JPS5883181A - 熱交換器の流路構造 - Google Patents

熱交換器の流路構造

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JPS5883181A
JPS5883181A JP56179753A JP17975381A JPS5883181A JP S5883181 A JPS5883181 A JP S5883181A JP 56179753 A JP56179753 A JP 56179753A JP 17975381 A JP17975381 A JP 17975381A JP S5883181 A JPS5883181 A JP S5883181A
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heat exchanger
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hot
chamber
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/0206Heat exchangers immersed in a large body of liquid
    • F28D1/0213Heat exchangers immersed in a large body of liquid for heating or cooling a liquid in a tank
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    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
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  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タンク型原子炉の原子炉容器内に設けられる
中間熱交換器の流路構造に関する。
タンク型原子炉においては、炉心において生じた熱は一
次冷却材によって吸収され、その熱を原子炉容器内に設
けた中間熱交換器を介して二次冷却材で取り出すように
なっている。このようなタンク型原子炉の構造を第1図
に示す。
第1図において原子炉容器]、0iJ1、仕切構造−1
1により下部中心に炉心12を収納し/こホットプレナ
ム14と、その周囲に形成され/こコールドプレナム1
6とに仕切られている。そして、コールドプレナム16
には、複数の循環ポンプ18が設けられていて、−次系
配管2oを介してコールドプレナム中の冷却材である液
体金属すトリウム22(以下ナトリウムと称す)をポッ
トプレナム14に送るようになっている。捷/こ、」二
部がホットプレナム14に開口し下1qiがコールドプ
レナムに開口した流路を有する中間熱交換器24(以下
熱交換器と称す)には、二次系配管26中を流れる冷却
材である二次系ナトリウムの流路が形成されていて、炉
心12を冷却し暖められた一次系のナトリウム22と二
次系プ用・リウムとの間において熱交換ができるように
なっている。即ち、炉心12を冷却しつつホットプレナ
ム14内を上昇した一次系す]・リウムは、ホットプレ
ナム14の周囲に抜数配設された熱交換器24の上部か
ら熱交換器内に入り、二次糸ナトリウムを暖めて自らは
冷却され熱交換器24内を流下し、コールドプレナム1
6内に入る。一方、二次系すトリウムは、熱交換器24
内において高温に暖められ、二次系配管26によって図
示しない蒸気発生器に送られる。
なお、符号28は、ホットプレナム14中のナトリウム
22の自由液面を示し、符号30はコールドプレナム1
6中のすトリウム22の自由液面を示す。
上記タンク型原子炉内に設けられている熱交換器の姫路
構造を第2図、第3図に示す。
第2図はゲートバルブ方式と称される熱交換器であって
、熱交換器24は1本体25の上部フランジ32が原子
炉格納器のルーフスラブ34に取り付けられ、中心に二
次糸ナトl)ラムを流下させる下降管36が二次系配管
26と一体的に形成されている。この流入管36の周囲
Q才、長手方向中央より下方の僅が大きい二次系ツート
リウ7、の上昇管38となっていて、」一部において二
二次系配管26に接続されている。そして、上昇管38
の大径部40上端には土管板42が形成さ71−1下端
には下管板44が形成されている。さC)に、−に管板
42、大径部40及び下管板44をJ、’f 、i+!
i l〜で多数の伝熱管46が設けられていて、土管&
42の下方の入口部48及び開口50を介してポットプ
レナム14とコールドプレナムム る。なお、この開口50の−1一端1け、ホットプレナ
ム14のナトリウムの自由液面28」:り低い位1値に
ある3。
他方、熱交換器24の本体25の周囲にに1、、ホラ!
