JPH02241506A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は例えば液体金属ナトリウム中の不純物を捕獲す
るためのコールドトラップに関する。

（従来の技術） たとえば液体金属冷却型高速増殖炉の冷却材に使用され
る液体金属ナトリウム（以下、ナトリウムと記す）はコ
ールドトラップによって不純物が除去され精製される。

コールドトラップはす（−リウム中の不純物をその飽和
溶解度の差を利用して低温部に配置されたメツシュ状不
純物捕獲部で捕獲するものである。

従来のコールドトラップはたとえば第２図に示したよう
な構造になっている。すなわち、第２図申付号１は両端
が閉塞された外胴を示しており、この外Ｗ４１内に取着
板２によって吊下げられたメツシュ状不純物捕獲部３が
設けられ、この不純物捕獲部３を包囲して断熱ガス層４
が設けられ、また、この断熱ガス層４の外側に冷却部５
が設けられたものからなっている。さらに、外１５１１
の上部側面にはナトリウムの入口ノズル６が、上端にナ
トリウムの出口ノズル７が設けられている。また、断熱
ガス層４と外胴１の上端とを連通して均圧管８が接続れ
ている。なお、図中符号９はガス溜り、１０はナトリウ
ムを示している。

ここで、不純物を含んだナトリウム（Ｎａ　）は入口ノ
ズル６から外胴１内に流入し、断熱ガス層４の外側から
流下し、不純物捕獲部３へ下方から流れ込む。不純物捕
獲部３でナトリウム中の不純物は除去され、出口ノズル
７から精製されたナトリウムが流出する。

しかして、不純物捕獲部（低温領域）３と、この捕獲部
３より、高温のナトリウムを冷却する冷却部５などとの
熱交換を防止して不純物捕獲部３の温度を一様にしてい
る。

断熱ガス層４は二重壁を何し上下端が閉塞された気密構
造の筒体の間隙部にアルゴンガスまたは窒素ガスを封入
したものであり、運転条件によっては断熱ガス層４の内
外壁に温度差が生じその熱膨張により熱応力が発生する
ため、構造健全性の観点から運転上の制約があるなどの
欠点がある。

（発明が解決しようとする課題） このような欠点を除去するためにたとえば、特公昭６１
−３５８８２号公報および実公昭６１−１０７２３号公
報に断熱ガス層の構造改良が提供されている。しかしな
がら、いずれも二重壁構造の断熱層を必要とするため、
断熱ガス層を設置するための構造の複雑さと以下に示す
伝熱上の課題があった。すなわち、第２図を参照して説
明すれば冷却部５を流下する不純物を含むナトリウムと
不純物捕獲部（低温部）３との間に断熱ガス層４がある
ために相互の熱交換が抑制され、冷却部５を流下する不
純物を含むナトリウムを所定の温度までに冷却するとそ
の必要伝熱面積が大きくなる。

そのため、外胴１と断熱ガス層４との間に多数の伝熱管
を配設する必要があった。

つまり、構造上、伝熱管は断熱ガス層を除去し、冷却部
５と不純物捕獲部（低温部）３との熱交換を行い、冷却
負荷を軽減したいが、捕獲性能上は不純物捕獲部（低温
部〉３の温度上昇を抑制するために断熱ガス層を設置せ
ざるを得ない課題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、捕
獲性能上の機能を低下させることなく、断熱ガス層を設
置することを要しない構造上簡素でかつ必要冷却容量の
小さなコールドトラップを提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上部に不純物液体を流入する入口ノズルを有し
外側に冷却部が設けられかつ上下両端が閉塞された外胴
と、この外側向に前記不純物液体の流、下流路を存して
設けられ上部にＭ製された液体を流出する出口ノズルを
有しかつ下端が開口した内胴と、この内胴内面との間に
エコノマイザ部を有して設けられかつ上端が閉塞し下端
が開口した仕切り廁と、前記内胴内に設けられた不純物
捕獲部と、この不純物捕獲部と前記仕切り胴内面との間
に設けられかつエコノマイザ部と連通ずるダウンカマ部
と、前記不純物捕獲部内のほぼ中心軸線上に設けられた
多孔管とを具備したことを特徴とする。

