JP2962669B2 - ナトリウム冷却型原子炉の腐食生成物除去装置 - Google Patents
ナトリウム冷却型原子炉の腐食生成物除去装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ナトリウム冷却型
原子炉の腐食生成物除去装置に係わり、特にニッケルお
よび永久磁石を備えた腐食生成物除去装置に関するもの
である。
原子炉の腐食生成物除去装置に係わり、特にニッケルお
よび永久磁石を備えた腐食生成物除去装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に採用されている高速増殖炉に
は、その冷却材として通常液体ナトリウムで代表される
アルカリ液体金属が用いられている。そしてこのような
液体金属冷却材は、図２にも示されているように、原子
炉容器１内の炉心部２で加熱された後、容器外に設けら
れた１次冷却系へと導かれ、中間熱交換器５および主循
環ポンプ６を経由し再び原子炉容器内へと戻され、循環
するように形成されている。
は、その冷却材として通常液体ナトリウムで代表される
アルカリ液体金属が用いられている。そしてこのような
液体金属冷却材は、図２にも示されているように、原子
炉容器１内の炉心部２で加熱された後、容器外に設けら
れた１次冷却系へと導かれ、中間熱交換器５および主循
環ポンプ６を経由し再び原子炉容器内へと戻され、循環
するように形成されている。
【０００３】この場合、炉心部２における燃料集合体
７、９の被覆管、制御棒８、中性子遮へい体１０および
炉内構造物１１は、通常ステンレス鋼で構成されている
のが普通であり、これらの構造材料が中性子の照射をう
けると、その構造材料に含まれている鉄、コバルト、ニ
ッケルなどが放射化され、マンガン−５４、コバルトー
６０、コバルトー５８などの放射性核種が多量に生成さ
れ、冷却材中に溶出して放射性腐食生成物となる。
７、９の被覆管、制御棒８、中性子遮へい体１０および
炉内構造物１１は、通常ステンレス鋼で構成されている
のが普通であり、これらの構造材料が中性子の照射をう
けると、その構造材料に含まれている鉄、コバルト、ニ
ッケルなどが放射化され、マンガン−５４、コバルトー
６０、コバルトー５８などの放射性核種が多量に生成さ
れ、冷却材中に溶出して放射性腐食生成物となる。
【０００４】冷却材に混入した放射性腐食生成物は、冷
却材の流れに従って１次冷却系各部へと運ばれ、この１
次冷却系の機器や配管の壁面に沈着する。機器・配管の
壁面に沈着した放射性腐食生成物から放射されるγ線
は、ポンプ、熱交換器、バルブ、流量計などの機器やこ
れらの機器に接続された配管の保守、補修などの作業に
影響を与える可能性がある。特に、マンガン−５４、コ
バルトー６０、コバルトー５８などは生成量も多く、半
減期も長いためにその影響について考慮する必要があ
る。
却材の流れに従って１次冷却系各部へと運ばれ、この１
次冷却系の機器や配管の壁面に沈着する。機器・配管の
壁面に沈着した放射性腐食生成物から放射されるγ線
は、ポンプ、熱交換器、バルブ、流量計などの機器やこ
れらの機器に接続された配管の保守、補修などの作業に
影響を与える可能性がある。特に、マンガン−５４、コ
バルトー６０、コバルトー５８などは生成量も多く、半
減期も長いためにその影響について考慮する必要があ
る。
【０００５】そこで、このような腐食生成物を除去する
ために、金属ニッケルが高温の液体金属ナトリウム中の
マンガン−５４、コバルトー６０などを効率よく捕獲す
る性質を有していることを利用した放射性腐食生成物捕
獲装置を原子炉容器１内に設置することが考えられてい
る。この一例として、例えば特開昭５３−９０６００号
公報に記載されているように放射性腐食生成物が沈着し
易いニッケルの捕獲材を冷却材の流路、例えば炉心部２
の出口、すなわち炉心部２の燃料集合体上方に複数配置
し、炉心から流出した冷却材を上記捕獲材に直接接触さ
せることによって、放射性核種を吸着するようにしてい
る。
ために、金属ニッケルが高温の液体金属ナトリウム中の
マンガン−５４、コバルトー６０などを効率よく捕獲す
る性質を有していることを利用した放射性腐食生成物捕
