JPS63149587A - 高速増殖炉 - Google Patents
高速増殖炉Info
- Publication number
- JPS63149587A JPS63149587A JP61296548A JP29654886A JPS63149587A JP S63149587 A JPS63149587 A JP S63149587A JP 61296548 A JP61296548 A JP 61296548A JP 29654886 A JP29654886 A JP 29654886A JP S63149587 A JPS63149587 A JP S63149587A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sodium
- heat exchanger
- lithium
- intermediate heat
- reactor
- 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
-
- 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
- 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に係り、特に効率よく発電するに最
適な高速増殖炉に関する。
適な高速増殖炉に関する。
高速増殖炉は、原子炉の炉心で核分裂連鎖反応を行なわ
せてエネルギーを取り出す一方、通常は連鎖反応に直接
関係しないでムダに失われてしまう中性子をできるかぎ
り有効にｔａｇ Ｕなどの親物質に吸収させて親物質を
新しい核分裂性物質に転換させる反応をも同時に行なわ
せて、炉内で消費される核分裂性物質よりも多量の核分
裂性物質を生産しようという原理に基づいてつくられる
。
せてエネルギーを取り出す一方、通常は連鎖反応に直接
関係しないでムダに失われてしまう中性子をできるかぎ
り有効にｔａｇ Ｕなどの親物質に吸収させて親物質を
新しい核分裂性物質に転換させる反応をも同時に行なわ
せて、炉内で消費される核分裂性物質よりも多量の核分
裂性物質を生産しようという原理に基づいてつくられる
。
第２図に、高速増殖炉発電システムの模式図を示す、こ
の図を用いて、炉心内で発生した熱エネルギーを電気エ
ネルギーに変換する過程を説明する。原子炉から発生す
る高いエネルギーは、ナトリウムを媒体として、炉心の
外に取り出す、媒体にナトリウムが使われる理由として
は、（１）熱伝達性が良い、（２）金属材料との共存性
が良い。
の図を用いて、炉心内で発生した熱エネルギーを電気エ
ネルギーに変換する過程を説明する。原子炉から発生す
る高いエネルギーは、ナトリウムを媒体として、炉心の
外に取り出す、媒体にナトリウムが使われる理由として
は、（１）熱伝達性が良い、（２）金属材料との共存性
が良い。
（３）沸点が高く原子炉の運転温度では常圧で液体であ
る。（４）ナトリウムは化合物のように熱分解しない、
（５）核的に中性子の吸収が小さい等があげられる。こ
のナトリウムの持っているエネルギーは、中間熱交換Ｖ
％６において、他のループのナトリウムに伝達される。
る。（４）ナトリウムは化合物のように熱分解しない、
（５）核的に中性子の吸収が小さい等があげられる。こ
のナトリウムの持っているエネルギーは、中間熱交換Ｖ
％６において、他のループのナトリウムに伝達される。
この原子炉で発生するエネルギーを吸収し、中間熱交換
器６でエネルギーを失うナトリウムを１次冷却材ナトリ
ウムといい、中間熱交換器６で１次冷却材ナトリウムか
らエネルギーをもらうナトリウムを２次冷却材ナトリウ
ムという。中間熱交換器６でエネルギーをもらった２次
冷却材ナトリウムは、蒸気発生器５において、エネルギ
ーを水蒸気に与える。この水蒸気のエネルギーはタービ
ン２を回転するにっかわれる。このタービン２の回転を
動力として、発電機１で電気エネルギーを得る。
器６でエネルギーを失うナトリウムを１次冷却材ナトリ
ウムといい、中間熱交換器６で１次冷却材ナトリウムか
らエネルギーをもらうナトリウムを２次冷却材ナトリウ
ムという。中間熱交換器６でエネルギーをもらった２次
冷却材ナトリウムは、蒸気発生器５において、エネルギ
