JPH0687922B2

JPH0687922B2 - コ−ルドトラツプの再生方法

Info

Publication number: JPH0687922B2
Application number: JP14127386A
Authority: JP
Inventors: 正明井上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-06-19
Filing date: 1986-06-19
Publication date: 1994-11-09
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: JPS62298403A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、高速増殖炉において液体金属ナトリウム
（以下、ナトリウムと称す）中に含まれる不純物の除去
を目的として設置されたコールドトラップの再生方法に
関する。

（従来の技術）液体金属ナトリウム冷却型の高速増殖炉は、炉心を通過
するナトリウムの一次冷却材を中間熱交換器でナトリウ
ムの二次冷却材と熱交換させ、さらにこの二次冷却材を
蒸気発生器で水と熱交換させて蒸気を発生させ、この蒸
気でタービンを駆動するよう構成されている。冷却材で
あるナトリウム中に含まれる不純物としては、酸素と水
素が代表的なものである。酸素は材料腐食の抑制および
腐食生成物（CP）の抑制の観点からある規定量以内に保
つ必要がある。また、二次冷却却材が循環する二次冷却
系において、二次冷却材（ナトリウム）中の水素濃度の
上昇を監視して蒸気発生器伝熱管破損による水漏洩事故
を検出する必要上、水素もある規定値以内に保つ必要が
ある。

しかしながら、これらの不純物としての酸素や水素は、
共に初期の量が常に保たれるわけではない。例えば、一
次冷却系では、主に燃料交換時に燃料に付着していた酸
素が一次冷却材としてのナトリウム中に入り、また二次
冷却系からの水素が中間熱交換器を介して一次冷却材と
してのナトリウム中に拡散し、一次冷却材中の酸素量や
水素量が共に増加する。さらに、二次冷却系では、原子
炉運転中に、水・蒸気系からの水素が蒸気発生器伝熱管
を介して二次冷却材としてのナトリウム中へ拡散し、二
次冷却材中の水素量が増加する。そこで、一次・二次冷
却材としてのナトリウム中の不純物（酸素、水素）をあ
る規定値以内に保つために高速増殖炉にはコールドトラ
ップが設置され、これらの不純物が除去されている。

コールドトラップは、ナトリウム中に含まれる不純物
（酸素−ナトリウム化合物・水素−ナトリウム化合物）
のナトリウムに対する溶解度が温度に依存し、温度が低
くなるに連れ溶解度が低下することを利用したものであ
り、ナトリウムを冷却してナトリウム中の不純物（酸素
−ナトリウム化合物、水素−ナトリウム化合物）を過飽
和の状態とし、コールドトラップの捕獲部でこれらの不
純物を捕獲してナトリウム中の酸素・水素を除去するも
のである。二次冷却系では、このようなコールドトラッ
プによって水・蒸気系から拡散してくる水素を除去し、
二次冷却材としてのナトリウム中の水素濃度を規定値以
内に保っている。

ところが、水・蒸気系から二次冷却系へ拡散してくる水
素量は非常に多い。そのため、コールドトラップの設置
容量を考慮すると、１基のコールドトラップによってプ
ラント寿命中に拡散した水素の全てを捕獲することは、
殆ど不可能に近い。したがって、二次冷却系に設置され
たコールドトラップでは、不純物の捕獲によって捕獲部
が目詰りし、流路が閉塞した場合、その捕獲部を交換し
ている。しかし、プラント寿命中に必要なコールドトラ
ップは原型炉級のもので数10基と多数あるため、捕獲部
の交換作業は非常に繁雑なものとなる。そこで、コール
ドトラップの捕獲部の交換回数を少なくしたり、あるい
は捕獲部を交換せずコールドトラップを再生することが
考えられている。

