JPS612099A - コ−ルドトラツプ - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、高速増殖炉等のナトリウム精製系におけるナ
トリウム精製装置に係り、特に再生容易なコールドトラ
ップに関する。

〔発明の背景〕

従来のコールドトラップを第６図に示す。本コールドト
ラップは、特開昭４９−４２５１６によるものであり、
ナトリウム中の酸素化合物等の不純物を金網２の表面に
析出させ除去するものである。

コールドトラップ１は、コールドトラップ１内に不純物
を含むナトリウム１０を導く入口ノズル３、コールドト
ラップ１内のナトリウムをコールドトラップ１外に取出
す出口ノズル４がある。コールドトラップ１の内部には
、析出したナトリウム中の不純物を除去する金網３があ
る。コールドトラップ１の外側には、コールドトラップ
１内のナトリウムをコールドトラップ１の壁を介して冷
却空気１１で冷却するための、冷却空気１１を導入する
入口ノズル８を有する風洞７が取付けてあシ、この風洞
７には冷却の役目を果した空気を排出すル出口ノズル９
が設けである。

入口ノズル３から入った不純物を含むナトリウム１０は
コールドトラップ１の上部プレナム１２に入って下降し
、金網２の部分を通過する時、コールドトラップ１の壁
を介して、風洞７を流れる冷却空気１１により冷却され
る。冷却されたナトリウム１０は温度が下り、ナトリウ
ム１０中の不純物は、冷却されたナトリウムの温度にお
いて溶解可能な量まではナトリウム中ＶＣ溶解している
が、それ以上はす）　ｌ）ラム温度に対して過飽和な量
となり、金網２の表面に析出してくる。金網２内を通過
するナトリウムの温度は、冷却空気１１の温度が一番低
い入口ノズル８に近い金網２の出口の温度１で連続的に
下降し、その間金網２表面に不純物は析出しつづける。

金網２の下端でナトリウムは下部プレナム１３に入り、
流れを反転してセンタパイプ１４に入り上方に流れ、出
口ノズル４から出る。下部プレナム１３に入ったナトリ
ウムは、冷却空気１１によりさらに冷却され、センタパ
イプ１４を通過する時そのナトリウム温度に対し過飽、
オロになっている不純物はセンタパイプ１４の内壁に析
出する。不純物の析出量は、センタパイプ１４を流れる
ナトリウムの流速、および濃度が高い程多くなる。しか
し、センタパイプ１４内のナトリウムの流速が、速やす
ぎると析出した不純物は流れと共にコールドトラップ１
外に出てしまうので、流速の大きさは限られてしまう。

（第７図）例えば、センタノくイブ１４の内径が２０ｍ
ｍでレイノズル数が５０００程度の時に、センタパイプ
１４が析出した不純物で閉塞した実験例がある。

このように、不純物の析出は金網２ばかりでなくセンタ
パイプ１４内でも生ずる。

金網２等に析出する不純物の量は、運転時間と共に蓄積
されやがてコールドトラップ１は使用不能になる。

使用不能になったコールドトラップ１は、コールドトラ
ップ１にナトリウムを入れたまま、コールドトラップ１
外壁に加熱器を設け、金網２の部分を６００Ｃ以上の温
度になるよう加熱する。この操作により金網２に析出し
た不純物はす）＋７ウム中に再び溶けこむ。この不純物
を含むナトリウムはコールドトラップ１下部に設けたド
レンパルプ６を有するドレンノズルから排出する。この
ようにしてコールドトラップ１け再生するが、この再生
操作には時間がかかり、かつ再生操作を数回繰返すと金
網２けボロボロになｐ金網２を交換しなければならない
。第９図は、ナトリウム中酸素濃度２５一時の５Ｕ８３
０４の腐食量を、板圧減少量（μｇ／ｈ）で示したもの
である。金網２の線径の一例として０．１〜０．２閣（
％公昭５２−４２７２６）の場合、第８図に示した腐食
量では、１回の再生加熱時間を４８時間とすると、プラ
ント寿命を満足する金網といえる。しかし、酸素濃度が
高い（パーセントオーダと考える。）と、と、加熱温度
が最低でも６００Ｃであることから、金網２は前述のよ
うな状態になる。実機プラントの特に−次冷却系におけ
るコールドトラップでは再生操作を含め、金網２の交換
は難しい作業である。

第９図は本発明とその構造をほぼ同じくするベーパトラ
ップである。（特開飴５３−１０８０１５３本ベーパト
ラップは、ガス中に含まれるナトリウムベーパを除去す
るものである。トラップ部は冷却フィン１９を有するパ
イプ１８であシ、ガス中のナトリウムベーパはこのパイ
プ１８の内壁に付着し除去される。パイプ１８の上端に
は上部プレナム２２、下部には下部プレナム２０がある
。パイプ１８の内部には、ガス加熱源１７がある。ナト
リウムベーパを含むガスは入口ノズル２３から下部プレ
ナム２０に入りパイプ１８とガス加熱源１７が形成する
アニユラス空間を通り上部プレナム２２を通って出口ノ
ズル１５から出る。

