JP2021089145A - 散気装置、放射性ガス処理装置、放射性物質処理システム、及び原子炉設備 - Google Patents

Abstract

【課題】より安定的に運用することが可能な散気装置、放射性ガス処理装置、放射性物質処理システム、及び原子炉設備を提供する。【解決手段】散気装置は、水が貯留されたタンク内の水面より上方に配置されて、水平方向に延びるとともに前記タンクの外部から蒸気が導入されるヘッダ管と、ヘッダ管に連通して下方に向かって延びるとともに、下端が蒸気噴出孔とされた分岐管と、を備える。上記構成によれば、ヘッダ管が水面よりも上方に配置されていることから、当該ヘッダ管が周囲の水によって冷却される可能性を低減することができる。これにより、蒸気がヘッダ管内部で凝縮することで生じる凝縮ハンマーと呼ばれる現象を回避することができる。【選択図】図２

Description

本開示は、散気装置、放射性ガス処理装置、放射性物質処理システム、及び原子炉設備に関する。

原子炉格納容器には、有事のガス放出に備えてフィルタベントが設けられている。このフィルタベントには、放射性ガスを安全に処理するための装置が接続されている。このような放射性ガス処理装置として下記特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に係る装置は、フィルタベントから排気されたガスを導く排気配管と、ガス中の放射性希ガス成分を貯留する希ガス貯留タンクと、ガス中の蒸気を凝縮させて生じた凝縮水を貯留する凝縮水貯留タンクと、を備えている。

凝縮水貯留タンク内には、上記のガスを導く散気装置が設けられている。散気装置は、ガス（蒸気）が流通するヘッダ管と、このヘッダ管から下方に向かって分岐することで貯留水中に蒸気を送り込む複数の分岐管（スパージャ管）とを有する。従来、散気装置は、ヘッダ管が水面下に没した状態で配置されることが一般的であった。

特開２０１８−１６９２５０号公報

しかしながら、上記のようにヘッダ管が水面下に位置している場合、周囲の貯留水によって冷却されることで蒸気がヘッダ管の内部で凝縮してしまう場合がある。これにより、いわゆる凝縮ハンマー現象が発生する虞がある。また、分岐管を流通する蒸気の流量が少ない場合には、蒸気が水中に放出されて直ちに凝縮することで分岐管内部が負圧となる。この場合、負圧による分岐管内部への貯留水の吸い上げと、蒸気の放出とを連続的に繰り返すチャギングと呼ばれる現象が生じる虞もある。これら現象が生じた結果、設備の安定的な運用が阻害されてしまう。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、より安定的に運用することが可能な散気装置、放射性ガス処理装置、放射性物質処理システム、及び原子炉設備を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る散気装置は、水が貯留されたタンク内の水面より上方に配置されて、水平方向に延びるとともに前記タンクの外部から蒸気が導入されるヘッダ管と、該ヘッダ管に連通して下方に向かって延びるとともに、下端が蒸気噴出孔とされた分岐管と、を備える。

本開示によれば、より安定的に運用することが可能な散気装置、放射性ガス処理装置、放射性物質処理システム、及び原子炉設備を提供することができる。

本開示の第一実施形態に係る原子炉設備の構成を示す模式図である。 本開示の第一実施形態に係る蒸気凝縮部の構成を示す模式図である。 本開示の第二実施形態に係る散気装置の構成を示す側面図である。 本開示の第三実施形態に係る散気装置の構成を示す側面図である。 本開示の第四実施形態に係るヘッダ管の構成を示す断面図である。 本開示の第五実施形態に係る散気装置の構成を示す側面図である。 本開示の第五実施形態に係る散気装置の構成を示す断面図である。 本開示の第五実施形態に係る散気装置の変形例を示す側面図である。

＜第一実施形態＞
（原子炉設備の構成）
以下、本開示の第一実施形態に係る原子炉設備１００について、図１を参照して説明する。同図に示すように、原子炉設備１００は、原子炉格納容器１及び放射性物質処理システム２００を備えている。原子炉格納容器１は、原子炉、プール水が貯留されたサブレッションチェンバ及び外部からの注水を供給する注水設備等（図示省略）を収容している。

