JP2000098085A - 原子力発電用排ガス処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フロン冷凍機を使用しなくても排ガス中の湿分
を連続的に効率よく除去し、メンテナンス性をよくし、
希ガスホールドアップ塔の活性炭量増加とその大型化を
抑制する排ガス処理装置及び処理方法を比較的安価に提
供する。 【解決手段】原子力発電用排ガス処理装置は、タービン
主復水器１内に滞留する放射性気体廃棄物を排ガスとし
て抽出する空気抽出器２、その排ガスを処理する側に順
次、排ガス予熱器３、再結合器４、復水器５、除湿装置
６、希ガスホールドアップ塔７、排ガス抽出器８、及び
排気塔９を備える。このうち、除湿装置６は、排ガス中
の水蒸気を選択的に透過するガス分離膜１０と、このガ
ス分離膜１０の排ガスを処理する側に形成された一次側
流路１１と、ガス分離膜１０の水蒸気を透過する側に形
成された二次側流路１２とを備える。一次側流路１１の
入口側を復水器５の下流側に、一次側流路１１の出口側
を希ガスホールドアップ塔７の上流側に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、原子力発電プラ
ント等で発生した放射性気体廃棄物をガスタービン主復
水器から排ガスとして処理する原子力発電用排ガス処理
装置及び処理方法にかかり、特に復水器からの排ガス中
の湿分を除去して希ガスホールドアップ塔に送る除湿装
置及びその排ガス流路系の工夫に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子力発電所には、冷却材中に
溶け込んだ放射性気体廃棄物、例えば原子炉の炉心通過
時の中性子照射により冷却材から分解生成する水素ガス
と酸素ガス、その反応時に併せて生成する ³Ｈ、¹⁶Ｎ、
¹⁹Ｏ等、及び燃料捧に生じたピンホール等から漏洩して
くるＫｒやＸｅ等の放射性希ガスを排ガスとして処理す
る排ガス処理装置が搭載されている。

【０００３】この排ガス処理装置は、主にタービン系の
ガスタービン主復水器内に非凝縮性ガスとして滞留する
放射性気体廃棄物を排ガスとして抽出し、その放射能を
減衰させた後に大気中に放出することにより、放射性気
体廃棄物の滞留によるタービン主復水器の性能劣化を防
止したり、所内及び周辺の健全性を維持したりする。こ
の排ガス処理装置の一例を図７に示す。

【０００４】図７に示す排ガス処理装置によれば、ま
ず、タービン主復水器１０１内に滞留する非凝縮性の放
射性気体廃棄物が蒸気式空気抽出器１０２により排ガス
として抽出される。この排ガスは、そこに含まれる酸素
ガスと水素ガスとが効率よく再結合する温度となるまで
排ガス予熱器１０３にて予熱され、その後で再結合器１
０４にてその両ガスの再結合が行われて水蒸気となり、
減容処理される。

【０００５】このような再結合反応により例えば約４０
０℃以上になった排ガスは、その下流側の復水器１０５
にて例えば５０℃程度まで冷却され、その水蒸気が除去
される。このとき、空気抽出器１０２の排ガス抽出処理
で使用された水蒸気も復水器１０５の外部冷却水により
併せて凝縮され、その殆どの部分が復水となって排ガス
中から分離され、タービン主復水器１０１に戻される。

【０００６】そこで、復水器１０５にて水分が分離除去
された排ガスは、除湿冷却器（「排ガス予冷器」とも言
う）１０６に導かれ、例えば１０℃程度まで冷却されて
一次除湿され、そこから２系統に分かれて配置される脱
湿塔入口弁１１２ａ、１１２ｂを介して脱湿塔（「排ガ
ス乾燥機」とも言う）１０７ａ、１０７ｂにて更に湿分
が除去され、その脱湿度塔１０７ａ、１０７ｂ内のフロ
ン冷媒を用いた冷凍法に基づく専用冷凍機１０８ａ、１
０８ｂにより例えば約−２０℃まで冷却される。

【０００７】このとき、通常運転時には一方の系統によ
り処理運転（除湿運転）が行われると共に、他方の系統
により脱湿塔内に除湿で着霜した霜の除湿運転が行われ
る。この脱湿塔で除湿処理された排ガスは、活性炭式希
ガスホールドアップ塔１０９にて排ガス中に残った放射
性ガス（主体はＸｅ、Ｋｒ等の希ガス）を活性炭に吸着
させて長時間のホールドアップ後、排ガス抽出器１１０
を介して排気筒１１１から大気中に放出される。

【０００８】上記の排ガス処理装置は、脱湿塔を使用し
た場合の一例であるが、この脱湿塔を採用していない場
合の従来例も知られている。

【０００９】この脱湿塔を用いない場合の排ガス処理装
置では、活性炭式希ガスホールドアップ塔を設置してあ
る部屋の室温を専用の空調設備により２５±５℃程度に
調整することによって、その塔室に導かれる排ガスを、
除湿冷却器出口で温度約１０℃、相対湿度約１００％か
ら相対湿度４０％程度となるように制御する。この場合
には、上述の脱湿塔を使用した場合より排ガスの湿分は
増加しているため、その湿分増加による塔内の活性炭の
吸着性能の低下を抑制する対策として、活性炭量を上述
の脱湿塔を用いた場合よりも約２０％増量した装置も知
られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例の脱湿塔を用いた排ガス処理装置では、脱湿塔
付属の専用冷凍機をフロン冷凍法に基づく構成としてあ
るため、フロン使用に伴う環境への影響等の問題があっ
た。