ーを水蒸気に与える。この水蒸気のエネルギーはタービ
ン２を回転するにっかわれる。このタービン２の回転を
動力として、発電機１で電気エネルギーを得る。
ナトリウムから水蒸気へ熱を伝える熱交換器は。
蒸気発生器５であるが、ナトリウム−水反応といわれる
化学的に激しい反応が存在するので、１次冷却材ナトリ
ウムのバウンダリーの保全性および蒸気発生器の補修性
などを考えて、中間熱交換器６を備えている。加えて、
中間熱交換器６により反応生成物の水素が炉心へ混入し
て反応度が正になることを避けている。
化学的に激しい反応が存在するので、１次冷却材ナトリ
ウムのバウンダリーの保全性および蒸気発生器の補修性
などを考えて、中間熱交換器６を備えている。加えて、
中間熱交換器６により反応生成物の水素が炉心へ混入し
て反応度が正になることを避けている。
従来、高速増殖炉については、三木良平著、「高速増殖
炉」 （日刊工業新聞社）において論じられている。
炉」 （日刊工業新聞社）において論じられている。
上記従来技術は、ナトリウム−水反応といわれる化学的
に激しい反応が配管のき裂等の事故により蒸気発生器で
発生したとしても、中間熱交換器を備えることにより、
直接上記事故の影響が原子炉におよばない構成になって
いる。上記中間熱交換器を備えることによりシステムの
安全性は一段と高くなるが、システムを発電プラントの
立場からみると、上記中間熱交換器の伝熱効率は９９％
より低いため、原子炉で発生した熱エネルギーを電気エ
ネルギーに変換するときの効率が低下する。
に激しい反応が配管のき裂等の事故により蒸気発生器で
発生したとしても、中間熱交換器を備えることにより、
直接上記事故の影響が原子炉におよばない構成になって
いる。上記中間熱交換器を備えることによりシステムの
安全性は一段と高くなるが、システムを発電プラントの
立場からみると、上記中間熱交換器の伝熱効率は９９％
より低いため、原子炉で発生した熱エネルギーを電気エ
ネルギーに変換するときの効率が低下する。
中間熱交換器から蒸気発生器へ熱エネルギーを伝達する
物質としては熱伝導の良いナトリウムを用いている。上
記ナトリウムは、中間熱交換器と蒸気発生器の間をポン
プを用いて循環しているが。
物質としては熱伝導の良いナトリウムを用いている。上
記ナトリウムは、中間熱交換器と蒸気発生器の間をポン
プを用いて循環しているが。
このポンプの運転に必要な電力も上記中間熱交換器を備
えることにより必要になる。よって、上記中間熱交換器
を備えることにより、発電プラントシステムの建設費の
コストアップ及び発電効率が低下するという問題があっ
た。
えることにより必要になる。よって、上記中間熱交換器
を備えることにより、発電プラントシステムの建設費の
コストアップ及び発電効率が低下するという問題があっ
た。
本発明の目的は、高い伝熱効率を有する物質を用いるこ
とにより、小型で発電効率の高い中間熱交換器及び蒸気
発生器を有する高速増殖炉を提供することにある。
とにより、小型で発電効率の高い中間熱交換器及び蒸気
発生器を有する高速増殖炉を提供することにある。
上記目的は、中間熱交換器から蒸気発生器へ熱エネルギ
ーを伝達する物質として金属リチウムを用い、かつ、金
属リチウムは全比的に活性のため金属リチウムと共存性
のよい物質（例えば、オーステナイトステンレス鋼）を
金属リチウムの通路に用いることにより達成される。
ーを伝達する物質として金属リチウムを用い、かつ、金
属リチウムは全比的に活性のため金属リチウムと共存性
のよい物質（例えば、オーステナイトステンレス鋼）を
金属リチウムの通路に用いることにより達成される。
上記金属リチウムは、熱伝導率が金属ナトリウムより１
．７倍高いため、中間熱交換器において迅速に熱エネル
ギーを吸収し、蒸気発生器において迅速に熱エネルギー
を放出する。これによって、十分効率の高い小型の中間
熱交換器及び蒸気発生器が可能になる。
．７倍高いため、中間熱交換器において迅速に熱エネル
ギーを吸収し、蒸気発生器において迅速に熱エネルギー
を放出する。これによって、十分効率の高い小型の中間
熱交換器及び蒸気発生器が可能になる。
金属リチウムでは、中間熱交換器と蒸気発生器の間を循
環させるのに必要なポンプの出力も小さくてよいため、
ポンプを動かす電気エネルギーも低減できる。
