JP2001033600A - Liquid metal loop - Google Patents

Liquid metal loop

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JP2001033600A
JP2001033600A JP11201774A JP20177499A JP2001033600A JP 2001033600 A JP2001033600 A JP 2001033600A JP 11201774 A JP11201774 A JP 11201774A JP 20177499 A JP20177499 A JP 20177499A JP 2001033600 A JP2001033600 A JP 2001033600A
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liquid metal
pump
circulation pump
liquid
target
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Hideo Kadoi
日出雄 角井
Noriaki Anpo
則明 安保
Yasuyuki Miyauchi
康行 宮内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the height of liquid metal loop. SOLUTION: A target 1 of hollow structure which deuteron beam D can enter, a circulation pump 2 for sending liquid metal to the flow inlet 6 of the target 1, a quench tank 4 which connects to flow outlet 7 of the target 1, stores liquid metal and formes free liquid level 9, and a jet pump 10 of which suction port 11 is connected to the liquid metal storage part in the quench tank 4 and the delivery port 12 is connected to its suction port 8 of the circulation pump 2 are provided. Part of liquid metal delivered by the circulation pump 2 is sent to the jet fluid inlet 17, and by the jet flow, liquid metal is pushed out of the suction port 8 of the circulation pump 2 from the quench tank 4 and back pressure of the circulation pump 2 is recured so as to shorten the height of the liquid metal loop.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、中性子散乱施設に
用いる液体金属ループに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid metal loop used in a neutron scattering facility.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、中性子散乱施設に使用されてい
る液体金属ループの一例を示す系統図であり、この液体
金属ループは、重陽子ビームDが入射し得る中空構造の
ターゲット1と、該ターゲット1の下方に配置され且つ
液体リチウムLiを吐出する循環ポンプ2と、該循環ポ
ンプ2の吐出口5とターゲット1の流入口6との間に介
在し且つ液体リチウムLiを二次流体によって冷却する
熱交換器3と、前記ターゲット1の流出口7と循環ポン
プ2の吸引口8との間に介在し且つ液体リチウムLiを
貯留して自由液面9を形成させるクエンチタンク4とを
備え、ループ内を真空に保持している。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a system diagram showing an example of a liquid metal loop used in a neutron scattering facility. The liquid metal loop includes a target 1 having a hollow structure into which a deuteron beam D can enter, and A circulating pump 2 disposed below the target 1 and discharging liquid lithium Li; a circulating pump 2 interposed between a discharge port 5 of the circulating pump 2 and an inlet 6 of the target 1 to liquefy the liquid lithium Li by a secondary fluid; A heat exchanger 3 for cooling, and a quench tank 4 interposed between an outlet 7 of the target 1 and a suction port 8 of the circulation pump 2 for storing liquid lithium Li to form a free liquid surface 9 are provided. The inside of the loop is kept at a vacuum.

【0003】そして循環ポンプ2には、通電液体の流路
を横切るように大電流を通電し且つ液体流通方向及び通
電方向に対して直交する磁界を形成して通電液体を移動
させる電磁ポンプが用いられている。
As the circulating pump 2, there is used an electromagnetic pump which applies a large current across the flow path of the energizing liquid and moves the energizing liquid by forming a magnetic field perpendicular to the liquid flowing direction and the energizing direction. Have been.

【0004】図3に示す液体金属ループでは、液体リチ
ウムLiがターゲット1内に連続的に流通している状態
で、当該ターゲット1に重陽子ビームDが入射すると、
液体リチウムLiに重陽子が衝突する際の核破砕反応
(スポレーション反応)によって高速中性子が発生す
る。
In the liquid metal loop shown in FIG. 3, when liquid lithium Li is continuously flowing in the target 1 and the deuteron beam D is incident on the target 1,
Fast neutrons are generated by a spallation reaction (sporation reaction) when deuterons collide with liquid lithium Li.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した液
体金属ループでは、比重が小さい液体リチウムLiの自
由液面9が真空状態のクエンチタンク4に形成されるの
で、循環ポンプ2の吸引口8から自由液面9までの高さ
寸法を大きくして、循環ポンプ2の背圧を確保し、キャ
ビテーションの発生を抑制している。
In the liquid metal loop described above, the free liquid surface 9 of liquid lithium Li having a small specific gravity is formed on the quench tank 4 in a vacuum state. The height to the free liquid surface 9 is increased to secure the back pressure of the circulation pump 2 and to suppress the occurrence of cavitation.

