JPS63156504A - Cold trap - Google Patents
Cold trapInfo
- Publication number
- JPS63156504A JPS63156504A JP61301269A JP30126986A JPS63156504A JP S63156504 A JPS63156504 A JP S63156504A JP 61301269 A JP61301269 A JP 61301269A JP 30126986 A JP30126986 A JP 30126986A JP S63156504 A JPS63156504 A JP S63156504A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mesh
- heat
- cold trap
- wick
- upper space
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 64
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 5
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 abstract 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 5
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 5
- 238000011403 purification operation Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002470 thermal conductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高速増殖炉等で用いる液体金属ナトリウムの純
化装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an apparatus for purifying liquid metal sodium used in fast breeder reactors and the like.
従来より、高速増殖炉では、冷却材であるナトリウム(
以下Naと略す)を純化するためにコールドトラップが
用いられている。たとえば、タンク型高速増殖炉に用い
られてきたコールドトラップは、第2図に示す様な構成
になっている。金属メツシュ1を詰めた容器2がしやへ
いプラグ3の中に組込まれており、原子炉炉容器4内の
Na5は電磁ポンプ6によって容器2へと汲上げられる
。Traditionally, in fast breeder reactors, the coolant sodium (
A cold trap is used to purify Na (hereinafter abbreviated as Na). For example, a cold trap used in a tank-type fast breeder reactor has a configuration as shown in FIG. A container 2 filled with a metal mesh 1 is assembled in a damp plug 3, and Na5 in the reactor vessel 4 is pumped into the container 2 by an electromagnetic pump 6.
メツシュ1の内部には、冷却配管7があり、冷却配管7
の内側は液体金属(たとえばNaK合金)8が循環でき
る様になっている。冷却配管7は外部に設けられた冷却
材循環ループ9に結合している。冷却材循環ループ9は
NaKを循環させるための電磁ポンプ10とNaKを冷
却するための空気冷却器11から成る。なお、空気冷却
器11には1通常、フィン付き配管12とファン13の
組合せが使われる。Inside the mesh 1, there is a cooling pipe 7.
A liquid metal (for example, NaK alloy) 8 can be circulated inside. The cooling pipe 7 is connected to an external coolant circulation loop 9. The coolant circulation loop 9 includes an electromagnetic pump 10 for circulating NaK and an air cooler 11 for cooling NaK. Note that the air cooler 11 usually uses a combination of finned piping 12 and a fan 13.
冷却配管7によって、メツシュ1は冷却され。The mesh 1 is cooled by the cooling pipe 7.
その温度は約110℃まで下げられる。冷却配管7の外
側に取付けたフィン14はメツシュ1の冷却を促進する
ためのものである。容器2へと汲上げられたNa5は低
温に保たれたメツシュ1を通過して下方へと流下する。The temperature is lowered to about 110°C. The fins 14 attached to the outside of the cooling pipe 7 are for promoting cooling of the mesh 1. The Na5 pumped into the container 2 passes through the mesh 1 kept at a low temperature and flows downward.
この際、Na中に溶は込んでいる不純物(特に酸素)は
、メツシュ1の表面に析出しく酸素の場合は酸化物とし
て析出)。At this time, impurities (particularly oxygen) dissolved in the Na are precipitated on the surface of the mesh 1 (in the case of oxygen, they are precipitated as oxides).
捕獲されるため、Na中の不純物濃度は低下する。Since Na is captured, the impurity concentration in Na decreases.
純化されたNaは、容器2の下部に設けた配管15から
出て、再び炉容器4のNaプールへと戻る様になってい
る。なお、出口配管15は、汲上げ配管16と二重構造
になっており、戻りNaは、汲1.上げNaの一部の熱
を回収する、いわゆる、エコ;イマイザの機能を持たせ
である。The purified Na comes out from a pipe 15 provided at the bottom of the container 2 and returns to the Na pool in the furnace container 4 again. Note that the outlet pipe 15 has a double structure with the pumping pipe 16, and the return Na is pumped 1. It has a so-called eco-imizer function that recovers some of the heat from the raised Na.
上記従来のコールドトラップでは1次の様な問題点があ
る。The above-mentioned conventional cold trap has the following problems.
第一に、Naを循環させるための手段と、メツシュ冷却
に必要な冷却材循環ループが複雑な構造をしているため
、装置の組立て、取はすしが容易でない、特に、コール
ドトラップでは、メツシュの交換を頻繁に行なう必要が
あるが、メツシュの取はずし、取付けが困難である。First, because the means for circulating Na and the coolant circulation loop necessary for mesh cooling have a complicated structure, it is difficult to assemble and remove the device, especially in cold traps. It is necessary to replace the mesh frequently, but it is difficult to remove and install the mesh.
