JPS59217198A - 原子炉熱輸送設備 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、熱輸送設備に係わり、特に、原子カプラント
に用いられる原子炉熱輸送設備に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、発電用軽水形原子炉としては沸騰水型原子炉（
ＢＷＩＩ）又は加圧水型原子炉（ＰＷＲ）が知られてい
る。

このうち前者のＢＷＲは炉心を冷却する熱媒体を熱需要
側に直接供給する構造となっており、この構造はプラン
トの簡素化、設備費の低廉化の見地から優れている。

しかしながら、ＢＷＲにおいては、第１次熱媒体に含有
される微量の不純物の放射化、熱媒体自体の放射線分解
、原子核反応による放射性物質の生成又は燃料被伏管の
破損による核分裂性物質の熱媒体への溶出等の理由によ
）、第１次熱媒体が放射能を帯びるという問題があり、
このため熱需要側には放射線に対する十分な防護手段が
必要となる。

一方、後者のＰＷＲは、原子炉の炉心を冷却し高温・高
圧とされた熱媒体を蒸気発生器の１次側に送り、２次側
の別回路の熱媒体に熱を伝え蒸気を発生させ、この蒸気
を熱需要側に供給する構造となっている。この構造では
前記ＢＷＲＫ比べ熱需要側の放射能に対する負荷が軽減
される。

しかしながら、このＰＷＨにおいては、蒸気発生器の１
次側の熱媒体と２次側の熱媒体とを仕切る隔壁に万−Ｖ
Ａ傷が生じた場合、１次側の熱媒体が２次側に流れ込む
ことになるので、熱需要側に放射能が拡散される虞れが
ある。

そこで、発電設備等特定の機械設備においては、損傷し
たあるいは損傷する虞れのある蒸気発生器の伝熱管を必
要に応じて閉塞して放射能の拡散が起こるのを防止して
いる。

ところが、熱需要側が暖房機器又は給湯器等一般民生用
途を目的とするものにあっては、設備の小型化及び低廉
化が要求されるため、放射能の拡散防止に十分な対策を
講することは困難である。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、放射能の
拡散防止が十分図れ、しかも設備の小型化及び低廉化に
適した原子炉熱輸送設備を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

この目的は、原子炉の冷却に用いられる第１次熱媒体を
貯留する原子炉と、閉ループを構成し内部に第２次熱媒
体を封入する熱伝達管路と５、熱需要側に供給される第
３次熱媒体を刺入する熱供給管路と、第１次熱媒体と第
２次熱媒体とを熱交換させる第１の熱交換部と、第２次
熱媒体と第３次熱媒体とを熱交換させる第２の熱交換部
とを設け、前記熱伝達系に、第１の熱交換部に導入され
る第２次熱媒体を第１次熱媒体より高圧となるまで昇圧
する加圧ポンプと、第２の熱交換部に導入される第２次
熱媒体を第３次熱媒体よシ低圧となるまで減圧する減圧
器とを設けることによシ達成される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

図面において符号ｌは原子炉を示しており、この原子炉
内中央部には、制御棒２の挿入された炉心３が設置され
ている。また、原子炉１の下壁には循環路４が設けられ
ておシ、この循環路４には純化器循環ポンプ５と、原子
炉１に貯留された第１次熱媒体６に混入した不純物や燃
料被穏管の破損により湿田した核分裂性物質等を補集す
る炉水純化器７とが介装されている。

また、原子炉内部には閉ループを構成する熱伝達管路８
の一部８ａが延在しており、この原子炉内部を延在する
管路８ｍの半分が第１次熱媒体６により浸漬されている
。而（、て、この管路８ａを介して、第１次熱媒体６と
、管路８ａ内を流通するＭ２次熱媒体９とが熱交換され
るようになっている（以下、この熱交換が行なわれる部
分を第１の熱交換部１０と称す）。

第１の熱交換部１０の流入側の管路８には、第２次熱媒
体９を第１次熱媒体６より高圧となるオで接続される管
路１１が設けられており、この管路１１には流量潤節弁
１２と、第２次熱媒体９の濃度を濃縮又は稀釈により所
定値に保つと共に、第２次熱媒体９に＠−マれる放射能
を帯びた不純物をフィルタ又は分子吸イ目ψによシ除去
するＶ度調整純化器１３とが介装されている。

