JP6309746B2 - 水素除去装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ガス中に含まれる水素を除去する水素除去装置に関する。

原子力プラントでは、原子炉炉心を収容する原子炉圧力容器を、原子炉格納容器に格納している。原子炉格納容器には、原子炉圧力容器を包囲する上部ドライウェルと下部ドライウェル、および、上部ドライウェルとベント管を介して接続され内部に水を貯蔵したサプレッションプールを備えたウェットウェルが形成されている。また、原子炉圧力容器を包囲して生体遮蔽壁が設置されている。

上記のような構成の原子炉格納容器において、原子炉事故が発生すると、原子炉格納容器内に水素が発生する。例えば、原子炉圧力容器に接続された主蒸気管等が万一破断した場合、原子炉格納要容器内の上部ドライウェルに高温・高圧の原子炉一次冷却材（水）が放出され、上部ドライウェル内の圧力・温度が急激に上昇する。

上部ドライウェル内の気体と混合して、ベント管を通してサプレッションプールにおいて吸収される。原子炉圧力容器には内には非常用炉心冷却系によりサプレッションプールの水が注入されて炉心が冷却されるが、この冷却水は長期的には炉心から崩壊熱を吸収し、破断した配管の破断口からドライウェルへ流出される。このため、上部ドライウェル内の圧力・温度は常にウェットウェルよりも高い状態となる。

このような長期的な事象下で、軽水炉型原子力発電所の原子炉内では冷却材である水が放射分解され、水素ガスと酸素ガスが発生する。さらに、燃料被覆管の温度が上昇する場合には水蒸気と燃料被覆管材料のジルコニウムとの間で反応（Ｍｅｔａｌ−Ｗａｔｅｒ反応）が生じ、短時間で水素ガスが発生する。

こうして発生する水素ガスが破断した配管の破断口から原子炉格納容器内に放出され、原子炉格納容器内の水素ガス濃度は次第に上昇する。また、水素ガスは非凝縮性であるから、原子炉格納容器内の圧力も上昇する。

このような水素ガスが発生し、原子炉格納容器内の水素濃度が上昇する事態に対して、何等有効な対策を採ることができずに水素ガス濃度が４ｖｏｌ％かつ酸素濃度が５ｖｏｌ％以上に上昇した場合、すなわち可燃性ガス濃度が可燃限界を超えた場合、気体は可燃状態となる。さらに、水素ガス濃度が上昇すると過剰な反応が発生する可能性が生じる。

可燃性ガスである水素ガスが可燃状態となる等の事態を防止する有効な対策としては、例えば、従来の沸騰水型原子力発電設備の場合には、圧力抑制式の原子炉格納容器内を窒素ガスで置換し酸素濃度を低く維持することがある。このような対策を実践可能な装置等を導入することにより、Ｍｅｔａｌ−Ｗａｔｅｒ反応により短時間で大量に発生する水素ガスに対しても原子炉格納容器内が可燃性雰囲気となることを防止し、固有の安全性が達成される。

また、他の対策例としては、再結合器およびブロアを有する可燃性ガス濃度抑制装置を原子炉格納容器外に設置することである。可燃性ガス濃度抑制装置は、原子炉格納容器内の気体を原子炉格納容器外に吸引し、昇温させて水素ガスと酸素ガスを再結合させて水に戻し、残りの気体を冷却してから原子炉格納容器内へ戻すように動作する装置である。このように動作する可燃性ガス濃度抑制装置を設置することで、原子炉格納容器内の可燃性ガス濃度上昇が抑制される。

さらに、上述の対策（装置）とは異なる別の対策例としては、外部電源を必要とせず、静的に可燃性ガス濃度を抑制する装置が提案されている。外部電源を必要とせず、静的に可燃性ガス濃度を抑制する技術の例として、例えば、水素の酸化触媒を用いて再結合反応を促進させる触媒式再結合装置を原子炉格納容器内に複数設置する技術がある。

特開２００５−３３７１号公報

Ｍｅｔａｌ−Ｗａｔｅｒ反応によって大量の水素が発生する事象下において、上述の水素と酸素の再結合による従来の水素処理技術では、低酸素状態で水素の除去を行うことが困難である。水素除去ができない場合、格納容器内圧力を低減することができず、事故を収束に導くことが困難となる。この場合、現行のシステムでは格納容器内雰囲気を環境に放出して格納容器内圧力を低減し、事故を収束することが計画されているが、同時に放射性廃棄物を環境に放出するリスクを少なからず負うことになる。

そこで、酸素濃度が低く再結合を行うのが難しい環境下においても水素を除去する技術として、金属過酸化物を反応材として利用した技術が提案されている。当該技術を適用した水素除去装置では、例えば数ｍｍ（ミリメートル）程度の粒子とした金属過酸化物を流路モジュール内に充填して装置内に設置し、ガスを通気させることによって、当該ガス中の水素を反応させて水素除去を行っている。

しかしながら、このような金属過酸化物を反応材として利用する技術を採用する場合、金属過酸化物は水素と反応すると体積が膨張するため、反応材粒子間の隙間が無くなり内部の圧力損失を増加させる課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、水素と反応して反応材が膨張することによる圧力損失の増大が低減された水素除去装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る水素除去装置は、上述した課題を解決するため、処理するガスを吸気部から内部に導入し、前記ガスに含まれる水素を酸化させることで除去した後に、前記ガスを排気部から外部へ排気する原子炉格納容器の水素除去装置において、前記ガスを通気させて前記ガスと金属酸化物を含む反応材片とを反応させ、前記ガスに含まれる水素を酸化させて除去する水素除去部を具備し、前記水素除去部は、前記ガスを内部に通気可能な容器内に前記反応材片を収容したセルを前記通気の方向に対して直列に連結したモジュールを、前記ガスが前記モジュール内を通過して前記吸気部から前記排気部へと通気する方向に複数配設した構成であり、前記セルの上部に前記反応材片が膨張した場合に当該膨張分を吸収する膨張吸収領域が設けられており、前記膨張吸収領域は、前記反応材片が膨張した場合に生じる応力を受けて体積を減少させる膨張吸収体で構成されることを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、水素と反応して反応材が膨張することによる圧力損失の増大を低減することができる。

