JPH0631829B2 - 水素同位体ガスの回収、再利用方法およびその装置 - Google Patents

水素同位体ガスの回収、再利用方法およびその装置

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JPH0631829B2
JPH0631829B2 JP62039816A JP3981687A JPH0631829B2 JP H0631829 B2 JPH0631829 B2 JP H0631829B2 JP 62039816 A JP62039816 A JP 62039816A JP 3981687 A JP3981687 A JP 3981687A JP H0631829 B2 JPH0631829 B2 JP H0631829B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、原子炉、再処理施設、核融合炉等の原子力施
設において発生あるいは製造されるトリチウムガスなら
びにその他の水素同位体ガスを安全かつ簡便に回収およ
び再利用できる水素同位体ガス回収、再利用方法とその
装置に関する。
従来の技術 トリチウムは、放射性の水素同位体であり、その発生源
は主として原子炉と核燃料再処理施設である。最近で
は、トリチウムは核融合炉の燃料として注目され、年々
その取り扱い量は増大してきている。このため従来より
次のようなトリチウム回収方法が採用または提案されて
いる。
真空ポンプによりトリチウムガスを吸引、回収し、貯
蔵タンクに貯蔵する方法、 触媒を用いてトリチウムを酸化させ、酸化物の形態に
した後、この酸化物を乾燥剤に吸着させて貯蔵する方
法、 チタン、ジルコニウム、ウラン等の低解離圧を有する
単体金属の水素化物にトリチウムを吸収させ、貯蔵する
方法 しかしながら、トリチウムは放射性元素であるので、再
利用を目的とするリチウム回収に要求される条件として
は、第一に被回収系の残留トリチウム濃度を極めて低く
することが可能なこと、第二に低圧かつ高密度にトリチ
ウムを貯蔵が可能であること、第三に安全かつ簡便にト
リチウムを再利用できることが挙げられる。
まず、の真空ポンプにより貯蔵タンクに貯蔵する方法
は、真空ポンプ駆動に用いられるポンプ油の汚染の問題
あるいは貯蔵タンク容積の巨大化の問題を伴い、実用的
ではない。
次に、の触媒酸化/吸着法は、前記第一および第二の
条件は満たすが、トリチウム再利用のためにはこの酸化
物を吸収した乾燥剤を電気分解する必要があり、工程が
複雑化する。従っての方法は、再利用を考えない、ト
リチウムの除去だけを目的とする場合にのみ利用される
にすぎない。
さらに、のチタン、ジルコニウム、ウラン等にトリチ
ウムを吸収させ、貯蔵する方法は、現在トリチウムの永
久貯蔵の方法として最も普及している。しかしながら、
の方法は第一および第二の条件は満たすが、再利用の
ためには、 400℃〜 500℃以上の高温に加熱することを
要する。一般にトリチウムを吸蔵するのに用いる最も経
済的な容器はステンレス鋼製であり、ステンレス鋼はこ
のような高温度でトリチウムを透過する可能性が高い。
従って、トリチウム透過防止対策として、格納容器や水
冷ジャケット等を貯蔵容器に付帯させる必要がある。そ
のため、貯蔵容器の構造が複雑化し、さらに透過したト
リチウムを回収・除去する設備を要する等の問題が生じ
た。
発明が解決しようとする問題点 以上説明したように、従来のトリチウム回収方法では、
安全上あるいは再利用のために複雑な構造を要すること
になり、安全かつ簡便なトリチウムの供給が困難であっ
た。
そこで、本発明の目的は、従来技術の問題点を解決した
トリチウムの回収、再利用方法およびその装置を提供す
ることにある。
すなわち、本発明の目的は、常温においてトリチウムを
吸収し、かつ極めて低いトリチウム解離圧を有する残留
トリチウム除去用金属水素化物と、同一温度における解
離圧が前記の除去用金属水素化物よりも高いトリチウム
回収用金属水素化物とを組み合わせることにより、残留
トリチウムの濃度が極めて低くなるまでトリチウムを回
収し、安全かつ簡便に高圧状態で再供給可能なトリチウ
ムガスの回収、再利用方法とその装置を提供することを
目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明者は、従来のトリチウムの回収方法について検討
した結果、解離圧の異なる少なくとも2種類の金属水酸
化物を用い、常温において解離圧の高い方の金属水素化
物をトリチウムの回収のために使用し、常温において解
離圧の低い方の金属水素化物を残留トリチウムの低減化
のために使用することにより上記の従来技術の問題点を
解決することができることを見出した。
即ち、本発明によると、常温における水素同位体ガスの
解離圧が低い第1金属水素化物を収容した除去容器と、
常温における水素同位体ガスの解離圧が該第1金属水素
化物よりも高い第2金属水素化物を収容した回収容器と
を使用し、被回収系に該回収容器を連通させて水素同位
体ガスを回収し、該回収処理後の該被回収系に該除去容
器を連通させて水素同位体ガスの圧力を低減させ、該回
