JPS5927224B2 - 磁性粉粒体の移送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は配管等の内部に堆積して流体によっては送られ
ないような磁性粉粒体を磁気により移送除去させる磁性
粉粒体の移送装置に関するものである。

例えば、原子力発電所の一次あるいは二次冷却水系の配
管部やタンク機器等には、燃料棒、配管等から生成され
る微粒子、即ち、放射性を帯びたクラウド（例えば鉄錆
等の微粒子）（ＣＲＵＤ＝ＣＡＮＡＤＩＡＮ ＲＥＡ
ＣＴＯＲＵＮＫＮＯＷＮＤＥＰＯ８ＩＴの略）が堆積す
ることが多い。

上記クラウドは、はとんどが強磁性を示すマグネタイト
（Ｆｅ３０４）、マグネタイト（γ−Ｆ ｅ２０． ）
や弱磁性のへマタイト（α−Ｆｅ２０３）を含む酸化鉄
系微粒子で構成されているが、相当高い放射能を帯びて
いるため、これが堆積している個所での補修工事あるい
は定期的な保全工事においては被曝のおそれが大で、危
険な作業となる。

クラウドの堆積場所としては、配管内あるいはタンク内
等の流れの遅い個所が多く、例えばセーフエントソズル
とサーマルスリーブ間の空胴部に多く堆積することが明
らかになっている。

かかる堆積個所付近に作業員が近づいて上記補修工事や
定期検査工事等を行うことは、非常に危険な作業を作業
員に強いることになり、従って、これら工事での作業員
の１日当りの作業時間は、法規等により時間当りの被曝
量が規制されておりご（短時間となるために工事は長期
に亘ることになり、工事費用が膨大となるばかりでなく
、作業員の安全性上極めてかんばしくない。

従来では、クラウドは磁気に対し鈍感という思想があっ
たため、積極的処置対策は行われず、ただ、鉛等を使用
して放射線を防御しながら作業個所に接近することが行
われていた。

しかし、この方法では、遮蔽作業に相当数の工数を要す
と共に、原子炉周辺の場合狭い部分に遮蔽材を入れるた
め作業性を著しく悪くするという欠点があり、更に遮蔽
材が重量物であるため取り扱い（場所的に）が不便で安
全上問題がある。

そのため、クラウドを堆積個所より除去することが必要
となって来るが、原子カプラントの場合は菅笠必要以上
の切断は構造上あるいは法規制上困難であり、従って外
部からの強制気送あるいはジェット洗浄によるクラウド
移動はほとんど不可能である。

そこで、最近では、実質的に非磁性体として取り扱われ
るヘマタイトを抱き込んで、強磁性のマグネタイト、マ
グネタイトの微粒子が堆積されているという考えの下に
、磁気的にクラウドを移動させる方法を本発明者は既に
提案している。

一方公知の技術では、 ■ リニアモータ等に用いられる３相交流による平板状
進行磁界発生による方法、 ■ 交流電磁石又は直流電磁石、永久磁石の回転によっ
て発生する交番磁界を機械的に移動させてなる方法、 ■ 直流電磁石、永久磁石による直流磁界を機械的に移
動させることによる方法、 等がある。

しかし、これらの各方法＆Ｌクラウドの移送効率が高々
１０％であり、又作業空間を広くせねばならない、等の
問題があった。

本発明は、上述の諸問題を解消し、堆積しているクラウ
ドその他の磁性粉粒体を効率よく移送させるようにする
ことを目的とするもので、空間部に堆積する磁性粉粒体
に直流磁界を印加して着磁させる直流励磁装置と、該装
置で着磁された磁性粉粒体を交番磁界で移送させるため
円筒状磁性体外周のスロットにコイルを３０度位の巻回
角度に傾斜させＶ４全節巻となるよう配設してなる３和
文番磁界発生装置とを用いてなることを特徴とするもの
である。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

本発明をζ基本的には配管等の内部に堆積している磁性
粉粒体、例えばクラウド粒子を着磁させて挙動させ、こ
の状態で次に３相回転交番磁界で磁気的に自動的にクラ
ウドを移動させて除去するものである。

詳述するに、第１図乃至第４図はクラウドを磁気により
移動させるための励磁機としての３相回転交番磁界発生
装置１の一例を示すもので、例えば円筒状磁性体２の外
面に、軸心方向に所要角度傾斜させてスロットを設け、
該スロットに、絶縁処理を施したコイル３を全節間に巻
回して埋設し、その外側に非磁性カバー４を施して非磁
性の・・ウジング５に組み入れ、且つ上記コイル３には
電源プラグ６を介し３相交流源（図示せず）を接続し、
上記コイル３より発生する回転交番磁界のベクトルとク
ラウドの自重あるいは粘性等の力の合成ベクトルＦ（第
１４図参照）に追随するようにクラウド微粒子が回転し
ながら移動させられるようにする。