本発明の第１の実施形態に係る水素除去装置の断面図。 本発明の実施形態に係る水素除去装置の水素除去部を構成する反応材モジュールを説明する説明図であり、（Ａ）が反応材モジュールを構成するセルの容器の縦断面図、（Ｂ）が容器のII（Ｂ）−II（Ｂ）線断面図、（Ｃ）が容器のII（Ｃ）−II（Ｃ）線断面図、（Ｄ）が反応材モジュールの縦断面図、（Ｅ）が反応材モジュールのII（Ｅ）−II（Ｅ）線断面図。 本発明の実施形態に係る水素除去装置の水素除去部としての反応材モジュールの設置方法を説明する説明図。 本発明の第２の実施形態に係る水素除去装置において適用される反応材モジュールの概略図であり、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）はIV（Ｂ）−IV（Ｂ）線断面図。 本発明の第３の実施形態に係る水素除去装置において適用される反応材モジュールの概略図であり、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）はV（Ｂ）−V（Ｂ）線断面図。 本発明の第４の実施形態に係る水素除去装置の断面図。 本発明の第５の実施形態に係る水素除去装置の構成を説明する断面図。 本発明の第５の実施形態に係る水素除去装置において適用される反応材モジュールの概略図であり、（Ａ）が反応材モジュールの縦断面図、（Ｂ）が反応材モジュールの側面図。 本発明の第６の実施形態に係る水素除去装置において適用される反応材モジュールの概略図であり、（Ａ）が反応材モジュールの縦断面図、（Ｂ）が反応材モジュールの側面図。 本発明の第７の実施形態に係る水素除去装置において適用される反応材モジュールの概略図であり、（Ａ）が反応材モジュールを構成するセルの容器の側面図、（Ｂ）が容器の縦断面図、（Ｃ）が反応材モジュールの縦断面図。

本発明の実施形態に係る水素除去装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、本発明の各実施形態に係る水素除去装置を、原子炉格納容器の内部に設置し、原子炉格納容器の雰囲気から水素を除去する際に適用する例を説明する。また、以下の説明において、上、下、左、右等の方向を示す言葉は、図示した状態または通常の使用状態を基準としたものである。

［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置１０Ａの断面図である。

水素除去装置１０Ａは、水素を消費することで除去する水素除去部１１を具備する装置であり、水素除去部１１を内部に配設した筐体１２に水素除去処理される水素を含有するガス（以下、「被処理ガス」と称する。）１３を筐体１２の第１開口部である吸気部１４から導入し、水素除去部１１を通過させて被処理ガス１３に含まれる水素が除去された被処理ガス（以下、「処理済ガス」と称する。）１５を筐体１２の第２開口部である排気部１６から排気する。

また、水素除去装置１０Ａでは、例えば、吸気部１４が筐体１２の下部に、排気部１６が筐体１２の上部に配設され、吸気部１４と排気部１６との間に水素除去部１１が配設される。また、筐体１２の内部には、水素除去部１１を配置するための土台となる仕切板１７が水平方向に設置され、筐体１２の側壁に対して気密に固定される。

水素除去部１１は、例えば、水素を除去する反応材を収容（充填）した反応材モジュール２０Ａを複数配置することによって形成される。反応材モジュール２０Ａに収容される反応材には、複数の酸化数を取り得る金属酸化物中の高次の酸化数を持つ材料が選択され、例えば、酸化銅（ＣｕＯ）、過酸化マンガン（Ｍｎ_ｎＯ_ｍ）、酸化コバルト（Ｃｏ_ｎＯ_ｍ）等の金属酸化物、過酸化物イオン（Ｏ_２ ^２−）と金属とで構成される塩である金属過酸化物等を適用することができる。反応材として金属酸化物を用いる場合にも、金属酸化物に含まれるＯと水素ガスとが結合して水（Ｈ_２Ｏ）を生成することでき、水素を除去することができる。

仕切板１７には、リブを設けた貫通孔で構成される孔部１７ａが複数個設けられる。孔部１７ａは、水素除去部１１を構成する反応材モジュール２０Ａを嵌め込むための凹部を提供するとともに筐体１２内に導入された被処理ガス１３を仕切板１７の孔部１７ａを通過させて水素除去部１１へ案内（導入）する。

また、仕切板１７に嵌め込んだ反応材モジュール２０Ａが孔部１７ａ（凹部）から外れて（抜けて）しまうのを防止する等、反応材モジュール２０Ａを安定的に固定（保持）するため、反応材モジュール２０Ａの上端側に反応材モジュール２０Ａを支える固定具１８が配設される。固定具１８は、筐体１２に対して着脱自在な構造体であり、例えば貫通孔１８ａが設けられた板状体等で構成される。

続いて、水素除去装置１０Ａの水素除去部１１を構成する反応材モジュール２０について説明する。

図２は筐体１２（図１）内に配設される反応材モジュール２０（２０Ａ〜２０Ｇ）の構成を説明する説明図である。より詳細には、図２（Ａ）が反応材モジュール２０を構成するセル２３の容器２１（２１Ａ〜２１Ｇ）の縦断面図、図２（Ｂ）が容器２１のドア２８の断面図（図２（Ａ）に示されるII（Ｂ）−II（Ｂ）線断面図）、図２（Ｃ）が容器２１の容器本体２７の断面図（図２（Ａ）に示されるII（Ｃ）−II（Ｃ）線断面図）、図２（Ｄ）が反応材モジュール２０の縦断面図、図２（Ｅ）が反応材モジュール２０の図２（Ｄ）に示されるII（Ｅ）−II（Ｅ）線に沿う方向の断面図（II（Ｅ）−II（Ｅ）線断面図）である。

反応材モジュール２０は、内部が中空に形成される容器２１（２１Ａ〜２１Ｇ）に反応材の小片（以下、「反応材片」と称する。）２２を収容したセル２３を直列に（図２における上下方向に）連結して構成される。従って、反応材モジュール２０は、セル２３を適宜連結したり取り外したりすることによって、セル２３の単位での長さ調整を可能にしている。

セル２３には、反応材片２２が膨張した場合に当該膨張に伴う体積増加分を吸収する領域（以下、「膨張吸収領域」と称する。）２４が設定されており、その他の領域（以下、「反応材充填領域」と称する。）２５に反応材片２２が密に収容（充填）されている。

膨張吸収領域２４は、例えば、空間、または反応材片２２が膨張する際に生じる応力を受けて体積を減少させる膨張吸収体で形成される。膨張吸収体としては、例えば、２枚の板の間に弾性体が取り付けられた構造物、蛇腹、望遠鏡のように伸縮する（テレスコピックな）筒状体等の圧縮応力を受けると当該圧縮応力を受けた方向に長さを縮める（潰れる）構造物がある。また、反応材片２２が膨張する際に生じる圧縮応力を受けると当該圧縮応力を受けた方向に潰れる中空の容器等も膨張吸収体に含まれる。

このような膨張吸収体は、反応材片２２が膨張することによって生じる上下方向の圧縮応力を受けると、当該圧縮応力を受けた上下方向の長さを縮めることによって体積を減少させることができるので、セル２３内で反応材片２２の膨張を吸収することができ、反応材充填領域２５における反応材片２２の空隙率低下を抑えることができる。

なお、セル２３内に被処理ガス１３が通気する経路上に膨張吸収領域２４があり、膨張吸収領域２４が膨張吸収体で形成されている場合、被処理ガス１３の通気を妨げないように、膨張吸収体の被処理ガス１３が通気する方向と平行な面には、孔、格子、または網目等の通気部（図示せず）が設けられる。

