(57)【要約】【課題】廃ガス処理設備等の下流側の設備への負荷を低減することができる放射性溶液貯留設備を提供する。【解決手段】内部に収容した放射性溶液の上部に位置する気相部分を有する貯留槽と、貯留槽の気相部分の水素の濃度を測定する水素濃度計と、圧縮空気を貯留槽の気相部分へ供給する圧縮空気供給管と、水素濃度計で測定した水素の濃度に基づいて、圧縮空気の供給量を制御する制御部と、を有する放射性溶液貯留設備を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に収容した放射性溶液の上部に位置する気相部分を有する貯留槽と、
前記貯留槽の気相部分の水素の濃度を測定する水素濃度計と、
圧縮空気を前記貯留槽の気相部分へ供給する圧縮空気供給管と、
前記水素濃度計で測定した水素の濃度に基づいて、前記圧縮空気の供給量を制御する制御部と、を有する
放射性溶液貯留設備。
【請求項２】
前記水素濃度計と前記圧縮空気供給管と前記制御部とで構成されるユニットを複数有する
請求項１に記載の放射性溶液貯留設備。
【請求項３】
前記圧縮空気供給管に設けられ、弁の開度によって前記圧縮空気の供給量を変化させる調節弁をさらに有する
請求項１又は請求項２に記載の放射性溶液貯留設備。
【請求項４】
前記貯留槽内に設けられ、前記貯留槽の気相部分を撹拌する撹拌部を有する
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の放射性溶液貯留設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性溶液を貯留させる放射性溶液貯留設備に関し、特に、高レベル放射性廃液等の、放射線分解によって水素が発生する放射性溶液を貯留させる、放射性溶液貯留設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所で発生する使用済み燃料は、再処理施設で切断され硝酸に溶解させる。
硝酸に溶解させた後の溶液から、ウランとプルトニウムを分離させると、放射濃度の高い溶液（高レベル廃液）が発生する。
この高レベル廃液の濃縮工程では、再処理施設で発生する高レベル廃液を、減容・濃縮する。
【０００３】
ここで、高レベル廃液を貯蔵する機器内では、放射線分解により溶液が分解され、水素が発生する（例えば、特許文献１を参照。）。
そこで、圧縮空気供給設備から、高レベル廃液を貯蔵する各機器内に、圧縮空気を供給することにより、各機器内の水素濃度を可燃限界濃度未満に希釈している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８０５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、高レベル廃液を貯蔵する機器内の水素発生量に係わらず、常に一定量の空気を各機器内に供給している。
このため、水素発生量が少ない場合には、過剰に供給される空気が、上記機器の下流側の設備である廃ガス処理設備に負荷を与えるおそれがあった。
【０００６】
上述した問題の解決のために、本発明においては、廃ガス処理設備等の下流側の設備への負荷を低減することができる放射性溶液貯留設備を提供するものである。
【０００７】
また、本発明の上記の目的及びその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の放射性溶液貯留設備は、内部に収容した放射性溶液の上部に位置する気相部分を有する貯留槽と、貯留槽の気相部分の水素の濃度を測定する水素濃度計と、圧縮空気を貯留槽の気相部分へ供給する圧縮空気供給管と、水素濃度計で測定した水素の濃度に基づいて、圧縮空気の供給量を制御する制御部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
上述の本発明の放射性溶液貯留設備によれば、水素濃度計で測定した水素の濃度に基づいて、圧縮空気供給管によって供給される圧縮空気の供給量を制御するので、水素濃度の希釈に必要な最適な量の空気を供給することができる。
これにより、貯留槽の気相部分の水素の濃度に対応して、放射性溶液貯留設備から排出される空気を低減できるので、放射性溶液貯留設備の下流側の設備への負荷を低減できる。
