JPS61225698A - 活性炭式希ガスホ−ルドアツプ装置の運転方法及びそのための装置 - Google Patents

活性炭式希ガスホ−ルドアツプ装置の運転方法及びそのための装置

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JPS61225698A
JPS61225698A JP6608985A JP6608985A JPS61225698A JP S61225698 A JPS61225698 A JP S61225698A JP 6608985 A JP6608985 A JP 6608985A JP 6608985 A JP6608985 A JP 6608985A JP S61225698 A JPS61225698 A JP S61225698A
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、原子力発電所または核燃料再処理施設の気体
廃棄物処理系に設置される活性炭式希ガスホールドアツ
プ装置の運転方法およびそのための装置に関するもので
おる。
〔発明の背景〕
第5図は、国内では最も早くから実用化が図られた活性
炭式希ガスホールドアツプ装置を含む沸騰水型原子力発
電所の気体廃棄物処理系の代表的な構成を示す。図にお
いて原子炉1で発生した主蒸気及び炉水の放射線分解に
起因する酸素及び水素と燃料から漏洩する核分裂生成ガ
スである放射性希ガスは、主蒸気配管2によってタービ
ン3に運ばれタービン3を回転させた後、主復水器4に
よって冷却され、蒸気は凝縮回収された後給水ボンf5
、給水配管6によって再び原子炉1へ供給される。
一方、非凝縮性ガスである酸素、水素及び放射性希ガス
は、主復水器4への漏れ込み空気と共に抽出配管7を通
して空気抽出器8により気体廃棄物処理系へ排出される
。排出されたガス(以下排ガスと呼ぶ)は、排ガス再結
合装置9に設置されている再結合器により酸素と水素を
再結合させ下流側での水素濃度が可燃限界を充分下廻る
程度まで水素を除去した後に、下流側の配管途中で温度
が降下しドレンが発生することを防止する為に、排ガス
再結合装置9に設置されている除湿冷却器により室温以
下まで冷却され除湿される@排ガス再結合装置9を出た
排ガスは、活性炭式希ガスホールドアツプ塔11の前段
に設置されている脱湿装置10により露点マイナス数十
℃の乾燥状態まで脱湿される。活性炭式希ガスホールド
アツプ塔11では、塔に充填でれている活性炭への希ガ
スの物理吸着を利用して、排ガス中の放射性希ガス1−
1持遅延させ、その放射能を減衰させる。
次に、排ガスは排ガスフィルタ12により排ガス中に混
入する固形物を除去された後に、排ガス抽出器13によ
り排気筒14へ送られ大気へ放出される。第2図中の2
点鎖線の枠15内と一般に活性炭式希ガスホールドアツ
プ装置と呼んでおシ、この活性炭式希ガスホールドアツ
プ装置内の機器及び配管は、放射性ガスの漏洩の可能性
を低減するために、圧力調節弁16及び17にょシ、一
定範囲の負圧または大気圧近辺で運転されている。
第6図は、第5図中の活性炭式希ガスホールドアツプ塔
11が設置されている部屋部分の説明図であシ、同図中
、活性炭゛式希ガスホールドアツプ塔11は、専用の活
性炭式希ガスホールドアツプ浴室18内に設置されてお
り、その室内は、建屋の換気空調用のエアダクト19に
より換気され、室内最高温度が30〜40℃になるよう
換気風量を計画している。
また、発電所によりては、活性炭の性能を高める為に、
活性炭式希ガスホールドアツプ浴室専用の冷却器20を
設置し、室内を冷却しているところもある。なお、以上
に説明した第5図及び第6図に示されている装置と類似
する活性炭式希ガスホールドアツプ装置は、空気清浄第
10巻第2号(昭和47年)板倉他2名著、16頁及び
同誌村田著、55頁に紹介嘔れている。
ところで、第5図に示される脱湿装置10は、活性炭式
希ガスホールドアソ!#!r11に流入スる排ガスを脱
湿乾燥させ、活性炭を乾燥状態で使用することにより、
