JP2781423B2 - Device for removing and collecting hydrogen in liquid metal - Google Patents
Device for removing and collecting hydrogen in liquid metalInfo
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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、液体金属中の水素除去・捕集装置に係り、
特に液体ナトリウム（以下、ナトリウムを「Na」とい
う。）等の液体金属中から水素を容易に分離し、除去す
るために好適な水素除去・捕集装置に関する。The present invention relates to an apparatus for removing and collecting hydrogen in liquid metal,
Particularly, the present invention relates to a hydrogen removing / collecting device suitable for easily separating and removing hydrogen from liquid metal such as liquid sodium (hereinafter, sodium is referred to as “Na”).
［従来の技術］ 原子炉の二次Na系には、蒸気発生器の伝熱管壁を通し
て多量の水素が混入して来る。この二次Na系のNa中から
水素を除去するには、従来技術ではコールドトラップに
よって行っていた。このコールドトラップは、容器に金
属メッシュを充填したもので、Na中の水素をNa水素化物
として金属メッシュに析出させ、Na中から除去する方式
である。この方式では、水素化物の捕獲が進むに従って
金属メッシュが目詰まりを起こすため、再生の方法を講
ずるか、コールドトラップを新しいものと交換する必要
があった。[Prior Art] A large amount of hydrogen is mixed into a secondary Na system of a nuclear reactor through a heat transfer tube wall of a steam generator. In the prior art, a cold trap was used to remove hydrogen from the secondary Na-based Na. In this cold trap, a container is filled with a metal mesh, and hydrogen in Na is precipitated on the metal mesh as Na hydride and removed from the Na. In this method, the metal mesh becomes clogged as the hydride capture proceeds, so it was necessary to take a regeneration method or replace the cold trap with a new one.
また、従来コールドトラップ方式のほかに、特開昭63
−156507号公報に記載のように、容器へ水素吸蔵合金製
メッシュを充填し、Na中の水素を捕獲しようとするもの
が提案されている。水素の捕獲機構は、液体Naと水素吸
蔵合金を直接接触させて金属水素化物（MH）として水素
を捕獲するものであるが、MHはNa中の水素の存在形態で
ある水素化Na（NaH）より分解圧を小さくしなければな
らず、かつNaとの共存性のよい水素吸蔵合金を開発する
必要がある。In addition to the conventional cold trap method,
As described in -156507, a container in which a mesh made of a hydrogen storage alloy is filled in a container to capture hydrogen in Na has been proposed. The mechanism for capturing hydrogen is to directly contact liquid Na with a hydrogen storage alloy to capture hydrogen as metal hydride (MH), where MH is hydrogenated Na (NaH), which is the form of hydrogen in Na It is necessary to further reduce the decomposition pressure and develop a hydrogen storage alloy having good compatibility with Na.
［発明が解決しようとする課題］ 原子炉の冷却材として製造，販売されているNa中に存
在する水素，酸素などの不純物の濃度は、水素が0.5pp
m、酸素が5ppm程度であり、このNaを各種試験装置およ
び原子炉プラントなどに用いる場合、Naの純度管理は従
来技術ではNa中の不純物の飽和溶解度を利用して析出捕
獲するコールドトラップと称する装置を用いて行ってい
た。しかし、原子炉プラントでは二次Na系に蒸気発生器
の伝熱管壁から水素が拡散して来るので、この水素によ
りコールドトラップは直ぐ詰まってしまう。このため、
コールドトラップの大型化が要求されるが、前述したよ
うに、コールドトラップの温度の制御性、不純物の捕獲
効率、および大型化によるコスト高となることなどの問
題がある。[Problems to be Solved by the Invention] The concentration of impurities such as hydrogen and oxygen present in Na manufactured and sold as a coolant for a nuclear reactor is 0.5pp.
m, oxygen is about 5 ppm, and when this Na is used for various test equipment and nuclear reactor plants, the purity control of Na is called a cold trap that precipitates and captures using the saturation solubility of impurities in Na in the conventional technology. This was done using an apparatus. However, in a nuclear reactor plant, hydrogen diffuses into the secondary Na system from the heat transfer tube wall of the steam generator, and this hydrogen immediately blocks the cold trap. For this reason,
Although it is required to increase the size of the cold trap, as described above, there are problems such as the controllability of the temperature of the cold trap, the efficiency of capturing impurities, and the increase in cost due to the increase in size.
このようなことから、コールドトラップに所定量の不
純物を捕獲後は、再生かまたは新しいコールドトラップ
と交換することが考えられている。For this reason, after trapping a predetermined amount of impurities in the cold trap, it is considered to regenerate or replace the cold trap with a new one.
ここで、大型の原子炉プラントを例にして述べる。蒸
気発生器の全伝熱管のNa接液表面積を約3000m2とし、原
子炉プラントを30年間運転するものとして試算すると、
二次Na系に拡散，混入して来る水素量は約1300kg,容積
に換算すると約35m3（NaH換算）となる。Here, a large reactor plant will be described as an example. When the Na wetted surface area of the entire heat transfer tube of the steam generator to about 3000 m 2, to estimate the reactor plant as being operated for 30 years,
The amount of hydrogen diffused and mixed into the secondary Na system is about 1300 kg, which is about 35 m 3 (converted to NaH) when converted to volume.
例えば、不純物捕獲部容積が1m3のコールドトラップ
を設置するとした場合、コールドトラップで水素と同時
に捕獲されるNa中の酸素などの不純物を無視しても、全
水素を捕獲するには30年間で合計35基のコールドトラッ
プが必要となる。For example, if the impurity trapping unit volume was installed a cold trap of 1 m 3, even ignoring impurities such as oxygen in the Na trapped simultaneously with hydrogen in the cold trap, in 30 years to capture all hydrogen A total of 35 cold traps will be required.
