JPH01169400A - コールドトラップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明に、別個のトラップ領域を有する液体金属を浄化
するコールドトラップに関するものである。

より詳細には、本発明は、エンクロージャ、該エンクロ
ージャ内に浄化されるべき液体金属を導入するための供
給パイプ、エンクロージャ周部上Ｋｄ体金属を分配する
之めの分配器、浄化されるべき液体金属用の冷却領域ヲ
洋るためにエンクロージャの外部にかつ分配器の下流に
配＆される冷却手段、少なくとも１つの保持要素および
浄化済み板体金属？放出する几めの放出パイプを有する
溶液中に酸素および水素を含んでいる液体金［を浄化す
る之めのコールドトラップ。

高速中性子炉は、−次回路および二次回路の両方に、冷
却流体として液体ナトリウムを使用する。

運転の間中、ナトリウムは不純物、主として水素化およ
び酸化ナトリウムで満される。これらの汚染物質を、冷
却ＩＣよりそれらの可溶性を減じながらこれらの不純物
を制御するトラップに工って除去することが必要である
。

１９６７年１０月２０日付のフランス特許出願第１２５
，３１５号は給水加熱器−変換器全台んでいるエンクロ
ージャ、液体金桟の冷却を引き起丁友めの冷却手段およ
び不純物を保持するための保持要素に工って構成される
コールドトラップを丁でに開示している。冷却手段は容
器外部に位置決めされかつよどんでいる媒体を収容する
環状シェルおよび容器の側壁を取り囲んでいる冷却液を
循環させるためのパイプによって構成される。保持要素
はステンレス鋼ウールシリンダからなる。

この型の他のコールドトラップはまた、フランス特許出
願第２，０７０，９１９号から知られている。このコー
ルドトラップは環状壁間を画成する工うに容器内に配置
され７’Ｃ箇状パイプからなる。パイプ長の一部は該パ
イプの内外に流れている液体金属からの熱の伝達全制限
するように熱的に絶縁される。外部冷却手段は少なくと
も、熱的絶縁性質からなるパイプの長さに対応する領域
に延在する。

しかしながら、これら公知の成体金属浄化コールドトラ
ップにおいては、酸化物および水素化物が同時にトラッ
プされる。すなわち、裏張り要素内の同一位置において
トラップされる。

これは幾つかの欠点を導く。筐ず、コールドトラップの
容量は保持要素がまた酸化物および水素化物をトラップ
するため制限される。したがって保持要素は急激１ｃ遮
断されるかまたは閉基される。

トラップ容量の制限に関する他の理由は二次回路内の主
文る不純物である水素化物が裏張り内ＶＣかつそれゆえ
ナトリウム通路断面内にトラップされるという事実であ
る。それゆえ、発電所の寿命の間中数回裏張りｔ−変え
る必要がある。さらに、裏張り侵素を再生することが望
まれるとき、酸化物および水素化物が同一裏張り要素に
工つてトラップされる几め、これらを同時に処理するこ
とが必要である。

本発明は上述した欠点を除去する液体金属の浄化のため
のコールドトラップに関する。このコールドトラップは
トラップ容量を増大し刀為りまた酸化物および水素化物
の再生のためにこれらの別個の処理を可能にする。

本発明に工れば、この目的はコールドトラップが酸化物
および水素化物用の個別のトラップ領域を有するという
事実の結果として達成される。

より詳細ＶＣは、コールドトラップはトラップ領域内の
水素化物の結晶化に至る少なくともｌ０ＫＷ／ｍ”に等
しい熱量全放出する外部冷却手段と同じ高さで、エンク
ロージャ内に配置される水素化物付着構造を有する。

これらの付着構造はまた水素化物の核形成を促進する液
体余積の流れ内の乱流を導く。加えて、これらの構造は
、とくに外方スリーブの熱膨張の場合において、堆積の
機械的強度を補強する。

これらの特性の結果として、核形成動力学が酸化物の核
形成動力学より速い水素化物は付Ｎ構造が裏張り要素の
上流に位置決めされる区域においてエンクロージャの低
温壁上に堆積される。トラップの最も低い温健で等温に
保持されるこれらの要素は結果として水素化物により閉
塞されずかつその代りとして酸化物全トラップするのに
役立つ。

酸化物に関連するそれらの保持容量はしたがって増大さ
れる。それゆえ、２つの再生間のトラップの寿命はエリ
大きい。

さらに、本発明の好適な特徴によれば、コールドトラッ
プはその中に収容される不純物の処理の友めに互いに分
離されることができる２つの取外し可能な部分によって
構成される。第１の上流部は水素化物の付Ｎ１１４造を
収容し、−言下流部ハ酸化物がその中にトラップされる
裏張り要素を収容する。それゆえ、これらの不純物の各
々を別＠ＶＣ処理することができ、その結果それらの処
理が容易にされる。

