CREATIVE ENGINEERS, INCの背景情報。

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Creative Engineers, Inc. (CEI) はアルカリ金属に特化した化学プロセス工学会社として1996年に設立されました。

創業者のRichard VanLieshoutとKevin Berryは、カリウム、ナトリウム、ナトリウムカリウム合金(NaK)、超酸化カリウムに幅広い経験があります。それは彼らがCallery Chemical Company(現Ascensus Specialiteis)のアルカリ金属加工部門で働き、そのエンジニアリングと扱いを任されていたからです。 その当時、Callery Chemical Companyは世界最大のNaK、カリウム、および超酸化カリウムの製造業者でした。

VanLieshoutとBerryはこの経験をもとに、自らの経験、技術、プロジェクトに特化したプロセス上の知識を、「実世界の作業現場」に合わせ、現在CEI-SHS™として知られているアルカリ物質の除去法をシステム化しました。

アルカリ金属に特化したエンジニアリングの必要性を目にして、Creative Engineers, Inc.を設立しました。 CEIのエンジニアたちには、NaK、ナトリウム、カリウム、超酸化カリウムをプロセスエンジニア、プロジェクトエンジニア、製造管理者、またエンジニアリング管理者として扱ってきた合わせて50年以上の経験があります。

CEIのナトリウムや他のアルカリ金属を扱う中核技術は、数多くの団体がナトリウムのバルクや残留物を含むアルカリ金属問題に対処するため、弊社を利用する結果になりました。 2000年以降、CEIはナトリウム、NaK、リチウム、カリウム関連の70以上のプロジェクトに関わってきました。 過去のプロジェクトに関するいくつかのハイライトを以下に表示しています。

核施設でのアルカリ金属経験

1. Enrico Fermi (Fermi-1)高速増殖原子炉、一次および二次システムの洗浄 (1997年-2008年)

CEIはEnrico Fermi 1(Fermi-1)高速増殖原子炉システム全体で、ナトリウムとNaK残留物やその他排出できないプールと貯留物を反応させるため、Detroit Edison Companyをサポートしてきました。 Fermi-1は三つのループ型430MWの動力試験高速増殖炉でした。 1970年代の初めに閉鎖され、1970年代と1980年代に一次および二次ナトリウムとNaKの多くが除去され、将来の再利用を見越して他の場所に移動されました。 一次および二次システムの構成要素には、燃料を取り除いた原子炉本体、一次および二次原子炉ポンプ、中間の熱交換器、蒸気発生器、二つの大型二次コールドトラップ、六つの大型バルクナトリウム貯蔵タンク、およびナトリウムとNaKプールと残留物を含む無数の補助的サポートシステムが含まれます。

機器とシステムすべては洗浄され、ナトリウムとNaKは残っていないと思われていました。 大型原子炉本体の洗浄は2008年5月に完了しました。

ナトリウム反応/不活性化作業は、一つの小型NaK補助システムを除き、すべて過熱蒸気プロセスを用いて完了しました。 DTEは廃炉の初期段階で、このNaKシステムを湿潤窒素ガス(WVN)法で処理しましたが、度重なる圧力変位(ハマリング)と安全上の懸念からそれ以降WVN方式を採用しませんでした。

この規模のすべてのプロジェクトと同様に、CEI-SHS™処理の理想的な温度に原子炉本体を予熱できないことを含む問題に直面しました。 CEIはこれら状況すべてに対応する計画を作成して、ナトリウム残留物をことごとく安全に除去しました。

Fermi-1プロジェクトの功績の一つは、CEIが二つの大型(2.6-4.3)のコールドトラップを、まずはヒートソーク、その後過熱蒸気処理と容器への充水を用いて処理したことです。

Fermi-1プロジェクトは、原子力発電業界でCEIがナトリウムとNaKの非活性化に長年の経験を有していること、またどんな種類の機器にも過熱蒸気処理が効果的であることを示しました。

