JPS62298403A - コ−ルドトラツプの再生方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （発明の目的） （産業上の利用分野） この発明は、高速増殖炉において液体金属ナトリウム（
以下、ナトリウムと称す）中に含まれる不純物の除去を
目的として設置されたコールドトラップの再生方法に関
する。

（従来の枝垂） 液体金属ナトリウム冷却型の高速増殖炉は、炉心を通過
するナトリウムの一次冷却材を中間熱交換器でナトリウ
ムの二次冷却材と熱交換させ、さらにこの二次冷却材を
然気発生器で水と熱交換させて蒸気を発生させ、この蒸
気でタービンを駆動するよう構成されている。冷却材で
あるすＩ・リウム中に含まれる不純物としては、酸素と
水素が代表的なものである。酸素・よ材料腐食の抑制お
よび腐食生成物（ＣＰ）の抑制の観点からある規定４１
以内に保つ必要がある。また、二次冷却部材が循環する
二次冷却系において、二次冷却材（ナトリウム）中の水
素濃度の上昇を監視して蒸気発生器伝熱管破損による水
漏洩事故を検出する必要上、水素もある規定値以内に保
つ必要がある。

しかしながら、これらの不純物としての酸素や水素は、
共に初期の量が常に保たれるわけではない。例えば、−
次冷却系では、主に燃料交換時に燃料に付着していた酸
素が一次冷却材としてのナトリウム中に入り、また二次
冷却系からの水素が中間熱交換器を介して一次冷却材と
してのナトリウム中に拡散し、−次冷却材中の酸素帛や
水ｉｌａが共に増加する。さらに、二次冷却系では、原
子炉運転中に、水・蒸気系からの水素が蒸気発生器伝熱
管を介して二次冷却材としてのナトリウム中へ拡散し、
二次冷却材中の水素量が増加する。そこで、−次・二次
冷却材としてのナトリウム中の不純物（酸素、水素）を
ある規定値以内に保つために高速増殖炉にはコールドト
ラップが設置され、これらの不純物が除去されている。

コールドトラップは、ナトリウム中に含まれる不純物（
酸素−ナトリウム化合物・水素−ナトリウム化合物）の
ナトリウムに対する溶解度が温度に依存し、温度が低く
なるに連れ溶解度が低下することを利用したものであり
、ナトリウムを冷却してナトリウム中の不純物（酸素−
ナトリウム化合物、水素−ナトリウム化合物）を過飽和
の状態とし、コールドトラップの捕獲部でこれらの不純
物を捕獲してナトリウム中の酸素・水素を除去するもの
である。二次冷却系では、このようなコールドトラップ
によって水・蒸気系から拡散してくる水素を除去し、二
次冷却材としてのナトリウム中の水素濃度を規定値以内
に保っている。

ところが、水・蒸気系から二次冷却系へ拡散してくる水
素ｂ１は非常に多い。そのため、コールドトラップの設
置容量を考慮すると、１基のコールドトラップによって
プラント寿命中に拡散した水素の全てを捕獲することは
、殆ど不可能に近い。

したがって、二次冷却系に段にされたコールドトラップ
では、不純物の捕獲によって捕獲部が目詰りし、流路が
閉塞した場合、その捕獲部を交換している。しかし、プ
ラント寿命中に必要なコールドトラップは原ヤ炉級のも
ので数１０基と多数あるため、捕獲部の交換作業は非常
に繁雑なものとなる。そこで、コールドトラップの捕獲
部の交換回数を少なくしたり、あるいは捕獲部を交換せ
ずコールドトラップを再生することが考えられている。

このようなコールドトラップの再生方法の１つに、水素
とナトリウムの反応が可逆的であることを利用したもの
がある。この再生方法は、二次冷却系のように運転中に
混入する不純物がほぼ水素のみの場合に特に有効である
。この再生方法では、第３図に示すように、まずコール
ドトラップ１に液面形成容Ｚ３を配管５を介して取り付
ける。この液面形成容器３には圧ツノ計７および配管８
が配設される。この配管８には還流型ベーパトラップ９
、フィルタ型ベーパトラップ１１、真空ポンプ１３およ
び水素後処理装置１５が順次取り付けられている。

