JPS59447B2 - Fuji Yung Gas Seisei Houhou - Google Patents

Fuji Yung Gas Seisei Houhou

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JPS59447B2
JPS59447B2 JP49101023A JP10102374A JPS59447B2 JP S59447 B2 JPS59447 B2 JP S59447B2 JP 49101023 A JP49101023 A JP 49101023A JP 10102374 A JP10102374 A JP 10102374A JP S59447 B2 JPS59447 B2 JP S59447B2
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JP
Japan
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trap
gas
helium
titanium sponge
heater
Prior art date
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Expired
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JP49101023A
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Japanese (ja)
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JPS5128594A (en
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弘人 戸根
正之 佐野
利幸 田中
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Japan Atomic Energy Agency
Original Assignee
Japan Atomic Energy Research Institute
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特に原子炉の冷却材であるヘリウム中の不純ガ
ス即ちメタン、水素、酸素、窒素、アルゴン、二酸化炭
素、一酸化炭素および水等の非放射性ガスおよびセシウ
ム、ヨウ素、クリプトン、キセノン等の放射性物質を有
効に精製する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is particularly applicable to non-radioactive gases such as methane, hydrogen, oxygen, nitrogen, argon, carbon dioxide, carbon monoxide and water, as well as cesium, in helium, which is a coolant for nuclear reactors. This invention relates to a method for effectively purifying radioactive substances such as iodine, krypton, and xenon.

従来これらの不純ガスを含むヘリウムを精製する方法は
、二酸化鋼0こより水素、一酸化炭素を酸化し、モレキ
ュラシーブにより水分、二酸化炭素を吸着除去し、活性
炭【こより放射性物質を吸着除去し、また液体窒素で冷
却された活性炭により残存放射性物質を除去するようO
こしていた。
Conventional methods for purifying helium containing these impure gases include oxidizing hydrogen and carbon monoxide from steel dioxide, adsorbing and removing moisture and carbon dioxide using molecular sieves, adsorbing and removing radioactive substances using activated carbon, and then using liquid Activated carbon cooled with nitrogen removes residual radioactive material.
It was straining.

しかしこの従来の方法は前置トラップ精製能力低下によ
る残存不純ガスを後置トラップで処理しきれないため各
トラップおよび各トラップ内の充填剤、すなわち二酸化
鋼、活性炭およびモレキュラシーブの寿命が極めて短か
く従って各トラップごとの交換が頻繁で精製運転時間が
短かく不経済であった。
However, in this conventional method, the remaining impurity gas due to the reduced purification capacity of the pre-trap cannot be treated in the post-trap, so the life of each trap and the filler in each trap, namely steel dioxide, activated carbon, and molecular sieve, is extremely short. Each trap had to be replaced frequently, which shortened the refining operation time and was uneconomical.

またトラップ内の充填剤すなわち活性炭およびモレキュ
ラシーブの再生は、内燃式排気であるガススイープ方式
のため系統が複雑かつヒータ等の諸設備が必要であり、
また外部よりトラップ内にヘリウム以外の高温ガスを導
入するためその残存ガスによりヘリウム雰囲気が崩され
このためヘリウム高純度精製が不可能であった。
In addition, the regeneration of the filler in the trap, that is, the activated carbon and molecular sieve, requires a complicated system and various equipment such as a heater, as it uses a gas sweep method that uses internal combustion exhaust.
Furthermore, since a high-temperature gas other than helium is introduced into the trap from the outside, the helium atmosphere is disturbed by the residual gas, making it impossible to purify helium to a high degree of purity.

さらに二酸化鋼により水素を酸化させているが、この方
法Oこよると前記二酸化鋼トラップ自体が昇温しで破損
しやすく、かつ炭酸ガスおよび水が発生する。
Further, hydrogen is oxidized using steel dioxide, but if this method is used, the steel dioxide trap itself tends to be damaged due to an increase in temperature, and carbon dioxide gas and water are generated.