2.オークリッジ爆発のNaK洗浄(2000年)

テネシー州オークリッジにあるオークリッジのY-12施設にあるアーク溶解炉で激しい爆発が起こりました。 爆発はこぼしたナトリウムカリウム合金(NaK)、鉱油、そして炉の底に眠っていた超酸化カリウムに力が加わった結果でした。 深刻な損害が出たので、DOEはタイプ「A」の内部調査を実施しました。 タイプ「A」の事故調査完了後、CEIが契約を受注しました:

  • 爆発後の状況を安定させ、確実にこれ以上爆発が起こらないようにするためです。 これには既存の衝撃に敏感な混合物を改善することが含まれていました。 この活動が完了すれば、エリアの一部を再開放し、一年以上停止していた重要な製造業務を再開できるようになります。
  • オークリッジの現場に残されているNaK液体(約1,400ポンド)すべてを安全に反応させます。 NaKはY-12のアーク溶解炉エリアの二つの異なるシステムで使用されてきました。
  • 二つのシステムの既存のタンク、配管、コールドトラップ、容器、ポンプ、熱交換器、その他機器に残されたNaK残留物すべてを安全に反応させます。
  • 爆発の破片を浴びたアーク溶解炉エリア(床、壁、天井、頭上のクレーンなど)を化学的に除染します。 残骸に含まれると想定した化学物質には、腐食薬(ナトリウムと水酸化カリウム)、非反応のNaK、鉱油、またおそらく超酸化カリウムでした。
  • 含まれる機器は小型(15-20ガロン)のコールドトラップで、これも洗浄されました。 プロジェクトはカスタマーが満足する仕方で安全かつ徹底的に完了しました。
  • 作業エリアは「放射能で汚染された」施設でした。

CEIはこのプロジェクトで「年間最優秀スモールビジネス下請け企業」にノミネートされ、「アドミニストレーターの優秀賞」を獲得しました。

プロジェクトはCEIがNaKと超酸化カリウムに独自の経験があることを表しました。 このプロジェクトにCEIが選ばれた理由の一つは、NaKと超酸化カリウムに対する幅広い経験です。

NaK処理作業はすべて、過熱蒸気を使用して達成されました。 NaKすべては安全に水酸化物に転化され、施設の汚水処理場で苛性アルカリ溶液として使われました。 作業は2000年に完了しました。

3. EBR II

  • CEIはEBR IIの一次ナトリウム貯蔵タンクから残留ナトリウムを洗浄しました。
  • SHSプロセスを使用し、結果として生じた腐食性物質を除去するため、最後にタンクを水で流しました。
  • 貯蔵タンクは原子炉システムと同じ方法では中性化されていませんでした。
  • この洗浄作業はANLがEBR IIの中性化した配管の洗浄に失敗する数か月前に行われました。中性化後も残っていた非反応のナトリウムが激しい反作用を起こし、配管を破壊しました。 CEIはこの作業フェーズに関与していません。
  • 貯蔵タンク一つに限定したCEIの作業中、なんの事故も起きていません。 ANLの事故後、CEIは技術専門家として事故調査に加わるよう招かれました。

4. FFTF ハンフォード核施設 (複数のプロジェクト)

  • 200ガロンの原子炉のモックアップであるCRCTA容器の残留ナトリウムを反応させる
  • ナトリウムがぎっしり詰まったコールドトラップとそのエコノマイザーの処理と洗浄
  • 二つの蒸気トラップ内の残留ナトリウムの処理と洗浄
  • 大型補助冷却ループに残ったNaKの処理と洗浄
  • 財政支援が再開された場合、ハンフォードのFFTF施設でナトリウムの最終洗浄に使用する二つの移動式システムを設計する
  • FFTF原子炉から最後まで残ったナトリウムを除去する、ユニークな「交流圧力/真空」ポンプの設計、製作、操作。 実現性のある設計を提供する会社は他にありません。

