JP2003075307A - 放射性物質を含む排ガスのサンプリングガス用サンプリングシステム - Google Patents
放射性物質を含む排ガスのサンプリングガス用サンプリングシステムInfo
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Abstract
題がなく、結露水の処理のユーティリティ問題がなく、
放射線汚染が少なくなる構成で放射性物質を含む排ガス
のサンプリングガス用サンプリングシステムを提供する
ことである。 【解決手段】 加圧された第一サンプリングガスは中空
糸膜式除湿器30aの供給ガス入口の接続端33に供給
され、乾燥ガス出口の接続端34から除湿された第一サ
ンプリングガスを得るが、この除湿された第一サンプリ
ングガスの一部を抜き出し、パージガス供給配管37を
通して減圧器38で適切な圧力に減圧し、パージガス入
口の接続端35に供給する。そして、パージガス出口の
接続端36より排出される水蒸気を含むパージガス42
をパージガス戻し配管39を通ってメインガス流路3に
戻す。
Description
ンプリングガスのサンプリングシステムに係り、特に原
子力発電所の放射性物質を含む排ガスに含まれる水素濃
度を測定監視するためのサンプリングガス用サンプリン
グシステムに関する。
素濃度計は、熱伝導タイプを用いているため、測定対象
のサンプリングガスに水分が含まれていると測定精度に
影響を与える。そこで水素濃度計に入力する前にサンプ
リングガスを除湿することが行なわれる。従来この除湿
システムにはペルチェ効果を用いた電子冷却方式が用い
られている。
ける放射性物質を含む排ガス中の水素と酸素を再結合し
復水するシステム中の水素濃度測定系における、除湿シ
ステムを含むサンプリングガス用サンプリングシステム
のブロック図を示す。図示していない原子炉から供給さ
れる蒸気により低圧タービン1を駆動して発電し、その
蒸気は主復水器2で復水され図示されていない循環系に
より原子炉に戻される。この主復水器2により復水され
る際に、原子炉の炉心での水の放射線分解で発生した水
素と酸素は分離して放射性物質を含む排ガスの一部とな
る。排ガスには系においてリークした空気も含まれる。
これらの放射性物質を含む排ガスを処理するメインガス
流路3は、まず空気抽出器4で空気を分離し、この段階
で水素と酸素と水分が排ガス復水システム5に送られ
る。排ガス復水システム5は、排ガス予熱器6、排ガス
再結合器7を経て、排ガス復水器8で水素を酸素と反応
させて復水する。残余のガスは排ガス予熱器9を経て、
図示されていない施設の活性炭式希ガスホールドアップ
塔に送られ処理される。ここで、排ガス復水システム5
の性能監視のために、メインガス流路3からサンプリン
グガスを抽出し、サンプリングラック101において、
そのサンプリングガス中の水素濃度を測定することが行
なわれる。
システム5において、その入力側の第一サンプリング抽
出配管10から第一サンプリングガスを抽出し、排ガス
復水システム5の出力側の第二サンプリングガス抽出配
管11から第二サンプリングガスを抽出し、それぞれの
水素濃度を監視することで排ガス復水システム5の性能
監視ができる。
レベルで含むので、冷却器12によって第一次除湿され
る。冷却器12には冷却水13が供給される。ここで分
離された水分は液体の水となって排水管14を経てドレ
ンポット15aに溜められ、ドレンポット15aが一定
の水位に達すると水位計がそれを検出し、自動的に排水
バルブ16aを開いて図示されていない施設の排水設備
に送られ処理される。一方冷却器12により一次除湿さ
れたガス成分は配管17を通り、ペルチェ素子を利用し
た電子冷却器18aに入りここで冷却され第二次除湿さ
れる。ペルチェ素子を利用した電子冷却器18aにはペ
ルチェ効果のために必要な電気エネルギ19aが供給さ
れる。ペルチェ素子を利用した電子冷却器18aにより
分離された水分は液体の水となり、排水管20を経て先
