JP2019100799A - 液体金属ナトリウムの回収方法及び回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体金属ナトリウムの回収方法及び回収装置において、不活性ガス導入が不要になると共に作業の安全性の向上を図る。【解決手段】液体金属ナトリウムに多孔質部材３７，４３，４５を接触させることで、多孔質部材３７，４３，４５の内部に液体金属ナトリウムを吸引して回収する。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、高速増殖炉やその試験設備などで使用される液体金属ナトリウムの回収方法、並びに、この液体金属ナトリウムの回収装置に関するものである。

例えば、高速増殖炉（ＦＢＲ：Ｆａｓｔ Ｂｒｅｅｄｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ）を有する原子力発電プラントは、ナトリウムを原子炉冷却材として使用し、炉内にある燃料の核分裂により発生した熱を１次系ナトリウムにより取り出し、これを中間熱交換器に送って２次系ナトリウムに熱を伝え、これを蒸気発生器に送って蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電するものである。

このような高速増殖炉にて、各種の配管などから液体金属ナトリウムが漏えいすると、漏えいした液体金属ナトリウムが周辺の空気と化学反応することで燃焼し、設備内で火災が発生するおそれがある。例えば、下記特許文献１に記載された高速炉炉心構成要素のナトリウム除去処理設備では、設備内に不活性ガスを導入することで、液体金属ナトリウムと空気との化学反応を低下させて燃焼を抑制している。そして、液体金属ナトリウムが所定温度まで低下した後、作業者が固化した金属ナトリウムを回収している。また、高速増殖炉を解体する場合、炉内や各種機器、配管などに残留する金属ナトリウムを洗浄して回収する必要がある。

特開平０９−１７８８９５号公報

上述した特許文献１の高速炉炉心構成要素のナトリウム除去処理設備では、設備内に不活性ガスを導入して液体金属ナトリウムと空気との化学反応を低下させ、燃焼を抑制している。しかし、設備内に不活性ガスを充満させるためには、大型の不活性ガス導入設備が必要になる。しかも、設備内に不活性ガスが充満してしまうと、酸素不足により作業者が侵入できなくなり、金属ナトリウムの回収作業が困難となってしまう。また、漏えいして固化した金属ナトリウムの回収作業や高速増殖炉を解体するときの残留金属ナトリウムの回収作業では、作業者が手作業により金属ナトリウムの回収作業を実施することとなり、作業が困難であるばかりでなく、金属ナトリウムの発火や水分との反応により発生した水素の爆発などの危険を伴うおそれがある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、不活性ガス導入が不要になると共に作業の安全性の向上を図る液体金属ナトリウムの回収方法及び回収装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の液体金属ナトリウムの回収方法は、液体金属ナトリウムに多孔質部材を接触させることで、前記多孔質部材の内部に前記液体金属ナトリウムを吸引して回収する、ことを特徴とするものである。

従って、多孔質部材が液体金属ナトリウムに接触すると、液体金属ナトリウムが毛細管現象により多孔質部材の各孔内に吸引され、内部に回収される。そのため、不活性ガス導入が不要になると共に、作業者が直接金属ナトリウムを回収する作業を行うことがなくなって作業の安全性の向上を図ることができる。

本発明の液体金属ナトリウムの回収方法では、前記多孔質部材は、少なくともニッケルを含む材料により構成されることを特徴としている。

従って、ニッケルを含む材料により多孔質部材を構成することで、液体金属ナトリウムを毛細管現象により多孔質部材内に適切に吸引して回収することができる。

本発明の液体金属ナトリウムの回収方法では、前記多孔質部材は、純ニッケルまたは純鉄またはステンレス鋼の表面にニッケルメッキが施されて構成されることを特徴としている。

従って、純ニッケルまたは純鉄またはステンレス鋼の表面にニッケルメッキを施して多孔質部材を構成することで、表面に形成された多孔により液体金属ナトリウムを適切に吸引して回収することができる。

本発明の液体金属ナトリウムの回収方法では、前記多孔質部材は、ステンレス鋼の表面に酸化皮膜が設けられて構成されることを特徴としている。

従って、ステンレス鋼の表面に酸化皮膜を設けて多孔質部材を構成することで、表面に形成された多孔により液体金属ナトリウムを適切に吸引して回収することができる。

本発明の液体金属ナトリウムの回収方法では、液体金属ナトリウムを１５０℃以上に加熱した後に前記多孔質部材を接触させることを特徴としている。

従って、液体金属ナトリウムを１５０℃以上に加熱した後に多孔質部材を接触させることで、多孔質部材に対する液体金属ナトリウムの濡れ性が向上し、液体金属ナトリウムを適切に吸引して回収することができる。

