JPS62148891A - Electromagnetic flow diode - Google Patents

Electromagnetic flow diode

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JPS62148891A
JPS62148891A JP60291366A JP29136685A JPS62148891A JP S62148891 A JPS62148891 A JP S62148891A JP 60291366 A JP60291366 A JP 60291366A JP 29136685 A JP29136685 A JP 29136685A JP S62148891 A JPS62148891 A JP S62148891A
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JP
Japan
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flow
diode
pump
reactor
fluid
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Pending
Application number
JP60291366A
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Japanese (ja)
Inventor
勝彦 寒河江
忠 後藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は導電性の流体を作動流体とし、該流体の流れを
一方向のみに制限する電磁フローダイオードに関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an electromagnetic flow diode that uses a conductive fluid as a working fluid and restricts the flow of the fluid in only one direction.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

各種の流体系において、流体の流れを一方向に制御する
、電気回路のダイオードに相当する様な低圧損で整流比
の大きいフローダイオードの出現が望まれている。特に
この様な要請の大きい流体系の一例として液体金属冷却
型高速増殖炉の一次主冷却系がある。第2図はタンク型
の液体金属冷却型高速増殖炉の縦断面で、−次主冷却系
の流れを表したものであり、駆動源である一次主循環I
ンプ1から吐出された一次冷却材(液体金属ナトリウム
)は吐出ノイプ2を通って、炉心下部の高圧プレナム3
に輸送され、炉心4で加熱後、上部ブレナム7へ入り、
中間熱交換器5を介して2次系に熱を伝達し、次いで下
部ブレナム6へ戻り、再び一次主循環ポンプ1により炉
心4へ送り込まれるという循環ループを形成している。
In various fluid systems, there is a desire for the emergence of flow diodes with low pressure loss and high rectification ratios, which are equivalent to diodes in electrical circuits and which control the flow of fluid in one direction. An example of a fluid system that has particularly great demands is the primary main cooling system of a liquid metal cooled fast breeder reactor. Figure 2 is a longitudinal cross-section of a tank-type liquid metal cooled fast breeder reactor, showing the flow of the -order main cooling system.
The primary coolant (liquid metal sodium) discharged from the pump 1 passes through the discharge noip 2 and enters the high-pressure plenum 3 at the bottom of the core.
After being heated in the reactor core 4, it enters the upper Blenheim 7,
A circulation loop is formed in which heat is transferred to the secondary system via the intermediate heat exchanger 5, then returned to the lower blemish 6, and sent to the reactor core 4 again by the primary main circulation pump 1.

実規模(1000MWe )級の出力を有するタンク型
高速増殖炉では、プラントの制御性上、ループ規模の制
約から3〜4ルーグで構成されておシ、各ループに夫々
−次主循環ポング1と中間熱交換器5が備えられている
。通常の原子炉運転時には、全ループが運転されている
が、何らかの原因で、それらのうちの1ルーグの一次主
循環ポンプがトリッグした場合、炉心流量が低下し、炉
心冷却能力が下がるため、炉心出口の一次系ナトリウム
の温度が異常上昇する。この様な状態になると、上部ブ
レナム領域の構造物に過大に熱応力を与える結果となる
。これがいわゆるN−1ポングトリツグ事故が引き起こ
す熱衝撃である。しかし、この事故のとき実際には炉心
流量が(N−t)Aに低下するだけでなく’(Nはルー
プ数)、逆流によシさらに低下することになる。この理
由を第3図を用いて説明する。
A tank-type fast breeder reactor with a full-scale (1000 MWe) class output is composed of 3 to 4 loops due to loop scale constraints for plant controllability, and each loop is equipped with a secondary main circulation pump 1 and An intermediate heat exchanger 5 is provided. During normal reactor operation, all loops are in operation, but if for some reason one of the primary main circulation pumps is triggered, the core flow rate decreases and the core cooling capacity decreases. The temperature of the primary sodium at the outlet increases abnormally. This situation results in excessive thermal stress on the structures in the upper Blenheim region. This is the so-called thermal shock caused by the N-1 pump trigger accident. However, in this accident, the core flow rate actually not only decreases to (N-t)A' (N is the number of loops) but also decreases further due to backflow. The reason for this will be explained using FIG. 3.

