JPS61217799A - 高速増殖炉の液体金属純化系 - 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、液体金属冷却型の高速増殖炉の液体金属純化
系、特に、２次主循環ポンプを内蔵する膨張タンクを有
する２次主冷却系や、タンク型高速増殖炉原子炉容器に
使用する液体金属純化系に関するものである。

〔発明の背景〕

液体金属冷却型高速増殖炉には液体金属純化系が設けら
れているが、第４図は従来用いられている高速増殖炉の
２次主冷却系および２次す）　ＩＪウム純化系の概要を
示すものである。（なお、その詳細は、例えば、高速増
殖炉もんじゆ発電所原子炉設置許可申請書に示されてい
る。）この図で、１は２次主冷却系、２は２次ナトリウ
ム純化系、３は中間熱交換器、４は炉容器、５は蒸気発
生器、６はタービン、７は復水器、８は膨張タンク、９
は２次主循環ポンプ、１０は２次主冷却系低温側配管、
１１は２次主冷却系高温側配管、１２は電磁ポンプ、１
３は電磁ポンプ冷却系、１４はエコノマイザ、１５はコ
ールドトラップ、１６はコールドトラップ冷却系、１７
はプラギング計、１８は純化系入口配管、１９は純化系
出口配管を示している。

この高速増殖炉冷却系においては、原子炉炉心にて発生
した熱を受けた炉容器４からのナトリウムよりなる１次
冷却材は中間熱交換器３を介してナトリウムよりなる２
次冷却材に熱を伝える。中間熱交換器３において熱を伝
達された２次冷却材は、２次主冷却系高温側配管１１を
通って蒸気発生器５へ流れる。蒸気発生器５において２
次冷却材は、タービン６を駆動し発電用の水蒸気系へ熱
を伝える。蒸気発生器５を出九２次冷却材は２次主冷却
系低温側配管１０を通って、２次主循環ポンプ９を内蔵
する膨張タンク８へ流入する。ここで２次冷却材は２次
主循環ポンプ９によって昇圧され再び２次主冷却系低温
側配管１０を通って再び中間熱交換器３へ戻る。

２次ナトリウム純化系は、このような２次主冷却系の２
次冷却材のナトリウムを純化する九めに設けられている
もので、電磁ポンプ１２のナトリウム循環力を用いて２
次主冷却系低温側配管１０から純化系入口配管１８を通
して２次冷却材のナトリウムをサンプリングし、サンプ
リングされたナトリウムは電磁ポンプ１２を通った後エ
コノマイザ１４において、コールドトラップ１５を出た
低温のナトリウムと熱交換して冷却される。エコノマイ
ザ１４を出たナトリウムは、コールドトラップ１５へ流
入し、コールドトラップ冷却系１６による除熱によって
冷却され、不純物を析出させることによって純化される
。コールドトラップ１５で純化されたナトリウムはコー
ルドトラップ１５を出た後再びエコノマイザ１４を通っ
てコールドトラップ１５に流入前のナトリウムと熱交換
して昇温する。この昇温したナトリウムは、最後に純化
系出口配管１９を通って再び２次主冷却系低温側配管１
０に戻される。なおす）　ＩＪウムの純度はプランギン
グ計１７によって測定し、電磁ポンプ１２は電磁ポンプ
冷却系１３で冷却される。

すなわち、この従来の高速増殖炉冷却系では、プラント
運転中、２次主冷却系１が原子炉の熱を輸送していると
同時に、その一部のナトリウムをサンプリングして２次
ナトリウム純化系２で純化を行ない２次冷却材ナトリウ
ムの純度をコントロールしている。

そして、この２次ナトリウム純化系は２次主冷却系から
分岐させた配管系より構成されているため、第一に膨大
な設備を必要とする。すなわち、２次主冷却系から分岐
させ、純化系設備を設置する部屋まで配管を引廻さねば
次らないため、配管及びその付属設備は膨大であり、ま
た２次ナトリウム純化系の主要機器間の配管及び付属設
備、さらに主要機器設置の友めの付属設備の物量も大量
に必要であった。また第二には前述り如く２次主冷却系
から分岐させ２次ナトリウム純化系を設置するため、設
置のために必要なスペースの確保がこなければならず、
これに伴って建物も大きくなるという欠点があつ九。こ
のような、経済性に係る大きな欠点は、高速増殖炉の開
発にとって非常に大きな問題となっており、その解決が
急がれている。

