(57)【要約】【課題】放射性希ガスの処理機能を維持しつつ構成の簡素化及び小型化を図った気体廃棄物処理設備及び気体廃棄物処理方法を提供する。【解決手段】気体廃棄物処理設備１は、原子力プラントの原子炉１０１で生成された気体廃棄物を含む気体を取り込み原子力プラントの外部環境へ導くように構成された主経路２と、主経路２上に設けられ、水蒸気及び水素ガスが透過しやすい一方、キセノンガス及びクリプトンガスが透過しにくい特性を有する透過膜３と、一端側が主経路２における透過膜３よりも上流側の部分に接続されると共に他端側が主経路２における透過膜３よりも下流側の部分に接続され、透過膜３を透過できない気体が透過膜３を迂回して流通することが可能なバイパス経路６と、バイパス経路６上に設けられ、バイパス経路６を開閉する開閉弁７とを備えている。【選択図】  図１
2020118612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力プラントの原子炉で生成された気体廃棄物を含む気体を取り込み前記原子力プラントの外部環境へ導くように構成された主経路と、
前記主経路上に設けられ、水蒸気及び水素ガスが透過しやすい一方、キセノンガス及びクリプトンガスが透過しにくい特性を有する透過膜と、
一端側が前記主経路の前記透過膜よりも上流側の部分に接続されると共に他端側が前記主経路の記透過膜よりも下流側の部分に接続され、前記透過膜を透過できない気体が前記透過膜を迂回して流通することが可能なバイパス経路と、
前記バイパス経路上に設けられ、前記バイパス経路を開閉する開閉弁とを備えている
ことを特徴とする気体廃棄物処理設備。
【請求項２】
請求項１に記載の気体廃棄物処理設備において、
前記透過膜は、気体の分子径の差を利用して特定の気体を選択的に透過させる分子ふるい膜である
ことを特徴とする気体廃棄物処理設備。
【請求項３】
請求項２に記載の気体廃棄物処理設備において、
前記分子ふるい膜は、窒化ケイ素を主成分としたセラミック膜である
ことを特徴とする気体廃棄物処理設備。
【請求項４】
請求項２に記載の気体廃棄物処理設備において、
前記分子ふるい膜は、ポリイミドを主成分とした高分子膜である
ことを特徴とする気体廃棄物処理設備。
【請求項５】
請求項２に記載の気体廃棄物処理設備において、
前記分子ふるい膜は、炭素を主成分とした酸化グラフェン膜である
ことを特徴とする気体廃棄物処理設備。
【請求項６】
請求項１に記載の気体廃棄物処理設備において、
前記透過膜を透過できない気体を一時的に保持可能な貯留タンクを更に備えている
ことを特徴とする気体廃棄物処理設備。
【請求項７】
請求項６に記載の気体廃棄物処理設備において、
前記貯留タンクは、内部に前記透過膜が配置された状態で前記主経路上に設けられて前記主経路の前記透過膜よりも上流側の一部分を構成し、
前記バイパス経路は、前記一端側が前記貯留タンクに接続されている
ことを特徴とする気体廃棄物処理設備。
【請求項８】
請求項７に記載の気体廃棄物処理設備において、
前記主経路は、複数の分岐経路を有し、
前記貯留タンクは、前記複数の分岐経路上にそれぞれ設けられ、
前記主経路は、前記複数の分岐経路のうちいずれか1つの分岐経路が連通するように切り替えられる構成である
ことを特徴とする気体廃棄物処理設備。
【請求項９】
請求項６に記載の気体廃棄物処理設備において、
前記貯留タンクは、前記バイパス経路上の前記開閉弁よりも上流側の部分に設けられ、
前記バイパス経路上に設けられ、前記透過膜を透過できない気体を前記貯留タンクへ移送するバイパスポンプを更に備えている
ことを特徴とする気体廃棄物処理設備。
【請求項１０】
請求項９に記載の気体廃棄物処理設備において、
前記バイパス経路は、複数のバイパス分岐経路を有し、
前記開閉弁は、前記複数のバイパス分岐経路上にそれぞれ設けられ、
前記貯留タンクは、前記複数のバイパス分岐経路上にそれぞれ設けられ、
前記バイパス経路は、前記複数のバイパス分岐経路のうちいずれか1つのバイパス分岐経路が連通するように切り替えられる構成である
ことを特徴とする気体廃棄物処理設備。
【請求項１１】
請求項１に記載の気体廃棄物処理設備において、
前記主経路上に設けられ、前記主経路を流通する気体廃棄物のうち水素ガス及び酸素ガスから水蒸気を生成する水素処理装置を更に備えている
ことを特徴とする気体廃棄物処理設備。
【請求項１２】
請求項１に記載の気体廃棄物処理設備において、
前記主経路は、複数の原子炉で生成された気体廃棄物を取り込むように構成されている
ことを特徴とする気体廃棄物処理設備。
【請求項１３】
原子力プラントの原子炉で生成された気体廃棄物を含む気体を、水蒸気及び水素ガスが透過しやすい一方、キセノンガス及びクリプトンガスが透過しにくい特性を有する透過膜に導き、
前記透過膜を透過した気体を前記原子力プラントの外部環境へ排出し、
前記透過膜を透過できない気体を一時的に保持した後に前記透過膜を迂回するバイパス経路を介して前記原子力プラントの外部環境へ放出する
ことを特徴とする気体廃棄物処理方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の気体廃棄物処理方法において、
前記透過膜を透過できない気体を少なくとも１つの貯留タンク内で一時的に保持し、
前記貯留タンク内の気体の放射能が所定のレベルよりも低下した後に、前記貯留タンク内の気体を前記原子力プラントの外部環境へ放出する
ことを特徴とする気体廃棄物処理方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の気体廃棄物処理方法において、
前記貯留タンクは、並列に複数配置されており、
前記透過膜を透過できない気体を前記貯留タンクのいずれか１つで保持し、
前記透過膜を透過できない気体を保持している前記貯留タンク内の圧力が所定の圧力値を超えた場合には、前記透過膜を透過できない気体を保持している前記貯留タンクとは異なる別の前記貯留タンクに前記透過膜を透過できない気体が導入されるように切り換える
ことを特徴とする気体廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力プラントの気体廃棄物処理設備及び気体廃棄物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉を有する原子力プラントでは、原子炉の炉心での核燃料の核分裂反応で生じた熱エネルギーによって冷却水を加熱して水蒸気を発生させ、発生した水蒸気をタービンに動力源として直接供給する。原子炉内では、核分裂によって生じる中性子やγ線等の放射線の照射によって、冷却水の一部に放射線分解が起きる。この放射線分解により、水素ガス及び酸素ガスが生成されると共に、その副生成物として16Ｎ、3Ｈ、19Ｏが生成される。これらの水素ガス、酸素ガス、16Ｎ、3Ｈ、19Ｏは、炉内で発生した水蒸気と共に、タービンを経て復水器へ運ばれる。復水器では、水蒸気が冷却されて凝縮水に戻る。一方、非凝縮性の気体である水素ガス、酸素ガス、16Ｎ、3Ｈ、19Ｏは、復水器内に蓄積される。16Ｎ、3Ｈ、19Ｏは、短半減期の放射性核種であるので、復水器の内部（ホットウェル）に滞留している間に放射能が減衰する。復水器は、これらの放射性核種の放射能レベルが所定以下に減衰するまでホットウェルに滞留可能となる容積を備えるように設計されている。
