液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置および液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法
【課題】ガスの巻き込みを抑制する。自由液面付近に温度成層を生じさせることがなく、また配管から離れた位置にも配置可能にする。
【解決手段】カバーガス１で覆われた液体金属２の自由液面３に生じた流れの中に、流れが垂直に横切る方向の磁場５を発生させる磁石６を備えている。
【解決手段】カバーガス１で覆われた液体金属２の自由液面３に生じた流れの中に、流れが垂直に横切る方向の磁場５を発生させる磁石６を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置および液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法に関する。さらに詳述すると、本発明は液体金属の自由液面に生じている流れによってガスが液体金属内に巻き込まれるのを抑制する液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置および液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、高速炉の原子炉容器内では液体金属冷却材である液体ナトリウムは自由液面を持ち、カバーガスとしてアルゴンガスが用いられている。図１３に示すように液体ナトリウム１０１の自由液面１０２が波立った場合や、図１４に示すように液体ナトリウム１０１の自由液面１０２に液中渦１０３が生じた場合、カバーガス１０４は液体ナトリウム１０１中に巻き込まれて配管１０５内に吸い込まれる。この液体ナトリウム流中のカバーガス１０４は図示しない中間熱交換器を経て、再び原子炉容器１０６に戻ってきて炉心を通過するが、その際、炉心の反応度に擾乱を与えることになるので、カバーガス１０４の液体ナトリウム１０１中への巻き込みを防止する必要がある。このため、従来、原子炉容器１０６中の液体ナトリウム１０１の自由液面１０２近傍に多孔板やスプリッターを設けてカバーガス１０４の巻き込みを回避することが考えられている。
【０００３】
図１５に多孔板１０７を示す。多孔板１０７は自由液面１０２に液体ナトリウム１０１の流れが発生するのを防止するためのもので、液体ナトリウム１０１中の自由液面１０２近傍に当該自由液面１０２と平行になるように配置されている。多孔板１０７を自由液面１０２の近傍に沈めることで、自由液面１０２の波立ちや液中渦１０３の発生を抑制してカバーガス１０４の巻き込みを抑制する。
【０００４】
図１６にスプリッターの一例としてスプリッター１０８を示す。スプリッター１０８は配管１０５の周囲の自由液面１０２から液中渦１０３が発生するのを防止するためのもので、配管１０５と炉壁１０６ａとの間を垂直に仕切るように設けられている。配管１０５と炉壁１０６ａとの間にスプリッター１０８を設けることで、配管１０５の周囲の自由液面１０２から液中渦１０３が発生するのを防いでカバーガス１０４の巻き込みを防止する。
【非特許文献１】文部科学省 原子力分野の研究開発に関する委員会 原子力研究開発作業部会（第１０回）配付資料 資料１０−１ 論点 炉システムの革新技術の課題と対応策 分割版（１）第５頁（ディッププレート），第６頁（スプリッタ） 平成１８年６月１４日、［平成１９年５月１５日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu2/shiryo/015/06070313/001.pdf〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の多孔板１０７は自由液面１０２近傍の液体ナトリウム１０１の流れを強く妨げるので、高温の液体ナトリウム１０１が自由液面１０２近傍に成層化し、その温度分布によって原子炉容器１０６の炉壁１０６ａに熱応力が生じる虞がある。また、上述のスプリッター１０８に見られるように、一般にスプリッターは炉壁１０６ａや配管１０５などに固定するか、あるいは支持機構を設けて設置しなければならないため、配管１０５から離れた位置に生じる液中渦１０３に対応できないとの問題がある。
【０００６】
本発明は、自由液面付近に温度成層を生じさせることがなく、また配管から離れた位置にも配置可能な液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置および液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために請求項１記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置は、カバーガスで覆われた液体金属の自由液面に生じた流れの中に、流れに対して垂直に横切る方向の磁場を発生させる磁石を備えるものである。したがって、液体金属の流れと磁石によって作られた磁場とからフレミングの右手の法則によって液体金属の流れ中に誘導電流が生じ、その誘導電流と磁場とからフレミングの左手の法則によって液体金属の流れ中に電磁力が発生する。この電磁力の向きは液体金属の流れの向きに対して逆向きであり、液体金属の流れを抑制する。即ち、液体金属の流れの中に磁場を作ることで、その磁場を横切る液体金属の流れを利用して当該流れを打ち消す方向の電磁力を発生させることができる。
【０００８】
また、請求項２記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置は、液体金属中の自由液面近傍に自由液面と平行になるように配置され、複数の貫通孔が設けられた補助板を備えるものである。したがって、液体金属の流れの向きと逆向きの電磁力によって抑制された流れを、更に抑制することができる。
【０００９】
また、請求項３記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置のように、磁石を永久磁石としても良い。
【００１０】
さらに、請求項４記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法は、カバーガスで覆われた液体金属の自由液面に生じる流れの中に、流れに対して垂直に横切る方向の磁場を発生させて流れを打ち消す方向に電磁力を発生させるものである。
【００１１】
したがって、液体金属の流れとその流れ中に発生させた磁場とからフレミングの右手の法則によって誘導電流が生じ、その電流と磁場とからフレミングの左手の法則によって電磁力が発生する。この電磁力の向きは液体金属の流れの向きに対して逆向きであり、液体金属の流れを抑制してガスの巻き込みを抑制する。即ち、液体金属の流れの中に磁場を作ることで、その磁場を横切る液体金属の流れを利用して当該流れを打ち消す方向の電磁力を発生させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置では、カバーガスで覆われた液体金属の自由液面に生じた流れの中に、流れが垂直に横切る方向の磁場を発生させる磁石を備えているので、液体金属の流れの中にこれを抑制する電磁力を発生させることができる。このため、液体金属の流れを緩慢にしてガスの巻き込みを抑制することができる。また、液体金属の緩慢な流れは残るので、例えば高温の液体金属が自由液面近傍に成層化するのを防止することができる。さらに、図１６のスプリッター１０８のように設置場所が極端に限定されるといった欠点がなく、設置場所の自由度を大幅に向上させることができる。
