の圧力を中間ループの配管24内の圧力よりも第2圧力値だけ高く設定する(S14)。中間熱交換器21の二次側と熱交換器22の一次側との切り離しに成功しなかった場合が「第2の所定の場合」に該当する。ステップS14の内容が第3の安全策である。
If the
詳しくは、コントローラ50は、切替部44,45へ制御信号を出力して、第3配管26の熱交換器22内の接続先を第3管路22Cから第1管路22Aへ切り替える。中間ループの配管24の熱交換器22内の接続先は、第2管路22Bのままである。従って、通常時と異常検出時とでは、熱交換器22内において、中間ループの配管24と第3配管26との配置関係が逆になる。通常時には、上述のように、中間ループの配管24が内側に位置し、第3配管26が外側に位置する。異常検出時には、第3配管26が内側に位置し、中間ループの配管24が外側に位置する。
Specifically, the
熱交換器22内での管路切替と同時に、コントローラ50は、圧力制御弁40,41へ制御信号を出力し、加圧器39の圧力を第3配管26にも導く。これにより、第3配管26内の圧力P3は、中間ループの配管24の圧力P2よりも第2圧力値Δp2だけ高くなる(P3=P2+Δp2)。なお、第1配管23からの蒸気が中間熱交換器21を介して中間ループの配管24へ侵入するのを抑制すべく、中間ループの配管24内の圧力P2は、第1配管23内の圧力P1よりも第1圧力値Δp1だけ高く設定されたままである(P2=P1+Δp1)。
Simultaneously with the switching of the pipe line in the
従って、図7に示すように、熱交換器22内で損傷箇所F2が発生し、第1管路22Aと第2管路22Bとが物理的に連通した場合でも、低圧側の第2管路22B内の流体が高圧側の第1管路22A内に侵入するのを抑制できる。
Therefore, as shown in FIG. 7, even when the damaged portion F2 occurs in the
第3配管26に繋がる第1管路22Aの圧力を中間ループの配管24に繋がる第2管路22Bの圧力よりも高く設定してもなお、破損箇所F3を介して第2管路22B内の流体が第1管路22Aへ侵入する可能性を完全に無くすことはできない。
Even if the pressure of the
そこで、本実施例では第4の安全策をさらに用意する。コントローラ50は、熱交換器22内において、中間ループの配管24から第3配管26へ流体が侵入したかを監視している(S15)。コントローラ50は、流体侵入を発見すると(S15:YES)、図8に示すように、熱交換器22の二次側を第3配管26から切り離し、第2バイパス管27を連通させて熱交換器22の二次側を循環させる(S16)。詳しくは、コントローラ50は、第2ゲート弁29へ制御信号を出力して開弁させると共に、第3グローブ弁34へ制御信号を出力して閉弁させる。これにより、熱交換器22の二次側は第2バイパス管27を介して流体が循環し、熱交換器22は図外の熱利用機器から切り離される。
Therefore, in the present embodiment, a fourth safety measure is further prepared. The
熱交換器22内で低圧側から高圧側へ流体が侵入する場合が「第3の所定の場合」であり、それに対応するためのステップS16の内容が第4の安全策である。
The case where the fluid intrudes from the low pressure side to the high pressure side in the
このように構成される本実施例によれば、主蒸気系配管3に接続される配管23と熱利用のための配管26との間に、中間熱交換器21および熱交換器22を設けることで、放射性物質を含む蒸気と熱利用のための流体とが直接熱を交換しないようにしている。従って、中間熱交換器21を備えない構成に比べて安全性が増している。
According to this embodiment configured as described above, the intermediate heat exchanger 21 and the
また、本実施例では、中間ループの配管24の圧力を主蒸気系側の第1配管23よりも高く設定し、高圧な中間ループの配管24を伝熱管21Aに接続し、低圧な主蒸気系側の第1配管23を伝熱管21Aの外側の流路21Bに接続するため、中間熱交換器21の伝熱管21Aが損傷した場合でも、放射性物質が中間ループの配管24へ侵入するのを抑制できる。
Further, in this embodiment, the pressure of the
本実施例では、主蒸気系側の第1配管23から中間ループの配管24へ汚染流体が侵入した場合、中間熱交換器21と熱交換器22とを切り離すと共に、中間熱交換器21の二次側をバイパスさせることで流体を循環させる。これにより、放射性物質を含む可能性のある流体が熱交換器22へ流入するのを抑制できる。
In the present embodiment, when contaminated fluid enters the
本実施例では、中間熱交換器21の切り離しに失敗した場合、熱利用系の配管26の圧力を中間ループの配管24よりも高く設定し、熱交換器22内の管路を切り替えて高圧な配管26を中心の管路22Aに接続し、その外側の管路22Bに低圧な中間ループの配管24を接続する。このため、放射性物質を含む可能性のある流体が、中間ループの配管24から熱交換器22を介して熱利用系の配管26へ侵入するのを抑制できる。
In the present embodiment, when the disconnection of the intermediate heat exchanger 21 fails, the pressure of the
本実施例では、中間ループの配管24からの流体が熱交換器22を介して熱利用系の配管26へ侵入した場合、熱交換器22から熱利用系の配管26を切り離し、熱交換器22の二次側をバイパスさせて流体を循環させる。これにより、放射性物質を含む可能性のある流体が熱利用系の配管26へ侵入するのを抑制できる。
In this embodiment, when the fluid from the
このように構成される本実施例によれば、放射性物質の熱利用系の配管26への侵入を阻止するための安全装置を多重に設けることができ、高い安全性を確保しつつ原子炉の発する熱エネルギを有効に利用することができる。 According to the present embodiment configured as described above, it is possible to provide a plurality of safety devices for preventing the radioactive material from entering the piping 26 of the heat utilization system, and to ensure the high safety of the nuclear reactor. The generated thermal energy can be used effectively.
