JPH11281787A - Reactor container provided with flammable gas processor - Google Patents

Reactor container provided with flammable gas processor

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JPH11281787A
JPH11281787A JP10085445A JP8544598A JPH11281787A JP H11281787 A JPH11281787 A JP H11281787A JP 10085445 A JP10085445 A JP 10085445A JP 8544598 A JP8544598 A JP 8544598A JP H11281787 A JPH11281787 A JP H11281787A
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JP
Japan
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catalyst
heating element
gas
containment vessel
hydrogen
Prior art date
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Pending
Application number
JP10085445A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Kadani
直樹 甲谷
Shozo Yamanari
省三 山成
Nobuaki Kamitsuma
宣昭 上妻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remove hydrogen gas plentifully generated in a reactor container efficiently and in long term without leaking out the gas in the container. SOLUTION: A reactor container 1 containing a reactor pressure vessel 5 is equipped with a flammable gas processor 9 which is characterized by using a catalyst 10 promoting recombining of hydrogen gas and oxygen gas and is provided with an electrical heater 11 and an electrode adsorbing hydrogen gas and an electrode adsorbing oxygen gas as power source operating the heater 11, connected with fuel battery 15 converting the recombining energy of hydrogen and oxygen to electric energy, elevating part of or whole temperature of the catalyst 10, improving ignition of the catalyst 10 and reduce the hydrogen gas concentration inside the reactor container 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、軽水炉型原子力発
電所において、万一の事故を想定した時に、原子炉格納
容器内に発生が考えられる可燃性のガスの処理に係わ
り、特に触媒反応を利用した可燃性ガス処理設備を用い
た原子炉格納容器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the treatment of combustible gas which may be generated in a containment of a light water reactor type nuclear power plant in the event of an accident. The present invention relates to a containment vessel using a combustible gas treatment facility used.

【0002】[0002]

【従来の技術】原子力発電プラントにおいて、万一、原
子炉一次系配管等が破損した場合、原子炉を冷却するた
めの冷却材は配管破断箇所から原子炉格納容器内に蒸気
として放出され、原子炉圧力容器内の冷却材が減少す
る。また、これにより、原子炉格納容器内の圧力・温度
が上昇する。
2. Description of the Related Art In a nuclear power plant, in the event that the primary piping of a nuclear reactor is damaged, coolant for cooling the reactor is discharged as steam into the reactor containment vessel from a broken pipe, and Coolant in the furnace pressure vessel is reduced. As a result, the pressure and temperature in the containment vessel rise.

【0003】上記のような冷却材喪失事故(以下、LO
CA)時においては、非常用炉心冷却系(以下、ECC
S)の自動起動により、ECCSの単一故障を想定して
も、原子炉は冷却され、燃料破損には至らないが、原子
炉圧力容器および原子炉格納容器内では、高放射線場に
よる水の放射線分解により、水素ガスと酸素ガスが発生
する。これらのガスは配管破断箇所から格納容器内に放
出される。
[0003] The above-described coolant loss accident (hereinafter referred to as LO
CA), emergency core cooling system (hereinafter referred to as ECC)
Due to the automatic start of S), even if a single failure of the ECCS is assumed, the reactor is cooled and fuel is not damaged, but water in the reactor pressure vessel and reactor containment vessel due to high radiation fields By radiolysis, hydrogen gas and oxygen gas are generated. These gases are released from the pipe break into the containment vessel.

【0004】このままの状態が続いて水素ガス濃度が4
vol%且つ酸素濃度が5vol%を越えた場合は、気体は可
燃状態となりそのまま放置し続けると水素ガス濃度はさ
らに上昇することになる。
[0004] This state continues and the hydrogen gas concentration becomes 4
When the vol% and the oxygen concentration exceed 5 vol%, the gas becomes flammable and the hydrogen gas concentration further increases if left as it is.

【0005】この様な事象に対処するため、軽水炉型原
子力発電所のうち、圧力抑制型格納容器を採用している
沸騰水型原子炉(以下、BWR)では、その対策とし
て、通常時の原子炉格納容器内雰囲気を窒素ガスで置換
するとともに、万一の事故時には、ブロアで格納容器内
雰囲気を取り出し、電気ヒータで昇温させて水素と酸素
とを再結合させて水にし、残りの気体とともにクーラー
で冷却してから格納容器に戻す加熱式再結合器を用いた
可燃性ガス濃度制御系(以下、FCS)を設置してい
る。
[0005] In order to cope with such an event, a boiling water reactor (hereinafter, BWR) which employs a pressure-suppressed type containment vessel among light water reactor type nuclear power plants, as a countermeasure, is to use a normal nuclear reactor. In the event of an accident, the atmosphere inside the reactor containment vessel was replaced with nitrogen gas. In the event of an accident, the atmosphere inside the containment vessel was taken out with a blower, and the temperature was raised with an electric heater to recombin hydrogen and oxygen to form water. At the same time, a combustible gas concentration control system (hereinafter, referred to as FCS) using a heated recombiner that is cooled by a cooler and then returned to the containment vessel is installed.

【0006】このFCSでは主にLOCA後長期にわた
り放射線水分解により発生する水素ガスおよび酸素ガス
を再結合させ水にすることにより対応している。設計基
準事故を越えた苛酷事故時に想定される水−金属反応に
よる大量の水素ガスの発生に対しては、原子炉格納容器
内の雰囲気の窒素ガス置換により低酸素ガス濃度雰囲気
が維持できることから可燃領域に至ることはない。
[0006] This FCS responds mainly by recombining hydrogen gas and oxygen gas generated by radiation water decomposition for a long time after LOCA to form water. With regard to the generation of large amounts of hydrogen gas due to the water-metal reaction expected at the time of a severe accident exceeding the design standard accident, the atmosphere in the reactor containment vessel can be maintained at a low oxygen gas concentration atmosphere by replacing the atmosphere with nitrogen gas. It does not reach the territory.

【0007】大型の格納容器を有する原子力発電所で
は、設計基準事故においては、その大容量の原子炉格納
容器雰囲気に希釈されるため、事故後の水素ガス濃度上
昇は緩慢であることから、特段の設備対応は不要として
いる。設計基準事故を越えた苛酷事故時に想定される水
−金属反応による大量の水素ガスの発生に対しては、イ
グナイタと呼ばれる強制点火方式のFCSの採用計画が
ある。
In a nuclear power plant having a large containment vessel, in the case of a design standard accident, the hydrogen gas concentration after the accident is slowly increased because the atmosphere is diluted to the atmosphere of the large-capacity containment vessel. It is not necessary to respond to equipment. There is a plan to adopt a forced ignition type FCS called an igniter for the generation of a large amount of hydrogen gas due to a water-metal reaction expected at the time of a severe accident exceeding the design standard accident.

【0008】以上に述べた従来型では、ブロアやヒータ
等の強制駆動力及びその駆動に必要な電源を使用する
が、近時、駆動動力源を必要としない静的な装置として
触媒式の再結合器が開発されている。この装置は鋼製の
箱の中に触媒型水素反応材をペレットタイプにしたもの
をカートリッジにまとめ、カートリッジ間を気体の流路
にして水素と酸素を再結合させるもの、あるいは、触媒
型水素反応材をプレート表面に張り付け、プレート間を
気体の流路にして水素と酸素を再結合させるものであ
る。特開昭58−135991号公報には格納容器内に水素の酸
化触媒を配置する例が開示され、特開平6−130170 号公
報には格納容器内に触媒型水素反応材からなる水素ガス
濃度低減材を配置する例が開示されている。
In the above-mentioned conventional type, a forced driving force such as a blower or a heater and a power supply necessary for driving the same are used. Couplers have been developed. This device combines a catalyst-type hydrogen-reactive material in the form of a pellet in a steel box into a cartridge, and uses a gas flow path between the cartridges to recombine hydrogen and oxygen, or a catalytic-type hydrogen-reactive material Is attached to the surface of the plate, and hydrogen and oxygen are recombined using a gas flow path between the plates. JP-A-58-139591 discloses an example in which a hydrogen oxidation catalyst is disposed in a containment vessel. JP-A-6-130170 discloses a method for reducing the concentration of hydrogen gas comprising a catalytic hydrogen reactant in a containment vessel. An example of disposing materials is disclosed.