したがって、コールドトラップの設備費、運転，操業
費とも増大するという問題があった。Therefore, there has been a problem that the equipment cost, operation and operation costs of the cold trap increase.
本発明の第１の目的は、コールドトラップを用いるこ
となく、簡易な設備で液体Na等の液体金属中から水素を
効率よく拡散，分離し、除去し得る液体金属中の水素除
去・捕集装置を提供することにある。A first object of the present invention is to provide a device for removing and collecting hydrogen in a liquid metal, which can efficiently diffuse, separate, and remove hydrogen from a liquid metal such as liquid Na with a simple facility without using a cold trap. Is to provide.
本発明の第２の目的は、液体金属中から水素をより一
層効率よく拡散，分離し得る液体金属中の水素除去・捕
集装置を提供することにある。A second object of the present invention is to provide an apparatus for removing and collecting hydrogen in liquid metal, which can diffuse and separate hydrogen from liquid metal more efficiently.
本発明の第３の目的は、液体金属中から水素をより一
層的確に分離，除去し得る液体金属中の水素除去・捕集
装置を提供することにある。A third object of the present invention is to provide a device for removing and collecting hydrogen in liquid metal which can more accurately separate and remove hydrogen from liquid metal.
本発明の第４の目的は、運転時の水素貯蔵容器の水素
吸入側の圧力が適正になるように、調節可能な液体金属
中の水素除去・捕集装置を提供することにある。A fourth object of the present invention is to provide a device for removing and collecting hydrogen in liquid metal, which can be adjusted so that the pressure on the hydrogen suction side of the hydrogen storage container during operation is appropriate.
本発明の第５の目的は、水素拡散膜が破損したとき
に、水素の導管側への液体金属の流入を遮断し得る液体
金属中の水素除去・捕集装置を提供することにある。A fifth object of the present invention is to provide an apparatus for removing and collecting hydrogen in liquid metal, which can block the flow of liquid metal to the conduit side of hydrogen when the hydrogen diffusion film is broken.
［課題を解決するための手段］ 本発明においては、液体金属を流す配管内に、液体金
属中の水素を拡散，分離する水素拡散膜を設置し、この
水素拡散膜に、拡散，分離された水素の導管を介し、水
素吸蔵金属を封入した水素貯蔵容器を接続するととも
に、前記拡散，分離された水素を前記水素貯蔵容器に積
極的に導入する水素導入手段を設け、これにより第１の
目的が達成される。[Means for Solving the Problems] In the present invention, a hydrogen diffusion film for diffusing and separating hydrogen in the liquid metal is provided in a pipe through which the liquid metal flows, and the hydrogen diffusion film is diffused and separated into the hydrogen diffusion film. A hydrogen storage means in which a hydrogen storage metal is sealed is connected through a hydrogen conduit, and hydrogen introducing means for positively introducing the diffused and separated hydrogen into the hydrogen storage vessel is provided. Is achieved.
しかも、前記水素拡散膜は、液体金属流路と水素の拡
散，分離部とを有する格子状に形成してあることによ
り、また液体金属流路と水素の拡散，分離部とを有する
ハニカム構造としたことにより、さらに中空円筒状に形
成してあることにより、第２の目的が達成される。Moreover, since the hydrogen diffusion film is formed in a lattice shape having a liquid metal flow path and a hydrogen diffusion / separation part, the hydrogen diffusion film has a honeycomb structure having a liquid metal flow path and a hydrogen diffusion / separation part. Thus, the second object is achieved by further forming the hollow cylindrical shape.
また、本発明においては、前記水素貯蔵容器に減圧下
で水素を吸蔵する水素吸蔵金属を封入し、前記水素貯蔵
容器の排気側に水素導入手段として、真空ポンプを設け
たことにより、第３の目的が達成される。Further, in the present invention, a hydrogen storage metal for storing hydrogen under reduced pressure is sealed in the hydrogen storage container, and a vacuum pump is provided as a hydrogen introduction means on the exhaust side of the hydrogen storage container, whereby the third aspect is provided. Objective is achieved.
さらに、本発明においては、前記水素貯蔵容器の水素
吸入側に圧力調節計を設け、この圧力調節系に連動し
て、液体金属中の水素の拡散，捕集速度を制御する制御
機器を配備したことにより、第４の目的が達成される。Further, in the present invention, a pressure controller is provided on the hydrogen suction side of the hydrogen storage container, and a control device for controlling the diffusion and collection speed of hydrogen in the liquid metal is provided in conjunction with the pressure control system. Thereby, the fourth object is achieved.
またさらに、本発明においては、前記水素拡散膜にお
ける水素取り出し側に、液体金属漏洩検出計を設け、こ
の液体金属漏洩検出計により検出された液体金属の漏洩
が設定値を超えたときに、少なくとも水素の導管を閉鎖
する制御機器を配備したことにより、第５の目的が達成
される。Still further, in the present invention, a liquid metal leak detector is provided on the hydrogen extraction side of the hydrogen diffusion film, and when the leak of the liquid metal detected by the liquid metal leak detector exceeds a set value, at least, The fifth object is achieved by providing a control device for closing the hydrogen conduit.
［作用］ 本発明では、前述の如く、液体金属を流す配管内に、
例えばニッケル（Ni）製の水素拡散膜が設置されている
ので、この水素拡散膜により、液体金属中の水素を拡
散，分離する。前記液体金属中から分離された水素は、
水素拡散膜に設けられた導管を経て水素貯蔵容器に送り
込まれる。[Action] In the present invention, as described above, in the pipe through which the liquid metal flows,
For example, since a hydrogen diffusion film made of nickel (Ni) is provided, hydrogen in the liquid metal is diffused and separated by the hydrogen diffusion film. Hydrogen separated from the liquid metal,
It is sent to a hydrogen storage container via a conduit provided in the hydrogen diffusion membrane.
