JP2015102514A - Hydrogen removal device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、ガス中に含まれる水素を除去する水素除去装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a hydrogen removal apparatus that removes hydrogen contained in a gas.
原子力プラントでは、原子炉炉心を収容する原子炉圧力容器を、原子炉格納容器に格納している。原子炉格納容器には、原子炉圧力容器を包囲する上部ドライウェルと下部ドライウェル、および、上部ドライウェルとベント管を介して接続され内部に水を貯蔵したサプレッションプールを備えたウェットウェルが形成されている。また、原子炉圧力容器を包囲して生体遮蔽壁が設置されている。 In a nuclear power plant, a reactor pressure vessel that houses a reactor core is stored in a reactor containment vessel. The reactor containment vessel has an upper dry well and a lower dry well that surround the reactor pressure vessel, and a wet well with a suppression pool that is connected to the upper dry well via a vent pipe and stores water inside. Has been. In addition, a biological shielding wall is installed surrounding the reactor pressure vessel.
上記のような構成の原子炉格納容器において、原子炉事故が発生すると、原子炉格納容器内に水素が発生する。例えば、原子炉圧力容器に接続された主蒸気管等が万一破断した場合、原子炉格納要容器内の上部ドライウェルに高温・高圧の原子炉一次冷却材(水)が放出され、上部ドライウェル内の圧力・温度が急激に上昇する。 In the reactor containment vessel configured as described above, when a nuclear accident occurs, hydrogen is generated in the reactor containment vessel. For example, if the main steam pipe connected to the reactor pressure vessel breaks, high temperature and high pressure reactor primary coolant (water) is discharged into the upper dry well in the reactor containment vessel, and the upper dry tube The pressure and temperature in the well rise rapidly.
上部ドライウェル内の気体と混合して、ベント管を通してサプレッションプールにおいて吸収される。原子炉圧力容器には内には非常用炉心冷却系によりサプレッションプールの水が注入されて炉心が冷却されるが、この冷却水は長期的には炉心から崩壊熱を吸収し、破断した配管の破断口からドライウェルへ流出される。このため、上部ドライウェル内の圧力・温度は常にウェットウェルよりも高い状態となる。 It mixes with the gas in the upper dry well and is absorbed in the suppression pool through the vent tube. The reactor pressure vessel is filled with water from the suppression pool by the emergency core cooling system to cool the core, but this cooling water absorbs the decay heat from the core for a long time and It flows out from the break opening to the dry well. For this reason, the pressure and temperature in the upper dry well are always higher than the wet well.
このような長期的な事象下で、軽水炉型原子力発電所の原子炉内では冷却材である水が放射分解され、水素ガスと酸素ガスが発生する。さらに、燃料被覆管の温度が上昇する場合には水蒸気と燃料被覆管材料のジルコニウムとの間で反応(Metal−Water反応)が生じ、短時間で水素ガスが発生する。 Under such a long-term event, in the reactor of a light water reactor type nuclear power plant, water as a coolant is radioactively decomposed to generate hydrogen gas and oxygen gas. Further, when the temperature of the fuel cladding tube rises, a reaction (Metal-Water reaction) occurs between the water vapor and the zirconium of the fuel cladding tube material, and hydrogen gas is generated in a short time.
こうして発生する水素ガスが破断した配管の破断口から原子炉格納容器内に放出され、原子炉格納容器内の水素ガス濃度は次第に上昇する。また、水素ガスは非凝縮性であるから、原子炉格納容器内の圧力も上昇する。 The hydrogen gas generated in this way is discharged into the reactor containment vessel from the fractured port of the broken pipe, and the hydrogen gas concentration in the reactor containment vessel gradually increases. Moreover, since hydrogen gas is non-condensable, the pressure in the reactor containment vessel also increases.
このような水素ガスが発生し、原子炉格納容器内の水素濃度が上昇する事態に対して、何等有効な対策を採ることができずに水素ガス濃度が4vol%かつ酸素濃度が5vol%以上に上昇した場合、すなわち可燃性ガス濃度が可燃限界を超えた場合、気体は可燃状態となる。さらに、水素ガス濃度が上昇すると過剰な反応が発生する可能性が生じる。 For such a situation where hydrogen gas is generated and the hydrogen concentration in the reactor containment vessel increases, no effective measures can be taken and the hydrogen gas concentration is increased to 4 vol% and the oxygen concentration is increased to 5 vol% or more. If it rises, that is, if the flammable gas concentration exceeds the flammable limit, the gas becomes flammable. Furthermore, when the hydrogen gas concentration increases, there is a possibility that an excessive reaction occurs.
可燃性ガスである水素ガスが可燃状態となる等の事態を防止する有効な対策としては、例えば、従来の沸騰水型原子力発電設備の場合には、圧力抑制式の原子炉格納容器内を窒素ガスで置換し酸素濃度を低く維持することがある。このような対策を実践可能な装置等を導入することにより、Metal−Water反応により短時間で大量に発生する水素ガスに対しても原子炉格納容器内が可燃性雰囲気となることを防止し、固有の安全性が達成される。 For example, in the case of a conventional boiling water nuclear power generation facility, an effective measure for preventing a situation where hydrogen gas, which is a flammable gas, becomes a flammable state, It may be replaced with gas to keep the oxygen concentration low. By introducing equipment that can implement such measures, the reactor containment vessel is prevented from becoming a flammable atmosphere even for hydrogen gas generated in large quantities in a short time by the Metal-Water reaction. Inherent safety is achieved.
また、他の対策例としては、再結合器およびブロアを有する可燃性ガス濃度抑制装置を原子炉格納容器外に設置することである。可燃性ガス濃度抑制装置は、原子炉格納容器内の気体を原子炉格納容器外に吸引し、昇温させて水素ガスと酸素ガスを再結合させて水に戻し、残りの気体を冷却してから原子炉格納容器内へ戻すように動作する装置である。このように動作する可燃性ガス濃度抑制装置を設置することで、原子炉格納容器内の可燃性ガス濃度上昇が抑制される。 Another countermeasure example is to install a combustible gas concentration suppressing device having a recombiner and a blower outside the reactor containment vessel. The flammable gas concentration suppression device sucks the gas in the reactor containment vessel out of the reactor containment vessel, raises the temperature, recombines hydrogen gas and oxygen gas, returns them to water, and cools the remaining gas. Is a device that operates to return to the reactor containment. By installing the combustible gas concentration suppressing device that operates in this manner, an increase in the combustible gas concentration in the reactor containment vessel is suppressed.
さらに、上述の対策(装置)とは異なる別の対策例としては、外部電源を必要とせず、静的に可燃性ガス濃度を抑制する装置が提案されている。外部電源を必要とせず、静的に可燃性ガス濃度を抑制する技術の例として、例えば、水素の酸化触媒を用いて再結合反応を促進させる触媒式再結合装置を原子炉格納容器内に複数設置する技術がある。 Furthermore, as another countermeasure example different from the above countermeasure (apparatus), an apparatus that statically suppresses the combustible gas concentration without requiring an external power supply has been proposed. As an example of a technique for statically reducing the concentration of combustible gas without requiring an external power source, for example, a plurality of catalytic recombination devices that promote a recombination reaction using a hydrogen oxidation catalyst are contained in a reactor containment vessel. There is technology to install.
