JPH04351997A - 核融合炉室内雰囲気浄化装置 - 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】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は核融合炉における建屋内
雰囲気あるいはグローブボックス等の第二次格納内部の
雰囲気を浄化する核融合炉室内雰囲気浄化装置に関する
。

【０００３】

【従来の技術】現在開発過程にあり最も実現性の高い核
融合炉は、燃料として重水素（Ｄ）と三重水素（Ｔ）を
ほぼ同量ずつ混合して使用する方式である。Ｄ，Ｔは水
素の同位体であり、他の元素に比較して材料の透過性が
高く、しかもＴは半減期１２，２６年でβ崩壊する放射
性物質であるので、核融合炉施設では建屋室内あるいは
グローブボックス等の二次格納系内の雰囲気の管理が大
切である。

【０００４】核融合炉施設では建屋が非常に大きく、現
在設計が進められている実験炉クラスでもその雰囲気の
処理風量が非常に大きくなっている。その大きさは小さ
く見積っても５０００ｍ３　／ｈｒ、大きなものでは７
〜８万ｍ３　／ｈｒ程度になる。この数字は実用炉クラ
スになればさらに数倍から数十倍になると考えられる。 これほどの大風量ではあるが一括処理する必要はなく、
系統を分割して運用するが、一系統当りの風量は決して
小さくはない。

【０００５】図３に現在一般的に設計されている核融合
実験炉各部屋、またはグローブボックス等の二次格納系
および雰囲気浄化系のブロック構成を示す。図３におい
て、符号１は常用雰囲気浄化系で、２は分解修理時用雰
囲気浄化系、３は第１の非常用雰囲気浄化系、４は第２
の非常用雰囲気浄化系、５は各部屋または二次格納装置
を示している。図３から明らかなように、通常運転時，
事故時，分解修理時という運転状態に応じて系統が分け
られている。なお、建屋内の室あるいはグローブボック
スのような二次格納系等の処理対象によって系統を分割
する場合もある。

【０００６】図４において、現在一般的に設計されてい
る核融合炉用雰囲気浄化系の機器構成と処理手順を説明
する。換気空調系は空調対象となる各部屋５と一連の換
気空調装置の間を循環用配管８で連絡し、送・排風機７
により給・排気を行う。空調対象室５から排気された雰
囲気空気は加湿器１７，空調機ユニット９，送・排風機
７の順序で流され調整される。空調機ユニット９は、粗
フィルタａ，冷却コイルｂ，加熱コイルｃ等から構成さ
れている。

【０００７】すなわち、送・排風機７により空調対象室
５から排出された雰囲気空気は加湿器１７により加湿さ
れた後、空調機ユニット９に組み込まれている粗フィル
タａにより微粒子等の塵埃を除去され、冷却コイルｂで
冷却または除湿がなされ、加熱コイルＣで加温される。

【０００８】雰囲気トリチウム浄化系６は対象となる各
部屋５との間を配管でつながれ、ブロワ１０によって給
・排気される。すなわち、対象室５から排気された汚染
空気はブロワ１０，予熱器１１，触媒塔１２，冷却器１
３，吸着塔１４，フィルタ１５を経てトリチウム処理さ
れる。ここで、触媒塔１２は単体トリチウム（Ｔ２　，
ＴＤ，ＴＨ）を酸化物に変化させるためのもので、適温
に保つために図示を省略したヒータで調整すると共に予
熱器１１で予め排気された汚染空気を加熱しておく。

【０００９】また、吸着塔１４は酸化されたトリチウム
水蒸気を吸着除去するためのものであるが、その際トリ
チウム水蒸気の温度は低いほど効率がよくなるので、前
段階として触媒塔１２を出たトリチウム水蒸気を冷却器
１３で室温程度まで下げておく。吸着塔１４は時間経過
と共にトリチウム水蒸気で飽和に達するので、そのとき
は予備機の吸着塔に切換え、飽和に達した吸着塔は再生
設備１６によって再生される。このとき吸着塔内に吸着
していた水蒸気は蒸発し、再生設備内でドレン化し回収
される。このようにトリチウム浄化系６を換気空調系と
併用することによってトリチウムが発生した場合でもこ
れを浄化処理することができる。なお、加湿器１７と空
調機９の順序を入れ替えた例もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た核融合炉用雰囲気浄化装置では、触媒塔１２や吸着塔
１４が各々別置の竪置円筒型充填層方式であり、技術的
に１０００〜２０００ｍ３　／ｈｒの風量のものが限界
といわれている。 これは大風量の場合、その圧力損失を低減しようとすれ
ば塔径を大きくする必要があり、その場合、触媒や吸着
剤を充填している塔内で、処理ガスが偏流して機能的に
も効率が低下する。これを防ぐためには偏流の起こらな
い範囲まで塔径を小さくし、多塔並列にすることが考え
られるが、全体として設備が大掛りになり、配置のスペ
ースを多く必要とし、建設費も高くつく。

