JPH0560079B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は原子力発電所における放射性気体廃棄
物の処理方法に関する。

［発明の技術分野］ 沸騰水型原子力発電所のタービン主復水器から
抽気されるガスまたは、加圧水型原子力発電所の
一次冷却材から脱気されたガスなどは、希ガスな
どの放射性物質を含んでいるため、これらを安全
に処理するための装置を設ける必要がある。この
ため、前記のガスはいずれも、その中に含まれる
水素と酸素の再結合処理、続いて排ガスの除湿乾
燥処理を行い低湿度下で活性炭希ガスホールドア
ツプ塔による希ガス吸着処理を行つた後排気塔か
ら放散させる事が一般的になつている。

この装置が放射性気体廃棄物処理装置である。

以下、軽水型原子炉のうち沸騰水型原子力プラ
ントを例として、放射性気体廃棄物の処理方法に
ついて詳細に説明する。

沸騰水型原子炉の冷却材は高中性子束の炉心を
通過する間に中性子照射を受けて、一部が酸素と
水素とに分解するだけでなくさらに³Ｈ，¹⁶Ｎ，¹⁹Ｏ
などが生じる。また燃料棒に生じたピンホールな
どからKrやXeなどの放射性の希ガスが漏洩し、
これらが蒸気に混入してタービン系に送られてい
る。またこの他にタービン主復水器への外気の漏
入がある。

これらの放射性気体廃棄物（以下単に排ガスと
記す）によつて沸騰水型原子力発電所におけるタ
ービン系は、原子炉なみに遮蔽設備を施して所内
および周辺の健全性を維持する必要がある。

しかし上記排ガスは、一般に非凝縮性であるの
で、蒸気系統内、特にタービン主復水器の内部に
滞留する。

よつて前記タービン主復水器の内部に空気抽出
器を連結して、ここに滞留する排ガスを活性炭式
希ガスホールドアツプ塔に導いて処理している。

この処理装置は以下のように構成されている。

すなわち、第７図に示したように、タービン主
復水器１の内部に滞留した排ガスを空気抽出器２
でタービン系外に抽気する。系外に抽気した排ガ
スは、その内に含まれる酸素と水素が効率よく再
結合する温度まで予熱器３で予熱されたのち、下
流の再結合器４に導かれて、この再結合器４で排
ガス中に含まれる水素と酸素の再結合反応により
水蒸気となる。さらに、その下流の復水器５で
は、外部冷却水による冷却作用により排ガス中の
水蒸気のほとんどは水となり、排ガスが分離さ
れ、その水はタービン主復水器１に戻される。

こののち、排ガスは除湿器６おび乾燥器７ａま
たは７ｂを経て、湿分が十分除去されたのち、活
性炭式希ガスホールドアツプ塔８，８，８に導か
れ、残つた放射能（主体はXe，Krなどの希ガ
ス）を活性炭に吸着させ、長時間のホールドアツ
プののち、真空ポンプ９を経て排気筒１０から大
気へ放出される。

ところで、除湿器６に流入した排ガスは、10℃
以下でかつ０℃以上の凍結しない温度、たとえば
５℃程度まで冷却され、配管１１ａを経て乾燥器
７（７ａで示す）に至る。乾燥器７ａは除湿剤に
よる場合、または冷凍乾燥器による場合とも、再
生運転を行なう際に予備として他に１台の乾燥器
７ｂを設置し、常に２台の乾燥器７ａ，７ｂによ
つて交互運転を行つている。この乾燥器７ａ，７
ｂからは、露点−20℃に乾燥した絶対湿度が十分
小さい排ガスが活性炭式希ガスホールドアツプ塔
８へ流れる。活性炭式希ガスホールドアツプ塔８
は、活性炭における希ガスの減衰に伴う崩壊熱の
除去のため、たとえば冬期で１℃、夏期で20℃程
度となるように温度調整が行われている。ここで
活性炭式希ガスホールドアツプ塔８へ流入する温
度が１℃の場合、排ガスの相対湿度は約19％であ
り、20℃の場合には約５％になつている。第５図
は気体廃棄物処理系の処理温度ｔと湿度条件を示
す湿り空気線図である。第５図においてＡ，Ｂ間
の線上は従来の活性炭式希ガスホールドアツプ塔
でのこの排ガス温度及び湿度の範囲を湿り空気線
図上に示したものである。

［背景技術の問題点］ 従来は、すでに述べたように排ガス中の絶対湿
度を十分に減少させる方法によつて動的吸着係数
の低下を防いでいたので、乾燥器７において交互
運転を行うことが避けられないのであつたが、一
方で原子力発電所における機器は高い信頼性を要
求されるため、交互運転を行なうことはできるだ
け避けることが望ましく、何らかの改良の余地が
あるところであつた。

