(57)【要約】【課題】オフガス系に設置した再結合装置内の触媒性能を向上できる沸騰水型原子力プラントを提供する。【解決手段】沸騰水型原子力プラント３７は、復水器６に接続されたオフガス系配管３１を有し、オフガス系配管３１に再結合器１を設置している。さらに、ガス分析装置２及び酸素供給装置３５が再結合器１の上流でオフガス系配管３１に接続される。復水器６からオフガス系配管３１に排出されたガスは水素及び酸素を含んでおり、水素と酸素は、再結合器１に充填された触媒により再結合されて水になる。復水器６から排出されたガスが環状シロキサン化合物を含んでいるとき、ガス分析装置２が環状シロキサン化合物を検出する。制御装置３６は、環状シロキサン化合物が検出されたとき、酸素供給装置３５を制御し、酸素供給装置３５から酸素（空気）を供給する。この酸素が、再結合器１に供給され、触媒性能を向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器から排出された蒸気を凝縮する復水器から排気されたガスを、前記復水器に接続されたオフガス系配管により、触媒が充填された第１再結合装置に供給し、前記ガスに含まれる水素と酸素を、前記第１再結合装置内で前記触媒を用いて結合させ、前記第１再結合装置の上流で前記オフガス系配管から採取された前記ガスの分析を行い、前記ガスがケイ素原子を含む有機化合物を含んでいるとき、酸素供給装置から前記第１再結合装置に酸素を供給することを特徴とする沸騰水型原子力プラントの運転方法。
【請求項２】
原子炉出力が第１設定出力以下であるとき、前記第１再結合装置への前記ガスの供給を停止し、前記原子炉出力が前記第１設定出力以下であるとき、前記第１再結合装置と並列に配置されて前記第１再結合装置の上流及び前記第１再結合装置の下流で前記オフガス系配管に接続され、触媒が充填された第２再結合装置に、前記ガスを供給し、原子炉出力が前記第１設定出力を超えたとき、前記オフガス系配管内を流れる前記ガスの一部を前記第１再結合装置に供給して残りの前記ガスを前記第２再結合装置に供給し、前記原子炉出力が前記第１設定出力よりも高い第２設定出力になったとき、前記第２再結合装置への前記ガスの供給を停止して前記オフガス系配管内を流れる前記ガスの全量を前記第１再結合装置に供給する請求項１に記載の沸騰水型原子力プラントの運転方法。
【請求項３】
前記オフガス系配管から採取された前記ガスの分析を、前記第１再結合装置の上流で前記オフガス系配管に設けられた除湿冷却装置よりも上流で前記オフガス系配管から採取された前記ガスに対して行う請求項１または２に記載の沸騰水型原子力プラントの運転方法。
【請求項４】
原子炉出力が設定出力以下であるとき、原子炉圧力容器から排出された蒸気を凝縮する復水器から排気されたガスを、前記復水器に接続されたオフガス系配管から水洗浄塔に供給し、前記水洗浄塔内で、前記ガスを水に接触させて前記ガスに含まれているケイ素原子を含む有機化合物を除去し、前記水洗浄塔内でケイ素原子を含む前記有機化合物が除去された前記ガスを、前記オフガス系配管に設けられた、触媒が充填された再結合装置に供給し、前記原子炉出力が前記設定出力を超えたとき、前記ガスの前記水洗浄塔への供給を停止して前記ガスを前記再結合装置に供給することを特徴とする沸騰水型原子力プラントの運転方法。
【請求項５】
前記原子炉出力が前記設定出力を超えた状態で、前記復水器から排出された前記ガスを分析し、前記ガスがケイ素原子を含む有機化合物を含んでいるとき、前記ガスを前記水洗浄塔に供給する請求項４に記載の沸騰水型原子力プラントの運転方法。
【請求項６】
原子炉圧力容器から排出された蒸気を凝縮する復水器から排気されたガスを、前記復水器に接続されたオフガス系配管から採取して分析を行い、前記ガスがケイ素原子を含む有機化合物を含んでいるとき、前記ガスを、前記オフガス系配管から水洗浄塔に供給し、前記水洗浄塔内で、前記ガスを水に接触させて前記ガスに含まれているケイ素原子を含む有機化合物を除去し、前記水洗浄塔内でケイ素原子を含む前記有機化合物が除去された前記ガスを、前記オフガス系配管に設けられた、触媒が充填された再結合装置に供給し、前記ガスの分析により前記ガスにケイ素原子を含む前記有機化合物が含まれていないとき、前記オフガス系配管から前記水洗浄塔への前記ガスの供給を停止して、ケイ素原子を含む前記有機化合物を含んでいない前記ガスを、前記オフガス系配管を通して前記再結合装置に供給することを特徴とする沸騰水型原子力プラントの運転方法。
【請求項７】
ケイ素原子を含む前記有機化合物が、環状シロキサン及び直鎖型シロキサンのいずれかである請求項１ないし６のいずれか１項に記載の沸騰水型原子力プラントの運転方法。
【請求項８】
前記ガスの分析を、赤外線分析装置及びガスクロマトグラフ質量分析装置のいずれかを用いて行う請求項１ないし３、５及び６のいずれか１項に記載の沸騰水型原子力プラントの運転方法。
【請求項９】
前記復水器と前記オフガス系配管の接続点を通過するときに前記ガスに含まれている酸素の量よりも酸素が過剰になるように前記再結合装置よりも上流で前記オフガス系配管に酸素を供給し、前記ガス分析によりケイ素を含む前記有機化合物が検出されたとき、前記酸素供給装置から前記オフガス系配管にさらに酸素を供給する請求項１に記載の沸騰水型原子力プラントの運転方法。
【請求項１０】
原子炉圧力容器から排出された蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器に接続されて前記復水器から排出されたガスを導くオフガス系配管と、前記オフガス系配管に設けられ、触媒を充填している第１再結合装置と、前記第１再結合装置の上流で前記オフガス系配管に接続されたガス分析装置と、前記第１再結合装置の上流で前記オフガス系配管に接続された酸素供給装置と、前記ガス分析装置で得られた、前記ガスにケイ素原子を含む有機化合物が含まれていることを示す情報を入力したとき、前記酸素供給装置を制御して前記酸素供給装置から前記オフガス系配管に酸素を供給させる制御装置とを備えたことを特徴とする沸騰水型原子力プラント。
【請求項１１】
前記第１再結合装置と並列に配置され、前記第１再結合装置の上流及び前記第１再結合装置の下流で前記オフガス系配管に接続され、触媒が充填された第２再結合装置と、前記オフガス系配管の前記第１再結合装置の入口に接続された第１分岐部に設けられた第１弁と、前記オフガス系配管の前記第２再結合装置の入口に接続された第２分岐部に設けられた第２弁と、原子炉出力が第１設定出力以下であるときに前記第１弁を閉じて前記第２弁を開き、原子炉出力が前記第１設定出力を超えたときに前記第１弁を部分開度にすると共に前記第２弁の開度を低減し、前記原子炉出力が前記第１設定出力よりも高い第２設定出力になったときに前記第１弁を全開にして前記第２弁を全閉にする他の制御装置とを備えた請求項１０に記載の沸騰水型原子力プラント。
【請求項１２】
前記酸素供給装置の制御を行う前記制御装置及び前記第１弁及び前記第２弁の開閉制御を行う前記他の制御装置が、１つの制御装置である請求項１１に記載の沸騰水型原子力プラント。
【請求項１３】
前記第１再結合装置の上流で前記オフガス系配管に設けられた除湿冷却装置を備え、前記ガス分析装置が前記除湿冷却装置よりも上流で前記オフガス系配管に接続されている請求項１０または１２に記載の沸騰水型原子力プラント。
【請求項１４】
