JP4324896B2 - Gas recovery device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス回収装置に係り、特に、原子力プラント構造材料の予防保全技術において、炉内構造物の切断あるいは加工時などに発生するガス(気体)の回収に好適な装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
BWR発電プラントにおける原子炉内構造物は新材料等への取替や、あるいは耐用年数経過後の処分が検討されている。既設の炉内構造物は、自身が放射能化または放射性クラッドが付着しているため、被ばく低減の観点から、取替や解体に伴う切断は主に水中で実施される。ここでは、切断方法について述べるが、溶接などの加工時も同様である。
【0003】
切断方法には、プラズマや放電による熱的切断、または、カッターや助材入りの水ジェットによる機械的切断などが用いられる。熱的切断を行うと切断部分は高温となり、また、放電加工では水の電気分解が起きるため、水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素等が発生する。
【0004】
切断時に発生するこれらの気体(ガス)には、構造材の構成元素が取り込まれ、気体が高い放射能を有するため、高い効率で気体回収を行い、作業フロアでの放射線レベルを低く維持することが必要である。
【0005】
切断時に発生するガスを回収する方法としては、気液混合水として吸引し、気水分離を行う方法や、フードを設ける手法が知られている。気水分離の方法は、容器内で気泡の上昇速度より水の流速が遅くなるようにしてガスを集める方法である。
【0006】
この方法は、容器径、容器長を決定し、気液混合水が導入されると、低流速となった容器内で気泡が容器上部に溜まり、通常、上部に設けた導管からガスが排出されるものである。気水分離の例として、特開平6−119191号公報があげられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
原子炉内では、水深が20mから30mの部位での切断が必要であり、そこからポンプで水を吸い上げるためには、大きな吸引圧が必要であり、ポンプの前段側に設けた気水分離容器内も低圧になる。
【0008】
従来は、気水分離容器内の気体が排出される導管を、大気開放若しくは水中へ開放していたが、吸引部の水深が深くなるにつれ、ポンプの吸引圧の増加に伴い、気水分離容器内の圧力は低くなり、さらには大気圧よりも低くなるため、分離された気体が導管を移動し難くなる。
【0009】
容器内に滞留した気体はポンプへ吸引され、排水とともに放出されるか、もしくは容器内に残存したままさらに滞留が進行する。そのため、完全な吸引ができなくなる可能性がある。
【0010】
以上のことから、気体(ガス)を水面から吸引する場合には容易に排出可能であるが、吸引部と水頭差が大きい場合には、容器内の圧力が大きく低下し、気体の排出が困難になるという問題がある。
【0011】
本発明の課題は、原子炉内構造物の切断または加工時などに発生するガスには、放射性成分が含まれており、作業時の被ばくを極力減らすため、発生したガスを高効率にかつ安全確実に回収することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、気水分離器内の圧力より、排気系統の圧力をさらに低下させるための手段を工夫した。
【0013】
すなわち、原子炉内構造物の切断または加工時に発生する気体を含む気液混合水を切断または加工部の付近の吸引口から吸引する吸引ポンプと、該吸引ポンプと前記吸引口との間に設けられ、前記吸引された気液混合水をガスと液体とに分離する気液分離器と、該気液分離器内のガスを吸引して排気する排気ポンプと、該排気ポンプの吸引圧力を前記吸引ポンプの吸引圧力よりも低い値に調節する調節手段を備えてガス回収装置を構成する。
【0014】
また、ガス発生場所付近の吸引口での吸引漏れや、気水分離できなかった気体については、切断区域を全面に覆うことができる静電防止の導電性カバーを使用し、安全確実に回収できるようにした。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明を原子炉内の補修工事に適用する際の主な作業工程(ステップ:S)である。
【0016】
図1に示すように、原子炉を停止(S1)した後、圧力容器の蓋を取って開放し(S2)、まずウラン燃料を取り出して保管する(S3)。次いで、作業に干渉する炉内の機器を取り出し(S4)、補修装置を設置する(S5)。
【0017】
次に、補修作業を実施し(S6)、このとき、切断または加工時に発生する気体を回収する場合に本発明を適用する。補修作業後は補修装置の撤去(S7)し、保管した燃料を炉内に戻し(S8)、炉内機器の再設置を行い(S9)、圧力容器の蓋を閉止し(S10)、原子炉を起動する(S11)。
【0018】
ここで、加工とは、既設構造材の一部または全部を溶接するときなど、材料に水を噴射した際の攪拌によって発生する場合、ヒータ等の加熱による場合、その他材料の表面を加工する場合などを含む。
