JPS62247295A - 放射性気体廃棄物処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は沸騰水型原子炉の一次冷却系から抽出した排ガ
スを処理する放射性気体廃棄物処理装置に係り、特に応
力腐食割れ抑制のために注入する水素（Ｈ２）ガスの消
費ｍを低減し得るｒｉＩｉ射性気体性気体廃棄物処理装
置る。

（従来の技術） 沸騰水型原子力発電プラントでは、−次系にＪ５ける各
装置、配管等の応力腐蝕割れを防ぐ目的で系内にＨ２ガ
スを注入している。これは、炉心において水が放射線分
解により酸素（０２）および水素（Ｈ２）になり、それ
が装置、配管などの応力腐食割れを促進する一因となる
ので、Ｈ２を注入して炉心のＨｚ１度を高めることによ
り、水の放射線分解を抑制するためである。注入された
ト１２は炉心において上記したようにｔ−１２’１９度
上昇の役目を果たした後、他の放射性排ガスと共に主蒸
気管を通って最終的に気体廃棄物処理装置に排気される
。

気体廃棄物処理装置には放射線分解したＮ２および０２
を再結合するための触媒層がおり、ここてＮ２と０２を
再結合することによって、下流にト１２が流出して爆発
するのを防止している。ところが、気体廃棄物処理装置
に流入する排ガス中のＮ２と０２は、Ｎ２が注入弁と分
解分からなり、一方、０２は分解分のみであるので化学
ｍ論的ｍ比で存在していない。このため、従来は再結合
器の前に０２注入管を設置して０２を注入し、Ｎ２か未
反応で残留しないようにしていた。

第２図はこのような従来の軽水冷却型原子力発電所にお
ける放射性気体廃棄物処理装置のうち、特に沸騰水型原
子力発電所の放射性気体廃棄物処理装置の系統図を示し
たものである。第２図において、原子炉圧力容器１から
放出された廃棄ガスは主蒸気憶・２を通り、タービン３
、主復水器４を経て抽気エゼクタ５により抽気され再結
合装置６に送られる。再結合装置６の前に０２注入管７
がム装置されており、０２ボンベ８から供給される０２
が０２注入管７ににり排カスに注入され、０２注入後の
排カスが再結合装置６に送られて、排ガス中の１−１２
と０２が結合するようになっている。

再結合装置６で１１２と０２を再結合させた後、排ガス
は除湿器９により、生じた水やその他の湿分を除去され
、ざらに脱湿塔１０で排ガスの湿分がほとんどなくなる
まで乾燥され、次に活性炭ホールドアツプ塔１１、排ガ
仙出器１２、スタック１３を経て排気される。

再結合器に注入される０２源としては０２ガスかまたは
空気が用いられるが、空気のみを０２源とすると再結合
反応後に残ったＮ２によりそれ以降の設計流量を超過す
ることがあるので、０２源としては０２ガスのみか、０
２ガスと空気の併用が普通である。注入する０２ωは注
入するト１２母に見合う母とされ、そのために水素ボン
ベ２８からのＮ２流量モニタ１４、変換器１５および調
整器１６が設置されて、ト１２の注入量に応じて０２注
入量が調整されるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記した従来の装置では注入する気体として
、炉内における敢銅線分解抑制のためのＮ２ガスと、再
結合のために補給される０２ガスとがあり、両者の消費
量はかなりの量となるので運転コストに与える影響は大
きい。例えば１１０万ＫＷｅ級ＢＷＲプラントでは０２
源としての０２ガスのみを供給した場合、Ｎ２および０
２の消費量は下記の第１表のようになる。

（以下余白） 第１表 本発明は以上の情況に対処してなされたもので、その目
的は応力腐食割れ抑制のために炉心にＮ２を注入した場
合の気体廃棄物処理系において、気体廃棄物中の１１２
と０２を再結合させてＮ２を除去するに際し、両者の化
学量的アンバランスを調整するための０２の注入を不要
とし、かつ１」２を回収して再使用するようにした放射
性気体廃棄物処理装置を提供することでおる。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するためになされたもので、排
ガス中の酸素と水素を反応させるための再結合装置、排
ガス中の水分を除去づる除湿器、脱湿塔および排ガスの
放射能を減衰させる活性炭ホールドアツプ塔を有する放
射性気体廃棄物処理装置において、除湿器より下流でか
つ活性炭ホールドアツプ塔より上流に排ガス中の残存水
素を回収するためにコンプレッサ、水素透過器等から成
る水素回収装置を設けることによって水素ガスを回収、
再使用可能とすると共に０２の注入を不要としたもので
ある。