原子炉圧力容器から排出された蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器に接続されて前記復水器から排出されたガスを導くオフガス系配管と、前記オフガス系配管に設けられ、触媒を充填している再結合装置と、前記再結合装置よりも上流で前記オフガス系配管に接続された第１配管に接続され、内部に水が供給される水洗浄塔と、前記第１配管に設けられた第１弁と、前記オフガス系配管と前記第１配管の接続点よりも下流で前記オフガス系配管に設けられた第２弁と、前記オフガス系配管と前記第１配管の前記接続点よりも下流で前記オフガス系配管に接続され、前記水洗浄塔に接続されて前記水洗浄塔から排出された前記ガスを導く第２配管と、前記第１配管原子炉出力が設定出力以下であるときに前記第１弁を開いて前記第２弁を閉じ、前記原子炉出力が前記設定出力を超えたときに前記第１弁を閉じて前記第２弁を開く制御装置とを備えたことを特徴とする沸騰水型原子力プラント。
【請求項１５】
前記復水器から前記オフガス系配管に排出された前記ガスを分析するガス分析装置と、前記原子炉出力が前記設定出力を超えた状態で前記ガスがケイ素原子を含む有機化合物を含んでいるとき、前記第１弁を開いて前記第２弁を閉じる前記制御装置とを備えた請求項１４に記載の沸騰水型原子力プラント。
【請求項１６】
原子炉圧力容器から排出された蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器に接続されて前記復水器から排出されたガスを導くオフガス系配管と、前記オフガス系配管に設けられ、触媒を充填している再結合装置と、前記再結合装置よりも上流で前記オフガス系配管に接続された第１配管に接続され、内部に水が供給される水洗浄塔と、前記第１配管に設けられた第１弁と、オフガス系配管と第１配管の接続点よりも下流で前記オフガス系配管に設けられた第２弁と、前記オフガス系配管と前記第１配管の前記接続点よりも下流で前記オフガス系配管に接続され、前記水洗浄塔に接続されて前記水洗浄塔から排出された前記ガスを導く第２配管と、前記復水器から前記オフガス系配管に排出された前記ガスを分析するガス分析装置と、前記ガスがケイ素原子を含む有機化合物を含んでいるとき、前記第１弁を開いて前記第２弁を閉じる制御装置とを備えたことを特徴とする沸騰水型原子力プラント。
【請求項１７】
前記ガス分析装置が冷却装置を介して前記オフガス系配管に接続される請求項１０ないし１３、１５及び１６のいずれか１項に記載の沸騰水型原子力プラント。
【請求項１８】
前記ガス分析装置が、赤外線分析装置及びガスクロマトグラフ質量分析装置のいずれかである請求項１０ないし１３、及び１５ないし１７のいずれか１項に記載の沸騰水型原子力プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子力プラントの運転方法及び沸騰水型原子力プラントに係り、特に、オフガス系に再結合装置を有する沸騰水型原子力プラントに適用するのに好適な沸騰水型原子力プラントの運転方法及び沸騰水型原子力プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ２などによる地球温暖化が深刻になる状況化にあって、ＣＯ２を発生しない原子力発電プラントは、将来のエネルギー供給源として、年々、全世界で需要が高まっている。
【０００３】
原子力プラントとして、沸騰水型原子力プラント（以下、ＢＷＲプラントと称する）がある。ＢＷＲプラントには、原子炉圧力容器内の炉心への冷却水の供給を、原子炉圧力容器に接続された再循環系配管に設けられた再循環系ポンプを駆動して行うタイプと、その冷却水の供給を、原子炉圧力容器の底部に設けられてインペラが原子炉圧力容器内に配置されたインターナルポンプを用いて行うタイプの二種類がある。インターナルポンプを有する後者のタイプのＢＷＲプラントは、改良型原子炉（ＡＢＷＲ）プラントと呼ばれている。
【０００４】
ＢＷＲプラントでは、原子炉圧力容器内の炉心に装荷された複数の燃料集合体に含まれる核燃料物質の核分裂によって発生する熱により冷却水を加熱して蒸気を発生させる。原子炉圧力容器内で発生したその蒸気がタービンに直接供給される。ＢＷＲプラントの運転中、炉心内の冷却水は、核分裂によって発生する中性子及びγ線等の放射線の照射により、放射線分解され、水素及び酸素が発生する。この水素及び酸素が原子炉圧力容器内に蓄積した場合には、水素及び酸素が気相反応により再結合すると原子炉圧力容器内で燃焼する危険性がある。このため、ＢＷＲプラントでは、水素と酸素の再結合を促進させる燃焼触媒を充填した再結合器をオフガス系の配管に設け、この再結合器で、放射線分解により発生した水素と酸素を再結合させている。水素と酸素を再結合は、（１）式に示す反応によって行われる。
【０００５】
２Ｈ２  ＋  Ｏ２  →  Ｈ２Ｏ            ……（１）
オフガス系配管が、タービンから排出された蒸気を凝縮する復水器に接続されている。復水器の真空度を上げるために、オフガス系配管に設けられた空気抽出器により、復水器内のガスが抽気される。冷却水の放射線分解で発生した水素及び酸素は、蒸気と共に原子炉圧力容器から主蒸気配管を通ってタービンに導かれ、タービンから復水器に排出される。復水器内に到達した水素及び酸素等のガスは、空気抽出器の作用によって、吸引され、オフガス系配管に排出され、この配管に設けられた再結合器に導かれる。水素と酸素は、再結合器内で燃焼触媒の作用により再結合されて水になる。
【０００６】
復水器に接続されたオフガス系配管に再結合器を設け、この再結合器で水素と酸素の再結合を行うことは、特開平１１−３５２２８７号公報、特開昭６３−１２２９９７号公報及び特開平３−９５４９８号公報に記載されている。
【０００７】
最近、ＢＷＲプラントの起動時に、オフガス系の配管に設けられた再結合器から排出されるガス中の水素濃度が増大し、ＢＷＲプラントの運転を停止しなければならないという事象が発生した。
【０００８】
オフガス系配管が接続された復水器に設置されている低圧タービンでは、パッキング部のシール剤として亜麻仁油を使用していた。しかしながら、亜麻仁油の使用により気密性が低くなりタービン効率が低下したため、タービン効率の低下を改善するためにシール剤を高い気密性が得られる液状パッキングに変更した。上記の再結合器から排出されたガスの水素濃度の上昇事象の発生時期は、シール剤を変更した時期とほぼ一致しており、また、再結合器から回収された触媒からケイ素が検出された。
【０００９】
Karl Arnby et al. Applied Catalysis B, Characterization of Pt/Fe-Al2O3 catalysts deactivated by hexamethyldisiloxane, pp.1-7(2004)、Masahiko Matsumiya et al. Sensors and Actuators B, Poisoning of platinum thin film catalyst by hexamethyldisiloxane(HMDS) for thermoelectric hydrogen gas sensor, pp516-522(2003)、及びJean-Jacques Ehrhardt et al. Sensors and Actuators B, Poisoning of platinum surfaces by 
hexamethyldisiloxane(HMDS): Application to catalytic  methane  sensors, 
pp117-124(1997)
