(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速器により得られる陽子ビームを液体金属のターゲットに照射して核破砕反応を起こすことで中性子を発生させる液体金属ターゲットシステムにおいて、前記液体金属の流路から前記液体金属を受け入れ及び戻し入れる設備と、前記流路を流れる液体金属の酸素濃度を制御する設備とを備えたことを特徴とする液体金属ターゲットシステム。
【請求項２】
加速器により得られる陽子ビームを液体金属のターゲットに照射して核破砕反応を起こすことで中性子を発生させる液体金属ターゲットシステムにおいて、前記ターゲットに供せられる前記液体金属の流路と、前記ターゲットに供せられる前記液体金属を前記流路から受け入れ及び戻し入れる設備と、前記ターゲットとは別に用意した他の液体金属を前記流路に出入りさせる設備と、前記他の液体金属の酸素濃度を制御する設備とを備えたことを特徴とする液体金属ターゲットシステム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、前記流路内に除染剤を出入りさせる設備を備えていることを特徴とする液体金属ターゲットシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は中性子発生装置に適用される液体金属ターゲットシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、液体金属ターゲット回りの概略構成を示したものでる。中性子発生装置に適用される液体金属ターゲットシステムは、水銀または鉛−ビスマス等の液体重金属が入れられたターゲット容器１に加速器により得られる陽子ビームが照射されて入りターゲット容器１内の液体金属中で核破砕反応を起こして中性子を発生させるものである。
【０００３】
前述のように陽子ビームが入るとターゲット容器１の液体金属は発熱する。その熱を除去するため、ポンプ３を用いて液体金属を流し熱交換器４によって冷却する。液体金属は再びターゲット容器１に流入する。サージタンク２は温度上昇による液体金属の体積膨張を吸収するためのものである。
【０００４】
陽子ビームを照射する運転を長時間行うと、液体金属中に核破砕生成物として放射性物質が蓄積する。このため、その運転を停止したあと、液体金属の流路となる配管や機器の保守点検をするとき、配管や機器回りの放射線線量率は高くなり、保守点検時に放射線管理が必要となる環境になる。
【０００５】
このため、保守点検時にはバルブ６を開放してドレンタンク５に液体金属を全量ドレンすることにより、配管や機器回りの放射線線量を低くするようになっている。
【０００６】
これらの配管や機器が簡単に分解して取出すことができるものであれば、特開昭５８−２７９６号公報や特開昭５８−２７９８号公報に掲載されているように、放射線で汚染された物を洗浄タンク内に運び入れて金属ナトリウムと接触させて除染する事ができるが、分解や組立てを伴なうので容易ではない。
【０００７】
また、その分解や組立てを伴なわない除染の仕方として、液体金属を冷却材及び減速材として利用した原子炉である高速炉において、金属ナトリウムの液体金属の酸素濃度を高めて現状の配管と機器とに高速で流通させることが、特開平３―４８１９８号公報に掲載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
保守点検時に配管や機器を分解して洗浄することは手間がかかりすぎるので、従来方法では、液体金属を配管や機器からドレンして、保守点検時の雰囲気線量率を低くするようになっているが、冷却系統の機器・配管内面に酸化物として付着した放射化金属が残りがちであり、保守点検時の線量率をさらに低下させるための方策が必要になることが考えられる。
【０００９】
金属ナトリウムの液体金属の酸素濃度を高めて現状の配管と機器とに高速で流通させる除染方法は原理的に配管や機器の金属ナトリウムと接触する面を溶解する溶出方法による除染であるから、その配管や機器を傷める懸念がある。また、溶出方法による除染が液体金属ターゲットシステムに用いられた公知例はない。
【００１０】
本発明の目的は、放射性物質を含んだ液体金属酸化物等の残留を、配管や機器を極力傷めることなく容易に抑制する液体金属ターゲットシステムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、液体金属ターゲットシステムに酸素濃度制御系統を別に設け、酸素濃度を低くした液体金属を系統内に循環させて配管・機器内面に付着する放射化した酸化物を除去することとする。
【００１２】
また別の使用方法としては、運転前にこの酸素濃度制御系統により、酸素濃度を高くした照射を受けていない液体金属を系統内に循環させて配管・機器内面に放射化していない酸化物を付着させることとする。