第二の問題点は、Naを循環させるために、電磁ポンプ
を必要とすることである。電磁ポンプが配置される場所
は、高放射線下(〜101’R)で、しかも、高温(〜
400℃)である、このため、電磁ポンプの周辺には、
電磁ポンプ(特にコイル)を保護するための放射線じゃ
へいと、冷却手段が必要となり、コールドトラップの構
成が大がかりになる。The second problem is that an electromagnetic pump is required to circulate Na. The location where the electromagnetic pump is placed is under high radiation (~101'R) and high temperature (~101'R).
Therefore, around the electromagnetic pump,
Radiation shielding and cooling means are required to protect the electromagnetic pump (especially the coil), making the construction of the cold trap large-scale.
従って、本発明の目的は、構成が簡素で、取付け、取は
すしが容易なコールドトラップを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a cold trap that is simple in construction and easy to install and remove.
なお、この種の装置として関連する他の従来技術として
、実用新案(実開昭58−116002)特許(特開昭
60−194026 、特開昭55−38906が挙げ
られる。Other related prior art related to this type of device include Utility Model (Utility Model Patent Application 58-116002) patents (JP-A-60-194026 and JP-A-55-38906).
この実用新案は、第3図に示すように、Na5をタンク
17を介して強制循環させ、タンク17内でNaを純化
しようとするものである。タンク17の中には、ヒート
パイプ18で冷却されるメツシュ1が配置され、Na中
の不純物をこのメツシュ1の表面に捕集しようとするも
のである。ヒートパイプ18の冷却のために、ヒートパ
イプ18の上端部にフィン19とファンが取付けられて
いる。This utility model attempts to purify Na in the tank 17 by forcedly circulating Na5 through the tank 17, as shown in FIG. A mesh 1 cooled by a heat pipe 18 is disposed in the tank 17, and is intended to collect impurities in Na on the surface of the mesh 1. To cool the heat pipe 18, fins 19 and a fan are attached to the upper end of the heat pipe 18.
また、メツシュ1の部分だけを局所的に冷やす目的でメ
ツシュ上部のヒートパイプ壁面は、断熱壁20で覆った
構成となっている。Further, in order to locally cool only the mesh 1, the heat pipe wall surface above the mesh is covered with a heat insulating wall 20.
しかし、この例でも、Naを循環するループ21や電磁
ポンプ6、さらにはNaタンク17が必要となり、原子
炉に組込むにしても、複雑な構造をしているため、装置
の組立て、取はすしが困難である。また、電磁ポンプの
放射線しやへいやコイルの冷却といった問題点が生じる
。However, even in this example, a loop 21 for circulating Na, an electromagnetic pump 6, and an Na tank 17 are required, and even if it is incorporated into a nuclear reactor, it has a complicated structure, so it is difficult to assemble and remove the device. is difficult. Further, there are problems such as radiation resistance of the electromagnetic pump and cooling of the coil.
さらに、この実用新案の構造では、ヒートパイプによっ
て、メツシュ1、あるいはNaを十分冷やすことが出来
ない。その理由は、Naは良熱伝導体であるため、タン
ク内の主流Naから熱伝導で、メツシュ、あるいは、そ
の近傍のNaを暖ためてしまうためである。Na純化運
転では、Na温度を110℃付近まで冷やす必要がある
。しかし、原子炉炉容器内のNaの温度は、通常、55
0’Cもあり、温度差は440℃となる。液体Na中に
この様な大きな温度差をつけることは物理的に不可能で
ある。すなわち、この実施例の構成では、コールドトラ
ップとしての機能を果せな−)。Furthermore, with the structure of this utility model, the mesh 1 or Na cannot be sufficiently cooled by the heat pipe. The reason is that since Na is a good thermal conductor, heat conduction from the mainstream Na in the tank warms the mesh or the Na in the vicinity. In Na purification operation, it is necessary to cool the Na temperature to around 110°C. However, the temperature of Na in the reactor vessel is usually 55
There is also 0'C, and the temperature difference is 440°C. It is physically impossible to create such a large temperature difference in liquid Na. In other words, the configuration of this embodiment cannot function as a cold trap.
上記目的を達成するため1本発明では、ヒートパイプを
用いてNaを冷却する手段をとる。また。In order to achieve the above object, the present invention uses a heat pipe to cool Na. Also.
