JP3369729B2

JP3369729B2 - 放射性気体廃棄物の処理方法

Info

Publication number: JP3369729B2
Application number: JP13410794A
Authority: JP
Inventors: 晴男杉崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-06-16
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 2003-01-20
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JPH085789A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、除湿冷却器および脱湿
塔における湿分除去方法を改良した放射性気体廃棄物の
処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、沸騰水型原子炉の冷却材は、炉
心を通過する間に中性子照射を受けて、一部が酸素と水
素に分解し、その上、さらに³Ｈ，¹⁶Ｎ，¹⁹Ｏ等が生じ
る。また、燃料棒に生じたピンホール等からＫｒやＸｅ
などの放射性の希ガスが漏洩し、これらの希ガスが冷却
材に混入してタービン系に送られている。この他、ター
ビン主復水器へ外気からの漏れ込みがある。

【０００３】これらの放射性気体廃棄物（以下単に排ガ
スと称す）により、沸騰水型原子力発電所におけるター
ビン系は原子炉ならびに遮蔽設備を施して所内および周
辺の健全性を維持する必要がある。

【０００４】ところで、前記排ガスは、一般に非凝縮性
であるので、蒸気系統内、特にタービン主復水器の内部
に滞留する。このため、従来はタービン主復水器内に滞
留する排ガスを空気抽出器により抽気し、活性炭式希ガ
スホールドアップ塔に導いて処理するようにしている。

【０００５】図２はこの種従来の放射性気体廃棄物の処
理装置の一例を示す系統図で、タービン主復水気の内部
に滞留した排ガスは空気抽出気１により抽気され、予熱
器３，再結合器４および復水器５から構成される水素再
結合装置２に導かれて、水素ガスの再結合よおび減容処
理がなされる。

【０００６】水素再結合装置２に導かれた排ガスはまず
排ガス中に含まれる酸素と水素が効率よく再結合する温
度まで予熱器３で予熱されたのち、下流の再結合器４に
導かれ、排ガス中の水素と酸素とが再結合反応により水
蒸気となる。

【０００７】さらに、その下流の復水器５では外部冷却
水による排ガス中の水蒸気は凝縮されてほとんど水とな
って排ガス中から分離され、分離された水は図示しない
タービン主復水器に戻される。

【０００８】一方、水分が分離除去された排ガスは除湿
冷却器６に導かれて冷却および一次除湿がなされ、その
後、脱湿塔７（７ａ，７ｂ）により湿分が十分除去され
た後、活性炭式希ガスホールドアップ塔８に導かれる。

【０００９】そして、排ガス中に残った放射性ガス（主
体はＸｅ，Ｋｒ等の希ガス）を活性炭に吸着させ、長時
間ホールドアップしたのち、真空ポンプ９により排気筒
10から大気へ放出される。

【００１０】これらの機器は、各々気密あるいはそれに
準じた状態の室に分離され、各室は空調が行われてい
る。特に、図２に示すように活性炭式希ガスホールドア
ップ塔室11他の一般空調とは別に、専用空調設備12から
ダクト13，14を介して空調がなされ、活性炭の吸着性能
維持のため、活性炭式希ガスホールドアップ塔入口配管
15内を低い温度に保つことができるようになっている。

【００１１】図３は従来の脱湿塔７（７ａ，７ｂ）周り
の詳細を示すもので、各脱湿塔７（７ａ，７ｂ）は１台
で例えば40Nm³/hの排ガス処理能力を有しており、これ
らは入口弁16ａ，16ｂ、および出口弁17ａ，17ｂを介し
て並列に接続され、通常運転時はいずれか一系統のみが
処理運転を行い、他方の系統は除霜運転を行うようにな
っている。

