JP5833461B2

JP5833461B2 - 液体金属浄化装置

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Publication number: JP5833461B2
Application number: JP2012020525A
Authority: JP
Inventors: 明紀田村; 高橋　志郎; 志郎高橋; 笹平　朗; 朗笹平
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: JP2013159792A

Description

本発明は、液体金属浄化装置に係り、特に、高速増殖炉に適用するのに好適な液体金属浄化装置に関する。

従来、冷却材として液体金属、例えば、液体ナトリウムを用いる高速増殖炉には、コールドトラップと呼ばれる液体金属浄化装置が備えられている（例えば、特開昭５８−３７１３９号公報参照）。この液体金属浄化装置は、液体ナトリウムに溶解している不純物を、液体ナトリウムの温度差による飽和溶解度の差を利用して析出させ、低温部に充填されたメッシュ（金網）およびエキスパンドメタル等のメッシュ充填物を有する不純物捕獲部で捕獲する（例えば、特開昭６２−１９１００２号公報および堀田雅夫監修、基礎高速炉工学編集委員会編「基礎高速炉工学」（日刊工業新聞社、１９９３年１０月２９日、ｐ６８−６９参照）。特開昭６２−１９１００２号公報に記載された液体金属浄化装置は、胴体内において断熱ガス層を冷却管が配置された環状の領域と不純物捕獲部の間に配置し、冷却管で冷却された液体ナトリウムを下方より不純物捕獲部に供給する。

特開２０１０−１９５９２号公報の図８に記載された液体金属浄化装置は、特開昭６２−１９１００２号公報と同様に、胴体内において断熱ガス層を冷却管が配置された環状の領域と不純物捕獲部の間に配置している。特開昭６２−１９１００２号公報の液体金属浄化装置では冷却された液体金属を下方より不純物捕獲部に供給しているのに対し、特開２０１０−１９５９２号公報の図８に記載された液体金属浄化装置では冷却された液体ナトリウムを不純物捕獲部の外面より中心に向かって供給している。液体ナトリウムを不純物捕獲部の外面より中心に向かって供給する場合は、特開昭６２−１９１００２号公報のように不純物捕獲部の下方より上方に向かって液値ナトリウムを供給する場合に比べて、液体ナトリウムの流入する面積が広くなるため、不純物捕獲部が捕獲した不純物により閉塞するまでに捕獲できる不純物量が増大する。結果的に、特開２０１０−１９５９２号公報の図８に記載された液体金属浄化装置は、特開昭６２−１９１００２号公報に記載された液体金属浄化装置よりも、不純物捕獲部が捕獲した不純物により閉塞されるまでの時間が長くなり、不純物捕獲部の再生処理（例えば、特開昭５８−３７１３９号公報参照）の頻度を低下することができる。

特開２０１０−１９５９２号公報の図８に記載された液体金属浄化装置の概略を以下に説明する。

この液体金属浄化装置は、容器である胴体内に、上部管板および下部管板を設置し、さらに、メッシュで構成された不純物捕獲部、複数の冷却管および断熱ガス層を配置している。胴体の中心部に配置されたナトリウム出口管が、胴体の上方より上部管板を貫通して下部管板に向かって伸びている。環状の不純物捕獲部が上部管板と下部管板の間に配置され、不純物捕獲部の中心に形成されたナトリウム通路がナトリウム出口管に連絡されている。環状の断熱ガス層が不純物捕獲部を取り囲んでいる。上部管板と下部管板に取り付けられた複数の冷却管が、断熱ガス層よりも外側で環状に配置される。ナトリウム入口管が、上部管板を貫通して上部管板と不純物捕獲部の上端の間まで伸びている。冷却ガス入口管が下部管板の下方に形成される下部プレナムに連絡され、冷却ガス出口管が上部管板の下方に形成される上部プレナムに連絡される。