（イ乍用） 脱湿塔と活性炭ホールドアツプ塔との間に水素回収装置
を設けることによって放射性排ガス中の水素を回収する
ことができる。また回収された水素の一部を供給水素タ
ンクを通して給水ラインへ力さ、再刊用できるので水素
の経済性とシステムの安全性が良好となり、ざらに活性
炭ボールドアップ塔内の活性炭ωの増加を抑制すること
かできる。

（実施例） 以下、第１図を参照しながら本発明に係る放射性気体廃
棄物処理装置の一実施例を説明する。

なお、第１図中、第２図と同一部分には同一符号をイ」
シて重複する部分の説明を省略する。

第１図に示すように、本発明に係る敢ｑ寸性気体廃棄物
処理装置は再結合装置６、除湿？！Ａ９、脱湿塔１０、
水素回収装置１７、活性炭ボールドアップ塔１１、排ガ
ス抽出器１２およびスタック１３が琲ガスの流れに従っ
て順次設置されている。そしてこれらの放射性気体廃棄
物処理装置と呼ばれる部分は抽気エゼクタ５を介して沸
騰水型原子炉の一次系に結合されている。

しかして、炉心における水の放射線分解を抑制するため
、Ｈ２カスを供給水素タンク１８から流量調整弁１９ａ
で流量を調整しながら給水ライン２４を介して原子炉圧
力容器１へ注入するよう構成されている。水素回収装＠
１７からは回収された水素を前記供給タンク１８へ送る
水素回収ライン２０が接続され、１１２ボンベ２８と共
に供給水素タンク１８への水素供給源をなすように構成
されている。

また水素回収装置１７はフィルタ２１、コンプレツナ２
２、バッファタンク２３、水素透過器２５、流（６）調
整弁１９ｂが順次接続されて排ガスの主ラインを構成し
、前記コンプレッサ２２、バッファタンク２３に対して
は圧力計２６にＪ、り制御される圧力調整弁２７を介し
て再循環ライン２９が設（プられている。また水素透過
器２６で分離された水素は流量調整弁１９Ｃ１回収水素
タンク３０を介して前記水素回収ライン２０に流れるよ
う接続されるという構成を一例として示した。

水素透過器２６を構成する水素分離膜としては、一般産
業向けに種々の素材、形状のものが開発されて来ている
。水素は他の気体と比較して水素の分子が最も小さいこ
とから、最も分離が容易と言えるが、本実施例のような
場合には一次側圧力や気体温度があまり高くない条件下
で用いたいという分離には逆の条件もあるため、水素透
過係数、分離係数の両方が高い分離膜が望ましい。例え
ば酸素セルロースの多孔質膜や各種ポリイミド膜が使用
できるが、また水素を選択的に透過することから最近応
用が広まっているパラン「クム合金膜も有効であること
が解っている。これら水素透過膜の種類により前記水素
回収装置１７の（１４成は種々考えられる所である。

次に、本実施例の作用について説明する。

水素タンク２２から所定量注入された１」２カスは、や
がて原子炉圧力容器１内で分離生成した１−（２および
０２と共に主蒸気管２のスチームに混じって流出しター
ビン３および主復水器４に送られる。主復水器４に送ら
れたト１２および０２を含む気体は、主復水器リークイ
ン空気と共に抽気エゼクタ５により上記放射性気体廃棄
物処理装置へ抽出される。

抽出された気体、すなわら排ガスは再結合装置６に入り
、ここでＮ２と０２は反応して水となる。

排ガス中のト１２と０２の量はＮ２の方が多くなってい
るので、０２が除去され、未反応のＮ２かリークイン空
気からのＮ２と処理対象としている敢躬性希ガスと共に
下流へ流れる。除湿器９において排ガス中の水分は除去
され、脱湿塔１０においてざらに湿分が少ない乾燥され
た排ガスとなる。

次に排ガスは水素回収装置１７で水素弁を分離除去され
、水素弁がほとんどなくなった排ガスが活性炭ホールド
アツプ塔１１へ送り出される。活性炭ホールドアツプ塔
１１では排ガス中の敢躬性希ガスを活性炭に吸着させて
ｔｊ’ｉＤＡ能を減衰ざぜ、排カス抽出器１２によりス
タック１３から大気中に放散ざＶる。

ここで１−１２を膜透過で分離する水素回収装置１７で
は乾燥した排ガス中の微粒子をフィルタ２１で除去し、
コンプレッサ２２で適用透過膜に対し設計された必要な
圧力まで加圧し、バッフ７タンク２３を介して水素透過
器２５の一次側に送り込む。圧力８４２６により制御さ
れる圧力調整弁２７を○む再循環ライン２９は、コンプ
レッサ２２の出り側排）Ｊスの一部を入口側に戻すこと
により、水素透過器２５の一次側圧力を調整する。排ガ
スは水素透過器において、水素弁のみが水素透過膜を通
じて圧力の低い二次側に流れ、排ガス中の残存水素がわ
ずかになった後、流量調整弁１９ｂを介して下流側に流
れる。この流量調整弁１９ｂを絞り込む事によって上流
側のコンプレツナ２２との間の部分が膜分離のための設
定圧ツノまで高められている。また水素透過器２２の二
次側水素は流量調整弁１９ｃにより流量、圧力をコント
ロールされながら回収水素タンク３０に集められ、やが
て水素回収ライン２０を経て供給水素タンク１８へ移さ
れることになる。

