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公開番号2025013947
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-28
出願番号2024187094,2023558185
出願日2024-10-24,2021-03-23
発明の名称多孔質層を備えた熱交換器構成
出願人テラパワー, エルエルシー
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類G21D 1/00 20060101AFI20250121BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】冷却材の混合を抑制することが可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器は、高温流路、低温流路、及び高温流路と低温流路との間の多孔質層で形成される。熱交換器は、高温プレート及び低温プレートを有するプレート熱交換器であり、前記高温流路は、前記高温プレートの表面の第1ガイド流路として形成され、前記低温流路は、前記低温プレートの表面の第2ガイド流路として形成され、前記多孔質熱絶縁層は、前記高温プレートと前記低温プレートとの間に配置される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
原子炉用熱交換器であって：
高温流路；
前記高温流路から流体的に分離された低温流路；及び
前記高温流路と低温流路との間に配置された多孔質熱絶縁層であって、前記多孔質熱絶縁層は：
入口；
出口；及び
前記入口と前記出口との間の流体通路；を有し、
前記多孔質熱絶縁層は、前記流体通路を通って制御ガスを流すように構成され、前記制御ガスは、前記多孔質熱絶縁層の熱エネルギー伝達効率に影響を及ぼすように構成される、
多孔質熱絶縁層；を有し、
前記熱交換器は、高温プレート及び低温プレートを有するプレート熱交換器であり、前記高温流路は、前記高温プレートの表面の第１ガイド流路として形成され、前記低温流路は、前記低温プレートの表面の第２ガイド流路として形成され、
前記多孔質熱絶縁層は、前記高温プレートと前記低温プレートとの間に配置される、熱交換器。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記制御ガスは、第１流体、第２流体、又は両方の漏れ検出に使用される、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記制御ガスは、核分裂生成物又は放射化生成物を捕捉するために使用される、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記制御ガスは、トリチウムを捕捉する、
請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記制御ガスは、２つ以上のガスの混合物である、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記多孔質熱絶縁層の前記熱エネルギー伝達効率を変化させるために前記２つ以上のガスの前記混合物を変化させるように構成された混合制御をさらに含む、
請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記制御ガスは、アルゴン及びヘリウムを含む、
請求項５に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記多孔質熱絶縁層は、金属又は金属合金から形成され、開放細孔構造を規定する、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記多孔質熱絶縁層は、積層造形プロセスによって形成される、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記多孔質熱絶縁層は、前記高温流路から前記低温流路への熱エネルギー伝達効率を低下させる、
請求項１に記載の熱交換器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
熱交換器は、運転中の原子炉の炉心から二次流体への熱エネルギー伝達を可能にする装置であり、そこでは熱エネルギーが取得され、有用な目的に利用される。場合によっては、熱エネルギーは蒸気発生に利用され、これは蒸気タービンを介してなど発電に利用される。
続きを表示（約 1,400 文字）【０００２】
多くの場合、熱交換器は、熱交換器のコンポーネントに熱応力を引き起こす可能性がある大きな温度勾配にさらされる。温度勾配が十分に高い場合、熱応力は、２つの作動流体の混合を促進する漏れ引き起こす可能性がある。場合によっては、熱交換器を通過する２つの作動流体は、混合が許される場合好ましくない反応を示す可能性がある。
【０００３】
さらに、場合によっては、熱交換器を通過する作動流体が、作動流体の凍結温度より下の温度に達すると、それは凝固し始め、熱エネルギーを伝達する熱交換器の有効性を低下させる可能性がある。
【０００４】
熱交換器の周期的な熱応力に耐えるようにさらに強度を高め、２つ以上の作動流体の漏れ及び混合を抑制し、作動流体が凍結するのを抑制することによってなど、上記の問題が対処される場合利点になる。
【０００５】
これらの利点及びその他の利点は、以下の説明及び添付図を参照することによって明らかになる。
【発明の概要】
【０００６】
いくつかの実施形態によれば、原子炉で使用され得る熱交換器が記載される。熱交換器は、高温流路(hot flow channel)；高温流路から流体的に分離された低温流路(cold flow channel)；及び高温流路と低温流路との間に配置された多孔質熱絶縁層；を含む。多孔質熱絶縁層は、入口；出口；及び入口と出口との間の流体通路；を含み得；多孔質熱絶縁層は、流体通路を通って制御ガスを流すように構成され、制御ガスは、多孔質熱絶縁層の熱エネルギー伝達効率に影響を及ぼすように構成される。
【０００７】
場合によっては、制御ガスは第１流体、第２流体、又は両方の漏れ検出に使用される。言い換えると、高温流路又は低温流路に裂け目（breach）がある場合、制御ガスは制御ガスの出口流(exit stream)内の流体の存在について監視され得る。場合によっては、制御ガスは、例えばトリチウムなどの核分裂生成物又は放射化生成物(activation product)を捕捉する(captures)ために使用される。
【０００８】
制御ガスは２つ以上のガスの混合物であり得、混合制御が、多孔質熱絶縁層の熱エネルギー伝達効率を変化させるように２つ以上のガスの混合物を変化させるために提供され得る。場合によっては、制御ガスはアルゴンとヘリウムの混合物である。混合制御を、制御ガス内のアルゴンとヘリウムの割合を変化させるために使用することができ、これはまた制御ガスの熱伝導特性も変化させる。
【０００９】
いくつかの実施形態では、多孔質熱絶縁層は、金属又は金属合金で形成され、開放細孔(open pore)構造を規定する(defines)。代替的には、セラミック材料で形成され得る。多孔質熱絶縁層は、積層造形プロセス（additive manufacturing process）によって形成され得る。積層造形プロセスは、3Dプリント又は成形を含み得る。
【００１０】
場合によっては、多孔質熱絶縁層は、高温流路から低温流路への熱エネルギー伝達効率を低下させる。
（【００１１】以降は省略されています）

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