JPS623697A - 高速増殖炉の水素・トリチウム回収システム - Google Patents

高速増殖炉の水素・トリチウム回収システム

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JPS623697A
JPS623697A JP14328485A JP14328485A JPS623697A JP S623697 A JPS623697 A JP S623697A JP 14328485 A JP14328485 A JP 14328485A JP 14328485 A JP14328485 A JP 14328485A JP S623697 A JPS623697 A JP S623697A
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秀明 日置
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、液体金属冷却型高速増殖炉の蒸気発生型伝熱
管において水側より液体金属側へ移行する水素および液
体金属側より水側へ移行するトリチウムを抑制して水素
及びトリチウムを回収するシステムに関する。
〔発明の技術的背景〕
一般に、ナトリウム等の液体金属を冷却材として用いる
液体金属冷却型高速増殖炉はループ型とタンク型に大別
される。ループ型高速増殖炉は第4図に示すように原子
炉容器41、炉心42、−次系配管44、中間熱交換器
45、二次系配管46、蒸気発生器47、水配管48、
−次系循環ポンプ49、二次系循環ポンプ50から構成
され、原子炉容器41内で発生した熱をナトリウム43
により一次系配管44を介して炉外へ取出し、取出した
熱を中間熱交換器45及び二次系配管46を介して蒸気
発生器47で蒸気に変換するものである。
また、タンク型高速増殖炉は第5図に示すように原子炉
容器41、炉心42、中間熱交換器45、二次系配管4
6、蒸気発生器47、水配管48、−次系循環ポンプ4
9、二次系循環ポンプ50から構成され、原子炉容器4
1内で発生した熱をナトリウム43により中間熱交換器
45及び二次系配管46を介して炉外へ取出し、取出し
た熱を蒸気発生器47で蒸気に変換するものである。す
なわち、ループ型^速増蕩炉とタンク型高速増殖炉の違
いは中間熱交換器45を原子炉容器外へ設置するか原子
炉容器内に収納するかに基づき、いずれの場合も炉内で
発生した熱はナトリウムにより運ばれ、蒸気発生器47
においてナトリウムと水の熱交換が行われている。
このような高速増殖炉の蒸気発生器としては、第6図ま
たは第7図に示すようなものが提案されている。第6図
に示す蒸気発生器は伝熱管として一重壁型伝熱管を用い
たもので、この蒸気発生器は外胴61、内胴62、ナト
リウム入口ノズル63、ナトリウム出口ノズル64、水
供給ノズル65、蒸気出口、ノズル66、−重壁型伝熱
管67から構成されている。また、第7図に示す蒸気発
生器は伝熱管として二重管型伝熱管を用いたもので、こ
の蒸気発生器は外胴71、バッフル板72、ナトリウム
入口ノズル73、ナトリウム出口ノズル74、水供給ノ
ズル75、蒸気出口ノズル76、二重管型伝熱管77か
ら構成されている。
〔背景技術の問題点〕
ところで、これらの蒸気発生器の伝熱管には蒸気を含ん
だ高温の水が流れる伝熱管壁に腐食が発生する。そして
、この腐食の酸化作用によって水側に水素が発生し、発
生した水素は伝熱管壁を透過してナトリウム側へ移行す
ることが知られている。そこで、高速増殖ではナトリウ
ム側へ移行した水素等を除去するために第4図及び第5
図に示す如く二次系配管46に二次浄化系配管52とコ
ールドトラップ53を設けているが、時間とともにコー
ルドトラップ53には水素が蓄積し、コールドトラップ
の機能が低下するため寿命に達したコールドトラップを
定期的に交換している。従って、従来の高速増殖炉では
ナトリウム側へ移行した水素がコールドトラップの交換
時期を早める結果となり、運転保守の面から水素のナト
リウム側への移行の抑制が望まれている。
一方、ナトリウム側からは炉内で燃料の三種核分裂やボ
ロンの放射化などにより生成されたトリチウムが一次系
配管44、中間熱交換器45、二次系配管46を経て蒸
気発生器47に流入し、伝熱管壁を透過して水側へ移行
することが文献等により報告されている。水側へ移行し
たトリチウムは浄化系にて環境への放出が防止されてい
るが、水側へ移行するトリチウムの量が少なければ被曝
低減および浄化系の負荷軽減などの面で好ましい。
〔発明の目的〕
本発明はかかる事情に鑑みなされたもので、その目的は
蒸気発生器伝熱管における水素・トリチウムの移行を抑
制し、かつこれら水素およびトリチウムを回収すること
により高速増殖炉の信頼性および安全性の向上を図るこ
とにある。
〔発明の概要〕
本発明によ、る高速増殖炉の水素・トリチウム回収シス
テムは上記の目的を達成するために、二重管型伝熱管の
内管と外管の間隙にガスを通流させるだめのガス入口ノ
ズルおよびガス出口ノズルを有する蒸気発生器と、上記
ガス入口ノズルに接続されたガス供給源と、前記ガス出