【００１１】この脱湿塔では、排ガス中の湿分除去方法
として冷凍機を用いた直接冷凍方式を採用しているた
め、負荷制御範囲が０〜１０００Ｋｃａｌ／ｈと大き
く、冷演機の所内調整試験に多大な時間を要するという
問題もあった。

【００１２】この冷凍機は、従来の原子力発電プラント
の場合では定期点検毎にメンテナンスに約１ケ月を要
し、ランニングコストが高く、また圧縮機や膨張弁等を
含む動的機器であるため、継続的長期運転における信頼
性の面での課題もあった。

【００１３】また、上述のように脱湿塔を採用していな
いシステムも知られているが、この場合では活性炭量を
脱湿塔を用いた場合よりも約２０％増量させる必要があ
るため、その増量分とこれに伴う装置大型化分とで活性
炭式希ガスホールドアップ塔専用の空調設備のコストも
比較的高価なものになる。

【００１４】この発明は、このような従来の問題を考慮
してなされたもので、フロン冷凍機を使用しなくても排
ガス中の湿分を連続的に効率よく除去し、動的機器から
静的機器化を図ってメンテナンス性をよくし、希ガスホ
ールドアップ塔の活性炭量増加とその大型化を抑制する
排ガス処理装置及び処理方法を経済的に比較的安価に提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため、原子力発電プラント等から発生した放射
性気体廃棄物を処理する排ガス処理装置において、少な
くともタービン主復水器と、タービン主復水器から排ガ
スを抽出する空気抽出器と、排ガスを加熱する予熱器
と、排ガス中の水素ガス皇を可燃限界以下にすると共に
減容処理を行うために水素ガスと酸素ガスを再結合させ
る再結合器と、排ガス中の蒸気を除去する復水器と、排
ガス中の湿分を除去するために内部に水蒸気を選択的に
透過するガス分離膜を内蔵する膜式除湿装置と、除湿装
置入口流量を計測する除湿装置入口流量計と、この流量
計にて計測した値を所定値に調節する除湿装置入口流量
調節弁と、放射能の減衰を行う希ガスホールドアップ塔
と、排ガスを大気へ放出するための排気筒とを備えた構
成に着目した。

【００１６】上記の排ガス処理装置では、除湿装置入口
流量計と除湿装置入口流量主調節弁の代わりに、除湿装
置入口圧力を計測する除湿装置入口圧力計と、除湿装置
入口圧力計にて計測した値を所定値に調節する除湿装置
入口圧力調節弁を設置することもできる。

【００１７】上記の排ガス処理装置では、膜式除湿装置
の処理ガス側（「一次側」）出口と希ガスホールドアッ
プ塔を接続する主配管から分岐してタービン主復水器か
らその真空ポンプを介して排気筒に接続する配管のポン
プ上流側に合流する起動用配管と、この起動用配管に設
置される系統内の圧力調節用の起動用圧力調節弁または
起動用流量調節弁を設けることもできる。

【００１８】上記の排ガス処理装置では、遠隔操作が可
能な希ガスホールドアップ塔の入口遮断弁および出口遮
断弁と、希ガスホールドアップ塔に遠隔操作が可能なバ
イパス弁を設置したバイパス配管とを設けることもでき
る。

【００１９】上記の排ガス処理装置では、効率良く湿分
除去する対策として、膜式除湿装置の一次側出口と希ガ
スホールドアップ塔を接続する主配管から分岐して膜式
除湿装置の一次側と膜により隔てられた水蒸気透過側
（「二次側」）へ接続するパージガス入口配管と、パー
ジガス入口配管に設置するパージガス入口流量調節弁
と、膜式除湿装置の二次側出口からタービン主復水器と
空気抽出器を接続する配管に接続するパージガス出口配
管と、パージガス出口配管から分岐して排ガス処理装置
の復水器より上流側の主配管に接続するパージガス出口
第２配管とを設けることもできる。

【００２０】上記の排ガス処理装置では、除湿装置の二
次側出口と排ガス処理装置の復水器より上流側の主配管
を接続するパージガス出口配管にパージガスを吸引する
装置、例えば真空ポンプやイジェクタ等を設けることも
できる。

【００２１】またパージガス出口配管またはパージガス
出口第２配管にパージガス出口圧力計とパージガス出口
圧力計による計測値を所定値に調節するパージガス出口
圧力調節弁を設けることもできる。

【００２２】上記の排ガス処理装置では、タービン主復
水器の真空度が所定値、例えば６５０ｍｍＨｇＶａｃよ
りも高いか低いかによって、膜式除湿装置の二次側から
のパージガスの排出流路を、高真空状態時にはパージガ
ス出口配管に、低真空状態時にはパージガス出口第２配
管にそれぞれ自動的に切り替えることもできる。