〔発明の目的〕

本発明は、このような問題点を除去し、設備及びスペー
スの大幅の削減を可能とし、経済性を飛躍的に向上でき
る高速増殖炉の液体金属純化系を提供可能とすることを
目的とするものである。

〔発明の概要〕

、本発明は、それぞれその一端が２次主冷却系高温側配
管によって接続する中間熱交換器及び蒸気発生器のそれ
ぞれ他の一端が２次主循環ポンプを有する膨張タンクを
介して接続する２次主冷却系低温側配管から分岐され、
エコノマイザと冷却材中の不純物を除去するコールドト
ラップを有する高速増殖炉の２次液体金属純化系におい
て、前記エコノマイザ、前記コールドトラップ及び前記
液体金属送給用の電磁ポンプを有する液体金属純化ユニ
ットが液体金属の入口及び出口の設けられている容器内
に配設され、該容器が前記膨張タンクの液体金属中に配
設されていることを第一の特徴とし、前記エコノマイザ
、前記コールドトラップを有する液体金属純化ユニット
が液体金属の入口及び出口の設けられている容器内に配
設され、該容器が前記膨張タンクの液体金属中に配設さ
れ、前記液体金属の入口が前記２次主循環ポンプの吐出
側配管に接続していることを第２の特徴とし、中間熱交
換器及び１次主循環ポンプとともに原子炉容器に設けら
れ、エコノマイザと冷却材中の不純物を除去するコール
ドトラップを有する高速増殖炉の液体金属純化系におい
て、前記エコノマイザ、前記コールドトラップを有する
液体金属純化ユニットが液体金属の入口及び出口の設け
られている容器内に配設され、該容器が前記原子炉容器
内に配設され、前記液体金属の入口が前記１次主循環ポ
ンプの吐出側配管に接続していることを第３の特徴とす
るものである。

〔発明の実施例〕

以下実施例について説明する。

第１図は一実施例の構造説明図、第２図は第１図の要部
の構造説明図、第３図は概要説明図であり、第４図と同
一部分には同一符号が付しである。

これらの図で、２０及び２１はそれぞれ入口配管及び吐
出配管、２２は膨張タンク内のナトリウム、２３は純化
ユニット、２４は電磁ポンプ、２５はエコノマイザ、２
６はコールドトラップ、２７及び２８はそれぞれナトリ
ウム入口及び出口、２９はプラギング計、３０及び３１
はそれぞれ電磁ポンプ冷却系配管及びコールドトラップ
冷却系配管を示しており、第２図及び第３図中の矢印は
ナトリウムの流れの方向を示している。

純化ユニット２３は、縦に細長い円筒容器内に組み込ま
れており、電磁ポンプ２４、エコノマイザ２５、コール
ドトラップ２６、プランギング計２９、電磁ポンプ冷却
系配管３０、コールドトラップ冷却系配管３１等が内蔵
されている。

この液体金属純化系は第４図の２次す）　ＩＪウム純化
系２を１つのユニット内にコンパクトに収納して、１つ
の純化ユニット２３とし、これを第１図の膨張タンク８
内に収納したものである。すなわち、第３図に示したよ
うに構成され九純化ユニット２３を、２次主循環ポンプ
９を内蔵している膨張タンク８内に設置したものである
。

この実施例の液体金属純化系の設けられている膨張タン
ク８においては、２次主冷却材のナトリウムは入口配管
２０を通して膨張タンク８内に流れ込む。膨張タンク８
内のす）　ＩＪウムは２次主循環ポンプ９に吸い込まれ
昇圧されて吐出配管２１を通して流出する。そして、こ
の膨張タンク８内にあるナトリウムはナトリウム人口２
７がら純化ユニット２３に吸入し、純化ユニット２３内
にある電磁ポンプ２４、エコノマイザ２５、コールドト
ラップ２６等による純化や、プラギング計２９による純
度測定が行なわれｔ後、再びナトリウム出口２８から膨
張タンク８内に排出される。