・プレナム14とコールドブ1ノナj316とを区分す
る仕切板52が設けられている3,この仕切板52id
:、上端が開口50の下端とほぼ同じ高さにあると共に
、中間部においてシール部54が形成されて、本体25
と仕切板52との空間を遮断し、ホットプレナム14と
コールドプレナムI6との連絡を断っている。また、仕
切板の上端付近周側面にはフランジ56が形成され、7
ランジ56の上方において上下するゲートバルブ58の
ゲート下端を受け、ホットプレナム14とコールドプレ
ナム16との連通を遮断できるようになっている。
そして、本体25、仕切板52,シール部54、フラン
ジ56とゲートバルブ58とによって形成されたガス注
入室60には、ガスを注入するガスノズル62が設けら
れている。
第3図はガス圧により流路を遮断するガス圧方式と称さ
れる熱交換器であって、その基本構造は第2図に示しだ
ゲートバルブ方式とほとんど差がない。第3図において
下管板44の下方には、下降管36の下端に通じている
略半球状の室64が形成されている。そして、土管板4
2の」1方の合流部66と室64との間は、多数の伝熱
管68が設けられていて、下降管36から入ってきた二
次系すl− IJウムを上昇管38に導くようになって
いる。また、熱交j!々器24の上管板42と下管板4
4との間は、」一部開口70と下部開ロア2とが形成さ
れた流路となっていて、ホットブレナム14中の一次系
すトリウム22が伝熱管68に接触しつつコールドプレ
ナム16に流下できるようになっている。
なお、仕切板52には、フランジが形成されておらず、
本体25の上部周囲には、ゲートバルブの代りに隔壁7
2が設けられている,、この隔壁72は、下端がホラI
・プレナノ・14中の一次糸すトリウム22中斗で達し
、本体25と共に[:部が開口しているガス注入室74
を形成している。なお、符号76は、ガス注入室74に
不活性ガスを圧入した場合のすトリウム22中斗である
タンク型原子炉には、上記の」:うな熱交1吹弓イ1号
が慎数設けられているが、そのうちの1台についてメイ
ンテナンスが必要となった)μ合に1、、次のようにし
て熱交換器の管束引き抜きや隔内1が行なわれる。
第2図のゲートバルブ方式においてtl、、ゲートバル
プ58を降下させ、フランジ56に肖接させてホットプ
レナム14とコールドプレナノ・16との連通を連断し
、ガスノズル62から不活性ガスをガス注入室60に注
入することにより、伝熱管46に一次系すトリウム22
が流れない」二うにして行う。
まだ、第3図のガス圧方式においては、ガスノズル62
から不活性ガスを圧入し、ガス汀入室74内の一次糸す
トリウム22の自由液面を上部間ロア0より−F方に押
し下げ、−次系す!・リウノ、22の流わを遮断l〜で
行う。
ところが、ゲ−トバルブ方式においてd]、槻器の大型
化に伴いゲートバルブ58とフランジ56との間の7−
ル性が悪くなり、信頼性が欠ける。
また、仕切板52は、炉心12の11′l力上昇に伴う
温度上昇によって半径方向に膨張するのに対し、本体2
5は比qE的低温のルーフスラブに取り伺けられている
だめ、低温に保持され膨張鍍が比較的少ない。従って、
仕切板52と本体25との膨張の差のため、/−ル部5
4におけるンール性が悪くなり、−次系すトリウム22
の流れを十分に遮断できないおそれがある。
寸だ、ガス圧方式においてd[、ガス/1=入室74に
不活性ガスを圧入していることから、ガス配管系におけ
るガスのa1j洩により一次系すトリウムの自由液面が
回復1〜、本体25内を一次糸す−トリウム22が流れ
るおそれがある。オ/こ、炉心12の出力が変動したと
きに、1!目11液面28が変動j〜、それに伴い自由
液面7Gも変it、il+ 1〜で、注入(〜だ不活性
ガスが隔壁72の「端をこえてすトリウム22中に巻き
込寸れるおそ71.もある3、さらに、−17官板42
の上部近傍のすトリウ7N′1山液面に当る部分75に
