(57)【要約】【課題】起動後に短時間のうちに処理能力を活性化するとともに水素ガスの処理容量を向上させる水素処理技術を提供する。【解決手段】水素処理装置１０は、供給ガス１１に含まれる水素と化学反応して水素濃度を低下させる固体媒体１２を充填し入力部１３及び出力部１４を有するタンク１５と、この入力部１３に接続し固体媒体１２に向けて供給ガス１１を送出する送出ポンプ１６が設けられた入力配管１７と、出力部１４に接続し固体媒体１２を通過した排出ガス１８をタンク１５の外側に導く出力配管１９と、入力配管１７及び出力配管１９に接続し排出ガス１８の少なくとも一部を入力部１３に返還する返還配管２０と、排出ガス１８の検出温度Ｔに基づいて排出ガス１８の返還量を制御する制御部２１と、を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給ガスに含まれる水素と化学反応して水素濃度を低下させる固体媒体を充填し入力部及び出力部を有するタンクと、
前記入力部に接続し前記固体媒体に向けて前記供給ガスを送出する送出ポンプが設けられた入力配管と、
前記出力部に接続し前記固体媒体を通過した排出ガスを前記タンクの外側に導く出力配管と、
前記入力配管及び前記出力配管に接続し前記排出ガスの少なくとも一部を前記入力部に返還する返還配管と、
前記排出ガスの検出温度に基づいて前記排出ガスの返還量を制御する制御部と、を備えることを特徴とする水素処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水素処理装置において、
前記返還配管を経由して前記入力部及び前記出力部を結ぶ閉ループの循環回路が形成されることを特徴とする水素処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の水素処理装置において、
前記制御部は、前記排出ガスの検出温度に基づいて前記供給ガスの送出量を制御することを特徴とする水素処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水素処理装置において、
前記入力配管の基端は、原子炉格納容器に接続された静的冷却系に接続されていることを特徴とする水素処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水素処理装置において、
前記入力配管と前記返還配管との合流部には、前記供給ガスと前記排出ガスとを混合させる混合手段が設けられていることを特徴とする水素処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水素処理装置において、
前記入力配管及び前記出力配管に接続し前記供給ガスと前記排出ガスとの間で熱交換させる熱交換部が設けられていることを特徴とする水素処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水素処理装置において、
前記出力配管に前記排出ガスを冷却する冷却部が設けられていることを特徴とする水素処理装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の水素処理装置において、
前記固体媒体は、金属過酸化物を含むことを特徴とする水素処理装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の水素処理装置において、
前記タンクは、前記固体媒体を充填した複数の流路モジュールを配列させて収容していることを特徴とする水素処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の水素処理装置において、
前記配列した複数の流路モジュールの一端を前記入力部側において固定する固定プレートと、これら流路モジュールを貫通させてその側周面を支持する支持プレートと、をさらに備えることを特徴とする水素処理装置。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載の水素処理装置において、
前記流路モジュールの内径は、前記入力部側から前記出力部側に向かって拡径していることを特徴とする水素処理装置。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の水素処理装置において、
前記固定プレートの下部に、入力した前記供給ガスの流速分布を均一化させる整流プレートが設けられていることを特徴とする水素処理装置。
【請求項１３】
請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の水素処理装置において、
前記排出ガスは、前記流路モジュールの側周面を伝った後に前記出力部に導かれることを特徴とする水素処理装置。
【請求項１４】
