JPS646719B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高速増殖炉の冷却材として用いられ
る液体ナトリウムや液体ナトリウムカリウム等の
導電性液体に含まれる放射性腐食生成物を捕獲す
る放射性腐食生成物捕獲装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

高速増殖炉においては、冷却材として、一般に
液体ナトリウムで代表される導電性のアルカリ液
体金属が用いられている。そして、このような液
体金属冷却材は、原子炉容器内の炉心で加熱され
た後、容器外に設けられた１次冷却系へと導びか
れ、再び原子炉容器内へと戻され、循環する。

ところで、高速増殖炉の場合、核燃料要素の被
覆管や炉心構造物は、通常、ステンレス鋼で構成
されるが、これ等の構成材料が中性子の照射をう
けると、上記構成材料に含まれている鉄、コバル
ト等が核反応を起し、マンガン―54、コバルト―
60、コバルト―58等の放射性核種が多量に生成さ
れる。一方、冷却材として前述の如くアルカリ液
体金属が用いられているので、上記構成材料であ
るステンレス鋼も腐食されることには変りない。
したがつて、上記の放射性核種を含んだいわゆる
放射性腐食生成物が冷却材へ混入することにな
る。

冷却材へ混入した放射性腐食生成物は冷却材の
流れにしたがつて、１次冷却系各部へと運ばれ、
この１次冷却系の壁面等に沈着する。このよう
に、１次冷却系の壁面等に沈着した放射性腐食生
成物の放射能はポンプ、熱交換器、バルブ、流量
計等の機器やこれ等の機器に接続された配管の保
守、補修等の作業に障害を与える。特に、マンガ
ン―54、コバルト―60、コバルト―58等は生成量
も多く、半減期も長いためにその影響が大きい。

そこで、このような不具合を解消するために、
最近では、ニツケルが高温の液体金属ナトリウム
中でマンガン―54、コバルト―60等の放射性核種
を効率よく捕獲する性質を有していることを利用
した放射性腐食生成物梅獲装置を原子炉容器内に
設置することが考えられている。この放射性腐食
生成物捕獲装置は、炉心の冷却材出口に対向させ
て、つまり炉心上方に前記ニツケル等の捕獲材を
収容した要素を複数配置し、炉心から流出した冷
却材を上記捕獲材に直接接触させることによつ
て、放射性核種を捕獲するようにしている。

〔背景技術の問題点〕

前記のように装置にあつて、効率よく放射性腐
食生成物の核種を捕獲するには、捕獲材と冷却材
との接触面積をある程度以上大きくするとともに
すべての冷却材を上記捕獲材に均一に接触させる
ことが必要である。

しかしながら、冷却材が捕獲材間を流れる場合
には、冷却材の粘性作用により、捕獲材の表面近
傍に層流をなす、いわゆる境界層が形成される。
この境界層を形成している冷却材と境界層の外側
を流れる冷却材との間の位置交換は少い。したが
つて、捕獲材間に形成された流路の中央部を流れ
る冷却材が捕獲材に接触する確率は小さい。この
ため、中央部を流れる冷却材中の放射性腐食生成
物は、専ら前記境界層を拡散して上記捕獲材に吸
着されることになるが、上記境界層中での放射性
腐食生成物の拡散速度は非常に遅く、このため、
捕獲効率が低く、結局装置全体の効率が低いとい
う問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、捕獲材間を通流
する液体ナトリウム等の導電性液体の流れを強制
的に乱すことができ、これによつて境界層の薄膜
化および剥離化を図れ、もつて、導電性液体に含
まれている放射性腐食生成物を効率よく捕獲でき
る放射性腐食生成物捕獲装置を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明の放射性腐食生成物捕獲装置は、捕獲材
間を通流する液体ナトリウム等の導電性液体に流
れ方向と直交する方向の磁界を印加するとともに
流れ方向と平行する方向の電流を流し、この電流
と磁界との相互作用で導電性液体の流れを強制的
に乱すようにしたことを特徴としている。

〔発明の効果〕

このような構成であると、捕獲材間を通流する
液体ナトリウム等の導電性液体は磁界と電流との
相互作用によつてその流れが強制的に乱される。
このため、捕獲材の表面近傍に形成される境界層
も乱れ、この境界層が薄くなつたり、剥離したり
する。したがつて、捕獲材間の中央部を流れる導
電性液体中の放射性腐食生成物が捕獲材に接触す
る確率を大きくすることができ、また、境界層を
薄くできるので、上記中央部を流れる冷却材中の
放射性腐食生成物の核種が上記境界層を拡散して
上記捕獲材に到達するまでの時間を短縮すること
ができる。それ故、上記中央部を流れる冷却材中
の放射性腐食生成物の核種も効率よく上記捕獲材
にて捕獲させることができ、結局、冷却材中に混
入した放射性腐食生成物のほぼ全量を捕獲させる
ことができる。したがつて、この捕獲装置を高速
増殖炉の原子炉容器における冷却材出口に設ける
ことによつて放射性腐食生成物が１次冷却系まで
流れるのを防止でき、この系の保守・補修等の作
業の容易化に寄与できる。