液面形成容器３をコールドトラップ１に取り付１ノだ優
、コールドトラップ１内のナトリウムを加熱し、コール
ドトラップ１の捕獲部２にて捕獲された水素−ナトリウ
ム化合物（ＮａＨ）をナトリウム中へ溶解し、このナト
リウムを配管５を通して液面形成容器３へ導く。次に、
液面形成容器３におけるガス空間１７の圧力を、ナトリ
ウム中に含まれた水素の水素分圧以下に減圧してナトリ
ウム中に含まれた水素を分離し、この分離された水１Ａ
（１１２）を水素後処理装置１５によって処理する。こ
うして、コールドトラップに捕獲された水素−ナトリウ
ム化合物を取り除き、コールドトラップ１を再生する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このようなコールドトラップの再生方法
においては、コールドトラップ１の再生のために液面形
成容器３が必要であり、コストアップの要因となってい
る。また、コールドトラップ１内で捕獲された水素−ナ
トリウム化合物（Ｎ　ａ　ｌ−（）を円滑に除去するた
めには、コールドトラップ１と液面形成容器３との間で
配管５を介しナトリウムを何回か循環する必要がある。

したがって、再生方法の操作が複雑となり、再生に長ｌ
Ｉ間を要する。さらに、コールドトラップ再生時間を短
縮化するため、液面形成容ｉ５３の断面積を大きくする
必要がある。例えば、液面形成容器３の直径を約１ｍ以
上とする必要がある。しかし、この場合には、コールド
トラップ再生のために設備が過大となる欠点がある。

この発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、
コストの低減を図り、再生運転を簡素化し、再生時間を
短縮することができる。コールドトラップの再生方法を
提供することを目的とする。

（発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） この発明は、コールドトラップ内の液体金属ナトリウム
を一部排出して上記コールドトラップ内に液体金属ナト
リウム液面およびガス空間を形成し、次に上記コールド
トラップ内の液体金属ナトリウムを加熱して上記コール
ドトラップに捕獲された水素化合物を上記液体金属ナト
リウム中に溶解させ、その後前記ガス空間を減圧して、
このガス空間中の水素分圧と上記液体金属ナトリウム中
水素分圧との差に基づき、上記液体金属ナトリウム中に
含まれた水素を分離して上記ガス空間内へ移行させ除去
するものである。

（作用） したがって、この発明に係るコールドトラップの再生方
法は、コールドトラップ再生時に、コールドトラップ内
部において、コールドトラップにより捕獲された水素−
ナトリウム化合物をナトリウム中へ溶解し、このナトリ
ウム中の水素をガス空間へ移行させることができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係るコールドトラップの再生方法
の一実施例が適用された再生システムの系統図である。

高速増殖炉の二次冷却系に配設されたコールドトラップ
２１の再生は、次の手順で実施される。

まず、コールドトラップ２１内のナトリウム２３の一部
を配管２５あるいはコールドトラップ２１の図示しない
排出孔から排出する。こうして、第２図に示すように、
コールドトラップ２１内にナトリウム液面２７およびガ
ス空間２９を形成する。

ナトリウム液面２７等の形成とほぼ並行しであるいはそ
の後に、配管２５に再生システム配管２１を取り付け、
コールドトラップ２１に圧力計３３を設置する。再生シ
ステム配管３１には配管２５の側から還流型ベーパトラ
ップ３５、フィルタ型ベーパトラップ３７、真空ポンプ
３９および水素後処理装買４１が順次配設されている。

還流型およびフィルタ型ベーパトラップ３５．３７はナ
トリウム蒸気を除去するものであり、また水素後処理袋
０４１は水素（ガス）を処理するものである。一方、圧
力計３３はガス空間２９内の圧力を測定する。

次に、コールドトラップ２１内のナトリウムを加熱し、
コールドトラップ２１の捕獲部４３に捕獲された水素−
ナトリウム化合物（ＮａＨ）をコールドトラップ２１内
のナトリウム中に溶解する。