【００１３】
これに使用する酸素濃度制御系統は、どんな形式でも良く、例えば酸化剤，還元剤の添加，温度制御，コールドトラップ・ホットトラップ等でも良い。
【００１４】
本発明によれば、照射を受けて放射性となった酸化物が機器・配管内に付着していても、保守点検前に酸素濃度を低くした液体金属を系統内に循環させることにより酸化物は還元され液体金属内に再び溶け出すので、液体金属をドレンした後の系統の配管・機器はさらに低い雰囲気線量率が達成される。これにより保守点検時の作業員被曝線量を低減することができる。
【００１５】
また加速器からの陽子ビームを受け入れる運転前にこの酸素濃度制御系統により、酸素濃度を高くした照射を受けていない液体金属を系統内に循環させて配管・機器内面に放射化していない酸化物を付着させることとすると、停止後液体金属をドレンした後の系統の配管・機器は低い雰囲気線量率が達成される。また運転後の照射による不要な放射性酸化物の付着は非放射性酸化物の内側に付着させることが可能となるので、その後酸素濃度を低くした液体金属を系統内に循環させて配管・機器内面に付着する酸化物を除去する運転は放射性酸化物の層まで行えば良く、配管・機器の母材の保護が容易となる。
【００１６】
また、これらの酸素濃度制御で取りきれない酸化物等の放射性付着物を取るため、液体金属をドレンした後に冷却系統内に除染剤を循環させる系統としても良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を各図に基づいて以下に説明する。図１に示す中性子発生装置に適用される液体金属ターゲットシステムは、水銀または鉛−ビスマス等の液体重金属が入れられたターゲット容器１に加速器により得られる陽子ビームが照射されて入りターゲット容器１内の液体金属中で核破砕反応を起こして中性子を発生させるものである。
【００１８】
加速器から照射された陽子ビームがターゲット容器１内に入って、その中の液体金属は発熱する。その熱を除去するため、ポンプ３を用いて液体金属を流し熱交換器４によって冷却する。液体金属は再びターゲット容器１に流入する。サージタンク２は温度上昇による液体金属の体積膨張を吸収するためのものである。
【００１９】
陽子ビームを照射する運転を長時間行うと、液体金属中に核破砕生成物として放射性物質が蓄積する。このため、その運転を停止したあと、液体金属の流路となる配管や機器の保守点検をするとき、配管や機器回りの放射線線量率は高くなり、保守点検時に放射線管理が必要となる環境になる。
【００２０】
図１のサージタンク２には、液体金属に対する酸素濃度制御系統１１を接続して設置してある。本実施例では、保守点検をする前に、酸素濃度制御系統１１を運転し酸素濃度を低くした液体金属を冷却系統全体に循環させる。これにより熱交換器等の機器内や配管内に付着，残存した放射性の酸化物等を還元し洗い流すことにより除去した後ドレンタンク５にドレンする。
【００２１】
保守点検時のドレンはバルブ６を開放してドレンタンク５に液体金属を全量ドレンすることにより行われる。このように洗い流した放射性の酸化物も液体金属と共にドレンされることにより、配管や機器回りの放射線線量を低くするようになっている。ドレンタンクは他の系統機器配管から離れた場所に設置するか放射線遮蔽手段を施すことで放射線被曝事故を防ぐ。
【００２２】
従って、本実施例によって熱交換器等の機器や配管の保守点検時には放射性の酸化物等が機器・配管内面に残存していないため作業員の被曝線量はさらに低くできる。
【００２３】
また、同じ図１において陽子ビームを照射開始する運転前に非照射のきれいな液体金属を充填した後、酸素濃度制御系統１１を運転し酸素濃度を高くした液体金属を冷却系統全体に循環させる。これにより、機器・配管内面にあらかじめ非放射性の酸化物を付着させることができる。
【００２４】
本実施例では、停止後液体金属をドレンした後の保守点検時の系統の配管・機器は低い雰囲気線量率が達成される。さらに、運転後の照射による不要な放射性酸化物の付着はそのさらに内側にすることが可能となるので、その後酸素濃度を低くした液体金属を系統内に循環させて配管・機器内面に付着する酸化物を除去する運転をするときも放射性酸化物の層まで行えば良く、配管・機器の母材の保護が容易となる。
【００２５】
また、図４は、ドレンタンクと同じ容量の洗浄用非照射液体金属専用タンク７をもつ系統に、酸素濃度制御系統１１を設置した例である。図４の例の基本となった液体金属ターゲットシステムが図３に開示されている。図３は、図２の構成に図２のドレンタンクと同じ容量の非照射液体金属専用タンク７を設置した例である。
【００２６】