活性炭の含水による性能低下を防止することを目的とし
て設置されている装置であり、排ガスの脱湿方法として
は、モレキュラーシープス等の多孔性の脱湿剤に排ガス
中の水蒸気を吸着させる吸着脱湿方式(前者)と排ガス
を氷点以下まで冷却し排ガス中の水蒸気を冷却管に氷着
させて脱湿する水着脱湿方式(後者)があるが、前者の
場合は、脱湿剤を加熱再生する為の脱湿剤再生装置、後
者の場合は冷却機に低温冷媒を供給する為の冷媒供給装
置が必要であり、脱湿装置全体としては、かなり大掛シ
な設備となシ、建屋の容積も大きくなっていた。
また、脱湿装置に設置されている脱湿剤充填塔或いは排
ガス水着機は、一定置の排ガスを脱湿すると切換えて再
生運転を行う必要がある為、複数機設置されてお9、従
って系列の切換えの為の遠隔操作弁、再生運転の為の切
換え弁等が必要であシ系統が複雑となシ、かつ、定期的
な運転員の操作成いは監視の必要があった。
以上の実状からみてこの脱湿装置を削除することができ
れば、系統全体をコン/4クトにでき、切換え弁等の可
動部分を削除することにより、系統の信頼性も向上し、
かつ、運転員の操作も低減できる為、原子力発電所全体
のコン・ダクト化及び信頼性の向上に役立つことができ
る。但し、脱湿装置を削除すれば活性炭が湿潤状態で運
転されることになる為、従来の設備と同じ希ガスの遅延
時間を得る為には、従来以上の量の活性炭が必要となる
という問題がめった。
本発明は、この問題に対処する為になされたものでろる
本発明を理解するために、まず活性炭式希ガスホールド
アツプ装置について概要説明する。ここで活性炭式希ガ
スホールドアツブ塔11の活性炭の充填量は、原子力発
電所から周辺環境へ放出する放射能の規準値に基き決定
されるもので、具体的には下式により求められる。
ここにM:活性炭の必要充填量(ton)F:活性炭の
運転温度、圧力下における排ガスの流量(m”7’hr
〕 T:周囲環境への放射能の放出規準値から要求される放
射性希ガスの遅延時 間(hr) K:活性炭の希ガスに対する動的吸着係数(m”/ t
on ) 排ガスの流量Fは、活性炭へ流入する排ガスの標準状態
における流量(NmVhr)を活性炭の運転温度、圧力
で換算して求まる数値であシ、活性炭の動的吸着係数は
、活性炭の運転温度、圧力及び相対湿度の関数である為
、活性炭の必要充填量Mを決定するには、これらの活性
炭の運転条件を充分評価する必要がある。
第7図、第8図、第9図に、活性炭式希ガスホールドア
ツプ装置に最も一般的に使用されているヤシ殻活性炭の
希ガスに対する動的吸着係数と温度、圧力及び相対湿度
との関係を示す。
第7図は、大気圧、乾燥状態の下で、活性炭のキセノン
(X・)、クリプトン(Kr)に対する動的吸着係数の
温度に対する依存性を示したもので。
横軸は温度、縦軸は、動的吸着係数の対数を示しである
。乾燥状態においては、温度が上昇すると動的吸着係数
は低下し、従って、活性炭の希ガスに対する保持遅延効
果(以下ホールドアツプ効果と呼ぶ)も低下することに
なる。ここに希ガスとして、キセノン及びクリプトンを
選んでいるのは。
活性炭式希ガスホールドアツプ装置で処理する放射性希
ガスのほとんどがキセノン及びクリプトンでろる為でろ
る。
第8図は、25℃、乾燥状態の下で、活性炭のキセノン
、クリプトンに対する動的吸着係数の圧力に対する依存
性を示したもので、横軸は圧力を縦軸は動的吸着係数を
各々対数で示しておる。乾燥状態においては、圧力が上
昇すると動的吸着係数は低下し、従って、活性炭の希ガ
スに対するホールドアツプ効果も低下することになる。
第9図は、大気圧、25℃の下で、活性炭のキセノン、
クリプトンに対する動的吸着係数の相対湿度に対する依
存性を示したもので、横軸は相対湿度を、縦軸は相対湿
度0チのときを100とした場合の動的吸着係数の減少
率を示しである。温度、圧カ一定の下では、相対湿度が
上昇すると動的吸着係数は低下し、従ばて、活性炭の希
ガスに対するホールドアツプ効果も低下することになる
以上のように、活性炭の動的吸着係数は、活性炭を運転
