CN1169161C - 可燃性气体去除装置 - Google Patents

Abstract

一种可燃性气体去除装置，在检测核反应堆安全外壳内的可燃性气体浓度的变化后才开始启动，防止催化毒物导致的催化剂性能的下降，包括：使可燃性气体反应的催化剂；内装该催化剂、至少有一个开口部的框图；设在筐体的开口部的盖子，通过设置接合盖子和筐体并在高温下溶化的粘接部件和发热体，使盖子通常关闭，当周围气体温度上升时将盖子打开。

Description

可燃性气体去除装置

技术领域

本发明涉及一种去除因为某种反应产生的可燃性气体、抑制压力的上升的可燃性气体去除装置。

背景技术

作为一个较佳的例子，可燃性气体去除装置设置在原子能发电站的核反应堆安全外壳内，当发生事故时去除核反应堆安全外壳内产生的可燃性气体。以下说明这种情况下的现有技术。图31是现有的核反应堆安全外壳的简要系统剖面图。核反应堆压力容器101内装有核反应堆堆芯107，核反应堆安全外壳102将该核反应堆压力容器101装入其内，它由包围核反应堆压力容器101的上部干燥槽103、下部干燥槽104、和具有抑制槽105a的湿槽105构成，该湿槽105通过通气管106与上部干燥槽103连接。另外还设置有包围核反应堆压力容器101的生物屏蔽壁108。

当与核反应堆压力容器101连接的主蒸气管109等核反应堆一次冷却系统的配管万一破裂时，向核反应堆安全外壳102内的上部干燥槽103放出高温、高压的核反应堆一次冷却剂，上部干燥槽103内的压力、温度急剧上升。向上部干燥槽103放出的高温、高压的冷却剂与上部干燥槽103内的气体混合，通过通气管106放出到抑制槽105a的水中，并被冷却。这样从核反应堆压力容器101放出的很多热能在该抑制槽105a被吸收。

紧急用堆芯冷却系统将抑制槽中的水注入核反应堆压力容器101内，使堆芯冷却，该冷却水长期从堆芯吸收衰变热量，从破裂的配管的破裂口向干燥槽流出。因此，此时上部干燥槽103内的压力、温度总比湿槽的高。这样长期下去，在轻水反应堆型原子能发电站的反应堆内作为冷却剂的水被放射线分解，产生氢气和氧气。

而且，当燃料包覆管的温度上升时，水蒸气和燃料包覆管材料的锆之间发生反应(称为金属-水反应)，在短时间产生氢气。这样产生的氢气从破裂的配管的破裂口等向核反应堆安全外壳内放出，而且，因氢气具有非凝缩性，核反应堆安全外壳102内的压力也上升。

当对此状态不采取对策，氢气浓度上升到4vol％且氧气浓度上升到5vol％以上，即可燃性气体浓度超过可燃界限时，气体成为可燃状态。而且氢气浓度上升时可能产生过度反应。

作为这种情况的有效对策，对于以往的沸腾水型原子能发电设备，通过在压力抑制型的核反应堆安全外壳内以氮气置换，维持低的氧气浓度，即使对于因金属-水反应在短时间大量产生的氢气，也能严格防止核反应堆安全外壳内成为可燃性环境，保持应有的安全性。

另外，为了除去氢气，通过设置在核反应堆安全外壳外，具有复合器和鼓风机的可燃性气体浓度控制装置，将核反应堆安全外壳内的气体吸引至核反应堆安全外壳外，使气体升温，将氢气和氧气再化合还原为水，将剩下的气体冷却后返回核反应堆安全外壳，由此抑制可燃性气体浓度的上升。

作为一种与上述装置不同、不需要外部电源的静态控制可燃性气体浓度的方法，现在开发了一种将多个催化剂式复合器配置在核反应堆安全外壳内的方法，该催化剂式再化合装置使用氢气的氧化催化剂促进再化合反应。这样的可燃性气体去除装置的结构记载在例如特表平5-507553号公报和特开平5-188196号公报上。

图32是表示现有的催化剂式再化合装置110的概略斜视图。内装有催化剂111的筐体112具有经常开放的二个开口部113a、113b。核反应堆安全外壳内的气体从设在筐体112的下方的开口部113b被取入催化剂层。当核反应堆安全外壳内保护气的可燃性气体浓度上升时，在筐体112内通过催化剂111的作用，发生氢气和氧气的再化合反应。因反应热而被加热的气体从设在筐体112的上方的开口部113a排出。由催化剂111产生的反应热形成通过催化剂式再化合装置的自然循环流。

现在人们正关注一种催化剂型再化合装置，与现有的将核反应堆安全外壳内的气体吸引至核反应堆安全外壳外、使气体升温、将氢气和氧气再化合还原为水的可燃性气体浓度控制装置相比，具有因发生事故时不需操作而成本低，容易维修的优点。但是，装在催化剂式再化合装置内的催化剂由于在发生事故时被存在于安全外壳内的以碘为代表的催化剂有毒物质所毒化，去除可燃性气体的能力可能降低。

为了防止催化毒物造成催化剂性能的下降，人们提议了一种事先将催化剂与保护气隔离，以安全外壳内的温度上升作为触发解除催化剂的隔离，在将催化剂与气体接触前通过过滤器除去催化剂有毒物质的方法。但是，该方法中提到的过滤器适合于去除润滑粒子和悬浮粒子，但不适合于对催化剂毒效果大的气体状态的碘。

而且，当将安全外壳内的温度作为解除催化剂隔离的触发时，在发生事故初期尽管安全外壳内氧浓度很低，隔离被解除的可能性也很大，不能说解除隔离的时机最合适。

在可燃性气体浓度控制系统或可燃性气体去除装置未工作时，发生事故时安全外壳内的保护气达到可燃界限前有几十个小时的宽裕时间。换言之，即使不使可燃性气体去除装置工作，几十个小时内也达不到可燃界限，从防止催化剂的性能劣化的观点看，在这期间将催化剂与气体事先隔离的方法是一个有效的方法。但是，对于开口部经常开放的现有的催化剂式再化合装置，和因安全外壳内温度的上升使开口部开放的现有的催化剂式再化合装置，催化剂与事故发生初期存在的高浓度的催化毒物长时间接触而劣化，其结果本来希望应促进再化合反应的催化剂不能充分发挥作用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，在不需要催化剂式再化合装置的催化剂作用时，将催化剂从安全外壳内保护气隔离，防止因催化毒物造成的性能劣化，并根据安全外壳内的可燃性气体的浓度，适当地解除催化剂的隔离，长时间将安全外壳内可燃性气体浓度维持在可燃界限以下。进而提供一种价格更低的催化剂，通过预热催化剂的表面温度而提高催化剂的活性，抑制被催化毒物毒化。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种可燃性气体去除装置，其特征在于：具有催化剂再化合装置，其包括：

使可燃性气体反应的催化剂；内装有该催化剂并至少有一个开口部的筐体；

在上述筐体的开口部设置的盖子，

上述盖在第1状态下覆盖上述开口部，成为关闭状态，在第2状态下解除上述开口部的覆盖，成为打开状态，具有：

盖关闭装置，使设在上述筐体的开口部的盖子在上述第1状态下为关闭状态；

盖开放装置，具有触发功能，与上述筐体的外部附近的保护气中的可燃性气体浓度上升对应而动作，使上述盖关闭装置动作，使上述盖子成为打开状态，

上述第1状态的上述筐体的外部附近的保护气中的可燃性气体浓度设定得比上述第2状态的可燃性气体浓度低。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述盖关闭装置由粘合上述盖子和上述筐体，并在高温下融化的粘接部件构成；上述盖开放装置具有的结构为，上述盖子中至少与上述粘接部件接触的部分由氢气的氧化催化剂构成。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述盖关闭装置在与上述盖子相对的上述开口部的至少一部分上配置磁性体；上述盖开放装置具有设置在上述筐体的内壁面附近、内装有在高温时产生非凝缩性气体的非凝缩性气体产生物质收容容器，通过将与产生上述非凝缩性气体的物质的温度上升对应而产生的上述非凝缩性气体移送到上述筐体内，上述盖关闭装置动作，上述盖子被打开。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：将氢气吸留合金或氢气的氧化催化剂中的任一个配置在与上述非凝缩性气体产生物质收容容器邻接、且在上述筐体的外壁或其附近的位置。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述盖关闭装置由粘合上述盖子与上述筐体、并在高温下融化的粘接部件构成；上述盖开放装置包括：发热体，设在上述盖子的至少与上述粘接部件接触部分；可燃性气体传感器，设置在上述筐体的外部，对应于可燃性气体浓度的上升输出电流；导电装置，由连接可燃性气体传感器和发热体的导电性物质构成。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述盖关闭装置具有与上述盖子连接而设置、从上述筐体的盖子内侧支撑该盖子的盖支撑装置；上述盖开放装置包括：可燃性气体传感器，设置在上述筐体的外部、对应可燃性气体的浓度的上升输出电流；非凝缩性气体产生物质收容容器，设置在上述筐体的内部、内装有高温时产生非凝缩性气体的物质；发热体，与上非凝缩性气体产生物质收容容器接触而设置；导电装置，由连接该发热体和上述可燃性气体传感器的导电性物质构成；压力驱动装置，与上述非凝缩性气体产生物质收容容器的内压上升相对应驱动上述盖支撑装置；产生上述非凝缩性气体，驱动上述压力驱动装置，上述盖关闭装置动作，上述盖子被打开。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述盖关闭装置具有金属线，其设置在上述筐体的侧面，一端连接上述筐体侧面，另一端连接上述盖子，在通常时通过张力关闭上述盖子；上述盖开放装置具有金属线切断装置，设在上述金属线的中途，与可燃性气体浓度的上升对应将上述金属线切断。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于包括：

辅助金属线，其与上述金属线切断装置分支而设置的；和

缓冲筒，其支撑该辅助金属线的一端。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述金属线切断装置具有：设在上述金属线的预定切断位置的在高温下溶化的发热体；与该发热体相接触地设置的对应可燃性气体的浓度上升而使上述发热体升温的升温装置。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述升温装置具有导电电路，由电源及连接该电源和上述发热体的导电性物质构成；以及设在该导电电路的中途的电路开关；该电路开关具有包括内装有氢气吸留合金的氢气吸留合金收容容器，随着该氢气吸留合金的周围的氢气气体浓度的上升，上述氢气吸留合金的体积增加，成为导通状态。

一种可燃性气体去除装置，其特征在于包括：第1催化剂式再化合装置，内装有使可燃性气体反应的催化剂、具有至少有一个开口部的第1筐体；第2催化剂式再化合装置，内装有催化剂、具有至少有一个第2开口部的第2筐体，和设在该筐体的开口部的盖子，上述盖在第1状态下覆盖上述开口部，成为关闭状态，在第2状态下解除上述开口部的覆盖，成为打开状态，具有：

