JPS6260019B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高温液体金属の試料採取に好適な高
温流体サンプリング装置に関する。

現在、U²³⁵又はPu²³⁹を燃料としてU²³⁸をPu²³⁹
に増殖する高速増殖実験炉など一部の原子炉には
液体金属を冷却材として使用している。しかし、
原子炉の点検時などに液体金属中に空気中の酸素
や水素等の不純物が混入することがあり、これら
不純物濃度が大きくなると、冷却管などに使用し
ている不銹鋼が不純物と化学的に反応して腐食す
ることになる。そのため、液体金属を冷却材とし
ている原子炉は、液体金属サンプリング装置（以
下サンプリング装置と称す）を設け、必要に応じ
て系統内の液体金属を採取し、不純物を分析して
不純物濃度の管理を行つている。そのサンプリン
グ装置の系統図を第１図に示す。

第１図において図示しない原子炉の冷却系に通
じる入口１０に接続された入口配管１２には、電
磁ポンプ１４が設けられている。そして、入口配
管１２の下流側は、サンプリング配管１６とバイ
パス配管１８とに分岐している。このサンプリン
グ配管１６には、サンプリング装置本体２０が設
けられていると共に、サンプリング装置本体の入
口側と出口側には、それぞれ弁２２，２４が取付
けられ、また、バイパス配管１８には弁２６が取
付けられている。さらに、サンプリング配管１６
とバイパス配管１８とは、弁２４と弁２６との出
側において接続され、出口配管２８となつて図示
しない原子炉の冷却系への出口３０に接続されて
いる。

前記のサンプリング装置においては、通常は電
磁ポンプを駆動させず、弁２２，２４，２６が閉
じていて、原子炉の冷却系からサンプリング装置
内に液体金属が流入しない。そして、液体金属を
サンプリングするときには、サンプリング装置本
体２０と各配管とを通常200℃程度に予熱し、弁
２２，２４，２６を開けて電磁ポンプ１４を駆動
させる。そのため、液体金属は、入口１０から入
口配管１２内に導かれ、サンプリング配管１６及
びバイパス配管１８を経て出口配管２８を通つて
出口３０から再び図示しない冷却系に戻される。
サンプリング配管１６を経る液体金属は、サンプ
リング装置本体２０内を通るので、弁２２，２４
を閉じ液体金属をサンプリング装置本体２０内の
図示しない採取器であるいわゆるコイルに封入
し、このコイルを冷却して液体金属を固化した
後、サンプリング装置本体２０外に取り出す。

しかし、高速増殖炉の場合、サンプリングする
冷却材である液体金属（ナトリウム）の温度は、
約150℃から550℃にわたり、サンプリング装置の
予熱温度とかけはなれた高温の液体金属をサンプ
リングするときは、大きな温度差に伴う過大な熱
衝撃が入口配管１２、サンプリング配管１６、バ
イパス配管１８、出口配管２８及びサンプリング
装置本体２０に加わり、サンプリング装置の構造
の健全性に対し重大な悪影響を及ぼす欠点があつ
た。即ち、第２図に示すようにサンプリング装置
の配管温度（サンプリング装置の予熱温度）と液
体金属との温度差が大きいときには、サンプリン
グ装置への液体金属の注入開始とともにサンプリ
ング装置の配管温度の急激な上昇、それに伴う熱
歪みの局部的な発生等、サンプリング装置への影
響が大きい。この欠点を除去するために、サンプ
リング装置全体の予熱温度をサンプリングする液
体金属の温度に合わせる方法も考えられる。しか
し、サンプリング装置全体を500℃付近まで昇温
して均一に予熱することが困難で温度分布（温度
むら）が著しくなり、また、予熱設備費が大幅に
増大する欠点がある。

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するため
になされたもので、サンプリング装置に液体金属
を冷却する冷却器とエコノマイザとが設けられた
熱衝撃のない高温流体サンプリング装置を提供す
ることを目的とする。