環させるのに必要なポンプの出力も小さくてよいため、
ポンプを動かす電気エネルギーも低減できる。
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。
第１図は、本発明の高速増殖炉の模式図である。
第１図において、１は電動機、２はタービン、３は凝縮
器、４はポンプ、５は蒸気発生器、６は中間熱交換器、
７は圧力容器、８は制御棒、９は炉心、１０は格納容器
である。
器、４はポンプ、５は蒸気発生器、６は中間熱交換器、
７は圧力容器、８は制御棒、９は炉心、１０は格納容器
である。
上記高速増殖炉では、炉心９で発生した熱エネルギーを
一次冷却材ナトリウムを媒体として炉心の外に取り出す
、この１次冷却材ナトリウムの持っている熱エネルギー
を中間熱交換器６において、２次冷却材リチウムに伝達
する。この２次冷却材リチウムは、持っている熱エネル
ギーを蒸気発生器５において水蒸気に伝達する。この水
蒸気の持っている熱エネルギーをタービン２に伝達し、
発電機１で発電する０本発明では、中間熱交換器６と蒸
気発生器５の間の熱エネルギーの媒体にリチウムを用い
たことにより、中間熱交換器６及び蒸気発生器５を小型
化できるという特徴がある。以下、中間熱交換器６につ
いて具体的に説明する。
一次冷却材ナトリウムを媒体として炉心の外に取り出す
、この１次冷却材ナトリウムの持っている熱エネルギー
を中間熱交換器６において、２次冷却材リチウムに伝達
する。この２次冷却材リチウムは、持っている熱エネル
ギーを蒸気発生器５において水蒸気に伝達する。この水
蒸気の持っている熱エネルギーをタービン２に伝達し、
発電機１で発電する０本発明では、中間熱交換器６と蒸
気発生器５の間の熱エネルギーの媒体にリチウムを用い
たことにより、中間熱交換器６及び蒸気発生器５を小型
化できるという特徴がある。以下、中間熱交換器６につ
いて具体的に説明する。
第３図に、中間熱交換器６の構成例を示す。第３図にお
いては、１１はナトリウム人口、１２はナトリウム出口
、１３はリチウム人口、１４はリチウム出口、１５はナ
トリウム用隔壁、１６はリチウム用隔壁、１７は容器で
ある。ナトリウム人口１１より入ったナトリウムは、ナ
トリウム用隔壁１５及びリチウム用隔壁１６を通して、
リチウム人口１３からはいったリチウムに熱を伝達して
ナトリウム出口１３から出る。リチウムは、リチウム人
口１３から入り、ナトリウムから熱を伝達されてナトリ
ウム出口１４より出る。ナトリウムからリチウムへの熱
伝達の効率は、主にナトリウムとリチウムの流れの速さ
及び、熱伝達を行う隔壁の面積に依存している。よって
、中間熱交換器では、流速は炉心の設計できるため隔壁
の面積は。
いては、１１はナトリウム人口、１２はナトリウム出口
、１３はリチウム人口、１４はリチウム出口、１５はナ
トリウム用隔壁、１６はリチウム用隔壁、１７は容器で
ある。ナトリウム人口１１より入ったナトリウムは、ナ
トリウム用隔壁１５及びリチウム用隔壁１６を通して、
リチウム人口１３からはいったリチウムに熱を伝達して
ナトリウム出口１３から出る。リチウムは、リチウム人
口１３から入り、ナトリウムから熱を伝達されてナトリ
ウム出口１４より出る。ナトリウムからリチウムへの熱
伝達の効率は、主にナトリウムとリチウムの流れの速さ
及び、熱伝達を行う隔壁の面積に依存している。よって
、中間熱交換器では、流速は炉心の設計できるため隔壁
の面積は。
熱伝達の効率より決まる。従来の装置では、中間熱交換
器でナトリウムからナトリウムへ伝熱をしていたのであ
るが、本発明では、ナトリウムからリチウムへ伝熱して
いる。リチウムの熱伝導率はナトリウムに比べ約１６７
倍大きいので、従来の中間熱交換器に比べ隔壁の面積を
小さくすることができる。よって本発明では、中間熱交
換器６は。
器でナトリウムからナトリウムへ伝熱をしていたのであ
るが、本発明では、ナトリウムからリチウムへ伝熱して
いる。リチウムの熱伝導率はナトリウムに比べ約１６７
倍大きいので、従来の中間熱交換器に比べ隔壁の面積を
小さくすることができる。よって本発明では、中間熱交
換器６は。
隔壁の面積を従来より小さくでき、小型化できる。
また、この中間熱交換器６は、第３図に示したようにナ
トリウムからリチウムへ熱を伝達する隔壁として、ナト