このようなコールドトラップの再生方法の１つに、水素
とナトリウムの反応が可逆的であることを利用したもの
がある。この再生方法は、二次冷却系のように運転中に
混入する不純物がほぼ水素のみの場合に特に有効であ
る。この再生方法では、第３図に示すように、まずコー
ルドトラップ１に液面形成容器３を配管５を介して取り
付ける。この液面形成容器３には圧力計７および配管８
が配設される。この配管８には還流型ベーパトラップ
９、フィルタ型ベーパトラップ11、真空ポンプ13および
水素後処理装置15が順次取り付けられている。

液面形成容器３をコールドトラップ１に取り付けた後、
コールドトラップ１内のナトリウムを加熱し、コールド
トラップ１の捕獲部２にて捕獲された水素−ナトリウム
化合分（NaH）をナトリウム中へ溶解し、このナトリウ
ムを配管５を通して液面形成容器３へ導く。次に、液面
形成容器３におけるガス空間17の圧力を、ナトリウム中
に含まれた水素の水素分圧以下に減圧してナトリウム中
に含まれた水素を分離し、この分離された水素（H₂）を
水素後処理装置15によって処理する。こうして、コール
ドトラップに捕獲された水素−ナトリウム化合物を取り
除き、コールドトラップ１を再生する。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このようなコールドトラップの再生方法
においては、コールドトラップ１の再生のために液面形
成容器３が必要であり、コストアップの要因となってい
る。また、コールドトラップ１内で捕獲された水素−ナ
トリウム化合物（NaH）を円滑に除去するためには、コ
ールドトラップ１と液面形成容器３との間で配管５を介
しナトリウムを何回か循環する必要がある。したがっ
て、再生方法の操作が複雑となり、再生に長時間を要す
る。さらに、コールドトラップ再生時間を短縮化するた
め、液面形成容器３の断面積を大きくする必要がある。
例えば、液面形成容器３の直径を約1m以上とする必要が
ある。しかし、この場合には、コールドトラップ再生の
ために設備が過大となる欠点がある。

この発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、
コストの低減を図り、再生運転を簡素化し、再生時間を
短縮することができる。コールドトラップの再生方法を
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）この発明は、コールドトラップ内の液体金属ナトリウム
を一部排出して上記コールドトラップ内に液体金属ナト
リウム液面およびガス空間を形成し、次に上記コールド
トラップ内の液体金属ナトリウムを加熱して上記コール
ドトラップに捕獲された水素化合物を上記液体金属ナト
リウム中に溶解させ、その後前記ガス空間を減圧して、
このガス空間中の水素分圧と上記液体金属ナトリウム中
水素分圧との差に基づき、上記液体金属ナトリウム中に
含まれた水素を分離して上記ガス空間内へ移行させ除去
するものである。

（作用）したがって、この発明に係るコールドトラップの再生方
法は、コールドトラップ再生時に、コールドトラップ内
部において、コールドトラップにより捕獲された水素−
ナトリウム化合物をナトリウム中へ溶解し、このナトリ
ウム中の水素をガス空間へ移行させることができる。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係るコールドトラップの再生方法
の一実施例が適用された再生システムの系統図である。

高速増殖炉の二次冷却系に配設されたコールドトラップ
21の再生は、次の手順で実施される。まず、コールドト
ラップ21内のナトリウム23の一部を配管25あるいはコー
ルドトラップ21の図示しない排出孔から排出する。こう
して、第２図に示すように、コールドトラップ21内にナ
トリウム液面27およびガス空間29を形成する。

ナトリウム液面27等の形成とほぼ並行してあるいはその
後に、配管25に再生システム配管21を取り付け、コール
ドトラップ21に圧力計33を設置する。再生システム配管
31には配管25の側から還流型ベーパトラップ35、フィル
タ型ベーパトラップ37、真空ポンプ39および水素後処理
装置41が順次配設されている。還流型およびフィルタ型
ベーパトラップ35,37はナトリウム蒸気を除去するもの
であり、また水素後処理装置41は水素（ガス）を処理す
るものである。一方、圧力計33はガス空間29内の圧力を
測定する。