d−1炉心12の出力十y1時等の熱過渡時に、−次系
すトリウムと二次糸すトリウノ・七の温度差に基つく熱
応力が生じる3、 本発明は、前記従来技術の欠点を解消するだめになされ
たもので、−次系すトリウド 全に連断することができる熱交11夕弓咎の流路i’f
6造を提供することを1−1的とする。
本発明は、冷却さ11,た冷却j材が満されたコールド
プレナムと、前記冷却旧が11×7め(:)わて存する
ポットプレナムとを理通ずる流路の一1部J.’d囲に
、下端が前記ホットプレナムムの前記の却材中に開D 
Lでいる減圧室を形成し、−1一端が前記ホットプレナ
ムの前記冷却材の自由液面より高くされて前記減圧室中
に挿入され、前記流路の−1一部開口より下方の位置に
おいてこの流路との間に/−ル部が形成された前記ホッ
トプレナムと前記コールドプレナムとを区分する仕切板
を前記流路のIU囲に設けて前記目的を達成できるよう
に構成したものである。
本発明に係る熱ダ換器の好ましい実施?1jを添付図面
に従って詳説する。なお、従来技術において説明した部
分に対応する部分については、同一の符号をf=t し
て、その説明を省略する。
第4図は、本発明に係る黙交侠命の流路構造の一実施例
を示す説明図である。
第4図に示した熱交換器80は、伝熱管68に二次系す
トリウムが流れる構造の熱交換器である。
この熱交換器80において、ホットプレナム14とコー
ルドプレナム16とを区分している仕切板82は、その
上端がホットプレナム14内の一次系すトリウム22の
自由液面28より高くされて(9) いる。そして、熱交換器80の本体84の上部筒111
1扉riには、ロブ1面略■7字形の隔壁86がその先
端88を下方に向けて本体840円周に沿って形成され
ている。この隔壁86iJ、先端88が仕切板82より
外方に位置し、− 次系すトリウノ、22内に綬漬され
ていて、本体84との間にツートリウム22中に開口し
た減圧室90をノ13成している1、そして、減圧室9
0の子房h1部にd、、開「]92が設けられ、この開
口92に図示しないy3空ボ/プに接続された減圧管9
4が接ay”にされている,。
1−、記の如< 4Y6成された実MII例における作
用は、次の通りである。
一次糸すトリウム22と伝熱管68中を蝿れる二次糸す
]・リウムとの間において熱交換を行うときは、訃ず、
図示しない真空ボ/プを駆動し減圧室90内を負圧にす
る。そ]−で、ホホットプレナム14の一次糸ナトIJ
つl、22をf1圧力によって減圧室90から減圧管9
4内に吸い上げ、図示しない弁を閉じてこの吸い上けた
すトリウム22を減圧管94内において内化させ、いわ
ゆるすi・す(]0) ラムノリースをする。このだめ、減圧室9o内け、真空
ボ/ゾの駆りJを停十させても負圧状態に保たれ、ホノ
トプし・ナム14内のすトリウムは減圧室90に入り、
■由液曲28より高い位置にある仕切板82の干満を越
え、いわゆるサイフオン作用により」二部間ロア0に流
ね込む。そして、ナトリウム22は本体84内の流路を
伝熱管7oと接触l〜で二次糸すトリウムと熱交換をし
、冷却さf−tつつ流下して15部開口」72からコー
ルドプレナム16内に入る。一方、下降管36により本
体84内に導かれた二次示すトリウムは、下部の室64
において反転して伝熱管68に入り、伝熱管68におい
て黙せられつつ上昇し、合流部66と−1−外骨38と
を経て三次系配管2Gに入り、図示しない蒸気発生器に
送られる3、 また、この熱交換器80のメンテナンスを必要とし、−
次系すトリウム22の流れを遮断したいときには、減圧
管94内の固化したすトリウノ・を適蟲な方法により融
解させるこ々により行う。即ち、減圧管94内のすトす
・クムけ、融解され[ン1示(11) 1〜ない弁を開くと減圧室90内に流1・−シ、減圧室
内がホットプレナノ・17I内の圧力にノ52る1、そ
のため、減圧室90内の自由液+m t」: 、ホット
