JPH03172798A

JPH03172798A - 直接サイクル型原子力発電プラント

Info

Publication number: JPH03172798A
Application number: JP1311826A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Akamine; 和彦赤嶺; Kenichi Kawabe; 健一川辺; Masanobu Konno; 近野　正伸; Katsumi Osumi; 大角　克己; Hisao Ito; 久雄伊藤; Masahiro Kimura; 匡宏木村; Yoshio Uchiyama; 内山　義雄; Kunihiko Suzuki; 国彦鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1991-07-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は直接サイクル型原子力発電プラントに係わり、
特に、タービン系の放射性窒素Ｎ−１６の低減を目的と
して窒素化合物、特に窒素酸化物の注入を行う直接サイ
クル型原子力発電プラントに関する。

〔従来の技術〕

沸騰水型原子炉、新型転換炉（ＡＲＴ）等の直接サイク
ル型原子炉では、炉心の核分裂反応熱により原子炉で発
生した水蒸気により直接タービンを駆動する。このよう
な原子炉では、炉心で炉水の水分子中の酸素原子が中性
子照射により放射化される結果生成する放射性の窒素原
子Ｎ−１６のキャリーオーバがタービン系線量率の原因
となる。

特開平１−１０２３９６号公報には、このタービン系の
放射性窒素Ｎ−１６の低減を目的とした技術が開示され
ており、これは、窒素酸化物を原子炉内に注入すること
により同位体希釈の原理でタービン系放射性窒素の低減
を図るものである。

また、直接サイクル型原子力発電プラントには、特開昭
６１−２６９３８３号等に記載のように、原子炉圧力容
器からの排ガスを復水器を経由して取り出し、処理する
ための排ガス処理系統が設けられており、この排ガス処
理系統は、排ガス中の水素と酸素を再結合させる再結合
器、再結合した水を凝縮する排ガス復水器、排ガス中の
水分を除去する排ガス脱湿塔、および排ガス中の放射性
核種を減衰処理するための活性炭処理装置等から構成さ
れている。排ガス処理系統は主に２つの機能を有してお
り、１つは炉水の放射線分解によって発生した酸素、水
素からなる爆発性気体を再結合処理することであり（再
結合器及び排ガス復水器）、もう１つは排ガス中に含ま
れるキセノン、クリプトン等の放射性希ガスを吸着処理
して減衰を行い、環境への放出量を許容値より十分に低
くすることである（活性炭処理装置）。

また、排ガス処理系統には主蒸気管モニタと同様にイオ
ンチェンバ等の検出器からなる排ガス放射線モニタが設
けられ、燃料破損時の核分裂生成物（Ｆ　Ｐ）の発生の
有無を排ガス中の放射！Ｉ量で連続的に監視し、燃料破
損の検出を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、特開平１−１０２３９６号公報に記載の窒素
注入技術では、窒素酸化物の注入に伴って排ガス処理系
統にも多量の窒素酸化物が流入する。特開平１−１０２
３９６号公報ではこの点に関し、オフガス系に窒素酸化
物が放出されるので窒素酸化物の処理装置を備えた方が
よいと説明している。しかしながら、装置の設置場所、
構成等の具体的な記述がなく、必要性も明確になってい
ない。

すなわち、排ガス処理系統の再結合器ではパラジウム触
媒等を用い、脱湿塔では酸化アルミナやモレキュラーシ
ーブ等を用い、活性炭処理装置では活性炭を用いるが、
上記従来技術では窒素酸化物のこれらの充填材に対する
影響が十分に検討されていない。本発明者等は、これら
充填材に対する窒素酸化物の影響を試験・調査した結果
、窒素酸化物はこれら充填材に吸着され易く、いずれの
充填材についても窒素酸化物の増加により性能が劣化す
ることが初めて判明し、これら充填材に対する影響を考
慮したシステム計画が必要であることが明らかになった
。

また、上記従来技術では窒素酸化物が排ガス処理系統に
流入した場合の挙動およびマスバランスについての検討
がなされておらず、窒素酸化物をより効果的に除去する
といったシステム構成については検討がなされていない
。

以上は、窒素酸化物を注入するプラントにおける排ガス
処理系統での窒素酸化物に係わる問題である。ところで
、窒素化合物を注入しない通常のプラントにおいても運
転中に炉心における核反応で生じた放射性窒素Ｎ−１３
とＮ−１６が窒素酸化物の化学形態をとり、炉水から主
蒸気へ移行する。Ｎ−１６は半減期が約７秒と短かいた
めに排ガス処理系統への流入量は無視できるが、Ｎ−１
３の半減期は約１０分と比較的長いことから排ガス処理
系統に流入する。実機プラントにおける調査でも、通常
運転中のタービン主蒸気系中のＮ−１３は、窒素酸化物
（Ｎｏ、Ｎｏ□等のＮｏ８）として存在していることが
明らかになっており、排ガス処理系統へこの窒素酸化物
（Ｎｏ、）が流入する。