5.オークリッジ国立研究所

  • 稼働していないものの、まだ原子燃料を搭載しているSNAP原子炉に含まれるNaKを完全に排出し破壊すること。
  • ORNL作業員にNaKの安全な取り扱い方法を訓練すること。 組合規定ではORNLの作業員がSHSシステムを管理するよう求めています。
  • 排出したNaKならびに原子炉はCEI-SHS™で不動態化されました。
  • すべてのNaKは上手く水酸化物に反応しました。 処理したNaKは約50㎏に上ります。

6. オークリッジ ETTP (2006年)

  • 以前の下請け業者が誤って作業した結果、保護シールドにこぼれたナトリウムと関係する腐食薬を洗浄すること。
  • このプロジェクトではCEI-SHS™を採用せず、少量のナトリウムにウェザリング処理を施しました。
  • ナトリウムのほとんどは、水分を保持した水酸化物のまま表面から除去されており、乾燥させてドラム缶に詰められました。

7. SEFOR (2011年と2017年)

  • 最初の契約はアーカンソー州ウェストフォークの高速増殖実験炉用の二次側ナトリウム貯蔵タンク、器具、配管およびその他コンポーネンツでナトリウムを不動態化させることでした。
  • 二度目の契約は、原子炉本体と、一次側熱交換器、ナトリウム貯蔵タンク、配管およびその他コンポーネンツでナトリウムを不動態化させることでした。
  • どちらのケースでも、ナトリウムすべてを貯蔵タンクに集め入れ、SHS処理しました。

8. アルゴンヌ国立研究所

  • 配管、タンク、ポンプを含む複数のコンポーネンツから残留リチウムとNaKを洗浄しました。
  • リチウムのウェザリングと共に、水処理を使用しました。
  • 施設そのものは核関連ではありませんが、アルゴンヌ国立研究所で原子力業界向けにアルカリ金属システムの研究に携わる部門でこの作業を実施しました。

9. UKAEA、英国

  • NaKのバルクと残量処理用テストを実演し、それらを水酸化ナトリウムと水酸化カリウムに転化しました。
  • 作業には小型タンクとPFR/DFRの配管を表すため特別にデザインした配管部分が含まれました。
  • テストはすべて CEI-SHS™プロセスを用い、CEI施設で成功裏に完了しました。

10. TerraPower, LLC.

  • CEIはTPの進行波炉のプロトタイプで使用するテストコンポーネントのデータを集めるのに使う完全な移動式実験装置を設計し、構築し、運用しました。
  • システムは500ガロンのナトリウム貯蔵タンク二つ、EMポンプ一つ、EMフロースイッチ二つ、質量流量計二つ、プラッギング温度表示装置(PTI)一つ、複数のファインメタルフィルター、そして300℃を超える温度でナトリウムループを操作するのに必要なバルブと器具類で構成されています。
  • 最初のテスト作業は2016年初旬に完了し、システムは解体され、廃棄されました。
  • 機器と配管の一部の洗浄にCEI-SHS™が使われました。 他のコンポーネンツは細かく切断され、ウェザリング処理されました。

非核施設でアルカリ金属を扱う経験

CEIは非核施設でアルカリ金属を扱う膨大な量の作業を完了しました。 以下のリストは、CEIが率いた、または参加したその他プロジェクトの簡単な説明です。

1.NASA マーシャル宇宙飛行センター

  • 移動式アルカリ金属浄化システムを設計し製作
  • アルカリ金属で汚染されたシステムを除染し不活性化する、カスタマイズした小型過熱蒸気システムを設計し構築しました。
  • NASAの技術者向けにNaKの安全な取り扱い方法を訓練しました。
  • この仕事は2007年に完了しました。
  • NASAはこれら機器と方法を上手に活用しています。
  • 機器を配置したマーシャル宇宙飛行センターは、宇宙機推進のR&Dセンターです。

