JPS6365399A - ナトリウム純化系設備 - Google Patents

ナトリウム純化系設備

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JPS6365399A
JPS6365399A JP61211092A JP21109286A JPS6365399A JP S6365399 A JPS6365399 A JP S6365399A JP 61211092 A JP61211092 A JP 61211092A JP 21109286 A JP21109286 A JP 21109286A JP S6365399 A JPS6365399 A JP S6365399A
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JP
Japan
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sodium
cold trap
reactor
purification system
cooling system
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Application number
JP61211092A
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English (en)
Inventor
杢屋 憲司
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はナトリウム純化系設備に係り、さらに詳細には
、高速増殖炉の1次冷却材であるナトリウム中の不純物
を析出捕獲するナトリウム純化系設備の改良に関するも
のである。
〔従来の技術〕
高速増殖炉の1次冷却系には、冷却材としてナトリウム
が使用されるが、冷却材であるナトリウム中の不純物に
よる材料の腐食、材料強度の劣化。
不純物析出による狭い流路の閉塞、さらにはナトリウム
中の放射性腐食生成物による放射能レベルの上昇防止等
を目的として、ナトリウム純化系設備が設置される。
しかして、ナトリウム純化系設備としては、一般に、ナ
トリウム中における不純物の溶解度が温度により異なる
ことから、当該ナトリウムの温度を下げて、ナトリウム
中に析出した不純物を捕獲するコールドトラップが使用
される。
ここで、本発明の説明に先立ち、従来形ナトリウム純化
系設備の全体的な運転系を、第3図にもとづいて説明す
る。
第3図において、原子炉容器1内には、炉心2が収納さ
れ、また原子炉容器1内には、1次冷却材であるナトリ
ウムが、自由液面をもって充夕真さく2) れている。原子炉通常運転中、1次冷却材であるナトリ
ウムは、図示を省略した1次主冷却系内を循環し、炉心
2で発生した熱は、1次主冷却系から2次主冷却系に伝
達される。
オーバフロータンク3には、一定量のナトリウムが充填
されており、オーバフロー系電磁ポンプ4により、オー
バフロー系汲上げ配管5を通して、オーバフロータンク
3内のナトリウムが、常時原子炉容器1に汲み上げられ
ている。原子炉容器1内のナトリウムは、規定液位以上
に達すると、オーバフロー系戻り配管6を通して、オー
バフロータンク3に戻される。一方、オーバフロータン
ク3内のナトリウムをナトリウム純化系設備に供給する
ため、その系の途中に純化系電磁ポンプ9が設置されて
おり、オーバフロータンク3内のナトリウムは、純化系
入口配管10を経て、エコノマイザ7に入り、ここで約
500℃から約200℃程度迄温度低下した後、コール
ドトラップ入口配管11を通って、コールドトラップ8
に流入する。
コールドトラップ8に流入したナトリウムは、更に冷却
されて(約140℃以下)、過飽和になった不純物がナ
トリウム中に析出され、コールドトラップ8内に充填さ
れている充填材に捕獲される。
コールドトラップ8で不純物が除去された純化ナトリウ
ムは、コールドトラップ出口配管12を経て、再びエコ
ノマイザ7に入り、ここで温度回復した後(約460℃
)、純化系戻り配管13a。
13bを経てオーバフロータンク3に戻る。
以上の構成において、従来、コールドトラップ8部分で
のナトリウム冷却は、当該コールドトラップ8部分で万
一ナトリウムが漏洩しても危険が生じないよう、不活性
