JPS5855799A - 原子力発電プラントの水素同位体分離装置 - Google Patents
原子力発電プラントの水素同位体分離装置Info
- Publication number
- JPS5855799A JPS5855799A JP56153625A JP15362581A JPS5855799A JP S5855799 A JPS5855799 A JP S5855799A JP 56153625 A JP56153625 A JP 56153625A JP 15362581 A JP15362581 A JP 15362581A JP S5855799 A JPS5855799 A JP S5855799A
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- Japan
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- gas
- water
- gaseous waste
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本゛発明は、軽水型および重水型原子力発電プラントに
おいて、１次冷却水中からトリチウムを分離除去する装
置に係り、特Ｋ、水素−酸素系燃料電池と電解装置を組
合わせたトリチウム分離除去装置に関する。
おいて、１次冷却水中からトリチウムを分離除去する装
置に係り、特Ｋ、水素−酸素系燃料電池と電解装置を組
合わせたトリチウム分離除去装置に関する。
軽水型および重水型原子力発電プラントにおいて、水素
の同位体であるトリチウムが微量ではあるが１次冷却水
中に蓄積される。しかし、人類の遺伝子工学的影響を可
能な限り低く押さえるという観点からみて、それが環境
に放出されることはさけねばならない。そこで、軽水型
および重水型原子力発電プラントの１次冷却水からこの
トリチウムを分離除去する必要性が増大している。
の同位体であるトリチウムが微量ではあるが１次冷却水
中に蓄積される。しかし、人類の遺伝子工学的影響を可
能な限り低く押さえるという観点からみて、それが環境
に放出されることはさけねばならない。そこで、軽水型
および重水型原子力発電プラントの１次冷却水からこの
トリチウムを分離除去する必要性が増大している。
軽水又は重水からトリチウムを分離除去する方法には各
種の方法が提案されており、そのうち電気分解法は有望
なものの一つになっている。この方法は、水を電気分解
によって水素と酸素とに分解する際に陰極で生成される
気相水素中のトリチウム濃度が水中のトリチウム濃度よ
り低くなることを利用するものである。しかし、この方
法を軽水型および重水型原子力発電プラントの１次冷却
水中のトリチウム除去に適用した場合、その電気分解に
要する電力は莫大なものになり、運転費が高くなるとい
う欠点がある。
種の方法が提案されており、そのうち電気分解法は有望
なものの一つになっている。この方法は、水を電気分解
によって水素と酸素とに分解する際に陰極で生成される
気相水素中のトリチウム濃度が水中のトリチウム濃度よ
り低くなることを利用するものである。しかし、この方
法を軽水型および重水型原子力発電プラントの１次冷却
水中のトリチウム除去に適用した場合、その電気分解に
要する電力は莫大なものになり、運転費が高くなるとい
う欠点がある。
そこで、特開昭５４−４９４９８号は、電解槽において
発生した水素と酸素を燃料電池によって再結合させ、そ
の際に発生する電力によって、電気分解に要する電力を
補償させることが提案されている。しかし、この方法に
よっても電力を十分に補償することはできない。
発生した水素と酸素を燃料電池によって再結合させ、そ
の際に発生する電力によって、電気分解に要する電力を
補償させることが提案されている。しかし、この方法に
よっても電力を十分に補償することはできない。
本発明の目的は、この欠点を解決することにあり、低運
転コストのトリチウム分離除去装置を提供することにあ
る。
転コストのトリチウム分離除去装置を提供することにあ
る。
本発明は上記の目的を達成するため軽水（重水）型原子
力発電プラントの１次冷却水の１部を抜き出し、電気分
解によって水素ガスと酸素ガスを生成せしめ、この水素
ガスと酸素ガス及び軽水（重水）型原子力発電フリント
の気体廃棄物処理系統のガス中に含まれる水素ガスと酸
素ガスとを同時に水素・酸素系燃料電池に供給し、水の
再結合によって得られるエネルギーを電力に変換する。
力発電プラントの１次冷却水の１部を抜き出し、電気分
解によって水素ガスと酸素ガスを生成せしめ、この水素
ガスと酸素ガス及び軽水（重水）型原子力発電フリント
の気体廃棄物処理系統のガス中に含まれる水素ガスと酸
素ガスとを同時に水素・酸素系燃料電池に供給し、水の
再結合によって得られるエネルギーを電力に変換する。