これらの除去は技術的に非常に困難であり、さらに排ガ
スのすべてに放射性ガスが含まれ二次処理効率が悪い等
の多大な欠点があった。
Removal of these gases is technically very difficult, and furthermore, all of the exhaust gases contain radioactive gases, resulting in significant drawbacks such as poor secondary treatment efficiency.

本発明の目的は従来の上記欠点を除去し且つ各トラップ
の寿命を著しく長くすることができる実用上有益な放射
性物質を含むヘリウム中の不純ガス精製方法を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a practically useful method for purifying impure gas in helium containing radioactive substances, which eliminates the above-mentioned drawbacks of the conventional methods and significantly extends the life of each trap.

以下、図面【こついて本発明の方法を詳細に説明する。Hereinafter, the method of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の方法を実施する装置のブロック線図で
あり、同図において、原子炉冷却系1より本発明の方法
を実施する冷却剤精製系20こ送られてきた不純ガスを
含むヘリウム3は先ず活性炭を充填したプレチャコール
トラップ4に導入さてその不純ガス含有ヘリウム中の金
属性および不揮発性核分裂生成ガス、即ちヨウ素を吸着
除去する。
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for implementing the method of the present invention, and in the same figure, a coolant purification system 20 for implementing the method of the present invention is sent from a reactor cooling system 1 to a coolant purification system 20 containing impure gas. Helium 3 is first introduced into a pre-charcoal trap 4 filled with activated carbon, and the metallic and non-volatile fission product gas, ie, iodine, in the impure gas-containing helium is adsorbed and removed.

プレチャコールトラップ4は環境汚染防止のため再生せ
ずトラップごとの交換可能な構造とする。
The pre-charcoal trap 4 has a structure in which each trap can be replaced without being regenerated to prevent environmental pollution.

放射線の漏洩防止のためこのプレチャコールトラップは
例えば鉛製の遮蔽体5で包まれ、この遮蔽体は交換時の
運搬が可能な構造である。
To prevent leakage of radiation, this pre-charcoal trap is wrapped in a shield 5 made of lead, for example, and this shield has a structure that allows it to be transported when being replaced.

プレチャコールトラップ4【こよりヨウ素が除去された
不純ガス含有ヘリウム3はモレキュラシーブが充填され
たモレキュラシーブトラップ6cこ導入されて水分およ
び二酸化炭素が吸着除去される。
The impure gas-containing helium 3 from which iodine has been removed is introduced into a molecular sieve trap 6c filled with a molecular sieve, where water and carbon dioxide are adsorbed and removed.

次にこのモレキュラシーブトラップ6を経た不純ガス含
有ヘリウム3はコールドチャコールトラップ7に導入さ
れてこのコールドチャコールトラップ内Oこ充填され液
体窒素8により冷却された活性炭Oこより酸素、窒素、
メタン、一酸化炭素が除去される。
Next, the impure gas-containing helium 3 that has passed through the molecular sieve trap 6 is introduced into the cold charcoal trap 7, which is filled with activated carbon and cooled with liquid nitrogen 8.
Methane and carbon monoxide are removed.

尚、残存放射性ガスはここでほぼ完全番こ除去される。Note that the remaining radioactive gas is almost completely removed here.

コールドチャコールトラップ1は必要に応じて鉛の如き
遮蔽体で遮蔽され、またトラップごとの交換を可能にす
る構造である。
The cold charcoal trap 1 is shielded with a shielding material such as lead if necessary, and has a structure that allows replacement of each trap.

このコールドチャコールトラップを経た不純ガス含有ヘ
リウム3はチタンスポンジトラップ9(こ導入され、そ
の内部に充填されているチタンスポンジがヒータ100
こより昇温されることにより水素およびトリチウムが吸
着除去される。
The impure gas-containing helium 3 that has passed through the cold charcoal trap is introduced into the titanium sponge trap 9 (the titanium sponge filled inside the trap 9 is fed into the heater 100).
By increasing the temperature, hydrogen and tritium are adsorbed and removed.