第3図には、炉容器(タンク)内に複数ループに対応し
て複数台配置されている一次主循環ポンプのうちの2台
1,1′を図示してあり、中間熱交換器の図示は省略し
である。通常運転時には、−次冷却材は前述の循環ルー
プを形成する様な実線の矢印で示した通シの流れとなっ
ている。各々の吐出・母イグ2,2′は炉心下部の高圧
ブレナム3に接続され、各々の一次主循環ポン7’l、
1’は、サクション部10 、10’から一次系ナトリ
ウムを吸込み、吐出パイプ2.2′を介して高圧ブレナ
ム3へ送り込む。高圧ブレナム3へ送シ込まれた一次系
ナトリウムは、そこで合流し炉心4へ流入していく。N
−171eングトリツプ事故が生じると(ここでは、−
次系主循環ボンf1/がトリップしたと考える)、炉心
4での圧力損失が大きい(約8ky/crt?)ため、
故障ボンf1’以外の健全なポンプの吐出圧は、炉心4
よりも圧力損失の低い故障ボンf1′側の流路にかかシ
、吐出バイア’2’を逆流していくことになる。従って
、図中に破線の矢印で示した様に、健全ポンプ1のサク
ション部10から吸込まれた一次系ナトリウムは、高圧
ブレナム3を通って故障ポンプ1′のサクシ、ン部10
′から放出されるようなループを形成する。この様にな
ると、故障ポンf 1’は正回転から逆回転して、水車
化する。
Figure 3 shows two primary main circulation pumps 1 and 1' of the plurality of primary circulation pumps arranged in the furnace vessel (tank) corresponding to the plurality of loops, and an illustration of the intermediate heat exchanger. is omitted. During normal operation, the secondary coolant flows in the direction indicated by the solid arrow, forming the aforementioned circulation loop. Each discharge/mother pump 2, 2' is connected to the high-pressure blenum 3 at the bottom of the core, and each primary main circulation pump 7'l,
1' sucks primary sodium from the suction parts 10 and 10' and sends it to the high-pressure blenum 3 via the discharge pipe 2.2'. The primary sodium pumped into the high-pressure blennium 3 joins there and flows into the reactor core 4. N
-171e engine trip accident occurs (here, -
It is assumed that the secondary main circulation cylinder f1/ has tripped), and the pressure loss in the reactor core 4 is large (approximately 8 ky/crt?).
The discharge pressure of healthy pumps other than the faulty pump f1' is
The flow path is directed to the failed bomb f1' side, which has a lower pressure loss, and flows backward through the discharge via '2'. Therefore, as shown by the dashed arrow in the figure, the primary sodium sucked from the suction section 10 of the healthy pump 1 passes through the high-pressure blemish 3 to the suction section 10 of the failed pump 1'.
′ forms a loop that is released from ′. When this happens, the failed pump f1' rotates from normal rotation to reverse rotation, turning into a water wheel.

ポンプの水車化現象は一般にデンジ100チ出力を上回
る負の流量と回転数になることが、ポンプの完全特性曲
線から裏づけられている。第4図は水車化したポンプの
シャフトの回転力を拘束しない走数速度状態(無拘束状
態)での流量及び回転数特性を示したもので、図中のα
及びβ分はポンプのイン被う形状等によって異なるが、
一般に10〜50チに及ぶことにもカる。従って、一台
の一次主循環ポンプの故障によ勺、炉心流量は(N −
2,1〜2.5)/Nにも低下することになシ、N=4
とすれば正常時の炉心流量に対して約48%〜38%の
減少【相当する。このため、何らかの効果的な逆流防止
機構を設けない限り、原子炉はスクラムせざるを得ない
It is supported by the complete characteristic curve of the pump that the phenomenon of turning the pump into a water wheel generally results in a negative flow rate and rotation speed exceeding the 100-inch output. Figure 4 shows the flow rate and rotational speed characteristics in a running speed state (unrestricted state) where the rotational force of the shaft of a pump converted into a water wheel is not restrained.
and β differ depending on the shape of the pump, etc.
In general, it can range from 10 to 50 inches. Therefore, if one primary main circulation pump fails, the core flow rate will be (N −
2.1~2.5)/N, N=4
This corresponds to a decrease of approximately 48% to 38% compared to the normal core flow rate. Therefore, unless some kind of effective backflow prevention mechanism is installed, the reactor is forced to scram.

逆流防止機構は、炉容器内の深い箇所で且つ隔壁構造物
13の下部に設置しなければならないため、メンテナン
スがほぼ不可能であることから、シンプルかつパッシブ
な構造である必要がある。
Since the backflow prevention mechanism must be installed deep within the furnace vessel and below the bulkhead structure 13, maintenance is almost impossible, so it needs to have a simple and passive structure.

