JPS5937730B2 - 液体金属ナトリウム不純物除去装置 - Google Patents

液体金属ナトリウム不純物除去装置

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JPS5937730B2
JPS5937730B2 JP52155588A JP15558877A JPS5937730B2 JP S5937730 B2 JPS5937730 B2 JP S5937730B2 JP 52155588 A JP52155588 A JP 52155588A JP 15558877 A JP15558877 A JP 15558877A JP S5937730 B2 JPS5937730 B2 JP S5937730B2
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sodium
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economizer
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JPS5487619A (en
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勝三 関
靖雄 舘
洋二 柴田
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Hitachi Ltd
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G21C19/307Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for liquids
    • G21C19/31Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for liquids for molten metals
    • G21C19/313Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for liquids for molten metals using cold traps
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高速増殖炉を有する原子力設備に、熱交換媒
体として使用される液体ナトリウム中の不純物を除去す
るコールドトラップに関する。
熱交換媒体として使用されるナトリウムは、高速増殖炉
の炉心と中間熱交換器あるいは蒸気発生器などとの間を
、種々のバルブ、ポンプ等を通して循環し、炉心で与え
られた熱を水に伝達して蒸気を発生させる。
従って原子炉運転中は常にナトリウムは循環されている
が、ナトリウム中の酸素による酸化物の生成、金属不純
物、核***生成物などの不純物がナトリウム中に混入し
、その量は徐々に増加する。
このような不純物は、ナトリウムとともに循環し、ナト
リウム機器に色々な支障を与える。
例えば原子炉間の燃料ピンの外側面に付着して燃料ピン
の局部高温による破損を招くとか、ナトリウム機器の表
面に付着して、この付着部の腐食を促進したりなどする
この不純物はナトリウム温度を下げると析出することが
知られており、前記した支障を防ぐことから、ナトリウ
ム温度を下げ、析出した不純物を取除く所謂コールドト
ラップがナトリウム循環系に設置されており、常にナト
リウムを浄化している。
このコールドトラップは、一般には、ナトリウムの出入
口を有する一容器内にナトリウム流路が形成さべこの流
路をナトリウムが流過する過程において冷却され、析出
した不純物が捕獲され、次いで系統へ戻される。
コールドトラップの一例について詳述すれば、容器の上
部に形成されたす) IJウム入口からのナトリウムが
、容器の内壁に沿って垂直力向に形成され、冷却ガスに
よる冷却装置が配置された環状の流路を降下して冷却さ
れる。
この間に析出した不純物の大きなものは容器下部に沈積
し、小さなものはナトリウムとともに更に流動する。
ナトリウムの流れは容器の下部で反転し容器中央部の流
路へ入る。
この中央部の流路にはステンレス鋼のワイヤメツシュが
、前記ナトリウム冷却流路の内側に置かれており、前記
不純物の小さなものは、このメツシュに捕獲される。
このようにして浄化されたナトリウムはメツシュを通り
容器中央部のナトリウム出口から循環系へ戻る。