【0019】
これは、原子炉内構造材料の放射能化している部位を切断する場合は勿論、表面にも放射性クラッドが付着しているため、表面のみの加工時に発生する気体に、これら放射性クラッドが含まれる可能性があるためである。
【0020】
また、以下に、上記作業工程における本発明のガス回収工程の実施形態を示すが、上記補修作業以外の炉内機器の取り出し時、例えば、炉内構造物の交換や廃棄などの取扱作業においても、放射性物質を含むガスが発生する恐れがある場合に、本発明を適用することができる。
【0021】
以下に、上記作業工程などにおける本発明になるガス回収工程の実施形態を示す。図2に、本発明を適用したガス回収装置の第1の実施形態を示す。図2に示すように、圧力容器10内に設置された炉内構造物を例えば切断する場合、切断材料1にアクセスした切断装置21を電源22で動作させて切断作業を行う。
【0022】
この作業の際に発生するガス(気体)は、気液混合水となって切断部付近の吸引口から吸引され、気水分離器4およびポンプ3、浄化フィルタ6を経て、散水口15から原子炉ウエル11に排水される。
【0023】
また、気水分離器4で分離されたガスは、排気ポンプ5を経た後、エアフィルタ8を通過してブロア9により排出される。なお、排気ポンプ5の後段側には、ガスを確実に回収するためにフード16が設けられている。
【0024】
気水分離器4内で流速を低下させ、ガスを排気する際、吸引部すなわち切断部位が、圧力容器10の下部である場合や、ポンプ3の流量が大きい場合に、気水分離器4内は低圧になる。
【0025】
図6に、ポンプ流量と気水分離器内の圧力の関係を示す。吸引部の水深が深くなるほど、また、流量が大きくなるほど低圧になることがわかる。したがって、図2では気水分離器4の排気系統に排気ポンプ5を設置し、気水分離器内の圧力よりも、排気系統の圧力を低くすることで、排気が可能となる。
【0026】
排気ポンプの一例として、ジェットポンプを用いた。その際、気水分離器内の圧力は、ポンプ流量と水深によって決定されることから、図6の相関関係を用いて、排気系統の圧力を把握し、さらに、図7に示すように、ジェットポンプは駆動水流量により、排気系統の圧力を調整できる。
【0027】
そのため、予め、あるいは吸引中にバルブ17を調節して、適切な流量に設定することにより排気が可能となる。また、排気ポンプ5は浄化フィルタ6を通過した清浄水を用いることで、原子炉ウエル内の水位および濁度を変化させずに駆動することができる。
【0028】
第1の実施形態によれば、排気ポンプ5で排気されたガスは、ブロア9で吸引し、エアフィルタ8を通過させることで、放射性成分をろ過し放出される。そのため、気体を高効率に排気・回収できるので、フロア上の放射能濃度を抑制し、作業者の被ばくが必要最低限とすることが達成でき、作業への支障をきたすことが防止される。
【0029】
図3に、本発明を適用したガス回収装置の第2の実施形態を示す。図3は、図2の構成で、気水分離器内の圧力P1および排気系統の圧力P2を、それぞれ圧力計71、72で監視できるようにしたものである。
【0030】
図2の装置では、ポンプ流量と気水分離器内圧の関係、およびジェットポンプと吸引圧の関係から、ジェットポンプ流量を調整する。しかし、本例では運転中の圧力を監視するため、任意の流量、水深で使用する場合においても、流量の設定および調整ができる。
【0031】
第2の実施形態によれば、気水分離器内の圧力P1から、ジェットポンプの流量を調節し、排気系統の圧力P2が低くなるように、P1>P2、と設定することで、任意の流量および水深での排気が可能となる。
【0032】
図4に、本発明を適用したガス回収装置の第3の実施形態を示す。吸引された気液混合水に含まれるガスの量が少ない場合は、常時、排気動作をする必要はない。図4に示した例は、気水分離器4で分離されたガスが少なく、一定の時間経過後に気水分離器内に溜まったガスを排出するような場合の例で、排気ポンプ5の駆動水量を調節する電磁弁18の開閉を、タイマー13により定期的に作動させるようにした。
【0033】
第3の実施形態によれば、タイマーにより定期的にガスの回収ができるようにしたので、ガスが溜まる前に排気ポンプが作動してしまうというようなことが防止され、しかも、簡易な構成のタイマーによって効率的なガス回収ができる。
【0034】
気水分離されたガスは気水分離器4上部に滞留し、時間の経過とともに、滞留量が増え、気水分離器内の水面が低下してくる。吸引水を気水分離器に導くためには、気水分離器内の水面が、気水分離器の吸引口よりは上にあるのが望ましいため、動作する時期および時間は、ガスの発生量および気水分離器の大きさを勘案し、吸引口より上部に水面が保持できるようにする。
【0035】
図5に、本発明を適用したガス回収装置の第4の実施形態を示す。本例は、ガスの発生量が不規則な場合や、気水分離器4の効果が一定でない場合に適用できる実施形態である。
【0036】
図5では、気水分離器内の水位を検出する液位計14を設けてあり、気水分離器内の液位を監視し、大量のガスを吸引した場合など、予め設定した液位を下回ったときに、電磁弁18を開け、ガスの排出を実施する実施形態である。液位は図4の第3の実施形態で述べたように設定することが望ましい。