Metal−Water反応によって大量の水素が発生する事象下において、上述の水素と酸素の再結合による従来の水素処理技術では、低酸素状態で水素の除去を行うことが困難である。水素除去ができない場合、格納容器内圧力を低減することができず、事故を収束に導くことが困難となる。この場合、現行のシステムでは格納容器内雰囲気を環境に放出して格納容器内圧力を低減し、事故を収束することが計画されているが、同時に放射性廃棄物を環境に放出するリスクを少なからず負うことになる。 Under the event that a large amount of hydrogen is generated by the Metal-Water reaction, it is difficult to remove hydrogen in a low oxygen state by the above-described conventional hydrogen treatment technique by recombination of hydrogen and oxygen. When hydrogen cannot be removed, the pressure in the containment vessel cannot be reduced, and it becomes difficult to lead the accident to convergence. In this case, the current system is planned to release the atmosphere in the containment vessel to reduce the pressure in the containment vessel and converge the accident, but at the same time there is a considerable risk of releasing radioactive waste into the environment. Will bear.
そこで、酸素濃度が低く再結合を行うのが難しい環境下においても水素を除去する技術として、金属過酸化物を反応材として利用した技術が提案されている。当該技術を適用した水素除去装置では、例えば数mm(ミリメートル)程度の粒子とした金属過酸化物を流路モジュール内に充填して装置内に設置し、ガスを通気させることによって、当該ガス中の水素を反応させて水素除去を行っている。 Therefore, as a technique for removing hydrogen even in an environment where oxygen concentration is low and recombination is difficult, a technique using a metal peroxide as a reaction material has been proposed. In a hydrogen removal apparatus to which the technology is applied, for example, a metal peroxide having a particle size of about several millimeters (millimeters) is filled in a flow path module and installed in the apparatus, and gas is passed through the gas in the gas. The hydrogen is removed by reacting with hydrogen.
しかしながら、このような金属過酸化物を反応材として利用する技術を採用する場合、金属過酸化物は水素と反応すると体積が膨張するため、反応材粒子間の隙間が無くなり内部の圧力損失を増加させる課題がある。 However, when employing a technology that uses such a metal peroxide as a reaction material, the volume of the metal peroxide expands when it reacts with hydrogen, eliminating the gaps between the reaction material particles and increasing the internal pressure loss. There is a problem to make.
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、水素と反応して反応材が膨張することによる圧力損失の増大が低減された水素除去装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a hydrogen removal apparatus in which an increase in pressure loss due to the reaction material expanding by reaction with hydrogen is reduced.
本発明の実施形態に係る水素除去装置は、上述した課題を解決するため、処理するガスを吸気部から内部に導入し、前記ガスに含まれる水素を酸化させることで除去した後に、前記ガスを排気部から外部へ排気する原子炉格納容器の水素除去装置において、前記ガスを通気させて前記ガスと金属酸化物とを反応させ、前記ガスに含まれる水素を酸化させて除去する水素除去部を具備し、前記水素除去部は、前記ガスを内部に通気可能な容器内に前記金属酸化物を収容したセルを前記通気の方向に対して直列に連結したモジュールを、前記ガスが前記モジュール内を通過して前記吸気部から前記排気部へと通気する方向に複数配設された構成であり、前記セルの上部に前記金属酸化物が膨張した場合に当該膨張分を吸収する膨張吸収領域が設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a hydrogen removal apparatus according to an embodiment of the present invention introduces a gas to be processed into the inside from an intake portion, and removes the gas contained in the gas by oxidizing the gas. In a hydrogen removal apparatus for a nuclear reactor containment vessel that exhausts to the outside from an exhaust section, a hydrogen removal section that causes the gas to flow and reacts the gas with a metal oxide to oxidize and remove hydrogen contained in the gas. The hydrogen removal unit includes a module in which cells containing the metal oxide are connected in series in a direction of ventilation in a container capable of venting the gas, and the gas passes through the module. A plurality of arrangements are arranged in a direction to pass through and vent from the intake part to the exhaust part, and an expansion absorption region is provided in the upper part of the cell to absorb the expansion when the metal oxide expands. It is characterized in that is.
本発明の実施形態によれば、水素と反応して反応材が膨張することによる圧力損失の増大を低減することができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce an increase in pressure loss due to the reaction material expanding by reacting with hydrogen.
本発明の実施形態に係る水素除去装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、本発明の各実施形態に係る水素除去装置を、原子炉格納容器の内部に設置し、原子炉格納容器の雰囲気から水素を除去する際に適用する例を説明する。また、以下の説明において、上、下、左、右等の方向を示す言葉は、図示した状態または通常の使用状態を基準としたものである。 A hydrogen removal apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an example will be described in which the hydrogen removal apparatus according to each embodiment of the present invention is installed inside a reactor containment vessel and is applied when removing hydrogen from the atmosphere of the reactor containment vessel. Further, in the following description, words indicating directions such as up, down, left, and right are based on the illustrated state or the normal use state.