被精製物である液体ナトリウムは、液体ナトリウム入口管から胴体内に流入して、冷却管が配置されて断熱ガス層よりも外側に形成される環状の冷却領域を通って流下する。一方、冷却ガスは、冷却ガス入り口管から下部プレナムに流入し、冷却管内を通って上昇する。冷却領域を下降する液体ナトリウムは、冷却管内を上昇する冷却ガスで冷却され、断熱ガス層と不純物捕獲部の外面の間に形成される領域を通って、不純物捕獲部に供給される。液体ナトリウムが不純物捕獲部の外面より中心に向かって流れる間で、液体ナトリウムに含まれた不純物が不純物捕獲部に捕獲される。不純物捕獲部で浄化された液体ナトリウムは、不純物捕獲部中心のナトリウム通路を経てナトリウム出口管に流出し、液体金属浄化装置外に導かれる。

特開２０１０−１９５９２号公報の図８に記載された液体金属浄化装置は、特開昭６２−１９１００２号公報に記載された液体金属浄化装置よりも不純物捕獲部が不純物により閉塞されるまでに要する時間は長くなる。この時間をもっと長くするために、新たな液体金属浄化装置が特開２０１０−１９５９２号公報の図１に提案されている。特開２０１０−１９５９２号公報の図１に記載された液体金属浄化装置は、液体ナトリウムが不純物捕獲部の外面より中心に向かって流れる、特開２０１０−１９５９２号公報の図８に記載された液体金属浄化装置において、不純物捕獲部を、半径方向において、外側領域および内側領域の二領域に分割し、外側領域のメッシュ充填物の密度を内側領域のメッシュ充填物の密度よりも小さくなるようにしている。このような構成により、不純物捕獲部の内側領域での不純物の捕獲量を増大させることができるため、特開２０１０−１９５９２号公報の図１に記載された液体金属浄化装置は、特開２０１０−１９５９２号公報の図８に記載された液体金属浄化装置よりも、不純物捕獲部における不純物の捕獲量を不純物捕獲部の半径方向においてより均一化することができる。

特開２０１０−１９５９２号公報の図１に記載された液体金属浄化装置は、不純物捕獲部の全体に亘って不純物を捕獲することができ、不純物捕獲部での不純物の捕獲により不純物捕獲部の外側と内側の差圧が設定圧力に達するまでの時間をさらに伸ばすことができる。このため、液体金属浄化装置の不純物捕獲部に対する再生処理の頻度も著しく低減される。

特開昭５８−３７１３９号公報特開昭６２−１９１００２号公報特開２０１０−１９５９２号公報

堀田雅夫監修、基礎高速炉工学編集委員会編「基礎高速炉工学」（日刊工業新聞社、１９９３年１０月２９日、ｐ６８−６９）

特開２０１０−１９５９２号公報の図１に記載された液体金属浄化装置は、上記したように優れた効果を発揮することができるが、不純物捕獲部を密度の異なるメッシュ充填物で構成する必要がある。このため、不純物捕獲部において密度の異なる複数種類のメッシュ充填領域を形成する必要がある。

本発明の目的は、不純物捕獲部の再生処理の頻度を低減でき、かつ製造が容易な液体金属浄化装置を提供することにある。

上記した目的を達成する本発明の特徴は、容器と、容器内に配置された不純物捕獲部と、不純物捕獲部を取り囲み、複数の冷却管が配置された冷却領域とを備え、
その不純物捕獲部は筒状体であってメッシュ充填物の密度が実質的に同じである複数のメッシュ充填物層を有し、第１の前記メッシュ充填物層が第２の前記メッシュ充填物層を取り囲んでおり、第１のメッシュ充填物層と第２のメッシュ充填物層の間に環状の液体金属通路が形成され、不純物捕獲部内での液体金属の流れ方向で上流に位置する第１のメッシュ充填物層に、この第１のメッシュ充填物層を容器の半径方向において貫通する複数の貫通液体金属通路を形成し、貫通液体金属通路を前記環状液体金属通路に連絡することにある。