放射性物質処理システム２００は、フィルタベント１Ａ及び放射性ガス処理装置３００を備えている。フィルタベント１Ａは、原子炉格納容器１に接続されている。原子炉格納容器１内で多量のガスが発生した際には、フィルタベント１Ａを介して原子炉格納容器１からガスの放出が行われる。フィルタベント１Ａには原子炉格納容器１内で発生したガスが導入される。当該ガスには、蒸気、ヨウ素、水素、放射性微粒子、放射性希ガス及び空気等が含まれる。フィルタベント１Ａでは、当該ガスを水中で散気するとともにその後にフィルタを通過させることで、当該ガスからヨウ素及び放射性微粒子の一部を除去する。これによりフィルタベント１Ａは、原子炉格納容器１からのガスを処理ガスとして放出する。処理ガスには、蒸気及び非凝縮ガスが含まれている。非凝縮ガスには、放射性希ガス及び空気が含まれている。放射性希ガスは、例えばＸｅ（キセノン）やＫｒ（クリプトン）である。

＜放射性ガス処理装置＞
放射性ガス処理装置３００は、フィルタベント１Ａから放出される処理ガスを処理する。放射性ガス処理装置３００は、蒸気凝縮部２と、希ガス処理部３と、を有する。

＜蒸気凝縮部＞
蒸気凝縮部２は、凝縮タンク２１（タンク）と、散気装置２２と、散水装置２３と、貯留水循環系統Ｃと、水位計Ｍと、制御部９０と、を有する。

凝縮タンク２１の内部の空間には、所定の水位の水が貯留水Ｗとして貯留されている。詳しくは後述するが、この貯留水Ｗの水面高さ（水位）は、水位計Ｍによって検出され、電気信号として制御部９０に送られる。凝縮タンク２１には、フィルタベント１Ａからの処理ガスが流通する供給ラインＬ１が接続されている。供給ラインＬ１の下流側の端部には、散気装置２２が設けられている。

＜散気装置＞
散気装置２２は、凝縮タンク２１内に収容されているとともに、上記の供給ラインＬ１の下流側の端部に接続されている。散気装置２２は、凝縮タンク２１内の下部で貯留水内に処理ガスを散気する。図２に示すように、散気装置２２は、供給ラインＬ１に接続されたヘッダ管６１と、当該ヘッダ管６１から分岐する複数の分岐管６２と、を有する。ヘッダ管６１は、凝縮タンク２１内の下部に配置されているとともに、水平方向に延びている。なお、ここで言う「水平」とは、実質的な水平状態を示すものであって、設計上の公差や製造上の誤差は許容される。また、ヘッダ管６１の延びる方向は、水平方向の成分を一部でも含んでいればよい。つまり、ヘッダ管６１は、水平方向に対して傾斜していてもよい。また、このヘッダ管６１は、貯留水Ｗの水面ＷＬよりも上方に配置されている。つまり、ヘッダ管６１は、貯留水Ｗに没しておらず、凝縮タンク２１内の気相中に露呈している。なお、詳しくは後述するが、このような水面ＷＬの調節は、制御部９０による第一弁Ｖ１、及び第二弁Ｖ２の開閉によって実現される。

分岐管６２は、ヘッダ管６１から下方に向かって延びる配管である。分岐管６２は、ヘッダ管６１と連通している。本実施形態では、複数の分岐管６２が水平方向に等間隔をあけて配列されている。分岐管６２の下側の端部（下端）は、ヘッダ管６１から供給された蒸気を噴出する蒸気噴出孔ｈｓとされている。この蒸気噴出孔ｈｓを含む分岐管６２の下側の部分は、貯留水Ｗの水面ＷＬよりも下方に位置している。つまり、分岐管６２を通じて蒸気噴出穴ｈｓから貯留水Ｗ中に蒸気が供給される。

＜散水装置＞
再び図１に示すように、散水装置２３は、凝縮タンク２１内の上部に設けられている。散水装置２３は、散水ラインＬ４（後述）から供給される水を、凝縮タンク２１内の空間の上部、即ち、貯留水Ｗの水面の上方から気相中に散水する。

＜貯留水循環系統＞
貯留水循環系統Ｃは、原子炉格納容器１と凝縮タンク２１との間で貯留水Ｗを流通させるための配管系統である。貯留水循環系統Ｃは、排出ラインＬ２と、第一弁Ｖ１と、還流ラインＬ３と、第二弁Ｖ２と、ポンプ４と、冷却器５と、散水ラインＬ４と、を有している。

排出ラインＬ２は、凝縮タンク２１と原子炉格納容器１とを接続している。当該排出ラインＬ２を通じて、凝縮タンク２１から排出された貯留水Ｗの少なくとも一部を原子炉格納容器１へ送ることが可能である。排出ラインＬ２上には、当該排出ラインＬ２の開通状態を変化させる第一弁Ｖ１が設けられている。第一弁Ｖ１の開閉状態は、後述する制御部９０によって切り替えられる。

