JPS62170892A - 高速増殖炉用ライニング設備 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は高速増殖炉用発電プラントにおける配管等を収
納したコンクリート建屋の構造材コンクリート表面にラ
イニングした高速増殖炉用ライニング設備に間する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、高速増殖炉用冷却材として用いられる金属ナト
リウムは、化学的に非常に活性な物質で、酸素や水分と
激しく反応する。そのため、大規模なナトリウム漏洩が
生じた場合、大量のナトリウムが雰囲気中の酸素や水素
と反応し、大量の熱を放出する。また、漏洩す１−１戸
りムが配管や機器を収納している部屋を形成しているコ
ンクリート壁と直接接触す゛ると、ナトリウム−コンク
リート反応によって水素を発生ずる。さらにその反応熱
によりコンクリートが加熱されてコンクリートから水分
が発生し、その水分とすトリウムとが反応し、これまた
水素を発生ずる。この場合、水素の蓄積や、脱水による
コンクリートの構造上の強度に劣化を生ずる恐れがある
。

これを、第４図ないし第６図において示された高速増殖
炉（以下ＦＢＲという）の原型炉「もんじゅ」の場合を
例にさらに詳述する。第４図に示すように、その発電シ
ステムは外周コンクリート壁１で囲繞された原子炉格納
容器２内に原子炉容器３が収納されており、この原子炉
容器３には炉容器内を冷却する一次ナトリウム４がその
内部を循環するように配管され、この−次ナトリウム４
は原子炉補助建物５に配管された配管内を流れる二次ナ
トリウム６と熱交換可能に設けられる。二次ナトリウム
６は過熱器７および蒸発器８で熱交換され、蒸気タービ
ン９を駆動させる過熱蒸気を発生させる。この過熱蒸気
は蒸気管１０を通って蒸気タービン９に案内され、ここ
で仕事をして発電１７Ｍ１１を駆動させる。蒸気タービ
ン９で仕事をして彫版した蒸気は復水器１２に送られて
凝縮され、復水となる。この復水は給水ポンプ１３にに
り蒸発器８に送られる。

一方、蒸発器８で給水と熱交換して冷却された二次ナト
リウム６は二次主循環ポンプ１４を経て一次すｌ〜リウ
ムとの熱交換系に送られる。このようにして高速増殖炉
用発電プラントにおりる発電サイクルが構成され、この
発電サイクルを稼動させることで発電を行なうＪ：うに
なっている。なお、符号１５は二次ナトリウム循環系に
設けられる空気冷却器であり、符号１６は循環ポンプで
ある。

しかして、炉心の熱を直接伝える一次ナトリウム４は、
放射化されているため、その漏洩対策は特に厳しく、原
子炉容器３は勿論のこと、−次すトリウム４を収納して
いる配管や機器類が設置されている一次系雰囲気である
原子炉格納容器２内は、ナトリウムと反応性のない窒素
で満たされており、ナトリウム火災の防止を図っている
。また、ナトリウム−コンクリート反応を防止するため
、配管や機器類が設置されている各部屋の壁には全面に
鋼製ライナが張られている。一方、二次ナトリウム６の
場合は放射化されていないため、−次ナトリウム４の場
合はど厳しくはないものの、二次ナトリウム６の配管や
機器類の大部分が設置されている原子炉補助建物５内は
空気雰囲気であるため、ナトリウム火災が発生し易く、
それを防止すべきことはプラント安全上非常に重要なこ
とである。この二次ナトリ１クム６の場合は、例えば過
熱器７、蒸発器８、二次主循環ポンプ１４、空気冷却器
１５の如き配管や機器類が設置されている部屋には、第
５図に示す如く、床ライナ１７が張られており、各部屋
で漏洩したナトリウムは、床ライナ１７から連通管１８
を通って下方部屋へｖ１ホし、貯留タンク１９に収納し
たり、あるいは火災抑制板２０付の貯留ライナ２１内に
ドレンし窒息消火を図り、さらに、オーバーフロータン
ク２２に収容される。