は、室温でも液状パッキングから微量のヘキサメチレンジシロキサン（ＨＭＤＳ）が発生し、このＨＭＤＳが可燃式水素センサーの電極に付着して可燃式水素センサーの性能を低下させることを報告している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−３５２２８７号公報
【特許文献２】特開昭６３−１２２９９７号公報
【特許文献３】特開平３−９５４９８号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Karl Arnby et al. Applied Catalysis B, Characterization of Pt/Fe-Al2O3 catalysts deactivated by hexamethyldisiloxane, pp.1-7(2004)
【非特許文献２】Masahiko Matsumiya et al. Sensors and Actuators B, Poisoning of platinum thin film catalyst by hexamethyldisiloxane(HMDS) for thermoelectric hydrogen gas sensor, pp516-522(2003)
【非特許文献３】Jean-Jacques Ehrhardt et al. Sensors and Actuators B, Poisoning of platinum surfaces by hexamethyldisiloxane(HMDS): Application to catalytic  methane  sensors B, pp117-124(1997)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
オフガス系配管に設けられた再結合器から排出されたガスに含まれた水素の濃度上昇に関する検討が行われ、この検討の結果、低圧タービンにおけるパッキング部のシール剤に用いた液状パッキングから発生したＨＭＤＳが、オフガス系の再結合器に充填された燃焼触媒の触媒毒になり、燃焼触媒の触媒作用が低下することを見出した。このため、ＨＭＤＳがオフガス系に流入したときにおける再結合器での触媒性能の向上が求められる。
【００１３】
本発明の目的は、復水器から排出されたガスがケイ素原子を含む有機化合物を含んでいるときにおいても、オフガス系に設けられた再結合装置内の触媒性能を向上させることができる沸騰水型原子力プラントの運転方法及び沸騰水型原子力プラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、原子炉圧力容器から排出された蒸気を凝縮する復水器から排気されたガスを、復水器に接続されたオフガス系配管により、触媒が充填された再結合装置に供給し、ガスに含まれる水素と酸素を、第１再結合装置内で触媒を用いて結合させ、再結合装置の上流でオフガス系配管から採取されたガスの分析を行い、ガスがケイ素原子を含む有機化合物を含んでいるとき、酸素供給装置から再結合装置に酸素を供給することにある。
【００１５】
再結合装置の上流でオフガス系配管から採取されたガスの分析を行い、ガスがケイ素原子を含む有機化合物を含んでいるとき、酸素供給装置から再結合装置に酸素を供給するので、ケイ素原子を含む有機化合物が復水器から排出された場合であっても、再結合装置に供給する酸素の量を増大することができる。このため、再結合装置における触媒性能を向上させることができ、再結合装置から排出されるガスの水素濃度を許容値以下に低下することができる。
【００１６】
上記した目的は、原子炉出力が設定出力以下であるとき、原子炉圧力容器から排出された蒸気を凝縮する復水器から排気されたガスを、復水器に接続されたオフガス系配管から、水洗浄塔に供給し、水洗浄塔内で、噴射される水とガスとを接触させてガスに含まれているケイ素原子を含む有機化合物を除去し、水洗浄塔内でケイ素原子を含む有機化合物が除去されたガスを、オフガス系配管に設けられた、触媒が充填された再結合装置に供給し、原子炉出力が設定出力を超えたとき、ガスの水洗浄塔への供給を停止してガスを再結合装置に供給することによっても、達成することができる。
【００１７】
ケイ素原子を含む有機化合物を含むガスの復水器から排出は、沸騰水型原子炉の起動時（例えば、原子炉出力が７５％以下のとき）に発生する。このため、原子炉出力が設定出力（例えば、原子炉出力が７５％出力）以下であるとき、原子炉圧力容器から排出された蒸気を凝縮する復水器から排気されたガスを、復水器に接続されたオフガス系配管から水洗浄塔に供給して水洗浄塔内でガスに含まれたケイ素原子を含む有機化合物を除去するので、再結合装置に導入されるガスがケイ素原子を含む有機化合物を含んでいない。このため、ケイ素原子を含む有機化合物が復水器から排出された場合であっても、再結合装置内の触媒の触媒性能を向上させることができる。
【００１８】
原子炉圧力容器から排出された蒸気を凝縮する復水器から排気されたガスを、復水器に接続されたオフガス系配管から採取して分析を行い、ガスがケイ素原子を含む有機化合物を含んでいるとき、ガスを、オフガス系配管から水洗浄塔に供給し、水洗浄塔内でガスを水に接触させてガスに含まれているケイ素原子を含む有機化合物を除去し、水洗浄塔内でケイ素原子を含む有機化合物が除去されたガスを、オフガス系配管に設けられた、触媒が充填された再結合装置に供給し、ガスの分析によりガスにケイ素原子を含む有機化合物が含まれていないとき、オフガス系配管から水洗浄塔へのガスの供給を停止して、ケイ素原子を含む有機化合物を含んでいないガスを、オフガス系配管を通して再結合装置に供給することによっても、達成することができる。
【００１９】
復水器に接続されたオフガス系配管から採取したガスがケイ素原子を含む有機化合物を含んでいるとき、ガスを、オフガス系配管から水洗浄塔に供給して水洗浄塔内でガスに含まれたケイ素原子を含む有機化合物を除去するので、再結合装置に導入されるガスがケイ素原子を含む有機化合物を含んでいない。このため、ケイ素原子を含む有機化合物が復水器から排出された場合であっても、再結合装置内の触媒の触媒性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、復水器から排出されたガスがケイ素原子を含む有機化合物を含んでいるときにおいても、オフガス系に設けられた再結合装置内の触媒性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の沸騰水型原子力プラントの構成図である。
【図２】環状シロキサンの化学構造を示す説明図である。
【図３】再結合器入口の水素濃度に対する再結合器入口の酸素濃度の割合を変化させた場合における再結合器出口の水素濃度の変化を示す特性図である。
【図４】本発明の他の実施例である実施例２の沸騰水型原子力プラントの構成図である。
【図５】タービンの起動時間に対する再結合器入口での水素量及び酸素量、及び負荷の変化を示す特性図である。
【図６】本発明の他の実施例である実施例３の沸騰水型原子力プラントの構成図である。
【図７】本発明の他の実施例である実施例４の沸騰水型原子力プラントの構成図である。
【図８】本発明の他の実施例である実施例５の沸騰水型原子力プラントの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
