JPH03207992A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
- Publication number
- JPH03207992A JPH03207992A JP2001542A JP154290A JPH03207992A JP H03207992 A JPH03207992 A JP H03207992A JP 2001542 A JP2001542 A JP 2001542A JP 154290 A JP154290 A JP 154290A JP H03207992 A JPH03207992 A JP H03207992A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- secondary system
- tube chamber
- outlet
- inlet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、高速増殖炉の熱交換器に係り、特に2次系冷
却材入口の下降管と、出口側の上昇部および管束部の間
の2重管室の液位変動を小さくするのに好適な熱交換器
に関する。
却材入口の下降管と、出口側の上昇部および管束部の間
の2重管室の液位変動を小さくするのに好適な熱交換器
に関する。
[従来の技術コ
従来の熱交換器については、ハンフオード エンジニア
リング ディベロップメント ラボラトリー,コンビレ
イション オブ データ アンドデスクリプションズ
フォア ユーナイテイドステイツ アンド フオーリン
リキッド メタル ファスト ブリーダー リアクタ
ーズ(1975年8月)、第XIII.E − 1頁か
ら第X II1.E−6頁(Hanford Engi
neerin4 Development Labor
atory,COMPILATION OF DA
TA AND DESCRIPTIONS FO
RUNITED STATES AND FOR
EIGN LIQUID METAL FAST
BREEDER REACTORS (Augu
st1975)PPXIII.E−1 〜XIII.E
−6, HEDL一TME 75−12 UC−
79b)において論じられている。
リング ディベロップメント ラボラトリー,コンビレ
イション オブ データ アンドデスクリプションズ
フォア ユーナイテイドステイツ アンド フオーリン
リキッド メタル ファスト ブリーダー リアクタ
ーズ(1975年8月)、第XIII.E − 1頁か
ら第X II1.E−6頁(Hanford Engi
neerin4 Development Labor
atory,COMPILATION OF DA
TA AND DESCRIPTIONS FO
RUNITED STATES AND FOR
EIGN LIQUID METAL FAST
BREEDER REACTORS (Augu
st1975)PPXIII.E−1 〜XIII.E
−6, HEDL一TME 75−12 UC−
79b)において論じられている。
すなわち、熱交換器内の冷却材の流動は、第4図におい
て次のようになる.1次系では、冷却材は、上部人口窓
8より流入し、伝熱管3の中を下降して、1次系出口9
より流出する。一方、2次系では、冷却材は、2次系人
口1より流入し、下降管工1の中を降下し、下部窓6を
通って管束部7に入り、1次系冷却材と熱交換を行いな
がら、伝熱管3の外側を通って上昇し、上昇管12を通
って、2次系出口2より流出する。熱交換は、管束部7
の内側と外側で行われる。
て次のようになる.1次系では、冷却材は、上部人口窓
8より流入し、伝熱管3の中を下降して、1次系出口9
より流出する。一方、2次系では、冷却材は、2次系人
口1より流入し、下降管工1の中を降下し、下部窓6を
通って管束部7に入り、1次系冷却材と熱交換を行いな
がら、伝熱管3の外側を通って上昇し、上昇管12を通
って、2次系出口2より流出する。熱交換は、管束部7
の内側と外側で行われる。
2重管室4は、下降管11と上昇管12の中間層に設け
られ、内部に断熱用の不活性ガスが入っている。冷却材
のナトリウムに比べて、不活性ガスの方が熱伝導率が非
常に小さいので、2重管室4により入口側と出口側は断
熱される。
られ、内部に断熱用の不活性ガスが入っている。冷却材
のナトリウムに比べて、不活性ガスの方が熱伝導率が非
常に小さいので、2重管室4により入口側と出口側は断
熱される。
このような熱交換器は、高速増殖炉の1次冷却系と2次
冷却系の冷却材の熱交換を行う。
冷却系の冷却材の熱交換を行う。
1次冷却系の冷却材は放射能を受けたナトリウム,2次
冷却材はクリーンなナトリウムであり、原子炉格納容器