本発明の液体金属ナトリウムの回収方法では、設備内に前記多孔質部材を挿入し、前記設備内に残留する前記液体金属ナトリウムに接触させることで、前記多孔質部材の内部に前記液体金属ナトリウムを吸引して回収することを特徴としている。

従って、多孔質部材を設備内に挿入し、多孔質部材を設備内に残留する液体金属ナトリウムに接触させて液体金属ナトリウムを吸引して回収することで、例えば、設備の解体作業を効率的で安全に実施することができる。

また、本発明の液体金属ナトリウムの回収装置は、液体金属ナトリウムを貯留または送給する設備の下方に前記液体金属ナトリウムを吸引して回収する多孔質部材が配置される、ことを特徴とするものである。

従って、設備から液体金属ナトリウムが漏えいし、この漏えいした液体金属ナトリウムが降下して多孔質部材に接触すると、液体金属ナトリウムが毛細管現象により多孔質部材の各孔内に吸引され、内部に回収される。そのため、不活性ガス導入が不要になると共に、作業者が直接金属ナトリウムを回収する作業を行うことがなくなって作業の安全性の向上を図ることができる。

本発明の液体金属ナトリウムの回収装置では、前記設備は配管であり、前記多孔質部材は、前記配管の下方における床面に配置されることを特徴としている。

従って、配管の連結部や溶接部、破損部から液体金属ナトリウムが漏えいしたとき、漏えいして落下した液体金属ナトリウムは、配管の下方における床面に配置される多孔質部材に接触し、液体金属ナトリウムが毛細管現象により多孔質部材内に吸引されて回収されることから、金属ナトリウムの回収作業における安全性を向上することができる。

本発明の液体金属ナトリウムの回収装置では、前記設備は配管であり、前記多孔質部材は、前記配管の下方に対向する位置に吊り下げ支持されることを特徴としている。

従って、配管の連結部や溶接部、破損部から液体金属ナトリウムが漏えいしたとき、漏えいして落下した液体金属ナトリウムは、配管の下方に吊り下げられた多孔質部材に接触し、液体金属ナトリウムが毛細管現象により多孔質部材内に吸引されて回収されることから、金属ナトリウムの回収作業における安全性を向上することができる。

また、本発明の液体金属ナトリウムの回収装置は、液体金属ナトリウムが残留する設備の内部に対して、前記液体金属ナトリウムを吸引して回収する多孔質部材を挿入及び排出する挿入排出装置が設けられる、ことを特徴とするものである。

従って、挿入排出装置により設備の内部に多孔質部材を挿入し、液体金属ナトリウムに多孔質部材が接触すると、液体金属ナトリウムが毛細管現象により多孔質部材の各孔内に吸引され、内部に回収される。そのため、不活性ガス導入が不要になると共に、作業者が直接金属ナトリウムを回収する作業を行うことがなくなって作業の安全性の向上を図ることができる。

本発明の液体金属ナトリウムの回収装置では、前記設備は容器であり、前記挿入排出装置は、先端部に前記多孔質部材が連結される索状体と、前記索状体を移動させる駆動装置とを有することを特徴としている。

従って、駆動装置により索状体を移動させることで多孔質部材を設備の内部に挿入することができ、液体金属ナトリウムの回収作業を設備の外部から円滑に実施することができる。

本発明の液体金属ナトリウムの回収方法及び回収装置によれば、不活性ガス導入が不要になると共に、作業の安全性の向上を図ることができる。

図１は、液体金属ナトリウムを原子炉冷却材とする原子力発電プラントの概略構成図である。 図２は、第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置を表す概略図である。 図３は、液体金属ナトリウムの回収装置の作用を表す概略図である。 図４は、第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置の第１変形例を表す概略図である。 図５は、第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置の第２変形例を表す概略図である。 図６は、第２実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置を表す概略図である。 図７は、液体金属ナトリウムの回収作業を表す概略図である。 図８は、第２実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置の第１変形例を表す概略図である。 図９は、第２実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置の第２変形例を表す概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る液体金属ナトリウムの回収方法及び回収装置の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図１は、液体金属ナトリウムを原子炉冷却材とする原子力発電プラントの概略構成図である。

