JPH0544639B2

JPH0544639B2 -

Info

Publication number: JPH0544639B2
Application number: JP58198146A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kitagawa; Atsushi Takusagawa; Juji Horii
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1983-10-21
Filing date: 1983-10-21
Publication date: 1993-07-06
Also published as: JPS6091062A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、放射性クリプトンガス等を固定化
処理する高温高圧容器に関するものである。

使用済核燃料の再処理工場および原子力発電所
から排出される排ガス中には半減期が長い（半減
期10.3年）放射性クリプトンガス（クリプトン−
85）が含まれている。これは再処理工場の排ガス
中に数％含まれ、原子力発電所からは微量発生す
るものである。放射能の環境への放出低減化の観
点からこれを回収する技術の開発が進められてい
るが、回収したクリプトンガスを長期間貯蔵する
技術については未だ開発の途上である。

長期間貯蔵する技術として最も開発が進んでい
るといわれているゼオライト封入法は、高温、高
圧下でクリプトンガスをゼオライトが有する空洞
に閉じこめる方法である。この封入原理は、ゼオ
ライトが結晶中にケージ（空洞）を有することを
利用し、ゼオライトを高温に加熱することにより
ケージ内を満たしている結晶水を結晶中のポアを
介して外部に除去し、代りに放射性排ガスをケー
ジ内に封入しようとするものである。このポアは
常温では小さく、放射性排ガスであるクリプトン
の分子は通過することはできないが、高温に加熱
すると大きくなり、ポアを通つてケージ内に入る
ことができる。この状態で常温に戻すとポアは再
び小さくなり、ケージ内にクリプトンの分子が封
入される。この封入処理は、封入容量および安定
性の点から、一般に温度約500〜700℃、ガス圧力
約600〜1000Kgｆ／cm²の高温、高圧下に行なわれ
ている。この高温、高圧技術としてガス圧媒を用
いる熱間静水圧加圧装置（通常HIPと称される）
が採用されている。しかしながら、この設備は負
圧に管理されたホツトセルの中に設置される必要
があり、万一HIP容器の破壊事故が生じた場合に
は大量のガスが噴出し、セル内を負圧に維持する
ことは非常に困難である。また、容器の破壊時に
は蓄積されたガスエネルギーによる固形物体のミ
サイル効果による飛散も予測され、これに対応す
るためにセルの壁の板厚を厚くする必要がある。

一方、圧媒ガスを使用しない方法として、容器
本体を高温に加熱するとともに内部に被処理ガス
（クリプトンガス）を導入する、いわゆる外熱式
容器が考えられる。この外熱式容器においては取
扱うガスとしては被処理ガスのみであり、ガス量
としては最小量であるが、容器本体を高温に加熱
することから、使用する材料の選定が難しく、ま
た高温下でのシール技術は必ずしも確立している
とはいえない。

この発明はこのような技術的背景のもとになさ
れたものであり、圧媒ガス使用せずかつ高温高圧
容器本体に高温がかからない装置を提供するもの
である。

すなわち、この発明は、両端部に着脱可能な蓋
を有する筒状の耐圧容器と、この耐圧容器中に配
置されて内部にゼオライトが充填されたカプセル
と、このカプセルの側面全体に接する耐熱金属製
の第１壁と、第１壁の外面に接するとともに耐圧
容器の内面に接する断熱材製の第２壁と、第２壁
中に埋設されたヒータと、上記カプセルの上、下
面のいずれか一方に接する耐熱金属製の第３壁
と、第３壁の外面に接する断熱材製の第４壁と、
上記カプセルに接続されて第３壁、第４壁および
耐圧容器の蓋を貫通して外部に導出されている導
管と、上記カプセルの他方の面に接する耐熱金属
製の第５壁と、第５壁の外面に接する断熱材製の
第６壁と、耐圧容器の蓋を貫通して第６壁の外面
を押圧する進退可能な押棒とを有するものであ
る。