一方、排ガス処理系統には前述したように、燃料破損時
の核分裂生成物（Ｆ　Ｐ）の発生の有無を連続的に監視
するための排ガス放射線モニタが設けられている。

しかしながら、最近のプラントでは燃料棒の健全性が向
上し、燃料破損の発生確率が減少している。このため、
排ガス処理系統に流入して排ガス放射線モニタリングで
通常支配的となるのは、Ｎ−１３であり、ＢＷＲでは通
常、放射線モニタで１Ｏ−１２Ａオーダーの指示値を示
している。したがって、実際のモニタリングでは微少な
燃料破損時に示される排ガス放射線モニタでの出方ピー
クがＮ−１３により阻害され、同定が困難であるという
問題があった。もし仮に、Ｎ〜１３の寄与が現状より低
く抑えられるとすれば、微少な燃料破損の検出感度は著
しく向上することになる。

同様の問題は窒素酸化物を注入するプラントにおいて、
排ガス処理系統に流入す、る窒素酸化物を除去しなかっ
た場合にも生じる。

なお、タービン系に流入する放射性窒素は主にＮｏやＮ
Ｏ２の窒素酸化物の形態で存在するが、腐蝕防止のため
にＨ２を注入する場合のように還元性の強い雰囲気では
Ｎ　Ｈ３の形態でも存在すると考えられるので、この場
合には放射性窒素が炉水から水蒸気中に移行するのを抑
制するためには、窒素酸化物以外の窒素化合物を注入し
ても効果があり、またその結果、排ガス処理系統にも窒
素酸化物以外の窒素化合物が流入する。このことから本
明細書では、窒素酸化物以外の窒素酸化物をも含める場
合は広く窒素化合物という。

本発明の目的は、原子炉から放出される排ガス中の窒素
化合物を効果的に除去することにより、排ガス中の窒素
化合物による排ガス処理系統の設備の機器性能への影響
を最小限にする直接サイクル型原子力発電プラントを提
供することである。

本発明の他の目的は、原子炉から放出される排ガス中の
窒素化合物を効果的に除去することにより、排ガス処理
系統に設けた排ガス放射線モニタの燃料破損の検出感度
を向上できる直接サイクル型原子力発電プラントを提供
することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、原子炉圧力容器
内で核反応によって原子炉炉水中に発生した放射性窒素
酸化物が炉水から水蒸気中に移行するのを抑制するため
に窒素化合物を注入する手段を設は直接サイクル型原子
力発電プラントにおいて、原子炉からの排ガスを放出す
る復水器と排ガス処理系統の活性炭処理装置との間に窒
素化合物を除去するための装置を設けたものである。

窒素化合物の除去装置は復水器と活性炭処理装置との間
ならばどこに設置してもよいが、特に再結合器の上流、
排ガス放射線モニタの上流、または排ガス復水器の上流
に設置するのが効果的であり、また排ガス処理系統の上
流に配置してもよい。

窒素化合物の除去装置としては、脱硝技術として一般的
に用いられている湿式の吸収装置や、活性炭による吸着
装置が効果的である。

また、窒素化合物の除去装置を排ガス復水器の上流に設
置する場合、その除去装置はアルカリ物質または酸化剤
を排ガス復水器の上流または排ガス復水器自体に注入す
る手段で構成することが好ましい。

さらに、窒素化合物の除去装置は、排ガス処理経路に配
置され、窒素化合物の吸着材または吸収材を有する除去
装置本体と、除去装置本体の吸着材または吸収材を再生
させる再生装置とで構成することができる。その再生装
置は、好ましくは除去装置本体の吸着材または吸収材を
加熱する加熱装置と、その吸着材または吸収材から離脱
した窒素化合物を吸収する吸収装置とで構成される。

本発明は、また上記目的を達成するために、窒素化合物
を注入しない通常の直接サイクル型原子力発電プラント
において、原子炉からの排ガスを放出する復水器と排ガ
ス処理系統の排ガス放射線モニタとの間に窒素化合物を
除去するための装置を設けたものである。

窒素化合物の除去装置は復水器と排ガス放射線モニタと
の間ならばどこに設置してもよいが、好ましくは排ガス
放射線モニタが設けられているサンプリング配管系に設
けられる。また、排ガス放射線モニタの上流側に排ガス
放射線モニタのサンプリング配管系とは別個のサンプリ
ング配管系を設け、このサンプリング配管系に窒素化合
物の除去装置を設けてもよい。゛この場合の窒素化合物の除去装置も、好ましくは湿式の
吸収装置または活性炭による吸着装置で構成される。

〔作用〕

復水器と排ガス処理系統の活性炭処理装置との間に窒素
化合物を除去するための装置を設けることにより、少な
くとも活性炭処理装置に対する窒素化合物の影響が排除
されるので、窒素化合物による活性炭の性能劣化が防止
される。