盖关闭装置，使设在上述第2筐体的第2开口部的盖子在上述第1状态下为关闭状态；

盖开放装置，具有触发功能，与上述第1筐体的外部附近的保护气中的可燃性气体浓度上升对应而动作，使上述盖关闭装置动作，使上述盖子成为打开状态，

上述第1状态的上述筐体的外部附近的保护气中的可燃性气体浓度设定得比上述第2状态的可燃性气体浓度低。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：具有第3催化剂式再化合装置，其在上述第2筐体内具有形状记忆合金，并具有：第3筐体，其与该第2筐体邻接、内装有上述催化剂、且有至少一个开口部；设在该筐体的开口部的盖子：和盖关闭装置，其连接上述第2筐体内的形状记忆合金，并通常使第3筐体的盖子成关闭状态。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述盖开放装置包括：非凝缩性气体产生物质收容容器，设置在上述第1筐体内，其内装有在高温时产生非凝缩性气体的物质；压力驱动装置，对应于该非凝缩性气体产生物质收容容器的内压上升，使上述盖关闭装置动作将上述第2筐体的盖子开放。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述盖关闭装置由粘合上述盖子和上述第2筐体、并在高温下融化的粘接部件构成；上述盖开放装置具有：发热体，设在上述盖子的至少与上述粘接部件接触的部分；可燃性气体传感器，设置在上述第1筐体内部，可燃性气体的浓度的上升相对应而输出电流；导电装置，由连接该可燃性气体传感器和上述发热体的导电性物质构成。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：包括收容上述可燃性气体传感器的气体传感器收容容器；和容器动作装置，与该气体传感器收容容器周围的可燃性气体的浓度上升相对应，使上述气体传感器收容容器动作。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述容器动作装置具有设在上述气体传感器收容容器的形状记忆合金。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述容器动作装置具有：连接上述气体传感器收容容器的活塞；内装该活塞的气缸；以及非凝缩性气体产生物质收容容器，与该气缸连接，内装有在高温时产生非凝缩性气体的物质。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：发热体被配置成与上述催化剂接触。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：作为上述发热体，从氧化钙、氧化钠、氧化锶、或氢气吸留合金中至少选择一个使用。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述催化剂至少由两种物质构成，包括从铂、钌、钯中选择的至少一种物质，及从银、钴、锰或铜中选择的至少一种物质或其氧化物。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：作为在上述非凝缩性气体产生物质收容容器内部配置的非凝缩性气体产生物质，从金属氢化物、碳酸氢钙、碳酸氢钠、碳酸铊(I)、碳酸铁(II)中选择至少一种使用。

一种可燃性气体去除装置，具有担载使可燃性气体反应的催化剂的载体，和内装有该载体、有至少一个开口部的筐体，其特征在于：上述载体是从氧化铝、氧化硅、铜、或青铜中选择至少一种物质构成的多孔柱状体，该柱状体的细孔直径的范围设定为1nm～1000nm，且该柱状体中设有作为空洞的气体流通的通路。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述柱状体含有从铂、钌、钯中选择的至少一种物质，以1wt％～10wt％比例作为上述催化剂。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：具有由铁或活性炭构成的催化剂载体，与构成上述催化剂的柱状体连接地设置，该催化剂载体被成型为柱状，并设有作为空洞的气体流通的通路。

记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：作为上述催化剂，使用从铂、钌、钯中选择的至少一种金属物质单体或其氧化物。

本发明提供一种可燃性气体去除装置，其特征在于具有催化剂式再化合装置包括：使可燃性气体反应的催化剂；内装有该催化剂、至少有一个开口部的筐体；有设在筐体的开口部的盖子，并具有：盖关闭装置，使设在筐体的开口部的盖子通常处于关闭状态；和盖打开装置，当筐体外部附近的保护气中的可燃性气体浓度上升时使盖关闭装置动作、使盖子为打开状态。

根据该结构，当核反应堆安全外壳内的氢气和氧气的浓度低时，催化剂式再化合装置的开口部被盖子覆盖，可以防止催化剂劣化。当氢气和氧气的浓度上升时，盖子被打开，通过催化剂式再化合装置的启动，可以使核反应堆安全外壳内的气体维持在可燃界限以下。

本发明的特征在于，盖关闭装置由将盖子和筐体粘合并在高温下溶化的粘合部件而构成。该开放装置具有的结构为盖子中至少与粘接部件接触的部分由氢气的氧化催化剂构成由此当氢气和氧气的浓度上升时设在盖子的催化剂部分发热，使粘合部件的作用减弱，因而可以容易地使盖子打开。

本发明的特征在于，盖关闭装置在与盖子相对的开口部的至少一部分配置磁性体，盖打开装置具有设置在筐体的内壁面附近、内装有在高温时产生非凝缩性气体的物质的非凝缩性气体产生物质收容容器，根据产生非凝缩性气体的物质的温度的上升，将产生的非凝缩性气体移送至筐体内，由此使盖关闭装置动作将盖子打开。

根据该结构，当产生非凝缩性气体的物质被加热时，向筐体内放出非凝缩性气体，筐体的内压上升，设在开口部的盖子被打开，催化剂启动。因此可以防止在启动前由催化毒物造成的催化剂的劣化。

此时，最好使氢气的氧化催化剂与非凝缩性气体产生物质收容容器相邻并配置在筐体的外壁或其附近位置。这样，只有当筐体外部的氢气和氧气的浓度上升时，由催化剂反应和氢气吸留反应产生的热量使非凝缩性气体产生物质温度上升，通过非凝缩性气体的放出，筐体的内压上升，设在开口部的盖子被打开，催化剂启动。因此催化剂在达到所需程度的氢气和氧气浓度时该装置才开始启动，可以防止在启动前由催化毒物造成的催化剂的劣化。

或者可以配置氢气吸留合金来代替氢气的氧化催化剂。此时将氢气吸留合金配置成通过过滤器与筐体外部空间连通。这样当筐体外部气体中的氢气浓度上升时，氢气吸留合金吸收氢气而发热。该热量使相邻的非凝缩性气体产生物质的收容容器升温，由此非凝缩性气体通过过滤器向筐体内部放出，使内压上升。

这样由于盖子被打开，催化剂启动，可以将核反应堆安全外壳内的气体维持为可燃界限以下。此时由于筐体的盖子检测筐体外部的氢气浓度的上升后被打开，可以防止内部的催化剂被催化毒物所毒化。

本发明的特征在于：上述盖关闭装置由粘合上述盖子与上述筐体、并在高温下融化的粘接部件构成；上述盖开放装置包括在上述盖子的至少与上述粘接部件接触部分设置的发热体；设置在上述筐体的外部、对应于可燃性气体浓度的上升而输出电流的可燃性气体传感器；由连接可燃性气体传感器和发热体的导电性物质构成的导电装置。

根据该结构，当核反应堆安全外壳内的可燃性气体浓度超过预定的浓度时，从可燃性气体传感器向导电装置流过电流，通过使发热体升温溶化粘接部件，打开盖子，使催化剂启动。其结果，当核反应堆安全外壳内保护气中的可燃性气体浓度未达到催化剂所需的浓度时，将催化剂与保护气隔离，可以防止催化毒物造成的劣化。

本发明的特征在于：盖关闭装置具有与上述盖子连接而设置、从上述筐体的盖子内侧支撑该盖子的盖支撑装置；盖开放装置包括：可燃性气体传感器，设置在上述筐体的外部、根据可燃性气体的浓度的上升输出电流；非凝缩性气体产生物质收容容器，设置在上述筐体的内部、内装有高温时产生非凝缩性气体的物质；发热体，与该非凝缩性气体产生物质接触而设置。导电装置，由连接该发热体和非凝缩性气体传感器的导电性物质构成；压力驱动装置，与非凝缩性气体产生物质收容容器的内压上升对应、驱动盖支撑装置，产生非凝缩性气体，压力驱动装置驱动，盖关闭装置动作，盖子被打开。

根据该结构，作为非凝缩性气体产生物质使用金属氢化物的情况下，当筐体外部的保护气的可燃性气体浓度上升至预定的第1预定浓度时，对应于来自可燃性气体传感器的输出电流，发热体升温，将金属氢化物加热，放出氢气。

从金属氢化物放出的氢气产生压力驱动压力驱动装置，使设在筐体开口部的盖子打开，催化剂启动。当筐体外部的保护气的可燃性气体浓度下降至预定的第2预定浓度时，根据相反的过程，氢气被金属氢化物吸收，设在筐体开口部的盖子被关闭。因而可以抑制催化毒物造成的内装在筐体的催化剂的劣化。

本发明的特征在于：盖关闭装置具有设置在筐体的侧面、一端连接筐体侧面另一端连接盖子、在通常通过张力关闭上述盖子的金属线；盖开发装置具有金属线切断装置，设在金属线的中途，与可燃性气体浓度的上升对应将金属线切断。

根据该结构，可以通过使金属线在预定温度被切断将盖子打开。

此时具有与金属线切断装置分支设置的辅助金属线，和支撑该辅助金属线的一端的缓冲筒。通过该缓冲筒的作用，在完全打开设在筐体的开口部的盖子之前，产生时间的延迟，由此使催化剂与筐体外的保护气接触的时间延迟，可以抑制催化毒物产生的催化剂的性能下降。

金属线切断装置具有设在上述金属线的预定切断地方的高温下溶化的发热体、和对应于接触该发热体的可燃性气体的浓度而使上述发热体升温的升温装置。例如作为该升温装置使用氢气的氧化催化剂时，伴随氢气浓度的上升产生反应热，在金属线预定切断的地方升温，发热体溶化，可以确实地切断金属线。

该升温装置的特征在于包括：导电电路，由电源、及由连接该电源和发热体的导电物质构成；和电路开关，设在该导电电路的中途，该电路开关具有具有内装有氢气吸留合金的氢气吸留合金收容容器，随着该氢气吸留合金的周围的氢气气体浓度上升，上述氢气吸留合金的体积增加，成为导通状态。这是利用了氢气吸留合金随着吸收氢气而体积膨胀，从而与可燃性气体传感器的电路连接。

这样可以抑制通常待机时气体传感器的电源的消耗，能够防止定期检查时的可燃性气体传感器的失误动作，检测出事故时的氢气浓度的上升，能够自动地与气体传感器连接。

本发明提供一种可燃性气体去除装置，其特征在于包括：第1催化剂式再化合装置，内装使可燃性气体反应的催化剂、具有至少有一个开口部的第1筐体；第2催化剂式再化合装置，内装上述催化剂、具有至少有一个第2开口部的第2筐体和设在该筐体的开口部的盖子，并配置有：盖关闭装置，设在上述第2筐体的第2开口部、通常使盖子为关闭状态；盖开放装置，当筐体的外部附近的保护气中的可燃性气体浓度上升时，使盖关闭装置动作、使盖子成为打开状态。

根据该结构，第1催化剂式再化合装置的催化剂启动后，该第1催化剂式再化合装置的筐体内产生的催化剂反应热使盖开放装置动作，经过盖开放装置的开放动作的延迟时间，第2催化剂式再化合装置的盖子被打开，催化剂开始启动。这样，即使催化毒物使第1催化剂式再化合装置的性能下降，也可以通过第2催化剂式再化合装置的启动，使核反应堆安全外壳内的保护气维持在可燃界限以下。

该催化剂式再化合装置可以不限于2台，在需要多级的催化剂启动时，在邻近催化剂式再化合装置处再进行配置。此时，通过使在各催化剂式再化合装置的筐体内被担载的各形状记忆合金的相变温度在各个筐体中不同，根据催化毒物对第1催化剂式再化合装置的影响的大小，待机中的其它的催化剂式再化合装置处于可以动作状态，从而提高可燃性气体去除装置的整体系统的可靠性。

本发明的盖开放装置具有在上述第1筐体内被担载的形状记忆合金、和连接上述盖关闭装置及上述盖开放装置的连接装置，与第1筐体内的保护气的温度相对应，形状记忆合金的形状变化，连接装置随着该变化而动作，盖关闭装置通过该动作而工作，第2筐体的盖子被打开。这样，可以使多个催化剂式再化合装置容易且确实地适时启动。

最好在上述第2筐体内具有形状记忆合金，并具有第3催化剂式再化合装置，上述第3催化剂式再化合装置具有第3筐体，其与该第2筐体邻接、内装有催化剂、有至少一个开口部；和盖封闭装置，连接设在该筐体的开口部的盖子以及上述第2筐体内的形状记忆合金，并通常使第3筐体的盖子关闭。

根据该结构，第1催化剂式再化合装置启动后，催化剂的反应热使形状记忆合金装置升温，经过升温所要的延迟时间后，第2催化剂式再化合装置的盖子被打开，催化剂反应开始，从而即使催化毒物的作用使第1催化剂式再化合装置的性能下降，第2、第3催化剂式再化合装置依次启动，可以使核反应堆安全外壳内的保护气维持在可燃界限以下。

