JP2001108793A - Purifying method and purifying device for lead-bismuth eutectic alloy - Google Patents
Purifying method and purifying device for lead-bismuth eutectic alloyInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば原子炉など
の冷却材として使用された鉛ビスマス共晶合金を除染す
ると共に、その純度を高めるようにした鉛ビスマス共晶
合金の純化方法および純化装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and a method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy which has been used as a coolant for a nuclear reactor or the like and which has been improved in its purity. It concerns the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】原子炉の冷却材として液体金属を使用す
る場合、液体金属の融点は一般には低い方が使用しやす
い。このため、融点が９８℃のナトリウム(Ｎａ)が従来
から多く使用されている。2. Description of the Related Art When a liquid metal is used as a coolant for a nuclear reactor, it is generally easier to use a liquid metal having a lower melting point. For this reason, sodium (Na) having a melting point of 98 ° C. has been often used.
【０００３】しかしながら、ナトリウムは化学的に活性
が高いことから、その取扱い時には空気中の酸素と反応
して発火するのを防止するために、不活性雰囲気内で作
業することが必要になる。[0003] However, since sodium is chemically highly active, it is necessary to work in an inert atmosphere in order to prevent it from reacting with oxygen in the air and igniting.
【０００４】このため、作業上における多大な手間や、
特別な設備対応等が必要となる。また、ナトリウムが原
子炉等から万一漏洩した場合には、ナトリウム火災を引
き起こす可能性もあるために、漏洩防止対策や防火対策
も必要となる。For this reason, a great deal of work is required,
Special equipment is required. Also, if sodium leaks from a nuclear reactor or the like, there is a possibility of causing a sodium fire, so measures for preventing leakage and fire prevention are also required.
【０００５】そこで、このようなナトリウムを使用する
ことによる問題を回避するために、ナトリウムに比べて
活性が低い液体金属である鉛ビスマス（Ｐｂ−Ｂｉ）を
冷却材として使用することが多い。Therefore, in order to avoid such a problem caused by using sodium, lead-bismuth (Pb-Bi), which is a liquid metal having lower activity than sodium, is often used as a coolant.
【０００６】この鉛ビスマスは、鉛とビスマスとの重量
比率が４４．８（％）：５５．２（％）の共晶合金であ
る。また、この融点は１２５．５℃であるので、液体金
属としては、ナトリウムと同様な取扱技術を適用するこ
とが可能で、従来の液体金属技術を活用できるという利
点がある。This lead-bismuth is a eutectic alloy having a weight ratio of lead to bismuth of 44.8 (%): 55.2 (%). In addition, since this melting point is 125.5 ° C., as a liquid metal, the same handling technique as that of sodium can be applied, and there is an advantage that a conventional liquid metal technique can be used.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな鉛ビスマスを原子炉の冷却材として用いた場合に
は、以下のような問題がある。However, when such lead-bismuth is used as a coolant for a nuclear reactor, there are the following problems.
【０００８】すなわち、鉛ビスマスは、合金の主成分で
あるビスマス２０９（Ｂｉ−２０９）が中性子で照射さ
れると、ビスマス２１０（Ｂｉ−２１０）が生じ、更に
このビスマス２１０が半減期５日程度でβ崩壊すること
により、放射性のポロニウム２１０（Ｐｏ−２１０）が
生成される。That is, when bismuth 209 (Bi-209), which is the main component of the alloy, is irradiated with neutrons, bismuth 210 (Bi-210) is generated, and this bismuth 210 is further reduced to a half-life of about 5 days. The radioactive polonium 210 (Po-210) is generated.
【０００９】したがって、鉛ビスマスを冷却材として使
用する原子炉においては、上述したようにポロニウム２
１０が生成し放射化するという問題がある。このため
に、原子炉従事者を所定の放射線被ばく基準に適合させ
るために、他の形式の原子炉に比べて遮蔽体を余分に設
けたり、従事者の作業時間制限を設けるなど、ポロニウ
ム２１０に対する特別の対策を講じる必要性が生じる。Therefore, in a nuclear reactor using lead-bismuth as a coolant, the polonium 2
There is a problem that 10 is generated and activated. For this reason, in order to ensure that nuclear reactor workers meet predetermined radiation exposure standards, extra shields are provided compared to other types of reactors, and working hours for workers are limited, such as by providing workers with working time limits. Special measures need to be taken.
【００１０】また、ポロニウム２１０が生成することに
より、ビスマス２０９が減少する。これによって、鉛ビ
スマス共晶合金の鉛とビスマスとの重量比率（鉛４４．
８％：ビスマス５５．２％）に対して余剰な鉛が発生し
て純度が低下してしまう。このために、冷却材の物性が
変化し、冷却効率を低下させる可能性がある。[0010] In addition, the generation of polonium 210 reduces bismuth 209. Thereby, the weight ratio of lead and bismuth in the lead-bismuth eutectic alloy (lead 44.
(8%: bismuth 55.2%), excess lead is generated to lower the purity. For this reason, the physical properties of the coolant may change and the cooling efficiency may be reduced.
