JPS63175627A - トリチウム回収装置 - Google Patents

トリチウム回収装置

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JPS63175627A
JPS63175627A JP62004927A JP492787A JPS63175627A JP S63175627 A JPS63175627 A JP S63175627A JP 62004927 A JP62004927 A JP 62004927A JP 492787 A JP492787 A JP 492787A JP S63175627 A JPS63175627 A JP S63175627A
Authority
JP
Japan
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tritium
gas
palladium
pipe
metal
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Pending
Application number
JP62004927A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Obara
敦 小原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS63175627A publication Critical patent/JPS63175627A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、トリチウムガスを含んだ混合ガスからトリチ
ウムを回収する之めのトリチウム回収装置に関する。
(従来■技術) 核融合炉においては、水素同位体を核融合反応させ、そ
の際放出されるエネルギーを利用して発電が行なわれる
が、目下この燃料として1重水素及びトリチウムの組合
せが有望視さnている。燃料のトリチウムは極めて貴重
であり、トカマク型の核融合炉においては、炉心に注入
され之トリチウムのたかだか数%しか核燃焼せず[排出
さnるため、トリチウムの回収をはかる必要がある0核
融合炉の炉心から排出されるガス中の不純物組成は、現
在のところ、ヘリウム、炭素、窒素、酸素等が主成分と
なっていると考えられてお6.T2及びD2分離金する
ため、特に深冷蒸留法によって定常的に同位体分離操作
を行なおうとすると、前述の不純物を除去して、不純物
量のトータル’klppm以下とすることが必要となる
ところで、トリチウムは水素同位体であることから、軽
水素回収に用いられる方式を、トリチウムの回収に利用
することができる。軽水素の回収法は種々あるが、その
うちの一つとして、パラジウム、およびパラジウム系合
金(以下Pdと総称する。)に対する水素同位体分子の
透過性を利用した拡散器がある。水素同位体は金属表面
において分子から原子状水素に解離して、金属内部に溶
解し、拡散する性質があり、金属壁の両側でのトリチウ
ム分圧に差がある場合、トリチウムが壁を透過する量は
次式で示さnる。
P = (A/d l ・(V耳−fδ)B ・ax 
p (Q/RT )fflここで、Aば、金属壁の面積
、dは、金属壁の厚さbPlは、透過側のトリチウムガ
ス分圧bP2は。
被透過側のトリチウムガス分圧、Bは、S1θver′
を日定数、Qは、活性化エネルギー、Rは、ガス定数。
Tは、絶対温度である。
第3図に核融合炉に用いられるトリチウム回収装置の一
般的な概略の構成を示す。被処理ガスは配管24から拡
散器へ供給さね、る0拡散器ジヤケツト2)内には1図
示されていないヒーターによりて200fc>′″−3
00℃に加熱された試験管状のPd管22が収めら几て
お、す、Pd管22ヲ透過してくるトリチウムは、上記
管内を配管26ヲ介して常時真空に排気している真空ポ
ンプ23によって、配管27ヲ介して同位体分離系へ供
給さnる。ま之、トリチウムの透過によって、トリチウ
ムが劣化したガスは配管25から廃ガス処理系へ送らn
る〇しかしながらこのような構成であると、用いる真空
ポンプには特別の注意を払わなけnばならない。すなわ
ち、ポンプオイル全必要とする真空ポンプの場合、その
排気経路においてポンプオイルとトリチウムが接触し、
トリチウムが汚染してしまい、同位体分離系に供給でき
る不純物濃度の基準を上回ってしまう恐nが生じ、また
ポンプオイル自体にもトリチウムが溶解するため、メン
テナンスの際の安全性に問題がある。また、何種類かの
オイルフリーなトリチウム用の真空ポンプも開発さnて
いるが、いずれも高価で、かつ透過側のトリチウム分圧
が低い場合には、被透過側を高真空にしなければならず
