(57)【要約】【課題】原子炉設備のフィルタベントから放出される処理ガスを適切に処理する。【解決手段】原子炉格納容器２に接続されたフィルタベント４から排出される処理ガスを処理する放射性ガス処理装置１０であって、処理ガスに水を接触させることで該処理ガス中に含まれる蒸気の一部を凝縮させる蒸気凝縮部２０と、蒸気凝縮部２０から処理ガス中の非凝縮ガスが導入され、該非凝縮ガスに除湿を施す除湿部４１と、除湿部４１を通過した非凝縮ガスが導入される第一吸着タンク５１、及び、該第一吸着タンク５１内に収容されて非凝縮ガスのうち少なくとも放射性希ガスを吸着可能な第一吸着剤５２を有する第一吸着塔５０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器から排出される処理ガスを処理する放射性ガス処理装置であって、
該処理ガス中に含まれる蒸気の一部を凝縮させる蒸気凝縮部と、
前記蒸気凝縮部から前記処理ガス中の非凝縮ガスが導入され、該非凝縮ガスに除湿を施す除湿部と、
前記除湿部を通過した前記非凝縮ガスが導入される吸着タンク、及び、該吸着タンク内に収容されて前記非凝縮ガスのうち少なくとも前記放射性希ガスを吸着可能な吸着剤を有する吸着塔と、
を備える放射性ガス処理装置。
【請求項２】
前記吸着塔は複数設けられており、
これら複数の吸着塔の前記吸着タンクを順次直列に、かつ、連通可能に接続する第一接続ラインと、
該第一接続ライン上に設けられて、前段側の前記吸着タンク内から気体を引いて該気体を後段側の前記吸着タンク内に圧送可能な第一真空ポンプと、
各前記吸着タンクに接続されて、前記吸着材に吸着されない前記吸着タンク内の気体を該吸着タンクの外部に排出可能な排出ラインと、
をさらに備える請求項１に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項３】
気体を貯留可能な貯留タンクと、
複数の前記吸着タンクのうち最後段の前記吸着タンクと前記貯留タンクとを連通可能に接続する第二接続ラインと、
該第二接続ライン上に設けられて、最後段の前記吸着タンク内から気体を引いて該気体を前記貯留タンクに圧送可能な第二真空ポンプと、
をさらに備える請求項２に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項４】
前記貯留タンク内に収容されて前記放射性希ガスとしてのＫｒ及びＸｅを吸着可能な希ガス吸着剤と
前記貯留タンクに接続されて、該貯留タンク内の気体を該貯留タンクの外部に排出可能な取り出しラインと、
該取り出しライン上に設けられて、前記貯留タンク内の圧力を調整可能な圧力調整部と、
を備える請求項３に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項５】
前記排出ラインによって前記吸着タンクに接続された検査タンクと、
該検査タンク内の放射性量を測定可能な放射線センサと、
前記検査タンクに接続されて、該検査タンク内の気体を大気に解放可能な解放ラインと、
をさらに備える請求項２から４のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項６】
前記除湿部は、前記非凝縮ガスを冷却することで該非凝縮ガス中の水分を凝縮させる冷凍機である請求項１から５のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項７】
前記蒸気凝縮部は、
下部に貯留水を収容するとともに前記フィルタベントからの前記処理ガスが前記貯留水中に導入される凝縮タンクと、
前記凝縮タンクの前記貯留水の一部を前記原子炉格納容器内に戻す返送ラインと、
前記凝縮タンク内の前記貯留水の一部を、前記凝縮タンクの外部で冷却して前記凝縮タンク内の上部に戻す循環ラインと、
を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置と、
前記フィルタベントと、
を備える放射性物質処理システム。
【請求項９】
請求項８に記載の放射性物質処理システムと、
前記原子炉格納容器と、
を備える原子炉設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性ガス処理装置、放射性物質処理システム及び原子炉設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にはフィルタベントを備えた原子炉設備が開示されている。フィルタベントは、原子炉格納容器から放出されるガスからヨウ素や放射性粒子を除去する。これらヨウ素や放射性粒子が除去された処理ガスは、大気に放出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８９８０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フィルタベントから大気に放出される処理ガスには、微量のＸｅやＫｒ等の放射性希ガスが含まれている。これら放射性希ガスが大気に放出されないことが望まれている。しかしながら、処理ガスには放射性希ガスに加えて多量の蒸気や空気が存在する。そのため、処理ガスのボリュームが大きく、円滑な処理ができないという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、フィルタベントから放出される処理ガスを適切に処理することができる放射性ガス処理装置、該放射性ガス処理装置を備えた放射性物質処理システム、及び、該放射性物質処理システムを備えた原子炉設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の一態様に係る放射性ガス処理装置は、原子炉格納容器から排出される処理ガスを処理する放射性ガス処理装置であって、該処理ガス中に含まれる蒸気の一部を凝縮させる蒸気凝縮部と、該蒸気凝縮部で分離した前記非凝縮ガスが導入されて、該非凝縮ガスに含まれる水分を除去する除湿部と、前記除湿部を通過した前記非凝縮ガスが導入される吸着タンク、及び、該吸着タンク内に収容されて前記非凝縮ガスのうち少なくとも前記放射性希ガスを吸着可能な吸着剤を有する吸着塔と、を備える。