ほどのドレンポット15aに溜められる。このようにし
てペルチェ素子を利用した電子冷却器18aで第二次除
湿されたガス成分は配管21を通り、水素濃度計22a
に導かれて、除湿された第一サンプリングガスの水素濃
度が精度よく測定される。水素濃度計22aを通過した
第一サンプリングガスはサンプリングガス戻り配管23
を通ってメインガス流路3に戻される。第一サンプリン
グ抽出配管10には適切な個所にバルブ24が設けられ
る。
テム5の出力ガスであり、通常の場合水素濃度は低い。
したがって第一サンプリングガスの場合のような第一次
除湿は不要で、直接ペルチェ素子を利用した電子冷却器
18bに導かれる。ここで分離された液体の水はドレン
ポット15bに溜められる。その他の構成、作用は第一
サンプリングガスのペルチェ素子を利用した電子冷却器
18a以後と同様であるので説明を省略する。
いては、水冷の第一次除湿器とペルチェ素子を利用した
電子冷却器とを組み合わせた除湿システムを用いて、放
射性物質を含む排ガスのサンプリングガス用サンプリン
グシステムを構成することができた。しかし、ペルチェ
素子を利用した電子冷却器は、所定の冷却能力を確保す
るため微細なペルチェ素子を多数個結線してひとつの冷
却器となしているため、その多数の結線の信頼性が問題
となっている。また、ペルチェ素子を利用した電子冷却
器は原理上ガスを冷却しガス中の水分を結露させ液体の
水となして除湿するものであるから、ペルチェ素子を利
用した電子冷却器自体に結露し、前記多数の結線に結露
による損傷が発生する。またペルチェ素子を利用した電
子冷却器の多くは一般産業用に製造されており、原子力
施設用として要求される高度の信頼性品質の維持に難点
がある。さらにペルチェ素子を利用した電子冷却器によ
りサンプリングガスから分離した水は放射線物質による
汚染の可能性があるため、ペルチェ素子を利用した電子
冷却器周りの排水構造、排水管、ドレンポット、自動排
水機構などの複雑な排水ユーティリティが必要となる。
む排ガスのサンプリングガス用サンプリングシステムに
おける課題を解決し、電子冷却器の結露水の処理のユー
ティリティを少なくし、放射線汚染が少なくなる構成で
排ガスのサンプリングガス用サンプリングシステムを提
供することである。
め、本発明に係るサンプリングガス用サンプリングシス
テムは、メインガス流路より抜き出したサンプリングガ
スについてのサンプリングシステムであって、ケーシン
グの内部に、水蒸気に対し選択的に透過させる特性を有
する半透膜により相互に隔てられている第一室と第二室
とを含み、前記第一室に除湿前のガスを供給する供給ガ
ス入口の接続端と、除湿後のガスを前記第一室から出力
する乾燥ガス出口の接続端と、前記第二室に水蒸気を運
び出すパージガスを供給するパージガス入口の接続端
と、前記半透膜を透過した水蒸気を含むパージガスを第
二室から排出するパージガス出口の接続端とを有する半
透膜式ガス除湿器を用いるサンプリングガス用サンプリ
ングシステムにおいて、前記ケーシングおよび各接続端
がそれぞれ耐食性金属材料製である半透膜式ガス除湿器
と、前記乾燥ガス出口の接続端より出力される乾燥ガス
の一部を前記パージガス入口の接続端に供給するパージ
ガス供給配管と、前記パージガス出口の接続端より排出
される水蒸気を含むパージガスを前記メインガス流路に
戻すパージガス戻し配管とを備え、乾燥しようとする前
記サンプリングガスを前記供給ガス入口の接続端より供
給し、前記乾燥ガス出口の接続端から除湿されたサンプ
リングガスを得ることを特徴とする。
ンプリングシステムにおいて、前記第一室は、内部が中
空で、周壁が前記半透膜の中空糸であることが好まし
い。
ンプリングシステムにおいて、前記乾燥しようとするサ
ンプリングガスが抜き出されるメインガスが、原子炉で
放射線分解した水素と酸素とを含む排ガスで、その水素
を酸素と結合させて復水する放射性物質を含む排ガス復
水器に供給される前のガスであるときは、前記乾燥しよ
うとするサンプリングガスを冷却器により第一次除湿を
