(57)【要約】【課題】高温ガス炉炉心燃料から発生する１１０ｍＡｇ，１３７Ｃｓ，１３１ＩのＦＰが、原子炉外配管、熱交換器又はガスタービン機器に沈着することにより、補修点検作業中の作業員への被曝が考えられ、これらの機器、構造物の補修点検作業の支障をきたしていた。【解決手段】１０００℃の高温ヘリウムガス中に電離ガス化した１１０ｍＡｇ、１３７Ｃｓ等の核分裂生成物を除去することができる、Ｎｉ基耐熱合金材製の陽極棒と同素材の多孔質フィルター耐熱陰極集塵部から構成され、１０００℃の高温に耐える高温電磁フィルター。【選択図】  図１
2004344701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ基耐熱合金材製の陽極棒と同素材の多孔質フィルター耐熱陰極集塵部から構成され、１０００℃の高温に耐える高温電磁フィルター。
【請求項２】
１０００℃の高温ヘリウムガス中に電離ガス化した１１０ｍＡｇ、１３７Ｃｓ等の核分裂生成物を除去することができる請求項１記載の高温電磁フィルター。
【請求項３】
多孔質フィルター耐熱陰極集塵部がＮｉ基耐熱合金粉末を焼結して得られたものである請求項１又は請求項２記載の高温電磁フィルター。
【請求項４】
原子炉からの放射線下で使用できる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高温電磁フィルター。
【請求項５】
被集塵物質のイオン化機構を必要としないコンパクト化された請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の高温電磁フィルター。
【請求項６】
流量５０ｍ／ｓの高速大容量の高温ヘリウムガス中の核分裂生成物を集塵除去できる請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の高温電磁フィルター。
【請求項７】
Ｎｉ基耐熱合金粉末焼結材製の棒状陽極、その陽極の周囲に設けられたＮｉ基耐熱合金粉末焼結材製の円筒状多孔質フィルターからなる陰極、及びその両極間の間隙を保持するために挿入された絶縁体で構成され、電離ガス化したＡｇ及び
Ｃｓを含有する高温ヘリウムガスが、円筒状多孔質フィルターの外周から内部に流入し、そのフィルター陰極と棒状陽極との間を通過する際に両電極間に高電圧が印加され、そのガス流に対して直角方向に電場が負荷されることにより、電離されたＡｇ＋，Ｃｓ＋が円筒状多孔質フィルターの内外周に沈着除去されることからなる、高温高圧下で使用される電磁フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力分野又は一般産業分野で使用される高温高流速ガス中から金属元素を除去する電磁フィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２００℃以下の低温で利用できるポリマー又は紙でできたＦＰ（Ｆｉｓｓｉｏｎ    Ｐｒｏｄｕｃｔ：核分裂生成物）集塵除去用のフィルターは、現行の原子力発電プラントで使用実績がある。
【０００３】
又、高温ガス炉高温発電システムにおけるターボ機器のメンテナンスを困難にする炉心からの黒鉛粒子や核分裂生成物によるブレークアウトに対し、高温高圧で使用できるハステロイＸ合金製（Ｗ％で、Ｃｒ：１６〜４５，Ｍｏ：５〜２８、Ｗ：２．５〜４，Ｆｅ：５〜２０、残りＮｉ）のフィルタを使用し、その基本性能を試験したことが行われている（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
【非特許文献１】
日本原子力学和文論文誌、Ｖｏｌ．  １，Ｎｏ．  ２，  ｐｐ．  １６４−１７６，  ２００２年６月
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高温ガス炉炉心燃料から発生する１１０ｍＡｇ（放射性同位体），１３７Ｃｓ，１３１ＩのＦＰが、原子炉外配管、熱交換器又はガスタービン機器に沈着することにより、補修点検作業中の作業員への被曝が考えられ、これらの機器、構造物の補修点検作業の支障をきたしていた。そのため、高温ガス炉の運転中高温ガス炉冷却材ヘリウム中に浮遊するこれらＦＰをｉｎ−ｓｉｔｕ（その場で）で除去する技術が必要であるが、従来型のガスフィルターでは、次の問題点がある。
【０００６】
（１）原子炉出口温度が９００℃近いので、かかる高温に耐えるフィルター材料がない。
【０００７】
（２）超微粒子がガス化して希薄ガスとして浮遊するＦＰの捕獲効率が高くなく、特に、原子炉出口側にガスタービン発電機を設ける場合、その捕獲効率が高くない。
【０００８】
（３）そのフィルターによる圧力損失が高く発電効率を高くできない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図１に示すＮｉ基耐熱合金製の陽電極棒と耐高温フィルターを陰極として用い、９００℃のヘリウム中で電離ガス化しているＡｇ及びＣｓの希薄ガスを含む高温ヘリウム流れに対して直角に電場を負荷することにより、圧力損失をほとんど起こさずにＡｇ＋及びＣｓ＋全量の捕獲をｉｎ−ｓｉｔｕ（その場で）で実施できる。