する温度、圧力、相対湿度に依存する為、原子力発電所
の活性炭式希ガスホールドアツプ装置においては、活性
炭式希ガスホールドアツプ塔の運転条件を充分評価し、
活性炭の希ガスに対するホールドアツプ効果が最も効果
的に発揮できる使用条件を見い出す必要がある。因みに
、活性炭の最適な使用方法を提供する先行技術としては
特開昭47−12400.特開昭50−22200があ
るが、前者は、キセノン及びクリプトンを遅延させる場
合の最も適した活性炭の見掛比重と活性炭式希ガスホー
ルドアツプ塔内での排ガスの線流速について記載したも
のであり、後者は、排ガスの最適線流速範囲と活性炭の
含水量に応じた最適比表面積について記載したもので、
いずれも活性炭の運転温度、圧力等の運転条件について
はふれていない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、活性炭式希がスホールドアップ装置に
おいて、排ガスの乾燥処理を行わずに活性炭の希ガスに
対するホールドアツプ効果を最も効果的に発揮できる運
転方法を見い出し、コンパクトでかつ信頼性の高い装置
を提供することにある。
〔発明の概要〕 上記の目的を達成するには、希ガスホールドアツプ装置
の運転条件を充分評価する必要がある。
希ガスホールドアツプ装置においては、7ラング部等か
らの放射性ガスの漏洩の可能性を低減する為に、運転圧
力は、大気圧近辺t71cは負圧で運転するのが好適で
h F) 、 1. Oata (=に#/m”a) 
〜0.7ataで運転するものとする。また、原子力発
電所内の建屋の温度は、室内に発熱源が無い場合は、一
般的に夏期の最高室内温度が40℃に、冬期の室内最低
温度が10℃になるよう計画されている。
従って、排ガス再結合装置出口の排ガスの露点は冬期に
建屋の室温が低い場合でも、排ガス中の蒸気が凝縮し、
途中配管でドレンが発生して流路を閉塞することが無い
ように、室内最低温度(10℃)よシ低くする必要があ
るが、あまシに冷却すると除湿冷却器の伝熱管に排ガス
中の水蒸気が氷着し管路を閉塞する為に、排ガスの露点
は、5〜9℃程度で運転することが好ましい。
以上のように、活性炭式希ガスホールドアツプ装置の運
転条件を選定し、その選定された条件において、活性炭
の運転温度を変化嘔せた場合の活性炭の必要充填量の算
出結果を第2図〜第4図に示す。第2図〜第4図は1周
囲環境への放射能の放出規準値から要求される放射性希
ガスの遅延時間を一定(キセノンに対して408時間、
クリプトンに対して23時間)とした場合に、前述の(
0式及び第7図〜第9図までの活性炭の性能測定結果を
用いて、活性炭必要充填tを算出した結果を横軸に活性
炭の運転温度、縦軸に活性炭必要充填量を取って示して
るる。
第2図〜第4図から判明した事実は、驚くべきことに、
排ガスを脱湿しない場合は運転圧力を0、7〜1.0 
ata (=)Cl?/c!n”a )、排ガス再結合
器出口露点を5〜9℃の間に固定し、種々の運転温度で
評価してみると、運転圧力、排ガス再結合装置出口露点
をどのように選定しても、17〜30℃の間に活性炭必
要充填量の極小値が存在するという結果が得られたこと
である。言いかえれば、排ガスを脱湿しない場合は、1
7〜30℃の間に運転温度を設定すれば、最も活性炭の
希ガスに対するホールドアツプ効果が得られるというこ
とになる。
第2図は、排ガス再結合装置出口露点を9℃に固定した
場合の活性炭必要充填量の運転温度に対する依存性を0
.7〜1.0ataの各運転圧力毎に、排ガスを脱湿し
ない場f!−は実線で、脱湿する場合は、破線で示しで
ある。
排ガスを脱湿する場合は、運転温度が低下するに従って
、活性炭必要充填量も低下する。これは、温度の低下に
よる活性炭の動的吸着係数の低下(第7図参照)の影響
が効いている為で、この場合の活性炭充填鰍の設計は、
室内の運転温度の最高値にて活性炭の充填11を決定す
ることにより、年間を通して、周囲環境への放射能の放
出規準値から要求される放射性希ガスの遅延時間を満足
することができる。
一一方、排ガスを脱湿しない場合は、運転圧力0.7a
