JP3031858B2 - Ｎａ中の不純物分析装置及びこれを用いたＮａ中の不純物分析方法 - Google Patents
Ｎａ中の不純物分析装置及びこれを用いたＮａ中の不純物分析方法Info
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- JP3031858B2 JP3031858B2 JP8055611A JP5561196A JP3031858B2 JP 3031858 B2 JP3031858 B2 JP 3031858B2 JP 8055611 A JP8055611 A JP 8055611A JP 5561196 A JP5561196 A JP 5561196A JP 3031858 B2 JP3031858 B2 JP 3031858B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Na中の不純物分析
装置及びこれを用いたNa中の不純物分析方法に関するも
のである。
装置及びこれを用いたNa中の不純物分析方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】例えば高速増殖型の原子炉では、主冷却
材として熱伝達特性に優れた溶融Naが使用されている。
この溶融Naは蒸気発生器の伝熱管の壁面を介して水蒸気
と接しており、炉心で発生した熱エネルギを利用してタ
ービン駆動用の高温、高圧の過熱水蒸気を発生させてい
る。
材として熱伝達特性に優れた溶融Naが使用されている。
この溶融Naは蒸気発生器の伝熱管の壁面を介して水蒸気
と接しており、炉心で発生した熱エネルギを利用してタ
ービン駆動用の高温、高圧の過熱水蒸気を発生させてい
る。
【０００３】いうまでもなく、蒸気発生器において万一
水蒸気のリークが発生した場合には直ちにこれを検出す
る必要がある。このため従来から、Na中の水素を薄いニ
ッケル膜を介して透過させ、Na中の水素濃度を検出する
水素濃度計が使用されている。（機械工学便覧、C7-90
頁、1989年発行)
水蒸気のリークが発生した場合には直ちにこれを検出す
る必要がある。このため従来から、Na中の水素を薄いニ
ッケル膜を介して透過させ、Na中の水素濃度を検出する
水素濃度計が使用されている。（機械工学便覧、C7-90
頁、1989年発行)
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のNa中の水素濃度計は水素濃度のみを分析できるだ
けであり、Na中に含有されるその他の不純物濃度を分析
することはできなかった。これはNaと水素以外の不純物
とを完全に分離することができる手段が知られていなか
ったためである。本発明は上記した従来の課題を解決し
て、これまでごく微小量のため検出または分析が困難で
あったNa中の不純物をその濃度を高めることによって迅
速かつ正確に定量することができるとともに、Naの浄化
も可能にできるNa中の不純物分析装置及びこれを用いた
Na中の不純物分析方法を提供するためになされたもので
ある。
従来のNa中の水素濃度計は水素濃度のみを分析できるだ
けであり、Na中に含有されるその他の不純物濃度を分析
することはできなかった。これはNaと水素以外の不純物
とを完全に分離することができる手段が知られていなか
ったためである。本発明は上記した従来の課題を解決し
て、これまでごく微小量のため検出または分析が困難で
あったNa中の不純物をその濃度を高めることによって迅
速かつ正確に定量することができるとともに、Naの浄化
も可能にできるNa中の不純物分析装置及びこれを用いた
Na中の不純物分析方法を提供するためになされたもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明のNa中の不純物分析装置は、溶融Na
が導入される容器の内部に直流電圧が印加されたβ−ア
ルミナの隔壁を設置するとともに、この容器の上部空間
を不純物分析器に接続したことを特徴とするものであ
る。また本発明のNa中の不純物分析方法は、上記の容器
の内部に溶融Naを導入し、溶融Naに含有される不純物分
析を行なうことを特徴とするものである。
めになされた本発明のNa中の不純物分析装置は、溶融Na
が導入される容器の内部に直流電圧が印加されたβ−ア
ルミナの隔壁を設置するとともに、この容器の上部空間
を不純物分析器に接続したことを特徴とするものであ
る。また本発明のNa中の不純物分析方法は、上記の容器
の内部に溶融Naを導入し、溶融Naに含有される不純物分
析を行なうことを特徴とするものである。
【０００６】本発明のNa中の不純物分析装置は、溶融Na
を容器内に導入してβ−アルミナの隔壁に直流電圧を印
加すると、固体電解質であるβ−アルミナの隔壁を通じ
てNaイオンのみが移動し、その他の不純物成分は全て容
器の上部空間に残留する。そこでこの容器の上部空間の