この様なものとして、第5図(A) 、 (b)に示す
従来の構造型フローダイオードが考えられる。これらは
、いずれも構造上一方向に流体が流れ易い様にしたもの
で、他に渦状の構造のものもあるが、これらの構造型フ
ローダイオードの欠点は整流比が悪いことであるうまた
、整流比を良くするためには、構造が密で複雑となり、
流路での圧力損失が著しく増加するという問題がある。
As such, a conventional structure type flow diode shown in FIGS. 5(A) and 5(b) can be considered. All of these have a structure that allows fluid to easily flow in one direction, and there are also those with a spiral structure, but the disadvantage of these structural type flow diodes is that they have a poor rectification ratio. In order to improve the rectification ratio, the structure must be dense and complicated.
There is a problem in that the pressure loss in the flow path increases significantly.

他に、逆流はしてもポンプの水車化は防止するという先
行技術が特願昭59−114588として提案されてい
る。この先行技術は、第6図に示す通りで、ポンプ1の
シャフトにはカップリング17を介して主電動機19の
他に直流発電機18を連結し、直流発電機18からの電
気出力端子24にはダイオード回路21と制動抵抗22
が接続されている。正常回転時には、ダイオード回路2
1はoffで発電機18は無負荷であるが、逆転時ては
ダイオード回路21はonとなシ制動抵抗22側で電力
が消費され、その反力は直流発電機18への過負荷とな
って回転力のブレーキとして働く。この先行技術では逆
回転数に比例した電磁ブレーキ力が働くのでポンプの水
車化は防止できる。しかし、吐出バイア2を通りでの逆
流は防止できないので、故障ポンプのサクション部10
からの一次ナトリウムの放出は免れず、炉心流量はその
分だけ低下する。また、故障ポンプのイン被うには常に
逆流の力が加わり、インペラを停止させておこうとする
力とつシ合っているため、インペラには常に負荷がかか
った状態となり、あまり好1しくはない。
In addition, a prior art technique has been proposed in Japanese Patent Application No. 59-114588 that prevents the pump from turning into a water wheel even if reverse flow occurs. This prior art is as shown in FIG. 6, in which a DC generator 18 is connected to the shaft of the pump 1 via a coupling 17 in addition to a main motor 19, and an electrical output terminal 24 from the DC generator 18 is connected to the shaft of the pump 1 via a coupling 17. is a diode circuit 21 and a braking resistor 22
is connected. During normal rotation, diode circuit 2
1 is off and there is no load on the generator 18, but when the reverse rotation occurs, the diode circuit 21 is on and power is consumed on the braking resistor 22 side, and the reaction force overloads the DC generator 18. act as a brake on rotational force. In this prior art, an electromagnetic braking force proportional to the reverse rotation speed is applied, so it is possible to prevent the pump from turning into a water wheel. However, since backflow through the discharge via 2 cannot be prevented, the suction section 10 of the failed pump
The release of primary sodium from the reactor is unavoidable, and the core flow rate decreases by that amount. In addition, the backflow force is always applied to the inlet cover of the failed pump, which is counterbalanced by the force trying to stop the impeller, so the impeller is always under load, which is not desirable. do not have.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、24電性流体、例えば高速増殖炉用い
ているす) IJウムの様な導電性流体の流れる流体系
で使用するのに好適な、整流比の良い且つ正流に対して
圧力損失の小さいフローダイオードを提供することにあ
る。
The object of the present invention is to provide a high rectification ratio suitable for use in a fluid system in which a conductive fluid such as a conductive fluid (for example, used in a fast breeder reactor) flows. The object of the present invention is to provide a flow diode with low pressure loss.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明のフローダイオードは、流路中を流れる導電性流
体に直角な方向に磁場を配置し、フレミングの右手の法
則によシ誘起される電流が通る流体中の電流回路の一部
に電気的ダイオード機構を設置して、誘起電流を一方向
にしか流れないようにすることにより、逆方向の流体の
流れに対してのみ電磁ブレーキ力が働き、正方向の流体
の流れに対しては電磁ブレーキ力が働かないようにする
ものである。
The flow diode of the present invention places a magnetic field in a direction perpendicular to a conductive fluid flowing in a flow path, and electrically connects a part of the current circuit in the fluid through which a current induced by Fleming's right-hand rule passes. By installing a diode mechanism so that the induced current flows only in one direction, the electromagnetic braking force works only against fluid flow in the opposite direction, and the electromagnetic braking force works against fluid flow in the forward direction. It prevents force from working.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明のフローダイオードの一実施例を第1図に示す。 An embodiment of the flow diode of the present invention is shown in FIG.