供給ガスに含まれる水素と化学反応して水素濃度を低下させる固体媒体を充填し入力部及び出力部を有するタンクに対し、
前記入力部に接続し送出ポンプが設けられた入力配管により前記固体媒体に向けて前記供給ガスを送出するステップと、
前記出力部に接続する出力配管から前記固体媒体を通過した排出ガスを前記タンクの外側に導くステップと、
前記入力配管及び前記出力配管に接続する返還配管により前記排出ガスの少なくとも一部を前記入力部に返還するステップと、
前記排出ガスの検出温度に基づいて前記排出ガスの返還量を制御するステップと、を含むことを特徴とする水素処理方法。
【請求項１５】
コンピュータが、
供給ガスに含まれる水素と化学反応して水素濃度を低下させる固体媒体を充填し入力部及び出力部を有するタンクに対し、
前記入力部に接続し送出ポンプが設けられた入力配管により前記固体媒体に向けて前記供給ガスを送出するステップ、
前記出力部に接続する出力配管から前記固体媒体を通過した排出ガスを前記タンクの外側に導くステップ、
前記入力配管及び前記出力配管に接続する返還配管により前記排出ガスの少なくとも一部を前記入力部に返還するステップ、
前記排出ガスの検出温度に基づいて前記排出ガスの返還量を制御するステップ、を実行することを特徴とする水素処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素含有ガスの水素濃度を低下させる水素処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
万が一の事故により主蒸気管等の一次冷却系配管が破断したとすると、高温・高圧の一次冷却材が放出され、原子炉格納容器内部の圧力・温度が急激に上昇することになる。
このような事象の下において、原子炉内で冷却材として使用される水は、放射線により水素ガスと酸素ガスに分解される。
また原子炉圧力タンク内の水位が低下して冠水していた燃料被覆管が水面から露出すると、その温度がさらに上昇して水蒸気と燃料被覆管材料のジルコニウムとの間で反応が起こり（以下、Metal−Water反応という）、短時間で水素ガスが大量に発生する。
【０００３】
このようにして発生した水素ガスは、破断した配管の破断口等から冷却材と共に原子炉格納容器内に放出され、水素ガス濃度を上昇させるとともに内部圧力も上昇させる。
このような状態を放置して、水素ガス濃度が４ｖｏｌ％かつ酸素濃度が５ｖｏｌ％以上に到達すると、可燃限界濃度を越えて、原子炉格納容器の内部は可燃状態となる。
原子力発電所では、このような万が一の事態に備えて、滞留する水素ガスの除去システムが設けられている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
原子力発電所において苛酷事故が発生した場合、原子炉格納容器の内部雰囲気の可燃限界への到達及びその内部圧力の上昇を防止するために、事故発生直後から発生する水素ガスを迅速に処理することが要請される。
しかし、従来の水素ガスの除去システムは、起動してから水素の処理能力が活性化するまでに時間を要し、上述した迅速処理の要請に十分応えるものとはいえなかった。
また、大量に発生する水素ガスの処理容量についても検討する必要があった。
【０００６】
本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、起動後に短時間のうちに処理能力を活性化するとともに水素ガスの処理容量を向上させる水素処理技術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】
【０００７】
本発明に係る水素処理装置は、供給ガスに含まれる水素と化学反応して水素濃度を低下させる固体媒体を充填し入力部及び出力部を有するタンクと、前記入力部に接続し前記固体媒体に向けて前記供給ガスを送出する送出ポンプが設けられた入力配管と、前記出力部に接続し前記固体媒体を通過した排出ガスを前記タンクの外側に導く出力配管と、前記入力配管及び前記出力配管に接続し前記排出ガスの少なくとも一部を前記入力部に返還する返還配管と、前記排出ガスの検出温度に基づいて前記排出ガスの返還量を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態により、起動後に短時間のうちに処理能力を活性化するとともに水素ガスの処理容量を向上させる水素処理技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る水素処理装置の実施形態を示すブロック図。
【図２】実施形態に係る水素処理装置に適用されるタンクの部分破断斜視図。
【図３】（Ａ）タンクの縦断面図、（Ｂ）金属過酸化物と水素との反応速度の温度依存性を示すグラフ、（Ｃ）水素含有ガスの通過方向に沿うタンクの温度分布を示すグラフ。