ＨＭＤＳは、ケイ素原子を２個含む鎖状化合物であるが、ケイ素数が３以上になると、図２に示すような環状シロキサン化合物（以下、Ｄ類という）になる場合もある。環状シロキサン化合物はケイ素原子を含む有機化合物である。直鎖型シロキサンもケイ素原子を含む有機化合物である。発明者らは、Ｄ類が再結合器に充填された燃焼触媒の触媒毒となると推定し、液状パッキングから放出されるＤ類の発生条件を検討した。この結果、高温、高真空条件である程、Ｄ類の揮発量が増加することが分かった。また、ＢＷＲプラントのオフガス系の再結合器入口でガスの定量分析を行った結果、Ｄ類が検出された。
【００２３】
基礎試験により、５ｋＰａの真空下では材料の表面温度が上昇するにつれて、Ｄ類成分の揮発量がより増加することが確認されている。また、１５０℃及び５ｋＰａの条件を維持した場合には、時間とともにＤ類の揮発成分量が増加していくことが確認されている。
【００２４】
Ｄ類の化学構造式を図２に示している。Ｄ類は、ｎの数が増加して分子数が増加するに従い、沸点がより高くなる。このため、Ｄ類は装置の内部及び配管の内面に付着し易く、付着した箇所からは継続的にＤ類が放出される。このため、ＢＷＲプラントにおいてタービンのパッキング部のシール材として液状パッキングを使用した場合には、いつ、再結合器内にＤ類が流入するかの判断はしづらい。このため、復水器から排出されたガスを分析するガス分析装置を再結合器より上流でオフガス系配管に設置することによって、Ｄ類を含むガスの再結合器への流入を知ることができる。ガス分析装置により再結合器に流入するＤ類が検出された場合は、再結合器内の触媒が劣化する可能性があるため、何らかの方法でその触媒の性能を向上させる必要がある。
【００２５】
そこで、発明者らは、Ｄ類、すなわち、ケイ素が再結合器に流入した場合でも再結合器内の触媒の性能を向上させ、再結合器での水素濃度の上昇を抑制できる対策を検討した。燃焼触媒は、図３に示すように、酸素濃度が増加するに伴って性能が向上する。図３の横軸は、再結合器入口の水素濃度に対する再結合器入口の酸素濃度の割合を示している。流入するＤ類によって再結合器内の触媒が劣化した場合でも、再結合器に供給する酸素の濃度を増加することにより、（１）式の反応速度を増加させ、再結合器出口での水素濃度を目標値以下に低減させることが可能となる。これにより、発明者らは、再結合器に供給されるガスに含まれるＤ類を計測し、Ｄ類が計測されたときに再結合器内に酸素を供給すればよいことを見出した。
【００２６】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００２７】
本発明の好適な一実施例である実施例１の沸騰水型原子力プラント（ＢＷＲプラント）を、図１を用いて説明する。本実施例のＢＷＲプラント３７は、原子炉、低圧タービン４、復水器６、オフガス系配管３１、再結合器（再結合装置）１、ガス分析装置２及び酸素供給装置３５を備えている。原子炉は、原子炉圧力容器５及び原子炉圧力容器５内に配置した炉心３４を有する。核燃料物質を含む複数の燃料集合体１１が炉心３４に装荷されている。原子炉には複数の制御棒１２が設けられ、これらの制御棒１２が炉心に出し入れされることによって原子炉出力が制御される。
【００２８】
高圧タービン（図示せず）及び低圧タービン４が主蒸気配管９によって原子炉圧力容器５に接続される。低圧タービン４は、高圧タービンの下流に配置されて復水器６に設置される。低圧タービン４のパッキング部にシール材として液状パッキングが用いられる。復水器６に接続された給水配管１０が原子炉圧力容器５に接続される。給水ポンプ７が給水配管１０に設けられる。発電機８が高圧タービン及び低圧タービン４の回転軸に連結される。
【００２９】
オフガス系配管３１が復水器６に接続され、空気抽出器（図示せず）、除湿冷却器１４、排ガス予熱器２０、再結合器１、冷却装置（図示せず）及び活性炭吸着装置１３がこの順番にオフガス系配管３１に設けられる。水素と酸素の結合反応を促進させる触媒が、再結合器１内に充填されている。ガス採取配管３２が排ガス予熱器２０と再結合器１の間でオフガス系配管３１に接続される。ガス分析装置２がガス採取配管３２に接続され、冷却器１９がガス分析装置２の上流でガス採取配管３２に設置される。活性炭吸着装置１３より下流でオフガス系配管３１は煙突１５に接続される。
【００３０】
酸素供給装置３５が、酸素供給配管３及び酸素供給配管３に設けられたブロア３５を有する。酸素供給配管３が、除湿冷却器１４と排ガス予熱器２０の間でオフガス系配管３１に接続される。サービスエアー導入管４５も、除湿冷却器１４と排ガス予熱器２０の間でオフガス系配管３１に接続される。酸素供給配管３及び酸素供給配管３に設けられたブロア３５を有する。ブロア３５を有する酸素供給配管３をＳＡパージ導入管４５と兼用してもよい。
【００３１】
ＢＷＲプラント３７の運転中、原子炉圧力容器５内の冷却水が、図示されていない再循環ポンプ（またはインターナルポンプ）で昇圧されて炉心３４に供給される。この冷却水は、燃料集合体１１内の核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、一部が蒸気になる。この蒸気は、主蒸気配管９を通って、高圧タービン及び低圧タービン４に順次供給され、高圧タービン及び低圧タービン４を回転させる。これらのタービンに連結された発電機８も回転し、電力を発生する。
【００３２】
低圧タービン４から排気された蒸気は復水器６で凝縮されて水になる。復水器６の底部に溜まっているこの水は、給水として、給水ポンプ７により昇圧され、給水配管１０を通って原子炉圧力容器５に供給される。
【００３３】
復水器６内のガスが、空気抽出器によって吸引され、オフガス系配管３１内に排出される。タービン効率を向上させるために、復水器６内の圧力は、空気抽出器の作用によって約５ｋＰａの真空になっている。炉心３４内の冷却水は、核分裂によって発生する放射線（中性子及びγ線等）を照射されることによって水素及び酸素に分解される。この水素及び酸素は、炉心３４で発生する蒸気に随伴し、高圧タービン及び低圧タービン４を経て復水器６に排出される。復水器４に排出された水素及び酸素も、空気抽出器の吸引作用により、オフガス系配管３１に排出される。
【００３４】
復水器４から排出された水素及び酸素を含むガスは、オフガス系配管３１を通って流れ、除湿冷却器１４に到達する。ガスに含まれた水分が除湿冷却器１４で除去され、水分が取り除かれたガスが排ガス予熱器２０で所定温度まで加熱される。再結合器１内の触媒による水素と酸素の結合反応は温度が高いほど促進されるので、排ガス予熱器２０でのガスの加熱は再結合器１内での水素と酸素の結合反応を促進させることになる。温度が上昇して排ガス予熱器２０から排出されたガスは、再結合器１に供給される。ガスに含まれている水素と酸素が、再結合器１内の触媒の作用によって再結合され、水になる。このため、再結合器１から排出されるガスに含まれる水素の濃度が許容範囲内に低減される。再結合器１から排出されたガスは、オフガス系配管３１に設けられた冷却器（図示せず）にて冷却され、ガスに含まれている水分が除去される。その後、ガスは、活性炭吸着装置１３に供給されてガスに含まれている放射性物質が除去され、煙突１５から外部環境に放出される。
【００３５】
ガス採取配管３２が、再結合器１に流入する前のガスをオフガス系配管３１から採取する。採取されたガスは、冷却器１９で冷却された後、ガス分析装置２に流入する。ガス分析装置２は採取したガスに含まれる成分を分析する。
【００３６】