また、環境へ放出する二次廃棄物（廃ガス）の発生量を低減できるので、環境への影響を緩和できる。
【００１０】
なお、上述した以外の課題、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】
【００１１】
【図１】実施例１の放射性溶液貯留設備の模式図である。
【図２】実施例２の放射性溶液貯留設備の模式図である。
【図３】実施例３の放射性溶液貯留設備の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施の形態及び実施例について、文章もしくは図面を用いて説明する。ただし、本発明に示す構造、材料、その他具体的な各種の構成等は、ここで取り上げた実施の形態や実施例に限定されることはなく、要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１３】
本発明の放射性溶液貯留設備は、貯留槽と、水素濃度計と、圧縮空気供給管と、制御部と、を有する。
貯留槽は、内部に放射性溶液を収容し、この放射性溶液の上部に位置する気相部分を有する。
水素濃度計は、貯留槽の気相部分の水素の濃度を測定する。
圧縮空気供給管は、圧縮空気を貯留槽の気相部分へ供給する。
制御部は、水素濃度計で測定した水素の濃度に基づいて、圧縮空気供給管によって供給される圧縮空気の供給量を制御する。
【００１４】
また、上記の放射性溶液貯留設備において、さらに好ましい構成を、以下に説明する。
【００１５】
好ましくは、上記の放射性溶液貯留設備において、水素濃度計と圧縮空気供給管と制御部とで構成されるユニットを、複数組有する。
【００１６】
さらに好ましくは、上記の放射性溶液貯留設備において、圧縮空気供給管に設けられ、弁の開度によって圧縮空気の供給量を変化させる調節弁をさらに有する。
【００１７】
好ましくは、上記の放射性溶液貯留設備において、貯留槽内に設けられ、貯留槽内の気相部分を撹拌する撹拌部を有する。
【００１８】
上述した構成の放射性溶液貯留設備によれば、水素濃度計で測定した水素の濃度に基づいて、圧縮空気供給管によって供給される圧縮空気の供給量を制御するので、発生した水素の濃度に応じて、タイムリーに空気供給量を制御することができる。その結果、水素濃度の希釈に必要な最適な量の空気を供給することができる。
これにより、貯留槽の気相部分の水素の濃度に対応して、放射性溶液貯留設備から排出される空気を低減できるので、放射性溶液貯留設備の下流側に設けられる設備（例えば、廃ガス処理設備）への負荷を低減できる。
また、環境へ放出する二次廃棄物（廃ガス）の発生量を低減できるので、環境への影響を緩和できる。さらに、放射性溶液貯留設備の下流側の設備に設けられる、ヨウ素吸着材への余分なヨウ素の吸着を抑制することができるので、ヨウ素吸着材の寿命向上に寄与することができる。
【００１９】
また、水素濃度計と圧縮空気供給管と制御部とで構成されるユニットを複数有する構成としたときには、複数個の水素濃度計によって貯留槽の気相部分の水素濃度のばらつきを検知して、貯留槽の気相部分の水素濃度の分布に対して適切な量の圧縮空気を供給できる。これにより、効率的に水素濃度を希釈することが可能となる。
【００２０】
また、貯留槽内に設けられ、貯留槽の気相部分を撹拌する撹拌部を有する構成としたときには、撹拌部により気相部分を撹拌して、貯留槽の気相部分の水素濃度のばらつきを解消することができる。これにより、適切な量の圧縮空気を供給して、効率的に水素を希釈することが可能となる。
【００２１】
上記の放射性溶液貯留設備としては、前述した「高レベル廃液を貯蔵する機器」等、放射能レベルが高い放射性溶液を収容する貯留槽を備えた設備が該当する。
上記の放射性溶液としては、上記の高レベル廃液や、放射性核種を含む物質を溶解させた溶液、等が挙げられる。
貯留槽は、短期間一時的に、もしくは、ある程度の長さの期間、上記の放射性溶液を内部に収容する。そして、放射性溶液の上部に位置する気相部分を有する。
【００２２】
圧縮空気供給管は、圧縮空気供給設備から貯留槽の気相部分へ、圧縮空気を供給する。
圧縮空気供給管の先端部は、貯留槽の気相部分に設けられる。