【0006】このため、液体金属ループが設置される建
屋が高くなり、また、液体金属ループ内に充填すべき液
体リチウムLiの総量も多くなる。
Therefore, the building in which the liquid metal loop is installed becomes high, and the total amount of liquid lithium Li to be filled in the liquid metal loop also increases.

【0007】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、液体金属ループの高さを縮小することを目的として
いる。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to reduce the height of a liquid metal loop.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項1に記載の液体金属ループでは、重
陽子ビームが入射し得る中空構造のターゲットと、該タ
ーゲットの流入口に液体金属を送給する循環ポンプと、
前記ターゲットの流出口に連通し且つ液体金属を貯留し
て自由液面を形成させるクエンチタンクと、吸引口が前
記クエンチタンクの液体金属貯留部分に連通し且つ吐出
口が前記循環ポンプの吸引口に接続されたジェットポン
プとを備え、循環ポンプの吐出口から送出される液体金
属の一部をジェットポンプの噴射流体入口へ送給する管
路を設けている。
In order to achieve the above object, in the liquid metal loop according to the first aspect of the present invention, a target having a hollow structure into which a deuteron beam can enter and a liquid flowing into an inlet of the target are provided. A circulation pump for feeding metal,
A quench tank that communicates with the outlet of the target and stores liquid metal to form a free liquid surface; a suction port that communicates with a liquid metal storage portion of the quench tank and a discharge port that forms a suction port of the circulation pump; A jet pump connected to the circulation pump, and a pipeline for feeding a part of the liquid metal from the discharge port of the circulation pump to the injection fluid inlet of the jet pump.

【0009】また、本発明の請求項2に記載の液体金属
ループでは、本発明の請求項1に記載の液体金属ループ
の構成に加えて、循環ポンプの吐出口とジェットポンプ
の噴射流体入口との間に補助ポンプを介在させている。
In the liquid metal loop according to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the liquid metal loop according to the first aspect of the present invention, a discharge port of a circulation pump and an injection fluid inlet of a jet pump are provided. An auxiliary pump is interposed between the two.

【0010】本発明の請求項1に記載の液体金属ループ
では、循環ポンプが吐出する液体金属の一部を、ジェッ
トポンプの噴射流体入口へ送給させ、当該液体金属のジ
ェット流によって、クエンチタンクから循環ポンプの吸
引口へ液体金属を押し出し、循環ポンプの背圧を確保す
る。
In the liquid metal loop according to the first aspect of the present invention, a part of the liquid metal discharged from the circulating pump is supplied to the injection fluid inlet of the jet pump, and the quench tank is jetted by the liquid metal. The liquid metal is extruded from the pump to the suction port of the circulation pump to secure the back pressure of the circulation pump.

【0011】また、本発明の請求項2に記載の液体金属
ループでは、循環ポンプが吐出する液体金属の一部を、
補助ポンプを介してジェットポンプの噴射流体入口へ送
給させ、当該液体金属のジェット流によって、クエンチ
タンクから循環ポンプの吸引口へ液体金属を押し出し、
循環ポンプの背圧を確保する。
In the liquid metal loop according to a second aspect of the present invention, a part of the liquid metal discharged by the circulation pump is
The liquid metal is fed to the jet fluid inlet of the jet pump via the auxiliary pump, and the liquid metal is jetted from the quench tank to the suction port of the circulation pump by the jet flow of the liquid metal,
Secure the back pressure of the circulation pump.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例とともに説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は、本発明の液体金属ループの実施の
形態の一例であり、図中、図3と同一部分には同一符号
を付してある。
FIG. 1 shows an example of an embodiment of a liquid metal loop according to the present invention. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

