JPS5953518B2 - ガス冷却型原子炉及び核融合炉の配管系に於ける水素同位体の透過量減少装置 - Google Patents
ガス冷却型原子炉及び核融合炉の配管系に於ける水素同位体の透過量減少装置Info
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- JPS5953518B2 JPS5953518B2 JP53009098A JP909878A JPS5953518B2 JP S5953518 B2 JPS5953518 B2 JP S5953518B2 JP 53009098 A JP53009098 A JP 53009098A JP 909878 A JP909878 A JP 909878A JP S5953518 B2 JPS5953518 B2 JP S5953518B2
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- reactors
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガス冷却型原子炉及び核融合炉の配管系に於
ける水素同位体の透過量減少装置に関する。
ける水素同位体の透過量減少装置に関する。
例えば核融合炉ブランケットの材料としてＬｉ。
Ｏなどが使用され、冷却材としてＨｅガスが用いられる
配管系特に冷却材一次循環ループ内に於いては、生成さ
れた水素同位体（Ｈ。、Ｄ。、Ｔ２）が不純物としてＨ
ｅガス中に存在する。この水素同位体の内、Ｔ。は約１
２．５年の半減期を有する放射性不純物であり、しかも
これら水素同位体は高温の場合金属壁を透過して格納容
器内や冷却材二次循環ループに流出する性質があるので
、もし格納容器内や冷却材二次循環ループに流出した場
合には大気の放射能汚染による公害の発生する恐れがあ
る。また前記Ｔ。はそれ自身が核燃料となる為、できる
限り回収する必要がある。従来、水素同位体をガス冷却
型原子炉及び核融合炉の冷却材一次循環ループ沖から除
去回収する方法としては、チタン金属に吸収させる方法
や、酸化触媒塔を用い水素同位体を水に変換させた後吸
湿材に吸着させる方法があるが、これらの方法では冷却
材一次循環ループの配管からの水素同位体の透過を低減
できないし、また塔自体が大きなものとなる。
配管系特に冷却材一次循環ループ内に於いては、生成さ
れた水素同位体（Ｈ。、Ｄ。、Ｔ２）が不純物としてＨ
ｅガス中に存在する。この水素同位体の内、Ｔ。は約１
２．５年の半減期を有する放射性不純物であり、しかも
これら水素同位体は高温の場合金属壁を透過して格納容
器内や冷却材二次循環ループに流出する性質があるので
、もし格納容器内や冷却材二次循環ループに流出した場
合には大気の放射能汚染による公害の発生する恐れがあ
る。また前記Ｔ。はそれ自身が核燃料となる為、できる
限り回収する必要がある。従来、水素同位体をガス冷却
型原子炉及び核融合炉の冷却材一次循環ループ沖から除
去回収する方法としては、チタン金属に吸収させる方法
や、酸化触媒塔を用い水素同位体を水に変換させた後吸
湿材に吸着させる方法があるが、これらの方法では冷却
材一次循環ループの配管からの水素同位体の透過を低減
できないし、また塔自体が大きなものとなる。
この為格納容器を拡大しなければならないの′で、ガス
冷却型原子炉及び核融合炉プラントが大規模なものとな
り、設置費用が厖大となるものである。
冷却型原子炉及び核融合炉プラントが大規模なものとな
り、設置費用が厖大となるものである。
本発明はかかる実状に鑑みてなされたものであり、従来
の酸化触媒塔や水素同位体除去塔を設けワることなく、
既設の配管内で水素同位体をできるだけ水に変換させ、
水素同位体ガス分圧を低減し、配管からの水素同位体の
透過量を減少するようにした装置を提供せんとするもの
である。
の酸化触媒塔や水素同位体除去塔を設けワることなく、
既設の配管内で水素同位体をできるだけ水に変換させ、
水素同位体ガス分圧を低減し、配管からの水素同位体の
