JPH0735896A - 放射性気体廃棄物処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】機器の設置スペースの縮小化および配管引き回
しの単純化を図る。 【構成】外胴11内に予熱部となる伝熱管24を中央部に配
置し、この伝熱管24を包囲して内胴16を設け、この内胴
16と外胴11とのアニュラス空間18に再結合部となる触媒
20を充填した複数のバケット19を配置する。バケット19
および内胴16は仕切板12に片持ち支持されている。仕切
板12の外側には復水部となる復水胴29が接続されてい
る。復水胴29内にはせき板33と伝熱管34が設けられてい
る。排ガスはアニュラス空間18とバケット19の外側を流
れ触媒反応熱を授受して予熱部に入り、バケット19内で
反応（水素と酸素の再結合）する。その後、復水部で排
ガス中の水分が除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子力発電所等に設置さ
れる放射性気体廃棄物処理系において、水の放射線分解
等により生じた水素と酸素を触媒反応により再結合する
ための再結合器およびその周辺機器、たとえば予熱器、
復水器を改良した放射性気体廃棄物処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所等で生じる排ガスには主復
水器等に流入する空気、水の放射線分解による水素や酸
素のほかに、原子炉内で放射化される気体および核分裂
生成ガス等があり、これらは例えば図４に示す放射性気
体廃棄物処理系により処理される。

【０００３】すなわち、図４において符号１は空気抽出
器で、図示してないタービン復水器に接続している。蒸
気式空気抽出器１から下流側には排ガス予熱器２、排ガ
ス再結合器３、排ガス復水器４が順次接続している。

【０００４】排ガス復水器４の下流側は図示してないが
排ガス予冷器、排ガス乾燥器、前置フィルタ、活性炭式
希ガスホールドアップ塔、排ガス粒子フィルタ、真空ポ
ンプ設備が順次接続されており、処理済み排ガスを大気
放出する排気筒５が接続されている。

【０００５】なお、排ガス再結合器３には電気ヒータ６
が設置され、各機器間は配管７，８，９により接続して
いる。また、これらは二系統設置されており、一系統は
予備で待機中となっている。

【０００６】上記放射性気体廃棄物処理系において、タ
ービン復水器からの排ガスは空気抽出器１により抽出さ
れた後、排ガスを可燃性限界以下とするため、前述した
水素と酸素を排ガス再結合器３で触媒反応により再結合
させ水蒸気としている。

【０００７】また、触媒の反応度維持のため、排ガスを
排ガス予熱器２により過熱状態まで加熱する。一方、排
ガスを抽出するために使用された水蒸気および再結合に
よって生じた水蒸気は排ガス復水器４で復水として主復
水器に戻される。

【０００８】このように、排ガス予熱器２は排ガス再結
合器３の触媒性能を維持するため、排ガスを高温蒸気で
予熱するものである。排ガス再結合器３は排ガス中の水
素を触媒の働きで酸素と結合させ、水蒸気とし処理の安
全性を図る。

【０００９】排ガス復水器４は排ガスを冷却し、水蒸気
を除去してガス量を減少させる。非凝縮性ガスとなった
排ガスは上記各機器により放射能を許容限度以下に低減
され、真空ポンプ設備により排気筒５から大気中に放出
される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】放射性気体廃棄物処理
系の排ガス予熱器２、排ガス再結合器３および排ガス復
水器４は各々単独で設置されている。したがって、これ
ら機器間の配管７，８，９は熱応力緩和等の引き回しの
関係上、設置スペースが冗長化し、設置スペースの拡大
にもつながる課題がある。

【００１１】また、排ガス再結合器３は触媒で容器内に
直接充填した構造で、かつこの触媒乾燥度維持のため、
付帯設備として電気ヒータ６を設置する必要があり、そ
のため、触媒の取扱性やメンテナンス性に手間がかか
り、触媒反応熱を有効に利用されてない課題がある。

【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、機器のコンパクト化およびこれに伴う設置ス
ペースの縮小化と、触媒の取扱性およびメンテナンス性
の向上と、触媒反応熱の有効利用を図り、付帯設備の電
気ヒータを削除した放射性気体廃棄物処理装置を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は排ガス入口ノズ
ルを有する外胴と、この外胴に接続された排ガス出口ノ
ズルを有する復水胴と、前記外胴内に設けた排ガスの予
熱部および再結合部と、前記復水胴内に設け前記再結合
部から流出した排ガスを復水する復水部とを具備したこ
とを特徴とする。