不純物捕捉体であるメツシュは、炉容器のNaプール中
へ挿入した構成とし、Naの循環には、メツシュ冷却時
に炉容器内で生じる自然循環流を用いる。The mesh, which is an impurity trap, is inserted into the Na pool in the furnace vessel, and the natural circulation flow that occurs within the furnace vessel when the mesh is cooled is used to circulate Na.
Na冷却を容易にするため、メツシュの側端部に断熱性
のしきり板を配置する。In order to facilitate Na cooling, an insulating partition plate is placed at the side end of the mesh.
上記の手段を用いれば、Naを循環するための配管やポ
ンプ、ならびにメツシュ冷却のためのNaK循環ループ
が不必要になり、コールドトラップの構成は大巾に簡素
化される。これによって、コールドトラップの取付け、
取はずしが容易になる。By using the above means, piping and pumps for circulating Na and NaK circulation loops for cooling the mesh become unnecessary, and the configuration of the cold trap is greatly simplified. This allows installation of cold traps,
Easy to remove.
また、メツシュ側端部には断熱壁が取付いているため、
周辺のNaとの熱交換はなくなり、メツシュの冷却効率
は向上する。これによってメツシュ内を下方に向う自然
対流が増し、メツシュ内の不純物の捕捉が効率よく行な
われる。In addition, since a heat insulating wall is attached to the mesh side end,
Heat exchange with surrounding Na is eliminated, and the cooling efficiency of the mesh is improved. This increases the natural convection flowing downward within the mesh, and traps impurities within the mesh efficiently.
以下1本発明を実施例を用いて詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below using examples.
第1図は1本発明の一実施例を示す、メツシュ1は容器
2の中に収納されており、容器2はNaの流路を兼ねて
いる。容器2の外側にはウィック22が配置してあり、
ウィック22は常時、液体金属(たとえば水銀)23に
よって濡らされている。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. A mesh 1 is housed in a container 2, and the container 2 also serves as a flow path for Na. A wick 22 is arranged on the outside of the container 2,
The wick 22 is constantly wetted with a liquid metal (for example, mercury) 23.
ウィック22の外側には、断熱壁24によって囲まれた
環状空間25があり、ヒートパイプ構造にしである。環
状空間25は、上部空間26に通じており、両空間内の
圧力は、液体金属23の飽和蒸気圧近傍に低くしである
。上部空間26の外側にはフィン19を取付けてあり、
全体を空気冷却器のケーシング11で囲んである。ファ
ン13はケーシング11に冷却空気を送るために用いる
。Outside the wick 22 there is an annular space 25 surrounded by a heat insulating wall 24, leading to a heat pipe structure. The annular space 25 communicates with the upper space 26, and the pressure in both spaces is low, close to the saturated vapor pressure of the liquid metal 23. Fins 19 are attached to the outside of the upper space 26,
The whole is surrounded by an air cooler casing 11. Fan 13 is used to send cooling air to casing 11.
ファン13を起動すると、上部空間26が冷やされ、空
間内の圧力が下がる。この圧力降下に伴って、ウィック
22から蒸発した液体金属13の蒸気27は環状空rI
!J25を通って上部空間26へと流れる。上部空間2
6では液体金属の蒸気27は凝縮し、液体となって再び
ウィック22内へ戻る構成となっている。このように、
液体金属の蒸気27は、
(1)ウィックからの蒸発(蒸発潜熱を吸収)(2)蒸
気の状態で環状空間を通って上部空間へ移動
(3)上部空間内で凝縮(蒸発潜熱を放出)(4)液体
となってウィックに戻る
といった、いわゆるヒートパイプのサイクルを繰り返す
、このサイクルによって、容器2内のNa5とメツシュ
1は冷やされ、N、a5は密度を増して容器2下方へ流
下する。炉容器4内の高温Naは、液面近くに設けた入
口28から流入し、容器2内で冷やされて、再び、炉容
器4へと戻る。なお、容器2の内壁に取付けたフィン4
2はNaの冷却を促進するためのものである。この様に
、炉容器→コールドトラップ→炉容器を一巡する自然循
環流が生じ、電磁ポンプが無くても、炉容器内のNaを
コールドトラップへ供給することが出来る。When the fan 13 is activated, the upper space 26 is cooled and the pressure within the space is reduced. With this pressure drop, the vapor 27 of the liquid metal 13 evaporated from the wick 22 flows into the annular space rI.
