JPS589398B2 - ヘリウムレイキヤクガタゲンシロ - Google Patents

ヘリウムレイキヤクガタゲンシロ

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JPS589398B2
JPS589398B2 JP50012940A JP1294075A JPS589398B2 JP S589398 B2 JPS589398 B2 JP S589398B2 JP 50012940 A JP50012940 A JP 50012940A JP 1294075 A JP1294075 A JP 1294075A JP S589398 B2 JPS589398 B2 JP S589398B2
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JP
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helium
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hydrogen
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JP50012940A
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ピーター・ブライアン・ロングトン
ヘンリー・チヤプマン・カウエン
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UK Atomic Energy Authority
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
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    • G21C—NUCLEAR REACTORS
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    • G21C19/303—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヘリウム冷却形原子炉に関するものであり、主
として高温高温原子炉（ＨＴＲ）として知られた種類の
原子炉に関する。
ヘリウム冷却形の高温原子炉は核燃料を包囲する黒鉛の
減速材の塊りから成り、ガス冷却材はこの減速材に通さ
れ燃料と熱交換される。
冷却材は約７５０℃で原子炉の炉心を出る。
典型的な閉ループ冷却回路は原子炉の炉心とボイラユニ
ットを有し、このユニットの中で冷却ガスとの熱交換に
より蒸気が発生する。
ＨＴＲのヘリウム回路は少量（例えば数Ｐ．Ｐ．ｍ程度
）の不純物、例えば水素、メタン、一酸化炭素、水を含
み、これらは或る程度ボイラユニットから水および水素
が回路の中へ漏れることによって発生する。
冷却材の中の不純物のレベルを小さくすることが望まし
く且つこれら不純物は通常ガスの一部を浄化迂回ループ
に循環させることによって許容値に保たれる。
迂回ループは酸化床と、酸化物を除去するだめの吸収床
とを包含する。
しかしながら不純物は完全には除去することができず、
ガスの水分はもともと小さいという事実（高温の黒鉛が
水に対して親和力があるから）により、水に対する水素
の比率は一般的に大きい。
冷却材の中の水素は炉心の黒鉛と反応してメタンを発生
し、このメタンは後に分解して炭素を作り、この炭素は
冷却回路の軟鋼成分（ボイラーチューブなど）の上に付
着する。
軟鋼成分の滑らかな表面は前記炭素の付着を助長させる
が、この付着は、軟鋼成分上に酸化フイルムがあると阻
止される。
ところで、冷却材中に存在する酸化剤すなわち水の量が
少なくなると、軟鋼成分上における酸化フイルムの生成
量も少なくなる。
従って水に対する水素の比率即ち水素／水の比率が大き
いこと、軟鋼成分上における酸化フイルムの形成が妨げ
られ前記炭素の付着を許すから、水素／水の比率は小さ
くすべきである。
水の注入によってこの比率を小さくすることができるけ
れども、水を注入すれば水素と一酸化炭素の両方の絶対
レベルが高くなる。
これらの二次的な効果は望ましいものではなく、例えば
水素は回路の材料を炭化させるメタンのもとである。
水の注入によって生ずる付加的な黒鉛の損失も又望まし
からざるものである。
本発明によれば、閉ループの主冷却材回路を有し該回路
が、熱交換装置と、冷却材の少くとも一部分を不純物を
酸化するだめの酸化床に通し、ひきつづき酸化された不
純物を吸収するだめの吸収床に通し、そこから冷却回路
に循環させる主回路の一部を横切る浄化迂回ループとを
包含する、ヘリウム冷却形原子炉において、酸化床から
の湿ったガスを主冷却材回路へ再循環させるだめの追加
回路を有することを特徴とする。
本発明では、迂回ループで水素の酸化によって形成され
た水の一部を、吸収床で除去する代りに主回路へ戻すこ
とが行われる。
それ故原子炉の冷却材回路中の水素レベルを実質的に増
加させることなく、水素／水の比率は減少し、水の注入
から生する黒鉛の損失による不利益は比較的小さい。
好ましくは、再循環される湿ったガスは二酸化炭素を除
去するために吸収床に通される。
本発明を実施するガス冷却形原子炉用の冷却材回路の例
示を添付の図式図を参照して説明する。
第１図に、高温の炉心１とボイラユニット２を包含する
閉ループの冷却材回路を示す。
水素と水の不純物の注入を図式的に示す。
このような不純物は一部は、ボイラユニットから本回路
への水漏れが原因である。
閉ループ内を流れるヘリウムがスも他の不純物、例えば
水と黒鉛との反応に起因する一酸化炭素を包含する。
冷却材回路は浄化迂回ループ３を有するので冷却材の一
部は酸化銅による酸化床４およびシリカゲル或は活性炭
或はモレキュランーブ（分子篩い）による吸収床５を通
って連続的に循環される。
酸化された水素と一酸化炭素不純物は床５で吸収され、
二酸化炭素の無い実質的にかわいたガスが冷却材回路に
戻される。