また、除湿器６はフロン冷却装置による直接冷
却あるいはフロン冷却装置、ブラインポンプ・ブ
ラインタンクによる間接冷却を行つており、どち
らもフロン圧縮機やブラインポンプなどの動的機
器を有するので、さらに高に信頼性を上げるた
め、何らかの改良の余地のあるところであつた。

第３図は、活性炭の含水率と処理ガスの相対湿
度の関係を示している。この図から明らかなよう
に、処理ガスの相対湿度が40％を越えたあたりか
ら急速に活性炭の含水率が増加し、20％以上とな
ることが読みとれる。この含水率の増加は、活性
炭の希ガスに対する吸着能力を低下させることが
知られている。第４図は活性炭の含水率とXeに
対する動的吸着係数の関係を示す特性図である。
この図から含水率が20％近くなると動的吸着係数
が急激に低下するのが読みとれる。

以上、第３図および第４図によつて活性炭の希
ガス処理においては排ガスの絶対湿度を著しく低
減させていない場合でも、排ガスの相対湿度に着
目し、これを40％以下とすれば、動的吸着係数を
ほとんど低下させないで効果的な処理ができる。

一方、希ガスを活性炭で吸着処理する場合には
処理温度が高くすると動的吸着係数が低下するこ
とが知られている。第２図はXeとKrの温度条件
に対する動的吸着係数Ｋ［cm³／ｇ］の値の一例を
示したものである。

これらのことから条件として、相対温度は40％
以下で温度は空調の経済的な制御範囲のうちでな
るべく低い値が望ましいことがわかり、これらを
総合評価しての信頼性が高く安価な構成になる放
射性気体廃棄物処理装置が要望されている。

［発明の目的］ 本発明は、上記要望を満足させるためになされ
たもので、活性炭式希ガスホールドアツプ塔での
処理制御温度を上げることなく、相対湿度40％以
下の排ガスを連続的に流すことが可能で、かつ動
的機器をできるだけ減らすことで信頼性のより高
い放射性気体廃棄物処理装置を提供することにあ
る。

［発明の概要］ 本発明では原子力発電プラントから発生した放
射性排ガスを10℃から０℃の凍結しない温度まで
冷却し、除湿冷却する除湿器の下流に、ただちに
活性炭式希ガスホールドアツプ塔を設け、排ガス
の実質湿度、すなわち10℃において7.63［ｇ／Kg］
の含水量の空気が排ガスの昇温および乾燥空気の
注入により相対湿度40％以下になつてから活性炭
式希ガスホールドアツプ塔に流すことによつて、
排ガスの連続的処理を行つている。

すなわち、本願発明の放射性気体廃棄物の処理
方法は、原子力プラントから発生した放射性気体
廃棄物を除湿器で０℃から10℃の間の温度に冷却
し、前記除湿器を通過した該除湿器の出口で相対
湿度100％となつた前記放射性気体廃棄物に、絶
対湿度が前記排ガスより低い乾燥気体を添加混合
し、相対湿度40％以下、100℃以下の温度として
活性炭式希ガスオールドアツプ塔に導き、該活性
炭式希ガスオールドアツプ塔で放射能を減衰させ
ることを特徴としている。

排ガスの昇温は活性炭式希ガスホールドアツプ
塔が設置された室内の空気を温度調整することで
活性炭式希ガスホールドアツプ塔およびその入口
配管を加熱することにより行うかあるいは別に小
さな加熱器を設けることでも実施できる。また、
乾燥空気の注入は計装用空気配管を弁を介した除
湿器から活性炭式希ガスホールドアツプ塔の配管
に接続することで実施できる。

［発明の実施例］ （実施例の構成） 以下、第１図を参照しながら本発明の実施例を
説明する。なお、第１図中第７図と同一部分に同
一符号を付して重複する部分の説明を省略する。

すなわち、第１図において、除湿器５０を流出
した排ガスは、配管１３を通つて活性炭式希ガス
ホールドアツプ塔８に流入する。活性炭式希ガス
ホールドアツプ塔８は、気密あるいは気密に準じ
た状態の室２１に設置されている。室２１には空
調設備２２に接続した吸込ダクト２３および吐出
ダクト２４が設置されている。除湿器５０は発電
所内に設けられている空調用等の冷水（５℃〜７
℃程）で排ガスを冷却する熱交換器であり静的機
器である。冷却器出口直後の配管に流量計１４、
温度計１５、ないしはさらに必要に応じ圧力計１
６などの計測器が設けられる。これら計測器の測
定情報は演算機１７に接続される。またこれらの
測定器の取付部以降の活性炭式希ガスホールドア
ツプ塔８に到る配管には計装用空気系等からの新
らたな乾燥空気が制御弁２５を介した配管２６か
ら注入されて追加混合され、制御弁２５は前記演
算機１７により流量コントロールがなされる。