本発明の他の特徴および利点は添付図面に関連して非限
定的な図示笑施例についての以下の説明音読むことによ
り推測されることができる。

第１図に示し友コールドトラップげ上方ベース４および
放出ま友げ抜取り導管７全伽え九下方ペース６にＬり密
封されるスリーブ２によって構成されるエンクロージャ
１力為らなる。このエンクロージャ１は浄化されるべき
液体金属全受容するのに役立つ。このため、導管８は分
配器１り０に浄化されるべきナトリウムを供給し、分配
器１０μその下方部にエンクロージャ局部へのナトリウ
ムの分配を可能にする開口を有する円環面（トーラス〕
の形状になっている。被浄化液体金ＰＡケ符号１２で総
括的に示される給水加熱器−交換器を最初に通過する。

交換器１２は複数の螺旋状に巻かれた管によって構成さ
れ、６管は中央通路または軸１８に接続される入口１６
およびコールドトラップから液体金属を放出する九めの
導管２２に接続される出口２０を有する。コールドトラ
ップを出る前に、浄化され７ｔ、液体金＠は螺旋管４を
通過する。

したがって、一方では流入金属の温度の低下をかつ他方
で流出ナトリウム金加熱するために前記釡禍の熱の一部
の回収上可能にする熱交換が存する。

升２６を備えたバイパス２４μ任意に中央通路から放出
導管２２への浄化済みす）　ＩＪウムの一部のｊ［接放
出を可能にする。

金属の流れ方向において、給水別熱器−父換器１２の下
流にげ、符号１８で総括的に示される冷却領域が設けら
れる。エンクロージャの外壁上には冷却モジュール３０
，３２．３４等が配ｔされる。こ力らのモジュールは、
例えば、流体が工どんでいるエンベロープ２２内の熱ジ
ヨイントとして役立つ他のよどんでいるかまたげ動かな
い流体内に浸漬される有機流体によって横断される符号
３６．３８．４０のごときコイルによって構成される。

また、モジュールは空気冷却装置にすることができる。

中央通路１８はスリーブ２の内壁により環状９間を画成
する。絶縁材料からなる層４２は複数の面の１つ、例え
ば通路１８の内面上に置かれる。

杷Ｎ層４２の作用は冷却領域２８に流入する汚染された
ナトリウムと通路１８内で上昇しながら流動する比較的
熱いナトリウムとの間の熱交換を阻止することである。

本発明によれば、冷却モジュール３０，３２゜３４等の
冷却流体の温度および流量は少なくとも１０ＫＷ／Ｉ！
ｌのスリーブ２と同等な高い熱流束を保証する工うな方
法において選ばれ、この熱流束はエンクロージャの低温
壁上の水素化物の核形成かつしたがって堆積の形成を引
き起す。この目的は給水加熱器−交換器の作用が通路１
８を絶縁材料で裏張りすることによりこの通路１８のレ
ベルに制限されるためすべてより容易１’（達成される
。

本発明によれば、付着構造４４は好ましくはエンクロー
ジャ１の内壁上に設けられる。これらの付着構造はエン
クロージャ１の筒状壁〃為ら一定の距離に困着されるリ
ングの形状である。これらのリングは、第４ａ図ないし
第４ｄ図に示されるごとく、種々の形状にすることがで
きる。第４ａ図において、リング４４ａｈエンクロージ
ヤの内側に折り曲げられた舌片４６を有している。第４
ｂ図において、リング４４ｂは開口４８を有している。

第４Ｃ図において、リング４４Ｃｆｌエンクロージヤの
内側に折り曲げられた舌片５０および前記エンクロージ
ャの外側に折り曲げられ几舌片５２を有している。最後
に、＠４ｄ図において、付着構造は、例えば金属ガーゼ
によって構成されるフィルム５４により接続される２り
のリング４４ｄによって構成される。これらすべての場
合において、付着構造の作用はナトリウム水素化物の核
形成全促進しかつとくにスリーブ２の熱膨張の場合にお
いて、形成され几堆槙の機械的強度ま７ｔは性質を保証
する乱流を発生することである。

