JP2017221908A - Method of collecting particle in gas, nozzle for collecting particle in gas, scrubber and vent device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス中粒子の捕集方法、並びに、ガス中粒子捕集ノズル，スクラバ，及びベント装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、例えば原子炉格納容器から外部へと放出されるガスに含まれる粒子を捕集する際に用いられて好適な技術に関する。 The present invention relates to a gas particle collection method, a gas particle collection nozzle, a scrubber, and a vent device. More specifically, the present invention relates to a technique suitable for use in, for example, collecting particles contained in a gas released from a reactor containment vessel to the outside.
沸騰水型原子炉の格納容器内で事故が発生した際に当該格納容器の破損を防ぐために当該格納容器から外部へと放出されるガス（具体的には、放射性物質を含んだ蒸気）から放射性物質を除去する従来の技術として、図３に示すように、原子炉圧力容器１０２を格納する格納容器１０１から放出される放射性物質を含むガスが、ドライウェル１０３から降下するベント管１０４を通って格納容器１０１の下部に設けられたサプレッションプール１０５の水中に放出されて当該水中を通過してから格納容器１０１から排出され、そして、繊維径５〜１２ μｍ 且つ充填密度１００〜３００ ｋｇ／ｍ3 のフィルタが充填された小型ユニットを多数組合せて構成されたフィルタカートリッジ１０７が内部に設けられているフィルタベント容器１０８へと排ガス入口管台１０６から流入し、フィルタカートリッジ１０７を通過する際に放射性物質がフィルタに物理的に吸着することによって除去された上で、フィルタベント容器１０８と接続するスタック１０９を通って屋外環境へと放出されるものがある（特許文献１）。 When an accident occurs in the containment vessel of a boiling water reactor, radioactive material is released from the gas released from the containment vessel (specifically, steam containing radioactive material) to prevent damage to the containment vessel. As a conventional technique for removing a substance, as shown in FIG. 3, a gas containing a radioactive substance released from a containment vessel 101 containing a reactor pressure vessel 102 passes through a vent pipe 104 descending from a dry well 103. It is discharged into the water of a suppression pool 105 provided at the lower part of the storage container 101, passes through the water, is discharged from the storage container 101, and has a fiber diameter of 5 to 12 μm and a packing density of 100 to 300 kg / m 3. To a filter vent container 108 in which a filter cartridge 107 configured by combining a large number of small units filled with a filter is provided. When the radioactive material flows in from the exhaust gas inlet nozzle 106 and passes through the filter cartridge 107, the radioactive substance is removed by physically adsorbing to the filter, and then passes through the stack 109 connected to the filter vent container 108. There is one that is released (Patent Document 1).
特許文献１に記載されているような、サプレッションプール１０５とその後段のフィルタベント容器１０８とから構成される沸騰水型原子炉用フィルタベント装置では、ガスに含まれる水溶性及びエアロゾル状の放射性物質はサプレッションプール１０５におけるスクラビング効果で水中に移行して捕集され、また、サプレッションプール１０５で捕集しきれなかったエアロゾルや水滴の飛沫はフィルタベント容器１０８のフィルタカートリッジ１０７によって捕集される。 In a filter vent apparatus for a boiling water reactor constituted by a suppression pool 105 and a subsequent filter vent container 108 as described in Patent Document 1, a water-soluble and aerosol-like radioactive substance contained in a gas is used. Is transferred to the water by the scrubbing effect in the suppression pool 105 and collected, and aerosols and droplets of water droplets that could not be collected in the suppression pool 105 are collected by the filter cartridge 107 of the filter vent container 108.
したがって、サプレッションプール１０５でのスクラバにおいて、ガスに含まれる水溶性及びエアロゾル状の放射性物質（言い換えると、放射性物質粒子）が可能な限り捕集されることが望まれる。 Therefore, in the scrubber in the suppression pool 105, it is desirable that water-soluble and aerosol-like radioactive substances (in other words, radioactive substance particles) contained in the gas are collected as much as possible.
そこで、本発明は、含塵ガスに含まれる粒子（エアロゾル）を効率良く分離捕集することができる、ガス中粒子の捕集方法を提供すると共に、ガス中粒子捕集ノズルやそのようなガス中粒子捕集ノズルを備えるスクラバ、および、そのようなスクラバを備えるベント装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a method for collecting particles in gas that can efficiently separate and collect particles (aerosol) contained in a dust-containing gas, and also provides a gas particle collection nozzle and such a gas. It is an object of the present invention to provide a scrubber equipped with a medium particle collecting nozzle and a vent device equipped with such a scrubber.
かかる目的を達成するため、本発明のガス中粒子の捕集方法は、ノズルを通じてガスが液体中に吹き出されることによってガスに含まれる粒子が液体に捕集される方法であり、ノズルが、ガスの流れの上流側から順に縮小部，液吸引部を含む排気拡大部，平行部，及び吹出拡大部を流路として有すると共に液体中に没入させられて配設され、流入したガスを縮小部において圧縮してガスの流れを加速してから排気拡大部へとガスを排気して膨張させて更に加速させることにより、液吸引部におけるガスの流れを超音速にして液吸引部において負圧を発生させて液吸引部から液体を吸引しつつガスと液体とを平行部及び吹出拡大部へと吹き出すようにしている。 In order to achieve such an object, the method for collecting particles in a gas of the present invention is a method in which particles contained in a gas are collected in a liquid by blowing the gas into the liquid through a nozzle, In order from the upstream side of the gas flow, a reduction part, an exhaust enlargement part including a liquid suction part, a parallel part, and a blowout enlargement part are provided as flow paths, and are arranged so as to be immersed in the liquid. The gas flow in the liquid suction section is accelerated by accelerating the gas flow to the exhaust expansion section, and then expanding and accelerating the gas flow in the liquid suction section. The gas and the liquid are blown out to the parallel part and the blow-out enlarged part while being generated and sucking the liquid from the liquid suction part.
本発明のガス中粒子捕集ノズルは、ガスの流れの上流側から順に縮小部，液吸引部を含む排気拡大部，平行部，及び吹出拡大部を流路として有すると共に液体中に没入させられて配設され、流入したガスを縮小部において圧縮してガスの流れを加速してから排気拡大部へとガスを排気して膨張させて更に加速させることにより、液吸引部におけるガスの流れを超音速にして液吸引部において負圧を発生させて液吸引部から液体を吸引しつつガスと液体とを平行部及び吹出拡大部へと吹き出すようにしている。 The gas particle collection nozzle of the present invention has a reduction part, an exhaust expansion part including a liquid suction part, a parallel part, and a blowout expansion part in order from the upstream side of the gas flow as flow paths and is immersed in the liquid. The gas flow in the liquid suction unit is further accelerated by compressing the inflowing gas in the reduction unit and accelerating the gas flow, and then exhausting and expanding the gas to the exhaust expansion unit. At a supersonic speed, a negative pressure is generated in the liquid suction part to suck the liquid from the liquid suction part, and the gas and the liquid are blown out to the parallel part and the blowing enlarged part.
本発明のスクラバは、液体を貯留するスクラバタンクと、液体中に没入させられて配設されると共に液体中にガスを吹き出すノズルとを有し、当該ノズルは、ガスの流れの上流側から順に縮小部，液吸引部を含む排気拡大部，平行部，及び吹出拡大部を流路として有し、流入したガスを縮小部において圧縮してガスの流れを加速してから排気拡大部へとガスを排気して膨張させて更に加速させることにより、液吸引部におけるガスの流れを超音速にして液吸引部において負圧を発生させて液吸引部から液体を吸引しつつガスと液体とを平行部及び吹出拡大部へと吹き出すようにしている。 The scrubber of the present invention has a scrubber tank that stores liquid, and a nozzle that is immersed in the liquid and that blows gas into the liquid, and the nozzles are in order from the upstream side of the gas flow. It has a reduction part, an exhaust enlargement part including a liquid suction part, a parallel part, and a blowout enlargement part as a flow path, and compresses the inflowing gas in the reduction part to accelerate the gas flow, and then gas to the exhaust enlargement part The gas flow in the liquid suction part is supersonic and the negative pressure is generated in the liquid suction part to suck the liquid from the liquid suction part in parallel. It blows out to the part and the blowout expansion part.
