JPH0634069A - 可変流動抵抗オリフィス - Google Patents

可変流動抵抗オリフィス

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JPH0634069A
JPH0634069A JP4186542A JP18654292A JPH0634069A JP H0634069 A JPH0634069 A JP H0634069A JP 4186542 A JP4186542 A JP 4186542A JP 18654292 A JP18654292 A JP 18654292A JP H0634069 A JPH0634069 A JP H0634069A
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JP
Japan
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memory alloy
shape memory
orifice
flow resistance
movable plates
Prior art date
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Pending
Application number
JP4186542A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Matsumoto
知行 松本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0634069A publication Critical patent/JPH0634069A/ja
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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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    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Temperature-Responsive Valves (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】本オリフィスは複数の可動板1で構成される
が、各可動板1は回転軸2で回転できるように支持さ
れ、別の点で形状記憶合金アクチュエータ3に接続され
る。形状記憶合金アクチュエータ3は遷移温度以下の低
温状態では伸びる動作を示し、遷移温度以上の高温状態
では縮む動作を示すように設定されている。この結果、
高温状態では各可動板1はオリフィスの周辺に引き寄せ
られ、冷却水の流路4の面積が大きくなる。逆に低温状
態では各可動板1はオリフィスの中心部に押し出され、
冷却水の流路4の面積が小さくなる。 【効果】低温状態では流路面積が小さいため、流動抵抗
が大きく炉心安定性を確保でき、高温状態では流路面積
が大きくなるため流動抵抗が小さくなり、多くの冷却水
を流すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉で使用す
る燃料集合体に係り、特に、燃料集合体の冷却水の入り
口に設ける流動抵抗オリフィスに関する。
【0002】
【従来の技術】沸騰水型原子炉では、自然循環状態での
核熱水力不安定発生に対する余裕を増大させるために、
燃料集合体の最下部にある燃料支持金具にオリフィスを
設けている。オリフィスはそこを流れる冷却水により局
所圧損を生じるが、その圧損が炉心下部プレナムから上
部プレナムに至る圧損の内に占める割合を増大すると自
然循環時の安定性が増大する。しかし、通常運転時には
このオリフィスは流れに対する抵抗となるため、炉心の
流量を確保する観点から大容量のポンプを必要としてい
た。
【0003】こうした問題点を解消するため、特願昭55
−127247号明細書では、オリフィスの横に取り付けたオ
リフィスしゃへい板駆動機構により、自然循環時にはオ
リフィスの断面積を減少させて炉心の安定化をはかり、
通常運転時にはオリフィスの断面積を増大させて炉心流
量を多くできる。本発明により、過大な容量のポンプの
必要性を取り除くことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、自然
循環時における炉心の安定性を確保する手段としては充
分なものである。しかし、この方式では複雑な駆動機構
と制御回路が必要であり、炉心下部に信号線などの多く
の配線が必要となるなどの問題がある。また、冷却水の
温度が低下した場合には炉心の安定性が低下するが、本
発明ではこうした場合に安定性を確保する対策がとられ
ていないという問題がある。
【0005】本発明の目的は、自然循環時などの冷却水
の流量及び温度が低下した時の炉心安定性を確保すると
ともに、定常運転時の流動抵抗を小さくする方法を見出
すことである。また、本発明の他の目的は、流路の断面
積あるいは形状を変える簡単なオリフィスを提供するこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、遷移温度を越えた場合に初期の形状を
取り戻すことができる形状記憶合金を利用し、冷却水の
温度に応じてオリフィス断面積あるいは形状を変え、流
動抵抗を変える方法を採用する。
【0007】
【作用】形状記憶合金は、図10に示すように、遷移温
度以上の高温では剛性強度が大きなオーステナイト相で
安定している金属が、冷却により剛性強度が小さなマル
テンサイト相に安定し、外力により変形するようにな
る。この状態が加熱されると再びもとの剛性強度が大き
なオーステナイト相に戻り、その際に力を発生する。こ
の特性を利用した駆動装置が形状記憶合金アクチュエー