透過量を減少するようにした装置を提供せんとするもの
である。
本発明による水素同位体の透過量減少装置は、フガス冷
却型原子炉及び核融合炉の配管系に於いて、少くとも冷
却材一次循環ループの炉心出口から蓄熱器を含む中間熱
交換器の入口に至る配管の内面に、白金、パラジウム等
の酸化触媒をコーティングするか又は前記酸化触媒の網
を張設すると５共に、その配管の炉心出口附近及び炉心
を迂回するバイパス管の途中に夫々酸素供給系を接続し
て成るものである。以下その実施例を核融合炉の場合を
図面に基いて説明すると、第１図は核融合炉の配管系に
於ける冷却材一次循環ループの概略を示すもので、冷却
材であるＨｅガスは炉心１を通つて高温となり、蓄熱器
２を経て中間熱交換器３に入つて図示せぬ冷却材二次循
環ループの冷却材であるＨｅガスと熱交換し、温度降下
した冷却材一次循環ループのＨｅガスはプロア一４に、
より再び炉心１に送られる。
却型原子炉及び核融合炉の配管系に於いて、少くとも冷
却材一次循環ループの炉心出口から蓄熱器を含む中間熱
交換器の入口に至る配管の内面に、白金、パラジウム等
の酸化触媒をコーティングするか又は前記酸化触媒の網
を張設すると５共に、その配管の炉心出口附近及び炉心
を迂回するバイパス管の途中に夫々酸素供給系を接続し
て成るものである。以下その実施例を核融合炉の場合を
図面に基いて説明すると、第１図は核融合炉の配管系に
於ける冷却材一次循環ループの概略を示すもので、冷却
材であるＨｅガスは炉心１を通つて高温となり、蓄熱器
２を経て中間熱交換器３に入つて図示せぬ冷却材二次循
環ループの冷却材であるＨｅガスと熱交換し、温度降下
した冷却材一次循環ループのＨｅガスはプロア一４に、
より再び炉心１に送られる。
即ち一次冷却材であるＨｅガスは熱除去の為閉回路で循
環するようになつている。そして核融合炉のパルス運転
に伴う炉心ブランケツトへの熱衝撃を避ける為に一次冷
却材であるＨｅガスは周期的に炉心１を迂回するバイパ
ス管５を通して蓄熱器２に送るようにしてある。尚６は
水素同位体の分離回収部で、プロア一４によりＨｅガス
と共に吸引される水（後で詳述する）をＨｅガスと分離
し、さらに水素同位体を分離回収するものである。然し
て本発明による水素同位体の透過量減少装置は、前記冷
却材一次循環ループに於いて炉心１の出口から蓄熱器２
を含む中間熱交換器３の入口に至る配管７の内面に、白
金、パラジウム等の酸化触媒をコーテイングするか、又
は前記酸化触媒の網を張設し、配管７の炉心１の出口附
近及び炉心１を迂回するバイパス管５の途中に夫々酸素
供給系８，８″を接続して成るものである。
環するようになつている。そして核融合炉のパルス運転
に伴う炉心ブランケツトへの熱衝撃を避ける為に一次冷
却材であるＨｅガスは周期的に炉心１を迂回するバイパ
ス管５を通して蓄熱器２に送るようにしてある。尚６は
水素同位体の分離回収部で、プロア一４によりＨｅガス
と共に吸引される水（後で詳述する）をＨｅガスと分離
し、さらに水素同位体を分離回収するものである。然し
て本発明による水素同位体の透過量減少装置は、前記冷
却材一次循環ループに於いて炉心１の出口から蓄熱器２
を含む中間熱交換器３の入口に至る配管７の内面に、白
金、パラジウム等の酸化触媒をコーテイングするか、又
は前記酸化触媒の網を張設し、配管７の炉心１の出口附
近及び炉心１を迂回するバイパス管５の途中に夫々酸素
供給系８，８″を接続して成るものである。
かかる本発明の水素同位体の透過量減少装置に於いて、
配管７の内面に、白金、パラジウム等の酸化触媒をコー
テイングしてある場合、炉心１を出て配管７を通る冷却
材であるＨｅガス中に存在する水素同位体と、酸素供給
系８から配管７内に注入された酸素は、配管７の内面に
向つて拡散していく。
配管７の内面に、白金、パラジウム等の酸化触媒をコー
テイングしてある場合、炉心１を出て配管７を通る冷却
材であるＨｅガス中に存在する水素同位体と、酸素供給
系８から配管７内に注入された酸素は、配管７の内面に