第１のメッシュ充填物層を容器の半径方向において貫通する複数の貫通液体金属通路を形成しているので、第１のメッシュ充填物層が液体金属に含まれる不純物を捕獲して閉塞した場合において、貫通液体金属通路を通して液体金属を、環状液体金属通路に導いて第２のメッシュ充填物層に供給することができ、液体金属を第２のメッシュ充填物層で浄化することができる。このため、不純物捕獲部の液体金属入口と不純物捕獲部の液体金属出口の圧力差が設定圧力になるまでの時間をさらに伸ばすことができ、不純物捕獲部の再生処理の頻度を低減できる。また、複数のメッシュ充填物層におけるメッシュ充填物の密度が同じであるので、一種類のメッシュ充填物層を製作すればよく、液体金属浄化装置の製造が容易になる。

本発明によれば、液体金属浄化装置における不純物捕獲部の再生処理の頻度を低減でき、かつ液体金属浄化装置の製造が容易になる。

本発明の好適な一実施例である実施例１の液体金属浄化装置の縦断面図である。図１に示す液体金属浄化装置の不純物捕獲部の拡大縦断面図である。図２のIII−III矢視図である。不純物捕獲部におけるメッシュ充填材への不純物の付着分布を示す特性図である。本発明の他の実施例である実施例２の液体金属浄化装置における不純物捕獲部の拡大縦断面図である。図５のVI−VI矢視図である。

本発明の実施例を以下に説明する。

本発明の好適な一実施例である実施例１の液体金属浄化装置（コールドトラップ）を、図１、図２および図３を用いて説明する。本実施例の液体金属浄化装置１は、高速増殖炉プラントに適用される。すなわち、液体金属浄化装置１は、高速増殖炉プラントの、液体ナトリウム（液体金属）が流れる一次冷却系配管及び二次冷却系配管にそれぞれ接続される。

液体金属浄化装置１は、容器である胴体２、複数の冷却管５、下部プレナム６、上部プレナム７、不純物捕獲部８、断熱ガス層１６および冷却部２２を有する。上部管板３が胴体２内で上端部に配置されて胴体２の内面に取り付けられる。上部プレナム７が、上部管板３より上方で胴体２内に形成される。下部管板４が胴体２内で下端部に配置されて胴体２の内面に取り付けられる。下部プレナム６が、下部管板４より下方で胴体２内に形成される。

ナトリウム出口管１５が、胴体２の中心線上に配置されて上方より胴体２内に挿入され、上部プレナム７および上部管板３を貫通している。ナトリウム出口管１５は胴体２および上部管板３に取り付けられる。上部支持板１２および下部支持板１３が上部管板３と下部管板４の間に配置され、上部支持板１２はナトリウム出口管１５の下端に取り付けられる。下部支持板１３が上部支持板１２よりも下方に配置される。この下部支持板１３は、複数の支持棒（図示せず）によって上部支持板１２から吊り下げられている。

不純物捕獲部８が、上部管板３と下部管板４の間で胴体２の中央部に配置される。この不純物捕獲部８は上部支持板１２と下部支持板１３の間に配置され、不純物捕獲部８の下端が下部支持板１３で支持され、不純物捕獲部８の上端が上部支持板１２で支持される。不純物捕獲部８の中心にナトリウム通路２４が形成されており、このナトリウム通路２４はナトリウム出口管１５に連絡される。環状の断熱ガス層１６が、上部支持板１２に取り付けられて下部管板４に向かって伸びており、不純物捕獲部８の周囲を取り囲んでいる。環状のナトリウム通路２３が断熱ガス層１６の内面と不純物捕獲部８の外面の間に形成される。

複数の冷却管５が、断熱ガス層１６を取り囲んで環状に配置され、上部管板３および下部管板４に取り付けられている。胴体２内で断熱ガス層１６の外側に、断熱ガス層１６を取り囲む環状の冷却領域２２が形成される。上記した複数の冷却管５が、冷却領域２２に配置される。不純物捕獲部８、断熱ガス層１６および複数の冷却管５は、胴体２内で同心円状に配置されている。

胴体２に取り付けられたナトリウム入口管１４は、上部プレナム７を貫通して上部管板３に取り付けられ、冷却領域２２に連絡されている。冷却ガス入口管１７が、下部管板４よりも下方で胴体２に接続され、下部プレナム６に連絡される。冷却ガス出口管１８が、上部管板３よりも上方で胴体２に接続され、上部プレナム７に連絡される。