本発明は、出入口側両方に弁を有して高温流体
を流通させる管路と、この管路に設けられた採取
器と、この採取器と並列で且つ弁を有するバイパ
ス配管とから成る高温流体サンプリング装置にお
いて、前記バイパス配管の入口側に連なる前記流
体の管路に冷却器を設け、前記冷却器よりも上流
側の前記管路を前記バイパス配管の出口側方向か
らの流体を一方の熱交換流体として受け入れるエ
コノマイザに通すことにより、高温流体を冷却器
とエコノマイザとでサンプリング装置の予熱温度
まで冷却し、サンプリング装置に熱衝撃を生じな
いように構成したものである。

本発明に係る高温流体サンプリング装置の好ま
しい実施例を添付図面に従つて詳説する。なお、
前記従来のサンプリング装置と対応する部分につ
いては同一の番号を付し、その説明を省略する。

第３図は、本発明に係る高温流体サンプリング
装置の実施例の系統図である。第３図において一
般的なエコノマイザ３２が、入口配管１２の入口
１０と電磁ポンプ１４との中間に取付けられ、ま
た、前記エコノマイザ３２より下流側で且つ前記
バイパス配管１８の入口より上流側の位置であつ
て、電磁ポンプ１４の出口側の入口配管１２に
は、冷却器３４が設けられている。この冷却器３
４は、冷却媒体である空気を送風機３６によつて
冷却器３４内に送り、冷却後の空気、即ち、暖め
られた空気をダクト３８から冷却器３４の外部に
放出する。さらに、出口配管２８は、一方の熱交
換流体を供給すべくエコノマイザ３２に接続され
た後、出口３０に接続されている。

上記の如く構成された実施例による液体金属の
サンプリングは、次のようにして行う。なお、サ
ンプリングは、高温（500℃前後）の液体金属
（ナトリウム）の場合についてだけ説明すると共
に、この場合のナトリウムとサンプリング装置と
の温度変化の概略を第４図に示す。

本実施例の場合においては、電磁ポンプ１４が
常時駆動されていて、サンプリングをしないとき
には弁２２，２４が閉じられており、弁２６が開
かれている。従つて、サンプリングをしないとき
には、ナトリウムは、原子炉の図示しない冷却系
から入口１０を経て入口配管１２内に導かれ、エ
コノマイザ３２、冷却器３４を通つてバイパス配
管１８に送られ、さらに出口配管２８を経て再び
エコノマイザ３２を通つて出口３０から原子炉の
冷却媒に戻される。ただし、この場合には、エコ
ノマイザ３２、冷却器３４は運転されていないた
めナトリウムの温度は、上記経路を流れる間ほぼ
一様で、入口１０から導かれるナトリウムの温度
にほぼ等しい。サンプリングをするときは、まず
前記した状態のままサンプリング配管１６及びサ
ンプリング装置本体２０を200℃程度に予熱する
と共に、エコノマイザ３２と冷却器３４とを運転
する。このようにしてエコノマイザ３２と冷却器
３４とによるナトリウムの冷却が開始されると、
入口１０から導かれたナトリウムは、エコノマイ
ザ３２によつて予冷された後冷却器３４によつて
冷却され、第４図に示すようにしだいにサンプリ
ング装置本体２０の予熱温度まで温度が下げられ
る。そして、ナトリウムの温度がサンプリング装
置本体２０の予熱温度に等しく制御された時点で
弁２２，２４を開け、サンプリング装置本体２０
にナトリウムが流れるようにし、第４図に示すよ
うに冷却器３４及びエコノマイザ３２の冷却能力
を弱めてサンプリング配管１３、バイパス配管１
８、サンプリング装置本体２０等に熱衝撃が生じ
ないようにナトリウムを徐々に昇温する。次に、
第４図に示すようにサンプリング装置本体２０を
流れるナトリウムの温度が、入口１０におけるナ
トリウムの温度とほぼ等しくなつた時点で、サン
プリング装置本体２０を隔離する役目を有する弁
２２，２４を閉じ、サンプリング装置本体２０内
の図示しない採取器であるコイルを冷却する。こ
のとき弁２６は開かれているので高温のナトリウ
ムは、入口１０からエコノマイザ３２、冷却器３
４、バイパス配管１８、出口配管２８、エコノマ
イザ３２そして出口３０の経路を流れる。そし
て、前記コイルが十分冷却されて液体状のナトリ
ウムが固化されたときにコイルをサンプリング装
置本体２０の外部に取り出し、サンプリングが行
なわれる。なお、前記したナトリウムをサンプリ
ング装置本体２０の予熱温度まで冷却したとき
に、出口配管２８からエコノマイザ３２に通され
たナトリウムは、エコノマイザ３２によりやや温
度を高められて出口３０に送られる。

