JP2000075083A - 高速炉とその高速炉に用いるミスト・セパレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】原子炉容器外に持ち出される放射化されたＮａ
蒸気量を減少させ、且つ閉塞事故を低減できる信頼性の
高いＦＢＲのカバーガス系を提供する。 【解決手段】原子炉容器１内のカバーガス領域２にある
Ａｒガス３５をカバ−ガス系へ導く前段にミスト・セパ
レータ２０を原子炉容器１内に装備し、カバ−ガス系か
らの冷却されたカバーガスでミスト・セパレータ２０を
冷却してカバーガス領域２中のＮａミストをカバーガス
領域２中に露出した冷却フィン等で凝縮させて原子炉容
器１内へ滴下させて戻し、且つ原子炉容器１内の熱によ
ってミスト・セパレータ２０に付着したＮａミストの凝
縮液が凝固することを抑制し、ミスト・セパレータ２０
に自己再生機能を発揮させ、カバ−ガス系の閉鎖事故を
自動的に無くしてカバーガス系の信頼性を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速炉に係わり、
特に原子炉容器内におけるナトリウム液面上のカバーガ
スの管理に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速炉のカバーガス系の従来技術を図
９，図１０、及び図１１を用いて説明する。

【０００３】高速炉である高速増殖炉（以下、ＦＢＲと
記す。）は、その１次系の冷却材として液体金属ナトリ
ウム（以下、Ｎａと記す。）が使用される。

【０００４】そのＮａはＦＢＲの原子炉容器内に装備さ
れた炉心を冷却しながら循環する。ＦＢＲの原子炉容器
内にはＮａの自由液面と、その液面をカバーするカバー
ガスとして化学的に不活性なアルゴン（以下、Ａｒと記
す。）ガスを有し、原子炉容器内にＡｒガスを充填して
Ｎａ液面と空気との接触を遮断する。

【０００５】そのＡｒガスを取扱うのがカバーガス系で
あり、そのカバーガス系が原子炉容器に接続されてい
る。

【０００６】Ｎａプラントのナトリウム容器に接続され
たカバーガス系の機能は、（１）Ｎａを空気から遮断し
て酸化を防止する。（２）Ｎａ輸送のための差圧を管理
する。（３）Ｎａの温度変化に伴う圧力変化分を吸収す
るなどが要求される。

【０００７】また、カバーガス系はＮａプラントの運転
状態を監視する重要なシステムである。

【０００８】さらに、原子炉容器のカバーガス系では、
上述した機能の他に、炉心の破損燃料を検出するため
に、カバーガスをサンプリングして、Ａｒガス中に含ま
れた奇ガスを処理する機能も要求されるので、その機能
を果たす為にカバーガス系内に、希ガス処理系を有す
る。

【０００９】ＦＢＲにおけるカバーガス系の採用は、原
子炉容器の他にも、ドレーンタンク，オーバーフロータ
ンクなどがあるが、原子炉容器のカバーガス系を例に以
下に説明する。

【００１０】ＦＢＲの原子炉容器１に採用されたカバー
ガス系は、図９に示すようなＡｒガスを循環するシステ
ムになっている。

【００１１】原子炉容器１内のＮａ蒸気をミストとして
含むカバーガス領域２からカバーガスであるＡｒガス
が、入口隔離弁３（ａ)(ｂ）を通して、ミスト・トラッ
プ４（ａ)(ｂ），ベーパー・トラップ５（ａ)(ｂ）に通
過させられて、Ｎａベーパーを除去した後、格納容器隔
壁７を貫通した配管を通って、希ガス処理系８（図では
省略しているが、希ガス吸着塔，脱湿塔，圧縮機，サー
ジタンク等で構成されている。）へ導かれる。

【００１２】希ガス処理系８で浄化された浄化Ａｒガス
９は、浄化ガス供給タンク１０に供給される。

【００１３】浄化ガス供給タンク１０からは１次系ポン
プのオーバーフロータンクなどへ分岐されるが、一部は
戻りガスとして戻り配管１１を経由して原子炉容器１内
のカバーガス領域２へ供給される循環系を構成してい
る。

【００１４】原子炉容器１のカバーガス系は、炉心燃料
の破損燃料検出の観点から、万一、燃料破損が起きて、
クリプトンなどの奇ガスがカバーガスへ放出された場
合、カバーガスを直ちに希ガス吸着塔へ導き、処理する
必要がある。そのために、カバーガスの循環流量を大き
く設定されている。

【００１５】ミスト・トラップ４（ａ)(ｂ）、及びベー
パー・トラップ５（ａ)(ｂ）の構造は基本的に同じであ
る。

【００１６】図１０にその構造の内部構造を示すよう
に、円筒状の縦形容器１２内にメッシュ状の充填物１３
を充填し、容器１２外周に冷却ジャケット１４を設けて
いる。Ｎａ蒸気を含んだＡｒガス１７は、容器１２下方
から流入し、上方から浄化されたＡｒガス１８として流
出する構造である。

【００１７】Ａｒガス１７の浄化原理は、以下の通りで
ある。

【００１８】すなわち、容器１２を取り囲むジャッケッ
ト１４の上方から冷却ガス１５（通常は空冷）を供給
し、ジャケット１４を冷却して容器１２内を冷却する
と、容器１２内のＮａ蒸気を含んだＡｒガス１７も冷却
され、過飽和のＮａ蒸気が凝縮した液状Ｎａに、或いは
粉体状の固体Ｎａになり、充填物１３内でトラップ除去
され、浄化されたＡｒガス１８となる。

