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論文

高温ガス炉ガスタービン発電システム(GTHTR300)の動力変換系統の設計

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$$^{circ}$$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。

論文

高圧ガス炉ガスタービン発電システム開発,1; 我が国における開発の現状

武藤 康; 宮本 喜晟; 田中 利幸

火力原子力発電, 50(9), p.1123 - 1130, 1999/09

高温ガス炉に閉サイクルガスタービンを接続することにより、高効率の原子力発電所になると期待できる。それゆえ、本プラントは地球温暖化問題を解決する有効な手段であり、科学技術庁の予算により原研においてフィージビリティスタディが開始された。本プラントの備える特徴、本スタディの成果である600Mwtプラントの設計及び試作した細密プレートフィン型再生熱交換器モデルの内容、将来の高性能化の可能性(原子炉出力ガス温度の上昇、高温FPフィルター、原子炉圧力容器温度、セラミックヘリウムガスタービン)、回転数を3倍にすることにより出力を1/20にするタービンの開発試験方法について述べる。

報告書

高温ガス炉間接ガスタービン発電システムのサイクル熱効率

武藤 康

JAERI-Tech 96-006, 86 Pages, 1996/02

JAERI-Tech-96-006.pdf:2.25MB

高温ガス炉(HTGR)と閉サイクルガスタービン(GT)を組合わせた発電システムにより約50%の高い熱効率を達成できる可能性がある。これには直接サイクル間接サイク及び間接複合サイクルの3つのシステム形式が考えられる。本報告書ではこの間接複合サイクルについて、機器接続や蒸気系圧力とサイクル熱効率との関係を検討した。この結果、機器接続にはPerfect Cascade TypeとSemi-Cascade Typeが考えられ、後者は更に、Case A、B、Cに分類できることを示し、これらについてサイクル熱効率が最も高くなる条件を明らかにした。更に、これらの中から、安全性及びプラント配置も考慮した場合に最適と考えられる3つのシステム構成案を提案した。

論文

高温ガス炉ガスタービンに関する課題と基本的対策

下村 寛昭

日本原子力学会誌, 38(10), p.803 - 813, 1996/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

高温ガス炉を熱源とする原子力ガスタービンの候補となる閉サイクルガスタービンについて、その利点ならびに実用されている解放サイクルガスタービンとの相違点と閉サイクル固有の問題を指摘するとともに、それらが熱効率等の性能に及ぼす影響を検討評価し、併せて設計パラメータへのヘリウムの影響を説明する。また、過去に旧西ドイツで実施された研究開発が不成功であった原因について考察し、その主要原因が閉サイクルガスタービンに特有な熱交換器等の圧力損失がもたらす圧縮機及びタービンの外部効率の低下にあることを種々の計算等から明らかにする。さらに、当面の作動流体と考えられるヘリウムのガスタービン特性等に対する得失を述べた後、外部効率低下を減少するための熱交換器の基本構造、軸受及び軸封技術等に対する研究開発の基本的方向を示すとともに、HTTRがガスタービン開発にも有用なデータを提供し得ることを述べた。

論文

高温ガス炉ガスタービン発電の技術的可能性

武藤 康; 羽田 一彦

動力・エネルギー技術の最前線 : シンポジウム講演論文集 1994, 0, p.311 - 316, 1994/00

出口温度950$$^{circ}$$C、熱出力450MWのモジュラー高温ガス炉と閉サイクルガスタービンサイクルを組み合わせることにより50%近い高熱効率の発電プラントを実現できると期待されている。高温ガス炉とガスタービンを直接接続するシステム(直接サイクル)では、ターボ機械へのFPのプレートアウトによる保守やガスタービン系統の機器を1つの圧力容器に収納する必要性といった難点があり、この解決等として間接サイクルや間接複合サイクルが提案されている。これらの3つのシステム形式の熱効率は、原子炉出入口温度、ターボ機械の断熱効率、再生熱交換器効率、IHXを含む熱交換器類の熱交換温度差に強く依存している。本報告では、これらの条件について検討し、標準的な値のケース、保守的な値のケース、及び将来の開発を見込んだケースを設定し、各システム形式の熱効率を求めることにより、これらの優劣についての検討を行った。

論文

高温ガス炉間接閉サイクルガスタービン発電システムの特性

武藤 康

日本機械学会第72期全国大会講演論文集,Vol. III, 0, p.649 - 651, 1994/00

出力450MW、出口温度950$$^{circ}$$Cの高温ガス炉に閉サイクルガスタービンシステムを組み合わせることにより、50%近い熱効率の地球環境保全に役立つシステムが得られる。この際ガスタービンを1次系につける直接サイクルと2次系につける間接サイクル、更に蒸気タービンも組み合わせた複合間接サイクルの3つの形式がある。これらについて達成可能な熱効率の値を求めた.特に複合間接サイクルについては、蒸気系の給水加熱器、ボイラ、主蒸気過熱器及び再熱器を熱源に接続する3つの方式について検討した。検討の結果、1次系にボイラを接続し、ガスタービンの排熱を主蒸気の過熱と再熱ならびに給水加熱に用いる複合間接サイクルが、中間熱交換器の大きさを原子炉圧力容器の2/3に抑え、原子炉入口温度も395$$^{circ}$$Cに抑え、かつ熱効率47%を達成できて最も良いことが分った。

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