獲装置を原子炉容器１内に設置することが考えられてい
る。この一例として、例えば特開昭５３−９０６００号
公報に記載されているように放射性腐食生成物が沈着し
易いニッケルの捕獲材を冷却材の流路、例えば炉心部２
の出口、すなわち炉心部２の燃料集合体上方に複数配置
し、炉心から流出した冷却材を上記捕獲材に直接接触さ
せることによって、放射性核種を吸着するようにしてい
る。
【０００６】また、特公昭６３−４９７３３号公報に開
示されているように、前述した図２の一次冷却系の流路
とは別の流路を設け、そこに腐食生成物を磁気力で吸着
させる電磁フィルタを設置するものもある。さらに、特
開昭５６−１５０１４５号公報に記載されているように
ニッケルによりコーティングした永久磁石小片を充填し
た容器により、腐食生成物を吸着させるようにしたもの
もある。
示されているように、前述した図２の一次冷却系の流路
とは別の流路を設け、そこに腐食生成物を磁気力で吸着
させる電磁フィルタを設置するものもある。さらに、特
開昭５６−１５０１４５号公報に記載されているように
ニッケルによりコーティングした永久磁石小片を充填し
た容器により、腐食生成物を吸着させるようにしたもの
もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
腐食生成物除去装置においては次のような問題点があ
る。すなわち、ニッケルの捕獲材では、放射性腐食生成
物のうちのマンガン−５４に対しては、高い吸着効率を
示すが、コバルトー６０に対してはマンガン−５４に比
して吸着効率が低い（約１桁低い）。また、電磁フィル
タを用いたものでは、コバルトー６０、Ｆｅなどの強磁
性を示す腐食生成物の吸着効率は高いが、マンガン−５
４など磁性の弱いものに対しては吸着効率が低い。放射
性腐食生成物のコバルトー６０、マンガン−５４を同時
に効率的に除去するため、前述の２つの設備を設置する
のでは設備が複雑かつ大型化し、設備コストも大きく、
また運転操作およびメンテナンスにおいて多大な労力を
要する嫌いがある。
腐食生成物除去装置においては次のような問題点があ
る。すなわち、ニッケルの捕獲材では、放射性腐食生成
物のうちのマンガン−５４に対しては、高い吸着効率を
示すが、コバルトー６０に対してはマンガン−５４に比
して吸着効率が低い（約１桁低い）。また、電磁フィル
タを用いたものでは、コバルトー６０、Ｆｅなどの強磁
性を示す腐食生成物の吸着効率は高いが、マンガン−５
４など磁性の弱いものに対しては吸着効率が低い。放射
性腐食生成物のコバルトー６０、マンガン−５４を同時
に効率的に除去するため、前述の２つの設備を設置する
のでは設備が複雑かつ大型化し、設備コストも大きく、
また運転操作およびメンテナンスにおいて多大な労力を
要する嫌いがある。
【０００８】また、ニッケルによりコーティングした永
久磁石小片を充填した容器による除去装置では、磁石の
充填状態により磁石小片同志の接触および吸着により、
効果的な腐食生成物の吸着が行われない部分が生じ、や
はり吸着効率が低い問題があった。
久磁石小片を充填した容器による除去装置では、磁石の
充填状態により磁石小片同志の接触および吸着により、
効果的な腐食生成物の吸着が行われない部分が生じ、や
はり吸着効率が低い問題があった。
【０００９】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、装置を大型化することなく種々の
腐食生成物を効率よく除去することが可能なこの種ナト
リウム冷却型原子炉の腐食生成物除去装置を提供するに
ある。
目的とするところは、装置を大型化することなく種々の
腐食生成物を効率よく除去することが可能なこの種ナト
リウム冷却型原子炉の腐食生成物除去装置を提供するに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、原子
炉の１次冷却系内に配置され、かつニッケルを含む永久
磁石を備えているナトリウム冷却型原子炉の腐食生成物
除去装置において、前記永久磁石をほゞ同一形状に成形
するとともに、その表面にニッケルを被覆し、かつこの