本発明のベント装置は、液体を貯留するスクラバタンクと、液体中に没入させられて配設されると共に液体中にガスを吹き出すノズルと、液体の上方に配設されるフィルタとを有し、ノズルは、ガスの流れの上流側から順に縮小部，液吸引部を含む排気拡大部，平行部，及び吹出拡大部を流路として有し、流入したガスを縮小部において圧縮してガスの流れを加速してから排気拡大部へとガスを排気して膨張させて更に加速させることにより、液吸引部におけるガスの流れを超音速にして液吸引部において負圧を発生させて液吸引部から液体を吸引しつつガスと液体とを平行部及び吹出拡大部へと吹き出し、さらに、ノズルから吹き出されて液体を通過したガスをフィルタを通過させた上でスクラバタンクから放出するようにしている。 The vent device of the present invention has a scrubber tank that stores liquid, a nozzle that is immersed in the liquid and that blows gas into the liquid, and a filter that is disposed above the liquid. The nozzle has a reduction part, an exhaust expansion part including a liquid suction part, a parallel part, and an expansion part in order from the upstream side of the gas flow as flow paths, and compresses the gas that flows in the reduction part to flow the gas. Then, the gas is exhausted and expanded to the exhaust expansion part and further accelerated, thereby making the gas flow in the liquid suction part supersonic and generating a negative pressure in the liquid suction part. While sucking the liquid, the gas and the liquid are blown out to the parallel part and the blowing enlarged part, and further, the gas blown out from the nozzle and passed through the liquid passes through the filter and is then discharged from the scrubber tank.
したがって、これらのガス中粒子の捕集方法並びにガス中粒子捕集ノズル，スクラバ，及びベント装置によると、縮小部における圧縮と排気拡大部における膨張とによって液吸引部においてガスの流れを超音速にして発生させた負圧によって液体を吸引しつつガスと液体とを平行部及び吹出拡大部へと吹き出すようにしているので、平行部及び吹出拡大部においてガス（当該ガス中の粒子を含む）と液体の液滴との相対速度でガス中の粒子と液滴とが衝突してガス中の粒子が液体に捕集されてガスから除去される。 Therefore, according to these gas particle collection methods and gas particle collection nozzles, scrubbers, and vent devices, the gas flow in the liquid suction section is made supersonic by compression in the reduction section and expansion in the exhaust expansion section. Since the gas and the liquid are blown out to the parallel part and the blowout enlarged part while sucking the liquid by the negative pressure generated in this way, the gas (including particles in the gas) in the parallel part and the blowout enlarged part The particles in the gas collide with the droplets at a relative velocity with the liquid droplets, and the particles in the gas are collected in the liquid and removed from the gas.
また、本発明のガス中粒子の捕集方法は、ノズルが縮小部を有する第一の部材と平行部及び吹出拡大部が形成された第二の部材とから構成され、第一の部材と第二部材とが離間して配設されてこれら第一の部材と第二の部材との間の間隙が液吸引部として機能するようにしても良い。また、本発明のガス中粒子捕集ノズルは、縮小部を有する第一の部材と平行部及び吹出拡大部が形成された第二の部材とから構成され、第一の部材と第二部材とが離間して配設されてこれら第一の部材と第二の部材との間の間隙が液吸引部として機能するようにしても良い。これらの場合には、二つの部材の間の間隙が液吸引部として機能するようにしているので、液吸引部が全周の空隙として構成されることになり、液吸引部への液体の吸水効率が高められて吸引が高効率で行われる。 The method for collecting particles in a gas of the present invention comprises a first member having a reduced portion and a second member in which a parallel portion and a blow-up enlarged portion are formed. The two members may be arranged apart from each other so that the gap between the first member and the second member functions as a liquid suction portion. Further, the gas particle collection nozzle of the present invention is composed of a first member having a reduced portion and a second member in which a parallel portion and a blowout enlarged portion are formed, the first member and the second member, May be spaced apart so that the gap between the first member and the second member functions as a liquid suction portion. In these cases, since the gap between the two members functions as a liquid suction part, the liquid suction part is configured as a void around the entire circumference, and the water absorption of the liquid into the liquid suction part Efficiency is increased and suction is performed with high efficiency.
また、本発明のガス中粒子の捕集方法は、ノズルの排気拡大部における圧力と縮小部における圧力との比が０．１〜０．５であるようにしても良い。また、本発明のガス中粒子捕集ノズルは、排気拡大部における圧力と縮小部における圧力との比が０．１〜０．５であるようにしても良い。これらの場合には、縮小部と排気拡大部との間における圧力の落差が十分に確保されるので、排気拡大部におけるガスの膨張による加速の効果が十分に得られる。 In the gas particle collection method of the present invention, the ratio of the pressure at the exhaust expansion portion of the nozzle to the pressure at the reduction portion may be 0.1 to 0.5. In the gas particle collecting nozzle of the present invention, the ratio of the pressure at the exhaust expansion portion to the pressure at the reduction portion may be 0.1 to 0.5. In these cases, a sufficient pressure drop is ensured between the reduction portion and the exhaust expansion portion, so that an acceleration effect due to gas expansion in the exhaust expansion portion can be sufficiently obtained.
本発明のガス中粒子の捕集方法並びにガス中粒子捕集ノズル，スクラバ，及びベント装置によれば、縮小部における圧縮と排気拡大部における膨張とによって液吸引部においてガスの流れを超音速にして発生させた負圧によって液体を吸引するようにしているので、ガスの流量が大きい場合でも、流動抵抗よりも大きな膨張する力による高速流（具体的には、超音速流）によって高い負圧を発生させて液吸引部において周囲の圧力との関係で負圧であることを維持し延いては液吸引部における吸引力を維持するようにすることができ、液吸引部において液体を吸引しつつガスと液体とを平行部及び吹出拡大部へと吹き出してガス中の粒子と液体の液滴とを衝突させてガス中の粒子を液体に捕集してガスから除去することが可能になり、延いてはガス中粒子の捕集技術としての信頼性の向上を図ることが可能になる。 According to the gas particle collection method and gas particle collection nozzle, scrubber, and vent device of the present invention, the gas flow is made supersonic in the liquid suction section by the compression in the reduction section and the expansion in the exhaust expansion section. Since the liquid is sucked by the negative pressure generated in this way, even when the gas flow rate is large, a high negative pressure is generated by a high-speed flow (specifically, supersonic flow) due to an expansion force larger than the flow resistance. By maintaining the negative pressure in relation to the ambient pressure in the liquid suction part, the suction force in the liquid suction part can be maintained and the liquid suction part can suck the liquid. While the gas and the liquid are blown out to the parallel part and the blow-out enlarged part, the particles in the gas collide with the liquid droplets, so that the particles in the gas can be collected in the liquid and removed from the gas. , By extension It is possible to improve the reliability of the collecting technique in the gas particles.
本発明のガス中粒子の捕集方法やガス中粒子捕集ノズルは、ノズルが二つの部材で構成されてこれら二つの部材の間の間隙が液吸引部として機能するようにした場合には、液吸引部への液体の吸水効率を高めて吸引を高効率で行うことができるので、ガス中の粒子と液滴との衝突の効率を高めることが可能になり、延いてはガス中粒子の捕集技術としての性能の向上が可能になる。 In the gas particle collection method and gas particle collection nozzle of the present invention, when the nozzle is constituted by two members and the gap between these two members functions as a liquid suction part, Since it is possible to increase the water absorption efficiency of the liquid to the liquid suction part and perform the suction with high efficiency, it becomes possible to increase the efficiency of collision between the particles in the gas and the liquid droplets. The performance as a collection technology can be improved.
本発明のガス中粒子の捕集方法やガス中粒子捕集ノズルは、ノズルの排気拡大部における圧力と縮小部における圧力との比が０．１〜０．５であるようにした場合には、排気拡大部におけるガスの膨張による加速の効果を十分に得ることができるので、ガス中の粒子と液滴との衝突の効率を高めることが可能になり、延いてはガス中粒子の捕集技術としての性能の向上が可能になる。 In the gas particle collection method and gas particle collection nozzle of the present invention, when the ratio of the pressure in the exhaust expansion part of the nozzle to the pressure in the reduction part is 0.1 to 0.5, In addition, since the effect of acceleration due to gas expansion in the exhaust expansion part can be sufficiently obtained, it becomes possible to increase the efficiency of collision between particles in the gas and droplets, and in turn, the collection of particles in the gas Technology performance can be improved.
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、単位であることを明確にするために単位としての記号や文字を〔 〕で括って表記する場合がある。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings. In the following description, in order to clarify that it is a unit, a symbol or character as a unit may be enclosed in [].
