JPH05126990A - 冷却水の温度制御装置 - Google Patents

冷却水の温度制御装置

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JPH05126990A
JPH05126990A JP3275805A JP27580591A JPH05126990A JP H05126990 A JPH05126990 A JP H05126990A JP 3275805 A JP3275805 A JP 3275805A JP 27580591 A JP27580591 A JP 27580591A JP H05126990 A JPH05126990 A JP H05126990A
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JP
Japan
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cooling water
cooling
heat exchanger
temperature
air
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Withdrawn
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JP3275805A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Miyamoto
仁志 宮本
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • YGENERAL 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
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な装置により冷却水の温度制御を効率的
に行って凍結を防止する。 【構成】 冷却水循環系4に、冷却水を空冷式熱交換器
7を経由させる冷却系5と、熱交換器7を迂回して冷却
水を流通させるバイパス系6とを並列状態に設け、これ
ら冷却系5及びバイパス系6に流通される冷却水の流量
を制御する流量制御弁21,22を設け、空冷式熱交換
器7に、冷却空気の流通量を調整するルーバ12を設け
て、バイパス系6と冷却系5への冷却水の流量制御、ル
ーバ12の開閉によって冷却水の温度制御を行うように
した。そして、冬期において熱交換器7を使用しなくて
もよい場合にはバイパス系6を流通させ、凍結のおそれ
がある場合は、流量制御弁21,22によってバイパス
系6への流量を若干絞り、冷却系5へも一定量流通させ
ることにより凍結を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は原子炉補機冷却設備や使
用済み燃料用プール水冷却設備等の除熱に使用される冷
却水の温度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】原子炉補機や使用済み燃料プール等の冷
却系においては、補機や燃料プールの熱によって高温状
態となった冷却水を再度冷却して循環するために、海水
を利用した熱交換器が設けられており、冷却水を海水に
よって所定の温度まで冷却するようにしている。しかし
ながら、冷却媒体としての海水に制限がある場合(例え
ば、当該施設の設置場所が海岸より離れているとか、温
排水の影響が大きい等の場合)、その代替に冷却媒体と
して空気を利用することが考えられる。特に近年になっ
て、施設の設置場所が制限を受けており、冷却装置とし
ての空冷式熱交換器の需要が高まっている。
【0003】空冷式熱交換器を冷却装置として考慮する
場合、熱交換器の冷却能力が冬期では夏期の数倍となる
ため、冬季では冷却水の凍結防止対策が必要になる(冬
期の外気温が−10℃以下にもなる寒冷地において特に
問題となる)。このため、熱交換器を建て屋の中に配置
して、該建て屋内で冷却空気を循環させる方法(インタ
ーナルリサーキュレーションシステムと称される)、あ
るいは冷却空気を予めスチームヒータ等で加熱する方法
等により、冷却空気の温度を凍結が生じない程度に高め
る必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インタ
ーナルリサーキュレーションシステムにおいては、建て
屋等が必要で、その構造も複雑かつ大型化するため、耐
震性等の面で制約があり、安全性が強く要求される原子
炉施設への適用には問題が多い。一方、スチームヒータ
を使用する方法にあっても、新たな熱源が必要であり、
設備の大型化、ランニングコストの増加等の問題が生じ
る。また、冷却水に不凍液を使用する方法や、使用に供
されない熱交換器内の冷却水を抜いておくという方法も
考えられるが、前者にあっては使用済み不凍液の後処
理、ランニングコストの増加等の問題、また後者にあっ
ては水抜き、水張り及び水抜きした後の防錆対策のため
の設備が必要になる等の問題がある。
【0005】本発明は、簡易な装置により冷却水の温度
制御を効率的に行って凍結を防止することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る冷却水の温
度制御装置は、熱伝達によって高温状態となった冷却水
を冷却して循環させる冷却水循環系に、該冷却水を空冷
式熱交換器を経由させる冷却系と、該熱交換器を迂回し
て冷却水を流通させるバイパス系とを並列状態に設け、
これら冷却系及びバイパス系に流通される冷却水の流量
を制御する流量制御弁を設け、前記空冷式熱交換器に、
冷却空気の流通量を調整するルーバを設けたことを特徴
とする。
【0007】
【作用】本発明の温度制御装置は、春、夏、秋の気温が
0℃を下まわらない時期においては、バイパス系と冷却
系への冷却水の流通量を流量制御弁によって制御し、冬
期においてはルーバ開度を調整して空冷式熱交換器にお
ける冷却水の温度制御を行うようにしたものである。気
温が低下して熱交換器内で凍結のおそれがある場合は、
流量制御弁によって熱交換器への流量を一定量流通さ
せ、伝熱管壁温度を維持し、ルーバ開度を調整すること
により、冷却空気量を抑制し凍結を防止することができ
る。
【0008】
【実施例】以下、本発明の冷却水の温度制御装置の一実
施例を図面に基づいて説明する。この実施例の温度制御
装置は、図1に示すように、使用済み燃料プールの冷却
に対して適用したもので、燃料プール1のプール水を循
環させるプール水循環系2の途中に冷却器3が設けら
れ、該冷却器3に使用される冷却水を冷却水循環系4に
よって循環させている。そして、この冷却水循環系4
は、その途中で冷却系5とバイパス系6とに分岐され、
冷却系5には空冷式の熱交換器7が設けられている。
【0009】この熱交換器7は、図2ないし図4に示す
ように、柱と梁とにより構築した架台8の上部に、冷却
水を流通させる多数の伝熱管9からなる管束10が水平
に設けられるとともに、該管束10の下方に送風機11
が設けられ、該送風機11により送風される冷却空気に
よって伝熱管9内の冷却水を冷却する構成とされてい
る。この場合、複数組の熱交換器7が設けられており、
図の鎖線で囲った一つのブロックを1ベイと称し、この
実施例では10ベイが並列に設けられている。そして、
各ベイが一つの冷却系5に配置され、その冷却系5に対