【００１２】すなわち、前記各脱湿塔７（７ａ，７ｂ）
は図３に示すように冷凍機18ａ，18ｂより、冷媒の供
給，回収を受け脱湿塔７内で冷媒を蒸発させながら排ガ
ス中の水蒸気を冷凍する構造になっており、排ガス中の
水蒸気は、フレオン等の冷媒が流れるフィン付き冷却管
19ａ，19ｂのフィン間を流れる際に、冷凍除去されるよ
うになっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の放射性気体廃棄
物の処理方法においては、脱湿塔７（７ａ，７ｂ）にお
ける排ガスからの湿分除去方法として、冷凍機18ａ，18
ｂを用いた直接冷凍方式を採っているため、負荷制御範
囲が０〜1000Kcal/hと大きく、冷凍機18ａ，18ｂの所内
調整試験に多大な時間を要するという課題がある。

【００１４】また、定期点検時にメンテナンスを要する
ため、ランニングコストが高く、現状のプラントでは、
定期点検毎に冷凍機18ａ，18ｂのメンテナンスに約１ケ
月を要している。また、冷凍機18ａ，18ｂは、動的機器
であるため、経年劣化等の課題もある。

【００１５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、冷凍機を用いることなく、排ガス中の湿分を
連続的に除去することができ、高い信頼性および経済性
が得られる放射性気体廃棄物の処理方法を提供すること
を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は原子力発電プラ
ントで発生した放射性気体廃棄物を主復水器から空気抽
出器を通し水素再結合に導いて水素ガスの再結合および
減容処理を行うとともに、水素再結合からの排ガスを除
湿冷却器に導いて冷却および一次除湿を行い、次いでこ
の排ガスを脱湿塔に導いて湿分を除去した後、活性炭式
希ガスホールドアップ塔に導いて遅延処理を行う放射性
気体廃棄物の処理方法において、前記除湿冷却器または
前記脱湿塔に水蒸気透過係数の大きい中空糸膜を内蔵す
る除湿装置を使用し、この除湿装置は排ガスを中空糸膜
の一次側である内側に流すとともに除湿装置を通過した
乾燥ガスの一部を中空糸膜の外側である二次側に流し、
前記主復水器の真空圧により二次側を一次側よりも低い
圧力まで吸引することを特徴とする。

【００１７】

【００１８】また、前記除湿装置の出口側に露点計を設
け、この露点計の指示が設定値よりも大きくなった場合
に予備の除湿装置に切り替えることを特徴とする。

【００１９】さらに、前記除湿装置の出口側に露点計を
設け、この露点計の指示が所定値よりも大きくなった場
合に活性炭式希ガスホールドアップ塔への流路を閉じて
主復水器への循環ラインへ切替えることを特徴とする。

【００２０】

【作用】本発明に係る放射性気体廃棄物の処理方法にお
いては、除湿冷却器として、または除湿冷却器および脱
湿塔として、水蒸気透過係数の大きい中空糸膜を内蔵す
る除湿装置を使用する。この除湿装置は抽出器により引
かれ、中空糸膜内を通過する。

【００２１】この状態で、前記除湿装置により乾燥され
た一次側ガスの一部（例えば20％）をパージ用として使
用し、中空糸膜の外側に供給し、かつ主復水器の真空圧
を利用したりして、一次側より低い圧力に吸引する。

【００２２】これにより、中空糸膜の一次側と二次側の
水蒸気分圧差を大きくすることで水蒸気透過性能が向上
し、排ガス中の水蒸気分を最も効率よく除去する。つま
り、排ガス中の水蒸気分が中空糸膜を透過して除去さ
れ、排ガスの湿度が所要のパーセント以下、例えば40％
以下となる。

【００２３】また、前記除湿装置のパージ用ガスに、前
記除湿装置により乾燥された一次側ガスの一部を使用す
る代わりに、プラント内の乾燥された気体（例えば計装
用空気など）を使用し、除湿装置の運転初期時等の運転
が安定してないときでも運転に支障のないようにしてい
る。

【００２４】また、除湿装置の状態により所要のパーセ
ント以下の湿度が得られなくなった場合、系統内に設置
された露点計により湿度を検知し、予備の中空糸膜を内
蔵した除湿装置に切り替えることにより除湿性能が確保
できるようになる。

【００２５】さらに、待機用として設けた予備の除湿装
置においても除湿性能が確保できなくなった場合には、
系統内に設置された露点計により湿度を検知し、主復水
器への循環ライン系統に切り替えることにより、湿潤ガ
スが下流へ流れることを阻止し、系統を保護する。