【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、原子炉用冷却材として用いられて、放射線
照射された鉛ビスマス共晶合金からポロニウム２１０と
余剰な鉛とを除去し、もって、原子炉用冷却材として放
射線照射された鉛ビスマス共晶合金を、原子炉用冷却材
として再利用することが可能な鉛ビスマス共晶合金の純
化方法および純化装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and has been used as a coolant for a nuclear reactor to remove polonium 210 and excess lead from a radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy, Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and a device for purifying a lead-bismuth eutectic alloy which can be reused as a coolant for a reactor, which is irradiated with a radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy as a reactor coolant. I do.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、以下のような手段を講じる。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
【００１３】すなわち、請求項１の発明では、放射線照
射された鉛ビスマス共晶合金を純化する鉛ビスマス共晶
合金の純化方法において、放射線照射された鉛ビスマス
共晶合金を、当該放射線照射された鉛ビスマス共晶合金
に含まれる固体成分が全て溶融するまで加熱して溶融体
とし、この溶融体を、鉛ビスマス共晶合金の融点近傍に
まで冷却して、少なくともビスマスの放射線照射により
生成したポロニウム２１０と、鉛ビスマス共晶合金を形
成するビスマスの量に対して余剰な鉛とを析出させ、こ
の析出したポロニウム２１０と鉛とを、溶融体から除去
する。According to the first aspect of the present invention, in the method of purifying a lead-bismuth eutectic alloy for purifying a radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy, the radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy is irradiated with the radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy. The molten material is heated by heating until all the solid components contained in the lead-bismuth eutectic alloy are melted, and the melt is cooled to a temperature close to the melting point of the lead-bismuth eutectic alloy, and at least polonium produced by irradiation of bismuth radiation 210 and excess lead with respect to the amount of bismuth forming the lead-bismuth eutectic alloy are precipitated, and the deposited polonium 210 and lead are removed from the melt.
【００１４】請求項２の発明では、請求項１の発明の鉛
ビスマス共晶合金の純化方法において、鉛ビスマス共晶
合金よりも比重が大きい析出した鉛を、溶融体の下方部
に沈殿させ、この沈殿した鉛を除去するとともに、鉛ビ
スマス共晶合金よりも比重が小さい析出したポロニウム
２１０を、溶融体の上方部に浮上させ、この浮上したポ
ロニウム２１０を除去する。According to a second aspect of the present invention, in the method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to the first aspect of the present invention, precipitated lead having a specific gravity larger than that of the lead-bismuth eutectic alloy is precipitated in a lower portion of the molten material, In addition to removing the precipitated lead, the precipitated polonium 210 having a specific gravity smaller than that of the lead-bismuth eutectic alloy is floated above the melt, and the floated polonium 210 is removed.
【００１５】請求項３の発明では、請求項１または請求
項２の発明の鉛ビスマス共晶合金の純化方法において、
少なくともビスマスの放射線照射により生成したポロニ
ウム２１０と、鉛ビスマス共晶合金を形成するビスマス
の量に対して余剰な鉛とが除去された溶融体を、更に鉛
ビスマス共晶合金の融点以下に冷却して、鉛ビスマス共
晶合金を凍結させる。According to a third aspect of the present invention, in the method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to the first or second aspect,
The molten material from which at least the polonium 210 generated by the irradiation of bismuth and excess lead with respect to the amount of bismuth forming the lead-bismuth eutectic alloy are further cooled to a melting point of the lead-bismuth eutectic alloy or lower. To freeze the lead-bismuth eutectic alloy.
【００１６】請求項４の発明では、放射線照射された鉛
ビスマス共晶合金を純化する鉛ビスマス共晶合金の純化
方法において、放射線照射された鉛ビスマス共晶合金
を、ポロニウム２１０の融点以下の温度で、かつ鉛ビス
マス共晶合金の融点以上の温度にまで冷却して、ビスマ
スの放射線照射により生成したポロニウム２１０を析出
させ、しかる後にこの析出したポロニウム２１０を除去
する。According to a fourth aspect of the present invention, in the method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy for purifying a radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy, the radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy is heated to a temperature lower than the melting point of the polonium 210. Then, the temperature is reduced to a temperature equal to or higher than the melting point of the lead-bismuth eutectic alloy to precipitate the polonium 210 generated by the irradiation of bismuth with radiation, and thereafter, the deposited polonium 210 is removed.
【００１７】請求項５の発明では、放射線照射された鉛
ビスマス共晶合金を純化する鉛ビスマス共晶合金の純化
装置において、放射線照射された鉛ビスマス共晶合金
を、当該放射線照射された鉛ビスマス共晶合金に含まれ
る固体成分が全て溶融するまで加熱して溶融体を得る加
熱手段と、加熱手段により得られた溶融体を、鉛ビスマ
ス共晶合金の融点近傍にまで冷却する冷却手段と、冷却
手段により冷却されて溶融体から析出する、少なくとも
ビスマスの放射線照射により生成したポロニウム２１０
と、鉛ビスマス共晶合金を形成するビスマスの量に対し
て余剰な鉛とを、溶融体から除去する第１の除去手段と
を備える。According to a fifth aspect of the present invention, in the lead-bismuth eutectic alloy purifying apparatus for purifying a radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy, the radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy is replaced with the radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy. Heating means to obtain a melt by heating until the solid components contained in the eutectic alloy are all melted, and cooling means to cool the melt obtained by the heating means to near the melting point of the lead-bismuth eutectic alloy, Polonium 210 formed by irradiation of at least bismuth, which is cooled by a cooling means and precipitated from the melt.
And a first removing means for removing excess lead from the melt with respect to the amount of bismuth forming the lead-bismuth eutectic alloy.
【００１８】請求項６の発明では、請求項５の発明の鉛
ビスマス共晶合金の純化装置において、鉛ビスマス共晶
合金よりも比重が大きく溶融体の下方部に沈殿した鉛を
除去する第２の除去手段と、鉛ビスマス共晶合金よりも
比重が小さく溶融体の上方部に浮上したポロニウム２１
０を除去する第３の除去手段とを付加してなる。According to a sixth aspect of the present invention, in the apparatus for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to the fifth aspect of the present invention, the second method for removing lead precipitated at a lower portion of the melt having a larger specific gravity than the lead-bismuth eutectic alloy. Means for removing polonium 21 having a lower specific gravity than the lead-bismuth eutectic alloy and floating above the melt
A third removing means for removing 0 is added.