外において,万一 2次冷却系が破損してナトリウムが
流出した場合でも、放射能により汚染することを防止し
ている。
冷却材はクリーンなナトリウムであり、原子炉格納容器
外において,万一 2次冷却系が破損してナトリウムが
流出した場合でも、放射能により汚染することを防止し
ている。
[発明が解決しようとする課題]
従来の方法においては、2次系の入口側下降管と出口側
上昇管及び管束部の中間にある2重管室は,断面積が一
定であり、2次系の圧力が高くなると、断熱の効果が薄
くなる。なぜなら,2重管室内の液面は、2次系の圧力
が上昇すると、2次系冷却材が2重管室内を上昇し、2
次系冷却材が占有した部分は断熱効果を奏さないことに
なる。
上昇管及び管束部の中間にある2重管室は,断面積が一
定であり、2次系の圧力が高くなると、断熱の効果が薄
くなる。なぜなら,2重管室内の液面は、2次系の圧力
が上昇すると、2次系冷却材が2重管室内を上昇し、2
次系冷却材が占有した部分は断熱効果を奏さないことに
なる。
すなわち、本発明においては、2次系冷却材入口側の下
降管と、出口側の上昇管及び管束部の間の2重管室につ
いて、下部の断面積を大きくし、温度・圧力等が変化し
た際の2重管室の液面の上昇を少なくし、入口側と出口
側の断熱状態を保ち、熱交換の効率を高めるものである
。
降管と、出口側の上昇管及び管束部の間の2重管室につ
いて、下部の断面積を大きくし、温度・圧力等が変化し
た際の2重管室の液面の上昇を少なくし、入口側と出口
側の断熱状態を保ち、熱交換の効率を高めるものである
。
本発明の目的は、運転条件の変化により、熱交換器の温
度、圧力等が変化した際に、2次系の下降管と上昇管と
の中間層をなす2重管室の液面の上昇を抑え、入口側と
出口側の断熱状態を保ち、熱交換効率を高めることがで
きる熱交換器を提供することである, [課題を解決するための手段] 上記課題を解決するための本発明に係る熱交換器の構或
は、2次系冷却材の入口側下降管と、出口側上昇管とを
仕切壁によって区画し、下端部が2次系冷却材に連通し
、断熱用ガスを充填するための2重管室を上記仕切壁に
設けた熱交換器において、前記2重管室の下部の容積を
大きくするようにしたことである。
度、圧力等が変化した際に、2次系の下降管と上昇管と
の中間層をなす2重管室の液面の上昇を抑え、入口側と
出口側の断熱状態を保ち、熱交換効率を高めることがで
きる熱交換器を提供することである, [課題を解決するための手段] 上記課題を解決するための本発明に係る熱交換器の構或
は、2次系冷却材の入口側下降管と、出口側上昇管とを
仕切壁によって区画し、下端部が2次系冷却材に連通し
、断熱用ガスを充填するための2重管室を上記仕切壁に
設けた熱交換器において、前記2重管室の下部の容積を
大きくするようにしたことである。
[作用]
2次系の入口側下降管と、出口上昇管に生じる温度差に
よる熱移動を遮断することができるので、熱交換器の熱
交換効率を高めることができる。
よる熱移動を遮断することができるので、熱交換器の熱
交換効率を高めることができる。
2重管室内の不活性ガスの挙動は、ボイル・シャルルの
法則PV=nRTに従う。いま、2次系の入口温度を3
22℃、2次系の出口温度を501℃とし、2次系の圧
力がt気圧から5気圧に上昇する場合を考える。この場
合、2重管室内の不活性ガスの体積は、0.26倍とな
る。したがって、2重管室の断面積が一定の場合は、2
重管室内の液面は、2重管室全長の約4分の3まで上昇
することになり、2重管室の断熱効果は小さくなる。
法則PV=nRTに従う。いま、2次系の入口温度を3
22℃、2次系の出口温度を501℃とし、2次系の圧
力がt気圧から5気圧に上昇する場合を考える。この場
合、2重管室内の不活性ガスの体積は、0.26倍とな
る。したがって、2重管室の断面積が一定の場合は、2
重管室内の液面は、2重管室全長の約4分の3まで上昇
することになり、2重管室の断熱効果は小さくなる。
これに対し、2重管室の下部の断面積を大きくした場合
を考える。2重管室の下部で、全長の4分の1の長さに
おいて、断面積が10倍になっているものとする.この
場合,液面の上昇は2重管室全長の0.24となる。し
たがって、2重管室の大半、特に重要な上部には不活性
ガスがあり、2重管室により充分断熱状態は保たれる。
を考える。2重管室の下部で、全長の4分の1の長さに
おいて、断面積が10倍になっているものとする.この
場合,液面の上昇は2重管室全長の0.24となる。し
たがって、2重管室の大半、特に重要な上部には不活性
ガスがあり、2重管室により充分断熱状態は保たれる。
冷却材のナトリウムの400℃での熱伝導率は、λ=
6 1 . 2 (Kcal/n+h℃)である。これ