【0014】この液体金属ループでは、クエンチタンク
4と循環ポンプ2との間にジェットポンプ10を配置し
て、ジェットポンプ10の吸引口11をクエンチタンク
4の液体リチウムLiを貯留している部分に連通させ、
また、ジェットポンプ10の吐出口12を循環ポンプ2
の吸引口8に接続している。
In this liquid metal loop, a jet pump 10 is disposed between the quench tank 4 and the circulation pump 2, and the suction port 11 of the jet pump 10 is connected to a portion of the quench tank 4 where liquid lithium Li is stored. To communicate,
Further, the discharge port 12 of the jet pump 10 is connected to the circulation pump 2
Is connected to the suction port 8.

【0015】更に、循環ポンプ2の吐出口5と熱交換器
3とを結ぶ管路13の途中に、バルブ14を備えた管路
15の上流端を接続し、該管路15の下流端を、前記ジ
ェットポンプ10に備えてあるノズル16の噴射流体入
口17に接続している。
Further, an upstream end of a pipe 15 provided with a valve 14 is connected to a middle of a pipe 13 connecting the discharge port 5 of the circulation pump 2 and the heat exchanger 3, and a downstream end of the pipe 15 is connected to the pipe 13. , Is connected to a jet fluid inlet 17 of a nozzle 16 provided in the jet pump 10.

【0016】上述した液体金属ループにおいては、循環
ポンプ2を作動させると、クエンチタンク4に貯留され
ている液体金属の液体リチウムLiが、クエンチタンク
4からジェットポンプ10を通って循環ポンプ2の吸引
口8に吸引される。
In the above-described liquid metal loop, when the circulating pump 2 is operated, the liquid lithium Li of the liquid metal stored in the quench tank 4 is sucked from the quench tank 4 through the jet pump 10 by the circulating pump 2. It is sucked into the mouth 8.

【0017】そして、循環ポンプ2で加圧されることに
より、循環ポンプ2の吐出口5から吐出され、管路13
を通って熱交換器3に入り、二次流体と熱交換して冷却
された後、ターゲット1の流入口6から流出口7に向け
て連続的に流通してクエンチタンク4に戻ることにな
る。
Then, by being pressurized by the circulation pump 2, it is discharged from the discharge port 5 of the circulation pump 2,
After passing through the heat exchanger 3 and cooled by exchanging heat with the secondary fluid, the target 1 continuously flows from the inlet 6 to the outlet 7 and returns to the quench tank 4. .

【0018】一方、バルブ14を開いておくことによ
り、循環ポンプ2の吐出口5と熱交換器3とを接続して
いる管路13を通る液体リチウムLiの一部が管路15
に流入し、ジェットポンプ10に備えてあるノズル16
の噴射流体入口17に送給される。
On the other hand, by opening the valve 14, a part of the liquid lithium Li passing through the pipe 13 connecting the discharge port 5 of the circulation pump 2 and the heat exchanger 3 is
To the nozzle 16 provided in the jet pump 10
Is supplied to the injection fluid inlet 17.

【0019】噴射流体入口17に送給された液体リチウ
ムLiは、ノズル16からジェットポンプ10の吐出口
12に向かって高速で噴出し、それによってジェットポ
ンプ10の吸引口11側に生ずる負圧によりクエンチタ
ンク4に貯留されている液体リチウムLiを吸い込む。
The liquid lithium Li supplied to the injection fluid inlet 17 is ejected at high speed from the nozzle 16 toward the discharge port 12 of the jet pump 10, and thereby the negative pressure generated on the suction port 11 side of the jet pump 10 is generated. The liquid lithium Li stored in the quench tank 4 is sucked.

