JPS6097293A - 沸騰水型原子炉用燃料棒の被覆管 - Google Patents
沸騰水型原子炉用燃料棒の被覆管Info
- Publication number
- JPS6097293A JPS6097293A JP58204669A JP20466983A JPS6097293A JP S6097293 A JPS6097293 A JP S6097293A JP 58204669 A JP58204669 A JP 58204669A JP 20466983 A JP20466983 A JP 20466983A JP S6097293 A JPS6097293 A JP S6097293A
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- JP
- Japan
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- boiling
- heat transfer
- fuel rod
- roughness
- heat
- Prior art date
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- Pending
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- 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
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、沸騰水型原子炉用燃料棒の被覆管に関する。
従来の沸騰水型原子炉においては、燃料が滑らかな金属
管によって被僚されており、発生する熱は金属管表面に
接触している水に伝えられる。これが沸騰現象として現
われる。沸騰による蒸気のエネルギーは発電機のタービ
ン駆動用として利用されて、電力に変換されている。
管によって被僚されており、発生する熱は金属管表面に
接触している水に伝えられる。これが沸騰現象として現
われる。沸騰による蒸気のエネルギーは発電機のタービ
ン駆動用として利用されて、電力に変換されている。
燃料棒の被覆管表面における水の沸騰は表面に自然に存
在するくぼみ全気泡発生核として成長した蒸気泡が周囲
の水を激しく攪拌することにより燃料棒の発生熱が水に
伝達される。
在するくぼみ全気泡発生核として成長した蒸気泡が周囲
の水を激しく攪拌することにより燃料棒の発生熱が水に
伝達される。
しかし、燃料棒外皮を構成する被覆管表面に存在するく
ぼみは、金属管製作時に形成され、その後に残留する面
粗さによるものであり、くぼみの分布は不規則である。
ぼみは、金属管製作時に形成され、その後に残留する面
粗さによるものであり、くぼみの分布は不規則である。
これは被覆管表面における熱流に不規則な分布をひき起
こし温度分布に局所的な分布を生じさせる。従って燃料
棒に不規則でかつ予測し得ない熱応力分布を与える恐れ
がある。
こし温度分布に局所的な分布を生じさせる。従って燃料
棒に不規則でかつ予測し得ない熱応力分布を与える恐れ
がある。
さらに、滑らかな面上の小さなくぼみから発生した気ｔ
ｆ１は成長するまでに長い時間を要しかつ表面温度は高
く保たれなければならない。従って気泡の発生は、活発
でなく冷却水に伝えられる熱量はあまり大きくない。
ｆ１は成長するまでに長い時間を要しかつ表面温度は高
く保たれなければならない。従って気泡の発生は、活発
でなく冷却水に伝えられる熱量はあまり大きくない。
この発明の目的は、燃料棒被俊管衣面における気泡の発
生核を均一に分布させ熱の放散を均一にし、かつ大量の
熱に伝えるための最適な表面粗さを被覆管表面に設け、
燃料の信頼性の向上と、急速かつ大量の熱除去により許
容される燃料棒の高密度化を図り、これによって原子炉
炉心の小形化全達成し建設費の低減を図るものである。
生核を均一に分布させ熱の放散を均一にし、かつ大量の
熱に伝えるための最適な表面粗さを被覆管表面に設け、
燃料の信頼性の向上と、急速かつ大量の熱除去により許
容される燃料棒の高密度化を図り、これによって原子炉
炉心の小形化全達成し建設費の低減を図るものである。
伝熱面に突起をつけて、粗さを増せば、温度境界層をか
く乱し、そのために熱伝達率が増大する。
く乱し、そのために熱伝達率が増大する。
しかし、熱伝達率を増大する目的で、粗て？付加すれば
、必ず摩擦係数は増大する。
、必ず摩擦係数は増大する。
本発明においては、燃料被覆管表面の粗さを増すことに
よシ流動抵抗全不必要に増大させないで熱伝達率を改善
するように配慮した。
よシ流動抵抗全不必要に増大させないで熱伝達率を改善
するように配慮した。
以下この発明の実施例を第１図〜第４図および第５図、
第６図によシ説明する。燃料被覆管１の表面に突起体上
つけて粗さを増すことにより温度境界層がかく乱される
のでそのために、熱伝達率が増大する。
第６図によシ説明する。燃料被覆管１の表面に突起体上
つけて粗さを増すことにより温度境界層がかく乱される
のでそのために、熱伝達率が増大する。
突起体の種類としては第１図〜第４図に示すように四角
形２９台形３．三角形４．針金５等が考えられる。燃料
被覆管１の表面に突起体を設け、表面を粗くすることに
よる熱伝達率の改善効果は突起体の種類に依らず以下の
式で評価できる。
形２９台形３．三角形４．針金５等が考えられる。燃料
被覆管１の表面に突起体を設け、表面を粗くすることに
よる熱伝達率の改善効果は突起体の種類に依らず以下の
式で評価できる。
Ｐ／ε≧１３のとき
＝０．８５””
３
Ｐ／ε≦１３のとき
ここで、
α：粗面の熱伝達率
α０ ：平滑面の熱伝達率
Ｐ：粗さのピッチ
ε１粗さの高さ
この式は熱伝達にいちばん有効なＰ／εの値が存在し、
その値が１３であることを示している。
その値が１３であることを示している。
一方、熱伝達率全増大する目的で粗さを付加すれば、必
ず摩擦係数は増大する。完全粗面に対する摩擦係数はプ
ラントル・ニクラゼの式％式％ ε：粗ての高さ ｄ：燃料被覆管の外径 により評価することができる。