【0037】
第4の実施形態によれば、気水分離器内のガス量を検出し、一定以上のガス量に応じてガスの回収を行うので、無駄な作動を省略でき、安全で効率的なガスの回収を行うことができる。
【0038】
図8は、本発明を適用したガス回収方法および装置の第5の実施形態を示す図である。第1の実施形態において、気水分離器4で分離されたガスはエアフィルタ8へ導かれるが、分離効率が100%でない場合は、浄化フィルタ6を通過し、散水口15に残存ガスが存在する。
【0039】
残存ガスは気中へ放出され、放射能濃度の上昇を招く恐れがある。図8の例では、この残存ガスおよび作業箇所の吸引口で吸引できなかったガスの回収を行うために、原子炉ウエル11を覆うように導電性カバー12を設けている。
【0040】
導電性カバー12内のガスはブロア9で吸引されて、エアフィルタ8を通過する際、放射性物質がろ過され、清浄な空気として放出される。また、導電性カバー12は、静電気によりガス成分が吸着するのを防止するために、導電性を有しておくことが必要で、材質は設置作業の簡便性から、樹脂製のシートが適当である。
【0041】
第5の実施形態によれば、散水口に残存するガスや、吸引口から吸引できなかったガスなど、残存ガスをほぼ完全に回収することができる。そのため、これらの残存ガスが空気中に放出されることが防止され、空気中の放射能濃度の上昇を抑止できる。
【0042】
以上の実施形態によれば、気水分離容器の気体を強制排気する装置、および、切断区域を全面に覆うことができる導電性カバーを用いることにより、放射性成分が含まれるガスを、高効率にしかも安全確実に回収することが可能となる。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、原子炉内構造物の切断または加工時に発生する、放射性成分を含むガスを高効率に回収でき、また、水中へ放出されたガス成分がフード等に静電吸着するのを防止でき、作業フロアでの放射線レベルを低く維持でき、作業時の被ばくを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した補修工事時の作業工程を示す図である。
【図2】本発明のガス回収装置の第1の実施形態を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施形態を示す図である。
【図4】本発明の第3の実施形態を示す図である。
【図5】本発明の第4の実施形態を示す図である。
【図6】ポンプ流量と気水分離器内圧力との関係を示す図である。
【図7】ジェットポンプ流量と吸引圧との関係を示す図である。
【図8】本発明のガス回収装置の第5の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
1 切断材料
3 吸引ポンプ
4 気水分離器
5 排気ポンプ
6 浄化フィルタ
8 エアフィルタ
9 ブロア
10 圧力容器
11 原子炉ウエル
12 導電性カバー
13 タイマー
14 液位計
15 散水口
16 フード
17 バルブ
18 電磁弁
21 切断装置
22 電源
71、72 圧力計[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas recovery apparatus, and more particularly to an apparatus suitable for recovering a gas (gas) generated during cutting or processing of a reactor internal structure in a preventive maintenance technique for nuclear plant structural materials.
[0002]
[Prior art]
Replacement of the internal structure of the nuclear reactor in the BWR power plant with new materials, etc., or disposal after the end of its useful life is under consideration. Since the existing in-furnace structure itself is radioactive or attached with radioactive cladding, cutting associated with replacement or dismantling is mainly performed in water from the viewpoint of reducing exposure. Although the cutting method will be described here, the same applies to processing such as welding.