【００１９】請求項７の発明では、請求項５または請求
項６の発明の鉛ビスマス共晶合金の純化装置において、
冷却手段は、少なくともビスマスの放射線照射により生
成したポロニウム２１０と、鉛ビスマス共晶合金を形成
するビスマスの量に対して余剰な鉛とが除去された溶融
体を、この鉛ビスマス共晶合金の純度を高めるように、
更に鉛ビスマス共晶合金の融点以下に冷却して、鉛ビス
マス共晶合金を凍結させる。According to a seventh aspect of the present invention, in the apparatus for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to the fifth or sixth aspect,
The cooling means removes at least the polonium 210 generated by the irradiation of bismuth and the excess lead removed with respect to the amount of bismuth forming the lead-bismuth eutectic alloy, to the purity of the lead-bismuth eutectic alloy. To increase
Further, the lead-bismuth eutectic alloy is cooled to a temperature equal to or lower than the melting point of the lead-bismuth eutectic alloy to freeze the lead-bismuth eutectic alloy.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２１】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態を図１から図３を用いて説明する。(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００２２】図１は、第１の実施の形態に係る鉛ビスマ
ス共晶合金の純化方法を適用した純化装置の構成例を示
す全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a configuration example of a purifying apparatus to which the method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to the first embodiment is applied.
【００２３】すなわち、本実施の形態に係る鉛ビスマス
共晶合金の純化方法を適用した純化装置は、保温機能付
きのダクト８内にタンク１を備え、更にタンク１を加熱
する加熱装置７と、タンク１を冷却する冷却装置９とを
備えている。That is, a purifying apparatus to which the method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to the present embodiment is provided includes a tank 1 in a duct 8 having a heat retaining function, and a heating device 7 for further heating the tank 1. A cooling device 9 for cooling the tank 1 is provided.
【００２４】このタンク１は、放射線照射された鉛ビス
マス共晶合金をタンク１内に注入する注入ノズル５、タ
ンク１から純化された鉛ビスマス共晶合金を排出する排
出ノズル６、析出した鉛を捕獲する鉛捕獲トラップ２、
析出したポロニウム２１０を捕獲するポロニウム捕獲ト
ラップ３、タンク内１の鉛ビスマス共晶合金の温度を測
定する温度測定器４を備えている。また、注入ノズル５
および排出ノズル６は、それぞれ注入弁１５および排出
弁１６を備えている。The tank 1 has an injection nozzle 5 for injecting a radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy into the tank 1, a discharge nozzle 6 for discharging the purified lead-bismuth eutectic alloy from the tank 1, and Lead capture trap 2 to capture,
A polonium trap 3 for capturing the deposited polonium 210 and a temperature measuring device 4 for measuring the temperature of the lead-bismuth eutectic alloy in the tank 1 are provided. In addition, the injection nozzle 5
The discharge nozzle 6 includes an injection valve 15 and a discharge valve 16, respectively.
【００２５】加熱装置７は、加熱制御装置２０と接続し
ており、さらに加熱制御装置２０は、電源装置２１と接
続している。この加熱制御装置２０は、電源装置２１か
ら電力の供給を受け、加熱装置７に対する電力の供給を
制御する。The heating device 7 is connected to a heating control device 20, and the heating control device 20 is connected to a power supply device 21. The heating control device 20 receives supply of power from the power supply device 21 and controls supply of power to the heating device 7.
【００２６】冷却装置９は、ダクト８に接続された冷却
装置側ノズル１０と接続している。これにより、冷却装
置９からの冷却媒体が、冷却装置側ノズル１０を介して
ダクト８内に供給されるようにしている。また、この冷
却装置側ノズル１０は、入口ダンパ１１を備えている。
この入口ダンパ１１は、冷却制御装置１８によって制御
されることにより、ダクト８に供給する冷却媒体流量を
調節する。The cooling device 9 is connected to a cooling device side nozzle 10 connected to the duct 8. Thereby, the cooling medium from the cooling device 9 is supplied into the duct 8 via the cooling device side nozzle 10. The cooling device side nozzle 10 includes an inlet damper 11.
The inlet damper 11 controls the flow rate of the cooling medium supplied to the duct 8 by being controlled by the cooling control device 18.
【００２７】冷却制御装置１８は、温度測定器４によっ
て測定されるタンク１内の鉛ビスマス共晶合金の温度に
応じて、入口ダンパ１１を制御する。The cooling control device 18 controls the inlet damper 11 according to the temperature of the lead-bismuth eutectic alloy in the tank 1 measured by the temperature measuring device 4.
【００２８】ダクト８は更に、冷却装置９により供給さ
れた冷却媒体を、ダクト７から排出する出口ノズル１２
を備えている。この出口ノズル１２は、出口ノズル１２
における排出流量を調節する出口ダンパ１３を備えてい
る。The duct 8 further has an outlet nozzle 12 for discharging the cooling medium supplied by the cooling device 9 from the duct 7.
It has. This outlet nozzle 12 is
Is provided with an outlet damper 13 for adjusting the discharge flow rate.
【００２９】次に、以上のように構成した本実施の形態
に係る鉛ビスマス共晶合金の純化方法を適用した純化装
置の作用について説明する。Next, the operation of the purifying apparatus to which the method for purifying the lead-bismuth eutectic alloy according to the present embodiment configured as described above is applied will be described.
【００３０】図２は、鉛ビスマスの２元状態図である。FIG. 2 is a binary phase diagram of lead-bismuth.
【００３１】図３は、第１の実施の形態に係る鉛ビスマ
ス共晶合金の純化方法を適用した純化装置の動作を示す
フローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the purifying apparatus to which the method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to the first embodiment is applied.