プレナム14内の自由液面28と回等の1′\:lT 
fi’::−Aで低−13シ、仕切板82によって上開
口VJ 70への流入が妨げられて一θ(系すトリウム
22の流れが、il、!!j lわ「される。
従って、タンクツ!lνj京子)5・I内に設けC)れ
だ仲数の熱交換器のうち1台のメンテナンスを必“波ノ
ーするときij: 、その熱交茨器のガスノズル中のす
1リウムを融解して減圧室90内のサイフオン作用を断
ち、−次系すトリウノ・22の流れを;rig l仇す
ることにより容易にメンテナンスをすることができる1
、寸だ、不活性ガスが封入されているルーフスラブ34
と自由液面28とのpiのガス空間イシ、減圧室90内
の自由液面を高めることに3=リイ−1効に利用するこ
とができる。そして、自然循環の循環力を大きくできる
と共に、熱交換器の伝熱中心を高くすることができ、捷
だ1.熱交換器の1li11方向の長さを短縮すること
ができる3、さらに、原Xr炉の出力上昇時等の熱過渡
時に、従来上管板42の近傍の’  (12) 部分73に生じていた熱応力は、この部分73を一次系
すl−IJウム22が濡らすため低減することができる
第51ンIば、本発明に係る他の実施例のIlel横路
を示す図である。本実施?lJにおいては、−次系すト
リウノ・22が伝熱°#46内を流れ、二次糸す]・リ
ウムが伝熱管46の周囲を流れるようになっており、前
記と同様の効果を得ることができる。
なお、前記爽施秒りにおいては、タンク型原子炉に使用
される中間熱交換器について説明しだが、補助炉心冷却
系中間熱交侠益、コールドトランプ等ホットプレナムと
コールドプレナムとの間に流路を有する機器についても
適用することができる。
以上説明したように本発明によれば、熱交換器のホット
プレナムとコールドプレナノ、とを連通ずる流路の上端
部周囲に減圧室を形成1−1この敵圧室内に冷却材の自
由液面より高くされた仕切板の上端を挿入することによ
り、ホットプレナムとコールドプレナムとを連通ずる流
路を流れる冷却拐の流れを容易に遮断することができる
(13) 図面のiyiM単なh分明 化1図はタンク型原r〃−1の(1〆)輩イ「r示す説
明図、第2図L1従来のケート・・ルブ方式の熱交換器
の流路構造を示す説明図、第3図は従来のカス圧方式の
熱交S器の流路構造を示す説明図、第4図は本発明に係
る熱交換器の実施1タリの流:1ti′IJ’ff7造
を示す説明図、第5図は本発明に1示る熱交換器の他の
実施例の流路構造を示す説明図である。。
14・ホットプレナム、16・・・コールドプレナム、
24.80・・熱交換器、36・・1・師管、:38・
・・」−弁管、46.68・・・伝熱管、52.82・
・・仕切板。
1.:′ (14) 躬2 口 や7口 弔3巳 鵠4の 箔!5に

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、冷却された冷却材が満されているコールドプレナム
    と、前記冷却材が暖められて存するホットプレナムとを
    連通ずる流路が形成されている熱交換器の流路構造にお
    いて、 前記流路の上端部周囲に形成され下部が前記ホットプレ
    ナム内の前記冷却材中に開口している減圧室と、前記流
    路の周囲に設けられ上端が前記ホットプレナム内の前記
    冷却材の自由液面より高くされて前記減圧室中に挿入さ
    れると共に前記流路の上部開口より下方においてこの流
    路との間に7一ル部が形成され前記ホットプレナムと前
    記コールドプレナムとを区分する仕切板とを設けたこと
    を特徴とする熱交換器の流路構造。
JP56179753A 1981-11-11 1981-11-11 熱交換器の流路構造 Granted JPS5883181A (ja)

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