JP2858589B2 - 液体金属純化装置の運転方法 - Google Patents
液体金属純化装置の運転方法Info
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- JP2858589B2 JP2858589B2 JP2304006A JP30400690A JP2858589B2 JP 2858589 B2 JP2858589 B2 JP 2858589B2 JP 2304006 A JP2304006 A JP 2304006A JP 30400690 A JP30400690 A JP 30400690A JP 2858589 B2 JP2858589 B2 JP 2858589B2
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- carrier gas
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，高速増殖炉の冷却材である液体金属（液体
ナトリウム）中の酸素を除去する液体金属純化装置の運
転方法に関するものである。
ナトリウム）中の酸素を除去する液体金属純化装置の運
転方法に関するものである。
（従来の技術） 液体金属（液体ナトリウム）中の酸素を除去する液体
金属純化装置の従来例を第２図により説明すると，
（１）が純化タンク，（２）が同純化タンク（１）内の
液体金属（液体ナトリウム），（11）が酸素イオン導電
性の固体電解質管，（12）が白金電極，（14）がキヤリ
ヤガス導入管，（15）がキヤリヤガス排出管，（20）が
電源であり，内部に白金電極（12）を封入して先端部を
閉じた酵素イオン導電性の固体電解質管（11）を液体金
属（２）中に設置し，キヤリヤガスをキヤリヤガス導入
管（14）から固体電解質管（11）内へ導入する一方，固
体電解質管（11）の液体金属（２）側にマイナスの電気
を，同固体電解質管（11）の白金電極（12）側にプラス
の電気を，それぞれ通電する。このとき、液体金属
（２）側の酸素が酸素イオンO2-になって，上記固体電
解質管（11）中を白金電極（12）側へ移動する。そして
白金電極（12）側で酸素イオンO2-が電子を電極に渡
し，酸素ガスになり，キヤリヤガス（例えばN2,不活性
ガス）中へ移行して，キヤリヤガスとともにキヤリヤガ
ス排出管（15）から固体電解質管（11）外へ排出され
る。
金属純化装置の従来例を第２図により説明すると，
（１）が純化タンク，（２）が同純化タンク（１）内の
液体金属（液体ナトリウム），（11）が酸素イオン導電
性の固体電解質管，（12）が白金電極，（14）がキヤリ
ヤガス導入管，（15）がキヤリヤガス排出管，（20）が
電源であり，内部に白金電極（12）を封入して先端部を
閉じた酵素イオン導電性の固体電解質管（11）を液体金
属（２）中に設置し，キヤリヤガスをキヤリヤガス導入
管（14）から固体電解質管（11）内へ導入する一方，固
体電解質管（11）の液体金属（２）側にマイナスの電気
を，同固体電解質管（11）の白金電極（12）側にプラス
の電気を，それぞれ通電する。このとき、液体金属
（２）側の酸素が酸素イオンO2-になって，上記固体電
解質管（11）中を白金電極（12）側へ移動する。そして
白金電極（12）側で酸素イオンO2-が電子を電極に渡
し，酸素ガスになり，キヤリヤガス（例えばN2,不活性
ガス）中へ移行して，キヤリヤガスとともにキヤリヤガ
ス排出管（15）から固体電解質管（11）外へ排出され
る。
なお液体金属中酸素分圧と固体電解質内側のキヤリヤ
ガス中酸素分圧とにより発生する後記電位を，電位液体
金属側と固体電解質内側の白金電極とに与えることによ
り，液体金属中の酸素をキヤリヤガス中へ移行させるこ
とができる。
ガス中酸素分圧とにより発生する後記電位を，電位液体
金属側と固体電解質内側の白金電極とに与えることによ
り，液体金属中の酸素をキヤリヤガス中へ移行させるこ
とができる。
但しE:電位（Ｖ）,R:基体定数,T:温度（Ｋ）,F:ファ
ラデー定数,Po2:液体金属中の酸素分圧,P′o2:キヤリヤ
ガス中の酸素分圧である。
ラデー定数,Po2:液体金属中の酸素分圧,P′o2:キヤリヤ
ガス中の酸素分圧である。
（発明が解決しようとする課題） 前記従来の液体金属純化装置の運転方法には，次の問
題があった。即ち，液体金属温度873゜K，液体金属中酸
素濃度10PPmは，液体金属中酸素分圧2.72×1041atmに相
当する。
題があった。即ち，液体金属温度873゜K，液体金属中酸
素濃度10PPmは，液体金属中酸素分圧2.72×1041atmに相
当する。
キヤリヤガスを純度99.99％の窒素，残りのガスを酸
素とすると，酸素分圧は,1×10-4atmになり，このとき
の電位Ｅは,1.73Vになる。従って白金電極側をプラスと
し，液体金属側をマイナスとして,1.73V以上の電圧を印
加しなければ，液体金属中の酸素除去を行えない。
素とすると，酸素分圧は,1×10-4atmになり，このとき
の電位Ｅは,1.73Vになる。従って白金電極側をプラスと
し，液体金属側をマイナスとして,1.73V以上の電圧を印
加しなければ，液体金属中の酸素除去を行えない。
この電圧を低くすることが，酸素の除去コストを低く
する上で重要である。またこの印加電圧が2Vを越える
と，固体電解質自身に電気分解の生じる恐れがあり，印
加電圧は低い程よい。
する上で重要である。またこの印加電圧が2Vを越える
と，固体電解質自身に電気分解の生じる恐れがあり，印
加電圧は低い程よい。
