JP3009600B2 - 放射性気体廃棄物除湿装置 - Google Patents

放射性気体廃棄物除湿装置

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JP3009600B2
JP3009600B2 JP7085385A JP8538595A JP3009600B2 JP 3009600 B2 JP3009600 B2 JP 3009600B2 JP 7085385 A JP7085385 A JP 7085385A JP 8538595 A JP8538595 A JP 8538595A JP 3009600 B2 JP3009600 B2 JP 3009600B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原子力プラント等の原
子力設備から発生する放射性気体廃棄物(以下、廃ガス
という)を処理する廃ガス処理装置を構成し、廃ガス中
に含まれる水分を除去し、廃ガスの乾燥度を高めるため
の、放射性気体廃棄物除湿装置に関する。
【0002】
【従来の技術】原子力プラント等において発生する廃ガ
スを処理するため、活性炭式希ガスホールドアップ装置
等、活性炭を用いて、廃ガスの処理を行うようにした廃
ガス処理装置がある。このような、活性炭を用いた廃ガ
ス処理装置においては、活性炭が廃ガスと共に流入する
水分により急激に性能が劣化するため、その上流側に除
湿装置を設置し、処理を行う廃ガスを、露点−30℃以
下にまで下げた乾燥ガスにして、活性炭式希ガスホール
ドアップ装置へ送り込むことが必要である。
【0003】このような、廃ガスを乾燥ガスにするため
の除湿装置には、従来、モレキュラーシーブ、シルカゲ
ル等の固体吸着剤を用いた固体吸着式のものが使用され
ている。また、このような、除湿装置では、水分を吸着
するモレキュラーシーブ、シルカゲル等の固体吸着剤
が、水分を吸着することにより吸着性能が劣化するた
め、固体吸着剤を充填したタンクからなる除湿塔を、使
用、再生、予備用と3台設置し、再生のための切替え弁
にて、予備を除く、2台を定期的に、交互に切替えて用
い、固体吸着剤の間を通過する廃ガスから水分除去を行
うようにしている。
【0004】また、水分を吸着し、性能が劣化した吸着
塔内の固体吸着剤は、電気ヒータ等により高温に熱し、
再生するようにしている。従って、固体吸着剤を使用し
た除湿装置では、次のような問題点を有している。 (1)固体吸着剤の再生時に、電気ヒータ等により35
0℃以上にまで、除湿塔に収容された固体吸着剤を加熱
するが、廃ガス処理はH2 を主成分とする廃ガスを処理
するシステムであるため、廃ガス処理装置に防爆対策を
施す必要がある。 (2)複数の吸着塔を、切替え弁を切替えることによ
り、除湿・再生・冷却のサイクルで運転を行うため、イ
ンターロックが複雑になる。 (3)固体吸着剤は、水分吸着のほか、経年変化によっ
ても吸着性能が劣化するため、3年に一度の交換が必要
である。
【0005】また、固体吸着剤に替えて、選択透過膜
(除湿膜)を用いて廃ガスの除湿を行うようにした除湿
装置も考えられている。このような除湿装置では、廃ガ
スの主成分であるH2 ,N2 、更には、微量の放射性希
ガスのXe,Kr、そして水蒸気(H2 O)に対して、
図2に示すような透過係数の違う選択透過膜を使用し、
選択透過膜の選択透過性能の差を利用して、透過係数の
大きいH2 Oを廃ガスから優先的に取りだし、廃ガスの
除湿を行うようにしたものである。
【0006】このような除湿装置では、前記した固体吸
着剤を用いた除湿装置に比較して、除湿媒体の再生処理
を含めた廃ガスの水分除去(除湿)に、高温部を必要と
しないという安全面からのメリットに加え、低ランニン
グコスト、および除湿装置のシンプル化、コンパクト化
等のメリットがある。
【0007】しかしながら、このような選択透過膜を使
用した除湿装置では、除湿を行う選択透過膜を破損の可
能性が少ない、強度の大きいものとすることができない
ため、万一、選択透過膜が破れた場合、廃ガス中の放射
性物質が系外へ漏れ、廃ガス処理装置が設置されている
周辺を汚染する等のトラブル発生が懸念される。このた
め、除湿装置は勿論のこと、除湿装置と連通する廃ガス
処理装置を、万一選択透過膜が破れ、廃ガスが系外へ漏
れても、放射能汚染が周辺に拡大しないように、遮弊構
造物の内部に収容して、使用しなければならないという
不具合がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した廃
ガス処理装置に使用される従来の除湿装置の不具合を解
消し、再生処理を含む廃ガスの水分除去に高温部を必要
とすることなく、除湿装置を複雑な構造のものにする必
要がなく、コンパクト化でき、低コストで運転できると
ともに、万一破損した場合でも、廃ガス中の放射性物質
が廃ガス処理装置の系外へ漏出することのない、安全な
放射性気体廃棄物除湿装置を提供することを課題とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の放射