貯留槽に設けられる圧縮空気供給管の先端部は、他の部分より細いノズルとすることが可能であるが、ノズルには限定されず、他の部分と同じ太さであってもよい。
【００２３】
圧縮空気供給設備は、従来公知の構成を採用することができる。例えば、空気圧縮機と空気貯留槽とによって、圧縮空気供給設備を構成することができる。
【００２４】
貯留槽の気相部分の水素の濃度を測定する水素濃度計は、従来公知の構成の濃度計を使用することができる。
そして、水素濃度計は、貯留槽の気相部分の特定の箇所における水素の濃度を測定する。
好ましくは、水素濃度計の測定する箇所を、貯留槽の気相部分に設けられた、上記の圧縮空気供給管の先端部の近傍とする。
【００２５】
制御部は、水素濃度計で測定した水素の濃度に基づいて、圧縮空気供給管によって供給される圧縮空気の供給量を制御する。
そのために、例えば、水素濃度計と、圧縮空気の供給量を制御する制御対象との間を接続し、コンピュータプログラムの実行によって、自動的に制御対象を制御するように、制御部を構成する。
制御対象としては、圧縮空気供給管に設けられた調節弁や、上記の圧縮空気供給設備（例えば、空気圧縮機、空気貯留槽）が挙げられる。
【００２６】
調節弁としては、弁開度を段階的或いは連続的に変化させて弁開度を調整することが可能な調節弁を使用する。そして、制御部によって調節弁の弁開度を制御することにより、圧縮空気の供給量を制御する。
【００２７】
制御部による具体的な制御方法としては、例えば、以下に挙げる方法が考えられる。
【００２８】
一つの制御方法として、測定された水素の濃度の測定値から、数式を使って、圧縮空気の供給量を算出する。
この場合、水素の濃度の変化に対して、圧縮空気の供給量が連続して変化する。
数式としては、水素の濃度の値、又は、水素の濃度の値の対数値を用いた、１次関数、２次関数、その他の関数等を、使用する。
【００２９】
他の制御方法として、水素の濃度を段階的に複数の範囲に区切って、区切った範囲毎に圧縮空気の供給量を設定する。
この場合、水素の濃度の変化に対して、圧縮空気の供給量が断続して変化する。
好ましくは、水素の濃度の範囲と圧縮空気の供給量の対応表を作成する。
さらに好ましくは、作成した対応表を記憶部（メモリ等）に記憶させて、必要な時に対応表を呼び出す。そして、呼び出した作成表と水素の濃度の測定値に基づいて、圧縮空気の供給量を求める。
【００３０】
いずれの制御方法の場合も、求めた供給量となるように、貯留槽の気相部分に供給する圧縮空気の供給量を制御する。
【００３１】
また、貯留槽の気相部分の水素の濃度を測定する他の構成として、複数個の水素濃度計を設けて、貯留槽の気相部分の複数箇所の水素の濃度を測定し、得られた複数個の濃度の測定値から、圧縮空気の供給量を決定する構成とすることも可能である。
この構成を採用する場合には、例えば、複数個の濃度の測定値から、算術平均や、測定箇所による重み付けを加味した演算、等の演算を行うことにより、圧縮空気の供給量を決定するための濃度の基準値を算出する。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
実施例１の放射性溶液貯留設備の模式図を、図１に示す。
【００３３】
本実施例の放射性溶液貯留設備は、図１に示すように、放射能レベルが高い放射性溶液８を内部に収容する貯留槽６と、水素の濃度を測定する水素濃度計４と、圧縮空気供給設備１と、圧縮空気供給ノズル３と、流量調節弁２とを有する。
貯留槽６は、内部に収容された放射性溶液８の上部に、気相部分を有する。
【００３４】
圧縮空気供給設備１は、圧縮空気を供給するものであり、従来公知の構成を採用することができる。例えば、空気圧縮機と空気貯留槽とによって、圧縮空気供給設備１を構成することができる。
圧縮空気供給設備１と流量調節弁２との間の配管と、圧縮空気供給ノズル３とによって、圧縮空気を貯留槽６の気相部分に供給する、前述した圧縮空気供給管が構成される。
流量調節弁２は、弁開度を変化させることによって、弁を通過する空気の流量を変化させることができる構成である。
水素濃度計４は、貯留槽６内の気相部分の特定の測定箇所において、放射線分解により溶液８から発生する水素７の濃度を測定する。
圧縮空気供給ノズル３の先端と、水素濃度計４の測定箇所とは、近傍に設置されている。