【００１９】ミスト・トラップ４とベーパー・トラップ
５は直列に配置されいて、まず、ミスト・トラップ４は
数百℃の温度まで冷却され、Ｎａ蒸気を液状Ｎａとして
除去し、更に、ベーパー・トラップ５を低温まで冷却し
固体Ｎａとしてトラップする。

【００２０】図１１は実機のカバーガス系におけるＮａ
ベーパーの濃度分布を示した図である。

【００２１】原子炉容器１内の１次系Ｎａ温度は約５０
０℃で循環するため、カバーガス領域には約５００℃の
Ｎａ蒸気圧に相当する約数万ppm のＮａ蒸気濃度が存在
し、カバーガス系の配管で高濃度のＮａ蒸気を含んだＡ
ｒガスがミスト・トラップに導かれる。

【００２２】ミスト・トラップで数百ppm まで除去した
後、ベーパー・トラップで数ppm まで減衰させる必要が
ある。

【００２３】トラップされたＮａベーパーは、ミスト・
トラップ４及びベーパー・トラップ５内部に堆積し、堆
積量が増大すると、カバーガス系に閉塞現象が現れ、Ａ
ｒガス循環機能が低下する。

【００２４】そのため、実機のカバーガス系には、２系
統のミスト・トラップ４とベーパー・トラップ５を配置
し、閉塞現象が現れたら入口隔離弁３（ａ)(ｂ）及び出
口隔離弁６（ａ)(ｂ）を切り替えてバッチ運転を継続
し、閉塞した系統を再生するようになっている。

【００２５】又、他の公知例として、特開昭60−214297
号公報には、二次冷却系の蒸気発生器の放出系とナトリ
ウム収納容器のカバーガス空間領域内に遠心分離式のミ
スト分離器を装備して、ミスト分離器でナトリウムミス
トを低減したガスをサイクロンセパレータ側に供給して
サイクロンセパレータ側のミスト除去の負担を軽減する
内容が記載されている。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】然るに、従来例のよう
なＦＢＲでは、原子炉容器から放射化されたＮａ蒸気を
多量に原子炉容器外のカバーガス系へ取り出して処理す
ることになるので、安全という観点で信頼性を向上する
のに苦慮する。

【００２７】さらに、Ｎａ蒸気を多量に原子炉容器外の
カバーガス系へ取り出して処理する事から、ミスト・ト
ラップ及びベーパー・トラップ内に多量のＮａベーパー
が堆積するため、頻繁に再生運転操作を継続しなけれ
ば、カバーガス系の閉塞事故になる問題点がある。

【００２８】特開昭60−214297号公報の技術ではミスト
分離器が遠心分離機能を果せるように、カバーガスに旋
回流を与える必要性から、カバーガスを流動させる駆動
源としてブロアや、旋回方向にガスを案内する機構とが
必要となる。そのブロアを、カバーガス系のブロアを共
用するとなれば、カバーガス系のブロアの容量が大きく
なるか、カバーガス系のブロアの負担が大きくなる課題
が生じる。

【００２９】そこで、本発明の目的は、カバーガスに旋
回流を引き起こさせるエネルギーを必要とすることな
く、放射化されたＮａミストをナトリウムが入れられて
いた容器から多量に取り出す状況を減らすとともに、カ
バーガス系の閉塞事故の発生を簡単に抑制することで、
高速炉の信頼性を向上する事を達成する事にある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】第１手段は、ナトリウム
容器内におけるナトリウム液面上のカバーガス空間内
に、ナトリウムミストの凝縮部と前記カバーガスの吸気
孔部を前記カバーガス空間に開放したミスト・セパレー
タを備えてある高速炉であり、容器内でカバーガス中の
ナトリウムミストが凝縮部にて凝縮して液滴となってナ
トリウム容器内に戻され、吸気孔から吸引されたカバー
ガス内のナトリウムミストの量を減らす作用と、カバー
ガス空間の高温雰囲気さらされている凝縮部ではナトリ
ウムミストが凝固してしまうことが無いという作用とが
得られ、それらの作用によって凝縮部の再生作業の必要
性が無く簡単に放射性ナトリウムミストの継続的除去効
果と放射性ナトリウムミストの原子炉容器外への流出抑
制とを達成でき、高速炉の信頼性を向上できる効果が得
られる。

【００３１】第２手段は、第１手段において、ナトリウ
ム容器は原子炉容器であって、ミスト・セパレータのカ
バーガス出口にベーパー・トラップを介して希ガス処理
系を連通接続して備えたことを特徴とする高速炉であ
り、第１手段による作用効果に加えて、ミスト・セパレ
ータは再生作業を加える必要が無い上にベーパー・トラ
ップに入るカバーガス中のナトリウム蒸気は予めミスト
・セパレータで低減されているので、ベーパー・トラッ
プと希ガス処理系を含むカバーガス系の閉鎖事故の低減
が成せるので高速炉の信頼性が一層向上する。

【００３２】第３手段は、第２手段において、希ガス処
理系で冷却されたカバーガスをミスト・セパレータに導
入してナトリウムミストの凝縮部が冷却される構成を備
えることを特徴とする高速炉であり、第２手段による作
用効果に加えて、希ガス処理系で冷却されたカバーガス
でミスト・セパレータの凝縮部が冷却されるから、新た
にミスト・セパレータの凝縮部を冷却する為の冷熱源が
必要でなく、経済的であるという作用効果が得られる。