[第1の実施形態]
図1は本発明の第1の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置10Aの断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
水素除去装置10Aは、水素を消費することで除去する水素除去部11を具備する装置であり、水素除去部11を内部に配設した筐体12に水素除去処理される水素を含有するガス(以下、「被処理ガス」と称する。)13を筐体12の第1開口部である吸気部14から導入し、水素除去部11を通過させて被処理ガス13に含まれる水素が除去された被処理ガス(以下、「処理済ガス」と称する。)15を筐体12の第2開口部である排気部16から排気する。
The
また、水素除去装置10Aでは、例えば、吸気部14が筐体12の下部に、排気部16が筐体12の上部に配設され、吸気部14と排気部16との間に水素除去部11が配設される。また、筐体12の内部には、水素除去部11を配置するための土台となる仕切板17が水平方向に設置され、筐体12の側壁に対して気密に固定される。
Further, in the hydrogen removing device 10 </ b> A, for example, the
水素除去部11は、例えば、水素を除去する反応材を収容(充填)した反応材モジュール20Aを複数配置することによって形成される。反応材モジュール20Aに収容される反応材には、複数の酸化数を取り得る金属酸化物中の高次の酸化数を持つ材料が選択され、例えば、酸化銅(CuO)、過酸化マンガン(MnnOm)、酸化コバルト(ConOm)等の金属酸化物、過酸化物イオン(O2 2−)と金属とで構成される塩である金属過酸化物等を適用することができる。反応材として金属酸化物を用いる場合にも、金属酸化物に含まれるOと水素ガスとが結合して水(H2O)を生成することでき、水素を除去することができる。
The
仕切板17には、リブを設けた貫通孔で構成される孔部17aが複数個設けられる。孔部17aは、水素除去部11を構成する反応材モジュール20Aを嵌め込むための凹部を提供するとともに筐体12内に導入された被処理ガス13を仕切板17の孔部17aを通過させて水素除去部11へ案内(導入)する。
The
また、仕切板17に嵌め込んだ反応材モジュール20Aが孔部17a(凹部)から外れて(抜けて)しまうのを防止する等、反応材モジュール20Aを安定的に固定(保持)するため、反応材モジュール20Aの上端側に反応材モジュール20Aを支える固定具18が配設される。固定具18は、筐体12に対して着脱自在な構造体であり、例えば貫通孔18aが設けられた板状体等で構成される。
In addition, the
続いて、水素除去装置10Aの水素除去部11を構成する反応材モジュール20について説明する。
Next, the
図2は筐体12(図1)内に配設される反応材モジュール20(20A〜20G)の構成を説明する説明図である。より詳細には、図2(A)が反応材モジュール20を構成するセル23の容器21(21A〜21G)の縦断面図、図2(B)が容器21のドア28の断面図(図2(A)に示されるII(B)−II(B)線断面図)、図2(C)が容器21の容器本体27の断面図(図2(A)に示されるII(C)−II(C)線断面図)、図2(D)が反応材モジュール20の縦断面図、図2(E)が反応材モジュール20の図2(D)に示されるII(E)−II(E)線に沿う方向の断面図(II(E)−II(E)線断面図)である。
FIG. 2 is an explanatory view illustrating the configuration of the reaction material module 20 (20A to 20G) disposed in the housing 12 (FIG. 1). More specifically, FIG. 2A is a longitudinal sectional view of the container 21 (21A to 21G) of the
反応材モジュール20は、内部が中空に形成される容器21(21A〜21G)に反応材の小片(以下、「反応材片」と称する。)22を収容したセル23を直列に(図2における上下方向に)連結して構成される。従って、反応材モジュール20は、セル23を適宜連結したり取り外したりすることによって、セル23の単位での長さ調整を可能にしている。
In the
セル23には、反応材片22が膨張した場合に当該膨張に伴う体積増加分を吸収する領域(以下、「膨張吸収領域」と称する。)24が設定されており、その他の領域(以下、「反応材充填領域」と称する。)25に反応材片22が密に収容(充填)されている。
In the
膨張吸収領域24は、例えば、空間、または反応材片22が膨張する際に生じる応力を受けて体積を減少させる膨張吸収体で形成される。膨張吸収体としては、例えば、2枚の板の間に弾性体が取り付けられた構造物、蛇腹、望遠鏡のように伸縮する(テレスコピックな)筒状体等の圧縮応力を受けると当該圧縮応力を受けた方向に長さを縮める(潰れる)構造物がある。また、反応材片22が膨張する際に生じる圧縮応力を受けると当該圧縮応力を受けた方向に潰れる中空の容器等も膨張吸収体に含まれる。
The
このような膨張吸収体は、反応材片22が膨張することによって生じる上下方向の圧縮応力を受けると、当該圧縮応力を受けた上下方向の長さを縮めることによって体積を減少させることができるので、セル23内で反応材片22の膨張を吸収することができ、反応材充填領域25における反応材片22の空隙率低下を抑えることができる。
When such an expansion absorber is subjected to a vertical compressive stress caused by expansion of the
なお、セル23内に被処理ガス13が通気する経路上に膨張吸収領域24があり、膨張吸収領域24が膨張吸収体で形成されている場合、被処理ガス13の通気を妨げないように、膨張吸収体の被処理ガス13が通気する方向と平行な面には、孔、格子、または網目等の通気部(図示せず)が設けられる。
In addition, when there is an
容器21は、例えば、円筒等の内部が中空の筒状の容器であり、上面および底面等の表面の一部にガスが通気可能であり、かつ、内部に充填される反応材片22が漏出しない大きさの孔、格子、または網目等の開口が形成された通気部26が設けられている。また、容器21は、容器本体27の内部(反応材片22が収容される空間)にアクセスするアクセス手段の一例として、ドア28が設けられる。
The
なお、図2に示される容器21ではドア28が上面に設けられているが、容器本体の内部にアクセス可能であれば、例えば底面、側面等の上面以外の面に設けられても良い。また、容器21に設けられるアクセス手段の他の例として、ドア28を容器本体27と嵌め合い可能な蓋としても良い。
In addition, although the
続いて、本発明の実施形態に係る水素除去装置の水素除去部を設置する方法の一例について説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置10Aの水素除去部11として、反応材モジュール20の一例である反応材モジュール20Aを設置する方法について説明する説明図である。
Then, an example of the method of installing the hydrogen removal part of the hydrogen removal apparatus which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a method of installing a
水素除去装置10Aでは、まず、反応材モジュール20Aを用意した後、反応材モジュール20を仕切板17の上面に上方から孔部17aに配設していく。全ての孔部17aに反応材モジュール20を配設すると、最後に、反応材モジュール20を支える固定具18(図1)を配設し、筐体12に固定する。
In the
なお、反応材モジュール20Aを取り外す場合には、設置する場合と逆の手順で行なえば良い。すなわち、固定板18(図1)を筐体12から外して持ち上げ、その後、反応材モジュール20Aを持ち上げて仕切板17から引き抜けば(取り外せば)良い。
In addition, what is necessary is just to perform in the reverse procedure to the case where it installs, when removing the
このように構成される水素除去装置10A(図1)では、まず、筐体12の下部に配設される吸気部14から被処理ガス13が装置内(筐体12内)に流入する(吸気される)。被処理ガス13が筐体12内に導入されると、水素は他のガスに比べて比重が軽く自然に上昇するため、筐体12の下部から吸気された被処理ガス13に含まれる水素は上昇する過程で、孔部17aを通過し、反応材モジュール20Aが複数配設された水素除去部11へ導入される。
In the
水素除去部11では、被処理ガス13に含まれる水素が水素除去部11を通過する過程で、反応材モジュール20Aに収容される反応材片22(図2)と酸化反応を起こして(酸化し)水へと変化する。すなわち、被処理ガス13に含まれる水素が消費される(除去される)。水素除去部11を通過して被処理ガス13から水素が除去された処理済ガス15は、さらに上昇して筐体12の上部に配設される排気部16から流出する(排気される)。
In the
次に、図1,2を参照して、本発明の第1の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法(以下、「第1の水素除去方法」と称する。)について説明する。 Next, a hydrogen removal method (hereinafter referred to as “first hydrogen removal method”) performed using the hydrogen removal apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. .
