JP3530939B2 - 原子炉プラント - Google Patents
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- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
- F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21D—NUCLEAR POWER PLANT
- G21D5/00—Arrangements of reactor and engine in which reactor-produced heat is converted into mechanical energy
- G21D5/04—Reactor and engine not structurally combined
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉プラントに
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉で加熱された冷却材で直接タービ
ンを駆動する直接サイクル原子炉の冷却材として、ヘリ
ウムなどの気体を用いることが考えられる。しかし、ヘ
リウムは冷却性能が低いため、原子炉を高温で稼動する
ことが難しく、原子炉の出力密度を下げざるを得ない。
従って、大きな発電出力を得るためには炉心容積を大き
くしなければならず、原子炉のプラント物量が増大する
ことに起因した建設コストの上昇という問題を生じさせ
ていた。
ンを駆動する直接サイクル原子炉の冷却材として、ヘリ
ウムなどの気体を用いることが考えられる。しかし、ヘ
リウムは冷却性能が低いため、原子炉を高温で稼動する
ことが難しく、原子炉の出力密度を下げざるを得ない。
従って、大きな発電出力を得るためには炉心容積を大き
くしなければならず、原子炉のプラント物量が増大する
ことに起因した建設コストの上昇という問題を生じさせ
ていた。
【０００３】直接サイクル原子炉においてヘリウムに代
わる気体状の冷却材としては二酸化炭素が考えられる。
超臨界状態の二酸化炭素は、ヘリウムなどの気体に比し
て２〜３倍の高い冷却性能（熱伝達率及び熱輸送力）を
有するために、二酸化炭素の凝縮を行わない場合でもヘ
リウムを冷却材とした場合に比べて高温で原子炉を稼動
することができ、原子炉を小型化することが可能とな
る。
わる気体状の冷却材としては二酸化炭素が考えられる。
超臨界状態の二酸化炭素は、ヘリウムなどの気体に比し
て２〜３倍の高い冷却性能（熱伝達率及び熱輸送力）を
有するために、二酸化炭素の凝縮を行わない場合でもヘ
リウムを冷却材とした場合に比べて高温で原子炉を稼動
することができ、原子炉を小型化することが可能とな
る。
【０００４】また、ヘリウムの臨界点（約５．２Ｋ、約
０．２ＭＰａ）に比べて二酸化炭素の臨界点（約３０４
Ｋ、約７．４ＭＰａ）は温度、圧力ともに高い。ところ
で、二酸化炭素を冷却材として使用した直接サイクル原
子炉においては、タービンを駆動した後にタービンより
排出される冷却材（二酸化炭素）の圧縮がこの臨界点付
近（理想気体特性から外れた領域）で行われるために、
冷却材（二酸化炭素）の圧縮仕事がヘリウムを冷却材と
して用いた場合よりも大幅に低減できる。
０．２ＭＰａ）に比べて二酸化炭素の臨界点（約３０４
Ｋ、約７．４ＭＰａ）は温度、圧力ともに高い。ところ
で、二酸化炭素を冷却材として使用した直接サイクル原
子炉においては、タービンを駆動した後にタービンより
排出される冷却材（二酸化炭素）の圧縮がこの臨界点付
近（理想気体特性から外れた領域）で行われるために、
冷却材（二酸化炭素）の圧縮仕事がヘリウムを冷却材と
して用いた場合よりも大幅に低減できる。
【０００５】このことから、気体状の二酸化炭素を冷却
材として用いて直接サイクル原子炉を構築すれば、ヘリ
ウムを冷却材として用いた場合に比べて、原子炉の出力
密度を向上することが可能であり、原子炉の小型化、建
設コストの低減につながる。
材として用いて直接サイクル原子炉を構築すれば、ヘリ
ウムを冷却材として用いた場合に比べて、原子炉の出力
密度を向上することが可能であり、原子炉の小型化、建
設コストの低減につながる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷却材
として二酸化炭素を用いたとしても、冷却材を気体状態
で循環させるタイプの直接サイクル原子炉（以下「非凝
縮サイクル炉」とも言う）では、気体状態の冷却材を圧
縮するために必要とされる仕事量が大きいため、高いサ
イクル効率を得るためには、タービン入口の冷却材温度
を高温（約７００℃以上）とする必要があり、システ
ム、機器が高温となり、原子炉を構成する材料選定に制
限が加わる等の問題がある。
として二酸化炭素を用いたとしても、冷却材を気体状態
で循環させるタイプの直接サイクル原子炉（以下「非凝
縮サイクル炉」とも言う）では、気体状態の冷却材を圧
縮するために必要とされる仕事量が大きいため、高いサ
イクル効率を得るためには、タービン入口の冷却材温度
を高温（約７００℃以上）とする必要があり、システ
ム、機器が高温となり、原子炉を構成する材料選定に制
限が加わる等の問題がある。
【０００７】このような問題を解決するために、本発明
者らは二酸化炭素の凝縮性を利用したランキンサイクル
を用いた直接サイクル高速炉を提案した（特願２０００
−１４８１５１号公報）。
者らは二酸化炭素の凝縮性を利用したランキンサイクル
を用いた直接サイクル高速炉を提案した（特願２０００
−１４８１５１号公報）。
【０００８】ここで特願２０００−１４８１５１号公報
に記載された直接サイクル高速炉を図５を用いて概説す
る。図５に示す直接サイクル高速炉は、原子炉１１１
と、タービン１１２と、発電機１１３とを備えている。
さらに、タービン１１２の出口側と原子炉１１１の入口
側との間において再生熱交換器１１４と、凝縮器１１５
と、ポンプ１１６とを備えている。尚、図中における矢