【００３３】第４手段は、第３手段において、ナトリウ
ムミストの凝縮部の冷却に利用されたカバーガスをミス
ト・セパレータからカバーガス空間へ放出する流路を備
えたことを特徴とする高速炉であり、第３手段による作
用に加えて、カバーガス系で浄化されたカバーガスはミ
スト・セパレータを経由して温度が上昇して原子炉容器
内に放出され、再度カバーガスとして用いられる作用が
得られ、カバーガスの原子炉容器内への戻し入れ流路と
ミスト・セパレータとを兼用させる事が出来るので構成
が簡素になる効果が得られる。

【００３４】第５手段は、第１手段において、ミスト・
セパレータの内部にヒートパイプ型の伝熱機器の吸熱側
を挿入し、ナトリウム容器の外側に放熱側を配備し、前
記放熱側を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする
高速炉であり、前記伝熱機器でミスト・セパレータ内の
熱は吸熱されて放熱部から冷却手段によって取り去られ
ることでミスト・セパレータが冷却され、ナトリウムミ
ストの凝縮によるカバーガスからの分離作用がミスト・
セパレータによって成せ、第１手段による作用効果を持
って確実に成せる。

【００３５】第６手段は、第１手段において、ナトリウ
ム容器は原子炉容器であって、ミスト・セパレータの凝
縮部を前記原子炉容器のルーフデッキの底部に配置し、
且つ、前記底部と凝縮部との間に冷却ガスの流路を備え
たことを特徴とする高速炉であり、第１手段による作用
効果に加えて、冷却ガスがミスト・セパレータの凝縮部
を前記原子炉容器のルーフデッキの底部を冷却する作用
でルーフデッキの冷却設備容量が少なくて済む、乃至は
ミスト・セパレータが原子炉容器内のナトリウム液面か
らルーフデッキへの輻射熱を遮る作用を成すので、ルー
フデッキの底部の熱遮蔽板の物量を減らす、或いはルー
フデッキの底部の熱遮蔽機能の強化が成せて、経済的効
果が得られる。

【００３６】第７手段は、外側流路内にフィルターを設
け、前記外側流路と流路隔壁を介して接する内側流路に
は冷却流体の供給口と出口とが装備され、前記流路隔壁
に対して前記フィルターを挟んで反対側の前記外側流路
の流路隔壁には吸気孔と前記外側流路内のガスの出口と
冷却フィンとを備えているミスト・セパレータであり、
内側流路に冷却流体を供給口から出口へと通過させる
と、内側流路のみならず外側流路もフィルターも各流路
隔壁も冷却フィンも冷却され、その冷却状況下でガスに
同伴されてミストが吸気孔に入る前又は入った後に冷却
フィンや各流路隔壁やフィルターにミストが接触して凝
縮され、凝縮されたミストは液体となって吸気孔や外側
流路の流路隔壁や冷却フィンを伝わってミスト・セパレ
ータから滴下して離れ、一方凝縮作用でミストが低減さ
れたガスは外側流路内からガスの出口から出される。

【００３７】第８手段は、冷却フィンを備えた外管の内
側にフィルターを設け、前記フィルターの内側に伝熱機
器の吸熱部を設け、前記伝熱機器の放熱部を前記外管の
外に置き、前記放熱部に対して強制冷却手段を装備し、
前記外管には吸気孔と前記外管内のガスの出口とを備え
ているミスト・セパレータであり、伝熱器機で吸熱され
た熱が放熱部で強制空冷によって取り去られて、外管や
冷却フィンやフィルターが冷却され、その冷却状況下で
ガスに同伴されてミストが吸気孔に入る前又は入った後
に冷却フィンや外管やフィルターにミストが接触して凝
縮され、凝縮されたミストは液体となって吸気孔や外管
の壁や冷却フィンを伝わってミスト・セパレータから滴
下して離れ、一方凝縮作用でミストが低減されたガスは
外管内からガスの出口を通じて出される作用が得られ
る。

【００３８】第９手段は、第７手段又は第８手段におい
て、吸気孔が複数個分散して装備されていることを特徴
とするミスト・セパレータであり、第７手段又は第８手
段による作用に加えて、吸気孔が複数個分散して広範囲
に存在しているから、局所的な閉鎖現象が防止される
上、吸気孔の総開口面積が増大してガス流速が低速にな
ってガスのミスト・セパレータ内での停留時間が長くな
って、ミストの除去効率が向上するという作用が得られ
る。

【００３９】

【発明の実施の形態】本発明の実施例では、信頼性の高
いＦＢＲのカバーガス系を達成するため、原子炉容器内
のカバーガスをカバーガス系へ導く前段にＮａミスト・
トラップ機能を有し、且つ、自己再生機能を発揮するメ
ンテナンスフリーのミスト・セパレータを原子炉容器内
のカバーガス空間に配置することによって、あらかじ
め、Ｎａミストを原子炉容器内で除去した後、原子炉容
器外のカバーガス系へ導くようにした。この手段によっ
て、原子炉容器外に持ち出される放射化されたＮａ蒸気
量を減少させることが出来、且つ、カバーガス系でのＮ
ａベーパー除去量を削減することが出来る。

【００４０】本発明の実施例では、原子炉容器のＮａ液
面上方空間のカバーガス領域に設けたミスト・セパレー
タは冷却機能を有し、その冷却温度範囲はカバーガス領
域の温度より低く、且つ、Ｎａの融点温度(９７.８２
℃）以上に保持することによって、過飽和濃度になった
Ｎａミストはミスト・セパレータに接触して凝縮し、ミ
スト・セパレータの表面（凝縮部）に液状に析出する。
凝縮したＮａは液滴状に成長したあと雫となって原子炉
容器内のＮａ液面上に自然に流下する。したがって、ミ
スト・セパレータにトラップされたＮａミストは堆積す
ることなく、自己再生作用が自動的に発揮されるため、
メンテナンスフリーのミスト・セパレータが達成され
る。

