JP2016224019A - ナトリウム漏れのない原子力発電システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2次冷却系ナトリウム液高温配管(吐出管)と低温配管(還流管)の電位差をなくす電触防止法の適用、一体型熱交換蒸気発生器の適用。その他2次冷却系構成要素の改良等によるナトリウム漏れ防止策の適用。
【効果】2次冷却系配管に発生する迷走電流に起因する放電腐食や溶融金属腐食が防止抑制される。
【選択図】図1
Description
高速増殖炉型原子力発電の構造については、下記の特許文献に詳しいが、図3に示す模式図では、Aは原子炉、Bは熱交換器、Cは1次冷却系ナトリウム液循環ポンプ、Dは高温ナトリウム液吐出管、Eは蒸気発生器、F,Hはナトリウム液還流管、Gはポンプ、Iは蒸気配管、Jは格納容器である。
これには構造体の破壊力学的要因のほかに、ナトリウムの配管材腐食についても検討され、ナトリウム中の酸素濃度を20ppm以下にすると、配管材の腐食が減少すると報告されている。
の解離反応が起こりうると考えねばならない。すなわち高温側ではナトリウムは正の電荷を持ちうるし、高温であるほど大きいのである。
原子炉炉心より循環する1次冷却系ナトリウム液を隔離するために図2の下部容器11に導き、次にその上の中間容器にある1次冷却系液以外の溶融材料浴14に熱交換させ、次いでこの材料浴から上部容器の水に熱交換して、水蒸気を発生させるものであって、ナトリウム系の1次冷却液と循環水系統が隔離されるような中間熱交換蒸気発生器を構成した原子力発電システムである。
2 1次冷却系Naを循環させるポンプ
3 2次冷却系Naを循環させる配管
4 蒸気発生器、復水器
5、G 循環用電磁ポンプ
6 高温吐出管のアース配線、2個所の場合
7 還流管のアース配線と電流計
8 逆位相電圧を付加する直流電源および制御機器
9 絶縁用セラミックス碍子管
10、J 格納容器
11 原子炉炉心からの1次冷却系ナトリウム液浴
12 原子炉炉心からのナトリウム用配管、珪酸ソーダ充填2重管
13 原子炉炉心へのナトリウム還流用ポンプ、珪酸ソーダ充填2重管
14 溶融金属又は溶融塩浴又はその混合浴
15、E 蒸気発生器
16 水蒸気配管
17 タービン、復水器および還流用ポンプ
18 復水配管
19 脱気、圧力調整弁
20 中間熱交換器溶融材料浴の電気防食電極取り付け部、+極は
浴中取り付け炭素系電極、−極は浴壁取り付け、電極は複数個設置可能
21 2次冷却浴循環用ポンプ
22 珪酸ソーダ充填用2重殻容器
23 耐熱耐荷型基礎
A 原子炉
B 熱交換器
C 1次冷却系ナトリウム循環用ポンプ
D 2次冷却系高温ナトリウム吐出管
F,H 低温ナトリウム還流管
I 蒸気配管
なおこ種現象は1次冷却系でも起こり得ることであるから本発明適用の必要がないとは言えないが、1次冷却系では還流ナトリウムの温度が高いので、電位差は小さいと考える。ただ運転温度制御管理には十分な注意が必要である。
高速増殖炉型原子力発電の構造については、下記の特許文献に詳しいが、図3に示す模式図では、Aは原子炉、Bは熱交換器、Cは1次冷却系ナトリウム液循環ポンプ、Dは高温ナトリウム液吐出管、Eは蒸気発生器、F,Hはナトリウム液還流管、Gはポンプ、Iは蒸気配管、Jは格納容器である。
これには構造体の破壊力学的要因のほかに、ナトリウムの配管材腐食についても検討され、ナトリウム中の酸素濃度を20ppm以下にすると、配管材の腐食が減少すると報告されている。
なおこの現象は1次冷却系でも起こり得ることであるから本発明適用の必要がないとは言えないが、1次冷却系では還流ナトリウムの温度が高いので、電位差は小さいと考える。ただ運転温度制御管理には十分な注意が必要である。