、拡散器で必要とする真空度を得るためには、低真空用
から高真空用まで数種類の何台もの真空ポンプを組合せ
た複雑な構成となってしまう。
また、(1)式から分るように、同一の操作温度および
圧力の条件の下で大きなトリチウム透過層ヲ得るには、
Pd膜の表面積を大きくするか、厚さを薄くするかのい
ずnか、あるいはそれら全組合せることによって実現さ
n、厚さに関しては、  pa膜の耐圧性によって下限
が決定さnる。Pd膜の厚さを薄くすることは、  P
d膜を管状に形成し、管の直径金小さくすることによっ
て可能であるが、あま杓Pd’lD直径を小さくすると
、排気のコンダクタンスが小さくなh、同一操作圧力に
する定めには高排気量の真空ポンプ金剛いなければなら
ず、コストが高くなる。
(発明が解決しようとする問題点) 上述したように、従来のトリチウム回収の構成にあって
は、真空ポンプオイルによる回収トリチウムの汚染、逆
にトリチウムによる真空ポンプオイルの汚染、あるいは
トリチウム用真空ポンプのコストの高さや真空排気系の
構成の複雑さといつた問題が発生する。
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなさn、た
もので、以上の問題の原因であるメカニカルな真空ポン
プを使用しないトリチウム回収装置を提供することを目
的としている。
〔発明の構成〕
C問題点?解決する几めの手段) 本発明Dトリチウム回収装置においては、Pd膜により
て隔てられたトリチウム被透過側の領域全、ガスでパー
ジする。
(作用) 本発明によルば、トリチウム透過側をトリチウムを含ま
ないガスでパージすることによってトリチウム被透過側
に透過してくるトリチウムを拡散器外へ排出し、トリチ
ウム分圧を下げることにより、結果的に真空ポンプでト
リチウム被透過側を排気しているのと同じ効果が得られ
る。
(実施例) 第1図は、i′発明の一実施例に係わる、トリチウム回
収装置の概略の構成図である0本トリチウム回収装置に
おいて、被処理ガスは配管5から拡散器へ供給さnる。
拡散器ジャケット1内には。
管状に形成されたPa管2が収めら1.てお11.Pa
管2を透過してくるトリチウムは、上記管内全通過する
ヘリウムガスで拡散器外へパージさn配管7を介して水
素計g、廿金を内部に充填した金属ベッド3に供給さn
、ヘリウムガスは送風器4によって再びパージガスと(
2て拡散器に供給される。ま之、トリチウムの透過によ
って、トリチウムが劣化したガスは配管6から廃ガス処
理系へ送られる〇このように構成されている水素同位体
精製装置において、 Pd管内部に透過してくるトリチ
ウムガスハ、常にヘリウムガスでパージされる之め、 
Pd管内部のトリチウム分圧は低く保几れ、真空ポンプ
によってPd管内部を排気しているのと同じ効果が得ら
れ、常にトリチウムが透過してくる。ここで、金属ベッ
ド内の水素貯蔵金属は、前記不純物や水素に対する吸着
は活性であるが、希ガスに対しては、不活性であるtめ
、ヘリウムとトリチウムの混会ガスは金属ベッドを通過
し、トリチウムが金属ベッドにおいて回収される。また
、水素貯蔵金属についてに、加熱することによって、ト
リチウム?再放出し、その平衡圧力は温度に依存するた
め、再生時の温lfを制御することによって。
図示していない配管を介して、一定圧力のトリチウムガ
スを同位体分離系等へ供給することができる。また、ト
リチウムを除去さ1.之ヘリウムプJスは再びパージガ
スとして使用さi、その損ti”cない0 さらに、Pd管内は前述のようにヘリウムガスが満たさ
r、でおり、 Pd管内のガス全圧を被処理ガスと同程
度にすることによって、Pd管の透過側および被透過側
の圧力差によるPd管の破損の恐f′Lはなくなり、 
pa管の厚さdを薄くすることが可能となり、装置の縮
小化あるいは操作@度の低減による装置寿命の長期化の
メリットが生じる〇なお、上述の実施例では、金属ベッ
ドは1基のみ設けであるが、連続して被処理ガスからト
リチウムを回収し、トリチウムガス金得る場合には。
2基以上を並列に設置し順次、吸蔵、再生2行うことに
よって可能となる。ま几、パージガス中のトリチウムの
除去法は、水素貯蔵金属による金属べ、ド法に限定する
ものではない0 第2図は、i:発明の他の実施例を示すもので、この実
施例においてはパージガスとして、酸素あるいは酸素を
含んだ希ガスを用い、金属ベッドのかわりに吸着塔9.
および酸素供給器10が設置さnており、他の構成は前
述の実施例に同じであるOこのように構成されている水
素同位体精製装置において、 Pd管内部に透過してく
るトリチウムガスはPd表面上で融媒作用によって酸素
と直ちに結& シh  l”)チウム水蒸気となるため
