專利名稱：可燃性氣體去除裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種去除因為某種反應產(chǎn)生的可燃性氣體、抑制壓力的上升的可燃性氣體去除裝置。
作為一個較佳的例子，可燃性氣體去除裝置設置在原子能發(fā)電站的核反應堆安全外殼內(nèi)，當發(fā)生事故時去除核反應堆安全外殼內(nèi)產(chǎn)生的可燃性氣體。以下說明這種情況下的現(xiàn)有技術(shù)。圖31是現(xiàn)有的核反應堆安全外殼的簡要系統(tǒng)剖面圖。核反應堆壓力容器101內(nèi)裝有核反應堆堆芯107，核反應堆安全外殼102將該核反應堆壓力容器101裝入其內(nèi)，它由包圍核反應堆壓力容器101的上部干燥槽103、下部干燥槽104、和具有抑制槽105a的濕槽105構(gòu)成，該濕槽105通過通氣管106與上部干燥槽103連接。另外還設置有包圍核反應堆壓力容器101的生物屏蔽壁108。
當與核反應堆壓力容器101連接的主蒸氣管109等核反應堆一次冷卻系統(tǒng)的配管萬一破裂時，向核反應堆安全外殼102內(nèi)的上部干燥槽103放出高溫、高壓的核反應堆一次冷卻劑，上部干燥槽103內(nèi)的壓力、溫度急劇上升。向上部干燥槽103放出的高溫、高壓的冷卻劑與上部干燥槽103內(nèi)的氣體混合，通過通氣管106放出到抑制槽105a的水中，并被冷卻。這樣從核反應堆壓力容器101放出的很多熱能在該抑制槽105a被吸收。
緊急用堆芯冷卻系統(tǒng)將抑制槽中的水注入核反應堆壓力容器101內(nèi)，使堆芯冷卻，該冷卻水長期從堆芯吸收衰變熱量，從破裂的配管的破裂口向干燥槽流出。因此，此時上部干燥槽103內(nèi)的壓力、溫度總比濕槽的高。這樣長期下去，在輕水反應堆型原子能發(fā)電站的反應堆內(nèi)作為冷卻劑的水被放射線分解，產(chǎn)生氫氣和氧氣。
而且，當燃料包覆管的溫度上升時，水蒸氣和燃料包覆管材料的鋯之間發(fā)生反應(稱為金屬一水反應)，在短時間產(chǎn)生氫氣。這樣產(chǎn)生的氫氣從破裂的配管的破裂口等向核反應堆安全外殼內(nèi)放出，而且，因氫氣具有非凝縮性，核反應堆安全外殼102內(nèi)的壓力也上升。
當對此狀態(tài)不采取對策，氫氣濃度上升到4vol％且氧氣濃度上升到5vol％以上，即可燃性氣體濃度超過可燃界限時，氣體成為可燃狀態(tài)。而且氫氣濃度上升時可能產(chǎn)生過剩反應。
作為這種情況的有效對策，對于以往的沸騰水型原子能發(fā)電設備，通過在壓力抑制型的核反應堆安全外殼內(nèi)以氮氣置換，維持低的氧氣濃度，即使對于因金屬一水反應在短時間大量產(chǎn)生的氫氣，也能嚴格防止核反應堆安全外殼內(nèi)成為可燃性環(huán)境，保持應有的安全性。
另外，為了除去氫氣，通過設置在核反應堆安全外殼外，具有復合器和鼓風機的可燃性氣體濃度控制裝置，將核反應堆安全外殼內(nèi)的氣體吸引至核反應堆安全外殼外，使氣體升溫，將氫氣和氧氣再化合還原為水，將剩下的氣體冷卻后返回核反應堆安全外殼，由此抑制可燃性氣體濃度的上升。
作為一種與上述裝置不同、不需要外部電源的靜態(tài)控制可燃性氣體濃度的方法，現(xiàn)在開發(fā)了一種將多個催化劑式復合器配置在核反應堆安全外殼內(nèi)的方法，該催化劑式再化合裝置使用氫氣的氧化催化劑促進再化合反應。這樣的可燃性氣體去除裝置的結(jié)構(gòu)記載在例如特表平5-507553號公報和特開平5-188196號公報上。
圖32是表示現(xiàn)有的催化劑式再化合裝置的概略斜視圖。內(nèi)裝有催化劑111的筐體112具有經(jīng)常開放的二個開口部113a、113b。核反應堆安全外殼內(nèi)的氣體從設在筐體112的下方的開口部113b被取入催化劑層。當核反應堆安全外殼內(nèi)保護氣的可燃性氣體濃度上升時，在筐體112內(nèi)通過催化劑111的作用，發(fā)生氫氣和氧氣的再化合反應。因反應熱而被加熱的氣體從設在筐體112的上方的開口部113a排出。由催化劑111產(chǎn)生的反應熱形成通過催化劑式再化合裝置的自然循環(huán)流。