に対して、400℃での空気の熱伝導率はλ=Q,04
73(Kcal/mh”c)であり、ナトリウムの場合
とガスの場合では、熱伝導率が103のオーダーで異な
る。したがって、断熱層内にガスが存在した方が,ナト
リウムの場合よりも断熱の効果ははるかに大きい.[実
施例] 以下、本発明の実施例を第1図〜第3図を用いて説明す
る。
6 1 . 2 (Kcal/n+h℃)である。これ
に対して、400℃での空気の熱伝導率はλ=Q,04
73(Kcal/mh”c)であり、ナトリウムの場合
とガスの場合では、熱伝導率が103のオーダーで異な
る。したがって、断熱層内にガスが存在した方が,ナト
リウムの場合よりも断熱の効果ははるかに大きい.[実
施例] 以下、本発明の実施例を第1図〜第3図を用いて説明す
る。
第1図は、本発明の第1実施例の熱交換器の縦断面略示
図である。
図である。
第1図の構成は、1は、2次系入口、2は、2次系出口
、3は、伝熱管、4は、2重管室、5は管板、6は、下
部窓、7は、管束部、8は、1次系入口(入口窓)、9
は、1次系出口、11は、下降管、12は、上昇管であ
る。
、3は、伝熱管、4は、2重管室、5は管板、6は、下
部窓、7は、管束部、8は、1次系入口(入口窓)、9
は、1次系出口、11は、下降管、12は、上昇管であ
る。
熱交換器内を流れる冷却材の経路について説明する。1
次系冷却材は、上部入口窓8から流入し、伝熱管3の中
を下降して,1次系出口9から流出する。一方、2次系
冷却材は、2次系人口1から流入し、下降管11の中を
降下し、下部窓6を通って管束部7に入り、1次系冷却
材と熱交換を行いながら、伝熱管3の外側を通って上昇
し,上昇管12を通って、2次系出口2より流出する。
次系冷却材は、上部入口窓8から流入し、伝熱管3の中
を下降して,1次系出口9から流出する。一方、2次系
冷却材は、2次系人口1から流入し、下降管11の中を
降下し、下部窓6を通って管束部7に入り、1次系冷却
材と熱交換を行いながら、伝熱管3の外側を通って上昇
し,上昇管12を通って、2次系出口2より流出する。
したがって、2次系冷却材の温度は、入口側(約325
℃)よりも出口側(約505℃)の方が高くなっている
. 2次系人口1と2次系出口2は、温度差ΔTが一般に大
きく(約180℃)、2重管室4がないと性能が大きく
低下する.したがって、2重管室4は,2次系人口1と
2次系出口2を断熱状態とし、熱交換器の性能を保つの
に重要な役割を果している. 2重管室4は、下部の断面積を大きくしており、下端は
開放されている。これは、2次系の入口部と出口部で温
度差があるため,2重管室4の外側と内側で熱膨張差を
生じるためである.2重管室4の内部には、不活性ガス
が入っている.冷却材充填時において、冷却材の液面は
2重管室4の下端である。定格運転時には、2次系の温
度、圧力は共に上昇する.2重管室4内の不活性ガスは
、作用で説明したように、ボイル・シャルルの法則に従
うので、温度の上昇を考慮しても,圧力の上昇により体
積は減少する。
℃)よりも出口側(約505℃)の方が高くなっている
. 2次系人口1と2次系出口2は、温度差ΔTが一般に大
きく(約180℃)、2重管室4がないと性能が大きく
低下する.したがって、2重管室4は,2次系人口1と
2次系出口2を断熱状態とし、熱交換器の性能を保つの
に重要な役割を果している. 2重管室4は、下部の断面積を大きくしており、下端は
開放されている。これは、2次系の入口部と出口部で温
度差があるため,2重管室4の外側と内側で熱膨張差を
生じるためである.2重管室4の内部には、不活性ガス
が入っている.冷却材充填時において、冷却材の液面は
2重管室4の下端である。定格運転時には、2次系の温
度、圧力は共に上昇する.2重管室4内の不活性ガスは
、作用で説明したように、ボイル・シャルルの法則に従
うので、温度の上昇を考慮しても,圧力の上昇により体
積は減少する。
2重管室4は、下部の断面積が大きくなっているので、
体積の減少による液面の上昇は下部の断面積が大きい部
分の範囲内になる。2重管室4の下部において、全長の
4分の1の長さにわたって断面積が上部の10倍になっ
ている場合を考える。
体積の減少による液面の上昇は下部の断面積が大きい部
分の範囲内になる。2重管室4の下部において、全長の
4分の1の長さにわたって断面積が上部の10倍になっ
ている場合を考える。
2次系の入口温度を322℃、2次系の出口温度を50
1℃とし,2次系の圧力が1気圧から5気圧に上昇すれ
ば、液面の上昇は全長の0.24となる。2重管室4の
断面積が一定の場合に比べて、上昇幅は少ない。2重管
室4の上部に不活性ガスがあれば、入口側と出口側の冷
却材は断熱されるので、ガス断熱層4は充分に機能を果
