JPH0491325A - 高温ガス炉式熱・電気複合発生システム - Google Patents
高温ガス炉式熱・電気複合発生システムInfo
- Publication number
- JPH0491325A JPH0491325A JP20866490A JP20866490A JPH0491325A JP H0491325 A JPH0491325 A JP H0491325A JP 20866490 A JP20866490 A JP 20866490A JP 20866490 A JP20866490 A JP 20866490A JP H0491325 A JPH0491325 A JP H0491325A
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- Japan
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- turbine
- heat
- air
- heat exchanger
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- Pending
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (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
この発明は炉心をガスによって冷却する高温ガス炉を熱
源として発電および冷温熱を発生させる熱・発電複合発
生システム、すなわちコジェネレーションシステムに関
するものである。
源として発電および冷温熱を発生させる熱・発電複合発
生システム、すなわちコジェネレーションシステムに関
するものである。
従来の技術
周知のように原子力発電は、核分裂反応に伴って発生す
る熱を一次冷却材で外部に運ぶことにより炉心を冷却し
、その一次冷却材の有する熱によって水を加熱して過熱
蒸気を発生させ、あるいは二次冷却材を介して水を加熱
して過熱蒸気を発生させ、その蒸気によって発電を行う
発電方式である。その原子炉の型式として、一次冷却材
に水を使用する加圧水型炉や沸騰水型炉、ナトリウムを
一次冷却材として使用する高速増殖炉、ヘリウムガスな
どのガスを一次冷却材に使用する高温ガス炉などが従来
一般に知られている。これらのうち、高温ガス炉は、冷
却材が高温になっても単相のままなので取扱いが容易で
あり、また高温のエネルギを供給できるため熱効率が向
上するなど安゛全性や経済性などの点で優れており、さ
らにコジェネレーションによって余熱の利用を図ること
ができるので、全体としてのエネルギ効率を向上させる
ことが可能である。
る熱を一次冷却材で外部に運ぶことにより炉心を冷却し
、その一次冷却材の有する熱によって水を加熱して過熱
蒸気を発生させ、あるいは二次冷却材を介して水を加熱
して過熱蒸気を発生させ、その蒸気によって発電を行う
発電方式である。その原子炉の型式として、一次冷却材
に水を使用する加圧水型炉や沸騰水型炉、ナトリウムを
一次冷却材として使用する高速増殖炉、ヘリウムガスな
どのガスを一次冷却材に使用する高温ガス炉などが従来
一般に知られている。これらのうち、高温ガス炉は、冷
却材が高温になっても単相のままなので取扱いが容易で
あり、また高温のエネルギを供給できるため熱効率が向
上するなど安゛全性や経済性などの点で優れており、さ
らにコジェネレーションによって余熱の利用を図ること
ができるので、全体としてのエネルギ効率を向上させる
ことが可能である。
発明が解決しようとする課題
高温ガス炉を熱源としたコジェネレーションシステムで
は上述したような利点があるが、従来では、一次ヘリウ
ムガスなどの一次冷却材から熱を受は取って発電などを
行う熱利用系を、蒸気発生器および蒸気タービンを主体
に構成している・ために、その設備として耐蝕性、耐圧
強度などに優れていることが要求され、その結果、装置
が大型化するとともに設備コストが高くなる問題があっ
た。
は上述したような利点があるが、従来では、一次ヘリウ
ムガスなどの一次冷却材から熱を受は取って発電などを
行う熱利用系を、蒸気発生器および蒸気タービンを主体
に構成している・ために、その設備として耐蝕性、耐圧
強度などに優れていることが要求され、その結果、装置
が大型化するとともに設備コストが高くなる問題があっ
た。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、設備の
簡素化を図ることのできるコジェネレーションシステム
を提供することを目的とするものである。