【0009】また、特開平4−104090 号公報には、格納
容器内の上部に薄板状の水素吸着物質を吊り下げて水素
ガスを吸着し、水素ガスを低減させるものが開示されて
いるし、特開平4−34395号公報には、格納容器ドライウ
ェルやサプレッションチェンバ等に粉末状の水素吸着金
属を収容した水素吸着装置を設置する例が示されてい
る。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-104090 discloses an apparatus in which a thin plate-shaped hydrogen-adsorbing substance is suspended at an upper portion in a containment vessel to adsorb hydrogen gas, thereby reducing hydrogen gas. Japanese Patent Laying-Open No. 4-34395 discloses an example in which a hydrogen adsorbing apparatus containing a powdered hydrogen adsorbing metal is installed in a containment vessel dry well, suppression chamber, or the like.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】圧力抑制型原子炉格納
容器を持つBWRにおいて、上記従来の技術に示した水
素対策設備のうち触媒式の水素ガス対策設備を使用する
場合、事故時のBWR原子炉格納容器内部の条件下で発
生した水素ガスと酸素ガスを水素対策設備に内蔵されて
いる触媒材料表面において再結合しなければならない。
In a BWR having a pressure-suppressed reactor containment vessel, if a catalytic hydrogen gas countermeasure equipment among the hydrogen countermeasure equipment shown in the above-mentioned prior art is used, a BWR atom at the time of an accident is required. Hydrogen gas and oxygen gas generated under the conditions inside the reactor containment vessel must be recombined on the surface of the catalyst material incorporated in the hydrogen countermeasure equipment.

【0011】しかし、事故時のBWR原子炉格納容器内
部の条件の中には、事故後初期の段階では水素ガス濃度
および酸素ガス濃度がいずれも低い状態となる条件もあ
る。この低水素ガス濃度かつ低酸素ガス濃度の状態から
可燃領域へと推移する間に触媒式の水素ガス対策設備は
確実に始動することが要求される。上記の条件に加え
て、LOCAを想定した場合、破断口からの原子炉1次
冷却水あるいは蒸気の流出により原子炉格納容器内部は
高湿度となる。水素対策設備に内蔵されている触媒材料
表面は高湿度にさらされるとともに、蒸気の凝縮によっ
て表面が水で濡れることとなる。また、日本国内のBW
Rでは、LOCA後、原子炉格納容器内部に放出された
凝縮性のガスの蓄積による原子炉格納容器内の過度の圧
力上昇を防止するために、原子炉格納容器内部に水をス
プレイするため、スプレイによって発生する浮遊小液滴
(ミスト)の放散で触媒材料表面が濡れる可能性があ
る。
However, among the conditions inside the BWR containment vessel at the time of the accident, there are conditions in which both the hydrogen gas concentration and the oxygen gas concentration are low in the early stage after the accident. During the transition from the low hydrogen gas concentration and low oxygen gas concentration state to the flammable region, it is required that the catalytic hydrogen gas countermeasure equipment be reliably started. In addition to the above conditions, when LOCA is assumed, the inside of the containment vessel becomes high in humidity due to the outflow of the primary cooling water or steam from the rupture opening. The surface of the catalyst material contained in the hydrogen countermeasure equipment is exposed to high humidity, and the surface is wetted by water due to condensation of steam. In addition, BW in Japan
In R, after LOCA, water is sprayed inside the reactor containment vessel to prevent excessive pressure rise in the reactor containment vessel due to accumulation of condensable gas released inside the reactor containment vessel. There is a possibility that the surface of the catalyst material may be wet by the dispersion of floating small droplets (mist) generated by the spray.

【0012】一般に、触媒は水に濡れるとその表面を水
の膜が覆うこととなり、触媒反応が抑制されることか
ら、水素対策設備に内蔵されている触媒材料表面が水に
濡れた場合でも、水素ガスと酸素ガスの再結合反応にお
ける触媒反応が阻害される可能性が考えられる。特に、
水素ガス濃度,酸素ガス濃度がともに低い事故後初期の
段階では、触媒が濡れていることおよび水蒸気密度が高
いことと相まって、触媒反応の始動が妨げられる可能性
が考えられる。
In general, when a catalyst is wet with water, the surface of the catalyst is covered with a water film, and the catalytic reaction is suppressed. Therefore, even when the surface of a catalyst material built in a hydrogen countermeasure equipment is wet with water, It is possible that the catalytic reaction in the recombination reaction between the hydrogen gas and the oxygen gas may be inhibited. Especially,
In the early stage after the accident, in which both the hydrogen gas concentration and the oxygen gas concentration are low, the start of the catalytic reaction may be hindered due to the wetness of the catalyst and the high water vapor density.

【0013】BWRでのLOCA時には、FCSに対し
ては長期にわたって可燃性ガスの制御が要求されてい
る。そのため、一旦、水素ガスと酸素ガスを再結合させ
て濃度が減少し触媒による再結合反応が停止しても、再
び原子炉格納容器内の可燃性ガスの濃度が上昇した場合
にはFCSは確実に起動しなければならない。また、原
子炉格納容器内部では継続して、スプレイが作動してい
るため、これらの条件でも複数回にわたって確実に起動
する触媒を用いた水素対策設備が必要である。
At the time of LOCA in BWR, control of combustible gas is required for FCS for a long time. Therefore, even if the concentration decreases once hydrogen gas and oxygen gas are recombined and the recombination reaction by the catalyst stops, if the concentration of combustible gas in the reactor containment vessel rises again, the FCS will not fail. Have to start. In addition, since the spray is continuously operated inside the containment vessel, a hydrogen countermeasure equipment using a catalyst that is reliably started several times even under these conditions is required.

【0014】また、従来の触媒式の再結合器では、触媒
に水が掛からないように、水滴防止体およびその支持体
を設置する方法があるが、これらを設置した場合触媒装
置自体の全高が大きくなり、設置場所に制約がでるなど
の問題がある。また、水滴が付着しないよう水滴防止体
を触媒に近づけると触媒装置全体のガス流の抵抗が大き
くなり処理量の低下を引き起こす。
In a conventional catalytic recombiner, there is a method of installing a water droplet prevention body and its support so that water does not splash on the catalyst. However, when these are installed, the overall height of the catalyst device itself is reduced. There is a problem that it becomes large and the installation place is restricted. In addition, if the water droplet preventive body is brought close to the catalyst so that water droplets do not adhere, the resistance of the gas flow of the entire catalyst device increases, causing a reduction in the throughput.

【0015】本発明の目的は、触媒を用いた可燃性ガス
処理設備において、事故時に原子炉格納容器内部に放出
される水の付着により触媒反応が阻害されることを防止
し、確実に触媒反応を始動させ、事故後の格納容器内雰
囲気ガスに含まれる水素ガス及び酸素ガスを再結合させ
ることにより可燃性領域にいたらしめないことが可能な
可燃性ガス処理設備を備えた原子炉格納容器を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to prevent a catalytic reaction from being hindered by adhesion of water discharged into a reactor containment vessel at the time of an accident in a flammable gas treatment facility using a catalyst, thereby ensuring a catalytic reaction. The reactor containment vessel equipped with a flammable gas treatment facility capable of preventing the flammable area from being re-combined with hydrogen gas and oxygen gas contained in the atmosphere gas in the containment vessel after the accident To provide.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の課題は以下の装置
を提供することにより解決できる。
The above objects can be attained by providing the following apparatus.

【0017】水素ガスと酸素ガスの再結合を促進させる
触媒を用いた可燃性ガス処理設備によって、設計基準事
故時に冷却水の放射線分解により原子炉格納容器内に発
生した水素ガスおよび酸素ガスによる原子炉格納容器内
の圧力の上昇や、原子炉格納容器内で水素ガスの異常燃
焼等が起こるのを阻止し、原子炉格納容器内の水素ガス
濃度を低減させ、原子炉格納容器ベントを行うことなし
に事故を収束させることができる。
A combustible gas treatment facility using a catalyst that promotes the recombination of hydrogen gas and oxygen gas enables the generation of atomic gas by hydrogen gas and oxygen gas generated in a reactor containment vessel by radiolysis of cooling water during a design standard accident. Prevent the pressure inside the reactor containment vessel from rising and the abnormal combustion of hydrogen gas inside the reactor containment vessel, reduce the hydrogen gas concentration inside the reactor containment vessel, and vent the reactor containment vessel. The accident can be converged without any.

