JP6697535B1 - 放射性ガス処理装置、放射性物質処理システム及び原子炉設備 - Google Patents
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Abstract
Description
即ち、本発明の一態様に係る放射性ガス処理装置は、原子炉格納容器から排出される処理ガスを処理する放射性ガス処理装置であって、該処理ガス中に含まれる蒸気の一部を凝縮させる蒸気凝縮部と、該蒸気凝縮部で分離した前記非凝縮ガスが導入されて、該非凝縮ガスに含まれる水分を除去する除湿部と、前記除湿部を通過した前記非凝縮ガスが導入される吸着タンク、及び、該吸着タンク内に収容されて前記非凝縮ガスのうち少なくとも前記放射性希ガスを吸着可能な吸着剤を有する吸着塔と、を備え、前記吸着塔は複数設けられており、これら複数の吸着塔の前記吸着タンクを順次直列に、かつ、連通可能に接続する第一接続ラインと、該第一接続ライン上に設けられて、前段側の前記吸着タンク内から気体を引いて該気体を後段側の前記吸着タンク内に圧送可能な第一真空ポンプと、各前記吸着タンクに接続されて、前記吸着材に吸着されない前記吸着タンク内の気体を該吸着タンクの外部に排出可能な排出ラインと、をさらに備え、前記除湿部を通過した前記非凝縮ガスは、前記第一接続ラインを介して複数の各前記吸着タンクに一方通行で導入されていくことで、これら前記吸着タンクで順次濃縮されていく。
また、複数の吸着塔の吸着剤により段階的に非凝縮ガスの吸着・放出を繰り返すことで、最終的に得られる気体の放射性希ガスの濃度を大幅に高めることができる。
以下、本発明の第一実施形態に係る原子炉設備1について、図1を参照して説明する。図1に示すように、原子炉設備1は、原子炉格納容器2及び放射性物質処理システム3を備えている。
原子炉格納容器2は、原子炉、プール水が貯留されたサブレッションチェンバ及び外部からの注水を供給する注水設備等(図示省略)を収容している。
フィルタベント4は、原子炉格納容器2に接続されている。原子炉格納容器2内で多量のガスが発生した際には、フィルタベント4を介して原子炉格納容器2からガスの放出が行われる。フィルタベント4には原子炉格納容器2内で発生したガスが導入される。当該ガスには、蒸気、ヨウ素、水素、放射性微粒子、放射性希ガス及び空気等が含まれる。フィルタベント4では、当該ガスを水中で散気するとともにその後にフィルタを通過させることで、当該ガスからヨウ素及び放射性微粒子の一部を除去する。これによりフィルタベント4は、原子炉格納容器2からのガスを処理ガスとして放出する。処理ガスには、蒸気及び非凝縮ガスが含まれている。非凝縮ガスには、放射性希ガス及び空気が含まれている。放射性希ガスは、例えばXe(キセノン)やKr(クリプトン)である。
放射性ガス処理装置10は、フィルタベント4から放出される処理ガスを処理する。放射性ガス処理装置10は、蒸気凝縮部20、除湿部41、希ガス濃縮部100及び貯留タンク70を有する。
蒸気凝縮部20は、凝縮タンク21、散気装置22、散水装置23、循環ライン30、及び返送ライン35を有する。
凝縮タンク21の内部の空間には、所定の水位の水が貯留水として貯留されている。凝縮タンク21には、フィルタベント4からの処理ガスが流通する処理ガスライン11が接続されている。該処理ガスライン11の下流側の端部は、凝縮タンク21内の空間の下部に外部から侵入している。処理ガスライン11には、フィルタベント4側から凝縮タンク21側に向かってのみの流通を許容する第一逆止弁12が設けられている。
散水装置23は、凝縮タンク21内の上部に設けられている。散水装置23は、外部から供給される水を、凝縮タンク21内の空間の上部、即ち、貯留水の水面の上方から気相中に散水する。
返送ライン35上には、開閉弁36が設けられている。開閉弁36は、例えば凝縮タンク21内の水の液位に基づいて開閉制御される構成であってもよい。返送ライン35における開閉弁36の下流側には返送ポンプ37が設けられている。開閉弁36が開状態とされて返送ポンプ37が駆動されることで、凝縮タンク21内の貯留水の一部が返送ライン35を介して原子炉格納容器2内に戻される。返送ライン35上には、凝縮タンク21側から原子炉格納容器2側への流通のみを許容する。
除湿部41には、凝縮タンク21にて凝縮されなかった非凝縮ガスが、該凝縮タンク21の上端から導入される。除湿部41には、非凝縮ガス管40を介して非凝縮ガスが導入される。非凝縮ガス管40は、一端が凝縮タンク21の上部に接続されており、他端が除湿部41に接続されている。非凝縮ガス管40の中途に流路を開閉する弁が設けられていてもよい。