【００１３】
また、請求項２記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置では、液体金属中の自由液面近傍に自由液面と平行になるように配置され、複数の貫通孔が設けられた補助板を備えているので、液体金属の流れの向きと逆向きの電磁力によって抑制された流れを、更に抑制することができる。このため、たとえ自由液面の流れが激しい場合等であってもガスの巻き込みをより一層確実に抑制することができる。
【００１４】
また、請求項３記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置のように、磁石を永久磁石としても良い。この場合には、磁場を形成するための特別の電源を不要にできる。
【００１５】
また、請求項４記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法では、カバーガスで覆われた液体金属の自由液面に生じる流れの中に磁場を発生させて流れを打ち消す方向に電磁力を発生させるようにしているので、液体金属の流れを緩慢にしてガスの巻き込みを抑制することができる。また、液体金属の緩慢な流れは残るので、例えば高温の液体金属が自由液面近傍に成層化するのを防止することができる。さらに、図１６のスプリッター１０８のように設置場所が極端に限定されるといった欠点がなく、設置場所の自由度を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。本発明は、液体金属２の自由液面３に生じている流れ４の中に、当該流れ４に対して垂直な方向の直流の磁場（時間的に一定の磁場）５を与えることで、当該流れ４を打ち消す方向の電磁力１７を発生させて当該流れ４を抑制するものである。また、磁場５の磁力線の方向を異なるものにすることで、抑制できる流れ４の向きを異なるものにすることも可能である。
【００１７】
図１〜図４に、本発明の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置の第１の実施形態を示す。液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置は、カバーガス１で覆われた液体金属２の自由液面３に生じた流れ４の中に、流れ４に対して垂直に横切る方向の磁場５を発生させる磁石６を備えるものである。また、本発明の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法は、カバーガス１で覆われた液体金属２の自由液面３に生じる流れ４の中に、流れ４が垂直に横切る方向の磁場５を発生させて流れ４を打ち消す方向に電磁力１７を発生させるものである。本実施形態では、例えば高速炉の原子炉容器７内に設置するガス巻き込み抑制装置・抑制方法を例に説明する。
【００１８】
本実施形態のカバーガス１は、例えばアルゴンガス等である。また、液体金属２は、例えば液体ナトリウム等の液体金属冷却材（以下、液体金属冷却材２という）である。図示しない中間熱交換器を通り抜けて低温になった液体金属冷却材２は流入配管８からコールドプレナム９内に流入し、炉心１０を冷却して高温になってホットプレナム１１内に流入し、排出配管１２から原子炉容器７の外へと導かれて中間熱交換器へと循環される。原子炉容器７内の液体金属冷却材２の上方空間にはカバーガス１が封入されており、液体金属冷却材２の自由液面３の上下変動を可能にしている。
【００１９】
磁石６は流れ４の中に当該流れ４に対して垂直に横切る方向の直流の磁場５を発生させるものであり、本実施形態では例えば永久磁石である。磁石６の材料としては、必要な磁束密度を得ることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えばサマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石、アルニコ磁石等の使用が考えられる。磁石６の磁束密度は、例えば液体金属冷却材２の自由液面３の流れ４を抑制するのに十分な強さの電磁力１７を発生させることができる程度のものであれば良い。本実施形態では、磁石６の磁束密度は、例えば０．１Ｔである。ただし実際には、自由液面３に生じる流れ４は設置対象となる原子炉容器７毎に異なるので、各原子炉容器７毎に磁石６の磁束密度を適宜決定する。即ち、原子炉容器７の形状や大きさ、液体金属冷却材２の流量や流速や深さ、排出配管１２の配置、炉心１０や上部構造物１３の配置等によってホットプレナム１１内に生じる液体金属冷却材２の流れが異なり、その自由液面３の流れ４も異なるので、その流れ４に応じて磁束密度を適宜決定する。磁石６として永久磁石を使用することで、磁場５を形成するための特別の電源を不要にできる。このため、電源故障に起因してカバーガスの巻き込み抑制が不能になるのを防止できると共に、装置の大型化やコストの増大を抑えることができる。
【００２０】
磁石６は、例えば有底の円筒形状の容器１４内に収容されてルーフデッキ１５に取り付けられて吊り下げられている。本実施形態では、図３に示すように、磁極Ｎ，Ｓを上下に配置した複数の磁石６を上下に並べて容器１４内に収容している。上下に隣り合う磁石６はＮ極とＳ極とを対向させており、全体として最上段の磁石６の上面から容器１４の外に飛び出して最下段の磁石６の底面に進入する磁力線の磁場５を発生させる（図２）。ただし、このように液体金属冷却材２中において上から下に向かう磁力線の磁場５に限るものではなく、逆に下から上に向かう磁力線の磁場５を発生させるようにしても良い。各磁石６は容器１４の底部に収容されており、容器１４の磁石６を収容している部分は液体金属２の中に浸されている。容器１４は、磁力線を通し、高温の液体金属冷却材２に接しても溶解しない材料、例えばステンレス鋼SUS304製である。だだし、容器１４の材料はSUS304に限るものではなく、例えばSUS316等でも良い。なお、容器１４の材料として断熱機能を有する材料を使用することで、磁石６が高温に成り過ぎるのを防止することができ、たとえ液体金属冷却材２の温度が磁石６のキュリー点を超えているような場合であっても、磁石６の温度がキュリー点を超えてしまうのを防止でき、磁場５の形成が困難になるのを防止することができる。
【００２１】