第１実施形態において、図１に示すように、原子力発電プラント１０に適用される原子炉は、高速中性子による核分裂連鎖反応を用いてエネルギを発生させることで、使用した燃料よりもさらに多くの燃料を生み出す高速増殖炉（ＦＢＲ）である。この高速増殖炉は、冷却材として液体金属を使用しており、ここでは、金属ナトリウムを使用している。

原子炉格納容器１１は、内部に高速増殖炉１２と一次主冷却系中間熱交換器１３と一次主冷却系循環ポンプ１４が格納されており、これらはガードベッセル（保護容器）により保護されている。そして、高速増殖炉１２と一次主冷却系中間熱交換器１３が一次主冷却系配管１５ａにより連結され、一次主冷却系中間熱交換器１３と一次主冷却系循環ポンプ１４が一次主冷却系配管１５ｂにより連結され、一次主冷却系循環ポンプ１４と高速増殖炉１２が一次主冷却系配管１５ｃにより連結されている。

従って、この高速増殖炉１２と一次主冷却系中間熱交換器１３と一次主冷却系循環ポンプ１４は、各一次主冷却系配管１５ａ，１５ｂ，１５ｃにより一次系ナトリウムループを構成している。そのため、高速増殖炉１２の炉心で原子燃料が核分裂を起こして熱が発生すると、一次主冷却系循環ポンプ１４により液体金属ナトリウムが高速増殖炉１２と一次主冷却系中間熱交換器１３との間で循環することで、高速増殖炉１２で発生した熱が液体金属ナトリウムにより吸収されて冷却される。

原子炉格納容器１１は、外部に蒸気発生器としての過熱器１６及び蒸発器１７が配置されると共に、二次主冷却系循環ポンプ１８が配置されている。そして、一次主冷却系中間熱交換器１３と過熱器１６が二次主冷却系配管１９ａにより連結され、過熱器１６と蒸発器１７が二次主冷却系配管１９ｂにより連結され、蒸発器１７と一次主冷却系中間熱交換器１３が二次主冷却系配管１９ｃにより連結されており、二次主冷却系配管１９ｃに二次主冷却系循環ポンプ１８が設けられている。

従って、一次主冷却系中間熱交換器１３と過熱器１６と蒸発器１７と二次主冷却系循環ポンプ１８は、各二次主冷却系配管１９ａ，１９ｂ，１９ｃにより二次系ナトリウムループを構成している。そのため、二次主冷却系循環ポンプ１８により液体金属ナトリウムが循環することで、一次主冷却系中間熱交換器１３で一次系の液体金属ナトリウムの熱が二次系の液体金属ナトリウムにより吸収されて冷却される。

なお、この二次系ナトリウムループにおいて、二次主冷却系配管１９ａと二次主冷却系配管１９ｃとを連結する空気冷却配管２０が設けられており、空気冷却配管２０に空気冷却器２１が設けられている。従って、一次主冷却系中間熱交換器１３からの一次系の液体金属ナトリウムは、一部が過熱器１６と蒸発器１７を迂回し、空気冷却配管２０を通って一次主冷却系中間熱交換器１３に戻される。

三次冷却系配管２２ａ，２２ｂは、過熱器１６及び蒸発器１７内を挿通するように配置されている。この三次冷却系配管２２ａは、下流側の端部が蒸気タービン２３に連結されており、蒸気タービン２３に発電機２４が接続されている。蒸気タービン２３は、復水器２５が設けられており、この復水器２５は、冷却水（例えば、海水）を給排する取水管２６及び排水管２７が連結されており、取水管２６に循環水ポンプ２８が設けられている。復水器２５は、三次冷却系配管２２ｂの上流側の端部が連結されており、三次冷却系配管２２ｂに給水ポンプ２９が設けられている。

従って、過熱器１６と蒸発器１７と蒸気タービン２３と復水器２５は、三次冷却系配管２２ａ，２２ｂにより三次系水ループを構成している。そのため、給水ポンプ２９により水が循環することで、過熱器１６及び蒸発器１７で二次系の液体金属ナトリウムの熱が水により吸収されて冷却される。即ち、過熱器１６及び蒸発器１７にて、二次系の高温ナトリウムと熱交換を行って生成された蒸気は、三次冷却系配管２２ａを通して蒸気タービン２３に送られ、この蒸気により蒸気タービン２３が駆動して発電機２４により発電を行う。蒸気タービン２３を駆動した使用済の蒸気は、復水器２５で海水を用いて冷却されて復水となり、給水ポンプ２９により過熱器１６及び蒸発器１７に戻される。

