JPS60207098A - 放射性気体廃棄物処理装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術的分野〕 本発明は例えば原子力発電所で使用される放射性気体廃
棄物処理装置、特に水素の再結合器の改良に関する。

〔発明の゛技術的背景〕

原子力発電所で発生する放射性気体廃棄物、例えばター
ビン復水器からの排ガスには水の分解によシ生じた水素
が含まれている。したがって、このような排ガスを処理
する処理装置では水素と酸素とを再結合させる再結合器
が系統内に組込まれる。

まず、このような再結合器を含む放射性気体廃棄物処理
装置の概略構成を第１図に示す系統図によって説明する
。空気抽出器１でタービン復水器等から水素および酸素
を含む排ガスを抽気し、この抽気した排ガスを予熱器２
で再結合反応に適した温度まで加熱した後再結合器３に
導入するようにしている。予熱器２は例えばシェルアン
ドチューブ式の熱交換器によシ構成されており、熱源と
しては発電所の所内ボイラ（図示せず）から導いた所内
蒸気を用いている。再結合器３内には触媒４ａが充填さ
れており、この触媒４ａによって、導入した排ガス中の
水素と酸素との再結合反応を促進させるようにしている
。この再結合器３には電気ヒータ５とその温度制御装置
としての温度検出器６およびコントローラ７とが設けら
れ、この温度検出器６での再結合器内温度の検出信号を
もとに、コントローラ７を介して電気ヒータ５を制御す
ることにより、再結合器３内の温度を再結合温度、例え
ば１５０Ｃ〜ｉｓｏ　Ｃ程度に維持するようになってい
る。

再結合反応により水素が水蒸気として除去された排ガス
は復水器８に導入され、ここで冷却された排ガス中の水
蒸気の大部分が凝縮除去される。

その後、排ガスは放射能減衰除去装置９に導入される。

この放射能減衰除去装置９は除湿乾燥装置、フィルタ、
ホールドアツプ装置等から構成されている。排ガスはこ
の放射能減衰除去装置９にて処理された後、真空ポンプ
１ｏによって排気筒１１に導かれ大気に放出されるもの
である。

次に、このような放射性気体廃棄物処理装置に用いる従
来の再結合器３の構成を第２図および第３図によって説
明する。密閉された縦形筒状の容器１２内を、その容器
１２の上部に設けた入口ノズル１３ａから流入した排ガ
スが容器１２下部の出口ノズル１３ｂに向って流下する
ようになっている。触媒４ａは容器１２の中間部の排ガ
ス流通部に層状に設けられる。電気ヒータ５は、容器１
２０周方向に複数に分割されて容器１２０周壁内面に沿
って上下に複数段配設されている。温度検出器６は上下
の電気ヒータ５に対応した配置で上下に複数設けられて
いる。

〔背景技術の問題点〕

上記従来装置における再結合器３には、その構成上、柚
々の問題がある。即ち、電気ヒータ５が容器１２の周壁
内面に沿って、例えば一部埋設状態で設けられている。

このため、容器周壁からの熱放散を考慮せざるを得す、
電気ヒータ５の容量が必要以上に大きくなる。また、電
気ヒータ５が容器１２の周壁に直接、接触するので、容
器１２の壁温上昇に留意する必要もちゃ、そのため電気
ヒータ５の電力密度を小さくすることが望まれ、したが
って電気ヒータ５は容量の割に形状が大きくなる。

なお、起動時には、周壁部の温度上昇後、熱伝導によっ
て容器１２内の空気が伝熱され、空気の対流により触媒
層４が加熱されるものであるため加熱時間を長く要する
。さらに、ヒータ電源ＯＦＦ時は、容器冷却が早く、こ
のため、温度制御のだめのＯＮ　、　ＯＦＦ切換え回数
が多くなり、電気ヒータ５の耐用寿命が短かく、また容
器１２内温度も例えば上下で２０Ｃ以上異なるなど、ば
らつきが大きく、それだけ再結合反応の能率が悪い。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、再結合器に用いる電気ヒータの小形化
が１五るとともに、再結合器内の加熱速度の向上および
均一化が図れ、かつ温度制御のためのヒータ電源切換回
数が減少できヒータ耐用寿命の長期化が図れる放射性気
体廃棄物処理装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る放射性気体廃棄物処理装置では、水素ガス
を含有する放射性気体廃棄物を抽出する空気抽出器、抽
出した放射性気体廃棄物中の水素と酸素との再結合反応
を行なわせる再結合器、再結合反応によシ水素が除去さ
れた放射性気体廃棄物中の水蒸気を凝縮除去する復水器
および水蒸気の除去された放射性気体廃棄物中の放射性
物質を減衰除去する放射能減衰除去装置を具備し、前記
再結合器は、放射性気体廃棄物を流通させる触媒層を収
納するとともに、前記容器内を反応促進温度に維持する
電気ヒータおよびそのヒータ温度制御装置を設けてなる
ものにおいて、前記再結合器の電気ヒータは管状ホルダ
に挿着して触媒層内部に柵状に貫通させて放射性気体廃
棄物の流れ方向に複数段設けた構成として、前記目的を
達成している。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一笑施例を第４図および第５図を参照し
て説明する。

