JPH0968591A - 放射性気体廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】排ガス中の湿分を連続的に除去し、従来の除湿
冷却器や冷凍機を不要とし、メンテナンスを容易として
その期間を短縮し、設置スペースを縮少する。 【解決手段】除湿冷却器または脱湿塔に水蒸気透過係数
の大きい中空糸膜28を内蔵する除湿装置27を使用する。
中空糸膜28の二次側に除湿装置27により乾燥された一次
側ガスの一部をパージ用とする。主復水器の真空圧、ま
たはプラント起動時などの主復水器の真空圧が低い場合
はパージ用真空ポンプ42により二次側を一次側圧力より
低い圧力まで吸引する。これにより中空糸膜28の一次側
と二次側に水蒸気分圧差を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、除湿冷却器および
脱湿塔における湿分除去方法を改良した放射性気体廃棄
物の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、沸騰水型原子炉の冷却材は、炉
心を通過する間に中性子照射を受けて、一部が酸素と水
素に分解し、その上、さらに ³Ｈ，¹⁶Ｎ，¹⁹Ｏ等が生じ
る。また、燃料棒に生じたピンホール等からＫr やＸe
などの放射性の希ガスが漏洩する可能性もあり、漏洩し
た場合、これらの希ガスが冷却材に混入してタービン系
に送られている。この他、タービン主復水器へ外気から
の漏れ込みがある。

【０００３】これらの放射性気体廃棄物（以下単に排ガ
スと称す）により、沸騰水型原子力発電所におけるター
ビン系は原子炉なみに遮蔽設備を施して所内および周辺
の健全性を維持する必要がある。

【０００４】ところで、前記排ガスは、一般に非凝縮性
であるので、蒸気系統内、特にタービン主復水器の内部
に滞留する。このため、従来はタービン主復水器内に滞
留する排ガスを空気抽出器により抽気し、活性炭式希ガ
スホールドアップ塔に導いて処理するようにしている。

【０００５】図２はこの種の従来の排ガス処理装置の一
例を示すもので、タービン主復水器の内部に滞留した排
ガスは空気抽出器１により抽気され、水素再結合器２、
つまり予熱器３、再結合器４および復水器５から構成さ
れる水素再結合装置２に導かれて、水素ガスの再結合お
よび減容処理がなされる。

【０００６】水素再結合装置２に導かれた排ガスはまず
排ガス中に含まれる酸素と水素が効率よく再結合する温
度まで予熱器３で予熱されたのち、下流の再結合器４に
導かれ、排ガス中の水素と酸素が再結合反応により水蒸
気となる。さらに、その下流の復水器５では外部からの
冷却水により排ガス中の水蒸気は凝縮されて、大部分は
水となって排ガス中から分離され、分離された水は図示
しないタービン主復水器に戻される。

【０００７】一方、水分が分離除去された排ガスは図２
に示すように、除湿冷却器６に導かれて冷却および一次
除湿がなされ、その後、脱湿塔７（７ａ，７ｂ）により
湿分が十分除去された後、活性炭式希ガスホールドアッ
プ塔８に導かれる。そして、排ガス中に残った放射性ガ
ス（主体はＸｅ，Ｋｒ等の希ガス）を活性炭に吸着さ
せ、長時間のホールドアップののち、排ガス真空ポンプ
９により排気筒10から大気へ放出される。

【０００８】これらの機器は、各々気密あるいはそれに
準じた状態の室に分離され、各室は空調が行われてい
る。特に、図２に示すように活性炭式希ガスホールドア
ップ塔室11は他の一般空調とは別に、専用空調設備12か
らダクト13, 14を介して空調がなされ、活性炭の吸着性
能維持のため、活性炭式希ガスホールドアップ塔入口配
管15内を低い温度に保つことができるようになってい
る。

【０００９】図３は従来の脱湿塔７（７ａ，７ｂ）周り
の詳細を示すもので、各脱湿塔７（７ａ，７ｂ）は１台
で例えば40Nm³ /hの排ガス処理能力を有しており、これ
らは入口弁16ａ，16ｂ、および出口弁17ａ，17ｂを介し
て並列に接続され、通常運転時はいずれか一系統のみが
処理運転を行い、他方の系統は除霜運転を行うようにな
っている。