上記コイル３の配置は、第１図の■−■断面区である第
３図の如くであり、コイル３はＨ全節奏となるよう構成
されている。

尚、コイル３ａ〜３ｆは第４図に示すように電気結線さ
れており、第３図においてコイルの符号にダッシュ（’
）が付してないものは紙面に対し垂直上方向に電流が流
れ、ダッシュ（′）が付しであるものは紙面に対し垂直
下方向に電流が流れることを示しており、同一符号でダ
ッシュのあるものとないものとが一本のコイルを形成し
ている。

又上記コイル３の巻回角度を約３０度位にしておけば、
回転交番磁界によるクラウドの掻き回しと移送の両件用
を効果的に行えることが本発明者等の実験結果で明らか
となっている。

上記の角度が小さければ、クラウドの移送速度は大きく
なるがクラウドの掻き回しで劣るため移送効率が悪い。

又角度を大きくすれば、掻き回す作用は犬となるがクラ
ウド移送速度が低下する。

３０度前後であれば、クラウドの掻き回す力も充分であ
り且つ有効な速度で移送できて最適な角度であることが
見い出されたのである。

７は自己対流させるための通気孔である。

第５図及び第６図は配管等の内部に堆積しているクラウ
ドを移送し易いように着磁させるための着磁機としての
直流励磁装置８の一例を示すもので、磁性体で断面を■
型に形成したヨーク９に、コイル１０を図示の如く施し
、端子板１１を介しコイル１０を直流電源に接続し、且
つ上記ヨーク９の両端の中央部に取り付けた軸１２に、
下端に走行移動用の車輪１４を有する三角形状の台１３
の上端部を軸受１５を介して取り付け、上記一方の軸１
２の端に装着したバンドル１６を操作することによりヨ
ーク９全体が両端の台１３を支持台として回転できるよ
うにし、又コイル１００発熱を検出するために熱電対等
のセンサ１Ｔをコイル１０に固定し、ヨーク９に固定し
た固定板１８に取り付けたプラグ１９をセンサ１７と接
続し、コイル１００発熱をプラグ１９より信号として取
り出すようにする。

次に、第１図は本発明における電源回路系の一例を示す
もので、前記回転交番磁界発生装置１にケーブル２４を
介し接続され該装置１用の電圧調整あるいは通電時間調
整等の制御を行う制御回路２１と、上記着磁機としての
直流励磁装置８にケーブル２５を介し接続され該装置８
用の平滑及び電圧調整あるいは通電時間調整等の制御を
行う制御回路２２と、上記回転交番磁界発生装置１及び
直流励磁装置８にそれぞれ固定した感熱素子２８゜２９
にケーブル２６．２７を介し接続されていて該素子２８
．２９からの信号（情報）により上記制御回路２１０入
力スイツチ３０あるいは制御回路２２０入力スイツチ３
０′を制御するようにしであるシーケンス制御回路２３
とを、電源２０に内蔵した構成としである。

上記構成であるから、今、例えば、第８図に示ｊ如！ｉ
子カプラントのセーフエンドノズル３１とサーマルスリ
ーブ３２との間の空胴部にクラウドが堆積している場合
の移送除去を例として作用を説明する。

先ず、上記のようにノズル３１とサーマルスリーブ３２
との間にクラウドが堆積している場合には、第９図及び
第１０図に示す如くサーマルスリーブ３２の内側に直流
励磁装置８を組み込み、クラウドに直流磁界を印加させ
る。

この場合、磁束Φの様子は第１１図に示す如くであり、
直流励磁装置８により発生された磁束は鉄材等で構成さ
れたセーフエンドノズル３１を介して磁気閉回路を構成
する。

このために直流励磁装置８の励磁電流が少なくても効率
よくり２ウドに磁化させることができる。

クラウドに磁化させると、クラウドは挙動し移動し易い
状態になる。

第１２図及び第１３図は粉粒体に対する着磁の実験例を
示すもので、実験例では、粉粒体として、マグネタイト
ａ１マクヘマイトｂ１ヘマタイトＣを物理的に混合させ
た混合物を試料とした。