なお、再結合器以外の系統構成は従来のものと変わらな
いので、共通な部分については第１図を参照する。

再結合器側は密閉された縦形筒状の容器２１の上部側壁
に入口ノズル２２を有し、底部に出口ノズル２３ヲ有し
ている。予熱器２で予熱された放射性気体廃棄物、例え
ば原子力発電所のタービン復水器から抽出した排ガスは
、入口ノズル２２から容器２１内に流入し、鏡板列を迂
回して容器２１内天井部まで上昇した後流下し、水素と
酸素との再結合によって水素を除去された後、出ロノズ
ル刀を介して復水器８へ送出される。

再結合作用を促進させるための触媒層５け、網台が上に
粒状触媒２５　ａ　ｆｔ積層することにより、容器２１
の中間部に所定高さ充填した構成としている。

触媒２５．は例えばアルミナの表面をパラリ、ラムで被
覆するなど、比重が一般に小さいものであり、強いガス
流に対しては浮動し易い。

再結合温度を保持するための電気ヒータγは、管状ホル
ダ郡内に密接状態で挿着して容器２１０周壁から触媒層
５に貫通させて設けている。この管状ホルダ四は柵状、
例えば平面十字状に連結構成したものである。このよう
に、管状ホルダあ内に電気ヒータ２７を挿着してなる柵
状の加熱体を排ガスの通る方向、つまシ上下方向に沿っ
て複数段、例えば２段配置している。なお、上部ホルダ
２８ａと下部ホルダ２８ｂとは平面上で約４５度捩れた
配置とし、排ガスとの接触度合が多い構成にしている。

ヒータ温度制御装置としての反応温度検出用温度検出器
２９は、上下のホルダ２８　ａ　、　２１（ｂ間に配置
している。

容器２１内には触媒層２５ヲ排ガスの通る方向と直交す
る方向、即ち容器２１の径方向に区画する区画壁３（，
１、３１ｉ上下に２段に分けて設けている。上部区画壁
側は大小２つの四角枠状の区画壁累体、’４０　ａ　＋
３０ｂを上部ホルダ２８ａに取付け、また、下部区画壁
３１は下部ホルダ２８ｂに取付けている。上部ホルダ２
８　ａ　ＶＣ取付けた」二部区画壁３０と下部ホルダ四
に取付けた下部区画壁３１とは、互いにコーナ部３０ｃ
。

３１ｃを平面上で約４５度捩った配置にとしている。

このように構成した再結合器２ｏ全系統内に例えば２基
設け、一方を予備として適宜切換運転するようにしてい
る。予備側のものは、容器２１内の触媒層５の温度を杓
結合に要する化学反応に適合する温度で準備しておく。

起動時は電気ヒータγに通電して容器２１内の空気を加
熱し、対流によって触媒層６および区画壁’＆Ｉ　、　
３１を昇温させるものでちるが、従来の再結合器では容
器の周壁に沿って加熱空気が上昇するため触媒層の昇温
状態にばらつきが生じ゛るとともに加熱時間を要してい
たのに対し、実施例の構成では電気ヒータ２７をホルダ
あを介して容器２１内に柵状に、しかも平面配置を異な
らせて段状に設けたので、触媒層５全体が一様に加熱さ
れ、均一かつ迅速に昇温される。加えて容器２１内は平
面配置の異なる上下の区画壁刃、３１で区画したので空
気対流の流路がラビリンス的になり、加熱空気の蛇行に
より触媒層５への伝熱効率が向上し、上下方向の温度差
も減少する。実験の結果によると、従来と同程度の加熱
機能を得るためにヒータ容量は従来装置の約殆で十分で
あり、触媒層部の上下温度差も２０Ｕ以下であった。な
お、このことから、温度計画も容器２１内−個所に設け
るだけでよくなり、構成簡素化が図れる利点も得られる
。

