JPH04309891A - 中間熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばタンク型高速増
殖炉における１次冷却系と２次冷却系との間の熱交換の
ために使用される中間熱交換器に関する。

【０００３】

【従来の技術】一般に、液体金属冷却タンク型高速増殖
炉では、原子炉容器内を循環する１次冷却材と蒸気発生
器を含む２次冷却系を循環する２次冷却材とに液体金属
、例えば液体金属ナトリウムを使用し、この１次冷却材
と２次冷却材との間で熱の授受を行う中間熱交換器を原
子炉容器内に設置している。

【０００４】以下、タンク型高速増殖炉について図９を
参照して説明する。

【０００５】原子炉容器１は上方をルーフスラブ２で覆
われ、このルーフスラブ２には中間熱交換器３が炉心４
の周囲に１次主循環ポンプ５とともに複数間隔をおいて
吊下げられている。なお、原子炉容器１の外側には万一
の１次冷却材６のリークに備えて安全容器７が設置され
ている。

【０００６】次に、従来の中間熱交換器３の構造を図１
０を参照して説明する。

【０００７】中間熱交換器３はルーフスラブ２に垂直に
吊下げられた円筒状の胴８を主体に構成されている。こ
の胴８には周壁上部に１次冷却材入口窓９を周方向に間
隔をおいて穿設するとともに、胴８の下端部には１次冷
却材出口ノズル１０を設けた構成になっている。胴８の
１次冷却材入口窓９と１次冷却材出口ノズル１０との間
に上部管板１１および下部管板１２で上下端部を支持さ
れた多数の直管状の伝熱管１３が垂直に配設された管束
１４を構成しており、１次冷却材６がこの伝熱管１３内
を流下する際に２次冷却材と熱交換するようになってい
る。

【０００８】また、胴８の上方には２次冷却材入口ノズ
ル１５および２次冷却材出口ノズル１６が設けられ、２
次冷却材入口ノズル１５に連通した下降管１７が胴８の
軸芯部に下部管板１２まで垂下し、２次冷却材出口ノズ
ル１６と連通した上昇管１８が下降管１７を囲んで上部
管板１１まで垂下している。この下降管１７および上昇
管１８が各々連絡開口１７ａ、１８ａを介して上部管板
１１と下部管板１２との間に形成された管束１４に連通
し、これにより２次冷却材は下降管１７から上昇管１８
にかけて流動する際に管束１４で伝熱管１３の管壁を通
して管内を流れる１次冷却材６との間で熱の授受を行う
。

【０００９】このように構成された中間熱交換器３にお
いて、原子炉容器１内の炉心４の上方で高温となった１
次冷却材６は胴８上部に備えられる１次冷却材入口窓９
を通って中間熱交換器３内に入り、上部管板１１より伝
熱管１３に流入し、管束１４内の伝熱管１３を流下しな
がら、２次冷却材と熱交換し、下部管板１２から原子炉
容器１の下方へ流出する。

【００１０】一方、２次冷却材は２次冷却材入口ノズル
１５から下降管１７を流下し、開口１７ａから管束１４
へ導かれる。さらに、管束１４の伝熱管１３外を上昇し
ながら、伝熱管１３内を流下する１次冷却材６から熱を
受けて昇温し、連絡開口１８ａで合流し、上昇管１８、
２次冷却材出口ノズル１６を経て、ここでは図示しない
炉外に設置された蒸気発生器へ送られる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記したように中間熱
交換器３は、いわゆるシェルアンドチューブ型熱交換器
として構成され、胴８の横断面形状は円形である。この
円形の胴８が１次主循環ポンプ５とともに原子炉容器１
内に複数間隔をおいて配置される様子をそれらの輪郭に
よって表わすと図１１に示すようになる。すなわち、本
図は炉心４の周囲に中間熱交換器３を４基、１次主循環
ポンプ５を４基収容する高速増殖炉の例を示すもので、
原子炉容器１の直径寸法は４基の中間熱交換器３と、炉
心４および原子炉容器１との間の必要間隔によって決ま
り、この方法を採用した場合、中間熱交換器３同士の間
および中間熱交換器３と１次主循環ポンプ５との間が必
要以上に開くことになる。

【００１２】これに対して、１基当りの中間熱交換器３
の容量を制限して配置する方法がある。これを図１２を
参照して説明すると、中間熱交換器３は８基が図に示す
ように、また４基の１次主循環ポンプ５がそれらの間に
それぞれ配置されている。この方法を用いた場合、直径
寸法は中間熱交換器３同士の間および中間熱交換器３と
１次主循環ポンプ５との間の必要間隔によって決まり、
中間熱交換器３と炉心４および原子炉容器１との間が必
要以上に開いてしまう。