向つて拡散していく。
やがて配管７の内面、即ち酸化触媒に到達すると、その
触媒作用により水素同位体と酸素は水に変換される。こ
の水素同位体と酸素との反応を、トリチウムを例にとつ
て示すと次の通りである。このようにしてＨ２ガス中に
存在する水素同位体は配管７を通過する間に次第に水に
変換されるので、配管７内の水素同位体ガス分圧が低減
され、配管７からの水素同位体の透過量を減少できて、
格納容器内への水素同位体の流出は許容値以下に充分押
えることができる。
触媒作用により水素同位体と酸素は水に変換される。こ
の水素同位体と酸素との反応を、トリチウムを例にとつ
て示すと次の通りである。このようにしてＨ２ガス中に
存在する水素同位体は配管７を通過する間に次第に水に
変換されるので、配管７内の水素同位体ガス分圧が低減
され、配管７からの水素同位体の透過量を減少できて、
格納容器内への水素同位体の流出は許容値以下に充分押
えることができる。
また配管７を通つて中間熱交換器３に入つたＨ２ガス中
にはごく僅かしか水素同位体が存在しないので、水素同
位体ガス分圧は極めて低く、中間熱交換器３の伝熱管を
透過して水素同位体が冷却材二次循環ループ側に流出す
る量はごく僅かで安全上支障のない程度のものである。
一方、配管７の内面に、白金、パラジウム等のｌ酸化触
媒で作つた網を張設してある場合、炉心］を出たＨ２ガ
ス中の水素同位体と酸素供給系８から注入された酸素は
、配管７内を共に流れ、酸化触媒の網に接した時点で、
その触媒作用により水素同位体と酸素は水に変換される
。
にはごく僅かしか水素同位体が存在しないので、水素同
位体ガス分圧は極めて低く、中間熱交換器３の伝熱管を
透過して水素同位体が冷却材二次循環ループ側に流出す
る量はごく僅かで安全上支障のない程度のものである。
一方、配管７の内面に、白金、パラジウム等のｌ酸化触
媒で作つた網を張設してある場合、炉心］を出たＨ２ガ
ス中の水素同位体と酸素供給系８から注入された酸素は
、配管７内を共に流れ、酸化触媒の網に接した時点で、
その触媒作用により水素同位体と酸素は水に変換される
。
こうしてＨ２ガス中の水素同位体は配管７を通過する間
に次第に水に変換されるので、配管７内の水素同位体ガ
ス分圧が低減され、配管７からの水素同位体の透過量を
減少できて、前記と同様の効果を奏する。
に次第に水に変換されるので、配管７内の水素同位体ガ
ス分圧が低減され、配管７からの水素同位体の透過量を
減少できて、前記と同様の効果を奏する。
この場合配管７の内面に酸化触媒の網を張設しているの
で、配管７内の圧力損失が問題となるが、網のメツシユ
数を小さくするか、網の枚数を少なくすることで許容さ
れる圧力損失の値にすることが可能である。
で、配管７内の圧力損失が問題となるが、網のメツシユ
数を小さくするか、網の枚数を少なくすることで許容さ
れる圧力損失の値にすることが可能である。
また逆に水素同位体の酸化率を上げたい場合、換言すれ
ばより一層水に変換したい場合は、網のメツシユ数を多
くするか網の枚数を増やすことで可能である。即ち、網
のメツシユ数と枚数は、要求される水素同位体の酸化率
と許容される圧力損失とから決定すれば良い。然して前
述の如く中間熱交換器３に入つたＨｅガスは冷却材二次
循環グループの冷却材であるＨｅガスと熱交換して温度
降下し、この温度降下したＨｅガスはプロア一４により
再び炉心１に送られ、Ｈｅガスと共に吸引された水は水
素同位体の分離回収部６に送られ、ここを通過する間に
水素同位体が回収される。尚、核融合炉はパルス運転に
伴う炉心ブランケツトへの熱衝撃を避ける為に、冷却材
であるＨｅガスを周期的にバイパス管５を通して炉心１
を迂回する。
ばより一層水に変換したい場合は、網のメツシユ数を多
くするか網の枚数を増やすことで可能である。即ち、網
のメツシユ数と枚数は、要求される水素同位体の酸化率
と許容される圧力損失とから決定すれば良い。然して前
述の如く中間熱交換器３に入つたＨｅガスは冷却材二次
循環グループの冷却材であるＨｅガスと熱交換して温度