不純物捕獲部８の詳細な構成を、図２及び３を用いて説明する。不純物捕獲部８は、半径方向に同心円状に配置された筒状体である３つのメッシュ充填物層９Ａ，９Ｂ，９Ｃを有している。メッシュ充填物層９Ａ，９Ｂ，９Ｃは、それぞれの外径が異なっている。メッシュ充填物層９Ａ，９Ｂ，９Ｃのそれぞれにおけるメッシュ充填物の密度は同じである。メッシュ充填物層９Ａ，９Ｂ，９Ｃのそれぞれに充填されるメッシュ充填物は、メッシュ（金網）またはエキスパンドメタル等で形成される。エキスパンドメタルは、面方向に多数の切り込みを規則的に入れた金属板を板厚方向に引き伸ばしたものであり、メッシュと同様に、切り込み部分に規則性をもった空隙が形成される。

外径が最も大きいメッシュ充填物層９Ａが最も外側に配置され、外径が最も小さいメッシュ充填物層９Ｃが最も内側に配置され、これらの中間の外径を有するメッシュ充填物層９Ｂがメッシュ充填物層９Ａとメッシュ充填物層９Ｃの間に配置される。環状のナトリウム通路（環状液体金属通路）１１Ａがメッシュ充填物層９Ａの内面とこれに隣り合うメッシュ充填物層９Ｂの外面の間に形成される。環状のナトリウム通路（環状液体金属通路）１１Ｂがメッシュ充填物層９Ｂの内面とこれに隣り合うメッシュ充填物層９Ｃの外面の間に形成される。

流路断面が円形をしている複数のバイパス通路（貫通液体金属通路）１０Ａが、メッシュ充填物層９Ａに形成される。これらのバイパス通路１０Ａは、メッシュ充填物層９Ａを貫通して不純物捕獲部８の半径方向に伸びており、ナトリウム通路２３およびナトリウム通路１１Ａに連絡される。流路断面が円形をしている複数のバイパス通路１０Ｂが、メッシュ充填物層９Ｂに形成される。これらのバイパス通路１０Ｂは、メッシュ充填物層９Ｂを貫通して不純物捕獲部８の半径方向に伸びており、ナトリウム通路１１Ａおよびナトリウム通路１１Ｂに連絡される。バイパス通路１０Ａ，１０Ｂは不純物捕獲部８の軸方向に間隔を置いて配置され、バイパス通路１０Ａ，１０Ｂの流路断面積は同じである。しかしながら、バイパス通路１０Ｂの個数はバイパス通路１０Ａの個数よりも少なくなっている。各バイパス通路１０Ｂは、メッシュ充填物層９Ｂの軸方向及び周方向において、メッシュ充填物層９Ａに形成されたバイパス通路１０Ａの位置とずれている位置に配置されている。この結果、バイパス通路１０Ａとバイパス通路１０Ｂが、不純物捕獲部８の半径方向において、一直線に並ぶことを避けることができる。メッシュ充填物層９Ｃには、メッシュ充填物層９Ａ，９Ｂに形成されたバイパス通路が、形成されていない。

不純物捕獲部８における各メッシュ充填物層９に形成されるバイパス流路１０の数をＮとしたとき、各メッシュ充填物層９におけるそれぞれのバイパス流路１０の総流路面積Ｂは、式（１）で定義される。

Ｂ＝Ａ×Ｎ ……（１）
ここで、Ａはバイパス流路１０の流路断面積である。

不純物捕獲部８の半径方向における液体ナトリウムの流れ方向で下流側に位置するメッシュ充填物層９Ｂに形成された全バイパス流路１０Ｂの総流路面積ＢはＢ_２であり、その流れ方向で上流に位置するメッシュ充填物層９Ａに形成された全バイパス流路１０Ａの総流路面積ＢはＢ_１である。総流路面積Ｂ_１と総流路面積Ｂ_２の関係は、Ｂ_１＞Ｂ_２である。