この電力を電解槽にフィードバックせしめて電解槽の消
費電力を節減し得る。従来においては、プラントの気体
廃棄物処理系のガス中に含まれる水素ガスと酸素ガスは
、主復水器の空気抽出器、排ガス予熱器、排ガス再結合
器、凝縮器によって水に再結合されて再び主復水器に戻
されていた。この系においては、排ガスは、空気抽出器
において約１００Ｃ，排ガス予熱器において約１２ｏｃ
、再結合器において約３００Ｃまで加熱されている。
費電力を節減し得る。従来においては、プラントの気体
廃棄物処理系のガス中に含まれる水素ガスと酸素ガスは
、主復水器の空気抽出器、排ガス予熱器、排ガス再結合
器、凝縮器によって水に再結合されて再び主復水器に戻
されていた。この系においては、排ガスは、空気抽出器
において約１００Ｃ，排ガス予熱器において約１２ｏｃ
、再結合器において約３００Ｃまで加熱されている。
この加熱に要する電力も大きい。本発明では、この気体
廃棄物処理系のガス中に含まれる水素ガスおよび酸素ガ
スを水素−酸素系燃料電池に送り、これによって生じる
電力を、電気分解に必要な電力の補償に利用するもので
ある。従って、本発明によって、電気分解に必要な電力
の補償が十分に行なわれるとともに、気体廃棄物処理系
が簡単化されるという効果もある。
廃棄物処理系のガス中に含まれる水素ガスおよび酸素ガ
スを水素−酸素系燃料電池に送り、これによって生じる
電力を、電気分解に必要な電力の補償に利用するもので
ある。従って、本発明によって、電気分解に必要な電力
の補償が十分に行なわれるとともに、気体廃棄物処理系
が簡単化されるという効果もある。
以下、本発明の一実施例を図によって説明する。
軽水型又／ｒ１重水型原子カ発電プラントの原子炉１次
冷却水系ループ１中のトリチウムを含んだ軽水又は重水
の１部を取水配管２によって、電解槽３に供給する。運
転開始時には外部電源２０より電解槽の電極４及び５に
電力を供給し、供給水の電気分解を行なう。この電解に
よって発生した酸素ガスと水素ガスはそれぞれ水素ガス
誘導管６、酸素ガス誘導管７を介して燃料電池８に供給
される。
冷却水系ループ１中のトリチウムを含んだ軽水又は重水
の１部を取水配管２によって、電解槽３に供給する。運
転開始時には外部電源２０より電解槽の電極４及び５に
電力を供給し、供給水の電気分解を行なう。この電解に
よって発生した酸素ガスと水素ガスはそれぞれ水素ガス
誘導管６、酸素ガス誘導管７を介して燃料電池８に供給
される。
一方、軽水型又は重水型原子力発電プラントの１次冷却
水は、高放射線場において放射線分解され、水素（又は
重水素）と酸素が発生する。従来の原子力発電プラント
においては、前述のように気体廃棄物処理系にてこの水
素（又は重水素）を再結合器によって水に戻していた。
水は、高放射線場において放射線分解され、水素（又は
重水素）と酸素が発生する。従来の原子力発電プラント
においては、前述のように気体廃棄物処理系にてこの水
素（又は重水素）を再結合器によって水に戻していた。
すなわち、原子炉２４よりの水素ガスを含む気体廃棄物
は、タービン１２および復水器１３を経て、抽出器１４
によって抽気され、その後、再結合器２１により水に戻
され、希ガスホールドアツプ装置２２に送られていた。
は、タービン１２および復水器１３を経て、抽出器１４
によって抽気され、その後、再結合器２１により水に戻
され、希ガスホールドアツプ装置２２に送られていた。
本発明では、この再結合器２１を除き、抽出器１４から
のガスを直接、圧縮装置１５によって水素（又は重水素
）分離装置１６に送りこみ、水素（又は重水素）ガスお
よび酸素ガスに分離した後、燃料電池８に供給する。こ
の水素分離装置１６には、ｐｄ膜等の合金の水素透過性
の薄膜２３が用いられる。
のガスを直接、圧縮装置１５によって水素（又は重水素
）分離装置１６に送りこみ、水素（又は重水素）ガスお
よび酸素ガスに分離した後、燃料電池８に供給する。こ
の水素分離装置１６には、ｐｄ膜等の合金の水素透過性
の薄膜２３が用いられる。
燃料電池８は、電解質として苛性アルカリ液、リン酸溶
液あるいは固体電解質が用いられるが、廃液処理の問題
から固体電解質を使用することが望ましい。本実施例で
は固体電解質を用いており、固体電解質電極１１として
は、例えば、イオン交換樹脂の一種で壱るＮａｆｉｏｎ
膜（デュポン社製）に第８族からなるｐｔ等の触媒金属
を担持したものを使用する。陽極９の表面においては、
Ｈ２−＋２Ｈ”＋２６− （軽水の１−）Ｄ２ →２
Ｄ”＋２２− （重水の場合）なる反応が起こる。Ｈ
ｌは、固体電解質中を拡散し陰極１ｏに達する。しかる
後、陰極１ｏの表面においては、 なる反応が起こり、電流を取り出し得る。燃料電池８に
おいて未反応の水素（又は重水素）および酸素ガスは、
配管１７を通して希ガスホールドアツプ装置２２に送ら
れる。
液あるいは固体電解質が用いられるが、廃液処理の問題
