JPH04299300A - 核融合炉またはトリチウム取扱装置を収納する室 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は重水素（Ｄ）とトリチウ
ム（Ｔ）を核融合させる核融合炉やトリチウム取扱装置
を収納する室の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の室においては、その室の
壁構造は、構造材であるコンクリートをむき出しにして
いるか、又はトリチウムを付着、拡散させにくいステン
レス鋼等の金属ライニングをコンクリートに内張りする
等の構造が採られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、事故
時トリチウムが室内に放出された場合、室壁の放射能汚
染の除去が困難であるという問題、あるいは、換気系に
よるトリチウムの室内からの除去を行なっても室内のト
リチウム濃度を低下させるまでに長時間を要するという
問題がある。このことを以下に説明する。

【０００４】事故時、室内に放出されたトリチウムの化
学形はＴ２　及びＤＴであるが、時間の経過とともに、
室中の水蒸気（Ｈ２　Ｏ）と同位体交換して、ＨＴＯ，
Ｔ２　Ｏに転換していく。ＨＴＯ，Ｔ２Ｏは、室壁がス
テンレス鋼で代表される金属でライニングされている場
合は、金属表面で吸着、脱着をくり返すのみで、内部に
拡散することはない。トリチウムのうち、ＨＴ，あるい
はＴ２　のような水素形の化学種が極く僅かステンレス
鋼に溶解し内部に拡散するが、温度が室温付近のときは
拡散は殆ど無視できる。従って室内のトリチウム濃度は
換気系による室外部でのトリチウム除去処理に依存する
。換気容量を１日に室の内容積１回分とした場合１００
日以上に亘って室内のトリチウム濃度は許容濃度以上に
なってしまう。

【０００５】他方、コンクリート壁がむき出しの場合に
は、ＨＴＯ，Ｔ２Ｏはコンクリート中の自由水と交換し
、拡散係数が室温でも比較的大きいこともあって、厚さ
数１０ｃｍに亘ってコンクリート内部に拡散し、室中の
トリチウム濃度も比較的短時間に減少することになるが
、但し、トリチウムはコンクリート壁内部へ１０ｃｍ以
上に亘って拡散・侵透するので、トリチウムで汚染され
たコンクリート壁が膨大な量に達し、これを除去するこ
とは容易ではない（特開昭６１−８９５９６号公報参照
）。

【０００６】本発明の目的は、重水素とトリチウムを核
融合させる核融合炉やトリチウム取扱装置などを格納す
る室において、事故時に室内に放出されたトリチウムを
吸収する手段を設けて室内トリチウム濃度を短時間に低
下させること、コンクリート壁の放射能汚染を防止して
、それによる放射性廃棄物の発生量を減らすことにある
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明の核融合炉またはトリチウム取扱装置を格納する
室は特許請求の範囲の各請求項に記載の構成を有する。

【０００８】

【作用】固化体パネルは代表的には水硬性無機固化体（
例えばセメント固化体）で出来ており、これは水分を結
晶水及び自由水の形で含有している。自由水の含有割合
は、水硬性無機固化体の作成時には大量に存在するが、
年月を経るに従って結晶水に取り込まれたり、蒸発した
りして、その含有割合は次第に小さくなる。しかし水硬
性無機固化体パネルに保水剤を含有させておくことによ
って、水硬性無機固化体パネル中の自由水の含有割合を
高く保つことができる。トリチウム放出事故時には、固
化体パネルに水を散水し、固化体パネル中の保水材の作
用で自由水の含有量を高める。但し、散水しなくても固
化体パネル中の自由水の含有量が十分高いならば、散水
は必ずしも必要でない。

【０００９】室中のトリチウム水（ＨＴＯ，Ｔ２　Ｏ）
は固化体パネルが保持する自由水と交換反応によって短
時間のうちに水硬性無機固化体中に取り込まれ、表面か
ら内側に向って、その濃度勾配のため、拡散する。した
がって、固化体表面は常にトリチウムと交換する能力を
持たせることができる。

【００１０】この様にして、室中に漏洩したトリチウム
を固化体パネルに吸収し、室内のトリチウム濃度を短時
間に低下させることができる。室壁の構造材であるコン
クリート壁には金属ライニングが張られているので、ト
リチウムがコンクリート壁中へ浸透することはない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。核融合炉１及び付属するトリチウム取扱系２は炉本
体建屋３内に設置される。炉本体建屋３は事故時にトリ
チウムが建屋内に漏洩した場合、環境への放出を防ぐ最
終格納系としての働きを有している。炉本体建屋３内の
トリチウムを含む気体は建屋換気系４にブロア５の働き
で導びかれ、ここでトリチウムをトリチウム水に完全に
酸化し水化した後、モレキュラシーブ等の脱湿剤に吸収
される。