同図(a)は径方向断面、同図(b)は上半部の軸方向
断面を示す。本実施例のフローダイオードは環状構造で
あり、内側に永久磁石25、外側に磁性材26を配置し
ておシ、これらは、その間の流路33を流れる導電性流
体と電気的に絶縁するため、流路33に面する部分を絶
縁材28でシールしている。流路33を半径方向に二分
割する仕切シ27が二箇所設置してちゃ、この仕切り2
7は二枚の導電板29にダイオード部30i挟み込んで
成る電気的ダイオード機構を構成している。
FIG. 5A shows a radial cross section, and FIG. 1B shows an axial cross section of the upper half. The flow diode of this embodiment has an annular structure, and has a permanent magnet 25 on the inside and a magnetic material 26 on the outside. , the portion facing the flow path 33 is sealed with an insulating material 28. If two partitions 27 are installed to divide the flow path 33 into two in the radial direction, this partition 2
Reference numeral 7 constitutes an electrical diode mechanism in which a diode portion 30i is sandwiched between two conductive plates 29.

31は被覆材、32は本フローダイオードを接続した配
管を示す。
31 is a covering material, and 32 is a pipe connected to the present flow diode.

流体は流路33中を軸方向に流れ、磁石25よりの磁束
Bの向きは半径方向外側に向いておシ、7しはングの右
手の法則に従い周方向の起電力が誘起される。仕切シ2
7がなければ正流、逆流のどちら向きの流体の流れに対
しても、上記起電力によ電流れるリング電流に起因する
電磁ブレーキ力が働く。それに対し、上記の如き電気的
ダイオード機構を構成している仕切り27を設置すると
とにより、正流に対しては上記起電力にもかかわらず電
流は仕切シ27で遮断されて流れず、電磁ブレーキ力は
働かないが、逆流に対しては上記起電力による電流は仕
切シ27を通って流れリング電流を形成し、電磁ブレー
キ力が働らき、逆流を防止する。
The fluid flows in the flow path 33 in the axial direction, and the direction of the magnetic flux B from the magnet 25 is radially outward, and an electromotive force is induced in the circumferential direction according to the right-hand rule of Shihung. Partition 2
7, an electromagnetic braking force due to the ring current generated by the electromotive force would be applied to both forward and reverse fluid flows. On the other hand, by installing the partition 27 constituting the electric diode mechanism as described above, the current is blocked by the partition 27 and does not flow despite the electromotive force, and the electromagnetic brake Although no force is applied, the current due to the electromotive force flows through the partition 27 to form a ring current against reverse flow, and an electromagnetic braking force is applied to prevent reverse flow.

前記の電気的ダイオード機構部の代表的な構造としては
、(1)半導体整流素子を用いたもの、(2)差圧作動
型のものが考えられる。前者は、用いる半導体としてセ
レンや亜酸化銅等の多結晶半導体、シリコンや耐高温性
のがリウム・ヒ素GaAs (耐湿450℃)、ガリウ
ム・す7 GaP (耐湿1000℃)等が可能であシ
、その構造の一例を、第7図(a)。
Typical structures of the electrical diode mechanism section include (1) one using a semiconductor rectifying element, and (2) a differential pressure operating type. For the former, polycrystalline semiconductors such as selenium and cuprous oxide, silicon, and high-temperature resistant GaAs (humidity resistant to 450°C) and gallium-su7 GaP (humidity resistant to 1000°C) can be used as semiconductors. , an example of its structure is shown in FIG. 7(a).

(b)に示す。これは、整流特性を良好にするため、上
記半導体を用いてp pn接合、pnn接合、 ・ 接
in 合した整流ぜレットを支持板で補強してなる多数のダイ
オード素子42を第7図(b)の如く絶縁材の基板34
上に配列した盤30を、第7図(a)の如く両側から導
電板29で挟んでサンドイッチ構造としたものである。
Shown in (b). In order to improve the rectification characteristics, a large number of diode elements 42 are constructed by using the semiconductors described above and reinforcing the rectifying jackets with ppn junctions, pnn junctions, and junctions with support plates as shown in FIG. 7(b). ) A substrate 34 of insulating material as shown in
The boards 30 arranged above are sandwiched between conductive plates 29 from both sides as shown in FIG. 7(a) to form a sandwich structure.