還流ラインＬ３は、排出ラインＬ２から分岐して、貯留水の一部を凝縮タンク２１内に還流させる（戻す）。還流ラインＬ３は、排出ラインＬ２における第一弁Ｖ１よりも凝縮タンク２１側の位置と、凝縮タンク２１の下部とを接続している。還流ラインＬ３上には、第二弁Ｖ２と、ポンプ４と、冷却器５とが設けられている。第二弁Ｖ２の開閉状態は、後述する制御部９０によって切り替えられる。ポンプ４は、還流ラインＬ３内の貯留水を排出ラインＬ２側から還流ラインＬ３側に向かって圧送する。冷却器５は、還流ラインＬ３を流通する貯留水と熱媒体との間で熱交換させることで、貯留水を冷却する。散水ラインＬ４は、還流ラインＬ３における第二弁Ｖ２と冷却器５との間から分岐して、上述の散水装置２３に貯留水を供給する。

＜制御部＞
制御部９０は、水位計Ｍの検出結果に基づいて、上述の第一弁Ｖ１と、第二弁Ｖ２の開閉状態を切り替える。制御部９０は、コンピュータを含む演算装置上で実行されるプログラムであり、非一過性の記憶媒体に格納されている。制御部９０は、貯留水Ｗの水面ＷＬが、上述のヘッダ管６１の上方に位置している場合には、第一弁Ｖ１を開放し、第二弁Ｖ２を閉止することで、排出ラインＬ２を通じて貯留水Ｗを原子炉格納容器１に向かって送出する。これにより、水面ＷＬが下降し、ヘッダ管６１は水面ＷＬよりも上方に露出した状態となる。また、制御部９０は、水面ＷＬが分岐管６２の蒸気噴出孔ｈｓよりも上方に位置するように第一弁Ｖ１と第二弁Ｖ２の開閉状態を調節する。つまり、蒸気凝縮部２の運用中にわたって、ヘッダ管６１が水面ＷＬよりも上方に位置している状態が維持される。

＜希ガス処理部＞
希ガス処理部３は、凝縮タンク２１に対して回収ラインＬ５を通じて接続されている。希ガス処理部３は、この回収ラインＬ５を通じて凝縮タンク２１内から回収した非凝縮ガスを捕捉して、除湿・濃縮した後、貯留する。

（作用効果）
次いで、本実施形態の作用効果について説明する。原子炉格納容器１内でガスが発生し、当該原子炉格納容器１内の圧力がある程度上昇すると、当該ガスが原子炉格納容器１からフィルタベント１Ａに放出される。特にガスが放出される当初は、当該ガスには放射性希ガスが含まれる。フィルタベント１Ａを通過して排出された処理ガスは、供給ラインＬ１を介して蒸気凝縮部２の凝縮タンク２１へと導入される。

凝縮タンク２１に導入された処理ガスは、凝縮タンク２１の貯留水Ｗの水面下で散気装置２２によって凝縮タンク２１内に散気される。この過程で、処理ガスの一部の蒸気が凝縮する。また、凝縮タンク２１内には、還流ラインＬ３及び散水ラインＬ４によって、凝縮タンク２１から排出された水が冷却器５で冷却された後に散水装置２３を介して散水される。これによって、凝縮タンク２１内の気相に存在する蒸気が凝縮され、処理ガスの減容化を図ることができる。即ち、凝縮タンク２１では処理ガスに水を接触させることにより、当該処理ガスに含まれる蒸気の大部分を凝縮させることができる。

凝縮されて水となった蒸気は貯留水の一部として、凝縮タンク２１内に一時的に貯留される。凝縮タンク２１内の水位がある程度上昇した際には、排出ラインＬ２の第一弁Ｖ１が開放されることによって、凝縮タンク２１内の貯留水を原子炉格納容器１に送出する。このように凝縮タンク２１に処理ガスが導入されることで、原子炉格納容器１内の圧力を徐々に低下させることができる。

ところで、凝縮タンク２１内には、処理ガスを導く散気装置２２が設けられている。従来、散気装置２２は、ヘッダ管６１が水面下に没した状態で配置されることが一般的であった。しかしながら、ヘッダ管６１が水面下に位置している場合、周囲の貯留水によって冷却されることで蒸気がヘッダ管６１の内部で凝縮してしまう場合がある。これにより、いわゆる凝縮ハンマー現象が発生する虞がある。また、分岐管６２を流通する蒸気の流量が少ない場合には、蒸気が水中に放出されて直ちに凝縮することで分岐管６２内部が負圧となる。この場合、負圧による分岐管６２内部への貯留水の吸い上げと、蒸気の放出とを連続的に繰り返すチャギングと呼ばれる現象が生じる虞もある。これら現象が生じた結果、設備の安定的な運用が阻害されてしまう。