【００１０】すなわち、前記各脱湿塔７（７ａ，７ｂ）
は図３に示すように冷凍機18ａ，18ｂより、冷媒の供
給，回収を受け塔内で冷媒を蒸発させながら排ガス中の
水蒸気を冷凍する構造になっており、排ガス中の水蒸気
は、フレオン等の冷媒が流れるフィン付き冷却管19ａ，
19ｂのフィン間を流れる際に、冷凍除去されるようにな
っている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の放射性気体廃棄
物の処理方法においては、脱湿塔７（７ａ，７ｂ）にお
ける排ガスからの湿分除去方法として、冷凍機18ａ，18
ｂを用いた直接冷凍方式をとっているため、負荷制御範
囲が０〜1000Kcal/hと大きく、冷凍機18ａ，18ｂの所内
調整試験に多大な時間を要するという課題がある。

【００１２】また、定期点検時にメンテナンスを要する
ため、ランニングコストが高く、現状のプラントでは、
定期点検毎に冷凍機18ａ，18ｂのメンテナンスに約１ケ
月を要している。また、冷凍機18ａ，18ｂは、動的機器
であるため、経年劣化等の課題もある。

【００１３】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、排ガス中の湿分を連続的に除去し、従来の除
湿冷却器や冷凍機を不要とし、メンテナンスを容易とし
てその期間を短縮し、設置スペースを縮少化できる放射
性気体廃棄物の処置方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は原子力発電プラ
ントで発生した放射性気体廃棄物を主復水器から空気抽
出器を通し水素再結合器に導いて水素ガスの再結合およ
び減容処理を行うとともに、水素再結合器からの排ガス
を除湿冷却器に導いて冷却および一次除湿を行い、次い
でこの排ガスを脱湿塔に導いて湿分を除去した後、活性
炭式希ガスホールドアップ塔に導いて遅延処理を行う放
射性気体廃棄物の処理方法を解決するもので、その第１
の発明は前記除湿冷却器または前記脱湿塔に水蒸気透過
係数の大きい中空糸膜を内蔵する除湿装置を用い、前記
中空糸膜の二次側に前記除湿装置により乾燥された一次
側ガスの一部をパージ用とし、前記主復水器の真空圧、
またはプラント起動時など主復水器の真空圧が低い場合
はパージ用真空ポンプなどにより、二次側を一次側より
低い圧力に吸引することにより更に水蒸気透過性能を向
上させ、排ガスの湿度が所要のパーセント、例えば40％
以下となるようにしたことを特徴とする。

【００１５】第２の発明は系統起動時など前記除湿装置
により乾燥される一次側ガスの乾燥度が低い場合は、前
記除湿装置のパージ用ガスに前記除湿装置により乾燥さ
れた一次側ガスの一部を使用する代わりに、プラント内
の乾燥された気体（例えば軽装用空気など）を用いるこ
とを特徴とする。

【００１６】第３の発明は除湿装置の状態により所要の
パーセント以下の湿度が得られなくなった場合、系統内
に設置された露点計により湿度を検知し、予備の中空糸
膜を内蔵した除湿装置に切り替え、性能を確保すること
を特徴とする。

【００１７】第４の発明は前記予備の中空糸膜を内蔵す
る除湿装置を多数持つことによって運転中の除湿装置ま
たはその除湿装置を有する系統に不備が生じた場合、順
次除湿装置に切り替えることを特徴とする。

【００１８】第５の発明は除湿装置全体に不備が生じ除
湿性能が確保できなくなった場合、系統内に設置された
露点計により湿度を検知し、主復水器への循環ライン系
統に切り替えることにより、湿潤ガスを下流へ流れるこ
とを阻止し、系統を保護することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明に係る放射性気体廃棄物の
処理方法の一実施例を図１を参照して説明する。なお、
本発明は、中空糸膜を内蔵する除湿装置へ流入する排ガ
スの除湿装置における湿分除去方法および非常時の切り
替えシステムに特徴を有し、他の部分における放射性気
体廃棄物の処理方法は、図２に示す従来の排ガス処理装
置と同一であるので、以下本発明の要旨とする部分につ
いてのみ図示説明し、従来例と同一部分についてはその
説明は省略する。