してそれぞれバイパス系6が設けられることにより、こ
れら冷却系5及びバイパス系6が10組設けられてい
る。
【0010】また、10ベイのうちの4個のベイには、
管束10の上面を覆うようにルーバ12が設けられてい
るとともに、管束10の直下に極寒期に備えてスチーム
ヒータ13が設置されている。ルーバ12は、その開閉
をエアシリンダ等のアクチュエータ14によって行うよ
うになっており、該アクチュエータ14は、熱交換器7
を経由した冷却水の温度を検出する温度検出器15の信
号に基づき駆動が制御されるようになっている。
【0011】また、図1に示すように、前記熱交換器7
より上流側であってバイパス系6との分岐箇所までの
間、及びバイパス系6の途中位置には、それぞれ流量制
御弁21,22が設けられている。これら流量制御弁2
1,22は、その開度が相互に連動して調節されるよう
に各駆動部23,24が1個のコントローラ25に接続
されており、一方の開度を大きくしたときには他方の開
度を小さくして、全体として所定流量の冷却水を流通さ
せるようになっている。そして、そのコントローラ25
は、冷却系5とバイパス系6との合流箇所よりも下流位
置に設けられた温度検出器26の信号に基づき各流量制
御弁21,22の駆動部23,24を制御するようにな
っている。
【0012】なお、符号31は熱交換器7の架台8に設
けられた温度検出器であり、気温が例えば5℃にまで低
下したときに警報を発するようになっている。その他、
符号32は冷却水循環系4の入り口温度を測定する温度
検出器、符号33,34は流量計を示す。また、この実
施例では使用済み燃料プール1の他に、例えば非常用発
電機等を含む補機35が冷却水循環系4の途中に設けら
れており、該補機35も冷却し得るようになっている。
【0013】次に、このように構成した温度制御装置に
よって冷却水の温度を制御する方法について説明する。
ここで、使用済み燃料プール1は、使用済み燃料が逐次
貯蔵されていくものであるため、冷却器3の熱負荷は図
5に示すように燃料プール1が満杯になるまでは年を重
ねる毎に増加することになる。この図5は、熱負荷モデ
ルの例を示しており、最小熱負荷が補機系熱負荷として
3.6×106 kcal/時間、最大設計熱負荷が23
×106 kcal/時間、そして初期4年間を熱負荷が
漸次増大する低熱負荷時、それ以降を設計熱負荷時とし
て設計したものである。また、図中急変部は万一の事故
により補機の非常用発電機を立ち上げた場合を想定して
いる。
【0014】一方、図6は、このような熱負荷に対して
冷却のために必要なベイの最大数を気温との関係で算出
した例を示すもので、冷却水の流量が230m3 /時間
/ベイ、冷却水循環系の入り口温度(冷却器を経由した
後の温度)が45℃、出口温度(冷却器に流入するとき
の温度)が最低8.5℃の条件で設計した。例えば、燃
料プール1に熱負荷がない時(補機系熱負荷により3.
6×106 kcal/時間の時であり、図のイに示す
時)は、冬期(気温10℃以下)では1ベイの運転で対
応でき、夏期は最大2ベイの運転となる。したがって、
10ベイのうち2ベイに通水されるが、冬期では、1ベ
イ運転のため残りの1ベイは待機ベイとし、冷却水はバ
イパス系6を経由させることとする。
【0015】また、気温の低下により凍結のおそれが生
じる場合は次のようにして制御を行う。すなわち、熱交
換機7の架台8に設けられた温度検出器31により気温
が例えば5℃〜0℃以下となったことが検知された場合
は、警報が発せられるとともに、熱交換器7のルーバ1
2を閉じて管束10への外気の影響を少なくし、待機ベ
イについても、流量制御弁21,22を調整して、バイ
パス系6の流量を絞るとともに熱交換器7へも一定の流
量を供給することにより、伝熱管9内を常時通水状態と
して凍結を防止する。なお、10ベイのうち不要ベイで
ある残りの8ベイについては、冬期の積雪の影響を考慮
して管束10を撤去しておいてもよい。
【0016】また、使用済み燃料の貯蔵量の増加に応じ
て熱負荷が増大した場合には、図6から使用ベイの数を
決定する。この場合、図のXの時とYの時とで示すよう
に同じ1ベイであっても、負担する熱負荷には差があ
り、その差については送風機11の運転またはルーバ1
2の開度によって調整することとし、熱負荷が大きいと
きは送風機11を運転状態としたり、ルーバ12の開度
を大きくすることにより対処し、熱負荷が小さいときは
送風機の運転11を停止したりルーバ12の開度を小さ
くすればよい。
【0017】そして、これら送風機11やルーバ12に
よる制御の範囲を越えて熱負荷が増大すれば使用ベイを
増加するのであるが、図のロ,ハの時における運転モデ
ルの場合であると、ロに示す状態では、夏期で最大4ベ
イの運転とし、冬期では2ベイの運転となる。また、ハ
に示す状態では、夏期では8ベイ、冬期では4ベイ必要
となる。一方、ニで示す設計熱負荷時及びホで示す最大
設計熱負荷(23×106 kcal/時間)の時は、冬
期(気温0℃以下)では図6に示すように4ベイ運転で
対応でき、したがって、この4ベイの凍結防止のために
前記したようにルーバ12を4ベイに設置している。
【0018】このように、この温度制御装置において
は、夏期において必要な数のベイを基準として運転ベイ
の数を決定し、熱負荷の変動や気温の変化に対しては、
バイパス系6や熱交換器7の送風機11、ルーバ12に
よって温度制御することにより対処し、冬期において余
剰となる分においてはバイパス系6を流通させる。そし
て、凍結のおそれがある時は、バイパス系6の流量を絞
って熱交換器7へも一定量流通させることにより、凍結
を防止するものである。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の温度制御装置によれば、流量制御弁によってバイパス
系と冷却系への流量を制御し、またルーバを開閉するこ
とによって冷却水に対する外気温の影響を加減すること
ができ、これらの制御により熱負荷や外気温の変化に応
じて冷却水を適宜の温度にすることができる。また、冬
期においてバイパス系のみの使用により、使用に供され
ていない熱交換器内で凍結のおそれがあるときは、熱交
換器のルーバを閉じておき流量制御弁により該熱交換器
へも一定流量流通させることにより、凍結を防止するこ
とができる。そして、かかる温度制御をバイパス系と流
量制御弁及びルーバという簡単な設備により達成し得
て、装置を簡易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の温度制御装置の一実施例を示す配管系
統図である。
【図2】図1における熱交換器の平面図である。
【図3】図2のA−A線に沿う矢視図である。
【図4】図2のB−B線に沿う矢視図である。
【図5】熱負荷の経年変化の例を示すモデル図である。
【図6】熱負荷と必要ベイ数との関係を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 燃料プール 2 プール水循環系 3 冷却器 4 冷却水循環系 5 冷却系 6 バイパス系 7 熱交換器 8 架台 9 伝熱管 10 管束 11 送風機 12 ルーバ 13 スチームヒータ 14 アクチュエータ 15 温度検出器 21,22 流量制御弁 23,24 駆動部 25 コントローラ 26 温度検出器 31,32 温度検出器 33,34 流量計 35 補機