前記水素貯蔵容器の内部には、例えばFeTi系合金等の
水素吸蔵金属が封入されている。また、拡散，分離され
た水素を前記水素貯蔵容器に積極的に導入する水素導入
手段が設けられている。A hydrogen storage metal such as an FeTi alloy is sealed in the hydrogen storage container. Further, there is provided a hydrogen introducing means for positively introducing the diffused and separated hydrogen into the hydrogen storage container.
その結果、前記水素導入手段により、前記導管から水
素貯蔵容器に水素が積極的に送り込まれる。As a result, hydrogen is actively sent from the conduit to the hydrogen storage container by the hydrogen introduction means.
そして、水素貯蔵容器に送り込まれた水素は、水素吸
蔵金属に吸蔵され、捕集される。Then, the hydrogen sent to the hydrogen storage container is occluded by the hydrogen occlusion metal and collected.
したがって、本発明ではコールドラップを用いること
なく、簡易な設備で液体金属中から水素を効率よく分離
し、除去することができ、しかも分離した水素を水素貯
蔵容器内の水素吸蔵金属に安全に貯蔵することができ
る。Therefore, according to the present invention, hydrogen can be efficiently separated and removed from liquid metal with simple equipment without using cold wrap, and the separated hydrogen can be safely stored in the hydrogen storage metal in the hydrogen storage container. can do.
また、本発明では水素拡散膜が、液体金属流路と水素
の拡散，分離部とを有する格子状に形成し、該格子状と
することによってそれだけ水素拡散膜の表面積を広くで
きることにより、液体金属中の水素と水素拡散膜とが広
い表面積で接触するので、液体金属中から水素をより一
層効率よく拡散，分離することが可能となる。Further, in the present invention, the hydrogen diffusion film is formed in a lattice shape having a liquid metal flow path and a hydrogen diffusion / separation portion, and by forming the lattice shape, the surface area of the hydrogen diffusion film can be increased accordingly. Since the hydrogen inside and the hydrogen diffusion film come into contact with a large surface area, it becomes possible to diffuse and separate hydrogen from the liquid metal more efficiently.
さらに、本発明では水素拡散膜が、液体金属流路と水
素の拡散，分離部とを有するハニカム構造として表面積
を広くできることにより、上述と同様液体金属中から水
素をより一層効率よく拡散，分離することが可能とな
る。Further, in the present invention, the hydrogen diffusion film can diffuse and separate hydrogen more efficiently from the liquid metal as described above because the surface area can be widened as a honeycomb structure having a liquid metal flow path and a hydrogen diffusion / separation portion. It becomes possible.
さらにまた、本発明では水素拡散膜が、中空包状に形
成して表面積を広くできることにより、この発明におい
ても液体金属中から水素をより一層効率よく拡散，分離
することが可能となる。Furthermore, in the present invention, since the hydrogen diffusion film is formed in a hollow envelope shape and the surface area can be increased, it is also possible in the present invention to diffuse and separate hydrogen from liquid metal more efficiently.
そして、本発明では、前記水素貯蔵容器に減圧下で水
素を吸蔵する水素吸蔵金属を封入し、しかも水素貯蔵容
器の排気側に真空ポンプを設け、水素貯蔵容器に真空を
供給し、水素を導入するようにしている。その結果、こ
の発明においては、液体金属中から水素をより一層的確
に分離，除去することができる。In the present invention, a hydrogen storage metal that stores hydrogen under reduced pressure is sealed in the hydrogen storage container, and a vacuum pump is provided on the exhaust side of the hydrogen storage container to supply vacuum to the hydrogen storage container and introduce hydrogen. I am trying to do it. As a result, in the present invention, hydrogen can be more accurately separated and removed from the liquid metal.
また、本発明では前記水素貯蔵容器の水素吸入側に圧
力調節計を設け、この圧力調節計に連動して、液体金属
中の水素の拡散，捕集速度を制御するリレーや自動弁等
の制御機器を配備しているので、圧力調節計を任意の圧
力値に設定することにより、運転時の水素貯蔵容器の水
素吸入側の圧力が適正になるように調節することができ
る。Further, in the present invention, a pressure regulator is provided on the hydrogen suction side of the hydrogen storage container, and in conjunction with the pressure regulator, control of a relay and an automatic valve for controlling the diffusion and collection speed of hydrogen in the liquid metal. Since the equipment is provided, the pressure on the hydrogen suction side of the hydrogen storage container during operation can be adjusted to an appropriate value by setting the pressure controller to an arbitrary pressure value.
さらに、本発明では前記水素拡散膜の水素取り出し側
に、液体金属漏洩検出計を設け、この液体金属漏洩検出
計により検出された液体金属の漏洩が設定値を超えたと
きは、制御機器が作動し、少なくとも水素の導管を閉鎖
するようにしている。したがって、水素拡散膜の破損時
の、水素の導管への液体金属の流入を確実に防止するこ
とができる。Further, in the present invention, a liquid metal leak detector is provided on the hydrogen extraction side of the hydrogen diffusion film, and when the liquid metal leak detected by the liquid metal leak detector exceeds a set value, the control device is activated. At least the hydrogen conduit is closed. Therefore, it is possible to reliably prevent the liquid metal from flowing into the hydrogen conduit when the hydrogen diffusion film is damaged.