（作　用） 不純物を含んだナトリウムは人口ノズルから外用内へ流
入する。外胴の内面には冷却部で所定温度に冷却された
流下流路が形成されており、この流下流路を入口ノズル
から流入したナトリウムが冷却されながら流下する。流
下流路を流れたナトリウムの一部は直接不純物捕獲部へ
流入し、他のすトリウムは多孔管を通して不純物捕獲部
へ流入する。不純物捕獲部でナトリウム中の不純物が除
去されて不純物ナトリウムは精製される。精製されたナ
トリウムはダウンカマ部からエコノマイザ“部を流れて
出口ノズルから流出する。ここで、流下流路を流下する
不純物ナトリウムは冷却部の温度とエコノマイザ部を流
れるｒｉ製ナナトリウム温度とによって熱交換され不純
物捕獲部で不純物が除去され易い所定の温度に保たれる
。つまり、不純物を含んだ冷却する必要がおるナトリウ
ムと不純物が除去された精製ナトリウムとが内胴を介し
て熱交換される。したがって、不純物を含んだナトリウ
ム同志の熱交換がないため、不純物捕獲部へ流入するま
での温度上昇がなく、その捕獲部の上方まで有効に活用
できる。

（実施例） 第１図を参照しながら本発明に係るコールド］・ラップ
の一実施例を説明する。

第１図生得号１１は上部に不純物ナトリウムを流入する
入口ノズル１２と外側に冷却部１３とを有し、上下両端
が鏡板１４．１５で閉塞された外胴を示している。この
外ＷＡｉ内には入口ノズル１２から不純物ナトリウムが
流入し冷却部１３で冷却しながら流下する不純物液体の
流下流路１６を有するような間隙を存して内胴１７が設
けられている。、内用１７は上端が端板１８で閉塞し、
下端が開口している。端板１８には精製されたナトリウ
ムを流出するための出口ノズル１９が接続しており、出
口ノズル１９は上部鏡板１４にその側面が接続され、そ
のノズル１９の上部は鏡板１４より突出している。内胴
１７内にはこの内胴１７の内面との間にエコノマイザ部
２０が形成されるようにして上端が端板２１で閉塞され
、下端が開口した仕切り胴２２が設けられている。仕切
り胴２２内には仕切りＷ４２２の内面との間にダウンカ
マ部２３を有するようにして不純物捕獲部２４が設けら
れている。この不純物捕獲部２４の下部は内１１ｉ１１
７の下部内面まで充填されるようにして設けられている
。

不純物捕獲部２４内のほぼ中心軸線上には多孔管２５が
設けられており、この多孔管２５から不純物ナトリウム
を不純物捕獲部２４へ流入するようにしている。冷却部
１３は冷却ジ（・ケラトが取着され、この冷却ジャケッ
ト内に白矢印で示したように冷媒が下方から上方へ向け
て流れ、入口ノズル１２から外！￥４１１内に流入した
不純物ナトリウムを所定温度に維持するようになってい
る。

