JPS6118713B2 - - Google Patents

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JPS6118713B2
JPS6118713B2 JP53024391A JP2439178A JPS6118713B2 JP S6118713 B2 JPS6118713 B2 JP S6118713B2 JP 53024391 A JP53024391 A JP 53024391A JP 2439178 A JP2439178 A JP 2439178A JP S6118713 B2 JPS6118713 B2 JP S6118713B2
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Rukasutsueuitsukutsu Yohanesu
Myuraafuranku Ururitsuhi
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HOTSUHOTEMUPERATSUAREAKUTORUTEHINIKU MBH
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/04—Thermal reactors ; Epithermal reactors
    • G21C1/06—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
    • G21C1/07—Pebble-bed reactors; Reactors with granular fuel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/432—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa
    • B01F25/4323—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa using elements provided with a plurality of channels or using a plurality of tubes which can either be placed between common spaces or collectors
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、その熱を例えば化学プロセスに利用
する高温ガス炉におけるガス混合および分配装置
に関する。
〔従来の技術〕
或る種の化学プロセスは、約1000℃程度の極め
て高い温度においてのみ充分な生産高で進行す
る。利用可能な材料の強度はこの温度以上におい
て著しく低下し、温度差の発生、特に高温ガス流
と低温ガス流の発生が避けられないので、かかる
ガス流により生じる欠点は、これらを相互に混合
することによつて除去しなければならない。
この問題は特にガス冷却ペブルベツト形原子炉
において重要である。即ちこの場合一方では多数
の球状燃料から成る積球体の上側面は平坦ではな
く、他方ではこの積球体の下側は、燃焼済の球状
燃料を１つあるいは複数の球状燃料排出口に案内
する１つあるいは複数の漏斗体によつて境界づけ
られている。その結果として生ずる積球体内の冷
却ガス流経路の長さに関する差異は、冷却ガスの
異なつた加熱時間およびそれに伴う異なつた温度
流を生ずる。ガスの出口温度の相違に対する別の
原因は、半径方向の出力密度分布、中性子吸収捧
の作用および容器壁における縁辺効果にある。計
画中の大出力のペブルベツト形原子炉においては
吸収捧の限られた挿入深さおよび経済的に見合う
送風機の出力を考慮して、小出力の原子炉に比べ
て、積球体の高さは同じにしてその直径だけを増
大しており、このために温度差が助長される。最
近の研究によれば、このようなガス流の温度差は
熱交換器まで続き、そこで故障を生ずる原因とな
り、又はその寿命を低下させるおそれがあること
が分かつた。本発明が適用され得るガス冷却ペブ
ルベツト形原子炉は、特開昭50―132396号公報に
記載されているが、本発明はブロツク状の燃料要
素を持つた形式の高温ガス炉にも適用できる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、高温ガス炉において温度差を
補償するためのガス混合および分配装置を提供す
ることにある。この装置はペブルベツト形原子炉
において、上から垂直に流入するガスを水平方向
に転向し、円周方向に分布された複数のガスダク
トに分配する。この種のペブルベツト形原子炉が
中性子吸収物質から成る多数の小球の添加によつ
て核物理学的な意味において遮断される場合に
は、本発明の装置は、その中性子吸収球を１つの
排出口、あるいは横断面に亘つて分布された複数
の排出口に導くことをも目的としている。
雑誌「Verfahrenstechnik」1970年 第12号、
第538頁乃至第543頁、および雑誌「Chemie―
Ingenieurtechnik」1972年 第18号、第1051頁乃
至第1056頁には、管内における渦流混合に関して
報告がなされている。上記論文およびその中に挙
げられた諸文献に、絞りおよびその他の処置によ
つて異なつたガス流を方向転換、回転およびそれ
に続く整流により均質化するための導管内におけ
る多種多様の内装物が記載されている。しかしこ
れらの装置は、約1000℃のガス温度に対しても、
