(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性ヨウ素の保持力が強化されたフィルタベント装置を提供する。【解決手段】スクラバ液３にヨウ素吸着材４を浸漬したフィルタベント装置１であって、ヨウ素吸着材４は、強塩基性陰イオン交換樹脂及び銀ゼオライトから選択される一種以上とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクラバ液にヨウ素吸着材が浸漬されていることを特徴とするフィルタベント装置。
【請求項２】
前記ヨウ素吸着材は、強塩基性陰イオン交換樹脂及び銀ゼオライトから選択される一種以上である、請求項１に記載のフィルタベント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所において設置されるフィルタベント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所においてシビアアクシデントが発生した場合、原子炉の格納容器内の圧力が高まって冷却水の注入ができなくなったり、格納容器が加圧破損したりするのを回避するために、格納容器内からガスを排出するベント操作を行うことがある。このベント操作において、格納容器内から排出されるガス（以下、「ベントガス」と称する）は、格納容器に接続されたフィルタベント装置及びフィルタベント装置の後段に設置された吸着塔を介して大気中に放出される（例えば、特許文献１及び２を参照）。
【０００３】
ベントガスに含まれる放射性ヨウ素は、フィルタベント装置における湿式処理と吸着塔における乾式処理との併用によりベントガスから取り除かれる。詳細には、ベントガスに含まれる放射性ヨウ素は、フィルタベント装置内のスクラバ液に吸収されると共に、フィルタベント装置の後段に設置された吸着塔内のヨウ素吸着材（例えば、ゼオライト等の無機担体に銀又は銀塩を添着したヨウ素吸着材）に吸着される。これらの処理により、ベントガスに含まれる放射性ヨウ素をフィルタベント装置内及び吸着塔内に保持して閉じ込めることができ、シビアアクシデント発生時における放射性ヨウ素の大気中への大規模な放出を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０４５５１８号公報
【特許文献２】特開２０１６−０５３４８８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は、より一層の安全性の向上が常に求められている。そこで、本発明者等は、フィルタベント装置の性能のさらなる向上を図るべく鋭意検討を行った。その結果、フィルタベント装置の放射性ヨウ素の保持力をさらに強化できることを知見するに至った。
【０００６】
本発明の課題は、放射性ヨウ素の保持力が強化されたフィルタベント装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため、本発明のフィルタベント装置は、スクラバ液にヨウ素吸着材が浸漬されていることを特徴としている。
【０００８】
ここで、本発明のフィルタベント装置において、ヨウ素吸着材は、強塩基性陰イオン交換樹脂及び銀ゼオライトから選択される一種以上であることが好ましい。なお、「銀ゼオライト」とは、銀又は銀塩が添着されたゼオライトである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、放射性ヨウ素の保持力が強化されたフィルタベント装置を提供することが可能となる。したがって、フィルタベント装置内に放射性ヨウ素を閉じ込める機能をより一層強化することができ、原子力発電所の安全性のさらなる向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のフィルタベント装置の構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１に、本発明のフィルタベント装置の実施形態の一例を示す。本実施形態のフィルタベント装置１は、タンク２と、タンク２内に貯留されたスクラバ液３と、スクラバ液３に浸漬されたヨウ素吸着材４と、タンク２内の上部に設置された金属フィルタ５により構成されている。
