JP2531536B2 - ２次系削除型高速増殖炉及びその蒸気発生器 - Google Patents
２次系削除型高速増殖炉及びその蒸気発生器Info
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- JP2531536B2 JP2531536B2 JP2023333A JP2333390A JP2531536B2 JP 2531536 B2 JP2531536 B2 JP 2531536B2 JP 2023333 A JP2023333 A JP 2023333A JP 2333390 A JP2333390 A JP 2333390A JP 2531536 B2 JP2531536 B2 JP 2531536B2
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- electromagnetic pump
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
- F22B1/06—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being molten; Use of molten metal, e.g. zinc, as heat transfer medium
- F22B1/063—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being molten; Use of molten metal, e.g. zinc, as heat transfer medium for metal cooled nuclear reactors
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は２次冷却系をもたない高速増殖炉に関し、更
に詳しくは、蒸気発生器内に電磁ポンプを一体的に組み
込むことにより、万一、伝熱管が破損した場合でも、発
生したガスが炉心部に輸送されないようにした高速増殖
炉及びそれに使用する蒸気発生器に関するものである。
に詳しくは、蒸気発生器内に電磁ポンプを一体的に組み
込むことにより、万一、伝熱管が破損した場合でも、発
生したガスが炉心部に輸送されないようにした高速増殖
炉及びそれに使用する蒸気発生器に関するものである。
［従来の技術］ 高速増殖炉では冷却材としてナトリウムのような液体
金属を使用する。このため熱輸送系は通常、１次冷却
系、２次冷却系、水−蒸気系からなり、１次冷却系と２
次冷却材との熱交換を中間熱交換器で、２次冷却材と水
−蒸気との熱交換を蒸気発生器で行う。１次冷却系及び
２次冷却系はそれぞれ１次ポンプ及び２次ポンプによっ
て冷却材が循環する。このような熱輸送系を構成する理
由は、機器の故障時に化学的に激しいナトリウム−水反
応が発生し得ることから、１次冷却系のバウンダリの保
全性及び蒸気発生器の補修性等を高めるためである。
金属を使用する。このため熱輸送系は通常、１次冷却
系、２次冷却系、水−蒸気系からなり、１次冷却系と２
次冷却材との熱交換を中間熱交換器で、２次冷却材と水
−蒸気との熱交換を蒸気発生器で行う。１次冷却系及び
２次冷却系はそれぞれ１次ポンプ及び２次ポンプによっ
て冷却材が循環する。このような熱輸送系を構成する理
由は、機器の故障時に化学的に激しいナトリウム−水反
応が発生し得ることから、１次冷却系のバウンダリの保
全性及び蒸気発生器の補修性等を高めるためである。
しかし近年、技術的な進歩に伴い建設費や運転維持費
の低減化等を考慮して２次冷却系を省いた高速増殖炉シ
ステムが検討されている。
の低減化等を考慮して２次冷却系を省いた高速増殖炉シ
ステムが検討されている。
従来の２次冷却系を削除した高速増殖炉システムは、
例えば第３図に示すように、基本的には炉心部10を備え
た原子炉容器12、蒸気発生器14、ポンプ16からなり、炉
心部10で加熱された高温の冷却材ナトリウムを蒸気発生
器14に導き、そこで水と熱交換して蒸気を発生させ、熱
交換の比較的低温になった冷却材ナトリウムをポンプ16
により炉容器12内へ戻す構成である。ここでポンプ16と
しては機械式ポンプが用いられる。
例えば第３図に示すように、基本的には炉心部10を備え
た原子炉容器12、蒸気発生器14、ポンプ16からなり、炉
心部10で加熱された高温の冷却材ナトリウムを蒸気発生
器14に導き、そこで水と熱交換して蒸気を発生させ、熱
交換の比較的低温になった冷却材ナトリウムをポンプ16
により炉容器12内へ戻す構成である。ここでポンプ16と
しては機械式ポンプが用いられる。
［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のシステムでは、万一、蒸気発生器