【００１４】

【作用】蒸気式空気抽出器から抽出される水蒸気を伴う
排ガスは排ガス入口ノズルから流入し、外胴と内胴に囲
まれた部分と、同心状に設置された触媒が充填されたバ
ケットとのアニュラス空間をバッフルにより転向され、
均一流となりながら通過する。このとき、バケット内で
水素と酸素の再結合により生じた反応熱をバケットを介
して授受し、排ガスは内胴入口ノズルから内胴内に流入
する。

【００１５】内胴内に流入した水蒸気を伴う排ガスはバ
ッフルにより蛇行しながら通過するが、この間、加熱蒸
気ノズルから供給され、加熱蒸気出口から流出する加熱
蒸気により伝熱管を介して効率よく加熱され、再結合器
入口室を経由し、バケット内の触媒を通過する間に触媒
反応により排ガス中の水素と酸素が再結合し、水蒸気と
なり、再結合部出口室に到達する。

【００１６】復水胴に流入した水蒸気を伴う排ガスはバ
ッフルにより蛇行しながら冷却水入口ノズルから供給さ
れ、冷却水出口ノズルから流出される冷却水により伝熱
管を介して効率よく冷却される。

【００１７】これにより排ガス中の水蒸気は凝縮し、排
ガス中の飽和湿り状態となった非凝縮性ガスのみ排ガス
出口ノズルから流出する。一方、復水胴内で生じた復水
はせき板と復水胴の間に滞留し、復水ノズルから流出さ
れる。

【００１８】

【実施例】図１および図２を参照しながら本発明に係る
放射性気体廃棄物処理装置の第１の実施例を説明する。
なお、図２は図１中Ａ−Ａ′を矢視方向を切断し、拡大
して示す断面図である。

【００１９】図１において、符号10は第１の実施例の放
射性気体廃棄物処理装置全体を示している。符号11は外
胴で、この外胴11は一端が仕切板12で閉塞され、他端が
加熱蒸気用蓋13により閉塞されている。加熱蒸気用蓋13
には加熱蒸気入口ノズル14と加熱蒸気出口ノズル15が接
続されている。

【００２０】外胴11内には仕切板12により一端が固定さ
れた内胴16が設けられている。内胴16には仕切板12の近
傍に内胴入口ノズル17が設けられている。内胴16は外胴
11に対して同心円状に配置され、内胴16と外胴11との間
にはアニュラス空間18が形成されている。

【００２１】アニュラス空間18には図２に示したように
複数のバケット19が環状に配置されており、このバケッ
ト19は一端が仕切板12に取着されている。バケット19内
には触媒20が充填されている。

【００２２】外胴11の下面には排ガス入口ノズル21が接
続され、外胴11と内胴16との間でバケット19を取り囲む
ようにしてバッフル22が部分的に設けられている。内胴
16の他端部は折曲部23を有し、この折曲部23によりバケ
ット19の他端部を支持している。

【００２３】内胴16内には排ガス加熱用伝熱管24が挿入
されており、この伝熱管24の他端は管板25に固定され、
管板25は加熱蒸気用蓋13のフランジ26と接続している。
伝熱管24には大小径のバッフル27が設けられている。外
胴11には支持脚28が溶接されている。

【００２４】一方、仕切板12の他端面側には復水胴29の
フランジ部30が接続され、復水胴29は大径部31と小径部
32とからなっている。大径部31にはせき板33が設けら
れ、小径部32には排ガス冷却用伝熱管34が挿入されてい
る。この伝熱管34の端部は管板35に固定され、管板35に
は冷却水用蓋36が接続されている。冷却水用蓋36には冷
却水入口ノズル37と、冷却水出口ノズル38が接続されて
いる。

【００２５】また、小径部32には排ガス出口ノズル39が
接続されている。せき板33の下方に位置した大径部31の
下面には復水ノズル40が接続され、小径部32の下面には
支持脚41が溶接されている。なお、図中符号42は再結合
部入口室、43は再結合部出口室である。