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。例えば、期待する機能を有するものであれば弁構造やセンサの種類などは問わない。また、本実施例は沸騰水型軽水炉に好適に用いることができるが、これに限らず加圧水型軽水炉などにも適用可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. A person skilled in the art can make various additions and changes within the scope of the present invention. For example, the valve structure or the type of sensor is not limited as long as it has an expected function. In addition, the present embodiment can be suitably used for a boiling water light water reactor, but is not limited to this, and can also be applied to a pressurized water light water reactor.
1:炉心、2:原子炉容器、3;主蒸気系配管、4:高圧タービン、5:低圧タービン、11:給復水系配管、20:原子炉熱利用システム、21:中間熱交換器、22:熱交換器、23:主蒸気側の配管、24:中間ループの配管、25:第1バイパス管、26:熱利用側の配管、27:第2バイパス管、28,29:ゲート弁、30,31:加圧用管路、32〜34:グローブ弁、35,36:ポンプ、37,38,42,43:逆止弁、40,41:圧力制御弁、44,45:切替部、50:コントローラ、55〜57:センサ 1: reactor core, 2: reactor vessel, 3; main steam system piping, 4: high pressure turbine, 5: low pressure turbine, 11: feed and condensate system piping, 20: reactor heat utilization system, 21: intermediate heat exchanger, 22 : Heat exchanger, 23: main steam side pipe, 24: intermediate loop pipe, 25: first bypass pipe, 26: heat utilization side pipe, 27: second bypass pipe, 28, 29: gate valve, 30 , 31: Pressurizing pipe line, 32-34: Globe valve, 35, 36: Pump, 37, 38, 42, 43: Check valve, 40, 41: Pressure control valve, 44, 45: Switching unit, 50: Controller, 55-57: Sensor
Claims (7)
原子炉から取り出される高温のガス冷媒の一部が流入する第1配管と、
冷媒が循環して流れる第2配管と、
前記第1配管が一次側に接続され、前記第2配管が二次側に接続されることで、前記第1配管と前記第2配管の間で熱量を交換する第1熱交換器と、
熱利用のための第3配管と、
前記第2配管が一次側に接続され、前記第3配管が二次側に接続されることで、前記第2配管と前記第3配管の間で熱量を交換する第2熱交換器と、
通常の場合は前記第1熱交換器の二次側と前記第2熱交換器の一次側とを接続し、第1の所定の場合は前記第1熱交換器の二次側と前記第2熱交換器の一次側とを切り離し、前記第1熱交換器の二次側をバイパスさせて冷媒を循環させる第1流路制御機構部と、
前記第2配管の圧力を前記第1配管の圧力よりも第1圧力値だけ高くするように調整する第1圧力調整部と、
を備える原子炉熱利用システム。 A reactor heat utilization system that uses the heat of a reactor,
A first pipe into which a part of the high-temperature gas refrigerant taken out from the nuclear reactor flows,
A second pipe through which the refrigerant circulates;
A first heat exchanger for exchanging heat between the first pipe and the second pipe by connecting the first pipe to the primary side and connecting the second pipe to the secondary side;
A third pipe for heat utilization;
A second heat exchanger that exchanges heat between the second pipe and the third pipe by connecting the second pipe to the primary side and connecting the third pipe to the secondary side;
In the normal case, the secondary side of the first heat exchanger and the primary side of the second heat exchanger are connected, and in the first predetermined case, the secondary side of the first heat exchanger and the second side A first flow path control mechanism for separating the primary side of the heat exchanger, bypassing the secondary side of the first heat exchanger and circulating the refrigerant;
A first pressure adjusting unit for adjusting the pressure of the second pipe to be higher than the pressure of the first pipe by a first pressure value;
Reactor heat utilization system.
請求項1に記載の原子炉熱利用システム。 The first predetermined case is a case where it is determined that the refrigerant has flowed into the second pipe from the first pipe in the first heat exchanger.
The reactor heat utilization system according to claim 1.
前記第2配管を前記第2管路に接続し、
通常の場合は前記第3配管を前記第3管路に接続し、第2の所定の場合に前記第3配管を前記第1管路に接続する、
請求項2に記載の原子炉熱利用システム。 The second heat exchanger surrounds the first pipe, the second pipe provided outside the first pipe so as to surround the first pipe, and the second pipe. A third pipe provided outside the second pipe, and a heat transfer structure having a concentric triple structure;
Connecting the second pipe to the second pipe;
In the normal case, the third pipe is connected to the third pipe, and in the second predetermined case, the third pipe is connected to the first pipe.