また、第６図に示すように、−次および二次ナトリウム
循環系のナトリウム配管２５は適宜間隔毎に配されたク
ランプ部２４で支持されている。

このナトリウム配管２５は、アニユラス空間２６を介し
て、内装板２７および外装板２８で覆われている。内装
板２７および外装板２８は二重筒構造に構成され、その
アニユラス空間に保温材２９が充填されている。しかし
て、ナトリウム配管２５から大量のナトリウムが漏洩し
た場合、漏洩ナトリウムＡは、アニユラス空間２６を満
たし、ざらに内装板２７から保温材２９を満たし管軸方
向の下方へ流れていく。この漏洩ナトリウムＡの流れが
クランプ部２４のところまで到達すると、クランプ部２
４はアニユラス空間２１を管軸方向に区画しているため
、漏洩ナトリウムＡはクランプ部２４で遮断された部分
に集中的に溜まり、保温材２９、外装板２８を突き破り
、周囲に噴出する。

この漏洩ナトリウムＡと、部屋を形成しているコンクリ
ート壁３０とが直接接触して発生するナトリウム−コン
クリート反応を防止するため、漏洩ナトリウムＡが接触
する可能性がある部位は、その全てに鋼製のライナ３１
が張られている。

以上のような漏洩ナトリウム対策によってナトリウム火
災を防止したり、ナトリウム−コンクリート反応を抑制
したりして建屋コンクリートの強痕を確保し、発電プラ
ントの安全性に大きな寄与をしている。しかしながら、
このような従来の設備によると、漏洩ナトリウムが接触
する可能性がある部屋の壁、床、天井の全てを鋼製ライ
ナ３１で覆われなければならない。さらに鋼製ライナ３
１を採用する場合、漏洩ナトリウムによる熱膨張を考慮
した形状にする必要があり、ライナ形状の設計およびラ
イナの製作に、多額の費用がかかる。

また、第７図に示づ“ように構造材コンクリート３０に
上記ライナ３１を施工する場合、アンカー３４を取り付
ける現場での溶接に際して断熱材３５等を介在させねば
ならず、取付作業が困難である。このため、コストダウ
ンを図る要請から鋼製ライナに代わる他の火災発生防止
技術が重要なものとなっており、現在では、経済性の面
から、ライニング設備の合理化が要求されている。

〔発明の目的〕

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、発電
プラント安全上鋼製ライナと同程度の働きをし、かつ鋼
製ライナを使用する場合に比べ、大幅なコストダウンが
可能な高速増動炉用ライニング設備を提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

本発明は液体金属ナトリウムを内部に含む配管等を収納
したコンクリート建屋内高速増殖炉用ライニング設備に
おいて、前記配管等からの漏洩ナトリウムと前記建屋の
構造材コンクリートとの接触を防止し、かつコンクリー
トの熱による劣化を防止するため、前記コンクリートの
表面に耐ナトリウム性でかつ耐熱性塗料を塗布して塗料
層を形成し、その塗料層でライニングしてなることを特
徴とする高速増殖炉用ライニング設備である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係る高速増殖炉用ライニング設備の実施
例を第１図から第３図を参照しながら説明する。なお、
第１図および第２図は第４図から第７図と同一部分には
同一符号でその要部のみ示し、他の部分はほぼ同一なた
め省略しである。

第１図は第１の実施例を、第２図は第２の実施例を示し
ており、各図中、符号３０は高速増殖炉用発電プラント
のコンクリート建屋の構造材コンクリートを部分的に示
したものであり、符号４０は耐熱性でかつ耐ナトリウム
性に富んだ塗料層である。なお、第２図中、符号３５は
保温材である。

すなわち、第１図の実施例は液体金属ナトリウムを内部
に含む配管等を収納するコンクリート建屋の構造材コン
クリート３０の表面に耐熱性でかつ耐ナトリウム性の塗
料を塗布した塗料層４０を形成しライニングした例を部
分的に示している。