高速増殖炉プラントの一次冷却系配管及び二次冷却系配管にそれぞれ接続された液体金属浄化装置１の液体ナトリウムを浄化する機能は同じであるので、一次冷却系配管に接続された液体金属浄化装置１を例に挙げて、液体金属浄化装置１による液体ナトリウムの浄化を説明する。一次冷却系配管は、炉心を内蔵する原子炉容器および中間熱交換器に接続されて、閉ループを形成する。二次冷却系配管は、中間熱交換器および蒸気発生器に接続されて閉ループを形成する。

冷却ガスが、液体金属浄化装置１において、冷却ガス入口管１７より胴体２内の下部プレナム６に供給され、冷却管５内に達する。また、一次冷却系配管内を流れる液体ナトリウムの一部が、ナトリウム入口管１４を通して液体金属浄化装置１の胴体２内に形成された冷却領域２２に流入される。冷却領域２２において液体ナトリウムは、冷却管５内を流れる冷却ガスによって冷却されて温度を低下させる。冷却管５内の冷却ガスは、冷却領域２２を下降する液体ナトリウムによって加熱されて温度が上昇し、冷却管５内を上昇して上部プレナム７内に達する。そして、この冷却ガスは、上部プレナム７から冷却ガス出口管１８に排出される。

温度が低下した液体ナトリウムは、冷却領域２２を下降し、下部管板４でその流れの向きが反転されてナトリウム通路２３へと導かれ、ナトリウム通路２３内を上昇する。ナトリウム通路２３内の大部分の液体ナトリウムは、不純物捕獲部８の外層部、すなわち、メッシュ充填物層９Ａの外周面からメッシュ充填物層９Ａ内に流入し、メッシュ充填物層９Ａ内を不純物捕獲部８の中心部に存在するナトリウム通路２４に向かって水平方向に流れる。メッシュ充填物層９Ａ内に流入した液体ナトリウムに含まれる不純物は、メッシュ充填物層９Ａを形成するメッシュ充填物に捕獲され、液体ナトリウムから除去される。メッシュ充填物層９Ａを通過した液体ナトリウムは、メッシュ充填物層９Ａと内側で、メッシュ充填物層９Ｂの間に形成されたナトリウム通路１１Ａに流出する。また、ナトリウム通路２３内に達した液体ナトリウムの一部は、複数のバイパス通路１０Ａを通ってナトリウム通路１１Ａに達する。メッシュ充填物層９Ａに形成されたバイパス通路１０Ａとメッシュ充填物層９Ｂに形成されたバイパス通路１１Ｂが、前述したように、不純物捕獲部８の半径方向において一直線に並んでいないので、メッシュ充填物層９Ａを通過した液体ナトリウムとバイパス通路１０Ａを通過した液体ナトリウムは、ナトリウム通路１１Ａ内で混合される。

ナトリウム通路１１Ａ内の液体ナトリウムの大部分は、メッシュ充填物層９Ｂの外周面からメッシュ充填物層９Ｂに流入し、メッシュ充填物層９Ｂ内を不純物捕獲部８の中心部に存在するナトリウム通路２４に向かって水平方向に流れる。ナトリウム通路１１Ａ内の残りの液体ナトリウムは、複数のバイパス通路１０Ｂに流入する。

バイパス通路１０Ａを通ってナトリウム通路１１Ａに流出した液体ナトリウムは、メッシュ充填物層９Ａを通過してナトリウム通路１１Ａに流出した液体ナトリウムよりも、不純物を多く含んでいる。メッシュ充填物層９Ｂ内を流れる液体ナトリウムに含まれた不純物は、メッシュ充填物層９Ｂを形成するメッシュ充填物に捕獲され、液体ナトリウムから除去される。