【００１１】また、この竪置円筒型充填層方式に代るも
のとして、１つのダクト内にほぼシステム一式を一括組
み込んだことを特徴とするダクトケーシング型フィルタ
システムが考えられるが、この方式はかなりの大風量に
持ち堪える。しかし、この方式は吸着剤等再生を必要と
する要素を含んでいると、切替えて予備系統で継続処理
するとしても、他のシステム要素がほぼ一括して組み込
まれているため、再生が非常にやりにくいという課題が
ある。

【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、多塔並列等の方法によることなく、大風量雰
囲気を確実に処理でき、且つ設置スペースも極力小さく
でき、しかも吸着剤の再生運転が容易な核融合炉室内雰
囲気浄化装置を提供することを目的とする。 ［発明の構成］

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、核融合炉施設
の室内雰囲気浄化系において触媒充填層または吸着剤充
填層を含み、単一のダクト内に予熱器，触媒塔，冷却器
，吸着塔およびフィルタを一括組み込んでなることを特
徴とする。

【００１４】

【作用】ダクトケーシング内に前述の雰囲気トリチウム
浄化系のコンポーネントのうち、予熱器，触媒塔，冷却
器，フィルタ等を一式組み込むことにより、大風量が処
理でき且つ偏流の影響も少なくできる。また、吸着剤の
再生も効率よくできる。

【００１５】

【実施例】図１および図２を参照しながら、本発明に係
る核融合炉室内雰囲気浄化装置の一実施例を説明する。 なお、図１は図面上の都合で縦型で示しているが、実際
には横型に配置されている。本実施例では図１に示した
ようにダクトケーシング２０内に湿分除去器２２，加熱
コイル２３，プレフィルタ２４，高性能粒子フィルタ２
５，加熱コイル２６，触媒充填層２７，巻取式隔離弁２
８，冷却コイル２９，吸着剤充填層３０，加熱コイル３
１，巻取式隔離弁３２，高性能粒子フィルタ３３，ドレ
ンライン３４をこの順序で内装している。ダクトケーシ
ング２０内には下（左）側入口から室内の雰囲気ガス２
１が流入する。また、ダクトケーシング２０の上（右）
側出口からは排気がファンに向って排出する。

【００１６】ダクトケーシング２０の下（左）側入口か
ら室内の雰囲気がケーシング内に流入する。核融合炉施
設の場合の室内雰囲気ガスには空気のほか、湿分，浮遊
微粉（ダスト含む）、それに微量のトリチウムガスが含
まれていると考える。トリチウムはガス状の形をとるほ
か、酸化物水蒸気にもなっている。従って、湿分の中に
はこの酸化物水蒸気も含まれている。

【００１７】流入したガスは湿分除去器２２によって含
んでいる湿分が除去される。なお、残る湿分を次のフィ
ルタ等で凝縮させないために加熱コイル２３でガス全体
を暖める。こうして湿度を下げ、プレフィルタ２４，高
性能粒子フィルタ２５を通過させることにより、微粉等
を除去して下流にある他のコンポーネント類の機能に影
響を与えないようにする。

【００１８】次に触媒によってトリチウムガスを酸化し
て水蒸気化するが、触媒は　１００℃以上に加温する必
要があるので、まず加熱コイル２６を通してガスを昇温
してから触媒充填層２７に流入させる。次に、酸化され
湿分の一部に変わったトリチウム水蒸気を吸着剤で除去
するが、今度は温度は室温並がよいので冷却コイル２９
によって温度を下げてから吸着剤充填層３０に流入させ
、高性能粒子フィルタ３３を通して右（上）側出口から
排気ファンに導く。