【００１３】
ベントガスは、まず、タンク２内に貯留されているスクラバ液３に導入される。スクラバ液３に導入されたベントガスは、気泡となってスクラバ液３を上昇する。この過程で、スクラバ液３とベントガスが気液接触し、ベントガス中の放射性ヨウ素がスクラバ液３に溶解する。
【００１４】
スクラバ液３は、放射性ヨウ素を溶解し得る液体、例えば水が挙げられるが、チオ硫酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを水に溶解したアルカリ性薬液を用いることが好ましい。このアルカリ性薬液を用いることで、ベントガス中の放射性ヨウ素をスクラバ液３に溶解させ易くすることができる。したがって、ベントガス中の放射性ヨウ素をスクラバ液３に効果的に捕捉することができる。
【００１５】
なお、アルカリ性薬液のチオ硫酸ナトリウム濃度は、アルカリ性薬液に放射性ヨウ素を溶解させ易くするチオ硫酸ナトリウムの機能が発揮される範囲で適宜選択される。また、アルカリ性薬液中の水酸化ナトリウム濃度は、チオ硫酸ナトリウムの分解を防ぐ水酸化ナトリウムの機能が発揮される範囲で適宜選択される。因みに、水酸化ナトリウムには、アルカリ性薬液に放射性ヨウ素を溶解させやすくする機能もある。
【００１６】
スクラバ液３には、スクラバ液３に溶解したヨウ素（放射性ヨウ素）を吸着するヨウ素吸着材４が浸漬される。本発明では、ベント操作の際のスクラバ液３の温度変動及びｐＨ変動を考慮して、耐熱性、耐アルカリ性及び耐酸性を有するヨウ素吸着材が用いられる。具体的には、耐熱性については、フィルタベント装置の温度が最大１７０℃程度まで上昇する可能性に鑑み、１７０℃においても耐熱性が発揮されるヨウ素吸着材が用いられる。耐アルカリ性については、スクラバ液３としてアルカリ性薬液を用いる場合には、高ｐＨ（例えばｐＨ１３）でも耐性を有するヨウ素吸着材が用いられる。また、耐酸性については、極めて過酷な事故が生じたときにスクラバ液が弱酸性になる可能性を踏まえて、ｐＨが３〜４まで低下した場合にも耐性を有するヨウ素吸着材が用いられる。つまり、スクラバ液３としてアルカリ性薬液を用いる場合には、ｐＨ１３〜４、好ましくはｐＨ１３〜３の範囲内にて耐性を有するヨウ素吸着材が用いられる。このようなヨウ素吸着材としては、例えば、各種合成樹脂、ゼオライト、活性炭、基材（例えばゼオライトや活性炭等の多孔性基材）に金属又は金属塩を添着したもの等が挙げられ、これらを単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。但し、本発明において用いることのできるヨウ素吸着材は、これらには限定されない。
【００１７】
ヨウ素吸着材４の放射性ヨウ素の吸着形態は、物理吸着及び化学吸着のいずれであってもよいが、化学吸着であることが好ましい。この場合、放射性ヨウ素をヨウ素吸着材により強固に吸着させて保持することができ、吸着した放射性ヨウ素を長期に亘って安定にヨウ素吸着材に保持することができる。このようなヨウ素吸着材としては、例えば、ヨウ素（ヨウ素イオン）とイオン交換作用を示す合成樹脂（例えば、高分子母体に官能基としてアミノ基、好ましくは第４級アンモニウム基が導入された陰イオン交換樹脂）が挙げられる。また、基材（好ましくは多孔質基材）にヨウ素（ヨウ素イオン）と反応してヨウ化金属を生成する金属（例えば銀）が添着されたものが挙げられる。但し、放射性ヨウ素を化学吸着するヨウ素吸着材は、これらには限定されない。
【００１８】
ここで、本発明においては、ヨウ素吸着材４として銀ゼオライトを用いることが好ましい。ヨウ素吸着材４として銀ゼオライトを用いることで、スクラバ液３に溶解している放射性ヨウ素を効果的に吸着することができる。銀ゼオライトのヨウ素吸着能を発揮させるためには、処理対象となるガスを脱水することや銀ゼオライト自体を１５０℃に加熱する必要があることが知られおり（例えば、特開２０００−２５４４４６の段落０００５等を参照）、湿式処理においてヨウ素吸着能を発揮するとは考えられていなかった。ところが、本発明者等の検討によれば、意外なことに、銀ゼオライトはスクラバ液３に浸漬して用いてもヨウ素吸着性能を発揮することが明らかとなった。つまり、本発明によれば、従来は考えられなかった形態で銀ゼオライトを利用して、放射性ヨウ素を吸着させることが可能である。しかも、銀ゼオライトに添着されている銀は、ヨウ素との反応によりヨウ化銀を生成してヨウ素を化学吸着することから、吸着した放射性ヨウ素を長期に亘って安定に保持することもできる。
