JPH0631830B2 - 高濃度トリチウム共存重水の回収方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、重水系機器内に残留するトリチウム共存重
水を高濃度で回収するための方法と、この方法を実施す
るための装置に関するものである。

この発明は特に、重水を減速材として用いる原子炉施設
および重水精製施設等の高濃度のトリチウム共存重水を
取扱う施設の設備開放点検作業において、トリチウム被
爆線量を低減し、さらには高濃度重水を回収するために
有用である。

〈従来の技術〉 高濃度のトリチウム共存重水を取扱う設備の分解点検作
業は、トリチウムの漏洩による作業被爆を防止するた
め、重水系機器、例えば重水循環ポンプ等の内部に残留
するトリチウム共存重水を乾燥ガス等で蒸発除去したの
ち開放する方法が従来からとられている。

第４図はかような従来の方法を説明するものであって、
クリーンハウス40内で重水系機器41に乾燥ガスを送気
し、機器内に残留しているトリチウム共存重水42を蒸発
させる。トリチウム共存重水蒸気を含む乾燥排ガスは、
局所排風機43または室内換気により外気（クリーンハウ
ス内の空気）と共に吸引され、大型脱湿器44に送られ
る。この大型脱湿器44においては、例えばモレキュラー
シーブ（合成ゼオライト）等によって重水蒸気が吸着さ
れ、排ガス45のみが一般換気系46から吸引された換気排
ガスとともに排気筒47から放出される。一方、大型脱湿
器44で吸着されたのち脱着されるトリチウム共存重水蒸
気は凝縮させて回収し、収集タンク48に集められた凝縮
重水49はトリチウム濃度を測定され、放出管理目標値を
考慮して液体廃棄物として放水口50から放出される。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記したごとき従来の方法においては、トリチウム共存
重水蒸気を含む乾燥排ガスは、外気と一緒に大型脱湿器
44で処理されるため、回収凝縮重水49は外気中の水分に
より希釈され、その結果、回収凝縮重水の重水濃度は
０．１〜0.01％といった低濃度になってしまう。そのた
めトリチウムを含む回収凝縮重水からの重水やトリチウ
ムの回収再利用は不可能となり、環境に放出せざるを得
なかった。また、この回収凝縮重水49を重水精製装置に
より処理する場合には、装置の負荷を増大させることに
なる。

さらに、大型脱湿器44で使用するモレキュラシーブの量
は、重水系機器内の残留重水とクリーンハウス内の空気
中水分とを吸着するに足る量を使用しなければならない
から、大量のモレキュラシーブが必要となる。

そこでこの発明は、重水系機器内に残留する高濃度のト
リチウム共存重水を乾燥ガスで蒸発、除去し、これを回
収するに際して、上述した従来の方法に比べてモレキュ
ラシーブの使用量を大巾に低減できるとともに、トリチ
ウム共存重水を稀釈することなく高濃度のままで回収す
ることができる方法を提供することを目的としてなされ
たものである。

この発明のもう１つの目的は、上記したこの発明の方法
を効果的に実施するための装置を提供することである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者等は、重水系機器内を密閉状態として乾燥ガス
を循環させて機器内に残留するトリチウム共存重水を蒸
発させ、このトリチウム共存重水蒸気を含む乾燥ガスの
みをモレキュラシーブに通すことによって、上記の目的
を達成できることを見出し、この発明を完成させたもの
である。

すなわちこの発明による高濃度トリチウム共存重水の回
収方法は、重水系機器内を密閉状態として乾燥ガスを循
環させて該機器内に残留しているトリチウム共存重水を
蒸発させ、該トリチウム共存重水の蒸気を含む循環ガス
をモレキュラシーブに通すことによって該循環ガス中の
トリチウム共存重水蒸気を該モレキュラシーブに吸着さ
せ、次いで該モレキュラシーブを加熱して吸着されたト
リチウム共存重水蒸気を放出せしめ、放出させた蒸気を
コンデンサにより凝縮して回収することを特徴とするも
のである。

また上記した方法を実施するためのこの発明による装置
は、トリチウム共存重水がその内部に残留している重水
系機器と接続されて密閉循環系を形成する循環系配管
と、該機器内および該循環系配管内に乾燥ガスを循環さ
せるブロアと、該循環系配管内に配置されたモレキュラ
シーブを含むカラムと、脱着操作時に該カラム内のモレ
キュラシーブを加熱するヒータと、脱着操作時に該カラ
ムからの脱着物を該循環系配管から分岐してコンデンサ
へ導く分岐配管と、該コンデンサからの凝縮物を回収す
る回収タンクとからなることを特徴とするものである。