この純化ユニット２３内においては、電磁ポンプ２４に
よって、ナトリウム人口２７がら吸入されたナトリウム
は、電磁ポンプ２４を通ってエコノマイザ２５へ流入し
、ここでコールドトラップ２６戻りの低温ナトリウムと
熱交換して冷却されｔ後、コールドトラップ２６に流れ
込む。コールドトラップ２６で純化されたナトリウムは
、再びエコノマイザ２５においてコールドトラッフ′２
６入口側の高温ナトリウムと熱交換して昇温され、ナト
リウム出口２８より純化ユニット２３外へ流出する。ま
友、電磁ポンプ２４及びコールドトラップ２６は、それ
ぞれの冷却系である電磁ポンプ冷却系、コールドトラッ
プ冷却系で冷却される。

純化ユニット２３のナトリウム人口２７、ナトリウム出
口２８は第２図に示すように下部に設けられており、第
１図に示すように、膨張タンク内のナトリウム２２の液
面下にあるようになっている。また、電磁ポンプ冷却系
やコールドトラップ冷却系の出入口配管３０．３１は第
２図に示すように、純化ユニット２３の上部に設けてあ
り、純化ユニット２３の外部より冷却材を流入させ、再
び外部へ流出させるようになっている。

従って、この実施例の液体金属純化系は下記のような効
果を有する。

（１）物量の削減 ２次主冷却系の膨張タンク内に内蔵させる純化ユニット
の中に、ナトリウム純化系を集中させたことにより、従
来のナトリウム純化系に比ぺ、ナトリウムをサンプリン
グして、引き廻すための配管及びその付属装置が大幅に
削減できる。

（２）スペース・建物の合理化 従来の別置式の場合必要であったスペースが全面的に不
要となる。また、膨張タンクは元来２次主冷却系の液面
変動対策上必要な断面積があり、その中に純化ユニット
設置がほぼ可能であることから、配置スペースの大幅な
合理化ができ、それに伴い建物も縮少可能となる。

（３）空調負荷、予熱保温設備の削、λナトリウム純化
系の純化ユニット内集中化により、雰囲気に接するナト
リウム機器・配管の表面積が、大幅に減少する。これに
伴って、空調に対する負荷や、予熱保温設備の施工範囲
を大幅に縮少化することができる。

（４）ナトリウムインベントリの削減 従来、２次主冷却系のナトリウムインベントリが２００
〜３ＱＱｍ”であるのに対し、２次ナトリウム純化系が
約ｉＱＱｍ’近くあった。

この実施例によれば、この約ｔｏｏｍ”が殆どＱｍ”と
なり、これに伴い、２次ナトリウムの充填・ドレン設備
が大幅に合理化できる。

（５）　　　ナトリウム火災対策の軽減従来、配管系に
より構成されていた２次ナトリウム純化系が膨張タンク
内に内蔵されたことにより、ナ）　ＩＪウム火災対策の
対象範囲が縮少可能となる。これに伴い、安全性・信頼
性が向上するとともに、対策設備の軽減も可能となる。

第５図は他の実施例の構造説明図、第６図は第５図の要
部の構造説明図、第６図は概要説明図であり、第１図、
第２図及び第３図と同一部分には同一符号が付してお株
、３２は純化ユニット、３３はナトリウム入口配管を示
している。この実施例が、第１図、第２図及び第３図の
実施例と異なる点は、純化ユニット３２のナトリウム入
口配管３３が２次主循環ポンプ９の吐出配管２１に接続
されており、純化ユニット３２内に電磁ポンプ及び電磁
ポンプ冷却系配管を有していない点である。

２次主循環ポンプ９の吐出側配管２１と、膨張タンク内
ナトリウム２２（ポンプ吸込側ナトリウム）の圧力差は
、２次主冷却系の循環力であることかられかるように、
十分大きい。この圧力差即ち、２次主循環ポンプ９のナ
トリウム循環力を使って、純化ユニット３２内にナトリ
ウムを流入させ、循環させることにより、純化ユニット
３２内の電磁ポンプを削除しｔものである。

即ち、２次主循環ポンプ９によって十分に昇圧され循環
力を持ったナトリウムは、ナトリウム人口３３より純化
ユニット３２に流れ込む。その後、ナトリウムは、エコ
ノマイザ２５→コールドトラツプ２６→エコノマイザ２
５と流れ、最後にナトリウム出口部２８より、膨張タン
ク８内へ流出する。

この実施例によれば、第１〜第３図で示した実施例の場
合の効果に加え、さらに以下の効果がある。

（１）　　’！！磁ポンプの削除 （２）電磁ポンプ冷却系の削除 （３）所要電力の軽減 （４）　　（１）、　（２）により、単基純化容量の増
大即ち、これらの効果により、より一層の経済性の向上
が図れる。