【００１９】
また、本発明においては、ヨウ素吸着材４として強塩基性陰イオン交換樹脂を用いることが特に好ましい。ヨウ素吸着材４として強塩基性陰イオン交換樹脂を用いることで、スクラバ液３に溶解している放射性ヨウ素を極めて効果的に吸着することができる。しかも、強塩基性陰イオン交換樹脂は、高分子母材（例えばスチレン樹脂）に第４級アンモニウム基を導入した構造を有しており、放射性ヨウ素は第４級アンモニウム基のイオン交換作用により吸着されることから、吸着した放射性ヨウ素を長期に亘って安定に保持することもできる。なお、強塩基性陰イオン交換樹脂は、第４級アンモニウム基がトリメチルアンモニウム基であるＩ型であってもよいし、第４級アンモニウム基がジメチルエタノールアンモニウム基であるＩＩ型であってもよいが、ＩＩ型を用いることが好ましい。また、強塩基性陰イオン交換樹脂は比表面積の大きなポーラス型のものを用いることが好ましい。これにより、極めて優れた放射性ヨウ素の吸着能が発揮される。このような強塩基性陰イオン交換樹脂としては、例えばＦＡＰＳ０１０（住化ケムテックス）、ダイヤイオンＰＡシリーズ（三菱化学）、アンバーライトＩＲＡシリーズ（オルガノ）等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
【００２０】
ヨウ素吸着材４のサイズ（粒径）については、ヨウ素吸着材４がエアロゾル化することのない範囲で小さいものとすることが好ましい。ヨウ素吸着材４のサイズ（粒径）がエアロゾル化する程に小さくなると、スクラバ液３にベントガスを導入することによってフィルタベント装置１内に生じる上昇流（以下、「フィルタベント装置１内の上昇流」と呼ぶこともある）により、ヨウ素吸着材４がフィルタベント装置１の外部に漏洩する可能性があるからである。そして、ヨウ素吸着材４がエアロゾル化することのない範囲で小さいものとすることで、十分な比表面積を確保して、放射性ヨウ素吸着性能を確保しやすいものとできる。なお、ヨウ素吸着材４がエアロゾル化することのないサイズ（粒径）は０．１ｍｍ以上である。また、ヨウ素吸着材４の形状は、球形には限定されず、円柱形、円盤形、円筒形及び多角形等であってもよい。
【００２１】
ヨウ素吸着材４のスクラバ液３への投入量は、ヨウ素吸着材４の比表面積（例えばサイズ（粒径））及び放射性ヨウ素吸着性能を考慮して適宜設定される。
【００２２】
スクラバ液３を通過したベントガスは、スクラバ液３とタンク２の上部の排気口との間に設置されている金属フィルタ５を通過した後、フィルタベント装置１から排出される。スクラバ液３にベントガスを導入することで発生する飛沫（液滴）３’は、フィルタベント装置１内の上昇流に同伴して上昇する過程で、金属フィルタ５に捕捉される。金属フィルタ５は、例えばステンレス製のメッシュ構造のものが用いられる。
【００２３】
本発明では、スクラバ液３にヨウ素吸着材４が浸漬されているので、スクラバ液３自体の放射性ヨウ素濃度は、スクラバ液３に溶解したベントガス由来の放射性ヨウ素がヨウ素吸着材４に吸着されることで低減される。これにより、フィルタベント装置１内の上昇流に同伴する飛沫（液滴）３’の放射性ヨウ素濃度も低減する。したがって、フィルタベント装置１内の上昇流に同伴する飛沫３’が金属フィルタ５で捕捉されることなくフィルタベント装置１の外部に排出されたとしても、放射性ヨウ素の排出量は抑えられる。
【００２４】
また、ヨウ素吸着材４は、その重みによってフィルタベント装置１内の上昇流に同伴されにくく、仮に同伴したとしても重力沈降してスクラバ液３に戻ることから、フィルタベント装置１の外部には排出されない。したがって、ヨウ素吸着材４に吸着したベントガス由来の放射性ヨウ素がフィルタベント装置１の外部に排出されることはない。
【００２５】
