JP2522673B2 - 液体金属浄化用コ―ルドトラップ - Google Patents

液体金属浄化用コ―ルドトラップ

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JP2522673B2 JP62225429A JP22542987A JP2522673B2 JP 2522673 B2 JP2522673 B2 JP 2522673B2 JP 62225429 A JP62225429 A JP 62225429A JP 22542987 A JP22542987 A JP 22542987A JP 2522673 B2 JP2522673 B2 JP 2522673B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体金属浄化用コールドトラツプに関し、よ
り詳細には、原子力産業に見い出されるような液体金属
用コールドトラツプに関するものである。
高速中性子炉は１次回路および２次回路用の冷却流体
として液体ナトリウムを使用する。作業サイクルの長
さ、ならびにそれらの数は不純物、主として水酸化ナト
リウムでなぜ徐々に充填されるかを物語っている。これ
らの汚染は発電所の運転の間中、例えば蒸気発生器壁を
通つて２次回路への水素の拡散によつて、または鋼の活
性化またはプロトンおよび１次回路の場合にはトリチウ
ムのごとき幾つかの溶融生成物の燃料容器を通る拡散に
より連続的に発生する。汚染はまた不連続に発生するこ
ともある。各サイクルの間中構体によつて経験される取
扱いかつまた場合によつては幾つかの構成要素は吸収さ
れたガスおよび金属酸化物を導入することによりナトリ
ウムを汚染する。最後に、蒸気発生器漏洩は、水素化物
および酸化物に分解することができる水酸化ナトリウム
および水素の発生により、２次回路にナトリウム−水反
応を導くことができる。
これは水素による回路の金属表面の腐食および水素に
よるその脆化、ナトリウムにより運ばれかつ炉心で活性
化されかつその結果として汚染されるコールド領域に堆
積される腐食生成物によるその汚染となる。これは取扱
いおよび保守の問題、水素濃度の変化による２次回路の
蒸気発生器漏洩の検出測定かつ最後に、狭い部分の詰ま
りとなるかまたはポンプを損傷する回路のコールドポイ
ントでの水酸化ナトリウムの結晶化のおそれがある。
ナトリウム回路が実質上不純物が結晶化しかつそれに
押し止められるように冷却される容器からなるコールド
トラツプを備えるのはかかる汚染を除去することにあ
る。このため、ナトリウムが貫通させられる金属ウール
によつて構成される保持要素を使用することができる。
かくして、荒くなく流出および緊密なワイヤネツトワー
クの存在は結晶成長作用を促進する。原子炉の満足でき
る運転は一方で、連続汚染により発生された不純物が汚
染速度に等しい速度に固定されねばならないため、いわ
ゆる「保守浄化」状態下でのコールドトラツプの永続的
使用を、かつ他方で、場合によつては、不連続汚染によ
る酸素および水素の濃度を減少するために、「浄化処
理」の間中流量を増加することによつて得られるトラツ
プのより強力な使用を必要とする。現在公知のコールド
トラツプは幾つかの問題を生じている。まず、不純物保
持要素は急激に汚れ易くかつこれはその詰りを生じかつ
発電所の耐用期間中数回前記トラツプを変える必要があ
る。
加えて、コールドトラツプの容積は、トラツプへの侵
入温度が結晶が不純物の対応濃度に関して現われる温度
以上であるため、非常に十分に使用されない。したがつ
て、入口近くに置かれたトラツプの長さの部分は使用さ
れないままである。この未使用トラツプの長さは浄化処
理の間中より保守浄化状態下で大きい。したがつて、従
来のトラツプは一定の長手方向の熱勾配を有して作動
し、そして結晶が現われる温度とコールドポイントの温
度との間の変化は浄化処理中より保守状態下で小さい。
本発明の目的は、簡単な構造を有しつかつ発電所の耐
用期間を通して使用できるコールドトラップを提供する
ことにある。
本発明に係る上記目的は、内部に濾過手段を備えた容
器と、浄化されるべき液体金属を供給しかつ容器の入口
と接続されるパイプと、前記容器の出口と接続される浄
化された金属を放出するためのパイプと、前記容器のま
わりに配置された冷却手段とからなる液体金属浄化用コ
ールドトラップにおいて、前記冷却手段は、前記容器の
まわりに液体金属の流通方向に沿って複数に分割された
領域のそれぞれに設けられ、独立に作動して独立に作用
する複数の冷却モジュールからなり、前記濾過手段は、
浄化されるべき液体金属の全体の流出方向に対して垂直
に配置される、複数の金属ウールで裏打ちされた孔明き
プレートからなり、これらの孔明きプレートは互いに間
隔が置かれかつすべてのプレートの間にわたって液体金
属が互いに違い流れるように個々のプレート間に互い違
いにされた凹所を有することを特徴とする液体金属浄化
用コールドトラップにより達成される。
このトラップの構成および作動は図示のかつ非限定的
な方法で示されかつトラツプの２つの実施例の縦断面図
である以下の図面を参照することによつてより良好に理
解される。
