(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器に設置され、該原子炉格納容器内の蒸気と内部の作動流体とを熱交換させることで、該蒸気を冷却するとともに前記作動流体を気化させる蒸発器と、
前記気化された作動流体を、該蒸発器から導出する第一接続管と、
原子炉格納容器の外部の冷却塔に設置されて前記第一接続管に接続されるとともに、該第一接続管からの前記気化された作動流体を該冷却塔内の気体と熱交換させることで、該気体の温度を上昇させるとともに前記作動流体を液化させる凝縮器と、
前記液化された作動流体を、前記凝縮器から前記蒸発器に導く第二接続管と、
前記蒸発器の周囲を囲むとともに下方に向かって延び、上端及び下端が前記格納容器内に向かって開口することで、該蒸発器の周囲の冷却された前記蒸気を下方に導くスカート部と、
を備える流体冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体冷却装置において、
前記冷却塔は、前記凝縮器から上方に向かって延在する煙突部を有する流体冷却装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の流体冷却装置において、
前記第一接続管は、前記蒸発器から前記凝縮器に向かうにしたがって上方に傾斜するよ
うに形成されている流体冷却装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の流体冷却装置において、
前記蒸発器は、前記原子炉格納容器の内壁に沿うように配設されている流体冷却装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流体冷却装置において、
前記冷却塔には、その下部に、前記気体を流入する流入口が形成されている流体冷却装
置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の流体冷却装置において、
前記蒸発器と前記第一接続管と前記凝縮器と前記第二接続管とを有する冷却ユニットを
複数備える流体冷却装置。
【請求項７】
請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の流体冷却装置において、
前記煙突部の内壁が、断熱材料で形成されている流体冷却装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の流体冷却装置において、
前記蒸発器は、前記液化された作動流体と前記蒸気とを熱交換させることで該作動流体
を気化させる複数の蒸発伝熱管と、前記第二接続管及び該複数の蒸発伝熱管に接続され該
第二接続管からの前記液化された作動流体を該複数の蒸発伝熱管に導く複数の蒸発器入口
ヘッダと、前記複数の蒸発伝熱管及び前記第一接続管に接続され前記複数の蒸発伝熱管で
前記気化された作動流体を該第一接続管に導く複数の蒸発器出口ヘッダとを有し、
前記複数の蒸発伝熱管は、上下方向に延在するように略平行に配設され、
前記複数の蒸発器入口ヘッダは、隣接する該蒸発器入口ヘッダと上下方向に位置をずら
して配設され、
前記複数の蒸発器出口ヘッダは、隣接する該蒸発器出口ヘッダと上下方向に位置をずら
して配設されている流体冷却装置。
【請求項９】
請求項８に記載の流体冷却装置において、
前記蒸発伝熱管は、外方に向かって突出する蒸発フィンを有し、
前記蒸発フィンは、上下方向で位置をずらして配設されている流体冷却装置。
【請求項１０】
請求項２から請求項９のいずれか一項に記載の流体冷却装置において、
前記煙突部は、前記凝縮器の一部から上方に向かって延在し、
前記凝縮器は上方に煙突部が配設された第一凝縮器と、上方に煙突部が配設されていな
い第二凝縮器とを有し、
前記第二凝縮器は、水平フィンを有する流体冷却装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の流体冷却装置において、
前記第一凝縮器は、前記気化された作動流体と前記冷却塔内の気体とを熱交換させるこ
とで該作動流体を液化させるとともに、上へ方向に延在する複数の凝縮伝熱管を有し、  
前記凝縮伝熱管は、外方に向かって突出する凝縮フィンを有し、
前記凝縮フィンは、上下方向で位置をずらして配設されている流体冷却装置。
【請求項１２】
請求項２から請求項１１のいずれか一項に記載の流体冷却装置において、
前記煙突部は、前記原子炉格納容器側の壁部が前記原子炉格納容器の壁部と兼用で構成
され、
前記煙突部の原子炉格納容器側の壁部は、着脱可能な断熱材料で形成されている流体冷
却装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の流体冷却装置において、
前記凝縮器は、液体中に浸されているとともに、前記第一接続管からの前記気化された
作動流体を前記液体と熱交換させることで、該液体の温度を上昇させるとともに前記作動
流体を液化させる流体冷却装置。
【請求項１４】
請求項２から請求項１３のいずれか一項に記載の流体冷却装置において、
前記凝縮器は、平面視して前記煙突部の下方にのみ配設され、
前記冷却塔は、前記煙突部に連続して下方に向かうとともに、凝縮器の上下方向の途中
部分まで延在する仕切り部と、該仕切り部の下方に設けられ該仕切り部を挟んで流体の移
動を可能とする流路とを有している流体冷却装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の流体冷却装置において、
前記冷却塔は、建屋の屋上に設置されている流体冷却装置。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５に記載の流体冷却装置において、
前記煙突部の前記壁部は、前記原子炉格納容器の壁部で構成されている流体冷却装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の流体冷却装置において、
前記原子炉格納容器は、原子炉と該原子炉から取り出した熱で前記蒸気を発生させる蒸
気発生器とを有し、
該蒸気を前記蒸発器から導出して、前記凝縮器に導入する第三接続管を備え、
前記凝縮器は、前記第三接続管からの前記蒸気を前記冷却塔内の前記気体または前記液
体と熱交換させることで、前記蒸気を液化させ、
前記凝縮器で液化された蒸気を、前記凝縮器から前記蒸気発生器に導く第四接続管を備
える流体冷却装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の流体冷却装置において、
前記蒸発器及び前記凝縮器には免震装置が設けられている流体冷却装置。
【請求項１９】
請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の流体冷却装置において、
前記凝縮器の上部には、不凝縮ガスを貯留するガス貯留部が設けられている流体冷却装
置。
【請求項２０】
請求項１から請求項１９までのいずれか一項に記載の流体冷却装置を備えた原子力プラ
ント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体冷却装置、流体冷却装置を備えた原子力プラントに関するものである。
本願は、２０１１年１２月２日に出願された特願２０１１−２６５３３６号及び２０１２年３月１４日に出願された特願２０１２−０５６８０１号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、原子炉格納容器内で発生する蒸気を冷却する流体冷却装置としては、例えば下記特許文献１に記載されているものが採用されている。【０００３】
具体的に説明すると、上記の流体冷却装置は、通常時には、ポンプを駆動して、余熱除去用熱交換器で冷却水配管内の一次冷却水と二次冷却水循環経路内の二次冷却水とを熱交換して、該一次冷却水を冷却する。さらに、この流体冷却装置は、原子炉補機冷却水用熱交換器で二次冷却水循環経路内の二次冷却水と海水貫流経路内の海水とを熱交換して、該二次冷却水を冷却する構成である。
一方、原子炉の配管等が破損して冷却水が流出するようなＬＯＣＡ（原子炉冷却材喪失事故）のような非常時には、流体冷却装置は、供給ポンプを駆動して、燃料取替用水ピットに貯留されている冷却水を原子炉格納容器内に向けて散布する。ここで、該冷却水は、原子炉格納容器内で発生する大量の蒸気に対して直接散布されることで、大量のエネルギーを吸収する。よって、冷却水は原子炉格納容器の内部を冷却するとともに、高温となって落水し燃料取替用水ピットに貯留される。また、高温となった冷却水は、ファンにより導入された大気と冷却装置で熱交換されて冷却される構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５６３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の流体冷却装置は、非常時に、ポンプやファンを稼動させて、冷却水を冷却する構成である。よって、電力等の動力の供給が万が一断たれた場合には、流体冷却装置は冷却水を冷却することができないことがある。【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、原子炉格納容器内の蒸気を冷却することができ、原子炉格納容器の信頼性を向上させることができる流体冷却装置、流体冷却装置を備えた原子力プラントを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明の第一態様に係る流体冷却装置は、原子炉格納容器に設置され、該原子炉格納容器内の蒸気と内部の作動流体とを熱交換させることで、該蒸気を冷却するとともに前記作動流体を気化させる蒸発器と、前記気化された作動流体を、該蒸発器から導出する第一接続管と、原子炉格納容器の外部の冷却塔に設置されて前記第一接続管に接続されるとともに、該第一接続管からの前記気化された作動流体を該冷却塔内の気体と熱交換させることで、該気体の温度を上昇させるとともに前記作動流体を液化させる凝縮器と、前記液化された作動流体を、前記凝縮器から前記蒸発器に導く第二接続管と、前記蒸発器の周囲を囲むとともに下方に向かって延び、上端及び下端が前記格納容器内に向かって開口することで、該蒸発器の周囲の冷却された前記蒸気を下方に導くスカート部と、を備える。
【０００８】