[0003]
As the cutting method, thermal cutting by plasma or electric discharge, or mechanical cutting by a water jet containing a cutter or an auxiliary material is used. When the thermal cutting is performed, the cut portion becomes a high temperature, and water electrolysis occurs in the electric discharge machining, so that hydrogen, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide and the like are generated.
[0004]
These gases (gases) generated at the time of cutting incorporate structural elements of the structural material, and the gas has high radioactivity, so that the gas is recovered with high efficiency and the radiation level on the work floor is kept low. is required.
[0005]
As a method for recovering the gas generated at the time of cutting, there are known a method of sucking as gas-liquid mixed water to perform gas-water separation and a method of providing a hood. The steam-water separation method is a method of collecting gas so that the flow rate of water is slower than the rising speed of bubbles in the container.
[0006]
In this method, the container diameter and container length are determined, and when gas-liquid mixed water is introduced, bubbles accumulate in the upper part of the container at a low flow rate, and the gas is usually discharged from the conduit provided in the upper part. Is. JP-A-6-119191 is an example of the air-water separation.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the nuclear reactor, it is necessary to cut the water at a depth of 20m to 30m, and in order to suck water from the pump, a large suction pressure is required. The inside is also low pressure.
[0008]
Conventionally, the conduit for discharging the gas in the air / water separation container has been opened to the atmosphere or into the water. However, as the suction depth of the pump increases, the air / water separation container increases as the suction pressure of the pump increases. Since the pressure inside becomes lower and also lower than the atmospheric pressure, it becomes difficult for the separated gas to move through the conduit.
[0009]
The gas staying in the container is sucked into the pump and discharged together with the waste water, or the staying further proceeds while remaining in the container. Therefore, there is a possibility that complete suction cannot be performed.
[0010]
From the above, gas (gas) can be easily discharged when sucked from the surface of the water, but if the difference between the suction head and the water head is large, the pressure in the container is greatly reduced, making it difficult to discharge the gas. There is a problem of becoming.
[0011]
The problem of the present invention is that the gas generated during the cutting or processing of the reactor internal structure contains radioactive components, and the generated gas is highly efficient and safe in order to reduce exposure during work as much as possible. It is to reliably collected.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention devised means for further reducing the pressure in the exhaust system from the pressure in the steam separator.
[0013]
That is, a suction pump that sucks gas-liquid mixed water containing a gas generated during cutting or processing of the reactor internal structure from a suction port near the cutting or processing unit, and provided between the suction pump and the suction port A gas-liquid separator that separates the sucked gas-liquid mixed water into gas and liquid, an exhaust pump that sucks and exhausts the gas in the gas-liquid separator, and the suction pressure of the exhaust pump is The gas recovery apparatus is configured by including an adjusting means for adjusting to a value lower than the suction pressure of the suction pump .
[0014]
In addition, for leaks at the suction port near the gas generation site and gas that could not be separated from water, it can be safely and reliably collected using an antistatic conductive cover that can cover the entire cutting area. I did it.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a main work process (step: S) when the present invention is applied to repair work in a nuclear reactor.
[0016]
As shown in FIG. 1, after stopping the reactor (S1), the lid of the pressure vessel is removed and opened (S2), and uranium fuel is first taken out and stored (S3). Next, the equipment in the furnace that interferes with the work is taken out (S4), and a repair device is installed (S5).
[0017]
Next, repair work is performed (S6). At this time, the present invention is applied to the case of recovering gas generated during cutting or processing. After the repair work, the repair device is removed (S7), the stored fuel is returned to the reactor (S8), the equipment inside the reactor is reinstalled (S9), the pressure vessel lid is closed (S10), and the reactor Is activated (S11).
[0018]
Here, the term “processing” refers to the case where it is generated by stirring when water is sprayed on the material, such as when part or all of the existing structural material is welded, the case where the surface of other materials is processed, due to heating by a heater, etc. Etc.
[0019]
This is because the radioactive cladding is also attached to the surface as well as cutting the radioactive parts of the structural material in the reactor, and these radioactive claddings are included in the gas generated when processing only the surface. This is because there is a possibility.