印は、直接サイクル高速炉中における冷却材の流れる方
向を示すものである。
に記載された直接サイクル高速炉を図５を用いて概説す
る。図５に示す直接サイクル高速炉は、原子炉１１１
と、タービン１１２と、発電機１１３とを備えている。
さらに、タービン１１２の出口側と原子炉１１１の入口
側との間において再生熱交換器１１４と、凝縮器１１５
と、ポンプ１１６とを備えている。尚、図中における矢
印は、直接サイクル高速炉中における冷却材の流れる方
向を示すものである。
【０００９】原子炉１１１の炉心で加熱された超臨界状
態の冷却材（二酸化炭素）は、タービン１１２へ直接的
に導かれてタービン１１２を駆動し、タービン１１２と
接続された発電機１１３を駆動する。タービン１１２か
ら排出された冷却材は気体状態となり、再生熱交換器１
１４を経由して凝縮器１１５に導入される。凝縮器１１
５には外部から冷却水等が導入されており、これにより
冷却材は冷却され全量が液化される。
態の冷却材（二酸化炭素）は、タービン１１２へ直接的
に導かれてタービン１１２を駆動し、タービン１１２と
接続された発電機１１３を駆動する。タービン１１２か
ら排出された冷却材は気体状態となり、再生熱交換器１
１４を経由して凝縮器１１５に導入される。凝縮器１１
５には外部から冷却水等が導入されており、これにより
冷却材は冷却され全量が液化される。
【００１０】液化された冷却材はポンプ１１６によって
再生熱交換器１１４に送られ、タービン１１２から排出
された前記冷却材との熱交換により臨界圧力以上に加圧
され、原子炉１１１の入口温度まで昇温される。このよ
うにして超臨界状態とされた冷却材は原子炉１１１の炉
心内に至り、ここで再び加熱される。このような工程を
繰り返すことで発電機を連続的に駆動して発電を行う。
再生熱交換器１１４に送られ、タービン１１２から排出
された前記冷却材との熱交換により臨界圧力以上に加圧
され、原子炉１１１の入口温度まで昇温される。このよ
うにして超臨界状態とされた冷却材は原子炉１１１の炉
心内に至り、ここで再び加熱される。このような工程を
繰り返すことで発電機を連続的に駆動して発電を行う。
【００１１】特願２０００−１４８１５１号公報の直接
サイクル高速炉では、凝縮器１１５において冷却材であ
る二酸化炭素を全量凝縮させ液化している。確かに、こ
の直接サイクル高速炉では、冷却材を液化しており、非
凝縮サイクル炉で見られたような気体状の冷却材の圧縮
を、比体積の小さな液体状の冷却材の圧縮に置換できる
ので冷却材の圧縮仕事は低減される。
サイクル高速炉では、凝縮器１１５において冷却材であ
る二酸化炭素を全量凝縮させ液化している。確かに、こ
の直接サイクル高速炉では、冷却材を液化しており、非
凝縮サイクル炉で見られたような気体状の冷却材の圧縮
を、比体積の小さな液体状の冷却材の圧縮に置換できる
ので冷却材の圧縮仕事は低減される。
【００１２】なお、特願２０００−１４８１５１号公報
に記載されたような、冷却材の全量を液化するタイプの
直接サイクル原子炉のことを、本明細書においては「全
凝縮サイクル炉」と称することもある。
に記載されたような、冷却材の全量を液化するタイプの
直接サイクル原子炉のことを、本明細書においては「全
凝縮サイクル炉」と称することもある。
【００１３】しかし、全凝縮サイクル炉では凝縮器１１
５において冷却材を臨界温度（約３０４Ｋ（約３１
℃））以下の温度まで十分に冷却できない場合には、冷
却材の飽和蒸気圧が高くなるためにタービン１１２の排
圧が上昇する。そのため、タービン１１２において冷却
材が十分に膨張することができなくなり、タービン１１
２を駆動するための仕事量が小さくなるので、凝縮器１
１５から捨てられる排熱が相対的に大きくなり、結果と
してサイクル効率がそれほど改善されないという新たな
問題が発生する。
５において冷却材を臨界温度（約３０４Ｋ（約３１
℃））以下の温度まで十分に冷却できない場合には、冷
却材の飽和蒸気圧が高くなるためにタービン１１２の排
圧が上昇する。そのため、タービン１１２において冷却
材が十分に膨張することができなくなり、タービン１１
２を駆動するための仕事量が小さくなるので、凝縮器１
１５から捨てられる排熱が相対的に大きくなり、結果と
してサイクル効率がそれほど改善されないという新たな
問題が発生する。
【００１４】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たものであり、冷却材として二酸化炭素を使用し、この
冷却材によって直接的にタービンを回して発電を行う直
接サイクル原子炉であって、二酸化炭素の凝縮性を利用
して圧縮仕事を低減するとともに、冷却材を液化する際
に発生する排熱を低減することで、サイクル効率を従来
以上に高めた原子炉プラントを提供することを課題とす
る。
たものであり、冷却材として二酸化炭素を使用し、この
冷却材によって直接的にタービンを回して発電を行う直
接サイクル原子炉であって、二酸化炭素の凝縮性を利用
して圧縮仕事を低減するとともに、冷却材を液化する際
に発生する排熱を低減することで、サイクル効率を従来
以上に高めた原子炉プラントを提供することを課題とす
る。
【００１５】請求項１記載の発明は、原子炉と、タービ
ンとを有し、原子炉熱により超臨界状態の冷却材を加熱
し、この加熱された冷却材により直接タービンを駆動
し、前記タービンの駆動後にこのタービンから排出され
る気体状態の冷却材を冷却・圧縮し超臨界状態とした後
に再び前記原子炉に循環させる原子炉プラントであっ
て、前記冷却材として二酸化炭素を用い、前記タービン
の出口側と前記原子炉の入口側との間に再生熱交換器
Ｉ、再生熱交換器ＩＩ、圧縮機Ｉ、圧縮機ＩＩ、凝縮器
及びポンプとを設け、前記タービンから排出される気体
状態の冷却材の全量を再生熱交換器Ｉ及び再生熱交換器
ＩＩを経由させることで冷却し、圧縮機Ｉにおいて加圧
した後に、加圧後の冷却材の内の３５．０〜６４．２％
の割合の冷却材Ｉと、残りの６５．０〜３５．８％の割
合の冷却材ＩＩとに分岐させ、前記の冷却材Ｉを前記凝