第1の水素除去方法は、例えば、水素除去装置10Aを用いて行われる。第1の水素除去方法では、被処理ガス13を水素除去装置10A内の反応材モジュール20Aを備える水素除去部11に導き、水素除去部11で水素を除去(消費)する水素除去ステップを具備する。
The first hydrogen removal method is performed using, for example, the
水素除去装置10Aを用いて、原子炉格納容器の内部の雰囲気から水素を除去する第1の水素除去方法では、なんらかの原因により、燃料被覆管の温度が上昇し、水蒸気と燃料被覆管材料であるジルコニウムとの間で反応(Metal−Water反応)が生じて水素が発生し、大量の蒸気とともに原子炉圧力容器から漏洩する。発生した多量の蒸気と水素が原子炉圧力容器内から原子炉格納容器に漏れ出た場合、原子炉格納容器内の雰囲気が被処理ガス13として吸気部14から水素除去装置10A内に流入する。
In the first hydrogen removal method of removing hydrogen from the atmosphere inside the reactor containment vessel using the
水素除去装置10Aの内部に流入したガス(水素および水蒸気)は、反応材モジュール20A内に充填される金属過酸化物等の反応材片22と反応することで水素から水へと変化する。金属過酸化物を反応材として利用する場合、金属過酸化物は水素と反応すると体積が膨張するため、水素と反応した後の反応材片22は膨張する。
The gas (hydrogen and water vapor) that has flowed into the
反応材モジュール20Aでは、各セル23の上部に膨張吸収領域24が設けられているため、反応材片22が膨張して反応材充填領域25が拡大したとしても、その分を膨張吸収領域24が吸収する。従って、反応材モジュール20Aでは、反応材片22が膨張したとしても、充填される反応材片22の空隙率は低下せず、被処理ガス13(または処理済ガス15)が通過(通気)する際の圧力損失は増加することはない。
In the
一方、反応材モジュール20Aが複数配設された水素除去部11を通り抜けて水素が除去された処理済ガス15は、さらに上昇して筐体12の上部に配設される排気部16から流出する(排気される)。
On the other hand, the treated
水素除去装置10Aおよび第1の水素除去方法によれば、例えば、金属過酸化物の小片を反応材片22とする場合等のように、反応材片22が被処理ガス13に含まれる水素と反応して体積が膨張したとしても、その膨張分を膨張吸収領域24が吸収するため、反応材片22の空隙率は低下せず、被処理ガス13が通過(通気)する際の圧力損失の増加を防止することができる。また、水素除去部11として、複数のセル23を連結して構成される反応材モジュール20Aを採用しているため、水素除去部11の設置および撤去を比較的簡単に行うことができる。
According to the
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る水素除去装置は、本発明の第1の実施形態に係る水素除去装置に対して、配設される反応材モジュールの構成が異なる点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。すなわち、本発明の第2の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置10Bの断面図は、図1に示される符号10A,20Aを符号10B,20Bと読み替えたものとなる。そこで、本実施形態の説明では、水素除去装置10Bの水素除去装置10Aに対する相違点である反応材モジュール20Bを中心に説明し、上述した実施形態の説明と重複する内容の説明を省略する。
[Second Embodiment]
The hydrogen removal apparatus according to the second embodiment of the present invention is different from the hydrogen removal apparatus according to the first embodiment of the present invention in that the configuration of the reaction material module disposed is different. This point is not substantially different. That is, in the cross-sectional view of the
図4は本発明の第2の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置10B(図1において符号10Aを10Bに読み替え)において適用される反応材モジュール20Bの概略図であり、図4(A)が反応材モジュール20Bの縦断面図、図4(B)が反応材モジュール20Bの図4(A)に示されるIV(B)−IV(B)線に沿う方向の断面図(IV(B)−IV(B)線断面図)である。
FIG. 4 is a schematic diagram of a
反応材モジュール20Bは、反応材モジュール20Bの配設後の状態を基準として、反応材モジュール20Bのセル23内の空間を水平方向(左右方向)に仕切る偏り防止板31が設けられた容器21Bに反応材片22を均一に充填して形成される。すなわち、容器21Bは、容器21Aに対して、略鉛直方向(上下方向)に延在する偏り防止板31が追設されている。
The
なお、偏り防止板31に反応材片22より細かな(小さな)開口部を設けておくこともできる。反応材片22よりも小さな開口部を有する偏り防止板31を適用すれば、セル23内部を流れるガスの流速分布に与える影響をより小さくすることができる。
In addition, the
このように構成される反応材モジュール20Bを水素除去部11(図1)として設置した水素除去装置10Bでは、水素除去装置10Aと同様に、吸気部14から被処理ガス13が筐体12内に導入され、筐体12の反応材モジュール20B(図4)が複数配設された水素除去部11で水素除去され、処理済ガス15となって排気部16から排気される。水素除去部11としての反応材モジュール20Bは、設置時等に傾いたり向きが変わったりしたとしても、偏り防止板31によって反応材片22が偏るのを防止し、反応材片22を収容した直後の均一な状態を維持することができる。
In the
従って、反応材モジュール20Bを設置する際に偏りを解消するための時間が不要になる。また、反応材片22の偏りを特に意識することなく反応材モジュール20Bを設置したとしても、反応材片22は偏ることなく均一な状態なので、セル23内部の反応材片22が偏ったままでの運用を防止することができる。
Therefore, time for eliminating the bias when installing the
なお、本発明の第2の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法は、水素除去装置10Aを用いる第1の水素除去方法に対して、使用する装置が水素除去装置10Aの代わりに水素除去装置10Bとなる点で相違するものの、工程としては実質的に同様に行われる。従って、水素除去装置10Aを用いて行う第1の水素除去方法の説明をもって、水素除去装置10Bを用いて行う第2の水素除去方法の説明を省略する。
Note that the hydrogen removal method performed using the hydrogen removal apparatus according to the second embodiment of the present invention is different from the first hydrogen removal method using the
水素除去装置10Bおよび第2の水素除去方法によれば、水素除去装置10Aおよび第1の水素除去方法と同様の効果を奏することができる。さらに、水素除去装置10Bおよび第2の水素除去方法では、反応材モジュール20Bを設置する際に、斜めになる等してセル23内部の反応材片22が偏ることを防いで均一にすることができるので、反応材モジュール20Bを設置する際に偏りを解消するための時間が不要になるとともに、セル23内部の反応材片22が偏ったままでの運用を防止することができる。
According to the
[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態に係る水素除去装置は、本発明の第1の実施形態に係る水素除去装置に対して、配設される反応材モジュールの構成が異なる点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。すなわち、本発明の第3の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置10Cの断面図は、図1に示される符号10A,20Aを符号10C,20Cと読み替えたものとなる。そこで、本実施形態の説明では、水素除去装置10Cの水素除去装置10Aに対する相違点である反応材モジュール20Cを中心に説明し、上述した実施形態の説明と重複する内容の説明を省略する。
[Third Embodiment]
The hydrogen removal apparatus according to the third embodiment of the present invention is different from the hydrogen removal apparatus according to the first embodiment of the present invention in that the configuration of the reaction material module disposed is different. This point is not substantially different. That is, the cross-sectional view of the hydrogen removal apparatus 10C which is an example of the hydrogen removal apparatus according to the third embodiment of the present invention is obtained by replacing the
図5は本発明の第3の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置10C(図1において符号10Aを10Cに読み替え)において適用される反応材モジュール20Cの概略図であり、図5(A)が反応材モジュール20Cの縦断面図、図5(B)が反応材モジュール20Cの図5(A)に示されるV(B)−V(B)線に沿う方向の断面図(V(B)−V(B)線断面図)である。
FIG. 5 is a schematic view of a