【００１２】図２は本発明に基づく炉本体建屋３の壁の
断面を示す図である。建屋構造体であるコンクリート壁
６はステンレス製等の金属ライニング７で覆い、その上
に固化体パネル８をネジ等で機械的にとめてある。具体
的には、金属製ライニング７を貫通してコンクリート壁
６に、内側をネジ構造とした金属管９を打ち込み、これ
に固化体パネル８をネジ１０で止めてある。固化体パネ
ル８は、水硬性無機固化体（例えばセメント固化体）で
出来ているブロックであり、保水剤を含有させてある。

【００１３】万一事故で核融合炉１あるいはトリチウム
取扱系２からトリチウムが炉本体建屋３内に放出された
場合トリチウムモニタ１１で検知し、炉本体建屋３内の
トリチウム濃度が所定濃度以上であることを確認した後
、散水系１２から壁に向って散水して建屋内の水分濃度
、及び、固化体パネル８が保持する水分量を高める。 固化体パネルには保水剤が含有されているので大量の水
分を保持することが可能となる。保水剤は結晶水の形で
水分を大量に含むシリカゲル等の吸水剤を用いてもよい
が、アクリル系重合体の高吸水性樹脂からなる保水剤が
適している。保水剤ｇ当り１０〜１００ｍｌの水分を保
持することも可能であり、固化体パネルｇ当り１０ｍｇ
の高吸水性樹脂を含ませた場合では固化体パネルｇ当り
数１００ｍｇの水分を保持させることができる。この場
合固化体パネル中の水分はほぼ自由水として挙動するの
で内部への拡散は容易であり、一旦トリチウム水と交換
するとトリチウムがパネル内に容易に拡散することがで
きる。したがってパネル表面の水分は長時間に亘ってガ
ス状のトリチウム水（ＨＴＯ，Ｔ２Ｏ）と交換する能力
を保持することになる。

【００１４】漏洩したトリチウムを上記の如く固化体パ
ネル８で吸収している間、建屋換気系４も働かせること
により、炉本体建屋３内のトリチウム濃度を短時間に低
下させることができる。図３に、２０ｇのトリチウムが
建屋内に放出された場合の建屋内のトリチウム濃度の変
化を、建屋のコンクリート壁６に金属ライニング７を施
したのみの場合と、その上を更に平板状の固化体パネル
８で覆った場合とを比較して示す。

【００１５】なお、トリチウムは固化体パネル８でその
大部分が吸収され、コンクリート壁６には金属ライニン
グ７が張られているので、トリチウムがコンクリート壁
６中へ浸透することはない。

【００１６】トリチウムを十分吸収し、建屋内トリチウ
ム濃度が十分低下した段階で、固化体パネル８をコンク
リート壁６から取りはずし、放射性廃棄物として処理す
る。そのまま固化体パネルを張り付けたままにしておい
たのではトリチウムの再放出によって建屋内のトリチウ
ム濃度が再び上昇することになるが、固化体パネルを廃
棄物として処理することにより上記トリチウムの再放出
を防止し、新しい固化体パネルに張り替えることにより
、炉本体建屋３を再度利用することが可能となる。

【００１７】固化体パネル８の表面積が大きい程、トリ
チウム水の吸収速度は大きくなり、建屋内のトリチウム
濃度を短時間減少させることができる。図４は実効的な
表面積を増加させるため固化体パネル表面に多数の円柱
状の穴を設けた固化体パネルを示す。穴径としては大気
圧下での気体分子の平均自由行程以上であればよく、工
作上の点から数ｍｍ径の穴を設ければ十分である。例え
ば、縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ５０ｍｍのパネ
ルに、５ｍｍ径の穴を２０ｍｍ間隔で格子状配列にて深
さ２５ｍｍで設けた場合、平面状の固化体パネル面積に
比べ有効表面積を１．８５倍増加させることが可能とな
る。

【００１８】なお、前記実施例では、固化体パネル８に
散水系１２により散水する様にしたが、固化体パネル８
中の自由水の含有量が充分高い場合には、散水は必ずし
も必要ではない。