また窒素化合物の除去装置を排ガス放射線モニタの上流
に配置することにより、窒素化合物を除去することによ
り同時に放射性窒素Ｎ−１３が除去されるので、放射線
モニタの燃料破損の検出感度が向上する。

窒素化合物の除去装置を復水器と活性炭処理装置との間
の再結合器の上流または排ガス処理系統の上流に配置す
ることにより、活性炭処理装置に加え再結合器および脱
湿塔への窒素化合物の影響が排除されるので、再結合器
および脱湿塔の充填材の性能劣化が防止される。また、
放射線モニタの検出感度を向上できる。

窒素化合物の除去装置を排ガス復水器の上流に設置する
ことにより活性炭処理装置に加え脱湿塔への窒素化合物
の影響が排除されるので、脱湿塔の充填材の性能劣化が
防止される。また、放射線モニタの検出感度を向上でき
る。

一方、排ガス処理系統に流入する窒素化合物は主として
ＮＯやＮｏ２の窒素酸化物の形態で、またＨ２注大東件
下のように還元性の強い雰囲気ではＮＨ，の形態で存在
すると考えられており、再結合器下流に設けられた排ガ
ス復水器では蒸気が水になるため、ＮＯやＮＯ２のガス
はイオン化してＮＯ□−やＮ０１−の形で水中に溶解す
る。本発明者等の実験によれば、窒素化合物の特別な除
去装置を設けない場合、排ガス復水器で液相側に移行す
る窒素酸化物は６０〜７０％を占め、その残りは再結合
器や脱湿塔、活性炭塔で除去されると評価されている。

したがって、液相側へさらに移行、もしくは吸収され易
くなるような化学管理を行えば排ガス復水器下流側への
窒素化合物の流入量は低減できる。

以上の知見に基づき、窒素化合物の除去装置を排ガス復
水器の上流に設置する場合は、除去装置はアルカリ物質
または酸化剤を排ガス復水器の上流または排ガス復水器
自体に注入する手段で構成するものである。

すなわち、注入されるＮａＯＨ等のアルカリ物質は水素
と酸素の再結合により生じた復水を弱アルカリ性側に維
持することになり、これにより窒素酸化物が排ガス復水
器の復水中に移行するのが促進される。

また、注入されるオゾン等の酸化剤は窒素酸化物のうち
、排ガス中に主に含まれる一酸化窒素Ｎ０を水溶液中の
溶解性の高い二酸化窒素ＮＯ２に変えることにより、さ
らに排ガス復水器中の液相側にこれらが分配移行され易
くなる。

さらに、窒素化合物の除去装置に除去装置本体の吸着材
または吸収材を再生させる再生装置を設けることにより
、吸着材または吸収材が一定量の窒素化合物を吸着又は
吸収し飽和に達しても、これを再生することにより窒素
化合物の吸着又は吸収が再び可能となり、除去装置本体
を複数設置することにより窒素化合物を連続的に除去す
ることが可能となる。また、再生装置を加熱装置と吸収
装置とで構成することにより、吸収装置には窒素化合物
が濃縮された堆積密度の大きい排ガスが送られるので、
従来型の吸収塔でも十分窒素化合物の回収が可能となる
。

また、窒素化合物を注入しない通常の直接サイクル型原
子力発電プラントにおいても、復水器と排ガス放射線モ
ニタとの間に窒素化合物を除去するための装置を設ける
ことにより、窒素化合物を除去することにより同時に放
射性窒素Ｎ−１３が除去されるので、放射線モニタの燃
料破損の検出感度が向上する。

窒素化合物の除去装置を排ガス放射線モニタのサンプリ
ング配管系に設けることにより、サンプリング流量を処
理できる容量の小さい装置で対応が可能であ。

また、排ガス放射線モニタのサンプリング配管系とは別
個のサンプリング配管系に除去装置を設けることにより
、除去装置で処理した排ガスと処理していない排ガスの
両方のモニタリングを同時に行えるので、両方の信号の
差を用いてＮ−１３の影響の有無を連続して監視するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第７図に基づき説明
する。

第１図において、原子炉１で発生した主蒸気はタービン
２およびタービン復水器３で復水として凝縮した後、給
水系４により原子炉１に戻され循環する。原子炉１内で
発生した放射性および非放射性の排ガスは蒸気と共にタ
ービン２に運ばれ、復水器３で蒸気は水に戻るが、放射
性および非放射性の排ガスは空気抽出器１３で吸引され
る。

一方、原子炉１にはタービン２に運ばれる放射性窒素Ｎ
−１６の低減を目的として、注入装置５により窒素化合
物、例えば窒素酸化物が注入される。この窒素酸化物の
一部は蒸気および放射性および非放射性の排ガスと共に
タービン２に運ばれ、排ガスと共に空気抽出器１３で吸
引され、排ガス処理系統１４に持ち込まれる。