復水器６は、内部の圧力が約５ｋＰａの真空でかつ１５０℃高温になる部分がある。このため、復水器６内に液状パッキングが存在すると、揮発性の環状シロキサン化合物（Ｄ類）が発生し易くなる。揮発性のＤ類（ケイ素原子を含有する有機化合物）も、空気抽出器の作用により、オフガス系配管３１に排出される。Ｄ類を含むガスが、ガス採取配管３２とオフガス系配管３１の接続点の位置に到達したとき、ガス採取配管３２で採取される。ガス採取配管３２で採取されたガスは、冷却器１９で冷却された後、ガス分析装置２に供給される。採取されたガスを冷却器１９で冷却することによって採取されたガスに含まれている水分が除去される。採取されたガス分析装置２は、採取したガスにＤ類が含まれているとき、Ｄ類を検出する。
【００３７】
ガス分析装置２で得られたＤ類の検出値が制御装置３６に入力される。制御装置３６は、入力したＤ類の検出値に基づいてブロア３５の回転速度を制御する。この制御により、酸素（例えば、空気）が酸素供給配管３を通してオフガス系配管３１に供給される。酸素供給配管３からオフガス系配管３１に酸素を供給することによって、再結合器１内に供給される酸素の濃度が増大する。
【００３８】
ガスに含まれているＤ類は、触媒毒であり、再結合器１内に流入すると、触媒に付着して水素と酸素の結合反応を阻害する。しかしながら、本実施例では、ガス分析装置２によるＤ類の検出によって、酸素供給配管３からの酸素の供給により、再結合器１内に供給される酸素の濃度を増大させるので、図３に示す特性により、再結合器１内に存在する触媒の性能が向上する。このため、触媒による水素と酸素の結合反応が促進され、再結合器１から排出されたガスに含まれる水素の濃度が許容値以下に低下する。
【００３９】
Ｄ類が検出されたとき、オフガス系配管３１を通してＤ類を含むガスが再結合器１に流入して再結合器１内の触媒の表面に付着する。Ｄ類の再結合器１への流入によってＤ類が付着した触媒表面が増大する。しかしながら、再結合器１から排出されたガスに含まれる水素濃度が許容値以上になる事例が、ＢＷＲプラントの起動時において原子炉出力が７５％（設定出力）に到達するまでの期間で発生しているので、原子炉出力がこの設定出力に到達するまでは、Ｄ類が付着することにより、活性点となる触媒（例えば、白金）の露出面積が減少する。このため、原子炉出力がその設定出力に到達するまで、制御装置３６によってブロア３５の回転速度を増加させ、酸素供給配管３からオフガス系配管３１に供給する酸素の量を増加する。原子炉出力がその設定出力を超えたときには、再結合器１へのＤ類の流入がなくなるので、ブロア３５の回転速度の増加が停止される。原子炉出力がその設定出力に到達したときに酸素供給配管３からオフガス系配管３１に供給された酸素の供給量で、原子炉出力がその設定出力に到達した以降のＢＷＲプラントの運転期間においても、酸素供給配管３からの酸素の供給が継続される。
【００４０】
ガス分析装置２でＤ類を検出した場合及びそれを検出しない場合にかかわらず、酸素（例えば、空気）がサービスエアー導入管４５からオフガス系配管３１に供給されている。この酸素の供給は、以下の理由による。炉心３４内での冷却水の放射線分解により発生する水素に対する酸素の割合（Ｏ２／Ｈ２比）は、０．５である。再結合器１での水素と酸素の再結合反応（（１）式の反応）が効率良く行われて再結合器１から排出されるガス中の水素濃度を確実に許容値以下にするために、オフガス系配管３１を通して再結合器１に供給されるガスに含まれる酸素を水素に対して幾らか過剰になるように、サービスエアー導入管４５からオフガス系配管３１に酸素を供給している。サービスエアー導入管４５からオフガス系配管３１への酸素の供給は、再結合器１に流入するガスのＯ２／Ｈ２比が０．５３になるように制御されており、この酸素の供給は従来でも行われている。
【００４１】
本実施例では、このサービスエアー導入管４５からの酸素の供給に加えて、Ｄ類を検出したときに酸素供給配管３からの酸素の供給を行うので、オフガス系配管３１を通して再結合器１に供給されるガスのＯ２／Ｈ２比が０．５３よりも大きくなる。このため、本実施例では、前述したように、復水器６からオフガス系配管３１にＤ類が排出されたときでも、再結合器１内に存在する触媒の性能が向上するのである。
【００４２】
酸素供給配管３からオフガス系配管３１に供給された酸素は、排ガス予熱器２０で加熱される。酸素供給配管３から酸素によって、再結合器１に流入するガスの温度が低下することはなく、再結合器１内での水素と酸素の反応が促進される。
【００４３】
本実施例で使用するガス分析装置２としては、既に市販されている赤外線分析装置（例えば、シロキサン分析装置（ＶＡ−３０００Ｓ型）、堀場製作所製）を用いることが好ましい。この赤外線分析装置は、連続分析計であるため、オフガス系配管３１を通して再結合器１に流入するＤ類の濃度をリアルタイムで連続して検出することができる。再結合器１に流入するＤ類の測定感度をｐｐｂレベルまで向上させたいときには、ガス分析装置２として一般的なガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ−ＭＳ）を用いてもよい。しかしながら、ガスクロマトグラフ質量分析装置は、連続分析計でないため、ある時間間隔でサンプリングして分析する必要がある。再結合器１に流入するＤ類が微量濃度であっても、ガスクロマトグラフ質量分析装置で検出することができ、Ｄ類の検出精度を高めることができる。このため、ガスクロマトグラフ質量分析装置を赤外線分析装置と併用してもよい。また、ガス分析装置２として、シロキサン化合物に含まれるＳｉ−Ｏ結合を感度良く検出できるフーリエ変換型赤外分光装置（ＦＴ−ＩＲ）を用いてもよい。
【００４４】
本実施例によれば、Ｄ類を含むガスが復水器６からオフガス系配管３１に排出されたとき、ガス分析装置２でそのＤ類を検出することができ、Ｄ類を検出したときには酸素供給装置３５からオフガス系配管３１に酸素（空気）を供給することができる。このため、再結合器１に流入したＤ類が一部の触媒に付着して触媒性能が低下した場合であっても、再結合器１内に流入する酸素の濃度を高めることができるので、再結合器１における触媒性能を高めることできる。この結果、再結合器１から流出したガスに含まれる水素の濃度を許容値以下に低下させることができる。
【００４５】
ガス分析装置２の内部には、ガス採取配管３２に接続される配管（図示せず）及びこの配管に接続されるガス分析部（図示せず）が設けられている。本実施例によれば、冷却器１９で水分が除去されたガスをガス分析装置２に供給しているので、ガス採取配管３２で採取したガスをガス分析部に容易に導くことができる。ガス採取配管３２に冷却器１９を設置しない場合には、ガスに含まれる水分が、ガス分析装置２内の配管内で凝縮し、ひいてはその配管が閉塞してしまう。この結果、採取したガスがガス分析部まで到達しなくなり、ガス分析が困難になる。本実施例では、冷却器１９で水分が除去されたガスをガス分析装置２に供給しているので、ガス分析装置２内の配管が閉塞することがなくなり、ガスがガス分析部に容易に到達する。したがって、ガス分析を容易に行うことができる。
【００４６】
液状パッキングから発生したＤ類が加水分解することによって、直鎖型シロキサンが発生する。この直鎖型シロキサンも、Ｄ類と同様に、復水器６からオフガス系配管３１に排出される。ガス分析装置２が直鎖型シロキサンを検出したとき、Ｄ類を検出したときと同様に、直鎖型シロキサンの検出値が制御装置３６に入力される。直鎖型シロキサンの検出値を入力した制御装置３６は、Ｄ類の場合と同様に、ブロア３５の回転速度を制御し、酸素供給配管３からオフガス系形配管３１に酸素を供給する。
【実施例２】
【００４７】