不純物を不純物分析器に導けば、水素のみならずネオ
ン、ヘリウム、アルゴン、酸素、窒素等のその他の不純
物をも分析することができる。また、容器の内部に原子
炉の冷却材である溶融Naを導入し、溶融Naに含有される
核分裂生成物、腐食生成物、Naの同位体を濃縮し、濃縮
が終了したら残分を取り出し通常の方法で分析すること
によって不純物分析ができるだけでなく、β−アルミナ
の隔壁を通過したNaは非常に純度の高いものとなるの
で、本発明の装置はNaの浄化装置としての役割もなす。
を容器内に導入してβ−アルミナの隔壁に直流電圧を印
加すると、固体電解質であるβ−アルミナの隔壁を通じ
てNaイオンのみが移動し、その他の不純物成分は全て容
器の上部空間に残留する。そこでこの容器の上部空間の
不純物を不純物分析器に導けば、水素のみならずネオ
ン、ヘリウム、アルゴン、酸素、窒素等のその他の不純
物をも分析することができる。また、容器の内部に原子
炉の冷却材である溶融Naを導入し、溶融Naに含有される
核分裂生成物、腐食生成物、Naの同位体を濃縮し、濃縮
が終了したら残分を取り出し通常の方法で分析すること
によって不純物分析ができるだけでなく、β−アルミナ
の隔壁を通過したNaは非常に純度の高いものとなるの
で、本発明の装置はNaの浄化装置としての役割もなす。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態を示す。図１は本発明の不純物分析装置の第１の実施
の形態を示すもので、１は密閉された金属製の容器、２
はこの容器１の内部に設置されたβ−アルミナの隔壁で
あり、この図では管状の隔壁が使用されている。β−ア
ルミナは固体電解質であって、直流電源３により直流電
圧を印加すると、Naイオンのみを透過させることができ
る性質を持っている。容器１はヒータ４付きのオイルバ
ス５を備えており、原子炉の主冷却配管６から取り出さ
れたNaを約300 ℃に加熱し、容器１の内部で固化するこ
とを防止している。
態を示す。図１は本発明の不純物分析装置の第１の実施
の形態を示すもので、１は密閉された金属製の容器、２
はこの容器１の内部に設置されたβ−アルミナの隔壁で
あり、この図では管状の隔壁が使用されている。β−ア
ルミナは固体電解質であって、直流電源３により直流電
圧を印加すると、Naイオンのみを透過させることができ
る性質を持っている。容器１はヒータ４付きのオイルバ
ス５を備えており、原子炉の主冷却配管６から取り出さ
れたNaを約300 ℃に加熱し、容器１の内部で固化するこ
とを防止している。
【０００８】容器１の内部には、原子炉の主冷却配管６
からポンプ７により溶融Naが導入される構造となってお
り、容器１内のNaのレベルはレベル計８によって一定に
制御されている。直流電源３は、管状のβ−アルミナの
隔壁２の中心の電極10を負極とし、容器１を正極として
直流電圧を印加している。このようにβ−アルミナの隔
壁２に直流電圧を印加すると、容器１内のNaはイオン化
して固体電解質であるβ−アルミナの隔壁２の壁面を通
過し、隔壁２の内部に移動する。そこで隔壁２の内部を
Na回収タンク11に連結しておき、オーバーフローしたNa
をNa回収タンク11に回収したうえ、ポンプ12によって元
の主冷却配管６に戻す。
からポンプ７により溶融Naが導入される構造となってお
り、容器１内のNaのレベルはレベル計８によって一定に
制御されている。直流電源３は、管状のβ−アルミナの
隔壁２の中心の電極10を負極とし、容器１を正極として
直流電圧を印加している。このようにβ−アルミナの隔
壁２に直流電圧を印加すると、容器１内のNaはイオン化
して固体電解質であるβ−アルミナの隔壁２の壁面を通
過し、隔壁２の内部に移動する。そこで隔壁２の内部を
Na回収タンク11に連結しておき、オーバーフローしたNa
をNa回収タンク11に回収したうえ、ポンプ12によって元
の主冷却配管６に戻す。
【０００９】上記のように容器１内に導入されたNaはβ
−アルミナの隔壁２の内部に移動するが、Na中に含有さ
れている各種の不純物成分はβ−アルミナの壁面を通過
することはできず、容器１の上部空間13に溜まる。そこ
でこの上部空間13を不純物分析器14に接続し、ネオン、
ヘリウム、アルゴン、水素、酸素、窒素等の不純物分析
を行なう。なお、Naから分離されたこれらの不純物を分
析する不純物分析器14自体は、既存の装置を使用するこ
とができる。また15は容器１の上部空間13に標準不純物
を供給するための標準不純物タンクである。この標準不
純物は不純物分析器14のキャリブレーションのために使
用される。
−アルミナの隔壁２の内部に移動するが、Na中に含有さ
れている各種の不純物成分はβ−アルミナの壁面を通過
することはできず、容器１の上部空間13に溜まる。そこ
でこの上部空間13を不純物分析器14に接続し、ネオン、
ヘリウム、アルゴン、水素、酸素、窒素等の不純物分析