排ガス処理系統１４は、予熱器１５、再結合器１６、排
ガス復水器１７、除湿冷却器１８、脱湿塔１９および活
性炭吸着塔２０を有し、排ガス処理系統１４に持込まれ
た窒素酸化物はこれらを通って処理がなされた後、排気
筒２１より大気中へ放出される。このうち、再結合器１
６ではパラジウム等の触媒による酸素と水素の再結合、
排ガス復水器１７では再結合で生じた水の復水回収、除
湿冷却器１８では排ガスの除湿冷却、脱湿塔１９では酸
化アルミナやモレキュラーシーブによる湿分除去を行な
い、活性炭吸着塔２０では活性炭により排ガス中のクリ
プトンやキセノンなどを吸着保持し、減衰させて処理す
るものである。排ガス復水器１７からの復水は戻りライ
ン２２を介してタービン復水器３に回収される。

また、排ガス処理系統１４には、脱湿塔１９の上流側に
イオンチェンバ等の検出器からなる排ガス放射線モニタ
２３が設けられ、燃料破損時の核分裂生成物（Ｆ　Ｐ）
の発生の有無を排ガス中の放射線量で連続的に監視し、
燃料破損の検出を行っている。

そして、本実施例の排ガス処理系統１４には再結合器１
６の上流側に窒素酸化物の除去装置２４を設けている。

除去装置２４は活性炭による吸着塔やアルカリ液による
吸収装置で構成される。

排ガス処理系統１４には、上述したように後段にクリプ
トンやキセノンを減衰処理するための活性炭吸着塔２０
を設けている。このため、窒素酸化物を除去するだけの
目的であれば窒素酸化物の活性炭への吸着性能は極めて
高いので、除去装置２４を活性炭による吸着塔で構成す
る場合、除去装置２４は比較的層厚さの小さい吸着塔、
すなわち、小容量の設備で対応が可能である。

さて、特開平１−１０２３９６号公報では、窒素化合物
の原子炉内での挙動を第２図に示すような８ケの化学種
の反応系で説明している。すなわち、第２図においてＮ
ｏとＮＨ，が揮発性ガスであり、これが炉心の核反応に
より生じた放射性窒素Ｎ−１６やＮ−１３を随判するこ
とにより、結果としてタービン系のＮ−１６の濃度が高
くなるとしている。また特開平１−１０２３９６号公報
によれば、第３図に示すように原子炉水中に窒素酸化物
（この図ではＮｏ）を注入することにより、主蒸気中の
放射性窒素Ｎ−１６の濃度が低減できるとされている。

したがって、注入装置１５による窒素酸化物の注入量は
タービン系のＮ−１６の低減目標が決まれば設定される
ため、排ガス処理系統１４の除去装置２４の容量はこれ
に対応して決めればよいことになる。

次に、本実施例の作用を説明する。

上述したように、排ガス処理系統１４の再結合器１６で
はパラジウム触媒等を用い、脱湿塔１９では酸化アルミ
ナやモレキュラーシーブ等を用い、活性炭処理装置では
活性炭を用いるが、上記従来技術では窒素酸化物のこれ
らの充填材に対する影響が十分に検討されていない。本
発明者等は、これら充填材に対する窒素酸化物の影響を
試験・調査した結果、第４図〜第６図に示すように、窒
素酸化物はこれら充填材に吸着され易く、いずれの充填
材についても窒素酸化物の増加により性能が劣化するこ
とが初めて判明した。

本実施例では、除去装置２４を排ガス処理系統１４の再
結合器１６の上流側に設置したので、再結合器１６、脱
湿塔１９および活性炭吸着塔２゜に送り込まれる排ガス
はこの除去装置２４を通った排ガスとなる。第７図に除
去装置２４を活性炭による吸着塔で構成した場合の窒素
酸化物の除去効果を示す。この図から分かるように、本
実施例によれば排ガスを除去装置２４を通すことにより
窒素酸化物の３分の２以上が除去される。

したがって、本実施例によれば、再結合器１６、脱湿塔
１９および活性炭吸着塔２０の全てに対する上述した窒
素化合物の影響が排除されるので、窒素化合物によるこ
れら機器充填材の性能劣化が防止される。また、大気中
に放出される窒素酸化物の量を増大させることが防止で
きる。

また、本実施例によれば、除去装置２４は排ガス放射線
モニタ２３の上流に位置しており、除去装置２４で窒素
酸化物を除去することにより同時に放射性窒素Ｎ−１３
が除去されるので、後述する窒素注入のないプラントに
適用した実施例と同様に、放射線モニタ２３の燃料破損
の検出感度を向上できる。