簡素化を図ることのできるコジェネレーションシステム
を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段
この発明は、上記の目的を達成するために、原子炉炉心
の冷却をガスによって行う高温ガス炉を熱源とした熱・
電気複合発生システムにおいて、炉心に対して循環させ
る一次ガスもしくはその一次ガスから熱を受ける二次ガ
スの循環経路中に、ガスタービンおよびガス冷却用熱交
換器が、一次ガスもしくは二次ガスの流動方向に順に配
列されるとともにそのガスタービンによって駆動される
発電機が設けられ、また前記熱交換器を加熱源としたガ
ス循環路が設けられるとともにそのガス循環路中に第２
のガスタービンおよび第２のガス冷却用熱交換器がガス
の流動方向に順に配列され、さらに第２のガスタービン
に空気圧縮機が連結されるとともに゛その空気圧縮機で
加圧圧縮した空気を冷却する冷却器および圧縮かつ冷却
された空気を断熱膨張させる断熱膨張手段が設けられて
いることを特徴とするものである。
の冷却をガスによって行う高温ガス炉を熱源とした熱・
電気複合発生システムにおいて、炉心に対して循環させ
る一次ガスもしくはその一次ガスから熱を受ける二次ガ
スの循環経路中に、ガスタービンおよびガス冷却用熱交
換器が、一次ガスもしくは二次ガスの流動方向に順に配
列されるとともにそのガスタービンによって駆動される
発電機が設けられ、また前記熱交換器を加熱源としたガ
ス循環路が設けられるとともにそのガス循環路中に第２
のガスタービンおよび第２のガス冷却用熱交換器がガス
の流動方向に順に配列され、さらに第２のガスタービン
に空気圧縮機が連結されるとともに゛その空気圧縮機で
加圧圧縮した空気を冷却する冷却器および圧縮かつ冷却
された空気を断熱膨張させる断熱膨張手段が設けられて
いることを特徴とするものである。
作 用
この発明のシステムでは、一次ガスあるいは二次ガスに
よってガスタービンが駆動され、そのガスタービンによ
って発電機が回転して発電を行う。
よってガスタービンが駆動され、そのガスタービンによ
って発電機が回転して発電を行う。
また第２のガスタービンが、一次ガスあるいは二次ガス
から熱を受ける他のガスによって駆動され、この第２の
ガスタービンは空気を熱媒体とした開放型プレイトンサ
イクルヒートポンプを構成する空気圧縮機を駆動し、加
圧圧縮された空気から冷却器において熱を奪うことによ
り、温水や温風が得られ、また加圧圧縮された空気を断
熱膨張手段において断熱膨張させることにより冷風が得
られる。
から熱を受ける他のガスによって駆動され、この第２の
ガスタービンは空気を熱媒体とした開放型プレイトンサ
イクルヒートポンプを構成する空気圧縮機を駆動し、加
圧圧縮された空気から冷却器において熱を奪うことによ
り、温水や温風が得られ、また加圧圧縮された空気を断
熱膨張手段において断熱膨張させることにより冷風が得
られる。
実 施 例
つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図はこの発明の一実施例を示す系統図であって、原
子炉１はヘリウムガスを一次冷却材とする高温ガス炉で
あり、その一次ガス循環路２には、ヘリウムガスタービ
ン３および冷却用熱交換器４がガスの流動方向に順に配
列され、またそのヘリウムガスタービン３にはクラッチ
５を介して発電機６が連結されている。冷却用熱交換器
４には、ヘリウムガスを熱媒体とした二次ガス循環路７
が連結され、一次ガスの有する熱を二次ガスに伝達する
ようになっている。なお、この冷却用熱交換器４として
はヒートパイプを熱伝達手段としｈヒートパイプ式熱交
換器を採用することが好ましく、このような熱交換器で
あれば、熱交換効率を特に損なうことなく一次ガスの流
路と二次ガスの流路とを離隔させることができる。
子炉１はヘリウムガスを一次冷却材とする高温ガス炉で
あり、その一次ガス循環路２には、ヘリウムガスタービ
ン３および冷却用熱交換器４がガスの流動方向に順に配
列され、またそのヘリウムガスタービン３にはクラッチ
５を介して発電機６が連結されている。冷却用熱交換器
４には、ヘリウムガスを熱媒体とした二次ガス循環路７
が連結され、一次ガスの有する熱を二次ガスに伝達する
ようになっている。なお、この冷却用熱交換器４として
はヒートパイプを熱伝達手段としｈヒートパイプ式熱交
換器を採用することが好ましく、このような熱交換器で
あれば、熱交換効率を特に損なうことなく一次ガスの流
路と二次ガスの流路とを離隔させることができる。
二次ガス循環路７にはタービン８および冷却器９ならび
に貯留部１０が、ヘリウムガスの流動方向に沿って順に