以下、この発明の実施例を図面によつて説明す
る。第１図において、容器本体１は筒状に形成さ
れ、その両端部には蓋１１および１２がボルトに
より取付けられている。この容器の内部にはカプ
セル４と耐熱鋼製の第１壁３と断熱材製の第２壁
２とが配置されている。第１壁３の内面はカプセ
ル４の側面全体に接し、第１壁３の外面には第２
壁２の内面が接し、第２壁２の外面は容器本体１
の内面が接している。第２壁２は外側部材２１と
内側部材２２とからなり、内側部材２２中にはヒ
ータ８が埋設されている。内側部材２２としては
ボロンナイトライドを用いることが好ましい。ボ
ロンナイトライドは電気的には絶縁体であるが、
ステンレス鋼と同程度の熱の良導体であり、ヒー
タで発生した熱を内側の耐熱金属へ伝えやすく、
かつヒータ自体は放熱され、熱の蓄積がないので
電流を多く流すことができる。すなわち、蓄熱に
よるヒータの溶融断線のおそれを防止することが
できる。

カプセル４の上側には耐熱金属製の第３壁３１
がカプセル４に接して配置され、第３壁３１の外
側には断熱材製の第４壁２３が配置され、さらに
その外側には受金３２が配置され、この受金３２
が蓋１１に螺着された中心部材１３により断熱材
２６を介して押圧されている。そして、カプセル
４に接続された導管４０が上記第３壁３１、第４
壁２３、受金３２および中心部材１３を貫通して
外部に導出されている。また、第１壁３および第
２壁２の上面と蓋１１との間には断熱材２７が介
在している。

また、カプセル４の下側には耐熱金属製の第５
壁３３が配置され、その下側には断熱材製の第６
壁２５が配置され、この第６壁２５を押棒５の頭
部５０が押圧している。蓋１２の中心部材１４は
その一部が本体１内に嵌入されその上面で断熱材
２８を介して第１壁３および第２壁２を押圧して
いる。押棒５は中心部材１４およびその上面に配
置した断熱材２６を貫通して外部に導出され、そ
の軸方向に往復動可能に構成されている。また本
体１の外面には冷却水通路１６を有するジヤケツ
ト１５が取付けられている。

カプセル４は、例えば２mm程度の薄肉のステン
レス鋼で形成され、その周囲全面を耐熱性の壁が
接触しているため、カプセル４の膨張力はそれら
の壁を介して本体１および押棒によつて受けられ
る。また、カプセル４を内包する上記構成の容器
は、直径方向に分割可能に構成されている。

第２図は別の実施例を示し、基本的構成はほぼ
同様であるが、上下関係が逆となつて上方から蓋
１２の貫通穴１９を通して押棒５１を嵌入させ、
導管４０を下方に導出している点が異なつてい
る。また、下方の蓋１７をその中心部で貫通する
受金３３により全体の荷重を受けるとともに第４
壁２３および第３壁３１を介してカプセル４を押
圧している。導管４０にはクイツクジヨイント４
２およびストツプバルブ４３を設けている。

上記装置におて、カプセル４中にクリプトンガ
スを導管４０に通し導入し圧縮機で加圧するとと
もにヒータ８で加熱し、カプセル中を昇圧するこ
とにより処理を行なう。また圧縮機で加圧する代
りに、ゼオライトの吸着作用を利用することもで
きる。すなわち、第３図に示すようにプレスの下
板９１上にゼオライトを封入したカプセル４をセ
ツトし、液体窒素容器９９で囲んでカプセル４中
にクリプトンガスを導入するとともに液体窒素に
より冷却する。ゼオライトは冷却により吸着作用
を増加するために圧縮機なしでカプセル４内にク
リプトンガスを導入することができる。なお、図
示は省略しているが、カプセル用の導管４０は下
板９１を通してその下側に導出している。また第
２図に示す容器Ａはクロスヘツド９０に保持され
て上方に待機させている。

その後ストツプバルブ４３を閉じ、液体窒素容
器９９を取外すとともにクロスヘツド９０を下降
させて容器Ａ中にカプセル４をセツトし、押棒５
１によりカプセル４を押圧する。第４図では容器
Ａは外形線のみを示しているが、その構成は第２
図に示す通りである。ついで加圧用シリンダ９４
を有する移動上板９２を、回転機構９６でネジ柱
９７を回転させることにより第５図に示すように
下降させ、押棒５１によりカプセル４を押圧す
る。この状態でヒータ８に通電してカプセル４を
加熱しカプセル４内を昇圧する。この加熱により
カプセル４は500℃程度に加熱され、カプセル４
の内圧は1000Kg／cm²程度に昇圧する。また容器本
体１は50℃程度にしか加熱されない。これによつ
て高温高圧となつてクリプトンガスがゼオライト
のケージ（空洞）へ入る。また押棒により押圧さ
れた状態で加熱されることにより、粒状のゼオラ
イトが一体焼結される。この際、カプセル４の壁
は波状に変形するが、高温下で材料が軟化してい
るために破損することはない。この変形されたカ
プセルによつて保護された状態のゼオライト中に
クリプトンガスが封入される。所定時間保持後ス
トツプバルブ４３を開いて余剰クリプトンガスを
回収する。なお、この際この装置がもう１つあれ
ばそれに余剰クリプトンガスを移すようにすれば
よい。