から固体電解質を使用することが望ましい。本実施例で
は固体電解質を用いており、固体電解質電極１１として
は、例えば、イオン交換樹脂の一種で壱るＮａｆｉｏｎ
膜（デュポン社製）に第８族からなるｐｔ等の触媒金属
を担持したものを使用する。陽極９の表面においては、
Ｈ２−＋２Ｈ”＋２６− （軽水の１−）Ｄ２ →２
Ｄ”＋２２− （重水の場合）なる反応が起こる。Ｈ
ｌは、固体電解質中を拡散し陰極１ｏに達する。しかる
後、陰極１ｏの表面においては、 なる反応が起こり、電流を取り出し得る。燃料電池８に
おいて未反応の水素（又は重水素）および酸素ガスは、
配管１７を通して希ガスホールドアツプ装置２２に送ら
れる。
電解槽３中に濃縮したトリチウム水は適宜トリチウム水
廃水管１９を介して取り出されドラム管等に貯蔵する。
廃水管１９を介して取り出されドラム管等に貯蔵する。
また燃料電池８中で再結合したトリチウム除去水は、送
水管１８を介して１次冷却水系に戻される。
水管１８を介して１次冷却水系に戻される。
たとえば、１次冷却水を毎日５ｍ３取り出し、除染効率
（ＤＦ）１００でトリチウムを除去するために必要とさ
れる電力は、毎時約１５００ｋＷｈである。しかし、電
気分解によって生じた水素ガスおよび酸素ガスを使用し
て、燃料電池８によって発生した電力を供給電力にフィ
ードバックさせると、約１０００ｋＷ）ｌすなわち必要
電力の約７０％の電力消費を補償することができる。更
に、１００万ｋＷ級の原子力発電プラントにおいて本発
明を適用して気体廃棄物処理系１１に送られる水素（又
は重水素）ガスおよび酸素ガスを燃料電池８に供給し、
電力を発生させれば、約４６０ｋＷｈの電力を補償する
ことができる。すなわち、電気分解による水素ガスおよ
び酸素ガスによる電力１０００ｋＷｈと、気体廃棄物処
理系１１の水素ガスおよび酸素ガス釦よる電力４６０ｋ
Ｗｈを合わせて、合計的１５００ｋｌの電力を補償する
ことが可能なので、実質的に本発明による水素同位体分
離装置の稼動中の消費電力を大幅に低減することができ
る。
（ＤＦ）１００でトリチウムを除去するために必要とさ
れる電力は、毎時約１５００ｋＷｈである。しかし、電
気分解によって生じた水素ガスおよび酸素ガスを使用し
て、燃料電池８によって発生した電力を供給電力にフィ
ードバックさせると、約１０００ｋＷ）ｌすなわち必要
電力の約７０％の電力消費を補償することができる。更
に、１００万ｋＷ級の原子力発電プラントにおいて本発
明を適用して気体廃棄物処理系１１に送られる水素（又
は重水素）ガスおよび酸素ガスを燃料電池８に供給し、
電力を発生させれば、約４６０ｋＷｈの電力を補償する
ことができる。すなわち、電気分解による水素ガスおよ
び酸素ガスによる電力１０００ｋＷｈと、気体廃棄物処
理系１１の水素ガスおよび酸素ガス釦よる電力４６０ｋ
Ｗｈを合わせて、合計的１５００ｋｌの電力を補償する
ことが可能なので、実質的に本発明による水素同位体分
離装置の稼動中の消費電力を大幅に低減することができ
る。
本発明の他の実施例として、水・水素交換反応触媒と電
解槽を組合わせた水素同位体交換反応装置にも適用する
ことができる。
解槽を組合わせた水素同位体交換反応装置にも適用する
ことができる。
以上のようＫ、本発明の水素同位体分離装置においては
１次冷却水の電気分解による水素（重水素）ガスと酸素
ガス、及び気体廃棄物処理系の水素（重水素）ガスと酸
素ガスを同時に燃料電池８に供給して電力に変換し、こ
の電力を１次冷却水の電解の電力に使用する。この結果
トリチウム分離除去に要する運転コストを、従来の装置
に比して大幅に低減できるとともに、気体廃棄物処理が
簡単化される。
１次冷却水の電気分解による水素（重水素）ガスと酸素
ガス、及び気体廃棄物処理系の水素（重水素）ガスと酸
素ガスを同時に燃料電池８に供給して電力に変換し、こ
の電力を１次冷却水の電解の電力に使用する。この結果
トリチウム分離除去に要する運転コストを、従来の装置
に比して大幅に低減できるとともに、気体廃棄物処理が
簡単化される。
図は、本発明を適用した原子力発電プラントのトリチウ
ム分離装置を示す。
ム分離装置を示す。
Claims (1)
- １．１次冷却水の一部が供給される電解槽、１次冷却水
が放射線分解されて発生した水素ガスおよび酸素ガスを
含む気体廃棄物処理系、および前記電解槽にて電気分解
により発生した水素ガスと酸素ガスおよび前記気体廃棄
物処理系に含まれる水素ガスと酸素ガスが供給される水
素−酸素系燃料電池を備え、前記燃料電池にて得られる
電力を前記電解槽に供給することを特徴とする原子力発
電プラントの水素同位体分離装置。 ２、前記燃料電池で再結合しなかった水素ガスおよび酸
素ガスは、前記気体廃棄物処理系に戻されることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の原子力発電プラン