一方、第１の熱交換部１０の流出側の管路８には、第２
次熱媒体９を後述の第３次熱媒体１４より低圧となるま
で減圧する減圧器１５が介装されている。

また、減圧器１５の吐出側の管路８には、管路１６を介
して、第２次熱媒体９を貯留する調整タンクエフが接続
されている。そして、この調整タンク１７の液面には、
圧力調節器１８によって、第３次熱媒体１４の圧力より
低くなるように設定された気体圧が印加されている。

また、減圧器１５の下流側でかつ加圧ポンプ１０の±流
側の管路８の一部８ｂは熱交換器１９内を延在七の全体
が第３次熱媒体１４によシ浸漬されている。

而して、この管路８ｂを介して、第２次熱媒体９と第３
次熱媒体１４とが熱交換されるようになっている（以下
、この熱交換が行なわれる部分を第２の熱交換部側と称
す）。

熱交換器１９には、その側壁上部から第３次熱媒体１４
を熱需要側２１に導き、熱需要側２１で仕事を終了した
後の第３次熱媒体１４を途中循環ポンプ四を介して熱交
換器１９の側壁下部に戻す熱供給管路るが設けられてい
る。

なお、実施例においては、第２次媒体９として水よシ沸
点の高い塩類の水溶液が用いられている。

続いて実施例の作用を説明する。

本実施例においては、第１次熱媒体６は炉心３で発生す
る核分裂性反応熱により加熱され気泡を生じ、気泡を生
じた第１次熱媒体６は周囲の第１次熱媒体６よシ軽くな
シ気泡流として上方に導びかれる。その後気泡流は炉心
３の上部で液流と蒸気流６ａに分離され、このうち蒸気
流６＆は第１の熱交換部１０における管路８の表面で凝
縮される。

そして、この凝縮して液化された第１次熱媒体６はさら
に第２次熱媒体９によシ冷却され密度を高め重くなり管
路８に沿って下方に流れる。而して、この第１次熱媒体
６により自然循環流６ｂｉＪ″−誘起され、この第１次
熱媒体６は再び炉心３の下部よシ流入される。

一方、第１の熱交換部１０にて昇温された第２次熱媒体
９は減圧器１５へ送られ、ここで第３次熱媒体１４より
圧力が低くなるまで減圧される。この場合、減圧によっ
て第２次熱媒体９の沸点降下が起こるが、本実施例にお
いては第２次熱媒体９として沸点の高い塩類等の水溶液
を用いているため減圧沸騰を生じない。したがって、第
２の熱交換部肋に高温かつ高密度の液相流を供給できる
。

また、第２の熱交換部側では第２次熱媒体９と第３次熱
媒体１４との熱交換が行なわれる。そして睡 ポンプ四により第２次熱媒体９は第１次熱媒体６よシ圧
力が高くなるまで昇圧される。而して、昇圧された第２
次熱媒体９は第１の熱交換部１ｏに送られる。

他方、第２の熱交換部側によって昇温された第３次熱媒
体１４は熱需要側２１に送られる。そして、ここで仕事
をした後、循環ポンプｎを介し再び熱交換部側に戻され
る。

以上が通常運転の場合であるが、第１の熱交換部１０の
隔壁（管路８ａ）が損傷を起こした場合には次のように
作用する。

即ち、第１の熱交換部１０においては第１次熱媒体６の
圧力より第２次熱媒体９の圧力の方が高い。

したがって、第１次熱媒体６は管路８ａに流入されず、
反対に第２次熱媒体９が原子炉内に漏出する。そして、
この場合漏出した第２次熱媒体９に含まれる塩類のイオ
ンは炉水純化器７におけるイオン交換樹脂等により除去
される。

また、第２の熱交換部側の管路８ｂが損傷を起こした場
合には同様に第３次熱媒体１４が管路８ａ内へ流れ込む
が反対に第２次熱媒体９が熱供給管路おに流れ込むこと
はない。

以上に説明したように、実施例によれば第１の熱交換部
１０において第２次熱媒体９の圧力を第１次熱媒体６の
圧力より高く保持し、第２の熱交換部側において第２次
熱媒体９の圧力を第３次熱媒体１４の圧力より低く保持
しているので、第１の熱交換部１０又は第２の熱交換部
側の隔壁（管路８　ａ　＋８ｂ）に損傷が起こった場合
にも、放射能が熱需要側２１に漏洩することはない。

