知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022161106
(43)【公開日】2022-10-21
(54)【発明の名称】水素処理システムおよび水素処理方法
(51)【国際特許分類】
G21C 9/06 20060101AFI20221014BHJP
G21F 9/02 20060101ALI20221014BHJP
G21C 19/317 20060101ALI20221014BHJP
【ＦＩ】
G21C9/06
G21F9/02 541G
G21F9/02 541H
G21C19/317
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021065657
(22)【出願日】2021-04-08
(71)【出願人】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001380
【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】竹山 大基
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 正幸
(72)【発明者】
【氏名】馬渡 峻史
(72)【発明者】
【氏名】桝田 祐貴
(72)【発明者】
【氏名】鴻上 弘毅
(72)【発明者】
【氏名】山本 泰
(72)【発明者】
【氏名】武田 知弥
(57)【要約】
【課題】原子炉格納容器における被処理ガスの状態に応じて水素を効率的に処理することができる水素処理技術を提供する。
【解決手段】水素処理システム１は、水素と接触することで反応を示す反応材３４が収容され、処理の対象となる被処理ガスに含まれる水素を除去する反応容器３２と、原子炉格納容器５から被処理ガスを抽出し、反応容器３２に供給する供給ライン２０と、反応容器３２を通過した被処理ガスを原子炉格納容器５に排出する排出ライン２１と、排出ライン２１と供給ライン２０とを接続し、反応容器３２を通過したガスを再び反応容器３２に戻して循環させる循環ライン２２と、反応容器３２に供給されるガスの供給量または供給温度の少なくとも一方の制御を行う制御部３３を備える。
【選択図】図２
【解決手段】水素処理システム１は、水素と接触することで反応を示す反応材３４が収容され、処理の対象となる被処理ガスに含まれる水素を除去する反応容器３２と、原子炉格納容器５から被処理ガスを抽出し、反応容器３２に供給する供給ライン２０と、反応容器３２を通過した被処理ガスを原子炉格納容器５に排出する排出ライン２１と、排出ライン２１と供給ライン２０とを接続し、反応容器３２を通過したガスを再び反応容器３２に戻して循環させる循環ライン２２と、反応容器３２に供給されるガスの供給量または供給温度の少なくとも一方の制御を行う制御部３３を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素と接触することで反応を示す反応材が収容され、処理の対象となる被処理ガスに含まれる前記水素を除去する反応容器と、
原子炉格納容器から前記被処理ガスを抽出し、前記反応容器に供給する供給ラインと、
前記反応容器を通過した前記被処理ガスを前記原子炉格納容器に排出する排出ラインと、
前記排出ラインと前記供給ラインとを接続し、前記反応容器を通過したガスを再び前記反応容器に戻して循環させる循環ラインと、
前記反応容器に供給される前記ガスの供給量または供給温度の少なくとも一方の制御を行う制御部と、
を備える、
水素処理システム。
原子炉格納容器から前記被処理ガスを抽出し、前記反応容器に供給する供給ラインと、
前記反応容器を通過した前記被処理ガスを前記原子炉格納容器に排出する排出ラインと、
前記排出ラインと前記供給ラインとを接続し、前記反応容器を通過したガスを再び前記反応容器に戻して循環させる循環ラインと、
前記反応容器に供給される前記ガスの供給量または供給温度の少なくとも一方の制御を行う制御部と、
を備える、
水素処理システム。
【請求項2】
前記循環ラインにより循環される前記ガスは、前記被処理ガスまたは保管時に前記反応容器に充填されている不活性ガスの少なくとも一方である、
請求項１に記載の水素処理システム。
請求項１に記載の水素処理システム。
【請求項3】
前記ガスを前記反応容器に向けて流すブロアと、
前記反応容器の上流側に設けられた流量調整バルブと、
を備え、
前記制御部は、前記ブロアの吐出量と前記流量調整バルブの開度の制御により、前記反応容器に供給される前記ガスの供給量の制御を行う、
請求項１または請求項２に記載の水素処理システム。
前記反応容器の上流側に設けられた流量調整バルブと、
を備え、
前記制御部は、前記ブロアの吐出量と前記流量調整バルブの開度の制御により、前記反応容器に供給される前記ガスの供給量の制御を行う、
請求項１または請求項２に記載の水素処理システム。
【請求項4】
前記ブロアを通過する前記ガスの温度を検出するガス温度センサを備え、
前記制御部は、前記ガス温度センサで検出した温度に基づいて、前記ブロアを通過する前記ガスの温度を前記ブロアの耐熱温度以下に制御する、
請求項３に記載の水素処理システム。
前記制御部は、前記ガス温度センサで検出した温度に基づいて、前記ブロアを通過する前記ガスの温度を前記ブロアの耐熱温度以下に制御する、
請求項３に記載の水素処理システム。
【請求項5】
前記反応容器の上流側に設けられた加熱ヒータと、
前記反応容器の下流側に設けられた冷却器と、
を備え、
前記制御部は、前記加熱ヒータの加熱量と前記冷却器の冷却量の制御により、前記反応容器に供給される前記ガスの供給温度の制御を行う、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水素処理システム。
前記反応容器の下流側に設けられた冷却器と、
を備え、
前記制御部は、前記加熱ヒータの加熱量と前記冷却器の冷却量の制御により、前記反応容器に供給される前記ガスの供給温度の制御を行う、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水素処理システム。
【請求項6】
前記循環ラインに設けられた循環バルブを備え、
前記制御部は、起動時に、前記循環バルブを開放し、保管時に前記反応容器に充填されている不活性ガスを前記循環ラインにより循環させる制御を行う、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水素処理システム。
前記制御部は、起動時に、前記循環バルブを開放し、保管時に前記反応容器に充填されている不活性ガスを前記循環ラインにより循環させる制御を行う、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水素処理システム。