【図４】（Ａ）返還配管による排出ガスの返還を行わなかった場合の、検出温度Ｔの経時変化を示すグラフ、（Ｂ）返還配管による排出ガスの返還を行わなかった場合の、水素処理速度（単位時間あたりの水素処理量）の経時変化を示すグラフ。
【図５】（Ａ）金属過酸化物を充填する流路モジュールの第１変形例を示す縦断面図、（Ｂ）流路モジュールの第２変形例を示す上面図、（Ｃ）流路モジュールの第２変形例を示す縦断面図。
【図６】タンクの変形例を示す縦断面図。
【図７】本発明に係る水素処理装置の他の実施形態を示すブロック図。
【図８】実施形態に係る水素処理装置の動作を説明するフローチャート。
【図９】変形例に係る水素処理装置の返還流量の経時変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように実施形態に係る水素処理装置１０は、供給ガス１１に含まれる水素と化学反応して水素濃度を低下させる固体媒体１２を充填し入力部１３及び出力部１４を有するタンク１５と、この入力部１３に接続し固体媒体１２に向けて供給ガス１１を送出する送出ポンプ１６が設けられた入力配管１７と、出力部１４に接続し固体媒体１２を通過した排出ガス１８をタンク１５の外側に導く出力配管１９と、入力配管１７及び出力配管１９に接続し排出ガス１８の少なくとも一部を入力部１３に返還する返還配管２０と、排出ガス１８の検出温度Ｔに基づいて排出ガス１８の返還量を制御する制御部２１と、を備えている。
【００１１】
図２に示すようにタンク１５は、固体媒体１２（図３（Ａ））を充填した複数の流路モジュール２５を配列させて収容している。
このように配列した複数の流路モジュール２５は、入力部１３側の一端が固定プレート２６により固定され、側周面が貫通する支持プレート２７により支持されている。
この支持プレート２７に設けられた貫通孔には、流路モジュール２５の熱膨張を逃がすためのクリアランスが設定されている。
【００１２】
さらに図３（Ａ）に示すように、固定プレート２６の下部には、入力部１３から入力された供給ガス１１のタンク１５内における流速分布を均一化させる整流プレート２８が設けられている。
このようにタンク１５が構成されることにより、入力部１３から入力した供給ガス１１は、図示されるいずれの流路モジュール２５においても同じ速度で通過する。
このために、充填された固体媒体１２における化学反応は、横断面においてバラツキなく進行し、それぞれの流路モジュール２５の先端から排出される排出ガス１８は、均一の水素濃度で出力部１４に導かれる。
【００１３】
また、固体媒体１２は、比表面積が大きくなるよう、また供給ガス１１の通過抵抗が小さくなるように適正な大きさに造粒されたものが好適に使用される。
そのように造粒された固体媒体１２は、流路モジュール２５に収容される。また固体媒体１２は、一つの流路モジュール２５において、単段で配置される場合の他に、図３（Ａ）に示すように複数段で配置される場合がある。
また、タンク１５の内周面は、反射率の大きい鋼材を供するか、輻射の反射率を向上させる塗料が塗布されていることが望ましい。
【００１４】
図１に戻って説明を続ける。
図１に示される沸騰水型原子炉３０は、炉心３１及び冷却材（図示略）を内蔵する原子炉圧力容器３２と、この原子炉圧力容器３２及び一次冷却系配管（図示略）を格納する原子炉格納容器３３と、貯蔵水を蓄えるサプレッションチャンバ３４とが記載されている。
【００１５】
この圧力容器３２に接続する主蒸気管等の一次冷却系配管が万が一破断した場合、格納容器３３の内部に高温・高圧の冷却材（水、水蒸気）が放出され、圧力・温度が急激に上昇する。
このような場合、通常であれば非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）が動作してこの圧力・温度の上昇を抑制するが、電源喪失等の事象が重なると正常に動作しないことも想定される。
【００１６】
このように、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）が即座に動作しないと、冷却材の液面が低下して冠水していた炉心３１が露出し、燃料被覆管の温度が急上昇する。
すると、水蒸気と燃料被覆管材料のジルコニウムとの間でMetal−Water反応が起こり、短時間で水素ガスが大量に発生する。
【００１７】
このようにして発生した水素ガスは、破断した配管の破断口等から冷却材と共に格納容器３３の内部に放出され、水素ガス濃度を上昇させるとともに内部圧力も上昇させる。
このような場合は、ベント３６を解放し、格納容器３３の内部の水素を含む高温高圧の蒸気を、外側に設けられた静的冷却系３５（ＰＣＣＳ；Passive Containment Cooling System）に逃がす。
【００１８】
静的冷却系３５は、冷却水３７と熱交換することにより、高温高圧の蒸気を液体水に凝縮させてドレン配管３８から格納容器３３に戻す。
さらに静的冷却系３５は、凝縮した液体水から水素を含むガス成分を分離した供給ガス１１を、入力配管１７の基端に放出する。