このように構成された原子力発電プラント１０にて、各種の設備や配管などから液体金属ナトリウムが漏えいすると、この漏えいした液体金属ナトリウムが周辺の空気と化学反応することで燃焼し、設備内で火災が発生するおそれがある。第１実施形態は、漏えいした液体金属ナトリウムを安全に回収する液体金属ナトリウムの回収方法及び装置である。

第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収方法は、液体金属ナトリウムに多孔質部材を接触させることで、この多孔質部材の内部に液体金属ナトリウムを吸引して回収するものである。

第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収方法にて、多孔質部材は、少なくともニッケルを含む材料により構成される。具体的に、例えば、多孔質部材は、純ニッケルまたは純鉄またはステンレス鋼の表面にニッケルメッキが施されて構成される。または、多孔質部材は、ステンレス鋼の表面に酸化皮膜が設けられて構成される。

以下、多孔質部材について詳細に説明する。多孔質部材としては、以下に説明するように、多種類のものが考えられる。
１．純ニッケルまたは純鉄またはステンレス鋼の表面にニッケルメッキを施して多孔質部材を構成する。
２．ステンレス鋼を空気中で３００℃以上に加熱して表面に酸化皮膜を形成することで多孔質部材を構成する。
３．金属製のメッシュを積層することで多孔質部材を構成する。
４．焼結金属により多孔質部材を構成する。この場合、焼結金属の材料としては、純ニッケルまたは純鉄またはステンレス鋼の表面にニッケルメッキを施したものまたはステンレス鋼を空気中で３００℃以上に加熱して表面に酸化皮膜を形成したものが好ましい。
なお、多孔質部材の空隙率は２０〜５０％であることが好ましい。

ナトリウムの融点は、９８℃であることから、このナトリウムを回収する場合、１５０℃以上に加熱し、液体金属ナトリウムとして回収する。このとき、多孔質材料は、濡れ性の良い材料を選定することが好ましく、多孔質材料に２５０℃以上に加熱した液体金属ナトリウムを接触させることが好ましい。この濡れ性は、接触角で定義することができ、静止液体（液体金属ナトリウム）の自由表面が、固体壁（多孔質部材）に接する位置で、液面と固体面とのなす角度（液の内部にある角）を６０度以下とすることが好ましい。

また、第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置は、液体金属ナトリウムを貯留または送給する設備の下方に液体金属ナトリウムを吸引して回収する多孔質部材が配置されて構成されている。図２は、第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置を表す概略図、図３は、液体金属ナトリウムの回収装置の作用を表す概略図である。

図２に示すように、設備としての配管３０は、第１配管３１と第２配管３２とが連結されて構成されている。第１配管３１と第２配管３２は、それぞれ管本体３１ａ，３２ａの軸方向の端部にフランジ部３１ｂ，３２ｂが形成されて構成される。配管３０は、第１配管３１のフランジ部３１ｂと第２配管３２のフランジ部３２ｂが突き合わされ、複数のボルト３３及びナット３４により連結されて構成されている。

この配管３０は、例えば、図１に示すように、一次主冷却系配管１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、二次主冷却系配管１９ａ，１９ｂ，１９ｃなどである。図２に示すように、配管３０が配置される建屋は、コンクリート構造物３５の上にステンレス製のライナ３６が敷設されて床面が構成されている。上述した多孔質部材３７は、配管３０の下方におけるライナ（床面）３６上に配置されている。

配管３０は、一般的に、ボルトや溶接部などによる連結部や屈曲部からの液体金属ナトリウムの漏えいが考えられることから、連結部や屈曲部の下方に多孔質部材３７を配置する。そのため、この多孔質部材３７は、所定厚さを有した板形状をなし、第１配管３１と第２配管３２が連結された各フランジ部３１ｂ，３２ｂの下方に対向して配置されている。

そのため、図３に示すように、第１配管３１と第２配管３２が連結された各フランジ部３１ｂ，３２ｂの間から液体金属ナトリウムＮａ−１が漏洩すると、漏えいした液体金属ナトリウムＮａ−１は、多孔質部材３７の上に落下する。すると、液体金属ナトリウムＮａ−１は、多孔質部材３７の表面に接触し、毛細管現象により多孔質部材３７内に吸引されて回収される。このとき、多孔質部材３７は、内部に液体金属ナトリウムＮａ−２が維持され、その周囲に液体金属ナトリウムの生成物Ｎａ−３が生成される。なお、ここでは、多孔質部材３７の全体が多孔質層である場合について説明したが、多孔質部材３７の表面だけに多孔質層が存在する場合には、多孔質層の内部に液体金属ナトリウムＮａ−２が維持され、この液体金属ナトリウムＮａ−２の表面が燃焼することで、その周囲に酸化ナトリウムなどから構成される液体金属ナトリウムの生成物Ｎａ−３が生成される。この生成物Ｎａ−３は、多孔質部材３７内の液体金属ナトリウムＮａ−２を包み込むように形成されることから、液体金属ナトリウムＮａ−２への空気の流入が阻止され、燃焼が防止される。