配列されている。タービン８は空気圧縮器１１に連結さ
れ、また冷却器９は冷却水や冷却空気によってヘリウム
ガスから熱を奪ってこれを冷却するものである。
に貯留部１０が、ヘリウムガスの流動方向に沿って順に
配列されている。タービン８は空気圧縮器１１に連結さ
れ、また冷却器９は冷却水や冷却空気によってヘリウム
ガスから熱を奪ってこれを冷却するものである。
さらに空気圧縮器１１は外気を吸入してこれを加圧圧縮
するものであり、その吐出口側には、加圧圧縮されて温
度の上昇した空気の有する熱を水や空気によって奪って
圧縮空気を冷却する熱交換器１２が接続され、またその
熱交換器１２の流出口側には、圧縮しかつ冷却した空気
を断熱膨張させる膨張タービン１３が接続されている。
するものであり、その吐出口側には、加圧圧縮されて温
度の上昇した空気の有する熱を水や空気によって奪って
圧縮空気を冷却する熱交換器１２が接続され、またその
熱交換器１２の流出口側には、圧縮しかつ冷却した空気
を断熱膨張させる膨張タービン１３が接続されている。
なお、この熱交換器１２もヒートパイプ式のものとする
ことができる。
ことができる。
上述した構成のシステムの作用は以下のとおりである。
二次ガス循環路２では、原子炉１における炉心に対して
ヘリウムガスを循環させることにより炉心を冷却し、そ
れに伴ってヘリウムガスの温度および圧力が上昇する。
ヘリウムガスを循環させることにより炉心を冷却し、そ
れに伴ってヘリウムガスの温度および圧力が上昇する。
一方、この一次ガス循環路２のうちヘリウムタービン３
の排出側には冷却用熱交換器４が設けられていてヘリウ
ムガスを冷却してヘリウムタービン３の背圧を充分低（
している。したがって炉心において加熱かつ昇圧された
二次ガスはヘリウムタービン３を通過する際にこれを回
転させ、その結果、発電機６が駆動されて発電を行う。
の排出側には冷却用熱交換器４が設けられていてヘリウ
ムガスを冷却してヘリウムタービン３の背圧を充分低（
している。したがって炉心において加熱かつ昇圧された
二次ガスはヘリウムタービン３を通過する際にこれを回
転させ、その結果、発電機６が駆動されて発電を行う。
またヘリウムガスは冷却用熱交換器４において余熱を二
次ガスに与え、すなわち放熱して温度および圧力を低下
させ、しかる後に再度炉心に供給される。
次ガスに与え、すなわち放熱して温度および圧力を低下
させ、しかる後に再度炉心に供給される。
二次ガス循環路７においては、その内部のヘリウムガス
すなわち二次ガスが前記冷却用熱交換器４において加熱
昇温され、その高温高圧の二次ガスは、冷却器９によっ
て二次ガス循環路７における熱を外部に放出してタービ
ン８の背圧を低く維持していることにより、タービン８
を駆動する。
すなわち二次ガスが前記冷却用熱交換器４において加熱
昇温され、その高温高圧の二次ガスは、冷却器９によっ
て二次ガス循環路７における熱を外部に放出してタービ
ン８の背圧を低く維持していることにより、タービン８
を駆動する。
タービン８が駆動されることによって空気圧縮機１１が
動作し、外気を吸入してこれを加圧圧縮する。圧縮され
た結果温度の上昇した圧縮空気は、熱交換器１２におい
て水や空気などによって熱を奪われて温度を下げ、しか
る後、膨張タービン１３を通過する際に断熱膨張してエ
ンタルピを低下させ、低温空気となって放出される。し
たがって第１図に示すシステムでは、二次ガス循環路７
における冷却器９あるいは熱交換器１２において温水や
高温空気としていわゆる温熱を得ることができ、また圧
縮空気を膨張タービン１３で断熱膨張させることにより
、低温空気の形でいわゆる冷熱を得ることができる。
動作し、外気を吸入してこれを加圧圧縮する。圧縮され
た結果温度の上昇した圧縮空気は、熱交換器１２におい
て水や空気などによって熱を奪われて温度を下げ、しか
る後、膨張タービン１３を通過する際に断熱膨張してエ
ンタルピを低下させ、低温空気となって放出される。し
たがって第１図に示すシステムでは、二次ガス循環路７
における冷却器９あるいは熱交換器１２において温水や
高温空気としていわゆる温熱を得ることができ、また圧
縮空気を膨張タービン１３で断熱膨張させることにより
、低温空気の形でいわゆる冷熱を得ることができる。
上述のように第１図に示すシステムでは、電力と温冷熱
とを得ることができることに加え、加熱水蒸気を使用せ
ず、さらに空気圧縮器１１から膨張タービン１３までの
設備が空気を熱媒体とした開放型のプレイトンサイクル
ヒートポンプとなっているので、装置全体としての構成
を簡素化することができる。
とを得ることができることに加え、加熱水蒸気を使用せ