【0018】請求項1に示したように、触媒の一部また
は全部を昇温させる発熱体によって、格納容器スプレイ
等によって付着した水滴を除去し、触媒反応を安定して
始動させることができる。
As described in the first aspect, the heating element for raising the temperature of a part or the whole of the catalyst removes water droplets adhered by the containment container spray or the like, and can stably start the catalytic reaction.

【0019】請求項2に示したように、電気による発熱
器を発熱体とした場合、発熱体を作動させる電源として
水素ガスを吸着する電極と酸素ガスを吸着する電極を備
え水素と酸素の再結合エネルギーを電気エネルギーに変
換する燃料電池を接続することにより、外部の電源等に
依存しない独立性のある装置を提供できる。
In the case where the electric heater is a heating element, an electrode for adsorbing hydrogen gas and an electrode for adsorbing oxygen gas are provided as power sources for operating the heating element. By connecting a fuel cell that converts binding energy into electric energy, an independent device that does not depend on an external power source or the like can be provided.

【0020】燃料電池には電解質の種類により種々ある
が、現在、実機に適用可能なものとして、固体高分子電
解質型,燐酸電解質型,固体酸化物電解質型とがある。
There are various types of fuel cells depending on the type of electrolyte. At present, there are a solid polymer electrolyte type, a phosphoric acid electrolyte type, and a solid oxide electrolyte type that can be applied to actual equipment.

【0021】固体高分子電解質型は、イオン交換膜を用
いるもので、水素イオンが電荷担体であり、動作温度は
70℃程度である。燃料電池は燃料極(負極)と空気極
(正極)の2つの電極を持つ。燃料極に水素が入ると、
水素イオンが生成して電子が放出される。この水素イオ
ンが電解質中を移動して、空気極側に至る。空気極で
は、水素イオンと酸素と、外部導線を通ってきた電子と
で水が生成する。このように燃料電池では、水素と酸素
を再結合させるだけでなく、電気が発生する。単電池で
は、電圧約0.7V、電流密度0.6A/cm2 である。発
生電圧は低いので、電極を接近させることができ、積層
構造が可能である。電解質の高分子膜の種類により、電
池性能が変化している。
The solid polymer electrolyte type uses an ion exchange membrane, in which hydrogen ions are charge carriers, and the operating temperature is about 70 ° C. A fuel cell has two electrodes, a fuel electrode (negative electrode) and an air electrode (positive electrode). When hydrogen enters the fuel electrode,
Hydrogen ions are generated and electrons are emitted. The hydrogen ions move in the electrolyte and reach the air electrode side. At the air electrode, water is generated by hydrogen ions, oxygen, and electrons that have passed through the external conductor. As described above, the fuel cell not only recombines hydrogen and oxygen but also generates electricity. For a single cell, the voltage is about 0.7 V and the current density is 0.6 A / cm 2 . Since the generated voltage is low, the electrodes can be brought close to each other, and a laminated structure can be obtained. Battery performance changes depending on the type of electrolyte polymer membrane.

【0022】固体酸化物電解質型にも、水素イオン導電
性のものがある。これは、固体電解質中で水素を水素イ
オンにして、電荷を運ぶものである。ジルコニア電解質
だと1000℃付近の高温でないと作用しないが、50
℃以下の温度で使用できる電解質もある。
The solid oxide electrolyte type also has a hydrogen ion conductive type. In this method, hydrogen is converted to hydrogen ions in a solid electrolyte to carry charges. A zirconia electrolyte will not work unless it is at a high temperature of around 1000 ° C.
Some electrolytes can be used at temperatures below ℃.

【0023】また、燃料電池は格納容器内部に水素ガス
および酸素ガスが発生したときに自動で機能するため、
受動的で信頼性の高い装置を提供することができる。
Also, the fuel cell automatically functions when hydrogen gas and oxygen gas are generated inside the containment vessel.
A passive and highly reliable device can be provided.

【0024】請求項3では、燃料電池を放射線を減衰さ
せる材質で囲うことにより、待機時あるいは事故時に格
納容器内の放射線によって電池が劣化することを防止
し、信頼性の高い装置を提供することができる。
According to a third aspect of the present invention, the fuel cell is surrounded by a radiation-attenuating material to prevent the battery from deteriorating due to the radiation in the containment during standby or accident, and to provide a highly reliable device. Can be.

【0025】請求項4では、燃料電池の内部に水滴が進
入しないよう水滴進入防止体で囲うことにより、事故時
に格納容器スプレイ水が電池内に進入しショート等の故
障することを防止し、信頼性の高い装置を提供すること
ができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the containment container spray water is prevented from entering the battery in the event of an accident to cause a failure such as a short circuit by surrounding the fuel cell with a water droplet entry preventing member so as to prevent the water droplet from entering the inside of the fuel cell. It is possible to provide a highly reliable device.

【0026】請求項5に示したように、触媒を昇温させ
る発熱体として水を吸収すると発熱する材料を配置する
ことにより、格納容器スプレイ等によって水滴が付着し
た場合には発熱体が発熱し、近傍の触媒が加熱されるこ
とにより、水滴を除去し触媒反応を安定して始動させる
ことができる。また、発熱体はスプレイ水等が掛かった
場合に自然に作動し、外部の電源等に依存しないため、
独立性のある受動的で信頼性の高い装置を提供できる。
According to a fifth aspect of the present invention, a material that generates heat when absorbing water is disposed as a heating element for raising the temperature of the catalyst, so that when a water droplet adheres due to a containment spray or the like, the heating element generates heat. By heating the nearby catalyst, water droplets can be removed and the catalytic reaction can be started stably. In addition, the heating element operates naturally when spray water or the like is splashed, and does not depend on an external power supply, etc.
An independent passive and reliable device can be provided.

【0027】水を吸収すると発熱する材料としては、例
えば、石灰系加温剤などが一般に広く知られている。
As a material that generates heat when absorbing water, for example, a lime-based warming agent is generally widely known.

【0028】請求項6に示したように、触媒を昇温させ
る発熱体として水素を吸収すると発熱する材料を配置す
ることにより、格納容器の内部に水素ガスが発生した場
合には発熱体が発熱し、近傍の触媒が加熱されることに
より、水滴を除去し触媒反応を安定して始動させること
ができる。また、発熱体は格納容器の内部に水素ガスが
発生した場合に自然に作動し、外部の電源等に依存しな
いため、独立性のある受動的で信頼性の高い装置を提供
できる。
According to a sixth aspect of the present invention, when a material that generates heat when absorbing hydrogen is disposed as a heating element for raising the temperature of the catalyst, the heating element generates heat when hydrogen gas is generated inside the containment vessel. However, by heating the nearby catalyst, water droplets can be removed and the catalytic reaction can be started stably. In addition, the heating element operates naturally when hydrogen gas is generated inside the storage container and does not depend on an external power supply or the like, so that an independent passive and highly reliable device can be provided.

【0029】水素を吸収すると発熱する材料としては、
ランタン−ニッケル,チタン−鉄,マグネシウム−ニッ
ケル,鉄−ニッケル−チタンなどの水素吸蔵合金が、水
素ガスを吸収する際に発熱するものとして一般に広く知
られている。
Materials that generate heat when absorbing hydrogen include:
Hydrogen storage alloys such as lanthanum-nickel, titanium-iron, magnesium-nickel, and iron-nickel-titanium are generally widely known as generating heat when absorbing hydrogen gas.