【００２３】上記の排ガス処理装置では、系統の運転開
始時に除湿装置出口の排ガス露点が所定値、例えば−２
０℃以下となるまでは、排ガスを希ガスホールドアップ
塔に通さずに膜式除湿装置と希ガスホールドアップ塔と
の間を接続する起動用配管に通し、そこからタービン主
復水器の真空ポンプにより排気筒に導くとともに、この
状態で除湿装置出口圧力計で検出される排ガス圧力を起
動用配管に設けた起動用圧力調節弁により若干の負圧、
例えば約１５０ｍｍＨｇＶａｃ程度に制御し、除湿装置
出口の排ガス露点が所定値、例えば−２０℃以下となっ
たときに排ガス流路を上記の起動用配管から希ガスホー
ルドアップ塔を通る主配管に自動的に切り替えることも
できる。

【００２４】上記の排ガス処理装置では、系統の運転開
始時に除湿装置出口の排ガス露点が所定値、例えば−２
０℃以下となるまでは、排ガスを希ガスホールドアップ
塔に通さずに希ガスホールドアップ塔バイパス配管に通
し、除湿装置出口の排ガス露点が所定値、例えば−２０
℃以下となったときに排ガス流路を希ガスホールドアッ
プ塔バイパス配管から希ガスホールドアップ塔を通る主
配管に自動的に切り替えることもできる。

【００２５】この発明に係る原子力発電用排ガス処理装
置及び処理方法は、以上の着想点に基づいて完成された
ものである。

【００２６】すなわち、請求項１記載の発明に係る原子
力発電用排ガス処理装置は、原子力発電所に設置される
タービン主復水器と、このタービン主復水器内に滞留す
る放射性気体廃棄物を排ガスとして抽出する空気抽出器
と、この空気抽出器からの排ガスを加熱する排ガス予熱
器と、この排ガス予熱器からの排ガス中の水素ガス量を
可燃限界以下にし且つその水素ガスと酸素ガスとの間で
再結合反応を行わせる再結合器と、この再結合器からの
排ガス中の蒸気を除去する復水器と、この復水器からの
排ガス中の湿分を除去する除湿装置と、この除湿装置か
らの排ガス中の放射能を減衰させる活性炭を有する希ガ
スホールドアップ塔と、この希ガスホールドアップ塔か
らの排ガスを大気中に放出する排気塔とを備えている。

【００２７】この構成で、前記除湿装置は、前記排ガス
中の水蒸気を選択的に透過するガス分離膜と、このガス
分離膜の前記排ガスを処理する側に形成された一次側流
路と、前記ガス分離膜の前記水蒸気を透過する側に形成
された二次側流路とを備え、前記一次側流路の入口側を
前記復水器の下流側に接続すると共に、前記一次側流路
の出口側を前記希ガスホールドアップ塔の上流側に接続
したことを特徴とする。

【００２８】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記復水器と前記除湿装置との間の流路
内に、前記一次側流路に流入される排ガスから前記ガス
分離膜を介して前記二次側流路に透過する水蒸気の透過
量が予め設定された目標値以下となるように前記復水器
から前記除湿装置への排ガス流入量を制御するガス流入
量制御手段を設けたことを特徴とする。

【００２９】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
発明において、前記ガス流入量制御手段は、前記復水器
から前記除湿装置への排ガス流量を計測する流量計と、
この流量計による計測値が予め設定された目標値となる
ように前記排ガス流量を調節する流量調節弁とを備えた
ことを特徴とする。

【００３０】請求項４記載の発明では、請求項２記載の
発明において、前記ガス流入量制御手段は、前記復水器
から前記除湿装置への排ガス圧力を計測する圧力計と、
この圧力計による計測値が予め設定された目標値となる
ように前記排ガス圧力を調節する圧力調節弁とを備えた
ことを特徴とする。

【００３１】請求項５記載の発明では、請求項１から４
までのいずれか１項記載の発明において、前記除湿装置
と前記希ガスホールドアップ塔との間の流路に分岐流路
を設け、この分岐流路の下流側を前記希ガスホールドア
ップ塔と前記排気塔との間の流路に接続したことを特徴
とする。

【００３２】請求項６記載の発明では、請求項５記載の
発明において、前記分岐流路は、起動用配管と、この起
動用配管内の排ガス圧力を調節する起動用排ガス圧力調
節手段とを備え、前記起動用配管の上流側を前記除湿装
置と前記希ガスホールドアップ塔との間に流路に接続す
ると共に、前記起動用配管の下流側を前記タービン主復
水器とその真空ポンプとの間の流路に接続したことを特
徴とする。

【００３３】請求項７記載の発明では、前記６記載の発
明において、前記起動用排ガス圧力調節手段は、前記起
動用配管内の排ガス圧力を調節する圧力調節弁または前
記起動用配管内の排ガス流量を調節する流量調節弁の少
なくとも一方を備えたことを特徴とする。

【００３４】請求項８記載の発明では、請求項６または
７記載の発明において、前記除湿装置の一次側流路出口
側の排ガス露点が少なくとも運転開始時に予め設定され
た目標値以下になるまでは前記排ガスを前記起動用配管
を介して前記排気塔に供給すると共に、前記排ガス露点
が前記目標値以下になったときに前記排ガスを前記希ガ
スホールドアップ塔に供給する手段を備えたことを特徴
とする。

【００３５】請求項９記載の発明では、請求項５記載の
発明において、前記分岐流路は、バイパス管と、このバ
イパス管内に設置される遠隔操作が可能なバイパス弁と
を備え、前記バイパス管の上流側を前記希ガスホールド
アップ塔の遠隔操作が可能な入口遮断弁の上流側に接続
すると共に、前記バイパス管の下流側を前記希ガスホー
ルドアップ塔の遠隔操作が可能な出口遮断弁の下流側に
接続したことを特徴とする。

