JP3727691B2

JP3727691B2 - 放射性気体廃棄物の処理方法

Info

Publication number: JP3727691B2
Application number: JP22284795A
Authority: JP
Inventors: 晴男杉崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2015-08-31
Also published as: JPH0968591A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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する可能性もあり、漏洩した場合、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み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はこの種の従来の排ガス処理装置の一例を示すもので、タービン主復水器の内部に滞留した排ガスは空気抽出器１により抽気され、水素再結合器２、つまり予熱器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、水素ガスの再結合およ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が再結合反応により水蒸気となる。さらに、その下流の復水器５では外部からの冷却水により排ガス中の水蒸気は凝縮されて、大部分は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。
【０００７】
一方、水分が分離除去された排ガスは図２に示すように、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。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、長時間のホールドアップののち、排ガス真空ポンプ９により排気筒10から大気へ放出される。
【０００８】
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は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。
【０００９】
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。
【００１０】
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，回収を受け塔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。
【００１１】
【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，18ｂを用いた直接冷凍方式をとっているため、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。
【００１２】
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。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、排ガス中の湿分を連続的に除去し、従来の除湿冷却器や冷凍機を不要とし、メンテナンスを容易としてその期間を短縮し、設置スペースを縮少化できる放射性気体廃棄物の処置方法を提供することにある。
【００１４】
【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、前記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を解決するもので、前記除湿冷却器または前記脱湿塔に中空糸膜を内蔵する除湿装置を設け、前記除湿装置の運転初期時等の運転が安定していない場合には前記中空糸膜の二次側にプラント内の乾燥された空気をパージガスとして供給し、さらにプラント起動時など前記主復水器の真空圧が低い場合には前記中空糸膜の二次側をパージ用真空ポンプを用いて一次側よりも低い圧力まで吸引することにより更に水蒸気透過性能を向上させ、排ガスの湿度が所要のパーセント、例えば40％以下となるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
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。
【００２０】
図１は排ガス処理装置における二系統の除湿装置27（27ａ，27ｂ）周りの構成を示すもので、図中、二系統の除湿装置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。なお、二系統の除湿装置27ａ，27ｂのうちいずれか一方は予備で待機している。
【００２１】
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）がそれぞれ取り付けられており、図２の排ガス真空ポンプ９により吸引された排ガスはこれらの各中空糸膜28ａ，28ｂの内部を通過するようになっている。
【００２２】
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28ａ，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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
これらの各除湿装置27ａ，27ｂの内部は図１に示すように当該除湿装置27ａ，27ｂ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する。パージガス量はパージガス流量計34から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35を調整することにより確保する。
【００２６】
除湿装置運転初期時等の運転が安定していない場合には、除湿装置出口パージガス弁30を閉とし、パージガス弁32を開とすることによって、除湿装置27ａ，27ｂ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。なお、符号30は除湿装置出口パージガス弁、31は除湿装置出口パージガス逆止弁、33はパージガス逆止弁、36はパージガス入口弁、37はパージガス出口弁である。
【００２７】
パージガスの圧力はパージガス圧力計38の設定圧力により、パージガス圧力調整弁39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。
【００２８】
プラント起動時など主復水器の真空圧が低い場合は、主復水器入口弁40を閉として、パージ用真空ポンプ入口弁41，パージ用真空ポンプ出口弁44を開にして、パージ用真空ポンプ42を駆動させることにより、パージガス圧力を負圧とすることによって、一次側より低い圧力で吸引されるようになっている。なお、符号43はパージ用真空ポンプ逆止弁である。
【００２９】
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％以下と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。
【００３０】
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36ａ，36ｂ、パージガス出口弁37ａ，37ｂの切り替えにより選択できるようになっている。なお、図中符号45は露点計、46は除湿装置出口圧力計、47は除湿装置出口流量計、48は除湿装置出口流量調整弁、49は活性炭式希ガスホールドアップ塔入口弁、50は除湿装置出口循環ライン弁、51は除湿装置出口循環ライン圧力調整弁をそれぞれ示している。
【００３１】
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、系統を吸引する排ガス真空ポンプ９（図２参照）により、除湿装置入口弁26ａを介して除湿装置27ａに導かれ、その内部に設けられた水蒸気透過係数の大きい中空糸膜28ａ内を通過する。
【００３２】
この状態で、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（二次側）に供給し、かつ主復水器の真空圧、またはプラント起動時など主復水器の真空圧が低い場合はパージ用真空ポンプ42など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。
【００３３】
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パーセント以下、例えば40％以下となる。
【００３４】
すなわち、除湿装置27ａ内部は、乾燥されたパージガスをパージガス量調整弁35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36ａ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ことができる。
【００３５】
除湿装置27ａの内部を真空引きして一次側系統の圧力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37ａを介してパージガス圧力計38の設定値によりパージガス圧力調整弁39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。
【００３６】
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。
【００３７】
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45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36ａおよびパージガス出口弁37ａ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36ｂおよびパージガス出口弁37ｂが開となり、除湿装置27ｂ側に系統が切り替えられる。
【００３８】
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45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49が閉となり、除湿装置出口循環ライン弁50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51により調整される。
【００３９】
なお、前記除湿装置のパージ用ガスに、この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、除湿装置運転初期時等の運転が安定していないときでも運転に支障のないようにしている。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、排ガス中の湿分を連続的に除去でき、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、メンテナンスが容易で、そのメンテナンス期間を１／４程度に短縮することができ、さらに、冷凍機が不要となることにより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形態（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…排ガス真空ポンプ、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…除湿装置出口パージガス逆止弁、32…パージガス弁、33…パージガス入口逆止弁、34…パージガス流量計、35…パージガス流量調整弁、36…パージガス入口弁、37…パージガス出口弁、38…パージガス圧力計、39…パージガス圧力調整弁、40…主復水器入口弁、41…パージ用真空ポンプ入口弁、42…パージ用真空ポンプ、43…パージ用真空ポンプ出口逆止弁、44…パージ用真空ポンプ出口弁、45…露点計、46…除湿装置出口圧力計、47…除湿装置出口流量計、48…除湿装置出口流量調整弁、49…活性炭式希ガスホールドアップ塔入口弁、50…除湿装置出口循環ライン弁、51…除湿装置出口循環ライン圧力調整弁。

Claims

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、前記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中空糸膜を内蔵する除湿装置を設け、前記除湿装置の運転初期時等の運転が安定していない場合には前記中空糸膜の二次側にプラント内の乾燥された空気をパージガスとして供給し、さらにプラント起動時など前記主復水器の真空圧が低い場合には前記中空糸膜の二次側をパージ用真空ポンプを用いて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気体廃棄物の処理方法。