JPS61254893A - 放射性気体廃棄物の処理方法および処理装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、原子カプラントにおける放射性気体廃棄物の
処理方法およびその処理装置に関する。

（発明の技術的背景） 沸騰水型原子力発電所のタービン主復水器から抽気され
るガス、または加圧木型原子力発電所の一次冷却材から
脱気されたガスなどは、希ガスなどの放射性物質を含ん
でいるため、これらを安全に処理するための装置（放射
性気体廃棄物処理装置）を設ける必要がある。

以下、軽水型原子炉のうら沸騰水型原子炉プラントを例
として放射性気体廃棄物の処理装置について詳細に説明
する。

沸騰水型原子炉の冷却材は、高中性子束の炉心を通過づ
る間に、中性子照射を受けて、一部が酸素と水素とに分
解するだけでなく、さらに３Ｈ１１６Ｎ、１９　ｏなど
が生じる。また燃料棒に生じたピンホールなどから）（
ｒやｘｅなどの放射性の希ガスが漏洩し、これらが蒸気
に混入してタービン系に送られている。

また、この他に、タービン主復水器への外気の漏入があ
る。

これらの１１ｉ射性気体廃棄物（以下中に［排ガス］と
記す）によって、沸騰水型原子力発電所におけるタービ
ン系は、原子炉なみに鴻蔽設佑を施して所内および周辺
の健全性を維持する必要がある。

しかし上記排ガスは、一般に非凝縮性であるので、蒸気
系統内、特にタービン主復水器の内部に滞留する。この
ため前記タービン主復水器の内部に空気抽出器を連結し
て、ここに滞留する排ガスを活性炭式希ガスホールドア
ツプ塔に導いて処理している。

この処理装置は以下のように構成されている。

すなわち、第３図に示したように、タービン主復水器１
の内部に滞留した排ガスを空気抽出器２でタービン系外
に抽気する。系外に抽気した排ガスは、その内に含まれ
る酸素と水素が効率よく再結合する温度まで予熱器３で
予熱されたのち、下流の再結合器４に導かれてこの再結
合器４で排ガス中に含まれる水素と酸素の再結合反応に
より水蒸気となる。さらに、その下流の復水器５では、
外部冷却水による冷却作用により排ガス中の水蒸気のほ
とんどは水となり、排ガスが分離され、その水はタービ
ン主復水器１に戻される。

こののち、排ガスは専用のフレオン冷却装置６ａを有す
る予冷器６および乾燥器７ａまたは７ｂを経て、湿分が
十分除去されたのち、入口配管８ａを介して活性炭式希
ガスホールドアツプ塔８に導かれ、残った放射性ガス（
主体はＸｅ、Ｋｒなどの希ガス）を活性炭に吸着させ、
長時間のホールドアツプののち、真空ポンプ９を経て排
気筒１０から大気へ放出される。

以上述べたＩＩＩ器は、それぞれ気密あるいはそれに準
じた状態の室１１．１２．１３．１４などに設置され、
またそれぞれの室１１．１２，１３゜１４は、例えば第
３図に室１１について示すように空調袋＠１５でダクト
１６．１７を介し空調が行われている。空調装置１５に
は冷却装Ｍ１８からの冷却水と、加熱装置（図示せず）
からの熱水が供給されるようになっている。

〔費用技術の問題点〕

ところで、予冷器６に流入した排ガスは、１０℃以下で
かつ０℃以上の凍結しない温度、たとえば５℃程度まで
冷却され、配管１９ａを経て乾燥器７（７ａで示す）に
至る。乾燥器７ａ、除湿剤による場合、またｔよ冷凍乾
燥器による場合とも、再生運転を行なう際に予備として
他に１台の乾燥器７ｂを設置し、常に２台の乾燥器７ａ
、７ｂによって交互運転を行っている。この乾燥器７ａ
。

７ｂからは、露点−２０℃以下に乾燥した排ガスが活性
炭式希ガスホールドアツプ塔８へ流れる。

ここで活性炭式希ガスホールドアツプ塔８へ流入する排
ガスの温度を２０℃とした場合、排ガスの相対湿度は約
５％となる。

第４図は活性炭の含水率と処理ガスの相対湿度の関係の
一例を示しており、この図から明らかなように、処理ガ
スの相対湿度が４０％を越えたあたりから急速に活性炭
の含水率が増加し、２０％以上となることが読みとれる
。

