JP2564132B2 - 高速炉炉心構成要素のナトリウム除去処理設備 - Google Patents

高速炉炉心構成要素のナトリウム除去処理設備

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JP2564132B2 JP62085284A JP8528487A JP2564132B2 JP 2564132 B2 JP2564132 B2 JP 2564132B2 JP 62085284 A JP62085284 A JP 62085284A JP 8528487 A JP8528487 A JP 8528487A JP 2564132 B2 JP2564132 B2 JP 2564132B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高速炉プラントの炉心燃料集合体である炉
心構成要素に付着しているナトリウムを除去処理する設
備に関する。
(従来の技術) 高速炉プラントの炉心燃料集合体である炉心構成要素
は、使用後炉心容器から炉外中継槽に移され、さらに洗
浄槽で洗浄された後、水プールに移されて貯蔵される。
炉心構成要素を洗浄槽で洗浄してナトリウムを除去す
る方法としては、従来湿潤不活性ガス洗浄法と真空蒸発
法がある。
湿潤不活性ガス洗浄法は、第3図に示す如く洗浄槽で
ある収納容器1に炉心構成要素2を収納し、収納容器1
に設けた循環回路3に不活性ガスを送給し、途中加熱器
4にて加熱した後水蒸気を添加し、この混合ガスを収納
容器1中の炉心構成要素2に制御しながら吹き付けて、
付着しているナトリウムを、Na+H2O→NaOH+1/2H2反応
を利用して、水酸化ナトリウム(NaOH)に変換し、温度
上昇した混合ガスは、収納容器1から循環回路3に出
て、途中冷却器5にて冷却され、ミストトラップ6を経
て、混合ガス中に蒸散している水酸化ナトリウムが取り
除かれた後、ブロワ7にて送られ、加熱器4を経て加熱
され、再び収納容器1内の炉心構成要素2に吹き付け
て、付着しているナトリウムを水酸化ナトリウムに変換
する。
こうして混合ガスの循環により、炉心構成要素2に付
着しているナトリウムを完全に水酸化ナトリウムに変換
したならば、収納容器1内に純水を洗浄水回路8を通し
て循環水ポンプ9にて供給循環させて炉心構成要素2を
洗浄し、付着している水酸化ナトリウムを洗い落す。
真空蒸発法は、第4図に示す如く収納容器1内に炉心
構成要素2を収納し、収納容器1に設けた吸引回路10の
真空ポンプユニット11を駆動して収納容器1内の不活性
気体を吸引し、収納容器1内を真空にし、炉心構成要素
2に付着しているナトリウムを蒸発させ、ナトリウムト
ラップ13を経て気体に蒸散しているナトリウムが取り除
かれた後、真空ポンプユニット11より排気される。
こうして収納容器1内を真空にして、炉心構成要素2
に付着しているナトリウムを蒸発させるが、炉心構成要
素2に付着したナトリウムの量が多い場合には、蒸発処
理に時間がかかる為、大容量の真空槽12を一基又は複数
基設け、この中を予め真空にしておき、弁18を開いて収
納容器1を真空にして炉心構成要素2に付着しているナ
トリウムを蒸発させる操作を繰返し、多量のナトリウム
除去を行わせる場合もある。さらにこの場合には、炉心
構成要素自体崩壊熱を出している為、この真空蒸発操作
の合い間に炉心構成要素2の冷却が必要となり、循環ブ
ロワ15,ナトリウムトラップ16,ガス冷却器17を有する冷
却系を設けている。
(発明が解決しようとする問題点) ところが、前記湿潤不活性ガス洗浄法では、放射性物
質を含有する洗浄廃液が大量に発生し、この廃液処理の
為の設備費、運転費負担が大きい。
また前記の真空蒸発法では、炉心構成要素2の付着ナ
トリウム量が多い場合、蒸発処理に時間がかかり、設備
規模も大きくなる。
