JP2003130988A - 酸素濃度管理装置 - Google Patents
酸素濃度管理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】冷却設備等の付帯設備が不要な気泡式ポンプを
適用することによって、サイズのコンパクト化を図り、
狭い空間においても設置可能とすること。 【解決手段】本発明の酸素濃度管理装置1は、ガス注入
管2に調整ガスGが供給され、調整ガスGを気泡化して間
隙17へ排出する。また、原子炉容器10に内蔵された鉛ビ
スマス等6が、入口7から間隙17へ導入される。更に、排
出された調整ガスGの気泡Vが、間隙17内に導入された鉛
ビスマス等6内を上昇することによって、この鉛ビスマ
ス等6と混合しながら同伴上昇させ、間隙17に導入され
た鉛ビスマス等6の液位19を、原子炉容器10に内蔵され
ている鉛ビスマス等6の液位20よりも高め、この液位の
高められた鉛ビスマス等6を、連通孔26を介して間隙27
へ排出する。更にまた、間隙27へと排出された鉛ビスマ
ス等6が、液位19と液位20との液位差を駆動力として間
隙27内を下降し、出口30から原子炉容器10側に排出す
る。
適用することによって、サイズのコンパクト化を図り、
狭い空間においても設置可能とすること。 【解決手段】本発明の酸素濃度管理装置1は、ガス注入
管2に調整ガスGが供給され、調整ガスGを気泡化して間
隙17へ排出する。また、原子炉容器10に内蔵された鉛ビ
スマス等6が、入口7から間隙17へ導入される。更に、排
出された調整ガスGの気泡Vが、間隙17内に導入された鉛
ビスマス等6内を上昇することによって、この鉛ビスマ
ス等6と混合しながら同伴上昇させ、間隙17に導入され
た鉛ビスマス等6の液位19を、原子炉容器10に内蔵され
ている鉛ビスマス等6の液位20よりも高め、この液位の
高められた鉛ビスマス等6を、連通孔26を介して間隙27
へ排出する。更にまた、間隙27へと排出された鉛ビスマ
ス等6が、液位19と液位20との液位差を駆動力として間
隙27内を下降し、出口30から原子炉容器10側に排出す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速増殖炉のよう
に、例えば冷却材として鉛又は鉛ビスマスが用いられる
プラントに適用されるものであって、鉛又は鉛ビスマス
中の酸素濃度を管理する酸素濃度管理装置に関するもの
である。
に、例えば冷却材として鉛又は鉛ビスマスが用いられる
プラントに適用されるものであって、鉛又は鉛ビスマス
中の酸素濃度を管理する酸素濃度管理装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来のナトリウムを冷却材として用いて
いる高速増殖炉（ＦＢＲ）プラントには、軽水炉にない
二次冷却系が設置されている。この二次冷却系を削除す
る有望な概念として、冷却材として鉛又は鉛ビスマス
（以下、「鉛ビスマス等」と称する。）を用いたＦＢＲ
プラントが検討されている。また、加速器駆動核変換プ
ラントにおいても、その冷却材に鉛ビスマス等が用いら
れている。
いる高速増殖炉（ＦＢＲ）プラントには、軽水炉にない
二次冷却系が設置されている。この二次冷却系を削除す
る有望な概念として、冷却材として鉛又は鉛ビスマス
（以下、「鉛ビスマス等」と称する。）を用いたＦＢＲ
プラントが検討されている。また、加速器駆動核変換プ
ラントにおいても、その冷却材に鉛ビスマス等が用いら
れている。
【０００３】鉛ビスマス等は、所定値よりも酸素濃度が
高い場合には、材料の酸化腐食を増大させ、逆に所定値
よりも酸素濃度が低い場合には、鉛ビスマス等によるコ
ロージョンを促進させる。鉛ビスマス等は、このような
特性を有しているために、上述したＦＢＲプラントや加
速器駆動核変換プラントのように鉛ビスマス等を冷却材
として用いるプラントにおいては、鉛ビスマス等に含ま
れる酸素濃度を所定範囲内に管理する必要がある。
高い場合には、材料の酸化腐食を増大させ、逆に所定値
よりも酸素濃度が低い場合には、鉛ビスマス等によるコ
ロージョンを促進させる。鉛ビスマス等は、このような
特性を有しているために、上述したＦＢＲプラントや加
速器駆動核変換プラントのように鉛ビスマス等を冷却材
として用いるプラントにおいては、鉛ビスマス等に含ま
れる酸素濃度を所定範囲内に管理する必要がある。
【０００４】鉛ビスマス等の酸素濃度を管理する方法と
しては、水素ガス、酸素ガス（又は水蒸気）を鉛ビスマ
ス等に注入する方法が有効である。図５は、このような
方法を適用した従来の酸素濃度管理装置の一例を示す系
統構成図である。
しては、水素ガス、酸素ガス（又は水蒸気）を鉛ビスマ
ス等に注入する方法が有効である。図５は、このような
方法を適用した従来の酸素濃度管理装置の一例を示す系
統構成図である。
【０００５】すなわち、従来の酸素濃度管理装置では、
水素ガス４１とアルゴンガス４２と水蒸気４３とが混合
タンク４４において混合された混合ガスＧが、ガス配管
４６を介してエジェクタ４７に導かれる。そして、この
混合ガスＧは、エジェクタ４７によって、鉛ビスマス等
６に注入される。
水素ガス４１とアルゴンガス４２と水蒸気４３とが混合
タンク４４において混合された混合ガスＧが、ガス配管
４６を介してエジェクタ４７に導かれる。そして、この
混合ガスＧは、エジェクタ４７によって、鉛ビスマス等
６に注入される。
【０００６】このように混合ガスＧが注入された鉛ビス
マス等６は、ポンプ４８に導かれる。そして、ポンプ４
８に備えられた回転翼４９によって攪拌されることによ
って鉛ビスマス等６と混合ガスＧとが効率良く混じり合
い、鉛ビスマス等６の酸素濃度が調節されている。
マス等６は、ポンプ４８に導かれる。そして、ポンプ４
８に備えられた回転翼４９によって攪拌されることによ
って鉛ビスマス等６と混合ガスＧとが効率良く混じり合
い、鉛ビスマス等６の酸素濃度が調節されている。
【０００７】このように鉛ビスマス等６と混合された混
合ガスＧのうち、水蒸気は、ポンプ４８のカバーガス空