このような流体冷却装置では、蒸発器が、原子炉格納容器内の蒸気を、作動流体と熱交換して冷却することができる。また、冷却塔に設置された凝縮器が、第一接続管を経由して導入された作動流体を、蒸発器で気化された冷却塔内の気体と熱交換して液化することができる。また、蒸発器が、液化された作動流体を、第二接続管を経由して蒸発器に戻し、再び熱交換に利用する。よって、原子炉格納容器内の蒸気が熱交換により冷却される。
ここで、冷却塔内では、自然循環により凝縮器に気体を供給することができるため、例えば電源の供給がない場合でも、原子炉格納容器内の蒸気が冷却され、原子炉格納容器の信頼性を向上させることができる。
さらに、このような構成によれば、スカート部により、冷却された高密度となった蒸気とスカート部の外方に存在する熱交換される前の低密度の蒸気の気相とが、混合することを抑制することができる。よって、蒸発器で熱交換に利用されて蒸発器から導出される蒸気の流れを確実に下方に導くことで、スカート部内外の気相の密度差を確保でき、自然循環する蒸気量を多くして、蒸発器に導入する蒸気量も多くすることができる。したがって、蒸発器が効率的に熱交換するとともに、原子炉格納容器内の蒸気が効率的に冷却される。
【０００９】
また、上記流体冷却装置は、前記冷却塔は、前記凝縮器から上方に向かって延在する煙突部を有していてもよい。【００１０】
この構成によれば、冷却塔に導入された気体は、凝縮器で熱交換されて高温状態となって煙突部の上方に向かって流れる。ここで、高温の気体が煙突部の内部を上昇する際に、該煙突部の下方は大気よりも低圧となり大量の気体が流入する。よって、凝縮器が、大量の気体を熱交換できるため、原子炉格納容器内の蒸気が効率的に冷却される。【００１１】
また、上記流体冷却装置は、前記第一接続管は、前記蒸発器から前記凝縮器に向かうにしたがって上方に傾斜するように形成されていてもよい。【００１２】
この構成によれば、気化した作動流体は第一接続管を通過中に周りの温度により凝縮され液化される場合には、該第一接続管は凝縮器に向かって上方に傾斜しているため、該液化した作動流体が該第一接続管内に滞留しない。よって、第一接続管内の作動流体の流路が閉塞されることがない。したがって、蒸発器から凝縮器に向かって作動流体が円滑に移動するため、原子炉格納容器内の蒸気を効率的に冷却することができる。【００１３】
また、上記流体冷却装置は、前記蒸発器は、前記原子炉格納容器の内壁に沿うように配設されていてもよい。【００１４】
この構成によれば、原子炉格納容器内で発生した蒸気は高温であるため該原子炉格納容器内を上昇し、原子炉格納容器の低温である内壁に沿って下降する。よって、蒸発器を該原子炉格納容器の内壁に沿って配設することで、該蒸発器に蒸気を確実に導入することがでるため、蒸気が確実に冷却される。【００１５】
また、上記流体冷却装置は、前記冷却塔には、その下部に、前記気体を流入する流入口が形成されていてもよい。【００１６】
この構成によれば、気体の流入口が冷却塔内の下部に形成されているため、冷却塔に導入した気体の導入量が増大する。よって、凝縮器での熱交換に利用する気体を増大させることができるため、原子炉格納容器内の蒸気が熱交換により効率的に冷却される。【００１９】
また、上記流体冷却装置は、前記蒸発器と前記第一接続管と前記凝縮器と前記第二接続管とを有する冷却ユニットを複数備えていてもよい。【００２０】
この構成によれば、例えば一の冷却ユニットに破損、故障等があっても、他の冷却ユニットを稼動させることができるため、原子炉格納容器内の蒸気が熱交換により確実に冷却される。【００２１】
また、上記流体冷却装置は、前記煙突部の内壁が、断熱材料で形成されていてもよい。【００２２】
この構成によれば、煙突部を流れる気体の温度低下を防止することができるため、凝縮器で高温となった気体が効率的に煙突部の上方に導入されるとともに、熱交換前の気体が凝縮器に効率的に導入される。よって、原子炉格納容器内の蒸気が熱交換により効率的に冷却される。【００２３】
また、上記流体冷却装置は、前記蒸発器は、前記液化された作動流体と前記蒸気とを熱交換させることで該作動流体を気化させる複数の蒸発伝熱管と、前記第二接続管及び該複数の蒸発伝熱管に接続され該第二接続管からの前記液化された作動流体を該複数の蒸発伝熱管に導く複数の蒸発器入口ヘッダと、前記複数の蒸発伝熱管及び前記第一接続管に接続され前記複数の蒸発伝熱管で前記気化された作動流体を該第一接続管に導く複数の蒸発器出口ヘッダとを有し、前記複数の蒸発伝熱管は、上下方向に延在するように略平行に配設され、前記複数の蒸発器入口ヘッダは、隣接する該蒸発器入口ヘッダと上下方向に位置をずらして配設され、前記複数の蒸発器出口ヘッダは、隣接する該蒸発器出口ヘッダと上下方向に位置をずらして配設されていてもよい。【００２４】
この構成によれば、隣接する蒸発器入口ヘッダが互いに上下方向に位置をずらして配設されているため、蒸発器に導入する蒸気がその流動抵抗を抑えられた状態で該蒸発器内に導入される。また、隣接する蒸発器出口ヘッダが互いに上下方向に位置をずらして配設されているため、蒸発器から導出する蒸気がその流動抵抗を抑えられた状態で該蒸発器から導出される。よって、蒸気が蒸発器内部に効率的に導入及び導出されるため、原子炉格納容器内の蒸気が熱交換により効率的に冷却される。【００２５】
また、上記流体冷却装置は、前記蒸発伝熱管は、外方に向かって突出する蒸発フィンを有し、前記蒸発フィンは、上下方向で位置をずらして配設されていてもよい。【００２６】
この構成によれば、蒸発フィンにより凝縮された蒸気が液膜となって該蒸発フィンの外面に付着するところ、蒸発フィンが上下方向に位置をずらして配設されているため、下方の蒸発フィンに液膜が落下して付着することを防止することができる。よって、液膜の増加にともなう伝熱性能の低下を抑えることができるため、原子炉格納容器内の蒸気が熱交換により効率的に冷却される。【００２７】
また、上記流体冷却装置は、前記煙突部は、前記凝縮器の一部から上方に向かって延在し、前記凝縮器は上方に煙突部が配設された第一凝縮器と、上方に煙突部が配設されていない第二凝縮器とを有し、前記第二凝縮器は、水平フィンを有していてもよい。【００２８】
この構成によれば、第二凝縮器では水平フィンにより気体を円滑に水平方向に移動させることができるため、原子炉格納容器内の蒸気が熱交換により効率的に冷却される。【００２９】
また、上記流体冷却装置は、前記第一凝縮器は、前記気化された作動流体と前記冷却塔内の気体とを熱交換させることで該作動流体を液化させるとともに、上へ方向に延在する複数の凝縮伝熱管を有し、前記凝縮伝熱管は、外方に向かって突出する凝縮フィンを有し、前記凝縮フィンは、上下方向で位置をずらして配設されていてもよい。【００３０】
この構成によれば、第一凝縮器では凝縮フィンにより気体を円滑に上下方向に移動させることができるため、原子炉格納容器内の蒸気が熱交換により効率的に冷却される。【００３１】
また、上記流体冷却装置は、前記煙突部は、前記原子炉格納容器側の壁部が前記原子炉格納容器の壁部と兼用で構成され、前記煙突部の原子炉格納容器側の壁部は、着脱可能な断熱材料で形成されていてもよい。【００３２】
この構成によれば、原子炉格納容器の内部が低温の場合には、煙突部に断熱材料を設けて、煙突部を流れる気体の温度低下を防止することができる。また、原子炉格納容器の内部が高温の場合には、煙突部の断熱材料を取り外して、煙突部の壁部を介しての該原子炉格納容器内からの熱伝導により、煙突部を流れる気体の温度低下を防止することができる。よって、いずれの場合も、原子炉格納容器内の蒸気が熱交換により効率的に冷却される。【００３３】
また、上記流体冷却装置は、前記凝縮器は、液体中に浸されているとともに、前記第一接続管からの前記気化された作動流体を前記液体と熱交換させることで、該液体の温度を上昇させるとともに前記作動流体を液化させてもよい。【００３４】
この構成によれば、熱負荷が高い場合には、凝縮器で作動流体と冷却塔内の液体とを熱交換することにより、該作動流体が効率的に液化される。また、熱負荷が低い場合には、凝縮器で作動流体と冷却塔内の気体とを熱交換することにより、該作動流体が確実に液化される。よって、冷却塔内の液体又は気体を条件下で選択的に熱交換して、原子炉格納容器内の蒸気が効率的に冷却される。【００３５】
また、上記流体冷却装置は、前記凝縮器は、平面視して前記煙突部の下方にのみ配設され、前記冷却塔は、前記煙突部に連続して下方に向かうとともに、凝縮器の上下方向の途中部分まで延在する仕切り部と、該仕切り部の下方に設けられ該仕切り部を挟んで流体の移動を可能とする流路とを有していてもよい。【００３６】
この構成によれば、冷却塔内の液体を流路に導入し、凝縮器に確実に導入して熱交換して高温状態にし、煙突部の上方に上昇させることができるため、液体が凝縮器で効率的に熱交換される。よって、原子炉格納容器内の蒸気が効率的に冷却される。【００３７】
また、上記流体冷却装置は、前記冷却塔は、建屋の屋上に設置されていてもよい。【００３８】
この構成によれば、流路の高さが凝縮器の上下方向の途中部分までに抑えられているため、地震時には冷却塔内の液体の揺動を抑えることができ、該冷却塔の振動を低減して耐震性を向上させることができる。よって、耐震性の高い冷却塔と連続して建屋が設置されているため、該建屋の耐震性も向上させることができる。【００３９】
また、上記流体冷却装置は、前記煙突部の前記壁部は、前記原子炉格納容器の壁部で構成されていてもよい。【００４０】
この構成によれば、耐震性の高い冷却塔の煙突部と原子炉格納容器とは壁部を兼用しているため、原子炉格納容器の耐震性も向上させることができる。【００４１】
また、上記流体冷却装置は、前記原子炉格納容器は、原子炉と該原子炉から取り出した熱で前記蒸気を発生させる蒸気発生器とを有し、該蒸気を前記蒸発器から導出して、前記凝縮器に導入する第三接続管を備え、前記凝縮器は、前記第三接続管からの前記蒸気を前記冷却塔内の前記気体または前記液体と熱交換させることで、前記蒸気を液化させ、前記凝縮器で液化された蒸気を、前記凝縮器から前記蒸気発生器に導く第四接続管を備えていてもよい。【００４２】
この構成によれば、蒸気発生器で発生した蒸気を第三接続管から導出して、凝縮器で熱交換し冷却して第四接続管から蒸気発生器に戻すことができる。よって、原子炉内で発生した蒸気が熱交換により冷却される。【００４３】
また、上記流体冷却装置は、前記蒸発器及び前記凝縮器には免震装置が設けられていてもよい。【００４４】