【０００３】
また、炉心では、核燃料の核分裂が進むにつれて核分裂生成物が生成される。この核分裂生成物には、クリプトン（Ｋｒ）やキセノン（Ｘｅ）の放射性希ガスも含まれている。放射性希ガスを含む核分裂生成物は、通常、燃料被覆管内に閉じ込められている。しかし、燃料被覆管には、極めて低い可能性ではあるが、ピンホールと称する小さな穴が開く場合がある。この場合、ピンホールを介して放射性希ガスが燃料被覆管外へ漏洩する。この放射性希ガスは、炉内の水蒸気に混入して水蒸気と共にタービンを経て復水器へ運ばれ、上記の水素ガス、酸素ガス、16Ｎ、3Ｈ、19Ｏと共に復水器の内部に蓄積される。
【０００４】
復水器の内部に滞留する水素ガスや酸素ガス、16Ｎ、3Ｈ、19Ｏ、放射性希ガス等の非凝縮性の気体は、気体廃棄物と呼ばれている。沸騰水型原子炉を有する原子力プラントでは、気体廃棄物の減容や放射能の減衰のために、気体廃棄物を気体廃棄物処理設備によって処理している。気体廃棄物処理設備として、例えば、特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載の気体廃棄物処理系では、空気抽出器によって復水器から抽出した気体廃棄物を駆動蒸気と共に排ガス予熱器に導入して加熱し、次に排ガス再結合器で気体廃棄物の水素ガス及び酸素ガスを触媒の作用で再結合させて水蒸気（再結合水）を生成し、次いで駆動蒸気及び再結合水（水蒸気）を排ガス復水器で冷却して凝縮水として復水器に回収し、残った気体廃棄物を除湿冷却器で除湿すると共に冷却する。その後、乾燥した低温の気体廃棄物を活性炭式希ガスホールドアップ装置に通過させ、排ガスフィルタを経て、排ガス抽出器によって排気筒に導いて大気中へ放出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のような希ガスホールドアップ装置は、気体廃棄物のうちのＫｒやＸｅの反応性に乏しい放射性希ガスを活性炭で物理的に吸着脱着して保持することで、放射性希ガスの放射能を減衰させるものである。当該装置は、放射性希ガスを所定期間保持できるように、多量の活性炭を収容する必要があり、非常に大きな構造物となっている。例えば、径３ｍ×高さ４ｍの大きさの装置が複数接続された構成となっている。この巨大な活性炭式希ガスホールドアップ装置は、気体廃棄物処理系のコスト増加の要因の１つとなっている。
【０００７】
また、近年、燃料被覆管の性能向上により、燃料被覆管からの放射性希ガスの漏洩は、極めて稀である。燃料被覆管から放射性希ガスが漏洩していない場合には、希ガスホールドアップ装置によって気体廃棄物を処理する必要性がない。なぜなら、この場合、気体廃棄物は、水素ガスや酸素ガス、復水器のホットウェルで放射能レベルが既に減衰している16Ｎ、3Ｈ、19Ｏ等の短半減期の放射性核種で構成されているからである。つまり、現状では、希ガスホールドアップ装置は、万一の放射性希ガスの漏洩に備えた構成となっている。
【０００８】
また、特許文献１に記載のような希ガスホールドアップ装置を備える気体廃棄物処理設備では、希ガスホールドアップ装置を設置することで必要となる機器があり、その分、気体廃棄物処理設備の構成が複雑化する。これは、気体廃棄物処理設備のコスト増加に繋がる。具体的には、次の通りである。
【０００９】
気体廃棄物には水素ガス及び酸素ガスが含まれているので、特許文献１に記載の気体廃棄物処理系では、防爆の目的で水素ガスの濃度を低下させるために、水蒸気を気体廃棄物に混合している。しかし、活性炭式希ガスホールドアップ装置では、処理する気体中に水分が多く含まれていると、活性炭の能力が十分に発揮されない。そのため、水蒸気で希釈された気体廃棄物を排ガス予熱器で加熱した後、排ガス再結合器で気体廃棄物の水素ガスと酸素ガスから再結合水（水蒸気）を生成し、気体廃棄物から生成された水蒸気及び気体廃棄物を希釈した水蒸気を排ガス復水器で回収する。それから、気体廃棄物に含まれる湿分を除湿冷却器で十分に除去した上で、気体廃棄物を活性炭式希ガスホールドアップ装置へ導入する。このように、気体廃棄物を活性炭式希ガスホールドアップ装置に導入する前に、水蒸気及び気体廃棄物の湿分を処理する必要がある。
【００１０】
上述したように、気体廃棄物処理設備では、放射性希ガスを処理するための希ガスホールドアップ装置がコスト増加の要因になっている。しかし一方で、気体廃棄物処理設備は、燃料被覆管から放射性希ガスが万一漏洩した場合には、放射性希ガスを放射能が減衰した状態で外部環境へ放出させる必要がある。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、放射性希ガスの処理機能を維持しつつ構成の簡素化及び小型化を図ることができる気体廃棄物処理設備及び気体廃棄物処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、原子力プラントの原子炉で生成された気体廃棄物を含む気体を取り込み前記原子力プラントの外部環境へ導くように構成された主経路と、前記主経路上に設けられ、水蒸気及び水素ガスが透過しやすい一方、キセノンガス及びクリプトンガスが透過しにくい特性を有する透過膜と、一端側が前記主経路の前記透過膜よりも上流側の部分に接続されると共に他端側が前記主経路の記透過膜よりも下流側の部分に接続され、前記透過膜を透過できない気体が前記透過膜を迂回して流通することが可能なバイパス経路と、前記バイパス経路上に設けられ、前記バイパス経路を開閉する開閉弁とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、透過膜を介して気体廃棄物の一部を外部環境へ放出する一方、透過膜によってキセノンガス及びクリプトンガスの放射性希ガスを気体廃棄物から分離して当該放射性希ガスを一時的に保持した後にバイパス経路を介して外部環境へ放出することが可能である。すなわち、気体廃棄物を処理する構成として、気体廃棄物の処理流量に応じた大きさの透過膜及び透過膜を迂回するバイパス経路を必要とするが、希ガスホールドアップ装置及びそれに伴う機器は不要である。したがって、放射性希ガスの処理機能を維持しつつ気体廃棄物処理設備の構成の簡素化及び小型化を図ることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の気体廃棄物処理設備の第１の実施の形態を含む原子力プラントの概略構成を示す系統図である。
【図２】本発明の気体廃棄物処理設備の第１の実施の形態の一部を構成するフィルタモジュールの構造を示す断面模式図である。
【図３】本発明の気体廃棄物処理設備の第１の実施の形態の変形例の構成を示す系統図である。
【図４】本発明の気体廃棄物処理設備の第２の実施の形態の構成を示す系統図である。
【図５】本発明の気体廃棄物処理設備の第３の実施の形態の構成を示す系統図である。
【図６】本発明の気体廃棄物処理設備の第４の実施の形態の構成を示す系統図である。
【図７】本発明の気体廃棄物処理設備の第５の実施の形態の構成を示す系統図である。
【図８】本発明の気体廃棄物処理設備のその他の実施の形態を含む原子力プラントの概略構成を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の気体廃棄物処理設備及び気体廃棄物処理方法の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