【００３２】鉛ビスマス共晶合金は、図２のＡ点に示す
ように、鉛とビスマスとの重量比率が４４．８（％）：
５５．２（％）である。As shown at point A in FIG. 2, the lead-bismuth eutectic alloy has a lead / bismuth weight ratio of 44.8 (%):
55.2 (%).
【００３３】このような鉛ビスマス共晶合金が原子炉の
冷却材として用いられ、原子炉を冷却するために炉心に
供給されると、炉心において一部のビスマスが中性子に
より照射され、更にその中性子によって照射されたビス
マスがβ崩壊することによって、ポロニウム２１０に変
換される。When such a lead-bismuth eutectic alloy is used as a coolant for a nuclear reactor and supplied to a reactor core for cooling the reactor, a portion of the bismuth is irradiated by neutrons in the reactor core, and the neutrons are further irradiated. The β-irradiated bismuth is converted into polonium 210 by β-decay.
【００３４】これによって、ビスマスの量が減るので、
鉛ビスマス共晶合金における鉛とビスマスとの重量比率
が、図２に示すＡ点から、図２に示す矢印方向であるＢ
方向に移行する。This reduces the amount of bismuth,
The weight ratio between lead and bismuth in the lead-bismuth eutectic alloy is changed from point A shown in FIG. 2 to arrow B shown in FIG.
Move in the direction.
【００３５】このように、放射線照射されて、ビスマス
の一部がポロニウム２１０に変換された鉛ビスマスを、
注入弁１５を開いて、注入ノズル５からタンク１に注入
する（Ｓ１）。As described above, the lead-bismuth which has been irradiated with radiation and part of bismuth has been converted to polonium 210,
The injection valve 15 is opened and the injection is performed from the injection nozzle 5 into the tank 1 (S1).
【００３６】次に、加熱装置７を起動し、タンク１に注
入されたポロニウム２１０を含んでいる鉛ビスマスを加
熱する。そして、固体成分が全て溶融するまで加熱して
溶融体を得る（Ｓ２）。Next, the heating device 7 is started to heat the lead-bismuth containing polonium 210 injected into the tank 1. Then, heating is performed until all the solid components are melted to obtain a melt (S2).
【００３７】鉛ビスマス共晶合金の融点は１２５．５℃
であるが、放射線照射を受けるとビスマスの量が減少す
る。このため、鉛とビスマスとの重量バランスが、図２
に示す矢印方向であるＢ方向に移行するので、それに伴
い融点も上昇する。一方、ポロニウムの融点は２５４℃
であるので、鉛の融点である３２７．５℃まで加熱すれ
ば、放射線照射されてポロニウム２１０を含んでいる鉛
ビスマスの固体成分を全て溶融することができる。The melting point of the lead-bismuth eutectic alloy is 125.5 ° C.
However, when irradiated, the amount of bismuth decreases. For this reason, the weight balance between lead and bismuth is as shown in FIG.
In the direction indicated by the arrow B, the melting point rises. On the other hand, the melting point of polonium is 254 ° C.
Therefore, if heated to 327.5 ° C., which is the melting point of lead, all solid components of lead-bismuth containing polonium 210 can be melted by irradiation.
【００３８】このように、放射線照射されてポロニウム
２１０を含んでいる鉛ビスマスの固体成分を全て溶融し
た後に、加熱装置７を停止するとともに、冷却装置９を
起動して、鉛ビスマス共晶合金の融点（１２５．５℃）
近傍にまで冷却する（Ｓ３）。このとき、タンク１内の
溶融体の温度は温度測定器４によって測定され、その結
果を基に冷却制御装置１８によって入口ダンパ１１が調
節されることによって冷却制御がなされる。As described above, after all the solid components of lead-bismuth containing polonium 210 are melted by irradiation with radiation, the heating device 7 is stopped and the cooling device 9 is started to activate the lead-bismuth eutectic alloy. Melting point (125.5 ° C)
Cool down to near (S3). At this time, the temperature of the melt in the tank 1 is measured by the temperature measuring device 4, and cooling control is performed by adjusting the inlet damper 11 by the cooling control device 18 based on the result.
【００３９】そして、温度が、鉛ビスマス共晶合金の融
点である１２５．５℃に近づくにつれて、鉛ビスマス共
晶合金を形成するビスマスの量に対して余剰となった鉛
と、ポロニウム２１０とが析出し始める（Ｓ４）。Then, as the temperature approaches 125.5 ° C., which is the melting point of the lead-bismuth eutectic alloy, the excess lead and the polonium 210 with respect to the amount of bismuth forming the lead-bismuth eutectic alloy are formed. Precipitation starts (S4).
【００４０】鉛の比重は１１．３５、ポロニウムの比重
は９．４である。一方、鉛ビスマス共晶合金の比重は１
０．４７であるので、析出した鉛はタンク１の下方に沈
降し、析出したポロニウム２１０はタンク１の上方に浮
上する（Ｓ５）。The specific gravity of lead is 11.35, and the specific gravity of polonium is 9.4. On the other hand, the specific gravity of the lead-bismuth eutectic alloy is 1
Since it is 0.47, the deposited lead sinks below the tank 1, and the deposited polonium 210 floats above the tank 1 (S5).
【００４１】沈降した鉛はタンク１内の下部に備えられ
た鉛捕獲トラップ２によって捕獲され、浮上したポロニ
ウム２１０はタンク１内の上部に備えられたポロニウム
捕獲トラップ３によって捕獲される（Ｓ６）。The settled lead is captured by the lead trap 2 provided at the lower part of the tank 1, and the floated polonium 210 is captured by the polonium trap 3 provided at the upper part of the tank 1 (S6).