各バイパス通路１０Ｂを通過した液体ナトリウムおよびメッシュ充填物層９Ｂを通過した液体ナトリウムは、メッシュ充填物層９Ｂとメッシュ充填物層９Ｃの間に形成されたナトリウム通路１１Ｂに導かれる。ナトリウム通路１１Ｂ内の全ての液体ナトリウムは、メッシュ充填物層９Ｃ内に流入し、メッシュ充填物層９Ｃ内をナトリウム通路２４に向かって水平方向に流れる。メッシュ充填物層９Ｃ内を流れる液体ナトリウムに含まれた不純物は、メッシュ充填物層９Ｃを形成するメッシュ充填物に捕獲され、液体ナトリウムから除去される。メッシュ充填物層９Ｃを通過して不純物濃度が低下した液体ナトリウムは、ナトリウム通路２４に流出してナトリウム出口管１５を通り、高速増殖炉プラントの一次冷却系配管に戻される。

不純物捕獲部８内でメッシュ充填物に捕獲されてメッシュ充填物に付着する不純物の、不純物捕獲部８の半径方向における付着量分布を、図４に示す。図４に示されたメッシュ充填部入口は、不純物捕獲部８の外面、すなわち、メッシュ充填物層９Ａの外面である。図４に示す不純物の付着量分布は、発明者らの評価結果である。この評価結果によれば、液体ナトリウムに含まれる不純物は、液体ナトリウムの流れ方向での上流側、すなわち、不純物捕獲部８の外周面付近で多く析出することが分かる。したがって、本実施例では、ナトリウム通路２３から不純物捕獲部８に流入した液体ナトリウムに含まれる不純物は、不純物捕獲部８内で最も外側に位置するメッシュ充填物層９Ａで多く析出し始める。前記メカニズムにより、メッシュ充填物層内の不純物が析出し始めた領域で、更に、不純物の析出が促進されるので、不純物の析出が始まったメッシュ充填物層のメッシュ充填物は析出した不純物により目詰まりする。

しかしながら、本実施例の液体金属浄化装置１では、不純物捕獲部８に含まれるメッシュ充填物層９Ａ，９Ｂのそれぞれにバイパス通路１０Ａ，１０Ｂが形成されているので、析出した不純物によるメッシュ充填物層９Ａ，９Ｂ内のそれぞれのメッシュ充填物の目詰まりによって不純物捕獲部８内でナトリウム通路２４に向かう液体ナトリウムの流れが阻害されることはない。例えば、メッシュ充填物層９Ａが不純物の捕獲によってメッシュ充填物が存在する部分が閉塞して液体ナトリウムがメッシュ充填物層９Ａ内をナトリウム通路２４に向かって流れなくなっても、ナトリウム通路２３内の液体ナトリウムは、メッシュ充填物層９Ａに形成された複数のバイパス通路１０Ａを通ってナトリウム通路１１Ａに導かれ、メッシュ充填物層９Ａの下流に存在するメッシュ充填物層９Ｂに流入する。メッシュ充填物層９Ｂにおいて、不純物の析出により同様にメッシュ充填物が存在する部分が閉塞した場合には、ナトリウム通路１１Ａ内の液体ナトリウムは、メッシュ充填物層９Ｂに形成された複数のバイパス通路１０Ｂを通ってナトリウム通路１１Ｂに導かれ、メッシュ充填物層９Ｂの下流に存在するメッシュ充填物層９Ｃに流入する。

以上のように、本実施例の液体金属浄化装置１では、上流に存在するメッシュ充填物層（例えば、メッシュ充填物層９Ａ）が不純物の析出により目詰まりした場合には、このメッシュ充填物層の下流に位置する他のメッシュ充填物層（例えば、メッシュ充填物層９Ｂ）を不純物の捕獲に利用することができる。このため、外周面から中心部までを不純物の捕獲に利用できる不純物捕獲部８では、不純物の捕獲量を増加させることができ、不純物捕獲部８の外周面と中心部の差圧（具体的には、ナトリウム通路２３とナトリウム通路２４の圧力差）が設定圧力になるまでの時間をさらに伸ばすことができる。すなわち、不純物捕獲部８の寿命をさらに延ばすことができる。これにより、不純物捕獲部の再生処理の頻度を低減できる。