間５０に移行する。このカバーガス空間５０には、常温
に冷却された水分除去器５１が設けられており、カバー
ガス空間５０に移行した水蒸気が水分除去器５１によっ
て除去される。
合ガスＧのうち、水蒸気は、ポンプ４８のカバーガス空
間５０に移行する。このカバーガス空間５０には、常温
に冷却された水分除去器５１が設けられており、カバー
ガス空間５０に移行した水蒸気が水分除去器５１によっ
て除去される。
【０００８】ポンプ出口５２に接続している鉛ビスマス
等配管５３には、鉛直方向に配設された分岐配管５４が
接続されている。ポンプ４８において鉛ビスマス等６と
混合された混合ガスＧが鉛ビスマス等配管５３に吐出さ
れると、この混合ガスＧのうち水素ガスおよびアルゴン
ガスからなる気体成分は、鉛ビスマス等配管５３と分岐
配管５４との接続部において上昇することによって鉛ビ
スマス等６から分離され、分岐配管５４を通ってバッフ
ァタンク５５へ導かれる。
等配管５３には、鉛直方向に配設された分岐配管５４が
接続されている。ポンプ４８において鉛ビスマス等６と
混合された混合ガスＧが鉛ビスマス等配管５３に吐出さ
れると、この混合ガスＧのうち水素ガスおよびアルゴン
ガスからなる気体成分は、鉛ビスマス等配管５３と分岐
配管５４との接続部において上昇することによって鉛ビ
スマス等６から分離され、分岐配管５４を通ってバッフ
ァタンク５５へ導かれる。
【０００９】このように気体成分が分離された鉛ビスマ
ス等６は、鉛ビスマス等配管５３を通ってフィルタ５６
へと導かれる。このフィルタ５６では、エジェクタ４７
より注入された混合ガスＧと、鉛ビスマス等６との化学
反応によって生成した反応化合物が捕獲される。また、
酸素計５８は、温度が高い方が感度が良くなるので、フ
ィルタ５６の下流側には加熱器５７が設けられている。
鉛ビスマス等配管５３を通って加熱器５７に導かれた鉛
ビスマス等６は、この加熱器５７によって加熱され、鉛
ビスマス等６に含有される酸素濃度が酸素計５８によっ
て精度良く測定される。
ス等６は、鉛ビスマス等配管５３を通ってフィルタ５６
へと導かれる。このフィルタ５６では、エジェクタ４７
より注入された混合ガスＧと、鉛ビスマス等６との化学
反応によって生成した反応化合物が捕獲される。また、
酸素計５８は、温度が高い方が感度が良くなるので、フ
ィルタ５６の下流側には加熱器５７が設けられている。
鉛ビスマス等配管５３を通って加熱器５７に導かれた鉛
ビスマス等６は、この加熱器５７によって加熱され、鉛
ビスマス等６に含有される酸素濃度が酸素計５８によっ
て精度良く測定される。
【００１０】更に酸素計５８の下流には冷却器５９が設
けられており、冷却器５９の外周を流れる冷却水６０に
よって鉛ビスマス等６が冷却され、ポンプ４８に戻され
る。
けられており、冷却器５９の外周を流れる冷却水６０に
よって鉛ビスマス等６が冷却され、ポンプ４８に戻され
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の酸素濃度管理装置では、以下のような問題が
ある。
うな従来の酸素濃度管理装置では、以下のような問題が
ある。
【００１２】すなわち、図５にその構成を示す酸素濃度
管理装置では、鉛ビスマス等６に混合ガスＧを注入する
ので、鉛ビスマス等６には気泡Ｖが存在する。このよう
に気泡Ｖを含んだ流体を駆動させるためには、機械的に
回転させて駆動させる機械式ポンプを採用する必要があ
る。
管理装置では、鉛ビスマス等６に混合ガスＧを注入する
ので、鉛ビスマス等６には気泡Ｖが存在する。このよう
に気泡Ｖを含んだ流体を駆動させるためには、機械的に
回転させて駆動させる機械式ポンプを採用する必要があ
る。
【００１３】このような機械式ポンプは、油冷却設備等
の付属設備が必要である。したがって、機械式ポンプを
採用している従来の酸素濃度管理装置は、必然的にサイ
ズが大型化してしまうため、この酸素濃度管理装置を設
置するプラントは、広い設置スペースを確保しなくては
ならないという問題がある。
の付属設備が必要である。したがって、機械式ポンプを
採用している従来の酸素濃度管理装置は、必然的にサイ
ズが大型化してしまうため、この酸素濃度管理装置を設
置するプラントは、広い設置スペースを確保しなくては
ならないという問題がある。
【００１４】なお、高流量での吐出には適さないもの
の、コンパクトなポンプとしては電磁ポンプがある。し
かし、電磁ポンプは、上述したように気泡Ｖを含む流体
を駆動することはできないので、採用することはできな
い。
の、コンパクトなポンプとしては電磁ポンプがある。し
かし、電磁ポンプは、上述したように気泡Ｖを含む流体
を駆動することはできないので、採用することはできな
い。
【００１５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、油冷却設備等の付帯設備が不要な気泡ポン
プを、機械式ポンプに代えて適用することによって、サ
イズのコンパクト化を図り、もって、狭い空間において
も設置することが可能な酸素濃度管理装置を提供するこ
とを目的とする。
ものであり、油冷却設備等の付帯設備が不要な気泡ポン
プを、機械式ポンプに代えて適用することによって、サ
イズのコンパクト化を図り、もって、狭い空間において
も設置することが可能な酸素濃度管理装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１６】
【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。
めに、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００１７】すなわち、請求項１の発明では、鉛ビスマ
ス溶液を内蔵している機器に、その一部が鉛ビスマス溶
液に液浸するように備えられ、鉛ビスマス溶液に調整ガ
スを加えることによって鉛ビスマス溶液中の酸素濃度を
所定範囲内に管理する酸素濃度管理装置であって、内筒
と、内筒をその内側に配置した中筒と、中筒をその内側
