JPH0511098A - トリチウム除去方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着器再生系統を簡素化でき、設備コスト，
設置面積，運用費用の低減と操作性を改善することがで
きるトリチウム除去方法及び装置を提供する。 【構成】 浄化対象１からのトリチウムを含む浄化対象
ガスを圧縮する圧縮機２と、圧縮後の浄化対象ガス中の
トリチウムを酸素と反応させてトリチウム水とする反応
器６と、複数の吸着器８ａ，８ｂを切換使用してトリチ
ウム水を吸着除去する吸着器ユニット８とを備えたトリ
チウム除去装置において、前記複数の吸着器８ａ，８ｂ
の浄化ガス出口側を、加熱器２１を有する再生ガス供給
経路２０でそれぞれ連通させるとともに、吸着器８ａ，
８ｂの再生ガス出口側に、吸着器再生後のガスを冷却し
て脱水処理する冷却器３２，ドレン３３からなる脱水装
置を介して前記圧縮機２の吸入側に循環させる循環経路
３０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトリチウム除去方法及び
装置に関し、詳しくはトリチウム（ ³Ｈ）を酸素と反応
させてトリチウム水（ ³Ｈ₂ Ｏ及び ³ＨＨＯ）とし、該
生成したトリチウム水を、複数の吸着器を切換使用する
吸着器ユニットを用いて吸着除去するトリチウム除去方
法及び装置における吸着器の再生系統に関する。

【０００２】

【従来の技術】トリチウム除去装置は、トリチウム取扱
用グローブボックス，生物実験用グローブボックス，核
融合試験装置等から発生するトリチウムを大気に放出さ
せないよう、回収するために使用される。トリチウムの
除去方法としては、一般に、触媒を使用してトリチウム
と空気中の酸素とを反応させてトリチウム水とし、該生
成したトリチウム水を、モレキュラーシーブ等の吸着剤
を使用して除去する方法が行われている。

【０００３】上記方法においては、連続してトリチウム
を除去する必要性から、２本以上の複数の吸着器を使用
して、他の吸着器が再生中でも必ず一本の吸着器は、除
去処理に使用できるように考慮されている。

【０００４】図２は、従来のトリチウム除去装置を示す
ものである。前記トリチウム取扱用グローブボックスな
どの浄化対象１からの浄化対象ガスは、まず圧縮機２で
圧縮されてバッファタンク３に貯留される。この浄化対
象ガスは、浄化対象１より放出されるトリチウムが、あ
らかじめ規定された濃度以下であっても、処理後のガス
が法定基準値を超えないように、トリチウム分圧を下げ
るための水素が必要に応じて管４から添加された後、ヒ
ーター５で反応器６内の触媒反応に適した温度（通常は
２００℃程度）まで加熱されて反応器６に導入される。
なお、浄化対象ガスが酸素を含まないものである場合
は、反応器６の前段で酸素ガスを添加する。

【０００５】浄化対象ガス中のトリチウム及び添加され
た水素は、反応器６内の触媒の作用により、酸素と反応
してトリチウム水（ ³Ｈ₂ Ｏ及び ³ＨＨＯ）及び水（Ｈ
₂ Ｏ）となる。次いで、浄化対象ガスは、冷却器７で常
温に冷却された後、２本の吸着器８ａ，８ｂを切換使用
する吸着器ユニット８の一方の吸着器、例えば吸着器８
ａに導入される。なお、吸着器８ａ，８ｂの切換えは、
入口弁９ａ，９ｂ、出口弁１０ａ，１０ｂを切換え開閉
することにより行われる。

【０００６】また、上記同様、浄化対象１より放出され
るトリチウムが、あらかじめ規定された上限値であって
も、処理後のガスが法定基準値（５×１０^-3ベクレル）
を超えないように、吸着ユニット８の手前で、トリチウ
ム水の分圧を低下させるための水分が必要量添加されて
希釈される（スワッピング）。このときの水分中のトリ
チウムは、１／１０００乃至１／１００００程度の濃度
まで希釈される。ただし、空調された建屋やグローブボ
ックス内の水分量を一定値に保つために、水分の添加が
行われていて、上記吸着処理後のトリチウム濃度が法定
基準値以下の場合は、スワッピングは行わない。また、
上記添加水素量が十分の場合も同様である。