そこで、本実施形態では、散気装置２２は、ヘッダ管６１が水面ＷＬよりも上方に位置するように構成されている。言い換えると、ヘッダ管６１が水面ＷＬから上方に露出するように水面ＷＬの高さ（貯留水Ｗの水位）が調節されている。

上記構成によれば、ヘッダ管６１が水面ＷＬよりも上方に配置されていることから、当該ヘッダ管６１が水面下に没している場合に比べて、周囲の水によって当該ヘッダ管６１が冷却される可能性を低減することができる。これにより、蒸気がヘッダ管６１内部で凝縮することで生じる凝縮ハンマーと呼ばれる現象を回避することができる。また、ヘッダ管６１内で蒸気が凝縮することで当該ヘッダ管６１内が負圧になった場合、ヘッダ管６１に損傷を生じる虞がある。上記構成によれば、ヘッダ管６１内での蒸気の凝縮が生じにくいことから、このような負圧が生じる可能性も低減することができる。

さらに、上記構成によれば、分岐管６２の下方の端部は、水面ＷＬよりも下方に配置されていることから、当該分岐管を通じて水中に蒸気を安定的に供給することができる。

上記構成によれば、制御部９０によって第一弁Ｖ１、及び第二弁Ｖ２の開閉状態を切り替えることで、凝縮タンク２１内の水面ＷＬの高さ（水位）を容易に調節することができる。さらに、この水位は、ヘッダ管６１が水面ＷＬよりも上方に位置するように調節される。したがって、ヘッダ管６１が水面下に没している場合に比べて、周囲の水によって冷却される可能性を低減することができる。これにより、蒸気がヘッダ管６１内部で凝縮することで生じる凝縮ハンマーと呼ばれる現象を回避することができる。また、ヘッダ管６１内で蒸気が凝縮することで当該ヘッダ管６１内が負圧になった場合、ヘッダ管６１に損傷を生じる虞がある。上記構成によれば、ヘッダ管６１内での蒸気の凝縮が生じにくいことから、このような負圧が生じる可能性も低減することができる。

＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態について、図３を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態に係る散気装置２２ｂでは、ヘッダ管６１に複数の孔（第一孔部ｈ１）が形成されている。第一孔部ｈ１によって、ヘッダ管６１の内部と凝縮タンク２１内とが連通している。これら第一孔部ｈ１は、ヘッダ管６１の延在方向（水平方向）に等間隔をあけて配置されている。各第一孔部ｈ１は、ヘッダ管６１における分岐管６２との接続部とは異なる位置に形成されている。また、本実施形態では、各第一孔部ｈ１は水平方向に開孔している。

上記構成によれば、ヘッダ管６１に第一孔部ｈ１が形成されている。これにより、例えばヘッダ管６１内を流れる蒸気の流量が小さいためにヘッダ管６１の内圧が負圧になった場合には、当該第一孔部ｈ１を通じて凝縮タンク２１内の気体をヘッダ管６１内に吸引させることができる。これにより、負圧によって、分岐管６２の下端（蒸気噴出孔ｈｓ）を通じてヘッダ管６１内に水が吸い上げられてしまう可能性を低減することができる。

＜第三実施形態＞
続いて、本開示の第三実施形態について、図４を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態に係る散気装置２２ｃでは、分岐管６２に、当該分岐管６２の内部と凝縮タンク２１内とを連通する第二孔部ｈ２が形成されている。第二孔部ｈ２は、貯留水Ｗの水面ＷＬよりも上方に位置している。言い換えると、貯留水Ｗの水面ＷＬの高さは、上述の制御部９０による第一弁Ｖ１、及び第二弁Ｖ２の開閉に基づいて、第二孔部ｈ２が水面ＷＬよりも上方に位置するように調節される。また、複数の分岐管６２同士の間で、第二孔部ｈ２の高さ位置（分岐管６２の延びる方向における第二孔部ｈ２の位置）は互いに同一である。なお、ここで言う「同一」とは実質的な同一を示すものであって、設計上の公差や製造上の誤差は許容される。

上記構成によれば、分岐管６２にそれぞれ第二孔部ｈ２が形成されていることから、分岐管６２、及びヘッダ管６１の内部が負圧になってしまう可能性を低減することができる。さらに、複数の分岐管６２同士の間で内部の圧力状態を同等に維持することができる。これにより、各分岐管６２から凝縮タンク２１内に供給される蒸気の流量を均一にすることができる。