直流励磁装置８で直流磁界を印加する前は、第１２図の
如（微粒子は整然と堆積しているが、直流磁界を印加す
ると、マグネタイトａ１マクヘマイトｂ１ヘマタイトＣ
は磁力により挙動し、マグネタイトａ、マグヘマイトｂ
は吸引されるが、これらの微粒子はへマタイトｃを抱き
込んで二次粒子を構成するように働き、第１３図の如く
粒子のブリッジを形成し、マグネタイトａ、マグヘマイ
トｂが外側に結集して中心部にヘマタイトｃが入る形と
なる。

この形は、直流励磁装置８のスイッチをＯＦＦにしても
マグネタイトａ１マグヘマイトｂ粒子の残留磁化のため
くずさずに維持され、粒子の移動し易い状態が構成され
る。

クラウドの場合は、実際には全く化学的に生成されるも
のであるため、１つの粒子中に上記マグネタイト（Ｆｅ
３ｏ４）、マグヘマイト（γ−Ｆｅ２Ｏ３）、ヘマタイ
ト（α−Ｆｅ２０３）が混入された状態で生成されるも
のである。

１つの粒子中には必ず磁気に敏感な性質のものが入って
いるため、直流励磁装置８で直流磁界を印加した場合、
上記実験例の場合以上に全体の移動条件がよいことにな
る。

又、サーマルスリーブ３２とノズル３１間に堆積するク
ラウドに着磁させる場合は、直流励磁装置８が回転可能
に構成されているので、全周にわたり着磁させることが
でき、どの個所のクラウドをも移動し易い状態にするこ
とができる。

上記のようにして着磁が終ると、次に、着磁されたクラ
ウドに回転交番磁界をかけてクラウドを移動させる。

この場合は、サーマルスリーブ３２の中から直流励磁装
置８を抜き出して第１４図及び第１５図の如く回転交番
磁界発生装置１をサーマルスリーブ３２の中に組み入れ
、３相交流電源からコイル３に通電させる。

これにより着磁されているクラウドは、掻き回されると
同時に、コイル３より発生する回転交番磁界のベクトル
とクラウド微粒子の自重あるいは粘性等の力の合成ベク
トルＦの方向へ移動させられ、炉内中心側へ順次移動さ
せられて矢印の如（炉内へ落され除去されることになる
。

この際、コイル３の巻く角度を前記したように所要の角
度にしておくことによりクラウドを大きな力で掻き回す
と同時に速い速度でクラウドを移送させることができる
。

又、更に回転交番磁界発生装置１への周波数を適宜変化
させることにより、単に同一周波数で印加する場合に比
し大幅にクラウドの移送量を増大させることができる。

このように回転交番磁界発生装置１でクラウドを移送さ
せる前に、直流励磁装置８で堆積クラウドに直流磁界を
印加して挙動させ、しかる後に該着磁クラウドを上記回
転交番磁界で移送させれば、高効率にクラウドの移送除
去を行うことができる。

この点について、本発明者等は、回転交番磁界で粉粒体
を移動させる前に粉粒体に着磁させた場合と着磁させな
い場合につき移送効率について実験してみたが、着磁後
移送させた方が無着磁の場合に比しはるかに移送効率が
よかった。

この実験結果は、表１、表２に示すとおりであった。

尚、実験では、試料としてマグヘマイト（γ−Ｆｅ２Ｏ
３）とへマタイト（α−Ｆｅ２０３）の混合物を用い、
混合物４０グを堆積させ、交番磁界で移動させて残りを
計測し移送効率を出した。

又着磁は、直流２００Ｖ、１００Ａで３秒間通電して行
い、移動は３相交流電流５０Ｈｚを５分間通電した。

上記表に示されることから明らかなように堆積している
粉粒体を交番磁界で移動させる前に、直流励磁装置８で
粉粒体に着磁させると、着磁させない場合に比し、移送
効率を格段に向上させることができ、交番磁界発生装置
１の励磁電流を少なくしても可成りの効果を得ることが
わかる。

クラウドの場合は、前記したように化学的に生成される
ものであり、マグネタイト（Ｆ ｅ ａ ０４ ）、マ
グヘマイト（γ−Ｆ ｅ ２０ｇ ） 、ヘマタイト（
α−Ｆｅ２０３）が混って１つの粒子を構成するもので
あるから、上記混合物の移送効率よりは高い効率で移送
できることになる。

本発明者等は、実際の原子カプラントにおいて、サーマ
ルスリーブ部のクラウドの除去の実装試験を行い、第１
６図イ１口のＡ−Ｇの各個所でのクラウド移送除去に伴
う放射線軽減率を測定した。