そこで本発明は、放射性廃棄物量を飛躍的に減少で
き、しかも能力良くナトリウムを分離除去できる高速炉
炉心構成要素のナトリウム除去処理設備を提供しようと
するものである。
(問題点を解決するため手段) 上記問題点を解決するための本発明の高速炉炉心構成
要素のナトリウム除去処理設備の一つは、炉心構成要素
を収納する収納容器に循環回路が付設され、この循環回
路には収納容器内に送られる不活性ガスを加熱するヒー
タと、収納容器内から排出されるナトリウム蒸気同伴の
不活性ガスを冷却するエコノマイザーと、エコノマイザ
ーから出るナトリウム蒸気同伴の不活性ガスを導入しナ
トリウム蒸気を凝縮分離するナトリウム分離器と、ナト
リウム分離器に付設されたナトリウム回収容器と、ナト
リウム分離器でナトリウム蒸気が分離された不活性ガス
を冷却するガスプレクーラーと、ガスプレクーラーで冷
却された不活性ガスを新規な不活性ガスと一緒に前記エ
コノマイザーの吸熱側を通して前記ヒータに送るブロワ
とが備えられ、且つ前記ヒータをバイパスするバイパス
回路が設けられると共に前記エコノマイザーの吸熱側の
下流にガス冷却器を備えたガス冷却回路が設けられてな
るものである。
本発明の高速炉炉心構成要素のナトリウム除去処理設
備の他の一つは、上記の高速炉炉心構成要素のナトリウ
ム除去処理設備に於いて、循環回路の途中のガスプレク
ーラーの上流に、ガスチラー、ナトリウムトラップ、真
空ポンプユニットを有する真空排気路を付設すると共
に、収納容器から前記ナトリウムトラップの上流までに
別途真空排気路を設けたことを特徴とするものである。
本発明のナトリウム除去処理設備に於いて使用する不
活性ガスは、N2,Ar,He等であり、純度は、いずれも99.9
99%以上で、酸素,水の濃度は1ppm以下が望ましい。
(実施例) 本発明の高速炉炉心構成要素のナトリウム除去処理設
備の一つの実施例を第1図によって説明する。21は使用
済の炉心燃料集合体である炉心構成要素22を収納する収
納容器である。収納容器21には循環回路23が付設され、
該循環回路23には、収納容器21に送られる不活性ガスを
加熱するヒーター25と、収納容器21内から排出されるナ
トリウム蒸気同伴の不活性ガスを冷却するエコノマイザ
ー26と、エコノマイザー26から出るナトリウム蒸気同伴
の不活性ガスを導入しナトリウム蒸気を凝縮分離するナ
トリウム分離器27と、ナトリウム分離器27に付設された
ナトリウム回収容器29と、ナトリウム分離器27でナトリ
ウム蒸気が分離された不活性ガスを冷却するガスプレク
ーラー30と、ガスプレクーラー30で冷却された不活性ガ
スを不活性ガス送給通路23aより送り込まれる新規な不
活性ガスと一緒に前記エコノマイザー26の吸熱側を通し
て前記ヒータ25に送る循環ガスブロワ24とが備えられて
いる。また、循環回路23には、前記ヒータ25をバイパス
するバイパス回路23bが設けられ、さらに前記エコノマ
イザー26の吸熱側の下流にガス冷却器31を備えたガス冷
却回路23cが設けられている。
このように構成されたナトリウム除去処理設備の操業
について説明すると、使用済の炉心燃料集合体である炉
心構成要素22を図示せぬ炉外中継槽から取り出して収容
容器21内に収納する。次に収納容器21に付設した循環回
路23の循環ガスブロワ24を駆動して、その上流で循環回
路23の途中に接続された不活性ガス送給通路23aより送
給された不活性ガスを、ヒータ25にて300〜500℃まで加
熱した上で収納容器21に送り込み、炉心構成要素22と接
触させ、その構造材表面に付着している金属ナトリウム
を蒸発させる。その際、構造材及び金属ナトリウムは約
600℃に加熱されている。ナトリウム蒸気は不活性ガス
と共に収納容器21より循環回路23に出て、先ずエコノマ
イザー26で冷却された後、ナトリウム分離器27に入って
冷伝熱面28により冷却されナトリウム蒸気が凝縮分離さ