ず摩擦係数は増大する。完全粗面に対する摩擦係数はプ
ラントル・ニクラゼの式％式％ ε：粗ての高さ ｄ：燃料被覆管の外径 により評価することができる。
第５図は表向粗さを増すことによる熱伝達率の改善およ
び摩擦係数の増大の効果を示したもので、横軸に（粗さ
のピッチ）／（粗さの高さ）（以下Ｐ／εと略す）をと
９縦軸には（粗面の熱伝達率）／（平滑面の熱伝達率）
および摩擦係数をとっておシ、熱伝達率の比全点線、摩
擦係数を実線で示している。第５図よｐ熱伝達率の改善
効果は、Ｐ／εの値が１３のときに極太となシ、摩擦係
数ｆｉ Ｉ） ／εが約１２以上のところでほぼ一定と
なっているのがわかる。また、Ｐ／εが１３以上では熱
伝達率の改善効果が低下するため、表面粗さとしてはＰ
／εが１２〜１４が最適である。
び摩擦係数の増大の効果を示したもので、横軸に（粗さ
のピッチ）／（粗さの高さ）（以下Ｐ／εと略す）をと
９縦軸には（粗面の熱伝達率）／（平滑面の熱伝達率）
および摩擦係数をとっておシ、熱伝達率の比全点線、摩
擦係数を実線で示している。第５図よｐ熱伝達率の改善
効果は、Ｐ／εの値が１３のときに極太となシ、摩擦係
数ｆｉ Ｉ） ／εが約１２以上のところでほぼ一定と
なっているのがわかる。また、Ｐ／εが１３以上では熱
伝達率の改善効果が低下するため、表面粗さとしてはＰ
／εが１２〜１４が最適である。
第６図は、この発明の被覆管の熱伝達性能を示したもの
で、゛比較のため平滑被覆管の性能をも示しである。横
軸には被覆管の温度と沸騰液体の温度との差（ΔＴ）（
Ｃ）’にとシ縦軸には熱流束（ｑｌ ＩＫＣａｔ／ｍ２
ｈ ） ｉと９、本発明（７） 被Ｎ ’ＩＩ （７）
性能は実線、平滑被覆管の性能は点線で示しである。
で、゛比較のため平滑被覆管の性能をも示しである。横
軸には被覆管の温度と沸騰液体の温度との差（ΔＴ）（
Ｃ）’にとシ縦軸には熱流束（ｑｌ ＩＫＣａｔ／ｍ２
ｈ ） ｉと９、本発明（７） 被Ｎ ’ＩＩ （７）
性能は実線、平滑被覆管の性能は点線で示しである。
第６図から、本発明の被覆管は同一温度差（ΔＴ）のも
とでは平滑被覆管に比べて約２．５倍大きい熱量を伝達
することができる。
とでは平滑被覆管に比べて約２．５倍大きい熱量を伝達
することができる。
本発明によれば、従来の平滑被株管に比べて大量の熱を
放散することができ、原子炉用燃料棒の発生熱量を増す
ことができる。
放散することができ、原子炉用燃料棒の発生熱量を増す
ことができる。
ｉ！、たこれに伴い原子炉炉心全小形化することができ
る。
る。
図はすべて本発明の実施例を示し、第１図は四角形突起
体の縦断面図、第２図は台形突起体の縦断面図、第３図
は三角形突起体の縦断面図、第４図は針金突起体の縦断
面図、第５図は粗さによる熱伝達率と摩擦係数の変化線
図、第６図は温度と熱流束の関係線図である。 １・・・燃料被覆管、２・・・四角形突起体、３・・・
台形突起体、４・・・三角形突起体、５・・・針金突起
体。
体の縦断面図、第２図は台形突起体の縦断面図、第３図
は三角形突起体の縦断面図、第４図は針金突起体の縦断
面図、第５図は粗さによる熱伝達率と摩擦係数の変化線
図、第６図は温度と熱流束の関係線図である。 １・・・燃料被覆管、２・・・四角形突起体、３・・・
台形突起体、４・・・三角形突起体、５・・・針金突起
体。
Claims (1)
- １、被覆管の冷却液体と接触する表面下に、（粗さのピ
ッチ）／（粗さの高さ）が１２〜１４である小突起体を
設けたことを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料棒の被覆
管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58204669A JPS6097293A (ja) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | 沸騰水型原子炉用燃料棒の被覆管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58204669A JPS6097293A (ja) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | 沸騰水型原子炉用燃料棒の被覆管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6097293A true JPS6097293A (ja) | 1985-05-31 |
Family
ID=16494325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58204669A Pending JPS6097293A (ja) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | 沸騰水型原子炉用燃料棒の被覆管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6097293A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150127191A (ko) * | 2013-03-12 | 2015-11-16 | 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 | 가압수형 원자로 봉 다발에서의 개선된 열 전달을 위한 리브형 러프니스 설계 |
-
1983
- 1983-11-02 JP JP58204669A patent/JPS6097293A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150127191A (ko) * | 2013-03-12 | 2015-11-16 | 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 | 가압수형 원자로 봉 다발에서의 개선된 열 전달을 위한 리브형 러프니스 설계 |
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