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面により説明する。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明水素除去・捕集装置を原子炉の補助冷
却系に接続した一実施例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an embodiment in which the hydrogen removing / collecting apparatus of the present invention is connected to an auxiliary cooling system of a nuclear reactor.
この第１図に示す実施例では、原子炉の補助冷却系に
おける液体Naを流すNa配管１の途中に、水素拡散膜２を
有する部屋３が設けられている。前記水素拡散膜２は、
Ni等で形成されている。In the embodiment shown in FIG. 1, a room 3 having a hydrogen diffusion film 2 is provided in the middle of a Na pipe 1 through which liquid Na flows in an auxiliary cooling system of a nuclear reactor. The hydrogen diffusion film 2
It is formed of Ni or the like.
前記部屋３は、水素の導管８を介して水素貯蔵容器５
に接続されている。この水素貯蔵容器５には、これの内
部の水素吸入側および排気側に配置されたステンレス鋼
のメッシュ６で包み込むようにして水素吸蔵金属７が封
入されている。この水素吸蔵金属７には、例えばCaNi5
等の金属が使用されている。また、前記水素貯蔵容器５
の底部には排気管14が設けられている。The chamber 3 is connected to a hydrogen storage container 5 via a hydrogen conduit 8.
It is connected to the. A hydrogen storage metal 7 is sealed in the hydrogen storage container 5 so as to be wrapped by a stainless steel mesh 6 disposed on the hydrogen suction side and the exhaust side inside the hydrogen storage container 5. The hydrogen storage metal 7 includes, for example, CaNi 5
Etc. are used. In addition, the hydrogen storage container 5
An exhaust pipe 14 is provided at the bottom.
前記部屋３と水素貯蔵容器５とを結ぶ導管８には、水
素導入手段であるブロワ４が設けられている。このブロ
ワ４には、無漏洩型のものが使用されている。また、ブ
ロワ４は導管８を通じて部屋３側から水素を吸引し、そ
の水素を加圧し、導管８を通じて前記水素貯蔵容器５に
積極的に送り込むようになっている。なお、前記導管８
にはブロワ４のバイパス管９が設けられている。A conduit 8 connecting the chamber 3 and the hydrogen storage container 5 is provided with a blower 4 as a hydrogen introducing means. The blower 4 is a non-leak type blower. Further, the blower 4 sucks hydrogen from the room 3 side through the conduit 8, pressurizes the hydrogen, and positively sends the hydrogen to the hydrogen storage container 5 through the conduit 8. The conduit 8
Is provided with a bypass pipe 9 for the blower 4.
前記部屋３とブロワ４間の導管８と、バイパス管９
と、ブロワ４と水素貯蔵容器５間の導管８と、排気管14
には、自動弁10が設けられている。前記水素貯蔵容器５
の水素吸入側の導管８には、圧力調節計11が設けられて
いる。前記水素拡散膜２の水素取り出し側である部屋３
には、液体金属漏洩検出計であるNa漏洩検出計13が設け
られている。前記圧力調節計11およびNa漏洩検出計13に
は、リレー12を通じて前記自動弁10およびブロワ４が電
気的に接続されている。前記自動弁10やリレー12は、圧
力調節計11およびNa漏洩検出計13と連動する制御機器と
して働くようになっている。A conduit 8 between the chamber 3 and the blower 4 and a bypass pipe 9
A conduit 8 between the blower 4 and the hydrogen storage container 5;
Is provided with an automatic valve 10. The hydrogen storage container 5
A pressure controller 11 is provided in the conduit 8 on the hydrogen suction side. Room 3 on the hydrogen extraction side of the hydrogen diffusion film 2
Is provided with a sodium leak detector 13 which is a liquid metal leak detector. The automatic valve 10 and the blower 4 are electrically connected to the pressure controller 11 and the sodium leak detector 13 through a relay 12. The automatic valve 10 and the relay 12 are designed to work as control devices in conjunction with the pressure controller 11 and the sodium leak detector 13.
前記水素貯蔵容器５に設けられた排気管14には、フラ
ンジ15を介して排気系管16が接続されている。An exhaust system pipe 16 is connected via a flange 15 to an exhaust pipe 14 provided in the hydrogen storage container 5.
前記水素除去・捕集装置は、この実施例では原子炉の
補助冷却系に設けられているコールドトラップ（図示せ
ず）の上流側に取り付けられている。In this embodiment, the hydrogen removing / collecting device is mounted upstream of a cold trap (not shown) provided in an auxiliary cooling system of a nuclear reactor.
前記実施例の水素除去・捕集装置は、原子炉プラント
の冷却系と次のように関連動作する。The hydrogen removing / collecting apparatus of the above embodiment operates in relation to the cooling system of the nuclear reactor plant as follows.
原子炉プラントの冷却系では、蒸気発生器の伝熱管壁
よりNa側に混入した水素は二次主循環系を流動し、その
一部分を取り出して精製し、二次主循環系へ戻す補助冷
却系によって、常時目標の純度に維持管理する。In the cooling system of a nuclear reactor plant, hydrogen mixed into the Na side from the heat transfer tube wall of the steam generator flows through the secondary main circulation system, takes out part of it, purifies it, and returns it to the secondary main circulation system for auxiliary cooling Maintain and maintain the target purity at all times by the system.
前記補助冷却系では、これに取り付けられている水素
除去・捕集装置により、Na中の水素を分離し、捕集す
る。In the auxiliary cooling system, hydrogen in Na is separated and collected by a hydrogen removing / collecting device attached to the auxiliary cooling system.