【００４２】このように、鉛ビスマス共晶合金を形成す
るビスマスの量に対して余剰となった鉛と、放射性のポ
ロニウム２１０とが除去されるので、タンク１内に純度
が高められた鉛ビスマス共晶合金が得られる。この鉛ビ
スマス共晶合金は、排出弁１６が開かれた後に、排出ノ
ズル６によって、タンク１の外に排出され（Ｓ７）、再
び原子炉用冷却材として使用される。As described above, since the excess lead and the radioactive polonium 210 with respect to the amount of bismuth forming the lead-bismuth eutectic alloy are removed, the purity of the lead-bismuth A eutectic alloy is obtained. After the discharge valve 16 is opened, the lead-bismuth eutectic alloy is discharged out of the tank 1 by the discharge nozzle 6 (S7), and is used again as a coolant for the nuclear reactor.
【００４３】上述したように、本実施の形態に係る鉛ビ
スマス共晶合金の純化方法を適用した純化装置において
は、上記のような作用により、放射線照射された鉛ビス
マス共晶合金から、ポロニウム２１０と、鉛ビスマス共
晶合金を形成するビスマスの量に対して余剰な鉛とを除
去することができる。As described above, in the purifying apparatus to which the method of purifying the lead-bismuth eutectic alloy according to the present embodiment is applied, the poisonium 210 is removed from the irradiated lead-bismuth eutectic alloy by the above-described operation. And excess lead to the amount of bismuth forming the lead-bismuth eutectic alloy can be removed.
【００４４】すなわち、放射能が除去されるので、従事
者のひばく量の増加をもたらすようなこともなく、ま
た、鉛ビスマス共晶合金の純度も高められるので、冷却
効率が低下するようなこともなくなる。That is, since the radioactivity is removed, there is no increase in the amount of workers exposed, and the purity of the lead-bismuth eutectic alloy is increased, so that the cooling efficiency is reduced. Is also gone.
【００４５】その結果、原子炉用冷却材として放射線照
射された鉛ビスマス共晶合金を、原子炉用冷却材として
再利用することが可能となる。As a result, it becomes possible to reuse the radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy as the reactor coolant.
【００４６】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態を図４を用いて説明する。(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００４７】第２の実施の形態に係る鉛ビスマス共晶合
金の純化方法を適用した純化装置は、その構成を第１の
実施の形態に係る純化装置の構成と同一とする。The structure of a purifying apparatus to which the method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to the second embodiment is applied is the same as that of the purifying apparatus according to the first embodiment.
【００４８】したがって、その構成に関する説明を省略
し、ここでは動作について以下に説明する。Therefore, the description of the configuration is omitted, and the operation will be described below.
【００４９】図４は、第２の実施の形態に係る鉛ビスマ
ス共晶合金の純化方法を適用した純化装置の動作を示す
フローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing the operation of a purifying apparatus to which the method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to the second embodiment is applied.
【００５０】図４に示すステップＳ１〜Ｓ７は、図３に
示すステップＳ１〜Ｓ７と同一であるので、その説明を
省略し、ここではステップＳ１１以降について以下に説
明する。Steps S1 to S7 shown in FIG. 4 are the same as steps S1 to S7 shown in FIG. 3, so that the description thereof will be omitted, and the steps after step S11 will be described below.
【００５１】Ｓ７において、タンク１より取出された鉛
ビスマス共晶合金は、図示しない別のタンクに移され、
そこで更に鉛ビスマス共晶合金の融点（１２５．５℃）
以下に冷却される（Ｓ１１）。In S7, the lead-bismuth eutectic alloy taken out of the tank 1 is transferred to another tank (not shown).
Therefore, the melting point of lead-bismuth eutectic alloy (125.5 ° C)
It is cooled below (S11).
【００５２】このように、鉛ビスマス共晶合金が融点以
下に冷却されることによって、鉛ビスマス共晶合金は凍
結する（Ｓ１２）。すなわち、鉛ビスマス共晶合金のみ
が凍結するので、不純物と分離することができ、更に鉛
ビスマス共晶合金の純度は高められる。As the lead-bismuth eutectic alloy is cooled below the melting point, the lead-bismuth eutectic alloy freezes (S12). That is, since only the lead-bismuth eutectic alloy freezes, it can be separated from impurities, and the purity of the lead-bismuth eutectic alloy can be further increased.
【００５３】この凍結した鉛ビスマス共晶合金を取出
し、更に図示しない別のタンクで加熱することにより、
この純度の高められた鉛ビスマス共晶合金は解凍される
（Ｓ１３）。By taking out the frozen lead-bismuth eutectic alloy and heating it in another tank (not shown),
The lead-bismuth eutectic alloy having the increased purity is thawed (S13).
【００５４】その後、この鉛ビスマス共晶合金は、再び
原子炉用冷却材として使用される。Thereafter, this lead-bismuth eutectic alloy is used again as a coolant for a nuclear reactor.
【００５５】上述したように、本実施の形態に係る鉛ビ
スマス共晶合金の純化方法を適用した純化装置において
は、上記のような作用により、第１の実施の形態と比較
して、原子炉用冷却材として放射線照射された鉛ビスマ
ス共晶合金の純度を更に高めて、原子炉用冷却材として
再利用することが可能となる。As described above, in the purifying apparatus to which the method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to the present embodiment is applied, due to the above-described operation, compared with the first embodiment, It is possible to further increase the purity of a radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy as a coolant for a reactor and reuse it as a coolant for a nuclear reactor.