【００１９】ところで、吸着剤の吸着量には限度があっ
て、飽和になったら予備系に切替え、それまで使ってい
た系統は吸着剤を昇温し、再生する必要がある。そこで
、吸着剤充填層３０の両サイドに巻取式隔離弁２８およ
び３２を設け、再生運転時に冷却コイル２９から加熱コ
イル３１を隔離してしまう。そして、再生ガスラインか
ら再生用ガスを流入させ加熱コイル３１を通過させ、　
２００℃以上に暖めて吸着剤充填層３０を通せば吸着し
ていた湿分が蒸発して出てくる。この湿分は冷却コイル
２９に触れて凝縮し、ドレンライン３４から出ていき、
廃水系統に導く。再生ガスも別なラインから戻してやり
、循環させて使用する。なお、この場合の巻取式隔離弁
２８は例えば形状記憶合金を利用して構成されたコンパ
クトタイプのゲート弁と同様のものを使用する。

【００２０】すなわち、図２に示したように、巻取式隔
離弁２８はボックス３７の左側に送り出しロール３８と
右側に巻取ロール３９が設けられ、送り出しロール３８
からアルミニウム製シート４０を送り出してボックス３
７の開口４１を塞ぎ、右側の巻取ロール３９でシート４
０を巻取る構造になっている。シート４０を写真機のフ
ィルムのように巻取ることにより弁の開閉を行う。シー
ル部の面圧は形状記憶合金製ボルト４２の回復力を利用
して行う。ボルト４２は接続用枠４３のねじ孔４４にね
じ込まれる。

【００２１】従って、本実施例によれば、ダクトケーシ
ング内に前述の雰囲気トリチウム浄化系のコンポーネン
トのうち、予熱器，触媒塔，冷却器，吸着塔，フィルタ
等を一式組み込むことにより、大風量が処理でき且つ偏
流の影響も少なくでき、しかも吸着剤の再生も効率よく
できる。また、巻取式隔離弁の使用によりダクトケーシ
ングの断面積を途中で小さく狭くする必要がなく、偏流
防止上よい結果をもたらし、再生ガスが不要のコンポー
ネントに触れずに済むので故障のポテンシャルも下がる
。さらに、この巻取式隔離弁が形状記憶合金を使ったコ
ンパクトゲート弁タイプの巻取式遮断弁を用いることに
より、巻取式遮断弁の信頼性，継続性が増強され、簡易
な取扱いができる。

【００２２】本発明の実施態様は次の通りである。 （１）核融合炉施設の室内雰囲気系において、触媒充填
層または吸着剤充填層を含み、単一のダクト内に予熱器
，触媒塔，冷却器，吸着塔およびフィルタを一括組み込
むこと。 （２）吸着剤の昇温再生が可能であること。 （３）吸着剤充填層の両サイドに遮断弁を取付けて吸着
剤充填層部の隔離および開放、またその繰返しが可能で
あること。 （４）遮断弁として巻取式遮断弁を用いること。 （５）遮断弁として形状記憶合金を用いたコンパクトゲ
ート弁タイプの巻取式遮断弁を用いること。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、ダクトケーシング内に
前述の雰囲気トリチウム浄化系のコンポーネントのうち
、予熱器，触媒塔，冷却器，吸着塔，フィルタ等を一式
組み込むことにより、大風量が処理でき且つ偏流の影響
も少なくできる。また、吸着剤の再生も効率よくできる
。また、巻取式隔離弁の使用によりダクトケーシングの
断面積を途中で小さく狭くする必要がなく、偏流防止上
よい結果をもたらし、再生ガスが不要のコンポーネント
に触れずに済むので故障のポテンシャルが低下する。 さらに、巻取式隔離弁に形状記憶合金を使ったコンパク
トゲート弁タイプの巻取式遮断弁を用いることにより、
巻取式遮断弁の信頼性，継続性が増強され、簡易な取扱
いができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る核融合炉室内雰囲気浄化装置の一
実施例の要部を示す系統図。

【図２】図１におけるゲート弁を示す斜視図。

【図３】従来の核融合炉室内の二次格納系および雰囲気
浄化系を示すブロック図。

【図４】図３における雰囲気浄化系を示す系統図。

【符号の説明】

２０…ダクトケーシング、２２…湿分除去器、２３…加
熱コイル、２４…プレフィルタ、２５…高性能粒子フィ
ルタ、２６…加熱コイル、２７…触媒充填層、２８…巻
取式隔離弁、２９…冷却コイル、３０…吸着剤充填層、
３１…加熱コイル、３２…巻取式隔離弁、３３…高性能
粒子フィルタ、３４…ドレンライン、３５…再生ガスラ
イン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　核融合炉施設の室内雰囲気浄化系にお
   いて触媒充填層または吸着剤充填層を含み、単一のダク
   ト内に予熱器，触媒塔，冷却器，吸着塔およびフィルタ
   を一括組み込んでなることを特徴とする核融合炉室内雰
   囲気浄化装置。