【００３６】請求項１０記載の発明では、請求項９記載
の発明において前記除湿装置の一次側流路出口側の排ガ
ス露点が少なくとも運転開始時に予め設定された目標値
以下になるまでは前記排ガスを前記バイパス管を介して
前記排気塔に供給すると共に、前記排ガス露点が前記目
標値以下になったときに前記排ガスを前記希ガスホール
ドアップ塔を供給する手段を備えたことを特徴とする。

【００３７】請求項１１記載の発明では、請求項１から
１０までのいずれか１項記載の発明において前記除湿装
置の二次側流路の出口側にパージガス出口配管を設け、
このパージガス出口配管にそこから分岐するパージガス
出口第２配管を設け、前記パージガス出口配管の下流側
を前記タービン主復水器と前記空気抽出器との間に流路
に接続すると共に、前記パージガス出口第２配管の下流
側を前記復水器の上流側に接続したことを特徴とする。

【００３８】請求項１２記載の発明では、請求項１１記
載の発明において、前記パージガス出口第２配管内にパ
ージガスを吸引する装置、例えば真空ポンプやイジェク
タ等を設けたことを特徴とする。

【００３９】請求項１３記載の発明では、請求項１から
１０までのいずれか１項記載の発明において、前記除湿
装置の二次側流路の出口側にパージガス出口配管を設
け、このパージガス出口配管にそこから分岐するパージ
ガス出口第２配管を設け、前記パージガス出口配管の下
流側を前記タービン主復水器と前記空気抽出器との間の
流路に接続すると共に、前記パージガス出口第２配管の
下流側を前記タービン主復水器とその真空ポンプとの間
の流路に接続したことを特徴とする。

【００４０】請求項１４記載の発明では、請求項１１か
ら１３までのいずれか１項記載の発明において、前記パ
ージガス出口配管及びパージガス出口第２配管の少なく
とも一方にパージガス圧力を計測する圧力計と、この圧
力計による計測値が予め設定された目標値になるように
前記パージガス圧力を調節する圧力調節弁とを備えたこ
とを特徴とする。

【００４１】請求項１５記載の発明では、請求項１３記
載の発明において、前記タービン主復水器の真空度が予
め設定された目標値よりも高いときに前記除湿装置の二
次側流路からのパージガスを前記パージガス出口配管に
通流させると共に、前記タービン主復水器の真空度が前
記目標値よりも低いときに前記パージガスを前記パージ
ガス出口第２配管に通流させる手段を備えたことを特徴
とする。

【００４２】請求項１６記載の発明に係る原子力発電用
排ガス処理方法は、原子力発電所に設置されるタービン
主復水器内に滞留する放射性気体廃棄物を排ガスとして
抽出し、この抽出器された排ガスを予熱し、この予熱さ
れた排ガス中の水素ガス量を可燃限界以下にし且つその
水素ガスと酸素ガスとの間で再結合反応を行わせ、その
排ガス中の蒸気を除去し、次いで、この蒸気が除去され
た排ガス中の湿分を除去し、そして、この湿分の除去さ
れた排ガス中の放射能を減衰させて大気中に放出する排
ガス処理方法であって、前記排ガス中の湿分を除去する
工程は、前記排ガス中の水蒸気をガス分離膜を用いて選
択的に透過し、このガス分離膜の前記排ガスを処理する
側を介して前記水蒸気が選択的に除かれた排ガスを排出
すると共に、前記ガス分離膜の前記水蒸気を透過する側
を介して前記水蒸気を排出する工程であることを特徴と
する。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る原子力発電
用排ガス処理装置及び処理方法の実施の形態を図１〜図
６に基づいて説明する。

【００４４】（第１の実施の形態）図１に示す原子力発
電用排ガス処理装置は、例えば沸騰水型原子炉のタービ
ン系に適用されるもので、そのタービン主復水器１と、
この主復水器１内に滞留している原子炉系等からの放射
性気体廃棄物を排ガスとして抽出する空気抽出器２と、
この空気抽出器２からの排ガス中に含まれる酸素と水素
とが効率よく再結合する温度まで予熱する排ガス予熟器
３と、この排ガス予熱器３で予熟された排ガス中の水素
と酸素とを再結合させて水蒸気となる反応を行わせるこ
とで排ガスを減容処理する再結合器４と、この再結合器
４からの排ガスを冷却してその蒸気を除去する復水器５
と、この復水器５からの排ガス中の湿分を除去する膜式
除湿装置（以下、単に「除湿装置」と呼ぶ）６と、この
除湿装置６からの排ガス中に残った主にＸｅ、Ｋｒ等の
放射性ガスを活性炭に吸着し長時間のホールドアップを
行ってその放射能を減衰させる複数の希ガスホールドア
ップ塔７…７と、この各希ガスホールドアップ塔７…７
から排ガスを抽出する排ガス抽出器８と、この排ガス抽
出器８からの排ガスを大気に放出する排気筒９とを備え
ている。

【００４５】このうち、復水器５は、その外部冷却水に
より空気抽出器１による排ガス抽出で使用された水蒸気
も併せて凝縮し、その殆どの部分を復水として排ガス中
から分離し、これをタービン主復水器１に戻すと共に、
これにより水分が分離除去された排ガスを除湿装置６に
送る。