【請求項7】
前記供給ラインの前記原子炉格納容器側に設けられた供給バルブと、
前記排出ラインの前記原子炉格納容器側に設けられた排出バルブと、
を備え、
前記制御部は、前記起動時に、前記供給バルブと前記排出バルブとを閉鎖した状態で、保管時に前記反応容器に充填されている不活性ガスを循環させる制御を行う、
請求項６に記載の水素処理システム。
前記排出ラインの前記原子炉格納容器側に設けられた排出バルブと、
を備え、
前記制御部は、前記起動時に、前記供給バルブと前記排出バルブとを閉鎖した状態で、保管時に前記反応容器に充填されている不活性ガスを循環させる制御を行う、
請求項６に記載の水素処理システム。
【請求項8】
前記制御部は、前記反応材が予め設定された処理温度に達した後に、前記供給バルブと前記排出バルブとを開放する制御を行い、前記反応容器に供給される前記被処理ガスの供給量または供給温度の少なくとも一方の制御を行う、
請求項７に記載の水素処理システム。
請求項７に記載の水素処理システム。
【請求項9】
前記反応容器を通過する前記ガスの温度を検出する処理温度センサを備え、
前記制御部は、前記処理温度センサで検出した温度に基づいて、前記反応容器に供給される前記ガスの供給温度を予め設定された処理温度の範囲に制御する、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の水素処理システム。
前記制御部は、前記処理温度センサで検出した温度に基づいて、前記反応容器に供給される前記ガスの供給温度を予め設定された処理温度の範囲に制御する、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の水素処理システム。
【請求項10】
前記制御部は、前記処理温度センサによる温度の検出に基づいて、前記反応材の温度が予め設定された処理温度を超える場合に、前記反応容器に対する前記被処理ガスの供給量を低減させる制御を行う、
請求項９に記載の水素処理システム。
請求項９に記載の水素処理システム。
【請求項11】
前記制御部は、前記処理温度センサによる温度の検出に基づいて、前記反応材の温度が予め設定された処理温度を超える場合に、前記反応容器に対する前記被処理ガスの供給温度を低減させる制御を行う、
請求項９または請求項１０に記載の水素処理システム。
請求項９または請求項１０に記載の水素処理システム。
【請求項12】
前記制御部は、前記処理温度センサによる温度の検出に基づいて、前記反応材の温度が予め設定された処理温度を超える場合に、前記反応容器を通過した前記被処理ガスの少なくとも一部を前記循環ラインにより再び前記反応容器に戻す制御を行う、
請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の水素処理システム。
請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の水素処理システム。
【請求項13】
前記供給ラインと前記排出ラインとの間で熱交換を行う熱交換器を備える、
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の水素処理システム。
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の水素処理システム。
【請求項14】
前記供給ラインで前記熱交換器と並列を成すように設けられた熱交換器用バルブを備え、
前記制御部は、前記熱交換器用バルブの開度の制御により、前記反応容器に供給される前記ガスの供給量を維持した状態で、前記熱交換器に流れ込む前記ガスの流量を制御する、
請求項１３に記載の水素処理システム。
前記制御部は、前記熱交換器用バルブの開度の制御により、前記反応容器に供給される前記ガスの供給量を維持した状態で、前記熱交換器に流れ込む前記ガスの流量を制御する、
請求項１３に記載の水素処理システム。
【請求項15】
供給ラインを用いて、原子炉格納容器から処理の対象となる被処理ガスを抽出し、水素と接触することで反応を示す反応材が収容された反応容器に供給するステップと、
前記反応容器を用いて、前記被処理ガスに含まれる前記水素を除去するステップと、
排出ラインを用いて、前記反応容器を通過した前記被処理ガスを前記原子炉格納容器に排出するステップと、
前記排出ラインと前記供給ラインとを接続する循環ラインを用いて、前記反応容器を通過したガスを再び前記反応容器に戻して循環させるステップと、
制御部を用いて、前記反応容器に供給される前記ガスの供給量または供給温度の少なくとも一方の制御を行うステップと、
を含む、
水素処理方法。
前記反応容器を用いて、前記被処理ガスに含まれる前記水素を除去するステップと、
排出ラインを用いて、前記反応容器を通過した前記被処理ガスを前記原子炉格納容器に排出するステップと、
前記排出ラインと前記供給ラインとを接続する循環ラインを用いて、前記反応容器を通過したガスを再び前記反応容器に戻して循環させるステップと、
制御部を用いて、前記反応容器に供給される前記ガスの供給量または供給温度の少なくとも一方の制御を行うステップと、
を含む、
水素処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、水素処理技術に関する。
【背景技術】
【0002】
原子力プラントで過酷事故が生じると大量の水素が発生する。例えば、冷却材である水が放射線で分解され、水素ガスと酸素ガスが発生する。また、燃料被覆管の温度が上昇すると、燃料被覆管の材料であるジルコニウムと水蒸気との間で反応が生じ、水素ガスが発生する。そこで、水素ガスが可燃状態となる事態を防止するために、金属酸化物を反応材として用いて水素を除去する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－２０３７８９号公報
【特許文献2】特開２０１８－１１２４８０号公報
【特許文献3】特開２０１６－８８３９号公報
【特許文献4】特開２０１８－１４６４６０号公報
【特許文献5】特表２０１６－５４０２３６号公報
【特許文献6】特開２０１４－１０９５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
反応材が効率的に反応を示すためには、反応材が適切な温度範囲に維持される必要がある。例えば、反応材の温度が低いと、水素との反応が抑制されてしまう。一方、反応材の温度が高いと、水素との反応が促進されるが、反応材に供給されるガスの水素濃度が高いと、反応が過剰に促進され、反応材が高温になり過ぎるおそれがある。特に、過酷事故時には、原子炉格納容器で生じる水素を含むガスの温度と濃度が刻々と変化するため、状況に応じた適切な処理が必要である。
