JPS5965318A - 液体金属ナトリウムの流量制御方法 - 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】 本発明は液体金属ナトリウムの流量を制御する方法に係
シ、特に制御弁の制御特性の悪い範囲を使うことなく制
御弁による流量の制御範囲を実質的に拡大し得るナトリ
ウムの流量制御方法に関する。

一般に、高速増殖炉では１次及び２次の冷却系に液体金
属ナトリウム（以下単にナトリウムと言う）を使用して
いる。例えば、第１図に示すごとく、原子炉１で発生す
るシ熱を除熱する配管、中間熱交換器２及び１次系主循
環ポンプ３からなるナトリウムの１次系が用いられ、中
間熱交換器２を介して１次系のナトリウムを冷却する蒸
気発生器４及び２次系ポンプ５からなるナトリウムの２
次系が用いられており、蒸気発生器４を介して２次系の
ナトリウムの熱エネルギを電気エネルギに変換するだめ
にタービン７よシなる水・蒸気の水・蒸気系が用いられ
ている。この２次系には更に補助冷却系が設けられ、炉
心の崩解熱除去時（プラント停止時、燃料交換時等）に
、蒸気発生器４の入口、出口に設けた止め弁１２を閉栓
し流れていたナトリウムを流すようになっている。すな
わち、補助冷却系は空気でナトリウムを冷却する空気冷
却器８からなシ、蒸気発生器４と並列に接続され、上記
崩解熱除去時等に蒸気発生器４に代わって除熱する。こ
の空気冷却器８は伝熱管（図示せず）内にナトリウムを
流し、その管外には空気を送風機１５により強制的に流
すものであり、通常は、通風路を開閉するダンパ１６，
１７を閉じ、送風機を停止しているがリークした空気が
多少流れている。ところで、ナトリウムは約１００’Ｃ
で凍結するという性質があシ、また熱伝達率にすぐれて
いるが上記空気冷却器８の伝熱管内におけるナトリウム
の凍結を防止するために、および急激に流すことによる
伝熱管等のナトリウム流路の熱衝撃防止のため小流量の
す）　ＩＪウムを常時流しておくことが必要となる。し
かし、小流量といえども空気冷却器８を出た後に蒸気発
生器４を出たナトリウムと混合するため、両者のナトリ
ウム温度がほぼ等しくないと混合個所での熱応力が大き
くなってしまう。そこで、空気冷却器８の流出側の配管
に制御弁９を介設し、その弁９によりリーク空気量に見
合うようなナトリウム流量に制御することで、空気冷却
器８を流出するナトリウムの温度を蒸気発生器４を流出
するナトリウムの温度と等しくなるようにする方法が従
来よシ案出され、テストプラントにて実施されている。

しかしながら、この制御弁９によるナトリウムの流量制
御方法では、ダンパのリーク空気量に起因するナトリウ
ムの温度の制御を充分に行うことができないという問題
がある。すなわち、ダンパには必ず空気のリークがあシ
、これがナトリウムを冷却することになるが、そのリー
ク量を完全に把握することは困難であシ、経年的にも変
化する事が十分予測され、制御弁９の制御範囲を設定す
ることは難しい。このため制御弁９の流量制御範囲の大
きな制御弁とするか、或いは、ダンパリーク量の試運転
時の現地調整及びダンパの製作精度向上を図るしかない
。制御弁９の流量制御範囲の単に大きなものとする方法
では制御性が悪くなシ、また、制御弁９が大形になる等
の欠点がある。ダンパリーク量の現地調整及びダンパの
製作精度向上による方法では作業性及び経済性を損うこ
とになり、しかも、ダンパのリーク量は経年的に変化（
リーク量が増大）するのでその調整も経年的に行なう必
要があり、かつ停止時に行うので手数がかかつてしまう
と共に、プラント停止期間が増大する等の欠点がある。