The reactor heat utilization system according to claim 2.
請求項3に記載の原子炉熱利用システム。 A second pressure adjusting unit configured to increase the pressure of the third pipe by a second pressure value than the pressure of the second pipe in the second predetermined case;
The reactor heat utilization system according to claim 3.
請求項4に記載の原子炉熱利用システム。 The second predetermined case is a case where the first flow path control mechanism portion does not operate normally despite the occurrence of the first predetermined case.
The reactor heat utilization system according to claim 4.
前記第2流路制御機構部は、通常の場合に前記第2熱交換器の二次側と前記第3配管とを接続し、第3の所定の場合に前記第2熱交換器の二次側と前記第3配管とを切り離し、前記第2熱交換器の二次側をバイパスさせて冷媒を循環させる、
請求項5に記載の原子炉熱利用システム。 Furthermore, a second flow path control mechanism is provided,
The second flow path control unit connects the secondary side of the second heat exchanger and the third pipe in a normal case, and the secondary of the second heat exchanger in a third predetermined case. Separating the side and the third piping, bypassing the secondary side of the second heat exchanger and circulating the refrigerant,
The reactor heat utilization system according to claim 5.
請求項6に記載の原子炉熱利用システム。 The third predetermined case is a case where it is determined that the refrigerant has flowed from the second pipe into the third pipe in the second heat exchanger.
The reactor heat utilization system according to claim 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014249131A JP6440479B2 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Reactor heat utilization system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014249131A JP6440479B2 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Reactor heat utilization system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016109618A true JP2016109618A (en) | 2016-06-20 |
JP6440479B2 JP6440479B2 (en) | 2018-12-19 |
Family
ID=56124033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014249131A Active JP6440479B2 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Reactor heat utilization system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6440479B2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3681920A (en) * | 1969-01-20 | 1972-08-08 | Atomenergi Ab | Method and means for generating electricity and vaporizing a liquid in a thermal power station |
JPH06101801A (en) * | 1992-09-17 | 1994-04-12 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Double pipe steam generating device of fast breeder reactor |
JPH09264991A (en) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Hitachi Ltd | Device for transporting thermal energy of spent fuel |
JP2002228794A (en) * | 2001-02-05 | 2002-08-14 | Toshiba Corp | Heat supplying atomic power plant |
-
2014
- 2014-12-09 JP JP2014249131A patent/JP6440479B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3681920A (en) * | 1969-01-20 | 1972-08-08 | Atomenergi Ab | Method and means for generating electricity and vaporizing a liquid in a thermal power station |
JPH06101801A (en) * | 1992-09-17 | 1994-04-12 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Double pipe steam generating device of fast breeder reactor |
JPH09264991A (en) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Hitachi Ltd | Device for transporting thermal energy of spent fuel |
JP2002228794A (en) * | 2001-02-05 | 2002-08-14 | Toshiba Corp | Heat supplying atomic power plant |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6440479B2 (en) | 2018-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210202121A1 (en) | Flow Mixing T-Unit of Reactor Volume Control System | |
JP6368617B2 (en) | Power plant | |
WO2016078285A1 (en) | Secondary side passive waste heat removal system | |
US20170098483A1 (en) | Heat exchange system and nuclear reactor system | |
CN105276564A (en) | Deaerator-free reheating system of supercritical (ultra-supercritical) unit | |
JP6495137B2 (en) | Combined cycle power plant and control method thereof | |
JP6440479B2 (en) | Reactor heat utilization system | |
CN203338775U (en) | Nuclear power plant steam generator overflow prevention structure | |
WO2012049936A1 (en) | Nuclear power facility control system | |
JP5865799B2 (en) | Pressurized water nuclear plant and steam supply method thereof | |
JP6771338B2 (en) | Pump system and its operation method and power plant | |
JP2017072101A (en) | Steam turbine system and its control method | |
CN110246597A (en) | The cooling system and method for million kilowatt nuclear power station auxiliary feedwater system water storage tank | |
KR100448876B1 (en) | Emergency feed water system in nuclear power plant | |
EP3324008A1 (en) | Steam turbine plant | |
JP6928691B2 (en) | Pump system and its operation method and power plant | |
JP2013083379A (en) | Water inlet/outlet temperature difference control system, method of inspecting draining path, and method of inspecting water intake path | |
JP2012229959A (en) | Nuclear power plant | |
KR102007252B1 (en) | System for responding to loss of coolant accident | |
JP2013036693A (en) | Supply water preheating system | |
CN207406476U (en) | Female footballer and main feed pump system | |
CN107131494B (en) | Multi-module type HTGR Nuclear Power Plant water supply system | |
JP2017519140A (en) | Steam power equipment with valve shaft leakage steam piping | |
JP2014118887A (en) | Piping leakage detection system | |
JPS58216774A (en) | Control system of heat transfer system which connect nuclear power installation and sea water desalting device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170829 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180523 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180626 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181030 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181120 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6440479 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |