JPS6324724B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ナトリウム冷却型高速増殖炉で使用
されるナトリウムのミストおよび蒸気の除去装置
に関するものである。

従来より高速増殖炉においてはカバーガス
（Ar）中に含まれるナトリウムのミストや蒸気は
可能な限り除去されるべきものとなつている。こ
れは、炉容器や蒸気発生器などにおけるナトリウ
ム自由液面よりカバーガス中に蒸発したナトリウ
ムのミストや蒸気はカバーガス系の配管やバルブ
内に蒸着、凝固するようになることから、周辺の
機器に故障などを招く虞れがあるからである。し
たがつて、カバーガス系にはカバーガス中に含ま
れるナトリウムのミストや蒸気を除去するための
装置（トラツプ）が取付されるようになつてい
る。

第１図は従来技術に係るカバーガス系を高速増
殖炉における炉容器などとともに示したものであ
る。これによると、ナトリウム冷却形高速増殖炉
においては炉心の燃料破損を検出すべく炉容器６
上部を含むようにしてカバーガス循環路１３が形
成されるようになつている。即ち、循環路１３に
設けられているポンプ７によつて炉容器６上部に
存するカバーガス１５をカバーガス循環路１３に
沿つて一定流量状態で循環せしめるものである。
これによりカバーガス１５はナトリウム・ミスト
除去装置１でミスト（比較的大粒なナトリウム液
滴）が除去され、更にナトリウム蒸気がナトリウ
ム蒸気除去装置２によつて除去されるものであ
る。ナトリウムのミストおよび蒸気が除去された
カバーガスはこの後破損燃料検出器１４、ポンプ
７を介して加熱ヒータ１２で加熱され、再び炉容
器６上部に戻るようにされているわけである。こ
の場合破損燃料検出器１４はナトリウム蒸気除去
装置２の下流側に設けられる。これは、カバーガ
ス中にナトリウムのミストや蒸気が含まれている
と検出性能が著しく低下するからである。

このようにナトリウム・ミスト除去装置１およ
びナトリウム蒸気除去装置２は極めて重要な機能
を果たしているが、従来のものにあつては目詰ま
り事故を生じ易いという不具合がある。

即ち、ナトリウム・ミスト除去装置１およびナ
トリウム蒸気除去装置２は一般的にステンレス容
器３，３′内部にステンレス金網やバツフル板な
どの充填材４，４′を収容するようにしてなるも
ので、充填材４，４′はステンレス容器３，３′外
部からフアン５，５′によつて冷却されるように
なつていたものである。炉容器６からのカバーガ
スは先ずナトリウム・ミスト除去装置１でそれに
含まれるミストが除去され、更にナトリウム蒸気
除去装置２ではナトリウム・ミスト除去装置１で
除去し得なかつた小粒のミストやナトリウム蒸気
をカバーガスより除去しているわけである。この
場合ナトリウム・ミスト除去装置１においては充
填材４によつて捕集されたナトリウムの状態は流
動性とされ、ナトリウムは滴下によつて一旦受皿
９に蓄積された後弁１０を開くことによつて外部
容器１１に回収可とされる。したがつて、充填材
４はその温度がナトリウムの凝固点（98℃）より
も相当高く、しかも流動性が良好な温度（260℃
以上）となるべくフアン５によつて適当に冷却さ
れなければならないものとなつている。一方、ナ
トリウム蒸気除去装置２ではナトリウム・ミスト
除去装置１からのカバーガス中に含まれるナトリ
ウム蒸気を可能な限り減少させるべく、充填剤
４′の温度はフアン５′によつて可能な限り低くさ
れナトリウムの蒸気の分圧は小さく抑えられる。
これにより充填材４′表面に付着・捕集されたナ
トリウムは凝固するところとなるものである。

このようにカバーガス中に含まれるナトリウム
のミストおよび蒸気を効率的に捕集するためには
充填材４，４′の温度、したがつてフアン５，
５′は適当に制御されなければならない。因みに
第１図において炉容器６上部に存するカバーガス
の温度が例えば500℃であつた場合、ナトリウ
ム・ミスト除去装置１入口でのカバーガス温度は
400℃となるが、その出口では260℃、ナトリウム
蒸気除去装置２出口でのそれは40℃となるように
フアン５，５′は運転制御される。