[0020]
Moreover, although the embodiment of the gas recovery process of the present invention in the above work process is shown below, when taking out in-furnace equipment other than the above repair work, for example, in handling work such as replacement or disposal of the in-furnace structure The present invention can be applied when there is a risk of generating a gas containing a radioactive substance.
[0021]
Hereinafter, an embodiment of the gas recovery process according to the present invention in the above-described work process and the like will be described. FIG. 2 shows a first embodiment of a gas recovery apparatus to which the present invention is applied. As shown in FIG. 2, when cutting the in-furnace structure installed in the
[0022]
The gas (gas) generated in this operation becomes gas-liquid mixed water and is sucked from the suction port near the cutting portion, passes through the steam /
[0023]
Further, the gas separated by the
[0024]
When the gas flow is reduced and the gas is exhausted in the steam /
[0025]
FIG. 6 shows the relationship between the pump flow rate and the pressure in the steam separator. It can be seen that the lower the water depth in the suction section and the higher the flow rate, the lower the pressure. Therefore, in FIG. 2, the
[0026]
A jet pump was used as an example of the exhaust pump. At this time, since the pressure in the steam separator is determined by the pump flow rate and the water depth, the pressure in the exhaust system is grasped using the correlation shown in FIG. 6, and further, as shown in FIG. The pump can adjust the pressure of the exhaust system by the driving water flow rate.
[0027]
Therefore, exhaust can be performed by adjusting the
[0028]
According to the first embodiment, the gas exhausted by the
[0029]
FIG. 3 shows a second embodiment of the gas recovery apparatus to which the present invention is applied. FIG. 3 shows a configuration in which the pressure P1 in the steam separator and the pressure P2 in the exhaust system can be monitored by
[0030]
In the apparatus of FIG. 2, the jet pump flow rate is adjusted based on the relationship between the pump flow rate and the steam-water separator internal pressure, and the relationship between the jet pump and the suction pressure. However, since the pressure during operation is monitored in this example, the flow rate can be set and adjusted even when used at an arbitrary flow rate and depth.
[0031]
According to the second embodiment, the flow rate of the jet pump is adjusted from the pressure P1 in the steam separator, and P1> P2 is set so that the pressure P2 of the exhaust system becomes low. Exhaust at flow rate and water depth is possible.
[0032]
FIG. 4 shows a third embodiment of the gas recovery apparatus to which the present invention is applied. When the amount of gas contained in the sucked gas-liquid mixed water is small, it is not always necessary to perform the exhaust operation. The example shown in FIG. 4 is an example in which the gas separated by the
[0033]
According to the third embodiment, since the gas can be collected periodically by the timer, it is possible to prevent the exhaust pump from operating before the gas is accumulated, and the simple configuration. The timer allows efficient gas recovery.
[0034]
The gas that has been separated into the steam and water stays in the upper part of the steam and
[0035]
FIG. 5 shows a fourth embodiment of a gas recovery apparatus to which the present invention is applied. This example is an embodiment that can be applied when the amount of gas generated is irregular or when the effect of the
[0036]
In FIG. 5, a
[0037]
According to the fourth embodiment, the gas amount in the steam separator is detected, and the gas is recovered according to the gas amount above a certain level. Recovery can be performed.
[0038]
FIG. 8 is a diagram showing a fifth embodiment of a gas recovery method and apparatus to which the present invention is applied. In the first embodiment, the gas separated by the
[0039]
Residual gas may be released into the air, leading to an increase in radioactivity concentration. In the example of FIG. 8, a
[0040]
The gas in the
[0041]
According to the fifth embodiment, the remaining gas such as the gas remaining in the water spout and the gas that could not be sucked from the suction port can be recovered almost completely. Therefore, these residual gases are prevented from being released into the air, and an increase in radioactivity concentration in the air can be suppressed.
[0042]
According to the above embodiment, by using the device for forcibly exhausting the gas in the steam-water separation container and the conductive cover that can cover the entire cutting area, the gas containing the radioactive component can be efficiently produced. In addition, it can be recovered safely and reliably.
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to efficiently recover a gas containing a radioactive component generated during cutting or processing of a reactor internal structure, and the gas component released into water is electrostatically adsorbed to a hood or the like. The radiation level on the work floor can be kept low, and exposure during work can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a work process during repair work to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of a gas recovery apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the pump flow rate and the pressure in the steam / water separator.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a jet pump flow rate and a suction pressure.
FIG. 8 is a view showing a fifth embodiment of the gas recovery apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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