に配置した外筒とを備えた３重筒構成をなしている。
ス溶液を内蔵している機器に、その一部が鉛ビスマス溶
液に液浸するように備えられ、鉛ビスマス溶液に調整ガ
スを加えることによって鉛ビスマス溶液中の酸素濃度を
所定範囲内に管理する酸素濃度管理装置であって、内筒
と、内筒をその内側に配置した中筒と、中筒をその内側
に配置した外筒とを備えた３重筒構成をなしている。
【００１８】そして、内筒には、調整ガスが供給される
ようにしており、この供給された調整ガスを気泡化して
内筒下端部から内筒と中筒との間の空間である第１の間
隙へ排出する。また、機器に内蔵されている鉛ビスマス
溶液が、中筒下端部から第１の間隙へ導入されるように
している。
ようにしており、この供給された調整ガスを気泡化して
内筒下端部から内筒と中筒との間の空間である第１の間
隙へ排出する。また、機器に内蔵されている鉛ビスマス
溶液が、中筒下端部から第１の間隙へ導入されるように
している。
【００１９】更に、内筒から排出された調整ガスの気泡
が、第１の間隙内に導入された鉛ビスマス溶液内を上昇
することによって、この鉛ビスマス溶液と混合しながら
この鉛ビスマス溶液を同伴上昇させることによって、第
１の間隙に導入された鉛ビスマス溶液の液位を、機器に
内蔵されている鉛ビスマス溶液の液位よりも高め、この
液位の高められた鉛ビスマス溶液を、中筒に穿孔された
連通孔を介して中筒と外筒との間の空間である第２の間
隙へ排出する。
が、第１の間隙内に導入された鉛ビスマス溶液内を上昇
することによって、この鉛ビスマス溶液と混合しながら
この鉛ビスマス溶液を同伴上昇させることによって、第
１の間隙に導入された鉛ビスマス溶液の液位を、機器に
内蔵されている鉛ビスマス溶液の液位よりも高め、この
液位の高められた鉛ビスマス溶液を、中筒に穿孔された
連通孔を介して中筒と外筒との間の空間である第２の間
隙へ排出する。
【００２０】更にまた、第２の間隙へと排出された鉛ビ
スマス溶液が、この鉛ビスマス溶液と機器に内蔵された
鉛ビスマス溶液との液位差を駆動力として第２の間隙内
を下降し、外筒の下端部から機器側に排出されるように
している。
スマス溶液が、この鉛ビスマス溶液と機器に内蔵された
鉛ビスマス溶液との液位差を駆動力として第２の間隙内
を下降し、外筒の下端部から機器側に排出されるように
している。
【００２１】請求項２の発明では、請求項１の発明の酸
素濃度管理装置において、機器に内蔵されている鉛ビス
マス溶液中の酸素濃度が所定範囲よりも低い場合には、
調整ガスは、酸素ガスを含んでおり、所定範囲よりも高
い場合には、調整ガスは、水素ガスを含んでいるように
する。
素濃度管理装置において、機器に内蔵されている鉛ビス
マス溶液中の酸素濃度が所定範囲よりも低い場合には、
調整ガスは、酸素ガスを含んでおり、所定範囲よりも高
い場合には、調整ガスは、水素ガスを含んでいるように
する。
【００２２】請求項３の発明では、請求項２の発明の酸
素濃度管理装置において、機器に内蔵されている鉛ビス
マス溶液中の酸素濃度を測定する酸素濃度計を付加す
る。
素濃度管理装置において、機器に内蔵されている鉛ビス
マス溶液中の酸素濃度を測定する酸素濃度計を付加す
る。
【００２３】請求項４の発明では、請求項１乃至３のう
ちいずれか１項の発明の酸素濃度管理装置において、第
２の間隙内を下降する鉛ビスマス溶液中に含まれる不純
物を除去するフィルタを、第２の間隙内に備える。
ちいずれか１項の発明の酸素濃度管理装置において、第
２の間隙内を下降する鉛ビスマス溶液中に含まれる不純
物を除去するフィルタを、第２の間隙内に備える。
【００２４】請求項５の発明では、請求項１乃至４のう
ちいずれか１項に記載の酸素濃度管理装置において、鉛
ビスマス溶液を鉛溶液に代える。
ちいずれか１項に記載の酸素濃度管理装置において、鉛
ビスマス溶液を鉛溶液に代える。
【００２５】
【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。
いて図面を参照しながら説明する。
【００２６】本発明の実施の形態を図１から図４を用い
て説明する。
て説明する。
【００２７】図１は、本発明の実施の形態に係る酸素濃
度管理装置の構成例を示す立断面図である。
度管理装置の構成例を示す立断面図である。
【００２８】また、図２は、本発明の実施の形態に係る
酸素濃度管理装置の適用例を示す概念図であって、ここ
では、鉛ビスマス等を冷却材として用いているＦＢＲの
原子炉容器に設置した場合を示している。
酸素濃度管理装置の適用例を示す概念図であって、ここ
では、鉛ビスマス等を冷却材として用いているＦＢＲの
原子炉容器に設置した場合を示している。
【００２９】すなわち、本発明の実施の形態に係る酸素
濃度管理装置１は、その構成を図１に示すように、内側
からガス注入管２、中筒３、および外筒４からなる３重
筒構造で構成しており、図２に示すように、略中心高さ
よりも下部側を被検流体である鉛ビスマス等６に液浸し
て配置する。
濃度管理装置１は、その構成を図１に示すように、内側
からガス注入管２、中筒３、および外筒４からなる３重
筒構造で構成しており、図２に示すように、略中心高さ
よりも下部側を被検流体である鉛ビスマス等６に液浸し
て配置する。
【００３０】そして、本発明の実施の形態に係る酸素濃
度管理装置１は、後述する鉛ビスマス等入口７の近傍
に、酸素計８と水素計９とを備えており、酸素計８によ
って鉛ビスマス等６に含まれる酸素濃度を測定し、水素
計９によって鉛ビスマス等６に含まれる水素濃度を測定
している。
度管理装置１は、後述する鉛ビスマス等入口７の近傍
に、酸素計８と水素計９とを備えており、酸素計８によ
って鉛ビスマス等６に含まれる酸素濃度を測定し、水素
計９によって鉛ビスマス等６に含まれる水素濃度を測定
している。
【００３１】そして、酸素計８による測定結果に基づい
て、原子炉容器１０内の鉛ビスマス等６に含まれる酸素
濃度が高い場合には、水素ガス供給系１１から供給され
る水素ガスと、アルゴンガス供給系１２から供給される
