JPS60162738A - ナトリウム−水銀アマルガム化方法 - 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】 本発明は、ナトリウムと水銀とを反応させてアマルガム
を生成するためのナトリウム−水銀アマルガム化方法に
関するものである。

原子炉におけるナトリウム冷却材、溶融燃料液体ナトリ
ウム相互作用試験等で使用された放Ｑ］性物質の混入し
たナトリウム、あるいはナトリウムの放射化等によって
放射能汚染されたナトリウム等を安定化処理するに際し
ては、反応が穏やかであるという観点からこれらの液体
す１−リウムを水銀と直接反応させてアマルガムを生成
させるナトリウム−水銀アマルガム化法が有望視されて
いる。

一般に二種以上の流体を混合して反応させる場合、撹拌
手段を備えた反応器内に流体を導入して十分に撹拌混合
する必要があり、この場合の撹拌手段としては、撹拌翼
や撹拌羽根などの駆動部を反応器内に設置する動力撹拌
や反応器内の流体に圧縮空気等を送るガス圧撹拌が従来
から用いられている。

ナトリウム−水銀アマルガム化反応に際しても両成分の
効果的混合が必要となるが、上記の如き駆動部を有する
動力撹拌を用いた場合には、駆動部あるいはその動力源
に故障があると撹拌動作が停止してしまうため、ナトリ
ウム濃度の局所的上押が起って粘度が上昇し、ナトリウ
ム−水銀アマルガムの輸送が困難になる欠点がある。ま
た、ガス圧撹拌を用いた場合には、多量のガス聞が必要
となること、均一な撹拌混合に要する時間が長いこと、
撹拌内容物飛沫の飛散に伴う排気系の浄化対策が必要に
なること等の欠点が生じる。

さらにまた、ナトリウム−水銀アマルガム化反応器に一
定流量でナトリウムを供給するためには従来から自動制
御パルプが一般に用いられているが、バルブ駆動用動力
源あるいは自動ｉ制御系に故障が起ればナトリウム異常
反応の発生づる恐れがある。従って、ナトリウムを反応
器へ安定に供給する手段の開発も望まれている。

そこで本発明は、動力源を要する駆動部を全く必要とせ
ずに極めて簡便かつ確実にナトリウムの適正供給量の維
持およびナトリウムと水銀の均一混合が達成でき、これ
によってナトリウムの異常反応の発生を効果的に防止す
ることができるナトリウム−水銀アマルガム化方法を提
供することを目的としてなされたものである。

丈なわら本発明のナトリウム−水銀アマルガム化方法は
、一定レベルに維持されたナトリウム溜からのオーバー
フロー分として制限されたｍのナトリウムを薄膜状にし
て反応器内を重力流下させ、一方、水銀を薄膜状にして
前記反応器内を重力流下させ、ナトリウム薄膜流と水銀
薄膜流とを前記反応器内で合流させたのちさらに重力流
下させることによってナトリウムと水銀とを均一に混合
してアマルガム化させることを特徴とするものである。

以下に本発明の種々の実ｍｓ様を図面を参照して説明す
る。第１図は本発明方法を実施するに際して用いられる
最も簡単な装置を示しており、反応器１内に複数の傾斜
平板２が互いに平行に配列されている。この反応器１内
へはナトリウムの流量制限装＠３から所定量のナトリウ
ムが導管４を通りノズル５を経て傾斜平板２の斜面上部
に供給される。

一方水銀は、水銀流量分配装Ｎ６から所定量が、導管７
を通りノズル８を経て傾斜平板２の斜面の途中に供給さ
れる。

ナトリウム流量制限装置３は、オーバーフロー管９によ
って一定レベルにナトリウムが維持されているナトリウ
ム溜１０からなり、このナトリウム溜１０内にナトリウ
ム供給用導管４の上端が所定レベルで間口している。従
って、導管４上端開口の前記所定レベルを超えるオーバ
ーフロー分として制限された量のナトリウムが導管４を
通って自然流下し反応器１へ供給される。このとき、ナ
トリウム溜１０内のナトリウムレベルはオーバーフロー
管９によって常時一定レベルに保たれているから、ナト
リウム供給用導管４上端聞口からは一定社以上のナトリ
ウムがオーバーフローして１ｓ管４内に流入することは
ない。かくして、反応器１内へ供給されるナトリウム聞
は適正に制限され、一定流間を確実に維持することがで
きる。なお、ナトリウム流聞制限装＠３へのナトリウム
の供給はナトリウムタンク１１を窒素、油脂等により加
圧することによってナトリウムタンク１１から導管１２
を経てなされ、オーバーフロー管９からのナトリウムは
ナトリウムタンク１１へ戻される。