容器２１は、例えば、円筒等の内部が中空の筒状の容器であり、上面および底面等の表面の一部にガスが通気可能であり、かつ、内部に充填される反応材片２２が漏出しない大きさの孔、格子、または網目等の開口が形成された通気部２６が設けられている。また、容器２１は、容器本体２７の内部（反応材片２２が収容される空間）にアクセスするアクセス手段の一例として、ドア２８が設けられる。

なお、図２に示される容器２１ではドア２８が上面に設けられているが、容器本体の内部にアクセス可能であれば、例えば底面、側面等の上面以外の面に設けられても良い。また、容器２１に設けられるアクセス手段の他の例として、ドア２８を容器本体２７と嵌め合い可能な蓋としても良い。

続いて、本発明の実施形態に係る水素除去装置の水素除去部を設置する方法の一例について説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置１０Ａの水素除去部１１として、反応材モジュール２０の一例である反応材モジュール２０Ａを設置する方法について説明する説明図である。

水素除去装置１０Ａでは、まず、反応材モジュール２０Ａを用意した後、反応材モジュール２０を仕切板１７の上面に上方から孔部１７ａに配設していく。全ての孔部１７ａに反応材モジュール２０を配設すると、最後に、反応材モジュール２０を支える固定具１８（図１）を配設し、筐体１２に固定する。

なお、反応材モジュール２０Ａを取り外す場合には、設置する場合と逆の手順で行なえば良い。すなわち、固定板１８（図１）を筐体１２から外して持ち上げ、その後、反応材モジュール２０Ａを持ち上げて仕切板１７から引き抜けば（取り外せば）良い。

このように構成される水素除去装置１０Ａ（図１）では、まず、筐体１２の下部に配設される吸気部１４から被処理ガス１３が装置内（筐体１２内）に流入する（吸気される）。被処理ガス１３が筐体１２内に導入されると、水素は他のガスに比べて比重が軽く自然に上昇するため、筐体１２の下部から吸気された被処理ガス１３に含まれる水素は上昇する過程で、孔部１７ａを通過し、反応材モジュール２０Ａが複数配設された水素除去部１１へ導入される。

水素除去部１１では、被処理ガス１３に含まれる水素が水素除去部１１を通過する過程で、反応材モジュール２０Ａに収容される反応材片２２（図２）と酸化反応を起こして（酸化し）水へと変化する。すなわち、被処理ガス１３に含まれる水素が消費される（除去される）。水素除去部１１を通過して被処理ガス１３から水素が除去された処理済ガス１５は、さらに上昇して筐体１２の上部に配設される排気部１６から流出する（排気される）。

次に、図１，２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法（以下、「第１の水素除去方法」と称する。）について説明する。

第１の水素除去方法は、例えば、水素除去装置１０Ａを用いて行われる。第１の水素除去方法では、被処理ガス１３を水素除去装置１０Ａ内の反応材モジュール２０Ａを備える水素除去部１１に導き、水素除去部１１で水素を除去（消費）する水素除去ステップを具備する。

水素除去装置１０Ａを用いて、原子炉格納容器の内部の雰囲気から水素を除去する第１の水素除去方法では、なんらかの原因により、燃料被覆管の温度が上昇し、水蒸気と燃料被覆管材料であるジルコニウムとの間で反応（Ｍｅｔａｌ−Ｗａｔｅｒ反応）が生じて水素が発生し、大量の蒸気とともに原子炉圧力容器から漏洩する。発生した多量の蒸気と水素が原子炉圧力容器内から原子炉格納容器に漏れ出た場合、原子炉格納容器内の雰囲気が被処理ガス１３として吸気部１４から水素除去装置１０Ａ内に流入する。

水素除去装置１０Ａの内部に流入したガス（水素および水蒸気）は、反応材モジュール２０Ａ内に充填される金属過酸化物等の反応材片２２と反応することで水素から水へと変化する。金属過酸化物を反応材として利用する場合、金属過酸化物は水素と反応すると体積が膨張するため、水素と反応した後の反応材片２２は膨張する。

反応材モジュール２０Ａでは、各セル２３の上部に膨張吸収領域２４が設けられているため、反応材片２２が膨張して反応材充填領域２５が拡大したとしても、その分を膨張吸収領域２４が吸収する。従って、反応材モジュール２０Ａでは、反応材片２２が膨張したとしても、充填される反応材片２２の空隙率は低下せず、被処理ガス１３（または処理済ガス１５）が通過（通気）する際の圧力損失は増加することはない。

一方、反応材モジュール２０Ａが複数配設された水素除去部１１を通り抜けて水素が除去された処理済ガス１５は、さらに上昇して筐体１２の上部に配設される排気部１６から流出する（排気される）。

水素除去装置１０Ａおよび第１の水素除去方法によれば、例えば、金属過酸化物の小片を反応材片２２とする場合等のように、反応材片２２が被処理ガス１３に含まれる水素と反応して体積が膨張したとしても、その膨張分を膨張吸収領域２４が吸収するため、反応材片２２の空隙率は低下せず、被処理ガス１３が通過（通気）する際の圧力損失の増加を防止することができる。また、水素除去部１１として、複数のセル２３を連結して構成される反応材モジュール２０Ａを採用しているため、水素除去部１１の設置および撤去を比較的簡単に行うことができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る水素除去装置は、本発明の第１の実施形態に係る水素除去装置に対して、配設される反応材モジュールの構成が異なる点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。すなわち、本発明の第２の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置１０Ｂの断面図は、図１に示される符号１０Ａ，２０Ａを符号１０Ｂ，２０Ｂと読み替えたものとなる。そこで、本実施形態の説明では、水素除去装置１０Ｂの水素除去装置１０Ａに対する相違点である反応材モジュール２０Ｂを中心に説明し、上述した実施形態の説明と重複する内容の説明を省略する。

図４は本発明の第２の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置１０Ｂ（図１において符号１０Ａを１０Ｂに読み替え）において適用される反応材モジュール２０Ｂの概略図であり、図４（Ａ）が反応材モジュール２０Ｂの縦断面図、図４（Ｂ）が反応材モジュール２０Ｂの図４（Ａ）に示されるIV（Ｂ）−IV（Ｂ）線に沿う方向の断面図（IV（Ｂ）−IV（Ｂ）線断面図）である。

反応材モジュール２０Ｂは、反応材モジュール２０Ｂの配設後の状態を基準として、反応材モジュール２０Ｂにおけるセル２３内の空間の水平方向（左右方向）を複数の領域に仕切る偏り防止板３１が設けられた容器２１Ｂに反応材片２２を均一に充填して形成される。すなわち、容器２１Ｂは、容器２１Ａに対して、略鉛直方向（上下方向）に延在する偏り防止板３１が追設されている。

