JPS6132550B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属ナトリウムを冷却材とする高速増
殖炉ナトリウム配管用被覆工法に関するものであ
る。

従来、このナトリウム配管には保温材として石
綿保温材、ロツクウール保温材、バーライト保温
材、けい酸カルシウム保温材、セラミツクウール
などが使用されているが、当然のことながらこれ
らの保温材は通常プラント関係の熱設備用保温材
として開発された材料であり、断熱材として優れ
た特性を有している。即ち、耐熱性があり、熱伝
導率が小さい材料である。

しかしながら、これらの保温材は大気中におい
て高温の金属ナトリウムと接触すると激しく反応
し、白煙を出しながら燃焼して、保温材を破壊す
る。従つて、これらの保温材をナトリウム配管に
使用した場合、万一、ナトリウムが漏洩した際は
直ちに、ナトリウムと反応して火災を起し、保温
材を破壊して流れ出し、大量の白煙を出して燃焼
をつづけ危険な状態となる。そこでナトリウム配
管を二重管構造とし、その間を不活性ガス雰囲気
とする方法や、保温材を施工した配管の下部に
“トヒ”や“受皿”を配置し、万一、ナトリウム
が漏洩し、流れ出た場合でも、これを“タメマ
ス”に誘導し、そこで集中的に消火させる方法が
検討された例もあるが、前者では、施工および経
済性の面で必ずしも有利でなく、後者では上述の
ような保温材との反応を許し、保温材の外側にあ
る“トヒ”や受皿において、ナトリウムあるいは
化合物が堆積してタメマスなどへの流動をさまた
げる可能性もあるなどの問題を伴うことで完全と
は言いがたい。

そこで、本発明の目的は、ナトリウム配管か
ら、万一ナトリウムが漏洩した場合でもそのナト
リウムと反応することなく且つ酸化反応し、燃焼
中のナトリウムに対しても反応することのない被
覆材を使用することによつて火災を防止し、ある
いは、そのナトリウムを安全に“タメマス”など
へ誘導することができる。ナトリウム配管用被覆
工法を提供するものである。

衆知の通り、金属ナトリウムは化学的に活性に
富み、大気雰囲気中において、酸素や水をはじめ
殆んどの物質と反応して燃焼する。例えば、前述
の保温材は、その主成分がSiO₂、CaO、Al₂O₃な
どであり、大気雰囲気中で高温（約600℃）の金
属ナトリウムと激しく反応して燃焼する。

従つて、本発明に使用する被覆材は、大気雰囲
気中で、高温の金属ナトリウムと反応しない特性
を有することが不可欠であり、このような被覆材
の一例として、次の様なナトリウム配管用被覆材
がある。

即ち、耐ナトリウム性のあるアルカリ金属塩と
珪酸又はリン酸ナトリウムとを湿式状態で混合
し、該混合物を加圧成型後、乾燥せしめた被覆材
であり、また必要に応じてこの混合物に金属石け
んを加えて加圧成型するか、或は、さらに補強材
を加えて加圧成型、乾燥せしめた被覆材である。

耐ナトリウム性のあるアルカリ金属塩は約800
℃までの金属ナトリウムに耐え得るもので、代表
的な配合例は次の通りである。

無水炭酸ナトリウム 250〜300部 ステアリン酸金属塩 １〜10部 ステンレスフアイバ糸または線 １〜10部 珪酸ナトリウム 150〜250部 主成分である無水炭酸ナトリウムは水分を吸収
して炭酸ナトリウムの水和物となり、その水和物
にはNa₂CO₃・H₂O Na₂CO₃・7H₂O Na₂CO₃・10H₂Oがある。

これらの結晶水は100℃以下の温度で容易に分
解し、無水炭酸ナトリウムになることから、無水
の炭酸ナトリウムの代りに炭酸ナトリウムの水和
物を使用してもよい。

粘結剤として使用する珪酸ナトリウムには、粉
末状と液状がある。無水炭酸ナトリウムを使用す
る場合は、液状の珪酸ナトリウムを水で薄めて使
用すればよいが、前記のような炭酸ナトリウムの
水和物を使用する場合は粉末、珪酸ナトリウムを
事前に混合しておき、成型時に、更に珪酸ナトリ
ウム水溶液を使用し加圧成型するとよい。

