Measurement of temperature response of intermediate heat exchanger in heat application system abnormal simulating test using HTTR

HTTRを用いた熱利用系異常模擬試験での中間熱交換器の温度変動の測定

小野 正人 ; 藤原 佑輔 ; 本多 友貴; 佐藤 博之  ; 島崎 洋祐 ; 栃尾 大輔 ; 本間 史隆; 澤畑 洋明 ; 飯垣 和彦 ; 高田 昌二

Ono, Masato; Fujiwara, Yusuke; Honda, Yuki; Sato, Hiroyuki; Shimazaki, Yosuke; Tochio, Daisuke; Homma, Fumitaka; Sawahata, Hiroaki; Iigaki, Kazuhiko; Takada, Shoji

日本原子力研究開発機構は、HTTRを用いて高温ガス炉の核熱利用に向けて研究開発を実施している。高温ガス炉を用いた核熱利用システムは、化学プラント会社の参入の簡素化や建設費の観点から非原子力級を基本として設計している。そのため、原子炉の運転中に異常事象が発生して運転を継続できる必要がある。HTTRを用いた熱利用系異常模擬試験は、中間熱交換器の過渡温度挙動のデータを得るために温度に着目し非核熱で実施した。中間熱交換器は熱利用系とHTTRをつなげる重要な機器である。試験では、ヘリウム冷却材温度はガス循環機によって120Cまで昇温され、熱移動に着目できる理想的な状況で実施された。試験は空気冷却器の流量を増加することによりヘリウムガスの温度を調節することで実施された。中間熱交換器の熱応答は調査され、伝熱管や伝熱促進板のような構成要素に対して、中間熱交換器の上部よりも下部の方が熱応答が遅いことが明らかとなった。この理由は、中間熱交換器の上部から下部に二次ヘリウムが流れるためと考えられえる。試験データは、安全評価コードのモデルを検証するために有益となるものである。

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has carried out research and developments towards nuclear heat utilization of High Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR) using High Temperature Engineering Test Reactor (HTTR). The nuclear heat utilization systems connected to HTGR will be designed on the basis of non-nuclear-grade standards in terms of easier entry for the chemical plant companies and the construction economics of the systems. Therefore, it is necessary that the reactor operations continue even if abnormal events occur in the systems. Heat application system abnormal simulating test with HTTR was carried out in non-nuclear heating operation to focus on the thermal effect in order to obtain data of the transient temperature behavior of the metallic components in the Intermediate Heat Exchanger (IHX). The IHX is the key components to connect the HTTR with the heat application system. In the test, the coolant helium gas temperature was heated up to 120C by the compression heat of the gas circulators in the HTTR under the ideal condition to focus on the heat transfer. The tests were conducted by decreasing the helium gas temperature stepwise by increasing the mass flow rate to the air cooler. The temperature responses of the IHX were investigated. For the components such as the heat transfer tubes and heat transfer enhancement plates of IHX, the temperature response was slower in the lower position in comparison with the higher position. The reason is considered that thermal load fluctuation is imposed in the secondary helium gas which flows from the top to the bottom in the heat transfer tubes of the IHX. The test data are useful to verify the numerical model of the safety evaluation code.