【0020】そして、ノズル16から噴出した液体リチ
ウムLiとジェットポンプ10の吸引口11から吸い込
まれた液体リチウムLiとはジェットポンプ10内で混
合して運動エネルギーが付与され、高い圧力になってジ
ェットポンプ10の吐出口12から循環ポンプ2の吸引
口8に押し出される。
Then, the liquid lithium Li ejected from the nozzle 16 and the liquid lithium Li sucked from the suction port 11 of the jet pump 10 are mixed in the jet pump 10 to give kinetic energy, and become high pressure to form the jet. It is pushed out from the discharge port 12 of the pump 10 to the suction port 8 of the circulation pump 2.

【0021】このため、循環ポンプ2には高い背圧が確
保されるようになり、循環ポンプ2の吸引口8から自由
液面9までの高さを低くしても、循環ポンプ2にキャビ
テーションが発生することがない。
For this reason, a high back pressure is ensured in the circulation pump 2, and even if the height from the suction port 8 of the circulation pump 2 to the free liquid surface 9 is reduced, cavitation occurs in the circulation pump 2. Does not occur.

【0022】図2は、本発明の液体金属ループの実施の
形態の他の例を示す系統図であり、図中、図1と同一部
分には同一符号を付してある。
FIG. 2 is a system diagram showing another embodiment of the liquid metal loop according to the present invention. In the drawing, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0023】この液体金属ループでは、循環ポンプ2の
吐出口5から吐出される液体リチウムLiの一部をジェ
ットポンプ10に備えてあるノズル16の噴射流体入口
17に送給する管路15の途中に、循環ポンプ2の吐出
口5からノズル16の噴射流体入口17に向けて液体リ
チウムLiを加圧して送給する補助ポンプ18を介在さ
せている。
In this liquid metal loop, a part of the liquid lithium Li discharged from the discharge port 5 of the circulation pump 2 is supplied to a jet fluid inlet 17 of a nozzle 16 provided in the jet pump 10 in the middle of a pipe 15. Further, an auxiliary pump 18 for pressurizing and supplying the liquid lithium Li from the discharge port 5 of the circulation pump 2 to the injection fluid inlet 17 of the nozzle 16 is interposed.

【0024】これによって、管路15に流入した液体リ
チウムLiは、補助ポンプ18により加圧されてノズル
16の噴射流体入口17に送給されるため、ノズル16
からジェットポンプ10の吐出口12に向かって噴出す
る液体リチウムLiの勢いが増大し、ジェットポンプ1
0の吐出口12から循環ポンプ2の吸引口8に押し出さ
れる液体リチウムLiの圧力が高くなる。
As a result, the liquid lithium Li that has flowed into the pipe 15 is pressurized by the auxiliary pump 18 and is supplied to the jet fluid inlet 17 of the nozzle 16.
Of the liquid lithium Li ejected from the jet pump 10 toward the discharge port 12 of the jet pump 10,
The pressure of the liquid lithium Li pushed out from the zero discharge port 12 to the suction port 8 of the circulation pump 2 increases.

【0025】従って、少ない量の液体リチウムLiを管
路15に流すだけで、循環ポンプ2に高い背圧を確保す
ることが可能になる。
Therefore, it is possible to secure a high back pressure in the circulation pump 2 only by flowing a small amount of liquid lithium Li through the pipe 15.

【0026】なお、本発明の液体金属ループは、上述し
た実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において変更を加え得ることは
勿論である。
It should be noted that the liquid metal loop of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be modified without departing from the gist of the present invention.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液体金属
ループによれば、下記のような種々の優れた効果を奏し
得る。
As described above, according to the liquid metal loop of the present invention, the following various excellent effects can be obtained.