ステンレスフアイバ糸は、ステンレスフアイバ
（約12μ）を集束したものであり、成型体の加圧
成型および脱型を容易にし、更に成型体の強度を
増すと共に、ソリを防止し、且つ寸法安定性に有
効である。このステンレスフアイバ糸は組成によ
りSUS304、SUS310S、SUS316Lなどがあるが、
中でもSUS310Sが耐熱性があり、約600℃に耐え
られるほか、同材質のステンレス線（太さ約
0.4m／ｍφ）も使用できる。

金属石けんであるステアリン酸金属塩は、脱型
の際の離型剤として、作用し、また約100〜200℃
で溶融し、被膜を形成して、金属ナトリウムの浸
透を防ぐ効果がある。

以上の配合素材を混合し、該混合物が全体に湿
式状態で加圧成型し、乾燥することによつて得ら
れた被覆材である。

具体的な配合例は次の通りである。

配合例 １ 軽質無水炭酸ナトリウム 300部 ステアリン酸亜鉛 ６部 ステンレスフアイバ糸 （SUS310、長さ３〜50m／ｍ） ５部 珪酸ナトリウム３号（15％濃度） 200部 軽質無水炭酸ナトリウムにステアリン酸亜鉛を
事前によく混合し、これに15％濃度の珪酸ナトリ
ウムおよび、ステンレスフアイバ糸を加えて混合
する。この場合、無水炭酸ナトリウムは、珪酸ナ
トリウム中の水分を吸収し、長時間混合すると水
和物となり、成型性が難かしくなるので、短時間
で混合し、直ちに型枠に入れて30〜40Kg／cm²で加
圧成型する。成型後、脱型し、この成型体を徐熱
し、約105℃で加熱して無水物になるまで乾燥さ
せることにより得られた被覆材である。

配合例 ２ 軽質無水炭酸ナトリウム 250部 炭酸ナトリウム水和物 （Na₂CO₃・10H₂O） 150部 ステアリン酸亜鉛 ６部 ステンレス線 （径0.4m／ｍ、長さ10〜50m／ｍ） ５部 粉末、珪酸ナトリウム３号 10部 珪酸ナトリウム３号（15％濃度） 200部 製法は配合例１とほぼ同様で、先づ粉末分を事
前によく混合し、これに15％濃度の珪酸ナトリウ
ム、およびステンレス線を加えて混合し、該混合
物を同様に加圧成型後乾燥せしめて得られた被覆
材である。

このようにして得られたナトリウム配管用被覆
材は、大気雰囲気中において、その被覆材の表面
に約600℃の金属ナトリウムを注いで耐ナトリウ
ム性のあることが確認されており、被覆材の厚さ
方向の浸透もないことが確認されている。即ち、
前記の被覆材は大気雰囲気中で、高温の金属ナト
リウムと反応することなく且つ酸化反応し、燃焼
中のナトリウムに対しても、反応することのない
特性を有しているほか、大略の物性は次の通りで
ある。

〇外観 白色固形状 〇密度 800Kg／m³〜1000Kg／m³ 〇曲げ強度 20Kg／cm²〜30Kg／cm² 〇熱伝導率 0.1Kcal／mn℃ 〜0.2Kcal／mh℃ 〇施工性 “ノコ”作業可 本発明は上記のような大気雰囲気中で高温の金
属ナトリウムと反応しない被覆材を使用すること
を特徴とするナトリウム配管用被覆工法であり、
このような耐ナトリウム性のある被覆材をナトリ
ウム配管に取り付けることによつて万一、高温の
金属ナトリウムが漏洩した場合でも被覆材と反応
することがないので前述のような一般の保温材を
使用している場合とは異なり、被覆材の外部、即
ち、大気へ漏洩したり、あるいは火災を発生させ
ることなく、漏洩ナトリウムは、ナトリウム配管
の外周面と被覆材内周面との間隙に酸素が存在す
れば、そこで燃焼する。