【００２６】次に上記構成に係る放射性気体廃棄物処理
装置の作用を説明する。蒸気式空気抽出器から抽出され
る水蒸気を伴う排ガスは、排ガス入口ノズル21から流入
し、図２に示したように、外胴11と内胴16に囲まれた部
分と同心状に複数個設置された触媒20が充填されたバケ
ット19とのアニュラス空間18をバッフル22により転向さ
れつつ均一流となりながら通過する。

【００２７】このとき、触媒20が充填されたバケット19
内で水素と酸素の再結合により生じた反応熱をバケット
19を介して授受し、同心状に複数個設置された内胴入口
ノズル17から内胴16内に流入する。

【００２８】内胴16内に流入した水蒸気を伴う排ガスは
バッフル27により蛇行しながら通過するが、この間、加
熱蒸気入口ノズル14から供給され、加熱蒸気出口ノズル
15から流出する加熱蒸気により、伝熱管24を介して効率
よく加熱され再結合部入口室42を経由しバケット19内の
触媒20を通過する間に触媒反応により排ガス中の水素と
酸素が再結合し水蒸気となり再結合部出口室43に至る。

【００２９】復水胴29に流入した水蒸気を伴う排ガス
は、バッフル49により蛇行しながら、冷却水入口ノズル
37から供給され、冷却水出口ノズル38から流出される冷
却水により伝熱管34を介して効率よく冷却され、これに
より排ガス中の水蒸気は凝縮し、排ガス中の飽和湿り状
態となった非凝縮性ガスのみ排ガス出口ノズル39から流
出する。一方、復水胴29内で生じた復水50は、せき板33
と復水胴29の間に滞留し、復水ノズル40から排出され
る。

【００３０】上記第１の実施例によれば次に述べる効果
がある。 (1) 原子力発電所等で生じる放射性気体廃棄物（排ガ
ス）を処理する気体廃棄物処理系において、水の放射化
により生じた水素と酸素を再結合するための排ガス再結
合器と、この排ガス再結合器に流入する以前の排ガスを
予熱するための排ガス予熱器および前記排ガス再結合器
から流出する排ガス中の水蒸気を復水とする排ガス復水
器を同一機器内に一体化することにより当該機器の設置
スペースの縮小化が図れる。また、各機器間の配管系が
不要となるため、これによる設置スペースの縮小化およ
び現地施工の省略化等も図れる。

【００３１】(2) 触媒をバケット毎に分割充填したこと
により触媒の取扱性およびメンテナンス性の向上が図れ
る。 (3) 予熱部を囲む内胴の周囲に同心状に配置し、予熱部
を囲む内胴とバケット全体を囲む外胴の隙間を、予熱部
に至る排ガスの流路とすることにより触媒による生成熱
を排ガスの予熱に有効活用することが可能となる。これ
により運転期間中の加熱蒸気の使用量が低減化され、コ
スト削減の効果がある。

【００３２】(4) バケット、内胴、外胴およびバケット
と外胴は片持ち支持固定とすることで各々の熱膨張差を
吸収することで一体化の構造成立性が図れる。 (5) 排ガス再結合器の待機時の温度維持機能として、予
熱部と再結合部の一体化により電気ヒータ等による方法
ではなく、上記予熱部を兼用する運転での対応が可能と
なる。

【００３３】次に図３により本発明の第２の実施例を説
明する。第２の実施例における気体廃棄物処理装置44は
図１において、予熱部および再結合部に接続した復水部
を削除して予熱部および再結合部のみとしたものであ
る。すなわち、第２の実施例が第１の実施例と異なる点
は仕切板12の他端面側に出口蓋45を蓋側フランジ46を介
して接続し、出口蓋45には排ガス出口ノズル47およびド
レンノズル48が接続されていることにある。

【００３４】この第２の実施例では排ガス予熱部と再結
合部が一体化したもので、第１の実施例と同様な構成に
なっているので、重複する部分の説明は省略する。また
作用については復水部以外を除き第１の実施例とほぼ同
様である。

【００３５】この第２の実施例によれば予熱部および再
結合部を単純な直列配置ではなく、同心状に配置したこ
とにより機器のコンパクト化および配置スペース上の観
点からは勿論のこと、伝熱特性上も有効な構成が具現化
される。

【００３６】また、触媒の取扱時およびメンテナンス時
は予熱部および再結合部をフランジ結合を分解し、触媒
が充填されたバケット毎の分解取外しが可能であるた
め、作業が容易となり、取扱性およびメンテナンス性の
向上が図れる。さらに、排ガスはアニュラス空間を通過
時に再結合部で発生する反応熱の有効利用を図ることが
できる。