現(xiàn)在人們正關注一種催化劑型再化合裝置，與現(xiàn)有的將核反應堆安全外殼內(nèi)的氣體吸引至核反應堆安全外殼外、使氣體升溫、將氫氣和氧氣再化合還原為水的可燃性氣體濃度控制裝置相比，具有因發(fā)生事故時不需操作而成本低，容易維修的優(yōu)點。但是，裝在催化劑式再化合裝置內(nèi)的催化劑由于在發(fā)生事故時被存在于安全外殼內(nèi)的以碘為代表的催化劑有毒物質(zhì)所毒化，去除可燃性氣體的能力可能降低。
為了防止催化毒物造成催化劑性能的下降，人們提議了一種事先將催化劑與保護氣隔離，以安全外殼內(nèi)的溫度上升作為觸發(fā)解除催化劑的隔離，在將催化劑與氣體接觸前通過過濾器除去催化劑有毒物質(zhì)的方法。但是，該方法中提到的過濾器適合于去除潤滑粒子和懸浮粒子，但不適合于對催化劑毒效果大的氣體狀態(tài)的碘。
而且，當將安全外殼內(nèi)的溫度作為解除催化劑隔離的觸發(fā)時，在發(fā)生事故初期盡管安全外殼內(nèi)氧濃度很低，隔離被解除的可能性也很大，不能說解除隔離的時機最合適。
在可燃性氣體濃度控制系統(tǒng)或可燃性氣體去除裝置未工作時，發(fā)生事故時安全外殼內(nèi)的保護氣達到可燃界限前有幾十個小時的寬裕時間。換言之，即使不使可燃性氣體去除裝置工作，幾十個小時內(nèi)也達不到可燃界限，從防止催化劑的性能劣化的觀點看，在這期間將催化劑與氣體事先隔離的方法是一個有效的方法。但是，對于開口部經(jīng)常開放的現(xiàn)有的催化劑式再化合裝置，和因安全外殼內(nèi)溫度的上升使開口部開放的現(xiàn)有的催化劑式再化合裝置，催化劑與事故發(fā)生初期存在的高濃度的催化毒物長時間接觸而劣化，其結(jié)果本來希望應促進再化合反應的催化劑不能充分發(fā)揮作用。
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，在不需要催化劑式再化合裝置的催化劑作用時，將催化劑從安全外殼內(nèi)保護氣隔離，防止因催化毒物造成的性能劣化，并根據(jù)安全外殼內(nèi)的可燃性氣體的濃度，適當?shù)亟獬呋瘎┑母綦x，長時間將安全外殼內(nèi)可燃性氣體濃度維持在可燃界限以下。進而提供一種價格更低的催化劑，通過預熱催化劑的表面溫度而提高催化劑的活性，抑制被催化毒物毒化。
為了達到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種可燃性氣體去除裝置，其特征在于具有催化劑再化合裝置，包括使可燃性氣體反應的催化劑；內(nèi)裝有該催化劑并至少有一個開口部的筐體；在上述筐體的開口部設置的上述蓋子，并具有蓋關閉裝置，使設在上述筐體的開口部的蓋子通常關閉；蓋開放裝置，當上述筐體的外部附近的保護氣中的可燃性氣體濃度上升時，使上述蓋關閉裝置動作，使上述蓋子成為打開狀態(tài)。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋關閉裝置由粘合上述蓋子和上述筐體，并在高溫下融化的粘接部件構(gòu)成；上述蓋開放裝置具有的結(jié)構(gòu)為，上述蓋子中至少與上述粘接部件接觸的部分由氫氣的氧化催化劑構(gòu)成。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋關閉裝置在與上述蓋子相對的上述開口部的至少一部分上配置磁性體；上述蓋開放裝置具有設置在上述筐體的內(nèi)壁面附近、內(nèi)裝有在高溫時產(chǎn)生非凝縮性氣體的非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器，通過將與產(chǎn)生上述非凝縮性氣體的物質(zhì)的溫度上升對應而產(chǎn)生的上述非凝縮性氣體移送到上述筐體內(nèi)，上述蓋關閉裝置動作，上述蓋子被打開。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于將氫氣吸留合金或氫氣的氧化催化劑中的任一個配置在與上述非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器鄰接、且在上述筐體的外壁或其附近的位置。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋關閉裝置由粘合上述蓋子與上述筐體、并在高溫下融化的粘接部件構(gòu)成；上述蓋開放裝置包括發(fā)熱體，設在上述蓋子的至少與上述粘接部件接觸部分；可燃性氣體傳感器，設置在上述筐體的外部，對應于可燃性氣體濃度的上升輸出電流；導電裝置，由連接可燃性氣體傳感器和發(fā)熱體的導電性物質(zhì)構(gòu)成。