図３では、ビーム照射を停止し保守点検をするとき、バルブ６を開放してドレンタンク５に系統内の放射性の液体金属を全量ドレンする。その後バルブ６を閉じてタンク７から非照射の液体金属を系統内に充填し、ポンプ３により循環させることにより熱交換器内や配管内に付着，残存した放射性の液体金属を洗い流す。
【００２７】
その後バルブ８を開放して非照射の液体金属を回収後、機器の保守点検作業を行う。ビーム照射前にはバルブ８を閉じてから、ドレンタンク内の放射性の液体金属を系統内に充填し通常の運転を行う。従って、本例によって保守点検時には放射性の液体金属が残存していないため保守点検員の被曝線量を低くできる。
【００２８】
また、同じ図３において、最初にビーム照射をする前に、非照射液体金属専用タンク７からの液体金属により予め循環させておくことにより、系統内の不純物が除去できるので運転後の照射による不必要な放射性物質の発生を防ぐことを可能としている。
【００２９】
図４の例では、図３のサージタンク２に、液体金属に対する酸素濃度制御系統１１を接続して設置してある。この図４の例では、陽子ビーム停止時液体金属冷却系統内に照射していない液体金属を循環させる運転時、低酸素濃度及び高低酸素濃度に制御を行うことが特徴である。
【００３０】
図４の本実施例では、ビーム照射を停止し保守点検をする前に、酸素濃度制御系統１１を運転し酸素濃度を低くした液体金属を冷却系統全体に循環させる。これにより熱交換器等の機器内や配管内に付着，残存した放射性の酸化物等を還元し洗い流す。その後バルブ６を開放してドレンタンク５に系統内の放射性の液体金属を全量ドレンする。その後バルブ６を閉じてタンク７から非照射の液体金属を系統内に充填し、ポンプ３により循環させる。このとき酸素濃度制御系統１１を運転し酸素濃度を低くして運転することにより熱交換器内や配管内に付着，残存した放射性の液体金属をさらに還元して洗い流す。その後バルブ８を開放して非照射の液体金属を回収後、機器の保守点検作業を行う。
【００３１】
これにより保守点検時の雰囲気線量率をさらに減ずることができ、またタンク７の液体金属への放射性の成分の混合を最少に抑えられる。
【００３２】
陽子ビーム照射前には最初にタンク７から非照射の液体金属を系統内に充填しポンプ３により循環させる。このとき酸素濃度制御系統１１を運転し酸素濃度を高くした液体金属を冷却系統全体に循環させる。これにより、機器・配管内面にあらかじめ非放射性の酸化物を付着させることができる。その後、冷却系統の液体金属をタンク７に戻してバルブ８を閉じてから、ドレンタンク５内の放射性の液体金属を冷却系統内に充填してバルブ６を閉じて通常の陽子ビームの照射を伴なう運転を行う。
【００３３】
これにより、運転後の照射による不要な放射性酸化物の付着はそのさらに内側にすることが可能となるので、その後酸素濃度を低くした液体金属を系統内に循環させて配管・機器内面に付着する酸化物を除去する運転をするときも放射性酸化物の層まで行えば良く、配管・機器の母材の保護が容易となる。
【００３４】
また図５は、最初の図１の実施例に除染タンク１２を追加設置した例である。陽子ビーム停止後最初の実施例と同じ運転をして液体金属をドレンした後に冷却系統内に除染タンク１２から除染剤を充填し循環させ、バルブ８を開いて元に戻す運転を行う。本実施例では液体金属の酸素濃度制御で取りきれない酸化物等の放射性付着物を取ることが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、放射性物質を含んだ配管や機器の内面の酸化物等の付着物の残留を従来に無く良く抑制する液体金属ターゲットシステムを提供でき、保守点検時の放射線の低線量環境を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による液体金属ターゲットシステムの系統図である。
【図２】従来から考えられていた液体金属ターゲットシステムの系統図である。
【図３】本発明の他の実施例の基本となった液体金属ターゲットシステムの系統図である。
【図４】本発明の他の実施例による液体金属ターゲットシステムの系統図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例による液体金属ターゲットシステムの系統図である。
【符号の説明】
１…液体金属ターゲット容器、２…サージタンク、３…ポンプ、４…熱交換器、５…ドレンタンク、６…ドレンバルブ、７…非照射液体金属タンク、８…非照射液体金属ドレンバルブ、９…非照射液体金属投入ファンネル、１０…非照射液体金属投入バルブ、１１…酸素濃度制御系統、１２…除染剤タンク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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