【００４１】Ｎａ液面から発生するＮａミスト量は、Ｎ
ａ温度に大きく依存し、図１２に示すＮａの飽和蒸気圧
特性から推定することが出来る。したがって、ミスト・
セパレータの冷却温度を低く保持することによって、Ｎ
ａベーパー濃度を低濃度まで容易に下げることが出来
る。したがって、原子炉容器から取り出されたカバーガ
スであるＡｒガス中に含まれるＮａミストを低減するこ
とが出来る。

【００４２】以下、図面を参照し、本発明の実施例につ
いて一層詳細に説明する。

【００４３】図１，図２，図３，図４、及び図５は本発
明の第１の実施例を示すものである。図１は、本発明の
実施例を示しており、炉心３０と１次系冷却材Ｎａ３１
を内蔵した原子炉容器１にカバーガス系を装備したＦＢ
Ｒを示している。その原子炉容器１内のカバーガス領域
２にミスト・セパレータ２０を配置する。ミスト・セパ
レータ２０の配置形状は、図２に示すように炉上部機構
２１の周囲を囲むようなドーナツ状を成している。本実
施例のミスト・セパレータ２０の形状は、原子炉容器１
内のカバーガス領域２の空間を有効に配置するためにド
ーナツ状に配置したが、原子炉内容構造物の機能を阻害
しない範囲で、カバーガス領域２の空間に配置できる形
状、例えば半円，円筒型等の自由な形状の設計が可能で
ある。

【００４４】ミスト・セパレータ２０は外管２２と内管
２３の二重管構造を形成する。さらに、外管２２は多孔
管の外周に冷却フィン２７を設けた構造で、ほぼ全周に
設けた開口部２８はカバーガス領域２の広範囲の領域に
開口されている。外管２２の流路の１部は原子炉容器１
を貫通して、カバーガス出口ノズル２４に接続されてい
る。

【００４５】内管２３の流路の１部は原子炉容器１を貫
通して、Ａｒガス供給ノズル２５に接続されている。

【００４６】さらに、内管２３流路のもう一方は原子炉
容器１内のカバーガス領域２にＡｒガスを放出するＡｒ
ガス放出ノズル２６に接続されている。

【００４７】図３は図２のＡ〜Ａ′断面視図で、図４は
図２のＡ〜Ｂ断面視図で、図５は図２のＢ〜Ａ′断面視
図でミスト・セパレータ２０の断面詳細構造を示す。

【００４８】ミスト・セパレータ２０の凝縮部である外
管２２の外周面に垂直に突き出した冷却フィン２７を設
ける。この冷却フィン２７は冷却伝熱面積を増大し、凝
縮機能を拡大する為の面として用いられる。外管２２に
は吸気孔としての複数の開口部２８がカバーガス領域２
の広範囲の領域に分散して開口している。さらに、外管
２２と内管２３で構成する環状空間領域にメッシュ状の
充填物２９（ＳＵＳメッシュ，ＳＵＳ焼結フィルターが
最適）をフィルターとして充填する。この充填物２９は
ミスト・セパレータの凝縮部としても機能する。

【００４９】外管２２と内管２３とで囲われた環状空間
は外側流路として用いられ、内管２３内が内側流路とし
て用いられる。

【００５０】外側流路の流路隔壁は外管２２と内管２３
の管壁であり、内側流路の流路隔壁は内管２３の管壁で
あり、両管壁は各内外側流路を形成するのに用いられる
とともに、ミスト・セパレータの熱交換部と凝縮部とし
ても利用される。

【００５１】カバーガス出口ノズル２４は入口隔離弁３
を経てベーパー・トラップ５に接続され、さらに出口隔
離弁６から希ガス処理系８（図では省略しているが、希
ガス吸着塔，脱湿塔，圧縮機，サージタンク等で構成さ
れている。）へ導かれる。希ガス処理系８からの戻り配
管１１はミスト・セパレータ２０のＡｒガス供給ノズル
２５に接続されている。

【００５２】以下、本発明の実施例の作用を記す。図１
において、高速炉の炉心３０で発熱した核分裂反応熱は
１次系冷却材Ｎａ３１を約５００℃の温度まで加熱され
１次系を循環する。

【００５３】原子炉容器１の蓋であるルーフデッキ３２
は炉内機器の可動機能を維持するため、ガスで冷却され
ている。

【００５４】さらに、冷却効果を上げるために、ルーフ
デッキ下面には熱遮蔽板３３を取り付け、１次系冷却材
Ｎａ３１からの輻射熱を遮蔽している。

【００５５】約５００℃の１次系冷却材Ｎａ３１の液面
からは多量のＮａ蒸気が発生し、カバーガス領域２の空
間にＮａ蒸気がミストとして浮遊している。

【００５６】カバーガス系内の希ガス処理系８で冷却さ
れたカバーガス領域２のＡｒガス３５は浄化ガス供給タ
ンク１０内から戻り配管１１を経由してＡｒガス供給ノ
ズル２５を通過して内管２３内の内側流路を通り、内管
２３とメッシュ状の充填物２９と外管２２と外側流路内
と冷却フィン２７を冷却する。その冷却の代償として内
側流路内のカバーガスは加温されてガスの出口であるＡ
ｒガス放出ノズル２６から原子炉容器内のカバーガス領
域２のＡｒガス３５層内に出される。カバーガス領域２
のＡｒガス３５層内に出された浄化後のカバーガスであ
るＡｒガス３５はミスト・セパレータ２０で加温され
て、周囲のカバーガスとの温度差が小さくなっているの
で、温度差による障害が発生しない。

