JPH04122897A - 不純物除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高速増殖炉における冷却材中の酸素等不純物
を除去する不純物除去装置に係り、特に、炉心燃料破損
等の発生時には冷却材中に含まれる放射性核分裂生成物
であるセシウム１３７等の放射性物質（放射性不純物）
をも除去するに好適な不純物除去装置に関する。

〔従来の技術〕

高速増殖炉の冷却材中に存在する酸素等の不純物の除去
は、一般に、例えば、不純物除去材としてステンレス鋼
などの金属製ワイヤメツシュ等を充填し、その中を流れ
る冷却材の温度を低くしたコールドトラップと呼ばれる
不純物除去装置により行われている。その装置の概略断
面構造は第３図に示す通りである。第３図で、コールド
トラップは外筒１の内部に内筒２を内蔵しており、さら
に、内筒２の下部多孔板３と上部多孔板４との間に不純
物除去材５が充填され、保持されている。

冷却材は図中矢印で示すようにコールドトラップ内を流
れる。即ち、冷却付人に配管６よりコールドトラップ内
に流れ込んだ冷却材は、外筒１と内筒２の間を矢印のよ
うに下降する。この間に冷却材は図示しない外筒１と内
筒２の間に設けられた冷却ガス等の流体が流れる冷却管
により熱をうばわれて冷却されながら最下端に至る。こ
こでは冷却材の流れは逆転し、下部多孔板３より内筒２
の不純物除去材５中に入り、ここを通って上部多孔材４
より冷却材出口配管７へ流れ出て行く。冷却材中の不純
物の捕獲機構は冷却材が不純物の飽和溶解温度以下に冷
却されることによりその温度では不溶の不純物が冷却材
中に析出し、これを不純物除去材５が物理吸着等により
捕獲され、保持すると考えられている。

一方、冷却材中には酸素等の不純物の他、炉心燃料破損
の発生時には核分裂生成物であるセシウム１３７等の放
射性物質が放射性不純物として含まれてくる。これらの
除去には、例えば、セシウムに対しては日刊工業新聞社
発行「原子カニ業」第３３巻、第１１号、６２〜７９ペ
ージ（１９８７年）に記載されているように、コールド
トラップと概略よく似た構造が許されて不純物除去材と
してセシウム捕獲力の強い網状ガラス質カーボン等を用
いる放射性不純物除去装置（セシウムトラップ）が用い
られており、今後作られる高速増殖炉プラントではコー
ルドトラップの他にこの装置が必須の設備となりつつあ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は冷却材中の除去を必要とする不純物の種
類によってコールドトラップとセシウムトラップという
二つの不純物除去装置を、例えば冷却材の純化系に別個
に直列あるいは並列に設け、必要に応じて切換えて冷却
材の純化運転をせざるを得なかった。これは両装置の運
転条件の違い（温度条件はコールドトラップは通常１２
０〜１５０℃前後、セシウムトラップに使うカーボンは
冷却材中の非放射性セシウムをも捕獲し、炉心燃料破損
が発生し放射性セシウムが冷却材中に放出されこの除去
が必要な時に非放射性セシウムによりすでに捕獲能力が
飽和してしまい、放射性セシウムが近づいてもそれを捕
獲しない可能性がある。このため、通常冷却材の流れを
止めておかねばならないため、従来技術では運転のしや
すいこと等から別々に二つの装置を設置せざるを得なか
った。このため、切換えバルブや付属する冷却材流通配
管等付帯設備が多くて複雑となり、プラント設備として
の軽量小型化が図れず、コストががかり、設備増大、大
型化をとらざるを得ないという問題があった。