【0030】請求項7に示したように、可燃性ガス処理
設備の触媒を格納する容器の内部に、上部及び下部に開
口部を有し内部を気体が通過でき、かつ、上方及び下方
から水が内部に進入しずらい構造とした筒状の内側格納
手段を配置して触媒を格納する手段を二重構造とし、二
重構造の内側の容器の内部に、水素を吸収すると発熱す
る発熱体又は水素ガスと酸素ガスの再結合反応を促進さ
せ再結合反応により発熱する触媒又は発熱体と触媒の両
方を配置することによって、二重構造内側内部で発生し
た反応熱により格納手段外部近傍の触媒に付着した格納
容器スプレイ等による水滴を除去することによって触媒
全体の反応を安定して始動させることができる。
According to a seventh aspect of the present invention, the container for storing the catalyst of the flammable gas treatment equipment has openings at the upper and lower parts to allow gas to pass therethrough, and water from above and below. Heating element that generates heat when hydrogen is absorbed inside the container inside the double-structured container, in which a cylindrical inner storage means with a structure that makes it difficult for the inside to enter is arranged to store the catalyst. Alternatively, by arranging a catalyst that generates heat by the recombination reaction by promoting the recombination reaction of hydrogen gas and oxygen gas, or by disposing both the heating element and the catalyst, the reaction heat generated inside the inside of the double structure and the catalyst near the outside of the storage means The reaction of the entire catalyst can be started stably by removing water droplets caused by the containment spray or the like attached to the catalyst.

【0031】また、二重構造内側容器は、水が進入しず
らい構造とすることにより、水素を吸収すると発熱する
発熱体を内部に配置する場合、水素吸収による発熱を効
率よくでき、また、再結合反応により発熱する触媒を内
部に配置する場合、触媒による再結合反応を確実に始動
させることにより信頼性の高い装置を提供できる。
The double-structure inner container has a structure in which water hardly enters, so that when a heating element that generates heat when absorbing hydrogen is disposed inside, the heat generation due to hydrogen absorption can be efficiently performed. When a catalyst that generates heat by the recombination reaction is disposed inside, a highly reliable apparatus can be provided by reliably starting the recombination reaction by the catalyst.

【0032】加えて、触媒容器を二重構造とすることに
より、一部の触媒部分についてのみ水滴付着防止構造に
よってガスの流れを妨げるだけで全体のガスの流れが妨
げられることはなく水滴防止構造とすることによる装置
全体の効率の低下を少なくすることが可能となる。ま
た、触媒上部に水滴防止体およびその支持体を設置する
必要がないため、装置の全高を短くでき、設置場所等の
制約を受けない装置を提供することができる。
In addition, since the catalyst container has a double structure, only a part of the catalyst part is prevented from flowing by the water droplet adhesion preventing structure, but the entire gas flow is not hindered. Thus, it is possible to reduce a decrease in efficiency of the entire apparatus. Further, since there is no need to install a water droplet prevention body and its support above the catalyst, it is possible to shorten the overall height of the apparatus and provide an apparatus which is not restricted by an installation place or the like.

【0033】請求項8に示したように、二重構造とした
触媒格納手段の内側格納手段の外部を触媒に接触させ、
内側格納手段の内部で発生した熱を外部に設置されてい
る触媒に伝達させやすくしたことによって、触媒格納手
段内部に配置した触媒に付着した水滴を熱により効率よ
く除去し、安定して始動する装置を提供することができ
る。
As described in claim 8, the outside of the inner storage means of the catalyst storage means having a double structure is brought into contact with the catalyst,
By facilitating the transfer of the heat generated inside the inner storage means to the catalyst installed outside, the water droplets attached to the catalyst disposed inside the catalyst storage means are efficiently removed by the heat and the engine is started stably. An apparatus can be provided.

【0034】請求項9に示したように、二重構造とした
触媒格納手段の内側格納手段を熱伝達のよい材質とする
ことにより、内側格納手段の内部で発生した熱を外部に
設置されている触媒に伝達させやすくしたことによっ
て、触媒格納手段外部に配置された触媒に付着した水滴
を熱により効率よく除去し、安定して始動する装置を提
供することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, the inner storage means of the catalyst storage means having a double structure is made of a material having good heat transfer, so that the heat generated inside the inner storage means is installed outside. By making it easier to transmit the catalyst to the existing catalyst, it is possible to provide a device that efficiently removes water droplets attached to the catalyst disposed outside the catalyst storage means by heat and starts the catalyst stably.

【0035】請求項10に示したように、二重構造とし
た触媒格納手段の内側格納手段の内部を気体が通過しや
すいよう例えば内側格納手段の下部開口面積を大きくす
るなどの構造とすることにより、内側格納手段の内部に
配置する、水素を吸収して発熱する発熱体あるいは水素
ガスと酸素ガスの再結合反応を促す触媒を確実に始動さ
せることが可能となり、発生した反応熱によって触媒格
納手段内部の触媒に付着した格納容器スプレイ等による
水滴を熱により除去することによって触媒全体の反応を
も安定して始動させることができ、信頼性の高い装置を
提供できる。
According to a tenth aspect of the present invention, a structure is adopted in which, for example, the lower opening area of the inner storage means is increased so that gas can easily pass through the inside of the inner storage means of the catalyst storage means having a double structure. This makes it possible to reliably start a heating element that absorbs hydrogen and generates heat or a catalyst that promotes a recombination reaction between hydrogen gas and oxygen gas, which is arranged inside the inner storage means, and the generated catalyst heat is used to store the catalyst. By removing the water droplets attached to the catalyst inside the means due to the containment spray or the like by heat, the reaction of the entire catalyst can be started stably, and a highly reliable device can be provided.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】本発明の具体的実施例を図1,図
2,図3,図4,図5及び図6を用いて以下に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A specific embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, and 6. FIG.

【0037】図1は圧力抑制プールを持つ原子炉格納容
器の内部に水素ガスと酸素ガスの再結合を促進させる触
媒を用いた可燃性ガス処理設備と、触媒を昇温させる発
熱体および発熱体を作動させる電源として水素ガスを吸
着する電極と酸素ガスを吸着する電極を備え水素と酸素
の再結合エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電
池を設置した実施例の一例を示す。
FIG. 1 shows a combustible gas treatment facility using a catalyst for promoting the recombination of hydrogen gas and oxygen gas inside a reactor containment vessel having a pressure suppression pool, a heating element for heating the catalyst, and a heating element. An example of an embodiment in which an electrode for adsorbing hydrogen gas and an electrode for adsorbing oxygen gas are provided as a power supply for operating the fuel cell, and a fuel cell that converts the recombination energy of hydrogen and oxygen into electric energy is provided.

【0038】LOCA時などには、原子炉圧力容器5内
部から原子炉冷却材が破断口6を介して原子炉格納容器
1内部に流出する。このとき原子炉冷却材とともに原子
炉圧力容器5内部で水が放射線により分解することによ
り発生した水素ガスおよび酸素ガスも原子炉格納容器1
内部のドライウェル(以下、D/W)2およびサプレッ
ションチャンバー(以下、S/C)3に放出される。水
素ガスおよび酸素ガスがD/W2およびS/C3内部に
蓄積し、内部の圧力が上昇したり、水素ガスと酸素ガス
が急激に燃焼することを防止するために、可燃性ガス処
理設備9内部に取り付けられた水素ガスと酸素ガスの再
結合を促進される触媒10によって水素ガスおよび酸素
ガスを再結合させる。
At the time of LOCA or the like, the reactor coolant flows out of the reactor pressure vessel 5 through the break port 6 into the reactor containment vessel 1. At this time, hydrogen gas and oxygen gas generated by the decomposition of water by radiation inside the reactor pressure vessel 5 together with the reactor coolant are also contained in the reactor containment vessel 1.
It is released into an internal drywell (hereinafter, D / W) 2 and a suppression chamber (hereinafter, S / C) 3. Hydrogen gas and oxygen gas accumulate inside the D / W2 and S / C3, and the inside of the flammable gas processing equipment 9 is used to prevent the internal pressure from rising and the hydrogen gas and oxygen gas from burning rapidly. The hydrogen gas and the oxygen gas are recombined by the catalyst 10 attached to the catalyst 10 and which promotes the recombination of the hydrogen gas and the oxygen gas.

【0039】LOCA時には原子炉格納容器1内部を減
圧させたり冷却させるために格納容器スプレイ7が作動
しておりスプレイ水8が散布されている。そのため、可
燃性ガス処理設備9内部の触媒10は水に濡れるため、
触媒反応が始動することが妨げられる。これを防止する
ため触媒10内部あるいは近傍に発熱体11を配置し、
発熱体が発熱することで触媒10に付着した水滴を除去
し、再結合反応が安定して始動できるようにする。
At the time of LOCA, the containment vessel spray 7 is operated to reduce or cool the inside of the containment vessel 1 and spray water 8 is sprayed. Therefore, the catalyst 10 inside the flammable gas treatment equipment 9 gets wet with water,
The catalytic reaction is prevented from starting. In order to prevent this, a heating element 11 is arranged inside or near the catalyst 10,
When the heating element generates heat, water droplets attached to the catalyst 10 are removed, so that the recombination reaction can be started stably.