【0005】
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、原子炉格納容器における被処理ガスの状態に応じて水素を効率的に処理することができる水素処理技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の実施形態に係る水素処理システムは、水素と接触することで反応を示す反応材が収容され、処理の対象となる被処理ガスに含まれる前記水素を除去する反応容器と、原子炉格納容器から前記被処理ガスを抽出し、前記反応容器に供給する供給ラインと、前記反応容器を通過した前記被処理ガスを前記原子炉格納容器に排出する排出ラインと、前記排出ラインと前記供給ラインとを接続し、前記反応容器を通過したガスを再び前記反応容器に戻して循環させる循環ラインと、前記反応容器に供給される前記ガスの供給量または供給温度の少なくとも一方の制御を行う制御部と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本発明の実施形態により、原子炉格納容器における被処理ガスの状態に応じて水素を効率的に処理することができる水素処理技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】水素処理システムが設置された原子炉建屋を示す断面図。
【図2】第１実施形態の水素処理システムを示す構成図。
【図3】反応容器の内部構造を示す斜視図。
【図4】反応管の内部構造を示す断面図。
【図5】水素処理方法を示すフローチャート。
【図6】第２実施形態の水素処理システムを示す構成図。
【図7】第３実施形態の反応容器の内部構造を示す斜視図。
【図8】第４実施形態の反応管の内部構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、水素処理システムおよび水素処理方法の実施形態について詳細に説明する。まず、第１実施形態の水素処理システムおよび水素処理方法について図１から図５を用いて説明する。
以下、図面を参照しながら、水素処理システムおよび水素処理方法の実施形態について詳細に説明する。まず、第１実施形態の水素処理システムおよび水素処理方法について図１から図５を用いて説明する。
【0010】
図１の符号１は、第１実施形態の水素処理システムである。この水素処理システム１は、原子力プラントで過酷事故時に発生する大量の水素ガスを除去するために設けられる。
【0011】
原子力プラントに設けられている原子炉建屋２の内部には、原子炉３と、この原子炉３を収容する圧力容器４と、この圧力容器４を格納する原子炉格納容器５とが設けられている。原子炉格納容器５の内部には、圧力容器４を包囲する上部ドライウェル６と下部ドライウェル７が設けられている。
【0012】
さらに、原子炉格納容器５の下部には、ウェットウェル８が設けられている。このウェットウェル８には、内部に水を貯蔵したサプレッションプール９が設けられている。このサプレッションプール９は、上部ドライウェル６とベント管１０を介して接続されている。
【0013】
水素処理システム１は、原子炉建屋２の近傍に設置され、原子炉建屋２の内部まで延びる複数の配管１１を介して原子炉格納容器５に接続される。この水素処理システム１は、トラックなどの車両で移動させることができる可搬型の装置となっている。なお、水素処理システム１は、原子炉建屋２の内部に恒常的に設置される装置でも良い。
【0014】
図１では、改良型沸騰水型軽水炉（ＡＢＷＲ）の原子炉建屋２を例示している。なお、本実施形態は、その他の態様の原子炉建屋２でも適用できる。例えば、原子炉格納容器とサプレッションプール（トーラス室）とが別体として設けられた沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）に本実施形態を適用しても良いし、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）に本実施形態を適用しても良い。
【0015】
原子炉建屋２は、鉄筋コンクリート製の建築物である。その内部には、原子炉建屋２の躯体１２の一部を利用して原子炉格納容器５が形成されている。なお、原子炉格納容器５の内面には、鋼製のライナー１３（内張り）が設けられている。
【0016】
圧力容器４は、原子炉３（炉心）を収容しており、内部の高温高圧に耐えながら外部との間に冷却水などを流通させる構造物である。また、圧力容器４は、原子炉３で発生した放射性物質および放射線が漏れないように外部と遮断する機能も有している。
【0017】
また、原子炉建屋２のオペレーションフロア１４には、使用済の核燃料が保管される使用済燃料プール１５が設けられている。原子炉格納容器５の開放などのメンテナンスに用いるクレーン１６などの装置が設けられている。
【0018】
原子力プラントで過酷事故が発生すると、原子炉格納容器５の内部で大量の水素が発生する。そして、圧力容器４に接続された主蒸気管（図示略）などが破断した場合、圧力容器４の内部の上部ドライウェル６に、高温で高圧の一次冷却材（水）が放出され、上部ドライウェル６の圧力と温度が急激に上昇する。原子炉格納容器５から流出した水素は、上部ドライウェル６の気体と混合して、ベント管１０を通してサプレッションプール９で吸収される。
【0019】
また、圧力容器４には、非常用炉心冷却系によりサプレッションプール９の水が注入されて原子炉３が冷却される。しかし、この冷却水は、原子炉３から崩壊熱を吸収し、破断した配管の破断口から上部ドライウェル６へ流出する。そして、上部ドライウェル６の圧力と温度が上昇し、ウェットウェル８よりも高い圧力と温度となる。
【0020】
このような長期的な事象下で、原子炉３では、冷却材である水が放射線分解され、水素ガスと酸素ガスが発生する。さらに、燃料被覆管（図示略）の温度が上昇する場合には、水蒸気と燃料被覆管の材料であるジルコニウムとの間で、Ｍｅｔａｌ－Ｗａｔｅｒ反応が生じ、短時間で水素ガスが発生する。
【0021】
こうして発生する水素ガスが、圧力容器４の破断した配管の破断口から原子炉格納容器５に放出され、原子炉格納容器５の内部の水素ガス濃度が次第に上昇する。また、水素ガスは不凝縮性であるから、原子炉格納容器５の圧力も上昇する。
【0022】
水素ガス濃度が４ｖｏｌ％、かつ酸素濃度が５ｖｏｌ％以上に上昇した場合、即ち、可燃性ガスとしての水素ガスの濃度が可燃限界を超えた場合、気体は可燃状態となる。さらに、水素ガス濃度が上昇すると水素爆発が発生する可能性が生じる。
【0023】