図１及び図２に、本発明のガス中粒子の捕集方法、並びに、ガス中粒子捕集ノズル，スクラバ，及びベント装置の実施形態の一例を示す。 FIG. 1 and FIG. 2 show an example of an embodiment of a gas particle collection method, a gas particle collection nozzle, a scrubber, and a vent device according to the present invention.
なお、図１及び図２は、あくまでも本発明に係るノズルや装置の構成を説明するための概念図であり、部位・部材相互の寸法関係や具体詳細な構造を規定するものではない。 1 and 2 are conceptual diagrams for explaining the configuration of the nozzle and the device according to the present invention, and do not prescribe the dimensional relationship between the parts and members or the specific detailed structure.
本実施形態では、本発明が、原子力発電設備としての原子炉格納容器内のガスを外部へと放出する「ベント」と呼ばれる操作によって放出されるガス（「ベントガス」とも呼ばれる）に含まれる放射性物質粒子の捕集に適用された場合を例に挙げて説明する。 In the present embodiment, the present invention is a radioactive substance contained in a gas (also referred to as “vent gas”) released by an operation called “vent” that releases the gas in the reactor containment vessel as nuclear power generation equipment to the outside. The case where it is applied to the collection of particles will be described as an example.
具体的には、本実施形態では、原子炉圧力容器が格納されている原子炉格納容器と本実施形態のベント装置９とがガス流動管路２によって接続されている。 Specifically, in this embodiment, the reactor containment vessel in which the reactor pressure vessel is housed and the vent device 9 of this embodiment are connected by the gas flow conduit 2.
ベントが行われると、原子炉格納容器内のガス３は、ガス流動管路２を通過してベント装置９へと排出され、ベント装置９によってガス３に含まれている放射性物質粒子が捕集された上で放出経路６から外部（例えば、屋外環境）へと放出される。 When venting is performed, the gas 3 in the reactor containment vessel passes through the gas flow line 2 and is discharged to the vent device 9, and the radioactive material particles contained in the gas 3 are collected by the vent device 9. And then released from the discharge path 6 to the outside (for example, outdoor environment).
そして、本実施形態のガス中粒子の捕集方法は、ガス中粒子捕集ノズル１０を通じてガス３がスクラバ液４中に吹き出されることによってガス３に含まれる粒子がスクラバ液４に捕集される方法であり、ガス中粒子捕集ノズル１０が、ガス３の流れの上流側から順に縮小部１４，液吸引部２０を含む排気拡大部１６，平行部１７，及び吹出拡大部１８を流路として有すると共にスクラバ液４中に没入させられて配設され、流入したガス３を縮小部１４において圧縮してガス３の流れを加速してから排気拡大部１６へとガス３を排気して膨張させて更に加速させることにより、液吸引部２０におけるガス３の流れを超音速にして液吸引部２０において負圧を発生させて液吸引部２０からスクラバ液４を吸引しつつガス３とスクラバ液４とを平行部１７及び吹出拡大部１８へと吹き出すようにしている。 In the gas particle collection method of the present embodiment, the gas 3 is blown into the scrubber liquid 4 through the gas particle collection nozzle 10 so that the particles contained in the gas 3 are collected in the scrubber liquid 4. In this method, the gas particle collecting nozzle 10 passes through the reduction part 14, the exhaust expansion part 16 including the liquid suction part 20, the parallel part 17, and the blowout expansion part 18 in order from the upstream side of the flow of the gas 3. The gas 3 that has flowed in is compressed in the reduction unit 14 to accelerate the flow of the gas 3, and then the gas 3 is exhausted and expanded to the exhaust expansion unit 16. Then, the gas 3 and the scrubber liquid are drawn while the scrubber liquid 4 is sucked from the liquid suction part 20 by generating a negative pressure in the liquid suction part 20 by making the flow of the gas 3 in the liquid suction part 20 supersonic and further accelerating. 4 and parallel So that blown out to 17 and the blowout enlarged portion 18.
また、本実施形態のガス中粒子捕集ノズル１０は、ガス３の流れの上流側から順に縮小部１４，液吸引部２０を含む排気拡大部１６，平行部１７，及び吹出拡大部１８を流路として有すると共にスクラバ液４中に没入させられて配設され、流入したガス３を縮小部１４において圧縮してガス３の流れを加速してから排気拡大部１６へとガス３を排気して膨張させて更に加速させることにより、液吸引部２０におけるガス３の流れを超音速にして液吸引部２０において負圧を発生させて液吸引部２０からスクラバ液４を吸引しつつガス３とスクラバ液４とを平行部１７及び吹出拡大部１８へと吹き出すようにしている。 In addition, the gas particle collecting nozzle 10 of the present embodiment flows through the exhaust gas expansion unit 16 including the reduction unit 14, the liquid suction unit 20, the parallel unit 17, and the blowout expansion unit 18 in order from the upstream side of the gas 3 flow. It is provided as a passage and is immersed in the scrubber liquid 4. The inflowing gas 3 is compressed in the reduction unit 14 to accelerate the flow of the gas 3, and then the gas 3 is exhausted to the exhaust expansion unit 16. By expanding and further accelerating, the flow of the gas 3 in the liquid suction unit 20 is supersonic, a negative pressure is generated in the liquid suction unit 20 and the scrubber liquid 4 is sucked from the liquid suction unit 20 while the gas 3 and the scrubber are sucked. The liquid 4 is blown out to the parallel portion 17 and the blowout enlarged portion 18.
また、本実施形態のスクラバは、スクラバ液４を貯留するスクラバタンク１と、スクラバ液４中に没入させられて配設されると共にスクラバ液４中にガス３を吹き出すガス中粒子捕集ノズル１０とを有し、当該ガス中粒子捕集ノズル１０は、ガス３の流れの上流側から順に縮小部１４，液吸引部２０を含む排気拡大部１６，平行部１７，及び吹出拡大部１８を流路として有し、流入したガス３を縮小部１４において圧縮してガス３の流れを加速してから排気拡大部１６へとガス３を排気して膨張させて更に加速させることにより、液吸引部２０におけるガス３の流れを超音速にして液吸引部２０において負圧を発生させて液吸引部２０からスクラバ液４を吸引しつつガス３とスクラバ液４とを平行部１７及び吹出拡大部１８へと吹き出すようにしている。 The scrubber according to the present embodiment includes a scrubber tank 1 that stores the scrubber liquid 4, and a gas particle collection nozzle 10 that is immersed in the scrubber liquid 4 and blows out the gas 3 into the scrubber liquid 4. The gas particle collecting nozzle 10 flows in the order from the upstream side of the flow of the gas 3 through the reducing portion 14, the exhaust expanding portion 16 including the liquid suction portion 20, the parallel portion 17, and the blowing expanding portion 18. The gas suction unit 3 compresses the inflowing gas 3 in the reduction unit 14 to accelerate the flow of the gas 3, and then exhausts the gas 3 to the exhaust expansion unit 16 to expand and further accelerate the liquid suction unit. 20, the flow of the gas 3 is supersonic and a negative pressure is generated in the liquid suction unit 20 to suck the scrubber liquid 4 from the liquid suction unit 20, while the gas 3 and the scrubber liquid 4 are parallel to each other and the blow-out expansion unit 18. To blow out It is.
また、本実施形態のベント装置９は、スクラバ液４を貯留するスクラバタンク１と、スクラバ液４中に没入させられて配設されると共にスクラバ液４中にガス３を吹き出すガス中粒子捕集ノズル１０と、スクラバ液４の上方に配設されるフィルタ５とを有し、ガス中粒子捕集ノズル１０は、ガス３の流れの上流側から順に縮小部１４，液吸引部２０を含む排気拡大部１６，平行部１７，及び吹出拡大部１８を流路として有し、流入したガス３を縮小部１４において圧縮してガス３の流れを加速してから排気拡大部１６へとガス３を排気して膨張させて更に加速させることにより、液吸引部２０におけるガス３の流れを超音速にして液吸引部２０において負圧を発生させて液吸引部２０からスクラバ液４を吸引しつつガス３とスクラバ液４とを平行部１７及び吹出拡大部１８へと吹き出し、さらに、ガス中粒子捕集ノズル１０から吹き出されてスクラバ液４を通過したガス３をフィルタ５を通過させた上でスクラバタンク１から放出するようにしている。 In addition, the vent device 9 of the present embodiment includes a scrubber tank 1 that stores the scrubber liquid 4 and a gas particle collection device that is disposed so as to be immersed in the scrubber liquid 4 and that blows out the gas 3 into the scrubber liquid 4. It has a nozzle 10 and a filter 5 disposed above the scrubber liquid 4, and the gas particle collecting nozzle 10 is an exhaust including a reduction part 14 and a liquid suction part 20 in order from the upstream side of the gas 3 flow. The expansion portion 16, the parallel portion 17, and the blowout expansion portion 18 are provided as flow paths, and the inflowing gas 3 is compressed in the reduction portion 14 to accelerate the flow of the gas 3 and then the gas 3 is supplied to the exhaust expansion portion 16. By evacuating and expanding and further accelerating, the flow of the gas 3 in the liquid suction unit 20 is supersonic and a negative pressure is generated in the liquid suction unit 20 to suck the scrubber liquid 4 from the liquid suction unit 20. 3 and scrubber liquid 4 The gas 3 blown out to the row portion 17 and the blow-out expansion portion 18 and further blown out from the gas particle collecting nozzle 10 and passed through the scrubber liquid 4 is passed through the filter 5 and then discharged from the scrubber tank 1. ing.