【００５７】このように、Ａｒガス供給ノズル２５から
ミスト・セパレータ２０内に流入してきた冷たいカバー
ガスとしてのＡｒガスは、ミスト・セパレータ２０の内
管２３を通ってミスト・セパレータ２０を冷却してから
カバーガス領域２の空間に放出する。

【００５８】外管２２の外周に設けた冷却フィン２７は
伝熱面積が拡大されているためミスト・セパレータ２０
近傍のカバーガス領域２の空間を効率よく冷却する。ミ
スト・セパレータ２０近傍に浮遊する飽和濃度のＮａミ
ストは冷却されることによって過剰になり、外管２３の
外表面や冷却フィン２７の表面に液状に凝縮する。

【００５９】冷却フィン２７は垂直に突き出した形状に
なっているため、凝縮したＮａ液滴３４は外管２３の外
表面で凝縮したＮａ液滴３４と一緒に冷却フィン２７を
伝わって、雫状になって流下する。

【００６０】流下したＮａ液滴は、原子炉容器１内の１
次系冷却材Ｎａ３１側へ回収される。

【００６１】カバーガス系の図示していないブロアーを
駆動する事によってＮａミスト分を除去したカバーガス
領域２内の雰囲気中のＡｒガス３５は、ミスト・セパレ
ータ２０の開口部２８から外側流路内に吸込まれるよう
にして取り込まれる。その開口部２８から取り込まれた
Ａｒガス３５は、外管２２内部に充填したメッシュ状の
充填物２９をカバーガス出口ノズル２４に向かって通過
する際、余剰なＮａミストがメッシュ状の充填物２９で
フィルタリングされて除去され、一層Ｎａミスト濃度の
少ない状態に浄化される。この通過に際しても、冷却さ
れているメッシュ状の充填物２９や内管２３の外壁面や
外管２２の内壁面にＮａミストが接触して凝縮し、その
凝縮して出来た液滴は開口部２８から原子炉容器１内の
１次系冷却材Ｎａ３１へ流れ出て行く。

【００６２】この構成の場合には、冷却フィン２７の奥
に開口部２８を有するので、冷却フィン２７で凝縮作用
を受ける事でＮａミストが少なくなっている状態のカバ
ーガス領域２のカバーガスであるＡｒガス３５をミスト
・セパレータ２０が吸込む事になって、ミスト・セパレ
ータ２０の内部の負荷が少なくなる。この事は、メッシ
ュ状の充填物２９に捕捉されるＮａミストが少なく成っ
てミスト・セパレータ２０内を流れるカバーガスの流れ
の流路抵抗が小さくなる。その分、ミスト・セパレータ
２０に連なるカバーガス系の運転駆動力が少なくて済
む。冷却フィン２７が無い場合でもミスト・セパレータ
２０外周面をＮａミストの凝縮部として利用できるの
で、ミスト・セパレータ２０の内部の負荷が少なくな
る。

【００６３】ミスト・セパレータ２０のカバーガス出口
ノズル２４から取り出されるＡｒガスは、さらに、ベー
パー・トラップ５を通して残留している微少のＮａミス
トを除去した後、希ガス処理系８へ導かれる。

【００６４】希ガス処理系８では、吸着塔が氷点下低温
処理を行っているため、低温領域を通過して来たＡｒガ
スは、冷却された浄化Ａｒガスとなる。

【００６５】冷却された浄化Ａｒガスは、浄化ガス供給
タンク１０から戻り配管１１を通ってミスト・セパレー
タ２０のＡｒガス供給ノズル２５に戻り、再度Ｎａミス
トを凝縮する為にミスト・セパレータ２０を冷却するの
に用いられ、原子炉容器１内のカバーガス領域２のＡｒ
ガス３５層内にＡｒガス放出ノズル２６から放出され
る。

【００６６】このような、カバーガス系を通しての循環
を繰り返してカバーガス領域２のカバーガスの浄化を継
続する。

【００６７】ミスト・セパレータ２０の吸気孔としての
複数の開口部２８は、カバーガス領域２の空間の広範囲
に分布して外管２２に開口しているため、局所的な閉塞
現象を防止することができる。また、複数の開口部２８
によって、ガス流入の開口面積が広いため、ミスト・セ
パレータ２０でのガス流の滞留時間が長くなり、Ｎａミ
ストの除去効率が増大する。

【００６８】ミスト・セパレータ２０の冷却温度範囲を
カバーガス領域２の温度より低く、且つ、Ｎａの融点温
度(９７.８２℃）以上に保持している。

【００６９】このことによって、ミスト・セパレータ２
０で除去されたＮａミスト成分は、ミスト・セパレータ
２０内に堆積することなく、ミスト・セパレータ２０で
液滴状に凝縮し凝固する事はない。

【００７０】さらに、垂直状に設けた冷却フィン２７は
Ｎａミストの液滴の流下を妨げること無く、液滴は冷却
フィン２７を伝わって原子炉容器１内のＮａ液面側に自
動的に流下することができる。