なお、偏り防止板３１に反応材片２２より細かな（小さな）開口部を設けておくこともできる。反応材片２２よりも小さな開口部を有する偏り防止板３１を適用すれば、セル２３内部を流れるガスの流速分布に与える影響をより小さくすることができる。

このように構成される反応材モジュール２０Ｂを水素除去部１１（図１）として設置した水素除去装置１０Ｂでは、水素除去装置１０Ａと同様に、吸気部１４から被処理ガス１３が筐体１２内に導入され、筐体１２の反応材モジュール２０Ｂ（図４）が複数配設された水素除去部１１で水素除去され、処理済ガス１５となって排気部１６から排気される。水素除去部１１としての反応材モジュール２０Ｂは、設置時等に傾いたり向きが変わったりしたとしても、偏り防止板３１によって反応材片２２が偏るのを防止し、反応材片２２を収容した直後の均一な状態を維持することができる。

従って、反応材モジュール２０Ｂを設置する際に偏りを解消するための時間が不要になる。また、反応材片２２の偏りを特に意識することなく反応材モジュール２０Ｂを設置したとしても、反応材片２２は偏ることなく均一な状態なので、セル２３内部の反応材片２２が偏ったままでの運用を防止することができる。

なお、本発明の第２の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法は、水素除去装置１０Ａを用いる第１の水素除去方法に対して、使用する装置が水素除去装置１０Ａの代わりに水素除去装置１０Ｂとなる点で相違するものの、工程としては実質的に同様に行われる。従って、水素除去装置１０Ａを用いて行う第１の水素除去方法の説明をもって、水素除去装置１０Ｂを用いて行う第２の水素除去方法の説明を省略する。

水素除去装置１０Ｂおよび第２の水素除去方法によれば、水素除去装置１０Ａおよび第１の水素除去方法と同様の効果を奏することができる。さらに、水素除去装置１０Ｂおよび第２の水素除去方法では、反応材モジュール２０Ｂを設置する際に、斜めになる等してセル２３内部の反応材片２２が偏ることを防いで均一にすることができるので、反応材モジュール２０Ｂを設置する際に偏りを解消するための時間が不要になるとともに、セル２３内部の反応材片２２が偏ったままでの運用を防止することができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る水素除去装置は、本発明の第１の実施形態に係る水素除去装置に対して、配設される反応材モジュールの構成が異なる点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。すなわち、本発明の第３の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置１０Ｃの断面図は、図１に示される符号１０Ａ，２０Ａを符号１０Ｃ，２０Ｃと読み替えたものとなる。そこで、本実施形態の説明では、水素除去装置１０Ｃの水素除去装置１０Ａに対する相違点である反応材モジュール２０Ｃを中心に説明し、上述した実施形態の説明と重複する内容の説明を省略する。

図５は本発明の第３の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置１０Ｃ（図１において符号１０Ａを１０Ｃに読み替え）において適用される反応材モジュール２０Ｃの概略図であり、図５（Ａ）が反応材モジュール２０Ｃの縦断面図、図５（Ｂ）が反応材モジュール２０Ｃの図５（Ａ）に示されるV（Ｂ）−V（Ｂ）線に沿う方向の断面図（V（Ｂ）−V（Ｂ）線断面図）である。

容器内に粒子を充填し、ガスを通気させる場合、一般に、粒子径が大きくなると、容器内側の壁面近くの粒子による空隙率が大きくなるため、ガスは当該壁面近くを流れやすくなる。従って、粒子状の反応材片２２を容器２１に充填する場合、容器２１の内面に近くの反応材片２２の空隙率が大きくなり、反応材モジュール２０を通気する際の被処理ガス１３の流れが壁面側に偏ってしまう場合がある。

そこで、水素除去装置１０Ｃでは、容器２１Ａ（図２（Ａ））の内面の少なくとも一部に曲面で凹凸が形成される凹凸部３３を設けた容器２１Ｃに粒子状の反応材片２２を収容して形成される反応材モジュール２０Ｃを水素除去部１１として設置する。なお、凹凸部３３の凹凸を形成する曲面の曲率半径は、容器２１Ｃに収容される反応材片２２の半径と同程度が好ましく、容器２１Ｃに収容される反応材片２２の半径に近ければ近いほど好ましい。ここで、反応材片２２の半径と同程度とは、反応材片２２の半径±１０％の範囲をいう。

凹凸部３３を設けた容器２１Ｃに反応材片２２を収容して形成される反応材モジュール２０Ｃを水素除去部１１として設置することによって、水素除去装置１０Ｃでは、反応材モジュール２０Ｃの内側の壁面近くの空隙率が大きくなることが抑制され、被処理ガス１３（または処理済ガス１５）の流れが偏る（反応材モジュール２０Ｃの内側の壁面近くに集中する）のを防ぐことができる。

このように構成される反応材モジュール２０Ｃを水素除去部１１として設置した水素除去装置１０Ｃでは、水素除去装置１０Ａと同様に、吸気部１４から被処理ガス１３が筐体１２内に導入され、筐体１２の反応材モジュール２０Ｂが複数配設された水素除去部１１で水素除去され、処理済ガス１５となって排気部１６から排気される。水素除去部１１としての反応材モジュール２０Ｃでは、容器２１Ｃの内面に形成される凹凸部３３が当該内面と接する箇所での空隙を少なく抑えることができ、被処理ガス１３（または処理済ガス１５）の流れの均一化を図ることができる。

なお、本発明の第３の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法は、第１の水素除去方法等の本発明の第１の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法に対して、使用する装置が水素除去装置１０Ａの代わりに水素除去装置１０Ｃとなる点で相違するものの、工程としては実質的に同様に行われる。従って、水素除去装置１０Ａを用いて行う第１の水素除去方法の説明をもって、水素除去装置１０Ｃを用いて行う第３の水素除去方法の説明を省略する。

水素除去装置１０Ｃおよび第３の水素除去方法によれば、水素除去装置１０Ａおよび第１の水素除去方法と同様の効果を奏することができる。さらに、水素除去装置１０Ｃおよび第３の水素除去方法では、容器２１Ｃの内面に形成される凹凸部３３が当該内面と接する箇所での空隙を少なく抑えることができ、被処理ガス１３（または処理済ガス１５）の流れをより均一な状態にすることができる。

なお、上述した反応材モジュール２０Ｃは、反応材モジュール２０Ａの容器２１Ａの内面に凹凸部３３を形成した容器２１Ｃに反応材片２２を収容して形成されるものであるが、反応材片２２を収容する容器２１は必ずしも容器２１Ａに限定されるものではない。例えば、容器２１Ａの代わりに容器２１Ｂ等の他の容器２１の内面に凹凸部３３を形成した容器２１Ｃを用意し、当該容器２１Ｃに反応材片２２を収容して反応材モジュール２０Ｃを形成することもできる。

［第４の実施形態］
図６は本発明の第４の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置１０Ｄの断面図である。