この構成によれば、蒸発器及び凝縮器の振動を低減することができるため、蒸発器及び凝縮器の信頼性を向上させることができるとともに、該蒸発器及び凝縮器の取付構造を簡素にすることができる。【００４５】
また、上記流体冷却装置は、前記凝縮器の上部には、不凝縮ガスを貯留するガス貯留部が設けられている。【００４６】
この構成によれば、凝縮器が、該凝縮器内で発生した不凝縮ガスを貯留することができるため、不凝縮ガスが凝縮器内を循環することがない。よって、蒸気が流体冷却装置内を流通する際の流動抵抗が抑えられ、熱交換率の低下が防止されるため、効率良く熱交換することができる。【００４７】
本発明の第一態様に係る原子力プラントは、上記のいずれか一に記載の流体冷却装置を備える。【００４８】
このような原子力プラントでは、原子炉格納容器内の蒸気が熱交換により冷却される。
【発明の効果】
【００６２】
本発明に係る流体冷却装置、流体冷却装置を備えた原子力プラントによれば、原子炉格納容器内の蒸気を冷却することができ、原子炉格納容器の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る流体冷却装置を備えた原子炉設備を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図４】本発明の第三実施形態の変形例１に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第三実施形態の変形例２に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第三実施形態の変形例３に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図７】本発明の第三実施形態の変形例４に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図８】本発明の第四実施形態に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図９】本発明の第五実施形態に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図１０Ａ】本発明の第六実施形態に係る流体冷却装置の構成を示す上面図である。
【図１０Ｂ】図１０ＡのＡ−Ａ矢視図である。
【図１１Ａ】本発明の第七実施形態に係る流体冷却装置の蒸発伝熱管の外観図である。
【図１１Ｂ】図１１ＡのＢ−Ｂ断面図である。
【図１１Ｃ】図１１ＡのＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】本発明の第八実施形態に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の第九実施形態に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図１４】本発明の第十実施形態に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図１５】本発明の第十一実施形態に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図１６】本発明の第十二実施形態に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図１７】本発明の第十三実施形態に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図１８】本発明の第十三実施形態の変形例１に係る流体冷却装置の構成を示す概略構成図である。
【図１９】本発明の第十四実施形態に係る静的除熱装置の概略構成図である。
【図２０】本発明の第十五実施形態に係る静的除熱装置の概略構成図である。
【図２１】図２０におけるＩＩＩ−ＩＩＩ失視断面図である。
【図２２】本発明の第十五実施形態に係る静的除熱装置が具備する吸熱管と空気の流れを説明するための図である。
【図２３】本発明の第十五実施形態に係る静的除熱装置が具備する吸熱管群の断面図である。
【図２４Ａ】本発明の第十六実施形態に係る静的除熱装置の平面を示す概略構成図である。
【図２４Ｂ】本発明の第十六実施形態に係る静的除熱装置の正面を示す概略構成図である。
【図２４Ｃ】本発明の第十六実施形態に係る静的除熱装置が具備する熱交換器単体の側面を示す図である。
【図２５Ａ】本発明の第十六実施形態に係る静的除熱装置が具備する放熱管の平面を示す説明図である。
【図２５Ｂ】本発明の第十六実施形態に係る静的除熱装置が具備する放熱管の一部切欠き側面を示す図である。
【図２６Ａ】本発明の第十七実施形態に係る静的除熱装置を説明するための図であって、抵抗板を設置した状態を示す図である。
【図２６Ｂ】本発明の第十七実施形態に係る静的除熱装置を説明するための図であって、抵抗板の斜視を示す図である。
【図２７】本発明の第十八実施形態に係る静的除熱装置の概略構成図である。
【図２８】本発明の第十九実施形態に係る静的除熱装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
（第一実施形態）
以下、図面を参照し、本発明の第一実施形態に係る流体冷却装置を備えた原子炉設備（原子力プラント）について説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る流体冷却装置１を備えた原子炉設備２を示す概略構成図である。
図１に示すように、原子炉設備２は、原子炉１２が格納された原子炉格納容器１１と、該原子炉格納容器１１から発生する蒸気を冷却する冷却塔２１と、該原子炉格納容器１１及び冷却塔２１にまたがって配設された流体冷却装置１と、該冷却塔２１が設置されるとともにポンプや制御装置等が格納された建屋３１とを備えている。
【００６５】
原子炉格納容器１１は、原子炉１２と、該原子炉１２と冷却水配管１４で連結され原子炉１２から取り出した熱で蒸気を発生させる蒸気発生器１３とを備えている。
【００６６】
冷却塔２１は、建屋３１の上方に配設された建物であって、上方に向かって延在する煙突部２２を有している。また、冷却塔２１には、気体を該冷却塔２１の内部に流入する冷却流入口２３と、煙突部２２の上部に形成され気体を該冷却塔２１の外部に流出する冷却流出口２４とが形成されている。また、煙突部２２の下部の一部は流体冷却装置１の上方まで位置し、該煙突部２２とこれ以外の空間とを仕切る仕切り部２５とされている。また、冷却流入口２３は冷却塔２１の煙突部２２を形成していない壁部２１Ａの上部に設けられている。
【００６７】
流体冷却装置１は、原子炉格納容器１１に設置された蒸発器４１と、該蒸発器４１と接続された第一接続管４２と、冷却塔２１に設置され該第一接続管４２と接続された凝縮器４３と、該凝縮器４３と接続された第二接続管４４とを備えている。
【００６８】
蒸発器４１は、該原子炉格納容器１１内の蒸気と内部の作動流体とを熱交換させることで、該蒸気を冷却するとともに該作動流体を気化させる。また、蒸発器４１は、原子炉格納容器１１の内部において、該原子炉格納容器の内壁１１Ａに沿うように配設されている。
【００６９】
第一接続管４２は、一端が蒸発器４１に接続され他端が凝縮器４３に接続されている。この第一接続管４２は、蒸発器４１で気化された作動流体を該蒸発器４１から導出して凝縮器４３へ導入する。また、第一接続管４２は、蒸発器４１から凝縮器４３に向かうにしたがって上方に傾斜するように形成されている。本実施形態では、第一接続管４２は、蒸発器４１に接続され略水平に延在する導入部４２Ａと、該導入部４２Ａの端部から上方に向かって延在する中間部４２Ｂと、該中間部４２Ｂの端部から略水平に延在して凝縮器４３に接続される導出部４２Ｃとを有している。
【００７０】
凝縮器４３は、冷却塔２１に設置され、第一接続管４２から導入された気化された作動流体を冷却塔２１内の気体と熱交換させる。これにより、該気体の温度は上昇し、作動流体が液化される。また、凝縮器４３は真空ポンプ４５に接続されている。
【００７１】
第二接続管４４は、一端が凝縮器４３に接続され他端が蒸発器４１に接続されている。この第二接続管４４は、凝縮器４３で液化された作動流体を該凝縮器４３から導出して蒸発器４１に導入する。
【００７２】
このように構成された流体冷却装置１を備えた原子炉設備２では、原子炉格納容器１１内の蒸気が、蒸発器４１で作動流体と熱交換されて冷却される。また、蒸発器４１で気化された作動流体が、第一接続管４２を経由して冷却塔２１に設置された凝縮器４３に導入される。この気化された作動流体が、該冷却塔２１内の気体と熱交換されて液化される。また、液化された作動流体は、第二接続管４４を経由して蒸発器４１に導入され、再び該蒸発器４１で熱交換される。したがって、原子炉格納容器１１内の蒸気が、熱交換により継続的に冷却される。
【００７３】
ここで、冷却塔２１内では、気体の自然循環により、気体が凝縮器４３に供給される。よって、例えば電源の供給がないような非常の場合でも、原子炉格納容器１１内の蒸気が冷却されるため、原子炉格納容器１１の信頼性を向上させることができる。
【００７４】
また、冷却塔２１の冷却流入口２３から流入した気体は、凝縮器４３で熱交換されて高温状態となって煙突部２２の上方に向かって流れ、冷却流出口２４から外部に流出する。ここで、高温の気体が煙突部２２の内部を上昇する際に、該煙突部２２の下方は負圧となり大量の気体が該煙突部２２に流入する。よって、大量の気体が凝縮器４３に導入され熱交換されるため、凝縮器４３で効率的に熱交換される。したがって、原子炉格納容器１１内の蒸気が効率的に冷却される。
【００７５】
さらに、冷却塔２１には、凝縮器４３の上方にまで延在する仕切り部２５があるため、図１の二点鎖線Ｐに示すように冷却流入口２３から流入した気体を凝縮器４３に導入させて、その後煙突部２２に導く流路を形成することができる。よって、気体が凝縮器４３に確実に導入され、凝縮器４３で効率的に熱交換されるとともに、原子炉格納容器１１内の蒸気が効率的に冷却される。
【００７６】
また、第一接続管４２は、凝縮器４３に向かって上方に傾斜するように形成されている。よって、蒸発器４１で気化された作動流体は、第一接続管４２を通過中に周りの温度により凝縮され液化される場合には、液化された作動流体が該第一接続管４２内に滞留することはなく該第一接続管４２内の作動流体の流路を閉塞することはない。よって、蒸発器４１から凝縮器４３に向かって作動流体が円滑に移動する。そして、凝縮器４３が、作動流体を効率的に熱交換する。したがって、原子炉格納容器１１内の蒸気が、効率的に冷却される。