又その場合の設定寸法に対しても適用できない。
そこで本発明は、この高いガス温度において混
合装置自体およびその周辺が危険な温度差から十
分に保護されねばならないという思想から出発し
ている。また本発明は、この混合装置を積球体の
すぐ後方に配置することによつて、分離された混
合装置へ通ずる導管が温度差によつて負荷される
ことを防止しようとするものである。
〔問題点の解決手段〕
本発明によれば上記の目的は、特許請求の範囲
第１項に提案されているように、複数の層に上下
に積み重ねられた多数の多角形ブロツクから構成
された高温ガス炉におけるガス混合および分配装
置において、前記ブロツクが相互におよびガス主
流に対して角度を成しているガス流路を有し、該
ガス流路が隣接するブロツクのガス流路に連通し
ていることにより達成される。
〔発明の作用効果〕
特許請求の範囲第１項において提案された混合
装置は、高温ガスを多数のガス流路に分配し、こ
れらのガス流路に結合された別のガス流路で引続
き更にそのガスを分配する。この多数の方向転
換、合体および引き続く分配によつて、横断面に
亘つて温度差は非常に速やかに均一にされる。本
発明によりガスを複数の層内の多数のブロツクに
分配することによつて、個々のブロツクは僅かな
温度差、およびそれに伴つて僅かな熱応力に曝さ
れるだけである。個々のブロツクは複数のガス流
路で貫通されているので、その内部と外部との間
にも大きな温度差はほとんど生じない。
特許請求の範囲第２項に提案された断面矩形の
ブロツクは、断面矩形の原子炉容器に対して適用
され、断面台形のブロツクは断面円形あるいは多
角形の原子炉容器に対して適用される。本発明に
基づいて、その８つのすべての隅からそれぞれ中
心に向かつてガス流路が延びている場合、確実に
各ガス流路はそれぞれ隣接するブロツクの対応し
たガス流路と連通し、十分な混合のために必要な
分岐と流路の結合が保証される。ブロツクのほぼ
中心における中心点にガス流路が集まつているの
で、温度変化が生じた場合にもブロツクは内側か
ら速やかに小さな温度差で加熱されるので有利で
ある。
特許請求の範囲第３項に提案されたブロツク
は、上述したブロツクの特に経済的に製作できる
実施態様である。４つの直線的な孔だけで、立体
的に対角線的に対向して位置する２つの隅がそれ
ぞれガス流路によつて連通される。
特許請求の範囲第４項に提案されたブロツク
は、特許請求の範囲第２項および第３項に記載さ
れたブロツクの特別の実施態様を表わしている。
この種の２つのブロツクを反対向きにして上下に
配置すれば、各々の隅から中心に向けてガス流路
が延びている大きな寸法のブロツクが生ずる。こ
のブロツクをもつと小さなブロツクに分割し得る
ことは自明である。
特許請求の範囲第５項に提案された混合装置に
よれば、横断面に亘る種々のガス速度分布を所望
通りに変更できる。例えば混合装置の外周におい
てその場所のガス流路が非常に短いために、中心
部におけるよりも大きな流速となつてしまう場合
には、これは相応した小さな直径の流路によつて
補償できる。上側のブロツクにおいてガス流路の
直径を半径方向外側に向かつて小さくすることに
よつて、外周のガスの流れをより多く混合装置の
中心に向かつて案内することができる。
特許請求の範囲第６項に提案された混合装置の
下側のブロツク層は、非常時に上から多数の中性
子吸収球を添加することにより、核物理学的な意
味で遮断しなければならないペブルベツト形原子
炉に適用される。これらの吸収球は燃料球よりも
著しく小さな直径を有し、従つてそれに応じて燃
料球の間の隙間を通つて下方に向かい、下側ブロ
ツク層ないし混合室に流れ込む。原子炉の再運転
のためにこの吸収球を積球体および混合装置から
完全に除去できるようにするために、混合装置の
最下部の流路はそれぞれ原子炉の中心に向けて、
あるいは１つの排出口あるいは横断面に亘つて分
布された複数の排出口に向けて傾斜されているの
で、その吸収球はまず混合流路を通り、続いて最
下部の傾斜流路を通つて排出される。
次に本発明の実施例を示す図面を参照して、本
発明を更に具体的に説明する。
第１図においては、多数の層のブロツクに下か
ら上へ連続的に１乃至１５の符号が付けられ、そ
して中心から外方に向かつてａ乃至ｉの符号が付
けられ、これにより各ブロツクの位置は数字と文
字との組合せによつて明らかにされている。原子
炉の運転時において、ブロツク１１ａないし９ｂ
およびブロツク８ｅ乃至１１ｈの上側に多数の燃
料球（図示せず）が積み重ねられ、この積球体の
中を上から下に向かつてヘリウムガスが貫流して
これを冷却する。この積球体は前掲の公開公報に
記述されているように、ブロツク８ｄの下側にお
ける燃料ダクト（図示せず）を通して下方に引き
抜かれる。ブロツク１１ａ乃至９ｄおよび８ｅ乃
至１０ｇは、多数の垂直な平行のガス流路を備え
ている。その寸法はその中を燃料球が侵入するこ
とも、その開口内に停滞することもできない程に
小さくされている。側壁に配置されたブロツク１
１ｈおよび１１ｉ乃至１５ｈおよび１５ｉはガス
流路を持たず、高温および放射線の直接作用から
側壁部材２０を保護している。多数の垂直な平行
のガス流路を持つたブロツクの下側にはそれぞれ
ガス集合室が存在し、その下側のブロツク例えば
１０ｂ或いは９ｃにおいて、ガス集合室の中心か
ら下側の４隅に向かつて４つの傾斜したガス流路
が延びている。更にその下側のブロツク例えば９
ｂおよび８ｃはそれぞれ８つのすべての隅からそ
の中心に向かうガス流路を有している。このブロ
ツクのガス流路はその隣のブロツクおよび下側の