この燃焼は、酸素が消耗されるまで続くか、あ
るいは金属ナトリウムの漏洩が続く限り続き、燃
焼が終了した金属ナトリウムはナトリウム酸化物
となつて堆積する。このように漏洩ナトリウム
は、被覆材と反応せず、浸透もしないことから、
金属ナトリウム自身が酸素の存在によつて被覆材
の内周面で燃焼するのみで外見的には何んの変化
もなく火災などを起す必配もない。従つて、漏洩
ナトリウムが少量の場合には、ただ単にナトリウ
ム配管に、この種の耐ナトリウム性のある被覆材
を取り付けておくのみでよいが、しかし金属ナト
リウムが高圧で漏洩した場合や、漏洩量が多量の
場合には、金属ナトリウムが被覆材と反応しない
ことから配管の勾配に沿つて流れていく。従つて
このような場合には被覆材の内面、即ち、ナトリ
ウム配管に接触する面にナトリウム配管のあらゆ
る位置からナトリウムが漏洩した場合でも容易に
底部に流れ出るよう数多くの溝を設けておき、更
に配管の底部に位置する被覆材には、配管の底部
の長さ方向に、漏洩ナトリウムの流路用の溝を設
けて使用するとよい。被覆材同志の継目には耐ナ
トリウム性のある接着目地剤を使用して接着させ
る。（この接着目地剤は一例として炭酸ナトリウ
ムと珪酸ナトリウムが主成分となつている耐熱性
無機質の耐ナトリウム性接着剤がある）このよう
に金属ナトリウムの漏洩量が多い場合や、高圧で
漏洩する場合には被覆材の内面に上記のような溝
を設けておくことにより、万一、ナトリウムが漏
洩した際は先づこの被覆材に接触するが、ナトリ
ウムを反応あるいは浸透しないことから、配管底
部の流路用の溝に流れ、酸素が存在すれば漏洩ナ
トリウムは燃焼し、配管の勾配に沿つて流れ、燃
焼したナトリウムはナトリウム酸化物となつて堆
積する。

従つて、その溝の周辺を不活性ガス雰囲気にす
ることにより、漏洩ナトリウムの燃焼を最小限に
して、流動性を保持することによつて配管の勾配
に沿い、安全に“タメマス”などに誘導すること
ができる。しかしながら、その溝の周辺を常に、
不活性ガス雰囲気とすることは、不経済であるこ
とから、ナトリウムの漏洩検知器との組み合わせ
により漏洩時にのみ、不活性ガスが供給できるよ
うな装置を設けておくことなどの補助手段と組み
合わせることが望ましい。

更に、前述の如く、ナトリウムの温度が約600
℃であることから、配管の熱膨脹が大きく、被覆
材の継目の個所で隙間を生じる危険があり、その
場合は、その隙間から、漏洩ナトリウムが浸透し
ていくことが考えられ、従つて被覆材を２層以上
に継目をずらせて耐ナトリウム性のある接着目地
剤で接着させて施工するとより安全である。

また、耐ナトリウム性のある被覆材が前述のよ
うな密度および熱伝導率が大きい場合には、ナト
リウム配管の運転温度が約600℃であり、断熱性
からみた場合には、必要以上に厚い被覆材を必要
とすることから、その場合には、保温材と併用し
て複合体として使用する。この場合も、当然のこ
とであるが、ナトリウム配管の外表面に先づ耐ナ
トリウム性がある被覆材を使用し、その外層に前
述の無機質保温材を使用することによつて全体の
被覆厚さを薄くし、且つ軽量化することができ
る。最外層には、いづれの場合も、保温工事など
で一般に使用している外装材で外装する。