【００２６】

【実施例】本発明に係る放射性気体廃棄物の処理方法の
一実施例を図１を参照して説明する。なお、本発明は、
中空糸膜を内蔵する除湿装置へ流入する排ガスの除湿装
置における湿分除去方法および非常時の切り替えシステ
ムに特徴を有し、他の部分における放射性気体廃棄物の
処理方法は、図２に示す従来の排ガス処理装置と同一で
あるので、以下本発明の要旨とする部分についてのみ図
示説明し、従来例と同一部分についてはその説明は省略
する。

【００２７】図１は排ガス処理装置における除湿装置27
（27ａ，27ｂ）周りの構成を示すもので、図中、除湿装
置27ａ，27ｂは除湿装置入口弁26ａ，26ｂおよび除湿装
置出口弁29ａ，29ｂを介して並列に接続され、通常運転
時には一系統のみが処理運転されるようになっている。

【００２８】図１においては図２に示す再結合器４から
活性炭式希ガスホールドアップ塔８までの系統がつぎの
ように構成されている。

【００２９】すなわち、復水器５の出口側には復水器出
口温度計20，復水器出口圧力計21，除湿装置入口流量計
24および除湿装置入口流量調整弁25が順次接続されてい
る。復水器出口圧力計21と除湿装置入口流量計24との間
の配管から分岐され、その分岐管は復水器出口循環ライ
ン弁22および復水器出口循環ライン圧力調整弁23を介し
て主復水器に接続する。

【００３０】除湿装置入口流量調整弁25の下流側は二方
に分岐されて二系統となり、それぞれの系統には除湿装
置入口弁26ａ，26ｂ、除湿装置27ａ，27ｂおよび除湿装
置出口弁29ａ，29ｂが接続されている。

【００３１】除湿装置27ａ，27ｂのパージガスが流れる
二次側は系統空気が流れ、この系統空気の流れる除湿装
置27ａ，27ｂまでの配管系路にはパージガス弁31，パー
ジガス入口逆止弁32，パージガス流量計33，パージガス
量調整弁34およびパージガス入口弁35ａ，35ｂが接続さ
れている。

【００３２】一方、除湿装置27ａ，27ｂから主復水器ま
での配管系路にはパージガス出口弁36ａ，36ｂ、パージ
ガス圧力計37およびパージガス圧力調整弁38が接続され
ている。また、パージガス入口逆止弁32とパージガス
流量計33との間の配管から分岐して活性炭式希ガスホー
ルドアップ塔までの配管には除湿装置出口パージガス弁
30，除湿装置出口弁29ａ，29ｂの出口側結束配管，露点
計39，除湿装置出口圧力計40，除湿装置出口流量計41，
除湿装置出口流量調整弁42および活性炭式希ガスホール
ドアップ塔入口弁43が順次接続されている。

【００３３】また、除湿装置出口圧力計40と同じく流量
計41との間の配管から分岐して主復水器への間に除湿装
置出口循環ライン弁44および除湿装置出口循環ライン圧
力調整弁45が接続されている。

【００３４】各除湿装置27ａ，27ｂ内には図１に示すよ
うに水蒸気透過係数の大きい中空糸膜28（28ａ，28ｂ）
がそれぞれ組み込まれている。図２に示した真空ポンプ
９により吸引された排ガスはこれら各中空糸膜28ａ，28
ｂの内部を通過するようになっている。中空糸膜28ａ，
28ｂは中空糸膜繊維が多数本結束されて中空糸膜モジュ
ールを構成したものである。中空糸膜繊維の内側は排ガ
スが流れる一次側で、外側はパージガスが流れる二次側
となる。

【００３５】各除湿装置27ａ，27ｂへ流れる排ガスの温
度は復水器出口温度計20により測定され、中空糸膜28
ａ，28ｂの設計温度（例えば50℃）以上となった場合に
は、警報を発するか、または復水器出口循環ライン弁22
を開として主復水器側へ循環し、除湿装置27ａ，27ｂへ
排ガスを流さないようにする。