本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり，そ
の目的とする処は，酸素の除去コストを低減できる。ま
た固体電解質の電気分解等の劣化原因をなくすことがで
きる液体金属純化装置の運転方法を提供しようとする点
にある。
の目的とする処は，酸素の除去コストを低減できる。ま
た固体電解質の電気分解等の劣化原因をなくすことがで
きる液体金属純化装置の運転方法を提供しようとする点
にある。
（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、本発明は、電極を形成
した酸素イオン導電性の固体電解質管を液体金属中に配
置し、液体金属に負の電位を電極に正の電位を印加する
ことにより液体金属中の酸素を除去するに当たり、酸素
放出側のキャリアガスとして水素ガスを含むキャリアガ
スを流すことを特徴としている。
した酸素イオン導電性の固体電解質管を液体金属中に配
置し、液体金属に負の電位を電極に正の電位を印加する
ことにより液体金属中の酸素を除去するに当たり、酸素
放出側のキャリアガスとして水素ガスを含むキャリアガ
スを流すことを特徴としている。
（作用） 本発明は前記のように酸素イオン導電性固体電解質管
により液体金属中の酸素を除去する液体金属純化装置を
運転するに当たり，酸素放出側のキヤリアガスとして水
素ガスを含むキヤリアガスを流す。その場合，水素ガス
濃度を１％とすると，キヤリヤガス中の水素ガス濃度と
湿分（水分濃度）とから決まるキヤリヤガス中酸素分圧
が低くなって，液体金属中酸素をキヤリヤガス中へ移行
させるために必要な電位が低くなる。
により液体金属中の酸素を除去する液体金属純化装置を
運転するに当たり，酸素放出側のキヤリアガスとして水
素ガスを含むキヤリアガスを流す。その場合，水素ガス
濃度を１％とすると，キヤリヤガス中の水素ガス濃度と
湿分（水分濃度）とから決まるキヤリヤガス中酸素分圧
が低くなって，液体金属中酸素をキヤリヤガス中へ移行
させるために必要な電位が低くなる。
（実施例） 次に本発明の液体金属純化装置の構成例を第１図によ
り説明すると，（１）が純化タンク，（２）が同純化タ
ンク（１）内の液体金属（液体ナトリウム），（11）が
酸素イオン導電性の固体電解質管，（12）が白金電極，
（14）がキヤリヤガス導入管，（15）がキヤリヤガス排
出管，（20）が電源である。
り説明すると，（１）が純化タンク，（２）が同純化タ
ンク（１）内の液体金属（液体ナトリウム），（11）が
酸素イオン導電性の固体電解質管，（12）が白金電極，
（14）がキヤリヤガス導入管，（15）がキヤリヤガス排
出管，（20）が電源である。
次に前記第１図に示す液体金属純化装置の運転方法を
説明する。水素ガスを含むキヤリヤガスをキヤリヤガス
導入管（14）から固体電解質管（11）内へ導入する一
方，固体電解質管（11）の液体金属（２）側にマイナス
の電気を，同固体電解質管（11）の白金電極（12）側に
プラスの電気を，それぞれ通電する。このとき，液体金
属（２）側の酸素が酸素イオンO2-になって，上記固体
電解質管（11）中を白金電極（12）側へ移動する。そし
て白金電極（12）側で酸素イオンO2-が電子を電極に渡
し，酸素ガスになり，キヤリヤガス（例えばN2,不活性
ガス）中へ移行して，キヤリヤガスとともにキヤリヤガ
ス排出管（15）から固体電解質管（11）外へ排出され
る。
説明する。水素ガスを含むキヤリヤガスをキヤリヤガス
導入管（14）から固体電解質管（11）内へ導入する一
方，固体電解質管（11）の液体金属（２）側にマイナス
の電気を，同固体電解質管（11）の白金電極（12）側に
プラスの電気を，それぞれ通電する。このとき，液体金
属（２）側の酸素が酸素イオンO2-になって，上記固体
電解質管（11）中を白金電極（12）側へ移動する。そし
て白金電極（12）側で酸素イオンO2-が電子を電極に渡
し，酸素ガスになり，キヤリヤガス（例えばN2,不活性
ガス）中へ移行して，キヤリヤガスとともにキヤリヤガ
ス排出管（15）から固体電解質管（11）外へ排出され
る。
上記のように水素ガスを含むキヤリヤガスをキヤリヤ
ガス導入管（14）から固体電解質管（11）内へ導入する
場合，キヤリヤガス中の水素ガス濃度と湿分（水分濃
度）とからキヤリヤガス中酸素分圧が決まる。水素ガス
濃度を１％にした場合，水分濃度と酸素分圧とは，表１
に示す関係になる。なお表１のＡは水分濃度,Bは温度で
ある。
ガス導入管（14）から固体電解質管（11）内へ導入する
場合，キヤリヤガス中の水素ガス濃度と湿分（水分濃
度）とからキヤリヤガス中酸素分圧が決まる。水素ガス
濃度を１％にした場合，水分濃度と酸素分圧とは，表１
に示す関係になる。なお表１のＡは水分濃度,Bは温度で
ある。
即ち，水素１％を含む窒素ガスで，その中の湿分が10
0Vppm（露点で−40℃）のキヤリヤガスを流す場合，こ
のキヤリヤガス中の酸素分圧は,4.97×10-29atmにな
る。液体金属中の酸素濃度が10ppmのとき，その酸素分
圧は,2.72×10-41atmであるので，必要な電圧Ｅは,0.53
Vになり,0.53V以上の印加電圧により液体金属中の酸素
をキヤリヤガス中へ移行させることができる。
0Vppm（露点で−40℃）のキヤリヤガスを流す場合，こ
のキヤリヤガス中の酸素分圧は,4.97×10-29atmにな
る。液体金属中の酸素濃度が10ppmのとき，その酸素分
圧は,2.72×10-41atmであるので，必要な電圧Ｅは,0.53
Vになり,0.53V以上の印加電圧により液体金属中の酸素