次に本発明の実施例を図面により説明する。第
１図、第２図において、１は例えば高速増殖炉の
ナトリウム配管、２は上述の配合例にて縦割半円
筒状に成型した被覆材で、これをナトリウム配管
１に被覆するには、縦割半円筒状の被覆材２を互
いに向かい合わせた状態でナトリウム配管１に取
り付け、その被覆材２の相互の継目２ａを耐ナト
リウム性のある接着目地材３で接着し、その外周
をステンレス線４にて緊縛する。この被覆材２を
順次ナトリウム配管１の長さ方向に連続して取り
付け各被覆材２の両端の継目２ｂを前記接着目地
材３で接着した後、被覆材２の外周をテープ状或
はシート状の外装材５で順次外装して行く。

第３図、第４図はナトリウム配管１の底部と接
する被覆材２の内面に漏洩金属ナトリウムの誘導
用溝６を設けたもので、該誘導用溝６がナトリウ
ム配管１の底部に沿つて連続するよう夫々被覆材
２を取り付けて行く、この場合ナトリウム配管１
から金属ナトリウムが漏洩した場合、誘導用溝６
を伝つて下方の“タメマス”（図示せず）まで安
全に誘導できる。第５図、第６図は縦割半円筒状
の被覆材２を二層に取り付けたもので外側の半円
筒状の被覆材２の継目２ｂと内側の継目とをずら
せて夫々取り付け、また内側の被覆材２の両端部
と外側の被覆材２の両端部とをずらせて取り付け
るのが望ましい。このように各継目をずらすと内
側の被覆材２の継目から金属ナトリウムの漏洩を
さらに防止できる。

第７図、第８図は被覆材２を二層にし、さらに
ナトリウム配管１の底部と接する被覆材２の内面
に誘導用溝６を設けたものである。

第１図〜第８図に示した実施例においては外装
材５は通常の断熱工法と同様の外装材を用いる例
を示したが、第９〜第１６図に示すように外装材
５として無機質の保温材５ａとシート状或はテー
プ状の外装材５ｂとを用い、夫々被覆材２の外周
に保温材５ａを取り付け、さらにその外周をシー
ト状或はテープ状の外装材５ｂにて外装すると保
温効果が高まる。

第１７図は縦割半円筒状の被覆材２の内面に複
数の突起部７を形成し、該突起部７にて被覆材２
の内面に円周方向の溝８ａ及び長手方向の溝８ｂ
を形成し、漏洩した金属ナトリウムが底部の金属
ナトリウムの誘導用溝６に集まるようにする。第
１８図はナトリウム配管の垂直部分に取り付ける
被覆材２で、その内面に傾斜溝８ｃを形成し、漏
洩した金属ナトリウムが傾斜溝８ｃを伝つて誘導
用溝６に集まるようにする。尚第１７図、第１８
図に示した被覆材は第１〜１６図に示した実施例
と同様に取り付けるものである。第１９図は第１
７図に示した被覆材２の内面の溝８ａ，８ｂを利
用し、該溝８ａ，８ｂに金属ナトリウム保温用の
シーズヒータ９を設けたものである。第２０図
は、上述の実施例にて被覆材２をナトリウム配管
１に被覆した後、被覆材２の内面の金属ナトリウ
ム誘導用溝６内に金属ナトリウムの漏洩探知器１
０を設け、また前記誘導用溝６に不活性ガス供給
管１１を接続したもので金属ナトリウムの漏洩を
前記探知器１０に探知し、その信号を制御装置１
２にてナトリウム配管１の上流側バルブ１３を閉
じて金属ナトリウムの漏洩が長時間に及ぶことを
防止し、同時に不活性ガスの供給バルブ１４を開
いて前記誘導用溝６内に不活性ガスを供給する。
漏洩した金属ナトリウムは誘導用溝６を伝つて下
方のタメマス１５まで安全に誘導される。

尚上述の実施例では被覆材を縦割半円筒状に成
型する例を示したが本発明はこの形状に限定され
るものではなく、ナトリウム配管の径に合わせて
被覆材の形状を円筒の３分割、４分割等にして被
覆することは勿論である。