【００５６】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態を図５を用いて説明する。(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００５７】第３の実施の形態に係る鉛ビスマス共晶合
金の純化方法を適用した純化装置は、その構成を第１の
実施の形態に係る純化装置の構成と同一とする。The structure of a purifying apparatus to which the method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to the third embodiment is applied is the same as that of the purifying apparatus according to the first embodiment.
【００５８】したがって、その構成に関する説明を省略
し、ここでは動作について以下に説明する。Therefore, the description of the configuration is omitted, and the operation is described below.
【００５９】図５は、第３の実施の形態に係る鉛ビスマ
ス共晶合金の純化方法を適用した純化装置の動作を示す
フローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the operation of a purifying apparatus to which the method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to the third embodiment is applied.
【００６０】まず、放射線照射されてビスマスの一部が
ポロニウム２１０に変換された鉛ビスマスを、注入弁１
５を開いて、注入ノズル５からタンク１に注入する（Ｓ
２１）。First, lead-bismuth, which has been irradiated and part of bismuth has been converted to polonium 210, is injected into the injection valve 1
5 is opened and the liquid is injected into the tank 1 from the injection nozzle 5 (S
21).
【００６１】次に、加熱装置７を起動し、タンク１に注
入されたポロニウム２１０を含んでいる鉛ビスマスを加
熱する。そして、固体成分が全て溶融するまで加熱して
溶融体を得る（Ｓ２２）。Next, the heating device 7 is activated to heat the lead-bismuth containing polonium 210 injected into the tank 1. Then, heating is performed until all the solid components are melted to obtain a melt (S22).
【００６２】鉛ビスマス共晶合金の融点は１２５．５℃
であるが、放射線照射を受けるとビスマスの量が減少す
る。そのため、鉛とビスマスとの重量バランスが、図２
に示す矢印方向であるＢ方向に移行するので、それに伴
い融点も上昇する。一方、ポロニウムの融点は２５４℃
であるので、少なくとも鉛の融点である３２７．５℃ま
で加熱すれば、ポロニウム２１０を含んでいる鉛ビスマ
スの固体成分を全て溶融することができる。The melting point of the lead-bismuth eutectic alloy is 125.5 ° C.
However, when irradiated, the amount of bismuth decreases. Therefore, the weight balance between lead and bismuth is
In the direction indicated by the arrow B, the melting point rises. On the other hand, the melting point of polonium is 254 ° C.
Therefore, by heating to at least 327.5 ° C., which is the melting point of lead, all solid components of lead-bismuth containing polonium 210 can be melted.
【００６３】このように、ポロニウム２１０を含んでい
る鉛ビスマスの固体成分を全て溶融した後に、加熱装置
７を停止するとともに、冷却装置９を起動して、ポロニ
ウムの融点（２５４℃）以下の温度で、かつ前記鉛ビス
マス共晶合金の融点（１２５．５℃）以上の温度にまで
冷却する（Ｓ２３）。このとき、タンク１内の溶融体の
温度は温度測定器４によって測定され、その結果を基に
冷却制御装置１８によって入口ダンパ１１が調節される
ことによって冷却制御がなされる。After all the solid components of lead-bismuth containing polonium 210 have been melted, the heating device 7 is stopped, and the cooling device 9 is started, so that the temperature is lower than the melting point of polonium (254 ° C.). Then, it is cooled to a temperature not lower than the melting point (125.5 ° C.) of the lead-bismuth eutectic alloy (S23). At this time, the temperature of the melt in the tank 1 is measured by the temperature measuring device 4, and cooling control is performed by adjusting the inlet damper 11 by the cooling control device 18 based on the result.
【００６４】タンク１内の溶融体の温度が、ポロニウム
の融点（２５４℃）以下に達すると、ポロニウム２１０
が析出し始める（Ｓ２４）。When the temperature of the melt in the tank 1 reaches the melting point of polonium (254 ° C.) or lower, the polonium 210
Begins to precipitate (S24).
【００６５】前述したように、ポロニウムの比重は９．
４であり、鉛ビスマス共晶合金の比重１０．４８よりも
小さいので、析出したポロニウム２１０はタンク１の上
方に浮上する（Ｓ２５）。As described above, the specific gravity of polonium is 9.
4, which is smaller than the specific gravity of the lead-bismuth eutectic alloy, 10.48, so that the deposited polonium 210 floats above the tank 1 (S25).
【００６６】この浮上したポロニウム２１０はタンク１
内の上部に備えられたポロニウム捕獲トラップ３によっ
て捕獲される（Ｓ２６）。The floated polonium 210 is the tank 1
It is captured by the polonium capture trap 3 provided in the upper part of the inside (S26).
【００６７】このように、放射性のポロニウム２１０が
除去されて除染された鉛ビスマス共晶合金は、排出弁１
６が開かれた後に、排出ノズル６によって、タンク１か
ら排出される（Ｓ２７）。As described above, the lead-bismuth eutectic alloy from which the radioactive polonium 210 has been removed and decontaminated is used as the discharge valve 1
After the nozzle 6 has been opened, it is discharged from the tank 1 by the discharge nozzle 6 (S27).
【００６８】上述したように、本実施の形態に係る鉛ビ
スマス共晶合金の純化方法を適用した純化装置において
は、上記のような作用により、放射線照射された鉛ビス
マス共晶合金から、ポロニウム２１０と、鉛ビスマス共
晶合金を形成するビスマスの量に対して余剰な鉛とを除
去することができる。As described above, in the purifying apparatus to which the method of purifying the lead-bismuth eutectic alloy according to the present embodiment is applied, the poisonium 210 is removed from the irradiated lead-bismuth eutectic alloy by the above operation. And excess lead to the amount of bismuth forming the lead-bismuth eutectic alloy can be removed.
【００６９】すなわち、放射能が除去されるので、従事
者のひばく量の増加をもたらすことがなくなる。That is, since the radioactivity is removed, the amount of exposure of the worker is not increased.