行なった後に、前記供給ガス入口の接続端より供給する
ことが好ましい。
ングシステムにおいては、ケーシングの内部に、水蒸気
に対し選択的に透過させる特性を有する半透膜により相
互に隔てられている第一室と第二室とを含む半透膜式ガ
ス除湿器を用いた。したがって除湿しても結露せず、結
露による信頼性の問題がない。
ンプリングした除湿前のガスを供給し、除湿後のガスを
前記第一室の乾燥ガス出口の接続端から出力し、その除
湿後のガスを、水蒸気を運び出すパージガスとして前記
第二室のパージガス入口の接続端から入力する。そし
て、前記半透膜を透過した水蒸気を含むパージガスは第
二室から排出し、前記メインガス流路に戻す。したがっ
て、除湿した水分はメインガス流路に戻されるので、結
露水の処理のユーティリティ問題がなく、ドレンポット
水による放射線被爆などの心配もない。
それぞれ耐食性金属材料製としたので、放射線汚染が少
なくなる構成にできる。ここで耐食性金属材料として
は、例えばNi−Cr系のステンレス鋼や、ハステロイ
(登録商標)等を用いることができる。
の形態について詳細に説明する。図1に、従来例と比較
しやすいように、本発明に係るサンプリングガス用サン
プリングシステムを適用した原子力発電所における放射
性物質を含む排ガス中の水素と酸素を再結合し復水する
システム中の水素濃度測定系におけるサンプリングガス
用サンプリングシステムのブロック図を示す。図3と共
通の要素には同一の符号を付して説明を省略し、主とし
て、サンプリングラック103における相違について説
明する。
ム5の入力側から抽出され、水冷冷却器12で第一次除
湿されることは従来例と変わりない。第一次除湿された
ガス成分は配管17を通り、ポンプ25aによって適切
な圧力に加圧される。加圧された一次除湿済みの第一サ
ンプリングガスは、中空糸膜式除湿器30aに導かれ
る。中空糸膜式除湿器30aにより第二次除湿された第
一サンプリングガスは、配管21を通り水素濃度計22
aに入る。中空糸膜式除湿器は、ケーシングの内部に半
透膜を隔てて、水蒸気を含むガスが流れる第一室と、水
蒸気を運び出すパージガスが流れる第二室を含み、半透
膜を介して、水蒸気を選択的に取り除く半透膜式除湿器
の一種であり、中空糸膜式除湿器以外の他の半透膜式除
湿器を用いることもできる。
面図、(b)に中空糸膜式除湿器の除湿原理図を示す。
中空糸膜式除湿器の構成は図2(a)に示すように、内
部が中空である糸で、周壁の膜が水蒸気に対し選択的に
透過させる特性を有する中空糸を、周壁が半透膜の前記
第一室として用い、中空子の内部の中空糸内部流路31
aに水蒸気を含むガスを流し、前記周壁膜の外側をケー
シングで囲み前記第二室として、水蒸気を運び出すパー
ジガスが流れるパージガス流路31bを設けたものであ
る。
に、前記中空糸の外側にパージガス流路ケーシング32
を設け、前記中空糸に除湿前のガスを供給する供給ガス
入口の接続端33と、除湿後のガスを前記中空糸から出
力する乾燥ガス出口の接続端34と、前記パージガス流
路31bにパージガスを供給するパージガス入口の接続
端35と、前記周壁の膜を透過した水蒸気を含むパージ
ガスを前記パージガス流路から排出するパージガス出口
の接続端36を有する構成となっている。
(b)に示すように、加圧した除湿前のガス40を中空
糸内部流路31aに流すと、周壁の膜が水蒸気44に対
し選択的に透過させる特性を有するので、周壁を透過し
て水蒸気44は中空糸の外部に排除され、中空糸内部流
路31aの出口からは乾燥したガス41が供給される。
このとき周壁の外側のパージガス流路31bには減圧し
たパージガス42を流し、周壁を通って排除された水蒸
気44を運び出す。例えば加圧した除湿前のガス40が
水素43と水蒸気44からなるとすると、ガス40が中
空糸内部流路31aを流れる間に水蒸気44は周壁を透
過し中空糸の外部に出て、パージガス流路31bのパー
ジガス42により運び出され、中空糸の出口のガス41
は水素43のみ、すなわち乾燥水素が供給される。