また、運転時は容器２１内温度の制御上、電気ヒータ２
７はＯＮ、ＯＦＦを繰返すことになるが、この電気ヒー
タ２７を容器２１内に貫通させているので、容器２１０
周壁の温度昇降が従来装置はど影響せず、その分だけＯ
Ｎ時の加熱速度が向上する一方、ＯＦＦ時の冷却は緩か
となる。このＯＦＦ時の保温効果は電気ヒータ２７を憶
うホルダあの蓄熱により増大している。なお、ホルダ列
と電気ヒータｎとの間の隙間は極力小さくして伝熱効果
を損なう空気の介在量を少なくしており、ＯＮ時の加熱
速度低下を防止している。また、保温効果は区画壁（資
）、　３１によってさらに向上する。即ち、区画壁（９
）、３１は容器２１内を径方向に区画するものであるか
ら、容器２１０周壁側への放熱を防止する遮蔽壁として
の機能を有する。この結果、電気ヒータｎのＯＦＦから
ＯＮまでの待機時間が従来装置に比べて３０％程度長く
なる。これにより、ＯＮ、ＯＦＦ切換回数が減少でき、
ヒータ寿命の長期化が図れる。

さらに、区画壁間、３１を設けて排ガスの通る方向に直
交する方向に触媒層５を区画したので、比較的軽量な触
媒２５ａの層内位置が安定する。従来では、多量の排ガ
スが容器２１内の上方から周壁近温度を測定すべきもの
が空気温度を検出して異常アラームの発信を見るなどの
叉障を生じることがあった。これに対し、実施例に係る
再加熱器によると、触媒２５ａが区画壁（９）、３１に
よって移動を阻止されるので、温度検出器四が露出する
などの極端な現象の発生が阻止できる。

なおミ前記実施例の如く、区画壁間、３１を電気ヒータ
Ｔのホルダ列に一体的に設合した構成にすれば、容器２
１内への据付は手間の簡略、支持部材の省略が図れる等
の効果がある。

なお、前記実施例では電気ヒータ２７を収納したホルダ
２８を十字形とし、区画壁（９）、３１を四角枠形とし
ているが、本発明はそのようなものに限らず、熱効率の
良い電気ヒータτの柵状配置、および容器内を放射性気
体廃棄物の通る方向と直交する方向に区画する区画壁（
９）、３１の形状であれば、他の種々の形態で実施して
もよいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係る放射性気体廃棄物処理装置
によれば、抽出器から放射能減衰除去装置に至る系統中
に設ける水素の再結合器を改良し、電気ヒータを管状ホ
ルダに挿着して触媒ノー内部に柵状に貫通させて放射性
気体廃棄物の通る方向に複数段設けた構成としたので、
容器内部加熱作用によって、しかも気体接触面積の拡大
によって熱効率が向上できるものとなり、電気ヒータの
小形化、加熱速度の向上および均一化が図れるようにな
る。また、電気ヒータの管状ホルダを介しての容赫内設
置によ５　ＯＦＦ時の放熱抑制が図れ、運転時の温度制
御のためのヒータ電源切換回数が減少できるので、ヒー
タ耐用寿命も長期化できる等の効果も奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は放射性気体廃棄物処理装置の概略構成４１ツ 新面図、第４図は本発明構成に係る再結合器の一実施例
を示す縦断面図、第５図は第４図の、Ｖ　−、Ｖ矢視断
面図である。 １・・・空気抽出器、２・・・予熱器、加・・・再結合
器、８・・・復水器、９・・・放射能減衰・除去装置、
２１・・・容器、５・・・触媒層、２５ａ・・・触媒、
ｎ・・・電気ヒータ、路・・・ホルダ、匹・・・温度検
出器（温度制御装置）、（資）。 ３１・・・区画壁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水素ガスを含有する放射性気体廃棄物を抽出する空
   気抽出器、抽出した放射性気体廃棄物を予熱する予熱器
   、予熱した放射性気体廃棄物中の水素と酸素との再結合
   反応を行なわせる再結合器、再結合反応により水素が除
   去された放射性気体廃棄物中の水蒸気を凝縮除去する復
   水器および水蒸気の除去された放射性気体廃棄物中の放
   射性物質を減衰除去する放射能減衰除去装置を具備し、
   前記再結合器は、放射性気体廃棄物を流通させる容器内
   に水素と酸素との結合反応を促進させる触媒層を収納す
   るとともに、前記容器内を反応促進温度に維持する電気
   ヒータおよびそのヒータ温度制御装置を設けてなる放射
   性気体廃棄物処理装置において、前記再結合器の電気ヒ
   ータは管状ホルダに挿着して触媒層内部に柵状に貫通さ
   せて放射性気体廃棄物の通る方向に複数段設けたことを
   特徴とする放射性気体廃棄物処理装置。 ２、容器は触媒層を放射性気体廃棄物の通る方向と直交
   する方向に区画する区画壁を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の放射性気体廃棄物処理装置。 ３、区画壁は電気ヒータの管状ホルダに取伺けられてい
   ること全特徴とする特許請求の範囲第２項記載の放射性
   気体廃棄物処理装置。