【００７７】
また、原子炉格納容器１１内で発生した蒸気は高温である。よって、図１の二点鎖線Ｑで示すように、蒸気は原子炉格納容器１１内を上昇した後、原子炉格納容器１１の低温である内壁に沿って下降する。よって、蒸発器４１が原子炉格納容器の内壁１１Ａに沿って配設されることで、蒸気を該内壁１１Ａに沿って降下して、該蒸発器４１に確実に導入される。したがって、蒸気が熱交換で確実に冷却される。
【００７８】
また、凝縮器４３は、冷却塔２１内の気体を熱交換することに利用できるため、例えば水を利用する場合のように冷却塔２１内に水を貯留する必要がない。よって、建屋３１にかかる荷重を軽減することができるとともに、冷却塔２１内にシール構造を設けたりする必要がなく、設備を簡素化することができる。
【００７９】
（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態に係る流体冷却装置２０１について、図２を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００８０】
第一実施形態における流体冷却装置１では、冷却塔２１の冷却流入口２３は壁部２１Ａの上部に設けられているのに対して、本実施形態における流体冷却装置２０１では、冷却流入口２２３は冷却塔２２１の下部に設けられるともに、凝縮器２４３は建屋３１の屋上面積に応じて幅広に設けられている。
【００８１】
このように構成された流体冷却装置２０１では、外部の気体が、冷却塔２２１の下部に設けられた冷却流入口２２３から流入して、凝縮器２４３で熱交換され高温状態として煙突部２２２に導入される。よって、冷却塔２２１の下方の冷却流入口２２３から冷却流出口２４に向かって、気体が円滑に導かれるため、冷却塔２２１内部への気体の導入量が増大する。したがって、凝縮器２４３での熱交換に利用する気体が増大するため、凝縮器２４３が効率的に熱交換するとともに、原子炉格納容器１１内の蒸気が効率的に冷却される。
【００８２】
また、凝縮器２４３を幅広に設置することができることにより、例えば凝縮器２４３を構成する管材の配置間隔を大きく確保することができるため、隣接する管材の間を通過する作動流体の圧力損失が低減する。よって、冷却塔２２１の高さを低く抑えて同等の冷却効率が確保されるため、設備の簡素化、コンパクト化を図ることができる。
【００８３】
（第三実施形態）
以下、本発明の第三実施形態に係る流体冷却装置について、図３を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００８４】
本実施形態における流体冷却装置３０１Ａは、蒸発器４１の周囲を囲むスカート部３４１Ａを備えている。
【００８５】
スカート部３４１Ａは、蒸発器４１の周囲を囲むとともに、下方に向かって延び、蒸発器４１の周囲の冷却された蒸気を下方に向かって導いている。具体的には、スカート部３４１Ａは、蒸発器４１の上下方向の途中部分の高さ位置から、蒸発器４１の下方の高さ位置まで延在する筒状部材である。
【００８６】
このように構成された流体冷却装置３０１Ａでは、原子炉格納容器１１内の蒸気は、蒸発器４１で作動流体との間で熱交換により冷却され、スカート部３４１Ａにより下方に向かって導かれる。これにより、冷却されて高密度となった蒸気の気相とスカート部３４１Ａの外方に存在する熱交換される前の低密度の蒸気の気相との混合が抑制される。つまり、蒸発器４１で熱交換に利用されて蒸発器４１から導出される蒸気の流れを確実に下方に導くことで、スカート部内外の気相の密度差を確保でき、自然循環する蒸気量を多くして、蒸発器４１に導入する蒸気量も多くすることができるため、蒸発器４１が効率的に熱交換するとともに、原子炉格納容器１１内の蒸気が効率的に冷却される。
さらに、熱交換されスカート部３４１Ａ内に導かれる蒸気の密度を調整することにより、蒸発器４１に導入して導出する蒸気の自然循環量を調整することができる。
【００８７】
（第三実施形態の変形例１）
上記の第三実施形態の変形例１として、図４に示すように、流体冷却装置３０１Ｂは、蒸発器４１の上方の高さ位置から、蒸発器４１の下方の高さ位置まで延在する筒状部材のスカート部３４１Ｂを備えている。
【００８８】
このように構成された流体冷却装置３０１Ｂであっても、原子炉格納容器１１（図３参照）内の蒸気は、蒸発器４１で作動流体との間で熱交換により冷却され、スカート部３４１Ｂにより下方に向かって導かれる。よって、蒸発器４１の上方に存在する蒸気が蒸発器４１に確実に導入されるとともに、蒸発器４１で熱交換に利用されて蒸発器４１から導出される蒸気の流れを確実に下方に導くことで、自然循環する蒸気量を多くして、蒸発器４１に導入する蒸気量も多くすることができる。したがって、蒸発器４１が効率的に熱交換するとともに、原子炉格納容器１１内の蒸気が効率的に冷却される。
【００８９】
（第三実施形態の変形例２）
上記の第三実施形態の変形例２として、図５に示すように、流体冷却装置３０１Ｃは、蒸発器４１の上方の高さ位置から、蒸発器４１の下方の高さ位置まで延在する筒状部材のスカート部３４１Ｃを備えている。
【００９０】
詳細には、スカート部３４１Ｃは、上方から下方に向かうにしたがって縦断面視して幅狭になるように形成された上スカート３４２Ｃと、該上スカートの下端から下方に向かって延在する下スカート３４３Ｃとを有している。
【００９１】
このスカート部３４１Ｃの上スカート３４２Ｃの上端が、上スカート３４２Ｃの下端及び下スカート３４３Ｃよりも幅広に形成されている。よって、蒸発器４１の上方であって下スカート３４３Ｃの幅方向にわたって存在する蒸気及び蒸発器４１の上方であって下スカート３４３Ｃの幅方向外側に存在する蒸気がスカート部３４１Ｃ内を下方に向かって導かれる。
【００９２】
このように構成された流体冷却装置３０１Ｃでも、多くの蒸気が蒸発器４１に導入されて、熱交換に利用される。よって、蒸発器４１が効率的に熱交換するとともに、原子炉格納容器１１内の蒸気が効率的に冷却される。
【００９３】
（第三実施形態の変形例３）
上記の第三実施形態の変形例３として、図６に示すように、流体冷却装置３０１Ｄは、上方から下方に向かうに従って縦断面視して幅狭になるように形成されたスカート部３４１Ｄを備えている。
このスカート部３４１Ｄは、上端が蒸発器４１の上方に位置し、下端が蒸発器４１の下方に位置している。
【００９４】
このように構成された流体冷却装置３０１Ｄでは、スカート部３４１Ｄの上端が幅広に形成されているため、多くの蒸気が蒸発器４１に導入される。また、蒸発器４１で熱交換された蒸気の流路となるスカート部３４１Ｄの下端は幅狭に形成されているため、熱交換されて蒸気流量は減少するが、それに伴う流速の低下は抑制される。このように蒸発器４１を通過する蒸気の流れ方向の流速低下が抑制されるため、蒸発器４１が効率的に熱交換するとともに、原子炉格納容器１１内の蒸気が効率的に冷却される。
【００９５】
（第三実施形態の変形例４）
上記の第三実施形態の変形例４として、図７に示すように、流体冷却装置３０１Ｅは、鉛直方向に対して所定の角度をもって傾斜するように延在する筒状部材であって、蒸発器４１の周囲を囲むスカート部３４１Ｅを備えている。
【００９６】
このように構成された流体冷却装置３０１Ｅでは、スカート部３４１Ｅの壁部が傾斜して形成されているため、蒸発器４１の直上よりも幅方向外側に存在する蒸気も蒸発器４１に導入される。よって、蒸発器４１の上方における所望の位置に存在する蒸気が蒸発器４１に導入されて熱交換に利用されるため、蒸発器４１が原子炉格納容器１１内の温度分布等に応じて適した蒸気を効率的に熱交換するとともに、原子炉格納容器１１内の蒸気が効率的に冷却される。
【００９７】
（第四実施形態）
以下、本発明の第四実施形態に係る流体冷却装置３０１について、図８を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００９８】
第一実施形態における流体冷却装置１では、蒸発器４１、第一接続管４２、凝縮器４３及び第二接続管４４は各１個ずつ備えていたが、本実施形態における流体冷却装置３０１では、蒸発器４１、第一接続管４２、凝縮器２４３及び第二接続管４４を複数備えている。
【００９９】
すなわち、本実施形態に係る流体冷却装置３０１は、蒸発器４１と第一接続管４２と凝縮器２４３と第二接続管４４とを有する冷却ユニット３００を複数備えている。本実施形態では、例えば、冷却ユニット３００を３個備えている。
なお、上記数字は一例であり、適宜設定可能である。
【０１００】
このように構成された流体冷却装置３０１では、３個の冷却ユニット３００のうち例えば一の冷却ユニット３００に破損や故障が生じて稼動不能となった非常時でも、残りの２個の冷却ユニット３００のいずれかを稼動させることができる。よって、非常時であっても、原子炉格納容器１１内の蒸気が熱交換により確実に冷却されるため、原子炉格納容器１１の信頼性を向上させることができる。
【０１０１】
（第五実施形態）
以下、本発明の第五実施形態に係る流体冷却装置４０１について、図９を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１０２】
本実施形態における流体冷却装置４０１では、煙突部４２２の内壁４２２Ａが例えば、グラスウールやウレタンフォーム等の断熱材料４００で形成されている。
【０１０３】
このように構成された流体冷却装置４０１では、凝縮器２４３で高温となった気体が、断熱材料４００により該気体の温度低下を防止して煙突部４２２の上方に高温状態を維持したまま導入される。よって、該煙突部４２２への気体の導入量が増大するとともに、熱交換前の気体の凝縮器２４３への導入量が増大する。したがって、凝縮器４３が効率的に熱交換することができるとともに、原子炉格納容器１１内の蒸気が熱交換により効率的に冷却される。
【０１０４】
（第六実施形態）
以下、本発明の第六実施形態に係る流体冷却装置５０１について、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１０５】
本実施形態における流体冷却装置５０１では、蒸発器５４１は、液化された作動流体と原子炉格納容器１１内の蒸気とを熱交換することで該作動流体を気化させる複数の蒸発伝熱管５００と、第二接続管４４及び該複数の蒸発伝熱管５００に接続され該第二接続管４４からの液化された作動流体を該複数の蒸発伝熱管５００に導く複数の蒸発器入口ヘッダ５１１と、複数の蒸発伝熱管５００及び第一接続管４２に接続され複数の蒸発伝熱管５００で気化された作動流体を該第一接続管４２に導く複数の蒸発器出口ヘッダ５１２とを有している。