含水率の増加は、活性炭の希ガスに対する吸容能力を低
下させることが知られている。

第５図は活性炭の含水率とＸｅに対する動的吸着係数の
関係の一例を示す特性図である。この図から含水率が２
０％近くなると動的吸着係数が急激に低下するのが読み
とれる。この結果、排ガスを相対湿ｒ！１．４０％以下
とすれば、第４図および第５図から活性炭の希ガスに対
する動的吸着係数を低下さけないで用いることができる
ということがわかる。

従来は、寸でに述べたように、排ガス中の絶対湿度を減
少させる方法によってこの目的を達成しているので、乾
燥器７において交互運転を行なうことが避けられないの
ぐあるが、一方で原子力発電所における機器は高い信頼
性を要求されるため、交互運転を行なうことはできるだ
け避けることが望ましい。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点を考慮してなされたもので、活性
炭式希ガスホールドアツプ塔に相対湿度４０％以下の梼
ガスを流ずことがて・き、しかも系統上の機器構成をで
きるだけ簡略化して信頼性を向上させることのできる放
射性気体廃棄物の処理方法およびその処理ｉｉを提供す
ることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、放射性気体廃棄物を活性炭式希ガスホールド
アツプ塔に導びき、ホールドアツプにより減衰させた後
大気放出する放射性気体廃棄物の処理方法であって、原
子カプラントで発生した放射性の排ガスを冷却して除湿
冷却するとともに、これを調圧して絶対湿度を減少させ
、次いでこの排ガスを相対湿度が４０％以下となる温度
に維持して活性炭式希ガスホールドアツプ塔でホールド
アツプするようにし、もって簡単な方法で活性伏式希ガ
スホールドアツプ塔での効率を向上させることができ、
かつ高い信頼性を得ることができるようにしたことを特
徴としている。

また本発明は、前記放射性気体廃棄物の処理方法を実施
するための装置であって、活性炭式希ガスホールドアツ
プ塔の人側に、す［ガスを冷却して除湿冷却する除湿手
段および除湿冷却された排ガスを調圧して絶対湿度を減
少さぼる調圧手段をそれぞれ設け、かつ活性炭式希ガス
ホールドアツプ塔でホールドアツプされる排ガスを相対
湿度が４０％以下となる温度に維持り゛る調温手段を段
（ブ、もって装置構成を商略化してしかも信頼性を向上
させることができるようにしたことを特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例について第１図および第２図を参照
して説明する。

第１図において符号１はタービン主復水器であり、その
内部に滞留した排ガスは、室１２内に設置した空気抽出
器２でタービン系外に抽気されるようになっている。系
外に抽気された排ガスは、室１３内に設置した予熱器３
により排ガス中に含まれる酸素と水素とが効率よく再結
合する温度まで予熱されるとともに、再結合器４により
排ガス中に含まれる水素と酸素とが再結合されて水蒸気
が生成され、さらに復水器５によりυ［ガス中の水蒸気
が水となってυ１ガスが分離されるようになっている。

そして復水３５で分離された水は、眞記タービン主復水
器１に戻されるようになっている。

前記室１３内の復水器５出側位置には、第１図に承りよ
うに冷却装置１８からの冷却水等の冷却媒体が冷却水配
管２０を介しで供給される除湿器２１が設置されており
、復水器５から排出された排ガスを８℃〜１２℃まで冷
却し除湿冷却するようになっている。

この除湿器２１の出側位置には、第１図に示Ｊように圧
力計２２を右ツる圧力制御弁２３が設２）されており、
この圧力制御弁２３により、排ガスの除湿器２１出口圧
力が後述する活性炭式希ガスホールドアツプ塔８の入口
圧力（０，８Ｋｔｊ／ＣＩりよりも高めの１気圧（１、
０３３Ｋｇ／ｃｓｉ）に制御されるようになっている。