本发明的盖开放装置包括：非凝缩性气体收容容器，设置在上述第1筐体内，其内装有在高温时产生非凝缩性气体的物质；压力驱动装置，对应于该非凝缩性气体产生物质收容容器的内压上升，使上述盖关闭装置动作，将上述第2筐体的盖子打开。

根据该结构，开口部平时开放的催化剂式再化合装置启动后，由于反应热放出非凝缩性气体，汽缸内升压，在该升压的延迟时间后第2催化剂式再化合装置的盖子被打开，催化剂反应开始。从而即使催化毒物的作用使第1催化剂式再化合装置的性能下降，由于第2催化剂式再化合装置启动，可以使核反应堆安全外壳内的保护气维持在可燃界限以下。

本发明的盖关闭装置由粘合上述盖子和上述筐体、并在高温下融化的粘接部件构成；上述盖开放装置具有：发热体，设在上述盖子的至少与上述粘接部件接触的部分；可燃性气体传感器，与设置在上述第1筐体内部的可燃性气体的浓度的上升相对应而输出电流；导电装置，由连接该可燃性气体传感器和上述发热体的导电性物质构成。

根据该结构，只有当第1催化剂式再化合装置启动后其性能下降，且核反应堆安全外壳内的保护气高于预定的可燃性气体浓度时，第2催化剂式再化合装置的筐体的盖子被打开，从而可以防止催化毒物造成第2催化剂式再化合装置内的催化剂性能下降，并可以使可燃性气体长时间维持在可燃界限以下。

该可燃性气体传感器最好设在第1筐体的内部且在催化剂层的上部。

当通过催化剂层的气体中的可燃性气体浓度低，催化剂性能正常时，可燃性气体传感器检测的可燃性气体浓度在预定浓度以下，与可燃性气体传感器连接的第2筐体的盖子通常不打开。另一方面当可燃性气体传感器的下部的催化剂性能下降，通过催化剂层的气体中的可燃性气体浓度上升达到预定浓度时，与可燃性气体传感器连接的第2筐体的盖子被打开，与催化毒物未接触的新的催化剂开始反应，可以使核反应堆安全外壳内的可燃性气体长时间维持在可燃界限以下。

本发明的特征在于包括：收容上述可燃性气体传感器的气体传感器收容容器；和容器动作装置，与该气体传感器收容容器周围的可燃性气体的浓度上升相对应，使气体传感器收容容器动作。由此，与第2催化剂式再化合装置连接的可燃性气体传感器，在第1催化剂式再化合装置完全启动后与通过催化剂层的气体接触，因此可以减少失误动作造成的隔离被提前解除。

容器动作装置具有设在气体传感器收容容器内的形状记忆合金。对于为打开气体传感器收容容器而使用形状记忆合金的装置，当在可燃性气体传感器的下侧配置的催化剂层开始反应，形状记忆合金由于升温而达到相变温度时，随着形状记忆合金的相变，容器变形，可燃性气体传感器收容容器的盖子被打开。

容器动作装置也可以具有：与气体传感器收容容器连接的活塞；内装该活塞的气缸；以及非凝缩性气体产生物质收容容器，与该气缸连接，内装有在高温时产生非凝缩性气体的物质。作为为打开气体传感器收容容器而使用非凝缩性气体产生物质的方法，当在可燃性气体传感器的下侧配置的催化剂层开始反应，形状记忆合金由于升温而达到相变温度时，产生非凝缩性气体，非凝缩性气体产生物质收容容器的内压上升，可燃性气体传感器收容容器的盖子被打开。

本发明的特征在于，将发热体配置成与上述催化剂接触。作为该发热体，较好的是从氧化钙、氧化钠、氧化锶、或氢气吸留合金中选择的至少一种使用。

当使用氧化钙或氧化钠时，与接触该发热体的气体中含有的水蒸气发生反应。因为产生了氢氧化物，催化剂层升温，催化剂被活性化。当使用氢气吸留合金时，氢气吸收反应产生的发热同样使催化剂活性化。从而可以进一步促进催化剂的再化合反应。价格便宜

本发明的催化剂其特征在于包括从铂、钌、钯中选择的至少一种物质，及从银、钴、锰或铜中选择的至少一种物质或其氧化物，至少由两种物质构成。前者在常温下也促进氢气的氧化反应，但一般很贵。后着价格便宜，但反应开始温度高。通过这些组合，可以维持催化剂高效工作，同时价格便宜。

在本发明中，作为在上述非凝缩性气体产生物质收容容器内部配置的非凝缩性气体产生物质，从金属氢化物、碳酸氢钙、碳酸氢钠、碳酸铊(I)、碳酸铁(II)中选择至少一种使用。伴随着加热，金属氢化物的氢气通过其它的上述4种物质产生二氧化碳。

本发明提供一种可燃性气体去除装置，具有担载使可燃性气体反应的催化剂的载体、和内装有该载体、有至少一个开口部的筐体，其特征在于，上述载体是从氧化铝、氧化硅、铜、或青铜中选择至少一种物质构成的多孔柱状体，该柱状体的细孔直径的范围设定为1nm～1000nm，且该柱状体中设有作为空洞的气体流通的通路。

根据该结构，能够实现用效率高且小型的装置取代以往的大规模的可燃性气体的再化合装置，实现静态除去可燃性气体。

该柱状体含有1wt～10wt％比例的从作为上述催化剂的铂、钌、钯中选择的至少一种物质。该范围是为使催化剂维持高性能的最好的比例。

本发明的特征在于具有由铁或活性炭构成的催化剂载体，该催化剂载体成型为柱状并设有气体流过的通路即空洞。通过使气体在经过催化剂体前与铁接触，气体中的氧生成氧化铁，该反应产生的热促进氢气和氧气的再化合反应。

此时构成催化剂载体的铁或活性炭的比表面较好是设定为500m²/g以上。因为这样可以进一步促进催化剂的反应。

本发明的特征在于，作为上述催化剂，使用从铂、钌、钯中选择的至少一种金属物质单体或其氧化物。这样，随着氢气浓度的上升，氧化物被还原，生成新的金属单体构成的催化剂。该新生成的催化剂使可燃性气体的去除效率提高。并且，通过还原反应时的发热，金属单体构成的催化剂的表面升温，可以提高催化剂的活性，并抑制被催化毒物的毒化。

本发明的效果在于：

根据本发明，通过检测核反应堆安全外壳内的可燃性气体浓度的变化，解除与可燃性气体去除装置的保护气的隔离，可以防止催化剂毒物造成的催化剂性能的下降，可以使安全外壳内保护气长期维持可燃界限以下。

附图说明

以下根据附图，详细说明本发明的实施例：

图1(a)是本发明的第1实施形态的可燃性气体去除装置的斜视图。(b)是(a)的盖子被打开时的斜视图。

图2(a)是本发明的第1实施形态的可燃性气体去除装置的斜视图，其盖子为被关闭状态，(b)是(a)的盖子被打开时的斜视图，(c)是(a)的盖子的扩大的剖面图。

图3(a)是本发明的第2实施形态的可燃性气体去除装置的斜视图。(b)是(a)的虚线所围部分B的扩大的剖面图。。

图4是图3所示可燃性气体去除装置的盖子被打开时的斜视图。

图5(a)本发明的第2实施形态的变形例的可燃性气体去除装置的盖子的接合状态的侧面图，(b)是(a)的盖子被打开时的斜视图。

图6是本发明的第3实施形态的可燃性气体去除装置的斜视图。

图7是图6所示的在可燃性气体去除装置的筐体内部设置的非凝缩性气体产生物质收容容器的简要剖面图。图8(a)是本发明的第4实施形态的可燃性气体去除装置的剖面图。(b)是(a)的盖子被打开时的剖面图。

图9是本发明的第4实施形态的变形例的可燃性气体去除装置的剖面图。

图10(a)是本发明的第5实施形态的可燃性气体去除装置的斜视图，(b)是(a)的盖子被打开时的斜视图，(c)是(a)的虚线所围部分C扩大了的剖面图。

图11(a)是本发明的第5实施形态的可燃性气体去除装置的可燃性气体传感器的电路图，(b)是与图(a)对应的框图。

图12(a)是说明本发明的第6实施形态的可燃性气体去除装置的斜视图，(b)是表示缺欠(a)的局部的斜视图。

图13是本发明第7实施形态的可燃性气体去除装置的一部分省略的斜视图。

图14(a)是图13所示气体传感器收容容器的斜视图。(b)是(a)的气体传感器收容容器的一部分为被打开状态的斜视图。

图15(a)是适用于本发明的第7实施形态的可燃性气体去除装置的、使用了非凝缩性气体产生物质的、气体传感器收容容器的斜视图，(b)是(a)的气体传感器收容容器的一部分为被打开状态的斜视图，(c)是(b)的从C方向看去的斜视图。

图16是本发明的第8实施形态的可燃性气体去除装置的剖面图。

图17是本发明的第8实施形态的可燃性气体去除装置的剖面图。

图18是本发明的第8实施形态的可燃性气体去除装置的剖面图。

图19是本发明的第8实施形态的可燃性气体去除装置的剖面图。

图20是本发明的第9实施形态的可燃性气体去除装置的侧面周围扩大的正面图。

图21(a)是本发明的第9实施形态的可燃性气体去除装置的可燃性气体传感器的启动开关为闭合状态的简要结构图，(b)是(a)的导通状态的简要结构图。

图22(a)是本发明的第9实施形态的变形例的可燃性气体去除装置的可燃性气体传感器的启动开关为闭合状态的简要结构图，(b)是(a)的导通状态的简要结构图。

图23(a)至(g)都为在本发明的第10实施形态的可燃性气体去除装置的筐体内配置的氢气的氧化催化剂的形态的剖面图。

图24(a)和(b)是在本发明第13实施形态的可燃性气体去除装置的筐体内配置的催化剂体的斜视图。

图25是本发明第13实施形态的催化剂体中含有的金属催化剂的重量含有比例和氢气与氧气的再化合反应的反应速度间的关系的图。

图26是本发明的第13实施形态的构成催化剂体的多孔柱状体的细孔直径和氢气与氧气的再化合反应的反应速度间的关系的图。

图27表示本发明的第13实施形态的铁和氧化钠(或氧化钙)的碘吸附效果，是氢气和氧气的再化合反应的反应速度的时间推移的图。

图28是本发明的第13实施形态的可燃性气体去除装置的活性炭构成的催化剂载体的比表面，和催化剂再化合反应的反应速度间的关系的图。

图29本发明的第13实施形态的可燃性气体去除装置的活性炭构成的催化剂载体的比表面，和载体的细孔容积间的关系的图。

图30本发明的第14实施形态的可燃性气体去除装置的催化剂载体的表面附近的扩大剖面图。

图31是现有的核反应堆安全外壳的简要系统剖面图。

图32是现有的催化剂式再化合装置的简要斜视图。

具体实施方式

第1实施形态

图1(a)和(b)是简要表示本发明的第1实施形态的核反应堆安全外壳的可燃性气体浓度控制装置的斜视图。该可燃性气体浓度控制装置是催化剂式再化合装置，其基本的结构与图32所示的现有的装置图相同，因此以下只说明本实施形态的特征的结构。

在本实施形态中，在内部有催化剂1的催化剂式再化合装置的筐体2设置开口部3a、3b，该开口部3a、3b被盖子4a、4b覆盖。在筐体2上，与盖子4a、4b的4个边中的一个边相接部分设置有粘合部5a、5b。通过它的作用使盖子4a、4b与筐体2粘合。作为粘合部5a、5b，较好的是使用例如在100～500℃的范围内溶解的以有机聚合物或焊锡(ハンダ)为代表的合金。