を行なう。なお、Naから分離されたこれらの不純物を分
析する不純物分析器14自体は、既存の装置を使用するこ
とができる。また15は容器１の上部空間13に標準不純物
を供給するための標準不純物タンクである。この標準不
純物は不純物分析器14のキャリブレーションのために使
用される。
【００１０】なお、例では容器１の底部にArガス気泡放
出手段16を設けてある。このArガス気泡放出手段16から
Naの内部にArガスを放出することにより、特にNa中から
のHeガスの分離速度が大きくなる利点がある。
出手段16を設けてある。このArガス気泡放出手段16から
Naの内部にArガスを放出することにより、特にNa中から
のHeガスの分離速度が大きくなる利点がある。
【００１１】この装置により原子炉の主冷却配管６を流
れるNaの不純物分析を行なうには、まず容器１及びNa回
収タンク11の内部の空気をN2不純物によりパージしたう
え、ポンプ７により主冷却配管６からNaを容器１内に導
入する。このNaの温度は約300 ℃であり、オイルバス４
によってこの温度は一定に保持される。
れるNaの不純物分析を行なうには、まず容器１及びNa回
収タンク11の内部の空気をN2不純物によりパージしたう
え、ポンプ７により主冷却配管６からNaを容器１内に導
入する。このNaの温度は約300 ℃であり、オイルバス４
によってこの温度は一定に保持される。
【００１２】容器１に導入されたNaは、イオン化されて
直流電圧が印加されたβ−アルミナの隔壁２の内部に移
動するが、Na以外の物質はβ−アルミナの壁面を通過す
ることはできず、容器１内に残留する。そこで容器１の
上部空間13の不純物を不純物分析器14により分析すれ
ば、Na中のネオン、ヘリウム、アルゴン、水素、酸素、
窒素等の不純物の含有量を検出することができる。Na中
の水素含有量が上昇した場合には、蒸気発生器の伝熱管
がリークしてNaに水蒸気が混入している可能性がある。
また本発明によればネオン、ヘリウム等の検出が可能で
あるため、２重管式の蒸気発生器において外管破損時の
漏洩ガスであるネオン、ヘリウム等の検出にも用いるこ
とができる。なお、β−アルミナの隔壁２の内部に移動
したNaは不純物を含まない純粋なNaであるので、Na回収
タンク11に回収したうえ、ポンプ12によって元の主冷却
配管６に戻せばよい。
直流電圧が印加されたβ−アルミナの隔壁２の内部に移
動するが、Na以外の物質はβ−アルミナの壁面を通過す
ることはできず、容器１内に残留する。そこで容器１の
上部空間13の不純物を不純物分析器14により分析すれ
ば、Na中のネオン、ヘリウム、アルゴン、水素、酸素、
窒素等の不純物の含有量を検出することができる。Na中
の水素含有量が上昇した場合には、蒸気発生器の伝熱管
がリークしてNaに水蒸気が混入している可能性がある。
また本発明によればネオン、ヘリウム等の検出が可能で
あるため、２重管式の蒸気発生器において外管破損時の
漏洩ガスであるネオン、ヘリウム等の検出にも用いるこ
とができる。なお、β−アルミナの隔壁２の内部に移動
したNaは不純物を含まない純粋なNaであるので、Na回収
タンク11に回収したうえ、ポンプ12によって元の主冷却
配管６に戻せばよい。
【００１３】この図１の装置は上記したNa中のネオン、
ヘリウム、アルゴン、水素、酸素、窒素等のガス状の不
純物の含有量を検出できるほか、原子炉の冷却材である
溶融Naに含有されるKr-85 、I-131 、Xe-133等のガス状
核分裂生成物や、Cs-137やSr-90 のような固体状核分裂
生成物、Mn-54 、Co-60 等の腐食生成物の分離・濃縮が
でき、分析が容易に行うこともできる。さらにNaの同位
体であるNa-24 等の同位体分離を行なうこともできる。
即ち、分析の容易化とNaの浄化ができる。
ヘリウム、アルゴン、水素、酸素、窒素等のガス状の不
純物の含有量を検出できるほか、原子炉の冷却材である
溶融Naに含有されるKr-85 、I-131 、Xe-133等のガス状
核分裂生成物や、Cs-137やSr-90 のような固体状核分裂
生成物、Mn-54 、Co-60 等の腐食生成物の分離・濃縮が
でき、分析が容易に行うこともできる。さらにNaの同位
体であるNa-24 等の同位体分離を行なうこともできる。
即ち、分析の容易化とNaの浄化ができる。
【００１４】図２は本発明の不純物分析装置の第２の実
施の形態を示すもので、グローブボックス20の内部に容
器21が設置されている。容器21の内部には絶縁シール材
30を備えたβ−アルミナの隔壁22が設けられ、ガスケッ
ト23付きの蓋24を開いてβ−アルミナの隔壁22の上に固
体Naを載せることができる。β−アルミナの隔壁22の下
面は溶融Na25により満たされており、容器21の一端から
オーバーフローできるようになっている。容器21はヒー
ター付きのオイルバス26により保温されている。27は直