なお、多孔質部材３７を配置する位置は、上述した位置に限定されるものではない。図４は、第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置の第１変形例を表す概略図、図５は、第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置の第２変形例を表す概略図である。

第１変形例において、図４に示すように、配管３０を構成する第１配管３１と第２配管３２は、軸方向の端部が溶接部４１により連結され、その外面に断熱材４２が巻き付けられて被覆されている。多孔質部材４３は、第１配管３１及び第２配管３２の外側で、断熱材４２の外面に巻き付けられて構成されている。そのため、第１配管３１と第２配管３２が連結された溶接部４１から液体金属ナトリウムが漏洩すると、漏えいした液体金属ナトリウムは、断熱材４２を通して多孔質部材４３の内面に接触し、毛細管現象により多孔質部材４３内に吸引されて回収される。

第２変形例において、図５に示すように、配管３０を構成する第１配管３１と第２配管３２は、その外面に断熱材４２が巻き付けられて被覆されている。第１配管３１と第２配管３２は、連結部の下方に湾曲形状（または、平面形状）をなす支持板４４が建屋または配管３０から吊り下げられて配置され、支持板４４上に湾曲形状（または、平面形状）をなす多孔質部材４５が固定されている。そのため、第１配管３１と第２配管３２の連結部から液体金属ナトリウムが漏洩すると、漏えいした液体金属ナトリウムは、断熱材４２を通して多孔質部材４５の内面に接触し、毛細管現象により多孔質部材４５内に吸引されて回収される。

このように第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収方法にあっては、液体金属ナトリウムに多孔質部材３７，４３，４５を接触させることで、多孔質部材３７，４３，４５の内部に液体金属ナトリウムを吸引して回収する。

従って、多孔質部材３７，４３，４５が液体金属ナトリウムに接触すると、液体金属ナトリウムが毛細管現象により多孔質部材３７，４３，４５の各孔内に吸引され、内部に回収される。そのため、不活性ガス導入が不要になると共に、作業者が直接金属ナトリウムを回収する作業を行うことがなくなって作業の安全性の向上を図ることができる。

第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収方法では、多孔質部材３７，４３，４５を少なくともニッケルを含む材料により構成している。従って、ニッケルを含む材料により多孔質部材３７，４３，４５を構成することで、液体金属ナトリウムを毛細管現象により多孔質部材３７，４３，４５内に適切に吸引して回収することができる。

第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収方法では、多孔質部材３７，４３，４５を純ニッケルまたは純鉄またはステンレス鋼の表面にニッケルメッキが施して構成している。従って、純ニッケルまたは純鉄またはステンレス鋼の表面にニッケルメッキを施して多孔質部材を構成することで、表面に形成された多孔により液体金属ナトリウムを適切に吸引して回収することができる。

第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収方法では、多孔質部材３７，４３，４５をステンレス鋼の表面に酸化皮膜を設けて構成している。従って、ステンレス鋼の表面に酸化皮膜を設けて多孔質部材を構成することで、表面に形成された多孔により液体金属ナトリウムを適切に吸引して回収することができる。

また、第１実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置にあっては、液体金属ナトリウムを貯留または送給する設備の下方に液体金属ナトリウムを吸引して回収する多孔質部材３７，４３，４５を配置する。

従って、配管３０から液体金属ナトリウムが漏えいし、この漏えいした液体金属ナトリウムが降下して多孔質部材３７，４３，４５に接触すると、液体金属ナトリウムが毛細管現象により多孔質部材３７，４３，４５の各孔内に吸引され、内部に回収される。そのため、不活性ガス導入が不要になると共に、作業者が直接金属ナトリウムを回収する作業を行うことがなくなって作業の安全性の向上を図ることができる。

