JPH01217237A - 希ガス回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業−にの利用分野） 本発明は、混合ガス中の成分ガスをそれらの吸着温度差
を利用して分離し回収する希ガス回収装置に係り、特に
高速増殖炉（ＦＢＲ）の破損燃料検出系に使用されてい
る低濃度の放射性希ガスを活性炭により深冷吸着して濃
縮し、その成分を分析する分析装置に適した希ガス回収
装置に関する。

（従来の技術） たとえば高速増殖炉の破損燃料検出装置においては一般
にタグガス法が用いられ、そのため希ガス回収装置が用
いられている。この希ガス回収装置はキャリアガスとな
るＦＢＲのカバーガスである放射性物質を含むアルゴン
ガス中に含まれる低濃度の混合希ガス（例えばキセノン
、クリプトン）の同位体を活性炭による深冷吸着法、す
なわち例えば−１８０℃の極低温状態で活性炭に吸着濃
縮させた後、次の工程で所定の希ガス濃縮温度に加温し
てキャリアガスであるアルゴンガスのみを脱着させ、　
そのあと約１５０℃に加熱して希ガスを脱着し、分析装
置へ送り希ガスの成分分析を行うものである。上述した
希ガス濃縮温度は一般に約−８０℃である。

従来の希ガス回収装置は第３図に示すように、希ガス吸
着系Ａと液体窒素供給系Ｂと検出制御系Ｃとから構成さ
れている。

先ず、希ガス吸着系Ａの詳細を第４図を用いて説明する
と、この希ガス吸着系Ａは断熱容器１内に収納された活
性炭筒２と、この活性炭筒２内に被処理ガスを所定の温
度に加熱あるいは冷却して流入させるための伝熱管３と
、活性炭筒２の温度を検出する熱電対４と、さらに活性
炭筒２の上方に配置されたスプレーノズル５とから構成
されている。しかして、断熱容器１の上部開口は下面に
断熱材６を有する蓋７で気密に閉塞され、この蓋７には
窒素ガス出口管８、被処理ガス入口管９、出口管１０お
よび棒状の電気ヒータ１１が取着されている。また、ス
プレーノズル５は液体窒素入口管１２に接続されており
、その下面には多数のノズル孔が形成されている。

ところで活性炭筒２の冷却に際しては、第３図における
液体窒素供給系Ｂの電磁弁１３を開とし、液体窒素ボン
ベ１４より液体窒素を導入し、スプレーノズル５より噴
霧して容器内を定められた一定の低温度に冷却する。し
かして定められた温度に到達後はこの温度に５〜６時間
保持するため液体窒素を断続的に供給する。流入した液
体窒素は気化し窒素ガスとして出口管８より流出する。

一方、活性炭筒２の加熱は電気ヒータ１１を電源に接続
することによるヒータの発熱により行われる。熱電対４
は活性炭筒２の温度を検出して制御器１６に与え、制御
器１６は電気ヒータ１１の電源および電磁弁１３に接続
され、これらをオン・オフ制御して温度制御が行われる
。

（発明が解決しようとする問題点） 希ガス回収装置の一例は前述のように一１８０℃、＝８
０℃、１５０℃の３段階において活性炭の温度制御を行
う必要があり、第５図にこの運転パターンを示す。３段
階の温度制御のうちキャリアガスと希ガスを吸着させる
一１８０℃の保持は、　スプレーノズル５より液体窒素
を断続的に噴霧することにより液体窒素温度（−１９６
℃）近くで長時間保持することは比較的容易である。一
方、希ガスを含むすべてのガスを脱着させる１５０℃の
保持も電気ヒータのオン、オフで容易であるし、さらに
は１５０℃自体にもそれほどの厳密性はなく、数１０℃
の範囲内で活性炭温度が維持できれば保持ガスの脱着と
いう初期の目的は達せられる。

これに対して、キャリアガスであるアルゴンガスのみを
脱着して、希ガスのみを吸着させる一８０°Ｃの温度保
持はそれほど容易ではない。希ガス回収装置の運転パタ
ーンは第５図のように活性炭を５〜６時間−１８０℃に
冷却してキャリアガスと希ガスを吸着させたのち、−８
０℃まで加温してキャリアガスのみを脱着させる。この
際、キャリアガスのみを速やかに脱着させるためには活
性炭温度を一８０℃で安定させて１時間程保持する必要
がある。従来は、−１８０℃の状態から電気ヒータで加
熱することにより一８０℃の状態に昇温させていたが、
電気ヒータのオン、オフを主体にして一８０℃で安定さ
せることは容易でなく、オーバーシュートした後、ヒー
タをオフにし液体窒素を噴霧して一８０℃以下に再び下
げたり、−８０℃のかなり手前でヒータをオフにし、長
時間をかけて一８０°Ｃ安定化を試みたりしていた。し
かし、−８０℃への昇温時にオーバーシュートを起こす
と、保持すべき希ガスも脱着してしまう危険性があるし
、また、長＝４− 時間をかけて一８０℃に昇温すると、希ガス回収装置の
運転パターンが崩れてしまい、さらに、キャリアガスの
脱着速度が遅いため希ガスの濃縮効率も低められてしま
う。希ガスの濃縮効率が低いと、希ガスの成分の分析が
不正確になり、微妙な成分の違い（複数の希ガスの混合
比の違い）によって破損燃料の位置を検出している破損
燃料検出装置にとっては、致命的な誤差になってしまう
。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
昇温および降温時、温度のオーバーシュートを極力抑え
て活性炭温度を迅速に任意の温度で安定化させることの
できる希ガス回収装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明においては、希ガスを含む被処理ガスが流通され
る活性炭筒と、加熱による活性炭筒の温度設定手段と、
冷却による活性炭筒の温度設定手段と、活性炭筒の温度
検出手段と、この温度検出手段の検出値を用いて各温度
設定手段を制御する制御器とを有する希ガス回収装置に
おいて、各温度設定手段を同時にＰＩＤ制御する制御器
を設けた。