水素除去装置１０Ｄは、反応材モジュール２０Ａを水素除去部１１として複数配設する水素除去装置１０Ａに対して、反応材モジュール２０Ｄを水素除去部１１として配設する点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、本実施形態の説明では、水素除去装置１０Ａに対する相違点である反応材モジュール２０Ｄを中心に説明し、上述した実施形態の説明と重複する内容の説明を省略する。

水素除去装置１０Ｄは、水素除去装置１０Ａと同様に水素除去部１１を具備する装置であるが、水素除去装置１０Ａに対して、水素除去部１１を構成する複数の反応材モジュール２０の構成が相違する。水素除去装置１０Ａでは、反応材モジュール２０Ａに収容される反応材片２２のサイズは配設される場所に因らない、すなわち、何れの反応材モジュール２０Ａも収容される反応材片２２のサイズは同程度である。これに対して、水素除去装置１０Ｄでは、反応材モジュール２０Ｄが配設される場所に応じて、反応材片２２のサイズ（粒子径）を変えている。

すなわち、水素除去装置１０Ｄでは、粒子径が異なる複数種類（図６に示される例では３種類）の粒子状の反応材片２２（図６に示される例では２２Ｄ１，２２Ｄ２，２２Ｄ３）をそれぞれ容器２１に収容して形成された複数種類の反応材モジュール２０Ｄ（図６に示される例では、２０Ｄ１，２０Ｄ２，２０Ｄ３）が用意され、反応材片２２のサイズ（粒子径）が相対的に小さいものは、複数の反応材モジュール２０Ｄで構成される被処理ガス１３の流路の中心側に配設し、大きくなるにつれて順次縁側に配設している。

これは、一般的にガスが筒状の容器を通気する場合、相対的に流れやすい中心部分のガス流量が多くなる傾向が予想されるが、ガス流量が多くなると予想される中心部分の圧力損失を中心の周辺部分に比べて高めることで、ガス流量の偏りを解消するためである。換言すれば、被処理ガス１３（または処理済ガス１５）が相対的に流れやすい中心部分の圧力損失を周辺部分に比べて高めることで、被処理ガス１３（または処理済ガス１５）の流れをより均一にすることができるためである。

例えば、図６に示される水素除去装置１０Ｄでは、それぞれ粒子径ｒ_１，ｒ_２，ｒ_３（０＜ｒ_１＜ｒ_２＜ｒ_３）とする反応材片２２Ｄ１，２２Ｄ２，２２Ｄ３を収容してセル２３Ｄ１，２３Ｄ２，２３Ｄ３を用意し、さらに、セル２３Ｄ１，２３Ｄ２，２０Ｄ３をそれぞれ直列に連結して反応材モジュール２０Ｄ１，２０Ｄ２，２０Ｄ３を形成する。その後、反応材モジュール２０Ｄ１，２０Ｄ２，２０Ｄ３を筐体１２の壁面側から中心側に向かうにつれて粒子径が大きくなるように反応材モジュール配設する。

すなわち、粒子径が相対的に小さい（粒子径ｒ_１）反応材片２２Ｄ１を収容する反応材モジュール２０Ｄ１は筐体１２の中心側に、粒子径が相対的に大きい（粒子径ｒ_３）反応材片２２Ｄ３を収容する反応材モジュール２０Ｄ３は筐体１２の最も壁面側に、反応材片２２Ｄ１よりも大きく反応材片２２Ｄ３よりも小さい粒子径をもつ反応材片２２Ｄ２を収容する反応材モジュール２０Ｄ２は、反応材モジュール２０Ｄ１と反応材モジュール２０Ｄ３との間に配設される。

このように、粒子径が相対的に小さい（粒子径ｒ_１）反応材片２２Ｄを収容する反応材モジュール２０Ｄ１が筐体１２の中心側に、粒子径が相対的に大きい反応材片２２Ｄを収容する反応材モジュール２０Ｄ３が筐体１２の壁面側に配設される構成される水素除去装置１０Ｄでは、水素除去装置１０Ａと同様に、吸気部１４から被処理ガス１３が筐体１２内に導入され、筐体１２の反応材モジュール２０Ｄ１，２０Ｄ２，２０Ｄ３が配設された水素除去部１１で水素除去され、処理済ガス１５となって排気部１６から排気される。

水素除去部１１としての反応材モジュール２０Ｄ１，２０Ｄ２，２０Ｄ３では、筐体１２の壁面側（被処理ガス１３の流路の縁側）から中心側に向かうにつれて圧力損失が大きくなるので、被処理ガス１３（または処理済ガス１５）が中心側に集まりにくくなり、反応材モジュール２０Ｄ１，２０Ｄ２，２０Ｄ３を流れる被処理ガス１３（または処理済ガス１５）の流れがより均一化される。

なお、本発明の第４の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法は、第１の水素除去方法等の本発明の第１の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法に対して、使用する装置が水素除去装置１０Ａの代わりに水素除去装置１０Ｄとなる点で相違するものの、工程としては実質的に同様に行われる。従って、水素除去装置１０Ａを用いて行う第１の水素除去方法の説明をもって、水素除去装置１０Ｄを用いて行う第４の水素除去方法の説明を省略する。

水素除去装置１０Ｄおよび第４の水素除去方法によれば、水素除去装置１０Ａおよび第１の水素除去方法と同様の効果を奏することができる。さらに、水素除去装置１０Ｄおよび第４の水素除去方法では、筐体１２の壁面側（被処理ガス１３の流路の縁側）から中心側に向かうにつれて圧力損失が大きくなるように水素除去部１１としての反応材モジュール２０Ｄが配設されるので、反応材モジュール２０Ｄを流れる被処理ガス１３（または処理済ガス１５）の流れをより均一化することができる。

［第５の実施形態］
図７は本発明の第５の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置１０Ｅの断面図である。

水素除去装置１０Ｅは、水素除去装置１０Ａに対して、被処理ガス１３を通気させる方向が相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、本実施形態の説明では、水素除去装置１０Ａに対する相違点を中心に説明し、上述した実施形態の説明と重複する内容の説明を省略する。

水素除去装置１０Ｅは、簡潔に言えば、水素除去装置１０Ａを９０度回転させた構成とほぼ同様となる。すなわち、水素除去装置１０Ｅは、水素除去装置１０Ａと同様に水素除去部１１を具備し、水素除去部１１を内部に配設した筐体１２に被処理ガス１３を吸気部１４から導入し、水素除去部１１を通過させて被処理ガス１３に含まれる水素を除去して処理済ガス１５とした後、排気部１６から排気する。

水素除去装置１０Ｅでは、吸気部１４および排気部１６が筐体１２の側面に設けられており、吸気された被処理ガス１３が筐体１２の内部で水平方向（図７において横方向）に流動し、水素除去部１１を通過した後に排気されるように構成される。また、水素除去装置１０Ｅでは、筐体１２の内部に、被処理ガス１３（または処理済ガス１５）が流動する方向に対して略鉛直方向に延在する仕切板１７が２箇所設置されており、仕切板１７と仕切板１７との間に水素除去部１１としての反応材モジュール２０Ｅが配設される。