! It flows into the upper space 26 through J25. Upper space 2
6, the liquid metal vapor 27 is condensed, becomes a liquid, and returns to the wick 22 again. in this way,
The liquid metal vapor 27 (1) evaporates from the wick (absorbs latent heat of vaporization), (2) moves in vapor state through the annular space to the upper space, (3) condenses in the upper space (releases latent heat of vaporization). (4) The so-called heat pipe cycle of turning into liquid and returning to the wick is repeated. Through this cycle, the Na5 and mesh 1 in the container 2 are cooled, and the N and A5 increase in density and flow down the container 2. . High-temperature Na in the furnace vessel 4 flows in from an inlet 28 provided near the liquid level, is cooled within the vessel 2, and returns to the furnace vessel 4 again. Note that the fins 4 attached to the inner wall of the container 2
2 is for promoting cooling of Na. In this way, a natural circulation flow occurs that goes around the furnace vessel → cold trap → furnace vessel, and Na in the furnace vessel can be supplied to the cold trap even without an electromagnetic pump.
また、容器2からの熱は蒸発潜熱の形で輸送されるので
、蒸発潜熱の大きい適当な作動流体(例:水銀)を選ぶ
ことによって熱輸送流路、すなわち、第1図の環状空間
25を小さくすることが出来る。Furthermore, since the heat from the container 2 is transported in the form of latent heat of vaporization, by selecting an appropriate working fluid (e.g. mercury) with a large latent heat of vaporization, the heat transport channel, that is, the annular space 25 in FIG. It can be made smaller.
、′・さらに、Naおよびメツシュを冷却するための強
1、′制御I−ブが不必要となり、ヨー2.トドラップ
の構成が大巾に簡素、かつ、小型化できる。このため、
コールドトラップの取付け、取はずしが容易になる効果
がある。たとえば、第1図で示した実施例の場合、フラ
ンジ29をはずすことによって、コールドトラップは容
易に交換できる。,'・Furthermore, the strong 1,' control I-bu for cooling Na and the mesh becomes unnecessary, and the yaw 2. The configuration of the todrap can be greatly simplified and downsized. For this reason,
This has the effect of making it easier to install and remove the cold trap. For example, in the embodiment shown in FIG. 1, the cold trap can be easily replaced by removing flange 29.
第4図は、第1図で示した実施例の、上部空間の構成例
を詳細に示す、上部空間26内で凝縮した液体金属23
が、ウィック22へ戻りやすくするために、断熱壁24
、ウィック22と上部空間26を内側に向って勾配のつ
いた板30で仕切り、仕切板30に、液体金属の蒸気2
7が流れるノズル31を取付けである。環状空間25か
らの液体金属の蒸気27はノズル31を通って上部空間
26に入り、該空間の内壁32で凝縮する。凝縮した液
体金属23は、仕切板30の上に落ち、該仕切板の上を
内側に流れてウィック22の中に吸込まれる構成となっ
ている。ノズル31の形状として、第4図では矩型ノズ
ルを示しであるが、原〜゛′以下、第1図で示した実施
例を対象に、必要な除熱量とヒートパイプの寸法、得ら
れる自然循環ヘッドについて説明する。FIG. 4 shows in detail an example of the configuration of the upper space in the embodiment shown in FIG.
However, in order to make it easier to return to the wick 22, the insulation wall 24
, the wick 22 and the upper space 26 are partitioned by an inwardly sloped plate 30, and the liquid metal vapor 2 is placed in the partition plate 30.
The nozzle 31 through which No. 7 flows is installed. Liquid metal vapor 27 from the annular space 25 enters the upper space 26 through the nozzle 31 and condenses on the inner wall 32 of the space. The condensed liquid metal 23 falls onto the partition plate 30, flows inward over the partition plate, and is sucked into the wick 22. As for the shape of the nozzle 31, a rectangular nozzle is shown in FIG. The circulation head will be explained.
第1図に示したコールドトラップにおいて、必要な除熱
量Q (W)は、
Q=Cpp V (T)l−Tc)
−(1)ここでCp:Naの比熱(J /kg’C)ρ
:Naの密度(kg/ボ)
V:Naの体積流量(ボ/5)
TH:炉容器内Naの温度(’C)
Tc:純化運転に必要なNa温度(メツシュ平均温度(
℃))
通常、高速増殖炉では、主としてNa中の酸素を除去す
る必要があり、コールドトラップにはr酸素濃度≦lp
pmまで純化すること」という要求仕様が課せられてい
る。酸素濃度の1 ppwrに相当する酸素のNa中飽
和溶解温度は110℃である。そこで式(1)の温度T
aとして、110;℃′−を代入して必要な除熱量を計
算すると第5図の一様になる。第5図の結果が示す様に
、必要除熱量は、炉容器内のNa@度とともに直線状に
増加し、運転温度範囲(250〜550℃)では200
〜630kwの除熱が必要となる。In the cold trap shown in Figure 1, the required amount of heat removal Q (W) is Q=Cpp V (T)l-Tc)
-(1) where Cp: specific heat of Na (J/kg'C) ρ
: Density of Na (kg/V) V: Volumetric flow rate of Na (V/5) TH: Temperature of Na in the furnace vessel ('C) Tc: Na temperature required for purification operation (mesh average temperature (
℃)) Normally, in a fast breeder reactor, it is necessary to mainly remove oxygen from Na, and the cold trap has an oxygen concentration of ≦lp.