【００４６】除湿装置６は、排ガス中の水蒸気を選択的
に透過可能なガス分離膜１０と、このガス分離膜１０の
排ガスを処理する側に形成される一次側流路１１と、ガ
ス分離膜１０の水蒸気を透過する側に形成される二次側
流路１２とを備え、一次側流路１１の入口側を復水器５
の下流側に接続し、その一次側流路１１の出口側を希ガ
スホールドアップ塔７の上流側に接続する一方、二次側
流路１２の出口側にその水蒸気を含むパージガスを排出
するパージ系１３を続したものである。この除湿装置６
と復水器５との間の流路にはガス流入量制御手段１４が
設置されている。

【００４７】ここで、この除湿装置６による除湿方法の
原理を説明する。

【００４８】この除湿装置６は、ガス分離膜１０の水蒸
気を選択的に透過するという性質を利用し、ガス分離膜
１０を境に水蒸気分圧に差があると水蒸気分圧の高い方
からその低い方に移動するという原理を採用したもので
ある。ここで、除湿装置６の水蒸気透過量は、

【数１】 の式で表わすことができる。

【００４９】ここで、復水器５からの排ガスは、その復
水器出口側で設計温度５０℃を示すが、そこから配管を
介して除湿装置１０に導入される時点で室温の影響で若
干冷却され、例えば温度が約３０℃、圧力がほぼ大気圧
の飽和空気となっている。すなわち、除湿装置６の一次
側流路１１を流入してくる排ガスは飽和空気となってい
るため、二次側流路１２との間に水蒸気分圧差が生じ、
その結果、排ガス中の水蒸気が一次側流路１１からガス
分離膜１０を透過して二次側流路１２に分離し、その一
次側流路１１内に残った排ガスがその出口で水蒸気が分
離された乾燥空気となって希ガスオールドアップ塔７に
供給される。

【００５０】ガス流入量制御手段１４は、除湿装置６に
予め設定した設計値以上の排ガスが流入しないように制
御するものである。これは、除湿装置６の一次側流路１
１への排ガス量が大きくなればなる程、除去しなければ
ならない水蒸気分も大きくなり、一次側流路１１の出口
側で要求される排ガスの露点、例えば−２０℃が得られ
ない可能性があるためである。

【００５１】具体的に、このガス流入量制御手段１４
は、除湿装置６の一次側流路１１の入口側の流路（復水
器５との間を接続する配管）内に配置される排ガス流量
の調節弁（除湿装置入口流量調節弁）２０及びその流量
計（除湿装置入口流量計）２１と、この流量計２１から
の検出信号に基づいて排ガス流量が予め設定した設計値
となるように制御する信号を作成し、その制御信号を調
節弁２０に送る制御部２２とを備えている。

【００５２】従って、この実施の形態によれば、静的機
器である膜式除湿装置を採用したため、従来のフロン冷
凍機を使用しなくても排ガス中の湿分を連続的に効率よ
く除去でき、動的機器と比べてもメンテナンス性が各段
によくなり、希ガスホールドアップ塔の活性炭量増加と
その大型化を抑制する排ガス処理装置を経済的に比較的
安価に提供できる。

【００５３】なお、この発明の排ガス流入量制御手段１
１は、上述の流量調節弁及び流量計を用いた構成に限定
されるものではなく、例えば圧力計で排ガス圧力を計測
し、その計測値が予め設定された目標値となるように圧
力調整弁で排ガス圧力を調整する構成であってもよい。

【００５４】（第２の実施の形態）この第２の実施の形
態は、上記の膜式除湿装置から希ガスホールドアップ塔
に導入する排ガス中の湿分、例えば除湿装置出口側での
排ガス露点が−２０℃以上となる場合に希ガスホールド
アップ塔内の活性炭の希ガス吸着性能が低下することを
抑制する技術を特に工夫したものである。

【００５５】図６は、上記と同様の膜式除湿装置をミニ
スケールのサイズで作成し、これを用いてその二次側流
路内を真空ポンプで圧力約１４０ｍｍＨｇａｂｓに吸引
した状態で一次側流路に圧力約６６０ｍｍＨｇａｂｓ、
温度約３０℃の飽和空気を導入する試験を行い、その除
湿装置出口での排ガス露点の時間変化を測定した結果を
説明するものである。図中の横紬は経過時間（ｍｉｎ）
を、その縦紬は除湿装置出□での排ガス露点（℃）をそ
れぞれ示す。

【００５６】この試験結果によれば、仮に除湿装置の一
次側流路出口側で必要な目標排ガス露点が−２０℃以下
である場合、その露点まで低下するのに要する時間は、
図６に示すように排ガス処理装置の運転開始から約２０
分である。言い換えると、排ガス処理装置の運転開始初
期の約２０分間の間に除湿装置１４で除湿処理された排
ガスを希ガスホールドアップ塔に導入すれば、活性炭の
希ガス吸着性能が低下することが予想される。

【００５７】そこで、この実施の形態では、排ガス処理
装置の運転初期（起動時）に排ガス露点が例えば−２０
℃以下になるまでの間とそれ以後とで膜式除湿装置から
希ガスホールドアップ塔への排ガスの流れを変えるよう
にその除湿装置と希ガスホールドアップ塔との間の排ガ
ス流路系を工夫してある。この構成例を図３に示す。