口ノズルに接続されガス中の水素およびトリチウムを回
収除去する水素・トリチウム回収装置と、この水素・ト
リチウム回収装置で処理されたガスを排気する排気系と
を具備したことを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、第1図ないし第3図を参照して本発明の詳細な説
明する。
第1図は本システムの概略構成を示すブロック図で、こ
の水素・トリチウム抑制システムはヘリウムガス供給源
1、蒸気発生器3、水素・トリチウム回収装置5および
排気系7から構成される。
蒸気発生器3は伝熱管として二重管型伝熱管11を用い
たもので、外胴12にはナトリウム入口ノズル13、ナ
トリウム出口ノズル14、冷却水入口ノズル15および
蒸気出口ノズル16の他に、二重管型伝熱管11の内管
と外管の間隙にガスを通流させるためのガス入口ノズル
17とガス出口ノズル18が設けられている。そして、
ガス入口ノズル17にはガス供給配管2を介してヘリウ
ムガス供給源1が接続され、ガス出口ノズル18にはガ
ス排出配管4を介して水素・トリチウム回収装置5が接
続されている。
水素・トリチウム回収装置5は第2図に示すように、蒸
気発生器3からのヘリウムガスに空気を混入させる空気
混入機構21と、この空気混入機構21により混入され
た空気を利用してヘリウムガス中の水素およびトリチウ
ムを酸化させる触媒酸化器22と、この触媒酸化器22
で酸化された水素およびトリチウムを吸着除去する吸着
除湿塔27a、27bから構成されている。そして、吸
着除湿塔27a、27bは100%容量のものが2台並
列に設置されており、どちらかの吸着材28a、28b
の容量が一杯になった時に他方の吸着除湿塔への切換え
ができるようになっている。
また、水素・上リチウム回収装置5の出口には第1図に
示すようにガス排出配管6を介して排気系7が接続され
ている。
次に上記の如く構成された本システムの作用について説
明する。
まず蒸気発生器3のガス入口ノズル17にヘリウムガス
供給源1からガス供給配管2を通じてヘリウムガスを供
給し、二重管型伝熱管12の内管と外管の間を通流させ
る。二重管型伝熱管12の内管と外管の間を流れたヘリ
ウムガスは水素およびトリチウムを含んでガス出口ノズ
ル18から流出し、ガス排出配管4を通って水素・トリ
チウム回収装置5へ送られる。
水素・トリチウム回収装置5では蒸気発生器3からのヘ
リウムガスに空気混入機構21より空気が混入され、空
気と共に触媒酸化器22へ導入される。触媒酸化器22
に導入されたヘリウムガスは触媒23によりガス中の水
素およびトリチウムが酸化サレ、そtLぞttHz O
,HTO(T20)の水分に転換される。そして、水分
となった水素およびトリチウムはヘリウムガスや空気と
ともに配管24を通り、さらに分岐配管25aおよび弁
26aを経て一方の吸着除湿塔27aへ送られる。
吸着除湿塔27aでは吸着材28aによりガス中の水分
(1−120,HTO(T20) )が吸着除去され、
残りの乾燥したガスは弁29a、ガス排出配管6を通り
、排気系7より外部へ放出される。
そして、吸着除湿塔27aに充填された吸着材28aの
容量が一杯になった時は弁268.29aを閉じ、弁2
5b、29bを開けることによりH20,HTO(T2
0) を含んだガスは他方の吸着除湿塔27bへ導入さ
れるので、この間に吸着除湿塔27aでは吸着材の再生
を行なう。
次に本システムを100100O級のループ型高速増殖
炉に適用した場合の試算結果を表−1に示す。
表−1 この表−1は3ループのうち1ル一プ分について試算し
たもので、金属を透過する水素の量は一般に次式で表わ
せる。
ここで、K:金属の水素透過係数(T Or r3A・
cm2/5ec) 、A :透過面積(cm2)、d:
金属の厚さくcm) 、Pl :高水素分圧側の水素分
圧(Torr)、P2 :低水素分圧側の水素分圧(1
”orr)である。
今、Kを水素に対しlXl0””、トリチウムに対し1
X10−7を用いて透過量を求めると、ヘリウム中への
水素の移行量は67ONcm3 /min、ナトリウム
中への水素の移行量は107107N/m i nとな
り、ヘリウム中へのトリチウムの移行量は1X10−’
 Ci/minとなる。
これは二重管の間隙を流れるヘリウム流量を16Nl/
minとした場合で、水素濃度は爆発限界以下の4%以
下となるようにしている。これによりナトリウム中への
水素の移行量は107/670−0.16倍に抑制され
、また水側へのトリチウムの移行もほとんど抑制される
ので、水素およびトリチウムのほとんどはヘリウム中へ
移行することになる。従って、ヘリウム中に移行した水
素およびトリチウムを水素・トリチウム回収装置5で回
収することにより、環境へのトリチウムの放出を防止で
きるとともに二次系コールドトラップの交換時期を大幅
に延長できる。
第3図は第2図に示した触媒酸化器22と吸着除湿塔2
7a、27bとの間に冷却回収器31を設置した場合の
実施例を示す図で、この実施例では触媒酸化器22で酸
化されたH2OおよびHTO(T20)は冷却器32.