次に、コールドトラップ21内のナトリウムを加熱し、コ
ールドトラップ21の捕獲部43に捕獲された水素−ナトリ
ウム化合物（NaH）をコールドトラップ21内のナトリウ
ム中に溶解する。ナトリウムの水素−ナトリウム化合物
に体する溶解度はナトリウムの温度上昇によって高くな
るため、溶解度が高まった分だけより多くの水素ナトリ
ウム化合物がナトリウム中に溶解する。したがって、コ
ールドトラップ21内のナトリウム中の水素分圧は、ナト
リウム蒸気圧より高くなる。

その後、ガス空間29内の圧力をナトリウム中の水素分圧
以下まで減少させる。すると、ナトリウム中の水素分圧
とガス空間29内の水素分圧との差が大きくなり、この分
圧差に基づき、ナトリウム中に含まれる水素はナトリウ
ムと分離してガス空間29内へ移行する。

このガス空間29内への水素の移行によってナトリウム中
に含まれる水素が減少するため、捕獲部43に捕獲された
水素−ナトリウム化合物の溶解はさらに進むことにな
る。

一方、コールドトラップ21内のナトリウムの加熱ととも
に、真空ポンプ39を作動させる。この真空ポンプの作動
により、ガス空間29内への移行した水素（ガス）は、ナ
トリウム蒸気とともに再生システム配管31を通ってコー
ルドトラップ21外へ導かれる。このうち、ナトリウム蒸
気はベーパトラップ35,37で除去され、水素は水素後処
理装置41で処理される。このようにしてコールドトラッ
プ21の再生が完了する。

上記実施例によれば、コールドトラップ21の再生時にコ
ールドトラップ21内にナトリウム液面27を形成し、この
コールドトラップ21内にガス空間29を形成したことか
ら、従来のような液面形成容器（第３図の符号３）が不
要となり、コストの低減を図ることができる。

また、コールドトラップ内のナトリウム中に含まれた水
素をコールドトラップ内に形成されたガス空間29内へ移
行するようにしたことから、従来のようにコールドトラ
ップ（第３図符号１）と液面形成容器（第３図符号３）
との間でナトリウムを循環する必要がなく、コールドト
ラップの再生運転を簡素化し再生時間を短縮することが
できる。

さらに、ガス空間29が形成されるコールドトラップ21の
断面積は本来大きなものであるため、過大な設備を必要
とすることなく再生時間の短縮を図ることができる。と
同時に、ガス空間の容積が大きくなることから、コール
ドトラップの再生処理能力が著しく向上し、ひいては高
速増殖炉におけるコールドトラップの据付台数を削減す
ることもできる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るコールドトラップの再生
方法によれば、コールドトラップ内にガス空間を形成
し、このガス空間を通して、コールドトラップ内のナト
リウム中の水素を処理するようにしたことから、コスト
の低減を図り、再生運転を簡素化し、再生時間を短縮す
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るコールドトラップの再生方法の
一実施例を適用した再生システムの系統図、第２図は第
１図のコールドトラップを示す構成図、第３図は従来の
コールドトラップの再生方法を適用した再生システムの
系統図である。 21……コールドトラップ、23……ナトリウム、27……ナ
トリウム液面、29……ガス空間、39……真空ポンプ、41
……水素後処理装置、43……捕獲部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コールドトラップ内の液体金属ナトリウム
を一部排出して上記コールドトラップ内に液体金属ナト
リウム液面およびガス空間を形成し、次に上記コールド
トラップ内の液体金属ナトリウムを加熱して上記コール
ドトラップに捕獲された水素化合物を上記液体金属ナト
リウム中に溶解させ、その後前記ガス空間を減圧して、
このガス空間中の水素分圧と上記液体金属ナトリウム中
の水素分圧との差に基づき、上記液体金属ナトリウム中
に含まれた水素を分離して前記ガス空間内へ移行させ除
去することを特徴とするコールドトラップの再生方法。
【請求項２】ガス空間は、液体金属ナトリウム中の水素
分圧以下に減圧される特許請求の範囲第１項記載のコー
ルドトラップの再生方法。