【０００７】前記生成したトリチウム水及び水は、吸着
器８ａ内のモレキュラーシーブ等の吸着剤によって吸着
除去される。トリチウム水及び水が除去された浄化ガス
は、吸着器８ａ出口から導出され、出口弁１０ａを経て
浄化対象１に戻る。このとき、吸着器８ａから導出され
る浄化ガスの露点は、−６５℃程度となる。

【０００８】一方、前回の除去工程で水分を吸着した他
方の吸着器８ｂの再生は、再生入口弁１１ｂから加熱器
１２で約２５０℃に加熱した再生ガスを導入し、再生出
口弁１３ｂから導出することにより行われる。なお、こ
のとき吸着器８ａ側の再生入口弁１１ａ，再生出口弁１
３は閉、吸着器８ｂ側の入口弁９ｂ，出口弁１０ｂも閉
である。

【０００９】吸着剤から脱着した水分を含む再生ガス
は、吸着器８ｂ入口側から再生出口弁１３ｂを介して導
出され、冷却器１４に導入されて常温に冷却される。こ
の冷却により凝縮した水分（トリチウム水及び水）は、
ドレン１５から回収される。水分がある程度除去された
再生ガスは、循環圧縮機１６に吸入され、圧縮された後
にコールドトラップ１７に導入される。再生ガスは、コ
ールドトラップ１７で液体窒素により冷却され、含有す
る水分が略完全に除去される。水分除去後の再生ガス
は、再び前記加熱器１２に導入され、加熱されて吸着器
８ｂに導入される。吸着器８ｂの再生の完了は、再生し
ている吸着器８ｂの出口温度が設定温度以上になったこ
とや再生時間によって判断される。

【００１０】なお、図中、Ｈは反応器６及び吸着器８
ａ，８ｂを加熱する加熱器を示し、Ｃは吸着器８ａ，８
ｂを冷却する冷却器を示している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このような構成のトリ
チウム除去装置は、浄化対象から導出したトリチウムを
吸着器で略完全に吸着除去するとともに、吸着器の再生
工程で脱着したトリチウム水も完全に除去するという考
えで装置が構成されているため、上記のような構成とな
っていた。

【００１２】即ち、従来は、吸着器再生用に、再生工程
時の流路を密閉循環経路を形成させて専用の再生ガスを
用いるようにしており、トリチウム除去系統と吸着器再
生系統の２系統を独立した二つの循環系統として持つた
め、操作が複雑となるだけでなく、吸着器再生系統に用
いる機器の数も多いため、設備の設置面積が大きく、設
備コストが高いという問題があった。

【００１３】そこで本発明は、吸着器再生系統を簡素化
でき、設備コスト，設置面積，運用費用の低減と操作性
を改善することができるトリチウム除去方法及び装置を
提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明のトリチウム除去方法は、トリチウムを含
む浄化対象ガスを圧縮後加熱し、反応器で酸素と反応さ
せてトリチウム水とし、該トリチウム水を複数の吸着器
を切換使用する吸着器ユニットで吸着除去するトリチウ
ム除去方法において、前記トリチウム水を吸着して再生
が必要になった吸着器の再生に、浄化対象ガスを処理し
てトリチウム水の除去を行っている吸着器出口から導出
される浄化ガスの一部を用いるとともに、吸着器浄化後
に該吸着器から導出した排ガスを脱水処理後に前記圧縮
前の浄化対象ガスに合流させることを特徴としている。

【００１５】また、本発明のトリチウム除去装置は、ト
リチウムを含む浄化対象ガスを圧縮する圧縮機と、圧縮
後の浄化対象ガス中のトリチウムを酸素と反応させてト
リチウム水とする反応器と、複数の吸着器を切換使用し
てトリチウム水を吸着除去する吸着器ユニットとを備え
たトリチウム除去装置において、前記複数の吸着器の浄
化ガス出口側を、加熱器を有する再生ガス供給経路でそ
れぞれ連通させるとともに、吸着器の再生ガス出口側
に、吸着器再生後のガスを冷却して脱水処理する脱水装
置を介して前記圧縮機の吸入側に循環させる循環経路を
設けたことを特徴としている。

