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高田 昌二; 滝塚 貴和; 國富 一彦; Yan, X.; 皆月 功*
第31回ガスタービン定期講演会論文集, p.55 - 60, 2003/06
ヘリウムガス冷却高温ガス炉ガスタービン発電プラント(GTHTR300)の設計研究を行った。再生式閉サイクルにより、850
C,7MPaのタービン入口条件で45.8%の発電効率を得た。ターボマシンは、単軸,磁気軸受支持とした。タービン及び圧縮機は、各々93%,90%のポリトロープ効率を達成した。再生熱交換器は、プレートフィン型とした。効率が高く、安全性に優れた原子力発電プラントの成立性の見込みが得られた。本報告では、GTHTR300ターボ圧縮機の空力設計,動力変換系統設計及びターボ圧縮機の保守補修方針について報告する。なお、本件は文部科学省から原研への委託により実施している電源特会「核熱利用システム技術開発」の「高温発電システム」の内容に関するものである。
高田 昌二; 滝塚 貴和; 國富 一彦; Yan, X.; 片西 昌司; 小杉山 真一; 皆月 功*; 三好 保行*
日本原子力学会和文論文誌, 1(4), p.341 - 351, 2002/12
GTHTR300発電系設計では、経済性を高めるため、動力変換機器の高性能化,中間冷却器無サイクルの採用による物量低減を行った。タービンと圧縮機には3次元翼設計により、スラスト力を10kNに低減し、各々93.90%の高ポリトロープ効率を達成し、発電効率45.8%を得た。圧縮機ではサージマージン30%を得た。ターボマシンは横置とし、またダイヤフラムカップリングにより発電機とターボ圧縮機の振動絶縁を行い、磁気軸受負荷容量を低減しつつ軸系振動振幅をISO管理値75
m以下とした。熱交換器設計では、小型化・物量低減を行った。プレートフィン型再生熱交換器では1.2
1.2mmの正方フィンを採用し、温度効率95%を確保した。前置冷却器はローフィン管ヘリカルコイル型とした。本件は文部科学省から原研への委託により実施している電源特会「核熱利用システム技術開発」の「高温発電システム」の内容に関するものである。
武藤 康; 石山 新太郎; 猪亦 麻子*; 岸部 忠晴*; 皆月 功*; 松本 岩男*; Levet, F.*
Proceedings of ASME Turbo Expo 2001 (CD-ROM), 8 Pages, 2001/00
本報告は科学技術庁から原研に委託された「高温発電システムフィージビリティスタディ」の成果をまとめたものである。熱出力600MW、原子炉出口温度850
、圧力6MPaの高温ガス炉に接続するヘリウムガスタービン発電系統についての予備設計からの改良点につきまとめた。改良の目標はガスタービンロータのコンパクト化であり、タービンについては負荷係数とコード長さの変更により、圧縮機については詳細な応力解析によりコンパクト化に成功した。また軸系についても、磁気軸受の設計による改良を行い、高圧圧縮機とタービン間の軸受の削除及び発電機ロータの応答倍率の縮少に成功した。さらに、遠隔保守により、ガスタービンロータを収納容器から引抜き、検査の上、再組立できることを示した。これらの改良設計の結果、正味46%の高い熱効率の魅力的な設計概念を構築できた。
田中 利幸; 塩沢 周策; 大久保 実; 馬場 治; 皆月 功*; 秋定 俊裕*; 井上 登代一*; 山口 茂*
Proc. of the ASME Joint Int. Power Generation Conf., 0, 10 Pages, 1994/00
高温工学試験研究炉(HTTR)は、熱出力30MW、原子炉出口冷却材温度950Cの高温ガス炉型試験炉であり、将来の高温ガス炉技術基盤の確立と高度化及び種々の高温工学に関する先端的基礎研究を行うことを目的としている。HTTRは我が国初のHTGRであり、750C以上の冷却材を炉外に取り出す世界初の原子炉である。原子炉出口冷却材温度960Cを達成するために、HTTRの設計において種々の工夫を行った。燃料、原子炉停止系、補助冷却系、FP放出に対する多重障害等についての必要な安全対策もHTTRの設計に採用している。本報は、HTTRの設計について、特に原子炉出口温度950Cを達成するための工夫と安全上の考慮について記述したものである。また、HTTRの安全評価及び建設状況についても簡単に述べる。
寺田 敦彦; 島川 聡司; 柴田 大受; 塩沢 周策*; 皆月 功
no journal, ,
三菱重工と原子力エネルギー基盤連携センターに高温ガス炉要素技術開発特別チームを設置して、電気出力50MWのブロック型小型高温ガス炉(MHR-50)の設計に取り組んでいる。ブロック型高温ガス炉の炉心の課題の一つに、運転コスト低減につながる炉心燃料交換のための期間削減がある。この課題を解決する炉心の長寿命化を目指し、燃料体発熱密度や燃料コンパクトのウラン/黒鉛の配合比等をパラメータにして検討し、燃料体10段積みカラム(平均発熱密度3W/cc)を42カラム設置した炉心構成にすることにより約10年にわたり燃料を交換することなく運転が可能なことを明らかにした。
中川 繁昭; 國富 一彦; 橘 幸男; 寺田 敦彦; 皆月 功*; 小山 直*; 塚本 裕貴*
no journal, ,
原子力機構と三菱重工業とが連携し、概念の検討を進めている実用高温ガス炉(MHR-50/100is)の設計研究については、日本で初めての高温ガス炉であり、原子力機構の大洗研究開発センターに設置された高温工学試験研究炉(HTTR)の設計,建設,試験・運転で得られた知見を活かして炉心特性に関する評価検討を行った。得られた炉心特性に基づき、技術的成立性を判断するための代表的な事故事象について安全性に関する評価検討を行った。その結果、設計検討を行ったMHR-50/100isの2つのシステムのうち、代表的なシステムであるMHR-50isについて、炉心は3年間の燃焼が可能であり、燃焼度は平均52GWd/t(最高93GWd/t)に達するとの結果を得た。また、代表的な事故事象として、1次冷却設備二重管内管破損事故(加圧事故)、スタンドパイプ破損事故(反応度投入事故)等に対して原子炉の安全性が確保されることを確認した。
清水 克祐*; 皆月 功*; 大谷 知未*; 溝上 頼賢*; 小山 直*; 塚本 裕貴*; 國富 一彦; 橘 幸男; 寺田 敦彦
no journal, ,
三菱重工業と日本原子力研究開発機構とが連携し、平成21年より、高温ガス炉の特長(安全性,運転性,経済性,熱利用)を生かした実用高温ガス炉(MHR-50/100is)の設計研究を行っている。原子炉炉システムの開発理念は、HTTRで開発された技術及び既往技術を活用することによる開発リードタイムの短縮、投資リスクの低減から小型炉を志向した。加えて、小型炉の強みを活かして建設工期の短縮によるコスト低減を図った。本発表では、本実用高温ガス炉のプラント概念を中心に、開発の概要、小型高温ガス炉の市場性及びフィナンシャル分析による事業性について報告する。加えて、高温ガス炉で懸念される水浸入事故,反応度印加事故に対する耐性を有するシステムの概要を報告する。