つぎに押棒５１でカプセル４を押圧したまま移
動上板９２を上昇させるとともにクロスヘツド９
０を上昇させ、容器Ａを取外した後押棒５１によ
る押圧を解除してカプセル４を取り出す。カプセ
ル４の導管４０は加熱して圧着した後切断する。
以上の操作でカプセル４内のゼオライトは焼結に
よつて減容するとともに安定化する。なお、焼結
時にカプセル４が容器Ａに挿入された状態で押棒
５１により圧縮して減容化してもよい。

上記装置によれば、容器本体に加えられる圧力
は低減化され、このため容器本体の板厚を薄くす
ることができ、また容器内にヒータを内蔵させな
がら本体の温度を低く保つことができる。絶縁材
２は本体の温度を低く保つ作用を果し、また内側
部材をボロンナイトライドで構成するとカプセル
側へ良好に熱を伝えるとともに蓄熱によるヒータ
の断線を防止することができる。さらに上記装置
ではガス等の加圧媒体を使用しないために安全性
が高く、万一本体が破壊した場合でもカプセル内
の少量のガスがセル内に出るだけであるから、セ
ル内を負圧に保つことが可能である。またカプセ
ル内に水分を混入させることも可能であり、水分
が混在するとゼオライトは高温でアモルフアス化
し、より安定な状態となる。

以上説明したように、この発明はカプセルの外
周面を耐熱金属製の壁と断熱材製の壁と本体とで
圧力を受けるように保持し、かつ加熱手段を内蔵
させて高温高圧でカプセル内に導入した処理ガス
を処理するようにしたものであり、安全性が高
く、確実な処理を行なうことができるものであ
る。従つて、放射性クリプトンガスの処理として
非常に勝れているが、それのみに限らず一般の高
温高圧ガス雰囲気を発生させる装置としても利用
できることは勿論である。このような利用方法と
して、例えば以下のような用途が考えられる。

(a) 水素吸蔵合金の代替または対抗の技術として
ゼオライトに水素を吸蔵させる。

(b) LNGの遠隔地への輸送手段として利用する。
すなわち、LNGの輸送は冷却装置を備えた専
用のタンクローリーを用いて行なつており、ま
た作業者は二人以上必要であり、さらに輸送時
間も規制されているため、人件費、エネルギー
費などコスト面で問題が多い。これに対し、ゼ
オライトにLNGを吸蔵させて輸送するように
すれば、上記問題が解消される。

(c) LNGを自動車燃料として利用する。すなわ
ち、LNGをゼオライトに吸蔵させて自動車に
搭載すれば、固体状態で保持することになるの
で、従来のガスボンベで保持するものに比べて
安全性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す容器の断面
図、第２図は別の実施例を示す断面図、第３図〜
第５図は第２図の容器をプレスに取付けて処理す
る工程を示す正面説明図である。１……容器本体、２……第２壁（断熱材）、３
……第１壁（耐熱金属）、４……カプセル、５，
５１……押棒、８……ヒータ、２３……第４壁、
２５……第６壁、３１……第３壁、３３……第５
壁、４０……導管。

Claims

【特許請求の範囲】

１両端部に着脱可能な蓋を有する筒状の耐圧容
器と、この耐圧容器中に配置されて内部にゼオラ
イトが充填されたカプセルと、このカプセルの側
面全体に接する耐熱金属製の第１壁と、第１壁の
外面に接するとともに耐圧容器の内面に接する断
熱材製の第２壁と、第２壁中に埋設されたヒータ
と、上記カプセルの上、下面のいずれか一方に接
する耐熱金属製の第３壁と、第３壁の外面に接す
る断熱材製の第４壁と、上記カプセルに接続され
て第３壁、第４壁および耐圧容器の蓋を貫通して
外部に導出されている導管と、上記カプセルの他
方の面に接する耐熱金属製の第５壁と、第５壁の
外面に接する断熱材製の第６壁と、耐圧容器の蓋
を貫通して第６壁の外面を押圧する進退可能な押
棒とを有することを特徴とする高温高圧容器。