以上本発明は、ナトリウム配管に対し、耐ナト
リウム性のある被覆材を使用していることから、
万一、ナトリウム配管から高温の金属ナトリウム
が漏洩した場合でも従来のような一般の保温材を
使用している場合とは異なり、そのナトリウムが
被覆材と反応せず浸透もしないことから火災を発
生させることなく且つ漏洩ナトリウムを大気へ漏
洩させることのないナトリウム配管には不可欠な
被覆工法である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図、第２図
は第１図の―線断面図、第３図は第１図の被
覆材内面に誘導用溝を設けた実施例を示す図、第
４図は第３図の―線断面図、第５図は第１図
の被覆材を複層にした例を示す図、第６図は第５
図の―線断面図、第７図は第３図の被覆材を
複層にした例を示す図、第８図は第７図の―
線断面図、第９図、第１１図、第１３図、第１５
図は夫々第１図、第３図、第５図、第７図の被覆
材外周に保温材を取り付けた実施例を示す図、第
１０図は第９図の―線断面図、第１２図は第
１１図のXII―XII線断面図、第１４図は第１３図の
―線断面図、第１６図は第１５図の
―線断面図、第１７図は被覆材の内面形状を
示す斜視図、第１８図は被覆材の他の内面形状を
示す斜視図、第１９図は第１７図の被覆材にシー
ズヒーターを取り付けた斜視図、第２０図はナト
リウム配管に被覆材を施工し、さらに探知器及び
不活性ガス供給管を取り付けた例を示す図であ
る。 １……ナトリウム配管、２……被覆材、５……
外装材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐ナトリウム性の材料を耐ナトリウム性の粘
   結剤を用いて成型した被覆材を、ナトリウム配管
   に被覆し、その外周に外装材を外装してなるナト
   リウム配管用被覆工法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の工法において
   被覆材を予め複数の縦割円筒状に成型し、該縦割
   円筒状の被覆材をナトリウム配管の円周方向に順
   次取り付けて被覆するナトリウム配管用被覆工
   法。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の工法におい
   て、円周方向に取り付けた縦割円筒状の被覆材の
   継目を耐ナトリウム性の接着目地剤で接着し、さ
   らに被覆材の外周をステンレス線にて緊縛して被
   覆材をナトリウム配管に被覆したナトリウム配管
   用被覆工法。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の工法において
   被覆材をナトリウム配管の径方向に複数層でかつ
   各層がその円周方向に複数割となる縦割円筒状に
   成型し、その内層側の被覆材を順次円周方向に取
   り付けた後、その外周に外層側の被覆材を順次取
   り付けて複数層に被覆するナトリウム配管用被覆
   方法。 ５ 特許請求の範囲第２項、第３項、第４項、い
   ずれかに記載の工法においてナトリウム配管の底
   部と接する被覆材の内面の軸方向に金属ナトリウ
   ム誘導用溝を形成したナトリウム配管用被覆工
   法。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の工法において
   ナトリウム配管と接する被覆材の内面に誘導用溝
   へ漏洩金属ナトリウムを導くための溝を形成した
   ナトリウム配管用被覆工法。 ７ 耐ナトリウム性の材料を耐ナトリウム性の粘
   結剤を用いて被覆材を成型すると共に該被覆材の
   内面に金属ナトリウム誘導用溝を形成し、該被覆
   材をナトリウム配管に被覆し、その外周に外装材
   を外装し、さらに前記被覆材の内面に形成した誘
   導用溝に金属ナトリウム探知器を臨ませると共に
   不活性ガス供給管を接続し、前記探知器と不活性
   ガス供給管の供給バルブとを制御装置にて連動せ
   しめたナトリウム配管用被覆工法。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載の工法におい
   て、被覆材を予め複数の縦割円筒状に成型してナ
   トリウム配管に被覆すると共にナトリウム配管の
   底部に誘導用溝を位置せしめたナトリウム配管用
   被覆工法。