図８は水素除去装置１０Ｅにおける水素除去部１１としての反応材モジュール２０Ｅの概略図であり、図８（Ａ）は反応材モジュール２０Ｅの縦断面図、図８（Ｂ）は反応材モジュール２０Ｅの側面図である。

反応材モジュール２０Ｅは、反応材モジュール２０Ａ等と構成は実質的に同様であるが、配設される方向（使用時の方向）が相違する。具体的に説明すれば、反応材モジュール２０Ａ等は、被処理ガス１３の通気方向が鉛直方向（図２等で縦方向）となっているが、反応材モジュール２０Ｅでは、被処理ガス１３の通気方向が水平方向（図７で横方向）となっている。また、反応材モジュール２０Ｅにおいて、各セル２３内の上部に膨張吸収領域２４が設定される。

被処理ガス１３を水平方向に流動させる水素除去装置１０Ｅでは、膨張吸収領域２４を単なる空間とする場合、反応材モジュール２０Ｅのセル２３の上部が空間となるため、被処理ガス１３が水素と反応する反応材片２２が充填されている反応材充填領域２５を通気せずに、単なる空間である膨張吸収領域２４を通気してしまうことになる。

そこで、被処理ガス１３が水平方向に流動する水素除去装置１０Ｅ等では、膨張吸収領域２４を通気することを妨げる邪魔板３５等をセル２３の入口側上部に配設し、通気部２６の上部の開口を塞いでいる。水素除去装置１０Ｅでは、邪魔板３５が通気部２６の上部の開口を塞ぐことで、膨張吸収領域２４が単なる空間であったとしても、邪魔板３５が膨張吸収領域２４へ進入しようとする被処理ガス１３をブロックするので、被処理ガス１３を反応材充填領域２５へ進入させることができる。

邪魔板３５は、セル２３内の膨張吸収領域２４が無用に小さくならないように、被処理ガス１３が流動する方向には短い長さとする。また、邪魔板３５は、例えば、接着、溶着、ビス止め等の任意の固着方法を採用して容器２１Ａに固着される。

なお、図７に示される反応材モジュール２０Ｅ（容器２１Ａ）は、邪魔板３５を除き反応材モジュール２０Ａ（容器２１Ａ）と実質的に同様に構成されているが、反応材モジュール２０Ａ（容器２１Ａ）と実質的に同様に構成される箇所については、反応材モジュール２０Ｂ（容器２１Ｂ）等の他の反応材モジュール２０（容器２１）（図２）と実質的に同様に構成されていても良い。

例えば、反応材モジュール２０Ｅ（容器２１Ａ）は、邪魔板３５とともに、反応材モジュール２０Ｅの配設後の状態を基準として上下方向（鉛直方向）に延在する偏り防止板３１（図４）をさらに設けた構成でも良いし、容器内面に凹凸部３３（図５）をさらに設けた構成でも良い。

このように構成される反応材モジュール２０Ｅを水素除去部１１として設置した水素除去装置１０Ｅでは、水素除去装置１０Ａと同様に、吸気部１４から被処理ガス１３が筐体１２内に導入され、筐体１２の反応材モジュール２０Ｅが複数配設された水素除去部１１で水素除去され、処理済ガス１５となって排気部１６から排気される。

また、被処理ガス１３が水平方向に流動する水素除去装置１０Ｅでは、例えば、膨張吸収領域２４が単なる空間の場合であっても、邪魔板３５が当該空間を被処理ガス１３が通気することを阻害するため、当該空間を被処理ガス１３が通気することに伴い水素の除去効率が低下することを抑制することができる。

なお、本発明の第５の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法は、第１の水素除去方法等の本発明の第１の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法に対して、使用する装置が水素除去装置１０Ａの代わりに水素除去装置１０Ｅとなる点で相違するものの、工程としては実質的に同様に行われる。従って、水素除去装置１０Ａを用いて行う第１の水素除去方法の説明をもって、水素除去装置１０Ｅを用いて行う第５の水素除去方法の説明を省略する。

水素除去装置１０Ｅおよび第５の水素除去方法によれば、水素除去装置１０Ａおよび第１の水素除去方法と同様の効果を奏することができる。また、水素除去装置１０Ｅおよび第５の水素除去方法では、膨張吸収領域２４が単なる空間の場合であっても、当該空間を被処理ガス１３が通気することを邪魔板３５が阻害するため、当該空間を被処理ガス１３が通気することに伴う水素の除去効率低下を抑制することができる。

なお、上述の説明は、膨張吸収領域２４が単なる空間の場合の弊害を防止することを中心とした内容であるが、膨張吸収領域２４が中空の金属容器等の膨張吸収体で構成されることを妨げるものではない。また、膨張吸収領域２４が膨張吸収体で構成され場合であって、当該膨張吸収体が被処理ガス１３の流動を妨げる場合、すなわち、膨張吸収領域２４を構成する膨張吸収体が邪魔板３５としての機能も有する場合には、邪魔板３５の設置を省略することができる。

さらに、膨張吸収体を用いた場合は、膨張吸収領域２４のほぼ全域にわたって被処理ガス１３の進入を防止することができる。また、膨張吸収体が反応材の膨張によって潰れた際に破損したとしても、表面に多少のき裂が生じた程度であれば、被処理ガス１３の進入防止機能は損なわれない。セル２３の入口側から出口側にかけて膨張吸収領域２４を貫通するような流路が形成されない限り、被処理ガス１３は反応材充填領域２５を流れるからである。また、仮に膨張吸収体の破損により膨張吸収領域２４を通過する流路が形成されたとしても、小さいき裂を通過するような流路では流路抵抗が高く、被処理ガス１３の大半が反応材充填領域２５を流れるものと考えられる。

［第６の実施形態］
本発明の第６の実施形態に係る水素除去装置は、本発明の第５の実施形態に係る水素除去装置に対して、配設される反応材モジュールの構成が異なる点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。すなわち、本発明の第６の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置１０Ｆの断面図は、図７に示される符号１０Ｅ，２０Ｅを符号１０Ｆ，２０Ｆと読み替えたものとなる。そこで、本実施形態の説明では、水素除去装置１０Ｆの水素除去装置１０Ｅに対する相違点である反応材モジュール２０Ｆを中心に説明し、上述した実施形態の説明と重複する内容の説明を省略する。

図９は本発明の第６の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置１０Ｆ（図７において符号１０Ｅを１０Ｆに読み替え）において適用される反応材モジュール２０Ｆの概略図であり、図９（Ａ）が反応材モジュール２０Ｆの縦断面図、図９（Ｂ）が反応材モジュール２０Ｆの側面図である。