【０００７】
上記構成によれば、フィルタベンドから排出される処理ガスから大量の蒸気を凝縮除去した後に、非凝縮ガスに含まれる水分を除湿部によってさらに除去することができる。そして、このような非凝縮ガスの放射性希ガスを吸着塔の吸着剤に吸着させることで、該放射性希ガスを効率的に濃縮することができる。そのため、放射性希ガスを長期にわたって貯留する設備のスペースを大幅に減少させることができる。
【０００８】
上記放射性ガス処理装置は、前記吸着塔は複数設けられており、これら複数の吸着塔の前記吸着タンクを順次直列に、かつ、連通可能に接続する第一接続ラインと、該第一接続ライン上に設けられて、前段側の前記吸着タンク内から気体を引いて該気体を後段側の前記吸着タンク内に圧送可能な第一真空ポンプと、各前記吸着タンクに接続されて、前記吸着材に吸着されない前記吸着タンク内の気体を該吸着タンクの外部に排出可能な排出ラインと、をさらに備える。
【０００９】
複数の吸着塔の吸着剤により段階的に非凝縮ガスの吸着・放出を繰り返すことで、最終的に得られる気体の放射性希ガスの濃度を大幅に高めることができる。
【００１０】
上記放射性ガス処理装置は、気体を貯留可能な貯留タンクと、複数の前記吸着タンクのうち最後段の前記吸着タンクと前記貯留タンクとを連通可能に接続する第二接続ラインと、該第二接続ライン上に設けられて、最後段の前記吸着タンク内から気体を引いて該気体を前記貯留タンクに圧送可能な第二真空ポンプと、をさらに備えていてもよい。
【００１１】
これにより、複数の吸着塔のうち最終段の吸着塔に吸着された濃度の高い放射性希ガスを貯留タンク内に導入することができる。そして、当該貯留タンクで長期にわたって放射性希ガスを貯留することで、放射性希ガスの放射線量の低減を図ることができる。
【００１２】
上記放射性ガス処理装置は、前記貯留タンク内に収容されて前記放射性ガスとしてのＫｒ及びＸｅを吸着可能な希ガス吸着剤と前記貯留タンクに接続されて、該貯留タンク内の気体を該貯留タンクの外部に排出可能な取り出しラインと、該取り出しライン上に設けられて、前記貯留タンク内の圧力を調整可能な圧力調整部と、を備えていてもよい。
【００１３】
圧力調整部によって貯留タンク内の圧力を調整することで、貯留タンク内で希ガス吸着材に吸着されたＫｒ及びＸｅのいずれか一方を吸着剤から先に放出させることができる。これにより、一方の気体のみを取り出しラインを介して外部に取り出すことができる。
【００１４】
上記放射性ガス処理装置は、前記排出ラインによって前記吸着タンクに接続された検査タンクと、該検査タンク内の放射性量を測定可能な放射線センサと、前記検査タンクに接続されて、該検査タンク内の気体を大気に解放可能な解放ラインと、をさらに備えていてもよい。
【００１５】
これにより、複数の吸着タンクから排出される気体を検査タンク内で一時的に貯留することができる。そして、検査タンク内の気体の放射線量を放射線センサで測定した結果、放射線量が低いと判断した場合には、解放ラインを介して気体を大気に解放することができる。
【００１６】
上記放射性ガス処理装置では、前記除湿部は、前記非凝縮ガスを冷却することで該非凝縮ガス中の水分を凝縮させる冷凍機であってもよい。
【００１７】
除湿部によって非凝縮ガスの水分含有量を適切に低下させることができる。
【００１８】
上記放射性ガス処理装置では、前記蒸気凝縮部は、下部に貯留水を収容するとともに前記フィルタベントからの前記処理ガスが前記貯留水中に導入される凝縮タンクと、前記凝縮タンクの前記貯留水の一部を前記原子炉格納容器内に戻す返送ラインと、前記凝縮タンク内の前記貯留水の一部を、前記凝縮タンクの外部で冷却して前記凝縮タンク内の上部に戻す循環ラインと、を有していてもよい。
【００１９】
これによって、処理ガスに含まれる大量の蒸気を効果的に凝縮除去することができる。
【００２０】
本発明の一態様に係る放射性物質処理システムは、上記の放射性ガス処理装置と、前記フィルタベントと、を備える。
【００２１】
本発明の一態様に係る原子炉設備は、上記の放射性物質処理システムと、前記原子炉格納容器と、を備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の放射性ガス処理装置、放射性物質処理システム及び原子炉設備によれば、フィルタベントから放出される処理ガスを適切に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第一実施形態に係る原子炉設備の放射性物質処理システム及び放射性ガス処理装置の構成を示す模式的な全体図である。
【図２】第二実施形態に係る放射性ガス処理装置の一部構成を示す模式図である。
【図３】第三実施形態に係る放射性ガス処理装置の一部構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態に係る原子炉設備１について、図１を参照して説明する。図１に示すように、原子炉設備１は、原子炉格納容器２及び放射性物質処理システム３を備えている。