しかし、排ガスは、除湿器５０で10℃以下まで
冷却される。一方、活性炭式希ガスホールドアツ
プ塔８を収納している室２１内は空調設備２２に
よつて20℃に加熱維持されるので、その希ガスホ
ールドアツプ塔８も同じく20℃に間接的に加熱さ
れている。排ガスは配管１３を流れている間に加
熱されて20℃となり、さらに配管２６からの20℃
程度の新らたな乾燥空気が追加混合されて流量を
増加し、活性炭式希ガスホールドアツプ塔８へと
流れる。配管１３，２６は必要によつては内部の
ガスが制御温度付近で安定するのに十分な長さを
室２１内に有するように設置されている。

排ガスの相対湿度は活性炭式希ガスホールドア
ツプ塔入口で40％以下、温度は約20℃になるがこ
の過程の一例を数値で説明する。

配管１３の流量40Nm³／ｈの排ガスが乾燥空気
注入部手前で昇温により20℃になつた場合、露点
10℃の排ガス（放射性希ガスなどを微量に含む空
気）が相対湿度52％になつている。第５図の湿り
空気線図上ではこの状態が点イで示される。一
方、注入する計装用空気は露点−40℃という乾燥
空気であり、20℃で相対湿度約３％になつてい
る。この状態が同図点ロである。ここで排ガス流
量40m³／ｈに対し乾燥空気注入を10m³／ｈ、20
m³／ｈ、30m³／ｈ、40m³／ｈとすると、混合ガス
の相対湿度はそれぞれ43％、36％、31％、21％と
計算できる。

第５図点ハは、乾燥空気流量を演算機１７によ
り制御用弁２５で20Nm³／ｈとし、設定した相対
湿度36％の混合ガス状態を得た場合の結果を示す
もので、湿り空気線図上でイの点とロの点を結ぶ
線分を20対40に区分する点になつている。

このようにして温度20℃においては目標とする
40％に及ばない52％という相対湿度であつた排ガ
スを本発明により容易に36％低減でき、活性炭の
希ガスに対する動的吸着係数に悪影響を与えない
程度となつている。このような系統とすることで
従来のように第７図に示した乾燥器７ａ，７ｂの
ように交互運転を行うことなく、排ガスの相対湿
度を活性炭に何ら影響を与えない程度まで低下さ
せることができる。

ところで以上の説明で用いた動的吸着係数Ｋ
［cm³／ｇ］は活性炭の所要量を計算するために一
般的に使用されている数値で、排ガスの流量Ｆ
［m³／hr］と活性炭の所要量Ｍ［ton］とホールド
アツプ時間Ｔ［hr］の間に次の関係式を有する。

Ｔ＝Ｋ・Ｍ／Ｆ ……(1) したがつて、動的吸着係数Ｋが高い状態で用い
る方がまた排ガスの流量Ｆは少い方が活性炭の所
要量が少なくてすみ、経済性の点で有利である。
前記相対湿度演算の説明例では、動的吸着係数を
高めるために相対湿度を52％から36％に減少させ
ており、このため流量は40m³／ｈから60m³／ｈへ
増加するという活性炭の所要量に対して相反する
効果がある。従つて相対湿度を下げるために乾燥
空気の注入量を増加させれば、動的吸着係数は高
くなるが反面相対湿度の影響が大きく作用する40
％付近を越えて下まわる点で活性炭の所要量を減
少させる効果がある。

また、必要以上に乾燥空気を新らたに注入する
ことは流量Ｆを増加させて逆に活性炭の所要量を
増加させるという好ましくない結果を生む。つま
り、乾燥空気を注入混合するに際しては最適量が
存在し、前記演算機１７の演算はこの最適値を得
るものである。

従来の気体廃棄物処理系における活性炭の処理
条件と本発明における同処理条件を比較すると、
温度、相対湿度上の悪条件にかかわらず本発明の
動的吸着係数は少しの低下であり、流量増加によ
る悪化条件を合わせ結果的に所要活性炭量が1.4
倍〜2.1倍程度になる。

しかしながら本発明では、従来例の乾燥器にお
ける切換運転が不要となるので運転信頼性の向上
が計れ、また乾燥器およびその周辺機器の消滅に
よるコストダウン効果が大きく、前記活性炭所要
領増加によるコストアツプを十分に補い、従来よ
りも安価な装置を提供することができる。また除
湿器も従来のフロン冷却装置のような動的機器を
廃止でき、機器コストと建家スペースを削減する
とともに、信頼性のより一層の向上を達成するこ
とが可能になる。