なお、タービン系に流入する放射性窒素Ｎ−１６は主に
窒素酸化物の形態で存在するが、腐蝕防止のためにＨ２
を注入する場合のように還元性の強い雰囲気ではＮＨｌ
の形態でも存在すると考えられるので、この場合には放
射性窒素が炉水から水蒸気中に移行するのを抑制するた
めには、窒素酸化物以外の窒素化合物を注入しても効果
があり、またその結果、排ガス処理系統にも窒素酸化物
以外の窒素化合物が流入する。このことから、注入装置
５では窒素酸化物以外の窒素酸化物を注入してもよく、
これに対応して除去装置２４では窒素酸化物以外の窒素
化合物を除去するようにしてもよい。このことは以下の
実施例においても同様である。

本発明の他の実施例を第８図により説明する。

本実施例では、排ガス処理系統１４Ａにおいて、脱湿塔
１９の上流側に窒素酸化物の除去装置２４を設けたもの
である。本実施例によれば、脱湿塔１９と活性炭吸着塔
２０について第１図の実施例と同様に吸着材の性能劣化
を低減でき、かつ放射線モニタ２３の検出感度を向上で
きる。また、本実施例によれば、排ガス復水器１７およ
び除湿冷却器１８で処理され、流量の低減した排ガスを
処理すればよいので、第１図の実施例に比べ除去装置の
設備容量を小さくできるという利点がある。

本発明のさらに他の実施例を第９図〜第１１図により説
明する。

本実施例は、窒素酸化物の除去装置２４Ａを排ガス処理
系統１４Ｂの排ガス復水器１７の上流側に設置し、かつ
除去装置２４Ａを、薬液注入タンク２５より注入ポンプ
２６を用いて薬液の注入を行ない、排ガスの復水の化学
管理を行う構成としたものである。

第１０図に排ガス処理系統１４Ｂにおける窒素酸化物の
マスバランスと挙動を示す。この図から分かるように、
排ガス中の窒素酸化物は排ガス復水器１７のドレン溶液
中に最も多く回収される。

すなわち、排ガス処理系統１４Ｂに流入する窒素酸化物
は主としてＮｏやＮＯ２の形態で存在すると考えられて
おり、排ガス復水器１７では蒸気が水になるため、ＮＯ
やＮＯ２のガスはイオン化してＮ　Ｏ２−やＮ０９−の
形で水中に溶解する。本発明者等の実験によれば、第１
０図に示すように排ガス復水器１７で液相側に移行する
窒素酸化物は６０〜７０％を占め、その残りは再結合器
や脱湿塔、活性炭塔で除去されると評価されている。

したがって、液相側へさらに移行もしくは吸収され易く
なるような復水の化学管理を行えば、排ガス復水器下流
側への窒素酸化物の流入量は低減できる。

本実施例は以上の知見に基づき排ガスの復水の化学管理
を行うものである。化学管理の具体的方法としては、窒
素酸化物ＮＯ８を効果的に排ガス復水中に移行させるた
めＮＯ，を吸収し易いアルカリ溶液状態にすることであ
り、そのため注入タンク２５に薬液としてＮａＨＯ等の
アルカリ物質を充填し、これを注入ポンプ２６を用いて
排ガス復水器１７中に注入する。また、ＮＯ２はＮｏに
比べ、液中への溶解性が高いことより、ＮＯを積極的に
ＮＯ２に変化させるべく０２やＯｌ等の酸化剤を注入す
ることでも対応可能である。

第１１図に除去装置２４Ａの具体的な薬液注入システム
を示す。この図から分かるように、除去装置２４Ａは、
注入タンク２５に薬液を添加して所定の濃度に保ちなが
ら、注入ポンプ２６を用いて一定の流量で注入を行なう
よう制御する構成とされている。

なお、排ガスのドレン液はタービン復水器３に回収され
るようになっているが、ドレン流量は復水系の流量に比
べて非常に少ないことから、復水の水質への影響は少な
いものと考えられる。また、アルカリ物質を注入したと
しても炭素鋼等の金属材料への影響は少ないものと考え
られる。

本発明のさらに他の実施例を第１２図および第１３図に
より説明する。本実施例は、窒素酸化物を注入しないプ
ラントの排ガス処理系統に排ガス放射線モニタの検出感
度の向上を目的として本発明を適用したものである。

第１２図において、排ガス処理系統１４Ｃは窒素化合物
の注入を行わないプラントに設けられており、排ガス放
射線モニタ２３のサンプリング配管系２７に窒素化合物
の除去装置２４Ｂが設けられている。除去装置２４Ｂは
窒素化合物、特に窒素酸化物を選択的に効率良く除去す
るものが望ましく、具体例としては前述した活性炭の吸
着塔が挙げられる。また、Ｈ２注入条件下では還元雰囲
気となり、ＮＨ９が生成し易い環境となるので、このＮ
Ｈ３も効果的に除去できるとか望ましい。