2. Australia Magnesium Corporation

  • 過熱蒸気処理を使用し、大型ナトリウム熱伝達システムを排出し、ナトリウムに汚染された配管、タンク、熱交換器から成る複雑なネットワークのナトリウム残量を反応させました。
  • 小口径配管の少量のナトリウム用にウェザリングも利用しました。
  • 約3,000㎏を処理しました。

3. ASARCO

  • CEIは過熱蒸気処理を使用し、約3,000㎏のナトリウムが入った大型貯蔵タンク内部を洗浄(水酸化ナトリウムに反応)
  • 設備の限界により、当初タンクの気温は常温でしたが、反応熱によりCEI-SHSの適温まで上げられました。

4. SARA, Inc. (サイエンティフィック アプリケーション&リサーチ アソシエイツ Inc.)

  • NaKを作動流体として使用する磁気流体力学(MHD)発電機を使い、海洋波浪エネルギーを電気に変換するシステムをテストするため、SARA, Inc.と協力しました。
  • CEIはNaKシステムのエンジニアリングと、解体支援の提供を担当しました。
  • NaKの一部はCEI施設でCEI-SHSにより処理されました。
  • 約500㎏のNaKを扱いました。

5. Dow Chemical Company

  • 特別なラバーを生産する触媒としてNaKが使用されてきました。 システムを閉鎖する時、CEIは残りのNaKとNaK残留物を水酸化物に反応させ、タンクと配管から成るシステムを洗浄しました。
  • 約1000㎏のNaKを移動し、ろ過し、水酸化物に転化しました。
  • 処理はすべて最高450℃の温度でCEI-SHSを使用

6. ExxonMobil Company

  • CEIは非常に大型の貯蔵タンクに貯留の恐れがあるナトリウム触媒の最終不活性化処理を完了しました。
  • ナトリウムを不活性化させるため、7日間SHSを適用しました。
  • ナトリウムの合計量は500㎏と推測されます。

7. Nanoscale Products (NSP)

  • CEIはR&Dスケールで、貴重な金属を生産するための原材料としてナトリウムを供給するフィードシステムをいくつか設計し構築しました。 復旧作業には、しばしば高温(1000℃)ナトリウム除去技術と機器が伴いました。
  • 作業にはナトリウムの蒸留法が含まれます。
  • この作業にはCEI-SHS™ ではなく、ウェザリングとアルコール反応を使用しました。

8. KMR Industries – 進行中のナトリウム分散体製造 (2000年-現在)

    • ペンシルベニア州ニューフリーダムのCEI工場で、ナトリウム分散体製造用ユニットの設置と管理。
    • Creative Engineers, Inc.はKMR Industriesの共同所有者として、十五年以上にわたりナトリウム分散体の製造施設を管理してきました。 ナトリウム分散体は主に、PCB(ポリ塩化ビフェニル)の処理と除去に使われます。
    • 製造プロセスでは、定期的に固形および溶解したナトリウムを扱います。

9. Callery Chemical Company (現Ascensus)

  • CalleryによるNaKの商業用供給の増産と、高純度基準を満たすためNaKの品質向上を可能にするバルクNaK生産施設を設計し、設置し、実施しました。
  • アルカリ金属(カリウム、ナトリウム、NaK)を蒸気で反応させて、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水素を生成し、安全に不活性化するシステムを設計し、設置し、実施しました。 容器、ドラム、出荷用シリンダー内のアルカリ金属を反応させて、アルカリ金属を徹底的に反応させるのにシステムを使用しました。 このシステムは、30年以上にわたり安全なアルカリ金属洗浄に使用されており、素晴らしい信頼性があります。
  • 既存のカリウム金属生産施設を一日当たり2,000ポンドから10,000ポンド超にまで改良しました。 カリウムの生産システムは、六か月ごとに修理のため不動態化しなければなりません;これにはCEI-SHS™処理を用います。
  • 375キロまでの輸送コンテナは定期的に、また必要な場合はフルコンテナもCEI-SHS™反応で洗浄されました。