また、貯留槽６の気相部分から、下流側の設備である廃ガス処理設備５に配管が接続され、貯留槽６からの排気が廃ガス処理設備５に排出される。
そして、圧縮空気供給設備１から圧縮空気供給ノズル３を通じて圧縮空気を貯留槽６の気相部分へ供給することにより、貯留槽６の気相部分を図１中の太い矢印で示すように空気が流れ、水素が希釈されて、廃ガス処理設備５に排出される。
【００３５】
また、本実施例の放射性溶液貯留設備では、図１中破線で示すように、水素濃度計４と流量調節弁２とが接続されている。
そして、図示しない制御部によって、例えば、コンピュータプログラムの実行によって自動的に、水素濃度計で測定された水素の濃度の測定値に基づいて、流量調節弁２の弁開度が制御される。
これにより、流量調節弁２を通過し、圧縮空気供給ノズル３から貯留槽６の気相部分へ供給する圧縮空気の供給量を、水素の濃度の測定値に対応して制御することができる。
【００３６】
本実施例の構成によれば、水素濃度計４で測定した水素の濃度に基づいて、流量調節弁２の弁開度を制御して、圧縮空気供給ノズル３から貯留槽６の気相部分へ供給する圧縮空気の供給量を制御することができる。従って、発生した水素の濃度に応じて、タイムリーに圧縮空気の供給量を制御することができるので、水素濃度の希釈に必要な最適な量の圧縮空気を供給することができる。
これにより、貯留槽６内の水素の濃度に対応して、放射性溶液貯留設備から排出される空気を低減できるので、放射性溶液貯留設備の下流側に設けられる廃ガス処理設備５等への負荷を低減できる。
また、環境へ放出する二次廃棄物（廃ガス）の発生量を低減できるので、環境への影響を緩和できる。
さらに、放射性溶液貯留設備の下流側の設備に設けられる、ヨウ素吸着材への余分なヨウ素の吸着を抑制することができるので、ヨウ素吸着材の寿命向上に寄与することができる。
【００３７】
（実施例２）
実施例２の放射性溶液貯留設備の模式図を、図２に示す。図２において、図１に示した実施例１の構成と同様の構成には、同一の符号を付している。
【００３８】
実施例１の構成では、圧縮空気供給設備１と流量調節弁２と圧縮空気供給ノズル３と水素濃度計４を１個ずつ、即ちこれらで構成されるユニットを１つ設けていた。
これに対して、本実施例の構成では、これらをそれぞれ複数個（図２に示す構成では２個）、即ち複数のユニットを設けている。
【００３９】
図２に示す構成では、圧縮空気供給設備１，９と流量調節弁２，１０と圧縮空気供給ノズル３，１１と水素濃度計４，１２が、それぞれ２個ずつ設けられている。
第１の圧縮空気供給設備１と第１の流量調節弁２と第１の圧縮空気供給ノズル３と第１の水素濃度計４とで構成されるユニットから、第１の系統が構成されている。第１の圧縮空気供給ノズル３の先端と、第１の水素濃度計４の測定箇所とは、近傍に設置されている。
また、第２の圧縮空気供給設備９と第２の流量調節弁１０と第２の圧縮空気供給ノズル１１と第２の水素濃度計１２とで構成されるユニットから、第２の系統が構成されている。第２の圧縮空気供給ノズル１１の先端と、第２の水素濃度計１２の測定箇所とは、近傍に設置されている。
そして、第１の系統と第２の系統とは、それぞれ互いに独立している。
第１の系統の第１の圧縮空気供給ノズル３と、第２の系統の第２の圧縮空気供給ノズル１１とは、それぞれの先端部が貯留槽６の内部の気相部分の別の箇所に設けられている。
第１の水素濃度計４と、第２の水素濃度計１２とは、貯留槽６内のそれぞれ別の箇所の水素の濃度を測定している。
【００４０】
貯留槽６内では、水素濃度にばらつきが生じており、局所的に濃度が高い箇所や低い箇所が混在していると考えられる。
本実施例の構成によれば、複数個設けた水素濃度計４，１２で水素の濃度を測定することにより、貯留槽６内の水素濃度のばらつきを検知することができる。そして、各濃度計４，１２の近傍に設置した圧縮空気供給ノズル３,１１から、測定された水素濃度に応じた適切な流量の空気を供給することができる。
従って、局所的に濃度が高い箇所には圧縮空気の供給量を多くして、局所的に濃度が低い箇所には圧縮空気の供給量を少なくして、全体として圧縮空気の供給量を最適化して、効率的に水素の濃度を希釈することが可能になる。