まず、本発明の気体廃棄物処理設備の第１の実施の形態を含む原子力プラントの構成を図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の気体廃棄物処理設備の第１の実施の形態を含む原子力プラントの概略構成を示す系統図、図２は本本発明の気体廃棄物処理設備の第１の実施の形態の一部を構成するフィルタモジュールの構造を示す断面模式図である。
【００１７】
図１において、沸騰水型の原子力プラントは、水蒸気を生成する原子炉１０１と、原子炉１０１で生成された蒸気によって駆動される蒸気タービン１０２と、蒸気タービン１０２からの排気蒸気を凝縮させる復水器１０３と、原子炉１０１と蒸気タービン１０２を接続する主蒸気配管１０４と、復水器１０３で生じた水を原子炉１０１に供給する復水・給水系統１０５とを備えている。復水・給水系統１０５は、上流側から順に、復水配管１０７に設けた復水ポンプ１０８、給水配管１０９に設けた給水ポンプ１１０を含んでいる。
【００１８】
原子炉１０１では、炉心１０１ａ内に装荷された核燃料が核分裂反応により発熱することで炉内の冷却水が沸騰して水蒸気が生成される。原子炉１０１で生成された水蒸気は、主蒸気配管１０４を介して蒸気タービン１０２へ導入される。これにより、蒸気タービン１０２が発電機（図示せず）を回転駆動する。蒸気タービン１０２を駆動した水蒸気は、復水器１０３で冷却されて水に戻る。復水器１０３で生じた水は、復水・給水系統１０５の復水配管１０７及び給水配管１０９を介して復水ポンプ１０８及び給水ポンプ１１０によって原子炉１０１へ再び供給される。
【００１９】
原子炉１０１内では、核燃料の核分裂反応によって生じる放射線の照射によって、冷却水の一部から水素ガス及び酸素ガスが生成されると共に、その副生成物として16Ｎ、3Ｈ、19Ｏが生成される。これらの水素ガス、酸素ガス、16Ｎ、3Ｈ、19Ｏは、原子炉１０１内で生成された水蒸気と共に、蒸気タービン１０２を経て復水器１０３へ運ばれる。復水器１０３では、水蒸気が冷却されて水に戻る。一方、非凝縮性の気体である水素ガス、酸素ガス、16Ｎ、3Ｈ、19Ｏは、復水器１０３内に蓄積される。16Ｎ、3Ｈ、19Ｏは、短半減期の放射性核種であり、復水器１０３の内部（ホットウェル）に滞留している間に放射能が減衰する。復水器１０３は、これらの放射性核種の放射能が所定レベル以下に減衰するまでホットウェルに滞留可能となる容積を備えるように設計されている。
【００２０】
また、原子炉１０１の炉心１０１ａでは、核燃料の核分裂反応が進むにつれて核分裂生成物が生成される。この核分裂生成物には、クリプトンガスやキセノンガスの放射性希ガスが含まれている。放射性希ガスを含む核分裂生成物は、通常、図示しない燃料被覆管内に閉じ込められている。しかし、燃料被覆管には、極めて低い可能性ではあるが、ピンホールと称する小さな穴が開く場合がある。この場合、ピンホールを介して放射性希ガスが燃料被覆管外へ漏洩する。漏洩した放射性希ガスは、原子炉１０１内で生成された水蒸気に混入して水蒸気と共に蒸気タービン１０２を経て復水器１０３へ運ばれる。その結果、反応性に乏しい非凝縮性の放射性希ガスは、上記の水素ガス、酸素ガス、16Ｎ、3Ｈ、19Ｏと共に、復水器１０３の内部に蓄積される。
【００２１】
復水器１０３内に滞留する水素ガスや酸素ガス、16Ｎ、3Ｈ、19Ｏ、放射性希ガス等の非凝縮性の気体は、気体廃棄物と呼ばれている。原子力プラントは、気体廃棄物の放射能を減衰させた上で気体廃棄物を原子力プラントの外部環境へ排出する気体廃棄物処理設備１を備えている。気体廃棄物処理設備１は、非凝縮性の気体廃棄物を水蒸気と共に取り込み原子力プラントの外部環境へ導くように構成された主経路２と、主経路２上に設けられ、水蒸気及び水素ガスが透過しやすい一方、キセノンガス及びクリプトンガスが透過しにくい特性を有する透過膜を含むフィルタモジュール３とを備えている。
【００２２】
本実施の形態に係る主経路２は、並列に接続された複数（図１中、２本）の分岐経路２ａを有する。各分岐経路２ａの中途位置には、貯留タンク４が設けられている。各貯留タンク４の内部にはフィルタモジュール３が配置されており、貯留タンク４は分岐経路２ａのフィルタモジュール３よりも上流側の一部分を構成している。この主経路２は、上流側から順に、抽気管路２１、複数の第１分岐管路２２、複数の貯留タンク４、複数の第２分岐管路２３、排気管路２４、排気塔２５で構成されている。
【００２３】
抽気管路２１は、復水器１０３に接続された管路であり、復水器１０３内に滞留する気体廃棄物を水蒸気と共に取り込むものである。第１分岐管路２２は、抽気管路２１の下流端から分岐して貯留タンク４に接続された管路であり、分岐経路２ａの上流側部分を構成している。第１分岐管路２２は、抽気管路２１を流れる気体廃棄物及び水蒸気を貯留タンク４（フィルタモジュール３）へ導くものである。貯留タンク４は、フィルタモジュール３の透過膜を透過できない気体を一時的に貯留するものである。第２分岐管路２３は、その上流端にフィルタモジュール３が設けられていると共に、フィルタモジュール３が貯留タンク４内に配置されるように上流側が貯留タンク４に接続されている。第２分岐管路２３は、分岐経路２ａの下流側部分を構成しており、フィルタモジュール３の透過膜を透過した気体が流れる管路である。排気管路２４は、その上流側端部で複数の第２分岐管路２３が合流すると共に、その下流側が排気塔２５に接続された管路である。排気管路２４は、複数の第２分岐管路２３を流れる気体を合流させて排気塔２５へ導くものである。排気塔２５は、排気管路２４から流入した気体を原子力プラントの外部環境へ排出して拡散させるものである。
【００２４】
抽気管路２１には、復水器１０３から気体廃棄物及び水蒸気を吸い込んで貯留タンク４（フィルタモジュール３）へ送出するメインポンプ１１が設けられている。分岐経路２ａには、並列に接続された複数の分岐経路２ａうちいずれか１つの分岐経路２ａが連通するように切り替える切替弁１２が設けられている。切替弁１２は、例えば、複数の第１分岐管路２２の分岐部に設けられた三方弁である。各貯留タンク４には、貯留タンク４内に貯留する気体の放射線量を検出する放射線検出器１３および貯留タンク４内に貯留する気体の圧力を検出する圧力検出器１４が配置されている。
【００２５】
各分岐経路２ａには、フィルタモジュール３の透過膜を透過できない気体がフィルタモジュール３を迂回して流通することが可能なバイパス経路６が接続されている。本実施の形態に係るバイパス経路６は、一端側が貯留タンク４（分岐経路２ａのフィルタモジュール３よりも上流側の一部分）に接続されると共に他端側が第２分岐管路２３（分岐経路２ａのフィルタモジュール３よりも下流側の部分）に接続された管路である。各バイパス経路６には、バイパス経路６（管路）を開閉する開閉弁７が設けられている。各分岐経路２ａにおけるバイパス経路６との接続部よりも下流側の部分には、逆止弁１５が設けられている。逆止弁１５は、排気管路２４へ向かう気体の流れを許容する一方、異なる分岐経路２ａからの気体の流入を阻止するものである。
【００２６】