原子炉格納容器２は、原子炉、プール水が貯留されたサブレッションチェンバ及び外部からの注水を供給する注水設備等（図示省略）を収容している。
【００２５】
放射性物質処理システム３は、フィルタベント４及び放射性ガス処理装置１０を備えている。
フィルタベント４は、原子炉格納容器２に接続されている。原子炉格納容器２内で多量のガスが発生した際には、フィルタベント４を介して原子炉格納容器２からガスの放出が行われる。フィルタベント４には原子炉格納容器２内で発生したガスが導入される。当該ガスには、蒸気、ヨウ素、水素、放射性微粒子、放射性希ガス及び空気等が含まれる。フィルタベント４では、当該ガスを水中で散気するとともにその後にフィルタを通過させることで、当該ガスからヨウ素及び放射性微粒子の一部を除去する。これによりフィルタベント４は、原子炉格納容器２からのガスを処理ガスとして放出する。処理ガスには、蒸気及び非凝縮ガスが含まれている。非凝縮ガスには、放射性希ガス及び空気が含まれている。放射性希ガスは、例えばＸｅ（キセノン）やＫｒ（クリプトン）である。
【００２６】
＜放射性ガス処理装置＞
放射性ガス処理装置１０は、フィルタベント４から放出される処理ガスを処理する。放射性ガス処理装置１０は、蒸気凝縮部２０、除湿部４１、希ガス濃縮部１００及び貯留タンク７０を有する。
【００２７】
＜蒸気凝縮部＞
蒸気凝縮部２０は、凝縮タンク２１、散気装置２２、散水装置２３、循環ライン３０、及び返送ライン３５を有する。
凝縮タンク２１の内部の空間には、所定の水位の水が貯留水として貯留されている。凝縮タンク２１には、フィルタベント４からの処理ガスが流通する処理ガスライン１１が接続されている。該処理ガスライン１１の下流側の端部は、凝縮タンク２１内の空間の下部に外部から侵入している。処理ガスライン１１には、フィルタベント４側から凝縮タンク２１側に向かってのみの流通を許容する第一逆止弁１２が設けられている。
【００２８】
散気装置２２は、凝縮タンク２１内で処理ガスライン１１の下流側の端部に接続されている。散気装置２２は、凝縮タンク２１内の下部で貯留水内に処理ガスを散気する。
散水装置２３は、凝縮タンク２１内の上部に設けられている。散水装置２３は、外部から供給される水を、凝縮タンク２１内の空間の上部、即ち、貯留水の水面の上方から気相中に散水する。
【００２９】
循環ライン３０は、凝縮タンク２１の下端に形成された排水口と凝縮タンク２１の上部に形成された給水口とを凝縮タンク２１の外部で接続している。循環ライン３０の中途には、循環ポンプ３１が設けられている。これにより、凝縮タンク２１の下端から排出された水は、凝縮タンク２１の給水口に送られる。循環ライン３０における循環ポンプ３１の下流側には冷却器３２が設けられている。冷却器３２には外部から例えば海水等の冷媒が供給される。これによって、循環ライン３０を流通する水は、冷媒と熱交換することで冷却される。循環ライン３０の下流側の端部に、散水装置２３に接続されている。これによって、冷却器３２で冷却された水が、散水装置２３を介して凝縮タンク２１内に散布される。
【００３０】
返送ライン３５は、凝縮タンク２１から原子炉格納容器２内に水を戻すためのラインである。返送ライン３５の一端は、凝縮タンク２１の下端に接続されている。返送ライン３５の他端は、原子炉格納容器２内に接続されている。
返送ライン３５上には、開閉弁３６が設けられている。開閉弁３６は、例えば凝縮タンク２１内の水の液位に基づいて開閉制御される構成であってもよい。返送ライン３５における開閉弁３６の下流側には返送ポンプ３７が設けられている。開閉弁３６が開状態とされて返送ポンプ３７が駆動されることで、凝縮タンク２１内の貯留水の一部が返送ライン３５を介して原子炉格納容器２内に戻される。返送ライン３５上には、凝縮タンク２１側から原子炉格納容器２側への流通のみを許容する。
【００３１】
＜除湿部＞
除湿部４１には、凝縮タンク２１にて凝縮されなかった非凝縮ガスが、該凝縮タンク２１の上端から導入される。除湿部４１には、非凝縮ガス管４０を介して非凝縮ガスが導入される。非凝縮ガス管４０は、一端が凝縮タンク２１の上部に接続されており、他端が除湿部４１に接続されている。非凝縮ガス管４０の中途に流路を開閉する弁が設けられていてもよい。
【００３２】
除湿部４１は、非凝縮ガスに含まれる水分量を低下させる。本実施形態の除湿部４１は冷凍機を有する。冷凍機は、該冷凍機内を流通する冷媒と非凝縮ガスとで熱交換させる。これにより、冷凍機は、非凝縮ガスを蒸気の露点以下まで一旦冷却することで除湿を行う。除湿部４１は、冷凍機によって冷却された非凝縮ガスを加熱する加熱部を有していてもよい。
なお、除湿部４１としては、例えば非凝縮ガスに等温度圧縮を行うことで相対湿度を上昇させて水分を凝縮させる圧縮冷却方式を用いたものであってもよい。また、除湿部４１として、透過膜によって非凝縮ガスから水分のみを補足する透過膜方式を用いたものであってもよい。
【００３３】
さらに除湿部４１としては、特に水を吸着する水吸着剤を用いて水分を除去する吸着方式を用いたものであってもよい。また、除湿部４１としては、水分を吸収し易い液体に非凝縮ガスを接触させることで除湿を行う構成であってもよい。その他、除湿部４１としては、種々の化学的除湿を用いた構成を採用することができる。
【００３４】
＜希ガス濃縮部＞
希ガス濃縮部１００は、除湿部４１を通過した非凝縮ガス中の放射性希ガス濃度を濃縮する。希ガス濃縮部１００は、吸着塔としての第一吸着塔５０及び第二吸着塔６０を備えている。