各部の軽減割合は第１１図に示すとおりである。

これからも明らかなように、着磁後、交番磁界でクラウ
ドを移送させると、大体６０〜８０％の移送効率でクラ
ウドを移送除去できることがわかる。

このように高効率のクラウド移送除去は本発明によりは
じめてなされたものである。

以上本発明について説明したが、本発明は上述の実施例
のみに限られるものではなく、例えば原子カプラントの
サーマルスリーブ部等に堆積するクラウドについて主と
して説明したが、クラウドに限らず、磁性粉粒体の移送
除去として広（応用できることは勿論であり、又管等の
内部に直流励磁装置８、回転交番磁界発生装置１を組み
込む場合を例示したが、管の内部に磁性粉粒体が堆積し
ている場合には、管の外側に上記装置８，１を配置でき
るよう数分割式とすること、直流励磁装置８として永久
磁石を用いてもよいこと、等は当然である。

以上述べた如く本発明によれば、 （１）堆積している磁性粉粒体の移送除去を、着磁させ
た後回転交番磁界で行うので、粉粒体の移送効率を大幅
に向上させることができる。

（ｉｉ）原子カプラントの場合、例えばサーマルスリー
ブ内径に組み入れるように装置の外径を設定しておくこ
とにより、軽量で且つ取り扱いの簡単なものとすること
ができ、余計な作業空間を必要とせずに粉粒体を自走に
より自動的に除去することができるため、原子カプラン
トの如き狭小な場所では特に有効である。

（ｉｉｉ） 原子カプラントに適用した場合、放射能を
帯びたクラウドを高効率に移送除去できろことから、放
射線量の確実なる低減が図れ、１日当りの作業員１人の
作業時間の延長と安全性の向上が図れる。

（ＩＶ）装置に感熱素子とインターロック作用をもつシ
ーケンス回路を電源に具備させることにより、直流励磁
装置、回転交番磁界発生装置の信頼性の向上にも役立た
せることができる。

（ｖ）コイルの巻回角度を３０度位にし且つ３／、全節
奏となるよう構成しているので、磁界のとぎれがなく磁
気密度、磁場勾配を均一に作ることができ、磁性粉粒体
を磁界の上に乗せて移送させることができて粉粒体の移
送効率を著しく向上させることができる。

因に、巻回角度がたとえば、２５度、４０度の場合とか
３４全節巻以外の場合では磁界にむらができ、粉粒体を
ほとんど移送しないことが実験で確認されている。

等の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における回転交番磁界発生装置の一部切
断側面図、第２図は第１図の■矢視図、第３図は第１図
の■−■断面におけるコイルの配置状態を示す説明図、
第４図は第１図の装置のコイルの結線方法を示す説明図
、第５図は本発明における直流励磁装置の側面図、第６
図は第５図の■矢視図、第７図は本発明における電源の
構成を示す回路図、第８図は原子カプラントのサーマル
スリーブ部にクラウドが堆積した状態を示す断面図、第
９図はクラウドに着磁をする状態を示す説明図、第１０
図は第９図のＸ−Ｘ断面図、第１１図は直流磁界の磁束
の様子を示す説明図、第１２図及び第１３図は実験例を
示すもので、第１２図は着磁前の粉粒体の状態図、第１
３図は着磁後の粉粒体の状態図、第１４図はクラウドを
移送させる状態を示す説明図、第１５図は第１４図のＸ
Ｖ−Ｘｖ断面図、第１６図イ１口はクラウド除去後の測
定個所を示す説明図、第１７図は測定個所でのクラウド
移送効率を示すグラフである。 １・・・３相回転交番磁界発生装置、３・・・コイル、
８・・・直流励磁装置、９・・・ヨーク、１０・・・コ
イル、１３・・・台、１６・・・ハンドル、２０・・・
電源、２１゜２２・・・制御回路、２３・・・シーケン
ス制御回路、２８．２９・・・感熱素子、３１・・・セ
ーフエンドノズ＃、３２・・・サーマルスＩＪ −７’
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 空間部に堆積する磁性粉粒体に直流磁界を印加して
   着磁させる直流励磁装置と、該装置で着磁された磁性粉
   粒体を交番磁界で移送させるため円筒状磁性体外周のス
   ロットにコイルを３０度位の巻回角度に傾斜させ３／、
   全節巻となるよう配設してなる３相変番磁界発生装置と
   を用いてなることを特徴とする磁性粉粒体の移送装置。