磁石６は、例えば液体金属冷却材２の自由液面３に流れ４が生じる場所に設置される。実際には、自由液面３に生じる流れ４は設置対象となる原子炉容器７毎に異なるので、各原子炉容器７毎に磁石６の配置，数，形状，大きさを決定する。即ち、原子炉容器７の形状や大きさ、液体金属冷却材２の流量や流速や深さ、排出配管１２の配置、炉心１０や上部構造物１３の配置等によってホットプレナム１１内に生じる液体金属冷却材２の流れが異なり、その自由液面３の流れ４の発生の仕方も異なるので、自由液面３に流れ４が生じる場所に適切な形状，大きさ，数の磁石６を設置する。磁石６の設置場所は、１箇所の場合も考えられるが、多くは複数箇所になると考えられる。また、複数箇所に磁石６を設置する場合には、全ての設置箇所について磁石６の磁束密度，形状，大きさ，数を同一にしても良く、各設置箇所毎に磁石６の磁束密度，形状，大きさ，数を変化させても良く、一部の設置箇所についてのみ磁石６の磁束密度，形状，大きさ，数を変化させても良い。磁石６の磁束密度を変化させる場合には、設置場所の流れ４の強さに応じた磁束密度にすることができる。
【００２２】
ここで、液体金属冷却材２の自由液面３の流れ４には、自由液面３の波立ちや液中渦の発生に伴う流れも含まれる。
【００２３】
配管１２の近傍は液中渦が発生し易い場所であることから、配管１２の近傍に磁石６を設置することが好ましい。また、自由液面３全体に波立ちが生じることから、配管８，１２や上部構造物１３を避けた位置全体について磁石６を等間隔で複数箇所に設置することも考えられる。
【００２４】
本発明は、液体金属冷却材２の自由液面３に生じている流れ４の中に直流の磁場５を作ることで、その磁場５を横切る液体金属冷却材２の流れ４を利用して当該流れ４を打ち消す方向の電磁力１７を発生させて当該流れ４を抑制するものである。図４に示すように、流れ４が生じている液体金属冷却材２の自由液面３に流れ４が垂直に横切る方向の磁場５を磁石６によって形成すると、液体金属冷却材２の流れ４と磁石６の磁場５とからフレミングの右手の法則によって液体金属冷却材２の流れ４の中に誘導電流１８が生じる。そして、その誘導電流１８と磁石６の磁場５とからフレミングの左手の法則によって液体金属冷却材２の流れ４中に電磁力１７が発生する。この電磁力１７の向きは液体金属冷却材２の流れ４の向きと逆向きであり、液体金属冷却材２の流れ４を抑制する。このため、液体金属２の流れ４が緩慢になり、波立ちや液中渦の発生を抑えてカバーガス１の巻き込みを抑制することができる。
【００２５】
本実施形態では、磁石６が作る磁場５は上から下に向かうものであるので、磁場５を垂直に横切る液体金属冷却材２の流れ４は水平方向の流れ４であり、この水平方向の流れ４によって上述の誘導電流１８が生じ、その流れ４と逆向きの水平方向の電磁力１７が発生する。例えば、波立ちや液中渦等、カバーガス１を巻き込む自由液面３の流れは水平方向に流れるものに限らないが、水平方向の流れ４を抑制することでこれに連続する他の向きの流れも抑制することができ、波立ちや液中渦等も良好に抑制することができる。
【００２６】
また、磁石６によって液体金属冷却材２の自由液面３の流れ４を抑制しても、液体金属冷却材２の緩慢な流れは残るので、例えば高温の液体金属冷却材２が自由液面３近傍に成層化するのを防止することができる。即ち、流れ４×磁場５で起電力（電流１８）が生じるので（フレミングの右手の法則）、流れ４が止まると電流１８×磁場５で表される電磁力１７（フレミングの左手の法則）はゼロになる。したがって、流れ４が抑制された状態で、流体の慣性力と電磁力１７が釣り合うことになり、緩慢な流れが残ることになる。例えば、流速が1m/sec以下の緩慢な流れが残る。緩慢な流れ４が残ることで高温の液体金属冷却材２が自由液面３近傍に成層化するのを防止することができるので、原子炉容器７の周壁７ａが部分的に高温になって熱応力が発生するのを防止することができる。
【００２７】
また、磁石６は容器１４内に収容されてルーフデッキ１５に取り付けられているので、上部構造物１３や配管８，１２の無い自由液面３に設置することができる。このため、原子炉容器７の周壁７ａや配管８，１２から離れた位置にも設置でき、設置場所の自由度を向上させることができる。
【００２８】
図５に、本発明の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置の第２の実施形態を示す。なお、第１の実施形態と同一の部材には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。自由液面３の流れ４を電磁力１７だけでは十分に抑制できない場合や、より一層強く流れ４を抑制したい場合等には、補助板１９を補助的に使用することが好ましい。図５の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置は、液体金属冷却材２中の自由液面３近傍に自由液面３と平行になるように配置され、複数の貫通孔１９ａが設けられた補助板１９を備えている。補助板１９は、例えばステンレス鋼SUS304製の板材である。ただし、補助板１９の材料はSUS304に限るものではなく、例えばSUS316等でも良い。即ち、高速炉に適用する場合、液体金属冷却材２中での耐用性（耐腐食性）があるステンレス鋼であれば使用可能である。補助板１９は、例えば磁石６の容器１４よりも５０ｃｍ下の高さに配置されている。ただし、この高さに限るものではなく、例えば、１ｍ程度でも良い。即ち、自由液面から例えば１〜２ｍ位の高さに配置されている。また、補助板１９には、配管８，１２や上部構造物１３との干渉を回避する孔が設けられている。当該孔の形状や大きさは配管８，１２や上部構造物１３の横断面形状やその大きさとほぼ同じであり、補助板１９と配管８，１２，上部構造物１３との間の隙間から液中渦や波立ちが生じるのを防止している。補助板１９は、例えばルーフデッキ１５から吊り下げられている。なお、補助板１９には板形状の部材の他、２次元的に広がりその一側の空間と他側の空間とを連通させる孔，切り欠き，スリット類が設けられた板状の部材例えば網、すのこ等も含まれる。
【００２９】
補助板１９は、液体金属冷却材２の流れ４がかなり速い流速（例えば２ｍ/ｓ以上）になる場合に使用することが好ましく、補助板１９の使用によって液体金属冷却材２の流れ４を例えば２m/ｓ以下に抑制する。貫通孔１９ａの直径は例えば５０ｍｍ程度である。また、各貫通孔１９ａは、例えば四角形状あるいは三角形状に並べるように配置されている。ただし、これら以外の配置でも良い。各貫通孔１９ａの配列ピッチと貫通孔１９ａの直径の比は例えば２程度である。ただし、２程度に限るものではない。また、補助板１９の厚さは例えば２０ｍｍ程度である。ただし、２０ｍｍ程度以外であっても良い。なお、貫通孔１９ａが設けられる密度は補助板１９の全ての部分で均一であっても良いが、例えば流れ４が激しいところでは密度を小さくし、流れ４が緩やかなところでは密度を大きくする等、部分的に変化させても良い。
【００３０】