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱伝達によって高温状態となった冷却水
    を冷却して循環させる冷却水循環系に、該冷却水を空冷
    式熱交換器を経由させる冷却系と、該熱交換器を迂回し
    て冷却水を流通させるバイパス系とを並列状態に設け、
    これら冷却系及びバイパス系に流通される冷却水の流量
    を制御する流量制御弁を設け、前記空冷式熱交換器に、
    冷却空気の流通量を調整するルーバを設けたことを特徴
    とする冷却水の温度制御装置。
JP3275805A 1991-10-23 1991-10-23 冷却水の温度制御装置 Withdrawn JPH05126990A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007033102A (ja) * 2005-07-25 2007-02-08 Toshiba Corp 非常用補機冷却系の改造工法
JP2014074657A (ja) * 2012-10-04 2014-04-24 Toshiba Corp 使用済み燃料プール水監視装置、使用済み燃料プール水監視方法および使用済み燃料プール水監視システム
JP2015087387A (ja) * 2013-09-27 2015-05-07 長浦 善昭 福島第一原子力発電所を中心として建設をする凍土壁を凍結する冷媒として、膨大な冷熱を安価にて供給をすることが出来る、−162℃の液化lngの気化熱を使用して凍土壁を凍結する方法。
US9366157B2 (en) 2013-08-08 2016-06-14 General Electric Company Lube oil supply system and method of regulating lube oil temperature

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JP2014074657A (ja) * 2012-10-04 2014-04-24 Toshiba Corp 使用済み燃料プール水監視装置、使用済み燃料プール水監視方法および使用済み燃料プール水監視システム
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JP2015087387A (ja) * 2013-09-27 2015-05-07 長浦 善昭 福島第一原子力発電所を中心として建設をする凍土壁を凍結する冷媒として、膨大な冷熱を安価にて供給をすることが出来る、−162℃の液化lngの気化熱を使用して凍土壁を凍結する方法。

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Effective date: 19990107