JPS6365380B2

JPS6365380B2 -

Info

Publication number: JPS6365380B2
Application number: JP58071864A
Authority: JP
Priority date: 1983-04-23
Filing date: 1983-04-23
Publication date: 1988-12-15
Also published as: JPS59196762A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は流体、例えば原子炉冷却材のクラツド
分離装置に係り、特に原子炉冷却材中のクラツド
に傾斜した進行磁場を作用させる際に好適な永久
磁石に関するものである。

クラツド分離装置は、原子炉冷却材の管路途中
等に設けられて、クラツド（Fe₂O₃、Fe₃O₄など
の酸化鉄微粒子）を分離除去するために使用され
る。

一般の原子炉では、炉心で発生した熱を取り出
すために、原子炉の種類に応じて、軽水、ナトリ
ウム、炭酸ガス、ヘリウムガスなどの流体、原子
炉冷却材が使用されている。

ところで、原子炉圧力容器、配管などには高品
質鋼などの構成材料が多く使用されており、原子
炉運転中の放射性熱エネルギ等による侵食作用な
どの影響等で、放射性腐食生成物として前記クラ
ツドが発生して原子炉冷却材に混入し、管路を循
環する現象が発生するといわれている。これらの
クラツドは、極めて少量であり、かつ、原子炉の
運転歴、構成材料の相違により左右されるもので
あるが、粒子の大きさが１〜10ミクロンメートル
（μm）程度で、次第に成長する傾向を示すことが
観測されている。これらのクラツドは微粒子であ
るために、通常の原子炉の運転には影響を及ぼさ
ないものと考えられている。

しかしながら、クラツドが懸濁した状態で原子
炉冷却材中に含まれるため流速の遅い個所、また
は停止時にクラツドが沈降し堆積する。これ等は
CO⁶⁰を含む放射性生成物であり、高線量を有す
るもので空間線量を著しく高くする。従つて被ば
くの原因ともなり、また原子炉系の精密機器等へ
の付着等が原子炉運転上の機能および安定性に支
障を来たす事ともなる。かつ、堆積クラツドを除
去するために管体の一部交換などが必要となるな
どの問題点が残されている。

本発明は前記背景を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、クラツドが強磁性体で
あることに着目して、交番進行磁界の作用でクラ
ツドを分離させる場合に、クラツドを磁界にのせ
て、原子炉冷却材との流れを利用して下方に導
き、クラツドの分離効率を高めるのに好適であ
り、また、磁場の仕様条件の変更を容易としたク
ラツド分離装置用永久磁石を提供することにあ
る。

これらの目的を達成するため、本発明において
は、円筒状反応室の両端の近傍に配設された流体
入口と流体出口とによつて供給された流体に磁場
を作用させて、反応室との相対回転によりクラツ
ドを分離させるようにしたクラツド分離装置にお
ける永久磁石が、反応室の半径方向両側の近接位
置に、前記相対回転方向に沿つて磁極面が設けら
れ、該磁極面における回転方向の両端縁は、前記
流体入口の近接位置側が回転中心線と平行な方向
に対して回転方向に傾斜し、かつ、回転方向に湾
曲突出した形状に形成されており、回転方向への
進行磁界と併せて斜め下方への進行磁界を発生さ
せることを特徴としている。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。

本発明に係る永久磁石は、第１図および第２図
に示すクラツド分離装置に利用されるもので、符
号１で示すものはリング状容器である。このリン
グ状容器１は、軸線方向を上下に合わせた真円筒
状の外側壁１ａと内側壁１ｂとの間に、原子炉冷
却材（例えば軽水）が供給されるリング状の水平
断面を有する円筒状反応室２が設けられた構成と
されるとともに、支持架台３上に固定されてい
る。前記反応室２は、上下方向に配設した仕切壁
４により遮蔽され、この仕切壁４付近の上部およ
び下部に設けられた流体入口５および流体出口６
により、原子炉冷却材が循環させられている管路
などに連結されている。また、仕切壁４に近接し
た位置、前記反応室２の底部にはクラツド貯留部
７が設けられている。なお、流体出口６は底部か
ら若干上方に離れた位置で反応室２と連通させら
れて、クラツド貯留部７との干渉を避けるように
なつている。

