JPS641184B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は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磁場を作用させて分離させ
るための磁石と、原子炉冷却材の流路との間に、
好適な関係が成立するようにしたクラツド分離装
置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
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。

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、クラツドが磁性体であ
ることに着目して、交番進行磁界によりクラツド
を導き、この場合に反応室内を移動するクラツド
と、原子炉冷却材の流れとの間で、撹拌現象が発
生しないように原子炉冷却材の乱流発生を防止し
て、分離効率を高くすることにある。

これらの目的を達成するため、本発明において
は、リング状をなす反応室に周方向に沿つて回転
移動する磁石を設けるとともに、反応室の上部か
ら下部にかつ磁石の回転方向に沿う如く原子炉冷
却材を導く流路ガイドを設け、また、この流路ガ
イドの先方付近でクラツドの収集を容易とすべく
流路を広げて原子炉冷却材流を減速させることを
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。

第１図ないし第３図において、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。この反応室２の内外
周の少なくとも一方と対向する位置（一実施例で
は両側の対向位置）には、後述する如く周方向に
沿つて回転移動する複数の磁石４Ａ，４Ｂ，５
Ａ，５Ｂが設けられ、反応室２内に供給された原
子炉冷却材中のクラツドに交番進行磁界を作用さ
せて、磁石の移動方向に収集するようになされ
る。

すなわち、反応室２には、その中の周方向の一
箇所を遮蔽するように仕切壁６が上下方向に配設
され、この仕切壁６を挟んで原子炉冷却材を供
給、排出するための流体入口７および流体出口８
が設けられている。この流体入口７の下方には、
第３図に示すように流体出口８に向う方向（磁石
の回転方向）の下方に原子炉冷却材を導くための
流路ガイド９Ａ，９Ｂが設けられ、その一部が前
記仕切壁６と兼用させられている。また、前記流
体出口８の下方には、磁石の回転方向と反対方向
に原子炉冷却材の流れを屈曲させながら上方に、
流体出口８まで導くための流路制限ガイド１０が
設けられ、この流路制限ガイド１０は前記仕切壁
６に隣接させた構造とされている。さらに、仕切
壁６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１１が設けられている。

次いで、前記磁石４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂの支
持構造について説明する。これら磁石は、第１図
および第２図に示すように、外側支持枠１２およ
び内側支持枠１３にそれぞれ一体に取りつけら
れ、一実施例では各磁石が、反応室２を挟む対向
極が異極（Ｎ極とＳ極、あるいはＳ極とＮ極）で
あり、周方向に隣り合う極が異極となる関係に配
置されている。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。

そして、前記両支持枠１２，１３は、外側ガイ
ドレール１４および内側ガイドレール１５上に、
複数の車輪１６を介して載置され、複数の磁石４
Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂが磁場２を挟んで回転する
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１２，１
３は同期機構１７で連結されている。

この同期機構１７は、外側支持枠１２の外周に
一体に設けられた外歯ギヤ１８と、この外歯ギヤ
１８に噛合するピニオン１９と、このピニオン１
９に噛合する連結ギヤ２０，２１と、連結ギヤ２
１に噛合するピニオン２２と、前記内側支持枠１
３の内周に一体に設けられてピニオン２２に噛合
する内歯ギヤ２３とから構成されており、回転自
在とされた両支持枠１２，１３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１７には駆動機構２４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２４は、
モータ２５と、このモータ２５の回転力を前記ピ
ニオン１９に伝達する駆動ギア２６とからなり、
例えば３〜10Hz相当程度の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。