性気体廃棄物除湿装置は次の手段とした。 (1)廃ガス(放射性気体廃棄物)に含まれる飽和湿分
以上の余分な湿分を分離して、廃ガス処理装置の系外へ
排出し、廃ガスを湿分飽和の廃ガスにする湿分分離器を
設けた。 (2)湿分分離器を通過した廃ガスに残留する水分を選
択的に透過して、廃ガスから分離して、処理ガスにする
選択透過膜を具える除湿器を設けた。なお、選択透過膜
を透過するものは、水分が全んどであるが、図2から理
解できるように、廃ガス中に含まれる、H2 ,N2 ,X
e,Krも、量的に少ないが透過する。これら選択透過
膜を透過した廃ガス成分の混合物を処理ガスと称するこ
ととした。 (3)除湿器により廃ガスから分離された処理ガスを、
除湿器から湿分分離器の入口側へ循環させる循環ライン
を設けた。
【0010】
【作用】本発明の放射性気体廃棄物除湿装置は、上述の
手段により、廃ガス中の飽和湿分以上の余分な湿分が、
湿分分離器で廃ガスから分離されて、廃ガス処理装置の
系外へ排出され、また、余分な湿分が除去された廃ガス
中に残留する水分は、除湿器に設けた選択透過膜を優先
的に透過することによって除去される。これにより、廃
ガスの処理を行う活性炭式希ガスホールドアップ装置へ
送られる廃ガスは充分乾燥したものにでき、装置の性能
劣化を防止できる。
【0011】また、選択透過膜を透過した水分は、量的
には少ないが同様に選択透過膜を透過した廃ガス中の気
体と混合した処理ガスとなって、循環ラインを通って除
湿器から湿分分離器の入口側へ送られ、再び、湿分分離
器によって、飽和湿分以上の余分な湿分は、分離されて
系外へ排出される。これにより、選択透過膜を透過した
処理ガスが、系外へ漏出することは完全になくなり、選
択透過膜が万一破損しても、破損部をそのまま通過した
廃ガスは、処理ガスと同様に、循環ラインを通って、除
湿器から湿分分離器へ循環させられるだけであるので、
廃ガス中の放射性物質が系外へ流出し、廃ガス処理装置
を設置している周辺の放射能汚染を確実に防止できる。
【0012】さらに、湿分分離器、および除湿器とも高
温にすることがなく、多量のH2 を含む廃ガスの処理に
おいても、爆発の恐れがなく防爆対策が不要となる。ま
た、湿分分離器、および除湿器とも再生のための運転が
不要であるため装置を非常にシンプルにでき、コンパク
トに纒めることができる。また、廃ガスを高度の乾燥状
態にできる選択透過膜は、一般産業で、5年以上もノー
メンテナンスという実績があるものを採用でき、メンテ
ナンス性を向上できるとともに、ランニングコストを低
減させることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の放射性気体廃棄物除湿装置
を、実施例にもとづき説明する。図1は、本発明の放射
性気体廃棄物除湿装置の一実施例を含む、廃ガス処理装
置を示すフロー図である。
【0014】図に示すように、原子力プラント等から
の、湿分を含み、N2 ,H2 を主成分とし、微量の放射
性Xe,Kr等を含む廃ガスAGは、コンプレッサ1に
より加圧される。この廃ガスAGの加圧は、廃ガスAG
中のH2 Oを後述する選択透過膜を透過させるために必
要とするものであり、言葉を換えて言えば、廃ガスAG
を加圧状態にしないと、選択透過膜は機能しないことと
なる。コンプレッサ1により加圧されて、高温になった
廃ガスAGは、廃ガス冷却器2により、室温以下にまで
冷却された後、本発明の一実施例である放射性気体廃棄
物除湿装置を構成する、湿分分離器3に導入される。
【0015】湿分分離器3では、廃ガス冷却器2による
冷却によって、飽和以上の水分を含む状態になった廃ガ
スAGの余分な湿分を分離して、ドレンライン10へ除
去する。湿分分離器3は、従来使用されているものと同
様の構造のものを採用することができ、例えば、ミスト
状の水分を含み、飽和以上の水分を含む廃ガスAGをフ
ィルタ等に通すことにより、ミスト状の水分を捕獲し
て、余分な湿分をとりのぞき飽和以下の湿分の廃ガスA
Gにできるようにしたものでも良い。また、湿分分離器
3で分離された水分は、廃ガス処理装置20の系統から
ドラインライン10により湿分分離器3から排出され
て、別に設けられた液体処理系統で処理される。
【0016】湿分分離器3を透過した湿分飽和の廃ガス
AGは、エアフィルタ4にて、ガス中に含まれるチリ、
ホコリ等をとりのぞいた後、本実施例を構成する除湿器
5へと送られる。除湿器5は、万一の場合を想定して予
備の除湿器6を設けた二系統で構成されている。除湿器
5においては、廃ガスAGに含まれる各気体毎に透過性
能が異なる選択透過膜を利用して湿分分離を行う。な
お、除湿器6においても、除湿器5と同様の湿分分離を
行うが、説明を簡単にするため、除湿器5についての
み、説明する。
【0017】図2は、本願発明者等が、原子力プラント
等の放射線環境下でも使用可能であること(耐放射線性
能)を、試験により確認し、また、H2 ,N2 、微量の
放射性Xe,KrおよびH2 Oで構成される廃ガス中か
らH2 Oを選択的にとりだすことができることを確認し
た、一般産業で広く用いられている、ポリイミド製の中