れて、ナトリウム回収容器29に金属ナトリウムとして回
収される。分離された不活性ガスは、ガスプレクーラー
30により冷却され、循環ガスブロワ24により送られて前
記エコノマイザー26の吸熱側に入り、ナトリウム蒸気同
伴の不活性ガスの冷却に携わって温度上昇した後、ヒー
タ25に送られ、ここで300〜500℃まで加熱された上再び
収納容器21に送り込まれて、炉心構成要素22と接触し、
その構造材表面に付着している金属ナトリウムを蒸発さ
せる。以後、上記の高温不活性ガスの循環により、収納
容器21内の炉心構成要素22の構造材表面に付着している
金属ナトリウムは容易に蒸発し、ナトリウム分離器27で
ナトリウム蒸気が不活性ガスから凝縮分離されて、ナト
リウム回収容器29に金属ナトリウムとして回収される。
金属ナトリウムが蒸発し終えた炉心構成要素22は、収
納容器21より取り出す前に所定温度まで冷却される。冷
却はヒータ25による不活性ガスの加熱を止め、不活性ガ
スの循環回路23中のバルブを切換えて、ガス冷却器31を
通るガス冷却回路23cとヒータ25をバイパスするバイパ
ス回路23bを不活性ガスが通るようにする。その結果、
エコノマイザー26を出た不活性ガスはガス冷却器31を通
って冷却され、ヒータ25をバイパスするバイパス回路23
bを通って収納容器21に入る。ここで不活性ガスは炉心
構成要素22と接触し冷却する。温度が上昇した不活性ガ
スは収納容器21を出て循環回路23に入り、エコノマイザ
ー26の放熱側を通り、ナトリウム分離器27の冷伝熱面28
とガスプレクーラー30により冷却され、循環ガスブロワ
24により送られてエコノマイザー26の吸熱側に入る。エ
コノマイザー26を出た不活性ガスはガス冷却器31を通っ
て冷却され、ヒータ25をバイパスして収納容器21に入
る。ここで不活性ガスは炉心構成要素22と接触して冷却
する。以後、上記の冷却された不活性ガスの循環によ
り、炉心構成要素22が冷却される。
次に本発明の高速炉炉心構成要素のナトリウム除去処
理設備の他の一つの実施例を第2図によって説明する。
この実施例は第1図のナトリウム除去処理設備に於い
て、循環回路23の途中のガスプレクーラー30の上流に、
ガスチラー32,ナトリウムトラップ33,真空ポンプユニッ
ト34を有する真空排気路35を付設すると共に、収納容器
21から前記ナトリウムトラップ33の上流までに別途真空
排気路35′を設けたものである。
このように構成されたナトリウム除去処理設備の操業
について説明すると、炉心構成要素22に付着している金
属ナトリウムの蒸発、ナトリウム蒸気同伴の不活性ガス
のナトリウム分離器27での凝縮分離、ナトリウム回収容
器29への金属ナトリウムの回収、炉心構成要素22を収納
容器21から取り出す際の不活性ガスの冷却、循環による
炉心構成要素22の冷却等は、前記実施例と同じように行
われるが、この第2図の実施例では、炉心構成要素22に
付着している金属ナトリウムを蒸発させる高温不活性ガ
スの循環を一定時間行った後、真空ポンプユニット34を
駆動して収納容器1内のナトリウム蒸気を同伴した不活
性ガスを吸引し、エコノマイザー26で冷却し、ナトリウ
ム分離器27でナトリウム蒸気を凝縮分離し、ナトリウム
回収容器29に金属ナトリウムとして回収する。分離され
た低温の不活性ガスは真空排気路35に入り、ガスチラー
32で冷却され、ナトリウムトラップ33で残余のナトリウ
ム蒸気が取り除かれ、真空ポンプユニット34を経由して
排気される。そして、収納容器21の真空度が高くなった
時点でバルブを切換え、真空排気路35′を用いて収納容
器21だけを真空排気し、より真空度を高めて金属ナトリ
ウムの蒸発をさらに良好にする。このように真空吸引す
ることにより、収納容器21内の炉心構成要素22の構成材
表面に付着している金属ナトリウムは、高温かつ真空下