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋關閉裝置具有與上述蓋子連接而設置、從上述筐體的蓋子內(nèi)側(cè)支撐該蓋子的蓋支撐裝置；上述蓋開放裝置包括可燃性氣體傳感器，設置在上述筐體的外部、對應可燃性氣體的濃度的上升輸出電流；非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器，設置在上述筐體的內(nèi)部、內(nèi)裝有高溫時產(chǎn)生非凝縮性氣體的物質(zhì)；發(fā)熱體，與上非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器接觸而設置；導電裝置，由連接該發(fā)熱體和上述可燃性氣體傳感器的導電性物質(zhì)構(gòu)成；壓力驅(qū)動裝置，與上述非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器的內(nèi)壓上升相對應驅(qū)動上述蓋支撐裝置；產(chǎn)生上述非凝縮性氣體，驅(qū)動上述壓力驅(qū)動裝置，上述蓋關閉裝置動作，上述蓋子被打開。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋關閉裝置具有金屬線，其設置在上述筐體的側(cè)面，一端連接上述筐體側(cè)面，另一端連接上述蓋子，在通常時通過張力關閉上述蓋子；上述蓋開放裝置具有金屬線切斷裝置，設在上述金屬線的中途，與可燃性氣體濃度的上升對應將上述金屬線切斷。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于包括輔助金屬線，其與上述金屬線切斷裝置分支而設置的；和緩沖筒，其支撐該輔助金屬線的一端。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述金屬線切斷裝置具有設在上述金屬線的預定切斷位置的在高溫下溶化的發(fā)熱體；與該發(fā)熱體相接觸地設置的對應可燃性氣體的濃度上升而使上述發(fā)熱體升溫的升溫裝置。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述升溫裝置具有導電電路，由電源及連接該電源和上述發(fā)熱體的導電性物質(zhì)構(gòu)成；以及設在該導電電路的中途的電路開關；該電路開關具有包括內(nèi)裝有氫氣吸留合金的氫氣吸留合金收容容器，隨著該氫氣吸留合金的周圍的氫氣氣體濃度的上升，上述氫氣吸留合金的體積增加，成為導通狀態(tài)。
一種可燃性氣體去除裝置，其特征在于包括第1催化劑式再化合裝置，內(nèi)裝有使可燃性氣體反應的催化劑、具有至少有一個開口部的第1筐體；第2催化劑式再化合裝置，內(nèi)裝有上述催化劑、具有至少有一個第2開口部的第2筐體，和設在該筐體的開口部的蓋子，并配置有蓋關閉裝置，設在上述第2筐體的第2開口部、通常使上述蓋子為關閉狀態(tài)；蓋開放裝置，當上述筐體內(nèi)的保護氣中的可燃性氣體濃度上升時，使上述蓋關閉裝置動作、使上述蓋子成為打開狀態(tài)。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋開放裝置具有在上述第1筐體內(nèi)被擔持的形狀記憶合金、和連接上述蓋關閉裝置及上述蓋開放裝置的連接裝置，與上述第1筐體的保護氣的溫度相對應，上述形狀記憶合金的形狀變化，上述連接裝置隨著該變化而動作，上述蓋關閉裝置通過該動作而動作，上述第2筐體的蓋子開放。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于具有第3催化劑式再化合裝置，其在上述第2筐體內(nèi)具有形狀記憶合金，并具有第3筐體，其與該第2筐體鄰接、內(nèi)裝有上述催化劑、且有至少一個開口部；設在該筐體的開口部的蓋子和蓋關閉裝置，其連接上述第2筐體內(nèi)的形狀記憶合金，并通常使第3筐體的蓋子成關閉狀態(tài)。