ナトリウムの水素−ナトリウム化合物に対する溶解度は
ナトリウムの温度上昇によって高くなるため、溶解度が
高まった分だけより多くの水素ナトリウム化合物がナト
リウム中に溶解する。したがって、コールドトラップ２
１内のナトリウム中の水素分圧は、ナトリウム蒸気圧よ
り高くなる。

その後、ガス空間２９内の圧力をナトリウム中の水素分
圧以下まで減少させる。すると、ナトリウム中の水素分
圧とガス空間２９内の水素分圧との差が大きくなり、こ
の分圧差に基づき、ナトリウム中に含まれる水素はすｉ
・リウムと分離してガス空間２９内へ移行する。

このガス空間２９内への水素の移行によってナトリウム
中に含まれる水素が減少するため、捕獲部４３に捕獲さ
れた水素−ナトリウム化合物の溶解はさらに進むことに
なる。

一方、コールドトラップ２１内のナトリウムの加熱とと
もに、真空ポンプ３９を作動させる。この真空ポンプの
作動により、ガス空間２９内へ移行した水素（ガス）は
、ナトリウム蒸気とともに再生システム配管３１を通っ
てコールドトラップ２１外へ導かれる。このうち、ナト
リウム蒸気はベーパトラップ３５．３７で除去され、水
素は水素後処理装置４１で処理される。このようにして
コールドトラップ２１の再生が完了する。

上記実施例によれば、コールドトラップ２１の再生時に
コールドトラップ２１内にナトリウム液面２７を形成し
、このコールドトラップ２１内にガス空間２９を形成し
たことから、従来のような液面形成容器（第３図の符号
３）が不要となり、コストの低減を図ることができる。

また、コールドトラップ内のナトリウム中に含まれた水
素をコールドトラップ内に形成されたガス空間２つ内へ
移行するようにしたことから、従来のようにコールドト
ラップ（第３図符号１）と液面形成容器（第３図符号３
）との聞でナトリウムを循環する必要がなく、コールド
トラップの再生運転を１！！ｉ索化し再生時間を短縮す
ることができる。

ざらに、ガス空間２９が形成されるコールドトラップ２
１の断面積は本来大きなものであるため、過大な設備を
必要とすることなく再生時間の短縮を図ることができる
。と同時に、ガス空間の容積が大きくなることから、コ
ールドトラップの再生処ＬＩ！能力が著しく向上し、ひ
いては高速増殖炉におりるコールドトラップの扼付台数
を削減することもできる。

（発明の効′ｊ４） 以上のように、この発明に係るコールドトラップの再生
方法によれば、コールドトラップ内にガス空間を形成し
、このガス空間を通して、コールドトラップ内のナトリ
ウム中の水素を処理するようにしたことから、コストの
低減を図り、再生運転を簡素化し、再生時間を短縮する
ことができるという効采を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るコールドトラップの再生方法の
一実施例を適用した再生システムの系統図、第２図は第
１図のコールドトラップを示す構成図、第３図は従来の
コールドトラップの再生方法を適用した再生システムの
系統図である。 ２１・・・コールドトラップ、２３・・・ナトリウム、
２７・・・ナトリウム液面、２９・・・ガス空間、３９
・・・真空ポンプ、４１・・・水素後処理装置、４３・
・・捕獲部。 代理人弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　　　　三　　俣　　弘　　文筆１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コールドトラップ内の液体金属ナトリウムを一部排
   出して上記コールドトラップ内に液体金属ナトリウム液
   面およびガス空間を形成し、次に上記コールドトラップ
   内の液体金属ナトリウムを加熱して上記コールドトラッ
   プに捕獲された水素化合物を上記液体金属ナトリウム中
   に溶解させ、その後前記ガス空間を減圧して、このガス
   空間中の水素分圧と上記液体金属ナトリウム中の水素分
   圧との差に基づき、上記液体金属ナトリウム中に含まれ
   た水素を分離して前記ガス空間内へ移行させ除去するこ
   とを特徴とするコールドトラップの再生方法。 ２、ガス空間は、液体金属ナトリウム中の水素分圧以下
   に減圧される特許請求の範囲第１項記載のコールドトラ
   ップの再生方法。