本発明の目的は、かかる問題を解決し、プラント設備を
大幅に小型化することができる、コールドトラップとセ
シウムトラップの両機能をもった小型一体型不純物除去
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、両機能をもつ不純物除去装
置の構造を以下のようにした。即ち、冷却材中に存在す
る酸素等不純物の除去材を充填した筒をコールドトラッ
プ筒として、通常原子炉が正常に運転されている場合に
は、冷却材はこの部分を流れるようにし、このコールド
トラップ筒の外側に通常は冷却材が流れないセシウム等
放射性物質の除去材を充填した筒をセシウムトラップ筒
として設けた。また、コールドトラップ筒が、セシウム
トラップ筒内でこの内壁にそって上下に移動できる構造
とした。コールドトラップ筒上部にはコールドトラップ
筒の上昇時にはセシウムトラップ筒の内側の壁面で閉塞
される冷却材上部流出孔を設け、コールドトラップ筒の
下降時にはセシウムトラップ筒冷却材流出孔を閉塞する
盲栓をコールドトラップ筒上部に設け、さらにこの時セ
シウムトラップ筒冷却材流入孔をコールドトラップ筒の
壁面で閉塞させる構造とした。なお、第３図においてコ
ールドトラップ筒内に流入する冷却材を冷却する図示し
ない冷却管の内部流体を冷却材をセシウムトラップ筒に
流す時には加熱したガス等の流体を用いるようにした。

〔作用〕

上記本発明の構成によれば、通常原子炉が正常に運転さ
れている場合にはコールドトラップ筒をセシウムトラッ
プ筒内で押し下げることによりセシウムトラップ筒の冷
却材の流入孔及び流出孔が閉塞されるため、冷却材はコ
ールドトラップ筒内を流れ、本発明になる装置は冷却材
中の酸素等不純物を除去するコールドトラップとしての
働きをする。しかるに、炉心燃料破損等原子炉での異常
が発生した場合には、コールドトラップ筒をセシウムト
ラップ筒内で引き上げることによりコールドトランプ筒
の冷却材上部流出孔が閉塞されてコールドトラップ内へ
の冷却材の流れが止まる。これに変わってセシウムトラ
ップ筒の冷却材流入孔、及び、流出孔が開き、冷却材は
セシウムトラップ筒内を流れることになり、本発明にな
る装置は冷却材中のセシウム等放射性不純物を除去する
セシウムトラップとして働くようになる。前述のように
、冷却管を流れる流体の温度、あるいは種類を変えるこ
とで冷却材中の不純物除去材へ流入する冷却材温度を高
くしたり低くしたり（その温度差はわずか１００℃前後
で温度制御は比較的簡単）することが任意にでき、対象
とする冷却材中の不純物除去に最適な冷却材温度条件が
選定できる。

以上のように、本発明の作用により通常は酸素等不純物
の除去を、一方、原子炉の異常時にはセシウム等放射性
不純物の除去を一つの不純物除去装置内で簡単に、す早
く切換えて行うことができ、従来技術では犠牲にしてい
たプラント設備としての小型軽量化が図れ、大幅なコス
トダウンに結びつく。

〔実施例〕

以下、本発明にかかる不純物除去装置の一実施例につい
て説明する。第１図は本発明になる不純物除去装置の断
面図である。第１図において、外筒１の内部にセシウム
トラップ筒８が設けられており、このセシウムトラップ
筒８の内側にはこの筒の内壁面にそって上下に動くこと
のできるコールドトラップ筒９が設けられている。セシ
ウムトラップ筒８の内部には冷却材中のセシウム等放射
性物質を除去する網状ガラス質カーボン等で作られた放
射性不純物除去材１０が充填されている。