アルゴンガスとを混合させた混合ガスを、鉛ビスマス等
６に注入することによって酸素濃度を下げる。一方、酸
素濃度が低い場合には、酸素ガス供給系１３から供給さ
れる酸素ガスと、アルゴンガス供給系１２から供給され
るアルゴンガスとを混合させた混合ガスを注入し、酸素
濃度を上げる。このようにすることによって、鉛ビスマ
ス等６に含まれる酸素濃度を所定範囲内に制御するよう
にしている。
て、原子炉容器１０内の鉛ビスマス等６に含まれる酸素
濃度が高い場合には、水素ガス供給系１１から供給され
る水素ガスと、アルゴンガス供給系１２から供給される
アルゴンガスとを混合させた混合ガスを、鉛ビスマス等
６に注入することによって酸素濃度を下げる。一方、酸
素濃度が低い場合には、酸素ガス供給系１３から供給さ
れる酸素ガスと、アルゴンガス供給系１２から供給され
るアルゴンガスとを混合させた混合ガスを注入し、酸素
濃度を上げる。このようにすることによって、鉛ビスマ
ス等６に含まれる酸素濃度を所定範囲内に制御するよう
にしている。
【００３２】ガス注入管２は、混合ガス供給配管１４に
接続しており、混合ガス供給配管１４を介して供給され
る混合ガスＧを上部側から導入する。また、ガス注入管
２は、その下端にバブラー１６を備えており、導入され
た混合ガスＧがこのバブラー１６によって気泡化され、
ガス注入管２と中筒３との間隙１７に排出されるように
している。
接続しており、混合ガス供給配管１４を介して供給され
る混合ガスＧを上部側から導入する。また、ガス注入管
２は、その下端にバブラー１６を備えており、導入され
た混合ガスＧがこのバブラー１６によって気泡化され、
ガス注入管２と中筒３との間隙１７に排出されるように
している。
【００３３】中筒３は、その下端に鉛ビスマス等入口７
を備えている。したがって、原子炉容器１０内の鉛ビス
マス等６が、この鉛ビスマス等入口７から間隙１７に流
入する。
を備えている。したがって、原子炉容器１０内の鉛ビス
マス等６が、この鉛ビスマス等入口７から間隙１７に流
入する。
【００３４】バブラー１６から、間隙１７に排出された
混合ガスＧの気泡は、鉛ビスマス等６よりも密度が軽い
ために中筒３内部を上昇する。これによって、気泡Ｖを
含む中筒３内の鉛ビスマス等６の密度は、原子炉容器１
０内の鉛ビスマス等６の密度よりも小さくなる。このた
め、鉛ビスマス等６の液面１９は、原子炉容器１０内の
鉛ビスマス等６の液面２０よりも上昇する。
混合ガスＧの気泡は、鉛ビスマス等６よりも密度が軽い
ために中筒３内部を上昇する。これによって、気泡Ｖを
含む中筒３内の鉛ビスマス等６の密度は、原子炉容器１
０内の鉛ビスマス等６の密度よりも小さくなる。このた
め、鉛ビスマス等６の液面１９は、原子炉容器１０内の
鉛ビスマス等６の液面２０よりも上昇する。
【００３５】すなわち、間隙１７内の鉛ビスマス等６内
を気泡Ｖとして上昇する混合ガスＧは、間隙１７内の鉛
ビスマス等液面１９を原子炉容器１０内の鉛ビスマス等
液面２０より高くするための気泡ポンプとして作用す
る。
を気泡Ｖとして上昇する混合ガスＧは、間隙１７内の鉛
ビスマス等液面１９を原子炉容器１０内の鉛ビスマス等
液面２０より高くするための気泡ポンプとして作用す
る。
【００３６】このように気泡ポンプとして作用した混合
ガスＧは、液面１９を経てガス空間部２１内を上昇す
る。そして、上部出口２３から排出されるようにしてい
る。このように上部出口２３から排出された混合ガスＧ
は除湿器２４によって水分が除去され、気体廃棄物処理
系２５に送られ、ここで気体廃棄物として処理されるよ
うにしている。
ガスＧは、液面１９を経てガス空間部２１内を上昇す
る。そして、上部出口２３から排出されるようにしてい
る。このように上部出口２３から排出された混合ガスＧ
は除湿器２４によって水分が除去され、気体廃棄物処理
系２５に送られ、ここで気体廃棄物として処理されるよ
うにしている。
【００３７】また、中筒３はその略中心高さ付近に穿孔
された連通孔２６を備えており、流入した鉛ビスマス等
６がこの連通孔２６から外筒４側に流出する。これによ
って、外筒４と中筒３との間の間隙２７の鉛ビスマス等
６の液面１９もまた原子炉容器１０内における液面２０
よりも高くなる。外筒４と中筒３との間隙２７には、混
合ガスＧが存在しないので、この間隙２７にある鉛ビス
マス等６の密度は、原子炉容器１０内の鉛ビスマス等６
の密度と同じである。したがって、液面１９と液面２０
との液面差が駆動力となり、この間隙２７にある鉛ビス
マス等６は下方に流れる。
された連通孔２６を備えており、流入した鉛ビスマス等
６がこの連通孔２６から外筒４側に流出する。これによ
って、外筒４と中筒３との間の間隙２７の鉛ビスマス等
６の液面１９もまた原子炉容器１０内における液面２０
よりも高くなる。外筒４と中筒３との間隙２７には、混
合ガスＧが存在しないので、この間隙２７にある鉛ビス
マス等６の密度は、原子炉容器１０内の鉛ビスマス等６
の密度と同じである。したがって、液面１９と液面２０
との液面差が駆動力となり、この間隙２７にある鉛ビス
マス等６は下方に流れる。
【００３８】中筒３と外筒４との間隙２７の液面１９よ
り低い部位には、フィルタ２９を装填している。一方、
混合ガスＧ中に含まれる水素ガスは、中筒３内の鉛ビス
マス等６に含まれる酸素と反応（酸素は鉛ビスマスと反
応）して化合物を生成する。したがって、フィルタ２９
は、この間隙２７を流下する鉛ビスマス等６に含まれる
化合物を捕獲する。
り低い部位には、フィルタ２９を装填している。一方、
混合ガスＧ中に含まれる水素ガスは、中筒３内の鉛ビス
マス等６に含まれる酸素と反応（酸素は鉛ビスマスと反
応）して化合物を生成する。したがって、フィルタ２９
は、この間隙２７を流下する鉛ビスマス等６に含まれる
化合物を捕獲する。
【００３９】このように中筒３と外筒４との間隙２７を
流下する鉛ビスマス等６は、フィルタ２９によって化合
物が捕獲された後に、外筒４の下端部に設けられた鉛ビ
スマス等出口３０から原子炉容器１０内に戻る。