第１３図に活性炭吸着塔で構成した除去装置２４Ｂの効
果を示す。この図から分かるように、窒素化合物を除去
することにより排ガス中のＮ−１３の濃度を除去装置を
用いないに比べて約３分の１に低減できる。

したがって本実施例によれば、除去装置２４Ｂで窒素化
合物を除去することにより同時に放射性窒素Ｎ−１３が
除去されるので、放射線モニタ２３の燃料破損の検出感
度が向上する。Ｈ２注入条件下ではＮ−１３の濃度はさ
らに増大すると考えられるので、除去装置２４Ｂを設け
、窒素化合物を除去する効果はさらに大きいと評価され
る。

また、本実施例では除去装置２４Ｂをサンプリング配管
系２７に設けたので、サンプリング流量を処理できれば
よく、容量の小さい装置で対応が可能である。

本発明のさらに他の実施例を第１４図により説明する。

本実施例も排ガス放射線モニタの検出感度向上を意図し
たものである。

第１４図において、本実施例の排ガス処理系統１４Ｄで
は排ガスのサンプリング配管系を２７と２８の２つ設け
、一方の配管系２７には従来通り放射線モニタ２３のみ
を設け、もう一方の配管系２８には除去装置２４Ｂを設
けた上で放射線モニタ２３を設けている。

本実施例では、２つの放射線モニタ２３で検出される放
射線核種濃度の変動の信号の差を用いて、異常によりピ
ークが生ずることがあってもそれがＮ−１３によるもの
か否かを確実に判断することが可能である。

なお、窒素酸化物を注入しないプラントの排ガス処理系
統に排ガス放射線モニタの検出感度の向上を目的として
窒素化合物の除去装置を設ける実施例として、第１２図
および第１４図を参照してサンプリング配管系に除去装
置を設けた実施例を説明したが、第１図、第８図および
第９図の実施例と同様の除去装置を設けても、放射線モ
ニタ２３にはＮ−１３の除去された排ガスが導入される
ので、同様に燃料破損の検出感度を向上できる。

本発明のさらに他の実施例を第１５図および第１６図に
より説明する。

第１５図において、本実施例の窒素酸化物の除去装置３
０は排ガス処理系統１４Ｅの上流でタービン復水器３と
空気抽出器１３との間に接続されている。除去装置３０
は２基のＮＯ２吸着塔３１、加熱器３２およびＮＯ８吸
収塔３３から構成されている。ＮＯ１吸着塔３１の吸着
材として用いられる活性炭は性能を発揮するためには十
分な乾燥状態で使用することが必要であり、このため除
去装置３０は排ガス中の水分が少ないタービン復水器３
の下流側に配置され、また吸着材を再生するため２基設
置し、加熱器３２およびＮｏア吸収塔３３を設けている
。

すなわち、一方のＮｏ、吸着塔３１の吸着材が飽和状態
になったら排ガスの流入を停止させ、他方のＮＯ８吸着
塔３１に送り込む。次いで、他方のＮＯ１吸着塔３１を
通フた排ガスの一部を加熱器３２に導入して加熱し、飽
和状態のＮＯ８吸着塔３１に通す。このＮＯ，吸着塔３
１の吸着材は高温の排ガスによって励起され、吸着して
いた窒素酸化物は高体積密度（濃度）で離脱する。その
後、硝酸水溶液を排ガスに並流若しくは向流に流した棚
段塔または充填塔、エアゾルミスト除去塔などのＮＯ，
吸収塔６へ送り、Ｎｏ、を溶解させＨＮＯ２、ＨＮＯ３
として回収する。

本実施例においては、排ガス処理系統１４Ｅに流入する
窒素酸化物は減少するので、第１図の実施例と同様の効
果が得られる。すなわち、触媒、脱湿材、活性炭等の充
填材の性能劣化を防止でき、また排ガスを安全に環境規
制値以下に処理することができる。

また、従来ＮＯ８吸収塔には、棚段塔、充填塔等各種形
式のものが公知であるが、いずれもＮ。

８の体積密度が小さい場合、第１６図に示すように著し
くＮｏ、吸収効率が低下し、排ガスラインに直接、単独
で配置してもＮＯ８が十分回収されるものではなかった
。

本実施例では、ＮＯ！吸着塔３１によって窒素酸化物が
集中、濃縮され、吸着剤を再生した際にはＮＯ８の体積
密度の大きい排ガスが生成され、ＮＯ８吸収塔３３に送
られるので、従来のＮ０ｗ吸収塔でも十分にＮＯＮを回
収することができる。

本発明のさらに他の実施例を第１７図により説明する。

本実施例は、窒素酸化物の除去装置３０Ａにおいて、Ｎ
Ｏ８吸収塔３３をＮＯ８吸着塔３１の上流側に設置し、
ＮＯ８除去後の排ガスをＮＯ８吸着塔３３の上流で再ル
ープさせて導く構成としている。また、ＮＯ１吸着塔を
３基設け、除去装置３０Ａの最下流にはＮ０３検出器３
４を設けている。。