また、第２図の実施例は構造材コンクリート３０に保温
材３５を被覆し、その保温材３５の表面に耐熱性でかつ
耐ナトリウム性の塗料を塗布して塗料層４０を形成し、
ライニングした例を部分的に示している。

この塗料層４０に使用する塗料の原料としてはアルミナ
（Ａ（２０３）、マグネシア（ＭｑＯ）、酸化マグネシ
ウムアルミニウム（Ｍ（ＩＡＪ、、０４）、トリア（Ｔ
ｈ０２）、チタニア（Ｔｉ０２）、シリカ（Ｓｉ０２）
、ベリリア（Ｂｅｄ）、イツトリア（Ｙ２Ｏ２）、ジル
コニーｙ　（ｚｒｏ、、）から選ばれた少な（とも一種
のセラミック材料が使用される。

一般に、アルミナ（ＡＩ１２０３）、マグネシア（Ｍｇ
Ｏ）、トリア（Ｔｈ０２）、イツトリア（Ｙ２Ｏ２）、
ジル］ニア（Ｚｒ０２）等のセラミック材料は第３図に
示すように酸化ナトリウムと比較して生成自由エネルギ
が小さく、ナトリウムに対して化学的に安定である。

これらのセラミック材料のうち、比較的入手が容易で安
価なものはアルミナ（Ａｌ２Ｏ２）およびマグネシア（
ＭＣＩＯ）である。これらのセラミック材料を塗料とし
て使用する場合には水や溶媒と混練してペースト状のも
のを作る必要がある。

またナトリウム用のライナとして使用する場合には塗料
の原料は勿論のこと溶媒自身または、混練した結果生じ
るペーストの硬化物が耐ナトリウム性であり耐火断熱性
である必要がある。さらに、床ライナに関しては作業性
を必要とするため、ある程度の強度が必要である。これ
らの理由により耐ナトリウム性でかつ耐熱性塗料の原料
としてはアルミナを用い溶媒として水を用いたゲル状水
酸化アルミニウムが望ましい。

アルミナを原料として用いた塗料は高温炉の耐火材料や
各種窯炉の耐火・断熱用としては従来から使用されてい
るが、ナトリウム漏洩対策設備として使用されてる例は
未だ見当らない。アルミナと水とを混合させた場合、ペ
ースト状のコロイド溶液を形成する。コロイド粒子は表
面に水分子を引き付け、これらのゲル水を媒介として付
着し合い、鎖状や網状にからみあって１つの構造体を作
り、ゲル状水酸化アルミニウムの化合物を形成する。こ
の化合物は耐ナトリウム性でかつ耐熱性に優れ、はぼ１
２００℃までは化学的に結合した水を放出することなく
物理的な強度上の劣化も生じない。アルミナの純度とし
ては９０％以上の化学組成を必要とし、伯の不純物はナ
トリウムに対して比較的安定であるシリカ（ＳｉＯ２）
、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ’）等の無
機物を含むことは可能である。混線時の水は原料１　ｂ
当り、数１０ｄ〜数１００ＩｎＩｌの範囲で使用する。

しかして、上記各々の実施例によれば従来の如く鋼製ラ
イナを建屋コンクリ−１−表面に取り付ける必要がない
。すなわち、上記各々の実施例におけるライナは耐熱性
でかつ耐ナトリウム性の塗料層であるために、漏洩ナト
リウムとコンクリートの接触を防止することができ、ナ
トリウム−コンクリ−１〜反応によるコンクリートの劣
化が生じない。またコンクリ−１への脱水が始まる２０
０℃近傍の温石ではゲル状水酸化アルミニウムは強い吸
湿性を示して結晶性の化合物ＡＡ２ｏ３・ト（２０を生
ずる。この化合物は濶厚なアルカリとも殆ど作用せず、
コンクリートの加熱による塗ｌ！３１層の劣化およびコ
ンクリートからの放出水とナトリウムの反応を防止する
ことができる。上記塗料層により配管等からの漏洩ナト
リウムによるコンクリートの劣化およびナトリウム−水
反応にょるＨ２Ｏの発生を充分防止することができる。

