JPH01115808A

JPH01115808A - 希ガス回収装置

Info

Publication number: JPH01115808A
Application number: JP62271737A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Kikuchi; 伸夫菊地
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-10-29
Filing date: 1987-10-29
Publication date: 1989-05-09

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）本発明はたとえば高速増殖炉（ＦＢＲ）の破損燃料検出
系に使用されている低濃度の放射性希ガスを活性炭によ
り深冷吸着して濃縮し、その成分を分析する分析装置に
好適した希ガス回収装置に関する。

（従来の技術）高速増殖炉の破損燃料位置検出装置においては希ガス回
収装置が用いられている。この希ガス回収装置はキャリ
アガスである放射性物質を含むアルゴンガス中に含まれ
る低濃度の混合希ガス（例えばキセノン、クリプトン）
−の同位体を活性炭による深冷吸着法、すなわち−１８
０℃の極低温状態の活性炭による吸着法により吸着濃縮
させた後、次の工程で加熱して希ガスを脱着し、分析装
置へ送り希ガスの成分分析を行うものである。

次に、従来の希ガス回収装置を第５図を参照して説明す
る。

同図に示すように、希ガス回収装置は大別して希ガス吸
着系Ａと液体窒素供給系Ｂと検出制御Ｃとから構成され
ている。

先シ希ガス吸着系Ａの詳細図を第６図について説明する
と、この希ガス吸着系Ａは断熱容器１内に収納された活
性炭筒２とこの活性炭筒２内に被処理ガスを所定の温度
に加熱あるいは冷却して流入させるための伝熱管３と活
性炭筒２の温度を検出する熱電対４とさらに活性炭筒２
の上方に配設されたスプレーノズル５とから構成されて
いる。

しかして、断熱容器１の上部開口は下面に断熱材６を有
する蓋７で気密に閉塞され、この蓋７には窒素ガス出口
管８．被処理ガス入口管９．出口管１０および棒状の電
気ヒータ１１が取着されている。

また、スプレーノズル５は液体窒素入口管１２に接続さ
れており、その下面には多数のノズル孔が形成されてい
る。

ところで、活性炭筒２の冷却に際しては、第５図におい
て、液体窒素供給系Ｂの電磁弁１３を開とし、液体窒素
ボンベ１４から液体窒素を導入し、スプレーノズル５か
ら噴霧して容器内を一１８０℃に冷却する。そして、−
１８０℃に到達後は５〜６時間保持するため液体窒素を
断続的に供給する。流入した液体窒素は気化し窒素ガス
として出口管８から流出する。

一方、活性炭筒２の加熱は電気ヒータ１１を電源に接続
することによるヒータ１１の発熱により行なわれる。

加熱は二段層に分けて行い、第−段階では共吸着したキ
ャリアガスのみ脱着して希ガスの脱着しない温度まで昇
温後、その温度を一定に保って共吸着キャリアガスを除
去し、その後第二段階では更に高い温度まで昇温しで濃
縮された希ガスを脱着させる。

上記の運転パターンの一例を第４図に示す。

第４図中たて軸は活性炭温度を、よこ軸は時間を示して
おり、■は希ガス、キャリアガス吸着、■はキャリアガ
ス脱着、■は再生状態である。

（発明が解決しようとする問題点）加熱時、特に第一段階に於いては共吸着ガスのみ放出し
、希ガスを放出しないため一８０℃程度の温度を維持す
る必要があり、このため加熱ヒータ１１による加熱と液
体窒素による冷却を交互に行う必要がある。

この制御は熱電対による温度信号で行なわれるが、熱電
対４を活性炭部外壁に取付けた場合、ヒータの輻射や液
体窒素の飛沫の影響を受は易いため、高精度で制御する
には熱な対を活性炭筒内に挿入する必要がある。しがし
その場合、シース型熱電対で温度を正確に測定するには
一般に熱電対の外径の２０倍以上の挿入寸法を要するた
め、活性炭筒２の大型化を防ぐため熱電対の径を細くす
る必要があり、断線等のトラブルを生じる恐れがあり、
又、取付は方法も複雑となるという欠点があった。