また、前記反応室２の半径方向両側の近接位置
には、原子炉冷却材中のクラツドに磁場を作用さ
せるための複数の永久磁石（以下磁石と略す）８
Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂが周方向に沿つて配設され
る。これらの磁石について、内側の磁石９Ａを例
にとつて、第３図および第４図に基づいて説明す
る。磁石９Ａは、磁極面９ａが、リング状容器１
の周方向（後述する回転方向）に沿つて設けられ
るとともに、磁極面９ａにおける周方向の両端縁
９ｂ，９ｃは、前記流体入口５の近接位置側（上
側）が反応室２の長手方向である上下方向に対し
て、第１図の矢印で示す回転方向に傾斜し、か
つ、回転方向に湾曲突出した形状に形成される。
また、磁石９Ａの両端縁９ｂ，９ｃ間の周方向の
距離は、上下に亘つて等距離とされ、かつ、磁極
面９ａとその反対側極面９ｄとの半径方向の距離
も上下に亘つて等距離となる如く形成されるもの
である。

前記磁石８Ａ，８ｂ，９Ａ，９Ｂは、第１図お
よび第２図に示すように、外側支持枠１０および
内側支持枠１１にそれぞれ一体に取りつけられ
て、ほぼ円筒状となる。また、各磁石は、第１図
例において、反応室２を挾む対向極が異極（Ｎ極
とＳ極、あるいはＳ極とＮ極）となり、周方向に
隣り合う極が異極となり、回転方向にそれぞれ傾
斜湾曲させて配置されている（第３図参照）。な
お、第２図例では一つの極を形成する磁石が上下
に複数分割されたブロツクを一体化した構造とさ
れているが、第３図に示すように磁極面９ａが、
滑らかな曲線で形成されるようにすると理想的で
ある。

そして、前記両支持枠１０，１１は、外側ガイ
ドレール１２および内側ガイドレール１３上に、
複数の車輪１４を介して載置され、複数の磁石８
Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂが反応室２を挾んで回転す
る構造とされている。かつ、第１図に示す各磁石
の配置関係が変化しないように、両支持枠１０，
１１は同期機構１５で連結されている。

この同期機構１５は、外側支持枠１０の外周に
一体に設けられた外歯ギヤ１６と、この外歯ギヤ
１６に噛合するピニオン１７と、このピニオン１
７に噛合する連結ギヤ１８，１９と、連結ギヤ１
９に噛合するピニオン２０と、前記内側支持枠１
１の内周に一体に設けられてピニオン２０に噛合
する内歯ギヤ２１とから構成されており、回転自
在とされた両支持枠１０，１１の間に水平回転方
向の位置ずれが発生しないように、ギヤ比を設定
して一体回転させるものであり、図示構造例に限
定されるものではない。

さらに、前記同期機構１５には駆動機構２２が
連結されて、前記各磁石が同期回転移動をする如
く構成されている。すなわち、駆動機構２２は、
モータ２３と、このモータ２３の回転力を前記ピ
ニオン１７に伝達する駆動ギヤ２４とからなり、
例えば３〜10Hz相当程度の交番進行磁界を原子炉
冷却材中のクラツドに作用させる構成とされてい
る。

このように構成されているクラツド分離装置に
おいて、原子炉冷却材が流体入口５から反応室２
内に送り込まれると、浮遊状態となつているクラ
ツドは、各磁石の形成する磁場の作用で、原子炉
冷却材の粘性に抗して磁極の付近などに移動しよ
うとする。