（作用） 活性炭の温度を設定値に移行させる場合、活性炭の温度
は迅速に設定値に移行されるにもかかわらず、その過程
において活性炭の温度が設定値の“上下に変動すること
はなく、また活性炭の温度が設定値に移行した後も、活
性炭の温度を一定に長時間保持することができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

第」図において、希ガス回収装置は希ガス吸着系Ａと液
体窒素供給系Ｂと検出制御系Ｃとから構成されている。

希ガス吸着系Ａは断熱容器１内に収容された活性炭筒２
と、この活性炭筒２内に被処理ガスを流入させて加熱あ
るいは冷却し、所定の温度にするための伝熱管３と、活
性炭筒２の温度を検出する熱電対４と、さらに活性炭筒
２の上方に配設されたスプレーノズル５とから構成され
ている。しかして断熱容器１の上部開口を閉じる蓋７に
は窒素ガスの出口管８、被処理ガスの入口管９、出口管
１０が取着されている。活性炭筒２の近くには電気ヒー
タ１１が設けられ、またスプレーノズル５は液体窒素入
口管１２に接続されており、その下面には多数のノズル
孔が形成されている。

液体窒素供給系Ｂは、液体窒素ボンベ１４から電磁弁１
３が介挿された配管によって液体窒素入口管１２に接続
されている。

検出制御系Ｃには、熱電対４および電気ヒータ１１の電
源部１７、電磁弁１３にそれぞれ接続されたＰＩＤ型制
御器１５が設けられている。熱電対４は活性炭筒２の温
度を検出してＰＩＤ型制御器１５に与え、ＰＩＤ型制御
器１５は電気ヒータ１１の電源部１７および電磁弁１３
を調節して温度制御が行われるようになっている。

次にこれの作用を述べる。

先ずＰＩＤ型制御器１５により電磁弁１３を開閉側御し
、窒素ガスを断熱容器１内に送り、噴霧して活性炭筒２
内を一１８０℃に冷却する。　このとき入口管９から導
入された被処理ガスは、活性炭筒２を通過するとき、キ
ャリアガスであるアルゴンガスと共に低濃度で混合して
いるたとえばキセノン。

クリプトン等の希ガスが活性炭筒２に吸着されたのち、
出口管１０から導出されてゆき、この状態がたとえば数
時間保持される。

その後被処理ガスの導入を停止し、ＰＩＤ型制御器１５
により電気ヒータ１１を通電制御し、活性炭筒２を迅速
に一８０℃まで昇温し、この状態に約１時間保持する。

これによってキャリアガスであるアルゴンガスのみが脱
着される。

このときＰＩＤ型制御器１５は、熱電対４からの信号を
受けて電源部１７、電磁弁１３をそれぞれ制御するので
、−８０℃の温度は安定に保持され、活性炭筒２の温度
が一時的に一８０℃を超えて希ガスの一部が脱着された
りする危険性は生じない。また−１８０℃から一８０℃
に昇温するにあたっても、活性炭筒２の温度が一時的に
一８０℃を超えてオーバ−シュートするおそれがないた
め、迅速な昇温か可能となり、昇温時間の短縮による運
転効率の向上が可能となるばかりでなく、たとえば−８
０℃の保持温度を希ガス吸着の限界温度まで高くして、
アルゴンガスの脱着効率を高めることもできる。

次いでＰＩＤ型制御器１５により電気ヒータ１１を通電
制御し、活性炭筒２は約１５０℃に加熱される。

これによって活性炭筒２に吸着されていた希ガスが脱着
され、これを分析装置（図示省略）に送りその成分分析
を行う。活性炭筒２は１５０℃に約３０分間維持され希
ガスを脱着して再生された後は、再び一１８０℃に冷却
されて混合ガスの吸着工程に入る。

なお第２図に示すように液体窒素供給系Ｂの電磁弁１３
を噴霧量を微少に調節可能な電動式流調弁１７に替え、
さらに、電気ヒータ１１の電源１６に微少出力調整器１
８を組み込むこともできる。

これによると、液体窒素の噴霧量と電気ヒータの出力を
より微細に調整することができるので、保持温度を一層
安定化することが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、希ガス回収装置の運用にあたり活性炭
筒が目標温度に速やかに到達し、目標温度前後における
オーバーシュートあるいはアンダーシュート現象を最少
限におさえ、目標温度を安定に維持することができると
ともに、迅速に目標温度に到達させることができるため
、希ガス回収装置の運転効率を向上させることができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は本発
明の他の実施例を示す系統図、第３図は従来の希ガス回
収装置を示す系統図、第４図は第３図の希ガス吸着系の
詳細を示す断面図、第５図は希ガス回収装置の運転パタ
ーンを示す線図である。 １　・断熱容器　　　　２・・・活性炭筒３・伝熱管　
　　　　４・・熱電対 ５　スプレーノズル　１１・・・電気ヒータ１２・・・
液体窒素入口管　１３・・・電磁弁１５・・・ＰＩＤ型
制御器 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、希ガスを含む被処理ガスが流通される活性炭筒と、
   加熱によるこの活性炭筒の温度設定手段と、冷却による
   前記活性炭筒の温度設定手段と、前記活性炭筒の温度検
   出手段と、この温度検出手段の検出値を用いて前記各温
   度設定手段を制御する制御器とを有する希ガス回収装置
   において、前記各温度設定手段を同時にＰＩＤ制御する
   前記制御器を設けたことを特徴とする希ガス回収装置。