特開昭５３−１０８０１５　　Ｋよれば上記の構成によ
り、前記アニユラス空間のガスの流れに対し直交する大
きな温度勾配が生じ、このことによ多ガス中のナトリウ
ムベーパは熱泳動により冷却面であるパイプ１８内壁に
移動し付着する。このことから、ベーパトラップ内のガ
ス流路をせばめることなく、従来のメツシュ充填型ベー
パトラップのような閉塞状態は生じないとしている。パ
イプ１８の壁面に捕集したナトリウムを溶融状態にして
おく必要があるため、アニユラス空間には冷却面の温度
監視する温度計２４が取付けである。冷却面にたまった
ナトリウムは自然落下により下部プレナム２０に落ちる
。下部プレナムにたまったナトリウム２１はその量に応
じて適宜排出する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、閉塞しても再生容易でしかも構造が簡
単なコールドトラップを提供することにある。

〔発明の概要〕

これまでのコールドトラップは、不純物トラップ機にメ
ツシュ（金網）を利用していたが、閉塞後の再生に時間
がかがパ再生しえないこともある。一方、トラップ材に
パイプを使用しても同様に不純物トラップ効果が生じる
ことから不純物トラップにパイプを使用し、パイプ内部
に再生用加熱源およびナトリウム流動状態監視端を設け
た構造が簡単なコールドトラップになっている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図から第５図を用いて説明
する。本発明の主な構成は、過飽和状態となったナトリ
ウム中の不純物を付着させるパイプ２５、パイプ２５の
上端をベローズ２６を介して接続しである上部プレナム
１２、パイプ２５の下端を接続しである下部プレナム１
３等から成っている。

下部プレナム２５には、ナトリウム酸素化合物等を含む
ナトリウム１０を導入する入口ノズル、再成終了後不純
物を溶解させたナトリウムを排出するための、パルプ６
を有するドレンノズル５が設けである。上部プレナム１
２には、過飽和な不純物を取除いて官有する不純物量が
少なくなったナトリウムをコールドトラップ外に送りだ
すための出口ノズル４が取付けである。パイプ２５内に
は加熱源３０が設けである。パイプ２５内壁と加熱源３
０外壁との間はアニユラス空間を形成しており析出させ
る不純物を含むナトリウムの流路になっている。加熱源
３０の下端は下部プレナム１３内につき出す形になって
いる。加熱源３０の上端は上部プレナム１２の上板を貫
通し大気中に凸出している。本実施例では、加熱源３ｏ
として５ＵＳ３１６等の保護管でおおわれたシース型ヒ
ータを利用した場合を示しており、大気中に凸出した加
熱源３０の先端はヒータ端子（電源供給用）で６る。ベ
ローズ２６は、複数本設けたパイプ２５の熱膨張を吸収
するだめのものである。

下部プレナム１３に流入した不純物を含むナトリウムは
矢印で示したように、パイプ２５と加熱源３０とが形成
するアニユラス空間に流入する。

アニユラス空間をすｌラムが流れている間、ナトリウム
はパイプ２５の壁を介して冷却ファン２７によって供給
される冷却空気によって冷却される。

冷却されたナトリウム中の不純物のうち、過飽和になっ
た不純物がパイプ２５の内面、加熱源３゜の外表面に析
出する。この不純物析出量は、第７図で示したようにア
ニユラス空間内のナトリウム流速に依存するが、析出し
た不純物が流れと共にアニユラス空間外に運び出され始
める流速が限界値となる。この限界となる流速１−ｔま
だはっきりとした値を得ていない。過飽和不純物をアニ
ユラス空間で除去したナトリウムは上部プレナム１２に
入９コールドトラップ外に送出される。コールドトラッ
プの運転時間の増加と共に、アニユラス空間に蓄積され
る不純物量（不純物２８）は増えていく。第２図は、パ
イプ２５下端を下部プレナム１３に取付けた部分および
加熱源３０下端が構成している部分において析出した不
純物２８が蓄積されつづけ、閉塞した状態を示したもの
である。

この部分はアニユラス空間下端であり、この部分には、
アニユラス空間のナトリウム流動状態を監視する検出端
２９が取付けである。この実施例は、ナトリウム流動状
態検出端２９に熱電対を利用した例であり、アニユラス
空間閉塞直前のナトリウム流動状態を示した第３図であ
る。プヒて軸は熱電対によって示されるナトリウムの温
度、横軸はナトリウム流量である。アニユラス空間が不
純物２８によって閉塞しはじめる流量ｑ２の温度ｔ、け
、不純物２８の蓄積がさらに進むとナトリウム流量が減
少しけじめ、ｑｌ　なる流量ではｔ２まで下る。

