JPS6264996A - 高速炉の冷却材純化装置 - 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、液体金属冷却形高速増殖炉の一次冷却系ある
いは二次冷却系等に用いられる高速炉の冷却材純化装置
に関する。

（発明の技術的背ＩＩ） 液体金属冷却形高速増殖炉は炉心を通過する液体ナトリ
ウム等の一次冷却材を中間熱交換器で液体ナトリウム等
の二次冷却材と熱交換させ、さらにこの二次冷却材を蒸
気発生器で水と熱交換させて蒸気を発生させ、この蒸気
でタービン等を駆動するように構成されている。

この高速増殖炉の一次冷却系および二次冷却系には冷却
材を純化するため、冷却材純化装置が設シブられている
。以下、二次冷却系を例にとって冷却材純化装置につい
て説明する。

高速増殖炉の二次冷却系は第３図に例示するように構成
されている。同図において、中間熱交換器１で一次冷却
材と、熱交換を行なった二次冷却材は配管２を通り、分
配管４を経て蒸気発生器３に導入され、そこで水と熱交
換して蒸気を発生する。

蒸気発生器３を通過した二次冷却材は配管５を通って循
環ポンプ６に送られ、この循環ポンプ６から配管７を通
って中間熱交換器１に戻る。

循環ポンプ６の近傍には、ポンプオーバフローコラム８
が設置され、循環ポンプ６から漏れ出た冷却材を主系統
に戻すとともに、その冷却材に含まれる気泡を分離する
役目を有している。

冷却材貯溜タンク９に貯溜された二次冷却材は、汲み上
げポンプ１０によって汲み上げられ、再生熱交換２１１
１の胴側またはバイパス路１１ａを経てコールドトラッ
プ１２に導入され、冷却材中の不純物を除去された後、
再び再生熱交換器１１を通して、二次冷却系の主系統に
送り込まれる。なお、主冷却系への入口には汲み上げた
冷却材の逆流を防止する為に逆止弁１２ａが設置されて
いる。

一方、蒸気発生器３とポンプオーバフローコラム８には
オーバフローノズル１３．１４が設けられ、冷却材のレ
ベルが所定の液位以上になると冷却材を貯溜タンク９に
戻しており、前記冷却材の汲み上げと相まって二次冷却
材の液位を保持すると共に、二次冷却系内の冷却材純度
を流路閉塞あるいは機器の腐蝕などの観点から問題のな
い純度に保つている。

冷却材中の不純物を除去するコールドトラップ１２は空
気や窒素などで内部の冷却材を冷却することによって不
純物を析出させる機器であり、その温度は冷却材の凝固
点温度付近（プラントの通常運転時で約り１０℃〜約１
５０℃）に制御されている。再生熱交換器１１と、コー
ルドトラップ１２の間を連結する入口配！！１５には止
め弁１６が介挿されている。

また、再生熱交換器１１はコールドトラップ１２で冷却
材の冷却を行う際の負荷を小さくして系統の熱損失を小
さくすると共に、コールドトラップ１２で冷却された冷
却材を再加熱することによって、二次冷却系に戻る冷却
材の温度が主系統側の戻し点の温度（通常的３００℃）
近くになるよう設けられれたシェルアンドチューブ形の
熱交換器であり、その伝熱面積はプラント出力運転時の
除熱量を考慮して決定される。

”　　　１６ 上述のように構成された高速炉の冷却系においては、プ
ラント建設後、冷却材の受は入れを行うとまず初期量は
入れ時ナトリウムのｍ製と、機器の冷却材接液部表面に
付着している不純物（特に酸素、水素等）の除去を目的
とした初期化運転を実施する。

これは、冷却材を受は入れた時点ではプラグ温度（溶け
ている不純物の檄に対応する冷却材の飽和温度〉が高く
、材料腐蝕の防止および材料強度の劣化の防止に必要な
冷却材純度が確保されておらず、こうした不純物を多く
含んだ状態でプラント運転を行うと腐蝕、劣化のみなら
ず低温となる部分で不純物が析出し、流路の閉塞などが
問題になるためでる。