(特公昭5〇−32051に良く表されている) このコールドトラップでは、以上述べたように外側のす
) IJウム冷却流路の内側に不純物捕獲部がおかれて
いることから、捕獲部の上側においてはナトリウムの温
度が回復し、折角析出した不純物が再度ナトリウム中に
溶解し捕獲されない場合がある。
つまりナトリウムの入口部では冷却後の温度よりもかな
り高く、捕獲部のナトリウムを加熱するからである。
このため冷却流路と捕獲部との間にガスを充満した断熱
層を形成するものがあるが、構造が複雑となり、かつ高
い信頼性が要求されることから製作コスト上不利である
更にガス層構成物を耐圧容器とすると板厚が大きくなる
ため、容器内のカバーガスと導通させ圧力をバランスさ
せるような構造を考慮しなければならない。
このようにしてガス層構成物を耐圧性としない場合には
、ナトリウムの初期あるいは定検時のナトリウムドレン
後の充填時に真空によりナトリウムを循環系内に吸引し
、充填するという簡便な方法がとり得ない。
又不純物捕獲後のナトリウムは循環系に戻るが、前述の
ようにその温度は低下しているので、再び加熱・昇温し
て系統に戻し、配管等に熱衝撃などを与えないようにす
る必要があるが、このために別途エコノマイザを設けて
いた。
要するにコールドトラップとしては、析出した不純物を
確実に捕獲し、浄化後のナトリウム温度を回復させ、し
かも構造が簡単であることが望ましい。
本発明の目的は、ナトリウム中に析出した不純物を、再
溶解することなく確実に捕獲することができるコールド
トラップを提供することにある。
本発明の特徴は、冷却部と不純物捕獲部を分離して相互
に熱交換を行なわない位置に配置したことにある。
本発明の一実施例を図を基に説明する。
1は下部胴体で、支持脚7に支持され、内部には複数の
取付具2をもって筒状の案内板3が収納されている。
この案内板3は下部胴体1の内壁面と平行に設けら札両
者でナトリウムの垂直力向流路Aを形成している。
案内板3の上部は蓋4で覆わへ蓋4の中央部には、その
側面に多数の穴5を有するバイブロが垂直方向に取付け
られている。
穴5の大きさはナトリウムが流過するのに充分な大きさ
である。
バイブロの下端は、蓋4に複数の取付はロッド9及びそ
のナツト10により取付けられた円板状の蓋8により密
閉されている。
蓋8の外周面は案内板3の内面とナトリウムが流通し得
る程度の間隙をもって対向している。
蓋4と蓋8及びバイブロが形成する空間にはステンレス
のメツシュ11が配置され、メツシュ11の外周と案内
板3の内面とは、蓋8の外周と案内板3の内面とが形成
する間隙と同程度の間隙が形成されている。
メツシュ11は、仕切板14により上下に仕切られてお
り、仕切られた夫々のメツシュ11に、ナトリウムが均
等に流入するようになっている。
これらの蓋8,4、バイブロ及びメツシュ11でナトリ
ウム中の不純物を捕獲する捕獲部を構成している。
下部胴体1の最下端にはドレンのための配管12の一端
が開口しており、この配管12の途中には図示しないバ
ルブが設けられ、必要に応じてバルブを開放し、ナトリ
ウムをドレンする。
又胴体1の下部には熱電対13が設置されこの部のナト
リウム温度を測定している。
蓋4の上部には、その上部にナトリウムの出口15が形
成されたエコノマイザ筒16が取付けられており、この
エコノマイザ筒16の外力に設けられた、下部胴体1に
その下部が取付けられている上胴体17との間で、前記
流路Aと連通している環状のナトリウム流路Bが形成さ
れている。
上胴体17の上部にはナトリウムの入口18が形成され
ている。
又上胴体12の外力には筒状のガス案内胴19が設けら
へこの下部には冷却ガスの入口21が、上部には冷却ガ
スの出口22が設けられている。
ガス案内胴19と上胴体17とにより流路Bの周囲にガ
ス通路Cが形成され冷却ガスを流すことにより流路Bを
流過するナトリウムを冷却する。
この冷却ガスは任意の流体を使用すれば良い。
ガス通路Cには上胴体17に取付けられた冷却用フィン
20が配置されている。
ナトリウム入口18から流路Bに入った8t/iのナト
リウムは、第2図に示すように最初350℃の温度を保
っているが、・流路Bを通過中に冷却ガス(この実施例
では32℃の空気を使用)により冷却さ札 この流路の
終端においては120℃となっている。
この状態においてはナトリウム中の不純物は析出し、ナ
トリウムとともに流路Aに流入し、下部胴体1の底部で
、不純物の大きなものは沈積する。
不純物が沈積するという観点から、捕獲部分のコールド
トラップの下側に位置するのが好ましい。
小さな不純物はナトリウムの流れにのって案内板3とメ