14内の伝熱管が大破損した場合、ナトリウム−水反応に
より発生した大量の水素ガスがポンプ16によって原子炉
容器12に運ばれ大事故に至る虜れがある。そのため蒸気
発生器14の信頼度は非常に厳しい。しかし伝熱管の破損
事故を完全に防止することは不可能であり、何らかの対
策が必要となる。
14内の伝熱管が大破損した場合、ナトリウム−水反応に
より発生した大量の水素ガスがポンプ16によって原子炉
容器12に運ばれ大事故に至る虜れがある。そのため蒸気
発生器14の信頼度は非常に厳しい。しかし伝熱管の破損
事故を完全に防止することは不可能であり、何らかの対
策が必要となる。
本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、万一、蒸気発生器の伝熱管が大破損事故を生じて
も、大量に発生するガスが原子炉容器へは輸送されない
ようにした安全性の高い２次系削除型高速増殖炉を提供
すること、及び、それに用いる蒸気発生器を提供するこ
とにある。
し、万一、蒸気発生器の伝熱管が大破損事故を生じて
も、大量に発生するガスが原子炉容器へは輸送されない
ようにした安全性の高い２次系削除型高速増殖炉を提供
すること、及び、それに用いる蒸気発生器を提供するこ
とにある。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成できる本発明は、２次冷却系を削除
した高速増殖炉において、冷却材を循環させるポンプを
電磁式とし、その電磁ポンプ部を蒸気発生器内の熱交換
部の下流側に組み込み一体化したものである。蒸気発生
器は、例えば、シェル内の周辺部に水−蒸気系の伝熱管
を有する熱交換部を配置し、中心部に電磁ポンプ部を挿
入した構成とする。電磁ポンプ部は中心に位置する固定
鉄心、その外側のポンプダクト、更にその外側を取り囲
む三相コイルからなる。そしてシェル内の下方で熱交換
部とポンプダクトとが連通して流路を形成するように
し、シェル上部とポンプダクト上部にそれぞれ冷却材の
入口部と出口部を設ける。
した高速増殖炉において、冷却材を循環させるポンプを
電磁式とし、その電磁ポンプ部を蒸気発生器内の熱交換
部の下流側に組み込み一体化したものである。蒸気発生
器は、例えば、シェル内の周辺部に水−蒸気系の伝熱管
を有する熱交換部を配置し、中心部に電磁ポンプ部を挿
入した構成とする。電磁ポンプ部は中心に位置する固定
鉄心、その外側のポンプダクト、更にその外側を取り囲
む三相コイルからなる。そしてシェル内の下方で熱交換
部とポンプダクトとが連通して流路を形成するように
し、シェル上部とポンプダクト上部にそれぞれ冷却材の
入口部と出口部を設ける。
［作用］ 電磁ポンプ部が作動することによって冷却材は循環す
る。蒸気発生器の熱交換部では、炉心部で加熱された高
温の冷却材が、伝熱管内を通る水と熱交換して蒸気が発
生し、熱交換後の比較的低温になった冷却材は炉心部へ
戻る。
る。蒸気発生器の熱交換部では、炉心部で加熱された高
温の冷却材が、伝熱管内を通る水と熱交換して蒸気が発
生し、熱交換後の比較的低温になった冷却材は炉心部へ
戻る。
ここで万一、伝熱管が破損し冷却材と水との化学反応
によって大量のガスが発生した場合には、該ガスは電磁
ポンプ部を通過するが、その時に冷却材が排除されるた
め電磁ポンプ部のコイル及び固定鉄心が断熱状態にな
り、急激な自己過熱現象を起こして自然自己破損し、ポ
ンプとしての機能を失う。またポンプが電磁方式である
から、機械式ポンプの場合のような回転慣性がなく、上
記自然自己破損とともに冷却材等の輸送は直ちに停止す
る。このため炉心部へ大量のガスが輸送されることはな
い。
によって大量のガスが発生した場合には、該ガスは電磁
ポンプ部を通過するが、その時に冷却材が排除されるた
め電磁ポンプ部のコイル及び固定鉄心が断熱状態にな
り、急激な自己過熱現象を起こして自然自己破損し、ポ
ンプとしての機能を失う。またポンプが電磁方式である
から、機械式ポンプの場合のような回転慣性がなく、上
記自然自己破損とともに冷却材等の輸送は直ちに停止す
る。このため炉心部へ大量のガスが輸送されることはな
い。
［実施例］ 第１図は本発明に係る２次系削除型高速増殖炉の概略
構成図である。このシステムは、主として炉心部10を有
する原子炉容器12と、電磁ポンプ組込型の蒸気発生器20
と、それらを接続する配管などから構成される。本発明
の特徴は、ポンプを電磁式とし、その電磁ポンプ部を蒸
気発生器内の熱交換器の下流側に組み込み一体化した点
である。
構成図である。このシステムは、主として炉心部10を有
する原子炉容器12と、電磁ポンプ組込型の蒸気発生器20
と、それらを接続する配管などから構成される。本発明
の特徴は、ポンプを電磁式とし、その電磁ポンプ部を蒸