第３図に例示する二次冷却系において、初期純化の大半
を費すのはナトリウム接液面積が大きく、クロモリなど
表面に酸化物の生じやすい材料を使用する蒸気発生器ａ
の不純物除去である。

本運転は、冷却材貯溜タンク９より冷却材を純化装Ｗ１
１２を介して二次冷却系に汲み上げ、二次冷却系配管５
、中間熱交換器１および配管２を通して蒸気発生器３内
に送り、オーバフローノズル１３を介して冷却材を再び
冷却材貯溜タンク９に戻を間に蒸気発生器３より不純物
を冷却材中に溶は出させ、これをコールドトラップ１２
で捕獲する運転方法となる。

この際、コールドトラップ１２で冷却されて損失する熱
暑は、貯溜タンク９、蒸気発生器３、配管５などに取付
けられる予熱ヒータなどからの入熱によって補償してい
る。

初期純化運転終了後、プラントは連間に至るまでの間に
各種機能試験を実施することになるため、本運転はコー
ルドトラップ１２の設定温度を下げ、コールドトラップ
１２にて出来るだけ大川の不純物を短期に析出させるこ
とにより短期間に終了させるのが望ましい。

〔背景技術の問題点〕

前述のごとく再生熱交換器１１の伝熱面積は交換熱恐の
多いプラント定格運転時を考慮して決められており、初
期純化ではコールドトラップ１２の最低温度を下げてコ
ールドトラップ１２の出入口温度差を大きくとると、コ
ールドトラップ１２の入口配管１５（再生熱交換器１１
の胴側出口配管と同じ）の温度がプラグ温度を下回り、
流路の閉塞を起こす可能性がある。

１ｙなわら、第４図に示すように、再生熱交換器１１の
胴側の入口Ｎｉ１出口Ｎｏの温度をＴＲＩ、Ｔｏ０１管
側の入口、出口温度をＴｚｉｌＴｚＯとすると、純化運
転中の胴側出口温度Ｔ＋０は流路の閉塞防止の観点から
プラグ温度Ｔｐよりも常に高くしておく必要があり、不
純物析出量を増加させようとしてコールドトラップ１２
の設定温度を下げると再生熱交換器の管側入口温度がＴ
’２１に下がると同時に胴側出口温度もＴｏ　１０に下
がり、プラグｆＡｒ！１を下回る結果になって運転でき
なくなる。

さらにコールドトラップ１２の入口温度Ｔｏ。

をプラグ温度Ｔｏ以下とせず、かつコールドトラップ１
２の出入口温度差を大きく取るための方法として、例え
ば、第３図において破線にて示すように再生熱交換器１
１を完全にバイパスするライン１１ａを追加して運用す
ることも考えられるが、この場合、コールドトラップ１
２での熱損失が大きくなりすぎ、系統の温度が維持でき
なくなるため、結果としてコールドトラップ１２の出入
口温度を大きくはとれない。

上述のように、従来の初期純化運転ではコールドトラッ
プ１２の出入口８１度が大きくとれず、初期純化の終了
までに長時間を費す結果となっていた。

〔発明の目的） 本発明は上記した背景技術の問題点を解決するためにな
されたもので、初期純化運転時など冷却材に不純物を多
く含む時の純化運転も効率よく短時間で実施できる高速
炉の冷却材純化装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の冷却材純化装置は、冷却材貯溜タンクより冷却
材を汲み上げる電磁ポンプと、前記冷却材貯溜タンクと
一次または二次冷却系をつなぐ配管と、胴側の入口ある
いは出口側に長さ方向に離間して複数のノズル有する再
生熱交換器と、この再生熱交換器に接続したコールドト
ラップとを具備することを特徴とするもので、再生熱交
換器の有効伝熱面積を系統の不純物量に応じて変更する
ことによって、コールドトラップでの時間当たりの捕獲
量を変化させ純化運転を効果的に行うものである。