ツシュ11との間に流入し、メツシュ11の外周側から
バイブロに向ってナトリウムはメツシュ11中を流れる
メツシュ11の外周側からナトリウムを流入させるのは
、メツシュ11のナトリウム流入面積として最も大きく
とれる面であるとともに、適当な時間メツシュをナトリ
ウムが通過するからである。
つまりナトリウムはメツシュを通過させる必要があり、
それは不純物の捕獲という目的から、できるだけ長い時
間メツシュを通過させて捕獲の機会を多く与えることが
望ましい。
従ってメツシュを通過したナトリウムの出口であるバイ
ブロまでの距離が長くとれるメツシュ外周からナトリウ
ムを流入させるのが良い。
又不純物はメツシュの入口付近において良く捕獲される
傾向にあるから、ナトリウム流入面積は大きいほど良い
もしメツシュの下端から上端に向けてナトリウムを流過
させるとすれば、ナトリウムの通過距離は充分とれるが
流入面積が小となるため、メツシュの不純物による目詰
りが短い時間内に生じ、コールドトラップとしての寿命
が短かくなるだろう。
ナトリウムがメツシュ11を通過する途中において小さ
な不純物はメツシュ11に付着し捕獲される。
この時点においてもナトリウム温度は約120℃を保っ
ている。
このようにして浄化されたナトリウムは、バイブロに穴
5を通って流れ込みバイブロからエコノマイザ筒16に
至る。
エコノマイザ°筒16内を上昇中に、ナトリウムは流路
Cを流下するナトリウムと熱交換し、上昇とともに温度
が上昇し、ナトリウム出口15に到達したときには、そ
の温度は280℃に回復している。
尚冷却ガスの出口温度は70℃である。
即ちエコノマイザ筒16もしくは冷却ガス案内胴19の
長さは、ナトリウム中の不純物が析出するのに充分であ
りかつナトリウムの流動性を極端に損わない温度及び浄
化後のナトリウムが、ナトリウム循環系に復する際、熱
的な支障が生じない程度の温度となるように冷却ガス温
度などとの関連において設定される。
もし充分な温度回復ができないならばエコノマイザ筒を
更に上記まで延長し、その延長部分で系統のナトリウム
と熱交換させるような構成とすれば良い。
必要に応じてドレン配管12のバルブを開放する。
このとき下部胴体1の底部に沈積している不純物はドレ
ンされるナトリウムとともに流過し排出される。
熱電、対は下部胴体1の底部のナトリウム温度を監視し
常に設定されたナトリウム温度を維持するよう冷却ガス
の温度、流量もしくはナトリウム流量などを調節するよ
うにする。
このようなコールドトラップの構成であれば、不純物の
捕獲部とナトリウムの冷却・昇温部分とは上下方向に離
れているため、捕獲部においてナトリウムが昇温された
り大きな温度分布を生じたりすることはなく、析出した
不純物が再溶解することはない上に純化したナトリウム
を昇温させる機能を損わないように冷却、不純物捕獲、
エコノマイザの各機能部分を一体化できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例であるコールドトラップの縦
断面図、第2図は第1図のコールドトラップ内のナトリ
ウムの温度分布を示す特性図である。 1・・・・・・下部胴体、3・・・・・・案内板、11
・・・・・・メツシュ、16・・・・・・エコノマイザ
筒、17・・・・・・上胴体、19・・・・・・ガス案
内胴。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 冷却手段と不純物捕獲手段とエコノマイザとを一体
    に備えるものにおいて、前記不純物捕獲手段を内蔵した
    下部胴体と、流体入口を備えるとともに前記冷却手段と
    熱交換自在に設置した上胴部と、前記不純物捕獲手段を
    通過した流体を受は入れるように前記上胴体内に内蔵し
    たエコノマイザ筒とから成るコールドトラップ。 2 不純物捕獲部をエコノマイザ筒に連結して支持した
    ことを特徴とする特許請求の範囲の第1項に記載のコー
    ルドトラップ。
JP52155588A 1977-12-26 1977-12-26 液体金属ナトリウム不純物除去装置 Expired JPS5937730B2 (ja)

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US05/972,212 US4389310A (en) 1977-12-26 1978-12-22 Cold trap

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