気発生器内の熱交換器の下流側に組み込み一体化した点
である。
蒸気発生器20の一例を第２図に示す。この蒸気発生器
20では、シェル22内の週辺部に水−蒸気系の伝熱管を有
する熱交換部24が位置し、中心部に電磁ポンプ部26が挿
入されている。
20では、シェル22内の週辺部に水−蒸気系の伝熱管を有
する熱交換部24が位置し、中心部に電磁ポンプ部26が挿
入されている。
電磁ポンプ部26は中心に位置する固定鉄心28、その外
側のポンプダクト30、更にその外側を取り囲む三相コイ
ル32からなる。そしてシェル22内の下方で熱交換部24
（シェルと内筒との間の環状空間）とポンプダクト30と
が連通して流路を形成し、シェル22の上部に冷却材入口
部36が、ポンプダクト30の上部に冷却材出口部38が設け
られている。熱交換部24は多数の伝熱管が配置されてお
り、その下端に水入口管40が、上端に蒸気出口管42がそ
れぞれ設けられている。
側のポンプダクト30、更にその外側を取り囲む三相コイ
ル32からなる。そしてシェル22内の下方で熱交換部24
（シェルと内筒との間の環状空間）とポンプダクト30と
が連通して流路を形成し、シェル22の上部に冷却材入口
部36が、ポンプダクト30の上部に冷却材出口部38が設け
られている。熱交換部24は多数の伝熱管が配置されてお
り、その下端に水入口管40が、上端に蒸気出口管42がそ
れぞれ設けられている。
なお第１図において符号44はダンプタンク、符号46は
コンクリート遮蔽壁を示している。
コンクリート遮蔽壁を示している。
原子炉容器12から出た冷却材ナトリウムは、蒸気発生
器20に導かれ、シェル22の上部の冷却材入口部36から入
り、熱交換部24を通って伝熱管内の水と熱交換して蒸気
を発生させる。熱交換後の比較的低温の冷却材ナトリウ
ムはポンプダクト30に吸入され、電磁ポンプ作用により
上方の冷却材出口部38から流出して原子炉容器12に戻り
循環する。一方、水は下方の水入口管40から圧送され、
伝熱管で高温の冷却材ナトリウムと熱交換を行って加熱
され蒸気となり、上部の蒸気出口管42から出ていく。
器20に導かれ、シェル22の上部の冷却材入口部36から入
り、熱交換部24を通って伝熱管内の水と熱交換して蒸気
を発生させる。熱交換後の比較的低温の冷却材ナトリウ
ムはポンプダクト30に吸入され、電磁ポンプ作用により
上方の冷却材出口部38から流出して原子炉容器12に戻り
循環する。一方、水は下方の水入口管40から圧送され、
伝熱管で高温の冷却材ナトリウムと熱交換を行って加熱
され蒸気となり、上部の蒸気出口管42から出ていく。
電磁ポンプでは、三相コイル32に三相交流を通電する
ことによって進行磁界が発生し、フレミングの右手の法
則により電圧が誘起されて、誘導電流と進行磁界とによ
る電磁力がポンプ力として働く。この時、三相コイル32
の銅損及び固定鉄心28の鉄損によってジュール熱が発生
するが、本発明では熱交換後の比較的低温の冷却材ナト
リウムがポンプダクト30を流れる時に、上記のジュール
熱をナトリウムに伝えることによって、三相コイル32及
び固定鉄心28を冷却している。
ことによって進行磁界が発生し、フレミングの右手の法
則により電圧が誘起されて、誘導電流と進行磁界とによ
る電磁力がポンプ力として働く。この時、三相コイル32
の銅損及び固定鉄心28の鉄損によってジュール熱が発生
するが、本発明では熱交換後の比較的低温の冷却材ナト
リウムがポンプダクト30を流れる時に、上記のジュール
熱をナトリウムに伝えることによって、三相コイル32及
び固定鉄心28を冷却している。
このようなシステムにおいて、万一、伝熱管が大破損
事故を起こしたとすると、大量の水と蒸気が伝熱管外へ
流出し、冷却材ナトリウムと激しく化学反応して大量か
つ高温の水素ガスが発生する。この水素ガスは冷却ナト
リウムの流れ方向に従ってう熱交換部24の下流に位置す
るポンプダクト30へと流れる。すると、三相コイル32及
び固定鉄心28を冷却していた冷却材ナトリウムが大量か
つ高温の水素ガスによって排除されることになり、断熱
状態になるため、三相コイル32及び固定鉄心28が急激な
自己過熱現象を起こす。これにより三相コイル32に使用
している銅がその融点以上になって溶け、それと同時に
三相交流を通電することが不可能になる。この時点で電
磁ポンプ部26はその機能を喪失（自然自己破損）する。
また電磁ポンプは機械式ポンプのような回転慣性をもっ
ていないため、破損と同時に冷却材ナトリウムの駆動力
が失われる。このため蒸気発生器20から冷却材ナトリウ
ムを輸送できなくなり、大量に発生する水素ガスも輸送
されることがない。つまり炉心部へのガスの流入を防止
することができる。
事故を起こしたとすると、大量の水と蒸気が伝熱管外へ