【００７１】そのため、自己再生作用が自動的に起動す
るメンテナンスフリーのミスト・セパレータが達成され
る。

【００７２】ミスト・セパレータ２０内へ戻り配管１１
を経由して冷却ガスとして送り込まれるカバーガスは、
希ガス処理系で氷点下の温度での処理を受けるものの浄
化ガス供給タンク１０や戻り配管１１を通過しているう
ちに、原子炉容器１が納められた格納容器内の雰囲気温
度まで上昇してミスト・セパレータ２０に供給される。
ミスト・セパレータ２０は５００℃以上の雰囲気内にさ
らされているから、ミスト・セパレータ２０の内側流路
に冷却ガスとして送り込まれるカバーガスを受け入れて
も外管外周や冷却フィンの凝縮部の温度は、Ｎａの融点
温度(９７.８２℃）以上、且つ原子炉容器１内のカバー
ガス領域２の温度以下の範囲に保持できる。

【００７３】Ｎａの融点温度(９７.８２℃）以上、且つ
原子炉容器１内のカバーガス領域２の温度以下にミスト
・セパレータ２０を保持できない懸念がある場合には、
ミスト・セパレータ２０の冷却温度範囲をカバーガス領
域２の温度より低く、且つ、Ｎａの融点温度(９７.８２
℃）以上に保持できるように、戻り配管１１に装備され
た弁の開度を調整して冷却されたカバーガスの戻り配管
１１を経由してのミスト・セパレータ２０への供給量を
調整する。

【００７４】このようにして、ほとんどのＮａミストは
原子炉容器１内部のミスト・セパレータ２０で除去され
るため、原子炉容器１外に持ち出される放射化されたＮ
ａミスト量が減少し被曝低減対策に有効になる。

【００７５】さらに、原子炉容器１外に持ち出されるＮ
ａミスト量が減少することは、ベーパー・トラップの負
荷を低減することが出来るため、カバーガス系に起こり
がちな閉塞事故防止に有効となる。

【００７６】本発明の第２の実施例を図６及び図７に示
す。図７は図６の断面視図で、ミスト・セパレータ２０
の冷却手段として、伝熱器機であるヒートパイプ３６を
適用した。

【００７７】原子炉容器１内のカバーガス領域２内に
は、吸気孔としての開口部２８を多数備えた外管２２が
炉上部機構２１の周りを取り囲むように環状に配備され
る。

【００７８】その開口部２８は外管の環状方向に広く分
布している。

【００７９】その外管２２内にはヒートパイプ３６の吸
熱部３６ａが環状に配備されている。

【００８０】外管２２とヒートパイプ３６の吸熱部３６
ａとの隙間にはメッシュ状の充填物２９が充填されてい
る。

【００８１】そのヒートパイプ３６の放熱部３６ｂには
放熱フィン３６ｃが装備され、その放熱部３６ｂは原子
炉容器１の外に配備されている。

【００８２】その放熱部３６ｂに送風できるように送風
方向を向けた送風機３７が強制空冷手段として採用され
る。

【００８３】外管２２にはカバーガス出口ノズル２４が
接続され、且つカバーガス出口ノズル２４は原子炉容器
１を貫通して外側に出ている。

【００８４】カバーガス出口ノズル２４はカバーガス系
のベーパー・トラップの入り口側に接続されている。

【００８５】カバーガス系の希ガス処理系からの浄化済
みのカバーガスを原子炉容器１に戻す戻り配管１１は原
子炉容器１に接続される。

【００８６】その他の構成は、第１実施例と同じであ
る。

【００８７】このようなミスト・セパレータにおいて
は、送風機３７で放熱部３６ｂに送風すると放熱フィン
３６ｃから熱が放熱されて取り去られ、放熱部３６ｂが
冷却され、ヒートパイプ３６内の冷却された冷媒が吸熱
部３６ａに移動して吸熱部36ａでは周囲から熱を吸熱し
てその周囲を冷却する。

【００８８】このように、ミスト・セパレータ内を冷却
すると、外管やメッシュ状の充填物２９や冷却フィン２
７は冷却され、冷却された部分に接触したＮａミストは
凝縮して液滴となって原子炉容器１内のＮａ液面上に滴
下する。

【００８９】外管内側で凝縮したＮａミストの液滴は開
口部２８を通過して外側に流出して原子炉容器１内のＮ
ａ液面上に滴下する。

【００９０】このように、ミスト・セパレータ２０内部
にヒートパイプ３６を挿入し、原子炉容器１の外部へミ
スト・セパレータ２０内の熱を放熱してミスト・セパレ
ータ２０を冷却してある。

【００９１】第２の実施例では、送風機３７による送風
量を変化させてヒートパイプ３６によるミスト・セパレ
ータ２０の冷却温度を制御して、ミスト・セパレータ２
０の冷却温度範囲をカバーガス領域２の温度より低く、
且つ、Ｎａの融点温度(97.82℃）以上に保持することに
よって、第１の実施例と同じ作用が発揮できる。

【００９２】本発明の第３の実施例を図８に示す。この
実施例は、原子炉容器１の蓋であるルーフデッキ３２の
底面にミスト・セパレータ２０を設けたものである。ミ
スト・セパレータ２０を冷却する為の冷却手段として従
来のルーフデッキ３２に具備している冷却機能を併用し
てもよいが、本実施例では、冷却ガス入口配管４１、お
よび、冷却ガス出口配管４２が冷却層３８に接続されて
いる。

【００９３】ミスト・セパレータ２０は内側流路である
冷却層３８の隔壁である下部冷却壁３９を介してを配置
する。

【００９４】ミスト・セパレータ２０の吸気孔としての
多数の開口部２８は、多孔板で形成され、カバーガス領
域２に開口されている。

【００９５】その多孔板と下部冷却壁３９との間に形成
された外側流路の内側にはメッシュ状の充填物２９を充
填し、そのメッシュ状の充填物２９を外側流路の隔壁で
もある多孔板上に配備してある。

