JPH0119446B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ナトリウム冷却の原子力プラントに
於ける原子炉容器、ストレージタンク等のナトリ
ウム貯留タンク内のナトリウムを精製する純化ユ
ニツトの改良に係り、コールドトラツプの温度上
昇を抑制すると共に不純物を捕獲するコールドト
ラツプ部の交換を可能ならしめ且つ純化された低
温のナトリウムの高温ナトリウム中への流出によ
る熱衝撃の緩和を可能ならしめて、純化性能の向
上と寿命の延長を図つたナトリウム純化ユニツト
に関する。

（従来技術とその問題点） 高温の液体ナトリウム中の不純物を捕獲して精
製する純化ユニツト、例えば原子力プラントの１
つである高速増殖炉に於ける原子炉容器等の貯留
タンク内のナトリウム中に挿入して用いられる純
化ユニツトは、第１図に示す如く従来、主として
精製すべきナトリウム中の不純物を捕獲するコー
ルドトラツプ２、該コールドトラツプ２で不純物
を捕獲するのに最適な温度を得る為にナトリウム
を冷却材で冷却する為の冷却器４、ナトリウム導
入口６から系内に導入したナトリウムを冷却器
４、コールドトラツプ２に送り込む為の電磁ポン
プ３、導入ナトリウムの流量を測定する為の電磁
流量計７、ナトリウム及び冷却材配管及び前記各
機器を設置する為のシエル１等から構成されてい
る。

原子炉容器等のナトリウム貯留タンク内のナト
リウム中に存在する酸素、水素等の不純物は、冷
却材流路の閉塞、機器、配管のクラツク等を生じ
させる恐れがあり、原子力プラントの機能維持、
信頼性の向上を図る為、ナトリウム中に前記純化
ユニツトを設置して精製し、通常のナトリウム中
の不純物濃度を所定値以下に維持するようにして
運転されている。不純物の除去は、純化ユニツト
内に設けられた冷却器４内で、ナトリウムを約
140℃迄冷却し、コールドトラツプ２内に設けら
れた金属メツシユ２ａに析出させて行うが、純化
ユニツトは原子炉容器の場合、通常運転時約500
〜550℃程度の高温ナトリウム中に浸漬されてい
る、該純化ユニツトの外表面を構成するシエル１
も約500℃以上の高温状態になつている。従つて、
シエル１の内部に設置されている冷却器４、コー
ルドトラツプ２等の構成機器との温度差が大き
く、その為冷却器４の支持構造材４ａ、コールド
トラツプ２のシエル２ｂ等に発生する熱応力が大
きかつた。

これらの熱応力の軽減対策としては、冷却器４
の支持構造材４ａの図示の如く円錐形となし、先
端部で温度の低い冷却器４或いはコールドトラツ
プを支持し、下端を温度の高いシエル１に溶接し
て支持し、支持構造材４ａの長さを適当に選択す
ることによつて、該支持構造材４ａに発生する熱
応力を緩和し、その破損を防止していた。

然し乍ら、内部構成機器を直接シエル１に取付
ける純化ユニツトではシエル１の強度の点で問題
があつた。また前記純化ユニツトは、内部構成機
器が健全であつてもコールドトラツプ２の不純物
除去機能の喪失により廃棄しなければならないの
で寿命が短いものであつた。さらに第１図に示さ
れる従来の純化ユニツトでは、冷却器４で冷却さ
れ、コールドトラツプ２で不純物が除去されて純
化されたナトリウムが導出口５より流出すると、
貯留タンク内の高温のナトリウムにより熱衝撃を
受ける。また貯留タンク内の高温のナトリウムの
熱がコールドトラツプ２内の金属メツシユ２ａに
移動し、金属メツシユ２ａが高温となると、コー
ルドトラツプ２の不純物除去機能が低下する。

（発明の目的） 本発明は、斯かる技術的な諸問題を解決すべく
なされたもので、内部構成機器の支持構造材の熱
応力の発生を軽減すると共にシエルの強度を増大
し、その上純化ナトリウムの流出時の熱衝撃を緩
和し、さらにコールドトラツプへ貯留タンク内の
高温ナトリウムの熱が移動しないようにしたナト
リウム純化ユニツトを提供せんとするものであ
る。