収容器を再利用系に連通させた上で該第2金属水素化物
を加熱して該水素同位体ガスを再利用することを特徴と
する水素同位体ガスの回収、再利用方法が提供される。
また、本発明のひとつの態様に従うと、前記回収容器と
前記除去容器とを連通させた上で該第1金属水素化物を
加熱して、前記第1金属水素化分に吸収されていた水素
同位体ガスを前記第2金属水素化物に吸収させる処理を
含むことを特徴とする請求項1に記載された水素同位体
ガスの回収、再利用方法が提供される。
更に、上記本発明に係る方法を実施するための装置とし
て、本発明により、回収すべき水素同位体ガスが供給さ
れる被回収系と、回収した水素同位体ガスを利用するた
めに取り出す再利用系と、常温における水素同位体ガス
の解離圧が低い第1金属水素化物を収容し、該第1金属
水素化物に対する加熱手段を備えた、該回収系に連通可
能な除去容器と、常温における水素同位体ガスの解離圧
が該第1金属水素化物よりも高い第2金属水素化物を収
容し、該第2金属水素化物に対する加熱手段を備え、該
被回収系、該除去容器および該再利用系に選択的に連通
可能な回収容器と、を備えることを特徴とする水素同位
体ガスの回収、再利用装置が提供される。
上記除去容器内に収容される第1の金属水素化物は、例
えばウラン、チタン、LaNi2Al3合金等の常温で極めて低
い水素同位体ガス解離圧を有する金属水素化物が用いら
れる。一方、上記回収容器内に収容される第2の金属水
素化物は、例えば、LaNi3.5Al1.5合金等の、常温でトリ
チウムを吸収し、常温での解離圧が上記第1の金属水素
化物よりも高く、しかもトリチウムの容器壁の透過が問
題とならない 300℃以下の温度で1気圧の解離圧を有す
る金属水素化物が用いられる。
作用 以上説明したように、本発明によれば、同一温度で解離
圧の異なる2種類の金属水素化物を組み合わせ、解離圧
の高い方の金属水素化物を回収すべき水素同位体ガスの
大部分の回収および再利用のために使用し、解離圧の低
い方の金属水素化物を残留水素同位体ガスの回収および
再利用のために使用するので、残留水素同位体ガス、す
なわちトリチウムの被回収系内での濃度を極めて低くす
ることができる。
しかも、両金属水素化物に吸収された水素同位体ガスを
離脱させるのに要する加熱温度は、水素同位体ガスの透
過が問題とならない範囲内であるから、従来の単一金属
水素化物を用いる場合に生じた、再利用時のトリチウム
透過対策や、透過トリチウム再回収設備の必要性がな
く、また、高温加熱に伴う材料劣化の問題も生じない。
従って、本発明に従うと、安全かつ簡便にトリチウムガ
スを回収し、再利用することができる。
実施例 以下に、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に
説明する。
第1図は、本発明によるリチウム回収、再利用装置の1
例の概略図である。
第1図に示されるように、このトリチウム回収、再利用
装置は、トリチウム回収容器1およびトリチウム除去容
器2を備えている。回収容器1の内部にはLaNi3.5Al1.5
が収容されており、除去容器2の内部にはLaNi2Al3が収
容されている。容器1および2は、それぞれヒータ3、
4を備え、それぞれを独立して作動し、LaNi3.5Al1.5
よびLaNi2Al3を加熱することができる。
回収容器1と除去容器2とは導管5により接続されてい
る。回収容器1の排出口の導管5上にバルブ6、除去容
器2の排出口の導管5上にはバルブ7が配設され、回収
容器1および除去容器2をそれぞれ開閉することができ
る。従って、バルブ6および7を同時に開とすると、回
収容器1と除去容器2とを連通することができる。
本実施例のトリチウム回収、再利用装置は、さらに導管
5と連通して圧力計8が配設されている。また、導管5
にはバルブ9を介して被回収系からトリチウムを受容す
るための導管11が設けられ、さらに導管5にはバルブ10
を介して再利用系にトリチウムを放出するための導管12
が設けられている。
以上のように構成された本発明のトリチウム回収、再利
用装置の操作ならびに動作について説明する。
まず、大部分のトリチウム回収のため、常温においてバ
ルブ6、9を開として被回収系と回収容器1を連通させ
る。このときバルブ7、10は閉であり、被回収系は回収
容器1とのみ連通する。回収容器1に収容されたLaNi
3.5Al1.5合金の常温における解離圧は、約 0.2 torrで
あるから、被回収系のトリチウムはこの圧力までLaNi
3.5Al1.5合金に吸収される。
次に、バルブ6を閉、バルブ7を開として、除去容器2
と被回収系を連通させ、残留した約 0.2torr分のトリチ
ウムガスを再回収する。除去容器2に回収されたLaNi2A
l3合金の常温における解離圧は〜10-7torrであるので、
残留トリチウムはこの圧力にまで、すなわち被回収系の
内部圧力が高真空度となるまで吸収される。以上で回収
操作は完了する。
トリチウムを再利用する場合には、ヒータ3に通電し、
トリチウムの透過が問題とならない。300℃以下の温度
に回収容器1内のLaNi3.5Al1.5合金を加熱し、トリチウ