盖子4a、4b以与该4个边中与粘合部5a、5b相对的边(图1中分别以符号4m、4n表示为轴旋转而打开和关闭。与盖子4a、4b的粘合部5a、5b相接的部分由发热体6a、6b构成。发热体6a、6b由氢气的氧化催化剂形成，并被配置成在盖子4a、4b为关闭状态时与周围的核反应堆安全外壳的气体接触。

当安全外壳内的氢气和氧气浓度达到催化剂反应开始的浓度时，发热体6a、6b因为催化剂反应而发热，当达到粘合部5a、5b的溶化温度时，粘合部5a、5b溶化，盖子4a、4b与粘合部5a、5b被熔断。与之相应，如图1(b)所示，以盖旋转轴4m、4n为轴，盖子4a、4b通过重力旋转而被打开。这样，安全外壳内保护气从设在催化剂式再化合装置的筐体2的下方开口的开口部3a流入筐体2内，通过催化剂1接受再化合反应，从设在筐体2的上方的开口部3b流出。

根据这个结构，安全外壳内的氢气和氧浓度在达到催化剂的启动浓度前，催化剂式再化合装置的催化剂与安全外壳保护气隔离，且达到催化剂的启动浓度时催化剂才开始促进安全外壳保护气的再化合反应，因此可以防止催化毒物造成的催化剂性能的下降，最大限度发挥催化剂的效果。

在本实施形态中，与盖子4a、4b的粘合部5a、5b接触的部分作为由催化剂构成的发热体6a、6b，作为其变形例可以考虑图2(a)及图2(b)的斜视图所示的催化剂式再化合装置。在图2(a)中，将粘合部5c、5d的表面积设定成比图1中的粘合部5a、5b大，可以使在平时将盖子关闭状态、而发热时打开盖子这一组盖子的开关动作确实地进行。

此时，替换盖子4a、4b，在开口部3a、3b设置2层重叠的板的盖子4c、4d。图2(c)是从图2(a)的C方向看去盖子4d的侧面图。(盖子4c具有同样的结构。)。

即，该盖子4d(4c)是发热体6构成的板和金属板7经2层重叠成型后而形成，与安全外壳内保护气接触的面为催化剂构成的发热体6，与由催化剂构成的粘合部5d(5c)接触的面为金属板。根据该结构，通过将由催化剂构成的发热板的面积设定的比图1中的大，可以使粘合部5d(5c)的面积比图1的粘合部5b(5a)的大。

如图2(b)所示，将设在催化剂式再化合装置的气体流入口3a的盖子4d成为如图2(a)所示的金属板和催化剂的2层结构，可以考虑对于催化剂式再化合装置，在气体流出口3b设置的盖子4b与图1的气体流出口3b的盖子相同。根据该结构，通过使在气体流入口的发热量比在气体流出口的发热量大，具有促进流通催化剂式再化合装置的自然循环流的形成的效果。

第2实施形态

下面用图3和图4说明本发明的第2实施形态的核反应堆安全外壳的可燃性气体去除装置。与第1实施形态相同的结构部分用同一符号表示，并省略说明。在图3和图4中，为了提高可视性，省略了设在筐体2的内部的催化剂1。

在本实施形态中，与图32的现有技术的催化剂式再化合装置相邻，至少设置一个上述第1实施形态的具有盖子的催化剂式再化合装置，使多个催化剂式再化合装置相邻配置。

图3(a)是本实施形态的可燃性气体去除装置通常运转时的状态的斜视图。在这里，3台催化剂式再化合装置相邻而配置。配置在最右的第1催化剂式再化合装置12a，其是在筐体112内装有催化剂，所述筐体112具有无盖子且总是开放的开口部103a、103b。筐体112的结构与图32所示的以前的情况相同。在第1催化剂式再化合装置12a的催化剂层(未图示)的旁边设置相互不接触的由形状记忆合金构成的2个棒体9a、9b。

与各形状记忆合金棒体9a、9b连接，设置担持轴8a、8b，将该棒在筐体内担持，该担持轴8a、8b例如由金属线等轴体构成。担持轴8a在筐体112的侧面被粘附装置10a粘附。并且担持轴8b在筐体112的上面被粘附装置10b粘附。作为粘附装置10a、10b，最好使用例如以柔软性好的耐热性橡胶或耐热性硅为原料的密封材料。担持轴8a、8b通过该粘附装置10a、10b向筐体112的外部伸出。

与第1催化剂式再化合装置12a相接，设置第2催化剂式再化合装置12b。该第2催化剂式再化合装置12b在筐体2a由盖子4a、4b盖住开口部3a、3b，该开口部3a、3b设在与第1催化剂式再化合装置的开口部103a、103b相同的位置。盖子4a、4b通过作为装卸装置设置的扣构件扣构件(フツク)11a、11b与筐体2a接合在一起。

扣构件扣构件11a、11b由压铁和滚轮构成，在两个滚轮中间使压铁在变形的同时滑动，它一般是用于家具的门的开闭，此时，压铁固定在盖子4a、4b，在与开口部3a、3b的盖子4a、4b的接合部设有滚轮。

图3(b)是将图3(a)所示虚线部分B扩大后所表示的剖面图，表示盖子4c和筐体2c通过扣构件扣构件11c结合的状态。其它的扣构件扣构件11a、11b、11d也为相同的结构，以下说明扣构件扣构件11a的具体构造。

通过固定在盖子4a的压铁13A、和在筐体2a的开口部3a附近设置的滚轮13的卡合，盖子4a和筐体2a接合，盖住开口部3a。另一方面，担持轴8a伸出到第1催化剂式再化合装置12a的筐体112的外部，该担持轴8a被配置在接近扣构件扣构件11a的压铁13A的前端。同样，盖子4b也通过扣构件扣构件11b的压铁和滚轮的卡合而盖住开口部3b，该担持轴8b被配置在接近扣构件扣构件11b的压铁的前端。

在第2催化剂式再化合装置12b的筐体2a内，也设有形状记忆合金棒体9c、9d、和与之相连、在筐体2a内将棒体担持的担持轴8c、8d。这些担持轴8c、8d分别在筐体2a的侧面或上面被粘附装置10c、10d所粘附，并伸出筐体2a的外部。

与第2催化剂式再化合装置12b邻接，配置第3催化剂式再化合装置12c筐体2b的开口部被盖子4c、4d盖住。第3催化剂式再化合装置12c的盖子4c、4d通过扣构件扣构件11c、11d的压铁和滚轮的卡合而分别盖住开口部，形状记忆合金的担持轴8c、8d被分别配置在接近扣构件扣构件11d的压铁的前端。

下面说明本实施形态的作用。核反应堆在进行平常的运转时，本实施形态的可燃性气体处理装置为待机状态，但当超过设计标准的情况发生，核反应堆安全外壳内的可燃性气体浓度上升时，具有在平时开放的开口部103a、103b的第1催化剂式再化合装置12a首先启动，通过装在筐体112的内部的催化剂(未图示)，被导入筐体112内的安全外壳的保护气中的氢气和氧气开始再化合反应。图中的虚线箭头表示此时的安全外壳的保护气的流向。

这里，通过再化合反应，第1催化剂式再化合装置12a的筐体112内的温度上升，当达到构成棒体9a、9b的形状记忆合金的相变温度时，形状记忆合金棒体9a、9b分别向轴方向伸长，使担持轴8a、8b的位置分别向第2催化剂式再化合装置12b的扣构件11a、11b侧位移。其结果，各扣构件11a、11b的压铁13Aa、13Ab脱开，盖子4a、4b被打开，安全外壳的保护气通过开口部3a、3b向第2催化剂式再化合装置12b的筐体2a内流动。图4表示此时的斜视图。

这里，在具体设定构成棒体9a、9b的形状记忆合金的相变温度时，要考虑在发生情况时预计出现的催化毒物造成催化剂式再化合装置的性能下降。即，通过在考虑催化剂层为上层的情况下设定构成棒体9a、9b的形状记忆合金的相变温度，即使第1催化剂式再化合装置112的催化剂劣化而丧失催化剂的性能，通过第2催化剂式再化合装置2a的启动，可以进行其后的可燃性气体的处理。

进而，通过第2催化剂式再化合装置的筐体2a内的温度上升，形状记忆合金棒体9c、9d分别沿轴方向伸长，担持轴8c、8d也随之动作，第3催化剂式再化合装置12c的盖子4c、4d被打开，第3催化剂式再化合装置12c启动。

在本实施形态中，3台的催化剂式再化合装置邻接而设置，但台数不限定于此，一般地，将有多个相变温度的形状记忆合金棒体在各筐体内担持的催化剂式再化合装置多个设置，例如，对于第3催化剂式再化合装置12c，在其筐体内部被担持的形状记忆合金棒体其相变温度被设定为不同的温度，在第4催化剂式再化合装置筐体内部被担持的其形状记忆合金棒体相变温度不同、…，根据催化毒物对第1催化剂式再化合装置12a的影响的大小，使待机的催化剂式再化合装置处于可以工作的状态，能够由此提高装置整体的可靠性。

图5是本实施形态的变形例，表示可燃性气体去除装置的第2催化剂式再化合装置2b的盖子的接合结构的侧面图。图5(a)表示盖子4b关闭、(b)表示盖子4b打开时的情况。

本实施形态的变形例中，作为将盖子4(4a等)和筐体2(2a等)接合的装置，在盖子4和筐体2的接合部分，取代由上述压铁和滚轮构成的扣构件，形成下述结构：在盖子4设置突出部14，担持轴8(8a等)支持盖子的突出部14，使平时盖子4不打开。该担持轴8作为盖子4的制动器而作用。通过催化剂产生的反应热，形状记忆合金棒体9(9a等)产生变形，作为制动器的担持轴8位移，从盖子的突出部14的位置偏离(图5(b)的状态)，由此使盖子在自身重量下被打开。根据该结构，可以用更简单的结构得到与扣构件相同的作用。

第3实施形态

图6是表示本发明的第3实施形态的核反应堆安全外壳的可燃性气体去除装置的概略剖面图。本实施形态是在图3和图4所示的上述第2实施形态中，在筐体内设置收容非凝缩性气体产生物质的容器，来取代由形状记忆合金构成的棒体。

即，取代图3所示第2实施形态的形状记忆合金棒体9a、9b，在催化剂式再化合装置12a的筐体112内，配置将非凝缩性气体产生物质装在内的非凝缩性气体产生物质收容容器15a、和与之连接的气缸16a、16b。在各气缸16a、16b内分别设有活塞19a、19b。

另外，将活塞19a、19b及气缸16a、16b与筐体112内的担持轴8a、8b连接。其中，担持轴8a、8b在筐体外的伸出位置、粘附装置10a、10b及扣构件11a、11b的配置，与上述第2实施形态相同。

图7是将图6所示非凝缩性气体产生物质收容容器15及气缸16a、16b的细节放大的剖面图。图中的数字17表示非凝缩性气体产生物质。

在非凝缩性气体产生物质的收容容器15的内部充填有非凝缩性气体产生物质17的粉体，收容容器15的上部及下部分别与气缸16a、16b连接。为了防止非凝缩性气体产生物质17的粉体直接混入气缸16a、16b内，气缸16a、16b和收容容器15的接合部分别安装过滤器18a、18b。在各气缸16a、16b内设置有活塞19a、19b，该活塞与由例如金属线构成的担持轴8a、8b连接。

在第1催化剂式再化合装置12a中，当催化剂导致的再化合反应开始时，反应热使非凝缩性气体产生物质17变热，收容容器15内产生非凝缩性气体。产生的非凝缩性气使收容容器15的内压上升，由此使气缸16a、16b的内压也上升，活塞19a、19b被推出。因而担持轴8a、8b位移，该担持轴8a、8b的前端使扣构件11a、11b脱开，由此在第2催化剂式再化合装置12b的侧方上部及底部设置的关闭状态的盖子4a、4b被打开，其中，第2催化剂式再化合装置12与第1催化剂式再化合装置12a邻接而配置。