補助板１９によって液体金属冷却材２の自由液面３の波立ちや液中渦等の原因となる激しい流れは補助板１９によって抑制される。したがって、電磁力１７だけでは十分に抑制できない場合や、より一層強く流れ４を抑制したい場合等には、補助板１９を補助的に使用することで更に抑制することができる。ただし、補助板１９は液体金属の流れ４を強く妨げるものではなく、液体金属冷却材２が補助板１９の貫通孔１９ａを通過して流れることを許容する。そのため、例えば高温の液体金属冷却材２が自由液面３近傍に成層化するという弊害の発生を防ぐことができる。
【００３１】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００３２】
例えば、上述の説明では、磁石６の磁極Ｎ，Ｓを上下に配置していたが、必ずしも上下に配置する必要はなく、流れ４の中にこれを垂直に横切る方向の磁場５を発生させることができるものであれば他の配置としても良い。例えば図６〜図８に示すように、磁石６の磁極Ｎ，Ｓを水平に配置し、流れ４の中にこれを垂直に横切る方向の磁場５を発生させるようにしても良い。この例では、複数の磁石６をそれらの磁極Ｎ，Ｓを揃えて上下に重ねて容器１４内に収容しており、全体としてＮ極側の側面から容器１４の外に飛び出して水平に旋回しＳ極側の側面に進入する方向の磁場５を発生させる。即ち、磁場５の方向は水平に旋回するものとなるので、液体金属冷却材２の水平方向の流れ４の他に上下方向の流れ４も磁場５の方向を垂直に横切る流れであり、これらによって誘導電流１８が生じ、それぞれ逆向きの電磁力１７が発生する。したがって、水平方向の流れ４と上下方向の流れ４を抑制することができ、自由液面３の波立ちや液中渦等を良好に抑制することができる。なお、図８においては、水平方向の流れ４を代表的に記載し、上下方向の流れ４についての記載を省略している。
【００３３】
なお、磁場５の向きを図２に示すように上下方向（縦方向磁場型）とするか、図６に示すように水平方向（横方向磁場型）とするかは、各原子炉容器７毎に適宜決定する。即ち、適用する原子炉容器７の形状や大きさ、液体金属冷却材２の流量や流速や深さ、排出配管１２の配置、炉心１０や上部構造物１３の配置等に応じて縦方向磁場型とするか横方向磁場型とするかを決定する。
【００３４】
また、上述の説明では、磁石６は永久磁石であったが、流れ４の中にこれを垂直に横切る方向の磁場５を発生させることができるものであれば必ずしも永久磁石６に限るものではなく、例えば直流の磁場５を発生させる電磁石であっても良い。図９に磁石６として上下方向の磁場５を発生させる電磁石を採用した場合の例を、図１０に磁石６として水平方向の磁場５を発生させる電磁石を採用した場合の例をそれぞれ示す。磁石６として電磁石を使用する場合には電源が必要となるが、永久磁石の場合と同様に液体金属冷却材２の流れ４を抑制する電磁力１７を発生させることができる。
【００３５】
また、上述の説明では、容器１４の磁石６を収容している部分（以下、磁石部分という）を液体金属冷却材２の中に配置していたが、縦方向磁場型の場合、必ずしも磁石部分を液体金属冷却材２の中に配置しなくても良い。例えば図１１に示すように、液体金属冷却材２の流れ４の中に磁場５を作ることができるのであれば、磁石部分を液体金属冷却材２の自由液面３の上に浮かせた状態で配置しても良い。さらに、自由液面３の変動にともなって磁石部分が液体金属冷却材２の中に没したり、その上に浮上したりしても良い。
【００３６】
また、上述の説明では、高速炉の原子炉容器７に適用した場合を例にしていたが、適用できるものはこれに限るものではなく、カバーガス１で覆われた自由液面３に流れ４が生じている液体金属であれば適用可能である。例えば図１２に示すように、液体金属冷却材２の自由液面３を有する中間熱交換器２０についても適用可能である。即ち、中間熱交換器２０内においても液体金属である液体金属冷却材２が貯められており、その自由液面３がカバーガス１で覆われる場合には、原子炉容器７の場合と同様の効果が得られる。また、例えばアルミニウム等の金属の精錬における溶湯の自由液面３に適用しても良い。この場合にも、自由液面３を覆う空気やカバーガスが溶湯内に巻き込まれるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同装置の磁石を示す概念図である。
【図３】同装置の磁石を示し、（Ａ）はその横断面図、（Ｂ）はその縦断面図である。
【図４】同装置によって電磁力が発生する原理を説明するための図である。
【図５】本発明の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図６】磁石の第１の変形例を示す概念図である。
【図７】同磁石を示し、（Ａ）はその横断面図、（Ｂ）はその縦断面図である。
【図８】同磁石によって電磁力が発生する原理を説明するための図である。
【図９】磁石の第２の変形例を概念的に示し、その側面図である。
【図１０】磁石の第３の変形例を概念的に示し、その平面図である。
【図１１】磁石の第４の変形例を概念的に示し、その側面図である。
【図１２】本発明の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置の第３の実施形態を示す概略構成図である。
【図１３】液体金属冷却材の自由液面が波立つことで、カバーガスが液体金属冷却材に巻き込まれる様子を説明するための図である。
【図１４】液体金属冷却材の自由液面に液中渦が発生することで、カバーガスが液体金属冷却材に巻き込まれる様子を説明するための図である。
【図１５】従来の多孔板を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は原子炉容器に設置された状態の縦断面図である。
【図１６】従来のスプリッターを原子炉容器に設置した様子を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ カバーガス（ガス）
２ 液体金属冷却材
３ 自由液面
４ 流れ
５ 磁場
６ 磁石
１７ 電磁力
１９ 補助板
１９ａ 貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置および液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法に関する。さらに詳述すると、本発明は液体金属の自由液面に生じている流れによってガスが液体金属内に巻き込まれるのを抑制する液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置および液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、高速炉の原子炉容器内では液体金属冷却材である液体ナトリウムは自由液面を持ち、カバーガスとしてアルゴンガスが用いられている。図１３に示すように液体ナトリウム１０１の自由液面１０２が波立った場合や、図１４に示すように液体ナトリウム１０１の自由液面１０２に液中渦１０３が生じた場合、カバーガス１０４は液体ナトリウム１０１中に巻き込まれて配管１０５内に吸い込まれる。この液体ナトリウム流中のカバーガス１０４は図示しない中間熱交換器を経て、再び原子炉容器１０６に戻ってきて炉心を通過するが、その際、炉心の反応度に擾乱を与えることになるので、カバーガス１０４の液体ナトリウム１０１中への巻き込みを防止する必要がある。このため、従来、原子炉容器１０６中の液体ナトリウム１０１の自由液面１０２近傍に多孔板やスプリッターを設けてカバーガス１０４の巻き込みを回避することが考えられている。