容器内に粒子を充填し、ガスを通気させる場合、一般に、粒子径が大きくなると、容器内側の壁面近くの粒子による空隙率が大きくなるため、ガスは当該壁面近くを流れやすくなる。従って、粒子状の反応材片22を容器21に充填する場合、容器21の内面に近くの反応材片22の空隙率が大きくなり、反応材モジュール20を通気する際の被処理ガス13の流れが壁面側に偏ってしまう場合がある。
When filling a container with particles and allowing gas to flow, generally, as the particle diameter increases, the porosity of particles near the wall surface inside the container increases, so that the gas easily flows near the wall surface. Therefore, when the
そこで、水素除去装置10Cでは、容器21A(図2(A))の内面の少なくとも一部に曲面で凹凸が形成される凹凸部33を設けた容器21Cに粒子状の反応材片22を収容して形成される反応材モジュール20Cを水素除去部11として設置する。なお、凹凸部33の凹凸を形成する曲面の曲率半径は、容器21Cに収容される反応材片22の半径と同程度が好ましく、容器21Cに収容される反応材片22の半径に近ければ近いほど好ましい。ここで、反応材片22の半径と同程度とは、反応材片22の半径±10%の範囲をいう。
Therefore, in the hydrogen removal apparatus 10C, the particulate
凹凸部33を設けた容器21Cに反応材片22を収容して形成される反応材モジュール20Cを水素除去部11として設置することによって、水素除去装置10Cでは、反応材モジュール20Cの内側の壁面近くの空隙率が大きくなることが抑制され、被処理ガス13(または処理済ガス15)の流れが偏る(反応材モジュール20Cの内側の壁面近くに集中する)のを防ぐことができる。
By installing the
このように構成される反応材モジュール20Cを水素除去部11として設置した水素除去装置10Cでは、水素除去装置10Aと同様に、吸気部14から被処理ガス13が筐体12内に導入され、筐体12の反応材モジュール20Bが複数配設された水素除去部11で水素除去され、処理済ガス15となって排気部16から排気される。水素除去部11としての反応材モジュール20Cでは、容器21Cの内面に形成される凹凸部33が当該内面と接する箇所での空隙を少なく抑えることができ、被処理ガス13(または処理済ガス15)の流れの均一化を図ることができる。
In the hydrogen removing apparatus 10C in which the
なお、本発明の第3の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法は、第1の水素除去方法等の本発明の第1の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法に対して、使用する装置が水素除去装置10Aの代わりに水素除去装置10Cとなる点で相違するものの、工程としては実質的に同様に行われる。従って、水素除去装置10Aを用いて行う第1の水素除去方法の説明をもって、水素除去装置10Cを用いて行う第3の水素除去方法の説明を省略する。
Note that the hydrogen removal method performed using the hydrogen removal apparatus according to the third embodiment of the present invention is a hydrogen removal method performed using the hydrogen removal apparatus according to the first embodiment of the present invention, such as the first hydrogen removal method. Although it differs from the removal method in that the apparatus to be used is a hydrogen removal apparatus 10C instead of the
水素除去装置10Cおよび第3の水素除去方法によれば、水素除去装置10Aおよび第1の水素除去方法と同様の効果を奏することができる。さらに、水素除去装置10Cおよび第3の水素除去方法では、容器21Cの内面に形成される凹凸部33が当該内面と接する箇所での空隙を少なく抑えることができ、被処理ガス13(または処理済ガス15)の流れをより均一な状態にすることができる。
According to the hydrogen removal device 10C and the third hydrogen removal method, the same effects as those of the
なお、上述した反応材モジュール20Cは、反応材モジュール20Aの容器21Aの内面に凹凸部33を形成した容器21Cに反応材片22を収容して形成されるものであるが、反応材片22を収容する容器21は必ずしも容器21Aに限定されるものではない。例えば、容器21Aの代わりに容器21B等の他の容器21の内面に凹凸部33を形成した容器21Cを用意し、当該容器21Cに反応材片22を収容して反応材モジュール20Cを形成することもできる。
In addition, although the
[第4の実施形態]
図6は本発明の第4の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置10Dの断面図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view of a hydrogen removal apparatus 10D which is an example of a hydrogen removal apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
水素除去装置10Dは、反応材モジュール20Aを水素除去部11として複数配設する水素除去装置10Aに対して、反応材モジュール20Dを水素除去部11として配設する点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、本実施形態の説明では、水素除去装置10Aに対する相違点である反応材モジュール20Dを中心に説明し、上述した実施形態の説明と重複する内容の説明を省略する。
The hydrogen removal apparatus 10D is different from the
水素除去装置10Dは、水素除去装置10Aと同様に水素除去部11を具備する装置であるが、水素除去装置10Aに対して、水素除去部11を構成する複数の反応材モジュール20の構成が相違する。水素除去装置10Aでは、反応材モジュール20Aに収容される反応材片22のサイズは配設される場所に因らない、すなわち、何れの反応材モジュール20Aも収容される反応材片22のサイズは同程度である。これに対して、水素除去装置10Dでは、反応材モジュール20Dが配設される場所に応じて、反応材片22のサイズ(粒子径)を変えている。
The hydrogen removal apparatus 10D is an apparatus including the
すなわち、水素除去装置10Dでは、粒子径が異なる複数種類(図6に示される例では3種類)の粒子状の反応材片22(図6に示される例では22D1,22D2,22D3)をそれぞれ容器21に収容して形成された複数種類の反応材モジュール20D(図6に示される例では、20D1,20D2,20D3)が用意され、反応材片22のサイズ(粒子径)が相対的に小さいものは、複数の反応材モジュール20Dで構成される被処理ガス13の流路の中心側に配設し、大きくなるにつれて順次縁側に配設している。
That is, in the hydrogen removal apparatus 10D, a plurality of types of reactive material pieces 22 (3D in the example shown in FIG. 6) having different particle diameters (22D1, 22D2, and 22D3 in the example shown in FIG. 6) are respectively stored in containers. A plurality of types of reaction material modules 20D (20D1, 20D2, and 20D3 in the example shown in FIG. 6) prepared and accommodated in 21 are prepared, and the size (particle diameter) of the
これは、一般的にガスが筒状の容器を通気する場合、相対的に流れやすい中心部分のガス流量が多くなる傾向が予想されるが、ガス流量が多くなると予想される中心部分の圧力損失を中心の周辺部分に比べて高めることで、ガス流量の偏りを解消するためである。換言すれば、被処理ガス13(または処理済ガス15)が相対的に流れやすい中心部分の圧力損失を周辺部分に比べて高めることで、被処理ガス13(または処理済ガス15)の流れをより均一にすることができるためである。
In general, when gas is ventilated through a cylindrical container, the gas flow rate in the central part, which tends to flow relatively easily, is expected to increase, but the pressure loss in the central part, where the gas flow rate is expected to increase, is expected. This is because the deviation of the gas flow rate is eliminated by increasing the ratio as compared with the peripheral portion at the center. In other words, the flow of the
例えば、図6に示される水素除去装置10Dでは、それぞれ粒子径r1,r2,r3(0<r1<r2<r3)とする反応材片22D1,22D2,22D3を収容してセル23D1,23D2,23D3を用意し、さらに、セル23D1,23D2,20D3をそれぞれ直列に連結して反応材モジュール20D1,20D2,20D3を形成する。その後、反応材モジュール20D1,20D2,20D3を筐体12の壁面側から中心側に向かうにつれて粒子径が大きくなるように反応材モジュール配設する。