利用非凝缩性气体产生物质对活塞的作用，可以与第2催化剂式再化合装置12b邻接设置第3、第4的催化剂式再化合装置。

作为本实施形态的非凝缩性气体产生物质17，较好是使用作为放出氢气的物质的金属氢化物、或作为放出二氧化碳的物质的碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸铊(I)、碳酸铁(II)。作为放出氢气的金属氢化物的种类，较好是氢气分解温度和氢气分解压比较高的Mg类、MgNi类、MgCu类、MgZn类、MgNiCu类、MgNiFe类、MgCa类、CaMgNi类、CeMg12类、ZrMn2类、TiCo_xFe_yZr_z类、TiFe_xNi_yV_z类、TiCoNi类、TiVCo类、ZrMn类、Pd类、TiCo类的金属或它们的合金。

根据该结构，第1催化剂式再化合装置12a以外的催化剂式再化合装置12b，…不会与事故初期产生的高浓度的催化毒物的环境接触，可以抑制催化剂性能的下降。

第4实施形态

图8(a)及(b)是本发明的第4实施形态的可燃性气体去除装置的概略剖面图。本实施形态在以下方面：在催化剂式再化合装置的开口部3a、3b设置盖子4a、4b；盖子4a、4b分别通过盖旋转轴4m、4n旋转并被打开等方面与上述第1实施形态相同。在图中，在催化剂式再化合装置的筐体20内配置的由氢气的氧化催化剂构成的催化剂层用符号1a表示。图8(a)表示盖子4a、4b为关闭的状态，图8(b)表示打开的状态。

在本实施形态中，盖子4b的至少一部分为金属制，与设置在筐体20的一侧的盖子4b相接的位置配置磁铁21。通常盖子4b的金属部分与磁铁21相接，盖子4b保持关闭状态。盖子4b和设在筐体20的底面的盖子4a，在筐体20的外侧由金属线22系住，二个盖子4a、4b联动而开放。即，通过金属线22与盖子4b相连的盖子4a通常被金属线22向上方牵拉，而与筐体紧密接合，成为关闭状态。

另一方面，如图8(b)所示，当盖子4b打开时，与之联动的金属线22的牵伸使盖子4a也打开。而且，实现将二个盖子4a、4b联动打开的结构不限定于金属线，只要是将二个盖子4a、4b连接的装置即可。

在本实施形态中，在催化剂式再化合装置的筐体20的侧方配置非凝缩性气体产生物质17。作为该非凝缩性气体产生物质17，只要是因加热放出非凝缩性气体的化合物即可，较好的是采用上述第3实施形态中的化合物中的任一种。在该筐体20的侧面，与非凝缩性气体产生物质17邻接且与安全外壳的保护气直接接触的位置，设置由氢气的氧化催化剂构成的催化剂层1b。非凝缩性气体产生物质17通过过滤器18a、18b与筐体20的内部空间相连通。

当核反应堆安全外壳内的可燃性气体的浓度上升时，设在筐体侧面的催化剂1b开始反应，此时产生的反应热使非凝缩性气体产生物质变热。由非凝缩性气体产生物质17放出的非凝缩性气体通过过滤器18a、18b充满催化剂式再化合装置的筐体20内部，当筐体20的内压上升超过阈值时，盖子4a、4b被打开。此时盖子4a和盖子4b通过金属线联动而打开。

根据该结构，在核反应堆安全外壳内的可燃性气体浓度很低的状态下，通过将催化剂与保护气隔离，可以防止催化毒物造成的催化剂的性能的下降，并通过检测安全外壳内的可燃性气体浓度的上升，打开催化剂式再化合装置的盖子，从而将安全外壳内气体维持可燃界限以下。

作为本实施形态的变形例，有使用被兼作为收容容器的过滤器24覆盖的氢气吸留合金23来取代催化剂1b的方法。此时的可燃性气体去除装置的剖面图如图9所示。

在图9中，氢气吸留合金23通过过滤器24与安全外壳内气体接触，当安全外壳内的氢气浓度上升时，氢气吸留合金23吸收氢气产生热量。通过该热量非凝缩性气体产生物质17被加热，产生非凝缩性气体，催化剂式再化合装置的筐体20的内压上升，从而打开盖子4a、4b。根据该结构，可以得到与上述相同的效果。

第5实施形态

图10(a)和(b)是本发明的第5实施形态的可燃性气体去除装置的概略剖面图。图10(c)是(a)的虚线所围部分C的扩大的侧面图。

在本实施形态中，通过设置在盖子4a、4b上的与筐体25的接触面接触的粘合部5a、5b，将设在筐体25的二个开口部的盖子4a、4b在平时维持关闭状态。作为构成粘合部5a、5b的原料，最好是在100～500℃范围溶化的有机聚合物或焊锡。另外，发热体6a、6b与筐体25的粘合部5a、5b的接触部相接。其它的主要部分与上述第1实施形态几乎相同。

本实施形态的一个特征是，该发热体6a、6b分别通过导电体构成的导线26a、26b，与设在筐体25的可燃性气体传感器27连接。作为可燃性气体传感器27，最好采用以往使用的氢气传感器或氧气传感器。这些可燃性气体传感器27是根据其周围保护气所气体中的氢气或氧气的浓度，以与浓度成比例的电流通电的。对于氧气传感器，最好是使用LaF₃的室温动作型的界限电流型传感器。以下用以氧气传感器为代表的可燃性气体传感器27为例，说明本实施形态的作用，使用氢气传感器时也可以进行同样的说明。

当核反应堆安全外壳内的氧气浓度上升时，从可燃性气体传感器27通过导线26a、26b以与氧气浓度成比例的电流通电，发热体6a、6b的表面温度由于该电流而上升。当氧气浓度超过预定的阈值时，发热体6a、6b的表面温度达到粘合部5a、5b的溶化点，粘合部5a、5b溶化，盖子4a、4b被打开。

因而，核反应堆安全外壳内的保护气的可燃性气体浓度上升至某种程度，需要可燃性气体去除装置的动作时，才开始使筐体的盖子呈打开状态，因此在可燃性气体浓度低时，可以将催化剂与保护气隔离，防止因为催化毒物造成催化剂性能的下降。

在本实施形态中，当从可燃性气体传感器27输出的电流小时，形成图11所示的电路，为溶化粘合部5a、5b供给充分的电力。图11(a)是表示可燃性气体传感器27和发热体6a、6b(以图中符号6表示)的关系的电路图，图11(b)是对应于(a)的框图。

这样，将可燃性气体传感器27与开关元件28连接，设置可燃性气体传感器27的电源30及开关元件28用的电源29。在图11(a)中，作为这些电源29、30的较佳例，使用电池作为可燃性气体传感器27的电源30，使用电容器作为开关元件用的电源29，但电源29、30不特别限定于此。

在本实施形态中，如果能够支撑盖子4a、4b的重量，粘合部5a、5b也可以使用熔丝(ヒユ一ズ〕。此时，不经过发热体6a、6b直接向熔丝通以电流，当氧气浓度超过预定的阈值时，设定电路内流过熔断熔丝所需的电力。这样，与使用有机聚合物或焊锡等高温下溶化的物质粘合部5a、5b具有同样的作用和效果。

第6实施形态

本发明的第6实施形态作为上述第5实施形态的一个变形例，构成可燃性气体浓度去除装置的多个催化剂式再化合装置具有分阶段解除隔离的结构。作为这种情况的一个例子，图12(a)表示二个催化剂式再化合装置邻接设置的可燃性气体去除装置的斜视图。

有框体25a的第1催化剂式再化合装置，具有图10所示的结构。即，可燃性气体传感器27a与筐体25a邻接而配置，通过导线26a、26b与盖子4a、4b的粘合部5a、5b连接。具有筐体25b的第2催化剂式再化合装置与该第1催化剂式再化合装置连接而配置。

为了便于说明，图12(b)是(a)中第1催化剂式再化合装置的筐体25a的正面及取下盖子4a、4b的状态的斜视图。与第1催化剂式再化合装置同样，将可燃性气体传感器27b通过导线26c、26d与第2催化剂式再化合装置的盖子4c、4d的粘合部5c、5d连接。该可燃性气体传感器27b设置在第1催化剂式再化合装置的筐体25a内。

根据该结构，当核反应堆安全外壳保护气中的可燃性气体浓度上升，盖子4a、4b为打开状态，当第1催化剂式再化合装置启动时，通过第1催化剂式再化合装置的催化剂层(未图示)气体中的可燃性气体浓度上升。当该可燃性气体浓度超过预定的阈值时，通过来自设在筐体25a中的可燃性气体传感器27b的通电，即通过与第1催化剂式再化合装置同样的机构，第2催化剂式再化合装置的盖子4c、4d被打开。

在本实施形态中，在第1催化剂式再化合装置的盖子4a、4b被打开后，为了防止因从气体出口的开口部3b向筐体25a内逆流流入少量的逆流气体中的可燃性气体，使可燃性气体传感器27b动作，并使第2催化剂式再化合装置的盖子4c、4d持续开放，实施以下的任何的手段，可以有效发挥作用。

(A)在催化剂式再化合装置平时工作时，选择粘合部5a、5b的原料，使得与气体吸入口处的开口部3a的盖子4a粘合的粘合部5a使用的物质的溶化点，比与气体排出口处的开口部3b的盖子4b粘合的粘合部5b的使用的物质的溶化点要低。

(B)调整各粘合部5a、5b的原料的重量，使得在催化剂式再化合装置平时动作时，与气体吸入口处的开口部3a的盖子4a粘合的粘合部5a的溶化所需时间，比与气体排出口处的开口部3b的盖子4b粘合的粘合部5b的溶化所需时间要短。

(C)调整与各粘合部5a、5b相接的发热体6a、6b的发热量，使得在催化剂式再化合装置平时动作时，与气体吸入口处的开口部3a的盖子4a粘合的粘合部5a的溶化所需时间，比与气体排出口处的开口部3b的盖子4b粘合的粘合部5b的溶化所需时间要短。

(D)作为一种将气体排出口处的开口部3b的盖子打开的结构，具有后述的缓冲筒(在图20中以符号55表示)的结构，使得在催化剂式再化合装置平时动作时，气体吸入口处的开口部3a的盖子4a，比气体排出口处的开口部3b的盖子4b早打开。具体来说，通过缓冲器用金属线将盖子4b和筐体25a连在一起。虽然当粘合部5a、5b溶化，盖子4a、4b被打开时，在溶化后盖子4a马上成为打开状态，但由于引入了缓冲器，盖子4b的旋转速度受到很大制约，因此缓慢地成为打开状态，要全部打开需要一定的时间。

(E)在第1催化剂式再化合装置的筐体25a内的催化剂(图中未示出)工作，形成自然循环流以前，将筐体25a内的可燃性气体浓度传感器27b与在筐体25a内流通的保护气隔离而配置。

根据以上说明的(A)至(E)的任一种方法，首先打开盖子4a，核反应堆安全外壳内保护气的一部分被取入筐体25a内，因为经过一定时间后盖子4b打开，通过筐体25a内的气体形成一定方向，可以严格防止相对盖子4b从开口部3b向筐体25a内流入，即防止逆流现象。

在图12中，说明了二个催化剂式再化合装置邻接而配置的情况，同样可以根据需要增加第3、第4…催化剂式再化合装置的个数，形成更多级的启动催化剂的结构。

第7实施形态

本发明的第7实施形态具有上述第6实施形态中(E)的结构。即，在筐体25a内流通的气体形成自然循环流以前，为了将在上述第6实施形态中第1催化剂式再化合装置的筐体25a内设置的可燃性气体传感器27b与筐体25a内的气体隔离，设置了收容可燃性气体传感器27b的气体传感器收容容器。图13是表示本实施形态的可燃性气体去除装置的斜视图。