タであり、図4に示すような構成となる。
【0008】本発明では、こうした駆動装置をオリフィ
スの断面積あるいは形状を変えるために使用する。
【0009】
【実施例】以下、本発明を実施例に従って説明する。本
発明になる可変流動抵抗オリフィスの一実施例を図1と
図2で説明する。本可変流動抵抗オリフィスは複数の可
動板1で構成されるが、各可動板1は回転軸2で回転で
きるように支持され、別の点で形状記憶合金アクチュエ
ータ3に接続される。形状記憶合金アクチュエータ3は
遷移温度以下の低温状態では伸びる動作を示し、遷移温
度以上の高温状態では縮む動作を示すように設定されて
いる。この結果、高温状態では図1に示すように各可動
板1はオリフィスの周辺に引き寄せられ、冷却水の流路
4の面積が大きくなり、低温状態では、図2に示すよう
に、各可動板1はオリフィスの中心部に押し出され、冷
却水の流路4の面積が小さくなる。また、逆の動作をす
る形状記憶合金アクチュエータ3の場合には、高温状態
では図2に示すように各可動板1はオリフィスの中心部
に押し出され、冷却水の流路面積が小さくなり、低温状
態では図1に示すように各可動板はオリフィスの周辺に
引き寄せられ、冷却水の流路面積が大きくなる。
【0010】図3は本発明になる可変流動抵抗オリフィ
スの断面図であり、図1のA−A′断面である。形状記
憶合金アクチュエータ3の一端は可動板1に固定され、
他の一端はオリフィス周囲の壁5に固定されている。可
動板の回転軸2はオリフィス周囲の壁5から伸びた二つ
の支持壁6の間に固定されている。本発明の可変流動抵
抗オリフィスは左右どちらから冷却水が流れてもその温
度によって作動し、オリフィスの流路面積を変えること
が可能である。
【0011】図4は本発明になる可変流動抵抗オリフィ
スで使用する形状記憶合金アクチュエータを示したもの
である。本アクチュエータは形状記憶合金ばね7とバイ
アスばね8とで構成されている。形状記憶合金ばね7の
弾性は遷移温度以上の高温ではバイアスばね8の弾性よ
り大きく、遷移温度以上の低温ではバイアスばね8の弾
性より小さく設定されている。従って、高温の無負荷状
態での二つのばねの長さの合計をケース9の長さより大
きくなるようにしておくと、高温では形状記憶合金ばね
7はバイアスばね8を縮めて駆動軸10は左へ動き、低
温ではバイアスばね8が形状記憶合金ばね7を縮めて駆
動軸10は右へ動くことになる。逆に、高温の無負荷状
態での二つのばねの長さの合計をケース9の長さより小
さくなるようにしておくと、高温では形状記憶合金ばね
7がバイアスばね8を伸ばして駆動軸10は右へ動き、
低温ではバイアスばね8が形状記憶合金ばね7を伸ばし
て駆動軸10は左へ動くことになる。いずれにしても本
アクチュエータは、温度の変化によって駆動軸10を左
右に動かすことが可能である。
【0012】本発明になる可変流動抵抗オリフィスの他
の実施例を図5と図6で説明する。一般に、図5に示す
ようなノズル形状の流入口では、圧力損失h(m)は流
速をv(m/s)、重力加速度をg(m/s2)とする
と、h=ζ(v2/2g)で表せるが、損失係数(抵抗
係数)ζは(a)の場合ζ=0.5 であるが(b)の場
合ζ=3.0〜1.3であり大きくなる。従って、ノズル
位置を動かすことによって、流動抵抗を変えることがで
きる。図6に示す可変流動抵抗オリフィスは可動パイプ
11とせき12で構成されており、冷却水の流れの下流
側14における可動パイプ11の一端には形状記憶合金
アクチュエータ3が接続されている。形状記憶合金アク
チュエータ3は低温状態では伸びる動作を示し、高温状
態では縮む動作を示すように設定されている。この結
果、高温状態では可動パイプ11はせき12の下流側1
4に引き込まれ、流動抵抗は小さい値を示すが、低温状
態では可動パイプ11はせき12の上流側13に押しだ
されるため、流動抵抗は大きい値を示す。逆の動作をす
る形状記憶合金アクチュエータ3の場合には、高温状態
では可動パイプ11はせき12の上流側13に押しださ
れ流動抵抗を大きくでき、低温状態では可動パイプ11
はせき12の下流側14に引き込まれ流動抵抗を小さく
することができる。
【0013】図7は本発明になる可変流動抵抗オリフィ
スを用いた燃料集合体支持金具15の斜視図である。燃
料支持金具15は個々の燃料集合体を炉心支持板の上に
支えるための器具であると共に下部プレナムの冷却水を
燃料集合体に導くための器具でもある。現在使用されて
いる燃料支持金具15は4体の燃料集合体を載せること
ができるが、燃料支持金具15の横には四つの冷却水の
流入口16が設けられており、個々の流入口16から個
々の燃料集合体に冷却水を導くことができる。この冷却
水の流入口に本発明になる高温時に流動抵抗が小さく低
温時に流動抵抗を大きくできる可変流動抵抗オリフィス
17を設ける。この結果、自然循環時などの流量が少な
く冷却水温度が低い場合には流路面積が小さくなり、流
動抵抗を大きくして流動安定性を確保するとともに、通
常運転時のように流量が多く冷却水温度が高い場合には
流路面積が大きくなり、流動抵抗を小さくしてポンプに
対する負荷を軽くすることができる。
【0014】図8は本発明になる可変流動抵抗オリフィ
スの効果を示す、沸騰水型原子炉の流動安定性評価結果
である。自然循環流動状態や通常運転状態の一定の流量
条件のもとで、オリフィス抵抗係数を増大すると流動安
定性の指標である減幅比が低下する。減幅比は流量や出
力の変動時における流量や出力の変動波形の第一振幅に
対する第二振幅の比であり、1.0 以下では減衰してゆ
くことになるため安定であることになる。自然循環状態
では冷却水の温度が低下すると減幅比が大きくなって不
安定化する傾向にあるが、本発明の可変流動抵抗オリフ
ィスを用いると、オリフィスの流路面積が小さくなりオ
リフィス抵抗係数が増大することになるため、安定性を
確保できることになる。通常運転状態では元々安定性は
充分高い状態にあるため、高温状態となってオリフィス