10. SunEdison – 半導体シリコン製造施設の解体 (2016年)

    • 二つの貯蔵タンクからバルクナトリウムを除去しました。 CEIは余剰ナトリウムを除去し、そのナトリウムの利用に関心がある他社に輸送するため、ドラムステーションを設計して稼働させました。
    • CEI-SHS™によりナトリウムスラッジでいっぱい(合わせて100,000kgの容量がある各タンクの30%と推定される)の二つのナトリウムバルク貯蔵タンクを洗浄しました。 ナトリウムスラッジとは、かなりの割合で酸化ナトリウムと酸化カルシウムが存在するナトリウムのことです。 正確な配合は分りませんが、物質は250

      °Cで流動できなくなりますこれはその温度で固体酸化物濃度が高まるためです。

    • CEI-SHS™はさらに、ナトリウム、水酸化ナトリウム、鉱油、様々な溶剤が混ざった大型処理容器もいくつか洗浄しました。

11. Kemet Blue Powder – タンタル製造施設で複数のプロジェクト

      • NaK、酸化ナトリウム、酸化カリウムを反応させて水酸化物にし、廃棄するためより安定した製品にします。 鉱油が主な内容物の6つのタンクには、金属と酸化物がありました。

12. GE Matoon – 電球の製造施設

    • 容器全体を均一に過熱するためカリウムを使用する特別な炉から排出されたカリウムを反応させる。
    • 排出されたカリウムと炉のジャケットをCEI-SHS™で不動態化させました。 プロジェクトには六つの炉が含まれました。

13. Cabot Corp. – タンタル製造施設

    • Cabot Corporationsの超金属ユニット向けに、CEIはCEI-SHS™蒸気システムを構築し稼働させました。
    • このシステムは耐火金属の製造プロセスから出た余分のナトリウムと副生成物であるNaKを不活性化するのに使用されました。
    • CEIはさらに古くなった機器からナトリウムを除去する洗浄作業も実施しました。

14. Timet-Henderson – チタン製造施設

    • CEIはチタン製造施設の熱伝導ループ用のNaK除去装置を設計し設置しました。 NaKは保存され、その後ろ過して新たな貯蔵タンクに戻されました。
    • Timetの従業員は、Nak廃棄物と古いタンクに塩を混ぜ、ゆっくり水にさらして処理しました。 その結果、大量の煙が発生しました。 処理した合計量は20㎏にも満たないと推定されます。 費用を理由にCEI-SHS™は使用されませんでした。

15. Timet-Witton (UK) – チタンの再溶解 / 精製施設

    • CEIはTimetの英国にあるチタン溶解施設向けに、6つの大型NaK冷却真空アーク再溶解炉の再建を監督しました。 この作業には、ストレージからNaKの除去、一時保存用タンクの交換、配管設備の修理、補充、六つのシステムの試運転が含まれました。
    • 貯蔵タンクの残留物はCEI-SHS™プロセスで不動態化されました。
    • システムからは他にも複数の大型構成要素が排出され、残留物はCEI-SHS™で洗浄されました。
    • 七番目の炉は永久的に解体されました。 CEIはNaKを含むシステムと炉の構成物の解体を担当しました。

16. Rockwood Lithium – リチウムの製造業者 (現Albemarle)

    • CEIはリチウムの浄化ユニットを設計し稼働させました。 ユニットの目的は、リチウムの不純物を10分の一に減らすことでした。
    • システムは550℃、および0.1ミリトル圧力で稼働しました。
    • テスト終了を受けて、いくつかの技術を組み合わせてシステムを解体しました。 リチウムはナトリウムよりかなり反応が少ないので、処理方法のオプションがさらに広がることにご注目ください。
    • システムにはタンク、EMポンプ、流量計、配管、蒸留塔が含まれていました。

カスタマーソリューションの実例を研究

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