（発明の構成） 本発明のナトリウム純化ユニツトは、シエルの
内側に同心に内筒管を設けてシエルとの間に狭い
環状の空間部を形成し、該空間部に断熱材を充填
し、該断熱材充填部の下端をシエル下端と内筒管
の下端に底板を接合して封塞し、内筒管の下部内
側に同心に筒状のコールドトラツプを中央にナト
リウム導出口を有する支持板の周縁部のフランジ
にて着脱可能に支持し、該コールドトラツプの内
側には一定間隙を存して同心に前記支持板のナト
リウム導出口の周縁上でナトリウム案内筒を設
け、前記コールドトラツプの上方の入口部に冷却
器を設け、該冷却器を円錐形の支持構造材を介し
て内筒管をナトリウムを密封するように支持し、
シエルのナトリウム導入口より電磁流量計に至る
ナトリウム配管には前記ナトリウム案内筒内でエ
コノマイザを設けたことを特徴とするものであ
る。

（実施例） 本発明のナトリウム純化ユニツトの一実施例を
第２図によつて詳細に説明する。シエル１の内側
に同心に内筒管１０が設けられて、シエル１との
間に狭い環状の空間部１１が形成され、該空間部
１１に断熱材１２が充填されている。この断熱材
充填部の下端は、シエル１の下端と内筒管１０の
下端に底板１３を接合して封塞している。２′は
筒状のコールドトラツプで、内部に金属メツシユ
２ａが充填され、上端面に円板１４が取付けら
れ、下端面に中央にナトリウム導出口５を有する
支持板１５が取付けられていて、支持板１５を内
筒管１０に嵌入しその周縁部のフランジ１５ａを
シエル１の下端の底板１３に着脱可能に固定し
て、コールドトラツプ２′を内筒管１０の下部内
側に同心に内装している。このコールドトラツプ
２′の内側には一定間隙を存して同心に前記支持
板１５のナトリウム導出口５の周縁上でナトリウ
ム案内筒１６が立設されている。コールドトラツ
プ２′の上方の入口部に冷却器４が設けられてお
り、該冷却器４は円錐形の支持構造材４ａを介し
て内筒管１０にナトリウムを密封するように支持
されている。この冷却器４に冷却材を供給、回収
する冷却材入口配管８、出口配管９は内筒管１０
の内側に一部ばね状に成形されて設けられ、図示
せぬ系外の冷却材供給源に接続されている。６は
純化ユニツトのナトリウム導入口で、シエル１に
設けられている。７はナトリウムの流量を測定す
る電磁流量計、３はナトリウムを循環せしめる電
磁ポンプで、支持構造材７ａを介して内筒管１０
に支持固定されている。ナトリウムの循環流路を
構成する配管１７のナトリウム導入口６から電磁
流量計７に至る途中には前記ナトリウム案内筒１
６内でエコノマイザ１８が設けられている。ナト
リウム配管１７は、ナトリウム導入口６、エコノ
マイザ１８、電磁流量計７、電磁ポンプ３及び冷
却器４の各機器間をばね状に成形されて配置され
ている。

次に上記のように構成したナトリウム純化ユニ
ツトの作用を説明する。ナトリウム純化ユニツト
は原子炉容器等のナトリウム貯留タンクの例えば
500℃以上のナトリウム中に挿入して設置されて
いる為、シエル１の温度もプラント稼動中は約
500℃以上に達している。ナトリウム純化ユニツ
トは、図示省略の外部電源から電力の供給を受け
て電磁ポンプ３が作動し、運転される。ナトリウ
ム導入口６から導入された約500℃以上のナトリ
ウムは、エコノマイザ１８、電磁流量計７を通つ
て電磁ポンプ３に入り昇圧され、ナトリウム配管
１７を通つて冷却器４内に導入される。ナトリウ
ム配管１７は一部ばね状に成形されているので、
シエル１との温度差による熱膨張差が吸収され、
熱応力の発生も少ない。ここで冷却器４に導入さ
れたナトリウムは、冷却材入口配管８から導入さ
れた冷却材と熱交換して140℃程度に冷却されて、
冷却器４の支持構造材４ａの内側を通つてコール
ドトラツプ２′の上部のナトリウム入口部に導入
される。一方冷却材は冷却器４でナトリウムを冷
却した後、自身は加熱されて冷却材出口配管９を
通つて系外に戻つていくが、冷却材入口配管８及
び出口配管９はナトリウム配管１７と同様に一部
ばね状に成形された部分を有しているので、ナト
リウム配管１７と同様に熱応力の発生が少ない。
コールドトラツプ２′の入口部に導入されたナト
リウムは、該コールドトラツプ２′の外周側にま
わり込んで内部に充填されている金属メツシユ２
ａに浸透していき、該ナトリウム中の酸素、水素
等の不純物が金属メツシユ２ａに析出され、ナト
リウムは純化されてコールドトラツプ２′の内周
側に滲出する。このコールドトラツプ２′の内周
側に滲出した低温純化ナトリウムはナトリウム案
内筒１６の外周面との間の間隙を上昇し、円板１
４とナトリウム案内筒１６の上端との間の開口を
通つてナトリウム案内筒１６の内側に入り、ここ
を下降する。ナトリウム案内筒１６の内側にはエ
コノマイザ１８が設けられているので、ナトリウ
ム案内筒１６の内側を下降するナトリウムは高温
のナトリウムにより加熱されて300℃以上に温度
上昇するので、支持板１５の中央のナトリウム導
出口５よりナトリウム貯留タンク内の高温のナト
リウム中に流出回帰した際、ナトリウムの温度差
が小さくなつているので、熱衝撃が緩和される。
一方、エコノマイザ１８で低温純化ナトリウムを
加熱した高温のナトリウム自身は冷却されて、電
磁流量計７、電磁ポンプ３を通つて流れるので、
これらの内部構成機器には熱応力があまり生じな
い。