【００５８】図３に示す排ガス処理装置は、上記と同様
の構成に加え、除湿装置６の一次側流路１１の出口側と
希ガスホールドアップ塔７との間の流路（主配管）内か
ら分岐して延びる起動用配管３０を備え、この起動用配
管３０内に圧力調節弁（起動用圧力調節弁）３１及びそ
の前弁３２を設置し、その起動用配管３０の下流側をタ
ービン主復水器１からその真空ポンプ１ａを介して排気
筒９に接続される流路（配管）内のポンプ入口弁１ｂの
上流側に接続する一方、希ガスホールドアップ塔９の出
入ロにそれぞれ遠隔操作可能な入口遮断弁３３及び出口
遮断弁３４を設置したものである。

【００５９】この配管横成によれば、例えば排ガス処理
装置の運転開姶時に除湿装置６の一次側流路１１の出口
側で十分に低い露点の排ガスが得られない場合、排ガス
を希ガスホールドアップ塔７に流さずに起動用配管３０
を通して排気筒１１から排出し、この時の系統内の圧力
を起動用圧力調節弁３１によって調節する運転が可能と
なり、その結果、湿分を多く含んだ排ガスを希ガスホー
ルドアップ塔７に流さないようにして活性炭の希ガス吸
着性能の低下を防止することができる。

【００６０】なお、起動用配管３０の代わりに図４に示
すバイパス配管を設けた場合でも上記と同様の効果が得
られる。

【００６１】すなわち、図４に示す排ガス処理装置は、
上記と同様の希ガスホールドアップ塔９の入口遮断弁３
３及び出口遮断弁３４のほか、その入口遮断弁３３の上
流側と出口遮断弁３４の下流側との間で希ガスホールド
アップ塔７…７をバイパスして流すバイパス配管３５を
設け、このパイパス配管３５内にバイパス弁３６を設置
したものである。この配管構成でも、排ガス処理装置の
運転開始時に除湿装置６の一次側流路１１の出口で十分
に低い露点の排ガスが得られない場合、排ガスを希ガス
ホールドアップ塔７に流さずにバイパス配管３５に通す
運転が可能となる。

【００６２】（第３の実施の形態）この第３の実施の形
態は、上記の除湿装置を用いてより効率良く湿分を除去
する方法として、ガス分離膜を挟んで一次側流路よりも
二次側流路を低圧力に保持するパージ系の構成を工夫し
たものである。

【００６３】このパージ系によれば、二次側流路１１の
水蒸気分圧をより低くし、一次側流路との間の水蒸気分
圧差をより大きくすることが可能となる。ここで、水蒸
気分圧は以下の式で表せられる。

【００６４】

【数２】水蒸気分圧＝水蒸気のモル分率×全圧

【００６５】このように二次側流路を低圧に保持する方
法として、図５に真空ポンプで吸引する場合を示す。

【００６６】図５に示す排ガス処理装置は、除湿装置１
４の二次側流路１２の出口からのパージガスを排出する
パージ系１３として二次側流路１２の出口側にパージガ
ス出口配管４０を設け、この配管４０をタービン主復水
器１と空気抽出器２との間の流路（配管）に接続する一
方、このパージガス出口配管４０からの分岐流路として
パージガス出口第２配管４１を設け、この第２配管４１
をパージガス真空ポンプ４２を介して復水器５の上流側
の流路（主配管）に接続し、上記２つの配管４０、４１
のそれぞれにパージガス排出先選択用の切換弁に相当す
るパージガス出口弁４３及びパージガス出口第２弁４４
を設置したものである。また、パージガス出口配管４０
内には、その第２配管４１分岐点よりも上流側にパージ
ガス出口圧力調節弁４５及びパージガス出口圧力計４６
が設けられている。

【００６７】このようなパージ系１３の配管構成によれ
ば、例えばタービン主復水器１の真空度が低くパージガ
スを吸引できない場合であっても、パージガスをパージ
ガス第２配管４１を介してその真空ポンプ４２によって
吸引できるため、パージガスを低圧に吸引する駆動源を
常に確保できる。

【００６８】例えば、プラント運転時にタービン主復水
器１の真空度がパージガスを吸引するのに不十分な場
合、パージガス出口第２配管４１を選択してパージガス
を流すと共に、タービン主復水器１の真空度が所定値、
例えば６５０ｍｍＨｇＶａｃ程度になった後にパージガ
ス出口配管４０に切り替えてパージガスを流すこともで
きる。

【００６９】なお、この実施の形態は真空ポンプで吸引
する構成であったが、これに限らず、例えばタービン主
復水器１の真空度を利用してもよい。これを図６に示
す。図６に示す排ガス処理装置は、上記と同様のパージ
ガス出口第２配管４１を、タービン主復水器１の真空ポ
ンプ１ａの入口側の流路（配管）に接続することで、第
２配管４１の選択時にその真空ポンプ１ａを駆動源とし
てパージガスを排出するものである。これにより、前述
のパージガス真空ポンプが不要となる分、経済的に有利
となる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ガス分離膜を有する除湿装置を採用したため、従来
の排ガス処理装置に必要であった除湿冷却器、脱湿塔及
びそれぞれに付属するフロンを冷媒とした冷却機、冷凍
機等が不要となり、例えば冷凍機の所内調整を省略でき
る。これにより、定期点換時のメンテナンス性も各段に
よくなり、その点検に要する期間を例えば１／４程度に
短縮できる。

