JPH0329896A - トリチウム回収装置の冷凍部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、トリチウムの発生を伴なう原子力関連分野等
で使用されるトリチウム回収装置に係り、特にその冷凍
部に関する。

（従来の技術） 従来のトリチウム回収装置の冷凍部の構戒例を第２図に
示す。両端が閉塞された円筒状で上端部にガス入口（１
ａ）、下端部にガス出口（１ｂ）を有するサンプリング
容器（１）の内部に球体■を入れ、サンプリング容器（
１）の外側に冷媒配管（３）を巻き付け、これにフロン
などの冷媒を流してサンプリング容器（１）内部をＯ℃
以下に冷却する。

このサンプリング容器（υにサンプリングガスを流すと
、冷却された球体■とサンプリングガスが接触し、その
表面に水分と同時にトリチウムが氷として凝結，付着す
る。ヒータ■は、この氷を解凍して水として回収するた
めのものであり、サンプリング容器■の外側をつつむ断
熱材０）は冷却，加熱を効率良く行なうためと、外部環
境の温度の影響を受けにくくするためのものである。

ここでサンプリング容器（υの内部の球体■の役割は、
通過ガスとの接触面積を増し、熱交換効率を高め、氷の
付着面積を増加させるとともに、導入ガスの通路を迷路
状にし、ガスが満遍なく冷却部と接触することによって
水分（トリチウム）の捕集効率を高めることにある。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような冷凍部に導入されたサンプリングガスは、
冷凍部を通過していくうちに水分が析出し、含有水分量
が低下していく。したがって、冷凍部の入口付近に多量
の氷が析出，付着して隙間をふさぎ、これが成長すると
最後には目詰りを起してガスが流れなくなってしまう。

一方、出口側は水分含有量の低いガスが流れてくるため
、よほどガスを低温に冷却するか、あるいは球体■との
接触面積を増さないとガス中の残留水分を捕捉すること
が困難である。

そこで本発明は、冷凍部の内部に一様に氷を付着させ、
入口部分での目詰りを防止するとともに冷凍部全体とし
て捕集できる水分量の増加を図り、さらに冷凍部出口付
近の接触面積を増加させて水分含有量の低いガスからも
残留水分を効率良く析出，捕集できる冷凍部を実現する
ことを課題とし、本発明の目的もそこにある。

〔発明の構戊〕

（課題を解決するための手段） 本発明の１・リチウム回収装置の冷凍部は、冷媒配管を
サンプリング容器の内部に配置するとともに、サンプリ
ング容器内のガス入口側には従来より径の大なる粒体を
、ガス出口側には径の小なる粒体を、中間部位には径の
中程度の粒体をというように少なくとも２種の大きさの
粒体を互いに混合しないように充填するように構威され
る。

（作　用） 本発明のトリチウム回収装置の冷凍部においては、ガス
入口側には径の大なる粒体を、ガス出口側には径の小な
る粒体を配置したことにより、入口付近での結氷による
目詰りを防止できるとともに、出日付近における粒体の
表面積が増加するため含有水分量の低いガスからも効率
良く水分を捕集できる。また、冷媒配管をサンプリング
容器内に配置したことにより、熱交換効率を向上できる
。

（実施例） 以下、図面に示した実施例に基いて本発明を詳３一 ４ー 細に説明する。

本発明一実施例のトリチウム回収装置の冷凍部を第１図
に示す。図示のように、両端が閉塞された円筒状で上端
部にガス入口（ｌｌａ）　．下端部にガス出口（ｌｌｂ
）を有するサンプリング容器（１１）の内部に、コイル
状に巻いた冷媒配管（１３）が配置されている。また、
サンプリング容器（１１）のガス入口（ｌｌａ）側の内
部には、従来より径の大なる粒体、例えば球体（１２ａ
）が、ガス出口（ｌｌｂ）側の内部には径の小なる粒体
、例えば球体（１２ｃ）が、中間部位には球体（１２ａ
）と球体（１２ｃ）の中間の径を有する粒体、例えば球
体（１２ｂ）が互いに混合しないように充填されている
。そして、サンプリング容器（ｌ１）の外側は断熱材（
１４）でつつまれでいる。

上記のように構成された本発明一実施例のトリチウム回
収装置の冷凍部においては、冷媒配管（１３）にフロン
などの冷媒を流してサンプリング容器（１１）内部をＯ
℃以下に冷却する。その後、冷却されたサンプリング容
器（１１）にサンプリングガスを流すと、冷却された球
体（１２ａ），　（１２ｂ），（１２ｃ）とガスが接触
し、その表面に水分と同時にｊ−リチウムが氷として凝
結，付着する。