以上の如く構成されているクラツド分離装置の
作用について以下説明する。

第３図に示すように、反応室２の流体入口７か
ら矢印イのように送り込まれた原子炉冷却材の流
れは、バツフル２７などの存在によつて弱められ
た状態で、以下、矢印ロ，ハのように流路ガイド
９Ａ，９Ｂに導かれて反応室２の底部に達し、次
いで底部に沿つて磁石の回転方向に矢印ニのよう
に流れる。この際に原子炉冷却材は広い反応室２
に導かれるため、流路ガイド９Ａ，９Ｂから離れ
るにしたがつて緩やかな流れに変化する。尚乱流
を防止するために第３図に示すようなバツフル１
０Ａ，１１Ａ，１２Ａを設けクラツドの舞い上が
りを防止すべく効果を持たせる。さらに、原子炉
冷却材は矢印ホ，ヘのように少しずつ上昇しなが
ら流路制限ガイド１０によつて屈曲させられて、
さらに流れが弱められた後、矢印トで示すように
流体出口８から排出させられる。したがつて、流
路ガイド９Ａ，９Ｂおよび底部を除く反応室２内
の大部分においては、流れが緩やかとなるためバ
ツフルの効果と合まつて原子炉冷却材の撹拌現象
がほとんど発生しないことになる。

また、駆動機構２２によつて両支持枠１０，１
１が回転させられた状態となつているため、一点
に例えば３〜10Hzの交番磁場が作用して、異極間
の強磁場による吸引磁界が流体に抗して進行交番
磁界を構成する。したがつて、クラツドは吸引作
用と共に進行磁界に乗る形で第３図矢印方向（仕
切壁４に向う方向）に移動させられるが、原子炉
冷却材の粘性抵抗を受けて各磁石が構成する磁界
の移動より若干遅れながら、次々と構成される進
行磁界に乗りながら、究極的に仕切壁４まで導か
れる。また、吸引時にはクラツドの磁化作用によ
つてクラツドが相互結合して粒子が大きく（造粒
作用）なり、磁気による挙動をより容易とする。
又自重により沈降する作用を助ける事にもなり、
仕切壁４に沿つてクラツド貯留部７にクラツドが
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。

このクラツドの沈降作用は、反応室２の大部分
において原子炉冷却材が撹拌されることがなく、
クラツドが高濃度となるほど磁化により次第に大
きく成長し易くなるため、反応室２の下部におい
て顕著に起り得るものであるが、加えて、原子炉
冷却材の流れが第３図矢印ニで示すように生ずる
ことと、クラツドが磁石により周方向に移動させ
られることとに基づく相乗作用により、傾斜状態
の流路ガイド９Ｂに沿つて究極的に反応室２の底
部に位置するクラツド貯留部１１にクラツドが収
集されることになる。以下、クラツド貯留部１１
に収集さ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、各磁石は永久磁石に代えて、電磁石（直
流または交流）としてもよく、また、一実施例で
説明した磁石の配列方法に限定するものではな
い。

これらの説明で明らかなように、本発明によれ
ば原子炉冷却材の流れを規制することにより、反
応室の大部分において撹拌作用による乱流発生を
防止するようにしたから、磁場によるクラツドの
分離収集を円滑に行なうことができる。クラツド
が濃縮されまた粒子化される反応室の底部付近
に、クラツド貯留部などに向う流れを起こさせる
如くしているため、クラツドの収集効率を高くす
ることができ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図は本発明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図は第１図の―線に沿う展開図
で原子炉冷却材の流れを説明するものである。 １……リング状容器、２……反応室、４Ａ，４
Ｂ，５Ａ，５Ｂ……磁石、６……仕切壁、７……
流体入口、８……流体出口、９Ａ，９Ｂ……流路
ガイド、１０……流路制限ガイド、１１……クラ
ツド貯留部、１７……同期機構、２４……駆動機
構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体に磁場を作用させるようにしたクラツド
   分離装置において、流体が供給されるリング状反
   応室を設け、該反応室の内外周の少なくとも一方
   と対向する位置に、周方向に沿つて回転する磁石
   を設け、前記反応室の上部に周方向に間隔を有す
   る流体入口および流体出口を配設するとともに、
   該流体入口および流体出口の間に反応室を周方向
   に遮蔽する仕切壁を設け、前記反応室の流体入口
   の下方に、前記磁石の回転方向の下方に流体を導
   く流路ガイドを設け、前記流体出口の下方に、前
   記磁石の回転方向と反対方向に流体を若干屈曲さ
   せた後流体出口に導く流路制限ガイドを設けたこ
   とを特徴とするクラツド分離装置。