空糸膜による選択透過膜における、各気体ごとの膜の透
過性能と温度の関係を示すグラフである。図2に示され
るように、この選択透過膜においては、H2 Oと比べ
て、N2 ,Xe,Krといった気体は、透過係数が小さ
く、非常に選択透過膜を透過しにくいことが分かる。
【0018】除湿器5においては、上記した選択透過膜
が張設されて、区画され、選択透過膜を透過しにくく、
乾燥度が高くなった廃ガスが滞留する1次側51と、選
択透過膜を透過しやすい水分が多く含まれる廃ガス(処
理ガス)が滞留する2次側52に区画されている。除湿
器5に導入された廃ガスAGのうち、1次側に滞留する
乾燥度の高い廃ガスは、後流側に設けられた活性炭式希
ガスホールドアップ装置8に遂次送られ、活性炭式希ガ
スホールドアップ装置8の活性炭の性能を劣化させるこ
となく廃ガスAGの処理が行われる。
【0019】また比較的、選択透過膜を透過しやすいH
2 、更にごく微量とはいえ透過する放射性のXe,Kr
を含み、水分を多く含む処理ガスが滞留する2次側は、
コンプレッサ1の吸入側と本実施例を構成する循環ライ
ン7で連結されており、処理ガスは、除湿器5の2次側
52から循環ライン7によりコンプレッサ1の吸入側に
戻り、原子力プラント等から送られて来る廃ガスAGと
混合され、前述と同様にして、廃ガス処理装置20を循
環し除湿が行われる。
【0020】このように、2次側52の処理ガスも、廃
ガス処理装置20の系外へ漏れることはないので、万
一、除湿器5に設けた選択透過膜が破損し、廃ガスAG
中のH 2 ,N2 ,Xe,Krが、除湿器5の2次側52
へ流出した場合でも、これらの気体は循環ライン7から
コンプレッサ1の入口へ戻り循環するので、廃ガス処理
装置20が設置されている周辺を汚染することはなくな
る。
【0021】なお、図1において9は、除湿器5の2次
側52の処理ガスをコンプレッサ1の入口へパージする
ためのN2 ガスパージラインである。
【0022】上述の通り、本実施例の放射性気体廃棄物
除湿装置は、湿分分離器3、選択透過膜を設けた除湿器
5、および除湿器5の選択透過膜を通過した処理ガス
を、湿分分離器3の入口側である、コンプレッサ1の吸
入口へ循環させる循環ライン7で構成したことにより、
固体吸着剤を使用する除湿装置に比較して利点の多い、
選択透過膜による廃ガスの処理が、周辺への放射能汚染
の発生を懸念することなく行える。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の放射性気
体廃棄物除湿装置によれば、特許請求の範囲に示す構成
により次の効果が得られる。
【0024】(1)防爆対策を必要とすることなく、装
置を非常にシンプルに、しかもコンパクトにできる、選
択透過膜により廃ガスの除湿を行うことができる。ま
た、ランニングコンストおよびメインテナンス費用を削
減できる。
【0025】(2)選択透過膜の破損が万一生じても、
廃ガスが系外へ漏れることがなく、安全なシステムとす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の放射性気体廃棄物除湿装置の一実施例
を示すフロー図、
【図2】図1に示す除湿器に使用する選択透過膜の各気
体ごとの透過性能を示す図である。
【符号の説明】
1 コンプレッサ 2 廃ガス冷却器 3 湿分分離器 4 エアフィルタ 5 除湿器 6 予備除湿器 7 循環ライン 8 活性炭式希ガスホールドアップ装置 9 N2 ガスパージライン 10 ドレンライン 20 廃ガス処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑野 茂和 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 藤原 節男 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−72321(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21F 9/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原子力設備から発生する放射性気体廃棄
    物を処理する廃ガス処理装置を構成し、前記放射性気体
    廃棄物に含まれる水分を除去するための放射性気体廃棄
    物除湿装置において、前記放射性気体廃棄物の水分を分
    離し湿分飽和にする湿分分離器と、前記湿分分離器から
    導入した前記放射性気体廃棄物に残留する水分を選択的
    に透過、分離する選択透過膜を設けた除湿器と、前記選
    択透過膜を透過した処理ガスを前記除湿器から前記湿分
    分離器の入口側へ循環させる循環ラインを具えたことを
    特徴とする放射性気体廃棄物除湿装置。
JP7085385A 1995-04-11 1995-04-11 放射性気体廃棄物除湿装置 Expired - Lifetime JP3009600B2 (ja)

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