リングガスは中空糸膜式除湿器30aの供給ガス入口の
接続端33に供給され、乾燥ガス出口の接続端34から
除湿された第一サンプリングガスを得るが、この除湿さ
れた第一サンプリングガスの一部を抜き出し、パージガ
ス供給配管37を通して減圧器38で適切な圧力に減圧
し、パージガス入口の接続端35に供給する。つまり、
中空糸膜式除湿器30aのパージガス42に乾燥ガス4
1の一部を用いる。そして、パージガス出口の接続端3
6より排出される水蒸気を含むパージガス42をパージ
ガス戻し配管39を通ってメインガス流路3に戻す。
ガス流路ケーシング32および各接続端33,34,3
5,36は、例えばNi−Cr系ステンレス鋼やハステ
ロイ(登録商標)等の耐食性金属材料製として中空糸容
器破損の際の放射線物質による汚染を極力押さえること
が好ましい。このような耐食性金属を用いることで、樹
脂等に比べて表面粗さを小さく加工できるため、表面積
を小さくでき、放射性物質の付着量を減少させることが
できる。したがってメンテナンス等のときの放射線被爆
量を減少できる。
復水システム5の出力側からポンプ25bにより適切に
加圧された後、中空糸膜式除湿器30bに導かれ、以後
の構成は第一サンプリングガスにおける中空糸膜式除湿
器30aの場合と同様であるので説明を省略する。
式除湿器30a,30bに用いるパージガス42に乾燥
ガス41の一部を用いることとしたので、パージガス供
給のための特別なユーティリティが不要である。またパ
ージガス出口の接続端36より排出される水蒸気を含む
パージガス42をパージガス戻し配管39を通ってメイ
ンガス流路3に戻すこととしたので、除湿した水蒸気の
処理のための特別なユーティリティが不要であり、中空
糸膜式除湿システムとしてはガスループが閉じているた
め放射線物質の汚染の心配がない。
リングシステムにおいては、ケーシングの内部に、水蒸
気に対し選択的に透過させる特性を有する半透膜により
相互に隔てられている第一室と第二室とを含む半透膜式
ガス除湿器を用いた。したがって除湿しても結露せず、
結露による信頼性の問題を解消できた。
ンプリングした除湿前のガスを供給し、除湿後のガスを
前記第一室の乾燥ガス出口の接続端から出力し、その除
湿後のガスを、水蒸気を運び出すパージガスとして前記
第二室のパージガス入口の接続端から入力する。そし
て、前記半透膜を透過した水蒸気を含むパージガスは第
二室から排出し、前記メインガス流路に戻す。したがっ
て、除湿した水分はメインガス流路に戻されるので、結
露水の処理のユーティリティ問題がなく、ドレンポット
水による放射線被爆などの心配も少なくなった。
それぞれ耐食性金属材料製としたので、放射線汚染が少
なくなる構成にでき、メンテナンス等のときの放射線被
爆量を減少できた。
む排ガス中の水素と酸素を再結合し復水するシステム中
の水素濃度測定系におけるサンプリングガス用サンプリ
ングシステムのブロック図である。
(b)は中空糸膜式除湿器の除湿原理図を示す。
と酸素を再結合し復水するシステム中の水素濃度測定系
におけるサンプリングガス用サンプリングシステムのブ
ロック図である。
路、4 空気抽出器、5排ガス復水システム、6,9
排ガス予熱器、7 排ガス再結合器、8 排ガス復水
器、10 第一サンプリング抽出配管、11 第二サン
プリングガス抽出配管、12 冷却器、13 冷却水、
14 排水管、15a,15b ドレンポット、16
a,16b 排水バルブ、17 配管、18a,18b
ペルチェ素子を利用した電子冷却器、19a,19b
電気エネルギ、20 排水管、21配管、22a,2
2b 水素濃度計、23 サンプリングガス戻り配管、
24バルブ、25a,25b ポンプ、30a,30b
中空糸膜式除湿器、31a 中空糸内部流路、31b
パージガス流路、32 パージガス流路ケーシング、
33 供給ガス入口の接続端、34 乾燥ガス出口の接
続端、35 パージガス入口の接続端、36 パージガ
ス出口の接続端、37 パージガス供給配管、38 減
圧器、39 パージガス戻し配管、40 除湿前のガ