上記のようにして高温のナトリウムのサンプリ
ングが行なわれるときは、第４図に示すようにサ
ンプリング装置本体２０等の温度変化がゆるやか
であるため、サンプリング装置に過度の熱衝撃を
与えることがない。また、サンプリングされるナ
トリウムは、入口１０におけるナトリウムの温度
と同一の温度においてサンプリング装置本体２０
に封入されるので、原子炉の冷却系を流れるナト
リウムと同一の組成を維持でき、より正確な不純
物の分析を行うことができる。さらに、本実施例
においては、特別な装置を設ける必要がなく、サ
ンプリング装置の運転方法もあまり複雑となるこ
とがないので、簡便で信頼性の高いサンプリング
装置を提供することができる。

前記実施例においては、従来のサンプリング装
置にエコノマイザ３２と冷却器３４とを設けた場
合について説明したが、第５図に示すようにプラ
ギング計と組合せてもよい。プラギング計は、原
子炉の冷却材である液体金属（ナトリウム）の純
度を管理するために液体金属中の不純物が析出す
る温度を測定する装置であつて、プラギング計本
体４０、流量計４２、電磁ポンプ１４、エコノマ
イザ３２、冷却器３４等から成つている。本実施
例は、第３図に示した前記実施例とほぼ同様の構
成をなすが、冷却器の出口側に流量計４２が接続
され、流量計４２の出口側の配管がサンプリング
装置の入口配管１２とプラギング配管４４に接続
され、プラギング配管４４にはプラギング計本体
４０と弁４６とが設けられていて、弁４６の出側
にサンプリング装置の出口配管２８が接続される
と共に、エコノマイザ３２に接続されている。本
実施例によつて液体金属をサンプリングするとき
は、プラギング計のエコノマイザ３２と冷却器３
４により液体金属をサンプリング装置の予熱温度
に冷却し、弁２２，２４，２６を開けると共に弁
４６を閉じて液体金属がサンプリング装置内を流
れるようにする。以下の操作は前記したとほぼ同
様である。本実施例によるときは、電磁ポンプ１
４、エコノマイザ３２、冷却器３４及び図示しな
い液体金属の温度制御系をサンプリング装置とプ
ラギング計とで共用化することができ、設備の簡
素化、設備費の低減を図ることができる。

なお、前記実施例ではエコノマイザ３２を電磁
ポンプ１４の入口側に設けた場合について説明し
たが、エコノマイザ３２は電磁ポンプ１４の出口
側に設けてもよい。また、前記実施例においては
原子炉の冷却材である液体金属のサンプリングに
ついて説明したが、原子炉以外の装置にも適用す
ることができ、液体金属以外の高温流体にも適用
することができる。

以上説明したように本発明によれば、サンプリ
ング装置の入口配管にエコノマイザと冷却器とを
設け、高温の液体金属を冷却できるようにしたこ
とにより、サンプリング装置の熱衝撃をなくすこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高温流体サンプリング装置の系
統図、第２図は従来の高温流体サンプリング装置
のサンプリング時における温度変化を示す図、第
３図は本発明に係る高温流体サンプリング装置の
一実施例の系統図、第４図は第３図の実施例のサ
ンプリング装置のサンプリング時における温度変
化を示す図、第５図は本発明に係る高温流体サン
プリング装置の他の実施例の系統図である。 １２……入口配管、１６……サンプリング配
管、１８……バイパス配管、２０……サンプリン
グ装置本体、２８……出口配管、３２……エコノ
マイザ、３４……冷却器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 出入口側両方に弁を有して高温流体を流通さ
   せる管路と、この管路に設けられた採取器と、こ
   の採取器と並列で且つ弁を有するバイパス配管と
   から成る高温流体サンプリング装置において、前
   記バイパス配管の入口側に連なる前記流体の管路
   に冷却器を設け、前記冷却器よりも上流側の前記
   管路を前記バイパス配管の出口側方向からの流体
   を一方の熱交換流体として受け入れるエコノマイ
   ザに通して成ることを特徴とする高温流体サンプ
   リング装置。