【００７１】また、冷却機や冷凍機が不要となるため、
除湿装置の設定スぺ−スが半減すると共に、除湿装置を
静的機器で構成したために動的機器と比べると信頼性を
より一層向上させることができる。これにより、機器の
小型化及び削減も可能となり、経済的にも各段に有利と
なる。

【００７２】また、従来の脱湿塔を採用しないシステム
と比べた場合、活性炭量を大幅に削減でき、希ガスホー
ルドアップ塔専用の空調設備も削除でき、これにより、
希ガスホールドアップ塔の小型化及び削減できる。

【００７３】さらに、ガス分離膜を有する除湿装置で
は、最適なシステム構成を簡素に構築し、従来例の排ガ
ス処理装置と同等以上に運転性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る排ガス処理装置の全体
構成を示す概略系統図。

【図２】ミニスケールの除湿装置を用いた性能試験結果
を示すグラフ。

【図３】第２の実施の形態に係る排ガス処理装置の全体
構成を示す概略系統図。

【図４】第２の実施の形態の応用例を示す概略系統図。

【図５】第３の実施の形態に係る排ガス処理装置の全体
構成を示す概略系統図。

【図６】第３の実施の形態の応用例を示す概略系統図。

【図７】従来例の排ガス処理装置の全体構成を示す概略
系統図。

【符号の説明】

１ タービン主復水器 １ａ タービン主復水器真空ポンプ １ｂ タービン主復水器真空ポンプ入口弁 ２ 空気抽出器 ３ 排ガス予熱器 ４ 再結合器 ５ 復水器 ６ 膜式除湿装置 ７ 希ガスホールドアップ塔 ８ 排ガス抽出器 ９ 排気塔 １０ ガス分離膜 １１ 一次側流路 １２ 二次側流路 １３ パージ系 １４ ガス流入量制御手段 ２０ 除湿装置入口流量調節弁 ２１ 除湿装置入口流量計 ２２ 制御部 ３０ 起動用配管 ３１ 起動用圧力調節弁 ３２ 起動用圧力調節弁前弁 ３３ 希ガスホールドアップ塔入口遮断弁 ３４ 希ガスホールドアップ塔出口遮断弁 ３５ 希ガスホールドアップ塔バイパス配管 ３６ 希ガスホールドアップ塔バイパス弁 ４０ パージガス出口配管 ４１ パージガス出口第２配管 ４２ パージガス真空ポンプ ４３ パージガス出口弁 ４４ パージガス出口第２弁 ４５ パージガス出口圧力調節弁 ４６ パージガス出口圧力計