流下する鉛ビスマス等６は、フィルタ２９によって化合
物が捕獲された後に、外筒４の下端部に設けられた鉛ビ
スマス等出口３０から原子炉容器１０内に戻る。
【００４０】なお、外筒４の上端側には遮へい体３２を
装填し、更に原子炉容器上蓋３３にシール溶接してお
り、アルゴンガス供給系１２からアルゴンガスが供給さ
れ、一定圧力のアルゴンガス雰囲気とされているカバー
ガス部３４の密封性を維持するようにしている。
装填し、更に原子炉容器上蓋３３にシール溶接してお
り、アルゴンガス供給系１２からアルゴンガスが供給さ
れ、一定圧力のアルゴンガス雰囲気とされているカバー
ガス部３４の密封性を維持するようにしている。
【００４１】次に、以上のように構成した本発明の実施
の形態に係る酸素濃度管理装置の動作について、図３に
示すフローチャートを用いて説明する。
の形態に係る酸素濃度管理装置の動作について、図３に
示すフローチャートを用いて説明する。
【００４２】まず、本発明の実施の形態に係る酸素濃度
管理装置１を、図２に示すように原子炉容器１０内に配
置する。本発明の実施の形態に係る酸素濃度管理装置１
は、図５に示す回転翼４９のような駆動部を要する機械
式のものではないので、コンパクト化が図られる。この
ため、図２に示すように、被検流体である鉛ビスマス等
６が貯液された原子炉容器１０内に直接設置される。す
なわち、この酸素濃度管理装置１を設置する専用の設置
スペースを必要としない。また、動的な駆動部を要さな
いことにより、メンテナンスも不要となる。
管理装置１を、図２に示すように原子炉容器１０内に配
置する。本発明の実施の形態に係る酸素濃度管理装置１
は、図５に示す回転翼４９のような駆動部を要する機械
式のものではないので、コンパクト化が図られる。この
ため、図２に示すように、被検流体である鉛ビスマス等
６が貯液された原子炉容器１０内に直接設置される。す
なわち、この酸素濃度管理装置１を設置する専用の設置
スペースを必要としない。また、動的な駆動部を要さな
いことにより、メンテナンスも不要となる。
【００４３】このような本発明の実施の形態に係る酸素
濃度管理装置１を、鉛ビスマス等６の酸素濃度管理に適
用すると、まず、酸素計９によって原子炉容器１０内の
鉛ビスマス等６に含まれる酸素濃度が測定される（Ｓ
１）。そして、測定された酸素濃度が所定範囲内である
場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）にはステップＳ１の処理に戻る。
濃度管理装置１を、鉛ビスマス等６の酸素濃度管理に適
用すると、まず、酸素計９によって原子炉容器１０内の
鉛ビスマス等６に含まれる酸素濃度が測定される（Ｓ
１）。そして、測定された酸素濃度が所定範囲内である
場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）にはステップＳ１の処理に戻る。
【００４４】一方、測定された酸素濃度が所定範囲より
も高い場合（Ｓ２：Ｎｏ）（Ｓ３：高）には、アルゴン
ガス供給系１２から供給されるアルゴンガスと、水素ガ
ス供給系１１から供給される水素ガスとが混合されてな
る混合ガスＧが、混合ガス供給配管１４を介して供給さ
れる（Ｓ４）。これによって鉛ビスマス等６に含まれる
酸素濃度が低減される。そして、ステップＳ１に戻っ
て、この酸素濃度が測定される。
も高い場合（Ｓ２：Ｎｏ）（Ｓ３：高）には、アルゴン
ガス供給系１２から供給されるアルゴンガスと、水素ガ
ス供給系１１から供給される水素ガスとが混合されてな
る混合ガスＧが、混合ガス供給配管１４を介して供給さ
れる（Ｓ４）。これによって鉛ビスマス等６に含まれる
酸素濃度が低減される。そして、ステップＳ１に戻っ
て、この酸素濃度が測定される。
【００４５】また、測定された酸素濃度が所定範囲より
も低い場合（Ｓ２：Ｎｏ）（Ｓ３：低）には、アルゴン
ガス供給系１２から供給されるアルゴンガスと、酸素ガ
ス供給系１３から供給される酸素ガスとが混合されてな
る混合ガスＧが、混合ガス供給配管１４を介して供給さ
れる（Ｓ５）。これによって鉛ビスマス等６に含まれる
酸素濃度が高められる。そして、ステップＳ１に戻っ
て、この酸素濃度が測定される。
も低い場合（Ｓ２：Ｎｏ）（Ｓ３：低）には、アルゴン
ガス供給系１２から供給されるアルゴンガスと、酸素ガ
ス供給系１３から供給される酸素ガスとが混合されてな
る混合ガスＧが、混合ガス供給配管１４を介して供給さ
れる（Ｓ５）。これによって鉛ビスマス等６に含まれる
酸素濃度が高められる。そして、ステップＳ１に戻っ
て、この酸素濃度が測定される。
【００４６】次に、ステップＳ４およびステップＳ５に
おいてなされる混合ガスＧの導入時の動作について図４
のフローチャートを用いて説明する。
おいてなされる混合ガスＧの導入時の動作について図４
のフローチャートを用いて説明する。
【００４７】すなわち、アルゴンガスと水素ガスとから
なる混合ガスＧ、あるいはアルゴンガスと酸素ガスから
なる混合ガスＧが、混合ガス供給配管１４を介してその
上部からガス注入管２に注入される（Ｓ１０）。そし
て、この注入された混合ガスＧは、ガス注入管２の下端
に備えられたバブラー１６によって気泡化されて、ガス
注入管２と中筒３との間隙１７に排出される（Ｓ１
１）。
なる混合ガスＧ、あるいはアルゴンガスと酸素ガスから
なる混合ガスＧが、混合ガス供給配管１４を介してその
上部からガス注入管２に注入される（Ｓ１０）。そし
て、この注入された混合ガスＧは、ガス注入管２の下端
に備えられたバブラー１６によって気泡化されて、ガス
注入管２と中筒３との間隙１７に排出される（Ｓ１
１）。
【００４８】なお、中筒３の下端には、鉛ビスマス等入
口７が備えられており、原子炉容器１０内の鉛ビスマス
等６が、この鉛ビスマス等入口７から間隙１７に流入し
てくる。
口７が備えられており、原子炉容器１０内の鉛ビスマス
等６が、この鉛ビスマス等入口７から間隙１７に流入し
てくる。
【００４９】ステップＳ１１で説明したようにバブラー
１６から、間隙１７に排出された混合ガスＧの気泡Ｖ