ムを脱離させる。ここで1気圧を得るのに必要な温度は
約 220℃である。次いで、バルブ6およびバルブ10を開
として、導管12を通じて再利用系にトリチウムガスを供
給する。
除去容器2内のLaNi2Al3合金に吸収されているトリチウ
ムを再利用するには、ヒータ4に通電して除去容器2内
のLaNi2Al3合金を 300℃まで加熱し、トリチウムを脱離
させる。トリチウム圧力は常温における解離圧〜10-7to
rrから 300℃における解離圧〜10Torrにまで上昇する。
しかしながら、この圧力のままでは、トリチウムを再利
用するには低すぎる。そこで、バルブ6および7を開と
して回収容器1および除去容器2を連通し、これらの容
器1および2内の圧力差を利用して回収容器1にトリチ
ウムの移し替えを行なう。すなわち、常温に維持した回
収容器1のバルブ6を開とすると、回収容器1内のLaNi
3.5Al1.5合金の解離圧は約 0.2torrであり、 300℃に維
持した除去容器2内のLaNa2Al3合金の解離圧は、約10to
rrであるので、両解離圧の圧力差により、除去容器2内
のトリチウムは回収容器1に移行し、トリチウムガスは
LaNi3.5Al1.5合金に吸収される。この回収容器1内のLa
Ni3.5Al1.5合金に吸収されたトリチウムは、前記の手順
に従って容易に再利用することができる。このとき、除
去容器2内のLaNi2Al3合金の再生が行われるので、何回
でも使用可能となる。
本実施例ではトリチウムの回収について述べたが、本発
明はその他の水素同位体ガス、例えばH2 、D2 、T2
の回収にも適用することができる。
また、除去容器内の第2金属水素化物はLaNi2Al3合金に
は限られず、常温で極めて低い解離圧を有する金属水素
化物であればよい。一方、回収容器内の第2金属水素化
物も、同一温度での解離圧が除去容器2内の第1金属水
素化物よりも高く、水素同位体透過が問題とならない範
囲の温度で1気圧の解離圧を有する金属水素化物であれ
ばよく、LaNi3.5Al1.5合金以外のものでもよい。
発明の効果 このように本発明に従うトリチウムの回収、再利用方法
およびその装置によれば、残留トリチウム濃度が極めて
低く、安全かつ簡便にトリチウムを再利用することかで
きる。また、従来の単一金属水素化物を用いる方法にみ
られるようなトリチウム透過対策や高温に伴う材料の劣
化等の問題も生じないので、容器の構造も簡単になる。
また、本発明は、トリチウムに限らず、その他の水素同
位体ガスの回収にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるトリチウム回収、再利用装置の
1例の概略図である。 (主な参照番号) 1……トリチウム回収容器、 2……トリチウム除去容器、 3,4……ヒータ、 5,11,12……導管、 6,7,9,10……バルブ、 8……圧力計

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】常温における水素同位体ガスの解離圧が低
    い第1金属水素化物を収容した除去容器と、常温におけ
    る水素同位体ガスの解離圧が該第1金属水素化物よりも
    高い第2金属水素化物を収容した回収容器とを使用し、 被回収系に該回収容器を連通させて水素同位体ガスを回
    収し、 該回収処理後の該被回収系に該除去容器を連通させて水
    素同位体ガスの圧力を低減させ、 該回収容器を再利用系に連通させた上で該第2金属水素
    化物を加熱して該水素同位体ガスを再利用する ことを特徴とする水素同位体ガスの回収、再利用方法。
  2. 【請求項2】前記回収容器と前記除去容器とを連通させ
    た上で該第1金属水素化物を加熱して、前記第1金属水
    素化分に吸収されていた水素同位体ガスを前記第2金属
    水素化物に吸収させる処理を含むことを特徴とする請求
    項1に記載された水素同位体ガスの回収、再利用方法。
  3. 【請求項3】前記第1および第2の金属水素化物が、水
    素同位体ガスに対して、300℃以下の温度で1気圧以上
    の解離圧を有することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項または第2項に記載された水素同位体ガスの回収、再
    利用方法。
  4. 【請求項4】回収すべき水素同位体ガスが供給される被
    回収系と、 回収した水素同位体ガスを利用するために取り出す再利
    用系と、 常温における水素同位体ガスの解離圧が低い第1金属水
    素化物を収容し、該第1金属水素化物に対する加熱手段
    を備えた、該回収系に連通可能な除去容器と、 常温における水素同位体ガスの解離圧が該第1金属水素
    化物よりも高い第2金属水素化物を収容し、該第2金属
    水素化物に対する加熱手段を備え、該被回収系、該除去
    容器および該再利用系に選択的に連通可能な回収容器
    と、 を備えることを特徴とする水素同位体ガスの回収、再利
    用装置。
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