＜第四実施形態＞
次いで、本開示の第四実施形態について、図５を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態ではヘッダ管６１ｂが二重管構造を有している。具体的には、ヘッダ管６１ｂは、蒸気が流通する管本体Ｔ１と、この管本体Ｔ１を隙間を介して外周側から覆う外側管Ｔ２と、これら管本体Ｔ１と外側管Ｔ２との隙間に設けられた断熱部Ｈｉと、を有する。断熱部Ｈｉは、管本体Ｔ１を形成する材料よりも小さい熱伝導率を有する材料で形成されている。具体的には、断熱部Ｈｉとして発泡樹脂や、気体を用いることができる。また、当該隙間を真空状態とすることで断熱部Ｈｉとすることも可能である。また、本実施形態では、管本体Ｔ１及び外側管Ｔ２を貫通する第一孔部ｈ１´としての貫通孔が形成されている。つまり、この第一孔部ｈ１´によって、管本体Ｔ１の内外が連通されている。なお、この第一孔部ｈ１´を形成しない構成を採ることも可能である。

上記構成によれば、外側管Ｔ２の外面に、散水装置２３から供給された水等が接触した場合であっても、管本体Ｔ１内を流れる蒸気から当該水への吸熱を断熱部Ｈｉによって抑制することができる。これにより、ヘッダ管６１内部で蒸気の凝縮が生じる可能性を低減することができる。

また、上記構成によれば、ヘッダ管６１に第一孔部ｈ１´としての貫通孔が形成されている。これにより、例えばヘッダ管６１内を流れる蒸気の流量が小さいためにヘッダ管６１の内圧が負圧になった場合には、当該第一孔部ｈ１´を通じて凝縮タンク２１内の気体をヘッダ管６１内に吸引させることができる。これにより、負圧によってヘッダ管６１内に水が吸い上げられてしまう可能性を低減することができる。

＜第五実施形態＞
次に、本開示の第五実施形態について、図６と図７を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態に係る散気装置２２ｄは、ヘッダ管６１ｃの上方に空間を介して配置された傘部７をさらに有している。また、ヘッダ管６１ｃには、上述の第一孔部ｈ１が形成されている。

図７に示すように、傘部７は、ヘッダ管６１ｃ側から外周側に向かって凸となる円弧状の断面形状を有している。言い換えれば、傘部７の内周面７Ａは、ヘッダ管６１ｃの外面の形状に沿って湾曲している。したがって、ヘッダ管６１ｃの外面と傘部７の内周面７Ａとの間の距離は、傘部７の幅方向の全域にわたって一定である。

また、第一孔部ｈ１は、ヘッダ管６１ｃの上部に等間隔をあけて複数形成されている。つまり、これら第一孔部ｈ１は、傘部７を臨む領域に形成されている。さらに言い換えれば、これら第一孔部ｈ１は、傘部７によって上方から覆われている。また、本実施形態では、各第一孔部ｈ１は、ヘッダ管６１ｃの外面から傘部７に向かう法線方向に延びている。

上記構成によれば、傘部７が設けられていることで、ヘッダ管６１ｃの外面に、散水装置２３から供給された水等が接触する可能性を低減することができる。これにより、当該ヘッダ管６１ｃ内を流れる蒸気から当該水への吸熱を抑制することができる。その結果、ヘッダ管６１ｃ内部で蒸気の凝縮が生じる可能性を低減することができる。また、傘部７が設けられていることで、当該傘部７の内側で蒸気を滞留・凝縮させることもできる。これにより、さらに効率的に蒸気を凝縮させることができる。

さらに、上記構成によれば、第一孔部ｈ１を通じてヘッダ管６１ｃ内の蒸気が一部放出された場合であっても、当該蒸気を傘部７によって捕捉し、低温となった後に凝縮させることができる。これにより、さらに効率的に蒸気を凝縮させることができる。

なお、上記第後実施形態では、第一孔部ｈ１は、ヘッダ管６１ｃから傘部７に向かう法線方向に延びている例について説明した。しかしながら、図８に示すように、第一孔部ｈ１´が当該法線方向対して傾斜する方向に延びている構成を採ることも可能である。より具体的には、この第一孔部ｈ１´は、ヘッダ管６１ｃの延在方向の一方側から他方側に向かうに従って、ヘッダ管６１ｃから傘部７に向かって延びている。

この構成によれば、第一孔部ｈ１´がヘッダ管６１ｃから傘部７に向かう法線方向に最短距離で延びている場合に比べて、第一孔部ｈ１´から放出された蒸気を傘部７の内側で滞留させやすくすることができる。これにより、さらに効率的に蒸気を凝縮させることができる。

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記の第二実施形態から第五実施形態で説明した各構成を互いに組み合わせて用いることも可能である。