フィルタモジュール３は、例えば図２に示すように、多数の中空糸膜３１を束ねた状態の透過膜と、透過膜を収容する筒状の容器３２と、容器３２の両側の開口をそれぞれ閉塞する蓋部３３とで構成されている。多数の中空糸膜３１の両端部は、それぞれ支持部材３４を介して容器３２に支持されている。両支持部材３４は、容器３２内を密閉するように容器３２に取り付けられている。蓋部３３の一方（図２中、左側）には、気体廃棄物が流入する流入口３６が設けられている。蓋部３３の他方（図２中、右側）には、気体廃棄物のうちの透過膜を透過できない気体が流出する第１流出口３７が設けられている。容器３２には、気体廃棄物のうちの透過膜を透過した気体が流出する第２流出口３８が設けられている。フィルタモジュール３は、蓋部３３を取り外すことで、多数の中空糸膜３１を束ねた状態の透過膜を取り出して交換することが可能な構成である。フィルタモジュール３は、配管に接続可能なものであり、希ガスホールドアップ装置に比べて極めて小型な構造物である。
【００２７】
透過膜は、例えば、分子レベルの網目構造を有し、各種気体の分子径の差を利用して特定の気体を選択的に透過させる分子ふるい膜である。本実施の形態に係るフィルタモジュール３の分子ふるい膜は、水蒸気（分子径が例えば約０．２６５ｎｍ）及び水素ガス（分子径が例えば約０．２８９ｎｍ）が透過しやすい一方、キセノンガス（分子径が例えば約０．３９６ｎｍ）及びクリプトンガス（分子径が例えば約０．３６０ｎｍ）が透過しにくい特性を有するものである。
【００２８】
なお、当該分子ふるい膜における酸素ガスの透過性能は、必要に応じて、透過しやすい設定にしたり、透過しにくい設定にしたりすることが可能である。例えば、分子ふるい膜は酸素ガスを透過可能に設定しておく。
【００２９】
分子ふるい膜として、ポリイミドを主成分とした材料により形成された高分子膜、窒化ケイ素を主成分とした材料により形成されたセラミック膜、炭素を主成分とした材料により形成された酸化グラフェン膜の３種類の膜のいずれかを用いることが好適である。酸化グラフェン膜を用いた分子ふるい膜は、キセノンガス及びクリプトンガスを他の気体から分離する性能が上記３種類の膜のうち最も高いという特徴がある。高分子膜を用いた分子ふるい膜は、キセノンガス及びクリプトンガスを他の気体から分離する性能が比較的高いと共に、水蒸気の透過性能が高いという特徴がある。セラミック膜を用いた分子ふるい膜は、高い強度及び高い耐熱性を有しているという特徴がある。
【００３０】
次に、本発明の気体廃棄物処理設備の第１の実施の形態における気体廃棄物の処理方法を図１及び図２を用いて説明する。まず、放射性希ガスが燃料被覆管内に閉じ込められており原子炉内の水蒸気に混入していない場合について説明する。
【００３１】
本実施の形態に係る気体廃棄物処理設備１では、切替弁１２によって、複数（図１では、２本）の分岐経路２ａのうちいずれか１つの分岐経路２ａが連通した状態となっている。例えば、図１に示すように、上側の分岐経路２ａの第１分岐管路２２が抽気管路２１と連通している。また、各バイパス経路６に設けた開閉弁７は、通常、すべて閉状態にする。すなわち、すべてのバイパス経路６を遮断しておく。
【００３２】
この場合、復水器１０３内に滞留している気体廃棄物は、水素ガス、酸素ガス、放射能が減衰した16Ｎ、3Ｈ、19Ｏ等で構成されており、キセノンガス及びクリプトンガスを含んでいない。この気体廃棄物は、復水器１０３内の水蒸気と共に、メインポンプ１１によって主経路２の抽気管路２１内に抽気される。抽気管路２１内に抽気された気体廃棄物及び水蒸気は、切替弁１２によって選択されている上側の第１分岐管路２２を介して上側の貯留タンク４に導かれる。
【００３３】
貯留タンク４内に流入した水蒸気及び気体廃棄物のうち水素ガスは、フィルタモジュール３の透過膜を透過する。なお、当該気体廃棄物のうち酸素ガスは、透過膜の透過性能に応じて、透過膜を透過する場合と透過しない場合とがある。フィルタモジュール３の透過膜を透過した水蒸気や水素ガスを含む気体は、上側の第２分岐管路２３（上側の分岐経路２ａの下流側部分）及び排気管路２４を介して排気塔２５から原子力プラントの外部環境へ排出されて拡散する。なお、すべての開閉弁７が閉状態なので、貯留タンク４内に流入した気体がフィルタモジュール３を介さずにバイパス経路６から外部環境へ排出されることはない。
【００３４】
次に、キセノンガス及びクリプトンガスの放射性希ガスが燃料被覆管外へ万一漏洩した場合について説明する。この場合、復水器１０３内に滞留している気体廃棄物は、上記した気体に加えて、キセノンガス及びクリプトンガスの放射性希ガスを含んでいる。
【００３５】
復水器１０３内に滞留する気体廃棄物は、前述したように、水蒸気と共に上側の貯留タンク４に導かれる。貯留タンク４に流入した気体廃棄物のうち水素ガスは、前述したように、水蒸気と共にフィルタモジュール３の透過膜を透過して原子力プラントの外部環境へ排出される。一方、当該気体廃棄物のうちキセノンガス及びクリプトンガスは、透過膜を透過できずに貯留タンク４内に留まる。すべての開閉弁７が閉状態なので、キセノンガス及びクリプトンガスがバイパス経路６を介して外部環境へ排出されることはない。このように、外部環境へ排出される気体中にはキセノンガス及びクリプトンガスの放射性希ガスが含まれないので、外部環境に放射能の影響が及ぶことはない。
【００３６】
キセノンガス及びクリプトンガスの放射性希ガスが透過膜を透過できずに貯留タンク４内に滞留すると、貯留タンク４内の放射性希ガスの濃度が上昇する。この場合、貯留タンク４内の放射線検出器１３が雰囲気線量の増加を検知する。これにより、燃料被覆管内から放射性希ガスが漏洩したことを原子力プラントの運転員が認知することができる。
【００３７】
透過膜を透過できなかった放射性希ガスは、その放射能が所定のレベルに減衰するまでの間、貯留タンク４内に一時的に保持される。放射線検出器１３の検出値が所定値よりも低下した場合（放射性希ガスの放射能が安全なレベルまで減衰したことが確認された場合）、放射性希ガスを保持している貯留タンク４に接続されているバイパス経路６の開閉弁７が開放される。これにより、貯留タンク４内に保持されていた放射性希ガスがバイパス経路６、第２分岐管路２３、排気管路２４を介して排気塔２５から原子力プラントの外部環境へ排出されて拡散する。この場合、放射性希ガスの放射能が既に安全なレベルまで低下しているので、外部環境に放射能の影響が及ぶことはない。
【００３８】
なお、フィルタモジュール３の透過膜が酸素ガスを透過しにくい特性を有している場合、貯留タンク４には、放射性希ガスと共に気体廃棄物の酸素ガスも滞留している。この場合、放射性希ガスがバイパス経路６を介して外部環境へ排出される際に、酸素ガスも一緒に外部環境へ排出される。
【００３９】
また、放射性希ガスが燃料被覆管外へ継続して漏洩することも想定される。この場合、透過膜を透過できない放射性希ガスが貯留タンク４内に徐々に蓄積されていき、貯留タンク４内の放射性希ガスの圧力が上昇する。この場合、貯留タンク４内の圧力が貯留タンク４の耐圧に達しないようにする必要がある。
【００４０】
本実施の形態においては、貯留タンク４に設けた圧力検出器１４により検出される貯留タンク４内の圧力検出値を監視する。当該検出値が所定値を超えた場合には、放射性希ガスを保持している貯留タンク４とは異なる別の貯留タンク４（図１では、下側の貯留タンク４）に気体廃棄物が導入されるように切り替える。すなわち、一の分岐経路２ａ（図１では、上側の分岐経路２ａ）から別の分岐経路２ａ（図１では、下側の分岐経路２ａ）が連通するように切替弁１２が切り替えられる。