また、本実施例では、最上流に位置するメッシュ充填物層９Ａが析出した不純物によって完全に閉塞されない状態においても、ナトリウム通路２３内の液体ナトリウムの一部をバイパス通路１０Ａおよびナトリウム通路１１Ａを通して下流側に位置するメッシュ充填物層（例えば、メッシュ充填物層９Ｂ）に供給することができる。このため、メッシュ充填物層９Ａにおける不純物の捕獲を、下流側に位置するメッシュ充填物層９Ｂに分担させることができ、メッシュ充填物の充填密度が半径方向において同じである不純物捕獲部８においても、不純物捕獲部８での不純物の捕獲を半径方向においてより均一化することができる。このような不純物捕獲部８の半径方向における不純物捕獲の均一化も、不純物捕獲部の再生処理の頻度低減に貢献する。

本実施例は、メッシュ充填物層９Ａ，９Ｂ，９Ｃのそれぞれにおけるメッシュ充填物の密度が同じであるので、一種類のメッシュ充填物層を製作すればよく、液体金属浄化装置の製造が容易になる。

また、最下流側のメッシュ充填物層９Ｃにバイパス流路を形成していないので、不純物を含んだ液体ナトリウムは必ずメッシュ充填物層９Ｃ内を通過する。このため、液体ナトリウムに含まれる不純物は、メッシュ充填物層９Ｃで捕獲される。本実施例では、不純物捕獲部８において、メッシュ充填物層を通過しないでナトリウム通路２４に液体ナトリウムが排出されることを防ぐことができる。

さらに、本実施例では、不純物捕獲部８の半径方向における液体ナトリウムの流れ方向で上流に位置するメッシュ充填物層９Ａに形成された全バイパス流路１０Ａの総流路面積Ｂ_１がその下流に位置するメッシュ充填物層９Ｂに形成された全バイパス流路１０Ｂの総流路面積Ｂ_２よりも大きい（Ｂ_１＞Ｂ_２）ので、上流側に位置する全てのバイパス流路１０Ａが下流に位置する全てのバイパス流路１０Ｂよりも先に閉塞することが防止できる。このため、下流に位置するメッシュ充填物層９Ｂにおける不純物の捕獲が阻害されない。

本発明の他の実施例である実施例２の液体金属浄化装置を、図５および図６を用いて説明する。本実施例の液体金属浄化装置１Ａも、高速増殖炉プラントに適用される。

液体金属浄化装置１Ａは、液体金属浄化装置１において不純物捕獲部８を不純物捕獲部８Ａに替えた構成を有する。液体金属浄化装置１Ａの他の構成は、液体金属浄化装置１の構成と同じである。

液体金属浄化装置１Ａの不純物捕獲部８Ａは、液体金属浄化装置１の不純物捕獲部８と同様に、胴体２内において、環状の断熱ガス層１６の内側で上部管板３と下部管板４の間に配置されている。不純物捕獲部８Ａは、ナトリウム出口管１５に連絡されるナトリウム通路２４の周囲を取り囲んでいる。不純物捕獲部８Ａも、同心円状に配置されたメッシュ充填物層９Ａ，９Ｂ，９Ｃを有する。

不純物捕獲部８Ａは、不純物捕獲部８と異なり、流路断面が長方形の複数のバイパス通路２１Ａをメッシュ充填物層９Ａに、流路断面が長方形の複数のバイパス通路２１Ｂをメッシュ充填物層９Ｂにそれぞれ形成している。バイパス通路２１Ａおよび２１Ｂは、不純物捕獲部８Ａの軸方向に間隔を置いて配置されている。バイパス通路２１Ａおよび２１Ｂのそれぞれの流路断面積は同じであるが、バイパス通路２１Ｂの個数はバイパス通路２１Ａの個数よりも少なくなっている。バイパス通路２１Ａは、バイパス通路１０Ａと同様に、ナトリウム通路２３とナトリウム通路１１Ａを連絡している。バイパス通路２１Ｂは、バイパス通路１０Ｂと同様に、ナトリウム通路１１Ａとナトリウム通路１１Ｂを連絡している。