縮器に導入し液化した後にポンプにて臨界圧以上に加圧
して超臨界状態とした後に前記再生熱交換器ＩＩに導入
し、前記残りの冷却材ＩＩを圧縮機ＩＩに導入し気体状
態のままで臨界圧以上に加圧して超臨界状態とした後
に、前記超臨界状態の冷却材Ｉと前記超臨界状態の残り
の冷却材ＩＩとを混合し、混合した冷却材を、超臨界状
態を保って前記再生熱交換器Ｉを経由して前記原子炉内
に導入することを特徴とする原子炉プラントである。
ンとを有し、原子炉熱により超臨界状態の冷却材を加熱
し、この加熱された冷却材により直接タービンを駆動
し、前記タービンの駆動後にこのタービンから排出され
る気体状態の冷却材を冷却・圧縮し超臨界状態とした後
に再び前記原子炉に循環させる原子炉プラントであっ
て、前記冷却材として二酸化炭素を用い、前記タービン
の出口側と前記原子炉の入口側との間に再生熱交換器
Ｉ、再生熱交換器ＩＩ、圧縮機Ｉ、圧縮機ＩＩ、凝縮器
及びポンプとを設け、前記タービンから排出される気体
状態の冷却材の全量を再生熱交換器Ｉ及び再生熱交換器
ＩＩを経由させることで冷却し、圧縮機Ｉにおいて加圧
した後に、加圧後の冷却材の内の３５．０〜６４．２％
の割合の冷却材Ｉと、残りの６５．０〜３５．８％の割
合の冷却材ＩＩとに分岐させ、前記の冷却材Ｉを前記凝
縮器に導入し液化した後にポンプにて臨界圧以上に加圧
して超臨界状態とした後に前記再生熱交換器ＩＩに導入
し、前記残りの冷却材ＩＩを圧縮機ＩＩに導入し気体状
態のままで臨界圧以上に加圧して超臨界状態とした後
に、前記超臨界状態の冷却材Ｉと前記超臨界状態の残り
の冷却材ＩＩとを混合し、混合した冷却材を、超臨界状
態を保って前記再生熱交換器Ｉを経由して前記原子炉内
に導入することを特徴とする原子炉プラントである。
【００１６】従来の技術の項で述べたように、冷却材と
して用いる二酸化炭素を全量凝縮して液化する全凝縮サ
イクル炉の場合には、冷却材の圧縮仕事は低減できる
が、冷却材温度を十分に低温にできないと、凝縮器から
無駄に捨てられる排熱（以下「凝縮器排熱」とも言う）
が大きくなり、原子炉プラントのサイクル効率が低下し
てしまう。
して用いる二酸化炭素を全量凝縮して液化する全凝縮サ
イクル炉の場合には、冷却材の圧縮仕事は低減できる
が、冷却材温度を十分に低温にできないと、凝縮器から
無駄に捨てられる排熱（以下「凝縮器排熱」とも言う）
が大きくなり、原子炉プラントのサイクル効率が低下し
てしまう。
【００１７】そこで、本発明では、冷却材の一部を気体
状態で、残りを液体状態で圧縮することで、非凝縮サイ
クル炉の問題点である冷却材の圧縮仕事を小さくし、全
凝縮サイクル炉の問題点である凝縮器排熱を小さくする
ことができ、原子炉プラントのサイクル効率を非凝縮サ
イクル炉、全凝縮サイクル炉のどちらよりも向上させる
ことが可能となった。なお、タービンから排出される冷
却材の中で液化されるものの比率のことを「凝縮率」と
言うこともある。
状態で、残りを液体状態で圧縮することで、非凝縮サイ
クル炉の問題点である冷却材の圧縮仕事を小さくし、全
凝縮サイクル炉の問題点である凝縮器排熱を小さくする
ことができ、原子炉プラントのサイクル効率を非凝縮サ
イクル炉、全凝縮サイクル炉のどちらよりも向上させる
ことが可能となった。なお、タービンから排出される冷
却材の中で液化されるものの比率のことを「凝縮率」と
言うこともある。
【００１８】
【００１９】請求項２記載の発明は、前記原子炉とし
て、高速炉を採用することを特徴とする請求項１に記載
の原子炉プラントである。請求項３記載の発明は、前記
原子炉として、熱中性子炉を採用することを特徴とする
請求項１に記載の原子炉プラント。
て、高速炉を採用することを特徴とする請求項１に記載
の原子炉プラントである。請求項３記載の発明は、前記
原子炉として、熱中性子炉を採用することを特徴とする
請求項１に記載の原子炉プラント。
【００２０】本発明を熱中性子炉に適用した原子炉プラ
ントの場合、それほど高くない冷却材原子炉出口温度
（〜６５０℃）で、ヘリウムを冷却材とした直接サイク
ル原子炉である高温ガス炉（ＰＢＭＲ）において冷却材
原子炉出口温度を９００℃とした場合と同程度のサイク
ル効率（〜４５％）を得ることができる。二酸化炭素を
冷却材として用いると、ガスタービンで膨張した二酸化
炭素ガスの圧縮を臨界温度付近で行うことが可能であ
り、さらに、部分凝縮サイクル炉とすることで、炉心に
戻すまでの冷却材（二酸化炭素）の加圧を凝縮した液体
状態で行わせることができるので、従来のヘリウムガス
タービンによる直接サイクル炉よりも高いサイクル効率
が得られる。また高速炉に適用した場合にも、従来のナ
トリウム冷却高速炉と同じ冷却材原子炉出口温度（〜５
３０℃）で、同程度のサイクル効率（〜４０％）を得る
ことができる。このように本発明を用いれば、従来の熱
中性子炉や高速炉よりも高い効率を得ることができ、あ
るいはより低温の条件でも同程度の効率を得ることがで
きる。
ントの場合、それほど高くない冷却材原子炉出口温度
（〜６５０℃）で、ヘリウムを冷却材とした直接サイク
ル原子炉である高温ガス炉（ＰＢＭＲ）において冷却材
原子炉出口温度を９００℃とした場合と同程度のサイク
ル効率（〜４５％）を得ることができる。二酸化炭素を
冷却材として用いると、ガスタービンで膨張した二酸化
炭素ガスの圧縮を臨界温度付近で行うことが可能であ
り、さらに、部分凝縮サイクル炉とすることで、炉心に
戻すまでの冷却材（二酸化炭素）の加圧を凝縮した液体
状態で行わせることができるので、従来のヘリウムガス
タービンによる直接サイクル炉よりも高いサイクル効率
が得られる。また高速炉に適用した場合にも、従来のナ
トリウム冷却高速炉と同じ冷却材原子炉出口温度（〜５
３０℃）で、同程度のサイクル効率（〜４０％）を得る
ことができる。このように本発明を用いれば、従来の熱
中性子炉や高速炉よりも高い効率を得ることができ、あ
るいはより低温の条件でも同程度の効率を得ることがで
きる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の原子炉プラントの好ま