水銀流量分配装置６は、水銀の所定量を反応器１へ供給
できるものであればいかなる装置でも使用できるが、第
１図の例ではナトリウム流量制限装置３と実質的に同じ
構造の装置を用いている。すなわち、オーバーフロー管
１３によって一定レベルに水銀が維持されている水銀溜
内に、水銀供給用導管７の上端が所定レベルで開口し、
この所定レベルを超えるオーバーフロー分として一定量
の水銀が導管７を通って自然流下し、反応器１へ供給さ
れる。

ナトリウム供給用導管４および水銀供給用導管７の反応
器１内下端部にはそれぞれノズル５および８が取付けら
れており、これらはいずれら第２図および第３図のよう
な構造を有している。すなわち、両端が密閉された所定
長さの知ｇ１４を導管４の下端に溶接等で固着し、この
短管１４の長手方向にスリット１５が設けらている。

かくして、導管４から流下してきたナトリウムはノズル
５のスリット１５から薄膜状となって傾斜平板２の上部
斜面に流出し、この斜面を重力流下りる。一方、導管７
から流下してきた水銀もノズル８のスリットから薄膜状
となって傾斜平板２の斜面途中に供給され、傾斜平板２
上部から流下してきたナトリウム流と合流してこの傾斜
平板斜面をさらに重力流下する。合流後に斜面を流下す
る間にナトリウムと水銀は十分に混合されて穏やかなナ
トリウム−水銀アマルガム化反応が達成される。生成し
たナトリウム−水銀アマルガムは反応器１底部に溜まる
から、これを抜出し管１６から取出すことができる。

なお、傾斜平板２の流体流下面に凹凸を形成しておけば
ナトリウムと水銀の混合が更に向上する。

第４図は第１図の装置の反応器の変形例を示しており、
この反応器１内には、第１図の傾斜平板２の他に、この
傾斜平板２とは傾斜が逆でかつ傾斜平板２の途中にその
下端が位置するように配列した第２の傾斜平板１６が・
設けられてＪ３す、第２の傾斜平板１６の下端と傾斜平
板２斜面との間にはわずかに間隔をもたせである。

傾斜平板２には第１図と同様にしてノズル５から供給さ
れる薄膜状のナトリウムを重力流下さ゛（４、一方、第
２の傾斜平板１６にはノズル８から供給される８１躾状
水銀を重力流下させると、２つの傾斜平板２と１６の交
差部分で水銀流はナトリウム流と合流し、両者は十分に
混合させながら傾斜平板２の斜面をさらに重力流下し、
生成したナトリウム−水銀アマルガムは反応器１底部に
溜る。ナトリウム流と水銀流とを図示したような交差形
式で合流させると、第１図のように並流形式で合流させ
る場合よりもナトリウムと水銀の混合効果は良好となる
。

なお、第１図および第４図の例では、ナトリウム流に水
銀流を合流させるような配置となっているが、これとは
逆に水銀流にナトリウム流を合流させるようにしてもよ
い。しかしながら、図示したようにナトリウム流中に水
銀を加えた方が反応が比較的穏やかに進むため好ましい
。

いずれの場合にも、ナトリウム供給量のバランスがくず
れた場合の過激な反応を防止する１＝めに、反応器に供
給されるナトリウム流はナトリウム流量制限装置を経た
適正な流ｍを維持Ｊ−ることが必要である。

Ｉ’！５図は本発明方法を実施するに際しＣ用いられる
他の装置例を示しており、ナトリウム流ｆｆｉ制限＊４
Ｎを内蔵した円筒状反応器２１からなる。すなわら、円
筒状反応器２１の頂部外周にはナトリウム溜２２が設け
られ、ナトリウム供給管２３からこのナトリウム溜２２
内に供給されたナトリウムはオーバーフロー管２４によ
って一定レベルに維持されるとともに、反応器壁の立上
がり部分で形成されている所定高さの・堰２５を超える
Ａ−バーフロー分として制限された量のナトリウムが反
応器２１内壁をｗ１膜状に重力流下するようになってい
る。従って、第１図のナトリウム流山制限装置における
と同様に、ナトリウム溜２２内のナトリウムレベルはオ
ーバーフロー管２４により常時一定レベルに保たれてい
るから、堰２５からオーバーフローして反応器２１内壁
を伝って流れるナトリウム流量は適正に制限され、一定
流量を確実に維持することができる。