taO時は、運転温度20℃付近に活性炭必要充填量の
極小値が、運転圧力1.0ataの時は、運転温度25
℃付近に極小値が存在し、極小値よシ低い温度では、急
激に、活性炭必要充填量が増大する。これは、相対湿度
の上昇による活性炭の動的吸着係数の低下(17N9図
参照)の影響が効いている為で、排ガスの温度が露点に
近ずくと相対湿度が急激に上昇する為、活性炭の動的吸
着係数も低下し、その結果活性炭の必要充填量も増大す
ることになる。また、相対湿度は、運転圧力が大なる程
大きくなる為、相対湿度の影響が大きい10℃前後では
、運転圧力が大きい程、活性炭の必要充填量が大きくな
っている。排ガスを脱湿しない場合の活性炭充填量の設
計は、排ガスを脱湿する場合の活性炭の設計と異なシ、
運@温度の上限のみでなく下限も管理する必要が1i運
転温度の上限と下限の間の必要活性炭量が最も大きい点
で充填量を決定する必要がある。
上記の脱湿しない場合における運転温度の上限。
下限を選定する際、上限と下限の間に必要充填量の極小
値を示す運転温度があるように選び、尚かつ、極小値を
示5す温度が上限と下限の中間となる温度よりやや下限
側になるように選ぶことによ)、温度の低下により急激
に活性炭必要充填量が増大する領域を避けることができ
、運転温度の変動による活性炭の希ガスに対するホール
ドアツプ効果の変動を小さく抑えることができる。
以上に説明した考え方に基づいて、第2図に従い、活性
炭の運転温度範囲を選定すると、活性炭の運転圧力が0
.7ata〜1.0ataの間にろシ、排ガス再結合装
置の出口露点が9℃の場&は、運転温度を17〜30℃
に選ぶことにより、活性炭の必要充填JIlヲ少なくす
ることができ、更に、運転温度を20〜25℃に選ぶこ
とにより、運転条件の変動に対して活性炭の希ガスに対
するホールドアツプ効果の変動が少ない。すなわち、安
定したホールドアツプ効果が得られることになる。
第2図において、排ガスを脱湿しない場合の温度が30
〜40℃の領域及び排ガスを脱湿する場合に、運転圧力
が高い程活性炭の必要充填量が大きいのは、(0式にお
ける排ガス流量の温度、圧力換算値の圧力増加による低
下率が、圧力増加による活性炭の動的吸着係数の低下率
(第8図参照)を上端る為でおる。
第3図は、運転圧力をQ、 8 ataに固定した場合
の活性炭必要充填量の運転温度に対する依存aを排ガス
再結合器出口露点が5〜9℃の各露点毎に示したもので
、排ガスを脱湿しない場合は実線で脱湿する場合は、破
線で示しである。
第4図は、運転圧力t” 1.0 ataに固定した場
合の活性炭運転温度に対する依存af:第3図と同様に
示しである@ 第3図及び第4図においても、第2図と同様、活性炭の
運転温度を17〜30℃に選ぶことにより活性炭の充填
iit少なくすることができ、更に。
運転温度を20〜25℃に選ぶことにより、運転条件の
変動に対して活性炭の希ガスに対するホールドアツプ効
果の変動が少ない、すなわち、安定したホールドアツプ
効果が得られることが理解されよう。
以上、第2図〜第4図を評価して得られた結果をまとめ
ると、排ガスの脱湿を行わないタイプの活性炭式希ガス
ホールドアツプ装置に関し、装置に流入する排ガスの露
点を5〜9℃に、活性炭式希ガスホールドアツプ塔の運
転圧力を0.7〜1.0ate K選んだ時に、活性炭
式希ガスホールドアツプ塔の運転温度を17〜30℃に
コントロールすることにより、排ガスの露点及び運転圧
力の変動によらず最も活性炭の充填量を少なくすること
がテキ、更に、活性炭式希ガスホールドアツプ塔の運転
温度を20〜25℃にコントロールすることにより、運
転条件の変動に対して希ガスに対する安定したホールド
アツプ効果が得られる活性炭式希ガスホールドアツプ装
置を提供することができる。
因みに、上記の方法で運転温度を限定せず、原予力発電
所の建屋室温の通常の計画値、すなわち、10〜40℃
で活性炭ホールドアツプ塔を運転する場合、上記の方法
に比して約2倍量の活性炭が必要なことになる。
〔発明の実施例〕