ガスである窒素ガスを使用すると共に、第3図に符号2
7で示す冷却器やブロワ28、さらには配管20および
21等により、コールドトラップ冷却系を独立的に構成
している6すなわち、従来、コールドトラップ8部分で
のナトリウム冷却は、当該コールドトラップ8内に伝熱
管を設置し、伝熱管内に冷却用の窒素ガスを、また伝熱
管外にナトリウムを循環させて、その両者を熱交換させ
ることにより、ナトリウム側の熱を窒素ガス側に伝える
ようにしている。
なお、本発明設備に関連する先行技術としては、例えば
特開昭60−86493号公報ならびに同60−249
091号公報等がある。
[発明が解決しようとする問題点〕 従来形ナトリウム純水系設備の構成と動作系とは以上の
ごときであるが、従来形この種設備にあっては、以下に
列挙する点で更に改善の余地がある。
すなわち、 (1)ナトリウム純化系設備であるコールドトラップ8
は、放射性ナトリウムを取り扱うため、格納容器内に設
置されるが、このコールドトラップ8を冷却する冷却器
27の最終ヒートシンクは、水冷方式を採用し、格納容
器外に設置されるため、コールドトラップ冷却系の占有
敷地面積が大きくなるばかりか、熱容量の小さな窒素ガ
スを用いて必要除熱量を得るためには、大量の窒素ガス
を配管20および21に循環させる必要があり、その結
果、配管20および21の管径が大きくならざるを得す
、トータルとして、コールドトラップ冷却系設備が大規
模となる。
(2)原子炉通常運転時、原子炉容器1内の上部および
オーバフロータンク3内のナトリウム温度は、高温(約
500℃)状態にあるが、何等かの原因で原子炉がトリ
ップした場合、原子炉容器1内のナトリウム温度は、炉
心2の部分における発熱の急減にともない、急速に低下
する(約400〜200℃)。これに対し、オーバフロ
ータンク3内のナトリウム温度は、高温状態を維持して
いる。したがって、原子炉トリップ時、原子炉容器1と
オーバフロータンク3との間のナトリウム温度差は、非
常に大きく、オーバフロータンク3から原子炉容器1へ
のナトリウム汲上げは、各種機器・配管への過大な熱衝
撃を避けることを目的として、その両者の温度がほぼ均
一になるまで停止させることが必要で、従来、この停止
必要期間が長く、原子炉の再起動に長時間を必要として
いた。
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであって、
その目的とするところは、コールドトラップ冷却系設備
の簡素化、さらには原子炉再起動に要する時間の短縮化
を同時に達成することのできる、改良されたナトリウム
純化系設備を提供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
前記目的を達成するため、本発明は、原子炉容器からオ
ーバフローするナトリウムの温度を下げて、当該ナトリ
ウム中に析出される不純物を捕獲するナトリウム純化系
設備において、前記ナトリウム純化系設備に設けられて
いるコールドトラップの冷却系を、崩壊熱除去系設備の
2次冷却系に接続するとともに、ナトリウム純化系設備
の途中に接続したエコノマイザの前後に、原子炉トリッ
プに際してコールドトラップからのナトリウムが通過す
るバイパス配管を接続してなることを特徴とするもので
ある。
〔作用〕
しかして、本発明は、ナトリウム純化系設備に設けられ
ているコールドトラップの冷却系を、崩壊熱除去系設備
の2次冷却系に接続したことにより、従来独立的に設け
られていたコールドトラップの冷却系を、崩壊熱除去系
設備の2次冷却系と共用として、その構成を簡素化する
ことができ、コールドトラップ冷却系の占有敷地面積が
小さくて済むばかりでなく、コールドトラップ冷却系設
備の建設費を大幅に削減することができる。なお、前記
した崩壊熱除去系設備は、原子炉通常運転に際して待機
状態にあり、原子炉トリップ時のみ起動するものであっ
て、また原子力発電プラントは、周囲環境の安全確保を
目的として、幾重にも安全系の後備手段が設けられてお
り、妄りに原子炉がトリップされるようなことはないか
ら、この崩壊熱除去系設備の冷却系に対し、コールドト
ラップの冷却系を接続して共用化することは、原子力発
電設備の有効利用化を図る上で望ましい。
また、本発明は、既述のごとく、コールドトラップの冷
