JPH0435534B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 発明の目的 ［産業上の利用分野］ この発明は液体金属ナトリウム等の液体金属を
精製するための液体金属精製装置に関するもので
ある。

ナトリウムループ及び高速増殖炉のナトリウム
は腐蝕物や空気等の混入によつて汚染される可能
性がある。このナトリウムの純度が悪くなると材
料の腐蝕を促進し、また不純物の沈澱によつて熱
伝達性及び流動性を悪くするなどの原因となるの
で、ナトリウム等の液体金属の精製装置が必要で
ある。

［従来の技術］ 液体金属ナトリウム等の液体金属の精製装置と
しては、従来から一般にコールドトラツプが使用
されている。このコールドトラツプの原理は、液
体金属を冷却することにより、液体金属中に溶解
した不純物を、溶解度の差を利用して、金属等の
表面に析出させて除去するものである。

例えば、タンク型高速増殖炉においては、１次
ナトリウムの循環ラインを原子炉容器内に納めた
構造とすることが望まれている。そのため、従来
の液体金属精製装置１０１は第２図に示すよう
に、原子炉容器の上部よりスラブ１０２から懸垂
してナトリウム１０３中に浸漬させている。

液体金属精製装置１０１は胴１０４内に電磁ポ
ンプ１０５及び充填材１０６を内蔵しており、精
製すべきナトリウムは胴１０４の入口１１６から
電磁ポンプ１０５に駆動されて熱交換器１０７に
入つて精製ずみの低温ナトリウムと熱交換したの
ち、通路１０８から通路１１１に入る。通路１１
１において冷却コイル１１２によつて冷却されて
不純物を析出し、充填材１０６を通過して通路１
１３に入る。充填材１０６を通過する際に、ナト
リウム中の不純物は、充填材１０６に付着して捕
捉され、ナトリウムは精製される。充填材１０６
から通路１１３に出たナトリウムは、一旦上昇し
たのち、通路１１４を下降し、熱交換器１０７で
高温のナトリウムと熱交換したのち、電磁流量計
１１５で流量を測定され、胴１０４の出口１１０
からナトリウム１０３内に戻る。尚、１１７は筒
状の断熱層であり、循環ライン一式１０９を胴１
０４外のナトリウム温度より低く保つている。

［発明が解決しようとする問題点］ このように構成された従来の液体金属精製装置
においては、ナトリウムを循環するための電磁ポ
ンプ１０５は胴１０４内に内蔵されて、高温、高
放射能の場所に設置されることとなり、運転条件
が非常に厳しく、メンテナンスも困難であつた。
また電磁ポンプ１０５等の機器が胴１０４内で占
めるスペースが大きいため、不純物を捕獲するた
めの充填材１０６の容積が小さくならざるを得
ず、このため、短時間で充填材１０６が不純物で
閉塞してしまい、充填材を頻繁に交換する必要が
あり、これらの問題を解決するための対策技術の
開発が望まれていた。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、メンテナンスが容易で、充填材の交
換回数も少なくてすむ、液体金属精製装置を提供
することを目的とするものである。

(ロ) 発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明のタンク組込形
液体金属精製装置は、断熱層を設けた壁体で囲ま
れた空間内に液体金属流路を設け、液体金属流路
の上流側部分に冷却装置を設け下流側部分に不純
物捕捉材を備え、かつ液体金属流路の液体金属の
壁外からの入口を壁外への出口よりも上方に設け
てあることを特徴としている。

以下、この発明の詳細を一実施例に示す図面に
ついて説明する。

第１図において、１は液体金属精製装置であ
る。液体金属精製装置１は筒状の外胴２と、外胴
２の内側にある内胴３とを有していて、ナトリウ
ム４内に浸漬される。外胴２はフランジ１０によ
り原子炉容器のスラブ５から懸垂支持されてい
る。外胴２のナトリウム４に浸漬される部分の内
面には断熱層６が設けられている。ナトリウム４
の液面７の近傍において、外胴２にナトリウム入
口８が穿設され、また、外胴２の下端部にはナト
リウム出口１１が穿設されている。