但是，为了说明的方便，省略了筐体25a、盖子4a、4b、及气体传感器收容容器31的一部分的表示。图14(a)是图13的气体传感器收容容器31的斜视图，图14(b)是该气体传感器收容容器31一部分打开时的斜视图，除了设置了该收容容器这一点外，与上述第6实施形态的结构相同。

气体传感器收容容器31通常是密闭状态，但当第1催化剂式再化合装置启动进行催化剂反应时，被反应热加热而为打开状态。图14是使用形状记忆合金的气体传感器收容容器31的例子。气体传感器31由上部收容盒32和下部收容盒33构成。在图中，作为一个例子，上部收容盒呈盖状，固定在筐体25a的内壁，设在下方的下部收容盒33呈以上部收容盒为盖的容器形状。其中图中以斜线表示的上部收容盒32由形状记忆合金形成。

在室温条件下，气体传感器收容容器31的上部收容盒32和下部收容盒33紧密镶合，可燃性气体传感器27b与第1催化剂式再化合装置的筐体25a内的保护气完全隔离。但是，当保护气中的可燃性气体浓度上升时，筐体25a内的未图示的催化剂产生的反应热将气体传感器收容容器31加热。当构成上部收容盒32的形状记忆合金达到相变温度时，上部收容盒32的体积减少，产生与下部收容盒33间的空隙，镶合状态被解除，如图14(b)所示，下部收容盒33向下方移动。这样内壁的可燃性气体传感器27b才开始与在第1催化剂式再化合装置的筐体25a内流通的气体接触。

该气体传感器收容容器利用了形状记忆合金的性质，也可以利用使用了第3实施形态中的非凝缩性气体产生物质的气体传感器收容容器。图15(a)是该气体传感器收容容器35的斜视图，图15(b)是表示该气体传感器收容容器35为打开状态的斜视图，图15(c)是(b)中从C方向看气体传感器收容容器35的正面图。图15(a)和(b)的点画线34表示筐体25a的侧面水平线。

气体传感器收容容器35在其下方开口，且在其下方，收容有非凝缩性气体产生物质17的非凝缩性气体产生物质收容容器15被固定配置在筐体25a的内壁。可燃性气体传感器27固定在筐体25a的内壁，通常位于气体传感器收容容器35内，与筐体25a内的保护气隔离。

在非凝缩性气体产生物质收容容器15的上方，通过连接部37a、37b设置内部具有活塞19a、19b的气缸16a、16b。活塞19a、19b的前端固定在气体传感器收容容器35的上面35A。

通过第1催化剂式再化合装置的筐体25a内的催化剂反应，该非凝缩性气体产生物质收容容器15被加热，非凝缩性气体产生物质17产生非凝缩性气体。随之，与非凝缩性气体产生物质收容容器15连接的气缸16a、16b的内压上升，活塞19a、19b被向上方驱动。通过活塞19a、19b将气体传感器收容容器35向上推，如图15(b)或(c)所示，可燃性气体传感器27开始与第1催化剂式再化合装置的筐体25a内流通的气体接触。图中的符号36a、36b表示设置在筐体25a的侧面、将一度被向上推的气体传感器收容容器35的位置固定的制动器。该制动器36a、36b使得气体传感器收容容器29一旦被打开，将不再关闭，由此，即使第1催化剂式再化合装置的功能失去，也不会对第2催化剂式再化合装置的启动产生障碍。

根据该结构，在第1催化剂式再化合装置充分发挥性能的期间，第2催化剂式再化合装置内的催化剂与核反应堆安全外壳内的保护气隔离，防止由于催化毒物导致催化剂性能下降。当第1催化剂式再化合装置的功能下降，安全外壳内的可燃性气体浓度达到预定的阈值时，设在第2催化剂式再化合装置的开口部的工作4c、4d被打开，开始催化剂反应。这样，通过对应于可燃性气体浓度的上升和催化剂的劣化而多级地启动催化剂式再化合装置，可以继续稳定地除去可燃性气体，即使在存在催化毒物的情况下，也能长时间地使安全外壳内的保护气保持可燃界限以下。

第8实施形态

本发明的第8实施形态是关于同时使用可燃性气体传感器和非凝缩性气体产生物质的可燃性气体浓度减少装置。图16是本实施形态的第1实施例的可燃性气体去除装置的剖面图。

在本实施例中，在可燃性气体去除装置的筐体39的外侧侧面设有可燃性气体传感器27，在筐体39的内侧侧面的内部设有收容非凝缩性气体产生物质17的非凝缩性气体产生物质收容容器15。在非凝缩性气体产生物质收容容器15的表面配置发热体6，该发热体6通过由导电体构成的导线26a、26b与筐体39外部的可燃性气体传感器27连在一起。

非凝缩性气体产生物质收容容器15通过连接部37与气缸16连接，气缸16内的活塞19通过接头38m与支撑棒38a连接。支撑棒38a通过接头38n与一端固定在盖子4b的支撑棒38b连接。

当核反应堆安全外壳内的可燃性气体浓度上升时，从可燃性气体传感器27向发热体6流出与可燃性气体浓度成比例的电流。当发热体6使非凝缩性气体产生物质收容容器15加热时，非凝缩性气体产生物质17放出非凝缩性气体，气缸16内的压力上升。由此驱动活塞19，支撑棒35a被推向盖子4b侧。支撑棒35a、35b通过接头38m、38n如图中虚线所示被推出，沿图中虚线方向打开盖子4b。

当仅仅从可燃性气体传感器27输出的电流不能使非凝缩性气体产生物质17充分加热时，使用图11所示的电路。当可燃性气体浓度达到预定的阈值时，也可形成用于将非凝缩性气体产生物质加热的连接电源和发热体6的电路。

此时，作为非凝缩性气体产生物质，使用因加热而产生氢气的金属氢化物，而作为可燃性气体传感器使用氢气传感器时，当核反应堆安全外壳内的氧气浓度很低使催化剂反应停止时，金属氢化物的温度由于放冷而降低，放出的氢气再次被金属氢化物吸收。其结果，与上述过程相反，活塞动作将盖子4b关闭。

根据该结构，仅当核反应堆安全外壳内的可燃性气体浓度高时将催化剂与含有可燃性气体的保护气接触，可以极大的减少与催化毒物的不必要的接触时间，能够抑制因催化毒物造成的催化剂性能的下降。

以上说明了作为本实施形态的第1实施例的图16的结构，可以将该结构用于各种形态的可燃性气体浓度去除装置。图17、18，图19分别是本实施形态的第2实施例，第3实施例、第4实施例的可燃性气体去除装置的剖面图。以下仅对各实施例的主要差异进行说明。

在图17的第2实施例中，设定盖子4(4a或4b的任一个)位于筐体40的上面(或者下面)。此时将活塞19和气缸16配置成与盖子垂直，盖子4被活塞19直接推向上(或推向下)。

在图18的第3实施例中，设定像门一样开关的盖子4a-1、4a-2在筐体42的下面。气缸16和活塞19都被配置成与盖子4a-1、4a-2垂直，活塞19的前端通过接头411与支撑棒41a、41b连接。各盖子4a-1、4a-2分别可通过以符号4n-1、4n-2表示的盖旋转轴而开关，分别通过接头41n、41m与支撑棒41a、41b连接。通过活塞19的作用，这些支撑棒41a、41b及盖子4a-1、4a-2沿图中虚线箭头的方向动作，盖子4a-1、4a-2如图中虚线所示像门一样被打开。

在图19的第4实施例中，设定像屏风一样开关的盖子4a-1、4a-2位于筐体45的下面。气缸16及活塞19都被配置成与盖子4a-1、4a-2垂直，活塞19的前端通过接头441与支撑棒44a连接。盖子4a-1通过旋转轴4n-1而旋转，盖子4a-2通过盖旋转轴4n-2与盖子4a-1连接，并通过接头44m与支撑轴44a连接。通过活塞19的作用，这些盖子4a-1、4a-2沿图中虚线箭头的方向动作，如图中虚线所示像屏风一样被打开。

根据这些结构，可以得到与本实施形态的上述第1实施例相同的效果。

在图16至图19所示的各剖面图中，将上下或左右颠倒，或进行90℃的旋转，都可考虑作为本实施形态的一个实施例。另外，各支撑棒只要是支撑盖子的部件，可以不限定棒状。

第9实施形态

本实施形态是关于一种可燃性气体去除装置，利用金属线的发热特性，通过在高温时切断金属线，可以使催化剂式再化合装置的盖子为打开状态。图20表示本实施形态的可燃性气体去除装置的筐体56的侧面周边的放大的正面图。

下面说明本实施形态的可燃性气体去除装置的盖子的开放结构。在盖子上装有接线片(ラグ)46，接线片的一部分上设有圆柱状的配件49。另一方面，筐体56上设有接线片47a和47b。其中，安装在盖子4上的接线片46和与之相对的接线片47a通过弹簧50c连接。

接线片47b上固定着金属线48b，金属线48b中夹的弹簧50b连接。该金属线48b的另一端通过金属线切断装置54与金属线48c连接。而金属线48c通过调节金属线长度的调节器52及弹簧50a与金属线48a连接。该金属线48a的另一端安装有具有“コ”字形状的配件51，该配件51与固定在接线片46的配件49接合。

在金属线48a、48b、48c中间设置二个弹簧50a、50b，是为了调节张力，使金属线48a、48b、48c不成为松弛状态。通过在接线片46和接线片47a之间设置连接二者的弹簧50c，当金属线48b和金属线48c在金属线切断装置54的设置位置被切断时，金属线48a失去张力，其结果为有张力作用在金属线48d上。

位于金属线切断装置54和调节器52间的金属线48c，在分叉点53分为二股，在与金属线切断装置54未连接侧的金属线48d处于一定的松弛状态，与设置在筐体2的外侧侧面的缓冲筒55连接。

为了在高温时由金属线切断装置54切断金属线48b和48c，金属线切断装置可由以下的任一种装置所构成。

(a)在金属线48b、48c的预定切断的地方形成低熔点有机聚合物或焊锡，并配置氢气的氧化催化剂与之相接。

这样，通过核反应堆安全外壳内保护气的氢气和氧气的浓度上升，设置在金属线预定切断的地方的催化剂的反应，由此时产生的反应热将预定切断的地方溶化并切断。

(b)在金属线48b、48c的预定切断的地方形成低熔点有机聚合物或焊锡，并配置发热体与之相接，作为连接发热体和电源的电路，具有例如图11所示的的结构。该电路设有开关元件，并设有控制该开关元件的切换的可燃性气体传感器。

这样，当核反应堆安全外壳内保护气的氢气和氧气的浓度上升时，与该气体浓度成比例的电流从传感器输出，当该电流超过预定的阈值时，连接发热体和电源的电路的开关作用，向发热体供给电力，溶化并切断金属线预定切断的地方。

(c)在金属线48b、48c的预定切断的地方形成低熔点有机聚合物或焊锡，并配置内装有氢气吸留合金的容器与之相接。该内装有氢气吸留合金的容器内的气体通过过滤器与核反应堆安全外壳内保护气连通。

这样，当核反应堆安全外壳内的保护气中的氢气浓度上升时，氢气吸留合金吸收氢气而发热。利用该发热将金属线预定切断的地方溶化并切断。

根据由(a)(b)(c)的任一种而构成的金属线切断装置54，当核反应堆安全外壳内保护气的可燃性气体浓度达到规定值时，通过发热在金属线切断装置48的地方切断金属线48b和48c。通过该切断，连接接线片46和47a的弹簧56动作，在打开盖子4的方向(如图中虚线箭头所示)产生作用力。由此，金属线48d上产生张力作用，通过成为完全张紧状态的金属线48d，缓冲筒55内的未图示的活塞承受金属线48d的方向(如图中虚线箭头所示)的负载。