は、間隙１７に流入している鉛ビスマス等６よりも密度
が軽いために、間隙１７内部を上昇するようになる（Ｓ
１２）。
１６から、間隙１７に排出された混合ガスＧの気泡Ｖ
は、間隙１７に流入している鉛ビスマス等６よりも密度
が軽いために、間隙１７内部を上昇するようになる（Ｓ
１２）。
【００５０】これによって、鉛ビスマス等６に含まれる
酸素濃度が調整されるとともに、気泡を含む中筒３内の
鉛ビスマス等６の密度は、原子炉容器１０内の鉛ビスマ
ス等６の密度よりも小さくなるために、間隙１７内の鉛
ビスマス等６の液面１９は、原子炉容器１０内の鉛ビス
マス等６の液面２０よりも上昇するようになる（Ｓ１
３）。
酸素濃度が調整されるとともに、気泡を含む中筒３内の
鉛ビスマス等６の密度は、原子炉容器１０内の鉛ビスマ
ス等６の密度よりも小さくなるために、間隙１７内の鉛
ビスマス等６の液面１９は、原子炉容器１０内の鉛ビス
マス等６の液面２０よりも上昇するようになる（Ｓ１
３）。
【００５１】このように、間隙１７内を上昇する混合ガ
スＧは、鉛ビスマス等６の酸素濃度を調整するのみなら
ず、間隙１７内の鉛ビスマス等６の液面１９を原子炉容
器１０内の鉛ビスマス等６の液面２０より高くするため
の気泡ポンプとして作用するようになる。
スＧは、鉛ビスマス等６の酸素濃度を調整するのみなら
ず、間隙１７内の鉛ビスマス等６の液面１９を原子炉容
器１０内の鉛ビスマス等６の液面２０より高くするため
の気泡ポンプとして作用するようになる。
【００５２】なお、このように気泡ポンプとして作用し
た混合ガスＧは、液面１９を経てガス空間部２１内を上
昇し、上部出口２３から排出される。更に、除湿器２４
によって水分が除去され、気体廃棄物処理系２５に送ら
れ、ここで気体廃棄物として処理される。
た混合ガスＧは、液面１９を経てガス空間部２１内を上
昇し、上部出口２３から排出される。更に、除湿器２４
によって水分が除去され、気体廃棄物処理系２５に送ら
れ、ここで気体廃棄物として処理される。
【００５３】また、間隙１７に流入した鉛ビスマス等６
は、連通孔２６から外筒４と中筒３との間の間隙２７に
流出する（Ｓ１４）。これによって、間隙２７の鉛ビス
マス等６の液面１９もまた原子炉容器１０内における液
面２０よりも高くなる。外筒４と中筒３との間隙２７に
は、混合ガスＧが存在せず、この間隙２７にある鉛ビス
マス等６の密度は、原子炉容器１０内の鉛ビスマス等６
の密度と同じであることから、液面１９と液面２０との
液面差が駆動力となり、この間隙２７にある鉛ビスマス
等６は下方に流れ、フィルタ２９の間を通過するように
なる（Ｓ１５）。
は、連通孔２６から外筒４と中筒３との間の間隙２７に
流出する（Ｓ１４）。これによって、間隙２７の鉛ビス
マス等６の液面１９もまた原子炉容器１０内における液
面２０よりも高くなる。外筒４と中筒３との間隙２７に
は、混合ガスＧが存在せず、この間隙２７にある鉛ビス
マス等６の密度は、原子炉容器１０内の鉛ビスマス等６
の密度と同じであることから、液面１９と液面２０との
液面差が駆動力となり、この間隙２７にある鉛ビスマス
等６は下方に流れ、フィルタ２９の間を通過するように
なる（Ｓ１５）。
【００５４】ガス注入管２に注入される混合ガスＧが、
水素ガスを含む場合には、この水素ガスが鉛ビスマス等
６に含まれる酸素と反応して化合物が生成されている
が、この化合物は、ステップＳ１５で説明したように鉛
ビスマス等６がフィルタ２９の間を通過することによっ
て、フィルタ２９に捕獲される（Ｓ１６）。
水素ガスを含む場合には、この水素ガスが鉛ビスマス等
６に含まれる酸素と反応して化合物が生成されている
が、この化合物は、ステップＳ１５で説明したように鉛
ビスマス等６がフィルタ２９の間を通過することによっ
て、フィルタ２９に捕獲される（Ｓ１６）。
【００５５】しかる後に、間隙２７を流下する鉛ビスマ
ス等６は、外筒４の下端部に設けられた鉛ビスマス等出
口３０から原子炉容器１０内に排出され、原子炉容器１
０内の鉛ビスマス等６の酸素濃度が調節される（Ｓ１
７）。
ス等６は、外筒４の下端部に設けられた鉛ビスマス等出
口３０から原子炉容器１０内に排出され、原子炉容器１
０内の鉛ビスマス等６の酸素濃度が調節される（Ｓ１
７）。
【００５６】上述したステップＳ１０からステップＳ１
７の動作を繰り返し行うことによって、原子炉容器１０
内の鉛ビスマス等６に含まれる酸素濃度が所定範囲内に
なるように調節される。
７の動作を繰り返し行うことによって、原子炉容器１０
内の鉛ビスマス等６に含まれる酸素濃度が所定範囲内に
なるように調節される。
【００５７】上述したように、本発明の実施の形態に係
る酸素濃度管理装置においては、上記のような作用によ
り、酸素濃度を管理するために供給する混合ガスＧを、
酸素濃度管理装置１内に鉛ビスマス等６を流動させる気
泡ポンプとしても利用することができる。
る酸素濃度管理装置においては、上記のような作用によ
り、酸素濃度を管理するために供給する混合ガスＧを、
酸素濃度管理装置１内に鉛ビスマス等６を流動させる気
泡ポンプとしても利用することができる。
【００５８】これによって、機械式ポンプが不要となる
ために、サイズのコンパクト化を図ることができるとと
もに、図１に示すように簡素な構成とすることができ
る。
ために、サイズのコンパクト化を図ることができるとと
もに、図１に示すように簡素な構成とすることができ
る。
【００５９】すなわち、配置スペースが少なくて済むた
めに、ＦＢＲの原子炉容器１０のみならず、鉛ビスマス
等６を用いている他プラントの設備にも、容易に設置す
ることが可能である。
めに、ＦＢＲの原子炉容器１０のみならず、鉛ビスマス
等６を用いている他プラントの設備にも、容易に設置す
ることが可能である。
【００６０】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。
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。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