入口ノズル１２から流入した不純物を含む高温ナトリウ
ムは流下流路１６を流下する間に外胴１１の外側に設け
られた冷却部１３および内層１７を介してエコノマイザ
部２０を上昇する不純物捕獲部２４を通過し、不純物が
除去された低温のナトリウムと熱交換を行い所定の温度
まで冷却される。所定の温度まで冷却された不純物を含
む入口すトリウムは、一部は内Ｗ４１７の下端部で矢印
で示したように方向を転向し、内胴１７の下端を閉塞し
て設置された不純物捕獲部２４を通過する。この捕獲部
２４でナトリウム中の不純物が除去された後、前記エコ
ノマイザ部２０を上昇し、前述の如く流下流路１６を流
下するナトリウムと熱交換を行い、温度を回復した後、
出口ノズル１９を通過し系統のへ戻される。初期は上記
流下流路１６を経由して外胴１１内のナトリウムは不純
物捕獲部２４を通過するが、徐々に内１１ｉｉ１７の下
端部を閉塞する部分の不純物捕獲部２４に不純物が捕獲
され、流動抵抗が増加するに従い、多孔管２５を上昇し
、その外側に設置された不純物捕獲部２４を横切り、仕
切り胴２２で仕切られたダウンカマ部２３を流下する。

ダウンカマ部２３を流下した後、反転して前述のエコノ
マイザ部２ｏを上昇し、前述の如く熱交換し、温度を回
復した後、出口ノズル１９へ到る。不純物を含むナトリ
ウムは上述の如く、不純物捕獲部２４を通過するまでは
不純物を含む高温ナトリウムの流れる流下流路１６との
熱交換を行わないため、不純物捕獲部２４の上端に到る
まで温度上昇がなく、全ての不純物捕獲部２４の全域が
有効捕獲域として機能する。

以上述べた如く、冷却部１３で冷却された流下流路１６
を流下する不純物を含む高温ナトリウムとは不純物捕獲
部２４を通過した不純物が除去されたナトリウムと熱交
換させるために、外面冷却部１３での冷却以外にエコノ
マイザ部２０での熱交換を考慮できるために外面冷却部
１３に要求される冷却負荷も大幅に低減される。また、
冷却部１３で冷却された流下流路１６を通過した不純物
を含む低温のナトリウムは、不純物捕獲部２４へ流入す
るまでは高温のナトリウムと区画され熱交換しないため
、低温のままの状態であり、従って、全不純物捕獲部２
４が有効に活用できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、構造上複雑な断熱ガス層を設置するこ
となく、冷却部で冷却された流下流路を流下し所定の温
度まで冷却されたナトリウムを不純物捕獲部へ流入する
まで低温のまま維持できるために不純物捕獲部の全域を
有効に活用できる。

また、冷却部の冷却負荷を大幅に低減するとともに、出
口ノズル部のナトリウム温度も回復できる。

したがって、構造上コンパクトで簡素なコールドトラッ
プが提供できる。

なお、本発明は液体としてナトリウムを例にとって説明
したが、ナ１ヘリウムに限ることなく飽和温度の差を利
用して不純物を除去覆る他の液体についても適用できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るコールドトラップの一実施例を示
す縦断面図、第２図は従来のコールドトラップを示す縦
断面図である。 １１・・・外用 １２・・・入口ノズル １３・・・冷却部 １４、１５・・・鏡板 １６・・・流下流路 １７・・・内用 １８・・・端板 １９・・・出口ノズル ２０・・・エコノマイザ部 ２１・・・端板 ２２・・・仕切り胴 ２３・・・ダウンカマ部 ２４・・・不純物捕獲部 ２５・・・多孔管 （８７３３）代理人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上部に不純物液体を流入する入口ノズルを有し外側に冷
   却部が設けられかつ上下両端が閉塞された外胴と、この
   外胴内に前記不純物液体の流下流路を存して設けられ上
   部に精製された液体を流出する出口ノズルを有しかつ下
   端が開口した内胴と、この内胴内面との間にエコノマイ
   ザ部を有して設けられかつ上端が閉塞し下端が開口した
   仕切り胴と、前記内胴内に設けられた不純物捕獲部と、
   この不純物捕獲部と前記仕切り胴内面との間に設けられ
   かつエコノマイザ部と連通するダウンカマ部と、前記不
   純物捕獲部内のほぼ中心軸線上に設けられた多孔管とを
   具備したことを特徴とするコールドトラップ。