第7図に示した各ダイオード素子42は平形整流ダイオ
ードの例で、その詳細は、第8図に示すように、整流ベ
レット35をタングステン(fたはマンガン)板36お
よび銅円板37ではさみ込んだものを支持板39に取シ
付け、シール38を施し、絶縁材基板34に埋め込んだ
構造となっている。
Each diode element 42 shown in FIG. 7 is an example of a flat rectifier diode, and its details are as shown in FIG. The device is mounted on a support plate 39, sealed with a seal 38, and embedded in an insulating substrate 34.

差圧作動型は、流れの方向が逆になったときに動圧が大
きくなることを利用したもので、ガス封入型やピストン
状のスイッチング機構を利用したものが考えられるが、
ここではガス封入型を例にとって説明する。第9図はガ
ス封入型の構造および動作を説明するための模式的図で
あり、同図(atは半径方向断面図、同図(b)は軸方
向断面図である。
Differential pressure operated types take advantage of the fact that dynamic pressure increases when the direction of flow is reversed, and can be thought of as gas-filled types or those that use a piston-shaped switching mechanism.
Here, a gas-filled type will be explained as an example. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the structure and operation of the gas-filled type, and FIG. 9 (at is a radial sectional view, and FIG. 9(b) is an axial sectional view.

本実施例では、仕切り27の導電板29の中間部に空隙
部41を設け、ここにがスを封入しておく。
In this embodiment, a gap 41 is provided in the middle of the conductive plate 29 of the partition 27, and a gas is sealed therein.

34は導電板29間に挟んだ絶縁板である。空隙部41
はバイノ4ス流路40を介して、流路33とつながって
いる。図のように、パイノス流路40は正流に対しては
流入が阻止さh1逆流では流入し易い構造となっている
。パイ/IPス流路40の液位は、正流時には実線の位
置にくる様に封入ガスの内圧を調整しておく。この様な
状態で、何らかの原因によシ逆流が生じると、バイパス
流路40の構造により逆流の動圧が気液界面にかかり、
封入ガスは圧縮され、液位は破線の位置まで上昇する。
34 is an insulating plate sandwiched between the conductive plates 29. Cavity part 41
is connected to the flow path 33 via a binoculars flow path 40. As shown in the figure, the pinos flow path 40 has a structure in which forward flow is blocked from flowing in, but h1 reverse flow is easily allowed to flow in. The internal pressure of the sealed gas is adjusted so that the liquid level in the pi/ips flow path 40 is at the solid line position during forward flow. In such a state, if backflow occurs for some reason, the dynamic pressure of the backflow will be applied to the gas-liquid interface due to the structure of the bypass flow path 40.
The filled gas is compressed and the liquid level rises to the position indicated by the dashed line.

従って、正流時には、仕切り27は空隙部41により電
気的に絶縁され、逆流時には空隙部41への導電性流体
の流入てよす導通する様になり、電気的ダイオード機構
としての動作を行なう。
Therefore, during normal flow, the partition 27 is electrically insulated by the void 41, and during reverse flow, the partition 27 becomes conductive as the conductive fluid flows into the void 41, operating as an electrical diode mechanism.

なお上記の差圧作動型のものは、実際には、第10図の
ように、多数配列する方がよく、これによって逆流阻止
作用をより良好になし得る。
Incidentally, it is actually better to arrange a large number of the above-mentioned differential pressure operating types as shown in FIG. 10, thereby achieving a better backflow prevention effect.

以上の実施例に示したフローダイオードを第2図のタン
ク型高速増殖炉に適用したとき充分な電磁ブレーキ力が
得られるか否かを試算してみる。
A trial calculation will be made to determine whether sufficient electromagnetic braking force can be obtained when the flow diode shown in the above embodiment is applied to the tank-type fast breeder reactor shown in FIG.

該フローダイオードは各−次主循環ポンプ1の吐出パイ
プ2の途中に接続するものとする。電磁ブレーキによる
圧力損失は(1)式で示される。
The flow diode is connected in the middle of the discharge pipe 2 of each secondary main circulation pump 1. The pressure loss due to the electromagnetic brake is expressed by equation (1).