ニッケル被覆された複数個の永久磁石を、磁石同志ある
いは非磁性体を介して整列させ、全体を一体化し、かつ
この一体化された永久磁石を、燃料集合体および中性子
遮へい体に組込むようにし所期の目的を達成するように
したものである。また、本発明は、原子炉の１次冷却系
内に配置され、かつニッケルを含む永久磁石を備えてい
るナトリウム冷却型原子炉の腐食生成物除去装置におい
て、前記永久磁石をほゞ同一形状に成形するとともに、
その表面にニッケルを被覆し、かつこのニッケル被覆さ
れた複数個の永久磁石を、磁石同志あるいは非磁性体を
介して同心円状に整列させ、全体を一体化し、かつこの
一体化された永久磁石を、中性子遮へい体のラッパ管内
に、中性子遮へい体の遮蔽金属に代えてはめ込み溶接固
着するようにしたものである。
炉の１次冷却系内に配置され、かつニッケルを含む永久
磁石を備えているナトリウム冷却型原子炉の腐食生成物
除去装置において、前記永久磁石をほゞ同一形状に成形
するとともに、その表面にニッケルを被覆し、かつこの
ニッケル被覆された複数個の永久磁石を、磁石同志ある
いは非磁性体を介して整列させ、全体を一体化し、かつ
この一体化された永久磁石を、燃料集合体および中性子
遮へい体に組込むようにし所期の目的を達成するように
したものである。また、本発明は、原子炉の１次冷却系
内に配置され、かつニッケルを含む永久磁石を備えてい
るナトリウム冷却型原子炉の腐食生成物除去装置におい
て、前記永久磁石をほゞ同一形状に成形するとともに、
その表面にニッケルを被覆し、かつこのニッケル被覆さ
れた複数個の永久磁石を、磁石同志あるいは非磁性体を
介して同心円状に整列させ、全体を一体化し、かつこの
一体化された永久磁石を、中性子遮へい体のラッパ管内
に、中性子遮へい体の遮蔽金属に代えてはめ込み溶接固
着するようにしたものである。
【００１１】すなわちこのように形成された腐食生成物
除去装置であると、整列され、かつ一体化された永久磁
石により、鉄、ニッケル、コバルトおよび酸化物のうち
強磁性を示すものはこの整列設置された永久磁石に効率
よく吸着され、したがって、コバルトー６０、コバルト
ー５８はこの磁気的吸着により一次冷却材中から除去さ
れる。一方、マンガンは強磁性を示さないが、金属ニッ
ケルに選択的に吸着されるため、マンガン−５４も充分
吸着除去される。
除去装置であると、整列され、かつ一体化された永久磁
石により、鉄、ニッケル、コバルトおよび酸化物のうち
強磁性を示すものはこの整列設置された永久磁石に効率
よく吸着され、したがって、コバルトー６０、コバルト
ー５８はこの磁気的吸着により一次冷却材中から除去さ
れる。一方、マンガンは強磁性を示さないが、金属ニッ
ケルに選択的に吸着されるため、マンガン−５４も充分
吸着除去される。
【００１２】さらに、この一体化された永久磁石が、中
性子遮へい体に組込まれていることから、特に場所もと
らず，すなわち装置の体格を増すことなく遮蔽効果をも
達成することができるのである。
性子遮へい体に組込まれていることから、特に場所もと
らず，すなわち装置の体格を増すことなく遮蔽効果をも
達成することができるのである。
【００１３】以上のことからこの腐食生成物除去装置で
あると、腐食生成物捕獲材が腐食生成物を磁力により吸
着する作用と金属に選択的に吸着する作用を同時に効率
よく起こすため、コバルトー６０、コバルトー５８、マ
ンガン−５４について確実にかつ、１つの装置によって
除去することができるのである。
あると、腐食生成物捕獲材が腐食生成物を磁力により吸
着する作用と金属に選択的に吸着する作用を同時に効率
よく起こすため、コバルトー６０、コバルトー５８、マ
ンガン−５４について確実にかつ、１つの装置によって
除去することができるのである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図１にはその腐食生成物除去装
置を備えた炉心部分が平面図で示されている。炉心部に
は、中心部の燃料集合体７、制御棒８、外周側近傍の部
分に配置されているブランケット燃料集合体９および最
外周部分に配置されている中性子遮へい体１０が設けら
れており、腐食生成物除去装置は、この燃料集合体７、