トの水素同位体分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56153625A JPS5855799A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 原子力発電プラントの水素同位体分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56153625A JPS5855799A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 原子力発電プラントの水素同位体分離装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5855799A true JPS5855799A (ja) | 1983-04-02 |
Family
ID=15566580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56153625A Pending JPS5855799A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 原子力発電プラントの水素同位体分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5855799A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015021877A (ja) * | 2013-07-22 | 2015-02-02 | 矢内 誠 | 放射性物質除去装置と放射性汚染水を固化する方法。 |
| EP3312304A4 (en) * | 2015-06-17 | 2019-01-09 | De Nora Permelec Ltd | SYSTEM FOR TREATING WATER USING ALKALINE WATER ELECTROLYSIS DEVICE AND ALKALINE FUEL CELL |
| JP2019216501A (ja) * | 2018-06-11 | 2019-12-19 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 廃棄物焼却によるエネルギーの貯蔵供給装置 |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP56153625A patent/JPS5855799A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015021877A (ja) * | 2013-07-22 | 2015-02-02 | 矢内 誠 | 放射性物質除去装置と放射性汚染水を固化する方法。 |
| EP3312304A4 (en) * | 2015-06-17 | 2019-01-09 | De Nora Permelec Ltd | SYSTEM FOR TREATING WATER USING ALKALINE WATER ELECTROLYSIS DEVICE AND ALKALINE FUEL CELL |
| AU2016281251B2 (en) * | 2015-06-17 | 2019-08-08 | De Nora Permelec Ltd | Water treatment system using alkaline water electrolysis device and alkaline fuel cell |
| US10622659B2 (en) | 2015-06-17 | 2020-04-14 | De Nora Permelec Ltd | Water treatment system using alkaline water electrolysis device and alkaline fuel cell |
| RU2718872C2 (ru) * | 2015-06-17 | 2020-04-15 | Де Нора Пермелек Лтд | Система обработки воды с использованием устройства для электролиза водного раствора щелочи и щелочного топливного элемента |
| JP2019216501A (ja) * | 2018-06-11 | 2019-12-19 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 廃棄物焼却によるエネルギーの貯蔵供給装置 |
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