このチタンスポンジトラップはプレチャコールトラップ
4と同様Oこ放射性ガスによる環境汚染防止のためトラ
ップごとの交換が可能な構造である。
This titanium sponge trap, like the pre-charcoal trap 4, has a structure that allows each trap to be replaced in order to prevent environmental pollution due to radioactive gas.

不純ガス含有ヘリウム3は上記各トラップを経て精製剤
ヘリウム11として原子炉冷却系10こ戻される。
The impure gas-containing helium 3 passes through each of the traps described above and is returned to the reactor cooling system 10 as a purifying agent helium 11.

尚、図示の場合にはモレキュラシーブトラップ6および
コールドチャコールトラップ70こヒータ12が設けて
あり、又これらモレキュラシーブトラップ6とコールド
チャコールトラップ7とは夫々排気ヘッダ13に接続し
である。
In the illustrated case, a molecular sieve trap 6, a cold charcoal trap 70, and a heater 12 are provided, and the molecular sieve trap 6 and cold charcoal trap 7 are connected to an exhaust header 13, respectively.

このようにするとモレキュラシーブトラップ6およびコ
ールドチャコールトラップ7をヒータ12により加熱し
、排気ヘッダ13により真空引排気すること【こより各
トラップ内の充填剤を再生することができる。
In this way, the molecular sieve trap 6 and the cold charcoal trap 7 are heated by the heater 12 and evacuated by the exhaust header 13, thereby regenerating the filler in each trap.

この時、コールドチャコールトラップ7内の液体窒素8
はいったん外部に取出し充填剤再生後トラップ内Oこ還
元するのが好ましい。
At this time, the liquid nitrogen 8 in the cold charcoal trap 7
It is preferable to once take out the filler to the outside, regenerate the filler, and then return it to the trap.

モレキュラシーブトラップ6とコールドチャコールトラ
ップ7との間に熱交換器14が設けてあり、この熱交換
器は不純ガス含有ヘリウム3がモレキュラシーブトラッ
プ6からコールドチャコールトラップ7に流れる際Oこ
その熱効率を高くする作用をする。
A heat exchanger 14 is provided between the molecular sieve trap 6 and the cold charcoal trap 7, and this heat exchanger increases the thermal efficiency of O when the impure gas-containing helium 3 flows from the molecular sieve trap 6 to the cold charcoal trap 7. act.

又、図示の場合にはコールドチャコールトラップ7から
出た不純ガス含有ヘリウムは熱交換器14を通り、更に
プレヒータ15を通ってチタンスポンジ9に流れるよう
にしである。
In the illustrated case, the impure gas-containing helium discharged from the cold charcoal trap 7 passes through the heat exchanger 14 and further passes through the preheater 15 to flow into the titanium sponge 9.

このプレヒータ15はチタンスポンジ9内で不純ガス含
有ヘリウム3を効率良く精製させるため急速加熱するも
のである。
This preheater 15 rapidly heats the helium 3 containing impure gas within the titanium sponge 9 in order to efficiently purify it.

本発明では上述の如き各トラップの組み合わせOこより
ヘリウム中の不純ガスを効率よく精製除去することがで
きる。
In the present invention, impurity gas in helium can be efficiently purified and removed by combining the traps as described above.

また、装置の安全性を高めるため番こ冷却器は空気冷却
とし、チタンスポンジトラップ(こは予熱器を設けてい
るのである。
In addition, to increase the safety of the device, the cooler is air-cooled and a titanium sponge trap (this is equipped with a preheater).

放射性物質のうち、放射性ヨウ素及びトリチウムの環境
放出が障害防止上最適である。
Among radioactive substances, the release of radioactive iodine and tritium into the environment is optimal for preventing damage.