【００２０】図１は排ガス処理装置における二系統の除
湿装置27（27ａ，27ｂ）周りの構成を示すもので、図
中、二系統の除湿装置27ａ，27ｂは除湿装置入口弁26
ａ，26ｂおよび除湿装置出口弁29ａ，29ｂを介して並列
に接続され、通常運転時には一系統のみが処理運転され
るようになっている。なお、二系統の除湿装置27ａ，27
ｂのうちいずれか一方は予備で待機している。

【００２１】各除湿装置27ａ，27ｂ内には図１に示すよ
うに水蒸気透過係数の大きい中空糸膜28（28ａ，28ｂ）
がそれぞれ取り付けられており、図２の排ガス真空ポン
プ９により吸引された排ガスはこれらの各中空糸膜28
ａ，29ｂの内部を通過するようになっている。

【００２２】各除湿装置27ａ，27ｂへ流れる排ガスの温
度は復水器出口温度計20により測定され、中空糸膜28
ａ，28ｂの設計温度（例えば50℃）以上となった場合に
は、警報を発するか、または復水器出口循環水ライン弁
22を開として主復水器側へ循環し、除湿装置27ａ，27ｂ
へ排ガスを流さないようにする。

【００２３】復水器出口圧力計21により系統の圧力を測
定し、系統運転設定圧力（例えば大気圧）以上になった
時、復水器出口循環水ライン弁22を開として復水器出口
循環水ライン圧力調整弁23の調整により、系統の圧力を
設定値以内とする。

【００２４】除湿装置入口流量計24により各除湿装置27
ａ，27ｂの処理量に適した流量を除湿装置入口流量調整
弁25を調整することによって確保し、系統の安定運転を
行っている。

【００２５】これらの各除湿装置27ａ，27ｂの内部は図
１に示すように当該除湿装置27ａ，27ｂにより乾燥され
た一次側ガスの一部（例えば20％）をパージ用として使
用する。パージガス量はパージガス流量計34から除湿装
置入口流量計24により測定した排ガス処理量の約20％に
当たる量をパージガス量調整弁35を調整することにより
確保する。

【００２６】除湿装置運転初期時等の運転が安定してい
ない場合には、除湿装置出口パージガス弁30を閉とし、
パージガス弁32を開とすることによって、除湿装置27
ａ，27ｂにより乾燥された一次側ガスの一部をパージガ
スとして使用する代わりに、プラント内の乾燥された気
体（例えば軽装用空気など）を使用し、運転に支障のな
いようにしている。なお、符号30は除湿装置出口パージ
ガス弁、31は除湿装置出口パージガス逆止弁、33はパー
ジガス逆止弁、36はパージガス入口弁、37はパージガス
出口弁である。

【００２７】パージガスの圧力はパージガス圧力計38の
設定圧力により、パージガス圧力調整弁39により圧力を
調整されながら、主復水器の真空圧により一次側より低
い圧力で吸引されるようになっている。

【００２８】プラント起動時など主復水器の真空圧が低
い場合は、主復水器入口弁40を開として、パージ用真空
ポンプ入口弁41，パージ用真空ポンプ出口弁44を開にし
て、パージ用真空ポンプ42を駆動させることにより、パ
ージガス圧力を負圧とすることによって、一次側より低
い圧力で吸引されるようになっている。なお、符号43は
パージ用真空ポンプ逆止弁である。

【００２９】これにより、各中空糸膜28ａ，28ｂの内を
流れる排ガス中の水蒸気分が各中空糸膜28ａ，28ｂを透
過して分離除去され、排ガスの相対湿度が所要パーセン
ト、例えばほぼ40％以下となるようになっている。活性
炭式希ガスホールドアップ塔８に供給される排ガスは相
対湿度を40％以下とする必要があるからである。

【００３０】パージ用ガスも処理装置の運転系統に対し
て、パージガス入口弁36ａ，36ｂ、パージガス出口弁37
ａ，37ｂの切り替えにより選択できるようになってい
る。なお、図中符号45は露点計、46は除湿装置出口圧力
計、47は除湿装置出口流量計、48は除湿装置出口流量調
整弁、49は活性炭式希ガスホールドアップ塔入口弁、50
は除湿装置出口循環ライン弁、51は除湿装置出口循環ラ
イン圧力調整弁をそれぞれ示している。