しい態様を示す構成図であり、図２は、本発明の原子炉
プラントの冷却材のサイクルを示すＴ−Ｓ線図であり、
図３は、冷却材の凝縮率とサイクル効率との関係を示す
グラフであり、図４は、非凝縮サイクル炉、全凝縮サイ
クル炉と本発明の原子炉プラントのサイクル効率を比較
したグラフである。
細に説明する。図１は、本発明の原子炉プラントの好ま
しい態様を示す構成図であり、図２は、本発明の原子炉
プラントの冷却材のサイクルを示すＴ−Ｓ線図であり、
図３は、冷却材の凝縮率とサイクル効率との関係を示す
グラフであり、図４は、非凝縮サイクル炉、全凝縮サイ
クル炉と本発明の原子炉プラントのサイクル効率を比較
したグラフである。
【００２２】＝原子炉プラントの構成＝
図１に示す原子炉プラントは、原子炉１と、タービン２
と、発電機３とを備えている。さらに、タービン２の出
口側と原子炉１の入口側との間において再生熱交換器Ｉ
４及び再生熱交換器ＩＩ５と、前置冷却器６と、凝縮器
７と、ポンプ８と、圧縮機Ｉ９及び圧縮機ＩＩ１０とを
備えている。
と、発電機３とを備えている。さらに、タービン２の出
口側と原子炉１の入口側との間において再生熱交換器Ｉ
４及び再生熱交換器ＩＩ５と、前置冷却器６と、凝縮器
７と、ポンプ８と、圧縮機Ｉ９及び圧縮機ＩＩ１０とを
備えている。
【００２３】尚、図中における矢印は、本サイクル中に
おける冷却材の流れる方向を示すものである。また、冷
却材としては二酸化炭素を用いることを前提としてい
る。また、矢印に沿って記載された「Ｇ」、「Ｌ」、
「Ｓ」の符号は、その冷却材配管における冷却材の状態
を示すものであり、それぞれ、気体状態、液体状態、超
臨界状態を示すものとする。
おける冷却材の流れる方向を示すものである。また、冷
却材としては二酸化炭素を用いることを前提としてい
る。また、矢印に沿って記載された「Ｇ」、「Ｌ」、
「Ｓ」の符号は、その冷却材配管における冷却材の状態
を示すものであり、それぞれ、気体状態、液体状態、超
臨界状態を示すものとする。
【００２４】原子炉１の炉心で加熱された超臨界状態の
冷却材は、タービン２へ直接導かれてタービン２を回
し、これによって発電機３を駆動させる。タービン２か
ら排出された冷却材は気体状態となり、再生熱交換器Ｉ
４、再生熱交換器ＩＩ５、前置冷却器６で冷却された
後、圧縮機Ｉ９で凝縮器７の凝縮温度における飽和蒸気
圧と同じ圧力にまで加圧される。
冷却材は、タービン２へ直接導かれてタービン２を回
し、これによって発電機３を駆動させる。タービン２か
ら排出された冷却材は気体状態となり、再生熱交換器Ｉ
４、再生熱交換器ＩＩ５、前置冷却器６で冷却された
後、圧縮機Ｉ９で凝縮器７の凝縮温度における飽和蒸気
圧と同じ圧力にまで加圧される。
【００２５】その後、冷却材は分岐点１１で所定の割合
（凝縮率）で分配され、一方は、冷却材配管１３を経て
ポンプ８に吸引されて凝縮器７へ導かれて、冷却、凝縮
され液化され、他方は、冷却材配管１２を経て圧縮機Ｉ
Ｉ１０で気体状態のままで臨界圧以上に加圧され、超臨
界状態とされる。
（凝縮率）で分配され、一方は、冷却材配管１３を経て
ポンプ８に吸引されて凝縮器７へ導かれて、冷却、凝縮
され液化され、他方は、冷却材配管１２を経て圧縮機Ｉ
Ｉ１０で気体状態のままで臨界圧以上に加圧され、超臨
界状態とされる。
【００２６】分岐点１１における冷却材の分配の方法と
しては、ポンプ８、圧縮機ＩＩ１０の吸引力、冷却材配
管１２，１３に設けるオリフィス、冷却材の流量調節弁
等を組み合わせて用いることが可能である。一例として
は冷却材配管１２，１３に流量計（不図示）を設けると
ともに分岐点１１に冷却材の流量調節弁（不図示）を設
け、流量計の信号に基づいて冷却材の分配割合（凝縮
率）を微調整する方法が考えられる。また、前記の流量
調節弁に代わり冷却材配管１２，１３のどちらかにオリ
フィスを設ける方法も考えられる。
しては、ポンプ８、圧縮機ＩＩ１０の吸引力、冷却材配
管１２，１３に設けるオリフィス、冷却材の流量調節弁
等を組み合わせて用いることが可能である。一例として
は冷却材配管１２，１３に流量計（不図示）を設けると
ともに分岐点１１に冷却材の流量調節弁（不図示）を設
け、流量計の信号に基づいて冷却材の分配割合（凝縮
率）を微調整する方法が考えられる。また、前記の流量
調節弁に代わり冷却材配管１２，１３のどちらかにオリ
フィスを設ける方法も考えられる。
【００２７】凝縮器７には外部から海水などの冷却材あ
るいは液化天然ガスが気化する際の冷熱を導入できるよ
うになっており、これによって凝縮器７に導入された前
記冷却材が冷却されて液化される。液化された冷却材は
ポンプ８によって臨界圧以上に加圧され超臨界状態とさ
れ、再生熱交換器ＩＩ５でタービン２から排出された前
記冷却材との熱交換によって昇温される。この後に、凝
縮器７をバイパスして冷却材配管１２を通過し圧縮機Ｉ
Ｉ１０で同じ圧力に圧縮された冷却材と混合される。
るいは液化天然ガスが気化する際の冷熱を導入できるよ
うになっており、これによって凝縮器７に導入された前
記冷却材が冷却されて液化される。液化された冷却材は
ポンプ８によって臨界圧以上に加圧され超臨界状態とさ
れ、再生熱交換器ＩＩ５でタービン２から排出された前
記冷却材との熱交換によって昇温される。この後に、凝
縮器７をバイパスして冷却材配管１２を通過し圧縮機Ｉ
Ｉ１０で同じ圧力に圧縮された冷却材と混合される。
【００２８】混合された冷却材は、再生熱交換器Ｉ４に
てタービン２から排出された前記冷却材との熱交換によ
って原子炉１の入口温度まで上昇させられる。この冷却
材は原子炉１の炉心内に至り、ここで再び加熱される。
そして上記のような工程を再び経ることによって発電機
３を連続的に駆動させ、発電を行うものである。
てタービン２から排出された前記冷却材との熱交換によ
って原子炉１の入口温度まで上昇させられる。この冷却
材は原子炉１の炉心内に至り、ここで再び加熱される。
そして上記のような工程を再び経ることによって発電機
３を連続的に駆動させ、発電を行うものである。
