JP2003322700A - 低融点金属を用いるタンク型冷却装置 - Google Patents

低融点金属を用いるタンク型冷却装置

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JP2003322700A
JP2003322700A JP2002128463A JP2002128463A JP2003322700A JP 2003322700 A JP2003322700 A JP 2003322700A JP 2002128463 A JP2002128463 A JP 2002128463A JP 2002128463 A JP2002128463 A JP 2002128463A JP 2003322700 A JP2003322700 A JP 2003322700A
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coolant
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cooling device
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Mikikuni Ono
幹訓 小野
Teruaki Kitano
照明 北野
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ターゲット装置等における外部配管を少なく
し、配管接続部からの漏洩頻度を低減する。また、設置
スペースを小さくする。 【解決手段】低融点金属からなる冷却材aでターゲット
等の発熱部5を冷却する冷却装置である。冷却材aを容
器2内に貯蔵するとともに、容器2内に、少なくとも容
器2内の冷却材aを発熱部5に向けて送出する循環ポン
プ3と、発熱部5から容器2内に戻る冷却材aの熱を除
去する熱交換器4を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低融点金属からな
る冷却材でターゲットなどの発熱部を冷却するタンク型
冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、溶融鉛・ビスマスなどの低融点
金属を冷却材とするターゲット装置は、ループ型が一般
的である。このターゲット装置は、循環ポンプ、ターゲ
ット、熱交換器および膨張タンクなどから構成され、こ
れらの機器が配管により相互に連結されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、循環ポ
ンプ、ターゲット、熱交換器および膨張タンクなどを配
管で連結すると、接続部が増加し、接続部からの冷却材
の漏れ、又は装置内へのガス漏れの頻度が増える。
【0004】また、従来のターゲット装置は、配管で連
結するループ型であるから、設置に要するスペースが大
きくなる。大強度のターゲット装置は、厚い遮蔽が必要
になるので、遮蔽体内にターゲット装置を設置する場合
は、設置スペースの小さいものが必要とされる。一方、
原子炉においても、ターゲット装置と同様の問題があ
る。
【0005】本発明は、このような要望や問題に鑑みて
発明したものであり、ターゲット装置などで外部に配置
する配管を少なくし、接続部からの漏洩の頻度を少なく
するとともに、装置設置スペースを小さく配置すること
ができる低融点金属を用いるタンク型冷却装置を提出す
ることを主たる目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明に係る低融点金属を用いるタ
ンク型冷却装置は、低融点金属からなる冷却材でターゲ
ット等の発熱部を冷却する冷却装置において、前記冷却
材を容器内に貯蔵するとともに、前記容器内に、少なく
とも容器内の冷却材を前記発熱部に向けて送出する循環
ポンプと、前記発熱部から容器内に戻る冷却材の熱を除
去する熱交換器及び/又は蒸気発生器とを収納すること
を特徴とするものである。
【0007】請求項2に記載の発明に係る低融点金属を
用いるタンク型冷却装置は、上記容器が膨張タンクを兼
ねている。
【0008】請求項3に記載の発明に係る低融点金属を
用いるタンク型冷却装置は、上記容器内に、上記循環ポ
ンプや熱交換器などの主要な機器を結ぶ冷却材循環経路
を設けている。
【0009】請求項4に記載の発明に係る低融点金属を
用いるタンク型冷却装置は、上記循環ポンプや熱交換器
等の主要機器、及び流量計や温度計や酸素濃度計や圧力
計等の計装品、並びに冷却材循環用配管を着脱自在に設
置している。
【0010】請求項5に記載の発明に係る低融点金属を
用いるタンク型冷却装置は、上記容器内の冷却材循環経
路接続部に冷却材の漏洩を防止する冷却材漏洩防止手段
を設けている。
【0011】請求項6に記載の発明に係る低融点金属を