The required specification is "to purify down to pm". The saturated dissolution temperature of oxygen in Na corresponding to 1 ppwr of oxygen concentration is 110°C. Therefore, the temperature T in equation (1)
When calculating the required amount of heat removal by substituting 110 °C'- for a, the result is uniform as shown in Fig. 5. As shown in the results in Figure 5, the required amount of heat removal increases linearly with the degree of Na in the furnace vessel, and in the operating temperature range (250 to 550°C)
~630kw of heat removal is required.
一方1本発明ではこの熱をヒートパイプで輸送するわけ
であるが、ヒートパイプの寸法は次の様にして求まる。On the other hand, in the present invention, this heat is transported by a heat pipe, and the dimensions of the heat pipe are determined as follows.
第1図において環状空間25内で蒸気が上方向に運び得
る最大の熱流束は音速限界熱流束、qsで決まり。In FIG. 1, the maximum heat flux that steam can carry upward within the annular space 25 is determined by the sonic critical heat flux, qs.
qs= 0 、474 L (ρvPv) ’/”
−(2)ここで、L:作動流体(液体金m)の蒸発
潜熱(J/kg)、
ρV:作動流動流蒸気の密度(kg/rrr) 。qs= 0, 474 L (ρvPv) '/”
-(2) where, L: latent heat of vaporization of working fluid (liquid gold m) (J/kg), ρV: density of working fluid stream vapor (kg/rrr).
Pv:作動流体の蒸気圧(Pl)
従って、環状空間25内で蒸気が運びうる最大の熱量Q
、は、
Q h =qson・Ah ・
=(3)ここで、Ahは環状空間25の断面積で円環の
内径をDi、外径をDoとすると。Pv: Vapor pressure of the working fluid (Pl) Therefore, the maximum amount of heat Q that steam can carry within the annular space 25
, Q h =qson・Ah・
= (3) Here, Ah is the cross-sectional area of the annular space 25, and the inner diameter of the ring is Di and the outer diameter is Do.
Ab= (Do”−Dt”)
=(4)式(1)および(3)においてQ ” Q h
とおき、式(2)、(4)を用いて整理すると、環状空
間の外径Doは。Ab= (Do"-Dt")
= (4) In equations (1) and (3), Q ” Q h
Then, rearranging using equations (2) and (4), the outer diameter Do of the annular space is.
式(5)にDiとして従来のコールドトラップの直径(
=1m)を、また1作動流体として水銀を例にとり、そ
の物性値を代入して、それぞれのナトリウム温度THに
対して計算した結果を第5図に示す0図の結果によれば
、環状空間の外径(従ってコールドトラップの外径にほ
ぼ等しい)は、運転温度範囲(250〜550℃)で1
.2〜1.7mであり、コールドトラップ自体はさほど
大きくはならない。(取付、取はすしが容易な大きさで
ある)
Naの冷却に伴って、炉容器→コールドトラップ容器→
炉容器と一巡する自然循環が生じるが、この時の自然循
環ヘッドΔPsc(Pa)は。In equation (5), the diameter of the conventional cold trap (
= 1m), and taking mercury as an example of a working fluid, and substituting its physical property values, the results of calculations for each sodium temperature TH are shown in Figure 5.According to the results shown in Figure 0, the annular space (therefore approximately equal to the outside diameter of the cold trap) is 1 in the operating temperature range (250-550°C)
.. It is 2 to 1.7 m, and the cold trap itself is not very large. (The size is such that it is easy to install and remove.) As Na cools down, the furnace vessel → cold trap vessel →
A natural circulation occurs that goes around the furnace vessel, but the natural circulation head ΔPsc (Pa) at this time is.