p = ty−u fLB at         −
・−(1)ここで、σ:流体の電気伝導度C87m )
、U:平均流速(m/5ee)、B:磁束密度〔Wb/
rn2〕、L:磁石長〔m〕である。磁場が磁石の全長
に渡って一様とすれば、 p=σ・u−B2・L          ・・・・・
・(2)の様に書き換えられる。タンク型高速増殖炉で
は、炉心での圧力損失は約0.8 MPaであり、逆流
による電磁ブレーキの圧力損失がこれより十分大きけれ
ば、冷却材ナトリウムは故障ポンプには逆流せず、全て
炉心側に流れることになる。フローダイオードの流路断
面積を従来の吐出パイプと同じとすれば、平均流速はu
=7.64m/secとなる。現状で得られる磁束密度
B=、0.5Wb/m  (例えば、アルニコ)を採用
し、磁石長を1mとする。電気伝導度σは温度によυ異
なるが、下部プレナムの温度350℃のときの値を用い
ると、ナトリウムの場合はσ= 5 X 10’ 87
mとなる。以上の値ヲ(2)式に代入して計算すると、
磁石の単位長さ当たりの電磁ブレーキ力p ” 9.5
5 MPaとなシ、充分な圧力損失が得られることが判
る。ただし、半導体を用いる場合には、ダイオード部を
流れる電流の値が、許容値を越えない様に、u、B、L
を適当な値に調整する必要がある。
p = ty-u fLB at -
・-(1) Here, σ: Electrical conductivity of fluid C87m)
, U: average flow velocity (m/5ee), B: magnetic flux density [Wb/
rn2], L: magnet length [m]. If the magnetic field is uniform over the entire length of the magnet, p=σ・u−B2・L ・・・・・・
・It can be rewritten as in (2). In a tank-type fast breeder reactor, the pressure loss in the reactor core is approximately 0.8 MPa, and if the pressure loss of the electromagnetic brake due to backflow is sufficiently larger than this, the coolant sodium will not flow back to the failed pump and will be completely transferred to the core side. It will flow to If the cross-sectional area of the flow diode is the same as that of a conventional discharge pipe, the average flow velocity is u
=7.64m/sec. The currently available magnetic flux density B=0.5 Wb/m (for example, alnico) is used, and the magnet length is 1 m. The electrical conductivity σ varies depending on the temperature, but using the value when the temperature of the lower plenum is 350°C, in the case of sodium, σ = 5 × 10' 87
m. Substituting the above values into formula (2) and calculating,
Electromagnetic braking force p per unit length of magnet 9.5
It can be seen that a sufficient pressure loss can be obtained at 5 MPa. However, when using semiconductors, the u, B, L
needs to be adjusted to an appropriate value.

このように、本発明のフローダイオードは、タンク型高
速増殖炉に適用すれば、正流に対しては抵抗がなく、逆
流に対してのみブレーキ力が働く、整流比の非常に良い
フローダイオードとなシ、逆流は吐出・セイグ内で止ま
シ、停止したポンプへは負荷がかからず、炉心流量低下
は(N−1)/Nにとどめることができる。また、フロ
ーダイオードそのものは可動部がなく、完全に受動的(
passive)な構造となっているから故障の確率は
極めて低く、メンテナンスは不用で、タンク型高速増殖
炉の要請項目を満たした信頼性の高いものとなる。さら
に他の効果として、炉心流量低下が(N−1)ハだけで
済むから、これまでの様に一次ポングトリップで即時に
原子炉をスクラムすることが必ずしも必要ではなくなる
。すなわち、−次ポンプトリッグは、本体のメカ的故障
に比べ、電気系統の故障が原因である場合が圧倒的に多
いことは、これまでの経験から容易に予想できる。この
ことは、原子炉運転中でも、修理が可能なポンプ故障が
相当数あることを意味し、その様な故障時には原子炉を
停止しない方が効率の良い運転となる。従って、本発明
のフローダイオードを設置すれば、−次ポンプがトリッ
プしたら出力低下運転に移行し、ポングトリッグの原因
を調べ、その故障の修理内容により原子炉をスクラムさ
せるか否かを判別するという効率の良い原子炉運転方法
を採用でき、原子炉の稼動率向上につながる。このよう
に、本発明のフローダイオードはタンク型高速増殖炉の
ポンプの逆流防止機構として好適なものであると言える
In this way, if the flow diode of the present invention is applied to a tank-type fast breeder reactor, it will be a flow diode with a very good rectification ratio, with no resistance to forward flow and a braking force only applied to reverse flow. However, the backflow is stopped within the discharge pump, no load is placed on the stopped pump, and the core flow rate drop can be kept at (N-1)/N. Additionally, the flow diode itself has no moving parts and is completely passive (
Because it has a passive structure, the probability of failure is extremely low, maintenance is unnecessary, and it is highly reliable, meeting the requirements of tank-type fast breeder reactors. Another effect is that since the core flow rate decreases by only (N-1), it is no longer necessary to immediately scram the reactor with the primary pump trip as in the past. That is, it can be easily predicted from past experience that negative pump trigs are overwhelmingly more likely to be caused by a failure in the electrical system than by a mechanical failure in the main body. This means that there are a considerable number of pump failures that can be repaired even during reactor operation, and it is more efficient to not shut down the reactor in the event of such a failure. Therefore, if the flow diode of the present invention is installed, it will be possible to shift to reduced output operation when the next pump trips, investigate the cause of the pump trip, and determine whether or not to scram the reactor based on the repair details of the failure. This allows for the adoption of better reactor operating methods, leading to improved reactor operating efficiency. Thus, it can be said that the flow diode of the present invention is suitable as a backflow prevention mechanism for a pump of a tank-type fast breeder reactor.