冷媒配管33間を循環する冷媒により冷却されている冷
却回収器31内に導入される。冷却回収器31内に導入
されたH2OおよびHTO(T20)は冷却凝縮され、
液滴としてドレン配管34および弁35を経て回収タン
ク37に回収される。そして、未回収の水分は前述した
如く後段の吸着除湿塔27a。
27bで回収される。
このように触媒酸化器22と吸着除湿塔27a。
27bとの間に冷却回収器31を設置することにより、
例えば冷却回収器31を0℃程度に冷却しておくとガス
中のH2OおよびHTO(T2O)は約4■0]%のう
ち85%が液滴として回収タンク36に回収され、残り
の15%(約6000vo l ppm)が後段の吸着
除湿塔27a、27bで回収されることになるので、吸
着除湿塔の負荷は第2図に示した水素・トリチウム回収
装置より約15%程度軽減され、より効率良く水素およ
びトリチウムを回収することができる。
なお、上記実施例では二重管型伝熱管の内管と外管の間
を流すガスとしてヘリウムガスを用いたが、これはヘリ
ウムの伝熱特性が優れていることや、不活性ガスのため
伝熱管等に悪影響を及ぼさないことなどを考慮した結果
である。従って、ヘリウムの代りにアルゴンや窒素等を
用いても初期の目的は達成可能である。
〔発明の効果〕
以1述べたように本発明による高速増殖炉の水素・トリ
チウム回収システムは、二重管型伝熱管の内管と外管の
間隙にガスを通流させるためのガス入口ノズルおよびガ
ス出口ノズルを有する蒸気発生器と、上記ガス入口ノズ
ルに接続されたガス供給源と、前記ガス出口ノズルに接
続されガス中の水素およびトリチウムを回収除去する水
素・トリチウム回収装置と、この水素・トリチウム回収
装置で処理されたガスを排気する排気系とを具備したも
のである。従って、本発明によれば蒸気発生器伝熱管に
おける水素・トリチウムの移行を伝熱管の内管と外管の
間を流れるガスにより抑制できるので、高速増殖炉の信
頼性および安全性を大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による水素・トリチウム回収システムの
一実施例を示すブロック図、第2図は同システムの水素
・トリチウム回収装置の一例を示す構成図、第3図は水
素・トリチウム回収装置の他の実施例を示す構成図、第
4図ないし第8図は従来例を説明するための図で、第4
図はループ蟹高速増殖炉の概略構成図、第5図はタンク
型高速増殖炉の概略構成図、第1図は一重壁型伝熱管を
用いた蒸気発生器の概略断面図、第8図は二重管型伝熱
管を用いた蒸気発生器の概略断面図である。 1・・・ヘリウムガス供給源、3・・・蒸気発生器、5
・・・水素・トリチウム回収装置、7・・・排気系、1
2・・・二重管型伝熱管、17・・・ガス入口ノズル、
18・・・ガス出口ノズル、21・・・空気混入礪構、
22・・・触媒酸化器、27a、27b・・・吸着除湿
塔、31・・・冷却回収器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第3図 第5図 第6図     第7図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)二重管型伝熱管の内管と外管の間隙にガスを通流
    させるためのガス入口ノズルおよびガス出口ノズルを有
    する蒸気発生器と、上記ガス入口ノズルに接続されたガ
    ス供給源と、前記ガス出口ノズルに接続されガス中の水
    素およびトリチウムを回収除去する水素・トリチウム回
    収装置と、この回収装置で処理されたガスを排気する排
    気系とを具備したことを特徴とする高速増殖炉の水素・
    トリチウム回収システム。
  2. (2)前記水素・トリチウム回収装置は、蒸気発生器か
    らのガスに酸素を含むガスを混入させるガス混入機構と
    、このガス混入機構により混入された酸素を利用してガ
    ス中の水素およびトリチウムを酸化させる触媒酸化器と
    、この触媒酸化器で酸化された水素およびトリチウムを
    吸着除去する吸着除湿塔からなることを特徴とする特許
    請求の範囲第(1)項記載の高速増殖炉の水素・トリチ
    ウム回収システム。
  3. (3)前記吸着除湿塔は100%容量のものが2台並列
    に設置され、切換運転が可能であることを特徴とする特
    許請求の範囲第(2)項記載の高速増殖炉の水素・トリ
    チウム回収システム。
  4. (4)前記水素・トリチウム回収装置は、触媒酸化器と
    吸着除湿塔との間に冷却回収器を備えていることを特徴
    とする特許請求の範囲第(2)項記載の高速増殖炉の水
    素・トリチウム回収システム。
  5. (5)前記酸素を含むガスは空気であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第(2)項記載の高速増殖炉の水素・
    トリチウム回収システム。
  6. (6)前記二重管型伝熱管の内管と外管の間隙を通流す
    るガスはヘリウムガスであることを特徴とする特許請求
    の範囲第(1)項記載の高速増殖炉の水素・トリチウム
    回収システム。
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US5786549A (en) * 1994-03-17 1998-07-28 Tanita Corporation Low profile load sensor of unitary construction

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60145033A (ja) * 1984-01-09 1985-07-31 星電器製造株式会社 自動製パン機

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