〔発明の実施例〕

図は本発明の一実施例に係る放射性腐食生成物
捕獲装置の概略構成図である。この放射性腐食生
成物捕獲装置は、大きく分けて、内部に高速増殖
炉の冷却材である液体ナトリウム、液体ナトリウ
ムカリウム等の導電性液体Ｐが通流する流路、た
とえばステンレス鋼製の配管１と、この配管１内
に配置された放射性核種捕獲用の捕獲体２と、上
記配管１の外側から上記捕獲体２が位置する部分
に上記配管１を横断する方向の磁界を印加する磁
界発生装置、つまり電磁石３と、上記捕獲体２の
部分を流れる導電性液体Ｐにこの導電性液体Ｐの
流れ方向と平行する向きの電流を通流させる電流
供給装置４とで構成されている。

前記捕獲体２は、たとえば多数の薄いニツケル
板で形成された捕獲材５を格子状に組合せ構成さ
れたもので、上記捕獲材５で形成された柱状間隙
６を導電性液体Ｐの通流方向に平行させた状態で
リング状の止め具７によつて配管１の内面に固定
されている。

前記電磁石３は、配管１の捕獲体２が位置する
部分をその磁極面間で挟持するように配置された
コ字形の鉄心８と、この鉄心８に巻装されたコイ
ル９と、このコイル９に直流電流を通流させる直
流電源１０とで構成されている。

一方、前記電流供給装置４は、配管１の外周面
で前記捕獲体２の位置を基準にして、上流側位置
と下流側位置とにそれぞれ装着されたリング状の
電極１１，１２と、これら電極１１，１２に交流
電流を通流させる交流電源１３とで構成されてい
る。

このような構成であると、直流電源１０および
交流電源１３を投入した状態で導電性液体Ｐとし
て、高速増殖炉の冷却材である液体ナトリウムを
配管１内に図中矢印で示すように通流させると、
この液体ナトリウムは、捕獲材５で形成された柱
状間隙６を流れることになるが、このとき、捕獲
体２が設けられている位置において、電磁石３に
よつて流れ方向と直交する方向の磁界を受け、ま
た、電流供給装置４によつて流れ方向と平行する
交流電流の供給を受ける。このため、捕獲体２が
設けられている位置を流れる液体ナトリウムはフ
レミングの左手の法則にしたがう電磁力を受け、
この力によつて流れが強制的に乱されることにな
る。したがつて、捕獲材５の表面近傍に形成され
る境界層も必然的に乱され、薄くなつたり、剥離
されたりする。このため、液体ナトリウム中に混
入している放射性腐食生成物の核種は、捕獲体２
を形成する捕獲材５に効率よく捕獲される。した
がつて、この装置を原子炉容器の冷却材出口に設
けておけば、炉心で生成された放射性腐食生成物
が１次冷却系まで流れるのを防止できるので、こ
の系の保守、補修等の作業の容易化に寄与でき
る。

特に、本実施例では、多数の柱状間隙６が形成
されるように多数の捕獲材５を格子状に組立てる
ことによつて捕獲体２を構成しているので、捕獲
材５と冷却材との接触面積を増大させることが可
能であり、上述した捕獲作用をより効果的に行な
わせることができる。

また、電極１１，１２をリング状に形成してい
るので、配管１内の流れの全断面においてより均
一な電流密度とすることができ、流れの全断面に
おいてより均一な捕獲効果を得ることができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。実施例では磁界として直流磁界を用
い、電流として交流電流を用いたが、この関係を
逆関係としてもよい。また、実施例では捕獲材と
してニツケルを用いたが、ニツケル合金、表面に
ニツケルメツキが施されたステンレス鋼、表面に
ニツケルメツキが施されたニツケル合金、又はそ
れ等を組合せたものであつてもよい。さらに、捕
獲体の構造も特に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係る放射性腐食生成物
捕獲装置を一部切欠して示すす概略構成図であ
る。 １…配管、２…捕獲体、３…電磁石、４…電流
供給装置、５…捕獲材、８…鉄心、９…コイル、
１０…直流電源、１１，１２…電極、１３…交流
電源、Ｐ…導電性液体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 放射性腐食生成物の混入した導電性液体を案
   内する流路と、この流路内に配置され前記放射性
   腐食生成物の核種を吸着捕獲する捕獲体と、少な
   くとも前記流路内の前記捕獲体が位置する領域に
   前記導電性液体の流れ方向とは直交する方向の磁
   界を印加する手段と、少くとも前記捕獲体が位置
   する部分を流れる導電性液体に上記流れ方向と平
   行する向きでかつ前記磁界と作用して上記導電性
   液体の流れを強性的に乱させる電流を通流する手
   段とを具備してなることを特徴とする放射性腐食
   生成捕獲装置。