本実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置では、多孔質部材３７を配管の下方における床面に配置している。従って、配管３０の連結部や溶接部、破損部から液体金属ナトリウムが漏えいしたとき、漏えいして落下した液体金属ナトリウムは、配管３０の下方における床面に配置される多孔質部材３７に接触し、液体金属ナトリウムが毛細管現象により多孔質部材３７内に吸引されて回収されることから、金属ナトリウムの回収作業における安全性を向上することができる。

本実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置では、多孔質部材４５を配管３０の下方に対向する位置に吊り下げ支持している。従って、配管３０の連結部や溶接部、破損部から液体金属ナトリウムが漏えいしたとき、漏えいして落下した液体金属ナトリウムは、配管３０の下方に吊り下げられた多孔質部材４５に接触し、液体金属ナトリウムが毛細管現象により多孔質部材４５内に吸引されて回収されることから、金属ナトリウムの回収作業における安全性を向上することができる。

なお、上述した第１実施形態では、設備として配管３０を適用したが、設備は、配管３０に限定されるものではなく、例えば、過熱器１６、蒸発器１７、二次主冷却系循環ポンプ１８などであってもよい。

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図６に示すように、過熱器１６において、下部胴５１は、上部が開口して下部が閉塞された円筒形状をなし、下端部にナトリウム出口５２が設けられている。上部胴５３は、下部が開口して上部が閉塞された円筒形状をなし、側部にナトリウム入口５４が設けられている。また、上部胴５３は、上部に蒸気入口５５と蒸気出口５６が設けられている。そして、上部胴５３は、下部胴５１の開口部を閉塞するように固定されている。

下部胴５１は、上部支持板５７と下部支持板５８が固定されている。下部胴５１は、内壁面に隣接して上下方向に沿うと共に周方向に並んで複数の下降管５９が設けられている。また、下部胴５１は、各下降管５９の内側に隣接して上下方向に沿うと共に周方向に並んで複数の伝熱管６０が設けられている。各下降管５９と各伝熱管６０は、上部支持板５７と下部支持板５８に支持されている。そして、各下降管５９は、上端部が蒸気入口５５に連結され、下端部が連結管６１により各伝熱管６０の下端部に連結されて、各伝熱管６０は、上端部が蒸気出口５６に連結されている。

従って、二次系の液体金属ナトリウムは、上部胴５３のナトリウム入口５４から過熱器１６に導入され、内部を下方に移動して下部胴５１のナトリウム出口５２から外部に排出される。一方、三次系の水蒸気は、上部胴５３の蒸気入口５５から過熱器１６に導入され、各下降管５９内を通って下方に移動し、このとき、各下降管５９内の三次系の水蒸気と外部の二次系の液体金属ナトリウムとが熱交換する。即ち、三次系の水蒸気は、二次系の液体金属ナトリウムから熱を奪って加熱され、連結管６１を介して各伝熱管６０に流れ、各伝熱管６０内を通って上方に移動し、上部胴５３の蒸気出口５６から外部に排出される。

このように構成された過熱器１６にて、解体時には内部の液体金属ナトリウムを外部に排出するものの、一部の液体金属ナトリウムが内部に残留してしまう。第２実施形態は、過熱器１６内に残留した液体金属ナトリウムを安全に回収する液体金属ナトリウムの回収方法及び装置である。

第２実施形態の液体金属ナトリウムの回収方法は、液体金属ナトリウムに多孔質部材を接触させることで、この多孔質部材の内部に液体金属ナトリウムを吸引して回収するものである。多孔質部材は、前述した第１実施形態と同様に構成されるものである。

第２実施形態の液体金属ナトリウムの回収方法は、設備や容器としての過熱器１６内に多孔質部材を挿入し、過熱器１６内に残留する液体金属ナトリウムに接触させることで、多孔質部材の内部に液体金属ナトリウムを吸引して回収する。このとき、過熱器１６内に残留する液体金属ナトリウムを事前に１５０℃以上に加熱した後、多孔質部材を接触させる。

また、第２実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置は、液体金属ナトリウムが残留する過熱器１６の内部に対して、液体金属ナトリウムを吸引して回収する多孔質部材を挿入及び排出する挿入排出装置７０を有している。

この挿入排出装置７０は、駆動装置７１と、ワイヤ（索状体）７２とを有している。駆動装置７１は、図示しないが、回転自在なリールと、このリールを回転するモータとを有し、ワイヤ７２の基端部が巻き付けられている。また、ワイヤ７２は、複数のプーリ７４に支持されており、先端部に多孔質部材７３が連結されている。更に、液体金属ナトリウムの回収装置は、過熱器１６の周囲に配置される加熱装置７５を有している。