【００４１】
切替弁１２によって選択された分岐経路２ａ上の下側の貯留タンク４では、上側の貯留タンク４の場合と同様に、気体廃棄物のうち水素ガスは、水蒸気と共にフィルタモジュール３の透過膜を透過して下側の分岐経路２ａの第２分岐管路２３及び排気管路２４を介して排気塔２５から原子力プラントの外部環境へ排出される。当該気体廃棄物のうち放射性希ガスは、透過膜を透過できずに貯留タンク４内に留まる。すべての開閉弁７が閉状態なので、放射性希ガスがバイパス経路６を介して外部環境へ排出されることはない。
【００４２】
このとき、放射性希ガスを保持している上側の貯留タンク４では、切替弁１２の切替えにより気体廃棄物が流入しなくなり、それ以上圧力が上昇することはない。また、分岐経路２ａの切替え状態を所定時間以上継続して維持することで、上側の貯留タンク４内に保持されている放射性希ガスの放射能が減衰する。前述したように、放射線検出器１３の検出値が所定値よりも低下した場合、上側の開閉弁７を開放して上側の貯留タンク４内に保持されている放射性希ガスを含む気体を上側のバイパス経路６を介して原子力プラントの外部環境へ排出する。これより、上側の貯留タンク４では、圧力が低下して再び気体廃棄物の流入が可能な状態となる。
【００４３】
気体廃棄物及び水蒸気が流入している下側の貯留タンク４では、上側の貯留タンク４の場合と同様に、透過膜を透過できない放射性希ガスが徐々に蓄積されていき、貯留タンク４内の放射性希ガスの圧力が上昇する。下側の貯留タンク４の圧力検出値が所定値を超えた場合、現在選択されている分岐経路２ａとは異なる別の分岐経路２ａ（図１では、上側の分岐経路２ａ）が連通するように切替弁１２を切り替え、気体廃棄物を導入する貯留タンク４を下側の貯留タンク４から上側の貯留タンク４へ切り替える。この後の工程は、前述した工程と同様なものである。
【００４４】
本実施の形態においては、複数の貯留タンク４を並列に配置しているので、複数の貯留タンク４のうちいずれか１つの貯留タンク４内に気体廃棄物を導入してフィルタモジュール３の透過膜で処理する一方、別の貯留タンク４では透過膜を透過できない放射性希ガスを一時的に保持してその放射能を所定のレベルよりも低下させることが可能である。したがって、並列の複数の貯留タンク４によって放射性希ガスの放射能を減衰させつつ、気体廃棄物を継続して外部環境へ排出することができるので、気体廃棄物処理設備１の連続運転が可能である。
【００４５】
また、本実施の形態においては、気体廃棄物に含まれる可能性のある放射性希ガスのみを透過膜によって効率的に気体廃棄物から分離して貯留タンク４に一時的に保持して放射能を減衰させる一方、放射性を持たない水蒸気や水素ガスを貯留タンク４に保持することなく積極的に外部環境へ排出するので、貯留タンク４の容量を、透過膜を透過できない気体のみを考慮して定めることできる。したがって、既存の希ガスホールドアップ装置と比較して貯留タンク４を大幅に小型化することができる。
【００４６】
また、本実施の形態においては、放射性希ガスをメインポンプ１１よって加圧した状態で貯留タンク４に貯留するので、その分、放射性希ガスの体積が減少する。したがって、貯留タンク４を更に小型化することができる。
【００４７】
また、本実施の形態においては、放射性希ガスを含む気体廃棄物を処理する構成としてフィルタモジュール３の透過膜（分子ふるい膜）を用いるので、気体廃棄物の透過膜への導入前に特別な処理は不要である。したがって、希ガスホールドアップ装置を用いる場合のような湿分除去装置等の構成が不要なので、気体廃棄物処理設備１の構成が簡素である。
【００４８】
また、本実施の形態においては、復水器１０３に滞留している水素ガスを含む気体廃棄物を水蒸気と共に主経路２（抽気管路２１）に取り込むように気体廃棄物処理設備１を構成している。すなわち、気体廃棄物を水蒸気で希釈した状態で気体廃棄物処理設備１に取り込んでいる。したがって、気体廃棄物のみを気体廃棄物処理設備１に取り込む場合と比べて、主経路２を流れる気体中の水素ガスの濃度が水蒸気の濃度の分低くなり、水素燃焼の発生の可能性を低減することができる。
【００４９】
上述した本発明の気体廃棄物処理設備の第１の実施の形態によれば、気体廃棄物の一部をフィルタモジュール３の透過膜を介して外部環境へ放出する一方、気体廃棄物のうちキセノンガス及びクリプトンガスの放射性希ガスを透過膜によって分離して当該放射性希ガスを一時的に保持した後にバイパス経路６を介して外部環境へ放出することが可能である。すなわち、気体廃棄物を処理する構成として、気体廃棄物の処理流量に応じた大きさの透過膜及び透過膜を迂回するバイパス経路６を必要とするが、希ガスホールドアップ装置及びそれに伴う機器は不要である。したがって、放射性希ガスの処理機能を維持しつつ気体廃棄物処理設備１の構成の簡素化及び小型化を図ることができる。その結果、気体廃棄物処理設備１のコストを低減することができる。
【００５０】
また、本実施の形態によれば、フィルタモジュール３の分子ふるい膜（透過膜）としてポリイミドを主成分とした高分子膜を用いることで、フィルタモジュール３はキセノンガス及びクリプトンガスの高い分離性能及び水蒸気の高い透過性能を得ることができる。
【００５１】
また、本実施の形態によれば、フィルタモジュール３の分子ふるい膜（透過膜）として窒化ケイ素を主成分としたセラミック膜を用いることで、フィルタモジュール３は高い強度及び耐熱性を得ることができる。
【００５２】
また、本実施の形態によれば、フィルタモジュール３の分子ふるい膜（透過膜）として炭素を主成分とした酸化グラフェン膜を用いることで、フィルタモジュール３はキセノンガス及びクリプトンガスの特に優れた分離性能を得ることができる。
【００５３】
［第１の実施の形態の変形例］
次に、本発明の気体廃棄物処理設備の第１の実施の形態の変形例について図３を用いて説明する。図３は本発明の気体廃棄物処理設備の第１の実施の形態の変形例の構成を示す系統図である。なお、図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
図３に示す本発明の気体廃棄物処理設備の第１の実施の形態の変形例が第１の実施の形態と相違する点は、主経路２を流通する気体廃棄物のうち水素ガス及び酸素ガスから水蒸気を生成する水素処理装置１７を更に備えることである。第１の実施の形態の変形例のそれ以外の構成は、第１の実施の形態の構成と同様なものである。
【００５５】
気体廃棄物処理設備１Ａの水素処理装置１７は、例えば、ＰｔやＰｄ等の金属触媒が充填されたカートリッジを容器内に収容したものである。水素処理装置１７では、気体廃棄物が容器内を流れる際に、気体廃棄物の水素ガス及び酸素ガスが金属触媒の作用によって反応して水蒸気が生成される。水素処理装置１７は、貯留タンク４よりも上流側、例えば抽気管路２１上に設けられている。また、当該水素処理装置１７は、二点鎖線で示すように、貯留タンク４よりも下流側、例えば排気管路２４上に設けることも可能である。ただし、貯留タンク４よりも上流側に水素処理装置１７を配置する方がフィルタモジュール３の透過膜の処理流量を低減することができる。
【００５６】