好都合には、プレートは交互に容器によつて画成され
る周辺凹所を有する第１プレートおよび中央凹所を有す
る第２プレートからなる。この場合に、有利な実施例に
よれば、浄化された金属の放出パイプは容器内に配置さ
れ、浄化された金属は浄化されるべき金属の方向と反対
の方向に排出パイプを貫通しそして排出パイプは第２プ
レートの凹所に侵入しかつ第１プレートを支持する。
第１図に示された本発明の実施例において、トラツプ
は通常である回転対称を有するが、本発明の実施に必要
ではない。
このトラツプは横方向口金８によつてかつ供給パイプ
２によつて液体ナトリウムで供給される２つのベース
９′,9″によつて限定される容器１からなりそしてナト
リウムは次いで排出パイプ４によつて排出され、該排出
パイプはここでは容器内の中心において軸方向シユート
を使用して底部から頂部へ対流内にありかつエコノマイ
ザを構成する。
供給パイプ２は、その密封端５に近接して、前記パイ
プの周部に規則的に配置されかつ容器１の頂部に出る開
口３によつて容器１の均一な供給を保証する。
容器１内には液体ナトリウム不純物を保持するための
かつ２つの型からなる幾つかのプレート6,7が配置され
る。第１プレートは軸方向排出パイプ４に固着されかつ
横方向口金８の直径より小さい直径を有する。プレート
６に替わる他のプレート７は口金８に固着されかつ排出
パイプ４より大きい直径を有する凹所を有するその中心
に設けられる。
しかしながら、これらのプレート６および７は重要な
共通点を有する。それらは孔が明けられ、すなわち格子
作りのフレームのごとき液体金属を透過し得るベース12
によつて構成され、例えば２つの層、このフレームは１
またはそれ以上の金属ウール層、すなわち上層10および
下層11によつて被覆され、下層11は上層の密度の約２倍
の密度を有する。
金属ウールはベース12に固着された筒状辺縁部13によ
つて所定位置に維持されかつ２つの層10および11の合計
高さを越える高さを有する。辺縁部13はプレート６の外
縁を囲繞される。
冷却手段は容器の周辺部上に直列に配置されかつ、こ
の場合に、同一構成を有するそれらの３つがある。エン
ベロープ22内で熱ジヨイントとして役立つ他の流体21に
浸漬される有機流体が内部を流通するコイル20の形状を
使用することができる。流体21はエンベロープ22内に停
滞する。これはまた空気により作動する冷却装置にする
ことができる。
冷却流体は装置の構成によつて決定される。この場合
に好都合には空気が使用されることができる。停滞する
流体21は一般には溶融ナトリウムを遮断しかつそれと混
合する容器１の壁の場合に有害な影響を持たない共融の
NaKである。最後に、弁26は容器１を空にするために該
容器１の底部に取り付けられる。
第２図に示された第２実施例によれば、トラツプは全
体の流出方向において対称面を許容しかつ断面に対して
垂直な部分は矩形である。プレート6,7は交互に容器の
２つの対向壁28,29の一方および他方に固着される。冷
却流体は、各冷却モジユール23,24に関して、容器１と
カレンダ31との間に循環する例えば空気である。浄化さ
れたナトリウムは排出パイプ４によつてトラツプから直
接排出される。しかしながら、本発明の前記第２実施例
の作動および利点は同一でありかつ説明の残りは図面の
いずれかに適用することができる。その上、第１図およ
び第２図に示される冷却装置は同等でありかつ交換され
ることができる。
本発明による装置は幾つかの矛盾した要求間の好都合
な妥協を構成する。したがつて、多くのパラメータがコ
ールドトラツプの品質に影響を及ぼす。採用された配置
は前述された作動条件によつて正当化される。
まず、指摘されるのは、コールドトラツプを制御する
次式である。すなわち、 Ｖ＝Ｅ×（Ce−Ｃ）×Ｄで、 Ｅ＝（Ce−Cs）／（Ce−Ｃ）であり、Ｖはトラツプに
より固定される不純物の大量の流れを示す浄化率、Ｄは
トラツプ内を循環する液体金属の大量の流れ、Ceおよび
Csはトラツプの入口および出口での液体金属不純物濃度
そしてＣはトラツプのコールドポイントの温度での不純
物の溶解度である。Ｄがコールドトラツプと無関係であ
る条件に依存するので、それに作用することができる期
間は実際の浄化と最大浄化との間の比である効率Ｅであ
る。
３つのモジユール23,24,25が各々８℃づつ溶融ナトリ
ウムの温度を低下させることができる例が取れれる。浄
化処理の場合において、流量の入念な選択により、結晶
が現われる温度以下の20℃にトラツプのコールドポイン
トの温度を定着することができる。もし３つの冷却モジ
ユール23,24,25のすべてが、24℃の合計冷却を保証する
ように、作動されるならばトラツプに入るナトリウムの
４℃の冷却は不純物の結晶化の開始を引き起すのに十分
である。
したがつて、不純物の結晶化はモジユール23の中間高
さ線L23の近くで開始する。一部は第１図の左方部にあ
る矢印にしたがつて液体ナトリウムによつて横断される
プレート６および７に定着される。プレート６および７
の交番は各流体流がプレートの少なくとも幾つかを貫通
するのを保証する。その上、金属ウールの層10および11
は、不純物がすでに形成された結晶となり容易に接触す