すなわち、水素除去・捕集装置のブロワ４を作動する
と、ブロワ４の吸引側の導管８と部屋３とが減圧され、
この部屋３に設けられている水素拡散膜２により、Na配
管１内を流れるNa流れ17中の水素が拡散され、部屋３内
に分離される。That is, when the blower 4 of the hydrogen removing / collecting device is operated, the pressure in the conduit 8 on the suction side of the blower 4 and the room 3 is reduced,
The hydrogen in the Na flow 17 flowing through the Na pipe 1 is diffused by the hydrogen diffusion film 2 provided in the room 3 and separated into the room 3.
前記部屋３内に分離された水素は、導管８およびブロ
ワ４を通り、このブロワ４により加圧され、導管８を通
じて水素貯蔵容器５に積極的に導入される。The hydrogen separated into the chamber 3 passes through a conduit 8 and a blower 4, is pressurized by the blower 4, and is positively introduced into the hydrogen storage container 5 through the conduit 8.
前記水素貯蔵容器５内には、メッシュ６を介して水素
吸蔵金属７が封入されており、前記水素貯蔵容器５に導
入された水素は前記水素吸蔵金属７に吸蔵され、捕集さ
れる。A hydrogen storage metal 7 is sealed in the hydrogen storage container 5 via a mesh 6, and the hydrogen introduced into the hydrogen storage container 5 is stored and collected by the hydrogen storage metal 7.
その結果、この実施例では原子炉の補助冷却系の各ル
ープのコールドトラップの前段において、Na中の水素を
分離し、除去できるため、コールドトラップの負荷を大
幅に軽減でき、したがってコールドトラップの寿命を大
幅に延長させることができる。As a result, in this embodiment, hydrogen in Na can be separated and removed before the cold trap of each loop of the auxiliary cooling system of the reactor, so that the load on the cold trap can be greatly reduced, and the life of the cold trap can be reduced. Can be greatly extended.
前記ブロワ４の負荷を軽減したいとき、およびNa中の
水素拡散，分離速度を変えたいときは、圧力調節計11の
設定値を変えると、変更された設定値に従ってリレー12
および自動弁10が連動し、所期の設定値で水素除去・捕
集装置の各部が運転される。When it is desired to reduce the load on the blower 4 or to change the rate of diffusion and separation of hydrogen in Na, the set value of the pressure controller 11 is changed and the relay 12 is changed according to the changed set value.
And the automatic valve 10 is linked, and each part of the hydrogen removing / collecting device is operated at the desired set value.
また、前記水素拡散膜２が破損すると、部屋３内にNa
が漏洩する。前記部屋３内にNaが漏洩して来ると、Na漏
洩検出計13により前記Naの漏洩が検出され、漏洩量が設
定値を超えると、リレー12および自動弁10が作動し、部
屋３側に設けられた導管２が閉鎖され、ブロワ４側への
Naの流入が防止される。When the hydrogen diffusion film 2 is damaged, Na
Leaks. When Na leaks into the room 3, the Na leak detector 13 detects the leak of the Na, and when the leak amount exceeds a set value, the relay 12 and the automatic valve 10 are operated, and The provided conduit 2 is closed and the blower 4
Na inflow is prevented.
次に、第２図は本発明水素除去・捕集装置における水
素拡散膜の他の実施例を示すもので、Na配管の軸方向と
直交する方向の断面図である。Next, FIG. 2 shows another embodiment of the hydrogen diffusion film in the hydrogen removing and collecting apparatus of the present invention, and is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the axial direction of the Na pipe.
この第２図に示す水素拡散膜18は、Na流路部19と、水
素の拡散，分離部20とを有する格子状に形成され、かつ
全体の外形がNa配管１内に収まる形状に形成されてい
る。The hydrogen diffusion film 18 shown in FIG. 2 is formed in a lattice shape having a Na flow path portion 19 and a hydrogen diffusion / separation portion 20, and is formed in a shape such that the entire outer shape is accommodated in the Na pipe 1. ing.
そして、前記水素拡散膜18には、水素の導管21が設け
られている。The hydrogen diffusion film 18 is provided with a hydrogen conduit 21.
この第２図に示す実施例の水素拡散膜18は、格子状に
形成されているため、Na中の水素と水素拡散膜18とが広
い表面積で接触するので、Na中から水素をより一層効率
よく拡散，分離することが可能となる。Since the hydrogen diffusion film 18 of the embodiment shown in FIG. 2 is formed in a lattice shape, the hydrogen in the Na and the hydrogen diffusion film 18 come into contact with a large surface area. It becomes possible to diffuse and separate well.
また、水素拡散膜18で拡散，分離された水素は導管21
から取り出される。The hydrogen diffused and separated by the hydrogen diffusion film 18 is supplied to the conduit 21.
Taken out of
さらに、この第２図に示す水素拡散膜において、ハニ
カム構造に構成することにより、なお一層効率よく水素
を拡散，分離することができる。Further, by constituting the hydrogen diffusion film shown in FIG. 2 in a honeycomb structure, hydrogen can be diffused and separated more efficiently.
ついで、第３図は本発明水素除去・捕集装置の水素拡
散膜の別の実施例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the hydrogen diffusion film of the hydrogen removing and collecting apparatus of the present invention.
この第３図に示す実施例の水素拡散膜22は、Na配管１
の内周面との間に周隙を有する外径の中空円筒形に形成
されている。The hydrogen diffusion film 22 of the embodiment shown in FIG.
Is formed in a hollow cylindrical shape having an outer diameter with a gap between the inner cylindrical surface and the inner peripheral surface.
前記水素拡散膜22の胴部には、水素の導管23が設けら
れている。A hydrogen conduit 23 is provided in the body of the hydrogen diffusion film 22.