【００７０】その結果、原子炉用冷却材として放射線照
射された鉛ビスマス共晶合金を、原子炉用冷却材として
再利用することが可能となる。As a result, it becomes possible to reuse the radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy as the reactor coolant.
【００７１】なお、上述した各実施の形態を、適宜組み
合わせて実施することもできる。例えば、第１の実施の
形態を実施した後に、第３の実施の形態を実施すれば、
ポロニウム２１０の除去効率は更に高められる。It is to be noted that the above-described embodiments can be combined with each other as appropriate. For example, if the third embodiment is performed after the first embodiment,
The removal efficiency of polonium 210 is further enhanced.
【００７２】したがって、原子炉用冷却材として放射線
照射された鉛ビスマス共晶合金の放射能強度や、冷却効
率の低下量に応じて、複数の純化方法を組み合わせ実施
したりすることも可能である。Therefore, it is possible to combine and purify a plurality of purification methods according to the radioactivity intensity of the radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy as a coolant for a nuclear reactor and the amount of reduction in cooling efficiency. .
【００７３】以上、本発明の好適な実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかか
る構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技
術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更
例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及
び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと
了解される。Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such configurations. Within the scope of the technical idea described in the claims, those skilled in the art can come up with various modified examples and modified examples, and these modified examples and modified examples are also within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs to.
【００７４】[0074]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の鉛ビスマ
ス共晶合金の純化方法および純化装置によれば、原子炉
用冷却材として用いられて放射線照射された鉛ビスマス
共晶合金から、ポロニウム２１０と余剰な鉛とを除去す
ることができる。As described above, according to the method and the apparatus for purifying a lead-bismuth eutectic alloy of the present invention, polonium is produced from a radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy used as a coolant for a nuclear reactor. 210 and excess lead can be removed.
【００７５】以上により、原子炉用冷却材として放射線
照射された鉛ビスマス共晶合金を、原子炉用冷却材とし
て再利用することが可能なる。As described above, the radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy as the reactor coolant can be reused as the reactor coolant.
【図１】第１の実施の形態に係る鉛ビスマス共晶合金の
純化方法を適用した純化装置の構成例を示す全体構成
図。FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a configuration example of a purification device to which a method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to a first embodiment is applied.
【図２】鉛ビスマスの２元状態図。FIG. 2 is a binary phase diagram of lead-bismuth.
【図３】第１の実施の形態に係る鉛ビスマス共晶合金の
純化方法を適用した純化装置の動作を示すフローチャー
ト。FIG. 3 is a flowchart showing the operation of a purifying apparatus to which the method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to the first embodiment is applied.
【図４】第２の実施の形態に係る鉛ビスマス共晶合金の
純化方法を適用した純化装置の動作を示すフローチャー
ト。FIG. 4 is a flowchart showing an operation of a purifying apparatus to which a method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to a second embodiment is applied.
【図５】第３の実施の形態に係る鉛ビスマス共晶合金の
純化方法を適用した純化装置の動作を示すフローチャー
ト。FIG. 5 is a flowchart showing an operation of a purifying apparatus to which a method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to a third embodiment is applied.
１…タンク、 ２…鉛捕獲トラップ、 ３…ポロニウム捕獲トラップ、 ４…温度測定器、 ５…注入ノズル、 ６…排出ノズル、 ７…加熱装置、 ８…ダクト、 ９…冷却装置、 １０…冷却装置側ノズル、 １１…入口ダンパ、 １２…出口ノズル、 １３…出口ダンパ、 １５…注入弁、 １６…排出弁、 １８…冷却制御装置、 ２０…加熱制御装置、 ２１…電源装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Tank, 2 ... Lead trap, 3 ... Polonium trap, 4 ... Temperature measuring device, 5 ... Injection nozzle, 6 ... Discharge nozzle, 7 ... Heating device, 8 ... Duct, 9 ... Cooling device, 10 ... Cooling device Side nozzle, 11 inlet damper, 12 outlet nozzle, 13 outlet damper, 15 injection valve, 16 discharge valve, 18 cooling control device, 20 heating control device, 21 power supply device.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平澤 義也 東京都新宿区富久町15番１号 新型炉技術 開発株式会社内 Ｆターム(参考） 4K001 AA42 BA21 EA05 EA13 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Yoshiya Hirasawa 15-1 Tomiku-cho, Shinjuku-ku, Tokyo F-term in the New Reactor Technology Development Co., Ltd. 4K001 AA42 BA21 EA05 EA13
Claims (7)
純化する鉛ビスマス共晶合金の純化方法において、 前記放射線照射された鉛ビスマス共晶合金を、当該放射
線照射された鉛ビスマス共晶合金に含まれる固体成分が
全て溶融するまで加熱して溶融体とし、 この溶融体を、前記鉛ビスマス共晶合金の融点近傍にま
で冷却して、少なくともビスマスの放射線照射により生
成したポロニウム２１０と、前記鉛ビスマス共晶合金を
形成するビスマスの量に対して余剰な鉛とを析出させ、
この析出したポロニウム２１０と鉛とを、前記溶融体か
ら除去することを特徴とする鉛ビスマス共晶合金の純化
方法。1. A method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy for purifying a radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy, comprising: The molten solid is heated to a temperature close to the melting point of the lead-bismuth eutectic alloy, and the polonium 210 formed by irradiation of at least bismuth and the lead Precipitate excess lead with respect to the amount of bismuth forming the bismuth eutectic alloy,
A method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy, comprising removing the deposited polonium 210 and lead from the melt.