用いるタンク型冷却装置は、上記冷却材中の酸素濃度を
調整する酸素濃度調整手段を設けている。
【0012】請求項7に記載の発明に係る低融点金属を
用いるタンク型冷却装置は、上記熱交換器の伝熱管にジ
ャケットを設け、前記伝熱管と前記ジャケットとの間に
不活性ガス又は鉛ビスマス等の低融点合金を充填してい
る。
【0013】請求項8に記載の発明に係る低融点金属を
用いるタンク型冷却装置は、上記発熱部で発生する放射
線から機器及び計装品を保護するための遮蔽体を有して
いる。
【0014】請求項9に記載の発明に係る低融点金属を
用いるタンク型冷却装置は、遮蔽体に、鉄や鉄の合金等
の金属、ホウ素化合物及びホウ素を含有した金属、並び
にこれらを組み合わせた金属を用いている。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。なお、この実施の形態では、
タンク型ターゲット装置について説明する。
【0016】図1は、本発明にかかるタンク型ターゲッ
ト装置の側面図、図2はその一部断面を含む平面図、図
3は、本発明にかかるタンク型ターゲット装置の系統図
である。
【0017】図1乃至図3に示すように、本発明のタン
ク型ターゲット装置1は、膨張タンクを兼ねる容器2の
内部に、電磁ポンプ(以下、循環ポンプという)3と、
熱交換器4と、配管6及び7、並びに流量計8を配置
し、容器2の外側にターゲット部(陽子ビーム照射部)
5を配置している。そして、循環ポンプ3の出口側とタ
ーゲット部5の入口側は、配管6により接続され、ター
ゲット部5の出口側と熱交換器4の入口側は、配管7に
より接続されている。流量計8は、配管6の途中に配置
されている。
【0018】このタンク型ターゲット装置1は、ターゲ
ット部5内の重金属冷却材aに対して陽子ビームbを照
射するようにしており、陽子がターゲット部5の内部の
重金属冷却材aに衝突すると、ターゲット部5の内部で
核反応が生じて発熱する。
【0019】そこで、図3に示すように、循環ポンプ3
を駆動し、容器2内に貯蔵している重金属冷却材、例え
ば、鉛・ビスマス合金などの低融点金属からなる重金属
冷却材aを配管6を通ってターゲット部5に強制的に供
給する。このターゲット部5を通過した重金属冷却材a
は、配管7を通って熱交換器4に戻り、2次冷却水eに
より冷却される。熱交換器4で冷却された重金属冷却材
aは、容器2内に貯溜される。
【0020】図3に示すように、容器2は、外側にジャ
ケット13を有する2重構造の容器とし、万一、容器2
に亀裂等が生じた場合においても、重金属冷却材aが外
部に流出しない構造にしている。図3中、a′は、容器
2内の重金属冷却材aの液面を示している。
【0021】図3に示すように、配管6及び配管7は、
接続部14で、夫々、着脱可能になっており、熱交換器
4は、接続部15で着脱可能になっている。また、循環
ポンプ3は、図4に示すように、接続部16,17で着
脱可能になっている。そして、図4に示すように、差込
部18に、例えば、ピストンリングのようなものを設置
することで差込部18の漏れの低減化を計っている。
【0022】図5に示すように、熱交換器4は、伝熱管
19の外側にジャケット20を設置した2重構造とし、
伝熱管19が破損した場合に2次冷却水eの漏洩れを防
止している。その際、伝熱管19とジャケット20との
間にヘリウムガス等の不活性ガス又は鉛・ビスマス等の
低融点合金を充填するが、ヘリウムガスfを充填する場
合には、ガス圧を測定することで伝熱管19やジャケッ
ト20の破損を検出することが可能となる。一方、低融
点合金を充填する場合も、合金上部の気層の圧力を測定
することにより、同様に検出可能となる。
【0023】また、ターゲット部5で発生する放射線か
ら循環ポンプ3、熱交換器4、流量計8などの主要な機
器、及び温度計21、酸素濃度計22、圧力計(図示せ
ず)などの計装品を保護するため、遮蔽体23を容器2
の内外に備えている。遮蔽体としては、金属(鉄及び鉄
の合金)、ホウ素化合物(B4 C)及びホウ素を含有し
た金属、並びにこれらを組み合わせた金属が好ましい。
【0024】また、上記配管6に分岐管24を設け、重
金属冷却材a中の酸素濃度を調節する酸素濃度調節手段
25を設けることができる。この方式は、酸化鉛を用い
ても良いし、エゼクタにしてベント部のガスにより制御
しても良い。
【0025】また、ダンプタンク26は、本装置に取り
付けても切り離してもよい。ダンプタンク26は、万が
一の破損に備えて、ジャケットを取り付け、2重構造と
しても良い。なお、図3中、gは、カバーガスである。
【0026】上記のタンク型ターゲット装置1は、ター
ゲット部5を炉心と見做せば、原子炉の構造と同じであ
り、各機器及び継手の構造並びに系統構成は、原子炉に
適用することができる。
【0027】
【発明の効果】上記のように、本発明は、低融点金属か