流電源であり、β−アルミナの隔壁22の上下両面間に直
流電圧を印加している。なお、28は容器21の上部空間に
接続された不純物分析器である。
施の形態を示すもので、グローブボックス20の内部に容
器21が設置されている。容器21の内部には絶縁シール材
30を備えたβ−アルミナの隔壁22が設けられ、ガスケッ
ト23付きの蓋24を開いてβ−アルミナの隔壁22の上に固
体Naを載せることができる。β−アルミナの隔壁22の下
面は溶融Na25により満たされており、容器21の一端から
オーバーフローできるようになっている。容器21はヒー
ター付きのオイルバス26により保温されている。27は直
流電源であり、β−アルミナの隔壁22の上下両面間に直
流電圧を印加している。なお、28は容器21の上部空間に
接続された不純物分析器である。
【００１５】この図２の装置は、グローブボックス20内
で固体Naを容器21の内部に入れて直流電圧を印加する
と、Naイオンがβ−アルミナの隔壁22を通過して溶融Na
25側に移動し、不純物のみが容器21の内部に残留する。
そこで容器21内の雰囲気に含まれる不純物濃度を不純物
分析器28により分析すれば、固体Na中に含まれる物質の
分析が可能となる。
で固体Naを容器21の内部に入れて直流電圧を印加する
と、Naイオンがβ−アルミナの隔壁22を通過して溶融Na
25側に移動し、不純物のみが容器21の内部に残留する。
そこで容器21内の雰囲気に含まれる不純物濃度を不純物
分析器28により分析すれば、固体Na中に含まれる物質の
分析が可能となる。
【００１６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
Naイオンのみを通過させることができるβ−アルミナの
性質を利用して、Na中に含有される水素のみならず、そ
の他の不純物の濃度をも正確に分析することができるの
で、特に原子炉の蒸気発生器のリーク検出に利用するに
適したものである。また、β−アルミナを通過したNaは
非常に純度の高いものとなるため、Naの浄化も可能とな
る。
Naイオンのみを通過させることができるβ−アルミナの
性質を利用して、Na中に含有される水素のみならず、そ
の他の不純物の濃度をも正確に分析することができるの
で、特に原子炉の蒸気発生器のリーク検出に利用するに
適したものである。また、β−アルミナを通過したNaは
非常に純度の高いものとなるため、Naの浄化も可能とな
る。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。
１ 容器、２ β−アルミナの隔壁、３ 直流電源、４
ヒータ、５ オイルバス、６ 主冷却配管、７ ポン
プ、８ レベル計、10 電極、11 Na回収タンク、12
ポンプ、13 容器の上部空間、14 不純物分析器、15
標準不純物タンク、16 Arガス気泡放出手段、20 グロ
ーブボックス、21 容器、22 β−アルミナの隔壁、23
ガスケット、24 蓋、25 溶融Na、26 オイルバス、
27 直流電源、28 不純物分析器、30 絶縁シール材
ヒータ、５ オイルバス、６ 主冷却配管、７ ポン
プ、８ レベル計、10 電極、11 Na回収タンク、12
ポンプ、13 容器の上部空間、14 不純物分析器、15
標準不純物タンク、16 Arガス気泡放出手段、20 グロ
ーブボックス、21 容器、22 β−アルミナの隔壁、23
ガスケット、24 蓋、25 溶融Na、26 オイルバス、
27 直流電源、28 不純物分析器、30 絶縁シール材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 裕美 茨城県東茨城郡大洗町成田町4002番地 動力炉・核燃料開発事業団 大洗工学セ ンター内 (72)発明者 土本 知紀 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日本碍子株式会社内 (72)発明者 蔵島 吉彦 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日本碍子株式会社内 (72)発明者 岩田 克一 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日本碍子株式会社内 (72)発明者 高田 孝 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日本碍子株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−38344（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−84194（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−177200（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−153704（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−103246（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 1/10 G01N 1/28