（発明の実施例） 以下、第１図および第２図を参照しながら、本発明に係
わる冷却材純化装置の実施例を説明する。

なお、第１図中、第３図におけると同一部分には同一符
号を付し、相違点のみを説明する。

第１図は、純化装置の再生熱交換器１１の胴側に、その
長さ方向に離間する２点において開口する２１１１の出
口ノズルＮｏ、Ｎｍを設け、各々止め弁１６．１７を介
してコールドトラップ１２の入口配管１５に接続した場
合の例である。

このような構成における再生熱交換器１１の通例の詳細
を第２図に示す。初期純化時のように、系統の冷却材中
の不純物ＩＩ瓜が高い場合には、止め弁１Ｇを閉め、再
生熱交換器１１は全部使用するのでなく、冷却材を途中
の出口ノズルＮｍよりコールドトラップ１２に流入させ
る。

このようにした場合、再生熱交換器１１を全部使用した
場合に比ベコ−ルビトラップ１２出入口の温ｆｉＴ”ｔ
ｏ、Ｔ”ｚｉの差を大きくとってもコールドトラップの
入口温度Ｔ”＋Ｏをプラグ温度Ｔｐより高く保持できる
。

換言すれば、同じコールドトラップ設定温度（これはコ
ールドトラップ出口温度とほぼ等しい）であれば、再生
熱交換器１１を部分使用した方がコールドトラップ入口
温度は上昇し、プラグ温度との差が拡がるため、運転中
に多少コールドトラップ１２で過冷却等を生じても、流
路ｒ１１Ｍの心配なく運転を継続できる。

従って、流路閉塞上十分な余裕をとった上でコールドト
ラップ１２での出入口温度差をとり短時間にかつ安全に
純化運転を実施できる。

また、再生熱交換器１１の有効伝熱面積をどの位にとる
かについては、二次冷却系あるいは貯溜タンクからの予
熱ヒータなどによる入熱愚の余裕および不純物のＳ度に
応じて決定すればよい。

なお、第２図の実施例では、再生熱交換器１１の胴側の
両端の出入口ノズルＮｉ５Ｎｏ間に１ａｌの出口ノズル
Ｎｍを追加した例につき述べたが、本発明においては出
口ノズルの追加に替え、入口ノズル側を複数にした場合
でも同様の効果が得られる。

（発明の効果） 上述のように本発明の冷却材純化装置によれば、初期純
化運転など冷却材中の不純物ｍ度が高い場合においても
流路の閉塞を防止でき、かつ短時間で運転を終了できる
ため試験工程の短縮化による大幅なコスト低減が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す高速炉の二次冷却系の系
統図、第２図は第１図における再生熱交換器の構成と温
度分布を示す説明図、第３図は従来の二次冷却系を例示
する系統図、第４図はその再生熱交換器の構成と湿度分
布を示す示す説明図である。 １・・・・・・・・・中間熱交換器 ３・・・・・・・・・蒸気発生器 ６・・・・・・・・・循環ポンプ ８・・・・・・・・・ポンプオーバフローコラム９・・
・・・・・・・冷却材貯溜タンク１０・・・・・・・・
・汲み上げポンプ１１・・・・・・・・・再生熱交Ｉ！
１１器１２・・・・・・・・・コールドトラップ代理人
　弁理士　　則　近　憲　右 同　　　　　　　　三　　俣　　弘　　文第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷却材貯溜タンクより冷却材を汲み上げる電磁ポ
   ンプと、前記冷却材貯溜タンクと一次または二次冷却系
   をつなぐ配管と、胴側の入口あるいは出口側に長さ方向
   に離間して複数のノズルを有する再生熱交換器と、この
   再生熱交換器に接続したコールドトラップとを具備する
   ことを特徴とする高速炉の冷却材純化装置。
2. （２）再生熱交換器の胴出口に２個の出口ノズルが設け
   られ、これらのノズルがそれぞれ止め弁を介してコール
   ドトラップの入口配管と接続されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の高速炉の冷却材純化装置
   。