【００３５】
＜第一吸着塔＞
第一吸着塔５０は、非凝縮ガスのうち主として放射性希ガスを吸着する役割を有する。第一吸着塔５０は、吸着タンクとしての第一吸着タンク５１及び吸着剤としての第一吸着剤５２を有している。
第一吸着タンク５１は、除湿部４１を通過した非凝縮ガスが内部に導入される。第一吸着タンク５１は、導入ライン４２を介して除湿部４１に接続されている。非凝縮ガスは導入ライン４２を通過して第一吸着タンク５１内に導入される。導入ライン４２上には開閉弁４３が設けられている。当該開閉弁４３の開閉によって、第一吸着タンク５１内への非凝縮ガスの導入・非導入が切り替えられる。
【００３６】
第一吸着剤５２は、第一吸着塔５０内に収容されている。第一吸着剤５２としては、非凝縮ガスのうち主として放射性希ガスを吸着可能に構成されている。第一吸着剤５２としては、例えば結晶構造に細孔を有するゼオライトが用いられている。当該ゼオライトの吸着特性は、細孔の径の大きさ、結晶骨格のＳｉ／Ａｌ比、結晶骨格外のカチオン種によって決定される。本実施形態のゼオライトは、特に放射性希ガスとしてのＫｒ、Ｘｅを選択的に吸着可能に構成されていることが好ましい。
【００３７】
なお、第一吸着剤５２としては、ゼオライトの他、例えばシリカゲルや活性炭等を用いてもよい。また、第一吸着剤５２として、ゼオライト、シリカゲル及び活性炭の少なくとも２つを混合した混合物を用いてもよい。シリカゲル及び活性炭を用いる場合でも、上記ゼオライト同様、放射性希ガスとしてのＫｒ、Ｘｅを選択的に吸着可能なものを用いることが好ましい。
【００３８】
第一吸着タンク５１には、第一排出ライン５３の一端が接続されている。第一排出ライン５３は、第一吸着タンク５１内の気体を外部に排出可能とされている。即ち、第一排出ライン５３上には開閉弁５４が設けられており、当該開閉弁５４を開状態とすることで第一吸着タンク５１内の気体を該第一吸着タンク５１外に排出することができる。
【００３９】
＜第二吸着塔＞
第二吸着塔６０は、第一吸着塔５０と同様の構成を有する。即ち、第二吸着塔６０は、第一吸着タンク５１同様の吸着タンクとしての第二吸着タンク６１、及び、第一吸着剤５２同様の吸着剤としての第二吸着剤６２を有している。
第二吸着タンク６１は、第一接続ライン５５を介して第一吸着タンク５１に直列に接続されている。第一接続ライン５５は一端が第一吸着タンク５１内に接続されており、他端が第二吸着タンク６１内に接続されている。これにより、第一吸着タンク５１の内部と第二吸着タンク６１の内部とは互いに連通されている。
【００４０】
第一接続ライン５５上には開閉弁５６が設けられている。当該開閉弁５６を開閉することによって、第一吸着タンク５１の内部と第二吸着タンク６１の内部との連通・非連通状態が切り替えられる。
第一接続ライン５５上における開閉弁５６よりも第二吸着タンク６１側には、第一真空ポンプ５７が設けられている。第一接続ライン５５が開状態とされている場合に第一真空ポンプ５７が駆動されることで、第一吸着タンク５１内の気体は第一接続ライン５５に引き込まれ、第二吸着タンク６１内に圧送される。
【００４１】
第二吸着タンク６１には、第二排出ライン６３の一端が接続されている。第二排出ライン６３は、第二吸着タンク６１内の気体を外部に排出可能とされている。即ち、第二排出ライン６３上には開閉弁６４が設けられており、当該開閉弁６４を開状態とすることで第二吸着タンク６１内の気体を該第二吸着タンク６１外に排出することができる。
【００４２】
＜貯留タンク＞
貯留タンク７０は、放射性希ガスを長期にわたって貯留する役割を有する。貯留タンク７０は、第二接続ライン６５を介して最後段の吸着タンクである第二吸着タンク６１に直列に接続されている。第二接続ライン６５は一端が第二吸着タンク６１内に接続されており、他端が貯留タンク７０内に接続されている。これにより、第二吸着タンク６１の内部と貯留タンク７０の内部とは互いに連通されている。
【００４３】
第二接続ライン６５上には開閉弁６６が設けられている。当該開閉弁６６を開閉することによって、第二吸着タンク６１の内部と貯留の内部との連通・非連通状態が切り替えられる。
第二接続ライン６５上における開閉弁６６よりも貯留タンク７０側には、第二真空ポンプ６７が設けられている。第二接続ライン６５が開状態とされている場合に第二真空ポンプ６７が駆動されることで、第二吸着タンク６１内の気体は第一接続ライン５５に引き込まれ、貯留タンク７０内に圧送される。
【００４４】
＜作用効果＞
以下、第一実施形態の作用効果について説明する。
原子炉格納容器２内でガスが発生し、当該原子炉格納容器２内の圧力がある程度上昇すると、当該ガスが原子炉格納容器２内からフィルタベント４に放出される。特にガスが放出される当初は、当該ガスには放射性希ガスが含まれる。フィルタベント４を通過して排出された処理ガスは、処理ガスライン１１を介して蒸気凝縮部２０の凝縮タンク２１へと導入される。
【００４５】
凝縮タンク２１に導入された処理ガスは、凝縮タンク２１の貯留水の水面下で散気装置２２によって凝縮タンク２１内に散気される。この過程で、処理ガスの一部の蒸気が凝縮する。また、凝縮タンク２１内には、循環ライン３０によって、凝縮タンク２１から排出された水が冷却器３２で冷却された後に散気装置２２を介して散気される。これによって、凝縮タンク２１本体内の気相に存在する蒸気が凝縮され、処理ガスの減容化を図ることができる。即ち、凝縮タンク２１では処理ガスに水を接触させることにより、当該処理ガスに含まれる蒸気の大部分を凝縮させることができる。