＜付記＞
各実施形態に記載の散気装置２２、放射性ガス処理装置３００、放射性物質処理システム２００、及び原子炉設備１００は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る散気装置２２は、水が貯留されたタンク２１内の水面ＷＬより上方に配置されて、水平方向に延びるとともに前記タンク２１の外部から蒸気が導入されるヘッダ管６１と、該ヘッダ管６１に連通して下方に向かって延びるとともに、下端が蒸気噴出孔ｈｓとされた分岐管６２と、を備える。

上記構成によれば、ヘッダ管６１が水面ＷＬよりも上方に配置されていることから、当該ヘッダ管６１が水面ＷＬ下に没している場合に比べて、周囲の水によって冷却される可能性を低減することができる。これにより、蒸気がヘッダ管６１内部で凝縮することで生じる凝縮ハンマーと呼ばれる現象を回避することができる。また、ヘッダ管６１内で蒸気が凝縮することで当該ヘッダ管６１内が負圧になった場合、ヘッダ管６１に損傷を生じる虞がある。上記構成によれば、ヘッダ管６１内での蒸気の凝縮が生じにくいことから、このような負圧が生じる可能性も低減することができる。

（２）第２の態様に係る散気装置２２では、前記分岐管６２の下方の端部は、前記水面ＷＷＬよりも下方に配置されている。

上記構成によれば、分岐管６２の下方の端部は、水面ＷＬよりも下方に配置されていることから、当該分岐管６２を通じて水中に蒸気を安定的に供給することができる。

（３）第３の態様に係る散気装置２２ｂでは、前記ヘッダ管６１には、該ヘッダ管６１の内部と前記タンク２１内とを連通する複数の第一孔部ｈ１が形成されている。

上記構成によれば、ヘッダ管６１に第一孔部ｈ１が形成されている。これにより、例えばヘッダ管６１内を流れる蒸気の流量が小さいためにヘッダ管６１の内圧が負圧になった場合には、当該第一孔部ｈ１を通じてタンク２１内の気体をヘッダ管６１内に吸引させることができる。これにより、負圧によってヘッダ管６１内に水が吸い上げられてしまう可能性を低減することができる。

（４）第４の態様に係る散気装置２２ｃでは、前記分岐管６２には、該分岐管６２の内部と前記タンク２１内とを連通するとともに、前記水面ＷＬよりも上方に位置する第二孔部ｈ２が形成されている。

上記構成によれば、分岐管６２にそれぞれ第二孔部ｈ２が形成されていることから、分岐管６２、及びヘッダ管６１の内部が負圧になってしまう可能性を低減することができる。さらに、複数の分岐管６２同士の間で内部の圧力状態を同等に維持することができる。これにより、各分岐管６２からタンク２１内に供給される蒸気の流量を均一にすることができる。

（５）第５の態様に係る散気装置２２では、前記ヘッダ管６１ｂは、前記蒸気が流通する管本体Ｔ１と、該管本体Ｔ１を外周側から隙間を介して覆う外側管Ｔ２と、前記隙間に設けられ、前記管本体Ｔ１よりも小さい熱伝導率を有する断熱部Ｈｉと、を有する。

上記構成によれば、外側管Ｔ２の外面に水等が接触した場合であっても、管本体Ｔ１内を流れる蒸気から当該水への吸熱を断熱部Ｈｉによって抑制することができる。これにより、ヘッダ管６１ｂ内部で蒸気の凝縮が生じる可能性を低減することができる。

（６）第６の態様に係る散気装置２２は、前記管本体Ｔ１、及び前記外側管Ｔ２を貫通するとともに、該管本体Ｔ１の内部と前記外側管Ｔ２の外部とを連通する前記第一孔部ｈ１´としての貫通孔が形成されている。

上記構成によれば、ヘッダ管６１ｂに第一孔部ｈ１´としての貫通孔が形成されている。これにより、例えばヘッダ管６１ｂ内を流れる蒸気の流量が小さいためにヘッダ管６１ｂの内圧が負圧になった場合には、当該第一孔部ｈ１´を通じてタンク２１内の気体をヘッダ管６１ｂ内に吸引させることができる。これにより、負圧によってヘッダ管６１ｂ内に水が吸い上げられてしまう可能性を低減することができる。

（７）第７の態様に係る散気装置２２ｄは、前記ヘッダ管６１ｃを、空間を介して上方から覆う傘部７をさらに有する。

上記構成によれば、傘部７が設けられていることで、ヘッダ管６１ｃの外面に水等が接触するか可能性を低減することができる。これにより、当該ヘッダ管６１ｃ内を流れる蒸気から当該水への吸熱を抑制することができる。その結果、ヘッダ管６１ｃ内部で蒸気の凝縮が生じる可能性を低減することができる。また、傘部７が設けられていることで、当該傘部７の内側で蒸気を滞留・凝縮させることもできる。これにより、さらに効率的に蒸気を凝縮させることができる。