また、第２次熱媒体９として塩類等の水溶液を用いてい
るので第２次熱媒体９の沸点が上昇する。

したがって、減圧器１５の吐出側において減圧沸騰が生
ぜず、第２０熱交換部９に高温かつ高密度の液相流とし
て供給できるため、第３次熱媒体１４との温度差を大き
くすることが可能であると共に、熱伝達管路８の配管を
小口径とすることができる。

さらに、第１の熱交換部１０の隔壁（管路８ａ）に微小
なり２ツク等が発生した場合には、熱媒体の圧力差に基
づ（分子拡散現象が起こり、放射性物質が熱伝達系に移
行するが、濃度調整純化器１３によシ第２次熱媒体９の
精製が実施できる。

また、実施例においては原子炉熱輸送設備は原子炉１、
熱伝達管路８及び熱供給管路るとからなるため、熱伝達
管路８が炉心に近接して配置され中性子束を受けること
によりあるいは加圧システムの故障等により第２次熱媒
体９が微小の放射能を帯びた場合でも放射能が熱供給系
に拡散されることはない。

なお、原子炉１の運転圧力が第３次熱媒体１４の圧力に
比して非富に、爾い場合には、第１の熱交換部１０にお
いて第２次熱媒体９の圧力を第１次熱媒体６の圧力よシ
高く保ち、かつ、第２の熱交換部加において第２次熱媒
体９の圧力を第３次熱媒体１４の圧力より低く保つため
に、第１の熱交換部１０を流出する第２次熱媒体９の圧
力を極度に減圧する必要がある。しかし、この場合には
、塩類の水溶液を用いたときの沸点上昇温度より減圧に
よる沸点下降温度の方が大となるため、塩類の水溶液が
蒸気化され過度の濃縮や析出を起こすことになる。した
がって、前記のような場合には水を用い〔発明の効果〕 以上に説明したように本発明は、原子炉の４却に用いら
れる第１次熱媒体貯留する原子炉と、閉ループを構成し
内部に第２次熱媒体を封入する熱伝達管路と、熱需要側
に供給される第３次熱媒付を封入する熱供給管路と、第
１次熱媒体と第２次熱媒体とを熱交換させる第１の熱交
換部と、第２次熱媒体と第３次熱媒体とを熱交換させる
第２の熱交換部とを設け、前記熱伝達管路に、第１の熱
交換部に導入される第２次熱媒体を第１次熱媒体より高
圧となるまで昇圧する加圧ポンプと、第２の熱交換部に
導入される第２次熱媒体を第３次熱媒体より低圧となる
まで減圧する減圧器とを設けているので、熱需要側に放
射能が拡散されないという利点を有すると共に、放射能
拡散防止のための設備が小型かつ廉価で達成できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る原子炉熱輸送設備の実施例を示す概
略図である。 １・・・原子炉、６・・・第１次熱媒体、８・・・熱伝
達ｊ路、９・・・舘２次熱媒体、１０・・・第１の熱交
換部、１４・・・第３次熱媒体、加・・・第２の熱交換
部、２１・・・［需要側。 出願人代理人　猪　股　　　　清 熱 −

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）原子炉の冷却に用いられる第１次熱媒体を貯留する
   原子炉と、閉ループを構成し内部に第２次熱媒体を刺入
   する熱伝達管路と、熱需要側に供給される第３次熱媒体
   を封入する熱供給管路と、第１次熱媒体と第２次熱媒体
   とを熱交換させる第１の熱交換部と、第２次熱媒体と第
   ３次熱媒体とを熱交換させる第２の熱交換部とを設け、
   前記熱伝達管路に、第１の熱交換部に導入される第２次
   熱媒体を第１次熱媒体より高圧となるまで昇圧する加圧
   ポンプと、第２の熱交換部に導入される第２次熱媒体を
   第３次熱媒体よシ低圧となるまで減圧する減圧器とを設
   けたことを特徴とする原子炉熱輸送設備。 ２）前記第２次熱媒体は塩類の水溶液であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉熱輸送設備。