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋開放裝置包括非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器，設置在上述第1筐體內(nèi)，其內(nèi)裝有在高溫時產(chǎn)生非凝縮性氣體的物質(zhì)；壓力驅(qū)動裝置，對應于該非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器的內(nèi)壓上升，使上述蓋關閉裝置動作將上述第2筐體的蓋子開放。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋關閉裝置由粘合上述蓋子和上述第2筐體、并在高溫下融化的粘接部件構(gòu)成；上述蓋開放裝置具有發(fā)熱體，設在上述蓋子的至少與上述粘接部件接觸的部分可燃性氣體傳感器，設置在上述第1筐體內(nèi)部，可燃性氣體的濃度的上升相對應而輸出電流；導電裝置，由連接該可燃性氣體傳感器和上述發(fā)熱體的導電性物質(zhì)構(gòu)成。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于包括收容上述可燃性氣體傳感器的氣體傳感器收容容器；和容器動作裝置，與該氣體傳感器收容容器周圍的可燃性氣體的濃度上升相對應，使上述氣體傳感器收容容器動作。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述容器動作裝置具有設在上述氣體傳感器收容容器的形狀記憶合金。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述容器動作裝置具有連接上述氣體傳感器收容容器的活塞；內(nèi)裝該活塞的氣缸；以及非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器，與該氣缸連接，內(nèi)裝有在高溫時產(chǎn)生非凝縮性氣體的物質(zhì)。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于發(fā)熱體被配置成與上述催化劑接觸。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于作為上述發(fā)熱體，從氧化鈣、氧化鈉、氧化鍶、或氫氣吸留合金中至少選擇一個使用。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述催化劑至少由兩種物質(zhì)構(gòu)成，包括從鉑、釕、鈀中選擇的至少一種物質(zhì)，及從銀、鈷、錳或銅中選擇的至少一種物質(zhì)或其氧化物。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于作為在上述非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器內(nèi)部配置的非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)，從金屬氫化物、碳酸氫鈣、碳酸氫鈉、碳酸鉈(I)、碳酸鐵(II)中選擇至少一種使用。
一種可燃性氣體去除裝置，具有擔載使可燃性氣體反應的催化劑的載體，和內(nèi)裝有該載體、有至少一個開口部的筐體，其特征在于上述載體是從氧化鋁、氧化硅、銅、或青銅中選擇至少一種物質(zhì)構(gòu)成的多孔柱狀體，該柱狀體的細孔直徑的范圍設定為1nm～1000nm，且該柱狀體中設有作為空洞的氣體流通的通路。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述柱狀體含有從鉑、釕、鈀中選擇的至少一種物質(zhì)，以1wt％～10wt％比例作為上述催化劑。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于具有由鐵或活性炭構(gòu)成的催化劑載體，與構(gòu)成上述催化劑的柱狀體連接地設置，該催化劑載體被成型為柱狀，并設有作為空洞的氣體流通的通路。
記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于作為上述催化劑，使用從鉑、釕、鈀中選擇的至少一種金屬物質(zhì)單體或其氧化物。