なお、本実施形態のベント装置９は、フィルタ５を備える点で、「フィルタベント装置」や「フィルタ付ベント装置」などとも呼ばれる。また、以下の説明では、ガス中粒子捕集ノズル１０を単に「ノズル１０」と表記する。 In addition, the vent apparatus 9 of this embodiment is also called a "filter vent apparatus", a "filter vent apparatus", etc. by the point provided with the filter 5. FIG. In the following description, the gas particle collecting nozzle 10 is simply referred to as “nozzle 10”.
ノズル１０は、原子炉格納容器と連通しているガス流動管路２の端部に、通常は複数取り付けられる。この状態で、ノズル１０は、ベント装置９の下部に貯留されているスクラバ液４中に没入している。 A plurality of nozzles 10 are usually attached to the end of the gas flow conduit 2 communicating with the reactor containment vessel. In this state, the nozzle 10 is immersed in the scrubber liquid 4 stored in the lower part of the vent device 9.
原子炉格納容器から排出されたガス３はガス流動管路２を通過してノズル１０を通じてスクラバ液４中に吹き出される。そして、スクラバ液４中に吹き出されたガス３に含まれている水溶性物質及び粒子（エアロゾル）がスクラバ液４に捕集される。また、スクラバ液４を通過して上昇したガス３は更にフィルタ５を通過し、当該フィルタ５を通過する間にスクラバ液４によって捕集しきれなかったエアロゾルや飛沫がフィルタ５に捕集される。フィルタ５を通過したガス３は放出経路６からスクラバタンク１の外部へと放出される。 The gas 3 discharged from the reactor containment vessel passes through the gas flow line 2 and is blown out into the scrubber liquid 4 through the nozzle 10. Then, water-soluble substances and particles (aerosol) contained in the gas 3 blown into the scrubber liquid 4 are collected in the scrubber liquid 4. The gas 3 that has risen through the scrubber liquid 4 further passes through the filter 5, and aerosols and droplets that could not be collected by the scrubber liquid 4 while passing through the filter 5 are collected by the filter 5. . The gas 3 that has passed through the filter 5 is discharged from the discharge path 6 to the outside of the scrubber tank 1.
スクラバ液４の種類（言い換えると、成分）は、特定のものに限定されるものではなく、例えば捕集すべき成分（言い換えると、捕集対象成分）などが考慮された上で適当なものが適宜選択される。原子炉格納容器から排出されるガスを処理するためのベント装置におけるスクラバ液としては、具体的には例えば、ヨウ素(Ｉ)を吸収することが考慮され、水酸化ナトリウム(ＮａＯＨ)水溶液とチオ硫酸ナトリウム(Ｎａ2Ｓ2Ｏ3)水溶液との混合溶液が用いられ得る。なお、捕集すべき成分（捕集対象成分）によっては、スクラバ液として水(Ｈ2Ｏ)が用いられるようにしても良い。 The kind (in other words, component) of the scrubber liquid 4 is not limited to a specific one, and for example, an appropriate one is considered in consideration of the component to be collected (in other words, the component to be collected). It is selected appropriately. As a scrubber liquid in a vent apparatus for treating gas discharged from a reactor containment vessel, specifically, for example, it is considered to absorb iodine (I), and an aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution and thiosulfuric acid are considered. A mixed solution with an aqueous solution of sodium (Na 2 S 2 O 3 ) can be used. Depending on the component to be collected (collection target component), water (H 2 O) may be used as the scrubber liquid.
また、フィルタ５の組成も、特定のものに限定されるものではなく、例えば捕集対象物の特性などが考慮された上で適当なものが適宜選択される。原子炉格納容器から排出されるガスを処理するためのベント装置におけるフィルタとしては、具体的には例えば、ステンレス繊維フィルタなどの金属繊維フィルタが用いられ得る。 Further, the composition of the filter 5 is not limited to a specific one, and for example, an appropriate one is appropriately selected in consideration of the characteristics of the collection target. Specifically, for example, a metal fiber filter such as a stainless fiber filter may be used as the filter in the vent device for processing the gas discharged from the reactor containment vessel.
ノズル１０は、ガス流動管路２と連通して原子炉格納容器から排出されたガス３を取り入れる導入部１３と、当該導入部１３と連続して形成される縮小部１４と、当該縮小部１４に隣接して設けられる排気拡大部１６と、当該排気拡大部１６に設けられる液吸引部２０と、排気拡大部１６に隣接して設けられる平行部１７と、当該平行部１７と連続して形成される吹出拡大部１８とを有する。なお、本発明では、ノズル１０の流路について、ガス３が流れる向きを基準として、導入部１３の入口１３ａ側を上流側とし、吹出拡大部１８の出口１８ａ側を下流側とする。 The nozzle 10 communicates with the gas flow pipe 2 and introduces an introduction part 13 for taking in the gas 3 discharged from the reactor containment vessel, a reduction part 14 formed continuously with the introduction part 13, and the reduction part 14 The exhaust expansion portion 16 provided adjacent to the exhaust expansion portion 16, the liquid suction portion 20 provided in the exhaust expansion portion 16, the parallel portion 17 provided adjacent to the exhaust expansion portion 16, and the parallel portion 17 are formed continuously. And a blowout enlargement portion 18. In the present invention, with respect to the flow path of the nozzle 10, the inlet 13 a side of the introduction portion 13 is set as the upstream side, and the outlet 18 a side of the blowing expansion portion 18 is set as the downstream side with reference to the direction in which the gas 3 flows.
なお、導入部１３はガス流動管路２と連通してガス３を縮小部１４へと導くためにつなぎとして働く部位であり、当該導入部１３が特定の形状で明示的に設けられることは本発明において必須の構成ではなく、導入部１３として明示的な部分が設けられないようにしても良く、或いは、導入部としての働きを含むものとして縮小部１４が形成されるようにしても良い。 The introduction part 13 is a part that communicates with the gas flow conduit 2 and serves as a connection to guide the gas 3 to the reduction part 14, and the introduction part 13 is explicitly provided in a specific shape. It is not an essential configuration in the present invention, and an explicit portion may not be provided as the introduction portion 13, or the reduction portion 14 may be formed to include the function as the introduction portion.
本実施形態では、また、排気拡大部１６が、縮小部１４と連続して形成される排気部１５と、当該排気部１５と平行部１７との間の液吸引部２０とから構成される。 In the present embodiment, the exhaust gas enlarging unit 16 includes an exhaust unit 15 formed continuously with the reduction unit 14 and a liquid suction unit 20 between the exhaust unit 15 and the parallel unit 17.
ノズル１０におけるガス３の流路の形状としては、縮小部１４が下流側に向かって次第に内径が小さくなるテーパ状に形成され、当該縮小部１４の下流側端部（即ち、縮小部１４の出口１４ａ）がノズル１０におけるガス３の流路として断面積が最も小さくなるように形成される。また、縮小部１４の出口１４ａと連続して排気部１５が下流側に向かって次第に内径が大きくなるテーパ状に形成され、液吸引部２０を挟んで、平行部１７が内径が一定であるように形成され、さらに、当該平行部１７の下流側端部（即ち、平行部１７の出口１７ａ）と連続して吹出拡大部１８が下流側に向かって次第に内径が大きくなるテーパ状に形成される。 As the shape of the flow path of the gas 3 in the nozzle 10, the reduced portion 14 is formed in a tapered shape whose inner diameter gradually decreases toward the downstream side, and the downstream end portion of the reduced portion 14 (that is, the outlet of the reduced portion 14). 14a) is formed as the flow path of the gas 3 in the nozzle 10 so that the cross-sectional area is the smallest. Further, the exhaust part 15 is formed in a tapered shape continuously with the outlet 14a of the reduction part 14 so that the inner diameter gradually increases toward the downstream side, and the parallel part 17 has a constant inner diameter across the liquid suction part 20. Further, the blow-out enlarged portion 18 is formed in a tapered shape with the inner diameter gradually increasing toward the downstream side, continuously with the downstream end portion of the parallel portion 17 (that is, the outlet 17a of the parallel portion 17). .