【００３７】また、待機時は予熱部を動作させることに
より、再結合部の温度を図ることが可能となり、従来再
結合器の付帯設備として必要であった電気ヒータを不要
にできる。なお、上記各実施例では横置き型処理装置で
説明したが、縦型処理装置とすることもできる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、予熱部と再結合部、予
熱部と再結合部および復水部を一体化し、かつ予熱部を
取り囲んでバケットを配置することによって再結合部の
触媒反応熱の有効利用および再結合部のメンテナンス向
上を図ることができるとともに、機器設置スペースの縮
小化および配管の引き回しが単純となり削減が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射性気体廃棄物処理装置の第１
の実施例を一部側面で示す縦断面図。

【図２】図１におけるＡ−Ａ′矢視図。

【図３】本発明に係る放射性気体廃棄物処理装置の第２
の実施例を一部側面で示す縦断面図。

【図４】従来の放射性気体廃棄物処理系を示す系統図。

【符号の説明】

１…空気抽出器、２…排ガス予熱器、３…排ガス再結合
器、４…排ガス復水器、５…排気筒、６…電気ヒータ、
７，８，９…配管、10…気体廃棄物処理装置（第１の実
施例）、11…外胴、12…仕切板、13…加熱蒸気用蓋、14
…加熱蒸気入口ノズル、15…加熱蒸気出口ノズル、16…
内胴、17…内胴入口ノズル、18…アニュラス空間、19…
バケット、20…触媒、21…排ガス入口ノズル、22…バッ
フル、23…折曲部、24…伝熱管、25…管板、26…フラン
ジ、27…バッフル、28…支持脚、29…復水胴、30…フラ
ンジ部、31…大径部、32…小径部、33…せき板、34…伝
熱管、35…管板、36…冷却水用蓋、37…冷却水入口ノズ
ル、38…冷却水出口ノズル、39…排ガス出口ノズル、40
…復水ノズル、41…支持脚、42…再結合部入口室、43…
再結合部出口室、44…気体廃棄物処理装置（第２の実施
例）、45…出口蓋、46…蓋側フランジ、47…排ガス出口
ノズル、48…ドレンノズル、49…バッフル、50…復水。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガス入口ノズルを有する外胴と、この
   外胴に接続された排ガス出口ノズルを有する復水胴と、
   前記外胴内に設けた排ガスの予熱部および再結合部と、
   前記復水胴内に設け前記再結合部から流出した排ガスを
   復水する復水部とを具備したことを特徴とする放射性気
   体廃棄物処理装置。
2. 【請求項２】 前記予熱部は排ガスを予熱するもので、
   前記外胴内にアニュラス空間を有して同心円状に配置し
   た内胴と、この内胴内に挿設した排ガス加熱用伝熱管と
   からなり、前記再結合部は、前記アニュラス空間に配設
   した複数のバケットと、このバケット内に充填した触媒
   とからなり、前記復水部は前記復水胴内に挿設した排ガ
   ス冷却用伝熱管とせき板とからなり、前記外胴内のバケ
   ットの排ガス流入側に再結合部入口室が形成され、この
   せき板と前記仕切板との間に再結合部出口室が形成さ
   れ、前記せき板の下流側に復水ノズルが設けられること
   を特徴とする請求項１記載の放射性気体廃棄物処理装
   置。
3. 【請求項３】 一端が仕切板により閉塞され、他端が加
   熱蒸気用蓋により閉塞された外胴と、この外胴内にアニ
   ュラス空間を有して同心円状に配置され一端が前記仕切
   板に固定された内胴と、前記アニュラス空間に配置され
   一端が前記仕切板に固定された複数のバケットと、この
   バケット内に充填された触媒と、前記内胴内に配設され
   た排ガス加熱用伝熱管と、前記外胴に設けられた排ガス
   入口ノズルと、前記仕切板に接続された出口蓋と、この
   出口蓋に設けられた排ガス出口ノズルおよびドレンノズ
   ルとを具備したことを特徴とする放射性気体廃棄物処理
   装置。
4. 【請求項４】 前記外胴，内胴およびバケットは前記仕
   切板に片持ち支持されていることを特徴とする請求項３
   記載の放射性気体廃棄物処理装置。