この第３図に示す水素拡散膜22は、中空円筒形に形成
されており、Na中の水素と水素拡散膜22とが広い表面積
で接触するので、Na中から水素をより一層効率よく拡
散，分離することができる。The hydrogen diffusion film 22 shown in FIG. 3 is formed in a hollow cylindrical shape, and hydrogen in Na and the hydrogen diffusion film 22 come into contact with a large surface area, so that hydrogen can be diffused from Na more efficiently. Can be separated.
なお、この第３図に示す水素拡散膜において、中空多
角筒形に形成してもよい。The hydrogen diffusion film shown in FIG. 3 may be formed in a hollow polygonal cylindrical shape.
前記第２図，第３図に示す実施例の他の構成，作用に
ついては、前記第１図に示す実施例と同様である。Other configurations and operations of the embodiment shown in FIGS. 2 and 3 are the same as those of the embodiment shown in FIG.
次に、他の色々な実施例について説明する。 Next, other various embodiments will be described.
（１）本発明水素除去・捕集装置では、第１図，第２図
および第３図に示すような水素拡散膜をNaの流れ方向に
間隔をおいて、複数個設置し、各水素拡散膜に導管を設
け、各導管を通じて水素貯蔵容器に水素を導入するよう
にしてもよい。(1) In the hydrogen removing and collecting apparatus of the present invention, a plurality of hydrogen diffusion films as shown in FIGS. 1, 2 and 3 are installed at intervals in the flow direction of Na, and Conduit may be provided in the membrane, and hydrogen may be introduced into the hydrogen storage container through each conduit.
（２）前記水素導入手段として、ブロワ４に代えて、第
１図に示すフランジ15に真空ポンプを連結し、水素貯蔵
容器５内に減圧下で水素を吸蔵する水素吸蔵金属を封入
してもよい。(2) As the hydrogen introducing means, a vacuum pump may be connected to the flange 15 shown in FIG. 1 in place of the blower 4, and a hydrogen storage metal for storing hydrogen under reduced pressure may be sealed in the hydrogen storage container 5. Good.
（３）前記水素貯蔵容器５内に水素吸蔵金属として、細
線状，細線を編んだメッシュ状，薄板の小片状，薄板を
加工したチップ状，同じく薄板を加工したボール状，金
属を焼結した多孔質の塊状のものの１種類または複数種
類を混合して用いてもよい。(3) As the hydrogen-absorbing metal in the hydrogen storage container 5, a thin line, a mesh formed by knitting a thin line, a small piece of a thin plate, a chip shape obtained by processing a thin plate, a ball shape obtained by processing a thin plate, and a metal sintered. One kind or a plurality of kinds of porous masses described above may be mixed and used.
（４）前記水素貯蔵容器５に加熱手段または熱風供給手
段を設け、いったん水素吸蔵金属に捕集した水素を加熱
し、放出して他の容器に移し変えるようにしてもよい。(4) A heating means or a hot air supply means may be provided in the hydrogen storage container 5 so that the hydrogen once collected by the hydrogen storage metal is heated, released, and transferred to another container.
（５）第１図に示す排気管14に設けられたフランジ15
に、酸化炉等の処理装置を接続し、拡散，分離された水
素を酸化させて水に変え、安定化させて取り出すように
してもよい。(5) Flange 15 provided on exhaust pipe 14 shown in FIG.
Then, a processing device such as an oxidation furnace may be connected to oxidize and convert the diffused and separated hydrogen into water, stabilize and extract the hydrogen.
（６）前記排気管14にフランジ15を介して接続された排
気系管16を、原子炉の排気塔へ接続し、水素拡散膜によ
り拡散，分離された水素を直接排気塔へ導入し、処理す
るようにしてもよい。(6) An exhaust pipe 16 connected to the exhaust pipe 14 via a flange 15 is connected to an exhaust tower of a nuclear reactor, and hydrogen diffused and separated by a hydrogen diffusion film is directly introduced into the exhaust tower to perform processing. You may make it.
（７）前記各実施例の水素除去・捕集装置とも、原子炉
プラントの冷却系に適用する場合に限らず、液体金属中
から水素を拡散，分離する用途の全般に適用することが
できる。(7) The hydrogen removal / collection apparatus of each of the above embodiments can be applied not only to the case of applying to the cooling system of a nuclear reactor plant but also to general use of diffusing and separating hydrogen from liquid metal.
［発明の効果］ 以上説明した本発明によれば、液体金属を流す配管内
に、液体金属中の水素を拡散，分離する水素拡散膜を設
置し、この水素拡散膜に、拡散，分離された水素の導管
を介し、水素吸蔵金属を封入した水素貯蔵容器を接続す
るとともに、前記拡散，分離された水素を前記水素貯蔵
容器に積極的に導入する水素導入手段を設けているの
で、コールドトラップを用いることなく、簡易な設備で
液体金属中から水素を効率よく分離し、除去し得る効果
を有する他、分離した水素を水素貯蔵容器内の水素吸蔵
金属に安全に貯蔵し得る効果があり、しかも、格子状の
水素拡散膜を設置することにより、液体金属中の水素と
水素拡散膜とが広い表面積で接触するので、液体金属中
から水素をより一層効率よく拡散，分離し得る効果もあ
る。[Effects of the Invention] According to the present invention described above, a hydrogen diffusion film for diffusing and separating hydrogen in a liquid metal is provided in a pipe through which a liquid metal flows, and the hydrogen diffusion film is diffused and separated by the hydrogen diffusion film. Since a hydrogen storage container filled with a hydrogen storage metal is connected through a hydrogen conduit and hydrogen introducing means for positively introducing the diffused and separated hydrogen into the hydrogen storage container is provided, a cold trap is provided. It has the effect of efficiently separating and removing hydrogen from liquid metal with simple equipment without using it, and has the effect of safely storing the separated hydrogen in the hydrogen storage metal in the hydrogen storage container. By providing the lattice-shaped hydrogen diffusion film, the hydrogen in the liquid metal and the hydrogen diffusion film come into contact with a large surface area, so that there is an effect that hydrogen can be more efficiently diffused and separated from the liquid metal.