却系を、崩壊熱除去系設備の2次冷却系に接続したこと
により、コールドトラップ冷却系の冷却媒体を、従来の
窒素ガス(熱容量小)から熱容量の大きな液体に代える
ことができ、その結果、コールドトラップ冷却系の配管
径を小さくして、これまたコールドトラップ冷却系の建
設費低減化に寄与する。
さらに、本発明は、ナトリウム純化系設備の途中に接続
したエコノマイザの前後に、原子炉トリップ時ナトリウ
ムが通過するバイパス配管を接続したことにより、万一
の原子炉トリップに際し、コールドトラップを出てオー
バフロータンクに戻る低温純化ナトリウムは、オーバフ
ロータンクからコールドトラップ側に向う高温ナトリウ
ムとエコノマイザの部分で熱交換されず(なお、このエ
コノマイザは、斯界において周知のごとく、本来、原子
炉通常運転時における原子炉容器内の熱損失を極力抑制
することを目的として、ナトリウム純化系設備の途中に
設置されている)、低温状態を維持したまま、オーバフ
ロータンクに戻る。したがって、原子炉トリップ時、原
子炉容器に汲み上げられるナトリウムの温度と原子炉容
器内の温度との差は、従来に比べて小さい。その結果、
原子炉トリップ後再起動迄の所要時間、すなわちオーバ
フロータンクから原子炉容器に対するナトリウム汲み上
げに際し、各種機器・配管に過大な熱衝撃が加わるのを
回避するための所要時間を従来よりも短縮でき、原子炉
運転の裕度を増すことができる。
〔実施例〕
以下、本発明を、第1図および第2図の一実施例にもと
づいて説明すると、同図は本発明に係るナトリウム純化
系設備の運転系統説明図である。
第1図および第2図において、原子炉容器1内には、炉
心2が収納され、また原子炉容器1内には、1次冷却材
であるナトリウムが、自由液面をもって充す裏されてい
る。原子炉通常運転中、1次冷却材であるナトリウムは
、図示を省略した1次主冷却系内を循環し、炉心2で発
生した熱は、1次主冷却系から2次主冷却系に伝達され
る。
オーバフロータンク3には、一定量のナトリウムが充填
されており、オーバフロー系電磁ポンプ4により、オー
バフロー系汲上げ配管5を通しく工0) て、オーバフロータンク3内のナトリウムが、常時原子
炉容器1に汲み上げられている。原子炉容器1内のナト
リウムは、規定液位以上に達すると、オーバフロー系戻
り配管6を通して、オーバフロータンク3に戻される。
一方、オーバフロータンク3内のナトリウムをナトリウ
ム純化系設備に供給するため、その系の途中に純化系電
磁ポンプ9が設置されており、オーバフロータンク3内
のナトリウムは、純化系入口配管10を経て、エコノマ
イザ7に入り、ここで約500℃から約200℃程度迄
温度低下した後、コールドトラップ入口配管11を通っ
て、コールドトラップ8に流入する。コールドトラップ
8に流入したナトリウムは、崩壊熱除去系設備の2次冷
却系に接続したコールドトラップ冷却入口配管20dか
ら流入する冷却材(NaK:ナトリウム−カリウム合金
)により、さらに冷却されて(約140℃以下)、過飽
和になった不純物がナトリウム中に析出され、コールド
トラップ8内に充填されている充填材に捕獲される。
コールドトラップ8で不純物が除去された純化ナトリウ
ムは、コールドトラップ出口配管12を経て、再びエコ
ノマイザ7に入り、ここで温度回復した後(約460℃
)、純化系戻り配管13a。
13bを経てオーバフロータンク3に戻る。
コールドトラップ8内でナトリウムと熱交換して昇温し
たNaKは、コールドトラップ8から流出した後、コー
ルドトラップ冷却出口配管21d。
弁32.配管21c、配管21aを経て、空気冷却器1
8内に入り、ここで冷却空気との間で熱交換をおこなっ
て低温となった後、2次崩壊熱除去系電磁ポンプ19に
より加圧され、配管20a。
配管20c、弁31および配管20dを経て、再びコー
ルドトラップ8に戻る。なお、前記運転に際し、弁29
は閉、弁30は開の状態に設定されている。また、空気
冷却器18には、ファン22゜空気冷却器人口ダンパ2
5.空気冷却器入口ダクト23.空気冷却器出口ダクト
24および空気冷却器出口ダンパ26が接続されており
、空気冷却器18の除熱量に応じて、ファン22および
空気冷却器出入口ダンパ26.25が運転される。
次に、原子炉がトリップした場合は、1次崩壊熱除去系
電磁ポンプ15が運転され、1次崩壊熱除去系入口配管