内胴３はフランジ１２によつて外胴２に懸垂支
持されて外胴２内に位置する。内胴３と外胴２と
の間の環状空隙はナトリウムの通路１３を構成す
る。この通路１３のナトリウム入口８との接続部
付近には冷却コイル１４が配設されている。冷却
コイル１４には冷却媒体としての加圧窒素等を流
す。

内胴３の近傍の内側には内筒１５が設けられ、
かつ内筒１５の上下に仕切板１６，１７が設けら
れ、これらの内胴３、内筒１５、仕切板１６，１
７によつて環状空隙１８が形成さる。また、内筒
１５と仕切板１６によつて筒状の空隙２１が形成
される。空隙２１はナトリウムの通路２２を構成
し、環状空隙１８に対応する部分の内胴３に多数
の流通孔２３が形成され、また内筒１５にも多数
の流通孔２４が形成され、従つて、通路１３と通
路２２とは環状空隙１８を介して連通している。
環状空隙１８には充填材２５が充填されている。
充填材２５はステンレス鋼のワイヤー状のもの或
いは網状のもので構成される。通常、充填材２５
の充填密度は0.2〜0.3ｇ／cm³である。また、不純
物捕捉材として充填材の替わりにバツフルを設け
た構造とすることも可能である。

通路２２の下端部は流量調節弁２６を介してナ
トリウム出口１１と連通している。流量調節弁２
６のステム２７は、仕切板１６、フランジ１２を
貫通して上方に延出し、原子炉容器の外部から弁
体２８を操作し得る。ナトリウム出口１１には電
磁流量計３１が配設されている。

［作用］ このように構成された液体金属精製装置におい
て、液体金属を精製する場合には、不純物を含む
ナトリウム４はナトリウム入口８から通路１３に
入り、冷却コイル１４で冷却されて不純物を析出
する。このナトリウムは同時に、冷却コイル１４
による冷却によつて比重が大きくなり、自然対流
により通路１３内を下降し、流通孔２３から充填
材２５に入る。ナトリウム中の析出した不純物は
充填材２５の金属表面に付着して捕捉され、ナト
リウムは精製される。

充填材２５により不純物が捕捉され、精製され
たナトリウムは、流通孔２４から通路２２に入
り、次いで、ナトリウム液面７から最も遠い下方
に位置するナトリウム出口１１から流出する。ナ
トリウム流量は、電磁流量計３１により測定し、
流量調節弁２６を上方から操作して調節を行な
う。不純物の捕獲が進み、充填材２５の圧力損失
が増大して、所定のナトリウム流量が得られなく
なつた場合には、フランジ１２を外し、内胴３ご
と充填材２５を引き抜いて交換する。

(ハ) 発明の効果 このように構成された液体金属精製装置におい
ては、ナトリウムの駆動に電磁ポンプ等の循環ポ
ンプを使用せず、もつぱら外胴の上部と下部にナ
トリウム入口及び出口を設け、不純物の析出に必
要なナトリウムの冷却を、同時にナトリウムの駆
動源としても利用し、ナトリウムに温度差による
密度差を生じさせ、自然対流によつてナトリウム
を駆動する。したがつて、電磁ポンプを必要とせ
ず、液体金属精製装置の構造が単純となり、装置
の信頼性が増し、かつメンテナンスも容易とな
り、しかもコスト的にも有利である。

さらに、胴内に電磁ポンプ等を設置するための
スペースを必要としない結果、充填材の容積を大
きくとることができるので、不純物の捕捉可能な
量が大きくなり、充填材の交換回数を少なくする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る液体金属精
製装置を示す縦断面説明図、及び第２図は従来の
液体金属精製装置の一例を示す縦断面説明図であ
る。 １……液体金属精製装置、２……外胴、３……
内胴、４……ナトリウム、５……スラブ、６……
断熱層、８……ナトリウム入口、１１……ナトリ
ウム出口、１４……冷却コイル、２６……流量調
節弁、３１……電磁流量計、１０８，１１１，１
１３，１１４……通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 断熱層を設けた壁体で囲まれた空間内に液体
   金属流路を設け、前記液体金属流路の上流側部分
   に冷却装置を設け下流側部分に不純物捕捉材を備
   え、かつ前記液体金属流路の液体金属の壁外から
   の入口を壁外への出口よりも上方に設けてあるこ
   とを特徴とするタンク組込形液体金属精製装置。