但是，由于缓冲筒55的活塞设有细孔，活塞的位移取决于通过该细孔的空气或流体的通过体积。因此活塞的动作一般很缓慢，当活塞达到规定的位移时金属线48d的张力为零。

这样，当缓冲筒55的活塞达到规定的位移以前，在缓慢移动期间，配件51通过金属线48d的张力与接线片46的配件49接合，配件51的接合部分被配件49推压。当最终金属线48d失去张力时，该二个配件49、51的接合状态被解除，配件49从配件51脱落。其结果，盖子4因其自身重量而被打开。

通过调整缓冲筒55及其活塞和在活塞上形成的细孔的设计，可以增加或减少活塞的每单位时间的移动量，因此可以任意设定金属线48b、48c切断后至盖子4被打开为止的时间。

根据具有该结构的本实施形态，当核反应堆安全外壳可燃性气体浓度超过预定浓度时，可以使催化剂再化合装置的盖子被打开的时间延迟，可以在该延迟的时间段使催化剂与催化毒物接触的时刻延迟。

当本实施形态用于本发明的第5实施形态时，对于如图12所示的可燃性气体去除装置的第2催化剂再化合装置，通过使用将排出口即开口部的盖子4d打开的装置，可以防止第1催化剂式再化合装置的盖子4a、4b开放时，因核反应堆安全外壳内保护气的逆流导致第2催化剂式再化合装置的盖子4d被误打开。

第10实施形态

在上述各实施形态，特别是作为可燃性气体传感器使用氧气传感器的情况下，当由于核反应堆的定期检查而需要提高氧气浓度比通常高时，有可能产生催化剂式再化合装置的盖子被误打开。本发明的第10实施形态是关于在进行这些定期检查时防止盖子被误打开的结构。

图21(a)及(b)是在本实施形态中核反应堆安全外壳的可燃性气体去除装置的可燃性气体传感器的启动开关的概略结构图。构成可燃性气体传感器27的电路至少有一个地方故意使其断线。在图中，该断线部分的端子用符号59a、59b表示，符号58表示气体传感器电路中未断线的部分。

靠近气体传感器电路58的端子59a、59b处，设置收容有氢气吸留合金23的兼作为过滤器的氢气吸留合金收容容器57。该收容容器57的与端子59a、59b相对的面由导电性薄膜60形成，该导电性薄膜60可因氢气吸留合金收容容器57内压而变形。

如图21(a)所示，在通常时即周围的气体的氢气浓度低时，导电性薄膜60靠近端子59a、59b但不接触。但是保护气中的氢气浓度上升时，如图21(b)所示，氢气吸留合金23吸收保护气中的氢气，伴随着其体积的膨胀，导电性薄膜60被向外侧推出，端子59a、59b与导电性薄膜60相接。由此可燃性气体传感器27的电路完全连接。可燃性气体传感器27启动。

另外，即使保护气中的氢气浓度下降，氢气吸留合金23的体积减少，由于一度变形了的导电薄膜60维持其形状不变，可燃性气体传感器27的电路不会再断线。

根据该结构，可以防止在定期检查时因氧气浓度上升造成的催化剂式再化合装置的盖子的误打开，并能降低待机中的可燃性气体传感器的电力消耗。

本实施形态的变形例如图22(a)及(b)所示，与由导电薄膜60形成的面相对的氢气吸留合金收容容器24的面由导电体61形成，该导电体61与可燃性气体传感器27的电路的一端59b连接。另一方面，靠近导电性薄膜60设置可燃性气体传感器27的电路的另一端59a，而如图22(a)所示，设定气体传感器电路58与导电性薄膜60在平时不相接。这里氢气吸留合金23的粒子采用被导电性物质包覆的物体。此时作为包覆的物质最好使用铜。

当保护气中的氢气浓度上升，氢气吸留合金23的体积膨胀时，导电性薄膜60和气体电路58的一端59a接触。这样，通过使电流流过氢气吸留合金23的包覆物质，重新形成可燃性气体传感器27的电路。该电路当氢气浓度减少，氢气吸留合金23的体积减少时自动切断。

这样，在这种情况下，只当核反应堆安全外壳内的氢气浓度上升时，可燃性气体传感器的开关工作，可以防止定期检查中可燃性气体去除装置的催化剂式再化合装置的盖子被误打开。

第11实施形态

本发明的第11实施形态是关于在上述各实施形态中在可燃性气体去除装置的筐体内配置的氢气的氧化催化剂的形态。催化剂被构成为容易操作的盒体形状。图23是表示该催化剂盒体形态的的剖面示意图。

作为催化剂盒体，有将催化剂成型为小球状、将催化剂充填进专用的盒体，和将催化剂在盒体上涂敷二种情况。在本实施形态中将发热体与催化剂接近而配置。当催化剂成形为小球状时，发热体也成形为小球状53，充填进专用的盒体中。在图中黑色圆圈表示催化剂球62，白色圆圈表示发热体球63。

将催化剂球62充填进盒体形成催化剂球盒体64，将发热体球63充填在盒体中形成发热体球盒体65，该催化剂球盒体64将发热体球65夹在中间而配置，此时的剖面图如图23(a)所示。或者如图23(b)所示，发热体球盒体65配置成将催化剂球盒体64夹在中间，或者如图23(c)所示，将催化剂球62和发热体球63混合充填至一个盒体内也可。

作为小球状物质和片状共用的方法如图23(d)所示，可以用催化剂球盒体64将发热体片66夹在中间而配置，其中该发热体片66是将发热体成形为片状或板状而构成，或者如图23(e)所示，用发热体球63充填盒体构成发热体球盒体65，它将催化剂片67夹在中间而配置，该催化剂片67是将催化剂成形为板状或者片状。

如图23(f)及(g)所示，也可以将发热体成形为片状而构成的发热体片66和催化剂片67配置成相互贴合，另外也有未图示的将催化剂和发热体混合形成催化-发热体混合片的方法，或将催化剂和发热体的混合物成形为球状，作为催化剂-发热体混合球充填进盒体的方法。

作为此时的发热体最好是氧化钙或氢气吸留合金，当发热体是氧化钙时，因为氧化钙具有吸湿性，通过使用本发明的第1至第10实施形态的任一项，在平时未使用可燃性气体去除装置时，最好将氧化钙与核反应堆安全外壳内的保护气隔离。

当可燃性去除装置的筐体的盖子被打开，并且核反应堆安全外壳内保护气流入筐体内时，由于保护气中含有的水蒸气和氧化钙产生的发热反应，而产生氢氧化钙。

该发热反应将催化剂层加热，使催化剂活性化。而且，作为催化毒物的碘在Pt催化剂上与氢气在300℃以上发生反应，成为HI，通过有选择地吸附碘，可以防止催化剂被碘的毒化，即防止催化剂活性的劣化。

当催化剂表面存在水滴时，催化剂的活性显著下降，但是通过使用氧化钙，可以防止催化剂表面升温以前水滴粘附到催化剂表面。

当催化剂表面温度上升到580℃时，从氢氧化钙放出水分子，重新变为氧化钙。该反应为与上述化学反应式所示的反应逆向的吸热反应，因此可以严格的防止催化剂温度异常上升超过发火点。

这些反应中的氧化钙及氢氧化钙都是二氧化碳的吸收材料，具有防止二氧化碳造成的抑制槽中水的PH值下降的作用，能够防止作为催化毒物的碘从抑制槽再挥发。

当使用氧化钠代替氧化钙时，能起到与上述同样的作用和效果。

另一方面，在使用氢气吸留合金作为发热体时，当核反应堆安全外壳内氢气浓度上升时，氢气吸留合金在氢气吸收反应时的发热将催化剂加热。通过催化剂温度的上升可以抑制催化剂被碘的毒化。

第12实施形态

本发明的第12实施形态是将上述第1至第11实施形态中使用的使可燃性气体反应的催化剂由至少二种催化剂物质构成，其中至少一种是在常温下使氢气进行氧化反应的物质。作为在常温下使氢气进行氧化反应的催化剂，最好是铂和钯。

与使该氢气在常温下进行氧化反应的物质不同，从作为催化剂比较便宜的物资：CO₃O₄，Ag₂O，MnO₂，CuO等的氧化物催化剂或Ag催化剂中至少选择一种使用。这些便宜的催化剂物质在常温下不反应，为使反应开始需要预热。因此首先使用在常温下使反应进行的铂或钯使反应开始，该催化剂反应热使氧化物催化剂或银催化剂加热使反应开始。

这样，通过将虽然是价格低、但反应开始温度高的催化剂，与以及在常温下使氢气进行氧化反应的催化剂进行组合，可以不降低催化剂效果，实现低成本化。

另外，因为上述低价格的催化剂中有耐水蒸气弱的物质，因此有使去除了水蒸气的气体在筐体内的催化剂层流通的方法，该除去了水蒸气的气体是从核反应堆安全外壳内的除热系统排出的；或者有将除湿剂在筐体内或外部附近设置，在水蒸气中保护催化剂的方法。通过实施这些方法，可以防止催化剂性能的劣化。在使用除湿剂的情况下，最好是第11实施形态中说明的氧化钙。另外将第11实施形态中的方法中使用的氧化钙与本实施形态中使用的二种以上的催化剂组合使用的方法也有效。

第13实施形态

本发明的第13实施形态是关于担载催化剂的载体的形状，该催化剂设置在上述各实施形态中可燃性气体去除装置的筐体内部。图24(a)和(b)都是本实施形态的可燃性气体去除装置的催化剂体的斜视图。

在图24(a)中所示的担载催化剂的载体70由将催化剂成形柱状、其内部由含有细孔的多孔柱状体68构成，在其中设置由柱状的空洞形成的内部有保护气流通的空洞状的气体通路69，这样的形状被称为蜂窝形状。

作为催化剂载体70使用的催化剂，最好使用AL₂O₃或SiO₂，另外也可使用上述的12实施形态中叙述的物质中的任一种，最好将其在上述实施形态的可燃性气体去除装置的筐体内配置成直立的柱状体。

如第12实施形态中所述，催化剂载体最好担载作为催化剂金属体的铂，钌，或钯中的至少一种。图25表示该催化剂载体70及从其中含有的铂钌钯中选择至少一种金属的含有比例，以及其反应速度。这里反应速度是与氢气的氧化反应相关。

根据该图可知，作为催化剂载体最好是使用AL₂O₃或SiO₂，同时此时的金属含有率为1～10wt％时，反应速度在80％以上催化剂可以最大限度地发挥效果。反之金属含有率在1wt％以下或10wt％以上时，催化剂的活性下降。

图26是表示将图24(a)所示的多孔柱状体69多个配置形成的催化剂体70的细孔直径和反应速度关系的图。该图是表示使用AL₂O₃或SiO₂作为催化剂的母体材料的多孔柱状体69。这样可知当多孔柱状体69中的细孔的直径超过1000nm时，催化剂的性能显著下降。因此，根据图26，最好将细孔的直径设定在1～1000nm的范围。

也可以考虑作为催化剂载体使用铜或黄铜来代替AL₂O₃或SiO₂。根据图25，与作为催化剂载体使用AL₂O₃或SiO₂情况相比，虽然某些催化剂的性能几乎相等或稍差，但还是具有比较高的催化剂性能。另一方面，作为构成该载体的金属，当使用不锈钢和Pb、Ni时，催化剂的活性极度下降。

在本实施形态中，如图24(b)所示，可以使用具有下述结构的催化剂体71，即由铁成形为柱状构成的催化剂载体72，与具有由催化剂形成的具有柱状的通路69的多孔柱状体68连接，从而形成催化剂体71。在铁制的催化剂载体72内与在多孔柱状体68内设置的气体流通的空洞状气体通路69连接，形成通路。

催化剂载体72担载由催化剂构成的多孔孔柱状体68，通常位于多孔柱状体68的下侧。这是为了将铁配置在流过气体通路69的气体流路的上流侧。此时铁制的催化剂载体最好与后述的活性炭构成的催化剂载体的情况同样，使比表面在500m²/g以上。