【００３１】次に各除湿装置27ａ，27ｂにおける湿分除
去方法について説明する。図１において除湿装置27ａ側
の系統が処理運転されているものとすると、復水器５で
蒸気が冷却され、凝縮された排ガスは、系統を吸引する
排ガス真空ポンプ９（図２参照）により、除湿装置入口
弁26ａを介して除湿装置27ａに導かれ、その内部に設け
られた水蒸気透過係数の大きい中空糸膜28ａ内を通過す
る。

【００３２】この状態で、除湿装置により乾燥された一
次側ガスの一部（例えば20％）をパージ用として使用
し、中空糸膜の外側に供給し、かつ主復水器の真空圧、
またはプラント起動時など主復水器の真空圧が低い場合
はパージ用真空ポンプなどの真空圧を利用したりして、
一次側より低い圧力に吸引する。

【００３３】これにより、中空糸膜の一次側と二次側の
水蒸気分圧差を大きくすることで水蒸気透過性能が向上
し、排ガス中の水蒸気分を最も効率よく除去する。つま
り、排ガス中の水蒸気分が中空糸膜を透過して除去さ
れ、排ガスの湿度が所要パーセント以下、例えば40％以
下となる。

【００３４】すなわち、除湿装置27ａ内部は、乾燥され
たパージガスをパージガス量調整弁35により適切な流量
に調整され、そのパージガスをパージガス入口弁36ａを
介して除湿装置27ａ内部に流し、水蒸気透過性向上を図
ることができる。

【００３５】除湿装置27ａの内部を真空引きして一次側
系統の圧力より低い圧力に保持するために、主復水器の
真空度を利用し、パージガス出口弁37ａを介してパージ
ガス圧力計38の設定値によりパージガス圧力調整弁39に
より圧力調整する。これにより適切な真空引きを実施す
るので、中空糸膜28ａ内を流れる排ガス中の水蒸気分は
中空糸膜28ａを透過して除去され、主復水器へ排出され
る。

【００３６】このため、除湿装置27ａを通過した後の排
ガスは、その相対湿度が所要のパーセント、例えば40％
以下となり、除湿装置出口弁29ａを介して活性炭式希ガ
スホールドアップ塔８（図２参照）に導かれて遅延処理
がなされる。

【００３７】除湿装置27ａにトラブル等が発生し、除湿
装置27ａの出口の露点計45が設定値より大きくなった場
合には除湿装置入口弁26ａ，除湿装置出口弁29ａ，パー
ジガス入口弁36ａおよびパージガス出口弁37ａが閉とな
る。これとともに、除湿装置入口弁26ｂ，除湿装置出口
弁29ｂ，パージガス入口弁36ｂおよびパージガス出口弁
37ｂが開となり、除湿装置27ｂ側に系統が切り替えられ
る。

【００３８】除湿装置27ａ，27ｂの系統の切り替えを実
施しても、なおかつ露点計45が設定値より大きくなった
場合は、活性炭式希ガスホールドアップ塔入口弁49が閉
となり、除湿装置出口循環ライン弁50が開となり、主復
水器への循環ラインが作動し、系統の安全確保を図る。
この時、系統の圧力は除湿装置出口循環ライン圧力調整
弁51により調整される。

【００３９】なお、前記除湿装置のパージ用ガスに、こ
の除湿装置により乾燥された一次側ガスの一部を使用す
る代わりに、プラント内の乾燥された気体（例えば軽装
用空気など）を使用し、除湿装置運転初期時等の移転が
安定していないときでも運転に支障のないようにしてい
る。

【００４０】除湿装置の状態により所要のパーセント以
下の湿度が得られなくなった場合、系統内に設置された
露点計により湿度を検知し、予備の中空糸膜を内蔵した
除湿装置に切り替えることにより除湿性能が確保できる
ようになる。

【００４１】待機用として設けた予備の除湿装置におい
ても除湿性能が確保できなくなった場合には、系統内に
設置された露点計により湿度を検知し、主復水器への循
環ライン系統に切り替えることにより、湿潤ガスを下流
へ流れることを阻止し、系統を保護する。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、排ガス中の湿分を連続
的に除去でき、除湿冷却器や冷凍機が不要となって所内
調整を省略することができる。また、メンテナンスが容
易で、そのメンテナンス期間を１／４程度に短縮するこ
とができ、さらに、冷凍機が不要となることにより除湿
装置としての設定スペースが半減し、加えて除湿装置自
体の大きさも体積比で約１／５程度にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射性気体廃棄物の処理方法の一
実施形態（実施例）における除湿装置周りを示す系統
図。

