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FBRプラントに係わる熱電変換システムの検討; EVST排熱有効利用システムの検討

Study on Thermal Electric Conversion System for FBR Plant; Investigation for effective EVST waste heat recovery system

蔵田 親利*; 前川 勇*

Kurata, Chikatoshi*; Maekawa, Isamu*

既存の原子力発電所、特に、高温システムの代表例であるナトリウム冷却FBRから排出される未利用の熱エネルギーを再利用することは、近年の環境負荷低減やプラント高効率化の観点から今後クローズアップされる重要な課題である。熱電変換システムは、温度差さえあれば発電することができ、これまで宇宙、軍事等の特殊用途において多く実用化され、その信頼性、保守性等に実績を持ち、最近の素子開発についても進展がみられている。本研究では、高速増殖原型炉「もんじゅ」における排熱有効利用システムとして、炉外燃料貯蔵槽(EVST)冷却系へ熱電素子を適用することにより、冷却機能を維持しながら併せて電力を得るシステムについて検討した。熱電素子としては、従来の半導体系熱電素子に比べて、環境調和性が高く安価で大量供給できる新型鉄系熱伝素子を使い、冷却系各機器に適用する場合の時間あたりの交換熱量と発電電力を算出し、機器サイジングやコストについても具体的に検討を行った。得られた成果は以下のように纏められる。(1)EVSTのNa冷却系の発電電力は、クーラ冷却ファンのモータ動力7.5kWより一桁少ない量である。しかし、鉄系鉄系鉄系熱電素子のゼーベック係数と熱伝導率の改善が行われれば、クーラ冷却ファンの運動動力をカバーできる可能性がある。(2)熱電素子を取り付けたNa冷却系からの放散熱量は、Na冷却機能を維持するに必要な量をカバーしている。(3)クーラ本体に熱電素子を取り付けるには、配管ピッチの変更が必要であり、熱交換器全体の作り変えを要する。また、連絡配管に熱電素子を取り付ける場合は、室内温度の上昇を押さえるための換気対策が必要である。(4)熱電モジュールの取り付け総コストは非常に高くなり、経済性は良くない。

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