さらにこの発明による装置の別な実施態様においては、
吸着装置と再生回収装置とを別個のユニットとして分離
独立させることができる。すなわちこの発明による分離
独立型の装置は、トリチウム共存重水がその内部に残留
している重水系機器と接続されて密閉循環系を形成する
第１の循環系配管と、該機器内および該第１循環系配管
内に乾燥ガスを循環させるブロアと、該第１循環系配管
内に着脱自在に配置されたモレキュラシーブを含むカラ
ムとからなる吸着装置ユニット；およびモレキュラシー
ブを含むカラムが着脱自在に配置できる密閉循環系を形
成する第２の循環系配管と、該第２循環系配管内に配置
されたブロアと、該カラム内のモレキュラシーブを加熱
してモレキュラシーブの吸着物を脱着させるヒータと、
該カラムからの脱着物を凝縮するコンデンサと、該コン
デンサからの凝縮物を回収する回収タンクとからなる再
生回収装置ユニット；からなり、該吸着装置ユニット内
で吸着処理したモレキュラシーブカラムを取出して該再
生回収ユニット内に装着できるようにしたことを特徴と
するものである。

〈作 用〉 上記したごときこの発明によれば、重水系機器は密閉循
環系配管と接続されるため、機器内に残留していたナリ
チウム共存重水の蒸気を含む乾燥ガスのみをモレキュラ
シーブに通すことができ、外気（クリーンハウス内の空
気）が混入することがない。

その結果、トリチウム共存重水の蒸気を吸着しうる量の
モレキュラシーブを使用すればよいことになる。さらに
凝縮重水は外気中の水分により稀釈されることなく、高
濃度で回収することができる。

〈実施例〉 以下図面に示す実施例を参照してこの発明をさらに詳述
する。第１図はこの発明の装置の実施例を示すものであ
って、循環系配管１はその配管内にブロア２とモレキュ
ラシーブを含むカラム3a，3bとを有し、循環系配管１の
入口1aおよび出口1bは重水系機器（図示せず）と接続さ
れ、密閉循環系が形成されるようになっている。本実施
例では循環系配管１内に２本のモレキュラシーブカラム
3a，3bを並列に配置し、各カラムの下方の循環系配管１
を接続配管４で接続し、弁V1，V2，V3，V4，V5の開閉操
作によって２本のカラム3a，3bへの循環ガスの流れを変
えられるようになっている。また各カラム3a，3bには、
それぞれ必要に応じてカラムを加熱できるヒーター5a，
5bが設けられている。各カラムの上方の循環系配管１か
らはそれぞれ分岐配管6a，6bが分岐し、これらは合流し
て配管７となってコンデンサ８を介して回収タンク９へ
接続されている。また、本実施例では、モレキュラシー
ブカラム上流の循環系配管１に除湿用コンデンサ10が配
置されており、このコンデンサ10からの凝縮物配管11は
コンデンサ８の下流で配管７と合流する。回収タンク９
の頂部には逃し弁12が設けられている。

この装置の動作を説明すると、先ず循環系配管１の入口
1aおよび出口1bを重水系機器に接続して密閉循環系を形
成し、この配管１内に乾燥ガスを循環させる。乾燥ガス
としては、湿分濃度の低い窒素ガスや原子力発電所内計
装用空気等を使用することができる。乾燥ガスの循環に
よって、重水系機器内に残留するトリチウム共存重水は
蒸発され、その蒸気は乾燥ガスとともにブロア２により
循環されて先ず除湿用コンデンサ10を通り、ここで循環
ガス中の水分を凝縮除去して、モレキュラシーブカラム
3a，3bへ送られる循環ガス中の湿分を予備的に除去し、
モレキュラシーブに対する負荷を低減する。循環ガスは
次いでモレキュラシーブカラム3a，3bへ送られる。ここ
で弁V1，V2，V3，V4，V5の開閉操作を行うことによっ
て、カラム3aでは循環ガス中のトリチウム共存重水蒸気
（以下重水蒸気と略記する）のモレキュラシーブによる
吸着がなされ、カラム3bではモレキュラシーブに吸着さ
れた重水蒸気の脱着がなされるように、循環ガスの流れ
を制御する。このとき脱着が行われるカラム3bのヒータ
5bは加熱状態とされている。カラム3aのモレキュラシー
ブが重水蒸気をその飽和状態近くまで吸着し、カラム3b
のモレキュラシーブが再生された時点で、再度弁操作を
行って、カラム3bで吸着が、カラム3aで脱着がなされる
ように、循環ガスの流れを制御する。モレキュラシーブ
カラムで重水蒸気を吸着除去された循環ガスは、乾燥ガ
スとして再度循環系配管出口1bから重水系機器へ循環さ
れる。一方、モレキュラシーブからの脱着物は分岐配管
6aまたは6bから配管７を経てコンデンサ８へ送られ、こ
こで重水蒸気が凝縮され、凝縮重水は回収タンク９に貯
められ、排ガスは逃し弁12から排出される。なお、図示
したようにこの装置全体を１つのユニットとしてまと
め、車輪13を取付けることによって運搬可能にすること
もできる。