更に温度信号にてヒータや液体窒素供給弁Ｂの　゛制御
を行うにはトランスミッタ、アンプ、コントローラ、盤
等の計装制御機器が必要であり、希ガス回収装置のコス
トが高いものとなっていた。

本発明は上記問題点を解決し、構造が簡単で制御精度が
高く、かつ安価な希ガス回収装置を提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決するために、本発明はヒータ制御のた
めの温度検出器を用いず、断熱容器内に導入したヒータ
制御のための電気配線を活性炭筒内に配置した酸化物超
電導体をはさんで接続する。

この配線はヒータへ直接接続されるヒータ電源配線とし
てよい。

又、この液体窒素供給電磁弁の制御配線には前記ヒータ
配線の通電時回路が開、無通電時日路が閉となるリレー
を設ける。

（作　用）前記手段の作用は、酸化物超電導体の特性によるもので
、加熱時、活性炭筒内の酸化物超電導体が転移温度以上
になると、抵抗が急激に増大し、絶縁体となることによ
りヒータへの通電が停止する。同時にリレー回路により
液体窒素供給電磁弁が開き、容器内に液体窒素が供給さ
れて活性炭筒内温度を下げ、筒内温度のオーバーシュー
トを抑制する。

液体窒素による冷却で筒内温度が転移温度以下になると
酸化物超電導体の抵抗は０となり、ヒータに通電され、
同時に液体窒素の供給が止まる。

このくり返しにより活性炭筒内温度を一定に保つことが
でき、しかも特別な制御装置は必要としない。

又、酸化物超電導体は通電時発熱しないため、筒内を内
部より加熱して急激な温度上昇による制御の不安定を起
こす恐れもない。

（実施例）以下第１図から第３図を谷点して本発明に係る希ガス回
収装置の一実施例を説明する。なお、図中第５図および
第６図と同一部分には同一符号で示し、重複する部分の
説明を省略する。本発明が従来例と異なる点は第１図に
於いて、（１５）は活性炭筒■内に設けられた酸化物超
電導体であり、電気ヒータ（１１）に電流を流すヒータ
電源配線（１６）が断熱容器ω内に導入され、この酸化
物超電導体（１５）を介して電気ヒータ１１に接続され
ている。

又、前記ヒータ電源配線（１６）通電時開、無道電磁閉
となるリレー（１７）が設けられ電磁弁（１３）へ接続
されている。その他の系統構成は第５図と同様である。

第２図は希ガス回収系（Ａ）の具体的構造を示すもので
、第２図に於ける活性炭筒■内部の酸化物超電導体（１
５）の配置例を第３図（ａ）に示す。即ち、第３図（ａ
）では第１の酸化物超電導体（１５ａ）は棒状、帯状又
は線状に形成され、ガス出口側に配置されている。又、
（１８）は活性炭である。

次に作用を説明する。第４図■の状態からヒータ電源配
線（１６）に電流を流し、ヒータ（１１）に通電して加
熱すると、活性炭筒■の温度は上昇し、やがて転移温度
に達すると酸化物超導体（Ｉ５）は絶縁体に転移し、ヒ
ータ（１１）への通電が停止する。この転移温度は酸化
物超電導体（１５）の組成によって変わるため、制御に
最適のものを選定する。

ヒータ（１１）への通電断と同時にリレー（１７）の作
用で電磁弁（１３）が開となり、液体窒素がスプレーノ
ズル（ハ）より断熱容器ω内に散布され、活性炭筒■昇
温度を低下させ委ことにより、活性炭筒■内温度のオー
バーシュートが抑止される。

その後液体窒素により活性炭筒■外の温度低下に伴い、
活性炭塔■内温度も低下し、転移温度以下になると再び
ヒータ（１１）に通電され、加熱が始まる。

この繰り返しにより活性炭筒■内は第４図■に示すよう
に一定温度に保たれる。

又、ヒータ通電時、酸化物超電導体（１５）は発熱しな
いため、加熱は外部のヒータ（１１）のみによって行な
われ、約−８０℃という低温の温度保持が安定してでき
る。

第４図ｍの状態への加熱は転移温度の異なる酸化物超電
導体を用いるか、又は酸化物超電導体を介さない別回路
でヒータへ通電することによって行う。後者の場合、制
御は温度検出器によるが、第４図ｍの状態は既に濃縮の
完了した希ガスの脱着工程であるため高精度の制御は不
要であり、温度検出器は活性炭筒■の外壁取付でよく、
又制御器も温度スイッチでよい、更にこの段階では液体
窒素の制御は不要である。