コールドトラップ筒９の内部にはステンレス鋼等金属製
ワイヤメツシュ等で作られた不純物除去材５が充填され
ており、これは下部多孔板３と上部多孔板４間に保持さ
れている。コールドトラップ筒９、上部にはセシウムト
ラップ筒８の上部冷却材流出孔１１を塞ぐことができる
盲栓１２及びコールドトラップ筒上部冷却材流出孔１３
が設けられている。なお、セシウムトラップ筒８の下部
のコールドトラップ筒９側には下部冷却材流入孔１４が
設けられている。第１図において、コールドトラップ筒
９は図示しない上、下駆動機構によって図中黒ぬり矢印
方向の下方にセシウムトラップ筒８内で押し下げられて
いる。なお１本発明になる不純物除去装置の気密はフラ
ンジ１５及び上下に伸び縮みするベローズ１６によって
保持されている。また、コールドトラップ筒９が下方に
押し下げられた時の位置はセシウムトラップ筒８下部に
設けた下部ストッパ１７によって定められ、逆に、コー
ルドトラップ筒９が上方に引き上げられた時の位置はセ
シウムトラップ筒８上部に設けられた上部ストッパ１８
によって定められている。

このような本発明の構造になる不純物除去装置において
、第１図は装置をコールドトラップとして使用する場合
を示したものである。即ち、冷却材の流れは第１図の、
図中矢印で示すように、冷却材入口配管６より流入し、
外筒１とセシウムトラップ筒８の外側壁の間を、図示し
ない冷却ガス等流体が流れる冷却管により冷却されて下
端に至り、ここで流れ方向が逆転して下部多孔板３を通
つて不純物除去材５の充填部に入り、ここで酸素等の冷
却材中の不純物が除去される。その後、冷却材は上部多
孔板４を通り、コールドトラップ筒上部冷却材流出孔１
３より出て冷却材出口配管７側に流出していく。即ち、
第１図ではセシウムトラップ筒８の下部冷却材流入孔１
４及び上部冷却材流出孔１１が、コールドトラップ筒９
の下部外壁面及び上部に設けられた盲栓１２によってそ
れぞれ閉塞されているため冷却材は放射性不純物除去材
１０の充填部内には流入できない。このため、冷却材は
コールドトラップ筒９内のみを流れ、結果として従来技
術のコールドトラップと同じように酸素等の不純物を除
去する不純物除去装置となる。

次に、第２図で、炉心燃料破損等の原子炉の異常時に対
応するため第１図で説明した本発明になる不純物除去装
置を働かせる場合を説明する。

第２図において、コールドトラップ筒９は図示しない上
・下機構によって図中黒ぬり矢印方向に引き上げられて
おり、シセウムトラップ筒８上部に設けた上部２ストツ
パ１８により上方に引き上げられた時の位置が定められ
ている。この状態では、コールドトラップ筒９のコール
ドトラップ筒上部冷却材流出孔１３はセシウムトラップ
筒８の上部ストッパ１８によって閉塞され、冷却材のコ
ールドトラップ内流通が阻止される。一方、第１図では
コールドトラップ筒９の下部外壁面及び盲栓１２によっ
て閉塞されていた下部冷却材流入孔１４及び上部冷却材
流出孔１１が開放される。これによって冷却材は第２図
の図中矢印で示すように、冷却材入口配管６より流入し
、外筒１とセシウムトラップ筒８の外側壁の間を図示し
ない冷却ガス等流体が流れる冷却管により冷却（第１図
の状態より第２図の状態に移行した場合は流体の温度を
上げてこれにより加熱）されて下端に至り、ここで流れ
方向が逆転してセシウムトラップ筒８の下部冷却材流入
孔１４を通って放射性不純物除去材１０内に入り、ここ
で放射性物質が除去される。この後、冷却材は上部冷却
材流出孔１１を通ってセシウムトラップ筒８を出て冷却
材出口配管７側に流出していく。このようにして従来技
術の単体設備であるセシウムトラップと同じように放射
性不純物を除去する不純物除去装置となる。