付帯設備が不要な気泡式ポンプを、機械式ポンプに代え
て適用することができる。
付帯設備が不要な気泡式ポンプを、機械式ポンプに代え
て適用することができる。
【００６２】以上により、サイズのコンパクト化を図る
ことが可能となり、もって、狭い空間においても設置す
ることが可能な酸素濃度管理装置を実現することができ
る。
ことが可能となり、もって、狭い空間においても設置す
ることが可能な酸素濃度管理装置を実現することができ
る。
【図１】本発明の実施の形態に係る酸素濃度管理装置の
構成例を示す立断面図
構成例を示す立断面図
【図２】本発明の実施の形態に係る酸素濃度管理装置の
適用例を示す概念図
適用例を示す概念図
【図３】本発明の実施の形態に係る酸素濃度管理装置の
動作を示すフローチャート
動作を示すフローチャート
【図４】混合ガスの導入時の動作を示すフローチャート
【図５】従来技術の酸素濃度管理装置の構成を示す系統
構成図
構成図
Ｇ…混合ガス
Ｖ…気泡
１…酸素濃度管理装置
２…ガス注入管
３…中筒
４…外筒
６…鉛ビスマス等
７…鉛ビスマス等入口
８，５８…酸素計
９…水素計
１０…原子炉容器
１１…水素ガス供給系
１２…アルゴンガス供給系
１３…酸素ガス供給系
１４…混合ガス供給配管
１６…バブラー
１７，２７…間隙
１９…液面（酸素濃度管理装置内）
２０…液面（原子炉容器内）
２１…ガス空間部
２３…上部出口
２４…除湿器
２５…気体廃棄物処理系
２６…連通孔
２９，５６…フィルタ
３０…鉛ビスマス等出口
３２…遮へい体
３３…原子炉容器上蓋
３４…カバーガス部
４１…水素ガス
４２…アルゴンガス
４３…水蒸気
４４…混合タンク
４６…ガス配管
４７…エジェクタ
４８…ポンプ
４９…回転翼
５０…カバーガス空間
５１…水分除去器
５２…ポンプ出口
５３…鉛ビスマス等配管
５４…分岐配管
５５…バッファタンク
５７…加熱器
５９…冷却器
６０…冷却水
Claims (5)
- 【請求項１】 鉛ビスマス溶液を内蔵している機器に、
その一部が前記鉛ビスマス溶液に液浸するように備えら
れ、前記鉛ビスマス溶液に調整ガスを加えることによっ
て前記鉛ビスマス溶液中の酸素濃度を所定範囲内に管理
する酸素濃度管理装置であって、 内筒と、前記内筒をその内側に配置した中筒と、前記中
筒をその内側に配置した外筒とを備えた３重筒構成をな
し、 前記内筒には、前記調整ガスが供給されるようにしてお
り、この供給された調整ガスを気泡化して内筒下端部か
ら前記内筒と前記中筒との間の空間である第１の間隙へ
排出し、 前記機器に内蔵されている鉛ビスマス溶液が、中筒下端
部から前記第１の間隙へ導入されるようにしているとと
もに、 前記内筒から排出された前記調整ガスの気泡が、前記第
１の間隙内に導入された鉛ビスマス溶液内を上昇するこ
とによって、この鉛ビスマス溶液と混合しながらこの鉛
ビスマス溶液を同伴上昇させることによって、前記第１
の間隙に導入された鉛ビスマス溶液の液位を、前記機器
に内蔵されている鉛ビスマス溶液の液位よりも高め、こ
の液位の高められた鉛ビスマス溶液を、前記中筒に穿孔
された連通孔を介して前記中筒と前記外筒との間の空間
である第２の間隙へ排出し、 前記第２の間隙へと排出された鉛ビスマス溶液が、この
鉛ビスマス溶液と前記機器に内蔵された鉛ビスマス溶液
との液位差を駆動力として前記第２の間隙内を下降し、
前記外筒の下端部から前記機器側に排出されるようにし
たことを特徴とする酸素濃度管理装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の酸素濃度管理装置におい
て、 前記機器に内蔵されている鉛ビスマス溶液中の酸素濃度
が前記所定範囲よりも低い場合には、前記調整ガスは、
酸素ガスを含んでおり、 前記所定範囲よりも高い場合には、前記調整ガスは、水
素ガスを含んでいるようにしたことを特徴とする酸素濃
度管理装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の酸素濃度管理装置にお
いて、 前記機器に内蔵されている鉛ビスマス溶液中の酸素濃度
を測定する酸素濃度計を付加したことを特徴とする酸素
濃度管理装置。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のうちいずれか１項に記
載の酸素濃度管理装置において、 前記第２の間隙内を下降する鉛ビスマス溶液中に含まれ
る不純物を除去するフィルタを、前記第２の間隙内に備
えたことを特徴とする酸素濃度管理装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のうちいずれか１項に記
載の酸素濃度管理装置において、 前記鉛ビスマス溶液を鉛溶液に代えたことを特徴とする
酸素濃度管理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001325291A JP3881866B2 (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | 酸素濃度管理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001325291A JP3881866B2 (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | 酸素濃度管理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003130988A true JP2003130988A (ja) | 2003-05-08 |
| JP3881866B2 JP3881866B2 (ja) | 2007-02-14 |
Family