第２図はこの発明の装置の別な実施例であって、装置全
体を吸着装置ユニット20と再生回収ユニット30とに分離
したタイプである。吸着装置ユニット20は、第１の循環
系配管21と、ブロア22と、モレキュラシーブを含むカラ
ム23とを有し、第１循環系配管の入口21a および出口21
b は重水系機器（図示せず）と接続されて密閉循環系が
形成される点は、第１図の実施例と同様である。しかし
ながら第２図の分離タイプの装置の場合には、カプラ2
4，24によってモレキュラシーブカラム23が着脱自在に
第１循環系配管21内に設置できるようになっている。一
方、再生回収装置ユニット30は、第２の循環系配管31内
にブロア32と、ヒータ35を備えた再熱用ドラム36と、コ
ンデンサ38と、回収タンク39とが配置され、再熱用ドラ
ム36とコンデンサ38との間の循環系配管31内に、カプラ
34，34によってモレキュラシーブカラム33が着脱自在に
設置できるようになっている。

かような分離タイプの装置の動作を説明する。

先ず吸着装置ユニット20の第１循環系配管21の入口21a
と出口21b を重水系機器に接続して密閉循環系を形成
し、この配管21内に乾燥ガスを循環させて、重水系機器
内に残留するトリチウム共存重水を蒸発させ、この重水
蒸気を含む循環ガスをカラム23に通すことによって重水
蒸気をカラム23内のモレキュラシーブに吸着させる。重
水蒸気を吸着除去された循環ガスは、乾燥ガスとして再
度循環系配管出口21b から重水系機器へ循環される。従
ってこの吸着装置ユニット20では、もっぱら重水蒸気の
吸着操作のみが行われる。

かくして重水蒸気を吸着したモレキュラシーブカラム23
は吸着装置ユニット20から取外ずされ、次いでこれを再
生回収装置ユニット30内の第２循環系配管内にカラム33
として装着し、このカラム33内のモレキュラシーブに吸
着されている重水蒸気を脱着せしめてトリチウム共存重
水を回収する。すなわち、モレキュラシーブカラム33を
第２循環系配管内に挿着したのちブロア32を作動させて
第２循環系配管31内に循環ガスを循環させる。この循環
ガスは、再熱用ドラム36を通過するときにヒータ35で加
熱され、加熱された循環ガスがカラム33を通過する際に
重水蒸気が脱着し、この重水蒸気はコンデンサ38で凝縮
されて回収タンク39にて回収され、循環ガスのみが循環
系配管31内を循環する。

第２図に示したように、再生回収装置ユニット30は固定
式とし、吸着装置ユニット20のみに車輪26を取付けて可
搬式とすることによって、可搬式吸着装置ユニット20の
みを自在に運搬でき、重水系機器や設備の一部からのト
リチウム共存重水の回収も可能となる。

第３図はこの発明の重水回収装置100 の使用状態を示し
ており、クリーンハウス40内に重水系機器41と重水回収
装置100 とを収納し、重水回収装置の循環系配管101 を
重水系機器41と接続して密閉循環系を形成し、この発明
の方法によるトリチウム共存重水の回収を行っている。
第３図からわかるようにこの発明によれば、重水回収装
置100 内のモレキュラシーブの必要量は重水系機器内残
留重水42を吸着するのに要する量だけでよい。これに対
して第４図に示したような従来方法によって重水系機器
内残留重水42を回収しようとすると、大型脱湿器44で使
用するモレキュラシーブの必要量は、重水系機器内残留
重水42だけでなく、それに加えてクリーンハウス40内空
気の水分を吸着するに要するモレキュラシーブ量が必要
となる。具体的に、現在運転されている大型脱湿器の実
績を基にしてモレキュラシーブ量を比較すると、この発
明の重水回収装置（第３図、100 ）におけるモレキュラ
シーブ必要量は、大型脱湿基（第４図、44）での必要量
の約1/10となる。