本発明の他の実施例である実施例２の沸騰水型原子力プラントを、図４を用いて説明する。本実施例のＢＷＲプラント３７Ａは、実施例１のＢＷＲプラント３７に起動用再結合器１６及び弁１７，１８を追加した構成を有する。ＢＷＲプラント３７Ａの他の構成はＢＷＲプラント３７と同じである。
【００４８】
起動用再結合器１６は、再結合器１と並列に配置されてオフガス系配管３１に設置されている。オフガス系配管３１と酸素供給配管３の接続点より下流でオフガス系配管３１が２本に分岐され、オフガス系配管３１のこれらの分岐部が再結合器１の入口と起動用再結合器１６の入口にそれぞれ接続される。再結合器１の上流で１つの分岐部に弁１７が設けられ、起動用再結合器１６の上流でもう１つの分岐部に弁１８が設けられる。再結合器１の下流においてもオフガス系配管３１に２本の分岐部が設けられ、これらの分岐部のうちの１つが再結合器１の出口に接続され、もう１つの分岐部が起動用再結合器１６の出口に接続される。再結合器１と同様に、起動用再結合器１６にも、水素と酸素の結合反応を促進させる触媒が充填されている。
【００４９】
再結合器１から排出されたガスに含まれる水素濃度が許容値以上になる事例は、前述したように、ＢＷＲプラントの起動時において原子炉出力が７５％（設定出力）に到達するまでの期間で発生している。このため、例えば、原子炉の起動から原子炉出力が上昇して７５％になるまでの期間では、弁１７を閉じて弁１８を開き、空気抽出器で復水器６から吸引された、水素及び酸素を含むガスが、オフガス系配管３１を経て起動用再結合器１６に導かれる。起動用再結合器１６内の触媒の作用により、ガスに含まれた水素と酸素が結合されて水になる。この結果、起動用再結合器１６から排出されたガスに含まれる水素濃度が許容値以下になる。弁１７が閉じている間は、水素及び酸素を含むガスが再結合器１に供給されない。弁１７及び１８の開閉の制御は、制御装置３６で行われる。制御装置３６とは別の制御装置で弁１７及び１８の開閉の制御を行ってもよい。
【００５０】
起動用再結合器１６にガスを供給している期間で、ガス分析装置２がＤ類を検出した場合には、実施例１と同様に、制御装置３５がブロア３３を駆動するので、酸素供給配管３から酸素（空気）がオフガス系配管３１に供給される。この酸素の供給により、起動用再結合器１６に供給される酸素量が増大する。このため、起動用再結合器１６内の一部の触媒にＤ類が付着しても、酸素量の増加により触媒性能が向上するので、水素と酸素の結合反応が促進され、起動用再結合器１６から排出されたガスに含まれる水素濃度が許容値以下になる。
【００５１】
本実施例でも、実施例１と同様に、サービスエアー導入管４５からオフガス系配管３１に酸素が供給されており、Ｄ類検出時における酸素供給配管３からオフガス系配管３１への酸素の供給により、起動用再結合器１６に供給される酸素量がさらに増大する。この酸素の増大量により、起動用再結合器１６の触媒性能が向上するのである。
【００５２】
炉心３４内には、複数の中性子検出器（局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ））５０が設置されている。これらの中性子検出器５０が平均出力領域モニタ（ＡＰＲＭ）５１に接続されている。ＢＷＲプラント３７Ａの運転中、各中性子検出器は、配置された各位置における中性子束を検出し、中性子検出信号を出力する。各中性子検出器５０から出力された各中性子検出信号がＡＰＲＭ５１に入力される。ＡＰＲＭ５１は、入力した各中性子検出信号を平均して原子炉出力を求め、この原子炉出力を制御装置３６に出力する。
【００５３】
制御装置３６は、入力した原子炉出力が７５％を超えたとき、弁１７を開いて弁１８の開度を低減させる。例えば、弁１８を３／４開度、弁１７を１／４開度にする。これにより、オフガス系配管３１を流れるガスの３／４が起動用再結合器１６に供給され、残りの１／４のガスが再結合器１に供給される。原子炉出力が７５％を超えて原子炉出力の定格出力である１００％出力になるまでの期間では、上記したように、起動用再結合器１６及び再結合器１にガスが供給されて、それぞれの再結合器で触媒作用により水素及び再結合反応が生じる。原子炉出力が１００％出力に到達したとき、制御装置３６により、弁１７が全開状態になって弁１８が全閉状態になる。原子炉出力が定格出力に到達してから原子炉が停止されるまでの期間では、起動用再結合器１６へのガスの供給は行われず、再結合器１で水素と酸素の再結合が行われる。
【００５４】
もし、再結合器１にガスが供給されている期間で、復水器６からオフガス配管３１にＤ類が排出された場合には、ガス分析装置２でＤ類が検出されるので、酸素供給装置３５からの酸素が再結合器１に供給される。再結合器１内の一部の触媒にそのＤ類が付着しても、酸素量の増加により触媒性能が向上するので、水素と酸素の結合反応が促進される。このため、再結合器１から排出されたガスに含まれる水素濃度が許容値以下になる。
【００５５】
本実施例は、１つの運転サイクルにおいて、Ｄ類が復水器６からオフガス系配管３１に排出されやすい原子炉出力が７５％に到達するまでの期間に亘って、復水器６から排出されたガスを起動用再結合器１６に供給するので、再結合器１内の触媒にＤ類が付着する確率が著しく低下する。さらに、原子炉出力が７５％から１００％に上昇するまでの期間では、水素及び酸素を含むガスの一部を再結合器１に供給するので、その期間において再結合器１内の温度が上昇する。このため、弁１７が全開状態で弁１８が全閉状態になってガスの全量が再結合器１に供給された時点において、再結合器１の水素と酸素の反応効率が低下することを回避できる。
【００５６】
その運転サイクルにおいて、原子炉出力が定格出力に到達してから原子炉が停止されるまでの長期間に亘って、水素と酸素の再結合を再結合器１で行うことができ、再結合器１から排出されるガスの水素濃度を許容値以下に低下させることができる。起動用再結合器１６内のＤ類が付着した触媒は、その運転サイクルにおけるＢＷＲプラント３７Ａの運転が停止された後に行われる定期検査の期間中で新しい触媒と交換される。このため、次の運転サイクルに対するＢＷＲプラント３７Ａの起動後においても、原子炉出力が７５％に到達するまでの期間では、前述したように、再結合器１ではなく起動用再結合器１６に復水器６から排出されたガスが供給され、原子炉出力が７５％から１００％になるまでの期間でも、起動用再結合器１６に復水器６から排出されたガスの大部分が供給される。再結合器１に充填された触媒の性能低下が抑制できる。
【００５７】
ＢＷＲプラントにおける起動時間に対する、負荷（原子炉出力）、再結合器１の入口での水素の量、及びこの水素量に対応して増加させた空気量の影響を反映した、起動用再結合器１６の入口での酸素の量の変化を、図５に示している。図５に示した例では、原子炉出力が２５％、５０％、７５％及び１００％と段階的に増加されている。原子炉出力の増加に伴って、原子炉圧力容器５内の冷却水の放射線分解により発生する水素の量が増加する。この水素の発生量の増加によっても、起動用再結合器１６の入口におけるガスのＯ２／Ｈ２比が０．５３になるように、サービスエアー導入管４５からオフガス系配管３１に酸素が供給される。サービスエアー導入管４５からオフガス系配管３１への酸素供給により、水素量に対応する酸素量を増加させることによって、起動用再結合器１６内で、（１）式に示す反応での反応熱が増加して触媒層の温度も上昇する。触媒層温度の上昇により、（１）式の反応速度も増加するので、起動用再結合器１６内の触媒が劣化しても、少ない活性点数で（１）式の反応が進行する。この状態で、起動用再結合器１６にＤ類が流入したとしても、流入したＤ類による触媒性能への影響が小さくなる。