本発明は以上のごとき従来の問題点を有効に解決すべく
創案されたものであり、その目的とするところは、制御
弁と並列にして内部でナトリウムを凍結し得るバイパス
通路を接続しておき、試運転時の空気リーク量を測定し
、ナトリウムの流量を増加させる必要のあるときにはバ
イパス通路の加熱ヒータを起動させバイパス通路内で凍
結状態のナトリウムを融解してこれを開放し、逆にその
流量を減少させる必要のあるときにはバイパス通路の保
温を外し通路内のす）　ＩＪウムを凍結してこれを閉成
させ、また経年的には、バイパス弁の制御範囲に近づい
た時点でヒータを起動させることにより、制御弁自身を
流量制御範囲の大きなものとすることなく、小口径制御
弁による流量の制御範囲が実質的に拡大して、制御性を
悪くすることなく、ダンパのリークに合わせて流量を適
切に制御することができるナトリウムの流量制御方法を
提供するにある。

以下に、本発明の好適一実施例を添付図面によって詳述
する。

第２図に示すごとく、４は蒸気発生器で、ナトリウムと
水とを熱交換し、発生した蒸気をタービン７へ供給する
ようにな、っている。この蒸気発生器４へのナトリウム
の供給を停止するために、蒸気発生器４の出入口に接続
される配管系１０゜１１には、止弁１２．１３が介設さ
れている。止弁１２，１３０閉止時に蒸気発生器４に代
ってナトリウムを冷却するために、空気冷却器８が蒸気
発生器４に対して並列に接続される。この空気冷却器、
８は、ナトリウムを流す伝熱管１４と、伝熱管１４に風
を送る送風機１５と、伝熱管１４前後の通風路を開閉す
るダンパ１６，１７とからなシ、止弁１２，１３の開放
時には、ダンパ１６，１７を閉じ、送風機１５を停止す
るようにしである。

空気冷却器８の伝熱管１４の出口に接続された配管系１
８には、止弁１９と制御弁９とが並列に接続して介設さ
れ、止め弁１２．１３を開、止弁１９が閉の状態の通常
運転時はその制御弁９を調整することで、伝熱管１４を
流出するナトリウムの温度が配管系１１を流れるす）　
ＩＪウムの温度となるように、そのナトリウムの流量を
制御し得るようになっている。この制御弁９による流量
の制御範囲を実質的に拡大するために、制御弁９には内
部でナトリウムを凍結し得るバイパス通路２０が並列に
して接続され、空気冷却器４を流れるナトリウムの流量
を増加するときにはバイパス通路２０内で凍結状態のナ
トリウムを融解することで開放し、その流量を減少させ
るときにはバイパス通路２０内でナトリウムを凍結して
閉成するようにしである。このバイパス通路２０として
は、第３図に提示するごときＵ字状のベント管若しくは
第４図に提示するごときフィン付きの管等を用い、内部
にナトリウムを充填したときに保温材を外した状態で自
然放冷等で凍結するようなものを使用する。また、その
ようなバイパス通路２０には予熱用のヒータ（図示せず
）を設置し、通路２０内の凍結したナトリウムを融解し
得るようにしておき、更には、バイパス通路２０内のナ
トリウムが凍結しないために通路２０周囲を取外し容易
な構造の保温材（図示せず）で被い、ヒータの作動時間
を短くすることができるようにする。このようなバイパ
ス通路２０は少なくとも１本あればよく、図示のごとく
、３本でもよい。ただし、バイパス通路の内径は制御弁
９のサイズより小さいものとし、バイパス通路２０の凍
結、融解時の流量変動を少なくするように構成される。