での蒸発となるので、より多く蒸発し、回収される。従
って、ナトリウムの除去率が向上する。
(発明の効果) 以上の説明で判るように本発明の高速炉炉心構成要素
のナトリウム除去処理設備によれば、高温の不活性ガス
を炉心構成要素に接触させてその構造材表面に付着して
いる金属ナトリウムを蒸発させ、そのナトリウム蒸気を
同伴した不活性ガスをナトリウム分離器に導入し、ナト
リウムを凝縮分離するので、能率良くナトリウムを炉心
構成要素より分離除去できるばかりではなく、金属ナト
リウムが蒸発し終えた炉心構成要素を収納容器より取り
出す際に、不活性ガスを冷却して収納容器に循環供給で
きるので、炉心構成要素を効率よく冷却できて炉心構成
要素を取り出すまでの時間を短縮できる。
特に本発明の特許請求の範囲2)の高速炉炉心構成要
素のナトリウム除去処理設備によれば、真空吸引を組み
合せた金属ナトリウムの蒸発を行うことができるので、
換言すれば真空下でのナトリウム蒸発率が1気圧下にお
ける蒸発率より100〜1000倍も大きいという事象を利用
できるので、速やかに炉心構成要素から金属ナトリウム
を効率よく除去できる。しかもこのナトリウム除去処理
設備では収納容器だけの真空吸引ができるので、真空ポ
ンプユニットの小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々本発明の高速炉炉心構成要素の
ナトリウム除去処理設備の実施例を示す図、第3図及び
第4図は夫々従来の高速炉炉心構成要素のナトリウム除
去処理設備を示す図である。 21……収納容器、22……炉心構成要素、23,23′……循
環回路、23a……不活性ガス供給通路、23b……バイパス
回路、23c……ガス冷却回路、24……循環ガスブロワ、2
5……ヒータ、26……エコノマイザー、27……ナトリウ
ム分離器、28……冷伝熱面、29……ナトリウム回収容
器、30……ガスプレクーラー、31……ガス冷却器、32…
…ガスチラー、33……ナトリウムトラップ、34……真空
ポンプユニット、35,35′……真空排気路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炉心構成要素を収納する収納容器に、循環
    回路が付設され、この循環回路には収納容器内に送られ
    る不活性ガスを加熱するヒータと、収納容器内から排出
    されるナトリウム蒸気同伴の不活性ガスを冷却するエコ
    ノマイザーと、エコノマイザーから出るナトリウム蒸気
    同伴の不活性ガスを導入しナトリウム蒸気を凝縮分離す
    るナトリウム分離器と、ナトリウム分離器に付設された
    回収容器と、ナトリウム分離器でナトリウム蒸気が分離
    された不活性ガスを冷却するガスプレクーラーと、ガス
    プレクーラーで冷却された不活性ガスを新規な不活性ガ
    スと一緒に前記エコノマイザーの吸熱側を通して前記ヒ
    ータに送るブロワとが備えられ、且つ前記ヒータをバイ
    パスするバイパス回路が設けられると共に前記エコノマ
    イザーの吸熱側の下流にガス冷却器を備えたガス冷却回
    路が設けられてなる高速炉炉心構成要素のナトリウム除
    去処理設備。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲1)項記載の高速炉炉心構
    成要素のナトリウム除去処理設備に於いて、循環回路の
    途中のガスプレクーラーの上流に、ガスチラー、ナトリ
    ウムトラップ、真空ポンプユニットを有する真空排気路
    を付設すると共に、収納容器から前記ナトリウムトラッ
    プの上流までに別途真空排気路を設けたことを特徴とす
    る高速炉炉心構成要素のナトリウム除去処理設備。
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