【０００３】
図１５に多孔板１０７を示す。多孔板１０７は自由液面１０２に液体ナトリウム１０１の流れが発生するのを防止するためのもので、液体ナトリウム１０１中の自由液面１０２近傍に当該自由液面１０２と平行になるように配置されている。多孔板１０７を自由液面１０２の近傍に沈めることで、自由液面１０２の波立ちや液中渦１０３の発生を抑制してカバーガス１０４の巻き込みを抑制する。
【０００４】
図１６にスプリッターの一例としてスプリッター１０８を示す。スプリッター１０８は配管１０５の周囲の自由液面１０２から液中渦１０３が発生するのを防止するためのもので、配管１０５と炉壁１０６ａとの間を垂直に仕切るように設けられている。配管１０５と炉壁１０６ａとの間にスプリッター１０８を設けることで、配管１０５の周囲の自由液面１０２から液中渦１０３が発生するのを防いでカバーガス１０４の巻き込みを防止する。
【非特許文献１】文部科学省 原子力分野の研究開発に関する委員会 原子力研究開発作業部会（第１０回）配付資料 資料１０−１ 論点 炉システムの革新技術の課題と対応策 分割版（１）第５頁（ディッププレート），第６頁（スプリッタ） 平成１８年６月１４日、［平成１９年５月１５日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu2/shiryo/015/06070313/001.pdf〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の多孔板１０７は自由液面１０２近傍の液体ナトリウム１０１の流れを強く妨げるので、高温の液体ナトリウム１０１が自由液面１０２近傍に成層化し、その温度分布によって原子炉容器１０６の炉壁１０６ａに熱応力が生じる虞がある。また、上述のスプリッター１０８に見られるように、一般にスプリッターは炉壁１０６ａや配管１０５などに固定するか、あるいは支持機構を設けて設置しなければならないため、配管１０５から離れた位置に生じる液中渦１０３に対応できないとの問題がある。
【０００６】
本発明は、自由液面付近に温度成層を生じさせることがなく、また配管から離れた位置にも配置可能な液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置および液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために請求項１記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置は、カバーガスで覆われた液体金属の自由液面に生じた流れの中に、流れに対して垂直に横切る方向の磁場を発生させる磁石を備えるものである。したがって、液体金属の流れと磁石によって作られた磁場とからフレミングの右手の法則によって液体金属の流れ中に誘導電流が生じ、その誘導電流と磁場とからフレミングの左手の法則によって液体金属の流れ中に電磁力が発生する。この電磁力の向きは液体金属の流れの向きに対して逆向きであり、液体金属の流れを抑制する。即ち、液体金属の流れの中に磁場を作ることで、その磁場を横切る液体金属の流れを利用して当該流れを打ち消す方向の電磁力を発生させることができる。
【０００８】
また、請求項２記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置は、液体金属中の自由液面近傍に自由液面と平行になるように配置され、複数の貫通孔が設けられた補助板を備えるものである。したがって、液体金属の流れの向きと逆向きの電磁力によって抑制された流れを、更に抑制することができる。
【０００９】
また、請求項３記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置のように、磁石を永久磁石としても良い。
【００１０】
さらに、請求項４記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法は、カバーガスで覆われた液体金属の自由液面に生じる流れの中に、流れに対して垂直に横切る方向の磁場を発生させて流れを打ち消す方向に電磁力を発生させるものである。
【００１１】
したがって、液体金属の流れとその流れ中に発生させた磁場とからフレミングの右手の法則によって誘導電流が生じ、その電流と磁場とからフレミングの左手の法則によって電磁力が発生する。この電磁力の向きは液体金属の流れの向きに対して逆向きであり、液体金属の流れを抑制してガスの巻き込みを抑制する。即ち、液体金属の流れの中に磁場を作ることで、その磁場を横切る液体金属の流れを利用して当該流れを打ち消す方向の電磁力を発生させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置では、カバーガスで覆われた液体金属の自由液面に生じた流れの中に、流れが垂直に横切る方向の磁場を発生させる磁石を備えているので、液体金属の流れの中にこれを抑制する電磁力を発生させることができる。このため、液体金属の流れを緩慢にしてガスの巻き込みを抑制することができる。また、液体金属の緩慢な流れは残るので、例えば高温の液体金属が自由液面近傍に成層化するのを防止することができる。さらに、図１６のスプリッター１０８のように設置場所が極端に限定されるといった欠点がなく、設置場所の自由度を大幅に向上させることができる。
【００１３】
また、請求項２記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置では、液体金属中の自由液面近傍に自由液面と平行になるように配置され、複数の貫通孔が設けられた補助板を備えているので、液体金属の流れの向きと逆向きの電磁力によって抑制された流れを、更に抑制することができる。このため、たとえ自由液面の流れが激しい場合等であってもガスの巻き込みをより一層確実に抑制することができる。
【００１４】
また、請求項３記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置のように、磁石を永久磁石としても良い。この場合には、磁場を形成するための特別の電源を不要にできる。
【００１５】