純化方法において、 前記鉛ビスマス共晶合金よりも比重が大きい前記析出し
た鉛を、前記溶融体の下方部に沈殿させ、この沈殿した
鉛を除去するとともに、 前記鉛ビスマス共晶合金よりも比重が小さい前記析出し
たポロニウム２１０を、前記溶融体の上方部に浮上さ
せ、この浮上したポロニウム２１０を除去することを特
徴とする鉛ビスマス共晶合金の純化方法。2. The method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to claim 1, wherein the precipitated lead having a larger specific gravity than the lead-bismuth eutectic alloy is precipitated in a lower portion of the melt, and And removing the precipitated lead, floating the precipitated polonium 210 having a specific gravity smaller than that of the lead-bismuth eutectic alloy above the melt, and removing the floated polonium 210. Eutectic alloy purification method.
マス共晶合金の純化方法において、 少なくともビスマスの放射線照射により生成したポロニ
ウム２１０と、前記鉛ビスマス共晶合金を形成するビス
マスの量に対して余剰な鉛とが除去された前記溶融体
を、更に前記鉛ビスマス共晶合金の融点以下に冷却し
て、前記鉛ビスマス共晶合金を凍結させることを特徴と
する鉛ビスマス共晶合金の純化方法。3. The method for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to claim 1 or 2, wherein at least the amount of polonium 210 generated by irradiation of bismuth with radiation and the amount of bismuth forming the lead-bismuth eutectic alloy are reduced. On the other hand, the melt from which excess lead has been removed is further cooled to a melting point of the lead-bismuth eutectic alloy or less, and the lead-bismuth eutectic alloy is characterized by freezing the lead-bismuth eutectic alloy. Purification method.
純化する鉛ビスマス共晶合金の純化方法において、 前記放射線照射された鉛ビスマス共晶合金を、ポロニウ
ム２１０の融点以下の温度で、かつ前記鉛ビスマス共晶
合金の融点以上の温度にまで冷却して、ビスマスの放射
線照射により生成したポロニウム２１０を析出させ、し
かる後にこの析出したポロニウム２１０を除去すること
を特徴とする鉛ビスマス共晶合金の純化方法。4. The method of purifying a lead-bismuth eutectic alloy for purifying a radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy, comprising: irradiating the irradiated lead-bismuth eutectic alloy at a temperature equal to or lower than the melting point of polonium 210; The lead-bismuth eutectic alloy is cooled to a temperature equal to or higher than the melting point of the lead-bismuth eutectic alloy, and the polonium 210 generated by the irradiation of bismuth is deposited, and then the deposited polonium 210 is removed. Purification method.
純化する鉛ビスマス共晶合金の純化装置において、 前記放射線照射された鉛ビスマス共晶合金を、当該放射
線照射された鉛ビスマス共晶合金に含まれる固体成分が
全て溶融するまで加熱して溶融体を得る加熱手段と、 前記加熱手段により得られた溶融体を、前記鉛ビスマス
共晶合金の融点近傍にまで冷却する冷却手段と、 前記冷却手段により冷却されて前記溶融体から析出す
る、少なくともビスマスの放射線照射により生成したポ
ロニウム２１０と、前記鉛ビスマス共晶合金を形成する
ビスマスの量に対して余剰な鉛とを、前記溶融体から除
去する第１の除去手段とを備えてなることを特徴とする
鉛ビスマス共晶合金の純化装置。5. A lead-bismuth eutectic alloy purifying apparatus for purifying a radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy, comprising: converting the radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy into the radiation-irradiated lead-bismuth eutectic alloy. Heating means for obtaining a melt by heating until all contained solid components are melted; cooling means for cooling the melt obtained by the heating means to near the melting point of the lead-bismuth eutectic alloy; The polonium 210 generated by irradiation of at least bismuth, which is cooled by means and precipitated from the melt, and excess lead relative to the amount of bismuth forming the lead-bismuth eutectic alloy are removed from the melt. An apparatus for purifying a lead-bismuth eutectic alloy, comprising:
純化装置において、 前記鉛ビスマス共晶合金よりも比重が大きく前記溶融体
の下方部に沈殿した鉛を除去する第２の除去手段と、 前記鉛ビスマス共晶合金よりも比重が小さく前記溶融体
の上方部に浮上したポロニウム２１０を除去する第３の
除去手段とを付加してなることを特徴とする鉛ビスマス
共晶合金の純化装置。6. The apparatus for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to claim 5, wherein the second removing means removes lead precipitated at a lower portion of the melt having a larger specific gravity than the lead-bismuth eutectic alloy. Purifying the lead-bismuth eutectic alloy, characterized by adding a third removing means for removing the polonium 210 floating above the melt having a lower specific gravity than the lead-bismuth eutectic alloy. apparatus.
マス共晶合金の純化装置において、 前記冷却手段は、少なくともビスマスの放射線照射によ
り生成したポロニウム２１０と、前記鉛ビスマス共晶合
金を形成するビスマスの量に対して余剰な鉛とが除去さ
れた前記溶融体を、この鉛ビスマス共晶合金の純度を高
めるように、更に前記鉛ビスマス共晶合金の融点以下に
冷却して、前記鉛ビスマス共晶合金を凍結させることを
特徴とする鉛ビスマス共晶合金の純化装置。7. The apparatus for purifying a lead-bismuth eutectic alloy according to claim 5, wherein the cooling means forms the lead-bismuth eutectic alloy with at least polonium 210 generated by irradiation of bismuth with radiation. The melt from which excess lead has been removed relative to the amount of bismuth to be removed is further cooled to a temperature equal to or lower than the melting point of the lead-bismuth eutectic alloy so as to increase the purity of the lead-bismuth eutectic alloy. An apparatus for purifying a lead-bismuth eutectic alloy, which freezes the bismuth eutectic alloy.
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