従来、可燃性ガスである水素ガスが可燃状態となる事態を防止する有効な対策としては、例えば、原子炉格納容器５の内部を窒素ガスで置換し、酸素濃度を低く維持するものがある。このような対策を講じることにより、Ｍｅｔａｌ－Ｗａｔｅｒ反応で大量に発生する水素ガスに対しても、原子炉格納容器５の内部が可燃性雰囲気とならずに済み、安全性が達成される。
【0024】
また、他の対策例としては、再結合器およびブロアを有する可燃性ガス濃度抑制装置を原子炉格納容器５の外部に設置することである。この可燃性ガス濃度抑制装置は、原子炉格納容器５の内部の気体を外部に吸引し、昇温させて水素ガスと酸素ガスを再結合させて水に戻し、残りの気体を冷却してから原子炉格納容器５に戻すものである。この可燃性ガス濃度抑制装置を設置することで、原子炉格納容器５の内部の可燃性ガスの濃度上昇が抑制される。
【0025】
さらに、別の対策例としては、水素の酸化触媒を用いて再結合反応を促進させる触媒式再結合装置を原子炉格納容器５の内部に設置するもの、活性金属を用いて水素を処理するものなどがある。
【0026】
水素と酸素の再結合による従来の水素処理技術では、低酸素状態で水素の除去を行うことが困難である。Ｍｅｔａｌ－Ｗａｔｅｒ反応で大量の水素が発生する事象下では、特に困難である。水素除去ができない場合、原子炉格納容器５の内部の圧力を下げることができず、過酷事故を収束に導くことが困難となる。この場合、原子炉格納容器５の内部の雰囲気を環境に放出し、原子炉格納容器５の圧力を低減し、事故を収束させることが図られる。しかし、放射性廃棄物を環境に放出するリスクを負うことになる。
【0027】
そこで、酸素濃度が低く、再結合を行うのが難しい低酸素状態下においても、水素を含むガス（以下「被処理ガス」と称する。）から水素を除去する技術として、水素吸蔵合金を利用するものがある。
【0028】
しかし、水素吸蔵合金が吸蔵する水素の吸蔵量は、その合金重量の数％程度に過ぎない。例えば、Ｔｉ－Ｆｅの場合、吸蔵する水素の重量は、合金重量の約１．８％と低い。そのため、水素吸蔵合金を用いて、過酷事故のような大量に水素が発生する事態に対処するためには、膨大な量の水素吸蔵合金が必要となり、現実的に適用が困難であるという課題がある。
【0029】
また、被処理ガスから水素を除去する別な方法として、水素／酸素反応を促進する触媒を下段に設置するとともに、水素／窒素反応を促進する触媒を上段に設置して、水素を除去する技術も提案されている。しかし、過酷事故の発生から数時間の間は、原子炉格納容器５の内部の酸素が少ない状態である。そのため、触媒を処理材とする水素除去技術は、必ずしも充分な効果を発揮し得ない可能性があるという課題がある。
【0030】
一方、水素を除去処理する処理材、つまり水素との反応材として、複数の酸化数を取り得る金属酸化物中の高次の酸化数を持つ材料を用いて、水素を酸化させることによって水素を除去する技術が提案されている。例えば、酸化銅（ＣｕＯ）、過酸化マンガン（ＭｎｎＯｍ）、酸化コバルト（ＣｏｎＯｍ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）などの金属酸化物、過酸化物イオン（Ｏ２
２－）と金属とで構成される塩である金属過酸化物などの材料を用いる。
【0031】
この技術では、反応材として、金属過酸化物を用いる場合には勿論のこと、金属酸化物を用いる場合においても、金属酸化物に含まれる酸素と水素ガスとが結合して水（Ｈ２Ｏ）を生成することできる。そのため、外部からの酸素を必要とすることなく、水素を除去することができる利点がある。
【0032】
一般的には、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブテン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、カドミウム（Ｃｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ニオブ（Ｎｂ）などから選択される金属過酸化物が反応材として有効である。
【0033】
ただし、反応材は、金属過酸化物の種類によってその性質が異なる。例えば、水素との反応熱が大きいため、水素と反応する温度が高くなる性質、水素との反応速度が低いため、水素処理に時間を要する性質、低温では水素と良好に反応しない性質など様々である。
【0034】
また、水素と金属過酸化物の化学反応は、金属過酸化物の種類または被処理ガスの組成によって、良好に化学反応が発生する温度が異なる。例えば、被処理ガスの水素濃度または水蒸気濃度によって、良好に化学反応が発生する温度が異なる。
【0035】
過酷事故の状況または時間経過に応じて、原子炉格納容器５の温度、圧力、水素濃度などが刻々と変化する。特に、被処理ガスの温度と組成は刻々と変化する。そのため、金属過酸化物を反応材として用いる場合には、良好に化学反応を起こす適切な温度する必要がある。
【0036】
例えば、反応材の温度が充分に温まっていない場合は、水素との化学反応が起こらないか、反応が小さく充分な量の水素を処理できない可能性がある。一方、反応材が充分に温められれば、水素との化学反応が発生し、効率よく水素除去が行える。そこで、被処理ガスの供給により反応材を温めたり、被処理ガスの供給前に反応材を温めたりしておく必要がある。
【0037】
しかし、良好に化学反応が発生したとしても、この反応は発熱反応であるため、処理材自身または処理材を封入した容器の温度が上昇してしまうおそれがある。処理材を封入した容器の過剰な温度上昇は、この容器の強度を低下させるおそれがあるため、好ましくない。そこで、供給する被処理ガスの流量を抑制したり、被処理ガスの水素濃度を減らしたりする反応抑制策が求められる。
【0038】
本実施形態では、過酷事故時の原子炉格納容器５における被処理ガスの状態に応じて水素を効率的に処理することができる水素処理システム１を提供する。特に、過酷事故時に原子炉格納容器５の内部における被処理ガスの温度、圧力、水素濃度、水蒸気濃度が変化し、被処理ガスの温度と組成が変化しても、良好に化学反応を起こし、継続して運転することができる水素処理システム１を提供する。
【0039】
図２に示すように、水素処理システム１は、供給ライン２０と排出ライン２１と循環ライン２２と供給バルブ２３と排出バルブ２４と循環バルブ２５と流量調整バルブ２６と加熱ヒータ２７と冷却器２８とブロア２９とガス温度センサ３０と処理温度センサ３１と反応容器３２と制御部３３とを備える。なお、図２中の一点鎖線の矢印は、それぞれのライン２０～２２において、ガスが流れる向きを示している。
【0040】