また第３図からわかるように、この発明においてはクリ
ーンハウス40内空気中水分によって回収重水が稀釈され
ることがないから、例えば重水濃度数10％程度の高濃度
の重水としてトリチウムを回収でき、回収した重水をさ
らに重水精製装置200 で99.9％程度の高重水濃度に精製
する場合にも、重水精製装置200 の負荷を低減すること
ができる。

〈発明の効果〉 以上説明したところからわかるようにこの発明によれ
ば、トリチウム共存重水が残留している重水系機器内を
密閉状態として乾燥ガスを循環させ、残留トリチウム共
存重水を蒸発除去し、モレキュラシーブに吸着させて回
収するようにしたから、回収作業に伴うトリチウム放出
量を実質的に零にでき、乾燥ガスの供給も不要となる。

さらに、外気中の水分がモレキュラシーブに吸着される
ことがないから、回収されるトリチウム共存重水は稀釈
されることなく重水系機器内に残留しているものと同じ
濃度で回収できることになる。その結果、トリチウムの
放出量も低減でき、さらには重水精製装置のようなグレ
ードアップ装置の負荷も低減できる。

またモレキュラシーブの必要量も、重水系機器内に残留
しているトリチウム共存重水を吸着しうるだけの量でよ
く、使用量の低減化が図れる。その結果、放射性廃棄物
となる使用済みモレキュラシーブの発生量を減少させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置の実施例を示す説明図、第２図
はこの発明の装置野の別な実施例を示す説明図、第３図
はこの発明の装置の使用方法の説明図、第４図は従来の
重水回収方法を示す説明図である。 １，21，31……循環系配管、２，22，32……ブロア、3
a，3b，23，33……モレキュラシーブカラム、5a，5b，3
5……ヒータ、6a,6b……分岐配管、８，38……コンデン
サ、９，39……回収タンク、20……吸着装置ユニット、
30……再生回収装置ユニット。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重水系機器内を密閉状態として乾燥ガスを
   循環させて該機器内に残留しているトリチウム共存重水
   を蒸発させ、該トリチウム共存重水の蒸気を含む循環ガ
   スをモレキュラシーブに通すことによって該循環ガス中
   のトリチウム共存重水蒸気を該モレキュラシーブに吸着
   させ、次いで該モレキュラシーブを加熱して吸着された
   トリチウム共存重水蒸気を脱着せしめ、脱着させた蒸気
   をコンデンサにより凝縮して回収することを特徴とする
   高濃度トリチウム共存重水の回収方法。
2. 【請求項２】トリチウム共存重水がその内部に残留して
   いる重水系機器と接続されて密閉循環系を形成する循環
   系配管と、該機器内および該循環系配管内に乾燥ガスを
   循環させるブロアと、該循環系配管内に配置されたモレ
   キュラシーブを含むカラムと、脱着操作時に該カラム内
   のモレキュラシーブを加熱するヒータと、脱着操作時に
   該カラムからの脱着物を該循環系配管から分岐してコン
   デンサへ薄く分岐配管と、該コンデンサからの凝縮物を
   回収する回収タンクとからなることを特徴とする高濃度
   トリチウム共存重水の回収装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の装置を１つのユニットと
   してまとめ、車輪を取付けて運搬可能としたことを特徴
   とする高濃度トリチウム共存重水の回収装置。
4. 【請求項４】トリチウム共存重水がその内部に残留して
   いる重水系機器と接続されて密閉循環系を形成する第１
   の循環系配管と、該機器内および該第１循環系配管内に
   乾燥ガスを循環させるブロアと、該第１循環系配管内に
   着脱自在に配置されたモレキュラシーブを含むカラムと
   からなる吸着装置ユニット、および モレキュラシーブを含むカラムが着脱自在に配置できる
   密閉循環系を形成する第２の循環系配管と、該第２循環
   系配管内に配置されたブロアと、該カラム内のモレキュ
   ラシーブを加熱してモレキュラシーブの吸着物を脱着さ
   せるヒータと、該カラムからの脱着物を凝縮するコンデ
   ンサと、該コンデンサからの凝縮物を回収する回収タン
   クとからなる再生回収装置ユニット からなり、該吸着装置ユニット内で吸着処理したモレキ
   ュラシーブカラムを取出して該再生回収ユニット内に装
   着できるようにしたことを特徴とする高濃度トリチウム
   共存重水の回収装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の吸着装置ユニットに車輪
   を取付けて運搬可能としたことを特徴とする高濃度トリ
   チウム共存重水の回収装置。