【００２９】図１に示す原子炉プラントにおいては、冷
却材を所定の凝縮率で液体に凝縮させて体積収縮させて
いる。液体の比体積は気体に比べてはるかに小さいた
め、冷却材を体積圧縮させる圧縮機９，１０及びこれを
駆動するための圧縮動力が低減される。それと合わせ
て、凝縮される冷却材量が減るために凝縮機７からの排
熱が低減される。これらの効果からサイクル効率を非凝
縮サイクル炉及び全凝縮サイクル炉より向上させること
ができる。なお、以下本発明の原子炉プラントのよう
に、冷却材の一部を凝縮するタイプの原子炉プラントを
「部分凝縮サイクル炉」ということもある。
却材を所定の凝縮率で液体に凝縮させて体積収縮させて
いる。液体の比体積は気体に比べてはるかに小さいた
め、冷却材を体積圧縮させる圧縮機９，１０及びこれを
駆動するための圧縮動力が低減される。それと合わせ
て、凝縮される冷却材量が減るために凝縮機７からの排
熱が低減される。これらの効果からサイクル効率を非凝
縮サイクル炉及び全凝縮サイクル炉より向上させること
ができる。なお、以下本発明の原子炉プラントのよう
に、冷却材の一部を凝縮するタイプの原子炉プラントを
「部分凝縮サイクル炉」ということもある。
【００３０】また、凝縮器７における冷却に際して液化
天然ガスの気化冷熱を使用すれば、従来は無駄に廃棄し
ていた気化冷熱を有効利用することができる。
天然ガスの気化冷熱を使用すれば、従来は無駄に廃棄し
ていた気化冷熱を有効利用することができる。
【００３１】超臨界二酸化炭素は、ヘリウムなどの気体
に比して２〜３倍の高い冷却性能（熱伝達率及び熱輸送
力）を有する。従って、冷却材の凝縮を伴わない非凝縮
サイクル炉においても、ヘリウムを冷却材として用いた
直接サイクル炉に比べて、出力密度の高い炉心を冷却す
ることが可能であり、原子炉の小型化、建設コストの低
減につながる。
に比して２〜３倍の高い冷却性能（熱伝達率及び熱輸送
力）を有する。従って、冷却材の凝縮を伴わない非凝縮
サイクル炉においても、ヘリウムを冷却材として用いた
直接サイクル炉に比べて、出力密度の高い炉心を冷却す
ることが可能であり、原子炉の小型化、建設コストの低
減につながる。
【００３２】さらに、二酸化炭素は温度を下げることに
より凝縮するので、凝縮サイクルを採用することができ
る。これにより、非凝縮サイクル炉では非常に大きな仕
事量となる気体の圧縮仕事を低減することができ、サイ
クル効率の向上につながる。
より凝縮するので、凝縮サイクルを採用することができ
る。これにより、非凝縮サイクル炉では非常に大きな仕
事量となる気体の圧縮仕事を低減することができ、サイ
クル効率の向上につながる。
【００３３】一方、二酸化炭素を全量凝縮する全凝縮サ
イクル炉の場合には、圧縮仕事は低減できるが、凝縮温
度が十分低く取れない場合には、凝縮器の排熱が大きく
なり、逆にサイクル効率の低下を伴う。そこで、本発明
は、部分凝縮サイクル炉を採用し、凝縮の割合を最適に
設定することで、非凝縮サイクル炉の持つ大きな圧縮仕
事と、全凝縮サイクル炉のもつ大きな凝縮器排熱、の双
方の弱点を解決しつつ、サイクル効率を各々のサイクル
（非凝縮サイクル炉及び全凝縮サイクル炉）より向上さ
せる。
イクル炉の場合には、圧縮仕事は低減できるが、凝縮温
度が十分低く取れない場合には、凝縮器の排熱が大きく
なり、逆にサイクル効率の低下を伴う。そこで、本発明
は、部分凝縮サイクル炉を採用し、凝縮の割合を最適に
設定することで、非凝縮サイクル炉の持つ大きな圧縮仕
事と、全凝縮サイクル炉のもつ大きな凝縮器排熱、の双
方の弱点を解決しつつ、サイクル効率を各々のサイクル
（非凝縮サイクル炉及び全凝縮サイクル炉）より向上さ
せる。
【００３４】さらに、二酸化炭素は、空気や水に対して
化学的に不活性であるため、冷却系統から外部に漏洩し
た場合においても空気や水と激しく反応することが無
い。従って、液体金属ナトリウムを冷却材として用いた
場合に懸念される冷却材漏洩に伴う冷却系統や周辺設備
の損傷と言う問題を回避することができる。
化学的に不活性であるため、冷却系統から外部に漏洩し
た場合においても空気や水と激しく反応することが無
い。従って、液体金属ナトリウムを冷却材として用いた
場合に懸念される冷却材漏洩に伴う冷却系統や周辺設備
の損傷と言う問題を回避することができる。
【００３５】また、本発明で用いる二酸化炭素は炉心に
おいて超臨界状態にあるので沸騰によるボイドの発生を
回避することができる。従って、過大な正の反応度の挿
入による炉心の過熱という問題を回避することができ
る。なお、本発明における「超臨界二酸化炭素」とは、
臨界圧力（７．３７５ＭＰａ）以上の圧力状態の二酸化
炭素を言う。
おいて超臨界状態にあるので沸騰によるボイドの発生を
回避することができる。従って、過大な正の反応度の挿
入による炉心の過熱という問題を回避することができ
る。なお、本発明における「超臨界二酸化炭素」とは、
臨界圧力（７．３７５ＭＰａ）以上の圧力状態の二酸化
炭素を言う。
【００３６】なお、上記においては具体例の一態様を示
すものであり、具体的な原子炉の構成や大きさ、発電量
などによって加熱温度などは異なってくる。
すものであり、具体的な原子炉の構成や大きさ、発電量
などによって加熱温度などは異なってくる。
【００３７】＝冷却材の凝縮率の好適値について＝
本発明の原子炉プラントにおいては、原則的には冷却材
の凝縮率は０〜１００％の間で任意に設定することがで
きる。凝縮率０％の場合には、非凝縮サイクル炉とな
り、凝縮率が１００％の場合には全凝縮サイクル炉とな
る。
の凝縮率は０〜１００％の間で任意に設定することがで
きる。凝縮率０％の場合には、非凝縮サイクル炉とな
り、凝縮率が１００％の場合には全凝縮サイクル炉とな
る。
【００３８】しかし、本発明の原子炉プラントにおい
て、非凝縮サイクル炉及び全凝縮サイクル炉よりも高い
サイクル効率を得るためには、冷却材の凝縮率を好適な
範囲とする必要がある。冷却材の好適な凝縮率は原子炉
プラントの設計パラメータ（サイクル中の各温度、圧