ス、41 除湿後のガス、42 パージガス、43 水
素、44 水蒸気、101,103 サンプリングラッ
ク。
Claims (3)
- 【請求項1】 メインガス流路より抜き出したサンプリ
ングガスについてのサンプリングシステムであって、 ケーシングの内部に、水蒸気に対し選択的に透過させる
特性を有する半透膜により相互に隔てられている第一室
と第二室とを含み、 前記第一室に除湿前のガスを供給する供給ガス入口の接
続端と、 除湿後のガスを前記第一室から出力する乾燥ガス出口の
接続端と、 前記第二室に水蒸気を運び出すパージガスを供給するパ
ージガス入口の接続端と、 前記半透膜を透過した水蒸気を含むパージガスを第二室
から排出するパージガス出口の接続端と、 を有する半透膜式ガス除湿器を用いるサンプリングガス
用サンプリングシステムにおいて、 前記ケーシングおよび各接続端がそれぞれ耐食性金属材
料製である半透膜式ガス除湿器と、 前記乾燥ガス出口の接続端より出力される乾燥ガスの一
部を前記パージガス入口の接続端に供給するパージガス
供給配管と、 前記パージガス出口の接続端より排出される水蒸気を含
むパージガスを前記メインガス流路に戻すパージガス戻
し配管と、を備え、乾燥しようとする前記サンプリング
ガスを前記供給ガス入口の接続端より供給し、前記乾燥
ガス出口の接続端から除湿されたサンプリングガスを得
ることを特徴とするサンプリングガス用サンプリングシ
ステム。 - 【請求項2】 請求項1に記載のサンプリングガス用サ
ンプリングシステムにおいて、 前記第一室は、 内部が中空で、周壁が前記半透膜の中空糸であることを
特徴とするサンプリングガス用サンプリングシステム。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のサンプ
リングガス用サンプリングシステムにおいて、 前記乾燥しようとするサンプリングガスが抜き出される
メインガスが、原子炉で放射線分解した水素と酸素とを
含む排ガスで、その水素を酸素と結合させて復水する放
射性物質を含む排ガス復水器に供給される前のガスであ
るときは、 前記乾燥しようとするサンプリングガスを冷却器により
第一次除湿を行なった後に、前記供給ガス入口の接続端
より供給することを特徴とするサンプリングガス用サン
プリングシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001263187A JP2003075307A (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | 放射性物質を含む排ガスのサンプリングガス用サンプリングシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001263187A JP2003075307A (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | 放射性物質を含む排ガスのサンプリングガス用サンプリングシステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003075307A true JP2003075307A (ja) | 2003-03-12 |
Family
ID=19089975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001263187A Pending JP2003075307A (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | 放射性物質を含む排ガスのサンプリングガス用サンプリングシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2003075307A (ja) |
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