For example, the hydrogen removal apparatus 10D shown in FIG. 6 accommodates reaction material pieces 22D1, 22D2, and 22D3 having particle diameters r 1 , r 2 , and r 3 (0 <r 1 <r 2 <r 3 ), respectively. Cells 23D1, 23D2, and 23D3 are prepared, and the cells 23D1, 23D2, and 20D3 are connected in series to form the reaction material modules 20D1, 20D2, and 20D3, respectively. Thereafter, the reaction material modules 20D1, 20D2, and 20D3 are disposed so that the particle diameter increases from the wall surface side of the
すなわち、粒子径が相対的に小さい(粒子径r1)反応材片22D1を収容する反応材モジュール20D1は筐体12の中心側に、粒子径が相対的に大きい(粒子径r3)反応材片22D3を収容する反応材モジュール20D3は筐体12の最も壁面側に、反応材片22D1よりも大きく反応材片22D3よりも小さい粒子径をもつ反応材片22D2を収容する反応材モジュール20D2は、反応材モジュール20D1と反応材モジュール20D3との間に配設される。
That is, the reaction material module 20D1 containing the reaction material piece 22D1 having a relatively small particle diameter (particle diameter r 1 ) has a relatively large particle diameter (particle diameter r 3 ) on the center side of the
このように、粒子径が相対的に小さい(粒子径r1)反応材片22Dを収容する反応材モジュール20D1が筐体12の中心側に、粒子径が相対的に大きい反応材片22Dを収容する反応材モジュール20D3が筐体12の壁面側に配設される構成される水素除去装置10Dでは、水素除去装置10Aと同様に、吸気部14から被処理ガス13が筐体12内に導入され、筐体12の反応材モジュール20D1,20D2,20D3が配設された水素除去部11で水素除去され、処理済ガス15となって排気部16から排気される。
As described above, the reaction material module 20D1 that accommodates the reaction material piece 22D having a relatively small particle diameter (particle diameter r 1 ) accommodates the reaction material piece 22D having a relatively large particle diameter on the center side of the
水素除去部11としての反応材モジュール20D1,20D2,20D3では、筐体12の壁面側(被処理ガス13の流路の縁側)から中心側に向かうにつれて圧力損失が大きくなるので、被処理ガス13(または処理済ガス15)が中心側に集まりにくくなり、反応材モジュール20D1,20D2,20D3を流れる被処理ガス13(または処理済ガス15)の流れがより均一化される。
In the reaction material modules 20D1, 20D2, and 20D3 as the
なお、本発明の第4の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法は、第1の水素除去方法等の本発明の第1の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法に対して、使用する装置が水素除去装置10Aの代わりに水素除去装置10Dとなる点で相違するものの、工程としては実質的に同様に行われる。従って、水素除去装置10Aを用いて行う第1の水素除去方法の説明をもって、水素除去装置10Dを用いて行う第4の水素除去方法の説明を省略する。
In addition, the hydrogen removal method performed using the hydrogen removal apparatus according to the fourth embodiment of the present invention is a hydrogen removal method performed using the hydrogen removal apparatus according to the first embodiment of the present invention, such as the first hydrogen removal method. Although it differs from the removal method in that the apparatus to be used is a hydrogen removal apparatus 10D instead of the
水素除去装置10Dおよび第4の水素除去方法によれば、水素除去装置10Aおよび第1の水素除去方法と同様の効果を奏することができる。さらに、水素除去装置10Dおよび第4の水素除去方法では、筐体12の壁面側(被処理ガス13の流路の縁側)から中心側に向かうにつれて圧力損失が大きくなるように水素除去部11としての反応材モジュール20Dが配設されるので、反応材モジュール20Dを流れる被処理ガス13(または処理済ガス15)の流れをより均一化することができる。
According to the hydrogen removal apparatus 10D and the fourth hydrogen removal method, the same effects as those of the
[第5の実施形態]
図7は本発明の第5の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置10Eの断面図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view of a
水素除去装置10Eは、水素除去装置10Aに対して、被処理ガス13を通気させる方向が相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、本実施形態の説明では、水素除去装置10Aに対する相違点を中心に説明し、上述した実施形態の説明と重複する内容の説明を省略する。
The
水素除去装置10Eは、簡潔に言えば、水素除去装置10Aを90度回転させた構成とほぼ同様となる。すなわち、水素除去装置10Eは、水素除去装置10Aと同様に水素除去部11を具備し、水素除去部11を内部に配設した筐体12に被処理ガス13を吸気部14から導入し、水素除去部11を通過させて被処理ガス13に含まれる水素を除去して処理済ガス15とした後、排気部16から排気する。
Briefly speaking, the
水素除去装置10Eでは、吸気部14および排気部16が筐体12の側面に設けられており、吸気された被処理ガス13が筐体12の内部で水平方向(図7において横方向)に流動し、水素除去部11を通過した後に排気されるように構成される。また、水素除去装置10Eでは、筐体12の内部に、被処理ガス13(または処理済ガス15)が流動する方向に対して略鉛直方向に延在する仕切板17が2箇所設置されており、仕切板17と仕切板17との間に水素除去部11としての反応材モジュール20Eが配設される。
In the
図8は水素除去装置10Eにおける水素除去部11としての反応材モジュール20Eの概略図であり、図8(A)は反応材モジュール20Eの縦断面図、図8(B)は反応材モジュール20Eの側面図である。
FIG. 8 is a schematic view of a
反応材モジュール20Eは、反応材モジュール20A等と構成は実質的に同様であるが、配設される方向(使用時の方向)が相違する。具体的に説明すれば、反応材モジュール20A等は、被処理ガス13の通気方向が鉛直方向(図2等で縦方向)となっているが、反応材モジュール20Eでは、被処理ガス13の通気方向が水平方向(図7で横方向)となっている。また、反応材モジュール20Eにおいて、各セル23内の上部に膨張吸収領域24が設定される。
The configuration of the
被処理ガス13を水平方向に流動させる水素除去装置10Eでは、膨張吸収領域24を単なる空間とする場合、反応材モジュール20Eのセル23の上部が空間となるため、被処理ガス13が水素と反応する反応材片22が充填されている反応材充填領域25を通気せずに、単なる空間である膨張吸収領域24を通気してしまうことになる。
In the
そこで、被処理ガス13が水平方向に流動する水素除去装置10E等では、膨張吸収領域24を通気することを妨げる邪魔板35等をセル23の入口側上部に配設し、通気部26の上部の開口を塞いでいる。水素除去装置10Eでは、邪魔板35が通気部26の上部の開口を塞ぐことで、膨張吸収領域24が単なる空間であったとしても、邪魔板35が膨張吸収領域24へ進入しようとする被処理ガス13をブロックするので、被処理ガス13を反応材充填領域25へ進入させることができる。
Therefore, in the
邪魔板35は、セル23内の膨張吸収領域24が無用に小さくならないように、被処理ガス13が流動する方向には短い長さとする。また、邪魔板35は、例えば、接着、溶着、ビス止め等の任意の固着方法を採用して容器21Aに固着される。
The
なお、図7に示される反応材モジュール20E(容器21A)は、邪魔板35を除き反応材モジュール20A(容器21A)と実質的に同様に構成されているが、反応材モジュール20A(容器21A)と実質的に同様に構成される箇所については、反応材モジュール20B(容器21B)等の他の反応材モジュール20(容器21)(図2)と実質的に同様に構成されていても良い。
The
例えば、反応材モジュール20E(容器21A)は、邪魔板35とともに、反応材モジュール20Eの配設後の状態を基準として上下方向(鉛直方向)に延在する偏り防止板31(図4)をさらに設けた構成でも良いし、容器内面に凹凸部33(図5)をさらに設けた構成でも良い。
For example, the
このように構成される反応材モジュール20Eを水素除去部11として設置した水素除去装置10Eでは、水素除去装置10Aと同様に、吸気部14から被処理ガス13が筐体12内に導入され、筐体12の反応材モジュール20Eが複数配設された水素除去部11で水素除去され、処理済ガス15となって排気部16から排気される。
In the
また、被処理ガス13が水平方向に流動する水素除去装置10Eでは、例えば、膨張吸収領域24が単なる空間の場合であっても、邪魔板35が当該空間を被処理ガス13が通気することを阻害するため、当該空間を被処理ガス13が通気することに伴い水素の除去効率が低下することを抑制することができる。
Further, in the