本実施例によれば、ＮＯ８除去後の排ガスを再ループさ
せてＮ０ｗ吸収塔３３に導くので、二重にＮＯ，が除去
され、信頼性の高いシステムを提供できる。

また、ＮＯ，吸着塔は３基設けたので、１基を故障事故
発生時等の非常事態に備えさせ、信頼性をさらに向上で
きる。なお、必要に応じＮＯ８吸着塔の台数をさらに増
やし、信頼性に対して万全を期すことができる。

さらに本実施例によれば、ＮＯ８検出器３４によりＮＯ
８吸着塔３１の飽和時期を監視し、適切な時期に再生を
行うことができる。

本発明のなおさらに他の実施例を第１８図により説明す
る。本実施例は除去装置３０Ｂの吸着材再生手段に電気
ヒータ３５を用いた例である。電気ヒータ３５はＮＯｘ
吸着塔３１を直接に高温加熱し、吸着材を励起させ、再
生させる。

本実施例によれば、加熱器３２が不要となる上、電気ヒ
ータ３５はスペースを取らないので、コンパクトな構成
にできる。

なお、第１５図〜第１８図を参照して、排ガス処理系統
の上流側に設置した窒素化合物の除去装置に活性炭の再
生装置を組み込んだ実施例を説明したが、同様の除去装
置を第１図〜第１７図に示した実施例に組み込むことが
でき、この場合も上記実施例と同様の効果を得ることが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、排ガス処理系統の少なくとも活性炭処
理装置の上流側で窒素化合物が除去されるので、活性炭
等の吸着材の性能劣化を防止でき、また大気中に放出さ
れる窒素化合物の量の増大を防止できる。