なお、除湿部41としては、例えば非凝縮ガスに等温度圧縮を行うことで相対湿度を上昇させて水分を凝縮させる圧縮冷却方式を用いたものであってもよい。また、除湿部41として、透過膜によって非凝縮ガスから水分のみを補足する透過膜方式を用いたものであってもよい。
希ガス濃縮部100は、除湿部41を通過した非凝縮ガス中の放射性希ガス濃度を濃縮する。希ガス濃縮部100は、吸着塔としての第一吸着塔50及び第二吸着塔60を備えている。
第一吸着塔50は、非凝縮ガスのうち主として放射性希ガスを吸着する役割を有する。第一吸着塔50は、吸着タンクとしての第一吸着タンク51及び吸着剤としての第一吸着剤52を有している。
第一吸着タンク51は、除湿部41を通過した非凝縮ガスが内部に導入される。第一吸着タンク51は、導入ライン42を介して除湿部41に接続されている。非凝縮ガスは導入ライン42を通過して第一吸着タンク51内に導入される。導入ライン42上には開閉弁43が設けられている。当該開閉弁43の開閉によって、第一吸着タンク51内への非凝縮ガスの導入・非導入が切り替えられる。
第二吸着塔60は、第一吸着塔50と同様の構成を有する。即ち、第二吸着塔60は、第一吸着タンク51同様の吸着タンクとしての第二吸着タンク61、及び、第一吸着剤52同様の吸着剤としての第二吸着剤62を有している。
第二吸着タンク61は、第一接続ライン55を介して第一吸着タンク51に直列に接続されている。第一接続ライン55は一端が第一吸着タンク51内に接続されており、他端が第二吸着タンク61内に接続されている。これにより、第一吸着タンク51の内部と第二吸着タンク61の内部とは互いに連通されている。
第一接続ライン55上における開閉弁56よりも第二吸着タンク61側には、第一真空ポンプ57が設けられている。第一接続ライン55が開状態とされている場合に第一真空ポンプ57が駆動されることで、第一吸着タンク51内の気体は第一接続ライン55に引き込まれ、第二吸着タンク61内に圧送される。
貯留タンク70は、放射性希ガスを長期にわたって貯留する役割を有する。貯留タンク70は、第二接続ライン65を介して最後段の吸着タンクである第二吸着タンク61に直列に接続されている。第二接続ライン65は一端が第二吸着タンク61内に接続されており、他端が貯留タンク70内に接続されている。これにより、第二吸着タンク61の内部と貯留タンク70の内部とは互いに連通されている。
第二接続ライン65上における開閉弁66よりも貯留タンク70側には、第二真空ポンプ67が設けられている。第二接続ライン65が開状態とされている場合に第二真空ポンプ67が駆動されることで、第二吸着タンク61内の気体は第一接続ライン55に引き込まれ、貯留タンク70内に圧送される。
以下、第一実施形態の作用効果について説明する。
原子炉格納容器2内でガスが発生し、当該原子炉格納容器2内の圧力がある程度上昇すると、当該ガスが原子炉格納容器2内からフィルタベント4に放出される。特にガスが放出される当初は、当該ガスには放射性希ガスが含まれる。フィルタベント4を通過して排出された処理ガスは、処理ガスライン11を介して蒸気凝縮部20の凝縮タンク21へと導入される。
次に本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第二実施形態は、第一実施形態の構成に加えて、検査タンク80、放射線量検出装置81(放射線センサ)及び解放ライン82を備えている点で第一実施形態と相違する。
次に本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態では他の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第三実施形態では、貯留タンク70の構成について他の実施形態と相違する。
即ち、第三実施形態では、他の実施形態の構成に加えて、希ガス吸着材90、取り出しライン91及び圧力調整弁92(圧力調整部)を有する点で他の実施形態と相違する。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば実施形態では、第一吸着塔50及び第二吸着塔60の二つの吸着塔を設けた例について説明したが、吸着塔は一つのみであってもよい。
また、三つ以上の複数の吸着塔を順次直列に接続して、これら複数の吸着塔によって多段階で放射性希ガスを濃縮していく構成であってもよい。