【００４６】
凝縮されて水となった蒸気は貯留水の一部として、凝縮タンク２１内に一時的に貯留される。凝縮タンク２１本体内の水位がある程度上昇した際には、返送ライン３５の開閉弁３６が開状態とされることにより凝縮タンク２１内の貯留水を返送ライン３５を介して原子炉格納容器２内に返送される。このように凝縮タンク２１に処理ガスが導入されることで、原子炉格納容器２内の圧力を徐々に低下させることができる。
【００４７】
上記の過程によって、凝縮タンク２１内の気相には、水素、窒素、酸素及び放射性希ガスに加えて、凝縮されなかった蒸気を含む非凝縮ガスが存在することになる。当該非凝縮ガス中の蒸気はほぼ飽和状態にあり、非凝縮ガスの湿度は非常に高い。このような非凝縮ガスは、非凝縮ガス管４０を介して除湿部４１に導入される。
【００４８】
除湿部４１では、非凝縮ガスの水分がさらに除去される。即ち、除湿部４１では、例えば非凝縮ガス中の蒸気を露点以下まで一旦冷却することで、非凝縮ガス中の水分量をさらに低下させることができる。これにより、非凝縮ガスの湿度は、該非凝縮ガスが凝縮タンク２１内に存在していた場合に比べて大幅に低下する。非凝縮ガスが除湿部４１を通過することによって、非凝縮ガスの湿度は例えば２０パーセント以下、好ましくは１０パーセント以下まで低下する。
【００４９】
除湿部４１を通過した非凝縮ガスは、次いで希ガス濃縮部１００で放射性希ガスが濃縮される。非凝縮ガスは、開閉弁４３が開状態とされた導入ライン４２を介して希ガス吸着塔の第一吸着タンク５１内に導入される。第一吸着タンク５１内では、ゼオライト等の第一吸着剤５２に非凝縮ガスの一部が吸着される。ここで、本実施形態のゼオライトは、主として放射性希ガスを吸着する構成とされている。そのため、当該ゼオライトには、非凝縮ガス中の放射性希ガスの大部分を吸着しつつ、例えば非凝縮ガス中の少量の窒素、酸素及び蒸気が吸着される。このような第一吸着剤５２への非凝縮ガスの吸着は、各開閉弁４３，５４，５６を閉状態として第一吸着タンク５１を密閉状態とした上で行われる。
【００５０】
第一吸着タンク５１を密閉状態としある程度の時間が経過した際には、第一排出ライン５３の開閉弁５４を開状態とすることで、該第一排出ライン５３を介して第一吸着タンク５１内の気体を外部に排出する。当該気体は、例えば水素、窒素及び酸素である。
【００５１】
次いで、第一吸着タンク５１内で第一吸着部に吸着された気体を第二吸着塔６０の第二吸着タンク６１に移送する作業を行う。当該作業は、第一接続ライン５５の開閉弁５６を開状態とし、第二真空ポンプ６７を駆動することで行われる。第二真空ポンプ６７が駆動することで、第一吸着タンク５１内は減圧される。これにより、第一吸着剤５２に吸着されていた放射性希ガス、窒素、酸素及び蒸気が該第一吸着剤５２から放出され、非凝縮ガスとして第二吸着タンク６１に導入される。このように第二吸着タンク６１に導入された非凝縮ガスは、第一吸着タンク５１内に当初導入された非凝縮ガスに比べて、放射性希ガスの濃度が高い。即ち、非凝縮ガスは第一吸着塔５０を介して一次濃縮された状態となる。
【００５２】
その後、第二吸着タンク６１に導入された非凝縮ガスは、第一吸着タンク５１と同様に第二吸着タンク６１の第二吸着剤６２に吸着される。ここでも第二吸着剤６２には主として放射性希ガスが吸着され、これと同時に第二吸着剤６２には少量の窒素、酸素及び蒸気が吸着される。第二吸着剤６２への放射性希ガスの吸着割合は、第一吸着剤５２への放射性ガスの吸着割合よりも大きい。
【００５３】
そして、第二吸着剤６２に十分に非凝縮ガスが凝縮された後に、第二排出ライン６３の開閉弁６４を開状態として第二吸着タンク６１の密閉状態を解除する。これによって、第二吸着タンク６１内で第二吸着剤６２に吸着されずに残存していた窒素、酸素が外部に排出される。
【００５４】
次いで、第二吸着タンク６１内で第二吸着部に吸着された気体を貯留タンク７０に移送する作業を行う。当該作業は、第二接続ライン６５の開閉弁６６を開状態とし、第二真空ポンプ６７を駆動することで行われる。第二真空ポンプ６７が駆動することで、第二吸着タンク６１内は減圧される。これにより、第二吸着剤６２に吸着されていた放射性希ガス、窒素、酸素及び蒸気が該第二吸着剤６２から放出され、貯留タンク７０に導入される。このように貯留タンク７０に導入された非凝縮ガスは、第二吸着タンク６１内に当初導入された非凝縮ガスに比べて、放射性希ガスの濃度が高い。即ち、非凝縮ガスは第二吸着塔６０を介して二次濃縮された状態となる。
【００５５】
そして二次濃縮された非凝縮ガスは、その大部分を放射性希ガスであるＫｒ及びＸｅが占めている。このような非凝縮ガスが、貯留タンク７０で長期にわたって貯留される。貯留タンク７０内で放射性希ガスの放射線量を十分に低下させた後に、該放射性希ガスは貯留タンク７０内から大気に解放される。
【００５６】
以上のように本実施形態では、蒸気凝縮部２０によって処理ガスから大量の蒸気を凝縮除去した後に、非凝縮ガスに含まれる水分を除湿部４１によってさらに除去することができる。そして、このような非凝縮ガスの放射性希ガスを吸着塔の吸着剤に吸着させることで、該放射性希ガスを効率的に濃縮することができ、貯留すべきガスの大幅な減容化を図ることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、第一吸着塔５０及び第二吸着塔６０による二段階での放射性希ガスの濃縮を行うことで、最終的に得られる気体における放射性希ガスの濃度を大幅に高めることができる。
【００５８】