本実施形態のノズル１０は、外形が概ね円柱状であると共に軸心方向に沿って導入部１３，縮小部１４，及び排気拡大部１６の一部としての排気部１５が内部に形成されている部材（「第一の部材１１」と呼ぶ）と、外形が概ね円柱状であると共に軸心方向に沿って平行部１７及び吹出拡大部１８が内部に形成されている部材（「第二の部材１２」と呼ぶ）との二つの部材から構成される。 The nozzle 10 of the present embodiment has a substantially cylindrical outer shape, and an introduction portion 13, a reduction portion 14, and an exhaust portion 15 as a part of the exhaust expansion portion 16 are formed inside along the axial direction. A member (referred to as a “first member 11”), a member having a substantially cylindrical outer shape, and a parallel portion 17 and a blowout enlarged portion 18 formed inside along the axial direction (“second member”) 12 ”).
そして、第一の部材１１と第二の部材１２とが、各々の軸心が同軸上に揃えられて並べられ、且つ、第一の部材１１の排気部１５と第二の部材１２の平行部１７との間に隙間が設けられて離間して配設される。 The first member 11 and the second member 12 are arranged such that their axial centers are coaxially aligned, and the exhaust portion 15 of the first member 11 and the parallel portion of the second member 12 are arranged. A gap is provided between the two and a gap 17.
なお、テーパ状に形成される排気部１５の内径の広がりの角度及び下流側端部（即ち、排気部１５の出口１５ａ）の内径の寸法と、平行部１７の内径の寸法とは、縮小部１４から排気されて排気部１５において膨張して流動するガス３の全て若しくは概ね全てが平行部１７に流れ込むように相互に調整される。 The angle of expansion of the inner diameter of the exhaust portion 15 formed in a tapered shape, the size of the inner diameter of the downstream end (that is, the outlet 15a of the exhaust portion 15), and the inner diameter of the parallel portion 17 are reduced. The gas 3 exhausted from 14 and expanded and flowing in the exhaust part 15 is adjusted so that all or almost all of the gas 3 flows into the parallel part 17.
そして、本実施形態では、第一の部材１１と第二の部材１２との間の間隙が液吸引部２０として機能する。本実施形態のように、第一の部材１１と第二の部材１２との二部材によってノズル１０が構成されると共にこれら二部材１１，１２が離間して配設されることにより、これら二部材１１，１２の間の隙間を液吸引部２０として機能させることになり、すなわち、液吸引部２０が全周の空隙として構成されることになり、液吸引部２０へのスクラバ液４の吸水効率が高められて吸引が高効率で行われるようになる。 In the present embodiment, the gap between the first member 11 and the second member 12 functions as the liquid suction unit 20. As in the present embodiment, the nozzle 10 is constituted by two members of the first member 11 and the second member 12, and these two members 11 and 12 are disposed apart from each other, whereby these two members are arranged. 11 and 12 is made to function as the liquid suction part 20, that is, the liquid suction part 20 is configured as a void around the entire circumference, and the water absorption efficiency of the scrubber liquid 4 to the liquid suction part 20 As a result, the suction is performed with high efficiency.
第一の部材１１と第二の部材１２とは相互の位置関係が固定されて配設されるところ、これら二つの部材１１，１２の固定の仕方は、液吸引部２０におけるスクラバ液４の吸い込みの支障にならない態様であれば、どのような機序であっても構わない。具体的には例えば、第一の部材１１と第二の部材１２とは、これら二つの部材１１，１２に掛け渡されて取り付けられる固定部材２１によって相互の位置関係が固定されて配設されることが考えられる（なお、図２に示す例における固定部材２１は、あくまでもその態様の一例であり、ノズル１０自体の構造を分かり易く示すことも考慮し、仮想線として一点鎖線で表示している）。この場合の固定部材２１は、一組の第一の部材１１と第二の部材１２とに対し、一つ取り付けられるようにしても良く、または、複数取り付けられるようにしても良い。あるいは、第一の部材１１と第二の部材１２との相互の位置関係を固定した状態で（複数の）第一の部材１１を固定して配設する機序（喩えて言うなら「第一の固定部材」）と（複数の）第二の部材１２を固定して配設する機序（喩えて言うなら「第二の固定部材」）とがそれぞれ設けられるようにしても良い。 The first member 11 and the second member 12 are arranged so that their mutual positional relationship is fixed. The fixing method of these two members 11 and 12 is to suck the scrubber liquid 4 in the liquid suction part 20. Any mechanism may be used as long as it does not hinder. Specifically, for example, the first member 11 and the second member 12 are arranged such that the mutual positional relationship is fixed by a fixing member 21 that is mounted across the two members 11 and 12. (The fixing member 21 in the example shown in FIG. 2 is merely an example of the mode, and is shown by a one-dot chain line as a virtual line in consideration of showing the structure of the nozzle 10 in an easy-to-understand manner. ). In this case, one fixing member 21 or a plurality of fixing members 21 may be attached to the pair of first member 11 and second member 12. Alternatively, a mechanism (fixedly speaking, “first”, in which the first member 11 (the plurality of members) is fixedly disposed in a state where the positional relationship between the first member 11 and the second member 12 is fixed. And a mechanism (in other words, “second fixing member”) for fixing and arranging the second member (s) 12 may be provided.
本発明に係るノズルは、液吸引部における流体（具体的には、ガス）の流速が超音速であることを条件とする。 In the nozzle according to the present invention, the flow rate of the fluid (specifically, gas) in the liquid suction unit is required to be supersonic.
ここで、排気拡大部１６（具体的には、排気部１５，液吸引部２０）における流体の流速（「排気速度」と呼ぶ）は数式１によって計算される。 Here, the flow rate of fluid (referred to as “exhaust speed”) in the exhaust expansion unit 16 (specifically, the exhaust unit 15 and the liquid suction unit 20) is calculated by Equation 1.
数式１において、ｖe：排気速度〔ｍ／ｓ〕，Ｔ：流入ガス温度〔Ｋ〕，Ｒ：気体定数(＝８３１４)〔Ｊ／ｋｍｏｌ Ｋ〕，Ｍ：ガスの分子量〔ｇ／ｍｏｌ〕，γ：等エントロピー膨張係数(＝１．４)，ｐe：排気絶対圧力〔Ｐａ〕，及びｐ：流入絶対圧力〔Ｐａ〕である。 In Equation 1, v e : exhaust speed [m / s], T: inflow gas temperature [K], R: gas constant (= 8314) [J / kmol K], M: molecular weight of gas [g / mol], γ: isentropic expansion coefficient (= 1.4), p e : exhaust absolute pressure [Pa], and p: inflow absolute pressure [Pa].
数式１から、流入ガス温度Ｔが一定であるとすると、ガスの排気速度ｖeは排気絶対圧力ｐeと流入絶対圧力ｐとの比（ｐe／ｐ）で決まることが分かる。例えば、排気部１５（言い換えると、縮小部１４の出口１４ａ付近）の圧力（＝ｐe）が０．５気圧（絶対圧）とすると縮小部１４の圧力（＝ｐ）は３．１気圧（絶対圧）になり、すなわち、排気部１５の圧力−５００〔ｋＰａ〕（ゲージ圧）とすると縮小部１４の圧力は２６０〔ｋＰａ〕（ゲージ圧）になる。 From Equation 1, it is understood that if the inflow gas temperature T is constant, the gas exhaust velocity v e is determined by the ratio ( pe / p) between the exhaust absolute pressure pe and the inflow absolute pressure p. For example, (in other words, near the exit 14a of the reduction unit 14) the exhaust section 15 the pressure (= p e) has a pressure reduction unit 14 and 0.5 atm (absolute pressure) (= p) is 3.1 atm ( Absolute pressure), that is, when the pressure of the exhaust part 15 is −500 [kPa] (gauge pressure), the pressure of the reduction part 14 becomes 260 [kPa] (gauge pressure).