また、請求項４記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法では、カバーガスで覆われた液体金属の自由液面に生じる流れの中に磁場を発生させて流れを打ち消す方向に電磁力を発生させるようにしているので、液体金属の流れを緩慢にしてガスの巻き込みを抑制することができる。また、液体金属の緩慢な流れは残るので、例えば高温の液体金属が自由液面近傍に成層化するのを防止することができる。さらに、図１６のスプリッター１０８のように設置場所が極端に限定されるといった欠点がなく、設置場所の自由度を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。本発明は、液体金属２の自由液面３に生じている流れ４の中に、当該流れ４に対して垂直な方向の直流の磁場（時間的に一定の磁場）５を与えることで、当該流れ４を打ち消す方向の電磁力１７を発生させて当該流れ４を抑制するものである。また、磁場５の磁力線の方向を異なるものにすることで、抑制できる流れ４の向きを異なるものにすることも可能である。
【００１７】
図１〜図４に、本発明の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置の第１の実施形態を示す。液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置は、カバーガス１で覆われた液体金属２の自由液面３に生じた流れ４の中に、流れ４に対して垂直に横切る方向の磁場５を発生させる磁石６を備えるものである。また、本発明の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法は、カバーガス１で覆われた液体金属２の自由液面３に生じる流れ４の中に、流れ４が垂直に横切る方向の磁場５を発生させて流れ４を打ち消す方向に電磁力１７を発生させるものである。本実施形態では、例えば高速炉の原子炉容器７内に設置するガス巻き込み抑制装置・抑制方法を例に説明する。
【００１８】
本実施形態のカバーガス１は、例えばアルゴンガス等である。また、液体金属２は、例えば液体ナトリウム等の液体金属冷却材（以下、液体金属冷却材２という）である。図示しない中間熱交換器を通り抜けて低温になった液体金属冷却材２は流入配管８からコールドプレナム９内に流入し、炉心１０を冷却して高温になってホットプレナム１１内に流入し、排出配管１２から原子炉容器７の外へと導かれて中間熱交換器へと循環される。原子炉容器７内の液体金属冷却材２の上方空間にはカバーガス１が封入されており、液体金属冷却材２の自由液面３の上下変動を可能にしている。
【００１９】
磁石６は流れ４の中に当該流れ４に対して垂直に横切る方向の直流の磁場５を発生させるものであり、本実施形態では例えば永久磁石である。磁石６の材料としては、必要な磁束密度を得ることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えばサマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石、アルニコ磁石等の使用が考えられる。磁石６の磁束密度は、例えば液体金属冷却材２の自由液面３の流れ４を抑制するのに十分な強さの電磁力１７を発生させることができる程度のものであれば良い。本実施形態では、磁石６の磁束密度は、例えば０．１Ｔである。ただし実際には、自由液面３に生じる流れ４は設置対象となる原子炉容器７毎に異なるので、各原子炉容器７毎に磁石６の磁束密度を適宜決定する。即ち、原子炉容器７の形状や大きさ、液体金属冷却材２の流量や流速や深さ、排出配管１２の配置、炉心１０や上部構造物１３の配置等によってホットプレナム１１内に生じる液体金属冷却材２の流れが異なり、その自由液面３の流れ４も異なるので、その流れ４に応じて磁束密度を適宜決定する。磁石６として永久磁石を使用することで、磁場５を形成するための特別の電源を不要にできる。このため、電源故障に起因してカバーガスの巻き込み抑制が不能になるのを防止できると共に、装置の大型化やコストの増大を抑えることができる。
【００２０】
磁石６は、例えば有底の円筒形状の容器１４内に収容されてルーフデッキ１５に取り付けられて吊り下げられている。本実施形態では、図３に示すように、磁極Ｎ，Ｓを上下に配置した複数の磁石６を上下に並べて容器１４内に収容している。上下に隣り合う磁石６はＮ極とＳ極とを対向させており、全体として最上段の磁石６の上面から容器１４の外に飛び出して最下段の磁石６の底面に進入する磁力線の磁場５を発生させる（図２）。ただし、このように液体金属冷却材２中において上から下に向かう磁力線の磁場５に限るものではなく、逆に下から上に向かう磁力線の磁場５を発生させるようにしても良い。各磁石６は容器１４の底部に収容されており、容器１４の磁石６を収容している部分は液体金属２の中に浸されている。容器１４は、磁力線を通し、高温の液体金属冷却材２に接しても溶解しない材料、例えばステンレス鋼SUS304製である。だだし、容器１４の材料はSUS304に限るものではなく、例えばSUS316等でも良い。なお、容器１４の材料として断熱機能を有する材料を使用することで、磁石６が高温に成り過ぎるのを防止することができ、たとえ液体金属冷却材２の温度が磁石６のキュリー点を超えているような場合であっても、磁石６の温度がキュリー点を超えてしまうのを防止でき、磁場５の形成が困難になるのを防止することができる。
【００２１】
磁石６は、例えば液体金属冷却材２の自由液面３に流れ４が生じる場所に設置される。実際には、自由液面３に生じる流れ４は設置対象となる原子炉容器７毎に異なるので、各原子炉容器７毎に磁石６の配置，数，形状，大きさを決定する。即ち、原子炉容器７の形状や大きさ、液体金属冷却材２の流量や流速や深さ、排出配管１２の配置、炉心１０や上部構造物１３の配置等によってホットプレナム１１内に生じる液体金属冷却材２の流れが異なり、その自由液面３の流れ４の発生の仕方も異なるので、自由液面３に流れ４が生じる場所に適切な形状，大きさ，数の磁石６を設置する。磁石６の設置場所は、１箇所の場合も考えられるが、多くは複数箇所になると考えられる。また、複数箇所に磁石６を設置する場合には、全ての設置箇所について磁石６の磁束密度，形状，大きさ，数を同一にしても良く、各設置箇所毎に磁石６の磁束密度，形状，大きさ，数を変化させても良く、一部の設置箇所についてのみ磁石６の磁束密度，形状，大きさ，数を変化させても良い。磁石６の磁束密度を変化させる場合には、設置場所の流れ４の強さに応じた磁束密度にすることができる。
【００２２】
ここで、液体金属冷却材２の自由液面３の流れ４には、自由液面３の波立ちや液中渦の発生に伴う流れも含まれる。
【００２３】
配管１２の近傍は液中渦が発生し易い場所であることから、配管１２の近傍に磁石６を設置することが好ましい。また、自由液面３全体に波立ちが生じることから、配管８，１２や上部構造物１３を避けた位置全体について磁石６を等間隔で複数箇所に設置することも考えられる。
【００２４】