【０１０６】
複数の蒸発伝熱管５００は、直管で形成され、上下方向に延在するように、隣接する蒸発伝熱管５００と互いに間隔を有して略平行に配設されている。
蒸発器入口ヘッダ５１１は、直管で形成され、複数の蒸発伝熱管５００の下部を互いに連結するように配設されている。また、隣接する蒸発器入口ヘッダ５１１同士は、互いに上下方向に位置をずらして配設されている。
蒸発器出口ヘッダ５１２は、直管で形成され、複数の蒸発伝熱管５００の上部を互いに連結するように配設されている。また、隣接する蒸発器出口ヘッダ５１２同士は、互いに上下方向に位置をずらして配設されている。
本実施形態では、図１０Ａの紙面最上段に位置する第一出口ヘッダ５１２Ａと該第一出口ヘッダ５１２Ａの下段に位置する第二出口ヘッダ５１２Ｂとを比較すると、図１０Ｂに示すように、第一出口ヘッダ５１２Ａの方が第二出口ヘッダ５１２Ｂよりも下方に配設されている。また、第二出口ヘッダ５１２Ｂと図１０Ａで第二出口ヘッダ５１２Ｂの下段に位置する第三出口ヘッダ５１２Ｃとを比較すると、図１０Ｂに示すように、第二出口ヘッダ５１２Ｂの方が第三出口ヘッダ５１２Ｃよりも上方に配設されている。また、第三出口ヘッダ５１２Ｃの上下方向の高さは、第一出口ヘッダ５１２Ａの上下方向の高さと略同一である。
同様に、第一出口ヘッダ５１２Ａに対応する第一入口ヘッダ５１１Ａと第二出口ヘッダ５１２Ｂに対応する第二入口ヘッダ５１１Ｂとを比較すると、図１０Ｂに示すように、第一入口ヘッダ５１１Ａの方が第二入口ヘッダ５１１Ｂよりも下方に配設されている。また、第二入口ヘッダ５１１Ｂと、第三出口ヘッダ５１２Ｃに対応する第三入口ヘッダ５１１Ｃとを比較すると、図１０Ｂに示すように、第二入口ヘッダ５１１Ｂの方が第三入口ヘッダ５１１Ｃより上方に配設されている。また、第三入口ヘッダ５１１Ｃの上下方向の高さは、第一入口ヘッダ５１１Ａの上下方向の高さと略同一である。
このようにして、蒸発器入口ヘッダ５１１及び蒸発器出口ヘッダ５１２は、互いに隣接する蒸発器入口ヘッダ５１１及び蒸発器出口ヘッダ５１２が上下方向に交互に位置をずらして配設されている。
【０１０７】
このように構成された流体冷却装置５０１では、隣接する蒸発器入口ヘッダ５１１が互いに上下方向に位置をずらして配設されているため、蒸発器５４１に導入する蒸気がその流動抵抗を抑えられた状態で該蒸発器５４１内に導入される。また、隣接する蒸発器出口ヘッダ５１２も互いに上下方向に位置をずらして配設されているため、蒸発器５４１から導出する蒸気がその流動抵抗を抑えられた状態で該蒸発器５４１から導出される。よって、蒸気が、蒸発器５４１に圧力損失を抑えた状態で効率的に導入及び導出されるため、原子炉格納容器１１内の蒸気が熱交換により効率的に冷却される。
【０１０８】
また、本実施形態では、蒸発伝熱管５００の配設ピッチが大きくなり、蒸発器入口ヘッダ５１１上下方向の位置及び蒸発器出口ヘッダ５１２の上下方向の位置を揃えた場合と同等の熱効率を得ることができる。よって、蒸発伝熱管５００の配設ピッチが小さくなり、蒸発器５４１のコンパクト化を図ることができる。
【０１０９】
（第七実施形態）
以下、本発明の第七実施形態に係る流体冷却装置６０１について、図１１Ａ，図１１Ｂ及び図１１Ｃを用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１１０】
本実施形態における流体冷却装置６０１では、蒸発伝熱管６１０は外方に突出する蒸発フィン６００を有し、該蒸発フィン６００は上下方向で位置をずらして配設されている。
【０１１１】
すなわち、蒸発伝熱管６１０は、図１１Ｂ及び図１１Ｃに示すように、断面視して環状で形成され、その外面から外方に突出する蒸発フィン６００が略等間隔に８個設けられている。
また、図１１Ａの上方に位置する第一蒸発伝熱管６１０Ａと、該第一蒸発伝熱管６１０Ａの下方に位置する第二蒸発伝熱管６１０Ｂとでは、上下方向に蒸発フィン６００の位置を約２２．５度ずらしている。これにより、第一蒸発伝熱管６１０Ａと第二蒸発伝熱管６１０Ｂとは、互いに蒸発フィン６００の位置をずらして配設されている。
このようにして、上下方向で蒸発フィン６００の位置を約２２．５度ずつずらして配設されている。
なお、上記数字は一例であり、適宜設定可能である。
【０１１２】
一般に、蒸発フィンにより凝縮された蒸気が液膜となって該蒸発フィンの外面に付着して下方に向かうにしたがって液膜が厚くなり伝熱性能が低下する。ところが、このように構成された流体冷却装置６０１では、蒸発フィン６００が上下方向で位置をずらして配設されているため、液膜が蒸発フィン６００を伝って下方に落下して、厚い状態となって付着することを防止することができる。よって、液膜の増加にともなう伝熱性能の低下を抑えることができるため、原子炉格納容器１１内の蒸気を熱交換により効率的に冷却することができる。
【０１１３】
（第八実施形態）
以下、本発明の第八実施形態に係る流体冷却装置７０１について、図１２を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１１４】
本実施形態における流体冷却装置７０１は、第二実施形態に係る流体冷却装置２０１の凝縮器２４３に凝縮フィン７０４及び水平フィン７０５を付加したものである。
【０１１５】
すなわち、煙突部２２２は、凝縮器７４３の原子炉格納容器１１側の一部分から上方に向かって延在している。
凝縮器４３は、上方に煙突が配設された第一凝縮器７１１と、上方に煙突部２２が配設されていない第二凝縮器７１２とを有している。
第一凝縮器７１１は、気化された作動流体と冷却塔７２１内の気体とを熱交換させることで該作動流体を液化させるとともに、上下方向に延在する複数の凝縮伝熱管７０３を有している。
凝縮伝熱管７０３は、第七実施形態の蒸発伝熱管６１０と同様に、外方に突出する凝縮フィン７０４を有し、該凝縮フィン７０４は上下方向で位置をずらして配設されている。
第二凝縮器７１２は、水Ｗ平方向に延在する水平フィン７０５を有している。
【０１１６】
このように構成された流体冷却装置７０１では、第二凝縮器７１２は、水平フィン７０５により冷却塔７２１内の気体を水平方向すなわち第二凝縮器７１２側に向かって円滑に移動させることができる。よって、凝縮器７４３が効率的に熱交換することができるとともに、原子炉格納容器１１内の蒸気が熱交換により効率的に冷却される。
【０１１７】
また、第一凝縮器７１１では、凝縮フィン７０４により冷却塔７２１内の気体を上下方向に円滑に移動させることができるため、凝縮器７４３で効率的に熱交換することができるとともに、原子炉格納容器１１内の蒸気を熱交換により効率的に冷却することができる。
【０１１８】
（第九実施形態）
以下、本発明の第九実施形態に係る流体冷却装置８０１について、図１３を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１１９】
第二実施形態における流体冷却装置２０１では、煙突部２２２の原子炉格納容器１１側の壁部と原子炉格納容器１１の冷却塔２２１側の壁部とは別々に構成されていた。一方、本実施形態における流体冷却装置８０１では、煙突部８２２の原子炉格納容器８１１側の壁部は、原子炉格納容器８１１の冷却塔８２１側の壁部と兼用の壁部８１０で構成されている。
【０１２０】
すなわち、上下方向に延在する壁部８１０は、冷却塔８２１の煙突部８２２の原子炉格納容器８１１側の壁部と、原子炉格納容器８１１の冷却塔８２１側の壁部との両方を構成している。
壁部８１０の煙突部８２２側は、着脱可能な例えば、グラスウールやウレタンフォーム等の断熱材料８００で形成されている。
【０１２１】
このように構成された流体冷却装置８０１では、原子炉格納容器８１１の内部が低温の場合には、煙突部８２２に断熱材料８００を設けて、煙突部８２２を流れる気体の温度低下が防止される。また、原子炉格納容器８１１の内部が高温の場合には、煙突部８２２の断熱材料８００を取り外して、煙突部８２２の壁部８１０を介しての該原子炉格納容器８１１内からの熱伝導により、煙突部８２２を流れる気体の温度低下が防止され、該煙突部８２２を流れる気体の流速が向上する。よって、いずれの場合も、凝縮器２４３が効率的に熱交換することができるとともに、原子炉格納容器８１１内の蒸気が熱交換により効率的に冷却される。
【０１２２】
（第十実施形態）
以下、本発明の第十実施形態に係る流体冷却装置９０１について、図１４を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１２３】
第一実施形態における流体冷却装置１では、冷却塔２１の内部は気体で充満されているが、本実施形態における流体冷却装置９０１では、冷却塔９２１の内部は水Ｗ（液体）が貯留されている。また、第一実施形態における流体冷却装置１では、仕切り部２５は煙突部２２から凝縮器４３の上方まで設けられていたが、本実施形態では、仕切り部９２５は平面視して凝縮器４３の外方に配設され、上下方向で凝縮器４３の途中部分まで設けられている。
【０１２４】
すなわち、凝縮器４３は、冷却塔９２１の内部に貯留された水Ｗに浸されている。また、凝縮器４３は、平面視して煙突部９２２の内方にのみ配設されている。
冷却塔９２１は、煙突部９２２に連続して下方に向かうとともに、凝縮器４３の上下方向の途中部分まで延在する仕切り部９２５と、該仕切り部９２５の下方に設けられ該仕切り部９２５を挟んで水Ｗの移動を可能とする流路９２６とを有している。
【０１２５】
このように構成された流体冷却装置９０１では、熱負荷が高い場合には、凝縮器４３で作動流体と冷却塔９２１内の水Ｗとを熱交換することにより、該作動流体が効率的に液化される。また、熱負荷が低い場合には、凝縮器４３で作動流体と冷却塔９２１内の気体とを熱交換することにより、該作動流体が確実に液化される。よって、冷却塔９２１内の液体又は気体を条件に応じて選択的に熱交換して、凝縮器４３が効率的に熱交換することができるとともに、原子炉格納容器１１内の蒸気が熱交換により効率的に冷却される。
【０１２６】
また、冷却塔９２１内の水Ｗを流路９２６に導入し、凝縮器４３に確実に導入して熱交換して高温状態にし、煙突部９２２の上方に上昇させることができるため、水Ｗが凝縮器４３で効率的に熱交換される。よって、原子炉格納容器１１内の蒸気が効率的に冷却される。
【０１２７】