メッシュ充填物層９Ａにおいて、各バイパス通路２１Ａの上方で各バイパス通路２１Ａに面して支持部材２０がそれぞれ配置されている。平板状の支持部材２０はバイパス通路２１Ａの上面を確定している。メッシュ充填物層９Ｂにおいも、各バイパス通路２１Ｂの上方で各バイパス通路２１Ｂに面して支持部材２０がそれぞれ配置されている。支持部材２０はバイパス通路２１Ｂの上面を確定している。メッシュ充填物層９Ａ，９Ｂにおいて、メッシュ充填物が支持部材２０に保持される。各支持部材２０は、上部支持板１２および下部支持板１３に取り付けられて胴体２の軸方向に伸びる支持板（図示せず）に取り付けられる。メッシュ充填物層９Ｃには、バイパス通路が形成されていない。不純物捕獲部８Ａにおける液体ナトリウムに含まれる不純物の捕獲原理は実施例１の不純物捕獲部８におけるそれと同じであり、バイパス通路２１Ａおよび２１Ｂは、実施例１におけるバイパス通路１０Ａおよび１０Ｂと同じ機能を発揮する。

メッシュ充填物層９Ａ，９Ｂにそれぞれバイパス通路を形成し、メッシュ充填物層９Ａとメッシュ充填物層９Ｂの間にナトリウム通路１１Ａを形成し、メッシュ充填物層９Ｂとメッシュ充填物層９Ｃの間にナトリウム通路１１Ｂを形成している本実施例の液体金属浄化装置１Ａは、実施例で生じる各効果を得ることができる。

本実施例では、メッシュ充填物層に形成された各バイパス流路は、支持部材２０と支持部材２０の下方に存在する、メッシュ充填物層のメッシュ充填物によって構成される。このようなバイパス流路を有する不純物捕獲部８Ａは、貫通穴のバイパス通路を形成した不純物捕獲部８に比べて容易に製造することができ、製作コストを抑制できる。

１，１Ａ…液体金属浄化装置、２…胴体、３…上部管板、４…下部管板、５…冷却管、８，８Ａ…不純物捕獲部、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ…メッシュ充填物層、１０Ａ，１０Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ…バイパス通路、１１Ａ，１１Ｂ，２３，２４…ナトリウム通路、１４…ナトリウム入口管、１５…ナトリウム出口管、１６…断熱ガス層。

Claims

容器と、前記容器内に配置された不純物捕獲部と、前記不純物捕獲部を取り囲み、複数の冷却管が配置された冷却領域とを備え、
前記不純物捕獲部は筒状体であってメッシュ充填物の密度が実質的に同じである複数のメッシュ充填物層を有し、第１の前記メッシュ充填物層が第２の前記メッシュ充填物層を取り囲んでおり、前記第１のメッシュ充填物層と前記第２のメッシュ充填物層の間に第１環状液体金属通路が形成され、前記不純物捕獲部内での液体金属の流れ方向で上流に位置する前記第１のメッシュ充填物層に、この第１のメッシュ充填物層を前記容器の半径方向において貫通する複数の第１貫通液体金属通路を形成し、前記第１貫通液体金属通路を前記第１環状液体金属通路に連絡し、
前記不純物捕獲部は前記第２のメッシュ充填物層の内側に第３の前記メッシュ充填物層を配置しており、前記第２のメッシュ充填物層と前記第３のメッシュ充填物層の間に第２環状液体金属通路が形成され、前記不純物捕獲部内での液体金属の流れ方向で上流に位置する前記第２のメッシュ充填物層に、この第２のメッシュ充填物層を前記容器の半径方向において貫通する複数の第２貫通液体金属通路を形成し、前記第２貫通液体金属通路を前記第２環状液体金属通路に連絡し、前記複数の第２貫通液体金属通路の合計通路断面積が前記複数の第１貫通液体金属通路の合計通路断面積よりも小さいことを特徴とする液体金属浄化装置。
前記複数のメッシュ充填物層のうち最も下流側に位置する前記メッシュ充填物層には、前記貫通液体金属通路が形成されていない請求項１に記載の液体金属浄化装置。