そのため、過熱器１６を解体するとき、内部の液体金属ナトリウムを外部に排出するものの、一部の液体金属ナトリウムが内部に残留する。このとき、下部胴５１から上部胴５３を取り外し、加熱装置７５により下部胴５１を加熱する。そして、挿入排出装置７０により駆動装置７１からワイヤ７２を繰り出し、このワイヤ７２の先端部に連結された多孔質部材７３を下部胴５１内に挿入する。

図７は、液体金属ナトリウムの回収作業を表す概略図である。図７に示すように、ワイヤ７２を繰り出すことで、多孔質部材７３を下部胴５１内で下降させ、液体金属ナトリウムに接触させる。このとき、ワイヤ７２の先端部にカメラを装着し、作業者が外部からカメラのモニタにより下部胴５１の内部を視認しながら、挿入排出装置７０を操作することが好ましい。このとき、液体金属ナトリウムＮａ−４は、例えば、下部胴５１の内面と上部支持板５７の上面とが交差する隅部に残留しており、多孔質部材７３の表面が接触すると、毛細管現象により多孔質部材７３内に吸引されて回収される。このとき、多孔質部材７３は、内部に液体金属ナトリウムＮａ−２が維持される。

なお、多孔質部材７３の構成は、上述した構成に限定されるものではない。図８は、第２実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置の第１変形例を表す概略図、図９は、第２実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置の第２変形例を表す概略図である。

第１変形例において、図８に示すように、ワイヤ７２の先端部に棒状のヒータ（加熱装置）８１が連結され、ヒータ８１の先端部の周囲に多孔質部材８２が固定されている。そのため、ワイヤ７２を繰り出すことで、ヒータ８１及び多孔質部材８２を下部胴５１内で下降させ、固体金属ナトリウムに接触させる。このとき、多孔質部材８２は、ヒータ８１により加熱されて高温状態に維持されており、下部胴５１の内面と上部支持板５７の上面とが交差する隅部に残留する固体金属ナトリウムは、多孔質部材８２が接触することで溶融して液体金属ナトリウムＮａ−４となり、毛細管現象により多孔質部材８２内に吸引されて回収される。このとき、多孔質部材８２は、内部に液体金属ナトリウムＮａ−２が維持される。

第２変形例において、図９に示すように、ワイヤ７２の先端部に棒状のヒータ８１が連結され、ヒータ８１の周囲に筒形状をなすガイド８３が固定されている。多孔質部材８４は、帯形状をなし、ヒータ８１の先端部の周囲に配置されると共に、ガイド８３により長手方向に沿って移動自在に支持されている。なお、図示しないが、多孔質部材８４を移動するための装置が設けられている。そのため、ワイヤ７２を繰り出すことで、ヒータ８１とガイド８３と多孔質部材８４を下部胴５１内で下降させ、固体金属ナトリウムに接触させる。このとき、多孔質部材８４は、ヒータ８１により加熱されて高温状態に維持されており、下部胴５１に残留する固体金属ナトリウムは、多孔質部材８４が接触することで溶融して液体金属ナトリウムＮａ−４となり、毛細管現象により多孔質部材８４内に吸引されて回収される。このとき、多孔質部材８４をヒータ８１に沿って移動することで、液体金属ナトリウムＮａ−４に対する多孔質部材８４の接触位置が更新され、多量の液体金属ナトリウムＮａ−４を回収できる。

このように第２実施形態の液体金属ナトリウムの回収方法にあっては、過熱器１６内に多孔質部材７３，８２，８４を挿入し、過熱器１６内に残留する液体金属ナトリウムに接触させることで、多孔質部材７３，８２，８４の内部に液体金属ナトリウムを吸引して回収する。

従って、多孔質部材７３，８２，８４を過熱器１６内に挿入し、多孔質部材７３，８２，８４を過熱器１６内に残留する液体金属ナトリウムに接触させて液体金属ナトリウムを吸引して回収することで、例えば、過熱器１６の解体作業を効率的で安全に実施することができる。

第２実施形態の液体金属ナトリウムの回収方法では、液体金属ナトリウムを１５０℃以上に加熱した後に多孔質部材７３，８２，８４を接触させている。従って、多孔質部材７３，８２，８４に対する液体金属ナトリウムの濡れ性が向上し、液体金属ナトリウムを適切に吸引して回収することができる。

また、第２実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置にあっては、液体金属ナトリウムが残留する過熱器１６の内部に対して、液体金属ナトリウムを吸引して回収する多孔質部材７３，８２，８４を挿入及び排出する挿入排出装置７０を設けている。