また、流路９２６の高さが凝縮器４３の上下方向の途中部分までに抑えられているため、地震時には冷却塔９２１内の水Ｗの揺動を抑えることができ、該冷却塔９２１の振動を低減して耐震性を向上させることができる。よって、耐震性の高い冷却塔９２１と連続して建屋３１が設置されているため、該建屋３１の耐震性も向上する。また、耐震性の高い冷却塔９２１の煙突部９２２と原子炉格納容器１１とは壁部８１０を兼用しているため、原子炉格納容器１１の耐震性も向上する。
【０１２８】
（第十一実施形態）
以下、本発明の第十一実施形態に係る流体冷却装置１０１について、図１５を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１２９】
本実施形態における流体冷却装置１０１では、第一実施形態の構成に加えて、蒸気発生器１３の内部の蒸気を凝縮器４３に導く第三接続管１０３と、凝縮器４３の内部の液化された蒸気を蒸気発生器１３に導く第四接続管１０４とを備えている。
【０１３０】
すなわち、第三接続管１０３は、一端が蒸気発生器１３に接続され他端が凝縮器４３に接続されており、蒸気発生器１３から蒸気を導出して、凝縮器４３へ導入する。
凝縮器４３は、第三接続管１０３からの蒸気を冷却塔２１内の気体または水Ｗ（液体）と熱交換させることで、蒸気を液化させる。
第四接続管１０４は、一端が凝縮器４３に接続され他端が蒸気発生器１３に接続されており、凝縮器４３で液化された蒸気を、凝縮器４３から導出して蒸気発生器１３へ導入する。
【０１３１】
このように構成された流体冷却装置１０１では、蒸気発生器１３で発生した蒸気が第三接続管１０３から導出して、凝縮器４３で冷却塔２１内の気体または水Ｗと熱交換され、冷却されて第四接続管１０４から蒸気発生器１３に戻される。ここで、熱負荷が高い場合には、蒸気は凝縮器４３で水Ｗと熱交換され、熱負荷が低い場合には、蒸気は凝縮器４３で気体と熱交換される。よって、熱負荷の条件に応じて水Ｗまたは気体を選択することにより、蒸気発生器１３内で発生した蒸気も熱交換により効率的に冷却される。
【０１３２】
（第十二実施形態）
以下、本発明の第十二実施形態に係る流体冷却装置１１１について、図１６を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１３３】
本実施形態における流体冷却装置１１１では、蒸発器４１及び凝縮器４３にはそれぞれ免震装置１１２が設けられている。
【０１３４】
このように構成された流体冷却装置１１１では、免震装置１１２により蒸発器４１及び凝縮器４３の振動が低減されるため、蒸発器４１及び凝縮器４３の信頼性を向上させることができるとともに、該蒸発器４１及び凝縮器４３の取付構造を簡素にすることができる。
【０１３５】
（第十三実施形態）
以下、本発明の第十三実施形態に係る流体冷却装置１１１Ａについて、図１７を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１３６】
本実施形態における流体冷却装置１１１Ａでは、凝縮器４３の上部には不凝縮ガスを貯留するガス貯留部４３Ａが複数設けられている。
【０１３７】
ガス貯留部４３Ａは、凝縮器４３内を循環する溶存酸素や溶存水素等の不凝縮ガスを貯留する。このガス貯留部４３Ａには弁４３Ｂが設けられ、弁４３Ｂを開栓することで不凝縮ガスを冷却塔２１（図１参照）の外部に放出することができる。
また、脱気水を使用することで、不凝縮ガスの発生を低減することができる。
【０１３８】
このように構成された流体冷却装置１１１Ａでは、凝縮器４３内で酸素や水素等の不凝縮ガスが発生すると、該不凝縮ガスの密度が蒸気よりも小さいため該蒸気は上方に向かって移動し凝縮器４３の上部に滞留する。ここで、凝縮器４３にはガス貯留部４３Ａが設けられているため、不凝縮ガスはガス貯留部４３Ａで貯留されて、弁４３Ｂの開栓で冷却塔２１の外部に放出される。よって、蒸気が流体冷却装置１１１Ａ内を流通する際の流動抵抗が抑えられ、熱交換率の低下が防止されるため、効率良く熱交換することができる。
【０１３９】
（第十三実施形態の変形例１）
上記の第十三実施形態の変形例１として、図１８に示すように、流体冷却装置１１１Ｂは、凝縮器４３の上部には不凝縮ガスを貯留するガス貯留部として、該不凝縮ガスを吸着するガス吸着部４３Ｃが設けられている。
【０１４０】
ガス吸着部４３Ｃは、凝縮器４３内を循環する不凝縮ガス吸着する。このガス吸着部４３Ｃには弁４３Ｄが設けられ、弁４３Ｄを開栓することで不凝縮ガスを冷却塔２１（図１参照）の外部に放出することができる。
【０１４１】
このように構成された流体冷却装置１１１Ｂでは、凝縮器４３にはガス吸着部４３Ｃが設けられているため、不凝縮ガスはガス吸着部４３Ｃで貯留されて、弁４３Ｄの開栓で冷却塔２１の外部に放出される。よって、蒸気が流体冷却装置１１１Ｂ内を流通する際の流動抵抗が抑えられ、熱交換率の低下が防止されるため、効率良く熱交換することができる。
【０１４２】
（第十四実施形態）
本発明の第十四実施形態に係る静的除熱装置について、図１９に基づいて説明する。
【０１４３】
本実施形態に係る原子力プラント１０ｘは、静的除熱装置１２０ｘを備えている。
本実施形態に係る静的除熱装置１２０ｘは、図１９に示すように、原子炉や蒸気発生器など高温となる熱源をなす機器１２ｘが格納される原子炉格納容器１１ｘと、原子炉格納容器１１ｘ内に格納される熱交換器（以下、第１の熱交換器と称す）１１０ｘと、原子炉格納容器１１ｘの外部に設置されるダクト２０ｘと、ダクト２０ｘ内に配置される熱交換器（以下、第２の熱交換器と称す）１２０ｘとを具備する。
【０１４４】
第１の熱交換器１１０ｘは、原子炉格納容器１１ｘの側壁部１１ｘａ近傍に配置される。第１の熱交換器１１０ｘは、上ヘッダ１１１ｘと、上ヘッダ１１１ｘの下方に対向して配置される下ヘッダ１１２ｘと、上ヘッダ１１１ｘおよび下ヘッダ１１２ｘに連結する複数の吸熱管１１３ｘとを備える。
【０１４５】
ダクト２０ｘは、原子炉格納容器１１ｘの側壁部１１ｘａ外側に隣接して配置される。ダクト２０ｘは、第２の熱交換器１２０ｘを収納する収納室２１ｘと、収納室２１ｘに隣接して設けられた垂直ダクト室２２ｘとを備える。収納室２１ｘを構成する底壁部２１ｘｂには、開口部２１ｘｂａが設けられる。収納室２１ｘの側壁部２１ｘｃと垂直ダクト室２２ｘの側壁部２２ｘａには開口部２１ｘｃａ、２２ｘａａがそれぞれ設けられて、収納室２１ｘと垂直ダクト室２２ｘが連通している。垂直ダクト室２２ｘの上部に排気口２２ｘｂａが設けられる。これにより、空気２ｘは、外部から開口部２１ｘｂａを通り、ダクト２０ｘの収容室２１ｘ内に流入し、開口部２１ｘｃａおよび開口部２２ｘａａを介し、垂直ダクト室２２ｘ内を通って、排気口２２ｘｂａから外部に排気される。
【０１４６】
第２の熱交換器１２０ｘは、第１の熱交換器１１０ｘと同様、上ヘッダ１２１ｘと、上ヘッダ１２１ｘの下方に対向して配置される下ヘッダ１２２ｘと、上ヘッダ１２１ｘおよび下ヘッダ１２２ｘに連結する複数の放熱管１２３ｘとを備える。
【０１４７】
上述の静的除熱装置は、第１の熱交換器１１０ｘの上ヘッダ１１１ｘと第２の熱交換器１２０ｘの上ヘッダ１２１ｘを連結する上ヘッダ連結配管１３１ｘを備えると共に、第１の熱交換器１１０ｘの下ヘッダ１１２ｘと第２の熱交換器１２０ｘの下ヘッダ１２２ｘを連結する下ヘッダ連結配管１３２ｘを備える。上ヘッダ連結配管１３１ｘは、原子炉格納容器１１ｘの側壁部１１ｘａに形成された貫通孔１１ｘａａおよびダクト２０ｘの収容室２１ｘの側壁部２１ｘａに形成された貫通孔２１ｘａａに挿通して配置される。下ヘッダ連結配管１３２ｘは、原子炉格納容器１１ｘの側壁部１１ｘａに形成された貫通孔１１ｘａｂおよびダクト２０ｘの収容室２１ｘの側壁部２１ｘａに形成された貫通孔２１ｘａｂに挿通して配置される。
【０１４８】
第２の熱交換器１２０ｘの上ヘッダ１２１ｘは、第１の熱交換器１１０ｘの上ヘッダ１１１ｘよりも上方に配置される。第２の熱交換器１２０ｘの下ヘッダ１２２ｘは、第１の熱交換器１１０ｘの下ヘッダ１１２ｘよりも上方に配置される。
【０１４９】
前記第１の熱交換器１１０ｘ、前記第２の熱交換器１２０ｘ、前記上ヘッダ連結配管１３１ｘ、前記下ヘッダ連結配管１３２ｘには、例えば、水などの液体１０１ｘが封入されている。
【０１５０】
このようにして構成された静的除熱装置の作動について以下に説明する。
まず、機器１２ｘが高温になると、それに伴い周辺の水蒸気を含む空気１ｘが暖められて機器１２ｘ周辺の空気１ｘに上昇流が生じると共に、第１の熱交換器１１０ｘの吸熱管１１３ｘの近傍の空気１ｘが吸熱管１１３ｘ内部の液体１０１ｘとの熱交換により冷やされて吸熱管１１３ｘ近傍の空気１ｘに下降流が生じる。これにより、空気１ｘは、機器１２ｘ近傍で上昇し原子炉格納容器１１ｘの天井壁部１１ｘｂ近傍、側壁部１１ｘａ近傍を流通し、第１の熱交換器１１０ｘ近傍で下降し、機器１２ｘ近傍へ流通することになる。つまり、原子炉格納容器１１ｘ内にて空気１ｘの対流が生じることになる。
【０１５１】
他方、第１の熱交換器１１０ｘの吸熱管１１３ｘ内の液体１０１ｘが当該吸熱管１１３ｘ近傍の空気１ｘとの熱交換により暖められて吸熱管１１３ｘ内の液体１０１ｘに上昇流が生じる。これにより、下ヘッダ１１２ｘ内の液体１０１ｘが吸熱管１１３ｘ内へ流通すると共に、吸熱管１１３ｘ内の液体１０１ｘは、上ヘッダ１１１ｘへ流通し、上ヘッダ連結配管１３１ｘを介して第２の熱交換器１２０ｘの上ヘッダ１２１ｘへ流通することになる。第２の熱交換器１２０ｘが収容される収容室２１ｘには外部から空気２ｘが流入しており、第２の熱交換器１２０ｘの放熱管１２３ｘ内の液体１０１ｘが当該放熱管１２３ｘ近傍の空気２ｘとの熱交換により冷やされて放熱管１２３ｘ内の液体１０１ｘに下降流が生じる。これにより、上ヘッダ１２１ｘ内の液体１０１ｘが放熱管１２３ｘ内へ流通すると共に、放熱管１２３ｘ内の液体１０１ｘは、下ヘッダ１２２ｘへ流通し、下ヘッダ連結配管１３２ｘを介して第１の熱交換器１１０ｘの下ヘッダ１１２ｘへ流通することになる。つまり、第１の熱交換器１１０ｘ、上ヘッダ連結配管１３１ｘ、第２の熱交換器１２０ｘ、下ヘッダ連結配管１３２ｘにて、液体１０１ｘの循環が生じることになる。
【０１５２】