本変形例においては、気体廃棄物を水蒸気で希釈することに加えて、水素処理装置１７によって気体廃棄物の水素ガスを酸素ガスと反応させて水蒸気を生成するので、気体廃棄物中の水素ガスの濃度が更に低下する。その結果、水素燃焼の発生の可能性を更に低減することができる。
【００５７】
なお、本変形例では、水素処理装置１７を追加する分、気体廃棄物処理設備１Ａの構成の数が増加する。しかし、水素処理装置１７は、管路よりも多少大きな容器状の構造物であり、希ガスホールドアップ装置と比べて極めて小さいものである。また、水素処理装置１７の追加に伴い必要となる機器もない。したがって、気体廃棄物処理設備１Ａの構成が複雑化及び大型化することはない。
【００５８】
上述した本発明の気体廃棄物処理設備の第１の実施の形態の変形例によれば、第１の実施の形態と同様に、放射性希ガスの処理機能を維持しつつ気体廃棄物処理設備１Ａの構成の簡素化及び小型化を図ることができる。
【００５９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の気体廃棄物処理設備の第２の実施の形態について図４を用いて説明する。図４は本発明の気体廃棄物処理設備の第２の実施の形態の構成を示す系統図である。なお、図４において、図１〜図３に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
図４に示す本発明の気体廃棄物処理設備の第２の実施の形態が第１の実施の形態と相違する主な点は、気体廃棄物処理設備１Ｂの主経路２Ｂが分岐せずに１つの経路で構成されていることである。このため、気体廃棄物処理設備１Ｂでは、フィルタモジュール３、貯留タンク４、放射線検出器１３、圧力検出器１４、バイパス経路６、開閉弁７、逆止弁１５の数が各１つずつになる。また、第２の実施の形態では、第１の実施の形態における主経路２の複数の分岐経路２ａを切り替える切替弁１２（図１参照）が不要となる。
【００６１】
具体的には、主経路２Ｂは、上流側から順に、抽気管路２１、貯留タンク４、排気管路２４、排気塔２５で構成されている。抽気管路２１は、復水器１０３と貯留タンク４とに接続された管路である。貯留タンク４は、主経路２Ｂにおけるフィルタモジュール３よりも上流側の一部分を構成している。排気管路２４は、その上流側端部にフィルタモジュール３が設けられていると共に、フィルタモジュール３が貯留タンク４内に配置されるように上流側が貯留タンク４に接続されている。排気管路２４は、フィルタモジュール３の透過膜を透過した気体を排気塔２５へ導く管路である。本実施の形態に係るバイパス経路６は、上流側が貯留タンク４（主経路２Ｂのフィルタモジュール３よりも上流側の一部分）に接続されると共に下流側が排気管路２４（主経路２Ｂのフィルタモジュール３よりも下流側の部分）に接続された管路である。
【００６２】
放射性希ガスの燃料被覆管からの漏洩は、近年の材料面の進歩により極めて稀である。そこで、本実施の形態においては、貯留タンク４を１つのみ備える構成であっても、貯留タンク４の容積を大きくすることで、複数の貯留タンク４を備えた第１の実施の形態の場合と同様に、貯留タンク４の耐圧以下で放射性希ガスを一時的に保持することが可能である。
【００６３】
上述した本発明の気体廃棄物処理設備の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と比べて、気体廃棄物を処理する主経路の数を削減した構成、すなわち、フィルタモジュール３、貯留タンク４、放射線検出器１３、圧力検出器１４、バイパス経路６、開閉弁７、逆止弁１５の数及び切替弁１２を削減した構成なので、放射性希ガスの処理機能を維持しつつ気体廃棄物処理設備１Ｂの構成の更なる簡素化及び小型化を図ることができる。したがって、気体廃棄物処理設備１Ｂのコストを更に低減することができる。
【００６４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の気体廃棄物処理設備の第３の実施の形態について図５を用いて説明する。図５は本発明の気体廃棄物処理設備の第３の実施の形態の構成を示す系統図である。なお、図５において、図１〜図４に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６５】
図５に示す本発明の気体廃棄物処理設備の第３の実施の形態が第１の実施の形態と相違する主な点は、主経路２Ｃが分岐せずに１つの経路で構成されている一方、バイパス経路６Ｃが中途で複数に分岐するように構成されていること、複数の貯留タンク４Ｃを、主経路２Ｃでなく、複数に分岐したバイパス経路６Ｃに設けていること、及び、フィルタモジュール３Ｃを貯留タンク４Ｃの外部に配置していることである。
【００６６】
具体的には、気体廃棄物処理設備１Ｃの主経路２Ｃは、上流側から順に、抽気管路２１、排気管路２４、排気塔２５で構成されている。抽気管路２１の下流側端部又は排気管路２４の上流側端部にフィルタモジュール３が設けられている。抽気管路２１には、抽気管路２１を流れる気体の放射線量を検出する放射線検出器１８が設けられている。
【００６７】
気体廃棄物処理設備１Ｃのバイパス経路６Ｃは、複数（図５中、２本）のバイパス分岐経路６Ｃａを有している。各バイパス分岐経路６Ｃａに開閉弁７が設けられている。各バイパス分岐経路６Ｃａにおける開閉弁７よりも上流側の位置に、貯留タンク４Ｃが設けられている。各貯留タンク４Ｃは、バイパス分岐経路６Ｃａの開閉弁７よりも上流側の一部分を構成している。バイパス経路６Ｃは、上流側から順に、バイパス主管路６１、複数（図５中、２本）のバイパス第１分岐管路６２、複数（図５中、２つ）の貯留タンク４Ｃ、複数（図５中、２本）のバイパス第２分岐管路６３で構成されている。
【００６８】
バイパス主管路６１は、上流側が抽気管路２１に接続されていると共に、下流側が複数のバイパス第１分岐管路６２に接続された管路である。バイパス第１分岐管路６２は、バイパス主管路６１から分岐して貯留タンク４Ｃに接続された管路である。バイパス第２分岐管路６３は、上流側が貯留タンク４Ｃに接続されていると共に下流側が排気管路２４に接続された管路である。
【００６９】
バイパス主管路６１には、フィルタモジュール３Ｃの透過膜を透過できない気体を貯留タンク４Ｃへ送出するバイパスポンプ１９が設けられている。バイパス経路６Ｃには、複数のバイパス分岐経路６Ｃａうちいずれか１つのバイパス分岐経路６Ｃａが連通するように切り替えるバイパス切替弁８が設けられている。バイパス切替弁８は、例えば、複数のバイパス第１分岐管路６２の分岐部に設けられた三方弁である。排気管路２４における複数のバイパス第２分岐管路６３との接続部よりも上流側に、逆止弁１５が設けられている。
【００７０】
次に、本発明の気体廃棄物処理設備の第３の実施の形態における気体廃棄物の処理方法を説明する。本実施の形態に係る気体廃棄物処理設備１Ｃでは、通常、バイパスポンプ１９が停止している。また、複数の開閉弁７はすべて閉状態である。
【００７１】
放射性希ガスが燃料被覆管内に閉じ込められている場合、復水器１０３（図１参照）内に滞留している気体廃棄物は、水蒸気と共に、メインポンプ１１によって主経路２Ｃの抽気管路２１を介してフィルタモジュール３Ｃに導かれる。フィルタモジュール３Ｃに導かれた水蒸気及び気体廃棄物の水素ガスは、フィルタモジュール３Ｃの透過膜を透過して排気管路２４を介して排気塔２５から原子力プラントの外部環境へ排出されて拡散する。