ブロツクの対応したガス流路に連通している。こ
のようなガス流路によるガス流の多重分配、方向
転換および再集合によつて、異なつたガスの温度
は速やかに均一にされる。更に高温ガスは多数の
対角線上の流路を介して環状の集合室２２に導か
れ、そこから円周方向に分布された複数のガスダ
クト２１に流入する。環状の集合室２２におい
て、流れ断面積を増大するためにブロツク３ｈと
ブロツク７ｈとの間には、ブロツクの代わりに支
柱２３が設けられている。なおブロツク３ａ乃至
３ｇにはガス流路は無く、上述した中性子吸収球
をその流出導管２５，２６に導く流路だけが設け
られている。
第２図は、ガス流が一水平面内において高温ガ
スダクト２１に導かれる状況を示している。この
実施例において、原子炉容器は側壁が多角形的に
配置された側壁部材２０によつて境界づけられて
いる。この側壁は円周方向に均一に分布された複
数の個所で前記ガスダクト２１によつて貫通され
ている。加熱された際にブロツクが支障なく膨張
できるようにするために、比較的大きなセクタの
間に半径方向の膨張隙間２７が設けられ、またこ
れらのセクタと内側の中央円錐体との間に多角形
の膨張隙間２８が設けられている。その場合半径
方向の膨張隙間２７を通してガス流がガスダクト
２１に妨害されずに導かれないようにするため
に、これらの膨張隙間２７の中間にガスダクト２
１が位置していることが重要である。
第３図、第５図、第７図および第９図はそれぞ
れ個々のブロツクを側面図で示している。それら
の図面の下側にある第４図、第６図、第８図およ
び第１０図は、それらのブロツクを平面図で示し
ている。第３図および第４図に示されたブロツク
は例えば第１図におけるブロツク５ｆであり、第
５図および第６図に示されたブロツクは例えばブ
ロツク１０ｂである。第７図および第８図に示さ
れたブロツクは第１図および第２図には示されて
いないが、本発明の枠内に属するものである。第
９図および第１０図に示された６角形のブロツク
は本発明の原理が例えば６角形のブロツクから構
成された原子炉の床面にも適用できることを表し
ている。
【図面の簡単な説明】
第１図はヘリウムガスが上から下に貫流する本
発明に基づくガス冷却ペブルベツト形原子炉の左
側下部の垂直断面図、第２図は第１図における原
子炉の一部はブロツクを通り一部はブロツク間を
通る水平断面図、第３図乃至第１０図は本発明の
混合装置に使用される個々のブロツクの側面図お
よび平面図である。 １〜１５，ａ〜ｉ：ブロツク、２０：側壁部
材、２１：ガスダクト、２２：環状集合室、２
３：支柱、２５，２６：中性子吸収球の流出導
管、２７，２８：膨張用隙間。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の層１〜１１に上下に積み重ねられた多
    数の多角形ブロツク１ａ〜１５ｉから構成された
    高温ガス炉におけるガス混合および分配装置にお
    いて、前記ブロツクが相互におよびガス主流に対
    して角度を成しているガス流路を有し、該ガス流
    路が隣接するブロツクのガス流路に連通している
    ことを特徴とする高温ガス炉におけるガス混合お
    よび分配装置。 ２ 少なくとも１つのブロツク５ｆが断面矩形あ
    るいは台形をし、その８つのすべての隅からそれ
    ぞれ中心に向かつてガス流路が延びていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ ブロツク５ｆが４つの対角線上の孔を有し、
    該孔が立体的に対角線的に対向して位置する２つ
    の隅にそれぞれ連通していることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項または第２項記載の装置。 ４ ブロツク１０ｂの片側面の中心から反対側面
    の隅に向かつてガス流路が延びていることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５ 種々のブロツクにおけるガス流路の直径が、
    半径方向ないし軸方向において異なつた大きさを
    していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の装置。 ６ 原子炉の中心にある中性子吸収球の排出口２
    ５あるいは原子炉横断面に亘つて分布された多数
    の中性子吸収球の排出口２６の１つに向つて傾斜
    している最下部流路を持つたブロツク３層が、下
    側に設けられていることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の装置。
JP2439178A 1977-03-03 1978-03-03 Highhtemperature gas mixing and dispensing means Granted JPS53110168A (en)

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JPS53110168A JPS53110168A (en) 1978-09-26
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DE (1) DE2709171A1 (ja)
FR (1) FR2382264A1 (ja)
GB (1) GB1593462A (ja)

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