なお、本発明の第5の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法は、第1の水素除去方法等の本発明の第1の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法に対して、使用する装置が水素除去装置10Aの代わりに水素除去装置10Eとなる点で相違するものの、工程としては実質的に同様に行われる。従って、水素除去装置10Aを用いて行う第1の水素除去方法の説明をもって、水素除去装置10Eを用いて行う第5の水素除去方法の説明を省略する。
Note that the hydrogen removal method performed using the hydrogen removal apparatus according to the fifth embodiment of the present invention is a hydrogen removal method performed using the hydrogen removal apparatus according to the first embodiment of the present invention, such as the first hydrogen removal method. Although it differs from the removal method in that the device to be used is a
水素除去装置10Eおよび第5の水素除去方法によれば、水素除去装置10Aおよび第1の水素除去方法と同様の効果を奏することができる。また、水素除去装置10Eおよび第5の水素除去方法では、膨張吸収領域24が単なる空間の場合であっても、当該空間を被処理ガス13が通気することを邪魔板35が阻害するため、当該空間を被処理ガス13が通気することに伴う水素の除去効率低下を抑制することができる。
According to the
なお、上述の説明は、膨張吸収領域24が単なる空間の場合の弊害を防止することを中心とした内容であるが、膨張吸収領域24が中空の金属容器等の膨張吸収体で構成されることを妨げるものではない。また、膨張吸収領域24が膨張吸収体で構成され場合であって、当該膨張吸収体が被処理ガス13の流動を妨げる場合、すなわち、膨張吸収領域24を構成する膨張吸収体が邪魔板35としての機能も有する場合には、邪魔板35の設置を省略することができる。
The above description is centered on preventing adverse effects when the
さらに、膨張吸収体を用いた場合は、膨張吸収領域24のほぼ全域にわたって被処理ガス13の進入を防止することができる。また、膨張吸収体が反応材の膨張によって潰れた際に破損したとしても、表面に多少のき裂が生じた程度であれば、被処理ガス13の進入防止機能は損なわれない。セル23の入口側から出口側にかけて膨張吸収領域24を貫通するような流路が形成されない限り、被処理ガス13は反応材充填領域25を流れるからである。また、仮に膨張吸収体の破損により膨張吸収領域24を通過する流路が形成されたとしても、小さいき裂を通過するような流路では流路抵抗が高く、被処理ガス13の大半が反応材充填領域25を流れるものと考えられる。
Furthermore, when the expansion absorber is used, the
[第6の実施形態]
本発明の第6の実施形態に係る水素除去装置は、本発明の第5の実施形態に係る水素除去装置に対して、配設される反応材モジュールの構成が異なる点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。すなわち、本発明の第6の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置10Fの断面図は、図7に示される符号10E,20Eを符号10F,20Fと読み替えたものとなる。そこで、本実施形態の説明では、水素除去装置10Fの水素除去装置10Eに対する相違点である反応材モジュール20Fを中心に説明し、上述した実施形態の説明と重複する内容の説明を省略する。
[Sixth Embodiment]
The hydrogen removal apparatus according to the sixth embodiment of the present invention is different from the hydrogen removal apparatus according to the fifth embodiment of the present invention in that the configuration of the reaction material module to be disposed is different. This point is not substantially different. That is, the sectional view of the
図9は本発明の第6の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置10F(図7において符号10Eを10Fに読み替え)において適用される反応材モジュール20Fの概略図であり、図9(A)が反応材モジュール20Fの縦断面図、図9(B)が反応材モジュール20Fの側面図である。
FIG. 9 is a schematic diagram of a
反応材モジュール20Fは、反応材モジュール20Eに対して、邪魔板35の代わりに傾斜付き邪魔板36が配設される。すなわち、反応材モジュール20Fは、反応材モジュール20Eと同様に、容器21Aの内部に反応材片22を収容したセル23を形成し、さらに、セル23を直列(図9(A)における横方向)に連結して構成される。また、セル23内の上部に膨張吸収領域24が設定される。
The
傾斜付き邪魔板36は、邪魔板35に対して、被処理ガス13が通気する際に被処理ガス13と接する下面に、被処理ガス13が通気するにつれて(図9(A)に示されるセル23では、左側から右側に進むにつれて)上昇する傾斜面が形成された傾斜部36aを有する点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。また、傾斜付き邪魔板36の固定方法についても、邪魔板35と同様に、例えば、接着、溶着、ビス止め等の任意の固着方法を採用して容器21Aに固着される。
The
このような傾斜付き邪魔板36を配設することで、膨張吸収領域24が単なる空間であったとしても、傾斜付き邪魔板36が膨張吸収領域24へ進入しようとする被処理ガス13をブロックするので、被処理ガス13を反応材充填領域25へ進入させることができるとともに、被処理ガス13を極力(できるだけ長く)反応材充填領域25で通気させることができる。
By providing such an
なお、図9に示される反応材モジュール20F(容器21A)は、邪魔板35を除き反応材モジュール20A(容器21A)と実質的に同様に構成されているが、反応材モジュール20B(容器21B)等の他の反応材モジュール20(容器21)(図2)と実質的に同様に構成されていても良い。
The
例えば、反応材モジュール20F(容器21A)は、傾斜付き邪魔板36とともに、反応材モジュール20Fの配設後の状態を基準として上下方向(垂直方法)に延在する偏り防止板31(図4)をさらに設けた構成でも良いし、容器内面に凹凸部33(図5)をさらに設けた構成でも良い。
For example, the
このように構成される反応材モジュール20Fを水素除去部11として設置した水素除去装置10Fでは、水素除去装置10Aと同様に、吸気部14から被処理ガス13が筐体12内に導入され、筐体12の反応材モジュール20Fが複数配設された水素除去部11で水素除去され、処理済ガス15となって排気部16から排気される。
In the
また、被処理ガス13が水平方向に流動する水素除去装置10Fでは、例えば、膨張吸収領域24が単なる空間の場合であっても、傾斜付き邪魔板36が当該空間を被処理ガス13が通気することを阻害するため、当該空間を被処理ガス13が通気することに伴い水素の除去効率が低下することを抑制することができる。
Further, in the
さらに、水素除去装置10Fでは、セル23に傾斜付き邪魔板36が配設されることによって、被処理ガス13が通気(流動)する方向に対して徐々に流路幅が広がる流路構成となるので、反応材片22が膨張する膨張吸収領域24として空間は確保しつつも、被処理ガス13を極力(できるだけ長く)反応材充填領域25で通気させることができる。
Further, in the
なお、本発明の第6の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法は、第1の水素除去方法等の本発明の第1の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法に対して、使用する装置が水素除去装置10Aの代わりに水素除去装置10Fとなる点で相違するものの、工程としては実質的に同様に行われる。従って、水素除去装置10Aを用いて行う第1の水素除去方法の説明をもって、水素除去装置10Fを用いて行う第6の水素除去方法の説明を省略する。
In addition, the hydrogen removal method performed using the hydrogen removal apparatus according to the sixth embodiment of the present invention is a hydrogen removal method performed using the hydrogen removal apparatus according to the first embodiment of the present invention, such as the first hydrogen removal method. Although it differs from the removal method in that the device to be used is a
水素除去装置10Fおよび第6の水素除去方法によれば、水素除去装置10Aおよび第1の水素除去方法と同様の効果を奏することができる。また、水素除去装置10Fおよび第6の水素除去方法では、膨張吸収領域24が単なる空間の場合であっても、傾斜付き邪魔板36が当該空間を被処理ガス13が通気することを阻害するため、当該空間を被処理ガス13が通気することに伴う水素の除去効率低下を抑制することができる。
According to the
さらに、水素除去装置10Fおよび第6の水素除去方法では、セル23に傾斜付き邪魔板36が配設されることによって、被処理ガス13が通気(流動)する方向に対して徐々に流路幅が広がる流路構成となるので、反応材片22が膨張する膨張吸収領域24として空間は確保しつつも、被処理ガス13を極力(できるだけ長く)反応材充填領域25で通気させることができる。なお、膨張吸収領域24は、水素除去装置10E等と同様に中空の金属容器等で構成される膨張吸収体であっても良い。
Furthermore, in the
[第7の実施形態]
本発明の第7の実施形態に係る水素除去装置は、本発明の第5の実施形態に係る水素除去装置に対して、配設される反応材モジュールの構成が異なる点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。すなわち、本発明の第7の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置10Gの断面図は、図7に示される符号10E,20Eを符号10G,20Gと読み替えたものとなる。そこで、本実施形態の説明では、水素除去装置10Gの水素除去装置10Eに対する相違点である反応材モジュール20Gを中心に説明し、上述した実施形態の説明と重複する内容の説明を省略する。