さらに、第二吸着塔６０の後段には貯留タンク７０が設けられているため、当該貯留タンク７０によって長期にわたって放射性希ガスを貯留することができる。この貯留タンク７０には、複数の吸着剤への脱着を繰り返して濃縮された放射性希ガスのみを貯留すればよいため、当該貯留タンク７０の容量を大幅に減じることができる。
【００５９】
＜第二実施形態＞
次に本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第二実施形態は、第一実施形態の構成に加えて、検査タンク８０、放射線量検出装置８１（放射線センサ）及び解放ライン８２を備えている点で第一実施形態と相違する。
【００６０】
検査タンク８０は、第一排出ライン５３及び第二排出ライン６３を介して第一吸着タンク５１及び第二吸着タンク６１に接続されている。即ち、第二実施形態では、第一吸着タンク５１及び第二吸着タンク６１内の気体は、大気解放される前に、第一排出ライン５３及び第二排出ライン６３を介して検査タンク８０に導入される。
【００６１】
放射線量検出装置８１は、検査タンク８０内の放射線量を検出する。検出した放射線量は、作業者が視認可能なモニタ等の表示手段に表示される。
【００６２】
解放ライン８２は検査タンク８０に接続されている。解放ライン８２には開閉弁８３が設けられており、当該開閉弁８３が閉状態とされることで検査タンク８０は密閉状態とされる一方、開閉弁８３が開状態とされることで検査タンク８０内の気体が大気に解放される。
【００６３】
ここで第一排出ライン５３及び第二排出ライン６３を介して第一吸着タンク５１及び第二吸着タンク６１の外部に排出される気体中には、微量の放射性希ガスが含まれている可能性がある。そのため、このような気体を一旦検査タンク８０に集めた後、当該検査タンク８０内の放射線量を確認し、放射線量が検出限界以下になった場合にのみ、作業者は解放ライン８２の開閉弁８３を開状態とすることで、検査タンク８０内の気体を大気に解放する。これによって、放射線量が検出限界以下の気体を外部に放出できる。
【００６４】
＜第三実施形態＞
次に本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態では他の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第三実施形態では、貯留タンク７０の構成について他の実施形態と相違する。
即ち、第三実施形態では、他の実施形態の構成に加えて、希ガス吸着材９０、取り出しライン９１及び圧力調整弁９２（圧力調整部）を有する点で他の実施形態と相違する。
【００６５】
第三実施形態の貯留タンク７０内には、希ガス吸着材９０が収容されている。当該希ガス吸着材９０は、吸着剤としての第一吸着剤５２及び第二吸着剤６２と同様の構成をなしている。これによって、貯留タンク７０内に導入された放射性希ガス（Ｋｒ及びＸｅ）は希ガス吸着材９０に吸着される。貯留タンク７０内には、第二真空ポンプ６７によって放射性希ガスは高圧で貯留されている。
【００６６】
取り出しライン９１は、貯留タンク７０に接続されており、該貯留タンク７０内の気体を外部に取り出し可能に構成されている。取り出しライン９１上には圧力調整弁９２が設けられている。当該圧力調整弁９２は、貯留タンク７０内の圧力を調整可能に構成されている。
【００６７】
ここで、ゼオライト等の吸着剤の構成によっては、当該吸着剤に吸着されたＫｒ及びＸｅを放出する圧力が異なる場合がある。本実施形態では、例えば圧力調整弁９２によって貯留タンク７０内の圧力を一段階減圧すると、吸着剤からはＫｒ及びＸｅの一方が放出され、取り出しライン９１を介して当該一方の放射性希ガスを先に取り出すことができる。そして、圧力調整弁９２によって、貯留タンク７０内の圧力をもう一段階減圧することで、Ｋｒ及びＸｅの他方が放出され、当該他方を取り出すことができる。したがって、貯留タンク７０に貯留したＫｒ及びＸｅを選択的に取り出すことが可能となる。
【００６８】
なお、本実施形態では、圧力調整弁９２によって貯留タンク７０内の圧力を調整する構成としたが、他の圧力調整手段を採用してもよい。例えば、圧力調整部として真空ポンプを取り出しライン９１上に設けて、当該真空ポンプを駆動することで貯留タンク７０内の圧力を調整してもよい。
【００６９】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば実施形態では、第一吸着塔５０及び第二吸着塔６０の二つの吸着塔を設けた例について説明したが、吸着塔は一つのみであってもよい。
また、三つ以上の複数の吸着塔を順次直列に接続して、これら複数の吸着塔によって多段階で放射性希ガスを濃縮していく構成であってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１       原子炉設備
２       原子炉格納容器
３       放射性物質処理システム
４       フィルタベント
１０     放射性ガス処理装置
１１     処理ガスライン
１２     第一逆止弁
２０     蒸気凝縮部
２１     凝縮タンク
２２     散気装置
２３     散水装置
３０     循環ライン
３１     循環ポンプ
３２     冷却器
３５     返送ライン
３６     開閉弁
３７     返送ポンプ
３８     第二逆止弁
４０     非凝縮ガス管
４１     除湿部
４２     導入ライン
４３     開閉弁
５０     第一吸着塔（吸着塔）