リウム用隔壁１５及びリチウム用隔壁１６の２種類を用
いている。これは、ナトリウム及びリチウムは化学的に
活性のため、ナトリウム用隔壁にはナトリウムと共存性
のよい物質（例えば５ＵＳ３１６）を、リチウム用隔壁
にはリチウムと共存性のよい物質（例えば、オーステナ
イト系ステンレス鋼）を用いている。これにより。
トリウムからリチウムへ熱を伝達する隔壁として、ナト
リウム用隔壁１５及びリチウム用隔壁１６の２種類を用
いている。これは、ナトリウム及びリチウムは化学的に
活性のため、ナトリウム用隔壁にはナトリウムと共存性
のよい物質（例えば５ＵＳ３１６）を、リチウム用隔壁
にはリチウムと共存性のよい物質（例えば、オーステナ
イト系ステンレス鋼）を用いている。これにより。
ナトリウムやリチウムによる隔壁の腐食による材料の劣
化を最小限に押えることができ、装置の信頼性を向上さ
せている。
化を最小限に押えることができ、装置の信頼性を向上さ
せている。
蒸気発生器５においても、中間熱交換器と同様の理由に
より小型化できる。
より小型化できる。
中間熱交換器６から蒸気発生器５に熱エネルギーを伝達
するには、リチウムをポンプだ循環させる必要がある。
するには、リチウムをポンプだ循環させる必要がある。
このリチウムをポンプで循環させるのに必要なポンプ出
力の指標をザ・エム・アイ・ティ・プレス、ジョン・ジ
・ウイーヴイツク。
力の指標をザ・エム・アイ・ティ・プレス、ジョン・ジ
・ウイーヴイツク。
ニー・アモロシ著、ファースト リアクター テクノロ
ジー：プラント デザイン（１９６６）第１６頁から第
１９頁（ＴＩＩＥ Ｍ、１．Ｔ、ＰＲＥＳＳ、Ｊｏｈｎ
Ｇ。
ジー：プラント デザイン（１９６６）第１６頁から第
１９頁（ＴＩＩＥ Ｍ、１．Ｔ、ＰＲＥＳＳ、Ｊｏｈｎ
Ｇ。
Ｙｅｖｉｃｋ＋Ａ、＾ｍｏｒｏｓｉ、ＦＡＳＴ ＲＥＡ
ＣＴＯＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ：Ｐｌａｎｔ Ｄｅｓｉ
ｇｎ（１９６６）ｐｐ１６−１９）において論じられて
いる手法をもとに見積もる。この手法ではポンプ出力の
指標は。
ＣＴＯＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ：Ｐｌａｎｔ Ｄｅｓｉ
ｇｎ（１９６６）ｐｐ１６−１９）において論じられて
いる手法をもとに見積もる。この手法ではポンプ出力の
指標は。
μ”／ （ｐ ”Ｃｐ”） °°゛（
１）で見積もれる。ここで、μは粘性、ρは密度。
１）で見積もれる。ここで、μは粘性、ρは密度。
Ｃｐは比熱である。式（１）を本発明であるリチウムを
用いた場合と、従来技術の一例であるナトリウ 。
用いた場合と、従来技術の一例であるナトリウ 。
ムを用いた場合について評価する。リチウムでは。
ｐ＝１．２２０ （ｋｇ／ｍ／ｓ）、 ρ＝５．３４
（ｋｇ／ｍδ）、Ｃｐ＝４１７０ （Ｊ／ｋｇ ｅ ”
ｃ）であり、ポンプ出力の指標は、２．６７ Ｘ Ｉ
０−１１°になる。ナトリウムでは１．ｕ＝０．８１９
（ｋｇ／ｍ／５）ｒｐ＝９．７ （ｋｇ／ｍ’）、Ｃ
ｐ＝ （Ｊ／ｋｇ ・’Ｃ）であり、ポンプ出力の指標
は、２．１３ ｘ １０−１ｌになる。
（ｋｇ／ｍδ）、Ｃｐ＝４１７０ （Ｊ／ｋｇ ｅ ”
ｃ）であり、ポンプ出力の指標は、２．６７ Ｘ Ｉ
０−１１°になる。ナトリウムでは１．ｕ＝０．８１９
（ｋｇ／ｍ／５）ｒｐ＝９．７ （ｋｇ／ｍ’）、Ｃ
ｐ＝ （Ｊ／ｋｇ ・’Ｃ）であり、ポンプ出力の指標
は、２．１３ ｘ １０−１ｌになる。
ポンプ出力の指標は、リチウムがナトリウムの１ｌ８程
度であり、ポンプ出力もリチウムの方がナトリウムより
小さくできる。よって本発明では、ポンプ出力も小さく
することができ、電力消費の点からの有用である。
度であり、ポンプ出力もリチウムの方がナトリウムより
小さくできる。よって本発明では、ポンプ出力も小さく
することができ、電力消費の点からの有用である。
本発明によれば、高速増殖炉において、中間熱交換器か
ら蒸気発生器へ熱エネルギーを伝達する物質として金属
リチウムを用いることにより、中間熱交換器及び蒸気発
生器の熱伝達効率を高めることができるので、中間熱交
換器及び蒸気発生器を小型で効率よくできるという効果
がある。