本発明は、液体金属冷却材２の自由液面３に生じている流れ４の中に直流の磁場５を作ることで、その磁場５を横切る液体金属冷却材２の流れ４を利用して当該流れ４を打ち消す方向の電磁力１７を発生させて当該流れ４を抑制するものである。図４に示すように、流れ４が生じている液体金属冷却材２の自由液面３に流れ４が垂直に横切る方向の磁場５を磁石６によって形成すると、液体金属冷却材２の流れ４と磁石６の磁場５とからフレミングの右手の法則によって液体金属冷却材２の流れ４の中に誘導電流１８が生じる。そして、その誘導電流１８と磁石６の磁場５とからフレミングの左手の法則によって液体金属冷却材２の流れ４中に電磁力１７が発生する。この電磁力１７の向きは液体金属冷却材２の流れ４の向きと逆向きであり、液体金属冷却材２の流れ４を抑制する。このため、液体金属２の流れ４が緩慢になり、波立ちや液中渦の発生を抑えてカバーガス１の巻き込みを抑制することができる。
【００２５】
本実施形態では、磁石６が作る磁場５は上から下に向かうものであるので、磁場５を垂直に横切る液体金属冷却材２の流れ４は水平方向の流れ４であり、この水平方向の流れ４によって上述の誘導電流１８が生じ、その流れ４と逆向きの水平方向の電磁力１７が発生する。例えば、波立ちや液中渦等、カバーガス１を巻き込む自由液面３の流れは水平方向に流れるものに限らないが、水平方向の流れ４を抑制することでこれに連続する他の向きの流れも抑制することができ、波立ちや液中渦等も良好に抑制することができる。
【００２６】
また、磁石６によって液体金属冷却材２の自由液面３の流れ４を抑制しても、液体金属冷却材２の緩慢な流れは残るので、例えば高温の液体金属冷却材２が自由液面３近傍に成層化するのを防止することができる。即ち、流れ４×磁場５で起電力（電流１８）が生じるので（フレミングの右手の法則）、流れ４が止まると電流１８×磁場５で表される電磁力１７（フレミングの左手の法則）はゼロになる。したがって、流れ４が抑制された状態で、流体の慣性力と電磁力１７が釣り合うことになり、緩慢な流れが残ることになる。例えば、流速が1m/sec以下の緩慢な流れが残る。緩慢な流れ４が残ることで高温の液体金属冷却材２が自由液面３近傍に成層化するのを防止することができるので、原子炉容器７の周壁７ａが部分的に高温になって熱応力が発生するのを防止することができる。
【００２７】
また、磁石６は容器１４内に収容されてルーフデッキ１５に取り付けられているので、上部構造物１３や配管８，１２の無い自由液面３に設置することができる。このため、原子炉容器７の周壁７ａや配管８，１２から離れた位置にも設置でき、設置場所の自由度を向上させることができる。
【００２８】
図５に、本発明の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置の第２の実施形態を示す。なお、第１の実施形態と同一の部材には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。自由液面３の流れ４を電磁力１７だけでは十分に抑制できない場合や、より一層強く流れ４を抑制したい場合等には、補助板１９を補助的に使用することが好ましい。図５の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置は、液体金属冷却材２中の自由液面３近傍に自由液面３と平行になるように配置され、複数の貫通孔１９ａが設けられた補助板１９を備えている。補助板１９は、例えばステンレス鋼SUS304製の板材である。ただし、補助板１９の材料はSUS304に限るものではなく、例えばSUS316等でも良い。即ち、高速炉に適用する場合、液体金属冷却材２中での耐用性（耐腐食性）があるステンレス鋼であれば使用可能である。補助板１９は、例えば磁石６の容器１４よりも５０ｃｍ下の高さに配置されている。ただし、この高さに限るものではなく、例えば、１ｍ程度でも良い。即ち、自由液面から例えば１〜２ｍ位の高さに配置されている。また、補助板１９には、配管８，１２や上部構造物１３との干渉を回避する孔が設けられている。当該孔の形状や大きさは配管８，１２や上部構造物１３の横断面形状やその大きさとほぼ同じであり、補助板１９と配管８，１２，上部構造物１３との間の隙間から液中渦や波立ちが生じるのを防止している。補助板１９は、例えばルーフデッキ１５から吊り下げられている。なお、補助板１９には板形状の部材の他、２次元的に広がりその一側の空間と他側の空間とを連通させる孔，切り欠き，スリット類が設けられた板状の部材例えば網、すのこ等も含まれる。
【００２９】
補助板１９は、液体金属冷却材２の流れ４がかなり速い流速（例えば２ｍ/ｓ以上）になる場合に使用することが好ましく、補助板１９の使用によって液体金属冷却材２の流れ４を例えば２m/ｓ以下に抑制する。貫通孔１９ａの直径は例えば５０ｍｍ程度である。また、各貫通孔１９ａは、例えば四角形状あるいは三角形状に並べるように配置されている。ただし、これら以外の配置でも良い。各貫通孔１９ａの配列ピッチと貫通孔１９ａの直径の比は例えば２程度である。ただし、２程度に限るものではない。また、補助板１９の厚さは例えば２０ｍｍ程度である。ただし、２０ｍｍ程度以外であっても良い。なお、貫通孔１９ａが設けられる密度は補助板１９の全ての部分で均一であっても良いが、例えば流れ４が激しいところでは密度を小さくし、流れ４が緩やかなところでは密度を大きくする等、部分的に変化させても良い。
【００３０】
補助板１９によって液体金属冷却材２の自由液面３の波立ちや液中渦等の原因となる激しい流れは補助板１９によって抑制される。したがって、電磁力１７だけでは十分に抑制できない場合や、より一層強く流れ４を抑制したい場合等には、補助板１９を補助的に使用することで更に抑制することができる。ただし、補助板１９は液体金属の流れ４を強く妨げるものではなく、液体金属冷却材２が補助板１９の貫通孔１９ａを通過して流れることを許容する。そのため、例えば高温の液体金属冷却材２が自由液面３近傍に成層化するという弊害の発生を防ぐことができる。
【００３１】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００３２】
例えば、上述の説明では、磁石６の磁極Ｎ，Ｓを上下に配置していたが、必ずしも上下に配置する必要はなく、流れ４の中にこれを垂直に横切る方向の磁場５を発生させることができるものであれば他の配置としても良い。例えば図６〜図８に示すように、磁石６の磁極Ｎ，Ｓを水平に配置し、流れ４の中にこれを垂直に横切る方向の磁場５を発生させるようにしても良い。この例では、複数の磁石６をそれらの磁極Ｎ，Ｓを揃えて上下に重ねて容器１４内に収容しており、全体としてＮ極側の側面から容器１４の外に飛び出して水平に旋回しＳ極側の側面に進入する方向の磁場５を発生させる。即ち、磁場５の方向は水平に旋回するものとなるので、液体金属冷却材２の水平方向の流れ４の他に上下方向の流れ４も磁場５の方向を垂直に横切る流れであり、これらによって誘導電流１８が生じ、それぞれ逆向きの電磁力１７が発生する。したがって、水平方向の流れ４と上下方向の流れ４を抑制することができ、自由液面３の波立ちや液中渦等を良好に抑制することができる。なお、図８においては、水平方向の流れ４を代表的に記載し、上下方向の流れ４についての記載を省略している。
【００３３】