一方水銀は、水銀供給管２６から反応器２１内に配設し
た中心管２７（その下端は密閉されている）、枝管２８
および環状管２９を通って反応器内に供給される。中心
管２７、枝管２８および環状管２９は、第６図および第
７図に示したように、各管内部を水銀が流通できるよう
にｎいに溶接等で固着し、環状管２９の外周に設けたス
リット３０から放射方向外方に水銀が薄膜状に流出して
反応器２１内壁に突き当るようになっている。

かくして反応器２１内壁を伝って薄膜状に重ノｊ流下し
たきたナトリウム流に環状管２９のスリット３０から流
出する薄膜状の水銀流が合流　−し、さらに反応器内壁
を重力流下する間に、ナトリウムと水銀は十分に混合さ
れて穏やかなアマルガム化反応が進行する。反応器２１
底部に溜まった生成ナトリウム−水銀アマルガムは抜出
し管３１から取出すことができる。

第５図の例では、反応器２１内壁と環状管スリン１−３
０との間隙は、ナトリウム流量により変化するが、通常
は数Ｉ程痕とする。まＩζ、ナトリウムと水銀との接触
時間は反応器２１の長手方向良さと水鍜流出用スリット
３０の設置高さの関係で調節することができる。

上述したように本発明によれば、反応器へのす１−リウ
ムの供給をオーバーフローによる重力流下方式によって
行なうことによって、動ノｊ源の必要なバルブ駆動操作
や自動制御系を用いることなく適正な流量を確実に維持
することができ、ナトリウム供給過剰によるナトリウム
の異常反応を防止することができる。

また、ナトリウムと水銀の混合に際しても、本発明にお
いては動ｈａの必要な駆動部を有する？）Ｊ　ｈ撹拌を
用いることなく、ナトリウムと水銀とをそれぞれ薄膜状
にして重力流下させながら合流させることによってナト
リウム−水銀アマルガム化に必要な効果的な均一混合を
達成することができ、動力源や駆動部の故障に伴う混合
不良やナトリウムの異常反応が起ることがない。

さらに、上記したように本発明では動力源を必要とする
バルブ駆動部や撹拌駆動部が不要となるから、本発明の
実施に際して使用する装置も４ｆａ　Ｔｉが簡単で確実
性があり、保守も容易となる。

【図面の簡単な説明】

ｔ５１図は本発明を実ｔＭするに際して使用できる装置
の例を示す説明図、第２図は第１図の装置に使用゛りる
ノズルの正面図、第３図は第２図１−ＤＩ線に沿う断面
図、第４図および第５図は本発明を実施するに際して使
用できる装置の別な例を示す説明図、第６図は第５図の
装置に使用するノズルの一部破断平面図、および第７図
は第６図ｖｉ　−ｖｉ線に沿う断面図である。 １．２１・・・反応器、２．１６・・・傾斜平板、３・
・・ナトリウム流量制限装置、４・・・すＩ〜ツリウム
給導管、５．８・・・ノズル、６・・・水銀流量分配ｌ
＋ｉ置、７・・・水銀供給導管、９．１３．２４・・・
オーバーフロー管、１０．２２・・・ナトリウム溜、１
５．３０・・・スリット、２７・・・中心管、２８・・
・枝管、２９・・・環状管。 特許出願人　動力炉・核燃料開発事業回向　旭エンジニ
アリング株式会社 代　理　人　尾　股　行　雄 同　荒　木　友之助 第２図　第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一定レベルに維持されたナトリウム溜からのオーバ
   ーフロー分として制限された量のす］・リウムをｉｉｌ
   ［膜状にして反応器内を重力流下させ、一方、水銀を薄
   膜状にして前記反応器内を重力流下させ、ナトリウム薄
   膜流と水銀薄膜流とを前記反応器内で合流させたのちさ
   らに重力流下さＶることによってナトリウムと水銀とを
   均一に混合してアマルガム化させることを特徴とするナ
   トリウム−水銀アマルガム化方法。