このように、供給ガス１１は、水成分が除去されて水素濃度が高くなるために、タンク１５における水素処理の効率性が増す。
【００１９】
この静的冷却系３５から放出された供給ガス１１は、入力配管１７に設けられた送出ポンプ１６により、タンクの入力部１３に向けて送出される。
この送出ポンプ１６の駆動力を調整することにより、供給ガスのタンク１５への送出量を調整するとともに、格納容器３３における内部圧力の低減量が調整される。
【００２０】
出力配管１９は、タンクの出力部１４に基端が接続しその先端がサプレッションチャンバ３４に接続している。
固体媒体１２を通過して水素が除去され温度上昇した排出ガス１８は、大部分が水蒸気であり、出力配管１９に設けられた冷却部２２により冷却されて液体水に凝縮された後にサプレッションチャンバ３４に戻される。
【００２１】
固体媒体１２としては、複数の酸化数を取り得る金属過酸化物が挙げられる。この場合、金属過酸化物は、それ自体に酸素を含んでいるため、水素を化学反応させるのに、外部から酸素を供給する必要がない利点がある。
なお固体媒体１２は、金属過酸化物に限定されるものではなく、後述するように水素と反応して発熱するとともに、温度上昇に従って反応速度も大きくなるものであれば適宜用いることができる。
【００２２】
金属過酸化物としては、酸化マグネシウムが用いられるが、特に限定はなく、例えば過酸化マンガン（ＭｎmＯn等）、酸化コバルト（ＣｏmＯn）、酸化銅（ＣｕＯ）等の金属酸化物または金属過酸化物を用いてもよい。複数の酸化数を取り得る金属酸化物のうち高次の酸化数を持つものが好適に選択される。
【００２３】
金属過酸化物を用いた場合、供給ガス１１に含まれる水素と化学反応し、次式（１）に示すように還元されて水を生成する。
ＭmＯn ＋ Ｈ2  →ＭmＯn-1 ＋ Ｈ2Ｏ    （１）
式（１）の反応は、一般に発熱を伴い、また図３（Ｂ）に示すように、反応速度は、常温では微少で、温度上昇に応じて指数関数的に増加する。
【００２４】
このために、図３（Ｃ）に示すように、供給ガス１１の通過方向に沿うタンク１５の温度分布も、流路モジュール２５の基端から先端に向かって指数関数的な曲線を描く。
つまり、流路モジュール２５の基端側に充填された固体媒体１２は、低温であるために反応速度が小さいが、通過する供給ガス１１の昇温に寄与する。
そして、流路モジュール２５の先端側に行くに従い固体媒体１２の温度は上昇して水素との反応速度が大きくなる。
【００２５】
したがって、固体媒体１２は、流路モジュール２５の先端側から基端側に向かって反応式（１）が進行し、消費されることになる。そして、時間の経過とともに水素を処理可能な（未反応の）固体媒体１２の有効長さが短くなっていくと、タンク１５における水素の処理性能は低下していくことになる。
【００２６】
図３（Ｂ）（Ｃ）に従って、タンク１５において、水素を含有する供給ガス１１を有効に不燃化処理するのに、ｖ1以上の反応速度が要求される場合を想定する。
この場合、流路モジュール２５の先端側の固体媒体１２は、Ｔ1以上の活性化温度に設定されることが要求される。しかし、時間の経過とともに固体媒体１２の有効長さがＬ2からＬ1に短縮すると、供給ガス１１の初期温度がＴ0のままでは、その先端を活性化温度Ｔ1以上に設定することが困難になる。
このままでは、出口ガス温度は図４（Ａ）のように低下するのに伴い、水素を処理する速度は図４（Ｂ）に示したように減少し、水素を含有する供給ガス１１を固体媒体１２により不燃化する処理は、不十分になってしまう。
【００２７】
返還配管２０は、両端が入力配管１７及び出力配管１９に接続し、経路上に開閉弁２３が設けられている。返還配管の開閉弁２３が閉状態から開状態に切り替わると、出力配管１９を流動する排出ガス１８の少なくとも一部がタンクの入力部１３に返還される。
この排出ガス１８は、固体媒体１２を通過したことにより供給ガス１１よりも高温であるために、図３（Ｃ）に示される供給ガス１１の初期温度Ｔ0を上昇させる。
【００２８】
この供給ガス１１の初期温度Ｔ0が上昇すると、図３（Ｃ）に示される曲線は、高温側にシフトすることになる。
このため、時間経過とともに固体媒体１２の有効長さが短くなっても、所望する反応速度ｖ1を得るのに十分な活性化温度Ｔ1を得ることができる。
【００２９】
なお入力配管１７と返還配管２０との合流部には、供給ガス１１と排出ガス１８との混合を促進させる混合手段（図示略）が設けられている。
この混合手段は、具体的に、入力配管１７又は返還配管２０の内部に静翼を設置したり、静翼を内部に有する筐体を設置したりすることにより実現される。
【００３０】
なお、返還配管の開閉弁２３を開状態にして、送出ポンプ１６を停止させ、出力配管１９の排出弁２４を閉じることにより、入力部１３及び出力部１４を結ぶ閉ループの循環回路が形成される。