そしてこれにより、除湿器２１から流出する排ガスの絶
対湿度を下げることができるようになっている。

前記圧力制御弁２３により調圧された排ガスは、第１図
に示すように室１１内に設置した活性炭式希ガスホール
ドアツプ塔８にその入口配管８ａを介して導ひかれ、長
時間のホールドアツプにより残った放射性ガス（主体は
Ｘｅ、Ｋｒ等の希ガス）が活性炭に吸着され、その後輿
空ポンプ９を経て排気筒１０から大気放出されるように
なっている。

前記室１１には、第１図に示ずように吸込ダクト１６お
よび吐出ダク１−２４を介して空調装置１５が設置され
ており、この空調装置１５により、前記活性炭式希ガス
ホールドアツプ塔８でホールドアツプされる排ガスが相
対湿度４０％以下となるような温度に維持されるように
なっている。

すなわち、除湿器２１の出口で１気圧に制御された排ガ
スが相対湿度４０％以下となるような温度は、例えば除
湿器出口露点を１２℃と１れば２２℃以上の温度であり
、室１１の室温は、空調装置１５によりこの温度に制御
されるようになっている。そしてこれにより、活性炭式
希ガスホールドアツプ塔８および入口配管８ａが室１１
の室温と同一温度に制御され、結果としてその内部を流
れる排ガスが間接的に室１１の室温と同一温度に維持さ
れるよ・うになっている。なお、前記入口配管８ａは、
内部の排ガスが室１１の室温と同一温度まで上昇するの
に充分な長さを有するように設置されている。

前記空調装置１５は、第１図に示すように前記冷却装置
１８に接続され、この冷却装置１８からの冷却媒体およ
び図示しない加熱装置からの加熱媒体がそれぞれ供給さ
れるようになっている。すなわち、冷却装置１８は前記
除湿器２１と空調装置１５とで共用となっている。

次に、本発明に係る放射性気体廃棄物の処理方法につい
て説明する。

タービン主復水器１の内部に滞留した排ガスは、空気抽
出器２によりタービン系外に排気され、この排ガスは予
熱器３で予熱された後、再結合器４に導ひかれて排ガス
中の水素と酸素とが結合され水蒸気となる。この水蒸気
は復水器５で水として除去され、分離された排ガスは、
除湿器２１において８℃〜１２℃まで冷却され除湿冷却
される。

この排ガスは、除湿器２１出側の圧力制御弁２３により
活性炭式希ガスホールドアツプ塔８の入口圧力（０，８
Ｋｙ／ＣＩりより高圧の１気圧（１，０３３Ｋｇ／ｃ＃
ｉ）に制御される。これにより、除湿器２１から流出す
る排ガスの絶対湿度を下げることが可能となる。

圧力制御弁２３で調圧された排ガスは、入口配管８ａを
介して活性炭式希ガスホールドアツプ塔８に導びかれ、
排ガス中に残った放射性ガス（主体はｘｅ、Ｋｒ等の希
ガス）が長時間のホールドアツプにより活性炭に吸着さ
れることになるが、この際排ガスは、活性炭式希ガスホ
ールドアツプ塔８およびその入口配管８ａが設置されて
いる室１１の空調装置１５により相対湿度が４０％以下
となるような温度に維持される。

すなわち、圧力制御弁２３で調圧された排ガスは、入口
配管８ａを通過する間に吐出ダクト１７からの空調エア
により入口配管８ａの湿度、すなわち室１１の空ｍ温度
まで昇温し、この空１ｔｌ温度と同一温度となっている
活性炭式希ガスホールドアツプ塔８に導びかれて間接的
に温度制御が行なわれる。

例えば、活性炭式希ガスホールドアツプ塔８人側の拮ガ
スが、１２℃′ｃＢ、７３’ｊ／に！ｊ（１）水分を含
有するものとするど、相対湿度が４０％以下となるよう
な温度、すなわち２２℃以上の温度に制御される。排ガ
スが２２℃に制御されたとすると、相対湿度は４０％以
下の値となり、活性炭の希ガスに対する動的吸着係数に
悪影響を与えることがなくなる。