【００１６】

【作 用】上記構成によれば、吸着器の再生ガスとし
て、吸着除去工程を行っている他の吸着器出口から導出
されている浄化ガスの一部を用いるので、再生ガスとし
て専用のガスを用意する必要がなくなる。また、水分を
除去した浄化ガスを再生用に用いるので、再生系統に
は、該浄化ガスを再生温度まで加熱する加熱器だけを設
置するだけでよい。さらに、再生ガスの導入も、吸着除
去工程を行う吸着器を切換えるための弁操作と同時に再
生用の弁を開閉するだけで行える。加えて、再生を終え
て導出したトリチウム水を含むガスは、浄化対象ガスに
合流させて循環させるので、脱水処理時にトリチウム水
を完全に除去する必要がなくなり、コールドトラップも
不要となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を、図面に示す一実施例に基づ
いて、さらに詳細に説明する。なお、前記従来例と同一
要素のものには同一符号を付して、その詳細な説明は省
略する。

【００１８】本実施例に示すトリチウム除去装置は、ト
リチウム除去系統を前記従来のトリチウム除去装置と同
一に構成したものであって、浄化対象１からの浄化対象
ガスは、前記同様に、圧縮機２，バッファタンク３，ヒ
ーター５，反応器６，冷却器７を経て、酸素と含有する
トリチウム及び管４から添加される水素とを反応させて
トリチウム含有水とした後、切換使用する吸着器ユニッ
ト８に導入され、トリチウム水を含む水分が吸着剤に吸
着して露点−６５℃以下まで除去され浄化された後、そ
の大部分、約９０％が浄化対象１に戻る。

【００１９】そして、本実施例装置に示す吸着器再生系
統は、吸着器８ａ，８ｂ出口と出口弁１０ａ，１０ｂと
の間を連通させる再生ガス供給経路２０と、吸着器８
ａ，８ｂの入口と入口弁９ａ，９ｂとの間から分岐し、
前記浄化対象１と圧縮機２との間に接続される循環経路
３０とから構成されている。

【００２０】上記再生ガス供給経路２０には、加熱器２
１と再生弁２２ａ，２２ｂとが設けられており、循環経
路３０には、排出弁３１ａ，３１ｂと冷却器３２及びド
レン３３が設けられている。

【００２１】ここで、一方の吸着器８ａが吸着除去工程
にあり、他方の吸着器８ｂが再生工程にある場合、前述
のように、浄化対象ガスを処理してトリチウム水を含む
水分の除去を行っている吸着器８ａ側の入口弁９ａ及び
出口弁１０ａは開であり、他方の吸着器８ｂ側の入口弁
９ｂ及び出口弁１０ｂは閉である。

【００２２】このとき、前記再生ガス供給経路２０の再
生弁２２ａ，２２ｂ及び循環経路３０の排出弁３１ｂが
開となり、吸着器８ａ出口から導出されている浄化ガス
の一部、約１０％が、吸着器８ｂの再生ガスとして再生
弁２２ａを経て再生ガス供給経路２０に導出される。こ
の再生ガスは、前記加熱器２１で所定温度、約２５０℃
に昇温された後、吸着器８ｂ側の再生弁２２ｂを通って
出口側から吸着器８ｂ内に導入され、吸着器８ｂの再生
を行う。

【００２３】上記再生ガスの量は、両吸着器８ａ，８ｂ
の切換え時間内に、吸着剤からの水分の脱着と、吸着操
作温度までの冷却を行えるように設定されるもので、量
が少ないと再生を十分に行えなくなるが、量が多すぎて
も、後述の循環ガス量が増加して、圧縮機や吸着器で処
理するガス量が増大するため好ましくない。この再生ガ
スの量の調節は、適宜な流量調節機構、例えば簡単なオ
リフィスを設けることなどにより行うことができる。

【００２４】吸着剤から脱着した水分を含む再生済ガス
（排ガス）は、吸着器８ｂの入口側から導出され、排出
弁３１ｂを経て循環経路３０に導出される。この再生済
ガス中に含まれる水分は、前記冷却器３２で冷却水等に
より冷却されることにより大部分が凝縮し、ドレン３３
から回収される。水分が減少した再生済ガスは、圧縮機
２の吸入側に導入され、前記経路を循環する。

【００２５】また、上記吸着器８ｂの再生中には、該吸
着器８ｂに付設された加熱器Ｈが作動して脱着再生に適
した温度に吸着器８ｂを加熱し、脱着再生が終了した後
は、冷却器Ｃが作動するとともに、再生ガス供給経路２
０の加熱器２１が作動を停止し、吸着器８ｂを吸着操作
に適した温度まで冷却する。