【００５８】
ガス分析装置２でＤ類が検出されたときには、前述したように、酸素供給配管３よりオフガス系配管３１に酸素が供給され、起動用再結合器１６に流入する酸素量が増大する。原子炉出力が増大して原子炉圧力容器５内での水素の発生量が増大したときに、Ｄ類が復水器６から排出されて起動用再結合器１６に流入した場合には、上記したように、Ｄ類による触媒性能への影響が小さいため、酸素供給配管３からの酸素の供給によって、触媒性能の向上度合いが大きくなる。
【００５９】
上記の例では、弁１７の開度増加及び弁１８の開度減少の操作を原子炉出力が７５％に到達したときに行っている。しかしながら、弁１７の開度増加及び弁１８の開度減少の操作を、原子炉出力が７５％より大きく１００％よりも小さい出力範囲で行ってもよい。
【実施例３】
【００６０】
本発明の他の実施例である実施例３の沸騰水型原子力プラントを、図６を用いて説明する。本実施例のＢＷＲプラント３７Ｂは、実施例１のＢＷＲプラント３７において、ガス分析装置２に接続されたガス採取配管３２を、空気抽出器と除湿冷却器１４の間でオフガス系配管３１に接続した構成を有する。ＢＷＲプラント３７Ｂの他の構成はＢＷＲプラント３７と同じである。
【００６１】
復水器６からＤ類を含むガスがオフガス系配管３１に排出されたとき、このガスが、空気抽出器と除湿冷却器１４の間でオフガス系配管３１からガス採取配管３２に採取される。採取されたガスは、冷却器１９で冷却されてガス分析装置２に供給される。オフガス系配管３１とガス採取配管３２の接続点よりも上流に冷却器が設置されていないので、冷却器１９が採取したガスに含まれる水分を除去する。ガス分析装置２がＤ類を検出したとき、実施例１と同様に、制御装置３６がブロア３３を駆動するので、供給された酸素（空気）がオフガス系配管３１を通して再結合器１に導かれる。
【００６２】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例では、ガス採取点がＤ類発生源である復水器６の近くに存在するので、再結合器１に到るまでのオフガス系配管３１の内面に付着するＤ類の量が少なくなる。このため、ガス分析装置２に到達するＤ類の濃度が高くなり、Ｄ類の検出精度が向上する。
【００６３】
実施例２のＢＷＲプラント３７Ａにおいて、ガス採取配管３２とオフガス系配管３１との接続点を、本実施例のＢＷＲプラント３７Ｂのように、空気抽出器と除湿冷却器１４の間に設けてもよい。
【実施例４】
【００６４】
本発明の他の実施例である実施例４の沸騰水型原子力プラントを、図７を用いて説明する。本実施例のＢＷＲプラント３７Ｃは、実施例１のＢＷＲプラント３７からガス採取配管３２及び冷却器１９を除外し、オフガス系配管３１にサンプリング口２１を設けた構成を有する。ＢＷＲプラント３７Ｃの他の構成はＢＷＲプラント３７と同じである。
【００６５】
ＢＷＲプラント３７Ｃの起動後、サンプリング口２１から所定の周期で定期的に、オフガス系配管３１内を流れるガスを採取ビンに採取する。採取ビンがガス分析装置２の位置まで搬送され、採取ビンに採取されたガスがガス分析装置２で分析される。Ｄ類を含むガスが復水器６からオフガス系配管３１に排出されたとき、サンプリング口２１から採取ビンに採取されたガスにＤ類が含まれている。このため、ガス分析装置２が、採取ビン内のガスを分析したとき、Ｄ類が検出される。このとき、オペレータがＤ類の検出情報を制御装置３６に入力することによって、制御装置３６がブロア３５を駆動する。このため、酸素供給配管３から供給された酸素（空気）がオフガス系配管３１を通して再結合器１に導かれる。
【００６６】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【実施例５】
【００６７】
本発明の他の実施例である実施例５の沸騰水型原子力プラントを、図８を用いて説明する。本実施例のＢＷＲプラント３７Ｄは、実施例３のＢＷＲプラント３７Ｂにおいて酸素供給装置３５の替りに水洗浄塔２２を設けた構成を有する。ＢＷＲプラント３７Ｄの他の構成はＢＷＲプラント３７Ｂと同じである。
【００６８】
まず、水洗浄塔２２の構成について説明する。水洗浄塔２２は、容器３８、スプレーノズル２３、多数のポールリングの充填層２５、エジェクタ３０及び循環配管４０を有する。充填層２５が容器３８内に設けられ、スプレーノズル２３が容器３８に取り付けられる。容器３８内において、複数のバッフル板３９が、相互間に蛇行通路を形成するように、充填層２５の上方に設置され、スプレーノズル２３の噴出口がバッフル板３９の上方に配置される。複数の貫通孔がバッフル板３９に形成されている。排出配管４３が容器３８の底部に接続され、弁４４が排出配管４３に設けられる。
【００６９】
空気抽出器と除湿冷却器１４の間でオフガス系配管３１に接続された配管２７が、容器３８を貫通して充填層２５より下方に達している。弁４２が配管２７に設けられ、エジェクタ３０が弁４２の下流で且つ容器３８の外で配管２７に設けられている。ポンプ２６が設けられた配管４０が、容器３８の底部に接続されてエジェクタ３０にも接続される。弁４１が、オフガス系配管３１と配管２７の接続点と除湿冷却器１４の間でオフガス系配管３１に設けられる。容器３８の頂部に接続された配管２８が、弁４１と除湿冷却器１４の間でオフガス系配管３１に接続される。
【００７０】
ＢＷＲプラント３７Ｄの定格出力での運転中、復水器６から空気抽出器で吸引されたガスが、オフガス系配管３１に排出され、除湿冷却器１４及び排ガス予熱器２０を経て再結合器１に導かれる。制御装置３６により、弁４１が開いて弁４２が閉じている。ガスに含まれる水素及び酸素は、再結合器１内の触媒の作用により再結合されて水になる。
【００７１】
ＢＷＲプラント３７Ｄの起動時で、原子炉出力が７５％出力（設定出力）になるまでの期間では、制御装置３６により弁４１が閉じられて弁４２が開いている。原子炉出力が設定出力である７５％出力になるまでの期間では、復水器６からオフガス系配管３１に排出されたガスが、除湿冷却器１４ではなく、配管２７を通して水洗浄塔２２に導かれる。制御装置３６により、スプレーノズル２３に接続された配管に設けられた弁（図示せず）が開けられポンプ２６が駆動されている。スプレーノズル２３に接続された配管に設けられた弁を開くことによって、スプレーノズル２３に水が供給され、水がスプレーノズル２３の噴出口から容器３８内でバッフル板３９の上方に噴射される。噴射された水は、各バッフル板３９に形成された貫通孔を通って、充填槽２５に向って落下する。この水は、充填槽２５内に充填された多数のポールリングの間を通ってさらに落下し、容器３８の底部に溜まる。
【００７２】
ＢＷＲプラント３７Ｄの起動時で、弁４１が閉じて弁４２が開いている期間において、Ｄ類が復水器６からオフガス系配管３１に排出されたときには、水素、酸素及びＤ類を含むガスが配管２７を通して水洗浄塔２２に供給され、容器３８の底部に溜まっている水の中にバブリングされる。容器３８の底部に溜まっている水の中へのガスの排出を容易にするために、ポンプ２６の駆動によって、その底部に溜まっている水が、配管４０を通してエジェクタ３０に供給され、エジェクタ３０から配管２７内に噴射される。このエジェクタ３０から噴射される水の作用によって、配管２７に流入したガスが、吸引され、容器３８の底部に溜まっている水の中にバブリングされやすくなる。
【００７３】