るため、その保持能力を改善する乱流流出を形成し、こ
れは結晶の成長を助長する。
このように浄化された液体は徐々に温度を低下し続け
かつ新たな不純物を結晶化し続けそして次のプレート６
および７によつて集められる。この減少が規則的である
ならば、飽和および結晶化濃度は小さな温度にわたつて
ほぼ規則的に変化しそしてプレート６および７は同一構
造を有し、その汚れはほぼ均一であると推断されること
ができる。この特徴は狭くされた冷たい部分の局部的詰
り作用がコールドトラツプの耐用期間を制限する原因の
１つであるため非常に重要である。
装置の二次的作業は結晶化された汚染生成物の蓄積に
至る。その場合にその効率に明らかに反対の作用を有す
る幾つかの現象が現われる。
固たいクラスト30は金属ウール層10のほぼ全面にわた
つてかつプレート６および７の底部上のより小さい範囲
に形成する。それは、また考え得るナトリウム−水反応
の幾つかの生成物を移動させることにより保持する筒状
辺縁部13,14によつて維持される。またプレート６およ
び７のまわりに通すように液体ナトリウムの大部分を強
制する。このクラストが不浸透性バリヤを形成すると
き、ナトリウムは図面の右方部に現われている矢印にし
たがつて循環する（供給パイプ２に最も近いプレート６
が不純物が結晶化されない区域に配置されていると仮定
される）。
したがつて、液体金属のほとんどは結晶化の座である
固体面から間隔が置かれそしてプレート７に面する容器
の表面は冷却作業の効率を減じ易いナトリウムとの接触
はもはやない。しかしながら浄化は結晶によつて被覆さ
れるプレートの上下面に向う拡散により保証され続け
る。その上、辺縁部13,14の鋭い縁部、クラスト30の不
規則な面および流体の流れに与えられる非常に延長され
た通路は上述した現象を助長する流れの乱れを維持す
る。かかるコールドトラツプの効率は周期にわたつてほ
ぼ一定でありかつ均一に近い。
保守浄化状態下で、冷却モジュール23,24,25を別個に
使用することができる。新たなトラツプの作業を生じる
一定の期間の間中、まず、トラツプの底部に種晶を入れ
るように下方のモジユールの作動を引き起すことができ
る。次いで上方のモジユールの作業を引き起すことがで
き一方下方のモジユールの作業を停止する。かくして、
トラツプの重要な区域は等温でかつ種晶が入れられたま
まであり、それは１に近い効率の達成を可能にする。
予備段階は排出パイプ４の入口近くでかつ不純物の結
晶化を引き起すのに十分な多数の隣接する冷却モジユー
ルを作動してなる。モジユール24および25の作動は、前
述た例を使用して、16℃の温度降下を引き起す。不純物
のその濃度に対応するナトリウムの飽和温度がコールド
ポイントの温度を12℃だけ越えるように流量を調整する
とき、結晶はモジユール24の中間高さにおいて線L24の
下の表面上に発生する。L24の下に配置されたプレート
６および７はしたがつて結晶で種晶されそして作動は前
記種晶（シーデイング）が適当とみなされるまで続けら
れそして薄くかつほぼ連続するフイルムで層10および11
の金属ワイヤを被覆する。
次いで第２の段階はモジユールの下に配置されたプレ
ート６および７上の不純物の結晶化を引き起すために供
給パイプ２に近い適当な数の隣接する冷却モジユールを
作動してなる。モジユール23,24の作動およびモジユー
ル25の停止は16℃の全体の冷却を維持するが、それは結
晶化された不純物の発生開始をマークするモジユール23
の中間高さでの線L23である。モジユール25に面する区
域は等温になりそして前記作用の種晶は、それゆえ有用
にし続けるプレート６および７上の不純物の結晶の成長
を助長する。この第２段階の間中、効率は、種晶された
等温領域がコールドポイント温度において形成される範
囲まで、均一に等しい。プレート６および７のほぼ規則
的な汚れは、線L23の上方に配置されかつ装置の1/6を呈
するのみのプレートを除いて、期待されることができ
る。比較し得る装置がモジユラー冷却を持たないとき、
前記無効容積は全容積の半分またはそれ以上に等しい。
したがつて、この装置は簡単でかつ経済的な方法にお
いいて液体ナトリウム回路に発電所の耐用期間に供給さ
れる大容量コールドトラツプを付与する問題の解決を可
能にし、かつその効率はこの期間中ほぼ一定でありそし
て作動が保守浄化または浄化処理状態下であるかどうか
の結果として、変更された利用に役立つ。
等温領域における予め種晶されたプレートの存在は装
置の効率の増加を導く。最後に、プレート６および７の
互い違いの配置は、その汚れの間中の効率の変化の減少
に寄与するのとは別に、前記装置の耐用期間を著しく減
少しかつとくにそれに関連してかなり不確実になるコー
ルドトラツプの早期の詰まりの阻止を可能にする。した
がつて、この場合にトラツプを大きくし過ぎる必要はな
い。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるコールドトラツプの１実施例を示
す縦断面図、 第２図は本発明によるコールドトラツプの他の実施例を
示す縦断面図である。 図中、符号１は容器、２は供給パイプ、３は開口、４は