そのため第1トラツプとして、プレチャコールトラップ
を設け、放射性ヨウ素を、また最終トラップとじ工、チ
タンスポンジトラップを設け、トリチウムを捕集し、こ
れらのトラップは再生せずOこ固体廃棄物として処理す
る。
Therefore, a pre-charcoal trap is provided as the first trap to collect radioactive iodine, and a final trap closure and a titanium sponge trap are provided to collect tritium, and these traps are not regenerated but treated as solid waste.

モレキュラシーブトラップ、チャコールトラップ(こつ
いても、放射性物質の量を低減させるため、通常の空気
子N2ガスのガスパージ法を採用せずに、各トラップを
使用温度より高温にして真空再生する。
Molecular sieve trap, charcoal trap (Even if it is difficult, in order to reduce the amount of radioactive material, we do not use the usual air purging method with N2 gas, but vacuum regenerate each trap by heating it to a higher temperature than the operating temperature.

この再生ガスは、排気系で処理される。各トラップの組
み合わせ順序が、異なると、不純ガスの効率よい精製除
去が出来ない。
This regeneration gas is processed in the exhaust system. If the combination order of each trap is different, efficient purification and removal of impure gas cannot be performed.

例えば、1段目が、チタントラップにすると、従来技術
のように、多数の不純ガスが、吸着され、寿命が短かく
なるとともに、再生が必要となる。
For example, if the first stage is a titanium trap, as in the prior art, a large number of impurity gases will be adsorbed, resulting in a shortened lifetime and the need for regeneration.

以下に示した表を参照すると、本発明に用いた各トラッ
プの具体例が示しである。
Referring to the table shown below, specific examples of each trap used in the present invention are shown.

又、第2図には実際の材料照射試験(38サイクル)一
次系における不純物濃度と測定日時との関係が示しであ
る。
Further, FIG. 2 shows the relationship between the impurity concentration in the primary system of an actual material irradiation test (38 cycles) and the date and time of measurement.

この第2図から明らかなように精製系入口水分の不純物
濃度が日時の経過と共に減少している。
As is clear from FIG. 2, the impurity concentration of the water at the inlet of the purification system decreases with the passage of time.

従って、ヘリウムの精製が行われていることが判る。Therefore, it can be seen that helium is being purified.

本発明(こよれば、上記のように各トラップの後処理は
トラップOこ備えたヒータと排気ヘッダにより十分に行
えるため前記各トラップの寿命および充填剤の寿命を長
くシ、さらに吸着した放射性ガスはトラップの交換(こ
より完全に処理できる。
According to the present invention, as described above, post-treatment of each trap can be carried out sufficiently by the heater and exhaust header equipped with the trap, so that the life of each trap and the life of the filler can be extended, and the radioactive gases adsorbed can be can be completely handled by replacing the trap.

またチタンスポンジを昇温させるこさにより水素および
トリチウムを吸着除去するので大容量の不純ガス含有ヘ
リウムを効率良く精製するこさができる。
Furthermore, by heating the titanium sponge, hydrogen and tritium are adsorbed and removed, making it possible to efficiently purify a large amount of helium containing impure gas.

この場合従来、二酸化鋼を使用し水素を除去するために
発生する高熱により起こるトララフ上体の破損は前記チ
タンスポンジを使用すること(こより解消できる。
In this case, damage to the trough upper body caused by the high heat generated when hydrogen is removed using carbon dioxide steel can be avoided by using the titanium sponge.

更に、外熱による高温真空引排気方式を採用しているの
で、各トラップ内のヘリウムの雰囲気は崩れないため一
層効率を高めている。
Furthermore, since a high-temperature evacuation method using external heat is adopted, the helium atmosphere within each trap does not collapse, further increasing efficiency.