をキヤリヤガス中へ移行させることができる。
なお原理的に水素濃度は何％でもよく，特に制限はな
い。但し水素は爆発の危険性があるので,4％以下の濃度
で使用することが望ましい。
い。但し水素は爆発の危険性があるので,4％以下の濃度
で使用することが望ましい。
（発明の効果） 本発明は前記のように電極を形成した酸素イオン導電
性の固体電解質管を液体金属中に配置し、液体金属に負
の電位を電極に正の電位を印加することにより液体金属
中の酸素を除去するに当たり、酸素放出側のキャリアガ
スとして水素ガスを含むキャリアガスを流す。その場
合、水素ガス濃度を１％にすると、キヤリヤガス中の水
素ガス濃度と湿分（水分濃度）とから決まるキヤリヤガ
ス中酸素分圧を低くできて，液体金属中酸素をキヤリヤ
ガス中へ移行させるために必要な電位を低くできるの
で，酸素の除去コストを低減できる。
性の固体電解質管を液体金属中に配置し、液体金属に負
の電位を電極に正の電位を印加することにより液体金属
中の酸素を除去するに当たり、酸素放出側のキャリアガ
スとして水素ガスを含むキャリアガスを流す。その場
合、水素ガス濃度を１％にすると、キヤリヤガス中の水
素ガス濃度と湿分（水分濃度）とから決まるキヤリヤガ
ス中酸素分圧を低くできて，液体金属中酸素をキヤリヤ
ガス中へ移行させるために必要な電位を低くできるの
で，酸素の除去コストを低減できる。
また固体電解質管に高電圧を印加する必要がなくて，
固体電解質の電気分解等の劣化原因をなくすことができ
る効果がある。
固体電解質の電気分解等の劣化原因をなくすことができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係わる液体金属純化装置の運転方法を
示す説明図，第２図は従来の液体金属純化装置の運転方
法を示す説明図である。 （１）……純化タンク，（２）……純化タンク（１）内
の液体金属（液体ナトリウム），（11）……酸素イオン
導電性の固体電解質管，（12）……白金電極，（14）…
…キヤリヤガス導入管，（15）……キヤリヤガス排出
管，（20）……電源。
示す説明図，第２図は従来の液体金属純化装置の運転方
法を示す説明図である。 （１）……純化タンク，（２）……純化タンク（１）内
の液体金属（液体ナトリウム），（11）……酸素イオン
導電性の固体電解質管，（12）……白金電極，（14）…
…キヤリヤガス導入管，（15）……キヤリヤガス排出
管，（20）……電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−101313（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−55512（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−46682（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G21C 9/30 G21F 9/06
Claims (1)
- 【請求項１】電極を形成した酸素イオン導電性の固体電
解質管を液体金属中に配置し、液体金属に負の電位を電
極に正の電位を印加することにより液体金属中の酸素を
除去するに当たり、酸素放出側のキャリアガスとして水
素ガスを含むキャリアガスを流すことを特徴とした液体
金属純化装置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2304006A JP2858589B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 液体金属純化装置の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2304006A JP2858589B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 液体金属純化装置の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04177200A JPH04177200A (ja) | 1992-06-24 |
| JP2858589B2 true JP2858589B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=17927929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2304006A Expired - Lifetime JP2858589B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 液体金属純化装置の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2858589B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4488658B2 (ja) * | 2001-08-13 | 2010-06-23 | 三井造船株式会社 | 液体金属中の溶解酸素濃度制御方法 |
-
1990
- 1990-11-13 JP JP2304006A patent/JP2858589B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04177200A (ja) | 1992-06-24 |
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