力、各機器の効率、再生熱交換器の再生効率、タービン
膨張比、圧損等）によって変化するために、一概に言う
ことは難しいが、前記設計パラメータを表１中の＜計算
条件＞に示した値として、タービン入口冷却材温度とタ
ービン出口冷却材圧力とを変化させて凝縮率及びサイク
ル効率を試算してみた（表１）。
て、非凝縮サイクル炉及び全凝縮サイクル炉よりも高い
サイクル効率を得るためには、冷却材の凝縮率を好適な
範囲とする必要がある。冷却材の好適な凝縮率は原子炉
プラントの設計パラメータ（サイクル中の各温度、圧
力、各機器の効率、再生熱交換器の再生効率、タービン
膨張比、圧損等）によって変化するために、一概に言う
ことは難しいが、前記設計パラメータを表１中の＜計算
条件＞に示した値として、タービン入口冷却材温度とタ
ービン出口冷却材圧力とを変化させて凝縮率及びサイク
ル効率を試算してみた（表１）。
【００３９】なお、表１に示したタービン入口冷却材温
度及びタービン入口冷却材圧力は本原子炉プラントの最
も典型的な温度条件（８００〜１１００Ｋ）及び圧力条
件（７．５〜１７．５ＭＰａ）である。
度及びタービン入口冷却材圧力は本原子炉プラントの最
も典型的な温度条件（８００〜１１００Ｋ）及び圧力条
件（７．５〜１７．５ＭＰａ）である。
【００４０】この温度及び圧力条件で凝縮率は３５．０
％（タービン入口冷却材温度：８００Ｋ，タービン入口
冷却材圧力：７．５ＭＰａ）から６４．２％（タービン
入口冷却材温度：１１００Ｋ，タービン入口冷却材圧
力：１７．５ＭＰａ）まで変化する。
％（タービン入口冷却材温度：８００Ｋ，タービン入口
冷却材圧力：７．５ＭＰａ）から６４．２％（タービン
入口冷却材温度：１１００Ｋ，タービン入口冷却材圧
力：１７．５ＭＰａ）まで変化する。
【００４１】本発明の原子炉プラントを稼動させる際に
は、原子炉プラントの冷却材温度、冷却材圧力条件及び
その他の設計パラメータを勘案して最大サイクル効率を
与える凝縮率を選択すればよい。
は、原子炉プラントの冷却材温度、冷却材圧力条件及び
その他の設計パラメータを勘案して最大サイクル効率を
与える凝縮率を選択すればよい。
【００４２】また、本発明の原子炉プラントを前記の典
型的な条件から僅かに外れた条件で稼動させる場合につ
いても、表１に示した凝縮率を外挿することにより最大
サイクル効率を得られる凝縮率で原子炉プラントを稼動
することが可能となる。
型的な条件から僅かに外れた条件で稼動させる場合につ
いても、表１に示した凝縮率を外挿することにより最大
サイクル効率を得られる凝縮率で原子炉プラントを稼動
することが可能となる。
【００４３】
【表１】
【００４４】＝本原子炉プラントでサイクル効率が向上
する理由＝ 以下図２及び図３を用いて、本原子炉プラントが全凝縮
サイクル炉よりもサイクル効率が向上する理由を説明す
る。
する理由＝ 以下図２及び図３を用いて、本原子炉プラントが全凝縮
サイクル炉よりもサイクル効率が向上する理由を説明す
る。
【００４５】図２（ａ）は本発明の原子炉プラントの構
成図であり、図２（ｂ）は、本原子炉プラントのＴ−Ｓ
線図である。尚、図２（ａ）において図１と同様の部分
には同符号を付し説明は省略する。また、図２（ｂ）に
おいてＴ−Ｓ線図中に記されたａ〜ｋの符号は、図２
（ａ）冷却材配管の脇に記された符号と対応しており、
それぞれの冷却材配管におけるエントロピと温度を示す
ものである。図２（ｂ）のＴ−Ｓ線図において、点ｆは
タービン２の断熱効率で決定される点であり、点ｂはポ
ンプ８の断熱効率で決定される点であり、点ｃ（＝点
ｋ）は、圧縮機Ｉ９の断熱効率で決まる点であり、これ
らの点はＴ−Ｓ線図上では固定点となる。
成図であり、図２（ｂ）は、本原子炉プラントのＴ−Ｓ
線図である。尚、図２（ａ）において図１と同様の部分
には同符号を付し説明は省略する。また、図２（ｂ）に
おいてＴ−Ｓ線図中に記されたａ〜ｋの符号は、図２
（ａ）冷却材配管の脇に記された符号と対応しており、
それぞれの冷却材配管におけるエントロピと温度を示す
ものである。図２（ｂ）のＴ−Ｓ線図において、点ｆは
タービン２の断熱効率で決定される点であり、点ｂはポ
ンプ８の断熱効率で決定される点であり、点ｃ（＝点
ｋ）は、圧縮機Ｉ９の断熱効率で決まる点であり、これ
らの点はＴ−Ｓ線図上では固定点となる。
【００４６】この構成で、まず、仮想的に冷却材を全凝
縮させる（凝縮率＝１００％）場合を考える。この時、
再生熱交換器Ｉ４（点ｆ，ｇ，ｃ，ｄの部分）に着目す
ると、サイクル効率を高めるために、再生熱交換器Ｉ４
の再生効率（熱回収の効率）を徐々に高めていくと、点
ｃ及び点ｆは固定点であるので、点ｄが上昇、点ｇが下
降することになる。
縮させる（凝縮率＝１００％）場合を考える。この時、
再生熱交換器Ｉ４（点ｆ，ｇ，ｃ，ｄの部分）に着目す
ると、サイクル効率を高めるために、再生熱交換器Ｉ４
の再生効率（熱回収の効率）を徐々に高めていくと、点
ｃ及び点ｆは固定点であるので、点ｄが上昇、点ｇが下
降することになる。
【００４７】次に、再生熱交換器ＩＩ５（点ｇ，ｈ，
ｂ，ｃの部分）に着目すると、点ｇの下降により点ｈも
次第に下降しようとするが、点ｂ，ｃが固定点となって
いるので、点ｇ，ｈの下降には下限が存在する。すなわ
ちこの下限点が全凝縮できる下限点であり、再生熱交換
器Ｉ４の再生効率を高めるためには、冷却材の凝縮率を
次第に小さくしていかなければならない。
ｂ，ｃの部分）に着目すると、点ｇの下降により点ｈも
次第に下降しようとするが、点ｂ，ｃが固定点となって
いるので、点ｇ，ｈの下降には下限が存在する。すなわ
ちこの下限点が全凝縮できる下限点であり、再生熱交換
器Ｉ４の再生効率を高めるためには、冷却材の凝縮率を
次第に小さくしていかなければならない。
【００４８】以上のことを踏まえて、図３により全凝縮
サイクル炉よりも本発明の原子炉プラントの方がサイク
ル効率が良くなる理由を説明する。図３は、横軸が、再
生熱交換器Ｉ４の温度効率であり、縦軸右が、再生熱交
換器ＩＩ５の温度差の一例であり（図中、（注）参
照）、縦軸左がサイクル効率の一例を表している。