降下し、この温度降下したＨｅガスはプロア一４により
再び炉心１に送られ、Ｈｅガスと共に吸引された水は水
素同位体の分離回収部６に送られ、ここを通過する間に
水素同位体が回収される。尚、核融合炉はパルス運転に
伴う炉心ブランケツトへの熱衝撃を避ける為に、冷却材
であるＨｅガスを周期的にバイパス管５を通して炉心１
を迂回する。
この場合バイパス管５を通るＨｅガス中には、バイパス
管５の途中に接続した酸素供給系８″より酸素が注入さ
れ、Ｈｅガス中の水素同位体と共にバイパス管５内を流
れ、蓄熱器２に入る。蓄熱器２を含む配管７の内面には
酸化触媒がコ一テイング又は酸化触媒網が張設されてい
るので、前述の如く蓄熱器２及び配管７を通過する間に
Ｈｅガス中の水素同位体と酸素とが酸化触媒のコーテイ
ング又は網の触媒作用により反応して水に変換され、次
第に配管７内の水素同位体ガス分圧が低減し、配管７か
らの水素同位体の透過量が減少する。本発明による水素
同位体の透過量減少装置の上記実施例は、冷却材一次循
環ループの炉心１の出口から蓄熱器２を含む中間熱交換
器３の入口までの間に設けた場合であるが、Ｈｅガス中
の水素同位体を酸化する為の白金、パラジウム等の酸化
触媒は、第２図に示す如く冷却材一次循環ループ全体に
設けても良いものであり、また第３図に示す如く冷却材
一次循環ループのみならず冷却材二次循環ループにおけ
る一次中間熱交換器３の出口から蒸気発生器９の入口に
至る配管７″にも設け、その配管７″の一次中間熱交換
器３の出口附近に酸素供給系８″″を接続しても良いも
のである。
管５の途中に接続した酸素供給系８″より酸素が注入さ
れ、Ｈｅガス中の水素同位体と共にバイパス管５内を流
れ、蓄熱器２に入る。蓄熱器２を含む配管７の内面には
酸化触媒がコ一テイング又は酸化触媒網が張設されてい
るので、前述の如く蓄熱器２及び配管７を通過する間に
Ｈｅガス中の水素同位体と酸素とが酸化触媒のコーテイ
ング又は網の触媒作用により反応して水に変換され、次
第に配管７内の水素同位体ガス分圧が低減し、配管７か
らの水素同位体の透過量が減少する。本発明による水素
同位体の透過量減少装置の上記実施例は、冷却材一次循
環ループの炉心１の出口から蓄熱器２を含む中間熱交換
器３の入口までの間に設けた場合であるが、Ｈｅガス中
の水素同位体を酸化する為の白金、パラジウム等の酸化
触媒は、第２図に示す如く冷却材一次循環ループ全体に
設けても良いものであり、また第３図に示す如く冷却材
一次循環ループのみならず冷却材二次循環ループにおけ
る一次中間熱交換器３の出口から蒸気発生器９の入口に
至る配管７″にも設け、その配管７″の一次中間熱交換
器３の出口附近に酸素供給系８″″を接続しても良いも
のである。
このようにすると第２図の例にあつては、中間熱交換器
３以降もＨｅガス中の水素同位体を水に変換することが
できるので、水素同位体の透過は極めて僅かとなり、し
かも水素同位体の分離回収量を増加することができ、ま
た第３図の例にあつては、中間熱交換器３から透過して
冷却材二次循環ループの配管７″を流れるＨｅガス中に
流出した僅かな水素同位体を水に変換して配管７″から
の透過を防止して安全を図ることができる。さらに本発
明による水素同位体の透過量減少装置の第１図に示す実
施例に於いては、蓄熱器２を含む配管７の内面に白金、
パラジウム等の酸化触媒をコーテイングするか又はその
酸化触媒よりなる網を張設するだけでも充分効果がある
が、要求される水素同位体の酸化率が非常に高く、許容
される圧力損失が小さい場合には、前記酸化触媒をコー
テイングすると共に酸化触媒網を張設すると良い。
３以降もＨｅガス中の水素同位体を水に変換することが
できるので、水素同位体の透過は極めて僅かとなり、し
かも水素同位体の分離回収量を増加することができ、ま
た第３図の例にあつては、中間熱交換器３から透過して
冷却材二次循環ループの配管７″を流れるＨｅガス中に
流出した僅かな水素同位体を水に変換して配管７″から