前記コールドトラツプ２′は、シエル１と内筒
管１０間の環状の空間部１１に充填された断熱材
１２によつてシエル１から熱伝導が遮断され、金
属メツシユ２ａ部の温度上昇はコールドトラツプ
２′の下端面の支持板１５からの伝熱が主となる
ので少なく、従つて原子力プラントの運転中コー
ルドトラツプ２′の不純物除去効率が高く、安定
したナトリウムの純化が行われる。

然してコールドトラツプ２′で捕獲した不純物
が捕獲容量に達し、捕獲除去する機能が喪失した
ならば、支持板１５をシエル１の下端の底板１３
から取外してコールドトラツプ２′を内筒管１０
より抜き取り、新しいコールドトラツプ２′と交
換して装着すれば良い。

（発明の効果） 以上詳記した通り本発明のナトリウム純化ユニ
ツトは、冷却材バウンダリーを形成するシエルの
内側に同心に内筒管を設けて環状の空間部を形成
し、該空間部に断熱材を充填してあるので、冷却
器、コールドトラツプ等の内部構成機器はシエル
からの熱伝導が遮断され、内部構成機器に発生す
る熱応力が緩和される。またコールドトラツプは
外周から伝熱が無く、下端面の支持板からの伝熱
が主となるので、温度上昇が少なく、従つて不純
物除去効率が高く、安定した純化性能を得ること
ができる。さらにコールドトラツプの内側にエコ
ノマイザが設けられ、このエコノマイザでコール
ドトラツプにより純化された低温のナトリウムが
加熱されて、貯留タンク内の高温ナトリウム中に
流出回帰するので熱衝撃が緩和される。また純化
すべき貯留タンク内の高温ナトリウムが系内に導
入されエコノマイザを通つて純化された低温のナ
トリウムにより冷却されるので内部構成機器を循
環してもそれらに熱応力が生じない。さらにコー
ルドトラツプを着脱可能になして交換可能ならし
めたので、ナトリウム純化ユニツトの寿命延長、
コスト削減が可能である等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のナトリウム純化ユニツトの概略
を示す断面図、第２図は本発明のナトリウム純化
ユニツトの一実施例の概略を示す断面図である。 １……シエル、２′……コールドトラツプ、４
……冷却器、５……ナトリウム導出口、６……ナ
トリウム導入口、７……電磁流量計、１０……内
筒管、１１……環状の空間部、１２……断熱材、
１３……底板、１５……支持板、１５ａ……フラ
ンジ、１６……ナトリウム案内筒、１７……ナト
リウム配管、１８……エコノマイザ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シエルの内側に同心に内筒管を設けてシエル
   との間に狭い環状の空間部を形成し、該空間部に
   断熱材を充填し、該断熱材充填部の下端をシエル
   下端と内筒管の下端に底板を接合して封塞し、内
   筒管の下部内側に同心に筒状のコールドトラツプ
   を中央にナトリウム導出口を有する支持板の周縁
   部のフランジにて着脱可能に支持し、該コールド
   トラツプの内側には一定間隙を存して同心に前記
   支持板のナトリウム導出口の周縁上でナトリウム
   案内筒を設け、前記コールドトラツプの上方の入
   口部に冷却器を設け、該冷却器を円錐形の支持構
   造材を介して内筒管をナトリウムを密封するよう
   に支持し、シエルのナトリウム導入口より電磁流
   量計に至るナトリウム配管には前記ナトリウム案
   内筒内でエコノマイザを設けたことを特徴とする
   ナトリウム純化ユニツト。