高温工学試験研究炉(HTTR)用中間熱交換器の開発

Development of intermediate heat exchanger for high temperature engineering test reactor

濱本 真平  ; 七種 明雄 ; 篠原 正憲 ; 橘 幸男 

Hamamoto, Shimpei; Saikusa, Akio; Shinohara, Masanori; Tachibana, Yukio

高温工学試験研究炉(HTTR)の中間熱交換器(IHX)は、HTTRの高温機器の1つであり、交換熱量10MWのHe/Heタイプの熱交換器である。ハステロイXRで作られている伝熱管のような内部構造物は、通常900C以上の高温で使用されており、1次系ヘリウムと2次系ヘリウムの間で原子炉圧力バウンダリを構成している。それらのクリープ荷重とクリープ疲労は、高温構造上設計指針に基づいて評価されている。IHXは、原子炉で使用される最初の高温熱交換器である。それゆえ、IHXを構成する重要な要素について一連の試験を実施した。本報では、(1)外圧クリープ座屈試験,(2)高温ヘッダ部構造試験,(3)伝熱管群振動試験,(4)伝熱管群伝熱流動試験,(5)伝熱管供用期間中検査、について、その目的と試験手順,結果を報告する。

The intermediate heat exchanger (IHX) of the High Temperature Engineering Test Reactor (HTTR) is one of the high temperature components of the HTTR and a helium-helium type heat exchanger with the heat capacity of 10 MW. The internal structures such as heat transfer tubes made of Hastelloy XR are used normally at the temperature higher than 900C. They compose the pressure boundary between the primary and secondary helium. Their creep strain and creep damage are evaluated based on the high temperature structural design guideline. The IHX is the first high temperature heat exchanger applied to the reactor. Therefore, Research and development works on the IHX were carried out to confirm the structural integrity of the IHX elements as follows. Experimental and analytical studies were carried out to confirm the structural integrity of the IHX as follows: (1) creep collapse of the tube against external pressure, (2) creep fatigue of the tube against thermal stress, (3) seismic behavior of the tube bundles, (4) thermal hydraulic behavior of the tube bundles and (5) in-service inspection technology of the tube. This report describes the objective and component tests procedure on the IHX and its results.