16からのナトリウムが原子炉容器2内に流入して、炉
心2で炉心崩壊熱を除去し、1次崩壊熱除去系出口配管
17を経て、崩壊熱除去系中間熱交換器14内に入る。
そして、崩壊熱除去系中間熱交換器14に入ったナトリ
ウムは、当該熱交換器14の部分でNaKと熱交換して
冷却され、再び1次崩壊熱除去系電磁ポンプに15戻る
。この時、2次崩壊熱除去系では、ゴ↑・29゜30が
開となり、崩壊熱除去とコールドトラップ冷却のために
必要なNaKは、2次崩壊熱除去系電磁ポンプ19によ
り循環され、N a Kの熱は、空気冷却器18を介し
て大気中に放散される。さらに、原子炉トリップ時、ナ
トリウム純化系設備側では、エコノマイザバイパス弁3
3を開とすることにより、コールドトラップ8を出た低
温純化ナトリウムを、エコノマイザ7の前後に接続した
バイパス配管34a、34bを通してバイパスさく13
) せることにより、コールドトラップ8からオーバフロー
タンク3に戻るナトリウムの温度を低下させたままとす
ることができる。
〔発明の効果〕
本発明は以上のごときであり、図示実施例の説明からも
明らかなように、本発明は、ナトリウム純化系設備に設
けられているコールドトラップの冷却系を、崩壊熱除去
系設備の2次冷却系に接続したことにより、従来独立的
に設けられていたコールドトラップの冷却系を、崩壊熱
除去系設備の2次冷却系と共用として、その構成を簡素
化することができ、コールドトラップ冷却系の占有敷地
面積が小さくて済むばかりでなく、コールドトラップ冷
却系設備の建設費を大幅に削減することができる。
また、本発明は、既述のごとく、コールドトラップの冷
却系を、崩壊熱除去系設備の2次冷却系に接続したこと
により、コールドトラップ冷却系の冷却媒体を、従来の
窒素ガス(熱容量小)から熱容量の大きな液体に代える
ことができ、その結果、コールドトラップ冷却系の配管
径を小さくして、これまたコールドトラップ冷却系の建
設費低減化に寄与する。
さらに、本発明は、ナトリウム純化系設備の途中に接続
したエコノマイザの前後に、原子炉トリップ時ナトリウ
ムが通過するバイパス配管を接続したことにより、万一
の原子炉トリップに際し、コールドトラップを出てオー
バフロータンクに戻る低温純化ナトリウムは、オーバフ
ロータンクからコールドトラップ側に向う高温ナトリウ
ムとエコノマイザの部分で熱交換されず、低温状態を維
持したまま、オーバフロータンクに戻る。したがって、
原子炉トリップ時、原子炉容器に汲み上げられるナトリ
ウムの温度と原子炉容器内の温度との差は、従来に比べ
て小さい。その結果、原子炉トリップ後再起動迄の所要
時間、すなわちオーバフロータンクから原子炉容器に対
するナトリウム汲上げに際し、各種機器・配管に過大な
熱衝撃が加わるのを回避するための所要時間を従来より
も短縮でき、原子炉運転の裕度を増すことができる。
以上、要するに、本発明によれば、コールドトラップ冷
却系設備の簡素化、さらには原子炉再起動に要する時間
の短縮化を同時に達成することのできる、改良されたナ
トリウム純化系設備を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明に係るナトリウム純化系設
備の一実施例を示す運転系統説明図、第3図は従来形ナ
トリウム純化系設備の運転系統説明図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、原子炉容器からオーバフローするナトリウムの温度
    を下げて、当該ナトリウム中に析出される不純物を捕獲
    するナトリウム純化系設備において、前記ナトリウム純
    化系設備に設けられているコールドトラップの冷却系を
    、崩壊熱除去系設備の2次冷却系に接続するとともに、
    ナトリウム純化系設備の途中に接続したエコノマイザの
    前後に、原子炉トリップに際してコールドトラップから
    のナトリウムが通過するバイパス配管を接続してなるこ
    とを特徴とするナトリウム純化系設備。
JP61211092A 1986-09-08 1986-09-08 ナトリウム純化系設備 Pending JPS6365399A (ja)

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