９および中性子遮へい体１０の位置に設置される。
発明を詳細に説明する。図１にはその腐食生成物除去装
置を備えた炉心部分が平面図で示されている。炉心部に
は、中心部の燃料集合体７、制御棒８、外周側近傍の部
分に配置されているブランケット燃料集合体９および最
外周部分に配置されている中性子遮へい体１０が設けら
れており、腐食生成物除去装置は、この燃料集合体７、
９および中性子遮へい体１０の位置に設置される。
【００１５】この腐食生成物除去装置は、特に次のよう
に形成されている。すなわち、ほゞ同一形状をなし、か
つニッケル被覆された複数個の永久磁石を非磁性体を介
して整列させその全体を一体化するようにして形成され
ている。
に形成されている。すなわち、ほゞ同一形状をなし、か
つニッケル被覆された複数個の永久磁石を非磁性体を介
して整列させその全体を一体化するようにして形成され
ている。
【００１６】そして、例えば中性子遮へい体１０への組
込みは、図１の枠内に示されているように組み込まれ
る。すなわち、通常の中性子遮へい体ではラッパ管１２
内に遮へい用金属（通常ステンレス鋼）が設置されてい
るが、本発明ではこの遮へい用金属の代わりに前述した
腐食生成物除去装置（例えばニッケル被覆された複数個
の棒状磁石を同心円状に配列して全体を一体化したも
の）を格納させ、この装置に腐食生成物を吸着させて除
去するとともに、遮へい機能も合わせ持つようになされ
ている。
込みは、図１の枠内に示されているように組み込まれ
る。すなわち、通常の中性子遮へい体ではラッパ管１２
内に遮へい用金属（通常ステンレス鋼）が設置されてい
るが、本発明ではこの遮へい用金属の代わりに前述した
腐食生成物除去装置（例えばニッケル被覆された複数個
の棒状磁石を同心円状に配列して全体を一体化したも
の）を格納させ、この装置に腐食生成物を吸着させて除
去するとともに、遮へい機能も合わせ持つようになされ
ている。
【００１７】なお、以上の説明および図１では磁石とし
て棒状磁石を用いた場合を例に説明してきたが、磁石形
状はこれに限定されることなく、種々の形状が考えられ
る。例えば図３の（ａ）に示すように、複数個の平板短
冊形磁石を整列させて一体に形成しても良いであろう
し、また、図３の（ｂ）に示すように、中空筒状の磁石
を整列させて一体に形成するようにしてもよいであろ
う。さらにこの図のようにこの一体化したものを２段重
ねるようにしてもよいであろう。
て棒状磁石を用いた場合を例に説明してきたが、磁石形
状はこれに限定されることなく、種々の形状が考えられ
る。例えば図３の（ａ）に示すように、複数個の平板短
冊形磁石を整列させて一体に形成しても良いであろう
し、また、図３の（ｂ）に示すように、中空筒状の磁石
を整列させて一体に形成するようにしてもよいであろ
う。さらにこの図のようにこの一体化したものを２段重
ねるようにしてもよいであろう。
【００１８】また、永久磁石の一体固定方法としては、
非磁性体であるオーステナイト鋼製支持金具を用いてネ
ジ止めなどにより固定する。なお、ラッパ管への固定に
関しては、図３の（ａ）を代表させて説明するが固定金
具２１とともに磁石全体をラッパ管にはめ込み溶接固定
する。
非磁性体であるオーステナイト鋼製支持金具を用いてネ
ジ止めなどにより固定する。なお、ラッパ管への固定に
関しては、図３の（ａ）を代表させて説明するが固定金
具２１とともに磁石全体をラッパ管にはめ込み溶接固定
する。
【００１９】
【００２０】なお、本実施例では、既存の燃料集合体構
造を使うことにより、熱流動、遮へい性能への影響を引
き起こさないことが可能である。またこのような磁石の
設置方法をとることにより、図１に示す中性子遮へい体
への適用範囲を拡げることができる。
造を使うことにより、熱流動、遮へい性能への影響を引
き起こさないことが可能である。またこのような磁石の
設置方法をとることにより、図１に示す中性子遮へい体
への適用範囲を拡げることができる。
【００２１】また他の実施例として図４に示されている
ように、本除去装置を上部、下部遮へい体１７、１８に
組み込むようにしてもよい。すなわち、ブランケット燃