ず、さらに空気圧縮器１１から膨張タービン１３までの
設備が空気を熱媒体とした開放型のプレイトンサイクル
ヒートポンプとなっているので、装置全体としての構成
を簡素化することができる。
なお、上記の実施例では、一次ガスによって直接ヘリウ
ムタービン３を駆動する構成を例にとって説明したが、
この発明は上記の実施例に限定されるものではなく、核
分裂生成物が熱利用系に漏洩することを防止するために
、一次ガスとの間で熱交換してヘリウムガスを加熱昇温
し、そのヘリウムガスによってヘリウムタービンを駆動
するよう構成しても良い。またこの発明では、ヘリウム
ガスに替えて他のガス例えば炭酸ガスなどを熱媒体とし
て使用しても良い。
ムタービン３を駆動する構成を例にとって説明したが、
この発明は上記の実施例に限定されるものではなく、核
分裂生成物が熱利用系に漏洩することを防止するために
、一次ガスとの間で熱交換してヘリウムガスを加熱昇温
し、そのヘリウムガスによってヘリウムタービンを駆動
するよう構成しても良い。またこの発明では、ヘリウム
ガスに替えて他のガス例えば炭酸ガスなどを熱媒体とし
て使用しても良い。
発明の効果
以上の説明から明らかなようにこの発明の熱・電気複合
発生システムによれば、熱エネルギを機械的エネルギに
変換する過程において過熱水蒸気を介在させず、また温
冷熱を空気を媒体として開放型プレイトンサイクルヒー
トポンプによって得るよう構成しであるので、設備全体
の構成を簡素化することができる。
発生システムによれば、熱エネルギを機械的エネルギに
変換する過程において過熱水蒸気を介在させず、また温
冷熱を空気を媒体として開放型プレイトンサイクルヒー
トポンプによって得るよう構成しであるので、設備全体
の構成を簡素化することができる。
第１図はこの発明の一実施例を説明するための系統図で
ある。 １・・・原子炉、 ２・・・一次ガス循環路、 ３・・
・ヘリウムタービン、 ４・・・冷却用熱交換器、 ６
・・・発電機、 ７・・・二次ガス循環路、 ８・・・
タービン、１１・・・空気圧縮機、 １２・・・熱交換
器、 １３・・・膨張タービン。
ある。 １・・・原子炉、 ２・・・一次ガス循環路、 ３・・
・ヘリウムタービン、 ４・・・冷却用熱交換器、 ６
・・・発電機、 ７・・・二次ガス循環路、 ８・・・
タービン、１１・・・空気圧縮機、 １２・・・熱交換
器、 １３・・・膨張タービン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 原子炉炉心の冷却をガスによって行う高温ガス炉を熱源
とした熱・電気複合発生システムにおいて、 炉心に対して循環させる一次ガスもしくはその一次ガス
から熱を受ける二次ガスの循環経路中に、ガスタービン
およびガス冷却用熱交換器が、一次ガスもしくは二次ガ
スの流動方向に順に配列されるとともにそのガスタービ
ンによって駆動される発電機が設けられ、また前記熱交
換器を加熱源としたガス循環路が設けられるとともにそ
のガス循環路中に第２のガスタービンおよび第２のガス
冷却用熱交換器がガスの流動方向に順に配列され、さら
に第２のガスタービンに空気圧縮機が連結されるととも
にその空気圧縮機で加圧圧縮した空気を冷却する冷却器
および圧縮かつ冷却された空気を断熱膨張させる断熱膨
張手段が設けられていることを特徴とする高温ガス炉式
熱・電気複合発生システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20866490A JPH0491325A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 高温ガス炉式熱・電気複合発生システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20866490A JPH0491325A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 高温ガス炉式熱・電気複合発生システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0491325A true JPH0491325A (ja) | 1992-03-24 |
Family