しかしながら、従来のナトリウム・ミスト除去
装置においては装置入口付近で付着・捕集された
ナトリウムによつて目詰まりが生じ易いという欠
点がある。第２図に示すようにナトリウム・ミス
ト除去装置内部での温度は指数関数的に減少する
が、装置入口付近での温度変化が大きいことか
ら、装置入口付近でミストや蒸気が局所的に凝縮
してしまいこれがために目詰まるようになるもの
である。これは、装置入口付近でカバーガスの温
度が急激に低下すれば、カバーガス中のナトリウ
ム蒸気温度も同一速度で低下することになる（ガ
ス中では熱と物質移動の相似則が成立）が、ナト
リウム蒸気の飽和濃度はより速度大で減少するか
らである。即ち、カバーガスの急激な温度低下に
よつてナトリウム蒸気が即その飽和濃度を上まわ
る結果、多量のミストが装置入口付近で大量に発
生し除去されるところとなるからである。ナトリ
ウム・ミスト除去装置に対する冷却をより強くす
る程にナトリウム飽和蒸気濃度はより急激に低下
することから、目詰まり位置は入口に近付くこと
になるものである。第１図においてはナトリウ
ム・ミスト除去装置内部に黒色表示されたナトリ
ウム８が示されているが、これはその目詰まりの
様子を示したものである。一般的には第２図に示
すように装置入口からある一定距離Ｄの間におい
て特に目結まるわけであるが、一旦ナトリウムが
目詰まつてしまうと新たな問題が生じる。という
のは、ナトリウム・ミスト除去装置を加熱する手
段が具備されていない場合はその装置での再運転
が不可能となるからである。例えそれが具備され
ているにしても装置全体を400℃付近まで昇温す
る必要があることから、大がかりな加熱設備が要
されるというものである。

よつて本発明の目的は、ナトリウム・ミスト除
去装置においてはナトリウムの目詰まりが生じに
くく、例え目詰まつた場合でも再運転が容易とさ
れたナトリウムのミストおよび蒸気の除去装置を
供するにある。

この目的のため本発明は、ナトリウム蒸気除去
装置出口からのカバーガスをナトリウム・ミスト
除去装置内部に戻し、ナトリウム・ミスト除去装
置内部のカバーガスとの間で熱交換せしめるよう
になしたものである。

以下、本発明を第３図から第６図により説明す
る。

先ず第３図より説明すれば、この図は本発明に
よる装置の一例での要部構成を炉容器などととも
に示したものである。これによると炉容器６上部
に存するカバーガス１５は順次ナトリウム・ミス
ト除去装置１、ナトリウム蒸気除去装置２を経る
ようにされる。ここまでは従来の場合と同様であ
る。従来にあつてはナトリウム蒸気除去装置２か
らのカバーガスは直接炉容器６側に戻されていた
ものであるが、本発明による場合はナトリウム・
ミスト除去装置１内部を経てから炉容器６側に戻
されるようになつている。図示の如く充填材４の
内部には所定に伝熱管１６が配されており、ナト
リウム蒸気除去装置２からのカバーガスはこの伝
熱管１６を介して炉容器６側に戻されるものであ
る。しかして、伝熱管１６の管壁を介し炉容器６
からのカバーガス（一次側ガス）はナトリウム・
ミスト除去装置１内部でナトリウム蒸気除去装置
２からのカバーガス（二次側ガス）によつて冷却
され、二次側ガスはまた一次側ガスによつて暖め
られるといつた具合に熱の援受が行なわれ、一種
のエコノマイザー的機能を果たすようになるもの
である。

第４図は一次側ガスと二次側ガスとの間で熱交
換が行なわれる場合に、ナトリウム・ミスト除去
装置内部における一次側ガスの温度が装置入口か
らの距離によつて如何に変化するかを示したもの
である。この図において実線表示のものが本発明
に係るものであり、点線表示のものは第２図から
も容易に判るように従来技術のものを示してい
る。これからも判るように本発明に係るものにあ
つては一次側ガスはその温度が直線状に変化して
おり、装置入口付近で局所的に著しく温度が変化
することは抑えられるものである。一次側ガスの
温度を直線状に変化せしめることによつてナトリ
ウムによる局所的な目詰まりを未然に防止し得る
わけである。例え目詰まりを生じた場合でもナト
リウム・ミスト除去装置の再運転は容易である。
ナトリウム蒸気除去装置に具備されている冷却用
のフアンの運転を一旦停止すればよいからであ
る。フアンの運転を停止すれば、ナトリウム蒸気
除去装置内部のカバーガス温度は炉容器からのカ
バーガス温度に近づくようになり、結果的にナト
リウム・ミスト除去装置全体は炉容器からのカバ
ーガスの温度とほぼ同一の温度で以て熱せられる
ことになるものである。したがつて、目詰まりの
原因とされていたナトリウムはその流動性が良好
となり、カバーガス流路を確保することが再び可
能となるわけである。このようにナトリウムのミ
ストおよび蒸気の除去装置を構成する場合は、炉
容器側へのカバーガスはナトリウム・ミスト除去
装置で再熱されていることから、加熱ヒータが不
要とされるか、あるいはその容量が小さなもので
済まされるものである。