【００３６】また、復水器出口圧力計21により系統の圧
力を測定し、系統運転設定圧力（例えば大気圧）以上に
なった時、復水器出口循環ライン弁22を開として復水器
出口循環ライン圧力調整弁23の調整により、系統の圧力
を設定値以内とする。

【００３７】また、除湿装置入口流量計24により各除湿
装置27ａ，27ｂの処理量に適した流量を除湿装置入口流
量調整弁25を調整することによって確保し、系統の安定
運転を行っている。

【００３８】これら各除湿装置27ａ，27ｂの内部は図１
に示すように前記除湿装置により乾燥された一次側ガス
の一部（例えば20％）をパージ用として用い、パージガ
ス量はパージガス流量計33より除湿装置入口流量計24に
より測定した排ガス処理量の約20％に当たる量をパージ
ガス量調整弁34を調整することにより確保する。

【００３９】また、除湿装置運転初期時等の運転が安定
していないときには、除湿装置出口パージガス弁30を閉
とし、パージガス弁31を開とすることによって、除湿装
置により乾燥された一次側ガスの一部をパージガスとし
て使用する代わりに、プラント内の乾燥された気体（例
えば計装用空気など）を使用し、運転に支障のないよう
にしている。

【００４０】さらに、パージガスの圧力はパージガス圧
力計37の設定圧力により、パージガス圧力調整弁38によ
り圧力を調整されながら、主復水器の真空圧により、一
次側より低い圧力で吸引されるようになっている。

【００４１】これにより、各中空糸膜28ａ，28ｂの内を
流れる排ガス中の水蒸気分が各中空糸膜28ａ，28ｂを透
過して分離除去され、排ガスの相対湿度が所要パーセン
ト、例えばほぼ40％以下になるようになっている。活性
炭式希ガスホールドアップ塔８に供給される排ガスは相
対湿度を40％以下とする必要があるからである。

【００４２】また、パージ用ガスも処理装置の運転系統
に対して、パージガス入口弁35ａ，35ｂ、パージガス出
口弁36ａ，36ｂの切り替えにより選択できるようになっ
ている。

【００４３】次に各除湿装置27ａ，27ｂにおける湿分除
去方法について説明する。図１において、除湿装置27ａ
側の系統が処理運転されているものとすると、復水器５
で蒸気が冷却され、凝縮された排ガスは、系統を吸引す
る真空ポンプ９（図２参照）により、除湿装置入口弁26
ａを介して除湿装置27ａに導かれ、その中空糸膜28ａ内
を通過する。

【００４４】この際、除湿装置27ａの内部は、乾燥され
たパージガスをパージガス量調整弁34により適切な流量
に調整され、そのパージガスをパージガス入口弁35ａを
介して除湿装置27ａ内部に流し、水蒸気透過性向上を図
る。

【００４５】また、除湿装置27ａの内部を真空引きにし
て一次側系統の圧力により低い圧力に保持するために、
主復水器の真空度を利用し、パージガス出口弁36ａを介
してパージガス圧力計37の設定値によりパージガス圧力
調整弁38により圧力調整する。これにより適切な真空引
きを実施するので、中空糸膜28ａ内を流れる排ガス中の
水蒸気分は中空糸膜28ａを透過して除去され、主復水器
へ排出される。

【００４６】このため、除湿装置27ａを通過した後の排
ガスは、その相対湿度が所要のパーセント、例えば40％
以下となり、除湿装置出口弁29ａを介して活性炭式希ガ
スホールドアップ塔８（図２参照）に導かれて遅延処理
がなされる。

【００４７】除湿装置27ａにトラブル等が発生し、除湿
装置27ａの出口の露点計39が設定値より大きくなった場
合には除湿装置入口弁26ａ，除湿装置出口弁29ａ，パー
ジガス入口弁35ａおよびパージガス出口弁36ａが閉とな
る。これとともに、除湿装置入口弁26ｂ，除湿装置出口
弁29ｂ、パージガス入口弁35ｂおよびパージガス出口弁
36ｂが開となり、除湿装置27ｂ側に系統が切り替えられ
る。