、単にPd管内をパージする以上のトリチウム分圧減圧
の効果が得られる0生成し之トリチウム水蒸気は、モレ
キーラーシープ等の吸着剤?充填しt吸着塔においてヘ
リウム中から除去され、また、吸着剤については1図示
していない吸着塔の再生系統によって再生し、トリチウ
ム水蒸気を回収するOまた、トリチウムを除去さnたパ
ージガスはPd管内の反応で消費さ′rL、几酸素ガス
全供給されて、再びPa管に供給さn、、その損失はな
い。
なお、上述の実施例では吸着塔は1基のみ設けであるが
、連続し、て彼処Ivカスからトリチウムを回収する場
合には、2基以上?並列に設置し順次。
吸着、再生を行うことによって可能となる。なお。
パージガス中のトリチウム水蒸気の除去法は、吸着剤に
よる吸着法に限定するものではない。
〔発明の効果〕
本発明は1以上1c説明しtように、 pa膜によって
隔てられ之トリチウム被透過側の領域全1 ガスでパー
ジすることによって、真空ポンプでトリチウムを排気す
るのと同じ効果が得られ、かつPd膜の厚さを薄くでき
、単位面積当りのトリチウム透過量を増大することがで
きる。さらに1以上にのべ几ように圧力差によるPd膜
の破損の恐nがない几め、 Pd膜の形状は先の実施例
に述べ之管状であろ必要はなく、厚さの薄い自由な形状
のpa膜金用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わ石トリチウム回収装置
の構成図、第2図は本発明の他の実施例に係わるトリチ
ウム回収装置の構成図、第3図は従来の核賠合炉のトリ
チウム回収装置の構成図である。 1・・・拡散器ジャケット、2・・・Pd管、3・・・
金属ベッド、4・・・送風器、5〜8・・・配管、9・
・・吸着塔、lO・・酸素供給器、2)・・・拡散器ジ
ャケット、22・・・Pd管、23・・・真空ポンプ、
24〜27・・・送風器。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同    竹 花 廖久男 第  1 図 第  2  図 第  3 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)パラジウム、およびパラジウム系合金の水素透過
    性を利用したトリチウム回収装置において、前記パラジ
    ウム、およびパラジウム系合金の膜によって隔てられた
    トリチウム被透過側の領域を、ガスでパージすることを
    特徴とするトリチウム回収装置。
  2. (2)前記パージ用のガスにヘリウム、アルゴン等のい
    わゆる希ガスを用いることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のトリチウム回収装置。
  3. (3)前記パージ用のガスに酸素あるいは酸素を含んだ
    希ガスを用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載のトリチウム回収装置。
JP62004927A 1987-01-14 1987-01-14 トリチウム回収装置 Pending JPS63175627A (ja)

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JP62004927A JPS63175627A (ja) 1987-01-14 1987-01-14 トリチウム回収装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013534626A (ja) * 2010-06-22 2013-09-05 エネア − エイジェンジア ナチオナル ペル レ ヌオベ テクノロジー,レネルジア エ ロ スヴィルッポ エコノミコ ソステニビル 軟質の家庭内廃棄物の脱トリチウム化のための方法およびその工場
JP2013536404A (ja) * 2010-06-16 2013-09-19 エネア − エイジェンジア ナチオナル ペル レ ヌオベ テクノロジー,レネルジア エ ロ スヴィルッポ エコノミコ ソステニビル トリチウム含有ガスを処理するための膜反応器

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JP2013534626A (ja) * 2010-06-22 2013-09-05 エネア − エイジェンジア ナチオナル ペル レ ヌオベ テクノロジー,レネルジア エ ロ スヴィルッポ エコノミコ ソステニビル 軟質の家庭内廃棄物の脱トリチウム化のための方法およびその工場

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