排出パイプ、５は密封端、6,7はプレート、10,11は液体
金属を透過し得るベース（層）、13,14は辺縁部、20は
コイル、21は停滞した流体、23,24,25は冷却モジユー
ル、26は弁、28,29は対向壁、31はカレンダである。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内部に濾過手段を備えた容器と、浄化され
    るべき液体金属を供給しかつ容器の入口と接続されるパ
    イプと、前記容器の出口と接続される浄化された金属を
    放出するためのパイプと、前記容器のまわりに配置され
    た冷却手段とからなる液体金属浄化用コールドトラップ
    において、 前記冷却手段は、前記容器のまわりに液体金属の流通方
    向に沿って複数に分割された領域のそれぞれに設けら
    れ、独立に作動して独立に作用する複数の冷却モジュー
    ルからなり、 前記濾過手段は、浄化されるべき液体金属の全体の流出
    方向に対して垂直に配置される、複数の金属ウールで裏
    打ちされた孔明きプレートからなり、 これらの孔明きプレートは互いに間隔が置かれかつすべ
    てのプレートの間にわたって液体金属が互い違いに流れ
    るように個々のプレート間に互い違いにされた凹所を有
    することを特徴とする液体金属浄化用コールドトラッ
    プ。
  2. 【請求項２】前記プレートは液体金属を透過し得る堅固
    なベースと、該ベースと接触する側がより密集している
    ２つの金属ウール層と、前記凹所のまわりのかつ２つの
    金属ウール層の全厚さより高い辺縁部とからなることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の液体金属浄化
    用コールドトラップ。
  3. 【請求項３】前記プレートは、交互に前記容器によって
    画成される周辺凹所を有する第１プレートと、中央凹所
    を有する第２プレートとからなることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項に記載の液体金属浄化用コールドトラ
    ップ。
  4. 【請求項４】浄化金属放出パイプは前記容器内に配置さ
    れ前記浄化金属は浄化されるべき金属の方向と反対方向
    に前記放出パイプを貫通し、かつ前記放出パイプは前記
    第２プレートの凹所に侵入しかつ前記第１プレートを支
    持することを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
    液体金属浄化用コールドトラップ。
  5. 【請求項５】前記プレートは、交互に前記容器の第１壁
    に近い凹所を有する第１プレートと、前記第１壁と反対
    の前記容器の第２壁に近い凹所を有する第２プレートと
    からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
    の液体金属浄化用コールドトラップ。
  6. 【請求項６】前記各冷却モジュールは、滞留した液体内
    に浸漬され、有機流体が内部を流通するコイルを有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の液体金
    属浄化用コールドトラップ。
  7. 【請求項７】前記各冷却モジュールは、前記容器を囲み
    かつ空気が内部を流通するカレンダを有することを特徴
    とする特許請求の範囲第１項に記載の液体金属浄化用コ
    ールドトラップ。
  8. 【請求項８】３つの冷却モジュールがあることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項に記載の液体金属浄化用コー
    ルドトラップ。
JP62225429A 1986-09-10 1987-09-10 液体金属浄化用コ―ルドトラップ Expired - Lifetime JP2522673B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8612657 1986-09-10
FR8612657A FR2603497B1 (fr) 1986-09-10 1986-09-10 Piege froid de purification des metaux liquides contenant des impuretes dissoutes

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JPS6372303A JPS6372303A (ja) 1988-04-02
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US (1) US4892653A (ja)
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FR (1) FR2603497B1 (ja)

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