すなわち、各磁石は、第１図に示すように対向
極が異極とされているため、この付近のクラツド
は磁化され上下方向および回転半径方向に動き易
い状態となつている。一方、各磁石が周方向に隣
り合う磁極も異極とされているため、周方向に強
い磁場が形成されて、その付近のクラツドが磁化
されて整列させられる。このクラツドの整列状態
は、第１図にＣで示すように外側壁１ａまたは内
側壁１ｂに近接し、また、第５図鎖線で示すよう
に異極の対向方向に沿う如くなる。この対向方向
は、第４図に傾斜角θ₁，θn，θ₂nで示すように、
水平回転方向に対して下方に向かつて傾斜し、か
つ、上部から下部にかけて傾斜角が大きくなる。

したがつて、駆動機構２２により両支持枠１
０，１１が回転させられると、各磁石の回転とと
もに一周方向にそれぞれ傾斜湾曲させて配置され
ている永久磁石の作用で磁場の傾斜が発生し原子
炉冷却材の粘性に抗してクラツドは斜め下方へ強
制的に移動させられる。この場合、整列状態のク
ラツドの強制移動作用は、傾斜角度が大きくなる
ことと、クラツドが下方に移動するにしたがつて
浮遊状態から両側壁１ａ，１ｂ付近に連結して密
度が高い状態となつて自重による落下も期待でき
るようになることに起因して、反応室２の上部よ
り下部の方が著しく表われる。

また、反応室２の一点については、磁石の回転
により例えば３〜10Hz程度の交番磁場が作用し
て、異極間の反転強磁場により吸引と、反発が繰
り返されるが、原子炉冷却材の粘性抵抗を受けて
各磁石の移動に遅れながら、進行交番磁界の波に
のる形で、第１図矢印方向に移動し、究極的に仕
切壁４まで導かれ、また、仕切壁４に沿つてクラ
ツド貯留部７に収集されることになる。以下、ク
ラツド貯留部７に集められたクラツドは適宜取り
出されて処理されるものである。

なお、各磁石を支持している両支持枠１０，１
１は、中心軸に支持されて回転自在となる構造な
どであつてもよく、また、磁石を回転させる代り
にリング状容器を回転させる（相対的に回転させ
る、つまり、磁石の形状が図示例の場合は容器の
方を逆方向に回転させることになる）ようにし
て、クラツドに遠心力を作用させ、これに内向さ
せた磁石により進行磁界を作用させる如くしても
よい。

しかして本発明によれば、磁場の設定を行なう
場合、磁極面が周方向に沿つて設けられているか
ら、反応室に対してその対向寸法を正しく合わせ
ることが容易となるものである。また、磁極面の
端縁が周方向に傾斜湾曲した形状とされているた
め、各磁石の周方向のピツチを変えて配置した場
合でも、周方向の磁極間には上部から下部に傾斜
を大きくした磁界が形成され、相対回転により原
子炉冷却材等の流れの相乗効果を利用して、クラ
ツドを下方に強制的に導く作用が確実に行われる
などの効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はクラツド分離装置の一実施例を示す一
部を切欠した平面図、第２図は第１図の−線
に沿う矢視断面図、第３図および第４図は本発明
に係る永久磁石の一実施例を示すもので、第３図
は斜視図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは１個を取り出
して示す斜視図、平面図、正面図、右側面図、第
５図は磁石の作用を説明する展開図である。１……リング状容器、１ａ……外側壁、１ｂ…
…内側壁、２……反応室、８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９
Ｂ……永久磁石（磁石）、９ａ……磁極面、９ｂ，
９ｃ……端縁、１５……同期機構、２２……駆動
機構。

Claims

【特許請求の範囲】

１円筒状反応室の両端の近傍に配設された流体
入口と流体出口とによつて供給された流体に磁場
を作用させて、反応室との相対回転によりクラツ
ドを分離させるようにしたクラツド分離装置用永
久磁石において、反応室の半径方向両側の近接位
置に、前記相対回転方向に沿つて磁極面が設けら
れ、該磁極面における回転方向の両端縁は、前記
流体入口の近接位置側が回転中心線と平行な方向
に対して回転方向に傾斜し、かつ、回転方向に湾
曲突出した形状に形成されているクラツド分離装
置用永久磁石。