ΔPsc= (pc−gh) gh
−(6) :ここで、ρC:メッシュ部の平均Na温
度における −Naの密度(kg/ポ)
ρh:炉容器Na温度におけるNa の密度(kg/
rn’)
g :重力加速度(=9.8m/s”)h :容器2の
入口から出口までの高さくm)
式(6)に、pcとして110’cにおけるNa密度を
、hとして、従来のコールドトラップ長さく= 2 m
)を代入して計算した自然循環ヘッドを第6図に示す0
図の結果によれば、炉容器内のNa温度が増加すると、
自然循環ヘッドはほぼ直線的に増加している。ΔPsc= (pc-gh)gh
-(6): Here, ρC: Density of -Na at the average Na temperature of the mesh part (kg/Po) ρh: Density of Na at the Na temperature of the furnace vessel (kg/Po)
rn') g: Gravitational acceleration (=9.8 m/s") h: Height from the inlet to the outlet of the container 2 (m) In equation (6), pc is the Na density at 110'c, h is the conventional cold trap length = 2 m
) is calculated by substituting 0 as shown in Figure 6.
According to the results in the figure, when the Na temperature in the furnace vessel increases,
The natural circulation head increases approximately linearly.
一方、自然循環時のループ圧損、特に、メツシュ部分の
圧損は、従来のコールドトラップの圧損特性を用いて評
価できる。コールドトラップのメツシュとして、通常、
素線径’=0.1m+、空隙率弁95%、充填層長さ’
=0.5mのメツシュがよく使われる。このメツシュを
例にとると、1!環Na゛流量が5ボ/hの場合、純化
運転の初期段階にお′・&するメツシュ部圧損は、40
0 (Pa )、純化運転−年経過後の圧損は3000
(pa )になる(従来の運転データより)、第6図
に、これら二つの圧損を示す。既に述べた自然循環ヘッ
ドと比較してみると、運転温度範囲(250〜550℃
)では、自然循環ヘッドの方が、メツシュ部の圧損より
大きい。従って、Na循環ポンプが無くても一年間は自
然循環によって炉容器内のNaをメツシュに循環通過さ
せることができる。On the other hand, the loop pressure drop during natural circulation, especially the pressure drop at the mesh portion, can be evaluated using the pressure drop characteristics of a conventional cold trap. As a cold trap mesh, usually
Wire diameter'=0.1m+, porosity valve 95%, packed bed length'
=0.5m mesh is often used. Taking this mesh as an example, 1! When the ring Na flow rate is 5 v/h, the pressure loss at the mesh part at the initial stage of purification operation is 40
0 (Pa), purification operation - pressure loss after 3000 years
(pa) (based on conventional operating data), these two pressure losses are shown in FIG. Comparing with the natural circulation head already mentioned, the operating temperature range (250-550℃
), the pressure drop in the natural circulation head is greater than that in the mesh section. Therefore, even without a Na circulation pump, Na in the furnace vessel can be circulated through the mesh for one year by natural circulation.
通常、定期検査のために、原子炉を一年間に一回の割合
で停止させる。この停止期間中に、新しいコールドトラ
ップと取替えれば、次の原子炉運転期間中のNa純化に
供することができる。Normally, nuclear reactors are shut down once a year for periodic inspections. If the cold trap is replaced with a new one during this shutdown period, it can be used for Na purification during the next reactor operation period.
第7図に他の実施例を示す0本実施例においては、メツ
シュ1だけを取替えられ8構成となっている。メツシュ
1には支持棒33を取付けてあり、また、支持棒33の
上端にはフランジ34を設けである。メツシュ1を交換
する際はフランジ34を取はずし、支持棒33によって
メツシュ1を引き上げる。また、メツシュ取替えのため
に、メツシュ1を収納する容器2は、上部のフランジ3
4まで延びた構成となっている。ウィック22.環状空
間25断熱壁24の構造は、第1図の実施例と同じであ
る。In this embodiment, which shows another embodiment in FIG. 7, only the mesh 1 is replaced, resulting in eight configurations. A support rod 33 is attached to the mesh 1, and a flange 34 is provided at the upper end of the support rod 33. When replacing the mesh 1, the flange 34 is removed and the mesh 1 is pulled up using the support rod 33. In addition, in order to replace the mesh, the container 2 that stores the mesh 1 has an upper flange 3.
It has a configuration that extends to 4. Wick 22. The structure of the annular space 25 and the heat insulating wall 24 is the same as the embodiment shown in FIG.