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子力発電所に設置されるタービン主復
   水器と、このタービン主復水器内に滞留する放射性気体
   廃棄物を排ガスとして抽出する空気抽出器と、この空気
   抽出器からの排ガスを加熱する排ガス予熱器と、この排
   ガス予熱器からの排ガス中の水素ガス量を可燃限界以下
   にし且つその水素ガスと酸素ガスとの間で再結合反応を
   行わせる再結合器と、この再結合器からの排ガス中の蒸
   気を除去する復水器と、この復水器からの排ガス中の湿
   分を除去する除湿装置と、この除湿装置からの排ガス中
   の放射能を減衰させる活性炭を有する希ガスホールドア
   ップ塔と、この希ガスホールドアップ塔からの排ガスを
   大気中に放出する排気塔とを備え、 前記除湿装置は、前記排ガス中の水蒸気を選択的に透過
   するガス分離膜と、このガス分離膜の前記排ガスを処理
   する側に形成された一次側流路と、前記ガス分離膜の前
   記水蒸気を透過する側に形成された二次側流路とを備
   え、前記一次側流路の入口側を前記復水器の下流側に接
   続すると共に、前記一次側流路の出口側を前記希ガスホ
   ールドアップ塔の上流側に接続したことを特徴とする原
   子力発電用排ガス処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明において、前記復水
   器と前記除湿装置との間の流路内に、前記一次側流路に
   流入される排ガスから前記ガス分離膜を介して前記二次
   側流路に透過する水蒸気の透過量が予め設定された目標
   値以下となるように前記復水器から前記除湿装置への排
   ガス流入量を制御するガス流入量制御手段を設けたこと
   を特徴とする原子力発電用排ガス処理装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の発明において、前記ガス
   流入量制御手段は、前記復水器から前記除湿装置への排
   ガス流量を計測する流量計と、この流量計による計測値
   が予め設定された目標値となるように前記排ガス流量を
   調節する流量調節弁とを備えたことを特徴とする原子力
   発電用排ガス処理装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の発明において、前記ガス
   流入量制御手段は、前記復水器から前記除湿装置への排
   ガス圧力を計測する圧力計と、この圧力計による計測値
   が予め設定された目標値となるように前記排ガス圧力を
   調節する圧力調節弁とを備えたことを特徴とする原子力
   発電用排ガス処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４までのいずれか１項記載
   の発明において、 前記除湿装置と前記希ガスホールドアップ塔との間の流
   路に分岐流路を設け、この分岐流路の下流側を前記希ガ
   スホールドアップ塔と前記排気塔との間の流路に接続し
   たことを特徴とする原子力発電用排ガス処理装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の発明において、前記分岐
   流路は、起動用配管と、この起動用配管内の排ガス圧力
   を調節する起動用排ガス圧力調節手段とを備え、前記起
   動用配管の上流側を前記除湿装置と前記希ガスホールド
   アップ塔との間に流路に接続すると共に、前記起動用配
   管の下流側を前記タービン主復水器とその真空ポンプと
   の間の流路に接続したことを特徴とする原子力発電用排
   ガス処理装置。
7. 【請求項７】 前記６記載の発明において、前記起動用
   排ガス圧力調節手段は、前記起動用配管内の排ガス圧力
   を調節する圧力調節弁または前記起動用配管内の排ガス
   流量を調節する流量調節弁の少なくとも一方を備えたこ
   とを特徴とする原子力発電用排ガス処理装置。
8. 【請求項８】 請求項６または７記載の発明において、
   前記除湿装置の一次側流路出口側の排ガス露点が少なく
   とも運転開始時に予め設定された目標値以下になるまで
   は前記排ガスを前記起動用配管を介して前記排気塔に供
   給すると共に、前記排ガス露点が前記目標値以下になっ
   たときに前記排ガスを前記希ガスホールドアップ塔に供
   給する手段を備えたことを特徴とする原子力発電用排ガ
   ス処理装置。
9. 【請求項９】 請求項５記載の発明において、前記分岐
   流路は、バイパス管と、このバイパス管内に設置される
   遠隔操作が可能なバイパス弁とを備え、前記バイパス管
   の上流側を前記希ガスホールドアップ塔の遠隔操作が可
   能な入口遮断弁の上流側に接続すると共に、前記バイパ
   ス管の下流側を前記希ガスホールドアップ塔の遠隔操作
   が可能な出口遮断弁の下流側に接続したことを特徴とす
   る原子力発電用排ガス処理装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の発明において前記除湿
    装置の一次側流路出口側の排ガス露点が少なくとも運転
    開始時に予め設定された目標値以下になるまでは前記排
    ガスを前記バイパス管を介して前記排気塔に供給すると
    共に、前記排ガス露点が前記目標値以下になったときに
    前記排ガスを前記希ガスホールドアップ塔を供給する手
    段を備えたことを特徴とする原子力発電用排ガス処理装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項１から１０までのいずれか１項
    記載の発明において前記除湿装置の二次側流路の出口側
    にパージガス出口配管を設け、このパージガス出口配管
    にそこから分岐するパージガス出口第２配管を設け、前
    記パージガス出口配管の下流側を前記タービン主復水器
    と前記空気抽出器との間に流路に接続すると共に、前記
    パージガス出口第２配管の下流側を前記復水器の上流側
    に接続したことを特徴とする原子力発電用排ガス処理装
    置。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の発明において、前記
    パージガス出口第２配管内にパージガスを吸引する装置
    を設けたことを特徴とする原子力発電用排ガス処理装
    置。
13. 【請求項１３】 請求項１から１０までのいずれか１項
    記載の発明において、前記除湿装置の二次側流路の出口
    側にパージガス出口配管を設け、このパージガス出口配
    管にそこから分岐するパージガス出口第２配管を設け、
    前記パージガス出口配管の下流側を前記タービン主復水
    器と前記空気抽出器との間の流路に接続すると共に、前
    記パージガス出口第２配管の下流側を前記タービン主復
    水器とその真空ポンプとの間の流路に接続したことを特
    徴とする原子力発電用排ガス処理装置。
14. 【請求項１４】 請求項１１から１３までのいずれか１
    項記載の発明において、前記パージガス出口配管及びパ
    ージガス出口第２配管の少なくとも一方にパージガス圧
    力を計測する圧力計と、この圧力計による計測値が予め
    設定された目標値になるように前記パージガス圧力を調
    節する圧力調節弁とを備えたことを特徴とする原子力発
    電用排ガス処理装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載の発明において、前記
    タービン主復水器の真空度が予め設定された目標値より
    も高いときに前記除湿装置の二次側流路からのパージガ
    スを前記パージガス出口配管に通流させると共に、前記
    タービン主復水器の真空度が前記目標値よりも低いとき
    に前記パージガスを前記パージガス出口第２配管に通流
    させる手段を備えたことを特徴とする原子力発電用排ガ
    ス処理装置。
16. 【請求項１６】 原子力発電所に設置されるタービン主
    復水器内に滞留する放射性気体廃棄物を排ガスとして抽
    出し、この抽出器された排ガスを予熱し、この予熱され
    た排ガス中の水素ガス量を可燃限界以下にし且つその水
    素ガスと酸素ガスとの間で再結合反応を行わせ、その排
    ガス中の蒸気を除去し、次いで、この蒸気が除去された
    排ガス中の湿分を除去し、そして、この湿分の除去され
    た排ガス中の放射能を減衰させて大気中に放出する排ガ
    ス処理方法であって、 前記排ガス中の湿分を除去する工程は、前記排ガス中の
    水蒸気をガス分離膜を用いて選択的に透過し、このガス
    分離膜の前記排ガスを処理する側を介して前記水蒸気が
    選択的に除かれた排ガスを排出すると共に、前記ガス分
    離膜の前記水蒸気を透過する側を介して前記水蒸気を排
    出する工程であることを特徴とする原子力発電用排ガス
    処理方法。