また、放射性ヨウ素は自己発熱（放射性崩壊）することから、飛沫３’の放射性ヨウ素濃度が高いほど、飛沫３’の水分が蒸発しやすくなる。この場合、飛沫３’がフィルタベント装置１内の上昇流に同伴する過程で小さくなりやすく、飛沫３’が金属フィルタ５’に捕捉されにくくなって、放射性ヨウ素がフィルタベント装置１の外部に排出されてしまうことがある。また、金属フィルタ５に捕捉された飛沫３’から水分が蒸発し、放射性ヨウ素がフィルタベント装置１の外部に排出されてしまうこともある。これに対し、本発明では、スクラバ液３にヨウ素吸着材４が浸漬されているので、飛沫３’の放射性ヨウ素濃度は低減されており、放射性ヨウ素の自己発熱に起因する飛沫３‘当たりの発熱量が小さくなるので、飛沫３’の水分が蒸発しにくい。したがって、フィルタベント装置１内の上昇流に同伴する過程で飛沫３’が金属フィルタ５に捕捉されやすい。また、金属フィルタ５に捕捉された飛沫３’からの水分の蒸発を抑制して、飛沫３’に含まれる放射性ヨウ素がフィルタベント装置１の外部に排出されるのを抑えやすい。
【００２６】
また、スクラバ液３にベントガスを導入することにより、スクラバ液３の高温化や酸性化が生じ、スクラバ液３に溶解している放射性ヨウ素が揮発してしまうことがある。本発明では、スクラバ液３に溶解したベントガス由来の放射性ヨウ素をヨウ素吸着材４に吸着してスクラバ液３自体の放射性ヨウ素濃度を低減するようにしているので、スクラバ液３の高温化や酸性化が生じたとしても、スクラバ液３自体からの放射性ヨウ素の揮発を抑えることができる。また、ヨウ素吸着材４に吸着した放射性ヨウ素は、スクラバ液３の高温化や酸性化が生じたとしても、ヨウ素吸着材４からは離脱しにくい。したがって、スクラバ液３の高温化や酸性化に伴う放射性ヨウ素の揮発を極めて効果的に抑制することができる。
【００２７】
故に、本発明のフィルタベント装置では、放射性ヨウ素の保持力を従来よりもより一層向上させることができる。よって、フィルタベント装置内に放射性ヨウ素を閉じ込める機能をより一層強化して、安全性のさらなる向上を図ることができる。
【００２８】
上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、図１に示すフィルタベント装置１を例に挙げて説明したが、ヨウ素吸着材４以外のフィルタベント装置の構成については、上述の実施形態には限定されるものではなく、公知又は新規の様々なフィルタベント装置において、スクラバ液３にヨウ素吸着材４を浸漬することで、放射性ヨウ素の保持力を強化したフィルタベント装置を提供することが可能となる。つまり、本発明は、公知又は新規の様々なフィルタベント装置に対して適用し易く、極めて汎用性が高い。
【００２９】
また、放射性ヨウ素の保持力が強化されたサプレッション・チェンバを提供することを目的として、サプレッション・チェンバのスクラバ液にヨウ素吸着材を浸漬するようにしてもよい。これにより、サプレッション・チェンバのスクラバ液に溶解した放射性ヨウ素をヨウ素吸着材に吸着させることができ、サプレッション・チェンバの放射性ヨウ素の保持力を強化することもできる。
【実施例】
【００３０】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら実施例に限られるものではない。
【００３１】
［実施例１］
スクラバ液中のヨウ素の吸着について、各種吸着材を用いて検討した。
【００３２】
スクラバ液は、水酸化ナトリウム及びチオ硫酸ナトリウムを蒸留水に溶解した水溶液とした。水酸化ナトリウム濃度は０．５ｗｔ％とした。また、チオ硫酸ナトリウム濃度は０．２ｗｔ％とした。このスクラバ液にヨウ素を含むガスを一定時間導入し、ヨウ素濃度の希薄なスクラバ液を調製した。以降の説明では、このスクラバ液のことを「ヨウ素含有吸収液」と呼ぶ。
【００３３】
ヨウ素含有吸収液を４ｍＬ収容した容器内に、以下に示す吸着材を１ｇ投入して密封し、常温にて１分間振とう処理して静置した後、上澄み液のヨウ素濃度を分析した。
【００３４】
＜検討した吸着材＞
（Ａ）合成吸着樹脂Ａ（住化ケムテックス株式会社、ＦＡＰＳ０１０）
（Ｂ）合成吸着樹脂Ｂ（住化ケムテックス株式会社、デュオライトＸＡＤ７６１）
（Ｃ）合成吸着樹脂Ｃ（住化ケムテックス株式会社、デュオライトＳ８７４）
（Ｄ）合成吸着樹脂Ｄ（住化ケムテックス株式会社、デュオライトＳ８７６）