【００７２】
一方、キセノンガス及びクリプトンガスの放射性希ガスが燃料被覆管外へ万一漏洩した場合、抽気管路２１に取り込まれる気体廃棄物中にキセノンガス及びクリプトンガスの放射性希ガスが含まれているので、抽気管路２１に設けた放射線検出器１８が雰囲気線量の増加を検知する。放射線検出器１８による線量増加の検知により、バイパスポンプ１９の駆動が開始される。また、バイパス切替弁８によって、複数（図５では、２本）のバイパス分岐経路６Ｃａのうちいずれか１つのバイパス分岐経路６Ｃａが連通した状態となっている。例えば、図５に示すように、右側のバイパス分岐経路６Ｃａのバイパス第１分岐管路６２がバイパス主管路６１と連通している。すなわち、主経路２Ｃと右側の貯留タンク４Ｃとが連通した状態になっている。
【００７３】
抽気管路２１を流れる気体廃棄物のうち水素ガスは、前述したように、水蒸気と共にフィルタモジュール３Ｃの透過膜を透過して原子力プラントの外部環境へ排出される。一方、当該気体廃棄物のうちキセノンガス及びクリプトンガスの放射性希ガスは、フィルタモジュール３Ｃの透過膜を透過できずにフィルタモジュール３Ｃの直ぐ上流側の抽気管路２１内に滞留する。抽気管路２１内に滞留する放射性希ガスは、バイパスポンプ１９によって、バイパス経路６Ｃのバイパス主管路６１及びバイパス切替弁８によって選択されている右側のバイパス第１分岐管路６２を介して右側の貯留タンク４Ｃへ移送される。移送された放射性希ガスは、すべての開閉弁７が閉状態なので、貯留タンク４Ｃ内に留まる。したがって、放射性希ガスがバイパス経路６Ｃを介して外部環境へ排出されることはない。このように、外部環境へ排出される気体中に放射性希ガスが含まれないので、外部環境に放射能の影響が及ぶことはない。
【００７４】
貯留タンク４Ｃ内に移送された放射性希ガスは、その放射能が所定のレベルに減衰するまでの間、貯留タンク４Ｃ内に一時的に保持される。貯留タンク４Ｃの放射線検出器１３の検出値を監視して所定値より低下した場合に、放射性希ガスを保持している貯留タンク４Ｃ側のバイパス分岐経路６Ｃａの開閉弁７を開放する。これにより、貯留タンク４Ｃ内に保持されている放射性希ガスがバイパス経路６Ｃのバイパス第２分岐管路６３及び主経路２Ｃの排気管路２４を介して排気塔２５から原子力プラントの外部環境へ排出されて拡散する。この場合、放射性希ガスの放射能が既に安全なレベルまで低下しているので、外部環境に放射能の影響が及ぶことはない。
【００７５】
放射性希ガスが燃料被覆管外へ継続して漏洩する場合、フィルタモジュール３Ｃの透過膜を透過できない放射性希ガスがバイパス経路６Ｃ上の貯留タンク４Ｃ内に徐々に蓄積されていき、貯留タンク４Ｃ内の放射性希ガスの圧力が上昇する。貯留タンク４Ｃに設けた圧力検出器１４が検出した圧力検出値が所定値を超えた場合、放射性希ガスを保持している貯留タンク４Ｃとは異なる別の貯留タンク４Ｃ（図５では、左側の貯留タンク４Ｃ）に放射性希ガスが移送されるようにバイパス切替弁８を切り替える。バイパス切替弁８によって選択されたバイパス分岐経路６Ｃａ上の左側の貯留タンク４Ｃでは、右側の貯留タンク４Ｃの場合と同様に、透過膜を透過できない放射性希ガスが滞留するので、放射性希ガスがバイパス経路６Ｃを介して外部環境へ排出されることはない。
【００７６】
このとき、放射性希ガスを保持している右側の貯留タンク４Ｃでは、バイパス切替弁８の切替えによって放射性希ガスが流入しなくなり、それ以上圧力が上昇することはない。また、バイパス分岐経路６Ｃａの切替え状態を所定時間以上継続して維持することで、右側の貯留タンク４Ｃ内に保持されている放射性希ガスの放射能が減衰する。前述したように、放射線検出器１３の検出値が所定値よりも低下した後に右側の開閉弁７を開放して右側の貯留タンク４Ｃ内に保持されている放射性希ガスを含む気体を右側のバイパス分岐経路６Ｃａを介して外部環境へ排出する。これより、右側の貯留タンク４Ｃでは、圧力が低下して再び放射性希ガスの移送が可能な状態となる。
【００７７】
放射性希ガスが移送されている左側の貯留タンク４Ｃでは、右側の貯留タンク４Ｃの場合と同様に、フィルタモジュール３Ｃの透過膜を透過できない放射性希ガスが徐々に蓄積されて圧力が上昇する。左側の貯留タンク４Ｃの圧力検出値が所定値を超えた場合、現在選択されている貯留タンク４Ｃとは異なる別の貯留タンク４Ｃ（図５では、右側の貯留タンク４Ｃ）に放射性希ガスが移送されるようにバイパス切替弁８を切り替える。この後の工程は、前述した工程と同様なものである。
【００７８】
本実施の形態においては、バイパス経路６Ｃ上の複数の貯留タンク４Ｃを並列に配置しているので、主経路２Ｃ上に設けたフィルタモジュール３の透過膜で気体廃棄物を処理する一方、透過膜を透過できない放射性希ガスをバイパス経路６Ｃ上の複数の貯留タンク４Ｃのうちいずれか１つの貯留タンク４Ｃに移送して一時的に保持することでその放射能を所定のレベルよりも低下させることが可能である。したがって、複数の貯留タンク４Ｃによって放射性希ガスの放射能を減衰させつつ、気体廃棄物を継続して外部環境へ排出することができるので、気体廃棄物処理設備１Ｃの連続運転が可能である。
【００７９】
また、本実施の形態においては、気体廃棄物に含まれる可能性のある放射性希ガスのみを透過膜によって効率的に気体廃棄物から分離してバイパス経路６Ｃ上の貯留タンク４Ｃに一時的に保持して放射能を減衰させる一方、放射性を持たない水蒸気や水素ガスを貯留タンク４Ｃに保持することなく積極的に外部環境へ排出するので、貯留タンク４Ｃの容量を、透過膜を透過できない気体のみを考慮して定めることできる。したがって、既存の希ガスホールドアップ装置と比較して貯留タンク４Ｃを大幅に小型化することができる。
【００８０】
また、本実施の形態においては、放射性希ガスをバイパスポンプ１９よって加圧した状態で貯留タンク４Ｃに貯留するので、その分、放射性希ガスの体積が減少する。したがって、貯留タンク４Ｃを更に小型化することができる。
【００８１】
上述した本発明の気体廃棄物処理設備の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、放射性希ガスの処理機能を維持しつつ気体廃棄物処理設備１Ｃの構成の簡素化及び小型化を図ることができる。
【００８２】
また、本実施の形態によれば、主経路２Ｃを１つの経路で構成したので、主経路２Ｃに設けるフィルタモジュール３Ｃが１つで済むので、その分、気体廃棄物処理設備１Ｃの構成の簡素化を図ることができる。
【００８３】
また、本実施の形態によれば、貯留タンク４Ｃを主経路２Ｃでなくバイパス経路６Ｃ上に設けることで、フィルタモジュール３Ｃが貯留タンク４Ｃの外部に配置された構成となっている。したがって、フィルタモジュール３Ｃをメンテナンス時に貯留タンク４Ｃから取り出す必要がなく、その分、フィルタモジュール３Ｃのメンテナンスが容易になる。
【００８４】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の気体廃棄物処理設備の第４の実施の形態について図６を用いて説明する。図６は本発明の気体廃棄物処理設備の第４の実施の形態の構成を示す系統図である。なお、図６において、図１〜図５に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００８５】