本発明は前記述した関係式１により設計最大排
ガス流量Ｆ、ホールドアツプ時間Ｔ、動的吸着係
数Ｋから活性炭の所要量Ｍを決めるが、本発明の
放射性気体廃棄物処理装置の実際の運転に当たつ
ては、排ガス流量が設計最大値よりかなり少い通
常運転中は乾燥空気注入を省略して運転コストを
下げることも考えられる。このために排ガス相対
湿度が大きく、動的吸着係数が低い状態になつて
も関係式１の流量Ｆが小さいため、活性炭の所要
領計算値が最大排ガス流量をもとに計算した所要
量Ｍを下まわつていれば可能な運転方法である。

また、乾燥空気を注入した後の排ガス平均温度
が規定処理温度まで上りやすくなるように適宜加
熱した乾燥空気を注入することもできる。

さらに乾燥空気の制御弁２５は最悪条件を基礎
に手動で流量することもできる。

第６図は本発明の他の実施例を示したもので第
１図と同一部分には同一符号で示し、重複する部
分の説明を省略するこの第６図に示す実施例では
前記第１図で説明した系統の駆動源に真空ポンプ
でなく圧縮された各層空気駆動によるエジエクタ
２７を用いた場合である。この実施例では排気筒
に送られる排ガスは相対湿度が非常に低くなつて
いるため一部を制御弁２５で戻し、相対湿度低下
と放射性物質再吸着に利用することが可能であ
る。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば合理的な系
統構成により相対湿度が40％以下の排ガスを連続
的に流すことができ、従来のように乾燥器の切替
運転が不必要となる。

また、除湿器用冷却装置を削除するとで動的機
器を排除できるため、装置全体の運転信頼性を著
しく向上させることができる。

さらに、乾燥器およびその周辺機器を削減でき
るだけでなく除湿用の冷却装置も削減できる等、
装置の大幅な簡略化とコトスダウンを達成するこ
とができる。

なお、本発明の実施例では沸騰水型原子力プン
ントについて説明したがこれに限らず加圧水型原
子力プラント、高速増殖炉プラントなどにも適用
できることは勿論である。

すなわち、加圧水型原子炉の一次冷却材から脱
気されたガスにも放射性の希ガスが含まれるが、
この処理方法として、活性炭を用いた場合につい
ては、本発明を適用することができる。この場合
には、一次冷却水からの脱ガスを行なつた下流に
本発明による予冷器・活性炭式希ガスホールドア
ツプ塔を設ける。

また、このほかの炉型においても放射性気体廃
棄物の処理に本発明は適用できる。たとえば、新
型転換炉にては、沸騰水型原子炉プラントと同様
にタービン主復水器から抽気した排ガスについて
適用可能である。

さらに、特に炉本体からの排ガスのみでなく、
それに付随して発生する排ガスの処理においても
本発明が適用できる。たとえば、高速増殖炉にお
いての一次アルゴンガス系・燃料取扱及び貯蔵
系・炉上部搭載機器などからの排ガスがこれに当
る。この他、放射性液体廃棄物処理系の廃液タン
クからのベントガスについても同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明は係る放射性気体廃棄物処理装
置の実施例を示す系統図、第２図は活性炭の希ガ
スに対する動的吸着係数と温度の関係を示す特性
図、第３図は処理ガスの相対湿度と活性炭の含水
率の関係を示す特性図、第４図は活性炭の含水率
と希ガスに対する動的吸着係数の関係を示す特性
図、第５図は本発明および従来の気体廃棄物処理
系の処理温度および湿度条件を示す湿り空気線図
第６図は本発明の他の実施例を示す系統図第７図
は従来の放射性気体廃棄物処理装置を示す系統図
である。 １……タービン主復水器、２……空気抽出器、
３……予熱器、４……再結合器、５……復水器、
６……除湿器、７ａ，７ｂ……乾燥器、８……活
性炭式希ガスホールドアツプ塔、９……真空ポン
プ、１０……排気筒、１３……配管、１４……流
量計、１５……温度計、１６……圧力計、１７…
…演算機、２１……室、２２……空調設備、２３
……吸込ダクト、２４……吐出ダクト、２５……
制御弁、２６……配管、２７……エジエクタ、５
０……除湿器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子力プラントから発生した放射性気体廃棄
   物を除湿器で０℃から10℃の間の温度に冷却し、
   前記除湿器を通過した該除湿器の出口で相対湿度
   100％となつた前記放射性気体廃棄物に、絶対湿
   度が前記排ガスより低い乾燥気体を添加混合し、
   相対湿度40％以下、100℃以下の温度として活性
   炭式希ガスオールドアツプ塔に導き、該活性炭式
   希ガスオールドアツプ塔で放射能を減衰させるこ
   とを特徴とする放射性気体廃棄物の処理方法。