【００１３】このように胴８の横断面形状が円形である
中間熱交換器３を使用する高速増殖炉においては原子炉
容器１内に機器配置に伴なう無駄なスペースが生じるの
を避けることができない。しかし、本来的に必要でない
こうした無駄スペースを縮小可能ならば、高速増殖炉の
ような大型プラントの機器の設置スペースを縮小するこ
とができるのであって、この点へ適切な配慮を欠いた従
来の中間熱交換器３の形状には見直しの余地が多分ある
。

【００１４】そこで、本発明の目的は原子炉容器内の無
駄スペースを最小に保って高速増殖炉における機器の配
置スペースを望ましい大きさに制限することのできる中
間熱交換器を提供することにある。

【００１５】［発明の構成］

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る中間熱交換
器は上部に１次冷却材入口、下部に１次冷却材出口ノズ
ルを備えた横断面長円形ないし短形の胴と、胴内下部に
一端を上部管板、他端を下部管板にそれぞれ固着し、そ
れらの間に空間を形成して配置された一対の管束と、双
方の管束の間の空間に一端を胴の上端を貫いて器外に臨
ませ、他端を下部管板に固着し、双方の管束の周囲に２
次冷却材のための供給経路を形成するように構成された
下降管と下降管の外側にあって上部管板の上方に２次冷
却材用の排出経路を形成する上昇管とを形成することを
特徴とする。

【００１７】

【作用】胴の横断面形状を長円形ないし短形にするなら
ば、原子炉容器と炉心とで囲まれる環状空間の無駄スペ
ースを縮小可能であって、これにより原子炉容器の直径
寸法をより小さくすることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図４を
参照して説明する。

【００１９】なお、本実施例中、従来技術による構成と
同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する
。

【００２０】図１および図２において、中間熱交換器２
０はルーフスラブ２に垂直に吊下げられている。この中
間熱交換器２０の胴２１は横断面形状が長円形に形成さ
れている（図２参照）。胴２１の上部には周壁に１次冷
却材入口窓２２を周方向に間隔をおいて穿設するととも
に、胴２１の下端部には１次冷却材出口ノズル２３を設
けている。

【００２１】胴２１の１次冷却材入口窓２２と１次冷却
材出口ノズル２３との間には上部管板２４および下部管
板２５で上下端部を支持され、図１および図２に示すよ
うに左右に分割されて多数の伝熱管１３が垂直に配置さ
れた管束２６ａ、２６ｂを形成し、１次冷却材６がこの
伝熱管１３内を流下する際に管外を上昇する２次冷却材
と熱交換するようになっている。

【００２２】また、胴２１の上方には２次冷却材入口ノ
ズル１５および２次冷却材出口ノズル１６が設けられて
いる。２次冷却材入口ノズル１５と連通した下降管１７
は胴２１の中央を下部管板２５の上方まで下降し、下部
管板２５の上方でＴ字状ノズル２７で分割された両側の
管束２６ａ、２６ｂへ２次冷却材を導く。２次冷却材出
口ノズル１６と連通した上昇管１８は下降管１７を囲ん
で垂下し、上部管板２４および管束２６ａ、２６ｂの上
部に連結されている。

【００２３】このように構成された本発明の中間熱交換
器２０において、１次冷却材６は胴２１上部に穿設され
た１次冷却材入口窓２２を通って器内に入り、上部管板
２４より伝熱管１３に流入し、伝熱管１３内を流下しな
がら２次冷却材と熱交換し、下部管板２５から出て１次
冷却材出口ノズル２３から原子炉容器１下部へ流出する
。

【００２４】一方、２次冷却材は２次冷却材入口ノズル
１５より流入し、下降管１６を通って下部管板２５の上
方のＴ字状ノズル２７で分割され、下部管板２５の上方
で管束２６ａ、２６ｂに流入し、そこで反転して伝熱管
１３外を上昇する間に、伝熱管１３内を流下する１次冷
却材６と熱交換して昇温する。その後、２次冷却材は上
昇管１８を経て２次冷却材出口ノズル１６より蒸気発生
器（図示せず）へと送られる。

【００２５】上記構成によるところの中間熱交換器２０
を用いた場合の高速増殖炉の縦断面図および横断面図を
図３および図４に示す。図から明らかなように胴２１の
横断面形状が長円形となるため、原子炉容器１と炉心４
とで囲まれる環状空間の無駄スペースを縮小可能であっ
て原子炉容器１の直径寸法が小さくなる分機器の小型化
を推し進めることができる。

【００２６】次に、本発明の他の実施例を図５ないし図
８を参照して説明する。図５および図６において、中間
熱交換器３０はルーフスラブ２に垂直に吊下げられてい
る。この中間熱交換器３０の胴３１は横断面形状が短形
に形成されている（図６参照）。