図６に示す本発明の気体廃棄物処理設備の第４の実施の形態が第３の実施の形態と相違する主な点は、気体廃棄物処理設備１Ｄのバイパス経路６Ｄが分岐せずに１つの経路で構成されていることである。このため、気体廃棄物処理設備１Ｄでは、貯留タンク４Ｃ、放射線検出器１３、圧力検出器１４、開閉弁７の数が各１つずつになる。また、第４の実施の形態では、第３の実施の形態におけるバイパス経路６Ｃの複数のバイパス分岐経路６Ｃａを切り替えるパイパス切替弁８（図５参照）が不要となる。
【００８６】
放射性希ガスの燃料被覆管からの漏洩は、近年の材料面の進歩により極めて稀である。そこで、本実施の形態においては、貯留タンク４Ｃを１つのみ備える構成であっても、貯留タンク４Ｃの容積を大きくすることで、複数の貯留タンク４Ｃを備えた第３の実施の形態の場合と同様に、貯留タンク４Ｃの耐圧以下で放射性希ガスを一時的に保持することが可能である。
【００８７】
上述した本発明の気体廃棄物処理設備の第４の実施の形態によれば、第３の実施の形態と比べて、放射性希ガスを移送するバイパス経路の数を削減した構成、すなわち、貯留タンク４Ｃ、放射線検出器１３、圧力検出器１４、開閉弁７の数及びバイパス切替弁８を削減した構成なので、放射性希ガスの処理機能を維持しつつ気体廃棄物処理設備１Ｄの構成の更なる簡素化及び小型化を図ることができる。したがって、気体廃棄物処理設備１Ｄのコストを更に低減することができる。
【００８８】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の気体廃棄物処理設備の第５の実施の形態について図７を用いて説明する。図７は本発明の気体廃棄物処理設備の第５の実施の形態の構成を示す系統図である。なお、図７において、図１〜図６に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００８９】
図７に示す本発明の気体廃棄物処理設備の第５の実施の形態が第４の実施の形態と相違する点は、貯留タンク４Ｃを削除したこと、及び、貯留タンク４Ｃの削除に伴い、放射線検出器１３、圧力検出器１４、バイパスポンプ１９を削除したことである。近年の材料面の進歩により、燃料被覆管からの放射性希ガスの漏洩は極めて稀である。そこで、気体廃棄物処理設備１Ｅでは、バイパス経路６Ｅを構成する管路に十分な容積を持たせることで、バイパス経路６Ｅの全体を第４実施形態の貯留タンク４Ｃの代替として用いている。
【００９０】
本実施の形態においては、放射性希ガスが燃料被覆管外へ万一漏洩した場合、抽気管路２１を流れる気体廃棄物のうち水素ガスは水蒸気と共にフィルタモジュール３Ｃの透過膜を透過して原子力プラントの外部環境へ排出される一方、放射性希ガスはフィルタモジュール３Ｃの透過膜を透過できずフィルタモジュール３Ｃの直ぐ上流側の抽気管路２１及びバイパス経路６Ｅを構成する管路内に滞留する。この場合、バイパス経路６Ｅの開閉弁７は閉状態なので、放射性希ガスが外部環境へ排出されることはない。
【００９１】
抽気管路２１及びバイパス経路６Ｅ内に滞留している放射性希ガスは、その放射能が所定のレベルに減衰するまでの間、そこで一時的に保持される。放射線検出器１８の検出値が所定値より低下した場合にバイパス経路６Ｅの開閉弁７を開放する。これにより、抽気管路２１及びバイパス経路６Ｅ内の放射性希ガスがバイパス経路６Ｅから主経路２Ｃの排気管路２４を介して排気塔２５から原子力プラントの外部環境へ排出される。この場合、放射性希ガスの放射能が既に安全なレベルまで低下しているので、外部環境に放射能の影響が及ぶことはない。
【００９２】
上述した本発明の気体廃棄物処理設備の第５の実施の形態によれば、第４の実施の形態と比較して、貯留タンク４Ｃ、放射線検出器１３、圧力検出器１４、バイパスポンプ１９を削減した構成なので、放射性希ガスの処理機能を維持しつつ気体廃棄物処理設備１Ｅの構成の更なる簡素化を図ることができる。したがって、気体廃棄物処理設備１Ｅのコストを更に低減することができる。
【００９３】
［その他の実施の形態］
なお、本発明は上述した第１〜第５の実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
【００９４】
例えば、上述した本発明の気体廃棄物処理設備の第１〜第５の実施の形態においては、フィルタモジュール３の透過膜として、分子ふるい膜を用いた例を示した。しかし、フィルタモジュール３の透過膜として、金属セラミック混合膜や緻密膜を用いることも可能である。金属セラミック混合膜や緻密膜の透過は、基本的には、特定の気体の膜表面への吸着、膜に吸着された気体の膜内での拡散、拡散した気体の膜の裏面から脱着という３つの段階を経ることで達成される。
【００９５】
また、上述した本発明の気体廃棄物処理設備の第１〜第５の実施の形態においては、復水器１０３内に滞留する気体廃棄物及び水蒸気を主経路２、２Ｂ、２Ｃに取り込むために、メインポンプ１１を備えた構成の例を示した。しかし、メインポンプ１１の代わりに、蒸気インジェクタ等の復水器１０３から気体廃棄物及び水蒸気を抽気可能な機器を用いることができる。
【００９６】
また、上述した本発明の気体廃棄物処理設備の第１〜第５の実施の形態においては、原子炉１０１を１つ備える原子力プラントに本発明を適用した例を示した。しかし、原子炉１０１を複数備える原子力プラントに対して本発明を適用することも可能である。すなわち、本実施の形態の気体廃棄物処理設備１Ｆは、図８に示すように、複数（図８中、２つ）の原子炉１０１で共有されるものである。本実施の形態が第１の実施の形態と相違する点は、主経路２Ｆにおける復水器１０３と貯留タンク４と間の構成が復水器１０３の数に応じた数の経路を備えていることである。具体的には、主経路２Ｆは、各復水器１０３に接続された複数（図８中、２本）の抽気配管２１と、各抽気配管２１に接続された複数（図８中、４本）の第１分岐管路２２とを備えている。各抽気配管２１にメインポンプ１１が設けられている。すなわち、気体廃棄物処理設備１Ｆは、複数の原子炉１０１で生成された気体廃棄物を複数の復水器１０３から主経路２Ｆを介して取り込んでフィルタモジュール３で処理した後に外部環境へ放出するように構成されている。このように、本実施の形態の気体廃棄物処理設備１Ｆは、複数（図８中、２つ）の原子炉１０１で共有されているので、各原子炉１０１に対してそれぞれ気体廃棄物処理設備を設置する場合よりも構成が簡素化する。
【符号の説明】
【００９７】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ…気体廃棄物処理設備、  ２、２Ｂ、２Ｃ、２Ｆ…主経路、  ２ａ…分岐経路、  ３、３Ｃ…フィルタモジュール（透過膜）、  ４、４Ｃ…貯留タンク、  ６、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ…バイパス経路、  ６Ｃａ…バイパス分岐経路、  ７…開閉弁、  ８…バイパス切替弁、  １１…メインポンプ、  １２…切替弁、  １７…水素処理装置、  １９…バイパスポンプ、  １０１…原子炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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