以下1本発明による運転方法を実施するのに好適な一実
施例を第1図により説明する。
第1図は、第6図に示されるものと略々同様な活性炭式
希ガスホールドアツプ室に本発明を適用した場合の装置
の構成を示すものである。
第1図において活性炭式希ガスホールドアツプ塔11の
運転中は、活性炭式希ガスホールドアツプ室専用空調機
21が運転されておシ、活性炭式希ガスホールドアツプ
塔室18の室内空気は、専用空調系の吸気ダクト22に
設置されている温度計23により温度を検知され、その
信号を受けた温度コントローラ24は活性炭式希ガスホ
ールドアツプ塔室専用空調機21内に設置されているヒ
ータユニット25及びターラユニット26の加熱或いは
冷却負荷熱鰍を温度計23の検出温度が予め設定された
温度に近ずくようにコントロールする。
上記活性炭式希ガスホールドアツプ塔室専用空調機21
により、加熱或いは冷却された空気は、専用空調系の排
気ダクト27により、活性炭式希ガスホールドアツプ塔
11及び配管集合体28に吹きつけられる。配管集合体
28は、建屋内を通って運ばれてきた活性炭式希ガスホ
ールドアツプ塔室18の室温よシ低い或いは高い温度の
排ガスを活性炭式希ガスホールドアツプ塔11に入る前
に、室温近くになるように専用空調系からの給気により
加熱或いは冷却する為に設置されたものでおる。
また、建屋の換気空調用のエアダクト19は。
活性炭式希ガスホールドアツプ塔の運転中は、室内に人
が入って作業することは無い為、手動ダンノf 29 
’!c閉止し、室内への給気を停止して、活性炭式希ガ
スホールドアツプ塔室内に温度ムラができるの全防止す
ると共に、活性炭式希ガスホールドアツプ室専用空調機
の熱負荷を低減する。
一方、原子力発電所の定期点検等、活性炭式希ガスホー
ルドアツプ塔の運転停止中に、活性炭式希ガスホールド
アツプ塔室へ人が入って作業をする場合は、活性炭式希
ガスホールドアツプ塔室専用空調機21を停止して、手
動ダンノや29を開にし、室内を換気する。
このようにして、活性炭式希ガスホールドアツプ塔の運
転中は、活性炭式希ガスホールドアツプ塔室の専用空調
機により、室内空気を閉サイクルを循環させながら温度
コントロールすることにより、室内を最適な温度に保持
し、活性炭式希ガスホールドアツプ室を恒温槽として供
することが可能となシ、しかも、専用空調機の熱負荷量
も小さくてすむことから、専用空調機自体も小型の安価
なものでよく、第1図に示す装置により1本発明を効果
的に実施することが可能となる。
〔発明の効果〕
以上で説明したように、本発明によれば、活性炭式希ガ
スホールドアツプ塔室に専用空調機を設置して、活性炭
式希ガスホールドアツプ室を恒温槽とし最適な温度に制
御することにより、活性炭式希ガスホールドアツプ塔の
活性炭必要充填量をそれ程増大させることなしに、専用
空調機に比して大掛シな設備である脱湿装置を必要とせ
ずに活性炭式希ガスホールドアツプ装置を運転できるの
で、経済的に有利でしかも、単純で操作頻度が少なく信
頼性の高い活性炭式希ガスホールドアツプ装置’を提供
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による運転方法を実施する活性炭式希
ガスホールドアツプ装置の一実施例を示す図、第2図は
、種々の運転圧力下での活性炭必要充填量の温度依存性
を示す図、第3図及び第4図は、種々の排ガス露点下に
おける活性炭必要充填量の温度依存性を示す図、第5図
は、代表的な気体廃棄物処理系の構成金示す図、第6図
は、活性炭式希ガスホールドアツプ塔室の従来の構成を
示す図、第7図、第8図、第9図は、活性炭の動的吸着
係数の各々温度、圧力、相対湿度に対する依存性を示す
図である。 1・・・原子炉、     4・・・主復水器、9・・
・排ガス再結合装置、10・・・脱湿装置、11・・・
活性炭式希ガスホールドアツプ塔、14・・・排気筒、 15・・・活性炭式希ガスホールドアツプ装置、18・
・・活性炭式希ガスホールドアツプ塔室、19・・・換
気空調用エアダクト。 21・・・活性炭式希ガスホールドアツプ室専用空調機