2 原子炉格納容器
3 放射性物質処理システム
4 フィルタベント
10 放射性ガス処理装置
11 処理ガスライン
12 第一逆止弁
20 蒸気凝縮部
21 凝縮タンク
22 散気装置
23 散水装置
30 循環ライン
31 循環ポンプ
32 冷却器
35 返送ライン
36 開閉弁
37 返送ポンプ
38 第二逆止弁
40 非凝縮ガス管
41 除湿部
42 導入ライン
43 開閉弁
50 第一吸着塔(吸着塔)
51 第一吸着タンク(吸着タンク)
52 第一吸着剤(吸着剤)
53 第一排出ライン
54 開閉弁
55 第一接続ライン
56 開閉弁
57 第一真空ポンプ
60 第二吸着塔(吸着塔)
61 第二吸着タンク(吸着タンク)
62 第二吸着剤(吸着剤)
63 第二排出ライン
64 開閉弁
65 第二接続ライン
66 開閉弁
67 第二真空ポンプ
70 貯留タンク
80 検査タンク
81 放射線量検出装置(放射線センサ)
82 解放ライン
83 開閉弁
90 希ガス吸着材
91 取り出しライン
92 圧力調整弁(圧力調整部)
100 希ガス濃縮部
Claims (8)
- 原子炉格納容器から排出される処理ガスを処理する放射性ガス処理装置であって、
該処理ガス中に含まれる蒸気の一部を凝縮させる蒸気凝縮部と、
前記蒸気凝縮部から前記処理ガス中の非凝縮ガスが導入され、該非凝縮ガスに除湿を施す除湿部と、
前記除湿部を通過した前記非凝縮ガスが導入される吸着タンク、及び、該吸着タンク内に収容されて前記非凝縮ガスのうち少なくとも前記放射性希ガスを吸着可能な吸着剤を有する吸着塔と、
を備え、
前記吸着塔は複数設けられており、
これら複数の吸着塔の前記吸着タンクを順次直列に、かつ、連通可能に接続する第一接続ラインと、
該第一接続ライン上に設けられて、前段側の前記吸着タンク内から気体を引いて該気体を後段側の前記吸着タンク内に圧送可能な第一真空ポンプと、
各前記吸着タンクに接続されて、前記吸着材に吸着されない前記吸着タンク内の気体を該吸着タンクの外部に排出可能な排出ラインと、
をさらに備え、
前記除湿部を通過した前記非凝縮ガスは、前記第一接続ラインを介して複数の各前記吸着タンクに一方通行で導入されていくことで、これら前記吸着タンクで順次濃縮されていく放射性ガス処理装置。 - 気体を貯留可能な貯留タンクと、
複数の前記吸着タンクのうち最後段の前記吸着タンクと前記貯留タンクとを連通可能に接続する第二接続ラインと、
該第二接続ライン上に設けられて、最後段の前記吸着タンク内から気体を引いて該気体を前記貯留タンクに圧送可能な第二真空ポンプと、
をさらに備える請求項1に記載の放射性ガス処理装置。 - 前記貯留タンク内に収容されて前記放射性希ガスとしてのKr及びXeを吸着可能な希ガス吸着剤と
前記貯留タンクに接続されて、該貯留タンク内の気体を該貯留タンクの外部に排出可能な取り出しラインと、
該取り出しライン上に設けられて、前記貯留タンク内の圧力を調整可能な圧力調整部と、
を備える請求項2に記載の放射性ガス処理装置。 - 前記排出ラインによって前記吸着タンクに接続された検査タンクと、
該検査タンク内の放射性量を測定可能な放射線センサと、
前記検査タンクに接続されて、該検査タンク内の気体を大気に解放可能な解放ラインと、
をさらに備える請求項1から3のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置。 - 前記除湿部は、前記非凝縮ガスを冷却することで該非凝縮ガス中の水分を凝縮させる冷凍機である請求項1から4のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置。
- 前記蒸気凝縮部は、
下部に貯留水を収容するとともに前記フィルタベントからの前記処理ガスが前記貯留水中に導入される凝縮タンクと、
前記凝縮タンクの前記貯留水の一部を前記原子炉格納容器内に戻す返送ラインと、
前記凝縮タンク内の前記貯留水の一部を、前記凝縮タンクの外部で冷却して前記凝縮タンク内の上部に戻す循環ラインと、
を有する請求項1から5のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置と、
前記フィルタベントと、
を備える放射性物質処理システム。 - 請求項7に記載の放射性物質処理システムと、
前記原子炉格納容器と、
を備える原子炉設備。
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