したがって、本実施形態に係る静的除熱装置によれば、第１の熱交換器１１０ｘで原子炉格納容器１１ｘ内の空気１ｘと熱交換して暖められた液体１０１ｘが、上ヘッダ連結配管１３１ｘを介して第２の熱交換器１２０ｘに流通する。当該第２の熱交換器１２０ｘでダクト２０ｘ内に流入する空気２ｘと熱交換して冷やされた液体１０１ｘが、下ヘッダ連結配管１３２ｘを介して第１の熱交換器１１０ｘに流通し液体１０１ｘが前記機器を循環することになる。このようにして液体１０１ｘが循環するため、当該液体１０１ｘを循環させるためのポンプ等の動的機器が不要であり、電源喪失時であっても原子炉格納容器１１ｘ内部の雰囲気を除熱することができる。
【０１５３】
上ヘッダ連結配管１３１ｘおよび下ヘッダ連結配管１３２ｘは液体１０１ｘのみが流通するものであり、液体および気体が流通するヒートパイプと比べて配管サイズを小さくすることができる。そのため、原子炉格納容器１１ｘの側壁部１１ｘａに形成された貫通孔１１ｘａａ、１１ｘａｂを、ヒートパイプを挿通する場合と比べて小さくすることができ、原子炉格納容器１１ｘの密閉構造の有用性を確保することができる。
【０１５４】
また、ヒートパイプの場合には据え付け後に装置内部の真空引きを行う必要があったが、当該作業を行う必要がなく、設置作業が容易である。また、吸熱管１１３ｘや放熱管１２３ｘなどの管内に液体１０１ｘのみを封入しており、管内には気相がないため、気液による気液界面の腐食等を回避できる。
【０１５５】
（第十五実施形態）
本発明の第十五実施形態に係る静的除熱装置について、図２０〜図２３に基づいて説明する。
本実施形態は、上述した第十四実施形態に係る静的除熱装置が具備する第１の熱交換器の構成を変更したものであって、それ以外は上述の第十四実施形態に係る静的除熱装置と同一の機器を具備する。本実施形態では、上述の第十四実施形態に係る静的除熱装置が具備する機器と同一機器に同一符号を付記している。
【０１５６】
本実施形態に係る静的除熱装置は、図２０および図２１に示すように、原子炉や蒸気発生器など高温となる熱源をなす機器（図示せず）が格納される原子炉格納容器１１ｘ内に格納された２つの第１の熱交換器２１０ｘ、２１０ｘと、原子炉格納容器１１ｘに隣接配置されたダクト  （図示せず）内に収納された２つの第２の熱交換器１２０ｘ、１２０ｘと、第１、第２の熱交換器２１０ｘ、１２０ｘの上ヘッダ同士および下ヘッダ同士を連結する上、下ヘッダ連結配管１３１ｘ、１３２ｘとを備える。２つの第１の熱交換器２１０ｘ、２１０ｘは対向配置されると共に、それぞれ原子炉格納容器１１ｘの側壁部１１ｘａ近傍に配置される。
【０１５７】
第１の熱交換器２１０ｘは、図２０および図２１に示すように、上ヘッダ２１１ｘと、上ヘッダ２１１ｘの下方に対向して配置される下ヘッダ２１２ｘと、上ヘッダ２１１ｘおよび下ヘッダ２１２ｘに連結する複数の吸熱管２１３ｘとを備える。上ヘッダ２１１ｘは複数あり、隣接する上ヘッダ２１１ｘが高さ方向でオフセットに配置され、上方側に配置された第１の上ヘッダ２１１ｘａと、下方側に配置された第２の上ヘッダ２１１ｘｂとを有している。これら第１の上ヘッダ２１１ｘａおよび第２の上ヘッダ２１１ｘｂは、上ヘッダ集合管２１５ｘを介して上ヘッダ連結配管１３１ｘと連結している。下ヘッダ２１２ｘは複数あり、隣接する下ヘッダ２１２ｘが高さ方向でオフセットに配置され、上方側に配置された第１の下ヘッダ２１２ｘａと、下方側に配置された第２の下ヘッダ２１２ｘｂとを有している。これら第１の下ヘッダ２１２ｘａおよび第２の下ヘッダ２１２ｘｂは、下ヘッダ集合管２１６ｘを介して下ヘッダ連結配管１３２ｘと連結している。第１の上ヘッダ２１１ｘａと第１の下ヘッダ２１２ｘａが対向配置され、第２の上ヘッダ２１１ｘｂと第２の下ヘッダ２１２ｘｂが対向配置される。
【０１５８】
吸熱管２１３ｘは、第１の上ヘッダ２１１ｘａおよび第１の下ヘッダ２１２ｘａに連結する第１の吸熱管２１３ｘａと、第２の上ヘッダ２１１ｘｂおよび第２の下ヘッダ２１２ｘｂに連結する第２の吸熱管２１３ｘｂとを有している。これにより、空気１ｘは、第１の上ヘッダ２１１ｘａと第２の上ヘッダ２１１ｘｂの間を円滑に通って複数の吸熱管２１３ｘの間に流入すると共に、複数の吸熱管２１３ｘの間から第１の下ヘッダ２１２ｘａと第２の下ヘッダ２１２ｘｂの間を円滑に通って排気することになり、前記空気１ｘと吸熱管２１３ｘ内の液体との熱交換を効率良く行うことができる。
【０１５９】
上述の吸熱管２１３ｘａ、２１３ｘｂの外周部２１３ｘａａ、２１３ｘｂａには、図２３に示すように、複数（図示例では８つ）の縦フィン２１４ｘが設けられる。縦フィン２１４ｘは、吸熱管２１３ｘａ、２１３ｘｂの長手方向に沿って延在する形状をなしている。これにより、空気１ｘが複数の吸熱管２１３ｘの間を流通するときに、縦フィン２１４ｘ自体が抵抗とならず円滑に流通することになる。また、縦フィン２１４ｘを介して吸熱することができ、吸熱管２１３ｘａ、２１３ｘｂ内の液体とその周辺の空気１ｘとの熱交換が効率良く行われる。
【０１６０】
したがって、本実施形態に係る静的除熱装置によれば、第１の熱交換器２１０ｘが具備する上ヘッダ２１１ｘおよび下ヘッダ２１２ｘがそれぞれ複数あり、隣接する上ヘッダ２１１ｘａ、２１１ｘｂを上下にオフセットに配置すると共に、隣接する下ヘッダ２１２ｘａ、２１２ｘｂを上下にオフセットに配置したことで、上述の第１の実施形態に係る静的除熱装置と同様な作用効果を奏する。また、上ヘッダ２１１ｘａ、２１１ｘｂ間を空気１ｘが円滑に流通すると共に、下ヘッダ２１２ｘａ、２１２ｘｂ間から空気１ｘが円滑に排気することになり、吸熱管２１３ｘ内の液体と当該吸熱管２１３ｘ近傍の空気１ｘとの熱交換をより一層効率良く行うことができる。
【０１６１】
（第十六実施形態）
本発明の第十六実施形態に係る静的除熱装置について、図２４Ａ，図２４Ｂ，図２４Ｃ，図２５Ａおよび図２５Ｂに基づいて説明する。
本実施形態は、上述した第十四実施形態に係る静的除熱装置が具備する第２の熱交換器の構成を変更したものであって、それ以外は上述の第十四実施形態に係る静的除熱装置と同一の機器を具備する。
【０１６２】
本実施形態に係る静的除熱装置は、図２４Ａ，図２４Ｂおよび図２４Ｃに示すように、第２の熱交換器３２０ｘを具備する。第２の熱交換器３２０ｘは、複数の上ヘッダ３２１ｘと、複数の上ヘッダ３２１ｘの下方に対向して配置される複数の下ヘッダ３２２ｘと、上ヘッダ３２１ｘおよび下ヘッダ３２２ｘに連結する複数の放熱管３２３ｘとを備える。空気の流通方向で隣接する放熱管３２３ｘは、当該空気の流通方向に対しオフセットとなる位置に配置される。これにより、ダクト内に流入した空気は、複数の放熱管３２３ｘの間を円滑に流通することになり、放熱管３２３ｘ内の液体とその周辺の空気との熱交換が効率良く行われる。なお、１つの上ヘッダ３２１ｘと、この下方に対向配置される１つの下ヘッダ３２２ｘと、上、下ヘッダ３２１ｘ、３２２ｘに連結する複数の放熱管３２３ｘで熱交換器単体をなしている。
【０１６３】
上述の放熱管３２３ｘの外周部３２３ｘａには、図２５Ａ及び図２５Ｂに示すように、リングフィン３２４ｘが軸方向に沿って複数設けられる。これにより、ダクト内に流入した空気が複数の放熱管３２３ｘの間を流通するときに、リングフィン３２４ｘ自体が抵抗とならず円滑に流通することになる。また、リングフィン３２４ｘを介して放熱することができ、放熱管３２３ｘ内の液体とその周辺の空気との熱交換がより一層効率良く行われる。
【０１６４】
したがって、本実施形態に係る静的除熱装置によれば、空気の流通方向で隣接する放熱管３２３ｘを当該空気の流通方向に対しオフセットとなる位置に配置したことで、上述の第十四実施形態に係る静的除熱装置と同様な作用効果を奏すると共に、複数の放熱管３２３ｘ間を空気が円滑に流通することになり、放熱管３２３ｘ内の液体と当該放熱管３２３ｘ近傍の空気との熱交換がより一層効率良く行われる。
【０１６５】
（第十七実施形態）
本発明の第十七実施形態に係る静的除熱装置について、図２６Ａおよび図２６Ｂに基づいて説明する。
本実施形態は、上述した第十四実施形態に係る静的除熱装置が具備する第２の熱交換器に抵抗板を追加したものであって、それ以外は上述の第十四実施形態に係る静的除熱装置と同一の機器を具備する。本実施形態では、上述の第十四実施形態に係る静的除熱装置が具備する機器と同じ機器には同一符号を付記している。
【０１６６】
本実施形態に係る静的除熱装置は、図２６Ａ及び図２６Ｂに示すように、第２の熱交換器４２０ｘを具備する。第２の熱交換器４２０ｘは、複数の放熱管１２３ｘの間に配置される抵抗板４２７ｘを複数備える。複数の抵抗板４２７ｘは、隣接する抵抗板４２７ｘが上下でオフセットとなる位置に配置される。また、抵抗板４２７ｘは、ガスの流通方向に対し面をなすように配置される。
【０１６７】
したがって、本実施形態に係る静的除熱装置によれば、第２の熱交換器４２０ｘが具備する複数の放熱管１２３ｘの間に抵抗板４２７ｘを複数配置し、隣接する抵抗板４２７ｘを高さ方向でオフセットとなる位置に配置したことにより、上述の第十四実施形態に係る静的除熱装置と同様な作用効果を奏すると共に、ダクト内に流入した空気が複数の放熱管１２３ｘの間を流通するときに、抵抗板４２７ｘによりその直進が妨げられて蛇行して進行することになり、複数の放熱管１２３ｘにおける上下方向全体に亘って接触することになる。その結果、放熱管１２３ｘ内の液体と当該放熱管１２３ｘ近傍の空気との熱交換がより一層効率良く行われる。
【０１６８】
（第十八実施形態）
本発明の第十八実施形態に係る静的除熱装置について、図２７に基づいて説明する。
【０１６９】
本実施形態に係る静的除熱装置は、図２７に示すように、原子炉や蒸気発生器など高温となる熱源をなす機器３２ｘが格納される原子炉格納容器３１ｘと、原子炉格納容器３１ｘ内に格納される熱交換器（蒸発器）５１０ｘとを具備する。熱交換器５１０ｘは、上ヘッダ５１１ｘと、上ヘッダ５１１ｘの下方に対向して配置される下ヘッダ５１２ｘと、上ヘッダ５１１ｘおよび下ヘッダ５１２ｘに連結する複数の吸熱管５１３ｘとを備える。
【０１７０】
上述の静的除熱装置は、原子炉格納容器３１ｘ内に格納され、内部に水などの液体５０１ｘを貯留する液体貯留タンク５４１ｘを備える。液体貯留タンク５４１ｘには、熱交換器５１０ｘの上ヘッダ５１１ｘおよび下ヘッダ５１２ｘが連結している。つまり、液体貯留タンク５４１ｘ内の液体５０１ｘは、下ヘッダ５１２ｘから熱交換器５１０ｘ内へ流通可能になっている。また、熱交換器５１０ｘで熱交換して生じた気体５０２ｘは、上ヘッダ５１１ｘから液体貯留タンク５４１ｘ内へ流通可能になっている。
【０１７１】
上述の静的除熱装置は、液体貯留タンク５４１ｘの側壁部５４１ｘａにおける天井板５４１ｘｂ近傍に連結し、原子炉格納容器３１ｘの外部へ延在する排気管５４２ｘを備える。排気管５４２ｘは、原子炉格納容器３１ｘの側壁部３１ｘａに形成された貫通孔３１ｘａａに挿通して配置される。排気管５４２ｘにおける原子炉格納容器３１ｘの外部には、安全弁５４３ｘが設けられる。