上記実施例によれば、活性炭筒を大型せずに簡単な構造
で高精度の活性炭筒内温度制御ができ、しかも制御装置
を極めてｆｆ１素化できる。又、酸化物超電導体それ自
体の特性を利用しているため信頼性が高く１発熱もない
ため断線等の恐れもない。

酸化物超電導体の他の配置例を第３図（ｂ）〜（ｄ）に
示す。

第３図（ｂ）は第２の棒状酸化物超電導体（１５ｂ）を
活性炭層内に挿入したもので、活性炭層自体の温度によ
って制御できるという効果を有する。

第３図（Ｃ）は活性炭塔■内壁に第３の酸化物超電導体
（１５ｃ）をリング状にコーティングしたものであり、
筒２内の流体抵抗を減少でき、更に断面積を大きくでき
るため大きな電流を流すことができる。尚、（１９）は
電気絶縁物である。

第３図（ｄ）は第４の酸化物超電導体（１５ｄ）を直接
部容器の一部として成形したもので、第３図（Ｃ）より
更に大きな電流を流すことができる。

前記実施例ではヒータ電源配線を直接酸化物超電導体に
接続したが、例えばヒータ電源配線の途中にスイッチを
設け、このスイッチを作動させる制御配線を超電導体に
接続しても同様の作用、効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、特別な制御装置を用いず、簡単な構造
で高精度の活性炭筒内温度制御が実現でき、もって安価
で信頼性の高い希ガス回収装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る希ガス回収装置の一実施例を示す
概略系統図、第２図は第１図における希ガス吸着系を一
部線図的に拡大して示す縦断面図。第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）は
第１図に於ける液体窒素供給系の酸化物超電導体の配置
例をそれぞれ示す縦断面図、第４図は希ガス回収装置の
運転パターンの一例を示す特性図、第５図は従来の希ガ
ス回収装置を示す概略系統図、第６図は従来の希ガス回
収系を示す縦断面図である。Ａ・・・希ガス吸着系　　　Ｂ・・・液体窒素供給系Ｃ
・・・検出制御系　　　　１・・・断熱容器２・・・活
性炭筒　　　　　３・・・伝熱管４・・・熱電対　　　
　　　５・・・スプレーノズル６・・・断熱材　　　　
　　７・・・蓋８・・・窒素ガス出口管　　９・・・被
処理ガス入口管１０・・・被処理ガス出口管　１１・・
・電気ヒータ１２・・・液体窒素入口管　　１３・・・
電磁弁１４・・・液体窒素ボンベ　　１５・・・酸化物
超電導体１６・・・ヒータ電源配線　　１７・・・リレ
ー１８・・・活性炭　　　　　　１９・・・電気絶縁物
代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　第子丸　　　健第　　１　図第　　２　図Ｉ第　　４　図第　　５　図第　　６　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）希ガスを含んだ被処理ガスを流入出させる活性炭
筒が断熱容器内に収納され、前記断熱容器内には液体窒
素を容器内に供給するスプレーノズル及び加熱ヒータが
前記活性炭筒の周囲に配置された希ガス回収装置に於い
て、前記加熱ヒータの通電制御に用いられる電気配線が
容器内に導入され、前記容器内配置された酸化物超電導
体を介して接続されたことを特徴とする希ガス回収装置
。
（２）前記加熱ヒータの通電制御に用いられる配線は、
加熱ヒータ電源配線であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の希ガス回収装置。
（３）前記酸化物超電導体は活性炭筒内に配置されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の希ガス
回収装置。
（４）前記酸化物超電導体は活性炭筒容器の一部を成す
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の希ガス回
収装置。