本発明に係るノズル１０は、縮小部１４と当該縮小部１４の出口１４ａと連続する排気部１５との間における圧力の落差（即ち、ｐ−ｐe）が十分に大きくなるように設計され、すなわち、縮小部１４での圧力損失（言い換えると、消費エネルギー）が十分に大きくなるように設計され、このエネルギーがガス３の加速に使用される。 The nozzle 10 according to the present invention is designed so that the pressure drop (that is, p- pe ) between the reducing portion 14 and the outlet portion 15a of the reducing portion 14 and the exhaust portion 15 continuous is sufficiently large. That is, the pressure loss (in other words, energy consumption) in the reduction unit 14 is designed to be sufficiently large, and this energy is used to accelerate the gas 3.
そして、排気部１５（さらに言えば、排気部１５を含む排気拡大部１６）における排気絶対圧力ｐeが周囲の圧力よりも小さくなり、排気拡大部１６に設けられている液吸引部２０において負圧が発生し、当該液吸引部２０からスクラバ液４が吸い込まれる。なお、排気部１５においてガス３の流速ｖeが最大になり、これに伴い、ベルヌーイの定理からも導き出されるように排気部１５において負圧が最大になり、結果として液吸引部２０におけるスクラバ液４を吸い込む吸引力が最大になる。なお、上記説明における「周囲の圧力」とは、ノズル１０が没入しているスクラバ液４の、液吸引部２０の位置における水圧である。 Then, (that matter, exhaust enlarged portion 16 which includes an exhaust section 15) the exhaust unit 15 absolute pressure p e exhaust gas in is smaller than the pressure of the surrounding, the negative in the liquid suction unit 20 provided in the exhaust expansion unit 16 A pressure is generated, and the scrubber liquid 4 is sucked from the liquid suction part 20. In addition, the flow velocity v e of the gas 3 becomes maximum in the exhaust part 15, and accordingly, the negative pressure becomes maximum in the exhaust part 15 as derived from Bernoulli's theorem. As a result, the scrubber liquid in the liquid suction part 20 The suction power to suck 4 is maximized. The “ambient pressure” in the above description is the water pressure of the scrubber liquid 4 in which the nozzle 10 is immersed at the position of the liquid suction unit 20.
ここで、ガス３の流量が大きくなるに従って排気部１５（さらに言えば、排気部１５を含む排気拡大部１６）での流動抵抗が大きくなって排気部１５におけるガス３の膨張力が流動抵抗に起因する圧縮力よりも小さくなり、圧力損失の転換として得られる加速の効果が低減する（具体的には、超音速になることができない傾向になる）。この場合、排気部１５におけるガス３の加速に伴う圧力の低減によっても「液吸引部２０における圧力」＞「周囲の圧力」となり、液吸引部２０においてスクラバ液４を吸引しなくなってしまう。 Here, as the flow rate of the gas 3 increases, the flow resistance in the exhaust section 15 (more specifically, the exhaust expansion section 16 including the exhaust section 15) increases, and the expansion force of the gas 3 in the exhaust section 15 becomes the flow resistance. It becomes smaller than the resulting compressive force, and the acceleration effect obtained as a change in pressure loss is reduced (specifically, it tends to be impossible to achieve supersonic speed). In this case, even if the pressure is reduced due to the acceleration of the gas 3 in the exhaust part 15, “pressure in the liquid suction part 20”> “ambient pressure”, and the scrubber liquid 4 is not sucked in the liquid suction part 20.
このため、本発明では、ノズル１０は、ガス３の流量が大きい場合（言い換えると、高流量域）でも、排気部１５（排気部１５を含む排気拡大部１６）におけるガス３の膨張力が流動抵抗に起因する圧縮力よりも大きくなるように調整される。 For this reason, in the present invention, even when the flow rate of the gas 3 is large (in other words, in the high flow rate region), the nozzle 10 causes the expansion force of the gas 3 to flow in the exhaust part 15 (the exhaust expansion part 16 including the exhaust part 15). It is adjusted so as to be larger than the compressive force caused by the resistance.
すなわち、ノズル１０は、排気拡大部１６における流動抵抗よりも大きな膨張力による高速流（具体的には、超音速流）によって高い負圧を発生させ、液吸引部２０において周囲の圧力との関係で負圧であることが維持され、延いては液吸引部２０におけるスクラバ液４を吸い込む吸引力が維持されるように設計される。 That is, the nozzle 10 generates a high negative pressure by a high-speed flow (specifically, supersonic flow) due to an expansion force larger than the flow resistance in the exhaust expansion unit 16, and the relationship with the ambient pressure in the liquid suction unit 20. Thus, the negative pressure is maintained, and the suction force for sucking the scrubber liquid 4 in the liquid suction unit 20 is maintained.
具体的には、ノズル１０では、原子炉格納容器から排出されたガス３がガス流動管路２を通過して導入部１３から流入し、当該導入部１３と連続する縮小部１４においてガス３が高い圧力で圧縮されてガス流が加速して音速若しくは概ね音速程度（即ち、図２中のｖは音速若しくは概ね音速程度）になり、排気部１５（さらに言えば、排気部１５を含む排気拡大部１６）においてガス３が膨張してガス流が更に加速して超音速（即ち、図２中のｖeは超音速）になる。なお、縮小部１４におけるガス３の圧力が数式１における流入絶対圧力ｐであり、排気部１５におけるガス３の圧力が数式１における排気絶対圧力ｐeである。 Specifically, in the nozzle 10, the gas 3 discharged from the reactor containment vessel passes through the gas flow conduit 2 and flows in from the introduction unit 13, and the gas 3 is generated in the reduction unit 14 that is continuous with the introduction unit 13. The gas flow is accelerated by being compressed at a high pressure and becomes a sound speed or approximately the sound speed (that is, v in FIG. 2 is the sound speed or approximately the sound speed), and the exhaust portion 15 (more specifically, the exhaust gas expansion including the exhaust portion 15 is expanded). In part 16), the gas 3 expands and the gas flow is further accelerated to supersonic speed (ie, v e in FIG. 2 is supersonic speed). Note that the pressure of the gas 3 in the reduction unit 14 is the inflow absolute pressure p in Formula 1, and the pressure of the gas 3 in the exhaust unit 15 is the exhaust absolute pressure p e in Formula 1.
縮小部１４から排気されたガス３が液吸引部２０を通過すると共に当該液吸引部２０において負圧効果によってスクラバ液４が吸い込まれることにより、放射性物質粒子を含むガス３とスクラバ液４とが混合され、ガス３とスクラバ液４とが混合された状態で平行部１７へと流動する。 When the gas 3 exhausted from the reduction unit 14 passes through the liquid suction unit 20 and the scrubber liquid 4 is sucked by the negative pressure effect in the liquid suction unit 20, the gas 3 containing radioactive substance particles and the scrubber liquid 4 are The gas 3 and the scrubber liquid 4 are mixed and flow to the parallel portion 17 in a mixed state.
そして、平行部１７と吹出拡大部１８とにおいてガス３（当該ガス３中の粒子を含む）とスクラバ液４の液滴との相対速度でガス３中の粒子と液滴とが衝突してガス３中の粒子がスクラバ液４に捕集されてガス３から除去される。 Then, the particles in the gas 3 collide with the droplets at the relative speed between the gas 3 (including the particles in the gas 3) and the droplets of the scrubber liquid 4 in the parallel portion 17 and the blowout enlarged portion 18, and the gas. The particles in 3 are collected in the scrubber liquid 4 and removed from the gas 3.
具体的には、液吸引部２０においてスクラバ液４とガス３とが混合した上で平行部１７においてガス３の流れの加速に伴って（言い換えると、引き摺られて）スクラバ液４の液滴が加速する。このとき、ガス３と液滴との相対速度は平行部１７の入口で大きい（なお、ガス３の流速＞液滴の速度 である）ため、平行部１７を通過する際にガス３中の粒子が液滴に衝突して捕集・除去される。そして、平行部１７ではガス３の流速は一定である一方で液滴はガス３の流れの影響によって次第に加速し、平行部１７の出口１７ａ若しくはその付近で相対速度がゼロ近く（即ち、ガス３の流速と液滴の速度とが同程度）になる。さらに、吹出拡大部１８では液滴は慣性力が大きいために減速し難い一方でガス３の流れは流路としての吹出拡大部１８の断面積に応じて減速して ガス３の流速＜液滴の速度 になるため、吹出拡大部１８を通過する際には液滴がガス３中の粒子に衝突してガス３中の粒子が捕集・除去される。 Specifically, after the scrubber liquid 4 and the gas 3 are mixed in the liquid suction unit 20, droplets of the scrubber liquid 4 are formed in the parallel part 17 as the gas 3 is accelerated (in other words, dragged). To accelerate. At this time, since the relative velocity between the gas 3 and the droplet is large at the inlet of the parallel portion 17 (note that the flow velocity of the gas 3> the velocity of the droplet), the particles in the gas 3 pass through the parallel portion 17. Collides with the droplet and is collected and removed. The flow rate of the gas 3 is constant in the parallel portion 17 while the droplets are gradually accelerated by the influence of the flow of the gas 3, and the relative velocity is close to zero at the outlet 17a of the parallel portion 17 or in the vicinity thereof (that is, the gas 3). The flow velocity of the liquid and the velocity of the droplet are about the same). Further, in the blowing enlarged portion 18, the droplet is difficult to decelerate due to the large inertial force, while the flow of the gas 3 is decelerated according to the cross-sectional area of the blowing enlarged portion 18 as a flow path, and the flow velocity of the gas 3 Therefore, when passing through the blowout enlarged portion 18, the droplet collides with the particles in the gas 3, and the particles in the gas 3 are collected and removed.