料集合体（図１の９）の燃料要素１６の上にある遮へい
体１７をこの除去装置により形成するのである。上部遮
へい体を磁石で形成する場合の一例が、図５の（ａ）
（ｂ）に示されている。すなわち、鍔状の磁石を重ね合
わせたたり、あるいは棒状の磁石を周方向に積層したり
して形成するのである。
ように、本除去装置を上部、下部遮へい体１７、１８に
組み込むようにしてもよい。すなわち、ブランケット燃
料集合体（図１の９）の燃料要素１６の上にある遮へい
体１７をこの除去装置により形成するのである。上部遮
へい体を磁石で形成する場合の一例が、図５の（ａ）
（ｂ）に示されている。すなわち、鍔状の磁石を重ね合
わせたたり、あるいは棒状の磁石を周方向に積層したり
して形成するのである。
【００２２】通常放射性腐食生成物は炉心部出口すなわ
ち図４の上部出口１５から一次冷却系に流れてゆくの
で、上部遮へい体１７側に設置するのが腐食生成物除去
には効果的であると考えられるが、一次冷却系内を循環
するので、下部遮へい体でも除去効果はある。
ち図４の上部出口１５から一次冷却系に流れてゆくの
で、上部遮へい体１７側に設置するのが腐食生成物除去
には効果的であると考えられるが、一次冷却系内を循環
するので、下部遮へい体でも除去効果はある。
【００２３】上部遮へい体を磁石で形成する場合、遮へ
い性能への影響を考える必要があるが、遮へい性能は遮
へい体材質、密度、厚みおよび形状により決まるので、
磁石組込の場合にも形状を類似形とし必要な厚さおよび
長さを確保することで、遮へい性能を確保できる。
い性能への影響を考える必要があるが、遮へい性能は遮
へい体材質、密度、厚みおよび形状により決まるので、
磁石組込の場合にも形状を類似形とし必要な厚さおよび
長さを確保することで、遮へい性能を確保できる。
【００２４】
【００２５】又ここでは図示していないが、本発明の腐
食生成物除去装置は前述した炉心部への設置のみなら
ず、一次冷却系内または一次冷却系のバイパス流路を設
けて設置することも可能である。
食生成物除去装置は前述した炉心部への設置のみなら
ず、一次冷却系内または一次冷却系のバイパス流路を設
けて設置することも可能である。
【００２６】以上説明してきたようにこのように形成さ
れた腐食生成物除去装置であると、ニッケルが被覆さ
れ、かつ整列された永久磁石による腐食生成物除去装置
により、強磁性および反強磁性の腐食生成物であるＦ
ｅ、Ｃｏ、Ｍｎおよびこれらの放射性核種であるコバル
ト−６０、同５８、マンガン−５４などを効果的に除去
することができる。
れた腐食生成物除去装置であると、ニッケルが被覆さ
れ、かつ整列された永久磁石による腐食生成物除去装置
により、強磁性および反強磁性の腐食生成物であるＦ
ｅ、Ｃｏ、Ｍｎおよびこれらの放射性核種であるコバル
ト−６０、同５８、マンガン−５４などを効果的に除去
することができる。
【００２７】この結果、コンパクトで取扱いも簡単な腐
食生成物除去装置により、高速増殖炉の一次除去系ナト
リウム中の放射性腐食生成物を効果的に低減させ、機器
配管表面に沈着する放射性腐食生成物による線量当量率
も低減でき、延いては原子力施設の従事者の被爆線量当
量を低減することができる。
食生成物除去装置により、高速増殖炉の一次除去系ナト
リウム中の放射性腐食生成物を効果的に低減させ、機器
配管表面に沈着する放射性腐食生成物による線量当量率
も低減でき、延いては原子力施設の従事者の被爆線量当
量を低減することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、装置を大型化することなく種々の腐食生成物を効率
よく除去することが可能なこの種ナトリウム冷却型原子
炉の腐食生成物除去装置を得ることができる。
ば、装置を大型化することなく種々の腐食生成物を効率
よく除去することが可能なこの種ナトリウム冷却型原子
炉の腐食生成物除去装置を得ることができる。
【図１】本発明のナトリウム冷却型原子炉の腐食生成物
除去装置を備えた原子炉炉心部の平面および腐食生成物
除去装置の一部破断斜視図である。
除去装置を備えた原子炉炉心部の平面および腐食生成物
除去装置の一部破断斜視図である。