【００９６】さらに、開口部２８の多孔板下面に垂直の
冷却フィン２７を取り付け、熱遮蔽板３３は開口部２８
を設けた多孔板下面から支柱４０で固定されている。

【００９７】外側流路には、ルーフデッキ３２を貫通し
てカバーガス出口ノズル２４が接続され、カバーガス系
に至る。カバーガス系の希ガス処理系からの浄化済みカ
バーガスを原子炉容器１内に戻し入れる為の戻し配管
は、図示で省略しているが、従来技術と同じように直接
原子炉容器１へ配管されている。

【００９８】その他の構成は第１実施例と同じである。

【００９９】第３実施例では、冷却ガス入口配管４１か
ら冷却層３８を通して冷却ガス出口配管４２に抜け出る
ように冷却済みの冷却ガスを通すと、ミスト・セパレー
タ２０が冷却されるとともにルーフデッキ３２も冷却さ
れ、ルーフデッキ３２の正常な機能が維持される。

【０１００】ミスト・セパレータ２０が冷却されると、
下部冷却壁３９やメッシュ状の充填物２９や多孔板や冷
却フィン２７が冷却され、その冷却部分にカバーガス領
域２中のＮａミストが接触すると、凝縮してＮａ液滴３
４となって原子炉容器１内に滴下して１次系冷却材Ｎａ
３１に戻される。

【０１０１】カバーガス出口ノズル２４にはカバーガス
系が接続されてカバーガス系側に外側流路のガスが吸引
されるから、原子炉容器内のカバーガス領域２にカバー
ガスとして充填されているＡｒガス３５はＮａミストを
同伴しながら開口部２８から吸引されて外側流路を通過
してカバーガス出口ノズル２４からカバーガス系側に流
される。

【０１０２】Ａｒガス３５がＮａミストを同伴しながら
ミスト・セパレータ２０の外側流路を通過する際には、
外側流路の隔壁やメッシュ状の充填物２９にＮａミスト
が凝縮して液滴となり、Ａｒガス３５中のＮａミストの
濃度が一層低減される。

【０１０３】外側流路の隔壁やメッシュ状の充填物２９
にＮａミストが凝縮して出来たＮａ液滴は開口部２８か
ら滴下して原子炉容器内の１次系冷却材Ｎａ３１に戻さ
れる。

【０１０４】カバーガス系の希ガス処理系を通して浄化
されたカバーガス領域２のＡｒガス３５は原子炉容器１
内の再度カバーガス領域２に戻される。

【０１０５】このような第３の実施例でも、冷却層３８
に通す冷却ガスの温度を、ミスト・セパレータの冷却温
度範囲がカバーガス領域の温度より低く、且つ、Ｎａの
融点温度(９７.８２℃）以上に成るように制御すること
によって、第１の実施例と同じ効果が発揮できる。

【０１０６】本発明の各実施例では、以下の効果が得ら
れる。

【０１０７】すなわち、高速炉のカバーガス系は、原子
炉容器内部のカバーガス領域２の空間にミスト・セパレ
ータ２０を設けることによって、 １）析出したＮａミストは、ミスト・セパレータ表面に
液滴状に凝縮し、垂直状に設けた冷却フィンを伝わっ
て、Ｎａ液面側に自動的に流下することができるため、
自己再生作用が自動的に起動するメンテナンスフリーの
ミスト・セパレータが達成される。

【０１０８】２）析出したＮａミストは、原子炉容器内
に回収されるため、原子炉容器外に持ち出される放射化
されたＮａミスト量が減少し、被爆低減対策に有効にな
る。

【０１０９】３）さらに、原子炉容器外に持ち出される
Ｎａミスト量が減少することは、ベーパー・トラップの
負荷を低減することが出きるため、カバーガス系に起こ
りがちな閉塞事故防止に有効となる。

【０１１０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、高速炉におけ
るナトリウムが入れられている容器内の放射化されたナ
トリウムミストを、凝縮によって捕捉して極力容器外へ
出さないようにしてカバーガスを浄化できるので高速炉
の信頼性を向上出来る。

【０１１１】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
による効果に加えて、カバーガス系の閉鎖事故の低減が
成せるので高速炉の信頼性が一層向上するという効果が
得られる。

【０１１２】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
による効果に加えて、希ガス処理系からの冷却済みカバ
ーガスをミスト・セパレータの凝縮部を冷却する為の冷
熱として利用するので、ミスト・セパレータ専用の冷熱
源を採用する必要が無くて経済的であるという効果が得
られる。

【０１１３】請求項４の発明によれば、請求項３の発明
による効果に加えて、カバーガスの原子炉容器内への戻
し入れ流路とミスト・セパレータとを兼用させる事で構
成が簡素になる効果が得られる。

【０１１４】請求項５の発明によれば、請求項１の発明
による効果に加えて、ミスト・セパレータを専用の冷却
設備で冷却できるので、ナトリウムミストの凝縮による
カバーガスからの分離作用が確実に成せるという効果が
得られる。

【０１１５】請求項６の発明によれば、請求項１の発明
による効果に加えて、ミスト・セパレータが原子炉容器
のルーフデッキの温度上昇を抑制する働きを成すので、
ミスト・セパレータにルーフデッキの温度上昇抑制手段
を兼ねさせて経済的効果が得られる。