冷却領域２８の下流ＶＣは、例えば釡檎裏張りに工っで
構成される少なくとも１つの環状保持要素５８が設けら
れる。該保持要素５８は、外部で熱交換がないという事
実を考慮して、等温領域であるトラップの下流領域に配
置される。各保持要素５８μ好ましくは流れ方向に増大
する密度の幾つかの層を有しかつ酸化ナトリウム（Ｎａ
　２０　）の保持またμ制（財）を可能にする。この酸
化ナトリウムはスリーブ２の低温壁で結晶化せずかつそ
の代りに等温領域においてフィルタ５８の裏張り上で結
晶化する。したがって、２つの不純物の核形成メカニズ
は同一であるけれども（すでに存在する結晶または金属
表面上の核形成でかつ液体ナトリウムにおいてではない
〕、酸化ナトリウムの結晶化は水素の拡散係が液体ナト
リウム中の酸素の拡散係数より高くかつ水素化物の核形
成動力学が酸化物の核形成動力学エリ速いためエリ長い
持続時間全必要とする。この差の結果は、冷却領域の下
流ＶＣ置かれた低温点の温度で等温である領域に裏張り
を有するのみであるコールドトラップにおける浄化メカ
ニズムの差である。

保持要素のトラップ容量を増大する几めに、保持要素５
８はスリーブ６ｏによって分離される幾つかの同中心保
持要素によって構成されることができる。

組立て７ランジ６４はコールドトラップの上流部の、下
流部からの分離を可能にし、上流部は水素化物用付着構
造４４により冷却領域を含んでおり、−言下流部は酸化
ナトリウムがその上で結晶化する金属裏張りｔ有する保
持要素５８を収容する。それゆえ、上流および下流部は
特別な再生処理に〃為けられることができる。

褐２図は第１図に示したコールドラップの構造的変形を
示す。第２図の構造的変形はコールドトラップが２つの
エンクロージャ、すなわち上流エンクロージャ１ａおよ
び下流エンクロージャ１ｂによって構成されることによ
り相違する。上流エンクロージャ１ａは第１図に関連し
て説明されたコールドトラップの上流部と同一要素、す
なわち分配器１０、該分配器１０の下流の給水加熱器−
交換器１２、冷却領域２８、絶縁体からなる層４４を有
する中央通路または輔１８、冷却モジュール３０．３２
．３４等、および付着構造４４を含んでいる。それゆえ
、これらの要素については再度説明しない。

下流部１ｂは、その構成および作動が第１図に関連して
説明された裏張り要素と同一である複数の裏張り要素５
８を本質的に含んでいる。さらにエンクロージャ１ｂは
該エンクロージャ１ｔ）Ｐ’９に浄化されるべき液体台
ＪＩＩ４を分配するためにその下方に向けられ九部分に
開口を備え交円環体によって構成される分配器１０ｔ）
’ｉ有している。中央通路６２ｂｎナトリウムを上昇さ
せる。この中央通路６２ｂｉ上流エンクロージヤの通路
６２ａｌＣ接続される。さらに、接続７ランジ６４ｂは
２つのエンクロージャ１ａおよび１ｂの相互接続を可能
にする。先行の実施例に関する限りでは、２つのエンク
ロージャは特別な処理にさらされる。

最後に、第３図は本発明によるコールドトラップの第３
実施例全示す。第２図の実施例におけるように、前記コ
ールドトラップは２つの別個のエンクロージャ、それぞ
れ上流エンクロージャにおよび下流エンクロージャ１ｄ
によって構成される。したしながら、これら２つのエン
クロージャは互いＶＣ直接接続されずかつその代りとし
て導管６８によって分離される。上流エンクロージャに
は第２図のエンクロージャ１ａと同一の要素を組み込ん
でおり、ここではそれらについて再度詳細には説明しな
い。同一方法において、エンクロージャ１ｄは第２図の
エンクロージャ１ｂと同−要”Ａｋ有している。しかし
ながら、エンクロージャ周部上へ液体戴属を分配するた
めの分配器はない。

そのう、ｔ、エンクロージャｔｃｈ抜Ｊｆ！り装置７Ｃ
（ｉ−かつエンクロージャ１ｄは抜取り装置７ｄを有し
ている。エンクロージャ１ｄの上方ペース１ｄは浄化済
み液体金鵡放出導管７０に接続され、該４菅７０は給水
加熱器−交換器１２に接続される。

バイパス２４ｄは給水加熱器−交換器を通過することな
く浄化済み金属の放出全可能にする。弁２６ｄは前記バ
イパスに嵌合される。

浄化されるべき熱い液体金！ｉＪ！ハエンクロージャに
に導入される以前に導管８ｄを通って給水加熱器−交換
器はエンクロージャにおよび１ｄの各々の外部にあるけ
れども、その作動引１図に関連して説明され比給水加熱
器−交換器の作動と同一である。