ら蒸気発生器へ熱エネルギーを伝達する物質として金属
リチウムを用いることにより、中間熱交換器及び蒸気発
生器の熱伝達効率を高めることができるので、中間熱交
換器及び蒸気発生器を小型で効率よくできるという効果
がある。
第１図は本発明の一実施例である高速増殖炉の構成図、
第２図は従来の高速増殖炉の構成図、第３図は、高速増
殖炉の中間熱交換器断面図である。 １・・・発電機、２・・・タービン、３・・・凝縮器、
４・・・ポンプ、５・・・蒸気発生器、６・・・中間熱
交換器、７・・・圧力容器、８・・・制御棒、９・・・
炉心、１０・・・格納容器、１１・・・ナトリウム、入
口、１２・・・ナトリウム出口、１３・・・リチウム入
口、１４・・・リチウム出口。 １５・・・ナトリウム用隔壁、１６・・・リチウム用隔
壁高１図 佑３図 （α） １’１ （ｂ）
第２図は従来の高速増殖炉の構成図、第３図は、高速増
殖炉の中間熱交換器断面図である。 １・・・発電機、２・・・タービン、３・・・凝縮器、
４・・・ポンプ、５・・・蒸気発生器、６・・・中間熱
交換器、７・・・圧力容器、８・・・制御棒、９・・・
炉心、１０・・・格納容器、１１・・・ナトリウム、入
口、１２・・・ナトリウム出口、１３・・・リチウム入
口、１４・・・リチウム出口。 １５・・・ナトリウム用隔壁、１６・・・リチウム用隔
壁高１図 佑３図 （α） １’１ （ｂ）
Claims (1)
- １、原子炉とこの原子炉より発生した熱エネルギーを取
り出す物質１、この物質１の持つ熱エネルギーを物質２
に伝達する中間熱交換器、この中間熱交換器で受けとつ
た物質２の持つ熱エネルギーを物質３に伝える蒸気発生
器よりなる高速増殖炉において、物質２は、熱伝達が良
く比重の軽い液体金属を用いたことを特徴とする高速増
殖炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61296548A JPS63149587A (ja) | 1986-12-15 | 1986-12-15 | 高速増殖炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61296548A JPS63149587A (ja) | 1986-12-15 | 1986-12-15 | 高速増殖炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63149587A true JPS63149587A (ja) | 1988-06-22 |
Family
ID=17834957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61296548A Pending JPS63149587A (ja) | 1986-12-15 | 1986-12-15 | 高速増殖炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63149587A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107110486A (zh) * | 2014-12-19 | 2017-08-29 | 韩国生产技术研究院 | 使用液态金属作为工作介质的锅炉及包括其的发电系统 |
-
1986
- 1986-12-15 JP JP61296548A patent/JPS63149587A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107110486A (zh) * | 2014-12-19 | 2017-08-29 | 韩国生产技术研究院 | 使用液态金属作为工作介质的锅炉及包括其的发电系统 |
| US10605448B2 (en) | 2014-12-19 | 2020-03-31 | Korea Institute Of Industrial Technology | Boiler using liquid metal as working medium and power generation system comprising same |
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