【0028】(1)本発明の請求項1あるいは請求項2
に記載の液体金属ループのいずれにおいても、ジェット
ポンプを用いているので、液体金属ループの高さを縮小
しても循環ポンプの背圧を確保してキャビテーションの
発生を抑制することが可能なため、液体金属ループを設
置する建屋を低くし、液体金属ループ内に充填すべき液
体金属の総量を少なくして安価な設備にすることができ
る。
(1) Claim 1 or Claim 2 of the present invention
In any of the liquid metal loops described in the above, since the jet pump is used, even if the height of the liquid metal loop is reduced, it is possible to secure the back pressure of the circulation pump and suppress the occurrence of cavitation. In addition, the building in which the liquid metal loop is installed can be made lower, and the total amount of liquid metal to be filled in the liquid metal loop can be reduced, thereby making it possible to make the equipment cheaper.

【0029】(2)本発明の請求項2に記載の液体金属
ループにおいては、補助ポンプを用いているので、循環
ポンプの背圧を確保することが一層容易になる。
(2) In the liquid metal loop according to the second aspect of the present invention, since the auxiliary pump is used, it becomes easier to secure the back pressure of the circulation pump.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の液体金属ループの実施の形態の一例を
示す系統図である。
FIG. 1 is a system diagram showing an example of an embodiment of a liquid metal loop of the present invention.

【図2】本発明の液体金属ループの実施の形態の他の例
を示す系統図である。
FIG. 2 is a system diagram showing another example of the embodiment of the liquid metal loop of the present invention.

【図3】従来の液体金属ループの一例を示す系統図であ
る。
FIG. 3 is a system diagram showing an example of a conventional liquid metal loop.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ターゲット 2 循環ポンプ 4 クエンチタンク 5 吐出口 6 流入口 7 流出口 8 吸引口 9 自由液面 10 ジェットポンプ 11 吸引口 12 吐出口 15 管路 17 噴射流体入口 18 補助ポンプ D 重陽子ビーム Li 液体リチウム(液体金属) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Target 2 Circulation pump 4 Quench tank 5 Discharge port 6 Inflow port 7 Outlet port 8 Suction port 9 Free liquid surface 10 Jet pump 11 Suction port 12 Discharge port 15 Pipeline 17 Injection fluid inlet 18 Auxiliary pump D Deuteron beam Li Liquid lithium (Liquid metal)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮内 康行 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリ ングセンター内 Fターム(参考) 2G085 AA20 BA17 BE10  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Yasuyuki Miyauchi 1 Shin-Nakahara-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Ishikawashima Harima Heavy Industries, Ltd. Yokohama Engineering Center F-term (reference) 2G085 AA20 BA17 BE10

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重陽子ビームが入射し得る中空構造のタ
ーゲットと、該ターゲットの流入口に液体金属を送給す
る循環ポンプと、前記ターゲットの流出口に連通し且つ
液体金属を貯留して自由液面を形成させるクエンチタン
クと、吸引口が前記クエンチタンクの液体金属貯留部分
に連通し且つ吐出口が前記循環ポンプの吸引口に接続さ
れたジェットポンプとを備え、循環ポンプの吐出口から
送出される液体金属の一部をジェットポンプの噴射流体
入口へ送給する管路を設けたことを特徴とする液体金属
ループ。
1. A target having a hollow structure into which a deuteron beam can enter, a circulating pump for feeding liquid metal to an inlet of the target, and a liquid metal communicating with an outlet of the target and storing the liquid metal for free. A quench tank for forming a liquid surface; and a jet pump having a suction port communicating with the liquid metal storage portion of the quench tank and a discharge port connected to the suction port of the circulating pump. A liquid metal loop provided with a conduit for feeding a part of the liquid metal to be supplied to an injection fluid inlet of a jet pump.
【請求項2】 循環ポンプの吐出口とジェットポンプの
噴射流体入口との間に補助ポンプを介在させた請求項1
に記載の液体金属ループ。
2. An auxiliary pump is interposed between a discharge port of a circulation pump and an injection fluid inlet of a jet pump.
A liquid metal loop according to claim 1.
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