JPS63156504A - Cold trap - Google Patents
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- 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
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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 |
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