即ち、本発明の不純物除去装置は、第１図で示したよう
に従来のコールドトラップとしての働きと、第２図で示
したようにセシウムトラップとしての働きを、装置内部
に設けたコールドトラップ筒を上下に移動させるだけで
両機能を使い分けることができる。なお、本発明の不純
物除去装置は第２図で示したセシウムトラップとして働
かせて必要量の放射性物質を冷却材中より除去した後は
セシウムトラップ筒を動かして第１図で示したコールド
トラップとして働く状態にもどすことにより放射性不純
物を装置内にとじ込めることができ（ここで放射能の減
衰が図られる）、かつ、コールドトラップ筒内より冷却
材温度上昇により冷却材中に溶出した酸素等の不純物を
再び捕獲することができる。

以上は本発明になる放射性不純物除去材としてセシウム
等の放射性核分裂生成物を対象とする網状ガラス質カー
ボン材を用いた場合を説明したが、不純物除去材の材質
をニッケル系の金属材料とすることにより、マンガンを
主体とする放射性腐食生成物を対象とする除去装置から
なり、本発明と類似の構造で単独で放射性腐食生成物を
除去する装置と同効果が得られることはいうまでもない
。

なお、本発明は原子カプラントを対象に説明を加えたが
、化学プラント等で異なる除去対象不純物を一つの装置
で除去する場合に本発明の構造。

方法等が応用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、セシウムトラップの内部にコールドト
ラップを組込み、コールドトラップを上下に動かすこと
で冷却材の流れを制御でき、これにより必要に応じて流
れを切換えてコールドトラップをセシウムトラップとし
て使うことができるので、従来のように、両方のトラッ
プを並列、あるいは、直列に設置する必要がなくなり、
プラント設備を大幅に軽量小型化することができ、コス
トダウンが大きく図れる。また、本発明の原理。

構造９両トラップに使う部材等は従来技術の応用であり
、コールドトラップ内へのセシウムトラップの組込み、
また、逆の場合も構造として従来技術を大幅に変化させ
ることなく大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の不純物除去装置をコールドトラップ
として使用する場合の一実施例の断面図、第２図は本発
明の不純物除去装置をセシウムトラップとしと使用する
場合の一実施例の断面図、第３図はコールドトラップと
して使用する不純物除去装置の従来例を示す断面図であ
る。 ５・・・不純物除去材、８・・・セシウムトラップ筒、
９・・コールドトラップ筒、１０・・・放射性不純物除
去材、１１・・・上部冷却材流出孔、１２・・・盲栓、
１３・・・コールドトラップ筒上部冷却材流出孔、１４
・・下部冷却材流入孔、１７・・・下部ストッパ、１８
・・上部ストッパ。 乙１図 ！−１３ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷却材中に存在する酸素等不純物を除去する除去材
   を内蔵する内容器の外側に前記冷却材中に存在するセシ
   ウム等放射性物質を除去する除去材を内蔵する外容器を
   具備することを特徴とする不純物除去装置。 ２、請求項１において、酸素等不純物を除去する除去材
   を内蔵する前記内容量は前記セシウム等放射性物質を除
   去する除去材を内蔵する前記外容器の内側の壁にそつて
   前記外容器内を上下に動くことができる不純物除去装置
   。 ３、請求項２において、前記酸素等不純物を除去する前
   記除去材を内蔵する前記内容器の上部外側の壁には、前
   記セシウム等放射性物質を除去する前記除去材を内蔵す
   る前記外容器の上部に設けられた冷却材上部流出孔に相
   対する位置に冷却材流出孔盲栓が設けられており、前記
   内容器の上下動により冷却材流出孔盲栓が上下して冷却
   材流出孔を塞いだり、開放したりする不純物除去装置。 ４、請求項２において、前記酸素等不純物を除去する前
   記除去材を内蔵する前記内容器の上部には前記内容器の
   冷却材上部流出孔を、前記セシウム等放射性物質を除去
   する前記除去材を内蔵する前記外容器の下部には前記外
   容器の冷却材下部流入孔をそれぞれ設け、前記内容器の
   上昇時には前記内容器の冷却材上部流出孔が前記外容器
   の壁面により閉塞され、前記内容器の下降時には前記外
   容器の冷却材下部流入孔が閉塞される不純物除去装置。