また、本発明によれば、ハニカム構造とする水素拡散
膜を設置することにより、液体金属中の水素と水素拡散
膜とが広い表面積で接触するので、液体金属中から水素
をなお一層効率よく拡散，分離し得る効果がある。Further, according to the present invention, the hydrogen diffusion film having the honeycomb structure is provided, so that the hydrogen in the liquid metal and the hydrogen diffusion film come into contact with a large surface area, so that hydrogen can be more efficiently diffused from the liquid metal. , Has the effect of being separable.
さらに、本発明によれば、中空筒状の水素拡散膜を設
置することにより、この発明においても液体金属中の水
素と水素拡散膜とが広い表面積で接触するので、液体金
属中から水素をより一層効率よく拡散，分離し得る効果
がある。Furthermore, according to the present invention, by providing the hollow cylindrical hydrogen diffusion film, the hydrogen in the liquid metal and the hydrogen diffusion film come into contact with a large surface area also in the present invention. It has the effect of being able to diffuse and separate more efficiently.
そして、本発明によれば、前記水素貯蔵容器に減圧下
で水素を吸蔵する水素吸蔵金属を封入し、しかも水素貯
蔵容器の排気側に真空ポンプを設け、水素貯蔵容器に真
空を供給し、水素を導入するようにしているので、液体
金属中から水素をより一層的確に分離，除去し得る効果
がある。According to the present invention, a hydrogen storage metal that stores hydrogen under reduced pressure is sealed in the hydrogen storage container, and a vacuum pump is provided on the exhaust side of the hydrogen storage container to supply a vacuum to the hydrogen storage container. Since hydrogen is introduced, there is an effect that hydrogen can be more accurately separated and removed from liquid metal.
また、本発明によれば、前記水素貯蔵容器の水素吸入
側に圧力調節計を設け、この圧力調節計に連動して、液
体金属中の水素の拡散，捕集速度を制御する制御機器を
配備しているので、圧力調節計を任意の圧力値に設定す
ることにより、運転時の水素貯蔵容器の水素吸入側の圧
力が適正になるように調節し得る効果がある。Further, according to the present invention, a pressure controller is provided on the hydrogen suction side of the hydrogen storage container, and a control device for controlling the diffusion and collection speed of hydrogen in the liquid metal is provided in conjunction with the pressure controller. Therefore, by setting the pressure controller to an arbitrary pressure value, there is an effect that the pressure on the hydrogen suction side of the hydrogen storage container during operation can be adjusted to be appropriate.
さらに、本発明によれば、前記水素拡散膜の水素取り
出し側に、液体金属漏洩検出計を設け、この液体金属漏
洩検出計により検出された液体金属の漏洩が設定値を超
えたときは、制御機器が作動し、少なくとも水素の導管
を閉鎖するようにしているので、水素拡散膜の破損時
の、水素の導管への液体金属の流入を確実に防止し得る
効果がある。Further, according to the present invention, a liquid metal leak detector is provided on the hydrogen extraction side of the hydrogen diffusion film, and when the liquid metal leak detected by the liquid metal leak detector exceeds a set value, control is performed. Since the apparatus is operated and at least the hydrogen conduit is closed, there is an effect that the inflow of liquid metal into the hydrogen conduit when the hydrogen diffusion membrane is broken can be reliably prevented.
第１図は本発明水素除去・捕集装置を原子炉の補助冷却
系に接続した一実施例の断面図、第２図は本発明水素除
去・捕集装置における水素拡散膜の他の実施例を示すも
ので、Na配管の軸方向と直交する方向の断面図、第３図
は本発明水素除去・捕集装置の水素拡散膜の別の実施例
を示す示す斜視図である。 １……液体金属を流す配管であるNa配管、２……水素拡
散膜、３……水素拡散膜を有する部屋、４……水素導入
および加圧下で水素吸蔵金属に吸蔵させる手段であるブ
ロワ、５……水素貯蔵容器、７……水素吸蔵金属、８…
…水素の導管、10……自動弁、11……圧力調節計、12…
…リレー、13……液体金属漏洩検出計であるNa漏洩検出
計、14……排気管、16……排気系管、17……Na流れ、18
……格子状の水素拡散膜、19……液体金属流路、20……
水素の拡散，分離部、21……同導管、22……中空円筒状
の水素拡散膜、23……水素の導管。FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment in which the hydrogen removal / collection device of the present invention is connected to an auxiliary cooling system of a nuclear reactor, and FIG. 2 is another embodiment of a hydrogen diffusion film in the hydrogen removal / collection device of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the axial direction of the Na pipe, and FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the hydrogen diffusion film of the hydrogen removing / collecting apparatus of the present invention. 1 ... Na pipe as a pipe through which a liquid metal flows, 2 ... a hydrogen diffusion film, 3 ... a room having a hydrogen diffusion film, 4 ... a blower which is a means for absorbing hydrogen into the hydrogen storage metal under hydrogen introduction and pressurization, 5 ... hydrogen storage container, 7 ... hydrogen storage metal, 8 ...
... hydrogen conduit, 10 ... automatic valve, 11 ... pressure controller, 12 ...
... Relay, 13 ... Na leak detector, which is a liquid metal leak detector, 14 ... Exhaust pipe, 16 ... Exhaust pipe, 17 ... Na flow, 18
…… a lattice-like hydrogen diffusion membrane, 19 …… a liquid metal channel, 20 ……
Hydrogen diffusion / separation part, 21: the same conduit, 22: hollow cylindrical hydrogen diffusion membrane, 23: hydrogen conduit.