（８）第８の態様に係る散気装置２２ｄでは、前記ヘッダ管６１ｃには、該ヘッダ管６１ｃの内部と前記タンク２１内とを連通する複数の第一孔部ｈ１が形成され、該第一孔部ｈ１は、前記ヘッダ管６１ｃの外周面における前記傘部７を臨む領域に形成されている。

上記構成によれば、第一孔部ｈ１を通じてヘッダ管６１ｃ内の蒸気が一部放出された場合であっても、当該蒸気を傘部７によって捕捉し、低温となった後に凝縮させることができる。これにより、さらに効率的に蒸気を凝縮させることができる。

（９）第９の態様に係る散気装置２２ｄでは、前記第一孔部ｈ１は、前記ヘッダ管６１ｃから前記傘部７に向かう法線方向に対して傾斜する方向に延びている。

上記構成によれば、第一孔部ｈ１が、ヘッダ管６１ｃの外面から傘部７に向かう法線方向に対して傾斜する方向に延びている。これにより、例えば当該第一孔部ｈ１がヘッダ管６１ｃから傘部７に向かう法線方向に最短距離で延びている場合に比べて、第一孔部ｈ１から放出された蒸気を傘部７の内側で滞留させやすくすることができる。これにより、さらに効率的に蒸気を凝縮させることができる。

（１０）第１０の態様に係る放射性ガス処理装置３００は、原子炉格納容器１から排出される処理ガスを処理する放射性ガス処理装置３００であって、該処理ガスに含まれる蒸気の一部を凝縮させる蒸気凝縮部２と、前記蒸気凝縮部２から前記処理ガス中の非凝縮ガスが導入される希ガス処理部３と、を備え、前記蒸気凝縮部２は、下部に貯留水Ｗを収容する凝縮タンク２１と、該凝縮タンク２１内に配置され、フィルタベント１Ａから導入された前記処理ガスを前記貯留水Ｗ中に導入する上記いずれか一の態様に係る散気装置２２と、を有する。

上記構成によれば、蒸気凝縮部２でより効率的に蒸気を凝縮させることができる。その結果、放射性ガス処理装置３００をより安定的に運用することができる。

（１１）第１１の態様に係る放射性ガス処理装置３００では、前記蒸気凝縮部２は、前記凝縮タンク２１から排出された前記貯留水Ｗを前記原子炉格納容器１内に送る排出ラインＬ２と、該排出ラインＬ２上に設けられ、該排出ラインＬ２の開通状態を変化させる第一弁Ｖ１と、前記排出ラインＬ２から前記貯留水Ｗの一部を取り出して前記凝縮タンク２１内に戻す還流ラインＬ３と、該還流ラインＬ３上に設けられ、該還流ラインＬ３の開通状態を変化させる第二弁Ｖ２と、前記凝縮タンク２１内における前記水面ＷＬの高さを検出する水位計Ｍと、該水位計Ｍの検出結果に基づいて、前記第一弁Ｖ１、及び前記第二弁Ｖ２の開閉状態を切り替えることで、前記ヘッダ管６１が前記水面ＷＬよりも上方に位置するように制御する制御部９０と、をさらに有する。

上記構成によれば、制御部９０によって第一弁Ｖ１、及び第二弁Ｖ２の開閉状態を切り替えることで、凝縮タンク２１内の水面高さ（水位）を容易に調節することができる。さらに、この水位は、ヘッダ管６１が水面ＷＬよりも上方に位置するように調節される。したがって、ヘッダ管６１が水面下に没している場合に比べて、周囲の水によって冷却される可能性を低減することができる。これにより、蒸気がヘッダ管６１内部で凝縮することで生じる凝縮ハンマーと呼ばれる現象を回避することができる。また、ヘッダ管６１内で蒸気が凝縮することで当該ヘッダ管６１内が負圧になった場合、ヘッダ管６１に損傷を生じる虞がある。上記構成によれば、ヘッダ管６１内での蒸気の凝縮が生じにくいことから、このような負圧が生じる可能性も低減することができる。

（１２）第１２の態様に係る放射性物質処理システム２００は、上記第１１の態様に係る放射性ガス処理装置３００と、前記フィルタベント１Ａと、を備える。

上記構成によれば、フィルタベント１Ａから放出された処理ガスを放射性ガス処理装置３００によって効率的に処理することができる。これにより、放射性物質処理システム２００をより安定的に運用することができる。