の解離反応が起こりうると考えねばならない。すなわち高温側ではナトリウムは正の電荷を持ちうるし、高温であるほど大きいのである。
図2の例では、原子炉炉心より循環する1次冷却系ナトリウム液を隔離するために、下部容器11に導き、次にその上の中間容器にある1次冷却系液以外の溶融材料浴14に熱交換させ、次いでこの材料浴から上部容器の水に熱交換して、水蒸気を発生させるものであって、ナトリウム系の1次冷却液と循環水系統が隔離されるような中間熱交換蒸気発生器を構成した原子力発電システムである。
2 1次冷却系Naを循環させるポンプ
3 2次冷却系Naを循環させる配管
4 蒸気発生器、復水器
5、G 循環用電磁ポンプ
6 高温吐出管のアース配線、2個所の場合
7 還流管のアース配線と電流計
8 逆位相電圧を付加する直流電源および制御機器
9 絶縁用セラミックス碍子管
10、J 格納容器
11 原子炉炉心からの1次冷却系ナトリウム液浴
12 原子炉炉心からのナトリウム用配管、珪酸ソーダ充填2重管
13 原子炉炉心へのナトリウム還流用ポンプ、珪酸ソーダ充填2重管
14 溶融金属又は溶融塩浴又はその混合浴
15、E 蒸気発生器
16 水蒸気配管
17 タービン、復水器および還流用ポンプ
18 復水配管,先端はタンク中心の主柱管と接合
19 脱気、圧力調整弁
20 中間熱交換器溶融材料浴の電気防食電極取り付け部、+極は浴中取り付 け炭素系電極、−極は浴壁取り付け、電極は複数個設置可能
21 2次冷却浴循環用ポンプ
22 珪酸ソーダ充填用2重殻容器
23 耐熱耐荷型基礎
A 原子炉
B 熱交換器
C 1次冷却系ナトリウム循環用ポンプ
D 2次冷却系高温ナトリウム吐出管
F,H 低温ナトリウム還流管
I 蒸気配管
Claims (6)
- 原子炉の冷却材として、液体状のナトリウムを主要冷却材とするループ構造型原子力発電所の2次冷却系熱交換器と蒸気発生器とをつなぎ、これらの内部をナトリウム液が循環する容器および配管系において、ナトリウム液の温度差により発生するナトリウム化合物の解離電圧および熱起電力の弊害を除くために、2次冷却系が作る熱電対の熱接点部、すなわち熱交換器の高温ナトリウム吐出管の取付け部近傍と、冷接点部、すなわち蒸気発生器への還流管の取付部近傍の少なくとも2か所に、電気的にアースを設ける事により、放電処理を行うか、あるいは前記熱起電力等を中和するために、2次冷却配管系に逆位相電圧を付加して、放電現象を抑止する事により、冷却材に起因する放電腐食を防止する事を特徴とする原子力発電システム。
- 原子力発電構造における冷却系機器の腐食防止技術構成として、原子炉炉心より循環する1次冷却系液を、一体型の中間熱交換蒸気発生器の最下部に導き、最初にその上にある2次冷却系の溶融金属浴、または溶融塩浴、またはその混合浴に熱交換させ、次いでこれら溶融材料浴から、その上部の水に熱交換して、水蒸気を発生させる蒸気発生器を隣接するようにした3容器重畳型として、1次冷却系液と蒸気発生部分が隔離されるような中間熱交換蒸気発生器を構成した原子力発電システム。
- 原子力発電構造における冷却機器の腐食防止技術構成として、構造方式に関係なく、冷却系の少なくとも一部に熱媒体として溶融金属を用い、その溶融金属浴の基本化学成分が、Bi、Pb、Sn、Cdの2種以上を含む共晶成分系であり、他にIn、Ga、Al、Mg、Zn、Sb、Se、Te、Ge、Tl、Ag、Cuの少なくとも一種を含む易溶性合金であって、冷却系容器内面は鋼鉄製又はNi基合金製の裸使用とするか、あるいは、その容器内面に酸化物、窒化物等の耐食耐熱性セラミックス皮膜を形成させるか、又は易溶性合金に浸食されにくい高融点金属系材料皮膜を形成させるかして、さらに何れの場合にも、供用時には熱交換用冷却容器類を負極とし、溶融金属浴を正極とする陰極防食的通電防食を行う事により、容器類と内部構造体の易溶性溶融金属浴による腐食を防止する事を特徴とする原子力発電システム。