５１     第一吸着タンク（吸着タンク）
５２     第一吸着剤（吸着剤）
５３     第一排出ライン
５４     開閉弁
５５     第一接続ライン
５６     開閉弁
５７     第一真空ポンプ
６０     第二吸着塔（吸着塔）
６１     第二吸着タンク（吸着タンク）
６２     第二吸着剤（吸着剤）
６３     第二排出ライン
６４     開閉弁
６５     第二接続ライン
６６     開閉弁
６７     第二真空ポンプ
７０     貯留タンク
８０     検査タンク
８１     放射線量検出装置（放射線センサ）
８２     解放ライン
８３     開閉弁
９０     希ガス吸着材
９１     取り出しライン
９２     圧力調整弁（圧力調整部）
１００   希ガス濃縮部
【図１】
2020094875.tif 000003
【図２】
2020094875.tif 000004
【図３】
2020094875.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月5日(2019.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器から排出される処理ガスを処理する放射性ガス処理装置であって、
該処理ガス中に含まれる蒸気の一部を凝縮させる蒸気凝縮部と、
前記蒸気凝縮部から前記処理ガス中の非凝縮ガスが導入され、該非凝縮ガスに除湿を施す除湿部と、
前記除湿部を通過した前記非凝縮ガスが導入される吸着タンク、及び、該吸着タンク内に収容されて前記非凝縮ガスのうち少なくとも前記放射性希ガスを吸着可能な吸着剤を有する吸着塔と、
を備え、
前記吸着塔は複数設けられており、
これら複数の吸着塔の前記吸着タンクを順次直列に、かつ、連通可能に接続する第一接続ラインと、
該第一接続ライン上に設けられて、前段側の前記吸着タンク内から気体を引いて該気体を後段側の前記吸着タンク内に圧送可能な第一真空ポンプと、
各前記吸着タンクに接続されて、前記吸着材に吸着されない前記吸着タンク内の気体を該吸着タンクの外部に排出可能な排出ラインと、
をさらに備える放射性ガス処理装置。
【請求項２】
気体を貯留可能な貯留タンクと、
複数の前記吸着タンクのうち最後段の前記吸着タンクと前記貯留タンクとを連通可能に接続する第二接続ラインと、
該第二接続ライン上に設けられて、最後段の前記吸着タンク内から気体を引いて該気体を前記貯留タンクに圧送可能な第二真空ポンプと、
をさらに備える請求項１に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項３】
前記貯留タンク内に収容されて前記放射性希ガスとしてのＫｒ及びＸｅを吸着可能な希ガス吸着剤と
前記貯留タンクに接続されて、該貯留タンク内の気体を該貯留タンクの外部に排出可能な取り出しラインと、
該取り出しライン上に設けられて、前記貯留タンク内の圧力を調整可能な圧力調整部と、
を備える請求項２に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項４】
前記排出ラインによって前記吸着タンクに接続された検査タンクと、
該検査タンク内の放射性量を測定可能な放射線センサと、
前記検査タンクに接続されて、該検査タンク内の気体を大気に解放可能な解放ラインと、
をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項５】
前記除湿部は、前記非凝縮ガスを冷却することで該非凝縮ガス中の水分を凝縮させる冷凍機である請求項１から４のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項６】
前記蒸気凝縮部は、
下部に貯留水を収容するとともに前記フィルタベントからの前記処理ガスが前記貯留水中に導入される凝縮タンクと、
前記凝縮タンクの前記貯留水の一部を前記原子炉格納容器内に戻す返送ラインと、
前記凝縮タンク内の前記貯留水の一部を、前記凝縮タンクの外部で冷却して前記凝縮タンク内の上部に戻す循環ラインと、
を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置と、
前記フィルタベントと、
を備える放射性物質処理システム。
【請求項８】
請求項７に記載の放射性物質処理システムと、
前記原子炉格納容器と、
を備える原子炉設備。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の一態様に係る放射性ガス処理装置は、原子炉格納容器から排出される処理ガスを処理する放射性ガス処理装置であって、該処理ガス中に含まれる蒸気の一部を凝縮させる蒸気凝縮部と、該蒸気凝縮部で分離した前記非凝縮ガスが導入されて、該非凝縮ガスに含まれる水分を除去する除湿部と、前記除湿部を通過した前記非凝縮ガスが導入される吸着タンク、及び、該吸着タンク内に収容されて前記非凝縮ガスのうち少なくとも前記放射性希ガスを吸着可能な吸着剤を有する吸着塔と、を備え、前記吸着塔は複数設けられており、これら複数の吸着塔の前記吸着タンクを順次直列に、かつ、連通可能に接続する第一接続ラインと、該第一接続ライン上に設けられて、前段側の前記吸着タンク内から気体を引いて該気体を後段側の前記吸着タンク内に圧送可能な第一真空ポンプと、各前記吸着タンクに接続されて、前記吸着材に吸着されない前記吸着タンク内の気体を該吸着タンクの外部に排出可能な排出ラインと、をさらに備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記構成によれば、フィルタベンドから排出される処理ガスから大量の蒸気を凝縮除去した後に、非凝縮ガスに含まれる水分を除湿部によってさらに除去することができる。そして、このような非凝縮ガスの放射性希ガスを吸着塔の吸着剤に吸着させることで、該放射性希ガスを効率的に濃縮することができる。そのため、放射性希ガスを長期にわたって貯留する設備のスペースを大幅に減少させることができる。