【図２】従来の放射性気体廃棄物の処理装置を示す系統
図。

【図３】図２における脱湿塔周りを示す系統図。

【符号の説明】 １…空気抽出器、２…水素再結合装置、３…予熱器、４
…再結合器、５…復水器、６…除湿冷却器、７…脱湿
塔、８…活性炭式希ガスホールドアップ塔、９…排ガス
真空ポンプ、10…排気筒、11…活性炭式希ガスホールド
アップ塔室、12…空調設備、13，14…ダクト、15…活性
炭式希ガスホールドアップ塔入口配管、16…脱湿塔入口
弁、17…脱湿塔出口弁、18…冷凍機、19…冷却管、20…
復水器出口温度計、21…復水器出口圧力計、22…復水器
出口循環ライン弁、23…復水器出口循環ライン圧力調整
弁、24…除湿装置入口流量計、25…除湿装置入口流量調
整弁、26…除湿装置入口弁、27…除湿装置、28…中空糸
膜、29…除湿装置出口弁、30…除湿装置出口パージガス
弁、31…除湿装置出口パージガス逆止弁、32…パージガ
ス弁、33…パージガス入口逆止弁、34…パージガス流量
計、35…パージガス流量調整弁、36…パージガス入口
弁、37…パージガス出口弁、38…パージガス圧力計、39
…パージガス圧力調整弁、40…主復水器入口弁、41…パ
ージ用真空ポンプ入口弁、42…パージ用真空ポンプ、43
…パージ用真空ポンプ出口逆止弁、44…パージ用真空ポ
ンプ出口弁、45…露点計、46…除湿装置出口圧力計、47
…除湿装置出口流量計、48…除湿装置出口流量調整弁、
49…活性炭式希ガスホールドアップ塔入口弁、50…除湿
装置出口循環ライン弁、51…除湿装置出口循環ライン圧
力調整弁。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子力発電プラントから発生した放射性
   気体廃棄物を、主復水器から空気抽出器を通し水素再結
   合器に導いて水素ガスの再結合および減容処理を行うと
   ともに、水素再結合器からの排ガスを除湿冷却器に導い
   て冷却および一次除湿を行い、次いでこの排ガスを脱湿
   塔に導いて湿分を除去した後、活性炭式希ガスホールド
   アップ塔に導いて遅延処理を行う放射性気体廃棄物の処
   理方法において、前記除湿冷却器または前記脱湿塔に水
   蒸気透過係数の大きい中空糸膜を内蔵する除湿装置を用
   い、前記中空糸膜の二次側に前記除湿装置により乾燥さ
   れた一次側ガスの一部をパージ用とし、前記主復水器の
   真空圧、またはプランと起動時など主復水器の真空圧が
   低い場合はパージ用真空ポンプにより二次側を一次側圧
   力より低い圧力まで吸引することにより前記中空糸膜の
   一次側と二次側に水蒸気分圧差を設けることを特徴とす
   る放射性廃棄物の処理方法。
2. 【請求項２】 前記除湿装置のパージ用ガスにこの除湿
   装置により乾燥された一次側ガスの一部を使用する代わ
   りに、プラント内の乾燥された気体を用いることを特徴
   とする請求項１記載の放射性廃棄物の処理方法。
3. 【請求項３】 前記除湿装置の状態により所用のパーセ
   ント以下の湿度が得られなくなった場合、系統内に設置
   された露点計により湿度を検知し、予備の中空糸膜を内
   蔵した除湿装置に切り替えることを特徴とする請求項１
   から２記載の放射性廃棄物の処理方法。
4. 【請求項４】 前記予備の中空糸膜を内蔵する除湿装置
   を多数持つことによって運転中の除湿装置またはその除
   湿装置を有する系統に不備が生じた場合、順次除湿装置
   に切り替えることを特徴とする請求項３記載の放射性廃
   棄物の処理方法。
5. 【請求項５】 前記除湿装置全体に不備が生じ、除湿性
   能が確保できなくなった場合、系統内に設置された露点
   計により湿度を検知し、主復水器への循環ライン系統に
   切り替えることにより、湿潤ガスを下流へ流れることを
   阻止し、系統を保護することを特徴とする請求項１から
   ４記載の放射性廃棄物の処理方法。