【００２６】吸着器８ｂの再生工程が終了すると、各弁
が所定の開閉状態になり、吸着器８ｂが吸着除去工程に
入り、吸着器８ａが再生工程に入る。

【００２７】このように、吸着除去工程を行っている一
方の吸着器８ａから導出された浄化ガスの一部を、他方
の吸着器８ｂの再生ガスとして用いるように構成するこ
とにより、再生ガスとして専用のガスを用意する必要が
なくなり、再生ガス専用の循環圧縮機や、寒剤を必要と
するコールドトラップの必要がなくなり、吸着器再生系
統の大幅な簡素化を図ることができる。

【００２８】なお、再生済ガスの循環により圧縮機２の
負担が１０％増すため、圧縮機２の容量を約１０％大き
くする必要があるが、従来の再生系統に設けられていた
圧縮機を省略できる効果の方が大きく問題はない。ま
た、再生済ガス中に残存する水分により、浄化対象ガス
中の水分量は増加するが、前述のように、従来でも、水
分が不足する場合は、トリチウム水の分圧を低下させる
ための水分を飽和状態に近くまで添加することがあるの
で、特に問題となることはない。但し、この水分が問題
となる場合は、前記冷却器３２において冷凍機を用いた
りすることによって、容易に低減することが可能であ
る。

【００２９】また、冷却器３２で凝縮せずに再生済ガス
中に残存する水分には、トリチウム水が極微量含まれて
いるが、上記再生済ガスの循環により再び吸着除去工程
に導入されるので、外部に排出されることはない。

【００３０】さらに、従来の再生ガスは、コールドトラ
ップで液体窒素を用いることにより水分を完全に除去し
ており、本実施例の再生ガスは、吸着器から導出された
浄化ガスをそのまま用いているので、本実施例の再生ガ
ス中には、従来より多量の水分が含まれているが、この
再生ガスは、吸着器で脱水処理されて露点が−６５℃以
下となっているので、吸着剤の加熱再生には、まったく
問題なく使用することができる。

【００３１】従って、再生系統を上記のように構成して
も、浄化対象１に戻る浄化ガスは、吸着器ユニット８で
脱水処理されて露点が−６５℃以下となったものである
から、該ガス中に含まれるトリチウム量は従来と略同量
である。回収したドレン水は、トリチウム水を多量に含
むので、所定の施設に貯蔵して放射能の減衰を待つ。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
切換式で使用する吸着器ユニットの再生が必要となった
吸着器の再生に、浄化対象ガスを処理して水分除去を行
っている吸着器出口の浄化されたガスの一部を利用する
ので、再生系統の大幅な簡素化を達成して、設備コス
ト，設置面積，運用費用の低減と操作性の改善を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示すトリチウム除去装置
の系統図である。

【図２】 従来のトリチウム除去装置の一例を示す系統
図である。

【符号の説明】

１…浄化対象 ２…圧縮機 ３…バッファタンク
５…ヒーター ６…反応器 ７…冷却器 ８…吸着器ユニット
２０…再生ガス供給経路 ２１…加熱器 ２２ａ，２２ｂ…再生弁 ３０…循
環経路 ３１ａ，３１ｂ…排出弁 ３２…冷却器
３３…ドレン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トリチウムを含む浄化対象ガスを圧縮後
   加熱し、反応器で酸素と反応させてトリチウム水とし、
   該トリチウム水を複数の吸着器を切換使用する吸着器ユ
   ニットで吸着除去するトリチウム除去方法において、前
   記トリチウム水を吸着して再生が必要になった吸着器の
   再生に、浄化対象ガスを処理してトリチウム水の除去を
   行っている吸着器出口から導出される浄化ガスの一部を
   用いるとともに、吸着器浄化後に該吸着器から導出した
   排ガスを脱水処理後に前記圧縮前の浄化対象ガスに合流
   させることを特徴とするトリチウム除去方法。
2. 【請求項２】 トリチウムを含む浄化対象ガスを圧縮す
   る圧縮機と、圧縮後の浄化対象ガス中のトリチウムを酸
   素と反応させてトリチウム水とする反応器と、複数の吸
   着器を切換使用してトリチウム水を吸着除去する吸着器
   ユニットとを備えたトリチウム除去装置において、前記
   複数の吸着器の浄化ガス出口側を、加熱器を有する再生
   ガス供給経路でそれぞれ連通させるとともに、吸着器の
   再生ガス出口側に、吸着器再生後のガスを冷却して脱水
   処理する脱水装置を介して前記圧縮機の吸入側に循環さ
   せる循環経路を設けたことを特徴とするトリチウム除去
   装置。