ID=16560007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20866490A Pending JPH0491325A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 高温ガス炉式熱・電気複合発生システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0491325A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HRP20040604B1 (en) * | 2004-07-02 | 2008-09-30 | Borić Miroslav | Nuclear highpressure turbine characterised by highpressure reciprocating compressor |
| JP2009521957A (ja) * | 2006-01-06 | 2009-06-11 | アール・ジエイ・レイノルズ・タバコ・カンパニー | 内側の巻き細長片を含む喫煙用物品 |
| EP2129977A4 (en) * | 2007-03-21 | 2013-05-15 | George Mahl Iii | METHOD AND APPARATUS FOR COMBINING A CALIPER PUMP CYCLE WITH A FEED CYCLE. |
| US10060356B2 (en) | 2013-10-11 | 2018-08-28 | Reaction Engines Ltd | Rotational machine, such as a turbomachine, and engines and flying machines incorporating same |
| CN112160809A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-01-01 | 西安热工研究院有限公司 | 一种高温气冷堆发电的系统和方法 |
| JP2022518797A (ja) * | 2019-01-25 | 2022-03-16 | ドラゴナス、ハラランボス、テオドロス | 風力エネルギー生成器システム |
-
1990
- 1990-08-07 JP JP20866490A patent/JPH0491325A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HRP20040604B1 (en) * | 2004-07-02 | 2008-09-30 | Borić Miroslav | Nuclear highpressure turbine characterised by highpressure reciprocating compressor |
| JP2009521957A (ja) * | 2006-01-06 | 2009-06-11 | アール・ジエイ・レイノルズ・タバコ・カンパニー | 内側の巻き細長片を含む喫煙用物品 |
| EP2129977A4 (en) * | 2007-03-21 | 2013-05-15 | George Mahl Iii | METHOD AND APPARATUS FOR COMBINING A CALIPER PUMP CYCLE WITH A FEED CYCLE. |
| US10060356B2 (en) | 2013-10-11 | 2018-08-28 | Reaction Engines Ltd | Rotational machine, such as a turbomachine, and engines and flying machines incorporating same |
| JP2022518797A (ja) * | 2019-01-25 | 2022-03-16 | ドラゴナス、ハラランボス、テオドロス | 風力エネルギー生成器システム |
| US11300103B2 (en) * | 2019-01-25 | 2022-04-12 | Haralambos Theodoros Dragonas | Wind-powered energy generator system |
| AU2020211588B2 (en) * | 2019-01-25 | 2025-12-18 | Haralambos Theodoros Dragonas | Wind-powered energy generator system |
| CN112160809A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-01-01 | 西安热工研究院有限公司 | 一种高温气冷堆发电的系统和方法 |
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