水素処理システム１の内部は、過酷事故が発生していない平常時、つまり、保管時に不活性ガスが充填されている。例えば、それぞれのライン２０～２２と、それぞれのバルブ２３～２６と、加熱ヒータ２７と、冷却器２８と、ブロア２９と、反応容器３２のそれぞれの内部には不活性ガスが充填されている。
【0041】
この不活性ガスが充填されることにより、長期間に亘り水素処理システム１が使用されていなくても、内部が腐食したり劣化したりしないで済む。なお、不活性ガスは、窒素ガスを例示する。また、不活性ガスは、酸素濃度と湿度を低下させた空気（所定の雰囲気）でも良い。
【0042】
以下の説明において、単にガスと称した場合には、被処理ガスまたは不活性ガスの少なくとも一方を含むものとする。
【0043】
供給ライン２０は、原子炉格納容器５から反応容器３２まで延びている。この供給ライン２０は、原子炉格納容器５から被処理ガスを抽出し、反応容器３２に供給する配管である。
【0044】
排出ライン２１は、反応容器３２から原子炉格納容器５まで延びている。この排出ライン２１は、反応容器３２を通過した被処理ガスを原子炉格納容器５の内部に排出する配管である。
【0045】
循環ライン２２は、排出ライン２１と供給ライン２０とを接続し、反応容器３２を通過したガスを再び反応容器３２に戻して循環させる配管である。循環ライン２２の上流側の端部は、排出ライン２１の冷却器２８と排出バルブ２４との間に接続されている。循環ライン２２の下流側の端部は、供給ライン２０のブロア２９と供給バルブ２３との間に接続されている。
【0046】
供給バルブ２３は、供給ライン２０の入口部分であって、原子炉格納容器５との接続部分に設けられている。過酷事故時に、この供給バルブ２３が開放されることで、原子炉格納容器５から被処理ガスが反応容器３２に供給される。供給バルブ２３の開度を調整することで、原子炉格納容器５から反応容器３２に供給される被処理ガスの供給量を調整することができる。
【0047】
排出バルブ２４は、排出ライン２１の出口部分であって、原子炉格納容器５との接続部分に設けられている。過酷事故時に、この排出バルブ２４が開放されることで、反応容器３２から処理済の被処理ガスが原子炉格納容器５の内部に排出される。排出バルブ２４の開度を調整することで、原子炉格納容器５に排出される被処理ガスの排出量を調整することができる。
【0048】
循環バルブ２５は、循環ライン２２に設けられている。この循環ライン２２が開放されることで、排出ライン２１を流れているガスが供給ライン２０に向けて流れるようになる。供給バルブ２３の開度を調整することで、反応容器３２を循環するガスの循環量（供給量）を調整することができる。
【0049】
流量調整バルブ２６は、反応容器３２の上流側に設けられている。この流量調整バルブ２６は、供給ライン２０におけるブロア２９と加熱ヒータ２７との間に設けられている。この流量調整バルブ２６の開度を調整することで、反応容器３２に供給されるガスの供給量を調整することができる。
【0050】
加熱ヒータ２７は、反応容器３２に供給されるガスを加熱する装置である。この加熱ヒータ２７は、反応容器３２の上流側の供給ライン２０に設けられている。例えば、加熱ヒータ２７は、供給ライン２０と循環ライン２２との接続箇所よりも下流側であり、かつブロア２９の吐出側と反応容器３２の入口側の間に設けられている。
【0051】
冷却器２８は、反応容器３２から排出されたガスを冷却する装置である。この冷却器２８は、反応容器３２の下流側の排出ライン２１に設けられている。この冷却器２８は、循環ライン２２を介して反応容器３２に供給されるガスの供給温度を適切に調整するために設けられている。さらに、冷却器２８は、ブロア２９に供給されるガスの温度が高温になり過ぎないようにする調整するために設けられている。
【0052】
本実施形態では、冷却器２８が排出ライン２１に設けられているが、この冷却器２８は、反応容器３２の出口側とブロア２９の吸込側の間であれば、いずれの部分に設けられても良い。例えば、冷却器２８が、循環ライン２２または供給ライン２０に設けられても良い。
【0053】
ブロア２９は、ガスを反応容器３２に向けて流す装置である。このブロア２９は、供給ライン２０に設けられている。なお、ブロア２９は、加熱ヒータ２７および流量調整バルブ２６よりも上流側に設けられている。
【0054】
ガス温度センサ３０は、ブロア２９を通過するガスの温度を検出する。このガス温度センサ３０は、供給ライン２０におけるブロア２９の入口側に設けられている。
【0055】
処理温度センサ３１は、反応容器３２を通過するガスの温度を検出する。この処理温度センサ３１は、反応容器３２の内部に設けられている。なお、処理温度センサ３１は、反応容器３２の入口側に設けられても良いし、反応容器３２の出口側に設けられても良い。いずれの箇所に設けられても、反応容器３２を通過するガスの温度の検出または予測を行うことができる。
【0056】
反応容器３２は、水素と接触することで反応を示す反応材３４（図４）が収容され、処理の対象となる被処理ガスに含まれる水素を除去する装置である。本実施形態では、金属酸化物を反応材３４として用い、水素を酸化させることによって水素を除去（消費）する。金属酸化物自体に含まれる酸素を利用するため、外部の酸素を必要とすることなく被処理ガスから水素を除去することができる。金属酸化物に含まれる酸素（Ｏ）と水素（Ｈ）とが結合して水（Ｈ２Ｏ）が生成される。
【0057】
図３に示すように、反応容器３２は、供給ライン２０と排出ライン２１とに連結されている。反応容器３２の内部には、複数本の管状の反応管３５が収容されている。それぞれの反応管３５には、複数個の反応材３４が収容されている。反応管３５は、反応容器３２の内部に設けられた支持板３６により支持されている。反応管３５は、反応容器３２に導入されるガスが通気可能な状態で支持されている。
【0058】
それぞれの反応管３５が個々に独立した１つの流路を形成している。図３の例では、反応容器３２の下部に接続された供給ライン２０からガスが導入される。そして、ガスがそれぞれの反応管３５を通過し、反応容器３２の上部に接続された排出ライン２１から排出される。
【0059】
図４に示すように、反応管３５の上下の開口には、金網などの通気可能な蓋部材３７が取り付けられている。これらの蓋部材３７により反応材３４が保持されている。１つの反応管３５は、下方の開口を流入口とし、上方の開口を流出口とする１つの流路を形成している。
【0060】
反応管３５の内部で生じる水素と反応材３４との反応は、いくつかの制御因子により活性化されたり抑制化されたりする。特に、化学反応を発生させるためには、反応材３４が一定以上の温度に温められている必要がある。また、反応材３４と被処理ガスの反応は、発熱反応であるため、少なくとも一部の反応材３４が化学反応を開始すれば、その発熱によるエネルギーが周辺の反応材３４に伝わり、この周辺の反応材３４が温められる。これが連鎖的に広がり、全ての反応材３４に反応が広がることが期待できる。