反応材モジュール２０Ｆは、反応材モジュール２０Ｅに対して、邪魔板３５の代わりに傾斜付き邪魔板３６が配設される。すなわち、反応材モジュール２０Ｆは、反応材モジュール２０Ｅと同様に、容器２１Ａの内部に反応材片２２を収容したセル２３を形成し、さらに、セル２３を直列（図９（Ａ）における横方向）に連結して構成される。また、セル２３内の上部に膨張吸収領域２４が設定される。

傾斜付き邪魔板３６は、邪魔板３５に対して、被処理ガス１３が通気する際に被処理ガス１３と接する下面に、被処理ガス１３が通気するにつれて（図９（Ａ）に示されるセル２３では、左側から右側に進むにつれて）上昇する傾斜面が形成された傾斜部３６ａを有する点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。また、傾斜付き邪魔板３６の固定方法についても、邪魔板３５と同様に、例えば、接着、溶着、ビス止め等の任意の固着方法を採用して容器２１Ａに固着される。

このような傾斜付き邪魔板３６を配設することで、膨張吸収領域２４が単なる空間であったとしても、傾斜付き邪魔板３６が膨張吸収領域２４へ進入しようとする被処理ガス１３をブロックするので、被処理ガス１３を反応材充填領域２５へ進入させることができるとともに、被処理ガス１３を極力（できるだけ長く）反応材充填領域２５で通気させることができる。

なお、図９に示される反応材モジュール２０Ｆ（容器２１Ａ）は、邪魔板３５を除き反応材モジュール２０Ａ（容器２１Ａ）と実質的に同様に構成されているが、反応材モジュール２０Ｂ（容器２１Ｂ）等の他の反応材モジュール２０（容器２１）（図２）と実質的に同様に構成されていても良い。

例えば、反応材モジュール２０Ｆ（容器２１Ａ）は、傾斜付き邪魔板３６とともに、反応材モジュール２０Ｆの配設後の状態を基準として上下方向（垂直方向）に延在する偏り防止板３１（図４）をさらに設けた構成でも良いし、容器内面に凹凸部３３（図５）をさらに設けた構成でも良い。

このように構成される反応材モジュール２０Ｆを水素除去部１１として設置した水素除去装置１０Ｆでは、水素除去装置１０Ａと同様に、吸気部１４から被処理ガス１３が筐体１２内に導入され、筐体１２の反応材モジュール２０Ｆが複数配設された水素除去部１１で水素除去され、処理済ガス１５となって排気部１６から排気される。

また、被処理ガス１３が水平方向に流動する水素除去装置１０Ｆでは、例えば、膨張吸収領域２４が単なる空間の場合であっても、傾斜付き邪魔板３６が当該空間を被処理ガス１３が通気することを阻害するため、当該空間を被処理ガス１３が通気することに伴い水素の除去効率が低下することを抑制することができる。

さらに、水素除去装置１０Ｆでは、セル２３に傾斜付き邪魔板３６が配設されることによって、被処理ガス１３が通気（流動）する方向に対して徐々に流路幅が広がる流路構成となるので、反応材片２２が膨張する膨張吸収領域２４として空間は確保しつつも、被処理ガス１３を極力（できるだけ長く）反応材充填領域２５で通気させることができる。

なお、本発明の第６の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法は、第１の水素除去方法等の本発明の第１の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法に対して、使用する装置が水素除去装置１０Ａの代わりに水素除去装置１０Ｆとなる点で相違するものの、工程としては実質的に同様に行われる。従って、水素除去装置１０Ａを用いて行う第１の水素除去方法の説明をもって、水素除去装置１０Ｆを用いて行う第６の水素除去方法の説明を省略する。

水素除去装置１０Ｆおよび第６の水素除去方法によれば、水素除去装置１０Ａおよび第１の水素除去方法と同様の効果を奏することができる。また、水素除去装置１０Ｆおよび第６の水素除去方法では、膨張吸収領域２４が単なる空間の場合であっても、傾斜付き邪魔板３６が当該空間を被処理ガス１３が通気することを阻害するため、当該空間を被処理ガス１３が通気することに伴う水素の除去効率低下を抑制することができる。

さらに、水素除去装置１０Ｆおよび第６の水素除去方法では、セル２３に傾斜付き邪魔板３６が配設されることによって、被処理ガス１３が通気（流動）する方向に対して徐々に流路幅が広がる流路構成となるので、反応材片２２が膨張する膨張吸収領域２４として空間は確保しつつも、被処理ガス１３を極力（できるだけ長く）反応材充填領域２５で通気させることができる。なお、膨張吸収領域２４は、水素除去装置１０Ｅ等と同様に中空の金属容器等で構成される膨張吸収体であっても良い。

［第７の実施形態］
本発明の第７の実施形態に係る水素除去装置は、本発明の第５の実施形態に係る水素除去装置に対して、配設される反応材モジュールの構成が異なる点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。すなわち、本発明の第７の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置１０Ｇの断面図は、図７に示される符号１０Ｅ，２０Ｅを符号１０Ｇ，２０Ｇと読み替えたものとなる。そこで、本実施形態の説明では、水素除去装置１０Ｇの水素除去装置１０Ｅに対する相違点である反応材モジュール２０Ｇを中心に説明し、上述した実施形態の説明と重複する内容の説明を省略する。

図１０は本発明の第７の実施形態に係る水素除去装置の一例である水素除去装置１０Ｇ（図７において符号１０Ｅを１０Ｇに読み替え）において適用される反応材モジュール２０Ｇの概略図であり、図１０（Ａ）が反応材モジュール２０Ｇを構成するセル２３の容器２１Ｇの側面図、図１０（Ｂ）が容器２１Ｇの縦断面図、図１０（Ｃ）が反応材モジュール２０Ｇの縦断面図である。

反応材モジュール２０Ｇは、容器２１Ａと邪魔板３５とで実現される機能を、容器２１Ｇによって実現している。より具体的には、容器２１Ｇに反応材片２２を収容したセル２３を直列に（図１０（Ａ）における横方向）に連結して構成され、例えば、セル２３内の上部に膨張吸収領域２４が設定される。つまり、反応材モジュール２０Ｇは、容器２１Ａ等の代わりに容器２１Ｇに反応材片２２が収容される点と、邪魔板３５をセル２３内に配設しない点とで反応材モジュール２０Ｅと相違する。

容器２１Ｇは、例えば、容器２１Ａ等に対して、被処理ガス１３の吸気口となる面（以下、「吸気面」と称する。）３８に、通気部２６の他に、被処理ガス１３を通気させない無開口部３９がさらに設けられる。より具体的に説明すれば、反応材モジュール２０Ｇを配設後の状態を基準とした場合、容器２１Ｇは、吸気面３８の上部に無開口部３９が設けられ、無開口部３９の下部に通気部２６が設けられている。