【図２】高速増殖炉の一次冷却系の概念説明図である。
【図３】本発明の中性子遮へい体組込磁石の形状説明図
である。
である。
【図４】磁石が組み込まれた燃料集合体の一部破断斜視
図である。
図である。
【図５】磁石の組み込み状態を示す側面図である。
１…原子炉容器、２…炉心部、３、４…一次冷却系配管
（高温部、低温部）、５…中間熱交換器、６…主循環ポ
ンプ、７…燃料集合体、８…制御棒、９…ブランケット
燃料集合体、１０…中性子遮へい体、１１…炉内構造
物、１２…ラッパ管、１３…永久磁石、１４…エントラ
ンスノズル、１５…上部出口、１６…燃料要素、１７…
上部遮へい体、１８…下部遮へい体、１９…磁石エレメ
ント、２０…支持金具、２１…固定金具、２２…多孔質
磁石、２３…被覆管、２４…スプリング。
（高温部、低温部）、５…中間熱交換器、６…主循環ポ
ンプ、７…燃料集合体、８…制御棒、９…ブランケット
燃料集合体、１０…中性子遮へい体、１１…炉内構造
物、１２…ラッパ管、１３…永久磁石、１４…エントラ
ンスノズル、１５…上部出口、１６…燃料要素、１７…
上部遮へい体、１８…下部遮へい体、１９…磁石エレメ
ント、２０…支持金具、２１…固定金具、２２…多孔質
磁石、２３…被覆管、２４…スプリング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 等 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 下屋敷 重広 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 電力・電機開発本部内 (56)参考文献 特開 昭55−43438（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−150145（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−147100（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−40957（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−49733（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G21C 19/31 G21D 1/02 G21F 9/06 571
Claims (2)
- 【請求項１】 原子炉の１次冷却系内に配置され、かつ
ニッケルを含む永久磁石を備えているナトリウム冷却型
原子炉の腐食生成物除去装置において、 前記永久磁石をほゞ同一形状に成形するとともに、その
表面にニッケルを被覆し、かつこのニッケル被覆された
複数個の永久磁石を、磁石同士若しくは非磁性体を介し
て整列させ、全体を一体化し、かつこの一体化された永
久磁石を、燃料集合体および中性子遮へい体に組込むよ
うにしたことを特徴とするナトリウム冷却型原子炉の腐
食生成物除去装置。 - 【請求項２】 原子炉の１次冷却系内に配置され、かつ
ニッケルを含む永久磁石を備えているナトリウム冷却型
原子炉の腐食生成物除去装置において、 前記永久磁石をほゞ同一形状に成形するとともに、その
表面にニッケルを被覆し、かつこのニッケル被覆された
複数個の永久磁石を、磁石同士若しくは非磁性体を介し
て同心円状に整列させ、全体を一体化し、かつこの一体
化された永久磁石を、中性子遮へい体のラッパ管内に、
中性子遮へい体の遮蔽金属に代えてはめ込み溶接固着す
るようにしたことを特徴とするナトリウム冷却型原子炉
の腐食生成物除去装置。
Priority Applications (1)
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| JP7338679A JP2962669B2 (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | ナトリウム冷却型原子炉の腐食生成物除去装置 |
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