最後に本発明に係るナトリウム・ミスト除去装
置の他の例での構成について説明する。

第５図はその概要構成を示したものであるが、
本例でのものには充填材は収容されていなく、そ
の代わり装置内部には伝熱管１７が適当に配され
るようにしてなる。炉容器からのカバーガスは矢
印Ａ方向から装置内部を介し矢印Ｂ方向に流れる
一方、ナトリウム蒸気除去装置からのカバーガス
は矢印Ｘ方向から伝熱管１７に入り、伝熱管１７
を介し矢印Ｙ方向に流れるようにするものであ
る。第６図は伝熱管１７の一例での断面構造を示
すが、これによると管内表面には軸方向に沿い多
数の溝１９が形成され、またその外表面１８には
無数の突起が形成されるようにしてなる。伝熱管
１７としては一般的にその伝熱面積が大とされ、
しかも付着・捕集されたナトリウムがその外表面
より滴下し易いもので十分である。炉容器からの
カバーガスは伝熱管１７の間隙を介し矢印Ｂ方向
に流れ出るが、その際ナトリウムのミストや蒸気
は伝熱管１７の外表面に付着・捕集されるわけで
ある。付着・捕集されたナトリウムの凝縮によつ
て熱は伝熱管１７内部に伝達されるものであり、
しかして伝熱管１７として適当なものを用いる場
合には装置内部に充填材を収容させなくとも伝熱
管１７だけによつてもナトリウムのミストや蒸気
を除去し得るものである。なお、第５図において
は伝熱管は装置内部に一本のみ配されているが、
一般的には複数設けられる。複数設ける場合は結
果的に伝熱面積が大となる結果、ナトリウムのミ
ストや蒸気を効率的に除去し得るものである。

以上説明したように本発明は、冷却手段が具備
されてなるナトリウム蒸気除去装置からのカバー
ガスを、ナトリウム・ミスト除去装置内部に配さ
れている熱交換用の伝熱管を介しナトリウム・ミ
スト除去装置より取り出すようにしたものであ
る。したがつて本発明による場合は、ナトリウ
ム・ミスト除去装置内部でのカバーガスの温度変
化は直線状となることから、ナトリウム・ミスト
除去装置での目詰まりは有効に防止止され得、た
とえ目詰まりが生じてもナトリウム蒸気除去装置
に具備されている冷却手段を停止せしめることに
よつてナトリウム・ミスト除去装置の再運転が容
易といつた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術に係るナトリウムのミスト
および蒸気の除去装置を高速増殖炉における炉容
器などとともに示す図、第２図は、そのナトリウ
ム・ミスト除去装置内部でのカバーガスの温度変
化を示す図、第３図は、本発明によるナトリウム
のミストおよび蒸気の除去装置の一例での要部構
成を第１図同様炉容器などとともに示す図、第４
図は、そのナトリウム・ミスト除去装置内部での
カバーガスの温度変化を示す図、第５図、第６図
は、本発明に係るナトリウム・ミスト除去装置の
他の例での構成とその装置内部に配される伝熱管
の一例での断面構造を示す図である。 １……ナトリウム・ミスト除去装置、２……ナ
トリウム蒸気除去装置、５′……（冷却用）フア
ン、１６，１７……伝熱管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ナトリウムのミストおよび蒸気を含むガスよ
   りミストをナトリウム・ミスト除去装置によつて
   凝縮状態で除去したうえ、該装置に縦続接続され
   たナトリウム蒸気除去装置によつて蒸気を凝固状
   態で除去するようにしてなるナトリウムのミスト
   および蒸気の除去装置にして、冷却手段が具備さ
   れてなるナトリウム蒸気除去装置からのガスを、
   ナトリウム・ミスト除去装置内部に配されている
   熱交換用の伝熱管を介し該ミスト除去装置より取
   り出す構成を特徴とするナトリウムのミストおよ
   び蒸気の除去装置。