【0061】
図２に示すように、制御部３３は、反応容器３２に供給されるガスの供給量または供給温度の少なくとも一方の制御を行う機器である。この制御部３３は、供給バルブ２３と排出バルブ２４と循環バルブ２５と流量調整バルブ２６と加熱ヒータ２７と冷却器２８とブロア２９と反応容器３２とを制御する。また、制御部３３は、ガス温度センサ３０と処理温度センサ３１とから検出信号を受信する。制御部３３は、これらの検出信号と過酷事故の経過時間に基づいて、各種の装置を制御する。
【0062】
本実施形態の制御部３３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどのハードウェア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。さらに、本実施形態の水素処理方法は、各種プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。
【0063】
制御部３３の各構成は、必ずしも１つのコンピュータに設ける必要はない。例えば、ネットワークで互いに接続された複数のコンピュータを用いて１つの制御部３３を実現しても良い。
【0064】
なお、本実施形態では、制御部３３が自動的に各種の装置を制御する態様を例示するが、その他の態様であっても良い。例えば、制御部３３は、水素処理システム１の管理者（ユーザ）の入力操作を受け付けて各種の装置を制御するようにしても良い。つまり、制御部３３は、管理者の手動操作により各種の装置を制御するための遠隔操作部でも良い。また、各種の判定を管理者が行っても良い。例えば、各種のバルブ２３～２６の開閉のタイミングを、制御部３３が管理者から受け付けた入力操作に基づいて決定しても良い。
【0065】
次に、水素処理システム１が実行する水素処理方法について図５のフローチャートを用いて説明する。この水素処理システム１の動作によって受動的に生じる作用効果を含めて説明する。なお、図２に示す構成図を適宜参照する。
【0066】
まず、保管時には、それぞれのライン２０～２２と反応容器３２の内部に不活性ガスが充填されるとともに、全てのバルブ２３～２６が閉鎖されている。なお、可搬型の水素処理システム１の場合は、供給ライン２０および排出ライン２１を原子炉格納容器５から切り離した状態としても良い。そして、原子炉建屋２から離れた場所に水素処理システム１を保管しても良い。過酷事故の発生時には、水素処理システム１を原子炉建屋２まで搬送し、供給ライン２０および排出ライン２１を所定の配管１１（図１）を用いて原子炉格納容器５に接続する。
【0067】
図５に示すように、まず、ステップＳ１１において、制御部３３は、水素処理システム１の起動時に、不活性ガスを反応容器３２に循環させる処理を行う。ここで、制御部３３は、ブロア２９と加熱ヒータ２７と冷却器２８を起動する。さらに、制御部３３は、供給バルブ２３および排出バルブ２４を閉鎖した状態で、循環バルブ２５および流量調整バルブ２６を開放する。そして、不活性ガスを循環ライン２２により循環させる制御を行う。
【0068】
不活性ガスは、ブロア２９の駆動により流動される。例えば、不活性ガスが、反応容器３２から排出ライン２１に流出し、循環ライン２２を介して供給ライン２０に導かれる。そして、再び反応容器３２に戻る流れが生じる。
【0069】
次のステップＳ１２において、制御部３３は、反応容器３２に供給される不活性ガスの供給量および供給温度の制御を行う。ここで、制御部３３は、加熱ヒータ２７の加熱量を制御することで、反応容器３２に供給される不活性ガスの供給温度の制御を行う。このようにすれば、過酷事故の発生初期に、不活性ガスを循環させることにより反応材３４の温度の調整を行うことができる。例えば、加熱された不活性ガスを反応容器３２に供給することで、反応材３４を昇温させる。特に、水素濃度が高い被処理ガスを反応容器３２に流し込む前に、反応材３４を温めて適切な温度に調整することができる。
【0070】
なお、供給バルブ２３および排出バルブ２４を閉鎖した状態で、不活性ガスを循環ライン２２により循環させる制御を行うことで、水素処理システム１の起動時、つまり過酷事故の発生初期に、原子炉格納容器５から水素濃度が高い被処理ガスが反応容器３２に流れ込まないようになるため、反応材３４の温度が急激に上昇してしまうことを抑制することができる。
【0071】
また、制御部３３は、ブロア２９の吐出量と流量調整バルブ２６の開度の制御により、反応容器３２に供給される不活性ガスの供給量の制御を行う。このようにすれば、ブロア２９から反応容器３２に供給される不活性ガスの供給量を適切に制御できる。
【0072】
また、制御部３３は、処理温度センサ３１で検出した温度に基づいて、加熱ヒータ２７の加熱量を制御し、反応容器３２に供給される不活性ガスの供給温度が、予め設定された処理温度の範囲になるように制御する。このようにすれば、反応容器３２を通過する不活性ガスの熱により、反応材３４の温度を、水素を効率的に処理することができる処理温度にすることができる。つまり、不活性ガスと反応材３４との間で熱交換が行われ、反応材３４を温めることができる。
【0073】
本実施形態の処理温度は、２００～４００℃の範囲が好ましい。例えば、制御部３３は、反応容器３２を通過する不活性ガスの温度が、２００℃以上になるまで不活性ガスの循環を継続する。なお、反応容器３２の内部の少なくとも一部の反応材３４が２００℃以上に昇温されれば良い。
【0074】
また、制御部３３は、冷却器２８の冷却量の制御により、反応容器３２から排出された不活性ガスの温度の制御を行う。ここで、制御部３３は、ガス温度センサ３０で検出した温度に基づいて、ブロア２９を通過する不活性ガスの温度が、ブロア２９の耐熱温度以下になるように、冷却器２８の制御を行う。なお、ブロア２９の耐熱温度は、例えば、１００℃である。このようにすれば、ブロア２９が高温になり過ぎることを抑制し、ブロア２９を保護することができる。
【0075】
次のステップＳ１３において、制御部３３は、処理温度センサ３１で検出した温度に基づいて、反応材３４が処理温度に達したか否かを判定する。ここで、反応材３４が処理温度に達していない場合（ステップＳ１３でＮＯの場合）は、前述のステップＳ１１に戻る。一方、反応材３４が処理温度に達した場合（ステップＳ１３でＹＥＳの場合）は、次のステップＳ１４に進む。
【0076】