第8図に他のもう一つの実施例を示す、この例では、ヒ
ートパイプ35はメツシュ収納容器2の中に配置される
。ヒートパイプ35の内側にはウィック22があり1作
動流体である液体金属23は常時ウィック22を濡らし
ている。ヒートパイプ35の上端部にフィン19を取付
けてあり、さらに、その外側は、空気冷却器のケーシン
グ11で囲んである。メツシュ収納容器2の外側には断
熱壁24を配置してあり、容器内側のNaとメツシュを
、容器外側のNaと熱的に遮断している。Another embodiment is shown in FIG. 8, in which the heat pipe 35 is placed inside the mesh storage container 2. There is a wick 22 inside the heat pipe 35, and the liquid metal 23, which is a working fluid, constantly wets the wick 22. A fin 19 is attached to the upper end of the heat pipe 35, and the outside thereof is surrounded by the casing 11 of the air cooler. A heat insulating wall 24 is placed on the outside of the mesh storage container 2 to thermally isolate the Na inside the container and the mesh from the Na outside the container.
ヒートパイプ35の外側に取付けたフィン36はヒート
パイプ35の表面からNa5への熱の伝達を促進するた
めにある。メツシュ1の交換はフランジ29をはずして
、ヒートパイプ35と一部に引き抜く事によって実行で
きる。この実施例では、ヒートパイプは円管状で、製作
が容易である。また、コールドトラップ全体の組立てが
容易となる。Fins 36 attached to the outside of the heat pipe 35 are provided to promote heat transfer from the surface of the heat pipe 35 to Na5. The mesh 1 can be replaced by removing the flange 29 and partially pulling out the heat pipe 35. In this embodiment, the heat pipe is circular and easy to manufacture. Additionally, the entire cold trap can be easily assembled.
第9図にもう一つの他の実施例を示す。この例では、メ
ツシュ1は原子炉の炉容器4に密着しており、ヒートパ
イプ35は、炉容器4の外側においである。ヒートパイ
プ35の外壁には冷却用のフィン19が取付けである。FIG. 9 shows another embodiment. In this example, the mesh 1 is in close contact with the reactor vessel 4 of the nuclear reactor, and the heat pipe 35 is outside the reactor vessel 4. Cooling fins 19 are attached to the outer wall of the heat pipe 35.
メツシュ1の内側の側壁は断熱壁24で作っである。断
熱壁24は上部プレナムと下部プレナム間の仕切板37
の上に溶接されており、メツシュ1の底部と接する部分
に一部開口部38がある。Na5およびメツシュ1は外
部のヒートパイプ35によって冷され、その結果、炉容
器4内のN a 5には図中、破線で示した様な自然循
環が生じる。メツシュ1の交換は。The inner side wall of the mesh 1 is made of a heat insulating wall 24. The insulation wall 24 is a partition plate 37 between the upper plenum and the lower plenum.
It is welded onto the mesh 1, and there is a partial opening 38 in the part that contacts the bottom of the mesh 1. The Na5 and the mesh 1 are cooled by the external heat pipe 35, and as a result, natural circulation occurs in the Na5 in the furnace vessel 4 as shown by the broken line in the figure. How to replace mesh 1.
メツシュに取付けた支持棒33を上に引抜くことによっ
て行なう、原子炉運転中は、放射線の外部洩れを防ぐた
め1貫通孔39には専用のしゃへいプラグ40がはめ込
まれている。この様な構成にすれば、ヒートパイプのメ
ンテナンスが容易になる。During nuclear reactor operation, which is carried out by pulling upward the support rod 33 attached to the mesh, a special shielding plug 40 is fitted into the first through hole 39 to prevent radiation from leaking to the outside. With such a configuration, maintenance of the heat pipe becomes easy.
本発明によれば、Naを循環するための配管や電磁ポン
プを必要としない、また、メツシュおよびNaを冷却す
るための冷却材循環ループを一切必要としない。また、
メツシュの側壁と、周囲のNaとは断熱されているので
Naの冷却効率は上がる。このため、コールドトラップ
の構造が大巾に簡素化され小型になる。According to the present invention, there is no need for piping or an electromagnetic pump for circulating Na, and no need for any coolant circulation loop for cooling the mesh and Na. Also,
Since the side wall of the mesh is insulated from the surrounding Na, the Na cooling efficiency increases. Therefore, the structure of the cold trap is greatly simplified and made smaller.
第1図は本発明の一実施例の断面図、第2図および第3
図は従来のコールドトラップの構成図、第4図は、第1
図に示した実施例の上部空間の構成図、第5図、第6図
は、第1図に示す実施例を例にとって、コールドトラッ
プの寸法と、自然循環能力を計算で評価した結果を示す
図、第7図。
第8図および第9図は、他の実施例の構成図である。
1・・・メツシュ、2・・・容器、3・・・しやへいプ
ラグ、4・・・原子炉炉容器、5・・・ナトリウム、6
・・・電磁ポンプ、7・・・冷却配管、8・・・液体金
属(作動流体)。FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the present invention, FIGS.