らなる冷却材でターゲット等の発熱部を冷却する冷却装
置において、前記冷却材を容器内に貯蔵するとともに、
前記容器内に、少なくとも容器内の冷却材を前記発熱部
に向けて送出する循環ポンプと、前記発熱部から容器内
に戻る冷却材の熱を除去する熱交換器及び/又は蒸気発
生器とを収納することを特徴とするものである。
【0028】このように、本発明は、主要な機器である
循環ポンプ及び熱交換器、並びに配管が容器内に設置さ
れているため、これらの機器から冷却材が漏洩しても容
器の外に漏洩することがなく、安全性が非常に高くなっ
た。
【0029】また、容器がループ式の膨張タンクの役割
を果たし、この膨張タンク内に主要な機器である循環ポ
ンプ、熱交換器及び配管を配置することにより、設置ス
ペースを従来に比して格段に小さくすることが可能にな
った。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るタンク型ターゲット装置の側面図
である。
【図2】本発明に係るタンク型ターゲット装置の一部断
面を含む平面図である。
【図3】本発明に係るタンク型ターゲット装置の系統図
である。
【図4】循環ポンプ装着部分の断面図である。
【図5】熱交換器の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
a 低融点金属からなる冷却材 2 容器 3 循環ポンプ 4 熱交換器 5 ターゲット等の発熱部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G21K 5/02 G21K 5/02 N H05H 6/00 H05H 6/00 // F28F 27/00 511 F28F 27/00 511D

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低融点金属からなる冷却材でターゲット
    等の発熱部を冷却する冷却装置において、前記冷却材を
    容器内に貯蔵するとともに、前記容器内に、少なくとも
    容器内の冷却材を前記発熱部に向けて送出する循環ポン
    プと、前記発熱部から容器内に戻る冷却材の熱を除去す
    る熱交換器及び/又は蒸気発生器とを収納することを特
    徴とする低融点金属を用いるタンク型冷却装置。
  2. 【請求項2】 上記容器が膨張タンクを兼ねている請求
    項1記載の低融点金属を用いるタンク型冷却装置。
  3. 【請求項3】 上記容器内に、上記循環ポンプや熱交換
    器などの主要な機器を結ぶ冷却材循環経路を設けた請求
    項1記載の低融点金属を用いるタンク型冷却装置。
  4. 【請求項4】 上記循環ポンプや熱交換器等の主要機
    器、及び流量計や温度計や酸素濃度計や圧力計等の計装
    品、並びに冷却材循環用配管を着脱自在に設置した請求
    項1又は3記載の低融点金属を用いるタンク型冷却装
    置。
  5. 【請求項5】 上記容器内の冷却材循環経路接続部に冷
    却材の漏洩を防止する冷却材漏洩防止手段を設けた請求
    項1、3又は4記載の低融点金属を用いるタンク型冷却
    装置。
  6. 【請求項6】 上記冷却材中の酸素濃度を調整する酸素
    濃度調整手段を設けた請求項1記載の低融点金属を用い
    るタンク型冷却装置。
  7. 【請求項7】 上記熱交換器の伝熱管にジャケットを設
    け、前記伝熱管と前記ジャケットとの間に不活性ガス又
    は鉛ビスマス等の低融点合金を充填する請求項1、3又
    は4記載の低融点金属を用いるタンク型冷却装置。
  8. 【請求項8】 上記発熱部で発生する放射線から機器及
    び計装品を保護するための遮蔽体を有する請求項1記載
    の低融点金属を用いるタンク型冷却装置。
  9. 【請求項9】 遮蔽体に、鉄や鉄の合金等の金属、ホウ
    素化合物及びホウ素を含有した金属、並びにこれらを組
    み合わせた金属を用いる請求項8記載の低融点金属を用
    いるタンク型冷却装置。
JP2002128463A 2002-04-30 2002-04-30 低融点金属を用いるタンク型冷却装置 Withdrawn JP2003322700A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104219864A (zh) * 2014-09-09 2014-12-17 中国原子能科学研究院 一种回旋加速器循环水系统及其节水方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104219864A (zh) * 2014-09-09 2014-12-17 中国原子能科学研究院 一种回旋加速器循环水系统及其节水方法

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