また、各バイパス通路２０は取外し可能としてもよい。

次に、本発明の作用について述べる。

蒸気発生器４に多量のナトリウムが流れる通常運転時に
は、止弁１９を閉止し空気冷却器８に少量のナトリウム
を流すが、送風機１５が停止し、ダンパ１６，１７が閉
じていてもヘダンバ１６゜１７からリークする空気が生
じ、このリークされた空気が空気冷却器８の自然循環力
で流れ、ナトリウムを冷却するので、その温度制御をす
るために、制御弁９の開度を調整する。これにより、通
常運転時において空気冷却器８の待機（ウオーミング）
をし、止弁１２．１３を閉止し且つ止弁１９を開く崩解
熱除去運転等への移行時の熱過渡の緩和を図るのである
。この状態での試運時ダンパ１６，１７の空気リーク量
が設計値より少ない場合には、バイパス通路２０を冷却
し、内部のナトリウムを凍結させて、バイパス通路２０
を閉成する。従って、流量の制御は制御弁９で総て行な
われることになる。一方ダンバ１６，１７のリーク量が
多い場合には、バイパス通路２０内に凍結された状態の
す）　ＩＪつ入を融解して、通路２０を開放する。バイ
パス通路２０が開放すると伝熱管１４を流れる液体ナト
リウムの量が増加し、ダンパ１６，１７のリークによる
冷却に起因する温度低下を打ち消すことになり、しかも
、その流量の調整は制御弁９で行ない得る。すなわち、
ノ＜イノくス通路２０を通る分については流量の調整は
できないが、他の分については制御弁９を通るので、制
御弁９の開度調節が流量制御に有効に機能するのである
。従って、制御弁９で流量を制御することにより、伝熱
管１４を流出するす）　ＩＪウムの温度を制御すること
ができる。バイパス通路２０が複数個ある場合には、ヒ
ータを働かせることになる本数は、ダンパ１６，１７の
リーク量により設定する。なお、これらは初期試運転時
及び経年変化時に行うことになる。

以上の説明で明らかなごとく本発明によれば、次のごと
き優れた効果を発揮する。

（１）液体金属ナトリウムを移送する配管系に、ノ（イ
パス通路を制御弁と並列に接続し、）（イノ（ス通路を
外部から加える温度変化によってナトリウムの特性を利
用して開閉することから、制御弁による流量の制御範囲
が実質的に拡大させることができる。

（２）またこの種配管系に用いられる制御弁のサイズを
小形化できる。

（３）　　ダンパの製作精度をラフにでき、製作コスト
を引き下げることができる。また、ダンノくの現地調整
が不要なことから、据付作業性が向上する。また、ダン
パのリーク量の経年変化に対してバイパス管の開放で対
処し得るので、ダ／ノ＜調整の手数がいらなくなる。

（４）液体金属ナトリウムを流しているときは２００°
Ｃ以上に保持されておシ、ナトリウムドレンをすること
なく行なうことができ、ナトリウム充填のための予熱期
間が不要となシブラントの稼動率が向上する。

（５）更に、容易且つ安価に実施でき１、有用性がある
等の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液体金属ナトリウムの流量制御方法の一
例を示す系統説明図、第２図は本発明に係る液体金属ナ
トリウムの流量制御方法の一実施例を示す系統説明図、
第３図は第２図の方法に用いるバイパス通路の一実施例
を示す概略形状図、第４図は第２図の方法に用いるバイ
パス管の他の実施例を示す概略形状図である。 図中、９は制御弁、１８は配管系、２０はバイパス通路
である。 特許　出願人　石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士
−絹　谷　１語　雄 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液体金属ナトリウムを移送する配管系に流量制御弁を設
   け、該制御弁によシ液体金属ナトリウムの流量を制御す
   る方法において、上記配管系に上記流量制御弁と並列に
   バイパス通路を形成し、上記液体金属ナトリウムの流量
   を減少させるときには上記バイパス通路内の液体金属ナ
   トリウムを凍結しバイパス通路を閉成し、流量を増加さ
   せるときは上記バイパス通路内で凍結された液体金属ナ
   トリウムを融解してこれを開放させるようにしたことを
   特徴とする液体金属ナトリウムの流量制御方法。