【０１１６】請求項７の発明によれば、蒸気状のミスト
が凝縮する為の部位をそのミストの存在する空間に露出
させて、その空間内でのミストを凝縮し、ミストを蒸気
状態にするほどのその空間の高温な雰囲気からの温度の
影響を凝縮部分に与えて凝縮後のミストの固化を抑制し
て凝縮ミストの滴下作用を促すことが出来るのでその固
化による閉鎖事故等の機能低下の要因を自動的に抑制し
て、その空間を形成する容器内でミストを低減するに好
適であり、信頼性の高いミスト・セパレータが提供でき
る。

【０１１７】請求項８の発明によれば、請求項７の発明
と同等な効果、および強制冷却手段を用いてミストの凝
縮を確実に行えるという効果が得られる。

【０１１８】請求項９の発明によれば、請求項７又は請
求項８の発明による効果に加えて、ミスト・セパレータ
によるミスト除去効率の向上と局所閉鎖現象の発生抑制
との効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による高速炉のカバーガス系の
系統構成図である。

【図２】図１のミスト・セパレータの平断面図である。

【図３】図２のＡ〜Ａ′断面視図である。

【図４】図２のＡ〜Ｂ断面視図である。

【図５】図２のＢ〜Ａ′断面視図である。

【図６】本発明の他の実施例によるミスト・セパレータ
の平断面図である。

【図７】図６のＣ〜Ｃ′断面視図である。

【図８】本発明の更に他の実施例によるミスト・セパレ
ータの縦断面図である。

【図９】従来の高速炉のカバーガス系の系統構成図であ
る。

【図１０】従来のミスト・トラップ或いはベーパー・ト
ラップの概略縦断面図である。

【図１１】従来の高速炉のカバーガス系におけるＮａベ
ーパー濃度分布を示した図である。

【図１２】Ｎａの温度に対する飽和蒸気圧特性を示した
グラフ図である。

【符号の説明】

１…原子炉容器、２…カバーガス領域、３…入口隔離
弁、４…ミスト・トラップ、５…ベーパー・トラップ、
６…出口隔離弁、７…格納容器隔壁、８…希ガス処理
系、９…浄化Ａｒガス、１０…浄化ガス供給タンク、１
１…戻り配管、１２…縦形容器、１３，２９…メッシュ
状の充填物、１４…冷却ジャケット、１５…冷却ガス、
１６…冷却ガス出口、１７…Ｎａ蒸気を含んだＡｒガ
ス、１８…Ａｒガス、２０…ミスト・セパレータ、２１
…炉上部機構、２２…外管、２３…内管、２４…カバー
ガス出口ノズル、２５…Ａｒガス供給ノズル、２６…Ａ
ｒガス放出ノズル、２７…冷却フィン、２８…開口部、
３０…炉心、３１…１次系冷却材Ｎａ、３２…ルーフデ
ッキ、３３…熱遮蔽板、３４…Ｎａ液滴、３５…Ａｒガ
ス、３６…ヒートパイプ、３６ａ…吸熱部、３６ｂ…放
熱部、３７…送風機、３８…冷却層、３９…下部冷却
壁、４０…支柱、４１…冷却ガス入口配管、４２…冷却
ガス出口配管。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ナトリウム容器内におけるナトリウム液面
   上のカバーガス空間内に、ナトリウムミストの凝縮部と
   前記カバーガスの吸気孔部を前記カバーガス空間に開放
   したミスト・セパレータを備えてある高速炉。
2. 【請求項２】請求項１において、ナトリウム容器は原子
   炉容器であって、ミスト・セパレータのカバーガス出口
   にベーパー・トラップを介して希ガス処理系を連通接続
   して備えたことを特徴とする高速炉。
3. 【請求項３】請求項２において、希ガス処理系で冷却さ
   れたカバーガスをミスト・セパレータに導入してナトリ
   ウムミストの凝縮部が冷却される構成を備えることを特
   徴とする高速炉。
4. 【請求項４】請求項３において、ナトリウムミストの凝
   縮部の冷却に利用されたカバーガスをミスト・セパレー
   タからカバーガス空間へ放出する流路を備えたことを特
   徴とする高速炉。
5. 【請求項５】請求項１において、ミスト・セパレータの
   内部にヒートパイプ型の伝熱機器の吸熱側を挿入し、ナ
   トリウム容器の外側に放熱側を配備し、前記放熱側を冷
   却する冷却手段を備えたことを特徴とする高速炉。
6. 【請求項６】請求項１において、ナトリウム容器は原子
   炉容器であって、ミスト・セパレータの凝縮部を前記原
   子炉容器のルーフデッキの底部に配置し、且つ、前記底
   部と凝縮部との間に冷却ガスの流路を備えたことを特徴
   とする高速炉。
7. 【請求項７】外側流路内にフィルターを設け、前記外側
   流路と流路隔壁を介して接する内側流路には冷却流体の
   供給口と出口とが装備され、前記流路隔壁に対して前記
   フィルターを挟んで反対側の前記外側流路の流路隔壁に
   は吸気孔と前記外側流路内のガスの出口と冷却フィンと
   を備えているミスト・セパレータ。
8. 【請求項８】冷却フィンを備えた外管の内側にフィルタ
   ーを設け、前記フィルターの内側に伝熱機器の吸熱部を
   設け、前記伝熱機器の放熱部を前記外管の外に置き、前
   記放熱部に対して強制冷却手段を装備し、前記外管には
   吸気孔と前記外管内のガスの出口とを備えているミスト
   ・セパレータ。
9. 【請求項９】請求項７又は請求項８において、吸気孔が
   複数個分散して装備されていることを特徴とするミスト
   ・セパレータ。