なお、タンク型でなくループ型の高速増殖炉の場合には
逆流防止として従来−次系配管の一部に逆止弁がついて
いるが、その代わりとして本発明のフローダイオードを
用いることができる。本発明のフローダイオード全周い
た場合には逆止弁の動作時に生ずる衝撃圧力の発生すな
わちウォーターハンマー現象は生ぜず、機器への過大な
衝撃力を防止することができる。
In the case of a fast breeder reactor of a loop type rather than a tank type, a check valve is conventionally attached to a part of the secondary system piping to prevent backflow, but the flow diode of the present invention can be used in place of this check valve. When the flow diode of the present invention is provided all around the device, the generation of impact pressure, that is, the water hammer phenomenon that occurs when a check valve is operated, does not occur, and excessive impact force on the equipment can be prevented.

なお、半導体整流素子を用いた電気的ダイオード構成の
仕切り27の他の実施例として、第11図に示した構造
のものが考えられる。本実施例は、大寸法の整流ベレッ
ト板35をそのままタングステン板36および銅板37
で挟んでサンドイッチ構造としたものを導電板29で挟
んだものである。
Note that as another example of the partition 27 having an electric diode configuration using a semiconductor rectifying element, a structure shown in FIG. 11 can be considered. In this embodiment, a large-sized rectifying pellet plate 35 is used as is, with a tungsten plate 36 and a copper plate 37.
A sandwich structure is formed by sandwiching the two conductive plates 29 between conductive plates 29.

半導体を用いた整流ダイオードは許容電流値に制限があ
シ、タンク型高速増殖炉での逆流防止の様に大電流が流
れる場合には、第7図に示したダイオード素子42の断
面積は大きい程良い。この観点から考えたのが本実施例
で示す構造であり、これによればダイオードを流れる電
流密度を小さくできる利点がある。本実施例で用いる大
寸法の整流ベレット板の材料としては、蒸着法で作成で
きる多結晶半導体が有望と考えられる。
Rectifying diodes using semiconductors have a limited allowable current value, and when a large current flows, such as when preventing backflow in a tank-type fast breeder reactor, the cross-sectional area of the diode element 42 shown in Fig. 7 is large. Moderately good. The structure shown in this embodiment was conceived from this point of view, and has the advantage that the current density flowing through the diode can be reduced. Polycrystalline semiconductors, which can be produced by vapor deposition, are considered to be a promising material for the large-sized rectifying pellet plate used in this example.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上で説明した様に、本発明によれば、導電性流体を使
用する流体系に適用OJ能で、整流比が大きく、正流に
対しては低圧力損失のフローダイオードが提供できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a flow diode that has OJ performance applicable to fluid systems using conductive fluid, has a large rectification ratio, and has low pressure loss for forward flow.