【0040】発熱体11は電線14に接続し、電線14
は水素ガスを吸着する電極と酸素ガスを吸着する電極を
備え水素と酸素の再結合エネルギーを電気エネルギーに
変換する燃料電池15に接続する。これにより格納容器
1内部に水素ガスおよび酸素ガスが発生した場合、自然
に燃料電池15が発電を開始し、燃料電池15で発生し
た電気は電線14を介して発熱体11に送られる。これ
により原子炉格納容器1内部に水素ガスおよび酸素ガス
が発生した場合、外部からの信号および電源等を必要と
せず可燃性ガス処理設備9内部の触媒10の加熱を開始
できる装置となる。
The heating element 11 is connected to the electric wire 14,
Is connected to a fuel cell 15 which has an electrode for adsorbing hydrogen gas and an electrode for adsorbing oxygen gas, and which converts the recombination energy of hydrogen and oxygen into electric energy. As a result, when hydrogen gas and oxygen gas are generated inside the storage container 1, the fuel cell 15 naturally starts generating power, and the electricity generated in the fuel cell 15 is sent to the heating element 11 via the electric wire 14. Thus, when hydrogen gas and oxygen gas are generated inside the reactor containment vessel 1, the device can start heating the catalyst 10 inside the combustible gas treatment equipment 9 without requiring an external signal and power supply.

【0041】燃料電池15の廻りには放射線を通さない
材質を用いたケーシング16で覆い、通常運転時あるい
は事故時の放射線により燃料電池15が劣化するのを防
止する。また、ケーシング16によりスプレイ水8が燃
料電池15内に進入しない構造とし、かつ、格納容器1
内の雰囲気ガスが燃料電池15内部の電極に接触しやす
いような構造とする。
The area around the fuel cell 15 is covered with a casing 16 made of a material that does not transmit radiation to prevent the fuel cell 15 from being deteriorated by radiation during normal operation or accident. In addition, the casing 16 has a structure in which the spray water 8 does not enter the fuel cell 15 and the storage container 1
The structure is such that the ambient gas inside the fuel cell 15 easily contacts the electrodes inside the fuel cell 15.

【0042】発熱体11と燃料電池15とを接続する電
線14にスイッチ13を接続し、可燃性ガス処理設備9
内部の触媒10に取り付けられた温度計12を接続す
る。触媒10の温度が水素ガスと酸素ガスとの再結合反
応により上昇した場合、温度計12で検知し、信号をス
イッチ13に送ることによって燃料電池15からの電気
を遮断することができる構成とする。
The switch 13 is connected to the electric wire 14 connecting the heating element 11 and the fuel cell 15, and the flammable gas processing equipment 9 is connected.
A thermometer 12 attached to the internal catalyst 10 is connected. When the temperature of the catalyst 10 rises due to the recombination reaction between hydrogen gas and oxygen gas, the temperature is detected by the thermometer 12 and a signal is sent to the switch 13 so that electricity from the fuel cell 15 can be cut off. .

【0043】燃料電池15として用いられるものとして
は、電解質の種類により種々あるが、現在、実機に適用
可能なものとして、固体高分子電解質型,燐酸電解質
型,固体酸化物電解質型とがある。
There are various types of fuel cells that can be used as the fuel cell 15 depending on the type of electrolyte. At present, there are a solid polymer electrolyte type, a phosphoric acid electrolyte type, and a solid oxide electrolyte type that can be applied to actual equipment.

【0044】その内、固体高分子電解質型は、イオン交
換膜を用いるもので、水素イオンが電荷担体であり、動
作温度は70℃程度である。燃料電池は燃料極(負極)
と空気極(正極)の2つの電極を持つ。燃料極に水素が
入ると、水素イオンが生成して電子が放出される。この
水素イオンが電解質中を移動して、空気極側に至る。空
気極では、水素イオンと酸素と、外部導線を通ってきた
電子とで水が生成する。このように燃料電池では、水素
と酸素を再結合させるだけでなく、電気が発生する。単
電池では、電圧約0.7V,電流密度0.6A/cm2 であ
る。発生電圧は低いので、電極を接近させることがで
き、積層構造が可能である。電解質の高分子膜の種類に
より、電池性能が変化している。
Among them, the solid polymer electrolyte type uses an ion exchange membrane, hydrogen ions are charge carriers, and the operating temperature is about 70 ° C. Fuel cell is fuel electrode (negative electrode)
And an air electrode (positive electrode). When hydrogen enters the fuel electrode, hydrogen ions are generated and electrons are emitted. The hydrogen ions move in the electrolyte and reach the air electrode side. At the air electrode, water is generated by hydrogen ions, oxygen, and electrons that have passed through the external conductor. As described above, the fuel cell not only recombines hydrogen and oxygen but also generates electricity. For a single cell, the voltage is about 0.7 V and the current density is 0.6 A / cm 2 . Since the generated voltage is low, the electrodes can be brought close to each other, and a laminated structure can be obtained. Battery performance changes depending on the type of electrolyte polymer membrane.

【0045】また、固体酸化物電解質型にも、水素イオ
ン導電性のものがある。これは、固体電解質中で水素を
水素イオンにして、電荷を運ぶものである。ジルコニア
電解質だと1000℃付近の高温でないと作用しない
が、50℃以下の温度で使用できる電解質もある。
There is also a solid oxide electrolyte type which has hydrogen ion conductivity. In this method, hydrogen is converted to hydrogen ions in a solid electrolyte to carry charges. A zirconia electrolyte does not work unless it is at a high temperature of around 1000 ° C., but some electrolytes can be used at a temperature of 50 ° C. or less.

【0046】また、燃料電池は原子炉格納容器内部に水
素ガスおよび酸素ガスが発生したときに自動で機能する
ため、受動的で信頼性が高い。
Further, since the fuel cell automatically functions when hydrogen gas and oxygen gas are generated inside the containment vessel, the fuel cell is passive and highly reliable.

【0047】図2は、一般に石灰系加温剤と称して広く
知られている水を吸収すると発熱する材質を平板型触媒
の近傍に配置した触媒カートリッジの一例を示す。平板
型の触媒17は複数枚ごとにまとめられ保持体21によ
ってカートリッジを構成する。触媒18は基盤20にコ
ーティングされている。カートリッジ内に取り付けられ
ている触媒17のうち1枚あるいは複数枚について、そ
の一部分に水を吸収すると発熱する発熱体19を塗布す
る。格納容器スプレイなどによる水滴が発熱体19に付
着するとその水を吸収し発熱する。熱は触媒18との接
触面および基盤20を介して触媒18に伝わるため、触
媒18表面に付着した水滴を乾燥し除去することができ
る。
FIG. 2 shows an example of a catalyst cartridge in which a material that generates heat when absorbing water, which is generally known as a lime-based heating agent, is arranged near a flat plate type catalyst. The plate-type catalysts 17 are grouped into a plurality of sheets, and the holder 21 constitutes a cartridge. Catalyst 18 is coated on substrate 20. With respect to one or more of the catalysts 17 installed in the cartridge, a heating element 19 that generates heat when absorbing water is applied to a part of the catalyst. When water droplets from the storage container spray or the like adhere to the heating element 19, they absorb the water and generate heat. Since heat is transmitted to the catalyst 18 through the contact surface with the catalyst 18 and the base 20, the water droplets attached to the surface of the catalyst 18 can be dried and removed.

【0048】平板型の触媒を用いた場合のほかに、触媒
がペレット型である場合には、触媒ペレットの中に水を
吸収すると発熱するペレット状の発熱体を混ぜるか、あ
るいは、ペレット状発熱体をまとめて、触媒近傍に配置
することにより、スプレイ等により濡れている触媒を加
熱し乾燥させることができる。
In addition to the case where a plate-type catalyst is used, when the catalyst is a pellet type, a pellet-like heating element which generates heat when absorbing water is mixed into the catalyst pellet, or the pellet-like heating element is used. By arranging the bodies in the vicinity of the catalyst, the catalyst wet by spraying or the like can be dried by heating.