（Ｅ）合成吸着樹脂Ｅ（住化ケムテックス株式会社、デュオライトＳ８７９）
（Ｆ）ゼオライトＡｇ−Ｘ（東ソー株式会社、型式：ＥＴ−３０５Ｇ、バインダレス型Ｘ型ゼオライト）
【００３５】
合成吸着樹脂Ａ〜Ｅの粒度分布は０．３〜１．２ｍｍであった。
【００３６】
ゼオライトＡｇ−Ｘの形状は円柱ペレット型（φ１．５ｍｍ×２．０ｍｍ）であり、銀担持率は１８ｗｔ％であった。
【００３７】
なお、吸着材投入前のヨウ素含有吸収液及び上澄み液のヨウ素濃度の分析は、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）質量分析法（装置：アジレントテクノロジー社製、Ａｇｉｌｅｎｔ７７００）により行った。
【００３８】
分析結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
いずれの吸着材を用いてもヨウ素の吸着効果が見られ、（Ａ）合成吸着樹脂Ａ及び（Ｆ）ゼオライトＡｇ−Ｘを用いることで優れたヨウ素吸着効果が発揮され、特に（Ａ）合成吸着樹脂Ａを用いることで、極めて優れたヨウ素吸着効果が奏されることが明らかとなった。
【００４１】
（Ａ）合成吸着樹脂Ａは、高分子母材であるスチレン樹脂にジメチルエタノールアンモニウム基を導入した構造を有するＩＩ型のマクロポーラス型強塩基性陰イオン交換樹脂である。したがって、本実施例において使用した合成吸着樹脂Ａに限らず、合成吸着樹脂Ａと同様にスチレン樹脂等の高分子母材にジメチルエタノールアンモニウム基を導入した構造を有するＩＩ型の強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた場合にも、優れたヨウ素吸着効果が奏されるものと考えられる。また、ジメチルエタノールアンモニウム基と同様、４級アンモニウム基に分類されるトリメチルアンモニウム基をスチレン樹脂等の高分子母材に導入した構造を有するＩ型の強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた場合にも、優れたヨウ素吸着効果が奏されるものと考えられる。また、スチレン樹脂等の高分子母材にアミノ基等の塩基性の基を導入した場合にも、一定のヨウ素吸着効果が奏されるものと考えられる。
【００４２】
（Ｆ）ゼオライトＡｇ−Ｘは、ゼオライトに銀が添着されたヨウ素吸着材である。ゼオライトＡｇ−Ｘによって優れたヨウ素吸着効果が発揮されたことを踏まえると、ゼオライトに限らず、例えば活性炭等の各種多孔質無機担体に銀（又は銀塩）が添着されたヨウ素吸着材を用いた場合にも優れたヨウ素吸着効果が奏され得るものと考えられる。
【００４３】
［実施例２］
実施例１において極めて優れたヨウ素吸着効果を発揮した合成吸着樹脂Ａを用いて、吸着材の必要量とスクラバ液中へのヨウ素保持性能とについて検討した。
【００４４】
ヨウ素吸収溶液を４ｍＬ収容した容器内に、合成吸着樹脂Ａを、０．０１ｇ、０．１ｇ又は１ｇ投入して密封し、常温にて１分間振とう処理してからホットプレートで１時間加熱（液温１００℃）して静置した後、上澄み液のヨウ素濃度を分析した。
【００４５】
吸着材投入前のヨウ素含有吸収液及び上澄み液のヨウ素濃度の分析は、実施例１と同様の方法で実施した。
【００４６】
分析結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
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【００４８】
ヨウ素吸着材を１ｇ投入した場合、液中ヨウ素の約９６％を吸着できることが明らかとなった。ヨウ素吸着材を１ｇ投入した場合、ヨウ素吸収液中のヨウ素吸着材の重量割合は２０％であった。この結果から、本実施例で使用したヨウ素吸着材については、ヨウ素吸収液中のヨウ素吸着材の重量割合は２０％とすることで、液中ヨウ素を十分に吸着できることが明らかとなった。
【符号の説明】
【００４９】
１    フィルタベント装置
２    タンク
３    スクラバ液
３’  飛沫
４    ヨウ素吸着材
５    金属フィルタ
【図１】
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