第８図はさらに他の実施例の概略説明図で、３４は原子
炉容器、３５は安全容器、３６は炉心、３７はコールド
プレナム、３８はホットプレナム、３９は中間熱交換器
、４０は１次主循環ポンプ、４１は１次主循壇ポンプ吐
出側配管、４２は純化ユニット、４３はナトリウム入口
配管を示している。

この実施例は、第５図〜第７図で示しｔ実施例における
純化ユニット４２をタンク型高速増殖炉の原子炉容器内
ナトリウムの純化に応用した例である。原子炉容器３４
も、前述の実施例の膨張タンクと同様に、タンク内にポ
ンプを元来有している。そこで、その１次主循環ポンプ
４０の吐出配管４１より、純化ユニット４２のナトリウ
ム人口配管４３を導き、純化ユニット４２のナトリウム
入口部に接続する。

この実施例によれば、第５図〜第７図で示し友実施例と
同様に、電磁ポンプを有しない純化ユニットを、タンク
型高速増殖炉の１次冷却材の純化に応用可能となる。

〔発明の効果〕

本発明は設備及びスペースの大幅の削減を可能とし、経
済性を飛躍的に向上できる高速増殖炉の液体金属純化系
を提供可能とするもので、産業上の効果の犬なるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高速増殖炉の液体金属純化系の一実施
例の構造説明図、第２図は第１図の要部の構造説明図、
第３図は同じく概要説明図、第４図は従来の高速増殖の
２次主冷却系および２次ナトリウム純化系の概要説明図
、第５図は本発明の高速増殖炉の液体金属純化系の他の
実施例の構造説明図、第６図は第５図の要部の構造説明
図、第７図は同じく概要説明図、第８図は同じく他の実
施例の概略説明図である。 ８・・・膨張タンク、９・・・２次主循環ポンプ、２０
・・・人口配管、２１・・・吐出配管、２２・・・膨張
タンク内ナトリウム、２３・・・純化ユニット、２４・
・・電磁ポンプ、２５・・・エコノマイザ、２６・・・
コールドトラ２９・・・プランギング計、３０・・・電
磁ポンプ冷却系基３図 佑４０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれその一端が２次主冷却系高温側配管によつ
   て接続する中間熱交換器及び蒸気発生器のそれぞれ他の
   一端が２次主循環ポンプを有する膨張タンクを介して接
   続する２次主冷却系低温側配管から分岐され、エコノマ
   イザと冷却材中の不純物を除去するコールドトラップを
   有する高速増殖炉の２次液体金属純化系において、前記
   エコノマイザ、前記コールドトラップ及び前記液体金属
   送給用の電磁ポンプを有する液体金属純化ユニットが液
   体金属の入口及び出口の設けられている容器内に配設さ
   れ、該容器が前記膨張タンクの液体金属中に配設されて
   いることを特徴とする高速増殖炉の液体金属純化系。 ２、それぞれその一端が２次主冷却系高温側配管によつ
   て接続する中間熱交換器及び蒸気発生器のそれぞれ他の
   一端が２次主循環ポンプを有する膨張タンクを介して接
   続する２次主冷却系低温側配管から分岐されエコノマイ
   ザと冷却材中の不純物を除去するコールドトラップを有
   する高速増殖炉の２次液体金属純化系において、前記エ
   コノマイザ、前記コールドトラップを有する液体金属純
   化ユニットが液体金属の入口及び出口の設けられている
   容器内に配設され、該容器が前記膨張タンクの液体金属
   中に配設され、前記液体金属の入口が前記２次主循環ポ
   ンプの吐出側配管に接続していることを特徴とする高速
   増殖炉の液体金属純化系。 ３、中間熱交換器及び１次主循環ポンプとともに原子炉
   容器内に設けられ、エコノマイザと冷却材中の不純物を
   除去するコールドトラップを有する高速増殖炉の液体金
   属純化系において、前記エコノマイザ、前記コールドト
   ラップを有する液体金属純化ユニットが液体金属の入口
   及び出口の設けられている容器内に配設され、該容器が
   前記原子炉容器内に配設され、前記液体金属の入口が前
   記１次主循環ポンプの吐出側配管に接続していることを
   特徴とする高速増殖炉の液体金属純化系。