ところで気体廃棄物処理系の系統上における水素回収装
置１７は上記実施例のように除湿器９の下流でかつ活性
炭ホールドアツプ塔１１より上流にある小が必要である
。また上記実施例のように脱湿塔１０よりも下流である
べきかというと必ずしもぞうではなく、前記説明の中で
水素回収装置１７とした一連の機器の間、例えばコンプ
レッサ２２の下流側に配置するというように種々構成が
考えられる所である。しかし、いずれにしても本発明に
係る放射性気体廃棄物処理装置では、再結合装置６によ
るＮ２ガスの一部と０２ガスの全部の除去、除湿器９へ
至るまでの減容と常温化までの冷却、そして水素透過器
２５に至る前に脱湿塔１０で排ガスの脱湿を行うことが
特徴であり、また活性炭ホールドアツプ塔１１で希ガス
のホールドアツプ処理する前に１」２を回収して減容し
、放射能減衰効果を大ぎくすることが他の特徴である。

なお、活性炭ホールドアツプ塔１１の上流でＮ２ガスを
回収することは活性炭の火災事故防止の観点からし好適
である。

本発明の係る気体廃棄物処理系におけるＮ２および０２
の消費量を従来例のそれと比較すると次の第２表のよう
になる。

（以下余白） 第２表 ：ｉ：　　ｏ’ｃ、１気圧 上記したところから明らかなように、本実施例によれば
］−１２ｇ−３よび０２の消費量を大幅に低減すること
ができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る放射性気体廃棄物処
理装置によれば、水素ガスはほとんど回収されて循環使
用することができるので、水素ガスの消費量を大幅に減
少させることができ、また化学量的バランスのために酸
素（０２）を注入する必要がなく、ざらには活性炭ホー
ルドアツプ塔の活性炭量の増加も招かずに済むという従
来装置にはない浸れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放射性気体廃棄物処理装置の一実
施例を示す系統図、第２図は従来の放射性気体廃棄物処
理装置を示ず系統図である。 １・・・・・・・・・原子ガ斤力容器 ２・・・・・・・・・主蒸気管 ３・・・・・・・・・タービン ４・・・・・・・・・主復水器 ５・・・・・・・・・抽気エゼクタ ６・・・・・・・・・再結合装置 ９・・・・・・・・・除湿器 １０・・・・・・・・・脱湿塔 １１・・・・・・・・・活性炭ホールドアツプ塔１２・
・・・・・・・・排ガス抽出器 １３・・・・・・・・・スタック １７・・・・・・・・・水素回収装置 １８・・・・・・・・・供給水素タンク１９ａ、１９ｂ
、１９ｃ・・・流量調整弁２０・・・・・・・・・水素
回収ライン２１・・・・・・・・・フィルタ ２２・・・・・・・・・コンプレツナ ２３・・・・・・・・・バッフ７タンク２４・・・・・
・・・・給水ライン ２５・・・・・・・・・水素透過器 ２Ｇ・・・・・・・・・圧力計 ２７・・・・・・・・・圧力調整弁 ２８・・・・・・・・・ト１２ボンベ ２９・・・・・・・・・再循環ライン ３０・・・・・・・・・回収水素タンク代理人　弁理士
　　則　近　憲　佑 同　　三俣弘文

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉から放出される放射性排ガス中の酸素と水
   素を反応させるための再結合装置、前記排ガス中の水分
   を除去するための除湿器および脱湿塔、前記排ガス中の
   放射能を減衰させるための活性炭ホールドアップ塔が順
   次接続されてなる放射性気体廃棄物処理装置において、
   前記除湿器より下流側でかつ前記活性炭ホールドアップ
   塔より上流側に前記排ガス中の水素を回収するための水
   素回収装置を設けたことを特徴とする放射性気体廃棄物
   処理装置。
2. （２）前記水素回収装置はフィルタ、コンプレッサ、バ
   ッファタンクおよび水素透過器が順次接続されてなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射性気体
   廃棄物処理装置。
3. （３）前記水素透過器の下流側には流調弁を介して回収
   水素タンクが接続され、該回収水素タンクは水素回収ラ
   インを通して供給水素タンクに接続し、該供給水素タン
   クは流調弁を介して給水ラインに接続されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の放射性気体廃棄
   物処理装置。