また、上記塗料層により、熱膨脳等を考慮した鋼板ライ
ナ形状の設計が必要でなくなる。また、塗料を塗布して
形成する塗料層のライナは鋼板ライナの施工と比較して
非常に容易である。

さらに、従来の鋼板ライナではコンクリートから放出さ
れる水蒸気による鋼板ライナの破裂による対策が必要に
なるが、塗料層のライナでは従来よりも信頼性がありか
つ大幅なコストダウンを図ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、コンクリート建屋の構造材コンクリー
トに耐ナトリウム性でかつ耐熱性塗料を塗布して形成し
た塗料層でライニングしてなるものであるので、従来の
鋼板ライナを削除できるのでライニング設備の施工が容
易になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明に係るライニング設備を
説明するためのもので、第１図は第１の実施例の部分断
面図、第２図は第２の実施例の部分断面図、第３図は代
表的なセラミック材料の生成自由エネルギと温度との関
係を示す特性図、第４図は高速増殖炉の概要を説明する
ための概略図、第５図は二次ナトリウムの漏洩対策を説
明するための切欠斜視図、第６図は従来における鋼製ラ
イナの概略図、第７図は従来の鋼製ライナの取付状態を
示す部分断面図である。 １・・・外周コンクリート壁、２・・・原子炉格納容器
、３・・・原子炉容器、４・・・−次ナトリウム、５・
・・原子炉補助建物、６・・・二次ナトリウム、７・・
・過熱器、８・・・蒸発器、９・・・タービン、１１・
・・発電機、１２・・・復水器、１３・・・給水ポンプ
、１４・・・二次主循環ポンプ、１５・・・空気冷却器
、１７・・・床ライナ、１８・・・連通管、１９・・・
貯留タンク、２０・・・火災抑制板、２１・・・貯留ラ
イナ、２２・・・オーバーフロータンク、２４・・・ク
ランプ部、２５・・・ナトリウム冷却系配管、２６・・
・アニユラス空間、２７・・・内装板、２８・・・外装
板、Ａ・・・漏洩ナトリウム、３０・・・構造材コンク
リート、３１・・・ライナ、３５・・・保温材、４０・
・・塗料層。 出願人代理人　　　波　多　野　　　久（ＮＪＤＯ’ｙ
ｒ　　ｇ／１ｖ３）１）＋４ワ−Ａ１（ネ■早り′！ｌ
圭 第５図 萎７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体金属ナトリウムを案内する配管等を収納するコ
   ンクリート建屋内高速増殖炉用ライニング設備において
   、前記配管等から漏洩するナトリウムと前記コンクリー
   ト建屋の構造材コンクリートとの接触を防止するため前
   記コンクリート上に耐ナトリウム性でかつ耐熱性塗料層
   が形成されていることを特徴とする高速増殖炉用ライニ
   ング設備。 ２、前記塗料層は構造材コンクリート上に被覆された保
   温材の表面に形成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の高速増殖炉用ライニング設備。 ３、前記塗料層はＡｌ＿２Ｏ＿３、ＭｇＯ、ＭｇＡｌ＿
   ２Ｏ＿４、ＴｈＯ＿２、ＴｉＯ＿２、ＳｉＯ＿２、Ｂｅ
   Ｏ、Ｙ＿２Ｏ＿３，ＺｒＯ＿２から選ばれた少なくとも
   一種のセラミック材料がバインダに混練されたものから
   なる塗料を塗布したものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の高速増殖炉用ライニング設備。 ４、前記塗料層におけるＡｌ＿２Ｏ＿３を原料とした塗
   料は水と混練されてゲル状水酸化アルミニウムからなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の高速増
   殖炉用ライニング設備。