たし、熱交換の効率は高められる. この実施例によれば、2次系の圧力、温度の上昇による
2重管室4内の液面の上昇を最小にすることができるの
で、2重管室は定格運転時において、入口側と出口側の
冷却材を充分に断熱することができるという効果がある
。
1℃とし,2次系の圧力が1気圧から5気圧に上昇すれ
ば、液面の上昇は全長の0.24となる。2重管室4の
断面積が一定の場合に比べて、上昇幅は少ない。2重管
室4の上部に不活性ガスがあれば、入口側と出口側の冷
却材は断熱されるので、ガス断熱層4は充分に機能を果
たし、熱交換の効率は高められる. この実施例によれば、2次系の圧力、温度の上昇による
2重管室4内の液面の上昇を最小にすることができるの
で、2重管室は定格運転時において、入口側と出口側の
冷却材を充分に断熱することができるという効果がある
。
第2図は、本発明の第2実施例の熱交換器の縦断面略示
図である。
図である。
第2図の構成は,第1図の符号と同一であり,但し、1
0は、ガス溜め部である。
0は、ガス溜め部である。
すなわち、第2実施例の熱交換器においては、下降管l
1と、上昇管12及び管束部7の間に2重管室4が設け
られており、この2重管室4の途中に、ガス溜め部10
を有する。従って、定格運転時に、2次系の圧力,温度
が上昇した際に、2重管室内の液面の上昇を少なくする
ことができる.2重管室4内の不活性ガスは、作用で説
明したように、ボイル・シャルルの法則に従うので、温
度の上昇を考慮しても、圧力の上昇により体積は減少す
る. 2重管室4は、ガス溜め部10を有するので、体積の減
少による液面の上昇は、ガス溜め部10の範囲内になる
.2重管室の途中に、全長の6分の1長さのガス溜め部
があり、この断面積が上部の15倍になっている場合を
考える。ガス溜め部の下端は、2重管室の下端から、全
長の6分の1の高さにあるとする。2次系の入口温度を
322℃、2次系の出口温度を501℃とし,2次系の
圧力が1気圧から5気圧に上昇すれば、液面の上昇は全
長の0.32となる.2重管室4の断面積が一定の場合
に比べて、上昇幅は少ない。したがって、2次系の入口
側と出口側とは充分に断熱され、熱交換器の効率を高め
ることができる.上記のような構造にすると、2重管室
4の下端の断面積は,ガス溜め部に比して小さくなる。
1と、上昇管12及び管束部7の間に2重管室4が設け
られており、この2重管室4の途中に、ガス溜め部10
を有する。従って、定格運転時に、2次系の圧力,温度
が上昇した際に、2重管室内の液面の上昇を少なくする
ことができる.2重管室4内の不活性ガスは、作用で説
明したように、ボイル・シャルルの法則に従うので、温
度の上昇を考慮しても、圧力の上昇により体積は減少す
る. 2重管室4は、ガス溜め部10を有するので、体積の減
少による液面の上昇は、ガス溜め部10の範囲内になる
.2重管室の途中に、全長の6分の1長さのガス溜め部
があり、この断面積が上部の15倍になっている場合を
考える。ガス溜め部の下端は、2重管室の下端から、全
長の6分の1の高さにあるとする。2次系の入口温度を
322℃、2次系の出口温度を501℃とし,2次系の
圧力が1気圧から5気圧に上昇すれば、液面の上昇は全
長の0.32となる.2重管室4の断面積が一定の場合
に比べて、上昇幅は少ない。したがって、2次系の入口
側と出口側とは充分に断熱され、熱交換器の効率を高め
ることができる.上記のような構造にすると、2重管室
4の下端の断面積は,ガス溜め部に比して小さくなる。
したがって、2重管室4の下端の空間部に例えば耐震振
れ止め機構を入れることができて、熱交換器裏作上は有
効となる. 第3図は、本発明の第3実施例の熱交換器の縦断面略示
図である. 第3図の構或は、符号は第1図と全く同一である。第3
実施例の特徴は、熱交換器の2重管室4の下部領域の断
面積を大きくした上に、二重層の構造として、二重層の
内側の下端部を密閉構造としたことである.この実施例
によれば、定格運転時に2次系の圧力、温度が上昇して
も、2重管室内の液面の上昇は、二重層の外側部分のみ
となる。
れ止め機構を入れることができて、熱交換器裏作上は有
効となる. 第3図は、本発明の第3実施例の熱交換器の縦断面略示
図である. 第3図の構或は、符号は第1図と全く同一である。第3
実施例の特徴は、熱交換器の2重管室4の下部領域の断
面積を大きくした上に、二重層の構造として、二重層の
内側の下端部を密閉構造としたことである.この実施例
によれば、定格運転時に2次系の圧力、温度が上昇して
も、2重管室内の液面の上昇は、二重層の外側部分のみ
となる。
したがって、二重層の内側部分では下端まで不活性ガス
が入っており、2次系冷却材の入口側と出口側は完全に
断熱される。二重層の内側の断面積は,外側に比してか