の透過を防止して安全を図ることができる。さらに本発
明による水素同位体の透過量減少装置の第１図に示す実
施例に於いては、蓄熱器２を含む配管７の内面に白金、
パラジウム等の酸化触媒をコーテイングするか又はその
酸化触媒よりなる網を張設するだけでも充分効果がある
が、要求される水素同位体の酸化率が非常に高く、許容
される圧力損失が小さい場合には、前記酸化触媒をコー
テイングすると共に酸化触媒網を張設すると良い。
以上詳述した通り本発明による水素同位体の透過量減少
装置によれば、少くとも冷却材一次循環ループの炉心出
口から蓄熱器を含む中間熱交換器入口に至る配管を流れ
るＨｅガス中に存在する水素同位体が酸化されて次第に
水に変換されるので、前記配管内の水素同位体ガス分圧
が低減され、配管から水素同位体の透過量を減少できて
、格納容器内への水素同位体の流出を許容値以下に押え
ることができて安全である。
装置によれば、少くとも冷却材一次循環ループの炉心出
口から蓄熱器を含む中間熱交換器入口に至る配管を流れ
るＨｅガス中に存在する水素同位体が酸化されて次第に
水に変換されるので、前記配管内の水素同位体ガス分圧
が低減され、配管から水素同位体の透過量を減少できて
、格納容器内への水素同位体の流出を許容値以下に押え
ることができて安全である。
また前記配管を通つて中間熱交換器に入つたＨｅガス中
に存在する水素同位体はその量が少ないので、水素同位
体ガス分圧は極めて低く、中間熱交換器の伝熱管を透過
して冷却材二次循環ループ側に流出する水素同位体の量
は許容値以下に押えることができて安全である。従つて
従来のように格納容器を拡大する必要がなく、ガス冷却
型原子炉及び核融合炉プラントの縮小を図ることができ
て設置費用を低減できる。また本発明の装置は前述の如
く配管を流れるＨｅガス中の水素同位体を水に変換する
のであるから透過によつて失われる水素同位体の量が少
なく、従つて水素同位体分離回収部に送られた水から分
離回収される水素同位体の量が多いので、特にトリチウ
ムの場合は再び核燃料として使用できるので、その分離
回収量の増大は資源再利用に貢献するばかりではなく、
核融合炉の運転費つまり燃料費を低減できるなどの効果
がある。
に存在する水素同位体はその量が少ないので、水素同位
体ガス分圧は極めて低く、中間熱交換器の伝熱管を透過
して冷却材二次循環ループ側に流出する水素同位体の量
は許容値以下に押えることができて安全である。従つて
従来のように格納容器を拡大する必要がなく、ガス冷却
型原子炉及び核融合炉プラントの縮小を図ることができ
て設置費用を低減できる。また本発明の装置は前述の如
く配管を流れるＨｅガス中の水素同位体を水に変換する
のであるから透過によつて失われる水素同位体の量が少
なく、従つて水素同位体分離回収部に送られた水から分
離回収される水素同位体の量が多いので、特にトリチウ
ムの場合は再び核燃料として使用できるので、その分離
回収量の増大は資源再利用に貢献するばかりではなく、
核融合炉の運転費つまり燃料費を低減できるなどの効果
がある。
第１図は本発明による水素同位体の透過量減少装置を備
えた核融合炉の冷却材一次循環ループの概略図、第２図
は第１図の変更例を示す冷却材一次循環ループの概略図
、第３図は本発明装置を備えた核融合炉の冷却材一次循
環ループ及び冷却材二次循環ループの概略図である。 １・・・・・・炉心、２・・・・・・蓄熱器、３・・・
・・・中間熱交換器、４，４″・・・・・・プロア一、
５・・・・・・バイパス管、６，６″・・・・・・水素
同位体の分離回収部、７，７″・・・・・・配管、８，
８″，８″″・・・・・・酸素供給系、９・・・・・・
蒸気発生器。
えた核融合炉の冷却材一次循環ループの概略図、第２図
は第１図の変更例を示す冷却材一次循環ループの概略図
、第３図は本発明装置を備えた核融合炉の冷却材一次循
環ループ及び冷却材二次循環ループの概略図である。 １・・・・・・炉心、２・・・・・・蓄熱器、３・・・
・・・中間熱交換器、４，４″・・・・・・プロア一、