しかも、このフローダイオードは可動部がなくシングル
で、完全に受動的(pass ive )な構造である
ことから、メンテナンス不用で信頼性も高い。
Moreover, since this flow diode has no moving parts and has a single, completely passive structure, it requires no maintenance and is highly reliable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a) 、 (b)は本発明の実施例に係るフロ
ーダイオードの夫々径方向断面図および軸方向断面図、
第2図はタンク型高速増殖炉の縦断面図、第3図は一次
主循環ポンプの故障による一次冷却材の流れを説明する
ためのタンク型高速増殖炉の縦断面図、第4図は一次主
循環ポンプの特性曲線図、第5図(a) 、 (b)は
従来の構造型フローダイオードの軸方向断面図、第6図
は特願昭59−114588で提案された発明を示す図
、第7図(a) 、 (b)は半導体型とした場合の第
1図中の仕切りの全体構造および部分構造を夫々示す斜
視図、第8図Fi第7図(b)におけるダイオード素子
の構造を示す断面図、第9図(a) 、 (b)は第1
図中の仕切シを差圧作動型とした場合の本発明実施例に
係るフローダイオードの径方向断面図および軸方向断面
図、第10図は第9図に示したフローダイオードの実際
的態様を示す軸方向断面図、第11図は半導体型とした
仕切シの他の実施例を示す斜視図である。 1・・・炉心、       2・・・吐出パイプ、3
・・・高圧ブレナム、   4・・・炉心、5・・・中
間熱交換器、   6・・・下部ブレナム、7・・・上
部ブレナム、   10・・・サクション部、13・・
・隔壁、      14・・・ルーフスラブ、17・
・・シャフトカッブリング、 18・・・直流発電機、   19・・・主電動機、2
1・・・ダイオード回路、22・・・制動抵抗、24・
・・電気出力端子、  25・・・永久磁石、26・・
・磁性材、    27・・・仕切り、28・・・絶縁
材、     29・・・導電板、30・・・ダイオー
ド部、  31・・・被覆材、32・・・配管、   
   33・・・流路、34−・・絶縁材基板、   
35・・・整流被し、ト、36・・・タングステン(マ
たはモリブデン)板、37・・・銅板、      3
8・・・シール部、39・・・支持板、     40
・・・パイ・ぐス流路、41・・・空隙部、     
42・・・ダイオード素子。 第1図(α) 第1図(b) 第3図 第4図 晃5図 (α)(b) 第6図 ′2 ぃ、 約図  (b) 系11図
FIGS. 1(a) and 1(b) are radial and axial cross-sectional views, respectively, of a flow diode according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a longitudinal sectional view of a tank-type fast breeder reactor, Figure 3 is a longitudinal sectional view of a tank-type fast breeder reactor to explain the flow of primary coolant due to failure of the primary main circulation pump, and Figure 4 is a longitudinal sectional view of a tank-type fast breeder reactor. A characteristic curve diagram of the main circulation pump, FIGS. 5(a) and 5(b) are axial cross-sectional views of a conventional structural flow diode, and FIG. 6 is a diagram showing the invention proposed in Japanese Patent Application No. 114588/1983. 7(a) and 7(b) are perspective views respectively showing the overall structure and partial structure of the partition in FIG. 1 in the case of a semiconductor type, and the structure of the diode element in FIG. 8Fi and FIG. 7(b). 9(a) and (b) are cross-sectional views showing the first
A radial cross-sectional view and an axial cross-sectional view of a flow diode according to an embodiment of the present invention when the partition in the figure is a differential pressure operated type, and FIG. 10 shows a practical aspect of the flow diode shown in FIG. FIG. 11 is a perspective view showing another embodiment of a semiconductor type partition. 1...Reactor core, 2...Discharge pipe, 3
...High pressure blennium, 4...Reactor core, 5...Intermediate heat exchanger, 6...Lower blennium, 7...Upper brenum, 10...Suction part, 13...
・Bulkhead, 14...Roof slab, 17・
...Shaft coupling, 18...DC generator, 19...Main motor, 2
1... Diode circuit, 22... Braking resistor, 24...
...Electric output terminal, 25...Permanent magnet, 26...
・Magnetic material, 27... Partition, 28... Insulating material, 29... Conductive plate, 30... Diode part, 31... Covering material, 32... Piping,
33... Channel, 34-... Insulating material substrate,
35... Rectifier cover, 36... Tungsten (or molybdenum) plate, 37... Copper plate, 3
8... Seal part, 39... Support plate, 40
... pie gas flow path, 41... void part,
42...Diode element. Fig. 1 (α) Fig. 1 (b) Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 (α) (b) Fig. 6'2 I, approx. (b) System 11 diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 導電性の流体が流れる流路と、該流体の流れを横切る磁
場を上記流路内に発生させる手段と、該磁場によって上
記流路中を流れる上記流体中に発生する誘起電流を横切
るように上記流路内に設置された仕切りとからなり、該
仕切りは該仕切りを横切る上記誘起電流の一方向の通過
のみを許す電気的ダイオード機構を構成していることを
特徴とする電磁フローダイオード。
a flow path through which an electrically conductive fluid flows; means for generating a magnetic field within the flow path that crosses the flow of the fluid; and means for generating an induced current in the fluid flowing through the flow path due to the magnetic field. An electromagnetic flow diode comprising a partition installed in a flow path, the partition forming an electrical diode mechanism that allows the induced current to pass in only one direction across the partition.
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