本発明によれば湿ったガスを酸化床４から主冷却材回路
に再循環させる装置があり、この装置はモレキュラシー
ブから成る吸収床５ａを包含するライン６から成り、吸
収床５ａのモレキュラーシーブは吸収床５のモレキュラ
ーシーブとは異り、実質的に水を吸収せず、二酸化炭素
を吸収する能力をもっている。
かくして、冷却材のガスの中の水素ガス分の一部は水に
変換され且つ回路に戻されるので回路中の水素の絶対レ
ベルを増加させることなく水素／水の比率を減少させる
。
このように冷却材中の水素／水の比率が減少すると、相
対的に水素の量が少ないだめ、炉心の黒鉛との反応によ
り生成するメタンの量が少なくなり、しだがってこのメ
タンが分解して冷却回路の軟鋼成分上に付着する炭素の
量も少なくなる。
他方、相対的に水の量が多いため、冷却回路の軟鋼成分
上には酸化フイルムが比較的十分に形成されるので、メ
タンや一酸化炭素の分解により炭素が生成しても、この
炭素の付着は相対的に起こりにくくなる。
結局、水素／水の比率が減少すると冷却材と回路の材料
との相互作用が減少することになる。
第２図には迂回ループ３と迂回ループ３ａを包含する他
の装置を示す。
冷却材の第１の部分は、第１図に示した前記実施例のよ
うに酸化鋼による酸化床４と吸収床５を経てループ３を
通って循環され、吸収床５はモレキュラシーブのもので
ある。
部分は、酸化銅による酸化床７と、床４，５よりも小さ
な容量の二酸化炭素吸収床５ａとを包含する迂回ループ
３ａを通って循環される。
各々のループは独立した流量制御装置８を有するので床
７の温度を調節することによって水素の酸化と可変量の
一酸化炭素の酸化を行うことができる。
かくして、主冷却材の水素と水のレベルを乱すことなく
一酸化炭素の濃度を制御することができる。
第３図に示した装置では、迂回ループ９は直列に並んだ
２つの酸化床１０，１１と吸収床１２を有し、又床１０
を出た湿ったガス（一部酸化された）の一部を主冷却材
回路に循環させるライン１３がある。
ループ９を循環するガスの一酸化炭素分の少量部分は二
酸化炭素に変換され、ライン１３を通って主冷却材回路
に或る量の一酸化炭素とともに再循環されるけれども、
迂回部分の一酸化炭素分の大部分は床１１の中で二酸化
炭素に変換され且つ床１２の中で吸収される。
第４図に示した装置では、２つの独立した迂回ループ３
，１４がある。
ループ３は第１図のループ３と同一のものであるがルー
プ１４は例えばプラチナを担体につけだ触媒床１５を包
含する。
触媒床１５に酸素を注入して優先的に水素と反応させ、
これによって一酸化炭素を二酸化炭素に変換させない。
第５図において迂回ループ１６ぱ、直列に、酸化銅によ
る酸化床１７と、二酸化炭素を吸収するだめのモレキュ
ラシーブによる吸収床１８と、水を吸収するだめのモレ
キュラシーブによる吸収床１９とを有する。
ライン２０は床１８から出た湿った（しかし実質的には
二酸化炭素の無い）迂回ガスの一部を主冷却材回路に再
循環させる。
本発明を実施するガス冷却形原子炉の冷却材回路は第１
図乃至第５図に示すように冷却材の組成物に対して種々
の制御をもたらす。
このような制御は、１．水素或は一酸化炭素のレベルを
実質的に増加させることなく水の濃度を高めること、２
．水素および水のレベルとは独立して一酸化炭素の濃度
を制御すること、３．二酸化炭素の再循環を抑制するこ
と、および４．回路への水の噴射から発生する黒鉛の損
失に関して比較的小さな不利益を生じさせることに利用
される。
第２図に示した装置は比較的簡易であり、装置の適応性
および制御の容易さのために現在これが選ばれている。
この装置は、長期間にわたる運転停止後冷却材を最初に
浄化する時、酸素を除去するだめの付加装置を提供する
のに用いられるという点で更に魅力的な特徴がある。
このことは酸化銅（酸化床の）をまず最初に水素で還元
することによって達成される。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第５図は本発明を具体化したガス冷却形原子
炉の冷却材回路の種々の例を概略的に示す図である。 １・・・炉心、２・・・ボイラユニット、３，３ａ，９
，１４，１６・・迂回ループ、４，７，１０，１１，１
７・・・酸化床、５，５ａ，１２，１８，１９・・・吸
収床、６，１３，２０・・・ライン、８・・・流量制御
装置、１５・・・触媒床。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 閉ループの主冷却材回路を有し、該回路が熱交換装
    置と、冷却材の少くとも一部分を不純物を酸化するだめ
    の酸化床に通しひき続き酸化された不純物を吸収するだ
    めの吸収床に通しそこから主冷却材回路に循環させるよ
    うな主冷却材回路の一部を横切る浄化迂回ループとを包
    含している、ヘリウム冷却形原子炉において、酸化床４
    ，７，１５，１７からの湿ったガスを主冷却材回路へ再
    循環させるための追加回路６，３ａ，１３，１４．２０
    を有することを特徴とするヘリウム冷却形原子炉。 ２ 主冷却材回路へ再循環される湿ったガスの二酸化炭
    素を除去するだめの吸収床５ａ，１８を有することを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載されたヘリウム冷
    却形原子炉。 ３ 前記追加回路は第１の迂回ループ３と並列に配設さ
    れた主回路の第２の一部を横切る第２の迂回ループ３ａ
    から成り、該ループ３ａは、酸化床７と、二酸化炭素吸
    収床５ａと、迂回ループを通るガスの流量を選択的に変
    えるための流量制御パルプ８とを包含することに特徴を
    有する特許請求の範囲第２項に記載のヘリウム冷却形原
    子炉。
JP50012940A 1974-02-01 1975-01-30 ヘリウムレイキヤクガタゲンシロ Expired JPS589398B2 (ja)

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