【0049】図3は、水素を吸収すると発熱する材質を
平板型触媒の近傍に配置した触媒カートリッジの一例を
示す。平板型の触媒17は複数枚ごとにまとめられ保持
体21によってカートリッジを構成する。触媒18は基
盤20にコーティングされている。カートリッジ内に取
り付けられている触媒17のうち1枚あるいは複数枚に
ついて、その一部分に水素を吸収すると発熱する発熱体
22を塗布する。水の放射線分解などにより発生する水
素ガスが発熱体22に吸収されると発熱する。熱は触媒
18との接触面および基盤20を介して触媒18に伝わ
るため、触媒18表面に付着した水滴を乾燥し除去する
ことができる。水素を吸収すると発熱する材料として
は、ランタン−ニッケル,チタン−鉄,マグネシウム−
ニッケル,鉄−ニッケル−チタンなどの水素吸蔵合金
が、水素ガスを吸収する際に発熱するものとして一般に
広く知られ、それらのいずれかが水素を吸収すると発熱
する材料として用いられる。
FIG. 3 shows an example of a catalyst cartridge in which a material that generates heat when absorbing hydrogen is arranged near the flat plate type catalyst. The plate-type catalysts 17 are grouped into a plurality of sheets, and the holder 21 constitutes a cartridge. Catalyst 18 is coated on substrate 20. With respect to one or more of the catalysts 17 installed in the cartridge, a heating element 22 that generates heat when absorbing hydrogen is applied to a part of the catalyst 17. When hydrogen gas generated by the radiolysis of water or the like is absorbed by the heating element 22, heat is generated. Since heat is transmitted to the catalyst 18 through the contact surface with the catalyst 18 and the base 20, the water droplets attached to the surface of the catalyst 18 can be dried and removed. Materials that generate heat when absorbing hydrogen include lanthanum-nickel, titanium-iron, and magnesium-
Hydrogen storage alloys such as nickel and iron-nickel-titanium are generally widely known to generate heat when absorbing hydrogen gas, and are used as materials that generate heat when any of them absorbs hydrogen.

【0050】平板型の触媒を用いた場合のほかに、触媒
がペレット型である場合には、触媒ペレットの中に水素
を吸収すると発熱するペレット状の発熱体を混ぜるか、
あるいは、ペレット状発熱体をまとめて、触媒近傍に配
置することにより、スプレイ等により濡れている触媒を
加熱し乾燥させることができる。
In addition to the case where a plate-type catalyst is used, when the catalyst is in the form of a pellet, a pellet-like heating element which generates heat when absorbing hydrogen is mixed in the catalyst pellet, or
Alternatively, by arranging the pellet-shaped heating elements collectively and in the vicinity of the catalyst, the catalyst wetted by spraying or the like can be heated and dried.

【0051】図4は、上方からの水の進入を防止する構
造を持ったケーシングを、触媒による可燃性ガス処理設
備の内部に設置して二重構造とした一例を示す。格納容
器スプレイによって散布された水滴はケーシング25の
上部の開口部26からケーシング25内部に進入する
が、仕切り板を組み合わせることにより水滴は水抜穴2
7よりケーシング25外部に除去されるため、ケーシン
グ25内部の発熱体28に水滴が付着しない構造とす
る。水滴が発熱体28に付着しないため、ケーシング2
5外部に配置された触媒24よりは確実にかつ早期に発
熱体28は発熱する。発熱体28は、水素ガスと酸素ガ
スの再結合反応を促す触媒の場合と水素ガスを吸収する
ことにより発熱する発熱体である場合とがある。反応に
より発生した熱はケーシング25を介してケーシング2
5外部近傍の触媒24に伝達され、触媒24の温度が上
昇するために表面に付着した水滴は乾燥し除去されるた
め、ケーシング25外部の触媒24も確実に再結合反応
を開始することができる。図5は、図4のケーシング2
5とその近傍の縦断面図であり、上方からの水の進入を
防止する構造を持ったケーシングの内部の構造の一例を
示す。ケーシング29上部は互い違いに仕切板33を組
み合わせることにより格納容器スプレイ等による水滴が
直接発熱体28に到達しない構造とする。進入してきた
水滴は水抜穴27よりケーシング25の外部に除去され
る。また、発熱体28を通過したガスがケーシング25
上方へ抜け易いように仕切板33をケーシング25内側
端が上方に向かった勾配にて配置することで流路抵抗を
減少させることができる。ケーシング25下部のガス吸
込口32はファンネル形状とし開口面積を大きくし吸入
抵抗を少なくする形状とし、発熱体33を通過するガス
量を増加させ反応効率を改善させることができる。ケー
シング25内部の発熱体28は熱伝導板31に接触さ
せ、また、外部の触媒24も熱伝導板31に接触させる
ことにより、内部の発熱体28で発生した熱を熱伝導性
に優れた熱伝導板31を介して外部の触媒24に伝える
ことにより、外部の触媒24表面に付着している水滴を
乾燥させ除去することができる。
FIG. 4 shows an example in which a casing having a structure for preventing water from entering from above is installed inside a combustible gas treatment facility using a catalyst to form a double structure. Water droplets sprayed by the containment spray enter the casing 25 through the opening 26 at the upper part of the casing 25.
7, water droplets do not adhere to the heat generating body 28 inside the casing 25 because the heat generating body 28 is removed outside the casing 25. Since water droplets do not adhere to the heating element 28, the casing 2
The heating element 28 generates heat more surely and earlier than the catalyst 24 arranged outside. The heating element 28 may be a catalyst that promotes a recombination reaction between hydrogen gas and oxygen gas, or may be a heating element that generates heat by absorbing hydrogen gas. The heat generated by the reaction is transferred to the casing 2 via the casing 25.
5 Water droplets that are transmitted to the catalyst 24 near the outside and increase on the temperature of the catalyst 24 are dried and removed because the temperature of the catalyst 24 rises, so that the catalyst 24 outside the casing 25 can also reliably start a recombination reaction. . FIG. 5 shows the casing 2 of FIG.
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a casing 5 and its vicinity, showing an example of the internal structure of a casing having a structure for preventing water from entering from above. The upper part of the casing 29 has a structure in which the partition plate 33 is alternately combined so that water droplets due to the storage container spray or the like do not directly reach the heating element 28. The water droplets that have entered are removed from the casing 25 through the drain holes 27. The gas that has passed through the heating element 28 is
By arranging the partition plate 33 so that the inside end of the casing 25 is inclined upward so as to be easily removed upward, the flow path resistance can be reduced. The gas suction port 32 at the lower portion of the casing 25 is formed in a funnel shape to increase the opening area and reduce the suction resistance, thereby increasing the amount of gas passing through the heating element 33 and improving the reaction efficiency. The heat generating body 28 inside the casing 25 is brought into contact with the heat conductive plate 31 and the external catalyst 24 is also brought into contact with the heat conductive plate 31 so that the heat generated by the internal heat generating body 28 can be converted into heat having excellent heat conductivity. By transmitting the water to the external catalyst 24 via the conductive plate 31, the water droplets adhering to the surface of the external catalyst 24 can be dried and removed.

【0052】図6は、水を吸収すると発熱する発熱体を
触媒による可燃性ガス処理設備の内部に設置して二重構
造とした一例を示す。格納容器スプレイによって散布さ
れた水滴は水流入口37より発熱体36が内部に保持さ
れるケーシング38の内部に流入する。水流入口37は
水が流入しやすいようにファンネル形状とし開口面積を
大きくする。ケーシング38の内部に水が流入すること
で、ケーシング38内部に保持される発熱体36と水が
反応する。反応により発生した熱はケーシング38を介
してケーシング38外部近傍の触媒24に伝達され、触
媒24の温度が上昇するために表面に付着した水滴は乾
燥し除去させるため、ケーシング38外部の触媒24も
確実に再結合反応を開始することができる。
FIG. 6 shows an example in which a heating element that generates heat when absorbing water is installed inside a flammable gas processing facility using a catalyst to form a double structure. The water droplets sprayed by the containment container spray flow into a casing 38 in which a heating element 36 is held inside through a water inlet 37. The water inlet 37 has a funnel shape so that water can easily flow in, and has a large opening area. When the water flows into the casing 38, the water reacts with the heating element 36 held inside the casing 38. The heat generated by the reaction is transmitted to the catalyst 24 near the outside of the casing 38 via the casing 38, and the temperature of the catalyst 24 rises, so that water droplets attached to the surface are dried and removed. The recombination reaction can be reliably started.