ID=19141884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001325291A Expired - Lifetime JP3881866B2 (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | 酸素濃度管理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3881866B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003185787A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-03 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 液体金属冷却材用構造材の腐食防止方法 |
| JP2003185788A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-03 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 液体金属中の溶解酸素濃度制御方法及び装置 |
| JP2003294885A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-15 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 液体金属循環装置 |
| CN104392755A (zh) * | 2014-09-24 | 2015-03-04 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种流动工况下液态重金属氧浓度控制固液交换反应装置 |
| CN106531237A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-03-22 | 中科瑞华原子能源技术有限公司 | 一种铅基反应堆冷却剂工艺系统运行装置 |
| EP3070717A4 (en) * | 2013-11-12 | 2017-09-06 | Joint Stock Company "Akme-Engineering" | Liquid metal cooled nuclear reactor, system for monitoring oxygen thermodynamic activity in such reactors and method for monitoring oxygen thermodynamic activity |
| CN112216414A (zh) * | 2020-09-07 | 2021-01-12 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 核反应堆和核反应堆中氧气浓度的控制方法 |
-
2001
- 2001-10-23 JP JP2001325291A patent/JP3881866B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003185787A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-03 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 液体金属冷却材用構造材の腐食防止方法 |
| JP2003185788A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-03 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 液体金属中の溶解酸素濃度制御方法及び装置 |
| JP2003294885A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-15 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 液体金属循環装置 |
| EP3070717A4 (en) * | 2013-11-12 | 2017-09-06 | Joint Stock Company "Akme-Engineering" | Liquid metal cooled nuclear reactor, system for monitoring oxygen thermodynamic activity in such reactors and method for monitoring oxygen thermodynamic activity |
| CN104392755A (zh) * | 2014-09-24 | 2015-03-04 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种流动工况下液态重金属氧浓度控制固液交换反应装置 |
| CN106531237A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-03-22 | 中科瑞华原子能源技术有限公司 | 一种铅基反应堆冷却剂工艺系统运行装置 |
| CN112216414A (zh) * | 2020-09-07 | 2021-01-12 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 核反应堆和核反应堆中氧气浓度的控制方法 |
| CN112216414B (zh) * | 2020-09-07 | 2024-02-06 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 核反应堆和核反应堆中氧气浓度的控制方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3881866B2 (ja) | 2007-02-14 |
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