- 原子力発電構造における冷却系機器の腐食防止技術構成として、構造方式に関係なく、冷却系の少なくとも一部に熱媒体溶融塩を用い、その溶融塩の化学成分は、対溶融塩分mol%で弗化リチウム(LiF)、弗化ナトリウム(NaF)、弗化カリウム(KF)の1種以上5〜80%、弗化錫(SnF2)10〜95%その他不可避不純物であって、その溶融塩はLiF−SnF2系、NaF−SnF2系、KF−SnF2系、LiF−KF−SnF2系、LiF−NaF−SnF2系、LiF−NaF−KF−SnF2系、NaF−KF−SnF2系、またはこれら成分系にNaBF4等のアルカリ金属テトラフルオロ硼酸塩類を添加した成分系である、融点が低い共晶成分系を用い、浴容器を負極とし、浴を正極とする浴成分組成安定化通電を行うか、通電に代えて、溶融塩浴中にSnF4生成防止用に全浴量に対し50mol%以下のSn、Zn、Al、Mg、その他の浴成分に還元性に働く金属の1種以上を含む低融点金属、又は合金を添加するか、容器内機器内面に、あらかじめSn、Zn、Al、Mg、その他の浴成分還元性金属の1種以上よりなる金属皮膜を形成しておくか、またはこれらを複合して、発電システムの使用条件に応じて選定適用し、溶融塩浴成分の組成安定化を図ることを特徴とする溶融塩浴型、あるいは溶融塩・溶融金属混合浴型2次冷却系容器で熱交換を行う原子力発電システム。
- 原子力発電構造における冷却機器の腐食防止技術構成として、その1次冷却系熱媒体冷却材が主に液体状のナトリウムであって、この1次冷却系ナトリウム液を中間熱交換器に導き、2次冷却系熱媒体冷却材に熱交換する中間熱交換器構造において、1次冷却系のナトリウム液が容器内壁と直接接触する中間熱交換器構造である場合、容器外壁の外に酸化ナトリウム(Na2O)、酸化珪素(SiO2)を主成分とするアルカリ金属珪酸塩液、またはそのコロイド液、水飴状粘液又は粉末等を用い、前記容器の外周部を充填被覆保護する構造とし、その後加熱により結晶水の不安定部分を脱水する。これにより万一漏洩事故が発生しても、漏洩した1次ナトリウム液の珪酸塩液による固化反応が起こるので、リーク部が封孔されてガラス化される構造とした中間熱交換器とする。さらには、1次冷却系ナトリウム液配管を2重殻構造とし、その内管と外管の間に同様のアルカリ金属珪酸塩材を充填する3層構造とし、同じく脱水処理を行ない、1次冷却系配管にも、同様の漏洩防止効果を持たせる事を特徴とする原子力発電システム。
- 原子力発電構造における冷却機器の腐食防止技術構成の一環として、アルカリ金属類を含む強酸化性液類を収容する各種密閉容器、2次電池等におけるアルカリ金属類の漏洩災害を防止するために、容器等の器壁の外に、珪酸ソーダ主成分液、またはそのコロイド液、水飴状粘液または粉末等を用い、容器の外周部を充填被覆保護し、必要により2重殻構造として内部に結晶水の少ない高粘性珪酸ソーダ主成分液を充填する。
さらに脱水を容易にするために、揮発性の水溶性有機溶剤を溶媒として添加した珪酸ソーダ液類を使用するか、ポルトランドセメント類の配合による硬化、吸水剤による硬化、CO2注入硬化法の適用、減圧脱水等で低温脱水を可能化することにより、漏洩事故が発生しても、珪酸ソーダ等による固化作用により、漏洩部をガラス化封孔する事を特徴とする各種化学容器類におけるアルカリ金属類漏洩事故災害防止方法。
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