、 28・・・配管集合体。 第1図 第2図 □癖六゛ス2脱;at、a%−p−含 一一一一″″上¥ガスとf4むl育り揚台を転311L
良(0C) 第3図 □排ガスΣ片之jll、!!い運1合 一−−−琲ガ又と脱E4を今酊覇含 fi  卓立 3!L  &  (”C)第4図 □上下力゛スと脱湿し1な・・j薯I叶を転1戻π) 第5図 第6図 第7図 温度CC) 第8図 圧 力Catyn)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、被処理排ガスの脱湿を実施しない活性炭式希ガスホ
    ールドアップ装置の運転方法であって、該希ガスホール
    ドアップ装置の運転条件として装置の入口排ガス露点の
    変動巾を5〜9℃に、活性炭の運転圧力の変動巾を1〜
    0.7ataに選定するとともに、活性炭の運転温度を
    17〜30℃に選定することにより、活性炭の必要充填
    量を最小ならしめたことを特徴とする活性炭式希ガスホ
    ールドアップ装置の運転方法。 2、被処理排ガスの脱湿を実施しない活性炭式希ガスホ
    ールドアップ装置の運転方法であって、該希ガスホール
    ドアップ装置の運転条件として装置の入口排ガス露点の
    変動巾を5〜9℃に、活性炭の運転圧力の変動巾を1〜
    0.7ataに選定するとともに、活性炭の運転温度を
    20〜25℃に選定することにより、安定した希ガスホ
    ールドアップ効果を得るようにしたことを特徴とする活
    性炭希ガスホールドアップ装置の運転方法。 3、被処理排ガス入口と、処理ガス出口との間に活性炭
    式希ガスホールドアップ塔を複数基直列に配設し、これ
    ら複数基のホールドアップ塔を一つの塔室内に収容して
    なる活性炭式希ガスホールドアップ装置において、前記
    ホールドアップ塔への入口排ガス露点の変動巾を5〜9
    ℃に選定する手段と、活性炭の運転圧力の変動巾を1〜
    0.7ataに選定する手段を付設するとともに、前記
    活性炭式希ガスホールドアップ塔の運転温度を17〜3
    0℃に選定する手段を設けたことを特徴とする脱湿装置
    を必要としない活性炭式希ガスホールドアップ装置。 4、前記活性炭式希ガスホールドアップ塔の運転温度を
    17〜30℃に選定する手段は、前記活性炭式希ガスホ
    ールドアップ塔室内との間で閉サイクル運転するように
    設置された該塔室専用空調機であることを特徴とする特
    許請求の範囲第3項に記載の活性炭式希ガスホールドア
    ップ装置。 5、前記塔室内において、前記活性炭式希ガスホールド
    アップ塔に入る直前に配管集合体を設け、該希ガスホー
    ルドアップ塔に流入する被処理排ガスの温度を前記専用
    空調機により選定される塔室内の温度に近づけるように
    したことを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の活
    性炭式希ガスホールドアップ装置。 6、前記塔室には、前記活性炭式希ガスホールドアップ
    塔の運転停止中に該塔室内に人が出入りできるように前
    記専用空調機とは別に室内換気用空調系を設けたことを
    特徴とする特許請求の範囲第3項ないし第5項に記載の
    活性炭式希ガスホールドアップ装置。
JP6608985A 1985-03-29 1985-03-29 活性炭式希ガスホ−ルドアツプ装置の運転方法及びそのための装置 Granted JPS61225698A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011047794A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Taisei Corp 排気システム及び排気方法

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