なお、除湿器２１出口の排ガス温度（露点）を１２℃以
下に制御できるのであれば、室１１の空調温度を低下さ
せることができ、活性炭の所要量の削減が可能となる。

この活性炭の所要量の削減は、前記圧力制御弁２３によ
って除湿器２１から流出する排ガスの絶対湿度を下げる
ことによっても可能となる。

すなわち、活性炭は使用される温度によって、第２図に
示したように異なる性質を有する。その温度が低温であ
るほど、Ｘｅ、Ｋｒなどの希ガスに対する動的吸着係数
は向上する。ここで用いる動的吸着係数Ｋ［ＣＩ＋Ｉ／
ｇ１は活性炭の所要量を計算するために一般的に使用さ
れている数値で、排ガスの流出Ｆ　［Ｔｄ／ｈｒｌと活
性炭の所要ＩＭ［ｔｏｎ］とホールドアツプ時間Ｔ［ｈ
ｒ］の間に次の関係式を右する。

Ｔ＝に−Ｍ／Ｆ したがって動的吸着係数（Ｋ）が高い状態で用いる方が
活性炭の所要量が少なくてすみ、経済性の点で右利であ
る。

ここで、圧力制御弁２３によって除湿器２１から流出す
る排ガスの絶対湿度を下げると、排ガスの水蒸気分圧が
低下し、活性炭式希ガスホールドアツプ塔８へ流入する
排ガスの相対湿度が４０％以下となる温度も低くなり、
これにより活性炭の所要量の削減が可能となる。

このように、除湿器２１で除湿冷却された排ガスを、入
口配管８ａを通す間に相対湿度が４０％以下となる温度
まで昇温し、この排ガスを排ガスと同一温度に維持され
ている活性炭式希ガスホールドアツプ塔８に導びくよう
にしているので、従来と異なり乾燥器７ａ、７ｂの切換
による低露点運転を要することなく、ＩＪＦガスの相対
湿度を活性炭に何等悪影響を与えることのない程度にま
で低下させることができる。

また、活性炭式希ガスホールドアツプ塔８に導びかれる
排ガスの温度制御を、室１１の空調装置１５を用いて行
なっているので、特別な温度制御装置が不要となって装
置構成を簡略化できる。

この排ガスの温度制御により、運転温度が上背して活性
炭の所要量が多少増大することになるが、圧力制御弁２
３を設けて排ガスの除湿器２１出口圧力を高めているの
で、活性炭式希ガスホールドアツプ塔８の制ｔ２Ｉｌ温
度上昇を極力抑えて活性炭所要量の増加を最少限に留め
ることができる。

また除湿器２１を冷却水配管２０を介して冷却装置１８
に接続し、室１１の空調＠置１５が冷Ｎ１運転を行なう
際に用いられる冷却水系（ブラー水系）から１０℃以下
、例えば５℃程度の冷却媒体を除湿器２１に導びくよう
にしているので、従来予冷器６の専用として設置されて
いたフレオン冷却装置１４が不要となり、予冷器６およ
び乾燥器７ａ、７ｂが不要となることと相俟って、装置
構成を大幅に簡略化してコストダウンが図れる。また動
的機品を削減できるので、装置全体の運転信頼性を著し
く向上させることができる。

なお前記した実施例においては、沸騰水型原子カプラン
トについて説明したが、本発明は加圧水型原子カプラン
ト、高速増殖炉プラント等にも同様に適用できる。

すなわら、加圧水型原子炉の一次冷却材から脱気された
ガスにも放射性の希ガスが含まれるが、この処理方法と
して、活性炭を用いた場合については、−取器１１水か
らの脱ガスを行なった下流に本発明による除湿器・活性
炭式希ガスホールドアツプ塔を設けることにより、同様
の効果を得ることができる。

また、新型転換炉においては、沸騰水型原子炉プラント
と同様にタービン主復水器から抽気した排ガスについて
本発明を適用可能である。

さらに、特に炉本体からの排ガスのみでなく、それに付
随して発生づる排ガスの処理、たとえば、高速増殖炉に
おいての一次アルゴンガス系・燃料取扱及び貯蔵系・炉
上部搭載機器などからの排ガスの処理においても本発明
を適用づることができる。この他、放射性液体廃棄物処
理系の廃液タンクからのベントガスについても同様に適
用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る放射性気体廃棄物の
処理方法は、排ガスを冷ｆＪＩ　して除湿器ｒＪＩする
とともに、これを調圧して絶対湿度を減少させ、次いで
この排ガスを相対湿度が４０％以下となる温度に維持し
て活性炭式希ガスホールドアツプ塔でホールドアツプす
るようにしているので、簡単な方法で活性炭に何等悪影
響を与えることのない程度まで排ガスの相対湿度を低下
させることができる。