【００１０】
本発明の電磁フィルターを、図２に示す原子炉と動力変換容器（ガスタービン、圧縮機、発電機等を収容した容器）の接続配管内に取付けることにより、高温ガス炉タービンシステム内のＦＰを除去することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示されるうように、本発明のＦＰ電磁フィルターは、耐熱合金製の棒状陽極、その陽極の周囲に設けられたハステロイ粉末焼結合金製の円筒状多孔質フィルターからなる陰極、及びその両極間の間隙を保持するために挿入された絶縁体で構成される。電離ガス化したＡｇ及びＣｓを含有する高温ヘリウムガスが、円筒状多孔質フィルターの外周から内部に流入し、そのフィルター陰極と棒状陽極との間を通過する際に両電極間に高電圧が印加され、そのガス流に対して直角方向に電場が負荷される。
【００１２】
その結果、電離されたＡｇ＋，Ｃｓ＋が円筒状多孔質フィルターの内外周に沈着除去される。即ち、８５０℃程度の高温ガス中では融点及びイオン化温度の低いＣｓはイオン化して存在し、同様にＡｇの一部もイオン化しているので、この混合ガスに電場を掛けることによりこれらのイオン種はすべて捕捉することが可能である。
【００１３】
図２に示されるように、原子炉圧力容器から取出されるＦＰ含有冷却材ヘリウム（Ｈｅ）ガスは、二重管システムを経て動力変換圧力容器に導入され、ガスタービン発電プラントの動力源として使用される。このヘリウムガスは、二重管システムを経て動力変換圧力容器に導入される際に、本発明の図１に示されるＦＰ電磁フィルターによりガス中からＦＰが除去され、動力源として使用された後、二重管システムの外周管を経て原子炉圧力容器に戻される。
【００１４】
図３に示されるように、Ｎ２ガスが、Ｎ２リンダーからヒーター１に供給されて加熱された後、ヒーター２により加熱されているＡｇ蒸発器（２）の外管中に導入される。Ａｇ蒸発器の内管に設けられたＡｇメッシュにＮ２ガスが供給され、Ａｇ蒸気を発生させる。これらの２方向からのＮ２ガスが混合されて得られたＡｇ含有Ｎ２ガスは、高電圧が付与されるＦＰフィルター要素電極及び棒状電極を備えた電気集塵装置（３）の入口で６０Ｃｏ源からガンマ線源が照射された後、集塵装置に導入されて集塵処理され、水冷却器（４）を経てＮ２ガス出口から取り出される。
【００１５】
【実施例】
図３に示す１０００℃に加熱した高温加熱窒素ガス中でＡｇを蒸発させて
Ｎ２＋Ａｇ混合ガス化させた流体に対して、図１に示す電磁フィルター（陽極：ハステロイ丸棒、陰極：ハステロイ粉末焼結フィルター）両極間に印加電圧を０．０７〜１．５ｋＶとしてラン（ＲＵＮ）１〜６の条件で試験を行った結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
2004344701.tif 000003
【００１７】
その結果、蒸発銀ガス（Ａｇガス）は、図４に示す各試験装置部内▲１▼〜▲４▼に沈着し、全蒸発Ａｇに対して▲４▼（蒸発部）及び▲３▼（出口配管部）への沈着を除き、これら下流方向からの蒸発Ａｇ濃度に対する電磁フィルター部▲２▼での沈着（集塵）効率は、表１の最下欄のろ過効率に示されるように、９９％に到達する試験条件があることが分かった。
この試験は、放射線の影響も同時に調べた。即ち、高温ガス中に浮遊するＦＰガスのイオン化を促進するためにγ線を照射しながら捕集試験を行った。
【００１８】
その結果、表１及び図４に示されるように、Ｎ２ガス温度（ヘリウム代替ガス）の温度変化及びＡｇ蒸発温度におけるガス中のＡｇ蒸発濃度変化によるフィルター捕集率の依存性、並びにフィルター捕集条件（電圧、電流）によるＡｇ捕集効率の依存性が解明された。
【００１９】
【発明の効果】
本発明により高温ガス炉ガスタービン発電プラントにおいてガスタービン又は熱交換器への沈着を防止でき、補修点検作業が容易、安全に行われる。
【００２０】
即ち、表１及び図４に示されるように、本発明の電磁フィルターを使用すれば、その操作条件により９９％のろ過効果が達成できるので、上記表及び図の冷却器に相当する上記タービン又は熱交換器への沈着が防止できるという、本発明に特有の顕著な効果を生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＦＰ電磁フィルターの概念図である。
【図２】ＦＰ電磁フィルターを高温ガス炉ガスタービンシステムに利用した場合の取り付け位置及び取り付け方を示す図である。
【図３】ＦＰ電磁フィルター要素の試験装置レイアウトを示す図である。
【図４】ＦＰ電磁フィルター要素試験装置内に沈着・捕集された銀蒸気沈着率分布を示す図である。
【図１】
2004344701.tif 000004
【図２】
2004344701.tif 000005
【図３】
2004344701.tif 000006
【図４】
2004344701.tif 000007