Claims (7)
- 【請求項１】 溶融Naが導入される容器の内部に直流電
圧が印加されたβ−アルミナの隔壁を設置するととも
に、この容器の上部空間を不純物分析器に接続したこと
を特徴とするNa中の不純物分析装置。 - 【請求項２】 β−アルミナの隔壁を管状とし、その内
部をNa回収タンクに連結した請求項１記載のNa中の不純
物分析装置。 - 【請求項３】 容器の内部でのArガス気泡放出手段を設
けた請求項１または２記載のNa中の不純物分析装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の容器の内部に溶融Naを導
入し、溶融Naに含有される不純物分析を行なうことを特
徴とするNa中の不純物分析方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の容器の内部に原子炉の冷
却材である溶融Naを導入し、溶融Naに含有されるネオ
ン、ヘリウム、アルゴン、水素、酸素、窒素等の不純物
分析を行なうことを特徴とするNa中の不純物分析方法。 - 【請求項６】 請求項１記載の容器の内部に原子炉の冷
却材である溶融Naを導入し、溶融Naに含有される核分裂
生成物、腐食生成物、Naの同位体の不純物分析を行なう
ことを特徴とするNa中の不純物分析方法。 - 【請求項７】 請求項１記載の容器をグローブボックス
内に設置し、Naの固体を容器内に投入してNa中の不純物
を分析することを特徴とするNa中の不純物分析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8055611A JP3031858B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | Ｎａ中の不純物分析装置及びこれを用いたＮａ中の不純物分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8055611A JP3031858B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | Ｎａ中の不純物分析装置及びこれを用いたＮａ中の不純物分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243530A JPH09243530A (ja) | 1997-09-19 |
| JP3031858B2 true JP3031858B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=13003568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8055611A Expired - Fee Related JP3031858B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | Ｎａ中の不純物分析装置及びこれを用いたＮａ中の不純物分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3031858B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10636532B2 (en) * | 2016-05-20 | 2020-04-28 | Terrapower, Llc | Sodium cesium vapor trap system and method |
| CN207038182U (zh) | 2017-03-29 | 2018-02-23 | 泰拉能源有限责任公司 | 铯收集器 |
| CA3143290A1 (en) | 2019-08-23 | 2021-03-04 | Terrapower, Llc | Sodium vaporizer and method for use of sodium vaporizer |
-
1996
- 1996-03-13 JP JP8055611A patent/JP3031858B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09243530A (ja) | 1997-09-19 |
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|---|---|---|---|
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