（１３）第１３の態様に係る原子炉設備１００は、上記第１２の態様に係る放射性物質処理システム２００と、前記原子炉格納容器１と、を備える。

上記構成によれば、原子炉設備１００をより安定的に運用することができる。

１００ 原子炉設備
２００ 放射性物質処理システム
３００ 放射性ガス処理装置
１ 原子炉格納容器
１Ａ フィルタベント
２ 蒸気凝縮部
３ 希ガス処理部
４ ポンプ
５ 冷却器
７ 傘部
７Ａ 内周面
２１ 凝縮タンク
２２，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 散気装置
２３ 散水装置
６１，６１ｂ，６１ｃ ヘッダ管
６２ 分岐管
Ｃ 貯留水循環系統
ｈ１，ｈ１´ 第一孔部
ｈ２ 第二孔部
ｈｓ 蒸気噴出孔
Ｌ１ 供給ライン
Ｌ２ 排出ライン
Ｌ３ 還流ライン
Ｌ４ 散水ライン
Ｌ５ 回収ライン
Ｖ１ 第一弁
Ｖ２ 第二弁
Ｗ 貯留水
ＷＬ 水面

Claims (13)

1. 水が貯留されたタンク内の水面より上方に配置されて、水平方向に延びるとともに前記タンクの外部から蒸気が導入されるヘッダ管と、
   該ヘッダ管に連通して下方に向かって延びるとともに、下端が蒸気噴出孔とされた分岐管と、
   を備える散気装置。
2. 前記分岐管の下方の端部は、前記水面よりも下方に配置されている請求項１に記載の散気装置。
3. 前記ヘッダ管には、該ヘッダ管の内部と前記タンク内とを連通する複数の第一孔部が形成されている請求項１又は２に記載の散気装置。
4. 前記分岐管には、該分岐管の内部と前記タンク内とを連通するとともに、前記水面よりも上方に位置する第二孔部が形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の散気装置。
5. 前記ヘッダ管は、
   前記蒸気が流通する管本体と、
   該管本体を外周側から隙間を介して覆う外側管と、
   前記隙間に設けられ、前記管本体よりも小さい熱伝導率を有する断熱部と、
   を有する請求項１から４のいずれか一項に記載の散気装置。
6. 前記管本体、及び前記外側管を貫通するとともに、該管本体の内部と前記外側管の外部とを連通する貫通孔が形成されている請求項５に記載の散気装置。
7. 前記ヘッダ管を、空間を介して上方から覆う傘部をさらに有する請求項１から６のいずれか一項に記載の散気装置。
8. 前記ヘッダ管には、該ヘッダ管の内部と前記タンク内とを連通する複数の第一孔部が形成され、
   該第一孔部は、前記ヘッダ管の外周面における前記傘部を臨む領域に形成されている請求項７に記載の散気装置。
9. 前記第一孔部は、前記ヘッダ管の外面から前記傘部に向かう法線方向に対して傾斜する方向に延びている請求項８に記載の散気装置。
10. 原子炉格納容器から排出される処理ガスを処理する放射性ガス処理装置であって、
    該処理ガスに含まれる蒸気の一部を凝縮させる蒸気凝縮部と、
    前記蒸気凝縮部から前記処理ガス中の非凝縮ガスが導入される希ガス処理部と、
    を備え、
    前記蒸気凝縮部は、
    下部に貯留水を収容する凝縮タンクと、
    該凝縮タンク内に配置され、フィルタベントから導入された前記処理ガスを前記貯留水中に導入する請求項１から９のいずれか一項に記載の散気装置と、
    を有する放射性ガス処理装置。
11. 前記蒸気凝縮部は、
    前記凝縮タンクから排出された前記貯留水を前記原子炉格納容器内に送る排出ラインと、
    該排出ライン上に設けられ、該排出ラインの開通状態を変化させる第一弁と、
    前記排出ラインから前記貯留水の一部を取り出して前記凝縮タンク内に戻す還流ラインと、
    該還流ライン上に設けられ、該還流ラインの開通状態を変化させる第二弁と、
    前記凝縮タンク内における前記水面の高さを検出する水位計と、
    該水位計の検出結果に基づいて、前記第一弁、及び前記第二弁の開閉状態を切り替えることで、前記ヘッダ管が前記水面よりも上方に位置するように制御する制御部と、
    をさらに有する請求項１０に記載の放射性ガス処理装置。
12. 請求項１１に記載の放射性ガス処理装置と、
    前記フィルタベントと、
    を備える放射性物質処理システム。
13. 請求項１２に記載の放射性物質処理システムと、
    前記原子炉格納容器と、
    を備える原子炉設備。

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