なお、本実施形態では、ステップＳ１３において、反応材３４が処理温度に達したか否かを判定しているが、その他の態様でも良い。例えば、不活性ガスの循環を開始してからの経過時間を判定し、予め設定された経過時間を経過した場合に、次のステップＳ１４に進むようにしても良い。また、制御部３３が、管理者の入力操作を受け付けた場合に、次のステップＳ１４に進むようにしても良い。
【0077】
ステップＳ１４において、制御部３３は、原子炉格納容器５から抽出した被処理ガスを反応容器３２に供給する処理を行う。ここで、制御部３３は、循環バルブ２５を閉鎖し、供給バルブ２３および排出バルブ２４を開放する。すると、原子炉格納容器５の内部の被処理ガスが供給ライン２０で抽出され、反応容器３２に送られる。このようにすれば、反応材３４の温度が充分に上昇した後に、水素濃度が高い被処理ガスが反応容器３２に流れ込むようになるため、水素を効率的に処理することができる。なお、反応容器３２に送られるガスは、被処理ガスと不活性ガスが混合されたものでも良い。
【0078】
次のステップＳ１５において、反応容器３２を被処理ガスが通過するときに、反応材３４が、被処理ガスに含まれる水素ガスを除去する。なお、反応容器３２では、被処理ガスに含まれる水素ガスの少なくとも一部が除去されれば良い。
【0079】
次のステップＳ１６において、反応容器３２を通過した被処理ガスが、排出ライン２１を通って原子炉格納容器５の内部に排出される。なお、被処理ガスは、冷却器２８で冷却され、降温された後に、原子炉格納容器５の内部に排出される。
【0080】
次のステップＳ１７において、制御部３３は、反応容器３２に供給される被処理ガスの供給量および供給温度の制御を行う。ここで、制御部３３は、加熱ヒータ２７の加熱量と冷却器２８の冷却量の制御により、反応容器３２に供給される被処理ガスの供給温度の制御を行う。このようにすれば、反応容器３２に供給される被処理ガスの供給温度を適切に制御できる。過酷事故時に、反応容器３２に供給される被処理ガスの供給量または供給温度の調整を行うことで、反応材３４が水素を効率的に処理できる状態にする。
【0081】
例えば、制御部３３は、ブロア２９の吐出量と流量調整バルブ２６の開度の制御により、反応容器３２に供給される被処理ガスの供給量の制御を行う。このようにすれば、ブロア２９から反応容器３２に供給される被処理ガスの供給量を適切に制御できる。
【0082】
また、制御部３３は、処理温度センサ３１で検出した温度に基づいて、反応容器３２に供給される被処理ガスの供給温度を処理温度の範囲内に制御する。このようにすれば、反応容器３２を通過する被処理ガスの温度を、水素を効率的に処理することができる処理温度の範囲内に制御することができる。
【0083】
また、制御部３３は、処理温度センサ３１による温度の検出に基づいて、反応材３４の温度が処理温度を超える場合に、反応容器３２に対する被処理ガスの供給量を低減させる制御を行う。例えば、供給バルブ２３または流量調整バルブ２６の開度を低減させる制御を行う。または、ブロア２９の吐出量を低減させる制御を行う。このようにすれば、反応材３４が過剰に発熱した場合に被処理ガスの供給量を低減させることで、反応材３４の化学反応を鈍らせてその発熱を抑制することができる。
【0084】
また、制御部３３は、処理温度センサ３１による温度の検出に基づいて、反応材３４の温度が処理温度を超える場合に、反応容器３２に対する被処理ガスの供給温度を低減させる制御を行う。例えば、加熱ヒータ２７の加熱量を低減させる制御を行う。または、冷却器２８の冷却量を向上させる制御を行う。このようにすれば、反応材３４が過剰に発熱した場合に被処理ガスの供給温度を低減させることで、反応材３４の温度を低減させることができる。さらに、反応材３４の化学反応を鈍らせ、その温度の上昇を抑制させることができる。
【0085】
また、制御部３３は、処理温度センサ３１による温度の検出に基づいて、反応材３４の温度が処理温度を超える場合に、循環バルブ２５を開放する。そして、反応容器３２を通過した被処理ガスの少なくとも一部を循環ライン２２により再び反応容器３２に戻す制御を行う。このようにすれば、反応容器３２を通過して水素濃度が低減された被処理ガスが、未だ反応容器３２を通過していない水度濃度が高い被処理ガスと混合される。そのため、反応容器３２に供給される被処理ガスの水度濃度が低減され、反応材３４の化学反応を鈍らせてその発熱を抑制することができる。
【0086】
なお、本実施形態において、反応材３４の温度が処理温度を超える場合とは、反応材３４の温度が処理温度を超えると予測される場合を含んでいる。
【0087】
また、ブロア２９の吸込側の被処理ガスの温度をガス温度センサ３０が検出する。そして、制御部３３は、ガス温度センサ３０で検出した温度に基づいて、ブロア２９を通過する被処理ガスの温度をブロア２９の耐熱温度以下に制御する。例えば、冷却器２８の冷却量を向上させる制御を行う。このようにすれば、ブロア２９が高温になり過ぎることを抑制し、ブロア２９を保護することができる。
【0088】
そして、前述のステップＳ１４に戻る。なお、以上のステップは、水素処理方法に含まれる少なくとも一部の処理であり、他のステップが水素処理方法に含まれていても良い。
【0089】
第１実施形態の水素処理システム１では、起動時および起動後に、反応容器３２および反応材３４の温度およびガスの供給量を適切に制御することで、良好な運転状態を構築し、反応材３４の過剰な温度上昇を抑えつつ、水素を効率的に除去することができる。
【0090】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の水素処理システム１Ａおよび水素処理方法について図６を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
次に、第２実施形態の水素処理システム１Ａおよび水素処理方法について図６を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0091】
第２実施形態の水素処理システム１Ａは、第１実施形態の構成に加えて、熱交換器４０と熱交換器用バルブ４１とを備える。なお、第２実施形態では、第１実施形態の流量調整バルブ２６の構成が省略されている。この第２実施形態でも、流量調整バルブ２６を設けるようにしても良い。
【0092】
熱交換器４０は、供給ライン２０と排出ライン２１との間で熱交換を行う装置である。この熱交換器４０は、供給ライン２０におけるブロア２９と加熱ヒータ２７との間であり、かつ排出ライン２１における反応容器３２の出口側と冷却器２８との間に設けられている。この熱交換器４０が設けられることで、温度が高められた反応容器３２の出口側のガスで、反応容器３２の入口側のガスを温めることができる。
【0093】