【００１９】図５は本発明の他の実施例として、保水剤
を含有する球状の固化体１４を充填した吸収層１３を収
納した容器を炉本体建屋３内に設置し、トリチウム放出
事故時ブロア１５の働きで、大量の建屋３内の気体を該
容器中の吸収層１３に流入させて、強制的にトリチウム
水を吸収させるようにした実施例を示す。室外に設けた
従来通常の換気系とは独立に上記の操作を行うことによ
り、室内のトリチウム水濃度を急速に下げることができ
る。本実施例では、壁面に張った前述の固化体パネルと
は異なり、強制循環により室内気体を吸収層１３中に流
すので吸収の効率が良いため、トリチウム吸収用固化体
の容積は少くてよい。なお、必要ならば、上記の吸収層
１３を収納している容器内に散水してもよい。また、図
５に示した上記のトリチウム吸収装置は、前記の固化体
パネル８を施した壁面を有する建屋内に設置してもよい
ことは勿論である。

【００２０】なお、保水剤を混入させておくことは本質
的には本発明にとって必ずしも必要ではなく、トリチウ
ム吸収用固化体パネルや固化体小粒子中の自由水含有量
が十分である場合には保水剤は必ずしも含有させておか
なくともよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、室内へのトリチウム放
出事故時、トリチウム水を、換気系とは別に室の壁面に
張った固化体パネルおよび／又は室内に設置した固化体
粒充填層に吸収できるので、換気系のみによるトリチウ
ムの除去の場合に比べて、室内のトリチウム濃度を所定
値まで低下させる時間を大幅に短縮できる。

【００２２】また、室の躯体コンクリート壁に内張りし
た金属ライニングを固化体パネルで覆うことにより、従
来の如く躯体コンクリート壁の面を室の内壁面とする場
合に比べて、トリチウムの壁内部への拡散を抑制できる
ため、その放射能汚染を防止できるので、室を解体した
ときの放射性廃棄物発生量を大幅に低下できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の炉本体建屋の概略を示す図
。

【図２】炉本体建屋壁の断面を示す図。

【図３】トリチウム放出後の建屋内トリチウム濃度の変
化を示す図。

【図４】固化体パネルの表面積を増加させる手段の一例
を示す斜視図。

【図５】トリチウム吸収用固化体を充填した吸収層を建
屋内に設置した実施例の概略図である。

【符号の説明】

１…核融合炉　　　　　　　　　　　　　　２…トリチ
ウム取扱装置３…炉本体建屋　　　　　　　　　　　　
４…建屋換気系５…ブロア　　　　　　　　　　　　　
　　　６…コンクリート壁７…ライニング　　　　　　
　　　　　　８…水硬性無機固化体パネル １１…トリチウムモニタ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　室の構造壁であるコンクリート壁表面
   に、トリチウムが拡散しにくい金属ライニングを施こし
   、該金属ライニングをトリチウム水を吸収し易い固化体
   パネルで覆つたことを特徴とする、核融合炉またはトリ
   チウム取扱装置を収納する室。
2. 【請求項２】　　固化体パネルは水硬性無機固化体で作
   られている請求項１記載の核融合炉またはトリチウム取
   扱装置を収納する室。
3. 【請求項３】　　固化体パネルには、水、水蒸気を吸収
   し易い保水剤を混入させてあり、これにより固化体パネ
   ル中の自由水の含有量を高め、トリチウム水を交換反応
   により固化体パネル中に吸収させ内部に拡散させる様に
   したことを特徴とする請求項１又は２記載の核融合炉ま
   たはトリチウム取扱装置を収納する室。
4. 【請求項４】　　室内気体と接触する実効表面積を増す
   ための多数の小穴を前記固化体表面に穿った請求項１、
   ２または３記載の核融合炉またはトリチウム取扱装置を
   収納する室。
5. 【請求項５】　　固化体パネルを、金属ライニングを介
   してコンクリート構造壁に機械的手段で着脱可能に固定
   した請求項１、２、３又は４記載の核融合炉またはトリ
   チウム取扱装置を収納する室。
6. 【請求項６】　　前記固化体パネルに向って散水する装
   置を室内に設けた請求項１、２、３、４または５記載の
   核融合炉またはトリチウム取扱装置を収納する室。
7. 【請求項７】　　トリチウム水を吸収し易い且つ保水剤
   を含有させた固化体の小粒子を充填した吸収層を内蔵し
   た容器を室内に設置し、室内の気体を該容器内に強制的
   に送気する手段を備えたことを特徴とする、核融合炉ま
   たはトリチウム取扱装置を収納する室。