【0053】[0053]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、設計基
準事故時に原子炉冷却水の放射線による分解によって発
生する水素ガスおよび酸素ガスを原子炉格納容器ベント
を行うことなく長期にわたり効果的に除去することが可
能となる。水素ガスおよび酸素ガスを処理するために可
動部のない触媒を利用するため信頼性が高く、触媒は金
属材料であり経年劣化が少なく保守,点検が容易な構造
とすることができる。また、発熱体を用いることで水滴
の付着を防止し触媒の始動を確実なものとでき設備の信
頼性を向上できる。加えて、事故時の原子炉格納容器内
部の雰囲気状態によって作動する発熱体を用いることに
より受動的で独立性のある設備を提供できる。
According to the first aspect of the present invention, hydrogen gas and oxygen gas generated by decomposition of reactor cooling water by radiation during a design standard accident can be effectively used for a long time without venting the reactor containment vessel. Can be removed. Since a catalyst having no moving parts is used for treating hydrogen gas and oxygen gas, the reliability is high, and the catalyst is a metal material, and the structure can be easily maintained and inspected with little deterioration over time. In addition, the use of the heating element prevents the attachment of water droplets, ensures the start of the catalyst, and improves the reliability of the equipment. In addition, passive and independent equipment can be provided by using a heating element that operates according to the atmosphere inside the containment vessel at the time of the accident.

【0054】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
の発明による効果に加えて、水素処理装置本体を格納容
器内に配置し、作動に外部の電源あるいは信号等が必要
ないものとすることから格納容器に貫通部を設ける必要
がなく格納容器の信頼性を高めることができる。また、
電源あるいは信号等が必要ないことから配置の制約が少
なく、本設備を設置する際の他の機器配置に対する影響
が少ない。
According to the invention described in claim 2, according to claim 1
In addition to the effects of the invention, the hydrogen treatment device main body is disposed in the containment vessel, and no external power supply or signal is required for operation. Can be enhanced. Also,
Since there is no need for a power supply or a signal, there is little restriction on the arrangement, and there is little effect on the arrangement of other equipment when installing this facility.

【0055】請求項3に記載の発明によれば、請求項2
の発明の効果に加えて、燃料電池を放射線を減衰させる
材料で覆うことにより燃料電池の信頼性を向上させ、可
燃性ガス処理設備が確実に起動することを可能とする。
According to the invention of claim 3, according to claim 2,
In addition to the effects of the invention, the reliability of the fuel cell is improved by covering the fuel cell with a material that attenuates radiation, and the flammable gas processing equipment can be reliably started.

【0056】請求項4に記載の発明によれば、請求項3
の発明の効果に加えて、燃料電池に格納容器スプレイ水
などが流入しないような構造とすることで燃料電池の信
頼性を向上させ、可燃性ガス処理設備が確実に起動する
ことを可能とする。
According to the invention described in claim 4, according to claim 3,
In addition to the effects of the invention, the structure of the fuel cell prevents the containment vessel spray water from flowing into the fuel cell, thereby improving the reliability of the fuel cell and enabling the flammable gas processing equipment to start reliably. .

【0057】請求項5に記載の発明によれば、請求項1
の発明による効果に加えて、水を吸収すると発熱する材
料を利用することで、触媒表面を乾燥させる手段を簡素
化でき、起動信号等を必要としないため受動的な装置を
提供することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the first aspect is provided.
In addition to the effects of the invention, the use of a material that generates heat when absorbing water can simplify the means for drying the catalyst surface, and can provide a passive device because no activation signal or the like is required. .

【0058】請求項6に記載の発明によれば、請求項1
の発明による効果に加えて、水素を吸収すると発熱する
材料を利用することで、触媒表面を乾燥させる手段を簡
素化でき、起動信号等を必要としないため受動的な装置
を提供することができる。
According to the invention of claim 6, according to claim 1,
In addition to the effects of the invention, the use of a material that generates heat when absorbing hydrogen makes it possible to simplify the means for drying the catalyst surface and to provide a passive device because it does not require a start signal or the like. .

【0059】請求項7に記載の発明によれば、請求項5
又は請求項6の発明による効果に加えて、可燃性ガス処
理設備の内部に、上部及び下部に開口部を有し内部を気
体が通過でき、かつ、上方及び下方から水が内部に進入
しずらい構造とした筒状の内側格納手段を配置し可燃性
ガス処理設備を二重構造とし、内側格納手段の内部に水
素を吸収すると発熱する発熱体又は触媒の一部又はその
両方を配置し、内側格納手段の内部に水が進入しづらい
構成とすることによって、従来水滴の付着を防止するた
めに触媒全体に設置する水滴防止板が必要でなくなり、
可燃性ガス処理設備の全高を小さくすることができ、ま
た、配置上の制約が少なく、本設備を設置する際の他の
機器配置に対する影響が少ない装置を提供できる。加え
て、水滴付着防止装置を講じる部分を限定することによ
り装置全体を覆う水滴防止板を設置するよりも全体の流
れの抵抗を低くすることが可能となり、触媒の効率を高
めることが可能となる。
According to the invention of claim 7, according to claim 5,
Or, in addition to the effect of the invention of claim 6, inside the flammable gas treatment equipment, there are openings at the upper and lower parts, gas can pass through the inside, and water does not enter the inside from above and below. A flammable gas treatment facility is arranged in a double structure by disposing a cylindrical inner storage means having a leper structure, and a heating element and / or a part of a catalyst that generates heat when absorbing hydrogen is disposed inside the inner storage means, By adopting a structure in which water hardly enters the inside of the inner storage means, a water drop prevention plate which is conventionally installed on the entire catalyst to prevent the adhesion of water drops becomes unnecessary,
An apparatus can be provided in which the total height of the flammable gas processing equipment can be reduced, the arrangement is less restricted, and the installation of the equipment has less influence on other equipment arrangements. In addition, by limiting the portion where the water droplet adhesion preventing device is used, it is possible to lower the resistance of the entire flow as compared with installing a water droplet preventing plate covering the entire device, and it is possible to increase the efficiency of the catalyst. .

【0060】請求項8に記載の発明によれば、請求項7
に記載の発明の効果に加えて、内側発熱体格納手段を触
媒に接触させ、内部の発熱体で発生した熱を外部に設置
されている触媒に伝達させやすくすることにより外部触
媒の再結合反応の開始を促し早期に触媒全体を起動する
ことができる。
According to the invention of claim 8, according to claim 7,
In addition to the effect of the invention described in the above, the inner heating element storage means is brought into contact with the catalyst, and the heat generated by the inner heating element is easily transmitted to the catalyst installed outside, whereby the recombination reaction of the external catalyst is performed. And the entire catalyst can be started at an early stage.

【0061】請求項9に記載の発明によれば、請求項8
に記載の発明の効果に加えて、内部発熱体格納手段を熱
伝達のよい材料を用いることにより、内部の発熱体で発
生した熱を外部に設置されている触媒に伝達させやすく
することができ、外部触媒の再結合反応の開始を促し早
期に触媒全体を起動することができる。
According to the ninth aspect of the present invention, an eighth aspect of the present invention is provided.
In addition to the effects of the invention described in the above, by using a material having good heat transfer for the internal heating element storage means, it is possible to easily transfer the heat generated by the internal heating element to the catalyst installed outside. In addition, the start of the recombination reaction of the external catalyst is promoted, and the entire catalyst can be started at an early stage.