【００２７】この胴３１の上部には周壁に１次冷却材窓
３２を周方向に間隔をおいて穿設するとともに、胴３１
の下端部には１次冷却材出口ノズル３３を設けている。 胴３１の１次冷却材入口窓３２と１次冷却材出口ノズル
３３との間には上部管板３４および下部管板３５で上下
端部を支持され、図５および図６に示すように左右に分
割されて多数の伝熱管１３が垂直に配設された管束３６
ａ、３６ｂを形成し、１次冷却材６がこの伝熱管１３内
を流下する際に管外を上昇する２次冷却材と熱交換する
ようになっている。

【００２８】また、胴３１の上方には２次冷却材入口ノ
ズル１５および２次冷却材出口ノズル１６が設けられて
いる。２次冷却材入口ノズル１５と連通した下降管は胴
３１の中央を下部管板３５の上方まで下降し、下部管板
３５の上方でＴ字状ノズル３７で分割された両側の管束
３６ａ、３６ｂへ２次冷却材を導く。２次冷却材出口ノ
ズル１６と連通した上昇管１８は下降管１７を囲んで垂
下し、上部管板３４および管束３６ａ、３６ｂの上部に
連結されている。

【００２９】このように構成された本発明の中間熱交換
器３０において、１次冷却材６は胴３１の上部に備えら
れる１次冷却材入口窓３２を通って器内に入り、上部管
板３４より伝熱管１３に流入し、伝熱管１３内を流下し
ながら２次冷却材と熱交換し、下部管板３５から出て１
次冷却材出口ノズル３３から原子炉容器１下部へ流出す
る。

【００３０】一方、２次冷却材は２次冷却材入口ノズル
１５より流入し、下降管１６を通って下部管板３５の上
方のＴ字状ノズル３７で分割され、下部管板３４の上方
で管束３６ａ、３６ｂに流入し、そこで反転して上昇す
る間に、伝熱管１３内を流れる１次冷却材と熱交換して
昇温する。その後、２次冷却材は上昇管１８を経て２次
冷却材出口ノズル１６より蒸気発生器（図示せず）へと
送られる。

【００３１】上記構成によるところの中間熱交換器３０
を採用した場合の高速増殖炉の縦断面図および横断面図
を図７および図８に示す。図から明らかなように胴３１
の横断面形状が短形となるため、原子炉容器１と炉心４
とで囲まれる環状空間の無駄スペースを縮小可能であっ
て、本実施例においても機器の小型化を推し進めること
ができる。

【００３２】なお、上記の各実施例はタンク型高速増殖
炉における適用例であるが、ループ型高速増殖炉におい
てもサテライトループ容器に中間熱交換器を収容して構
成する場合、同様の効果を得ることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は中間熱交換
器の胴部を横断面でみて長円形ないし短形に構成してい
るので、原子炉容器内の無駄スペースを縮小することが
でき、原子炉容器の小型化により高速増殖炉の機器配置
のためのスペースを望ましい大きさに抑えることが可能
である。

【００３４】したがって、本発明によれば機器配置のた
めのスペースが節約され、建家の小型化さらにはプラン
ト用地の縮小化が達成できるという優れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による中間熱交換器の一実施例を示す縦
断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図３】本発明に係るタンク型高速増殖炉の縦断面図。

【図４】本発明に係るタンク型高速増殖炉の横断面図。

【図５】本発明による中間熱交換器の他の実施例を示す
縦断面図。

【図６】図５のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図７】本発明に係るタンク型高速増殖炉の縦断面図。

【図８】本発明に係るタンク型高速増殖炉の横断面図。

【図９】従来のタンク型高速増殖炉の一例を示す縦断面
図。

【図１０】従来の中間熱交換器の一例を示す縦断面図。

【図１１】従来のタンク型高速増殖炉の横断面図。

【図１２】従来のタンク型高速増殖炉の横断面図。

【符号の説明】

１………原子炉容器 ２………ルーフスラブ ３、２０、３０…中間熱交換器 ４………炉心 ５………１字主循環ポンプ ６………１次冷却材 １３………伝熱管 ２１、３１…胴 ２２、３２…１次冷却材入口窓 ２３、３３…１次冷却材出口ノズル ２４、３４…上部管板 ２５、３５…下部管板 ２６ａ、２６ｂ、３６ａ、３６ｂ…管束２７、３７…Ｔ
字状ノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　上部に１次冷却材入口、下部に１次冷
   却材出口ノズルを備えた横断面長円形ないし短形の胴と
   、前記胴内下部に一端を上部管板、他端を下部管板にそ
   れぞれ固着し、それらの間に空間を形成して配置された
   一対の管束と、前記双方の管束の間の空間に一端を該胴
   の上端を貫いて器外に臨ませ、他端を前記下部管板に固
   着し、前記双方の管束の周囲に２次冷却材のための供給
   経路を形成するように配置された下降管と、前記下降管
   の外側にあって前記上部管板の上方に２次冷却材用の排
   出経路を形成する上昇管とを具備してなる中間熱交換器
   。