なり小さく,このため,2重管室4内の下部の外側の液
面の上昇幅は少なくなる。これにより、熱交換器の熱交
換の効率は格段に高まる. なお、本発明の上記実施例においては、2重管室の設置
個所は、従来例では活用していなかった管束部7と上昇
管12の隙間部であり、未利用空間の有効活用という面
からも有効なものである.[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、温度、圧力等が変
化した際の2重管室内の液面の上昇を少なくし、入口側
と出口側の断熱状態を保ち、熱交換の効率を高めること
ができる。
が入っており、2次系冷却材の入口側と出口側は完全に
断熱される。二重層の内側の断面積は,外側に比してか
なり小さく,このため,2重管室4内の下部の外側の液
面の上昇幅は少なくなる。これにより、熱交換器の熱交
換の効率は格段に高まる. なお、本発明の上記実施例においては、2重管室の設置
個所は、従来例では活用していなかった管束部7と上昇
管12の隙間部であり、未利用空間の有効活用という面
からも有効なものである.[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、温度、圧力等が変
化した際の2重管室内の液面の上昇を少なくし、入口側
と出口側の断熱状態を保ち、熱交換の効率を高めること
ができる。
また、熱交換器のスペースを有効活用することができ,
設計製作の合理化に効果がある。
設計製作の合理化に効果がある。
第1図は、本発明の第1実施例の熱交換器の縦断面略示
図、第2図は、本発明の第2実施例の熱交換器の縦断面
略示図、第3図は、本発明の第3実施例の熱交換器の縦
断面略示図、第4図は、従来例の熱交換器の縦断面略示
図である。 く符号の説明〉
図、第2図は、本発明の第2実施例の熱交換器の縦断面
略示図、第3図は、本発明の第3実施例の熱交換器の縦
断面略示図、第4図は、従来例の熱交換器の縦断面略示
図である。 く符号の説明〉
Claims (4)
- 1.2次系冷却材の入口側下降管と、出口側上昇管とを
仕切壁によって区画し、下端部が2次系冷却材に連通し
、断熱用ガスを充填するための2重管室を上記仕切壁に
設けた熱交換器において、前記2重管室の下部の容積を
大きくしたことを特徴とする熱交換器。 - 2.請求項1.記載のものにおいて、前記入口側下降管
の周囲に、前記出口側上昇管が包囲するように形成し、
同下降管の壁面によって前記2重管室を構成したことを
特徴とする熱交換器。 - 3.請求項1.記載のものにおいて、前記2重管室の下
部にガス溜め部を設けたことを特徴とする熱交換器。 - 4.請求項1.記載のものにおいて、入口側下降管の下
方の管壁を取巻くように隔壁を設け、その最下端部を密
閉したことを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001542A JPH03207992A (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001542A JPH03207992A (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03207992A true JPH03207992A (ja) | 1991-09-11 |
Family
ID=11504414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001542A Pending JPH03207992A (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03207992A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009243925A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 高速増殖炉型原子力発電システム及びその運用方法並びにこれに用いられるポンプ組込型中間熱交換器 |
-
1990
- 1990-01-10 JP JP2001542A patent/JPH03207992A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009243925A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 高速増殖炉型原子力発電システム及びその運用方法並びにこれに用いられるポンプ組込型中間熱交換器 |
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