【0062】請求項10に記載の発明によれば、請求項
9に記載の発明の効果に加えて、内側発熱体格納手段へ
格納容器内部の雰囲気ガスが通過しやすいよう開口面積
を大きくするなどの構造としたことにより、内側発熱体
格納手段の内部の発熱体の反応の開始を確実にし、信頼
性の高い装置を提供できる。
According to the tenth aspect, in addition to the effect of the ninth aspect, the opening area is increased so that the atmosphere gas inside the storage container easily passes through the inner heating element storage means. With this structure, it is possible to reliably start the reaction of the heating element inside the inner heating element storage means, and to provide a highly reliable device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の水素ガス処理設備を備えた原子炉格納
容器の一実施例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a reactor containment vessel equipped with a hydrogen gas processing facility of the present invention.

【図2】本発明の発熱体を用いた触媒の構造を一部切り
欠いて表した斜視図である。
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a structure of a catalyst using a heating element of the present invention.

【図3】本発明の他の発熱体を用いた触媒の構造を一部
切り欠いて表した斜視図である。
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of a structure of a catalyst using another heating element of the present invention.

【図4】本発明の水滴付着防止体を用いた触媒の構造を
一部切り欠いて表した斜視図である。
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a structure of a catalyst using the water droplet adhesion preventing body of the present invention.

【図5】本発明の水滴付着防止体を用いた触媒の構造の
一部の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a part of the structure of a catalyst using the water droplet adhesion preventing body of the present invention.

【図6】本発明のさらに他の発熱体を用いた触媒の構造
を一部切り欠いて表した斜視図である。
FIG. 6 is a partially cutaway perspective view of a structure of a catalyst using still another heating element according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…原子炉格納容器、2…ドライウェル、3…サプレッ
ションチャンバー、4…サプレッションチャンバー水、
5…原子炉圧力容器、6…破断口、7…格納容器スプレ
イ、8…スプレイ水、9…可燃性ガス処理設備、10,
17,18,24…触媒、11,19,22,28,3
6…発熱体、12…温度計、13…スイッチ、14…電
線、15…燃料電池、16,23,25,38…ケーシ
ング、20…基盤、21…保持体、26…開口部、27
…水抜穴、31…熱伝導板、32…ガス吸込口、35,
39…水滴、37…水流入口。
1 ... Containment vessel, 2 ... Dry well, 3 ... Suppression chamber, 4 ... Suppression chamber water,
5: reactor pressure vessel, 6: break port, 7: containment spray, 8: spray water, 9: combustible gas treatment equipment, 10,
17, 18, 24 ... catalyst, 11, 19, 22, 28, 3
6 ... heating element, 12 ... thermometer, 13 ... switch, 14 ... electric wire, 15 ... fuel cell, 16, 23, 25, 38 ... casing, 20 ... base, 21 ... holder, 26 ... opening, 27
... water drain hole, 31 ... heat conductive plate, 32 ... gas suction port, 35,
39: water drop, 37: water inlet.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上妻 宣昭 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor Noriaki Kamizuma 3-2-1 Sachicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Engineering Co., Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】原子炉圧力容器を内包する原子炉格納容器
において、水素ガスと酸素ガスの再結合を促進させる触
媒を用いた可燃性ガス処理設備で、事故時における前記
原子炉格納容器の内部の雰囲気状態によって発熱する発
熱体を、前記触媒に接触させるかまたは前記触媒に近接
して配置し、前記触媒の一部または全部を昇温させるこ
とを特徴とする可燃性ガス処理設備を備えた原子炉格納
容器。
1. A reactor containment vessel containing a reactor pressure vessel, comprising: a combustible gas treatment facility using a catalyst for promoting the recombination of hydrogen gas and oxygen gas; A flammable gas treatment facility, characterized in that a heating element that generates heat according to the atmospheric state is brought into contact with or close to the catalyst, and a part or all of the catalyst is heated. Reactor containment vessel.
【請求項2】請求項1において、前記発熱体は電気によ
り発熱する発熱器とし、前記発熱器を作動させる電源と
して水素ガスを吸着する電極と酸素ガスを吸着する電極
を備え水素と酸素の再結合エネルギーを電気エネルギー
に変換する燃料電池を接続したことを特徴とする可燃性
ガス処理設備を備えた原子炉格納容器。
2. An apparatus according to claim 1, wherein said heating element is a heating element which generates heat by electricity, and comprises an electrode for adsorbing hydrogen gas and an electrode for adsorbing oxygen gas as a power source for operating said heating element. A containment vessel provided with a combustible gas processing facility, wherein a fuel cell for converting binding energy into electric energy is connected.
【請求項3】請求項2において、前記燃料電池を放射線
を減衰させる材質で囲うことを特徴とした可燃性ガス処
理設備を備えた原子炉格納容器。
3. The containment vessel according to claim 2, wherein the fuel cell is surrounded by a material that attenuates radiation.
【請求項4】請求項3において、前記燃料電池の内部に
水滴が進入しないよう水滴進入防止体で囲うことを特徴
とした可燃性ガス処理設備を備えた原子炉格納容器。
4. The reactor containment vessel according to claim 3, wherein said fuel cell is surrounded by a water droplet intrusion preventing body so that water droplets do not enter the inside of said fuel cell.
【請求項5】請求項1において、前記発熱体は水を吸収
すると発熱する発熱体としたことを特徴とした可燃性ガ
ス処理設備を備えた原子炉格納容器。
5. The reactor containment vessel according to claim 1, wherein said heating element is a heating element that generates heat when absorbing water.
【請求項6】請求項1において、前記発熱体を水素を吸
収すると発熱する発熱体とするか又は前記水を吸収する
と発熱する発熱体と前記水素を吸収すると発熱する発熱
体を併用することを特徴とした可燃性ガス処理設備を備
えた原子炉格納容器。
6. A heating element according to claim 1, wherein said heating element is a heating element that generates heat when absorbing hydrogen, or a heating element that generates heat when absorbing water and a heating element that generates heat when absorbing hydrogen. Reactor containment with flammable gas treatment equipment.
【請求項7】請求項5又は請求項6において、前記触媒
を格納する手段の内部に、上部及び下部に開口部を有し
内部を気体が通過でき、かつ、上方及び下方から水が内
部に進入しずらい構造とした筒状の内側格納手段を配置
して前記触媒を格納する手段を二重構造とし、前記内側
格納手段の内部に、前記水素を吸収すると発熱する発熱
体又は前記触媒の一部、又は前記水素を吸収すると発熱
する発熱体及び前記触媒の一部の両方を配置したことを
特徴とした可燃性ガス処理設備を備えた原子炉格納容
器。
7. The means for storing a catalyst according to claim 5 or 6, wherein the means for storing the catalyst has upper and lower openings to allow gas to pass therethrough, and water to enter from above and below. Means for storing the catalyst by arranging a cylindrical inner storage means having a structure that is difficult to penetrate into a double structure, and inside the inner storage means, a heating element or a catalyst for generating heat when absorbing the hydrogen. A reactor containment vessel equipped with flammable gas processing equipment, wherein a part or both of a heating element that generates heat when absorbing hydrogen and a part of the catalyst are arranged.
【請求項8】請求項7において、前記内側格納手段を外
部の触媒に接触させ、内側格納手段の内部で発生した熱
を外部に設置されている触媒に伝達させやすくしたこと
を特徴とした可燃性ガス処理設備を備えた原子炉格納容
器。
8. The flammable fuel according to claim 7, wherein said inner storage means is brought into contact with an external catalyst to easily transfer heat generated inside said inner storage means to a catalyst provided outside. Reactor containment vessel equipped with reactive gas treatment equipment.
【請求項9】請求項8において、前記内側格納手段を熱
伝達のよい材質とし、内側格納手段の内部で発生した熱
を外部に設置されている触媒に伝達させやすくしたこと
を特徴とした可燃性ガス処理設備を備えた原子炉格納容
器。
9. The flammable fuel according to claim 8, wherein the inner storage means is made of a material having good heat transfer, and heat generated inside the inner storage means is easily transmitted to a catalyst installed outside. Reactor containment vessel equipped with reactive gas treatment equipment.
【請求項10】請求項9において、前記内側格納手段に
前記原子炉格納容器の雰囲気気体が通過しやすいような
構造としたことを特徴とした可燃性ガス処理設備を備え
た原子炉格納容器。
10. The reactor containment vessel according to claim 9, wherein said internal containment means is configured to allow the atmospheric gas of said reactor containment vessel to easily pass therethrough.
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