サイクル炉よりも本発明の原子炉プラントの方がサイク
ル効率が良くなる理由を説明する。図３は、横軸が、再
生熱交換器Ｉ４の温度効率であり、縦軸右が、再生熱交
換器ＩＩ５の温度差の一例であり（図中、（注）参
照）、縦軸左がサイクル効率の一例を表している。
【００４９】この図において再生熱交換器Ｉ４の温度効
率を次第に高めていくと、全凝縮（凝縮率＝１００％）
の場合（図中右縦軸の破線）には、再生熱交換器Ｉ４の
温度効率が約６０％において、再生熱交換器ＩＩ５の温
度差が０となってしまい、そのときのサイクル効率（図
中左縦軸の破線）は４０％に満たない。すなわち再生熱
交換器Ｉ４による熱回収効率をこれ以上高めることがで
きないので、サイクル効率を４０％程度以上とすること
ができない。
率を次第に高めていくと、全凝縮（凝縮率＝１００％）
の場合（図中右縦軸の破線）には、再生熱交換器Ｉ４の
温度効率が約６０％において、再生熱交換器ＩＩ５の温
度差が０となってしまい、そのときのサイクル効率（図
中左縦軸の破線）は４０％に満たない。すなわち再生熱
交換器Ｉ４による熱回収効率をこれ以上高めることがで
きないので、サイクル効率を４０％程度以上とすること
ができない。
【００５０】それに対し、部分凝縮（凝縮率＝５０％）
の場合（図中右縦軸の実線）には、再生熱交換器ＩＩ５
の温度差が０となる時の再生熱交換器Ｉの温度効率はほ
ぼ１００％となり、この時のサイクル効率（図中右縦軸
の実線）も５０％近くとなる。現実には温度効率が１０
０％の熱交換器は存在しないが、例えば、再生熱交換器
Ｉ４の温度効率を８０〜９０％としたとしても、前記の
全凝縮（凝縮率＝１００％）の場合よりも高いサイクル
効率を得ることが可能となる。
の場合（図中右縦軸の実線）には、再生熱交換器ＩＩ５
の温度差が０となる時の再生熱交換器Ｉの温度効率はほ
ぼ１００％となり、この時のサイクル効率（図中右縦軸
の実線）も５０％近くとなる。現実には温度効率が１０
０％の熱交換器は存在しないが、例えば、再生熱交換器
Ｉ４の温度効率を８０〜９０％としたとしても、前記の
全凝縮（凝縮率＝１００％）の場合よりも高いサイクル
効率を得ることが可能となる。
【００５１】＝具体例＝
以下、本発明の原子炉プラントが、非凝縮サイクル炉及
び全凝縮サイクル炉よりもサイクル効率が大きいことを
図４により示す。
び全凝縮サイクル炉よりもサイクル効率が大きいことを
図４により示す。
【００５２】図４は、原子炉のサイクル効率を縦軸とし
て、原子炉出口における冷却材温度を横軸としている。
図中には、原子炉出口における冷却材圧力を数種類に変
化させて、各タイプの原子炉（部分凝縮サイクル炉（本
発明の原子炉プラント）、非凝縮サイクル炉及び全凝縮
サイクル炉）について原子炉のサイクル効率を計算した
ものである。図中の一点鎖線は全凝縮サイクル炉のサイ
クル効率を示し、破線は非凝縮サイクル炉のサイクル効
率を示し、実線は本発明の原子炉プラント（部分凝縮サ
イクル炉）のサイクル効率を示す。
て、原子炉出口における冷却材温度を横軸としている。
図中には、原子炉出口における冷却材圧力を数種類に変
化させて、各タイプの原子炉（部分凝縮サイクル炉（本
発明の原子炉プラント）、非凝縮サイクル炉及び全凝縮
サイクル炉）について原子炉のサイクル効率を計算した
ものである。図中の一点鎖線は全凝縮サイクル炉のサイ
クル効率を示し、破線は非凝縮サイクル炉のサイクル効
率を示し、実線は本発明の原子炉プラント（部分凝縮サ
イクル炉）のサイクル効率を示す。
【００５３】各々のタイプの原子炉のサイクル効率を求
めるに当たっては、表２に示した計算条件を採用してい
る。
めるに当たっては、表２に示した計算条件を採用してい
る。
【００５４】
【表２】
【００５５】図４によれば、計算を行った全ての原子炉
出口における冷却材圧力及び冷却材の温度範囲におい
て、本発明の原子炉プラントである部分凝縮サイクル炉
が非凝縮サイクル炉及び全凝縮サイクル炉よりもサイク
ル効率が勝っていることが判る。
出口における冷却材圧力及び冷却材の温度範囲におい
て、本発明の原子炉プラントである部分凝縮サイクル炉
が非凝縮サイクル炉及び全凝縮サイクル炉よりもサイク
ル効率が勝っていることが判る。
【００５６】以上、具体例を挙げながら発明の実施の形
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能であ
る。
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能であ
る。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷却材として二酸化炭素を用いて部分凝縮サイクル炉を
採用し、二酸化炭素の凝縮率を適切に設定することで、
気相での圧縮仕事を減らす効果と凝縮器排熱を減らす効
果の双方を取り込んで、サイクル効率を元々の非凝縮サ
イクル炉や全凝縮サイクル炉よりも向上させ、従来の熱
中性子炉や高速炉よりも高い効率を得ることができ、あ
るいはより低温の条件でも同程度の効率を得ることがで
きる（請求項１）。
冷却材として二酸化炭素を用いて部分凝縮サイクル炉を
採用し、二酸化炭素の凝縮率を適切に設定することで、
気相での圧縮仕事を減らす効果と凝縮器排熱を減らす効
果の双方を取り込んで、サイクル効率を元々の非凝縮サ
イクル炉や全凝縮サイクル炉よりも向上させ、従来の熱
中性子炉や高速炉よりも高い効率を得ることができ、あ
るいはより低温の条件でも同程度の効率を得ることがで
きる（請求項１）。
【００５８】また、原子炉内で加熱された冷却材で直接
的にタービンを回し発電機を駆動するので、中間の冷却
系統を必要とせず、発電プラントの構成自体を簡易化す
ることができる。そして構成が簡易化されることによ
り、保守・運転をも簡易化することができる（請求項
１）。
的にタービンを回し発電機を駆動するので、中間の冷却
系統を必要とせず、発電プラントの構成自体を簡易化す
ることができる。そして構成が簡易化されることによ
り、保守・運転をも簡易化することができる（請求項