[Seventh Embodiment]
The hydrogen removal apparatus according to the seventh embodiment of the present invention is different from the hydrogen removal apparatus according to the fifth embodiment of the present invention in that the configuration of the reaction material module disposed is different. This point is not substantially different. That is, the sectional view of the
図10は本発明の第7の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置10G(図7において符号10Eを10Gに読み替え)において適用される反応材モジュール20Gの概略図であり、図10(A)が反応材モジュール20Gを構成するセル23の容器21Gの側面図、図10(B)が容器21Gの縦断面図、図10(C)が反応材モジュール20Gの縦断面図である。
FIG. 10 is a schematic view of a
反応材モジュール20Gは、容器21Aと邪魔板35とで実現される機能を、容器21Gによって実現している。より具体的には、容器21Gに反応材片22を収容したセル23を直列に(図10(A)における横方向)に連結して構成され、例えば、セル23内の上部に膨張吸収領域24が設定される。つまり、反応材モジュール20Gは、容器21A等の代わりに容器21Gに反応材片22が収容される点と、邪魔板35をセル23内に配設しない点とで反応材モジュール20Eと相違する。
The
容器21Gは、例えば、容器21A等に対して、被処理ガス13の吸気口となる面(以下、「吸気面」と称する。)38に、通気部26の他に、被処理ガス13を通気させない無開口部39がさらに設けられる。より具体的に説明すれば、反応材モジュール20Gを配設後の状態を基準とした場合、容器21Gは、吸気面38の上部に無開口部39が設けられ、無開口部39の下部に通気部26が設けられている。
For example, the
無開口部39は、例えば、吸気面38の通気部26が網目で形成される場合、当該網目を塞ぐ平板で構成できる。また、吸気面38の通気部26が貫通孔である場合、当該貫通孔を吸気面38の下部に設ける一方、吸気面38の上部には設けないようにすることで、下部に通気部26が、上部に無開口部39が設けられる吸気面38を形成することができる。
The non-opening 39 can be configured by a flat plate that closes the mesh when the
このように構成される反応材モジュール20Gを水素除去部11として設置した水素除去装置10Gでは、水素除去装置10Eと同様に作用する。すなわち、吸気部14から被処理ガス13が筐体12内に導入され、筐体12の反応材モジュール20Gが複数配設された水素除去部11で水素除去され、処理済ガス15となって排気部16から排気される。また、膨張吸収領域24が単なる空間の場合であっても、無開口部39が当該空間を被処理ガス13が通気することを阻害するため、当該空間を被処理ガス13が通気することに伴い水素の除去効率が低下することを抑制することができる。
The
なお、本発明の第7の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法は、第1の水素除去方法等の本発明の第1の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法に対して、使用する装置が水素除去装置10Aの代わりに水素除去装置10Gとなる点で相違するものの、工程としては実質的に同様に行われる。従って、水素除去装置10Aを用いて行う第1の水素除去方法の説明をもって、水素除去装置10Gを用いて行う第7の水素除去方法の説明を省略する。
In addition, the hydrogen removal method performed using the hydrogen removal apparatus according to the seventh embodiment of the present invention is the hydrogen removal performed using the hydrogen removal apparatus according to the first embodiment of the present invention such as the first hydrogen removal method. Although it differs from the removal method in that the apparatus to be used is a
水素除去装置10Gおよび第7の水素除去方法によれば、水素除去装置10Aおよび第1の水素除去方法と同様の効果を奏することができる。また、水素除去装置10Gおよび第7の水素除去方法では、膨張吸収領域24が単なる空間の場合であっても、当該空間を被処理ガス13が通気することを無開口部39が阻害するため、当該空間を被処理ガス13が通気することに伴う水素の除去効率低下を抑制することができる。
According to the
さらに、水素除去装置10Gおよび第7の水素除去方法では、容器21Gに無開口部39を設けているため、水素除去装置10Eおよび第5の水素除去方法に対して、邪魔板35および邪魔板35を配設する手間を省くことができる。なお、膨張吸収領域24は、水素除去装置10E等と同様に中空の金属容器等で構成される膨張吸収体であっても良い。
Further, in the
以上、水素除去装置10A〜10Gおよび水素除去装置10A〜10Gを用いて行う水素除去方法によれば、金属過酸化物の小片を反応材片22とする場合等のように、反応材片22が被処理ガス13に含まれる水素と反応して体積が膨張したとしても、その膨張分を膨張吸収領域24が吸収するため、反応材片22の空隙率は低下せず、被処理ガス13が通過(通気)する際の圧力損失の増加を防止することができる。
As described above, according to the hydrogen removal method performed using the
また、水素除去装置10A〜10Gおよび水素除去装置10A〜10Gを用いて行う水素除去方法によれば、水素除去部11として、複数のセル23を連結して構成される反応材モジュール20を採用しているため、水素除去部11の設置および撤去を比較的簡単に行うことができる。
Moreover, according to the hydrogen removal method performed using the
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be carried out in various forms other than the above-described examples in the implementation stage, and various omissions can be made without departing from the gist of the invention. , Add, replace, change. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10A〜10G…水素除去装置、11…水素除去部、12…筐体、13…被処理ガス、14…吸気部、15…処理済ガス、16…排気部、17…仕切板、17a…孔部、18…固定具、20(20A〜20G)…反応材モジュール、21(21A〜21G)…容器、22…反応材片、22D1,22D2,22D3…反応材片、23…セル、23D1,23D2,23D3…セル、24…膨張吸収領域、25…反応材充填領域、26…通気部、27…容器本体、28…ドア、31…偏り防止板、33…凹凸部、35…邪魔板、36…傾斜付き邪魔板、36a…傾斜部、38…吸気面、39…無開口部、r1,r2,r3…(反応材片の)粒子径。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ガスを通気させて前記ガスと金属酸化物とを反応させ、前記ガスに含まれる水素を酸化させて除去する水素除去部を具備し、
前記水素除去部は、前記ガスを内部に通気可能な容器内に前記金属酸化物を収容したセルを前記通気の方向に対して直列に連結したモジュールを、前記ガスが前記モジュール内を通過して前記吸気部から前記排気部へと通気する方向に複数配設された構成であり、
前記セルの上部に前記金属酸化物が膨張した場合に当該膨張分を吸収する膨張吸収領域が設けられていることを特徴とする水素除去装置。 In the hydrogen removal apparatus for a reactor containment vessel that introduces a gas to be processed into the inside from an intake portion and removes the gas contained in the gas by oxidizing it, and then exhausts the gas from the exhaust portion to the outside.
Comprising a hydrogen removing unit that vents the gas to react the gas with the metal oxide and oxidizes and removes hydrogen contained in the gas;
The hydrogen removing unit includes a module in which cells containing the metal oxide are connected in series in a container in which the gas can be vented, and the gas passes through the module. It is a configuration in which a plurality of air is ventilated from the intake part to the exhaust part,
An expansion absorption region is provided in the upper portion of the cell to absorb an expansion when the metal oxide expands.
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