また、排ガスを調圧して絶対湿度を減少させるようにし
ているので、相対湿度が４０％以下となる排ガスの温度
を極力低下させることができ、これにより活性炭の所要
量の増加を抑制できる。

また従来必須であった乾燥器の切換運転が不要となるの
で、運転の信頼性を向上させることができる。

また本発明に係る放射性気体廃棄物の処理装置は、活性
炭式希ガスホールドアツプ塔の人側に、排ガスを冷却し
て除湿冷却する除湿手段および除湿冷却された排ガスを
調圧して絶対湿度を減少させる調圧手段をそれぞれ設け
、かつ活性炭式希ガスホールドアツプ塔でホールドアツ
プされる排ガスを相対湿度が４０％以下となる温度に維
持する調温手段を設けているので、簡単な装置構成で活
性炭に回答悪影響を与えることのない程度にまで排ガス
の相対湿度を低下させることができる。

また調圧手段により排ガスの絶対湿度を減少させるよう
にしているので、相対湿度が４０％以下となる初ガス温
度を極力低下させることができ、これにより活性炭の所
要子の削減が可能となる。

また、従来必須であった乾燥器の切換運転が不要となる
ので、装置の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は第１
図における活性炭の希ガス（Ｘｅ、Ｋｒ）に対づる温度
と動的吸着係数との関係を示づ特性図、第３図は従来例
を示す第１図相当図、第４図は処理ガスの相対湿度と活
性炭の含水率との関係を示す特性図、第５図は活性炭の
含水率と希ガス（Ｘｅ）に対する動的吸着係数との関係
を示す特性図である。 １・・・タービン主復水器、８・・・活性炭式希ガスホ
ールドアツプ塔、８ａ・・・入口配管、１０・・・排気
筒、１１・・・室、１５・・・空調装置、１８・・・冷
却装置、２０・・・冷却水配管、２１・・・除湿器、２
２・・・圧力計、２３・・・圧力制御弁。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 遥　／ｌ　　（’Ｃ） 第２目 りび理力゛ス９相力ｊｌ！、？　　（％）第４目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放射性気体廃棄物を活性炭式希ガスホールドアップ
   塔に導びき、ホールドアップにより減衰させた後大気放
   出する放射性気体廃棄物の処理方法において、前記放射
   性気体廃棄物を冷却して除湿冷却するとともに、これを
   調圧して絶対湿度を減少させ、次いでこの放射性気体廃
   棄物を相対湿度が４０％以下となる湿度に維持して活性
   炭式希ガスホールドアップ塔でホールドアップすること
   を特徴とする放射性気体廃棄物の処理方法。 ２、活性炭式希ガスホールドアップ塔およびその入口配
   管を調温し、ホールドアップされる放射性気体廃棄物を
   間接的に相対湿度が４０％以下となる温度とすることを
   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
   物の処理方法。 ３、放射性気体廃棄物を活性炭式希ガスホールドアップ
   塔に導びき、ホールドアップして減衰させた後に大気放
   出する放射性気体廃棄物の処理装置において、前記活性
   炭式希ガスホールドアップ塔の人側に、放射性気体廃棄
   物を冷却して除湿冷却する除湿手段および除湿冷却され
   た放射性気体廃棄物を調圧して絶対湿度を減少させる調
   圧手段をそれぞれ設け、かつ活性炭式希ガスホールドア
   ップ塔でホールドアップされる放射性気体廃棄物を相対
   湿度が４０％以下となる温度に維持する調温手段を設け
   たことを特徴とする放射性気体廃棄物の処理装置。 ４、調温手段を、活性炭式希ガスホールドアップ塔およ
   びその入口配管の各温度を制御し放射性気体廃棄物の温
   度を間接的に制御する制御機構で構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載の放射性気体廃棄物の処
   理装置。