またプレヒータを介してチタンスポンジトラップに導入
された不純ガス含有ヘリウムは従来のチタンスポンジト
ラップの容量よりもはるかに大容量のトラップが可能な
ので精製効率は一層高まり、放射性ガスを含む排ガスと
放射性排ガスを含まぬ排ガスとを別個Oこ二次処理可能
である等の多大な効果がある。
In addition, the impure gas-containing helium introduced into the titanium sponge trap via the preheater can be trapped in a much larger capacity than the conventional titanium sponge trap, which further increases purification efficiency and eliminates waste gas containing radioactive gas and radioactive waste gas. It has great effects such as being able to perform secondary treatment separately from the exhaust gas that does not contain oxygen.

尚、本発明方法における各トラップの配列は前記実施例
に限らず、不純ガス量および濃度に応じて各トラップを
並列に接続してもよいことはもちろんである。
It should be noted that the arrangement of the traps in the method of the present invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that the traps may be connected in parallel depending on the amount and concentration of impurity gas.

またプレチャコールトラップ、モレキュラーシーブトラ
ップを熱交換器を介しであるいは液化炭酸ガスなどを用
いて低温化すれば、容易Oこ性能向上することが可能で
ある。
Further, if the temperature of the pre-charcoal trap or molecular sieve trap is lowered through a heat exchanger or by using liquefied carbon dioxide, the performance can be easily improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の方法を実施する装置のブ狛ツク線図、
第2図は不純物濃度と測定日時との関係を示すグラフで
ある。 4・・・・・・プレチャコールトラップ、6・・・・・
・モレキュラシープトラップ、7・・・・・・コールド
チャコールトラップ、8・・・・・・液体窒素、9・・
・・・・チタンスポンジトラップ、10,12・・・・
・・ヒータ、13・・・・・・排気ヘッダ、14・・・
・・・熱交換器、15・・・・・・プレヒータ。
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for carrying out the method of the invention;
FIG. 2 is a graph showing the relationship between impurity concentration and measurement date and time. 4... Pre-charcoal trap, 6...
・Molecular sheep trap, 7...Cold charcoal trap, 8...Liquid nitrogen, 9...
...Titanium sponge trap, 10,12...
...Heater, 13...Exhaust header, 14...
...Heat exchanger, 15...Preheater.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 プレチャコールトラップによって金属性および不揮
発性の核分裂生成ガスを除去し、次いでヒータを有し排
気ヘッダに接続されたモレキュラシーブトラップによっ
て水分および二酸化炭素を除去し、その後熱交換器を通
してヒータおよび液体窒素を含み排気ヘッダに接続され
たコールドチャコールトラップによって酸素、窒素、メ
タンおよび一酸化炭素を除去し、しかる後熱交換器およ
びプレヒータを通してチタンスポンジとこのチタンスポ
ンジを加熱するヒータとを有するチタンスポンジトラッ
プによって水素およびトリチウムを除去することを特徴
とする放射性物質を含むヘリウム中の不純ガス精製方法
1. Metallic and non-volatile fission product gases are removed by a pre-charcoal trap, then moisture and carbon dioxide are removed by a molecular sieve trap with a heater and connected to the exhaust header, and then the heater and liquid nitrogen are removed through a heat exchanger. Oxygen, nitrogen, methane and carbon monoxide are removed by a cold charcoal trap connected to the exhaust header containing the hydrogen by a titanium sponge trap with a titanium sponge and a heater that heats this titanium sponge through a heat exchanger and a preheater. and a method for purifying impure gas in helium containing radioactive substances, characterized by removing tritium.
JP49101023A 1974-09-03 1974-09-03 Fuji Yung Gas Seisei Houhou Expired JPS59447B2 (en)

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JPH0741140B2 (en) * 1990-12-19 1995-05-10 東洋製罐株式会社 Method and device for removing solvent from exhaust of paint baking drying furnace
US5238469A (en) * 1992-04-02 1993-08-24 Saes Pure Gas, Inc. Method and apparatus for removing residual hydrogen from a purified gas

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