ここで、縮小部１４においてガス３を高い圧力で圧縮してガス流を加速させて音速若しくは概ね音速程度にした上で排気して排気部１５（言い換えると、排気拡大部１６）においてガス３を膨張させてガス流を更に加速させて超音速にするように縮小部１４が設計されることにより、言い換えると、縮小部１４における音速若しくは概ね音速程度と排気部１５（さらに言えば、排気部１５を含む排気拡大部１６）における超音速とを実現し得るように縮小部１４における絞りの程度（縮小部１４の出口１４ａの断面積の大きさを含む）が調整されることにより、ガス３の流量が小さい場合（言い換えると、低流量域）でも、ガス３が十分に圧縮されて流れが高速になって平行部１７と吹出拡大部１８とにおけるガス３とスクラバ液４の液滴との相対速度が十分に大きくなり、ガス３中の粒子と液滴との衝突の効率が確保される。 Here, the gas 3 is compressed at a high pressure in the reduction unit 14 to accelerate the gas flow to a sound speed or approximately the speed of sound, and then the gas 3 is exhausted and exhausted in the exhaust unit 15 (in other words, the exhaust expansion unit 16). The reduction part 14 is designed to expand and further accelerate the gas flow to supersonic speed, in other words, the sound speed in the reduction part 14 or approximately the sound speed and the exhaust part 15 (more specifically, the exhaust part 15 By adjusting the degree of restriction (including the size of the cross-sectional area of the outlet 14a of the reduction part 14) in the reduction part 14 so as to realize supersonic speed in the exhaust expansion part 16) including the gas 3 Even when the flow rate is small (in other words, in the low flow rate region), the gas 3 is sufficiently compressed and the flow rate becomes high, and the gas 3 and the droplets of the scrubber liquid 4 in the parallel part 17 and the blowing expansion part 18 Relative velocity becomes sufficiently large, the efficiency of collision between particles and droplets in the gas 3 is secured.
なお、本発明に係るノズルは、液吸引部（言い換えると、縮小部の出口付近）における流体の流速が超音速であることを条件とするという点において、「ラバルノズル」や「超音速ノズル」と呼ばれるノズルが用いられ得る。 The nozzle according to the present invention is a “Laval nozzle” or “supersonic nozzle” in that the flow velocity of the fluid in the liquid suction part (in other words, near the outlet of the reduction part) is supersonic. A so-called nozzle can be used.
本発明に係るノズルは液吸引部（縮小部の出口付近）における流体の流速が超音速になるものであれば特定のものに限定されるものではないものの、本発明に係るノズルとしての好適な条件は以下のように整理される。 The nozzle according to the present invention is not limited to a specific one as long as the fluid flow velocity at the liquid suction portion (near the outlet of the reduction portion) becomes supersonic, but is suitable as the nozzle according to the present invention. The conditions are organized as follows.
１）排気部１５における圧力（即ち、数式１における排気絶対圧力ｐe）と縮小部１４における圧力（即ち、数式１における流入絶対圧力ｐ）との比（ｐe／ｐ）が０．１〜０．５である。
２）処理流体（具体的には例えば、原子炉格納容器から排出されるベントガス）の流量が増大するにつれて上記比（ｐe／ｐ）が小さくなる。
３）ノズル１本あたりの処理量が概ね２００〜２０００〔ｋｇ／ｈ〕程度である。
４）処理流量にほぼ比例して縮小部１４の出口１４ａの断面積と吹出拡大部１８の長さとが変化する。
1) The pressure in the exhaust section 15 (i.e., exhaust absolute pressure p e) the pressure in the reduced portion 14 (i.e., inlet absolute pressure p) and the ratio of (p e / p) is 0.1 in equation 1 in equation 1 0.5.
2) The ratio ( pe / p) decreases as the flow rate of the processing fluid (specifically, for example, the vent gas discharged from the reactor containment vessel) increases.
3) The processing amount per nozzle is about 200 to 2000 [kg / h].
4) The cross-sectional area of the outlet 14a of the reducing portion 14 and the length of the blowing enlarged portion 18 change in proportion to the processing flow rate.
上記４について、例えば、下記ア及びイのような具体例が挙げられる。ただし、処理流体は、ベントガスであるとし、特性として０．７〔ＭＰａＧ〕，飽和温度，水蒸気であると想定する。 Specific examples of the above 4 include the following a and i. However, it is assumed that the processing fluid is a vent gas and has characteristics of 0.7 [MPaG], a saturation temperature, and water vapor.
ア）処理流体の流量が４００〔ｋｇ／ｈ〕のとき
縮小部の出口の内径：７．５〜１０．０〔ｍｍ〕（好適には９．６ ｍｍ 程度）
吹出拡大部の長さ：１００〜１０００〔ｍｍ〕（好適には２５０ ｍｍ 程度）
イ）処理流体の流量が２０００〔ｋｇ／ｈ〕のとき
縮小部の出口の内径：１６．８〜２２．０〔ｍｍ〕（好適には２１．５ ｍｍ 程度）
吹出拡大部の長さ：１００〜１０００〔ｍｍ〕（好適には５００ ｍｍ 程度）
A) When the flow rate of the processing fluid is 400 [kg / h] Inner diameter of the outlet of the reduced portion: 7.5 to 10.0 [mm] (preferably about 9.6 mm)
Length of blow-out enlarged portion: 100 to 1000 [mm] (preferably about 250 mm)
B) When the flow rate of the processing fluid is 2000 [kg / h] Inner diameter of the outlet of the reduced portion: 16.8-22.0 [mm] (preferably about 21.5 mm)
Length of blow-out enlarged portion: 100 to 1000 [mm] (preferably about 500 mm)
また、上記３に関連することとして、予め想定される処理流体の流量に応じてノズルの本数は調節される。例えば、ベントでの処理流体の流量を２１６０００ ｋｇ／ｈ（即ち、６０ ｋｇ／ｓ）として処理量が２０００ ｋｇ／ｈ であるノズルを用いた場合には、ノズル本数は１０８本とされる。この場合、多数のノズル１０は、ベント装置９の下部に同心円状に配置される。 Further, as related to 3 above, the number of nozzles is adjusted according to the flow rate of the processing fluid assumed in advance. For example, when the flow rate of the processing fluid at the vent is 216000 kg / h (that is, 60 kg / s) and a nozzle with a throughput of 2000 kg / h is used, the number of nozzles is 108. In this case, a large number of nozzles 10 are arranged concentrically below the vent device 9.
上記アの処理流体の流量が４００〔ｋｇ／ｈ〕のときについて、一層具体的には、以下の具体例が挙げられる。
縮小部の出口の内径：７．５〜１０．０〔ｍｍ〕（好適には９．６ ｍｍ 程度）
液吸引部の態様：好適には全周空隙（或いは、穴，スリット）
排気拡大部の長さ：１０〜４０〔ｍｍ〕（好適には３０ ｍｍ 程度）
（上記のうち、液吸引部の長さ（全周空隙の場合には、排気部と平行部との間の間隙の寸法）：１０〜２０〔ｍｍ〕（好適には１５ ｍｍ 程度））
平行部の内径：１６〜２０〔ｍｍ〕（好適には１８ ｍｍ 程度）
平行部の長さ：４０〜６０〔ｍｍ〕（好適には５０ ｍｍ 程度）
吹出拡大部の内径の広がり角：４°〜１０°（好適には７．５°）
吹出拡大部の長さ：１００〜１０００〔ｍｍ〕（好適には２５０ ｍｍ 程度）
More specifically, the following specific examples are given when the flow rate of the above processing fluid is 400 [kg / h].