このように形成された循環回路において、循環ポンプ３９を起動すると、排出ガス１８がタンク１５を繰り返し通過することになる。
【００３１】
このように、繰り返して排出ガス１８をタンク１５に通過させることにより、固体媒体１２の温度を短時間で上昇させて、水素の処理能力が活性化することができる。
この措置は、特に格納容器３３のベント３６を解放した直後、常温状態にある固体媒体１２を短時間で昇温し活性化させるのに有効である。
そして、固体媒体１２の先端が活性化温度Ｔ1に到達したところで、出力配管１９の排出弁２４を開放し返還配管２０の開閉弁２３を閉じて、送出ポンプ１６を再起動することにより、供給ガス１１の不燃化処理が本格的に開始される。
【００３２】
制御部２１は、排出ガス１８の検出温度Ｔに基づいて、返還配管２０による排出ガス１８の返還量を制御したり、送出ポンプ１６における供給ガス１１の送出量を制御したりするものである。
なお、返還配管の開閉弁２３は、絞り機能によったり開閉動作を断続的に切り替えたりすることにより、排出ガス１８のタンクの入力部１３への返還量を任意に調整することができる。
【００３３】
また、送出ポンプ１６における供給ガス１１の送出量を高くすることは、タンク１５における滞留時間が短くなることになるので、図３（Ｃ）に示すグラフの曲線の傾きが小さくなり、先端温度Ｔ2を小さくすることになる。
一方、送出ポンプ１６における供給ガス１１の送出量を低くすることは、タンク１５における滞留時間が長くなることになるので、図３（Ｃ）に示すグラフの曲線の傾きが大きくなり、先端温度Ｔ2を大きくすることになる。
【００３４】
排出ガス１８の検出温度Ｔが活性化温度Ｔ1以上であれば、タンク１５における供給ガス１１の不燃化処理が正常に行われていると判断し、返還配管の開閉弁２３を閉止したまま、送出ポンプ１６の送出量を高めて供給ガス１１の単位時間当たりの処理量を増やすことができる。
一方、排出ガス１８の検出温度Ｔが活性化温度Ｔ1未満であれば、タンク１５における供給ガス１１の不燃化処理が正常に行われていないと判断し、返還配管２０の開閉弁２３を開放するか、もしくは送出ポンプ１６の送出量を低くする。
このように制御部２１を動作させることにより、タンク１５に充填されている固体媒体１２の全てを有効に消費して短時間で処理可能な水素ガスの処理容量を向上させることができる。
【００３５】
図５（Ａ）は、流路モジュール２５の第１変形例を示している。
この第１変形例における流路モジュール２５の内径は、供給ガス１１の入力部側から出力部側に向かって拡径している（ａ＞ｂ）。
このように構成されることにより、流路モジュール２５を通過する供給ガス１１は、出力部側に近づくほどに流速が低下する。
これにより供給ガス１１は、流路モジュール２５の先端部における滞留時間が長くなり、検出温度Ｔが活性温度Ｔ1に到達する時間を短縮することができる。
【００３６】
図５（Ｂ）は、流路モジュール２５の第２変形例を示している。
この第２変形例における流路モジュール２５は、出力部側が封止され出力部側が開口している鞘部４１が装着されている。
この鞘部４１は、流路モジュール２５の側周面から放射状に延びるスポーク４２により、支持されている。そして、排出ガス１８は、流路モジュール２５の先端から側周面を伝った後に出力部１４（図２）に導かれることになる。
このように構成されることにより、流路モジュール２５に充填されている固体媒体１２は、排出ガス１８により全体的に加熱され、水素ガスの処理が効率的に進行する。
【００３７】
図６は、タンク１５の変形例を示している。なお、図６において図３（Ａ）と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
この変形例におけるタンク１５は、複数の支持プレート２７（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）が並列に設けられている。
【００３８】
そして、それぞれの支持プレート２７（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）は隙間を有し、排出ガス１８が、流路モジュール２５の先端から側周面を伝った後に出力部１４に導かれるように構成される。
このように構成されることにより、流路モジュール２５に充填されている固体媒体１２は、排出ガス１８により全体的に加熱され、水素ガスの処理が効率的に進行する。
【００３９】
図７は、水素処理装置１０の他の実施形態を示している。なお、図７において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
この変形例における水素処理装置１０は、入力配管１７及び出力配管１９に接続し供給ガス１１と排出ガス１８との間で熱交換させる熱交換部４３が設けられている。