熱交換器用バルブ４１は、供給ライン２０で熱交換器４０と並列を成すように設けられている。この熱交換器用バルブ４１は、供給ライン２０におけるブロア２９と加熱ヒータ２７との間に設けられている。
【0094】
制御部３３は、熱交換器用バルブ４１の開度の制御により、反応容器３２に供給されるガスの供給量を維持した状態で、熱交換器４０に流れ込むガスの流量を制御する。このようにすれば、反応容器３２に供給されるガスの供給量を維持した状態で、その供給温度の調整を行うことができる。
【0095】
例えば、熱交換器用バルブ４１の開度を大きくすることで、供給ライン２０を流れるガスが熱交換器４０に流れ込むときの流量を低減させることができ、このガスの温度の上昇を抑えることができる。また、熱交換器用バルブ４１の開度を小さくすることで、供給ライン２０を流れるガスが熱交換器４０に流れ込むときの流量を増大させることができ、このガスの温度を上昇させることができる。
【0096】
なお、第２実施形態では、熱交換器用バルブ４１が、供給ライン２０に設けられているが、その他の態様でも良い。例えば、熱交換器用バルブ４１が、排出ライン２１で熱交換器４０と並列を成すように設けられても良い。
【0097】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の反応容器３２について図７を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
次に、第３実施形態の反応容器３２について図７を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0098】
第３実施形態の反応容器３２は、電気ヒータ４２，４３を備える。例えば、電気ヒータ４２は、反応容器３２の外周面に取り付けられている。また、他の電気ヒータ４３は、反応容器３２の入口側の供給ライン２０の外周面に取り付けられている。これらの電気ヒータ４２，４３により、反応容器３２に供給されるガスまたはその内部の反応材３４を加熱することができる。なお、電気ヒータ４２，４３は、前述の第１～２実施形態に対して、追加的または代替的に設けられる。
【0099】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の反応管３５について図８を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
次に、第４実施形態の反応管３５について図８を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0100】
第４実施形態の反応管３５は、マイクロヒータ４４，４５を備える。例えば、マイクロヒータ４４は、反応管３５の外周面に取り付けられている。また、他のマイクロヒータ４５は、反応管３５の内部に設けられ、反応材３４と直接的に接触している。これらのマイクロヒータ４４，４５により、反応材３４を加熱することができる。なお、マイクロヒータ４４，４５は、前述の第１～２実施形態に対して、追加的または代替的に設けられる。
【0101】
水素処理システムおよび水素処理方法を第１実施形態から第４実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。
【0102】
なお、前述の実施形態において、基準値（処理温度または耐熱温度）を用いた任意の値（ガスの温度）の判定は、「任意の値が基準値以上か否か」の判定でも良いし、「任意の値が基準値を超えているか否か」の判定でも良い。或いは、「任意の値が基準値以下か否か」の判定でも良いし、「任意の値が基準値未満か否か」の判定でも良い。また、基準値が固定されるものでなく、変化するものであっても良い。従って、基準値の代わりに所定範囲の値を用い、任意の値が所定範囲に収まるか否かの判定を行っても良い。また、予め装置に生じる誤差を解析し、基準値を中心として誤差範囲を含めた所定範囲を判定に用いても良い。
【0103】
なお、前述の実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。
【0104】
前述の実施形態の制御部３３は、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスまたはキーボードなどの入力装置と、通信インターフェースとを備える。この制御部３３は、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。
【0105】
なお、前述の実施形態の制御部３３で実行されるプログラムは、ＲＯＭなどに予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などのコンピュータで読み取り可能な非一過性の記憶媒体に記憶されて提供するようにしても良い。
【0106】
また、この制御部３３で実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしても良い。また、この制御部３３は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。
【0107】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、排出ラインと供給ラインとを接続し、反応容器を通過したガスを再び反応容器に戻して循環させる循環ラインを備えることにより、原子炉格納容器における被処理ガスの状態に応じて水素を効率的に処理することができる。
【0108】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態またはその変形は、発明の範囲と要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0109】
１（１Ａ）…水素処理システム、２…原子炉建屋、３…原子炉、４…圧力容器、５…原子炉格納容器、６…上部ドライウェル、７…下部ドライウェル、８…ウェットウェル、９…サプレッションプール、１０…ベント管、１１…配管、１２…躯体、１３…ライナー、１４…オペレーションフロア、１５…使用済燃料プール、１６…クレーン、２０…供給ライン、２１…排出ライン、２２…循環ライン、２３…供給バルブ、２４…排出バルブ、２５…循環バルブ、２６…流量調整バルブ、２７…加熱ヒータ、２８…冷却器、２９…ブロア、３０…ガス温度センサ、３１…処理温度センサ、３２…反応容器、３３…制御部、３４…反応材、３５…反応管、３６…支持板、３７…蓋部材、４０…熱交換器、４１…熱交換器用バルブ、４２，４３…電気ヒータ、４４，４５…マイクロヒータ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】