無開口部３９は、例えば、吸気面３８の通気部２６が網目で形成される場合、当該網目を塞ぐ平板で構成できる。また、吸気面３８の通気部２６が貫通孔である場合、当該貫通孔を吸気面３８の下部に設ける一方、吸気面３８の上部には設けないようにすることで、下部に通気部２６が、上部に無開口部３９が設けられる吸気面３８を形成することができる。

このように構成される反応材モジュール２０Ｇを水素除去部１１として設置した水素除去装置１０Ｇでは、水素除去装置１０Ｅと同様に作用する。すなわち、吸気部１４から被処理ガス１３が筐体１２内に導入され、筐体１２の反応材モジュール２０Ｇが複数配設された水素除去部１１で水素除去され、処理済ガス１５となって排気部１６から排気される。また、膨張吸収領域２４が単なる空間の場合であっても、無開口部３９が当該空間を被処理ガス１３が通気することを阻害するため、当該空間を被処理ガス１３が通気することに伴い水素の除去効率が低下することを抑制することができる。

なお、本発明の第７の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法は、第１の水素除去方法等の本発明の第１の実施形態に係る水素除去装置を用いて行う水素除去方法に対して、使用する装置が水素除去装置１０Ａの代わりに水素除去装置１０Ｇとなる点で相違するものの、工程としては実質的に同様に行われる。従って、水素除去装置１０Ａを用いて行う第１の水素除去方法の説明をもって、水素除去装置１０Ｇを用いて行う第７の水素除去方法の説明を省略する。

水素除去装置１０Ｇおよび第７の水素除去方法によれば、水素除去装置１０Ａおよび第１の水素除去方法と同様の効果を奏することができる。また、水素除去装置１０Ｇおよび第７の水素除去方法では、膨張吸収領域２４が単なる空間の場合であっても、当該空間を被処理ガス１３が通気することを無開口部３９が阻害するため、当該空間を被処理ガス１３が通気することに伴う水素の除去効率低下を抑制することができる。

さらに、水素除去装置１０Ｇおよび第７の水素除去方法では、容器２１Ｇに無開口部３９を設けているため、水素除去装置１０Ｅおよび第５の水素除去方法に対して、邪魔板３５および邪魔板３５を配設する手間を省くことができる。なお、膨張吸収領域２４は、水素除去装置１０Ｅ等と同様に中空の金属容器等で構成される膨張吸収体であっても良い。

以上、水素除去装置１０Ａ〜１０Ｇおよび水素除去装置１０Ａ〜１０Ｇを用いて行う水素除去方法によれば、金属過酸化物の小片を反応材片２２とする場合等のように、反応材片２２が被処理ガス１３に含まれる水素と反応して体積が膨張したとしても、その膨張分を膨張吸収領域２４が吸収するため、反応材片２２の空隙率は低下せず、被処理ガス１３が通過（通気）する際の圧力損失の増加を防止することができる。

また、水素除去装置１０Ａ〜１０Ｇおよび水素除去装置１０Ａ〜１０Ｇを用いて行う水素除去方法によれば、水素除去部１１として、複数のセル２３を連結して構成される反応材モジュール２０を採用しているため、水素除去部１１の設置および撤去を比較的簡単に行うことができる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０Ａ〜１０Ｇ…水素除去装置、１１…水素除去部、１２…筐体、１３…被処理ガス、１４…吸気部、１５…処理済ガス、１６…排気部、１７…仕切板、１７ａ…孔部、１８…固定具、２０（２０Ａ〜２０Ｇ）…反応材モジュール、２１（２１Ａ〜２１Ｇ）…容器、２２…反応材片、２２Ｄ１，２２Ｄ２，２２Ｄ３…反応材片、２３…セル、２３Ｄ１，２３Ｄ２，２３Ｄ３…セル、２４…膨張吸収領域、２５…反応材充填領域、２６…通気部、２７…容器本体、２８…ドア、３１…偏り防止板、３３…凹凸部、３５…邪魔板、３６…傾斜付き邪魔板、３６ａ…傾斜部、３８…吸気面、３９…無開口部、ｒ_１，ｒ_２，ｒ_３…（反応材片の）粒子径。

Claims (10)

1. 処理するガスを吸気部から内部に導入し、前記ガスに含まれる水素を酸化させることで除去した後に、前記ガスを排気部から外部へ排気する原子炉格納容器の水素除去装置において、
   前記ガスを通気させて前記ガスと金属酸化物を含む反応材片とを反応させ、前記ガスに含まれる水素を酸化させて除去する水素除去部を具備し、
   前記水素除去部は、前記ガスを内部に通気可能な容器内に前記反応材片を収容したセルを前記通気の方向に対して直列に連結したモジュールを、前記ガスが前記モジュール内を通過して前記吸気部から前記排気部へと通気する方向に複数配設した構成であり、
   前記セルの上部に前記反応材片が膨張した場合に当該膨張分を吸収する膨張吸収領域が設けられており、前記膨張吸収領域は、前記反応材片が膨張した場合に生じる応力を受けて体積を減少させる膨張吸収体で構成されることを特徴とする水素除去装置。
2. 前記モジュールは、前記セルを複数個連結して構成されることを特徴とする請求項１記載の水素除去装置。
3. 前記膨張吸収体は、前記反応材片が膨張した場合に生じる圧縮応力を受けると、当該圧縮応力を受けた方向に長さを縮める構造物であることを特徴とする請求項１または２に記載の水素除去装置。
4. 前記モジュールとして直列に連結される前記セル内には、前記セル内の空間を水平方向において複数の領域に仕切る偏り防止板が設けられ、
   前記水平方向は、前記モジュールを配設した後の前記セルの姿勢を基準とする水平方向であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の水素除去装置。
5. 前記偏り防止板は、前記反応材片よりも小さな開口部を有することを特徴とする請求項４記載の水素除去装置。
6. 前記反応材片を収容する前記容器の内面の少なくとも一部には、前記反応材片が粒子である場合、曲面によって凹凸が形成される凹凸部が設けられていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の水素除去装置。
7. 前記水素除去部は、前記セルの前記容器に収容される前記反応材片のサイズがそれぞれ異なる２種類以上の前記モジュールを、前記モジュールによって形成される前記吸気部から前記排気部へ前記ガスが通気する流路の中心側から縁側に向かうにつれて前記反応材片のサイズが大きくなるように、それぞれ配設して構成されることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の水素除去装置。
8. 前記セルが水平方向に連結される場合、前記セルの内部で前記吸気側の上部に邪魔板を配設したことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の水素除去装置。
9. 前記邪魔板は、前記ガスが通気する際に前記ガスと接する下面に、前記ガスが通気するにつれて上昇する傾斜面が形成された傾斜部を有することを特徴とする請求項８記載の水素除去装置。
10. 前記セルが水平方向に連結される場合、前記セルの前記ガスが吸気される側の面は、上部に前記ガスを通気させない無開口部が設けられ、前記無開口部の下部に前記ガスが通気可能な通気部が形成されることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の水素除去装置。

Images