の流路面積が大きくなりオリフィス抵抗係数が小さくな
ったとしても問題はない。
【0015】図9は本発明の可変流動抵抗オリフィスの
他の実施例を示す説明図である。構造の基本部分は第一
の実施例と同一であるが、本実施例では形状記憶合金ア
クチュエータ3の形状記憶合金ばね7の部分に電流を流
すための電線18を取り付けている。形状記憶合金ばね
7の部分に電流を流すとジュール発熱により温度が上昇
し、その温度が遷移温度を越えると形状記憶合金アクチ
ュエータ3が駆動して可動板1を動かし、オリフィスの
流路面積を変えることができる。本実施例によれば、オ
リフィスを流れる流体の温度とは無関係にオリフィスの
流路面積を変えることができるため、原子炉の炉心流量
制御に使用することができる。また、原子炉とは別に、
一般の流動配管系における流量制御方法としても使用す
ることができる。
【0016】
【発明の効果】請求項1に示した第一の発明によれば、
沸騰水型原子炉において自然循環流動状態での炉心の安
定性を確保でき、通常運転状態では容量の小さなポンプ
によって炉心流量を確保できるため、原子炉の建設コス
トを低下でき、経済性を向上することができる。
【0017】請求項2に示した第二の発明によれば、ノ
ズル構造の流動抵抗体を用いる必要がある沸騰水型原子
炉において、第一の発明と同様に自然循環流動状態での
炉心の安定性を確保でき、通常運転状態では容量の小さ
なポンプによって炉心流量を確保できるため、原子炉の
建設コストを低下でき、経済性を向上することができ
る。
【0018】請求項3に示した第三の発明によれば、流
体の温度とは関係無くオリフィスの流動抵抗を変えるこ
とができるため、原子炉の流量制御に使用することがで
き、性能の高い原子炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例における流路面積大の時の可変流動抵
抗オリフィスの説明図。
【図2】流路面積小のときの可変流動抵抗オリフィスの
説明図。
【図3】図1のA−A′の断面図。
【図4】形状記憶合金アクチュエータの側面図。
【図5】ノズル形状流入口の圧損係数の説明図。
【図6】他の実施例における可変流動抵抗オリフィスの
断面図。
【図7】本発明の可変流動抵抗オリフィスを用いた燃料
集合体支持金具の斜視図。
【図8】本発明の可変流動抵抗オリフィスの効果を示す
説明図。
【図9】他の実施例における可変流動抵抗オリフィスの
説明図。
【図10】形状記憶合金の原理の説明図。
【符号の説明】
1…可動板、2…回転軸、3…形状記憶合金アクチュエ
ータ、4…流路、5…オリフィス周囲の壁。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の可動板と形状記憶合金アクチュエー
    タとから構成され、形状記憶合金アクチュエータにより
    可動板を回転軸の回りに回転して流路の一部を塞ぎ、流
    路の流路面積を変えることができるようにしたことを特
    徴とする可変流動抵抗オリフィス。
  2. 【請求項2】可動パイプと形状記憶合金アクチュエータ
    とから構成され、形状記憶合金アクチュエータにより可
    動パイプを流路におけるせきの前後に動かして、せきの
    形状を変えることができるようにしたことを特徴とする
    可変流動抵抗オリフィス。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記形状記憶合金アク
    チュエータの形状記憶合金部分に、電流を流すため電線
    を取り付けた可変流動抵抗オリフィス。
JP4186542A 1992-07-14 1992-07-14 可変流動抵抗オリフィス Pending JPH0634069A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4186542A JPH0634069A (ja) 1992-07-14 1992-07-14 可変流動抵抗オリフィス

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JP4186542A JPH0634069A (ja) 1992-07-14 1992-07-14 可変流動抵抗オリフィス

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JPH0634069A true JPH0634069A (ja) 1994-02-08

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ID=16190329

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JP4186542A Pending JPH0634069A (ja) 1992-07-14 1992-07-14 可変流動抵抗オリフィス

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010024600A2 (ko) * 2008-08-29 2010-03-04 Lee Keun Sang 조리개식 가변밸브

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010024600A2 (ko) * 2008-08-29 2010-03-04 Lee Keun Sang 조리개식 가변밸브
WO2010024600A3 (ko) * 2008-08-29 2010-06-17 Lee Keun Sang 조리개식 가변밸브
US8925578B2 (en) 2008-08-29 2015-01-06 Keun Sang Lee Aperture-shaped variable valve

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