Inner diameter of outlet of reduced portion: 7.5 to 10.0 [mm] (preferably about 9.6 mm)
Mode of liquid suction part: Preferably all-around void (or hole, slit)
Length of exhaust expansion part: 10 to 40 [mm] (preferably about 30 mm)
(Of the above, the length of the liquid suction part (in the case of the entire circumferential gap, the dimension of the gap between the exhaust part and the parallel part): 10 to 20 [mm] (preferably about 15 mm))
Inner diameter of the parallel part: 16 to 20 [mm] (preferably about 18 mm)
Length of parallel part: 40-60 [mm] (preferably about 50 mm)
Spreading angle of the inner diameter of the blowout enlarged portion: 4 ° to 10 ° (preferably 7.5 °)
Length of blow-out enlarged portion: 100 to 1000 [mm] (preferably about 250 mm)
以上のように構成されたガス中粒子の捕集方法並びにガス中粒子捕集ノズル，スクラバ，及びベント装置によれば、縮小部１４における圧縮と排気部１５における膨張とによって液吸引部２０においてガスの流れを超音速にして発生させた負圧によってスクラバ液４を吸引しつつガス３とスクラバ液４とを平行部１７及び吹出拡大部１８へと吹き出すようにしているので、平行部１７及び吹出拡大部１８においてガス３（当該ガス３中の粒子を含む）とスクラバ液４の液滴との相対速度でガス３中の粒子と液滴とを衝突させてガス３中の粒子をスクラバ液４に捕集してガス３から除去することができる。特に、縮小部１４における圧縮と排気部１５における膨張とによって液吸引部２０においてガス３の流れを超音速にして発生させた負圧によってスクラバ液４を吸引するようにしているので、ガス３の流量が大きい場合でも、流動抵抗よりも大きな膨張する力による高速流（具体的には、超音速流）によって高い負圧を発生させて液吸引部２０において周囲の圧力との関係で負圧であることを維持し延いては液吸引部２０における吸引力を維持するようにすることができ、液吸引部２０においてスクラバ液４を吸引しつつガス３とスクラバ液４とを平行部１７及び吹出拡大部１８へと吹き出してガス３中の粒子とスクラバ液４の液滴とを衝突させてガス３中の粒子をスクラバ液４に捕集してガス３から除去することが可能になり、延いてはガス３中粒子の捕集技術としての信頼性の向上を図ることが可能になる。 According to the gas particle collection method and gas particle collection nozzle, scrubber, and vent device configured as described above, the gas in the liquid suction unit 20 is compressed by the compression in the reduction unit 14 and the expansion in the exhaust unit 15. Since the gas 3 and the scrubber liquid 4 are blown out to the parallel part 17 and the blow-out enlarged part 18 while the scrubber liquid 4 is sucked by the negative pressure generated at a supersonic speed, the parallel part 17 and the blow-out part The particles in the gas 3 collide with the droplets in the gas 3 at a relative velocity between the gas 3 (including the particles in the gas 3) and the droplets in the scrubber liquid 4 in the enlargement unit 18 to remove the particles in the gas 3 from the scrubber liquid 4. And can be removed from the gas 3. In particular, the scrubber liquid 4 is sucked by the negative pressure generated by the supersonic speed of the flow of the gas 3 in the liquid suction section 20 due to the compression in the reduction section 14 and the expansion in the exhaust section 15. Even when the flow rate is large, a high negative pressure is generated by a high-speed flow (specifically, supersonic flow) due to an expanding force larger than the flow resistance, and the liquid suction unit 20 has a negative pressure in relation to the surrounding pressure. It is possible to maintain the suction force in the liquid suction unit 20 by maintaining a certain thing, and the gas 3 and the scrubber liquid 4 are blown into the parallel part 17 and the blow-out while sucking the scrubber liquid 4 in the liquid suction unit 20. The particles in the gas 3 and the droplets of the scrubber liquid 4 are collided by blowing out to the enlarged portion 18 to collect the particles in the gas 3 in the scrubber liquid 4 and can be removed from the gas 3. I It is possible to improve the reliability of the collecting techniques particles 3.
なお、上述の実施形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本発明の実施の形態が上述のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において本発明は種々変形実施可能である。 Although the above-described embodiment is an example of a preferred embodiment for carrying out the present invention, the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention is not limited to the scope of the present invention. The invention can be variously modified.
例えば、上述の実施形態ではノズル１０が第一の部材１１と第二の部材１２との二部材から構成されるようにしているが、ノズル１０が分割されて複数の部材によって構成されることは本発明において必須の構成ではなく、導入部１３・縮小部１４から吹出拡大部１８までが一部材で形成されるようにしても良い。この場合には、排気部１５と平行部１７とが連続して形成され、これら排気部１５と平行部１７とが連なる部位に例えば複数の穴やスリットなどとして液吸引部が形成される。 For example, in the above-described embodiment, the nozzle 10 is configured by two members of the first member 11 and the second member 12, but the nozzle 10 is divided and configured by a plurality of members. The present invention is not an essential configuration, and the introduction portion 13 / reduction portion 14 to the blowout enlargement portion 18 may be formed as a single member. In this case, the exhaust part 15 and the parallel part 17 are continuously formed, and a liquid suction part is formed as a plurality of holes, slits, or the like at a portion where the exhaust part 15 and the parallel part 17 are continuous.
また、上述の実施形態ではベント装置９がフィルタ５を備えるものとして構成されるようにしているが、ベント装置９がフィルタ５を備えることは本発明において必須の構成ではなく、ベント装置９がフィルタ５を備えないものとして構成されるようにしても良い。この場合でも、ガス３に含まれている放射性物質粒子がスクラビング効果によってスクラバ液４に捕集される効果は期待される。 In the above-described embodiment, the vent device 9 is configured to include the filter 5. However, the vent device 9 including the filter 5 is not an essential configuration in the present invention. 5 may be configured not to be provided. Even in this case, it is expected that the radioactive substance particles contained in the gas 3 are collected in the scrubber liquid 4 by the scrubbing effect.
また、上述の実施形態ではノズル１０やスクラバが原子炉格納容器外のベント装置９内に設けられるようにしているが、ノズル１０やスクラバの設置態様は上述の実施形態におけるものには限定されない。具体的には例えば、ノズル１０が原子炉格納容器内のサプレッションプール内に設置されたり、これによってサプレッションプールがスクラバとして機能するようにしたりしても良い。 In the above-described embodiment, the nozzle 10 and the scrubber are provided in the vent device 9 outside the reactor containment vessel. However, the installation mode of the nozzle 10 and the scrubber is not limited to that in the above-described embodiment. Specifically, for example, the nozzle 10 may be installed in a suppression pool in the reactor containment vessel, or the suppression pool may function as a scrubber.
さらに言えば、上述の実施形態ではノズル１０やスクラバがベント装置９内に設けられて原子炉格納容器から放出されるベントガスに含まれる放射性物質粒子の捕集に適用される場合を例に挙げて説明したが、本発明に係るガス中粒子捕集ノズルやスクラバの使用態様はベント装置内に設けられたりベントガスに含まれる放射性物質粒子の捕集に用いられたりすることに限定されるものではない。そして、本発明のガス中粒子の捕集方法の用途はベントガスに含まれる放射性物質粒子の捕集に限定されるものではない。 Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the nozzle 10 and the scrubber are provided in the vent device 9 and applied to the collection of radioactive material particles contained in the vent gas discharged from the reactor containment vessel is taken as an example. As described above, the use mode of the gas particle collecting nozzle and the scrubber according to the present invention is not limited to being provided in the vent device or used for collecting radioactive substance particles contained in the vent gas. . And the use of the gas particle collection method of the present invention is not limited to the collection of radioactive substance particles contained in the vent gas.
１ スクラバタンク
２ ガス流動管路
３ ガス
４ スクラバ液
５ フィルタ
６ 放出経路
９ ベント装置
１０ ガス中粒子捕集ノズル
１１ 第一の部材
１２ 第二の部材
１３ 導入部
１４ 縮小部
１５ 排気部
１６ 排気拡大部
１７ 平行部
１８ 吹出拡大部
２０ 液吸引部
２１ 固定部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Scrubber tank 2 Gas flow line 3 Gas 4 Scrubber liquid 5 Filter 6 Release path 9 Vent apparatus 10 Gas particle collection nozzle 11 First member 12 Second member 13 Introduction part 14 Reduction part 15 Exhaust part 16 Exhaust part expansion Part 17 parallel part 18 blowing enlarged part 20 liquid suction part 21 fixing member
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