流出し、冷却材ナトリウムと激しく化学反応して大量か
つ高温の水素ガスが発生する。この水素ガスは冷却ナト
リウムの流れ方向に従ってう熱交換部24の下流に位置す
るポンプダクト30へと流れる。すると、三相コイル32及
び固定鉄心28を冷却していた冷却材ナトリウムが大量か
つ高温の水素ガスによって排除されることになり、断熱
状態になるため、三相コイル32及び固定鉄心28が急激な
自己過熱現象を起こす。これにより三相コイル32に使用
している銅がその融点以上になって溶け、それと同時に
三相交流を通電することが不可能になる。この時点で電
磁ポンプ部26はその機能を喪失（自然自己破損）する。
また電磁ポンプは機械式ポンプのような回転慣性をもっ
ていないため、破損と同時に冷却材ナトリウムの駆動力
が失われる。このため蒸気発生器20から冷却材ナトリウ
ムを輸送できなくなり、大量に発生する水素ガスも輸送
されることがない。つまり炉心部へのガスの流入を防止
することができる。
［発明の効果］ 本発明は上記のように、冷却材の循環ポンプを電磁式
とし、その電磁ポンプ部を蒸気発生器内の熱交換部の下
流側に組み込み一体化した２次削除型高速増殖炉である
から、万一、熱交換部で伝熱管の大破損事故が発生し水
や蒸気が流出しても、冷却材と水−蒸気との反応により
発生するガスによって電磁ポンプ部が断熱状態になり、
高温になって自然自己破損するため直ちにポンプ機能が
停止し、且つポンプは電磁式であり機械式のような回転
慣性をもっていないから、自己破損と同時に冷却材の駆
動力を喪失し、大量のガスの炉心部へ流入するのを確実
に防止でき安全性が高まる。
とし、その電磁ポンプ部を蒸気発生器内の熱交換部の下
流側に組み込み一体化した２次削除型高速増殖炉である
から、万一、熱交換部で伝熱管の大破損事故が発生し水
や蒸気が流出しても、冷却材と水−蒸気との反応により
発生するガスによって電磁ポンプ部が断熱状態になり、
高温になって自然自己破損するため直ちにポンプ機能が
停止し、且つポンプは電磁式であり機械式のような回転
慣性をもっていないから、自己破損と同時に冷却材の駆
動力を喪失し、大量のガスの炉心部へ流入するのを確実
に防止でき安全性が高まる。
また本発明では自由液面を有するのは原子炉容器のみ
となるため、液面制御が容易になる利点がある。
となるため、液面制御が容易になる利点がある。
更に本発明は基本的には２次系削除型であるため、ポ
ンプ容器やガードベッセル等の削減、配管の短縮化、格
納容器の小型化などの物量を大幅に削除でき、建設費用
や運転維持費用の低減化を図ることができる。
ンプ容器やガードベッセル等の削減、配管の短縮化、格
納容器の小型化などの物量を大幅に削除でき、建設費用
や運転維持費用の低減化を図ることができる。
第１図は本発明に係る２次系削除型高速増殖炉の構成
図、第２図はそれに用いる蒸気発生器の説明図、第３図
は従来システムの構成図である。 10……炉心部、12……原子炉容器、20……蒸気発生器、
22……シェル、24……熱交換部、26……電磁ポンプ部、
28……固定鉄心、30……ポンプダクト、32……三相コイ
ル。
図、第２図はそれに用いる蒸気発生器の説明図、第３図
は従来システムの構成図である。 10……炉心部、12……原子炉容器、20……蒸気発生器、
22……シェル、24……熱交換部、26……電磁ポンプ部、
28……固定鉄心、30……ポンプダクト、32……三相コイ
ル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 博 茨城県東茨城郡大洗町成田町4002番地 動力炉・核燃料開発事業団大洗工学セン ター内 (56)参考文献 特開 昭61−794（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−193092（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−40694（ＪＰ，Ｕ) 浅田忠一他「新版原子力ハンドブッ ク」（平成１−３−30）オーム社Ｐ. 417 原子力工業，33［１］（1987）Ｐ．69 −76
Claims (3)
- 【請求項１】２次冷却系をもたず、炉心部を通る液体金
属冷却材を、直接、蒸気発生器に導き、水と熱交換して
蒸気を発生させ、熱交換後の冷却材をポンプにより炉心
部へ戻すように循環させる高速増殖炉において、前記ポ
ンプを電磁式とし、その電磁ポンプ部を蒸気発生器内の
熱交換部の下流側に組み込み一体化し、万一の熱交換部
の伝熱管破損時に発生する大量の水素ガスが電磁ポンプ
部を通過する際に、該電磁ポンプ部が過熱状態となって
自然自己破損し、大量の水素ガスが炉心部へ輸送される
のを阻止することを特徴とする２次系削除型高速増殖
炉。 - 【請求項２】シェル内の周辺部に水−蒸気系の伝熱管を