なお、磁場５の向きを図２に示すように上下方向（縦方向磁場型）とするか、図６に示すように水平方向（横方向磁場型）とするかは、各原子炉容器７毎に適宜決定する。即ち、適用する原子炉容器７の形状や大きさ、液体金属冷却材２の流量や流速や深さ、排出配管１２の配置、炉心１０や上部構造物１３の配置等に応じて縦方向磁場型とするか横方向磁場型とするかを決定する。
【００３４】
また、上述の説明では、磁石６は永久磁石であったが、流れ４の中にこれを垂直に横切る方向の磁場５を発生させることができるものであれば必ずしも永久磁石６に限るものではなく、例えば直流の磁場５を発生させる電磁石であっても良い。図９に磁石６として上下方向の磁場５を発生させる電磁石を採用した場合の例を、図１０に磁石６として水平方向の磁場５を発生させる電磁石を採用した場合の例をそれぞれ示す。磁石６として電磁石を使用する場合には電源が必要となるが、永久磁石の場合と同様に液体金属冷却材２の流れ４を抑制する電磁力１７を発生させることができる。
【００３５】
また、上述の説明では、容器１４の磁石６を収容している部分（以下、磁石部分という）を液体金属冷却材２の中に配置していたが、縦方向磁場型の場合、必ずしも磁石部分を液体金属冷却材２の中に配置しなくても良い。例えば図１１に示すように、液体金属冷却材２の流れ４の中に磁場５を作ることができるのであれば、磁石部分を液体金属冷却材２の自由液面３の上に浮かせた状態で配置しても良い。さらに、自由液面３の変動にともなって磁石部分が液体金属冷却材２の中に没したり、その上に浮上したりしても良い。
【００３６】
また、上述の説明では、高速炉の原子炉容器７に適用した場合を例にしていたが、適用できるものはこれに限るものではなく、カバーガス１で覆われた自由液面３に流れ４が生じている液体金属であれば適用可能である。例えば図１２に示すように、液体金属冷却材２の自由液面３を有する中間熱交換器２０についても適用可能である。即ち、中間熱交換器２０内においても液体金属である液体金属冷却材２が貯められており、その自由液面３がカバーガス１で覆われる場合には、原子炉容器７の場合と同様の効果が得られる。また、例えばアルミニウム等の金属の精錬における溶湯の自由液面３に適用しても良い。この場合にも、自由液面３を覆う空気やカバーガスが溶湯内に巻き込まれるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同装置の磁石を示す概念図である。
【図３】同装置の磁石を示し、（Ａ）はその横断面図、（Ｂ）はその縦断面図である。
【図４】同装置によって電磁力が発生する原理を説明するための図である。
【図５】本発明の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図６】磁石の第１の変形例を示す概念図である。
【図７】同磁石を示し、（Ａ）はその横断面図、（Ｂ）はその縦断面図である。
【図８】同磁石によって電磁力が発生する原理を説明するための図である。
【図９】磁石の第２の変形例を概念的に示し、その側面図である。
【図１０】磁石の第３の変形例を概念的に示し、その平面図である。
【図１１】磁石の第４の変形例を概念的に示し、その側面図である。
【図１２】本発明の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置の第３の実施形態を示す概略構成図である。
【図１３】液体金属冷却材の自由液面が波立つことで、カバーガスが液体金属冷却材に巻き込まれる様子を説明するための図である。
【図１４】液体金属冷却材の自由液面に液中渦が発生することで、カバーガスが液体金属冷却材に巻き込まれる様子を説明するための図である。
【図１５】従来の多孔板を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は原子炉容器に設置された状態の縦断面図である。
【図１６】従来のスプリッターを原子炉容器に設置した様子を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ カバーガス（ガス）
２ 液体金属冷却材
３ 自由液面
４ 流れ
５ 磁場
６ 磁石
１７ 電磁力
１９ 補助板
１９ａ 貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバーガスで覆われた液体金属の自由液面に生じた流れの中に前記流れに対して垂直に横切る方向の磁場を発生させる磁石を備えることを特徴とする液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置。
【請求項２】
前記液体金属中の前記自由液面近傍に前記自由液面と平行になるように配置され、複数の貫通孔が設けられた補助板を備えることを特徴とする請求項１記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置。
【請求項３】
前記磁石は永久磁石であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置。
【請求項４】
カバーガスで覆われた液体金属の自由液面に生じる流れの中に前記流れに対して垂直に横切る方向の磁場を発生させて前記流れを打ち消す方向に電磁力を発生させることを特徴とする液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法。
【請求項１】
カバーガスで覆われた液体金属の自由液面に生じた流れの中に前記流れに対して垂直に横切る方向の磁場を発生させる磁石を備えることを特徴とする液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置。
【請求項２】
前記液体金属中の前記自由液面近傍に前記自由液面と平行になるように配置され、複数の貫通孔が設けられた補助板を備えることを特徴とする請求項１記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置。
【請求項３】
前記磁石は永久磁石であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体金属へのカバーガス巻き込み抑制装置。
【請求項４】
カバーガスで覆われた液体金属の自由液面に生じる流れの中に前記流れに対して垂直に横切る方向の磁場を発生させて前記流れを打ち消す方向に電磁力を発生させることを特徴とする液体金属へのカバーガス巻き込み抑制方法。
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−２９８４８３（Ｐ２００８−２９８４８３Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４２４９６（Ｐ２００７−１４２４９６）
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
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