この際の球体の径の違いによる作用について説明する。

一定容積の中に球体を充填した場合、球体の占める容積
は、その径の大小によらず一定である。したがって、球
体間の隙間の容積も球体の径によらず一定となる。それ
故、各々の球体の表面に一様に水分が凝結すれば、捕集
可能な水分量は球体の径に関係なく一定である。

しかしながら、下記のように球体の径の違いによる影響
がある。

〔ａ〕　　一定容積中の球体は、その径が小さいほど表
面積の合計は大となる。

（ｂ）　　球体間の隙間の広さ（容積ではなく通路の幅
）は、径の大きい球体の場合の方が大である。

〔ｃ〕　　気体が球体間の隙間を通過するときの迷路性
（方向変換の回数）は、球体の径が小さいほど多い。

したがって、径の大なる球体（１２ａ）を配置した冷凍
部入口側は、ガス通路の幅が広く、多少の氷が付着して
も詰りは生しない。さらに球体（１２ａ）の表面積の合
計が小さいため、熱交換効率はガス出口側に比べて低く
、同じ条件の場合は出口側に比八着氷しにくいから、従
来の冷凍部のように入口側で目詰りし閉塞することがな
い。

また，径の小なる球体（１．２ｃ）を配置したガス出口
側は、球体（１２ｃ）の表面積の合計が大きいとともに
ガスの通過する通路の幅が狭く、且つ迷路性が高いため
、水分含有量の低いガスの残留水分を効率良く捕集する
ことができる。したがって、冷凍部全体としての水分捕
集量を増大させることができる。

また、本発明一実施例の冷凍部においては、氷の加熱解
凍に際しては、冷媒配管（１３）中に、冷凍機コンプレ
ッサの出口から吐出されるホットガスを凝縮器や膨張弁
を経由せずに直接流すようにして解凍時間を短縮させて
いる。これにより、従来加熱解凍用に設けていたヒータ
が不要となり、冷凍部が小形化される。したがって、冷
凍部全体の熱容量が小さくなり、冷媒配置（１３）をサ
ンプリング容器（１１）内に配置したことによる熱交換
効率の向上と相俟って急速冷凍，急速解凍が可能となる
。

なお、本発明は、上述した実施例に限らず、次のように
変形して実施できる。

［ａ）　　径違いの粒体が混り合わぬよう金網または孔
明き板を仕切板として境目に入れるようにしてもよい。

〔ｂ〕　　球体の代りにガスの通路が確保できる多面体
や、テトラポッ１〜状の形をした粒などの粒体を用いて
もよい。

〔ｃ〕　　充填する粒体の大きさの種類は、実施例で示
した３種に限らず、大小２種でもよいし、３種以上でも
よい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、冷媒配管をサンプ
リング容器の内部に配置するとともに、サンプリング容
器内のガス入口側には従来より径の大なる粒体を、ガス
出口側には径の小なる粒体を互いに混合しないように充
填するようにした１一７− ８ リチウム回収装置の冷凍部を実現したことにより、冷凍
部入口側は、粒体間のガス通路の幅が広く、多少の氷が
付着しても詰りは生じない。さらに、径の大なる粒体の
表面積の合計が小さいため、熱交換率が低く、着氷しに
くいことから、従来の冷凍部のように入口側で目詰りし
て閉塞することがない。また、ガス出口側は、小径の粒
体の表面積の合計が大きいとともにガスの通過する通路
の幅が狭く、且つ迷路性が高いため、水分含有量の低い
ガスの残留水分を効率良く捕集することができる。した
がって、冷凍部全体としての水分捕集量が増大する。

また、氷の加熱解凍時に、冷凍機コンプレッサの出口か
ら吐出されるホットガスを凝縮器や膨張弁を経由させず
に直接冷媒配管中に流すようにしたことにより、ヒータ
が不要となり、冷凍部が小形化される。したがって、冷
凍部全体の熱容量が小さくなり、冷媒配管をサンプリン
グ容器内に配置したことによる熱交換効率の向上と相俟
って急速冷凍，急速解凍が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明一実施例の１−リチウム回収装置の冷凍
部を示す概略断面図、第２図は従来の１〜リチウム回収
装置の冷凍部を示す概略断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　両端が閉塞された筒状でサンプリングガスを流すため
   のガス入口およびガス出口を端部に有するサンプリング
   容器と、このサンプリング容器内に配置された冷媒配管
   と、前記サンプリング容器内のガス入口側には径の大な
   るものをガス出口側には径の小なるものを中間部位には
   径の中程度のものをというように互いに混合しないよう
   に充填された少なくとも２種の大きさの粒体と、前記サ
   ンプリング容器の外側をつつむ断熱材とを具備して成る
   トリチウム回収装置の冷凍部。