容器３８内の底部に存在する水の中にバブリングされたＤ類等を含むガスが、上方に向かって上昇し、充填槽２５内に充填された多数のポールリングの間、及び各バッフル板３９に形成された各貫通孔を通って、容器３８の頂部から配管２８に流出し、オフガス系配管３１に流入する。Ｄ類等を含むガスが、容器３８内を上昇する過程で、水がスプレーノズル２３の噴出口から噴射されて落下する水と接触する。このため、ガスに含まれているＤ類が水に吸収される。特に、充填槽２５では、多数のポールリングが充填されている関係上、ガスと水との接触時間が長くなる。また、各バッフル板３９に多数の貫通孔が形成されているので、上昇するガスと落下する水との接触時間が長くなる。このように接触時間が長くなることによって、ガスに含まれるＤ類の落下する水への吸収がより促進される。
【００７４】
Ｄ類の水に対する溶解度は小さいが、Ｄ類は冷却されると凝縮して水面に滞留して保持される。基礎試験において、Ｄ類を含有するガスを水中でバブリングさせると、バブリング後のガス中のＤ類濃度がバブリング前のガス中のその濃度に比べて小さくなることを発明者らは確認している。この結果から、Ｄ類は水に接触させることによりガスから除去可能である。
【００７５】
スプレーノズル２３の噴出口から噴射された水は、容器３８内の底部に溜まるが、そのままにしておくと、やがて容器３８内が水で一杯になってしまう。この状態を避けるために、弁４４を開いて容器３８の底部から排出配管４３にＤ類を含む水を排出する。容器３８の底部には所定量の水を溜める必要があるため、容器３８に液面計（図示せず）を設け、この液面計で計測した液面に基づいて弁４４の開度を調節し、容器３８の底部での水の液面が所定レベルになるように、容器３８から排出配管４３に排出する水の量を制御する。
【００７６】
水洗浄塔２２でＤ類が除去されたガスが、配管２８により除湿冷却器１４に供給されて同伴した水分を除去され、排ガス予熱器２０で加熱されて再結合器１に供給される。再結合器１に流入するガスに含まれた水素と酸素は、再結合器１内の触媒によって再結合されて水になる。水洗浄塔２２でＤ類が除去される関係上、再結合器１に流入するガスはＤ類を含んでいない。このため、再結合器１内の触媒がＤ類により触媒性能を阻害されることがなく、再結合器１から排出されたガスの水素濃度が許容値以下になる。
【００７７】
制御装置３６は、原子炉出力が７５％出力になったとき、弁４１を開いて弁４２を閉じる。このとき、復水器６から排出されたガスは、水洗浄塔２２に供給されずに、再結合器１に導かれる。原子炉出力が定格出力になったとき、弁４１を開いて弁４２を閉じる理由は、実施例２で述べたように、復水器６からのＤ類の排出が、原子炉出力が７５％に到達するまでの期間で発生しているからである。原子炉出力が１００％出力に到達したとき、弁４１を開いて弁４２を閉じてもよい。制御装置３６は、弁４１を開いて弁４２を閉じるとき、スプレーノズル２３に接続された配管に設けられた弁を閉じ、ポンプ２６の駆動を停止する。
【００７８】
ＢＷＲプラント３７Ｄが７５％出力を超える原子炉出力で運転されているときに、復水器６からオフガス系配管３１にＤ類が排出されたときには、ＢＷＲプラント３７Ｄが以下のように作用する。
【００７９】
オフガス系配管３１と配管２７の接続点より上流でガス採取配管３２に流入したガスは、冷却装置１９で冷却されてガス分析装置２に導かれる。復水器６からオフガス系配管３１にＤ類が排出されたとき、ガス分析装置２がＤ類を検出する。ガス分析装置２でのＤ類の検出値が制御装置３６に入力される。このとき、制御装置３６が、弁４２を開いて弁４１を閉じ、併せて、前述したように、スプレーノズル２３に接続された配管に設けられた弁を開いてポンプ２６を駆動させる。スプレーノズル２３に接続された配管に設けられた弁を開くことによって、スプレーノズル２３に水が供給され、水がスプレーノズル２３の噴出口から容器３８内でバッフル板３９の上方に噴射される。噴射された水は、前述したように、水洗浄塔２２内で上昇するＤ類を含むガスと接触され、Ｄ類を吸収する。このため、ＢＷＲプラント３７Ｄが定格出力で運転されているときに、復水器６からオフガス系配管３１にＤ類が排出されたときでも、再結合器１に流入するガスはＤ類を含んでいない。
【００８０】
ガス分析装置２が採取されたガスからＤ類を検出しなくなったとき、制御装置３６は、弁４１を開いて弁４２を閉じる。制御装置３６は、併せて、スプレーノズル２３に接続された配管に設けられた弁を閉じ、ポンプ２６の駆動を停止する。
【００８１】
本実施例によれば、復水器６からオフガス系配管１にＤ類が排出された場合でも、再結合器１の触媒性能を向上させることができ、再結合器１から排出されたガスの水素濃度が許容値以下になる。
【実施例６】
【００８２】
本発明の他の実施例である実施例６の沸騰水型原子力プラントを、図８を用いて説明する。実施例５の沸騰水型原子力プラント３７Ｄは、弁４１と弁４２に切り替えを原子炉出力が設定値である、例えば、７５％出力を超えたときに行っている。本実施例の沸騰水型原子力プラントでは、ガス分析装置２がＤ類を検出したとき、制御装置３６により弁４２を開いて弁４１を閉じる操作を行うものである。このため、制御装置３６は、実施例５における原子炉出力が設定値以下か、設定値を超えたかで弁４１及び４２の開閉制御を行うプログラムの替りに、原子炉出力と無関係に、Ｄ類が検出されたときに弁４２を開いて弁４１を閉じ、Ｄ類が検出されないときに弁４１を開いて弁４２を閉じる制御を行うプログラムを有している。
【００８３】
本実施例では、原子炉出力が７５％以下であるとき、原子炉出力が７５％を越えているときに無関係に、ガス分析装置２がガス採取配管３２で採取されたガスにＤ類を検出したとき、Ｄ類の検出値を入力した制御装置３６が、弁４２を開いて弁４１を閉じる。このとき、復水器６から排気されたガスの除湿冷却１４への供給が停止され、そのガスは、配管２７を通して水洗浄塔２２に供給される。水洗浄塔２２では、実施例５で述べたように、上昇する、Ｄ類を含むガスと、スプレーノズル２３から噴射されて落下する水が接触し、Ｄ類が水に吸収される。Ｄ類が除去されたガスが、配管２８及びオフガス系配管３１を通して再結合器１に供給される。
【００８４】
復水器６から排出されたガスにＤ類が含まれなくなった場合には、ガス分析装置２による採取ガスの分析を行っても、Ｄ類が検出されない。このため、ガス分析装置２からＤ類が検出されないという情報を入力した制御装置３６は、弁４１を開いて弁４２を閉じる。その後、ガスは、水洗浄塔２２に供給されなく、ガスの除湿冷却１４及び排ガス予熱器２０を通って再結合器１に供給される。
【００８５】
本実施例は、実施例５で生じる効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１…再結合装置、２…ガス分析装置、３…酸素供給配管、４…蒸気タービン、５…原子炉圧力容器、６…復水器、１１…燃料集合体、１３…活性炭吸着装置、１４…除湿冷却器、１６…起動用再結合装置、１７，１８，４１，４２…弁、１９…分析用冷却装置、２０…排ガス予熱器、２２…水洗浄塔、２３…スプレーノズル、２５…充填層、２６…ポンプ、２７，２８…配管、３０…エジェクタ、３３…ブロア、３５…酸素供給装置、３６…制御装置、３７，３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄ…沸騰水型原子力プラント、３８…容器、３９…バッフル板、４５…サービスエアー導入管。
【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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