本発明ＶＣよるコールドトラップの結果として、蒸気発
生器内に連続して発生される水素のナトリウムとの結合
から生じる水素化ナトリウム（ＮａＨ）は絶縁され友方
法でかつまず保持要素５８の上流領域にトラップされる
。それゆえ、これらの保持要素の全体の容１はＮ　ａ　
２０およびソーダ（ＮａＯＨ）に保有されることができ
る。

さらに、２つの部分を分離することＶＣより、水素およ
びトリチウムはトラップの上流部ＶＣかつ酸化物は下流
部にトラップされるので、各不純物への特別な再生方法
を適用しかつそれゆえ水素化物および酸化物の破壊ＶＣ
関連づけられる問題を切り離すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断囲図、第２図は本
発明の第２実施例を示す部分断面図、第３図は本発明の
第３実施例を示す断面図、第４ａ図、第４ｂ図、第４Ｃ
図および第４ｄ図はそれぞれ本発明によるコールドトラ
ップの付着構造の変形例を示す概略図である。 図中、符号１にエンクロージャ、１ａ、１ｃμ第１タン
ク〔下流エンクロージャ〕、１ｅ＋、１ｄは第２タンク
（下流エンクロージャ、ｓａ供給パイプ、１０は分配器
、１２は給水加熱器−交換器、１８は中央通路、２２は
放出パイプ、２８に冷却領域、３０，３２，３４ｆｌ冷
却手段（冷却モジュール）、４２は熱絶縁体層、４４は
付着構造、４６．５０，５２は舌片、４８は開口、５４
は金槁ガーゼ、５８は保持要素、６２ｂは中央通路、７
０μ戻り導管（放出導管〕である。 （フ　　　　　　　　　　　　　　−Ｃコ”６　　　　
　　　　　　−２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）液体金属循環エンクロージヤ、該エンクロージヤ
   内に浄化されるべき液体金属を導入するための供給パイ
   プ、エンクロージヤ周部上に液体金属を分配するための
   分配器、液体金属の放出のために該金属の降下環状領域
   と中央上昇領域との間にヘアピン状通路を画成する中央
   通路、浄化されるべき液体金属用の冷却領域を作るため
   に前記エンクロージヤの外部にかつ前記分配器の下流に
   配置される冷却手段、該冷却手段の下流の少なくとも１
   つの保持要素および浄化済み液体金属を放出するため放
   出パイプからなる溶液中に酸素および水素を含んでいる
   液体金属を浄化するコールドトラップにおいて、水素化
   物の付着用構造および前記通路の壁に置かれる熱絶縁体
   層からなり、前記付着構造が前記エンクロージヤ円にか
   つ外部冷却手段と同じ高さに位置され、そして前記絶縁
   体層が前記通路の壁上の熱交換を制限する作用を有する
   ことを特徴とするコールドトラップ。 （２）前記冷却手段は互いに独立して作動されることが
   できる幾つかの冷却モジュールによつて構成されること
   を特徴とする請求項１に記載のコールドトラップ。 （８）前記エンクロージヤが被浄化液体金属の通路を許
   容する接続パイプによつて相互に接続される第１および
   第２タンクによつて構成され、前記第１タンクが前記液
   体金属分配、および前記冷却手段を収容し、前記第２タ
   ンクが前記保持要素を収容することを特徴とする請求項
   ２に記載のコールドトラップ。 （４）前記第２のタンクは被浄化液体金属がそれにより
   前記接続パイプに戻る中央通路を有することを特徴とす
   る請求項３に記載のコールドトラップ。 （６）前記第２タンクが戻りパイプを有し、該戻りパイ
   プにより金属が前記第２タンクから出て行きかつ給水加
   熱器−交換器に戻ることを特徴とする請求項３に記載の
   コールドトラップ。 （６）前記付着構造が前記エンクロージヤの内部に困着
   されかつ前記エンクロージヤの壁から間隔が置かれるリ
   ングによつて構成されることを特徴とする請求項３に記
   載のコールドトラップ。 （７）前記リングが少なくとも該リングの一側から突出
   する舌片を有することを特徴とする請求項６に記載のコ
   ールドトラップ。 （８）前記リングが乱流を発生するための開口を有する
   ことを特徴とする請求項６に記載のコールドトラップ。 （９）前記リングが少なくとも部分的に金属ガーゼによ
   つて構成されることを特徴とする請求項６に記載のコー
   ルドトラップ。