１）。
【００５９】また、本原子炉プラントに用いる原子炉と
して高速炉を採用することにより、従来以上にサイクル
効率のよい原子炉プラントを得ることが可能となる（請
求項２）。さらに、本原子炉プラントに用いる原子炉と
して熱中性子炉を採用することにより、従来以上にサイ
クル効率のよい原子炉プラントを得ることが可能となる
（請求項３）。
して高速炉を採用することにより、従来以上にサイクル
効率のよい原子炉プラントを得ることが可能となる（請
求項２）。さらに、本原子炉プラントに用いる原子炉と
して熱中性子炉を採用することにより、従来以上にサイ
クル効率のよい原子炉プラントを得ることが可能となる
（請求項３）。
【図１】 本発明の原子炉プラントの構成図である。
【図２】 本発明の原子炉プラントの冷却材のサイクル
を示すＴ−Ｓ線図である。
を示すＴ−Ｓ線図である。
【図３】 本発明の原子炉プラントの冷却材の凝縮率と
サイクル効率との関係を示すグラフである。
サイクル効率との関係を示すグラフである。
【図４】 非凝縮サイクル炉、全凝縮サイクル炉と本発
明の原子炉プラントのサイクル効率を比較したグラフで
ある。
明の原子炉プラントのサイクル効率を比較したグラフで
ある。
【図５】 従来の原子炉の構成図である。
１ 原子炉
２ タービン
３ 発電機
４ 再生熱交換器Ｉ
５ 再生熱交換器ＩＩ
６ 前置冷却器
７ 凝縮器
８ ポンプ
９ 圧縮機Ｉ
１０ 圧縮機ＩＩ
１１ 分岐点
１２，１３ 冷却材配管
フロントページの続き
(56)参考文献 特開2001−330692（ＪＰ，Ａ)
特公 昭46−10961（ＪＰ，Ｂ１)
特公 昭46−9764（ＪＰ，Ｂ１)
特公 昭48−20322（ＪＰ，Ｂ１)
仁田脇武志、加藤恭義、古澤善男，二
酸化炭素冷却直接サイクル高速炉（３)
−部分凝縮化によるサイクル効率向上策
の検討−，日本原子力学会「2001年秋の
大会」予稿集，日本，日本原子力学会,
2001年 ８月10日，Ｖｏｌ．2001、第２
分冊，Ｐ362
中野正明、尾崎博、加藤恭義、古澤善
男、仁田脇武志，二酸化炭素冷却直接サ
イクル高速炉（３）−配置・建設コスト
の予備検討−，日本原子力学会「2001年
秋の大会」予稿集，日本，日本原子力学
会，2001年 ８月10日，Ｖｏｌ．2001、
第２分冊，Ｐ361
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G21D 5/06
G21C 1/02
G21C 15/00
Claims (3)
- 【請求項１】 原子炉と、タービンとを有し、原子炉熱
により超臨界状態の冷却材を加熱し、この加熱された冷
却材により直接タービンを駆動し、前記タービンの駆動
後にこのタービンから排出される気体状態の冷却材を冷
却・圧縮し超臨界状態とした後に再び前記原子炉に循環
させる原子炉プラントであって、 前記冷却材として二酸化炭素を用い、 前記タービンの出口側と前記原子炉の入口側との間に再
生熱交換器Ｉ、再生熱交換器ＩＩ、圧縮機Ｉ、圧縮機Ｉ
Ｉ、凝縮器及びポンプとを設け、前記タービンから排出
される気体状態の冷却材の全量を再生熱交換器Ｉ及び再
生熱交換器ＩＩを経由させることで冷却し、圧縮機Ｉに
おいて加圧した後に、加圧後の冷却材の内の３５．０〜
６４．２％の割合の冷却材Ｉと、残りの６５．０〜３
５．８％の割合の冷却材ＩＩとに分岐させ、 前記の冷却材Ｉ を前記凝縮器に導入し液化した後にポン
プにて臨界圧以上に加圧して超臨界状態とした後に前記
再生熱交換器ＩＩに導入し、 前記残りの冷却材ＩＩを圧縮機ＩＩに導入し気体状態の
ままで臨界圧以上に加圧して超臨界状態とした後に、前
記超臨界状態の冷却材Ｉと前記超臨界状態の残りの冷却
材ＩＩとを混合し、混合した冷却材を、超臨界状態を保
って前記再生熱交換器Ｉを経由して前記原子炉内に導入
することを特徴とする原子炉プラント。 - 【請求項２】 前記原子炉として、高速炉を採用するこ
とを特徴とする請求項１に記載の原子炉プラント。 - 【請求項３】 前記原子炉として、熱中性子炉を採用す
ることを特徴とする請求項１に記載の原子炉プラント。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001241499A JP3530939B2 (ja) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | 原子炉プラント |
| EP02012334A EP1283525A1 (en) | 2001-08-09 | 2002-06-04 | Nuclear reactor plant |
| US10/173,038 US6674830B2 (en) | 2001-03-09 | 2002-06-18 | Nuclear reactor plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001241499A JP3530939B2 (ja) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | 原子炉プラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003057391A JP2003057391A (ja) | 2003-02-26 |
| JP3530939B2 true JP3530939B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=19071929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001241499A Expired - Lifetime JP3530939B2 (ja) | 2001-03-09 | 2001-08-09 | 原子炉プラント |
Country Status (3)
| Country | Link |
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