【００４８】また、除湿装置27ａ，27ｂの系統の切り替
えを実施しても、なおかつ露点計39が設定値より大きく
なった場合は、活性炭式希ガスホールドアップ塔入口弁
43が閉となり、除湿装置出口循環ライン弁44が開とな
り、主復水器への循環ラインが作動し、系統の安全確保
を図る。この時、系統の圧力は除湿装置出口循環ライン
圧力調整弁45により調整される。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、除湿冷却器や冷凍機が
不要となって、所内調整を省略することができる。ま
た、定期点検時のメンテナンスが容易となり、その期間
を 1/4程度に短縮することができる。さらに、冷凍機が
不要となるので除湿装置としての設定スペースが半減
し、加えて除湿装置自体の大きさも体積比で約 1/5程度
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射性気体廃棄物の処理方法の一
実施例における除湿装置周りを示す系統図。

【図２】従来の放射性気体廃棄物の処理装置を示す系統
図。

【図３】図２における脱湿塔周りを示す系統図。

【符号の説明】

１…空気抽出器、２…水素再結合装置、３…予熱器、４
…再結合器、５…復水器、６…除湿冷却器、７…脱湿
塔、８…活性炭式希ガスホールドアップ塔、９…真空ポ
ンプ、10…排気筒、11…活性炭式希ガスホールドアップ
塔室、12…空調設備、13，14…ダクト、15…活性炭式希
ガスホールドアップ塔入口配管、16…脱湿塔入口弁、17
…脱湿塔出口弁、18…冷凍機、19…冷却管、20…復水器
出口温度計、21…復水器出口圧力計、22…復水器出口循
環ライン弁、23…復水器出口循環ライン圧力調整弁、24
…除湿装置入口流量計、25…除湿装置入口流量調整弁、
26…除湿装置入口弁、27…除湿装置、28…中空糸膜、29
…除湿装置出口弁、30…除湿装置出口パージガス弁、31
…パージガス弁、32…パージガス入口逆止弁、33…パー
ジガス流量計、34…パージガス量調整弁、35…パージガ
ス入口弁、36…パージガス出口弁、37…パージガス圧力
計、38…パージガス圧力調整弁、39…露点計、40…除湿
装置出口圧力計、41…除湿装置出口流量計、42…除湿装
置出口流量調整弁、43…活性炭式希ガスホールドアップ
塔入口弁、44…除湿装置出口循環ライン弁、45…除湿装
置出口循環ライン圧力調整弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ２１Ｄ 1/02 Ｇ２１Ｃ 19/30 Ｅ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原子力発電プラントから発生した放射性
気体廃棄物を、主復水器から空気抽出器を通し水素再結
合器に導いて水素ガスの再結合および減容処理を行うと
ともに、水素再結合器からの排ガスを除湿冷却器に導い
て冷却および一次除湿を行い、次いでこの排ガスを脱湿
塔に導いて湿分を除去した後、活性炭式希ガスホールド
アップ塔に導いて遅延処理を行う放射性気体廃棄物の処
理方法において、前記除湿冷却器または前記脱湿塔に水
蒸気透過係数の大きい中空糸膜を組み込んだ除湿装置を
使用し、この除湿装置は排ガスを中空糸膜の一次側であ
る内側に流すとともに除湿装置を通過した乾燥ガスの一
部を中空糸膜の外側である二次側に流し、前記主復水器
の真空圧により二次側を一次側よりも低い圧力まで吸引
することを特徴とする放射性廃棄物の処理方法。
【請求項２】前記除湿装置の出口側に露点計を設け、
この露点計の指示が設定値よりも大きくなった場合に予
備の除湿装置に切り替えることを特徴とする請求項１記
載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項３】前記予備の中空糸膜を内蔵する除湿装置
を多数持つことによって運転中の除湿装置またはその除
湿装置を有する系統に不備が生じた場合、順次除湿装置
を切り替えることを特徴とする請求項２記載の放射性廃
棄物の処理方法。
【請求項４】前記除湿装置の出口側に露点計を設け、
この露点計の指示が所定値よりも大きくなった場合に活
性炭式希ガスホールドアップ塔への流路を閉じて主復水
器への循環ラインへ切替えることを特徴とする請求項１
記載の放射性廃棄物の処理方法。