フロントページの続き (72)発明者 井上 孝太郎 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所エネルギー研究所内 (56)参考文献 特開 昭51−27808（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−156507（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−26406（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G21C 19/30 B01D 19/00 C22C 19/00Continuation of the front page (72) Inventor Kotaro Inoue 1168 Moriyama-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Energy Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-51-27808 (JP, A) JP-A-63-156507 (JP) , A) JP 49-26406 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G21C 19/30 B01D 19/00 C22C 19/00
Claims (6)
素を拡散，分離する水素拡散膜を設置し、この水素拡散
膜に、拡散，分離された水素の導管を介し、水素吸蔵金
属を封入した水素貯蔵容器を接続するとともに、前記拡
散，分離された水素を前記水素貯蔵容器に積極的に導入
する水素導入手段を設け、前記水素拡散膜は、液体金属
流路と、水素の拡散，分離部とを有する格子状に形成し
てあることを特徴とする液体金属中の水素除去・捕集装
置。1. A hydrogen diffusion film for diffusing and separating hydrogen in a liquid metal is installed in a pipe through which a liquid metal flows. The hydrogen diffusion film is connected to the hydrogen diffusion film via a conduit for the hydrogen that has been diffused and separated. And a hydrogen introducing means for positively introducing the diffused and separated hydrogen into the hydrogen storage container. The hydrogen diffusion film is provided with a liquid metal flow path and a hydrogen diffusion A device for removing and collecting hydrogen in liquid metal, wherein the device is formed in a lattice shape having a separator and a separator.
素を拡散，分離する水素拡散膜を設置し、この水素拡散
膜に、拡散，分離された水素の導管を介し、水素吸蔵金
属を封入した水素貯蔵容器を接続するとともに、前記拡
散，分離された水素を前記水素貯蔵容器に積極的に導入
する水素導入手段を設け、前記水素拡散膜は、液体金属
流路と、水素の拡散，分離部とを有するハニカム構造で
あることを特徴とする液体金属中の水素除去・捕集装
置。2. A hydrogen diffusion film for diffusing and separating hydrogen in a liquid metal is provided in a pipe through which a liquid metal flows, and a hydrogen storage metal is diffused through the hydrogen diffusion film through a conduit for the hydrogen that has been diffused and separated. And a hydrogen introducing means for positively introducing the diffused and separated hydrogen into the hydrogen storage container. The hydrogen diffusion film is provided with a liquid metal flow path and a hydrogen diffusion An apparatus for removing and collecting hydrogen in liquid metal, which has a honeycomb structure having a separator and a separator.
素を拡散，分離する水素拡散膜を設置し、この水素拡散
膜に、拡散，分離された導管を介し、水素吸蔵金属を封
入した水素貯蔵容器を接続するとともに、前記拡散，分
離された水素を前記水素貯蔵容器に積極的に導入する水
素導入手段を設け、前記水素拡散膜は、中空筒状に形成
してあることを特徴とする液体金属中の水素除去・捕集
装置。3. A hydrogen diffusion film for diffusing and separating hydrogen in the liquid metal is provided in a pipe through which the liquid metal flows, and a hydrogen storage metal is sealed in the hydrogen diffusion film through a diffused and separated conduit. And a hydrogen introduction means for positively introducing the diffused and separated hydrogen into the hydrogen storage container, and the hydrogen diffusion film is formed in a hollow cylindrical shape. For removing and collecting hydrogen in liquid metal.
る水素吸蔵金属を封入し、前記水素貯蔵容器の排気側に
水素導入手段として、真空ポンプを設けたことを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の液体金属中の水素
除去・捕集装置。4. The hydrogen storage container according to claim 1, wherein a hydrogen storage metal for storing hydrogen under reduced pressure is sealed in the hydrogen storage container, and a vacuum pump is provided on the exhaust side of the hydrogen storage container as hydrogen introduction means. The apparatus for removing and collecting hydrogen in liquid metal according to any one of claims 1 to 3.
計を設け、この圧力調節系に連動して、液体金属中の水
素の拡散，捕集速度を制御する制御機器を配備したこと
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体金属
中の水素除去・捕集装置。5. A pressure controller is provided on the hydrogen suction side of the hydrogen storage container, and a control device for controlling diffusion and collection speed of hydrogen in the liquid metal is provided in conjunction with the pressure control system. The apparatus for removing and collecting hydrogen in liquid metal according to any one of claims 1 to 4.
に、液体金属漏洩検出計を設け、この液体金属漏洩検出
計により検出された液体金属の漏洩が設定値を超えたと
きに、少なくとも水素の導管を閉鎖する制御機器を配備
したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
液体金属中の水素除去・捕集装置。6. A liquid metal leak detector is provided on the hydrogen extraction side of the hydrogen diffusion film, and when a leak of liquid metal detected by the liquid metal leak detector exceeds a set value, at least a hydrogen conduit is provided. The apparatus for removing and collecting hydrogen in liquid metal according to any one of claims 1 to 5, further comprising a control device for closing the hydrogen gas.
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|---|---|---|---|
| JP1235721A JP2781423B2 (en) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | Device for removing and collecting hydrogen in liquid metal |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
| JPH0399298A JPH0399298A (en) | 1991-04-24 |
| JP2781423B2 true JP2781423B2 (en) | 1998-07-30 |
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| JPS4944325B2 (en) * | 1972-07-12 | 1974-11-27 | ||
| JPS5127808A (en) * | 1974-08-16 | 1976-03-09 | Hitachi Ltd | |
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Also Published As
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