由此，作为核反应堆安全外壳内保护气的含有氧气的气体在通路69内流过时，经过最初时形成催化剂载体72的铁的氧化作用，被引导向催化剂。铁经过氧化成为氧化铁，该反应是发热反应，将位于催化剂载体72的上方的催化剂加热，能够促进氢气和氧气的再结合反应。

该催化剂71在催化剂内含有粒子状氧化钙。该氧化钙粒子73如上述第11实施形态所述具有选择地吸附碘、防止碘造成的催化剂被毒化的功能。作为该粒子也可以使用氧化钠。

构成催化剂载体72的铁通过有效地吸附通路69内流过的碘，具有阻止碘吸附造成的催化剂性能的劣化。图27是表示铁的碘吸附效果的图。由该图可知，当碘被注入后，经过铁制的催化剂载体72的氢气和氧气的再结合反应的反应速度长期向高推移。通过共用铁和氧化钠(或氧化钙)，可以维持反应速度更高。

作为催化剂载体72，也可考虑用活性炭代替铁。活性炭也吸附碘，作为保护催化剂的碘吸附剂而有效地发挥作用。图28是表示构成催化剂载体72的活性炭的比表面和催化剂的再结合反应的反应速度的关系的图。

比表面在500m²/g以上时，再结合的反应速度在75％以上。通过预先设定比表面的适当的值，可以使催化剂载体的碘的吸附维持好的效果，因而可以不降低催化剂的活性，维持催化剂的性能良好。另外最好使比表面为540m²/g以上，以使再化合的反应速度在80％以上。

图29是表示由活性炭构成的催化剂载体的比表面和载体的细孔容积的关系的图。由此可知，为使比表面在540m²/g以上，细孔容积可以为0.23ml/g。

第14实施形态

本发明的第14实施形态是关于设置在上述各实施形态的可燃性气体去除装置的筐体内部的催化剂及担载该催化剂的载体的形状。图30是本实施形态的可燃性气体去除装置的催化剂载体表面附近的扩大剖面图。

催化剂载体74的表面分散担载由金属单体组成的催化剂体75、和构成该催化剂体75的催化剂金属的氧化物76。作为构成催化剂75的催化剂金属单体，较好是使用铂或钯。作为与之分别对应的氧化物76，较好是Pt₃O₄或PdO。

根据该结构，当可燃性气体最初产生时，由催化剂体75进行再化合反应，然后氧化物76由保护气中的氢气还原化合反应，成为铂或钯的单体即催化剂体75。这样，即使从开始被担载的催化体75因毒化而性能下降，通过氧化物76被还原，在催化剂载体74的表面形成新的活性部位，可以因此缓和可燃性气体去除装置因毒化造成的催化剂性能的下降。而且还原反应还消耗产生的过剩的氢气，能够抑制氢气浓度的急速上升。由于该还原反应为发热反应，因此可以将催化剂层升温使催化剂活性化。

另外，作为催化毒物的碘在铂催化剂上与氢气在300℃以上反应成为Hi，可以防止碘造成的催化剂的毒化。

以上各实施形态中说明的可燃性气体去除装置均为考虑了核反应堆配管破裂的情况，以在核反应堆安全外壳内设置为前提进行了说明，但其应用不限定于此，可以适用所有预想将产生可燃性气体的场所。

Claims (26)

1.一种可燃性气体去除装置，其特征在于：具有催化剂再化合装置，其包括：

使可燃性气体反应的催化剂；内装有该催化剂并至少有一个开口部的筐体；

在上述筐体的开口部设置的盖子，

上述盖在第1状态下覆盖上述开口部，成为关闭状态，在第2状态下解除上述开口部的覆盖，成为打开状态，具有：

盖关闭装置，使设在上述筐体的开口部的盖子在上述第1状态下为关闭状态；

盖开放装置，具有触发功能，与上述筐体的外部附近的保护气中的可燃性气体浓度上升对应而动作，使上述盖关闭装置动作，使上述盖子成为打开状态，

上述第1状态的上述筐体的外部附近的保护气中的可燃性气体浓度设定得比上述第2状态的可燃性气体浓度低。

2.根据权利要求1记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：

上述盖关闭装置由粘合上述盖子和上述筐体，并在高温下融化的粘接部件构成；

上述盖开放装置具有的结构为，上述盖子中至少与上述粘接部件接触的部分由氢气的氧化催化剂构成。

3.根据权利要求1记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：

上述盖关闭装置在与上述盖子相对的上述开口部的至少一部分上配置磁性体；

上述盖开放装置具有设置在上述筐体的内壁面附近、内装有在高温时产生非凝缩性气体的非凝缩性气体产生物质收容容器，通过将与产生上述非凝缩性气体的物质的温度上升对应而产生的上述非凝缩性气体移送到上述筐体内，上述盖关闭装置动作，上述盖子被打开。

4.根据权利要求3记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：将氢气吸留合金或氢气的氧化催化剂中的任一个配置在与上述非凝缩性气体产生物质收容容器邻接、且在上述筐体的外壁或其附近的位置。

5.根据权利要求1记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述盖关闭装置由粘合上述盖子与上述筐体、并在高温下融化的粘接部件构成；上述盖开放装置包括：发热体，设在上述盖子的至少与上述粘接部件接触部分；可燃性气体传感器，设置在上述筐体的外部，对应于可燃性气体浓度的上升输出电流；导电装置，由连接可燃性气体传感器和发热体的导电性物质构成。

6.根据权利要求1记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：

上述盖关闭装置具有与上述盖子连接而设置、从上述筐体的盖子内侧支撑该盖子的盖支撑装置；

上述盖开放装置包括：可燃性气体传感器，设置在上述筐体的外部、对应可燃性气体的浓度的上升输出电流；

非凝缩性气体产生物质收容容器，设置在上述筐体的内部、内装有高温时产生非凝缩性气体的物质；发热体，与上述非凝缩性气体产生物质收容容器接触而设置；导电装置，由连接该发热体和上述可燃性气体传感器的导电性物质构成；压力驱动装置，与上述非凝缩性气体产生物质收容容器的内压上升相对应驱动上述盖支撑装置；产生上述非凝缩性气体，驱动上述压力驱动装置，上述盖关闭装置动作，上述盖子被打开。

7.根据权利要求1记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述盖关闭装置具有金属线，其设置在上述筐体的侧面，一端连接上述筐体侧面，另一端连接上述盖子，在通常时通过张力关闭上述盖子；上述盖开放装置具有金属线切断装置，设在上述金属线的中途，与可燃性气体浓度的上升对应将上述金属线切断。

8.根据权利要求7记载的可燃性气体去除装置，其特征在于包括：

辅助金属线，其与上述金属线切断装置分支而设置的；和

缓冲筒，其支撑该辅助金属线的一端。

9.根据权利要求7记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述金属线切断装置具有：设在上述金属线的预定切断位置的在高温下溶化的发热体；与该发热体相接触地设置的对应可燃性气体的浓度上升而使上述发热体升温的升温装置。

10.根据权利要求9记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述升温装置具有导电电路，由电源及连接该电源和上述发热体的导电性物质构成；以及设在该导电电路的中途的电路开关；该电路开关具有包括内装有氢气吸留合金的氢气吸留合金收容容器，随着该氢气吸留合金的周围的氢气气体浓度的上升，上述氢气吸留合金的体积增加，成为导通状态。

11.一种可燃性气体去除装置，其特征在于包括：第1催化剂式再化合装置，内装有使可燃性气体反应的催化剂、具有至少有一个开口部的第1筐体；第2催化剂式再化合装置，内装有催化剂、具有至少有一个第2开口部的第2筐体，和设在该筐体的开口部的盖子，上述盖在第1状态下覆盖上述开口部，成为关闭状态，在第2状态下解除上述开口部的覆盖，成为打开状态，具有：

盖关闭装置，使设在上述第2筐体的第2开口部的盖子在上述第1状态下为关闭状态；

盖开放装置，具有触发功能，与上述第1筐体的外部附近的保护气中的可燃性气体浓度上升对应而动作，使上述盖关闭装置动作，使上述盖子成为打开状态，

上述第1状态的上述筐体的外部附近的保护气中的可燃性气体浓度设定得比上述第2状态的可燃性气体浓度低。

12.根据权利要求11记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述盖开放装置具有在上述第1筐体内被担持的形状记忆合金、和连接上述盖关闭装置及上述盖开放装置的连接装置，与上述第1筐体的保护气的温度相对应，上述形状记忆合金的形状变化，上述连接装置随着该变化而动作，上述盖关闭装置通过该动作而动作，上述第2筐体的盖子开放。

13.根据权利要求12记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：具有第3催化剂式再化合装置，其在上述第2筐体内具有形状记忆合金，并具有：第3筐体，其与该第2筐体邻接、内装有上述催化剂、且有至少一个开口部；设在该筐体的开口部的盖子：和盖关闭装置，其连接上述第2筐体内的形状记忆合金，并通常使第3筐体的盖子成关闭状态。

14.根据权利要求11记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述盖开放装置包括：非凝缩性气体产生物质收容容器，设置在上述第1筐体内，其内装有在高温时产生非凝缩性气体的物质；压力驱动装置，对应于该非凝缩性气体产生物质收容容器的内压上升，使上述盖关闭装置动作将上述第2筐体的盖子开放。

15.根据权利要求11记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述盖关闭装置由粘合上述盖子和上述第2筐体、并在高温下融化的粘接部件构成；上述盖开放装置具有：发热体，设在上述盖子的至少与上述粘接部件接触的部分；可燃性气体传感器，设置在上述第1筐体内部，可燃性气体的浓度的上升相对应而输出电流；导电装置，由连接该可燃性气体传感器和上述发热体的导电性物质构成。

16.根据权利要求5或6或15中任一项记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：包括收容上述可燃性气体传感器的气体传感器收容容器；和容器打开装置，与该气体传感器收容容器周围的可燃性气体的浓度上升相对应，使上述气体传感器收容容器打开。

17.根据权利要求16记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述容器打开装置具有设在上述气体传感器收容容器的形状记忆合金。

18.根据权利要求16记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述容器打开装置具有：连接上述气体传感器收容容器的活塞；内装该活塞的气缸；以及非凝缩性气体产生物质收容容器，与该气缸连接，内装有在高温时产生非凝缩性气体的物质。

19.根据权利要求5或权利要求15记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：发热体被配置成与上述催化剂接触。

20.根据权利要求19记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：作为上述发热体，从氧化钙、氧化钠、氧化锶、或氢气吸留合金中至少选择一个使用。

21.根据权利要求1或权利要求11记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述催化剂至少由两种物质构成，包括从铂、钌、钯中选择的至少一种物质，及从银、钴、锰或铜中选择的至少一种物质或其氧化物。

22.根据权利要求3或6或14中的任一项记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：作为在上述非凝缩性气体产生物质收容容器内部配置的非凝缩性气体产生物质，从金属氢化物、碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸铊、碳酸铁中选择至少一种使用。

23.根据权利要求1或11所述的可燃性气体去除装置，其特征在于：具有担载使可燃性气体反应的催化剂的载体，和内装有该载体、有至少一个开口部的筐体，上述载体是从氧化铝、氧化硅、铜、或青铜中选择至少一种物质构成的多孔柱状体，该柱状体的细孔直径的范围设定为1nm～1000nm，且该柱状体中设有作为空洞的气体流通的通路。

24.根据权利要求23记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：上述柱状体含有从铂、钌、钯中选择的至少一种物质，以1重量％～10重量％比例作为上述催化剂。

25.根据权利要求23记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：具有由铁或活性炭构成的催化剂载体，与构成上述催化剂的柱状体连接地设置，该催化剂载体被成型为柱状，并设有作为空洞的气体流通的通路。

26.根据权利要求1或11记载的可燃性气体去除装置，其特征在于：作为上述催化剂，使用从铂、钌、钯中选择的至少一种金属物质单体或其氧化物。

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