The figure shows the configuration of a conventional cold trap.
The configuration diagrams of the upper space of the embodiment shown in the figure, FIGS. 5 and 6, show the results of calculating the dimensions of the cold trap and the natural circulation capacity, taking the embodiment shown in FIG. 1 as an example. Figure 7. FIGS. 8 and 9 are configuration diagrams of other embodiments. 1...Mesh, 2...Container, 3...Shiyahei plug, 4...Reactor vessel, 5...Sodium, 6
...Electromagnetic pump, 7. Cooling piping, 8. Liquid metal (working fluid).
Claims (1)
らなり、前記捕捉体の表面にナトリウム中の不純物を析
出、捕集する装置において、前記捕捉体の側端部に上下
端が開口した仕切板を配置したことを特徴とするコール
ドトラツプ。 2、前記仕切板は、断熱材で作られた事を特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のコールドトラツプ。 3、前記捕捉体の冷却手段として、ヒートパイプを用い
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のコール
ドトラツプ。[Scope of Claims] 1. An apparatus for precipitating and collecting impurities in sodium on the surface of the trapping body, which comprises a trapping body such as a mesh and a means for cooling the trapping body, wherein the side end of the trapping body A cold trap characterized by a partition plate with openings at the top and bottom ends. 2. The cold trap according to claim 1, wherein the partition plate is made of a heat insulating material. 3. The cold trap according to claim 1, wherein a heat pipe is used as a cooling means for the trapping body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61301269A JPS63156504A (en) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | Cold trap |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61301269A JPS63156504A (en) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | Cold trap |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63156504A true JPS63156504A (en) | 1988-06-29 |
Family
ID=17894782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61301269A Pending JPS63156504A (en) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | Cold trap |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63156504A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009011052A (en) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp | Enclosed switchboard |
CN111599497A (en) * | 2020-04-21 | 2020-08-28 | 中国原子能科学研究院 | A crystallization cooling tube for removing impurity in sodium |
-
1986
- 1986-12-19 JP JP61301269A patent/JPS63156504A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009011052A (en) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp | Enclosed switchboard |
CN111599497A (en) * | 2020-04-21 | 2020-08-28 | 中国原子能科学研究院 | A crystallization cooling tube for removing impurity in sodium |
CN111599497B (en) * | 2020-04-21 | 2022-03-11 | 中国原子能科学研究院 | A crystallization cooling tube for removing impurity in sodium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100966854B1 (en) | Fully passive decay heat removal system for sodium cooled fast reactor with a partially-immersed decay heat exchanger | |
KR100906717B1 (en) | Air/Water hybrid passive reactor cavity cooling apparatus and method for core decay heat removal of a High Temperature Gas-Cooled Reactor | |
RU2125744C1 (en) | System for passive heat dissipation from inner space of nuclear reactor containment | |
JP2010236885A (en) | Cooling structure of reactor containment vessel | |
JPS63156504A (en) | Cold trap | |
JP2018132399A (en) | Nuclear Power Plant | |
JP2506875B2 (en) | Heat pipe | |
US8261563B2 (en) | External refrigerator condensing unit | |
CN208187150U (en) | A kind of rainwater-collecting water replenishing type cooling tower | |
US3558122A (en) | Liquid metal purifier | |
KR20040050326A (en) | Passive cooling type cooling apparatus having multiple cooling pin structure using phase change materials and passive cooling system thereof | |
JP2005214479A (en) | Cooling device | |
JPH02176596A (en) | Decay heat removal system for fast breeder | |
JPH0332037B2 (en) | ||
CN106931817A (en) | A kind of portable air hot trap | |
JPS62207998A (en) | Cold trap for fast breeder reactor | |
JP2011133315A (en) | Cooling structure of reactor containment vessel | |
CN116864160A (en) | Containment heat exchange water tank cooling device and containment heat exchange water tank cooling system | |
CN112444150A (en) | Cooling system for medical temperature control instrument | |
JP3106689B2 (en) | Gas cooler for high temperature gas | |
JPH0144953Y2 (en) | ||
JPS6111698A (en) | Nuclear reactor | |
JPS61120997A (en) | Integral type purifier for cooling liquid metal of fast neutron reactor | |
JPS63186186A (en) | Cooling system of fast breeder reactor | |
CN115348814A (en) | Data center phase change immersion type liquid cooling cabinet |