また、複数の吸着塔の吸着剤により段階的に非凝縮ガスの吸着・放出を繰り返すことで、最終的に得られる気体の放射性希ガスの濃度を大幅に高めることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月2日(2020.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器から排出される処理ガスを処理する放射性ガス処理装置であって、
該処理ガス中に含まれる蒸気の一部を凝縮させる蒸気凝縮部と、
前記蒸気凝縮部から前記処理ガス中の非凝縮ガスが導入され、該非凝縮ガスに除湿を施す除湿部と、
前記除湿部を通過した前記非凝縮ガスが導入される吸着タンク、及び、該吸着タンク内に収容されて前記非凝縮ガスのうち少なくとも前記放射性希ガスを吸着可能な吸着剤を有する吸着塔と、
を備え、
前記吸着塔は複数設けられており、
これら複数の吸着塔の前記吸着タンクを順次直列に、かつ、連通可能に接続する第一接続ラインと、
該第一接続ライン上に設けられて、前段側の前記吸着タンク内から気体を引いて該気体を後段側の前記吸着タンク内に圧送可能な第一真空ポンプと、
各前記吸着タンクに接続されて、前記吸着材に吸着されない前記吸着タンク内の気体を該吸着タンクの外部に排出可能な排出ラインと、
をさらに備え、
前記除湿部を通過した前記非凝縮ガスは、前記第一接続ラインを介して複数の各前記吸着タンクに一方通行で導入されていくことで、これら前記吸着タンクで順次濃縮されていく放射性ガス処理装置。
【請求項２】
気体を貯留可能な貯留タンクと、
複数の前記吸着タンクのうち最後段の前記吸着タンクと前記貯留タンクとを連通可能に接続する第二接続ラインと、
該第二接続ライン上に設けられて、最後段の前記吸着タンク内から気体を引いて該気体を前記貯留タンクに圧送可能な第二真空ポンプと、
をさらに備える請求項１に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項３】
前記貯留タンク内に収容されて前記放射性希ガスとしてのＫｒ及びＸｅを吸着可能な希ガス吸着剤と
前記貯留タンクに接続されて、該貯留タンク内の気体を該貯留タンクの外部に排出可能な取り出しラインと、
該取り出しライン上に設けられて、前記貯留タンク内の圧力を調整可能な圧力調整部と、
を備える請求項２に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項４】
前記排出ラインによって前記吸着タンクに接続された検査タンクと、
該検査タンク内の放射性量を測定可能な放射線センサと、
前記検査タンクに接続されて、該検査タンク内の気体を大気に解放可能な解放ラインと、
をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項５】
前記除湿部は、前記非凝縮ガスを冷却することで該非凝縮ガス中の水分を凝縮させる冷凍機である請求項１から４のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項６】
前記蒸気凝縮部は、
下部に貯留水を収容するとともに前記フィルタベントからの前記処理ガスが前記貯留水中に導入される凝縮タンクと、
前記凝縮タンクの前記貯留水の一部を前記原子炉格納容器内に戻す返送ラインと、
前記凝縮タンク内の前記貯留水の一部を、前記凝縮タンクの外部で冷却して前記凝縮タンク内の上部に戻す循環ラインと、
を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の放射性ガス処理装置と、
前記フィルタベントと、
を備える放射性物質処理システム。
【請求項８】
請求項７に記載の放射性物質処理システムと、
前記原子炉格納容器と、
を備える原子炉設備。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の一態様に係る放射性ガス処理装置は、原子炉格納容器から排出される処理ガスを処理する放射性ガス処理装置であって、該処理ガス中に含まれる蒸気の一部を凝縮させる蒸気凝縮部と、該蒸気凝縮部で分離した前記非凝縮ガスが導入されて、該非凝縮ガスに含まれる水分を除去する除湿部と、前記除湿部を通過した前記非凝縮ガスが導入される吸着タンク、及び、該吸着タンク内に収容されて前記非凝縮ガスのうち少なくとも前記放射性希ガスを吸着可能な吸着剤を有する吸着塔と、を備え、前記吸着塔は複数設けられており、これら複数の吸着塔の前記吸着タンクを順次直列に、かつ、連通可能に接続する第一接続ラインと、該第一接続ライン上に設けられて、前段側の前記吸着タンク内から気体を引いて該気体を後段側の前記吸着タンク内に圧送可能な第一真空ポンプと、各前記吸着タンクに接続されて、前記吸着材に吸着されない前記吸着タンク内の気体を該吸着タンクの外部に排出可能な排出ラインと、をさらに備え、前記除湿部を通過した前記非凝縮ガスは、前記第一接続ラインを介して複数の各前記吸着タンクに一方通行で導入されていくことで、これら前記吸着タンクで順次濃縮されていく。