また、排ガス中のＮ−１３を容易に除去できるため、放
射線モニタで放射性窒素Ｎ−１３の一時的なスパイクを
生ずることもなく、燃料破損により生ずる核種のピーク
を選択的に検出ことが可能となり、燃料破損の検出感度
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による直接サイクル型厚、子
力発電プラントにおけるタービン系および排ガス処理系
統の概略図であり、第２図は直接サイクル型プラントに
おける原子炉水中の窒素酸化物の化学形態と挙動を示す
図であり、第３図は窒素酸化物の原子炉内への注入によ
るＮ−１６低減効果を示す図であり、第４図は窒素酸化
物の注入による触媒の性能変化を示す図であり、第５図
は窒素酸化物の注入による脱湿材の性能変化を示す図で
あり、第６図は窒素酸化物の注入による活性炭の性能変
化を示す図であり、第７図は窒素酸化物の除去装置の効
果を示す図であり、第８図は本発明の他の実施例による
直接サイクルプラントにおける排ガス処理系統の概略図
であり、第９図は本発明のさらに他の実施例による直接
サイクルプラントにおける排ガス処理系統の概略図であ
り、第１０図は排ガス処理系統における窒素酸化物のマ
スバランスと挙動を示す図であり、第１１図は窒素酸化
物の除去装置の具体的構成を示す図であり、第１２図は
窒素化合物の注入を行わないプラントに適用した場合の
本発明の実施例による排ガス処理系統の概略図であり、
第１３図は窒素酸化物による排ガス中のＮ１３の低減効
果を示す図であり、第１４図は本発明の他の実施例によ
る窒素化合物を注入しない直接サイクルプラントにおけ
る排ガス処理系統の概略図であり、第１５図は排ガス処
理系統の上流側に窒素化合物の除去装置を設けた場合の
本発明の実施例を示す、タービン系、除去装置および排
ガス処理系統の概略図であり、第１６図は各形式のＮＯ
，吸収塔におけるＮｏ８吸収効率を示す図であり、第１
７図は本発明の他の実施例によるタービン系、除去装置
および排ガス処理系統の概略図であり、第１８図は本発
明のさらに他の実施例によるタービン系、除去装置およ
び排ガス処理系統の概略図である。符号の説明１・・・原子炉（圧力容器）２・・・タービン３・・・タービン復水器５・・・窒素酸化物の注入装置１４・・・排ガス処理系統１６、・・・再結合器１７・・・排ガス復水器１８・・・除湿冷却器１９・・・脱湿塔２０・・・活性炭吸着塔２３・・・排ガス放射性モニタ１４Ａ；１４Ｂ；１４Ｃ；１４Ｄ；１４Ｅ・・・排ガス
処理系統２４；２４Ａ；２４Ｂ・・・窒素酸化物の除去装置３０
；３０Ａ；３０Ｂ・・・窒素酸化物の除去装置３１・・
・ＮＯ８吸着塔３２・・・加熱器３３・・・ＮＯ，吸収塔第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原子炉圧力容器内で核反応によって原子炉炉水中
に発生した放射性窒素が炉水から水蒸気中に移行するの
を抑制するために窒素化合物を注入する手段を設け、か
つ原子炉圧力容器から復水器を介して排出される排ガス
中の水素と酸素を再結合させる再結合器、再結合した水
を凝縮する排ガス復水器、炉内で発生した排ガス中の放
射線を連続的に監視する排ガス放射線モニタ、および排
ガス中の放射性核種を減衰処理するための活性炭処理装
置をこの順序で接続して有する排ガス処理系統を備えた
直接サイクル型原子力発電プラントにおいて、前記復水器と前記排ガス処理系統の活性炭処理装置との
間に窒素化合物を除去するための装置を設けたことを特
徴とする直接サイクル型原子力発電プラント。
（２）請求項１記載の直接サイクル型原子力発電プラン
トにおいて、前記窒素化合物の除去装置を前記再結合器
の上流に配置したことを特徴とする直接サイクル型原子
力発電プラント。
（３）請求項１記載の直接サイクル型原子力発電プラン
トにおいて、前記窒素化合物の除去装置を前記排ガス放
射線モニタの上流に配置したことを特徴とする直接サイ
クル型原子力発電プラント。
（４）請求項１記載の直接サイクル型原子力発電プラン
トにおいて、前記窒素化合物の除去装置を前記排ガス復
水器の上流に配置したことを特徴とする直接サイクル型
原子力発電プラント。
（５）請求項１記載の直接サイクル型原子力発電プラン
トにおいて、前記窒素化合物の除去装置を前記排ガス処
理系統の上流に配置したことを特徴とする直接サイクル
型原子力発電プラント。
（６）請求項１記載の直接サイクル型原子力発電プラン
トにおいて、前記窒素化合物の除去装置はアルカリ液に
よる吸収装置または活性炭による吸着装置であることを
特徴とする直接サイクル型原子力発電プラント
（７）請求項１記載の直接サイクル型原子力発電プラン
トにおいて、前記窒素化合物の除去装置は、アルカリ物
質または酸化剤を前記排ガス復水器の上流または排ガス
復水器自体に注入する手段であることを特徴とする直接
サイクル型原子力発電プラント。
（８）請求項１記載の直接サイクル型原子力発電プラン
トにおいて、前記窒素化合物の除去装置は、排ガス処理
経路に配置され、窒素化合物の吸着材または吸収材を有
する除去装置本体と、前記除去装置本体の吸着材または
吸収材を再生させる再生装置とで構成されることを特徴
とする直接サイクル型原子力発電プラント。
（９）請求項８記載の直接サイクル型原子力発電プラン
トにおいて、前記再生装置は、前記除去装置本体の吸着
材または吸収材を加熱する加熱装置と、前記吸着材また
は吸収材から離脱した窒素化合物を吸収する吸収装置と
で構成されることを特徴とする直接サイクル型原子力発
電プラント。
（１０）請求項１記載の直接サイクル型原子力発電プラ
ントにおいて、前記窒素化合物は窒素酸化物であること
を特徴とする直接サイクル型原子力発電プラント。
（１１）原子炉圧力容器から復水器を介して排出される
排ガス中の水素と酸素を再結合させる再結合器、再結合
した水を凝縮する排ガス復水器、炉内で発生した排ガス
中の放射線を連続的に監視する排ガス放射線モニタ、お
よび排ガス中の放射性核種を減衰処理するための活性炭
処理装置を有する排ガス処理系統をこの順序で接続して
有する直接サイクル型原子力発電プラントにおいて、前
記復水器と前記排ガス処理系統の排ガス放射線モニタと
の間に窒素化合物を除去するための装置を設けたことを
特徴とする直接サイクル型原子力発電プラント。
（１２）請求項１１記載の直接サイクル型原子力発電プ
ラントにおいて、前記窒素化合物の除去装置を前記排ガ
ス放射線モニタが設けられているサンプリング配管系に
設けたことを特徴とする直接サイクル型原子力発電プラ
ント。
（１３）請求項１１記載の直接サイクル型原子力発電プ
ラントにおいて、前記窒素化合物の除去装置を、前記排
ガス放射線モニタの上流側に設けた、排ガス放射線モニ
タが設けられているサンプリング配管系とは別個のサン
プリング配管系に設置したことを特徴とする直接サイク
ル型原子力発電プラント。
（１４）請求項１１記載の直接サイクル型原子力発電プ
ラントにおいて、前記窒素化合物の除去装置はアルカリ
液による吸収装置または活性炭による吸着装置であるこ
とを特徴とする直接サイクル型原子力発電プラント
（１５）請求項１１記載の直接サイクル型原子力発電プ
ラントにおいて、前記窒素化合物の除去装置はアルカリ
物質または酸化剤を前記排ガス復水器の上流または排ガ
ス復水器自体に注入する手段であることを特徴とする直
接サイクル型原子力発電プラント。