このように構成されることにより、タンク１５に入力する供給ガス１１の初期温度Ｔ0（図３（Ｃ））を高く設定することができ、活性化温度Ｔ1に到達するのに必要な固体媒体１２の有効長さをさらに短縮することができる。
【００４０】
図８（適宜、図１参照）に基づいて実施形態に係る水素処理装置の動作を説明する。
主蒸気管等の一次冷却系配管が破断するといったシビアアクシデントが発生すると（Ｓ１１）、格納容器３３の内部に高温・高圧の冷却材が放出され、圧力・温度が急激に上昇する（Ｓ１２）。
【００４１】
格納容器３３のベント３６を解放すると（Ｓ１３）、格納容器３３の内部の水素を含む高温高圧の蒸気が静的冷却系３５に逃がされる。そして、この静的冷却系３５において高温高圧の蒸気は液体水に凝縮されて格納容器３３に戻され、水成分が除去され水素濃度を高めた供給ガス１１は入力配管１７を介してタンク１５に送出される（Ｓ１４）。
【００４２】
この供給ガス１１がタンク１５を通過して排出ガス１８となって、出力配管１９の内部を満たすまでの所定時間の経過を待って、送出ポンプ１６を停止する（Ｓ１５，Ｓ１６）。さらに、返還配管の開閉弁２３を開状態にし、出力配管１９の排出弁２４を閉じ、循環ポンプ３９を起動することにより、入力部１３及び出力部１４を結ぶ閉ループに排出ガス１８を循環させる（Ｓ１７）。
【００４３】
排出ガス１８がタンク１５を繰り返し通過することによって固体媒体１２の温度が上昇し、排出ガス１８の検出温度Ｔが固体媒体１２の活性化温度Ｔ1に到達したところで、出力配管１９の排出弁２４を開放し返還配管２０の開閉弁２３を閉じて、送出ポンプ１６を再起動することにより、供給ガス１１の不燃化処理が実行される（Ｓ１８，Ｓ１９）。
【００４４】
排出ガス１８の検出温度Ｔが活性化温度Ｔ1を下回らない範囲で、送出ポンプ１６の出力を上げて供給ガス１１の処理量を増やすことができる（Ｓ２０：Ｎｏ）。
供給ガス１１の不燃化処理を継続していくうちに、排出ガス１８の検出温度Ｔが固体媒体１２の活性化温度Ｔ1を下回ると（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、固体媒体１２が消費されてその有効長さが短くなったと判断される。
【００４５】
そこで、タンク１５における水素の処理能力を再活性化するために、返還配管２０により排出ガス１８を供給ガス１１に返還したり、送出ポンプ１６における供給ガス１１の送出量を絞ったりする（Ｓ２１，Ｓ２２：Ｎｏ）。
この際、処理材が先端から消費されるのに伴い、流路モジュール２５内のガス温度は急激に低下する。
【００４６】
このため、図９のように、返還配管２０により排出ガス１８を供給ガス１１に返還する量の増加は、最初は緩やかに、徐々に大きくするように制御部２１により制御するのが望ましい。
これにより、排出ガス１８の検出温度Ｔが固体媒体１２の活性化温度Ｔ1に再到達したところで（Ｓ２２：Ｙｅｓ，Ｓ２３：Ｎｏ）、供給ガス１１の不燃化処理が再開される（Ｓ１９）。
【００４７】
なお、タンク１５による水素の処理可能量は、予め充填されている固体媒体１２の量により決まっており、全ての固体媒体１２が消費されたところで供給ガス１１の不燃化処理は終了となる（Ｓ２３：Ｙｅｓ）。
【００４８】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の水素処理装置によれば、排気ガスの熱を供給ガスに付与することにより、起動後に短時間のうちに処理能力を活性化するとともに水素ガスの処理容量を向上させることが可能となる。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
また、水素処理装置の構成要素は、コンピュータのプロセッサで実現することも可能であり、水素処理プログラムにより動作させることが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…水素処理装置、１１…供給ガス、１２…固体媒体、１３…入力部、１４…出力部、１５…タンク、１６…送出ポンプ、１７…入力配管、１８…排出ガス、１９…出力配管、２０…返還配管、２１…制御部、２２…冷却部、２３…開閉弁、２４…排出弁、２５…流路モジュール、２６…固定プレート、２７…支持プレート、２８…整流プレート、３０…沸騰水型原子炉、３１…炉心、３２…原子炉圧力容器、３３…原子炉格納容器、３４…サプレッションチャンバ、３５…静的冷却系、３６…ベント、３７…冷却水、３８…ドレン配管、３９…循環ポンプ、４１…鞘部、４２…スポーク、４３…熱交換部。
【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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【図９】
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