従って、挿入排出装置７０により過熱器１６の内部に多孔質部材７３，８２，８４を挿入し、液体金属ナトリウムに多孔質部材７３，８２，８４が接触すると、液体金属ナトリウムが毛細管現象により多孔質部材７３，８２，８４の各孔内に吸引され、内部に回収される。そのため、不活性ガス導入が不要になると共に、作業者が直接金属ナトリウムを回収する作業を行うことがなくなって作業の安全性の向上を図ることができる。

第２実施形態の液体金属ナトリウムの回収装置では、挿入排出装置７０として、先端部に多孔質部材７３，８２，８４が連結されるワイヤ７２と、ワイヤ７２を移動させる駆動装置７１とを設けている。従って、駆動装置７１によりワイヤ７２を移動させることで多孔質部材７３，８２，８４を過熱器１６の内部に挿入することができ、液体金属ナトリウムの回収作業を設備の外部から円滑に実施することができる。

なお、上述した第２実施形態では、設備や容器として過熱器１６を適用したが、設備や容器は、過熱器１６に限定されるものではなく、例えば、蒸発器１７、二次主冷却系循環ポンプ１８などであってもよい。

１０ 原子力発電プラント
１１ 原子炉格納容器
１２ 高速増殖炉
１３ 一次主冷却系中間熱交換器
１４ 一次主冷却系循環ポンプ
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 一次主冷却系配管
１６ 過熱器（設備、容器）
１７ 蒸発器
１８ 二次主冷却系循環ポンプ
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 二次主冷却系配管
２０ 空気冷却配管
２１ 空気冷却器
２２ａ，２２ｂ 三次冷却系配管
２３ 蒸気タービン
２４ 発電機
２５ 復水器
３０ 配管（設備）
３１ 第１配管
３２ 第２配管
３７，４３，４５，７３，８２，８４ 多孔質部材
４１ 溶接部
４２ 断熱材
４４ 支持板
７０ 挿入排出装置
７１ 駆動装置
７２ ワイヤ（索状体）
７５ 加熱装置
８１ ヒータ（加熱装置）
８３ ガイド

Claims (11)

1. 液体金属ナトリウムに多孔質部材を接触させることで、前記多孔質部材の内部に前記液体金属ナトリウムを吸引して回収する、
   ことを特徴とする液体金属ナトリウムの回収方法。
2. 前記多孔質部材は、少なくともニッケルを含む材料により構成されることを特徴とする請求項１に記載の液体金属ナトリウムの回収方法。
3. 前記多孔質部材は、純ニッケルまたは純鉄またはステンレス鋼の表面にニッケルメッキが施されて構成されることを特徴とする請求項２に記載の液体金属ナトリウムの回収方法。
4. 前記多孔質部材は、ステンレス鋼の表面に酸化皮膜が設けられて構成されることを特徴とする請求項２に記載の液体金属ナトリウムの回収方法。
5. 液体金属ナトリウムを１５０℃以上に加熱した後に前記多孔質部材を接触させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液体金属ナトリウムの回収方法。
6. 設備内に前記多孔質部材を挿入し、前記設備内に残留する前記液体金属ナトリウムに接触させることで、前記多孔質部材の内部に前記液体金属ナトリウムを吸引して回収することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の液体金属ナトリウムの回収方法。
7. 液体金属ナトリウムを貯留または送給する設備の下方に前記液体金属ナトリウムを吸引して回収する多孔質部材が配置される、
   ことを特徴とする液体金属ナトリウムの回収装置。
8. 前記設備は配管であり、前記多孔質部材は、前記配管の下方における床面に配置されることを特徴とする請求項７に記載の液体金属ナトリウムの回収装置。
9. 前記設備は配管であり、前記多孔質部材は、前記配管の下方に対向する位置に吊り下げ支持されることを特徴とする請求項７に記載の液体金属ナトリウムの回収装置。
10. 液体金属ナトリウムが残留する設備の内部に対して、前記液体金属ナトリウムを吸引して回収する多孔質部材を挿入及び排出する挿入排出装置が設けられる、
    ことを特徴とする液体金属ナトリウムの回収装置。
11. 前記設備は容器であり、前記挿入排出装置は、先端部に前記多孔質部材が連結される索状体と、前記索状体を移動させる駆動装置とを有することを特徴とする請求項１０に記載の液体金属ナトリウムの回収装置。

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