有する熱交換部が配置され、中心部に電磁ポンプ部が挿
入されており、該電磁ポンプ部が熱交換部の下流側にく
るように液体金属冷却材の流路を構成し、万一の熱交換
部の伝熱管破損時に発生した大量の水素ガスが電磁ポン
プ部を通過する際に、該電磁ポンプ部が過熱状態となっ
て自然自己破損してポンプ機能を喪失することを特徴と
する２次系削除型高速増殖炉で用いる蒸気発生器。 - 【請求項３】電磁ポンプ部は中心に位置する固定鉄心、
その外側のポンプダクト、更にその外側を取り囲む三相
コイルからなり、シェル内の下方で熱交換部とポンプダ
クトとが連通して流路を形成し、シェル上部に冷却材入
口部が、ポンプダクト上部に冷却材出口部が設けられて
いる請求項２記載の蒸気発生器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023333A JP2531536B2 (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | ２次系削除型高速増殖炉及びその蒸気発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023333A JP2531536B2 (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | ２次系削除型高速増殖炉及びその蒸気発生器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03226695A JPH03226695A (ja) | 1991-10-07 |
| JP2531536B2 true JP2531536B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=12107658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023333A Expired - Lifetime JP2531536B2 (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | ２次系削除型高速増殖炉及びその蒸気発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2531536B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3523634B2 (ja) * | 2001-11-19 | 2004-04-26 | 核燃料サイクル開発機構 | 中間熱交換器組込型蒸気発生器 |
| JP4660125B2 (ja) * | 2004-06-17 | 2011-03-30 | 株式会社東芝 | 電磁ポンプ内蔵型中間熱交換器 |
| CN102563590B (zh) * | 2010-12-22 | 2014-04-02 | 清华大学 | 一种饱和蒸汽发生器 |
| CN107195339B (zh) * | 2017-06-30 | 2023-04-28 | 百色学院 | 一种液态金属回路运行介质熔化与净化装置 |
| CN108511095A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-09-07 | 中广核研究院有限公司 | 一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排系统 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5540694U (ja) * | 1978-09-11 | 1980-03-15 | ||
| JPH06103353B2 (ja) * | 1984-06-14 | 1994-12-14 | 株式会社東芝 | 液体金属冷却型原子炉の冷却装置 |
| JPS63193092A (ja) * | 1987-02-06 | 1988-08-10 | 株式会社東芝 | 液体金属冷却型原子炉の冷却装置 |
-
1990
- 1990-02-01 JP JP2023333A patent/JP2531536B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 原子力工業，３３［１］（１９８７）Ｐ．６９−７６ |
| 浅田忠一他「新版原子力ハンドブック」（平成１−３−３０）オーム社Ｐ．４１７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03226695A (ja) | 1991-10-07 |
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