【００４１】
なお、図２に示した構成では、第１の系統および第２の系統の合計２つの系統を設けていたが、必要に応じて、３つ以上の系統を設けることも可能である。
【００４２】
（実施例３）
実施例３の放射性溶液貯留設備の模式図を、図３に示す。図３において、図１に示した実施例１の構成と同様の構成には、同一の符号を付している。
【００４３】
本実施例の構成では、図１に示した実施例１の構成に対して、さらに、貯留槽６内の気相部分を撹拌する撹拌部として、貯留槽６内にタービン１５を設け、タービン１５に接続された撹拌装置１３を貯留槽６の外に設けている。
撹拌装置１３の作動により、タービンを矢印１４に示すように回転させて、貯留槽６内の気相部分を撹拌することができる。
【００４４】
貯留槽６内では、水素濃度にばらつきが生じており、局所的に濃度が高い個所や低い個所が混在していると考えられる。
本実施例の構成によれば、撹拌装置１３の作動によってタービン１５を回転させることにより、貯留槽６内の気相部分を撹拌して、貯留槽６内の水素濃度のばらつきを解消することができる。そして、圧縮空気供給ノズル３から水素濃度に応じた供給量の圧縮空気が供給されるように制御することにより、適切な量の圧縮空気を供給し、効率的に水素を希釈することが可能となる。
【００４５】
なお、図３に示した構成では、図１に示した実施例１の構成に、撹拌部（撹拌装置１３、タービン１５）を追加していたが、図２に示した実施例２の構成やその他の構成に、撹拌部を追加することも可能である。
【００４６】
（変形例）
実施例１〜実施例３では、流量調節弁２，１０の開度を変化させることにより、圧縮空気の供給量を変化させていた。
これに対して、圧縮空気供給設備１，９において、圧縮空気の供給量を変化させる構成とすることも、可能である。この構成の場合、制御部は、水素濃度計と圧縮空気供給設備とに接続され、水素濃度計で測定した水素の濃度の測定値に基づいて、圧縮空気供給設備の圧縮空気の供給量を制御する。
そして、圧縮空気供給設備を、例えば空気圧縮機と空気貯留槽で構成する場合には、空気圧縮機で生成する圧縮空気の生成量を制御するか、又は、空気貯留槽から供給する圧縮空気の供給量を制御する。
この構成の場合でも、実施例１〜実施例３の構成と同様に、圧縮空気の供給量を水素の濃度に対応して制御することができるので、実施例１〜実施例３の構成と同様の効果が得られる。
【００４７】
実施例２では、それぞれの系統で別個に圧縮空気供給設備を設けていて、複数の系統を完全に独立させていた。
これに対して、例えば、同一の圧縮空気供給設備から途中で配管を２つ以上に分岐させて、複数の系統を構成することも可能である。即ち、同一の圧縮空気供給設備を複数の系統で共通として、圧縮空気供給設備の下流側に、水素濃度計と圧縮空気供給管と制御部とで構成されるユニットを有する系統を複数設ける。この構成を採用する場合には、配管の分岐よりも下流側のそれぞれの系統に、弁開度を制御可能な弁を配置して、圧縮空気の供給量を制御する。
【００４８】
また例えば、前述したように、複数個の水素濃度計を設けて、貯留槽の気相部分の複数箇所の水素の濃度を測定し、得られた複数個の濃度の測定値から、圧縮空気の供給量を決定する構成とすることも可能である。
【００４９】
なお、本発明は、上述した実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した各実施例は、本発明を分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。
【符号の説明】
【００５０】
１  （第１の）圧縮空気供給設備、２  （第１の）流量調節弁、３  （第１の）圧縮空気供給ノズル、４  （第１の）水素濃度計、５  廃ガス処理設備、６  貯留槽、７  水素、８  放射性溶液、９  第２の圧縮空気供給設備、１０  第２の流量調節弁、１１  第２の圧縮空気供給ノズル、１２  第２の水素濃度計、１３  撹拌装置、１５  タービン
【図１】
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【図２】
2020193854.tif 000004
【図３】
2020193854.tif 000005