この温度ｔ２においてさらに不純物２８の蓄積が進むと
、急激にナトリウム流量が減少し、やがてアニユラス空
間は閉塞する。このようにして複数本のパイプ２５のア
ニユラス空間が不純物２８で閉塞したことをナトリウム
流動状態検出端２９で確認した後、アニユラス空間に残
っているナトリウムと共に加熱源３０で加熱しはじめる
。この場合も従来例と同様６００ｔｌ’以上の温度に加
熱する必要があるが、第６図（従来例）でのべた金網２
に比べて、加熱するものの熱容量が小さく、シかも蓄積
した不純物を直接加熱するので再生時間は短かい。蓄積
した不純物２８（第２図）が、アニユラス空間に残った
ナトリウム中に溶けこんだ後下部プレナム１３に取付け
たドレンノズル５から排出する。蓄積した不純物２８が
除去された様子は、ドレンノズル５から排出操作をした
時、冷たいナトリウムが上部プレナム１２からアニユラ
ス空間に流れこみ、ナｌウム流動状態検出端２９が示す
出力変化確認出来る。

第９図で示した従来例と本実施例は構成で類似している
が、実施例の加熱源３０はコールドトラップの再生に使
用するものであシ、ナトリウム流動状態検出端２９は、
アニユラス空間下端に位置し、アニユラス空間の不純物
２８の閉塞状況および再生時における閉塞解除状況を監
視する点でその作用が異なる。

第４図は、パイプ２５内壁を鋸歯状にして不純物析出面
積を大きくとった例で、加熱源３０外面の形状をこのよ
うな形にしても良い。この他パイプ２５内壁面、加熱源
３０外面の析出面積の増加を計る方法は、両者を波形に
する等が考えられる。

第１図は、不純物析出部で冷却したナトリウムの熱回復
を計らないワンスルータイブのものであるが、第５図を
熱回復を考慮した例である。不純物を含むナトリウム１
０は上部プレナム１２に入り、中心に設けたパイプ３１
を流下し下部プレナム１３に入る。ナトリウムの流れは
この下部プレナム１３で矢印に示すように反転し、パイ
プ２５と加熱源３０とが形成するアニユラス空間を上昇
する流れとなる。

このアニユラス空間でのナトリウム中不純物の析出状況
は第１図で説明した様子と同様である。

さらにアニユラス空間を上昇するナトリウムの流れは上
部プレナム１２を貫通して流れ、ここで熱回復をはかり
上部プレナム１２上に設けた集合管３２に入り、集合管
３２Ｉ／ｃ取付けた出口ノズル４から送出す。再出用の
加熱源３０の上部は集合管３２の上端に、これを貫通す
る形で取付けである。

この加熱源３０も第１図と同様ヒース型ヒータを想定し
たものである。

第１図、第５図において、パイプ２５あるいはパイプ２
６の熱歪みの吸収にベローズを利用した例を示したが、
特に第１図における下部プレナム１３を上方において、
上部プレナム１２、下部プレナム１２をＵ字管型のパイ
プ２５で接続する形にして熱歪を吸収することも考えら
れパイプ２５内に挿入する加熱源３０の形もＵ字型にす
ればよい。このＵ字型加熱源３ｏの場合Ｙｃは、加熱源
３゜の両端を両プレナム１２，１３を貫通したパイプ状
のものとし、コールドトラップ再成時このＵ字型パイプ
内に高温にしたガス等を流して再生操作を行うことも考
えられる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、メツシュ（金網）等の充填物を有する
コールドトラップに比較して、短時間内に容易に再生出
来るコールドトラップを得ることが出来る。また本コー
ルドトラップを小型にして複数段設けることによシ、温
度管理のしやすい多段式コールドトラップを得ることが
出来る。又、構成品にメツシュ等の充填物を用いないた
め、構造が簡単になシ、その製作コストを低減出来、従
来のコールドトラップに比べ寿命の長いコールドトラッ
プとなシうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の代表例を示した縦断面図、第２図は第
１図の不純物トラップ部の一部を抜出して説明した図、
第３図は閉塞時のナトリウム流動検出端出力の変化図、
第４図は不純物析出面の変形例を示す図、第５図は本発
明を熱回復可能なコールドトラップに利用した縦断面図
、第６図は従来例の縦断面図、第７図はナトリウム流速
と不純物板出量の関係を示した図、第８図は腐食量の一
例を示した図、第９図は本発明と類似の構造を有するベ
ーパトラップ公知側縦断面図である。 ２５・・・パイプ、２６・・・ベローズ、２９・・・ナ
トリウム流動状態検出端、３０・・・加熱源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ナトリウムに含まれる酸素化合物等の不純物を、ナ
   トリウムを冷却して過飽和状態にし析出させて除去する
   コールドトラップにおいて、不純物析出部にパイプと再
   生用ヒータの壁面を用いたことを特徴とするコールドト
   ラップ。 ２、特許請求の範囲第１項において、パイプと再生用ヒ
   ータが形成する空間のナトリウム流入口にナトリウム流
   動状態検出端を備えたことを特徴とするコールドトラッ
   プ。 ３、特許請求の範囲第１項において、析出した不純物の
   みに、直接接触する再生用加熱源を備えたことを特徴と
   するコールドトラップ。 ４、特許請求の範囲第２項において、ナトリウム流動状
   態検出端を再生状態監視検出端に兼用したことを特徴と
   するコールドトラップ。