【０１７２】
このようにして構成された静的除熱装置の作動について以下に説明する。
まず、機器３２ｘが高温になると、それに伴い周辺の水蒸気を含む空気４ｘが暖められて機器３２ｘ周辺の空気４ｘに上昇流が生じると共に、熱交換器５１０ｘの吸熱管５１３ｘの近傍の空気４ｘが吸熱管５１３ｘ内部の液体５０１ｘとの熱交換により冷やされて吸熱管５１３ｘ近傍の空気４ｘに下降流が生じる。これにより、空気４ｘは、機器３２ｘ近傍で上昇し原子炉格納容器３１ｘの天井壁部３１ｘｂ近傍、側壁部３１ｘａ近傍を流通し、熱交換器５１０ｘ近傍で下降し、機器３２ｘ近傍へ流通することになる。つまり、原子炉格納容器３１ｘ内にて空気４ｘの対流が生じることになる。
【０１７３】
他方、熱交換器５１０ｘの吸熱管５１３ｘ内の液体５０１ｘが当該吸熱管５１３ｘ近傍の空気４ｘとの熱交換により暖められ高温となり蒸発して気体５０２ｘとなる。これにより、原子炉格納容器３１ｘの内部の雰囲気を除熱することになる。前記気体５０２ｘは、上ヘッダ５１１ｘから液体貯留タンク５４１ｘへ流通し、当該液体貯留タンク５４１ｘ内に貯留される液体５０１ｘにより冷やされて一部が液化される。前記気体５０２ｘの生成量が多い場合には、気体５０２ｘが液体貯留タンク５４１ｘから排気管５４２ｘに流通し、気体５０２ｘの生成量（気圧）に応じて安全弁５４３ｘが解放し、気体５０２ｘが外部に排気されることになる。また、熱交換器５１０ｘと液体貯留タンク５４１ｘが連通していることから、熱交換器５１０ｘで気体５０２ｘを生成し熱交換器５１０ｘ内の液体５０１ｘが減っても、液体貯留タンク５４１ｘ内の液体５０１ｘが熱交換器５１０ｘへ自動で補給されることになる。
【０１７４】
したがって、本実施形態に係る静的除熱装置によれば、原子炉格納容器３１ｘ内に熱交換器５１０ｘを格納すると共に、熱交換器５１０ｘの上ヘッダ５１１ｘおよび下ヘッダ５１２ｘと連結する液体貯留タンク５４１ｘを格納し、液体貯留タンク５４１ｘに連結し、原子炉格納容器３１ｘの外部に延在する排気管５４２ｘを設置すると共に、排気管５４２ｘの途中に安全弁５４３ｘを設けたことで、熱交換器５１０ｘで原子炉格納容器３１ｘ内の空気４ｘと熱交換して蒸発した気体５０２ｘを液体貯留タンク５４１ｘへ流通しその一部を液体貯留タンク５４１ｘ内の液体５０１ｘにより冷やして液化し、その残部を排気管５４２ｘを通じて系外に排気すると共に、液体貯留タンク５４１ｘから熱交換器５１０ｘへ液体５０１ｘを自動で補給することができる。このようにして液体５０１ｘを補給するため、当該液体５０１ｘを補給させるためのポンプ等の動的機器が不要であり、電源喪失時であっても原子炉格納容器３１ｘ内部の雰囲気を除熱することができる。
【０１７５】
排気管５４２ｘは系外へ排気を行う管となるため、循環方式のヒートパイプと比べて配管サイズを小さくすることができる。そのため、原子炉格納容器３１ｘの側壁部３１ｘａに形成された貫通孔３１ｘａａを、ヒートパイプを挿通する場合と比べて小さくすることができ、原子炉格納容器３１ｘの密閉構造の有用性を確保することができる。
【０１７６】
（第十九実施形態）
本発明の第十九実施形態に係る静的除熱装置について、図２８に基づいて説明する。
本実施形態は、上述した第十八実施形態に係る静的除熱装置が具備する液体貯留タンクに連結する液体供給管を追加したものであって、それ以外は上述の第十八実施形態に係る静的除熱装置と同一の機器を具備する。本実施形態では、上述の第十八実施形態に係る静的除熱装置が具備する機器と同じ機器には同一符号を付記している。
【０１７７】
本実施形態に係る静的除熱装置は、図２８に示すように、液体貯留タンク５４１ｘの側壁部５４１ｘａにおける底板部５４１ｘｃ近傍に連結し、原子炉格納容器３１ｘの外部へ延在する液体供給管５４４ｘを備える。液体供給管５４４ｘは、原子炉格納容器３１ｘの側壁部３１ｘａに形成された貫通孔３１ｘａｂに挿通して配置される。液体供給管５４４ｘにおける原子炉格納容器３１ｘの外部に流量調整弁５４５ｘが設けられる。このように液体供給管５４４ｘおよび流量調整弁５４５ｘを設けたことにより、液体貯留タンク５４１ｘ内の液体５０１ｘが減ると、その減量に応じて流量調整弁５４５ｘを開放し液体供給管５４４ｘを通じて液体貯留タンク５４１ｘに液体５０１ｘを供給することができる。これにより、液体貯留タンク５４１ｘ内の液体５０１ｘの量を一定に保持することができ、原子炉格納容器３１ｘの内部の雰囲気の除熱を継続して行うことができる。
【０１７８】
したがって、本実施形態に係る静的除熱装置によれば、液体貯留タンク５４１ｘに連結し、原子炉格納容器３１ｘの外部に延在する液体供給管５４４ｘを設置すると共に、液体供給管５４４ｘの途中に流量調整弁５４５ｘを設けたことで、上述の第５の実施形態に係る静的除熱装置と同様な作用効果を奏すると共に、液体貯留タンク５４１ｘの液体５０１ｘの量を一定に保持することができ、電源喪失時であっても原子炉格納容器３１ｘの内部の雰囲気の除熱を継続して行うことができる。
【０１７９】
なお、上述の第一〜第十九実施形態に係る静的除熱装置は、それぞれ他の実施形態に係る静的除熱装置に適用したり組み合わせたりすることも可能である。
【０１８０】
上述の第十八実施形態および第十九実施形態では、原子炉格納容器３１ｘに液体貯留タンク５４１ｘを格納した静的除熱装置について説明したが、原子炉格納容器の外部に液体貯留タンクを設置した静的除熱装置とすることも可能である。
【０１８１】
上記では、原子炉や蒸気発生器など高温となる熱源をなす機器を格納する原子炉格納容器を具備する原子カプラントに適用した静的除熱装置について説明したが、高温となる熱源をなす機器を収容する格納容器を具備する化学プラントなどに適用することも可能である。
【０１８２】
なお、上述した実施の形態において示した組立手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【０１８３】
１，１０１，１１１，２０１，３０１，４０１、５０１，６０１，７０１，８０１，９０１…流体冷却装置  １１，８１１…原子炉格納容器  １１Ａ…原子炉格納容器の内壁  １２…原子炉  １３…蒸気発生器  ２１，２２１，７２１，８２１，９２１…冷却塔  ２２，２２２，４２２，８２２，９２２…煙突部  ２３，２２３…冷却流入口（流入口）  ３１…建屋  ４１，５４１…蒸発器  ４２…第一接続管  ４３、２４３，７４３…凝縮器  ４４…第二接続管  １０３…第三接続管  １０４…第四接続管  １１２…免震装置  ３００…冷却ユニット  ４００，８００…断熱材料  ５００…蒸発伝熱管  ５１１…蒸発器入口ヘッダ  ５１２…蒸発器出口ヘッダ  ６００…蒸発フィン  ７１１…第一凝縮器  ７１２…第二凝縮器  ７０３…凝縮伝熱管  ７０４…凝縮フィン  ７０５…水平フィン  Ｗ…水（液体）  ８１０…煙突部の壁部  ９２５…仕切り部  ９２６…流路  １ｘ、２ｘ、４ｘ…空気  １１ｘ…原子炉格納容器  １２ｘ…機器  ２０ｘ…ダクト  ２１ｘ…収容室  ２２ｘ…垂直ダクト室  ３１ｘ…原子炉格納容器  ３２ｘ…機器  １０１ｘ…液体  １１０ｘ…第１の熱交換器  １１１ｘ…上ヘッダ  １１２ｘ…下ヘッダ  １１３ｘ…吸熱管  １２０ｘ…第２の熱交換器  １２１ｘ…上ヘッダ  １２２ｘ…下ヘッダ  １２３ｘ…放熱管  １３１ｘ…上ヘッダ連結配管  １３２ｘ…下ヘッダ連結配管  ２１０ｘ…第１の熱交換器  ２１１ｘ…上ヘッダ  ２１１ｘａ…第１の上ヘッダ  ２１１ｘｂ…第２の上ヘッダ  ２１２ｘ…下ヘッダ  ２１２ｘａ…第１の下ヘッダ  ２１２ｘｂ…第２の下ヘッダ  ２１３ｘ…吸熱管  ２１４ｘ…縦フィン  ２１５ｘ…上ヘッダ集合管  ２１６ｘ…下ヘッダ集合管  ３２０ｘ…第２の熱交換器  ３２１ｘ…上ヘッダ  ３２２ｘ…下ヘッダ  ３２３ｘ…放熱管  ３２４ｘ…リングフィン  ４２０ｘ…第２の熱交換器  ４２７ｘ…抵抗板  ５１０ｘ…熱交換器  ５１１ｘ…上ヘッダ  ５１２ｘ…下ヘッダ  ５１３ｘ…吸熱管  ５４１ｘ…液体貯留タンク  ５４２ｘ…排気管  ５４３ｘ…安全弁  ５４４ｘ…液体供給管  ５４５ｘ…流量調整弁
【図１】
0005871951.tif 000002
【図２】
0005871951.tif 000003
【図３】
0005871951.tif 000004
【図４】
0005871951.tif 000005
【図５】
0005871951.tif 000006
【図６】
0005871951.tif 000007
【図７】
0005871951.tif 000008
【図８】
0005871951.tif 000009
【図９】
0005871951.tif 000010
【図１０Ａ】
0005871951.tif 000011
【図１０Ｂ】
0005871951.tif 000012
【図１１Ａ】
0005871951.tif 000013
【図１１Ｂ】
0005871951.tif 000014
【図１１Ｃ】
0005871951.tif 000015
【図１２】
0005871951.tif 000016
【図１３】
0005871951.tif 000017
【図１４】
0005871951.tif 000018
【図１５】
0005871951.tif 000019
【図１６】
0005871951.tif 000020
【図１７】
0005871951.tif 000021
【図１８】
0005871951.tif 000022
【図１９】
0005871951.tif 000023
【図２０】
0005871951.tif 000024
【図２１】
0005871951.tif 000025
【図２２】
0005871951.tif 000026
【図２３】
0005871951.tif 000027
【図２４Ａ】
0005871951.tif 000028
【図２４Ｂ】
0005871951.tif 000029
【図２４Ｃ】
0005871951.tif 000030
【図２５Ａ】
0005871951.tif 000031
【図２５Ｂ】
0005871951.tif 000032
【図２６Ａ】
0005871951.tif 000033
【図２６Ｂ】
0005871951.tif 000034
【図２７】
0005871951.tif 000035
【図２８】
0005871951.tif 000036