５・・・・・・バイパス管、６，６″・・・・・・水素
同位体の分離回収部、７，７″・・・・・・配管、８，
８″，８″″・・・・・・酸素供給系、９・・・・・・
蒸気発生器。
Claims (1)
- １ ガス冷却型原子炉及び核融合炉の配管系に於いて、
少くとも冷却材一次循環ループの炉心出口から蓄熱器を
含む中間熱交換器入口に至る配管の内面に、白金、パラ
ジウム等の酸化触媒をコーティングするか又は前記酸化
触媒の網を張設すると共に、その配管の炉心出口附近及
び炉心を迂回するバイパス管の途中に夫々酸素供給系を
接続して成るガス冷却型原子炉及び核融合炉の配管系に
於ける水素同位体の透過量減少装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53009098A JPS5953518B2 (ja) | 1978-01-30 | 1978-01-30 | ガス冷却型原子炉及び核融合炉の配管系に於ける水素同位体の透過量減少装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53009098A JPS5953518B2 (ja) | 1978-01-30 | 1978-01-30 | ガス冷却型原子炉及び核融合炉の配管系に於ける水素同位体の透過量減少装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54102500A JPS54102500A (en) | 1979-08-11 |
| JPS5953518B2 true JPS5953518B2 (ja) | 1984-12-25 |
Family
ID=11711135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53009098A Expired JPS5953518B2 (ja) | 1978-01-30 | 1978-01-30 | ガス冷却型原子炉及び核融合炉の配管系に於ける水素同位体の透過量減少装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5953518B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106586961A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-04-26 | 中国工程物理研究院材料研究所 | 氚水制备装置及方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57128881A (en) * | 1981-02-04 | 1982-08-10 | Hitachi Ltd | Vacuum exhauster for nuclear fusion reactor |
| JP7591993B2 (ja) * | 2021-07-30 | 2024-11-29 | 三菱重工業株式会社 | 熱供給システムおよび熱供給方法 |
| CN116913558B (zh) * | 2023-07-06 | 2025-03-04 | 中国核电工程有限公司 | 一种气冷堆与聚变堆的联合系统 |
-
1978
- 1978-01-30 JP JP53009098A patent/JPS5953518B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106586961A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-04-26 | 中国工程物理研究院材料研究所 | 氚水制备装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54102500A (en) | 1979-08-11 |
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