本發(fā)明提供一種可燃性氣體去除裝置，其特征在于具有催化劑式再化合裝置包括使可燃性氣體反應的催化劑；內(nèi)裝有該催化劑、至少有一個開口部的筐體；有設在筐體的開口部的蓋子，并具有蓋關閉裝置，使設在筐體的開口部的蓋子通常處于關閉狀態(tài)；和蓋打開裝置，當筐體外部附近的保護氣中的可燃性氣體濃度上升時使蓋關閉裝置動作、使蓋子為打開狀態(tài)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當核反應堆安全外殼內(nèi)的氫氣和氧氣的濃度低時，催化劑式再化合裝置的開口部被蓋子覆蓋，可以防止催化劑劣化。當氫氣和氧氣的濃度上升時，蓋子被打開，通過催化劑式再化合裝置的啟動，可以使核反應堆安全外殼內(nèi)的氣體維持在可燃界限以下。
本發(fā)明的特征在于，蓋關閉裝置由將蓋子和筐體粘合并在高溫下溶化的粘合部件而構(gòu)成。該開放裝置具有的結(jié)構(gòu)為蓋子中至少與粘接部件接觸的部分由氫氣的氧化催化劑構(gòu)成由此當氫氣和氧氣的濃度上升時設在蓋子的催化劑部分發(fā)熱，使粘合部件的作用減弱，因而可以容易地使蓋子打開。
本發(fā)明的特征在于，蓋關閉裝置在與蓋子相對的開口部的至少一部分配置磁性體，蓋打開裝置具有設置在筐體的內(nèi)壁面附近、內(nèi)裝有在高溫時產(chǎn)生非凝縮性氣體的物質(zhì)的非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器，根據(jù)產(chǎn)生非凝縮性氣體的物質(zhì)的溫度的上升，將產(chǎn)生的非凝縮性氣體移送至筐體內(nèi)，由此使蓋關閉裝置動作將蓋子打開。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當產(chǎn)生非凝縮性氣體的物質(zhì)被加熱時，向筐體內(nèi)放出非凝縮性氣體，筐體的內(nèi)壓上升，設在開口部的蓋子被打開，催化劑啟動。因此可以防止在啟動前由催化毒物造成的催化劑的劣化。
此時，最好使氫氣的氧化催化劑與非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器相鄰并配置在筐體的外壁或其附近位置。這樣，只有當筐體外部的氫氣和氧氣的濃度上升時，由催化劑反應和氫氣吸留反應產(chǎn)生的熱量使非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)溫度上升，通過非凝縮性氣體的放出，筐體的內(nèi)壓上升，設在開口部的蓋子被打開，催化劑啟動。因此催化劑在達到所需程度的氫氣和氧氣濃度時該裝置才開始啟動，可以防止在啟動前由催化毒物造成的催化劑的劣化。
或者可以配置氫氣吸留合金來代替氫氣的氧化催化劑。此時將氫氣吸留合金配置成通過過濾器與筐體外部空間連通。這樣當筐體外部氣體中的氫氣濃度上升時，氫氣吸留合金吸收氫氣而發(fā)熱。該熱量使相鄰的非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)的收容容器升溫，由此非凝縮性氣體通過過濾器向筐體內(nèi)部放出，使內(nèi)壓上升。
這樣由于蓋子被打開，催化劑啟動，可以將核反應堆安全外殼內(nèi)的氣體維持為可燃界限以下。此時由于筐體的蓋子檢測筐體外部的氫氣濃度的上升后被打開，可以防止內(nèi)部的催化劑被催化毒物所毒化。
本發(fā)明的特征在于上述蓋關閉裝置由粘合上述蓋子與上述筐體、并在高溫下融化的粘接部件構(gòu)成；上述蓋開放裝置包括在上述蓋子的至少與上述粘接部件接觸部分設置的發(fā)熱體；設置在上述筐體的外部、對應于可燃性氣體濃度的上升而輸出電流的可燃性氣體傳感器；由連接可燃性氣體傳感器和發(fā)熱體的導電性物質(zhì)構(gòu)成的導電裝置。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當核反應堆安全外殼內(nèi)的可燃性氣體濃度超過預定的濃度時，從可燃性氣體傳感器向?qū)щ娧b置流過電流，通過使發(fā)熱體升溫溶化粘接部件，打開蓋子，使催化劑啟動。其結(jié)果，當核反應堆安全外殼內(nèi)保護氣中的可燃性氣體濃度未達到催化劑所需的濃度時，將催化劑與保護氣隔離，可以防止催化毒物造成的劣化。
本發(fā)明的特征在于蓋關閉裝置具有與上述蓋子連接而設置、從上述筐體的蓋子內(nèi)側(cè)支撐該蓋子的蓋支撐裝置；蓋開放裝置包括可燃性氣體傳感器，設置在上述筐體的外部、根據(jù)可燃性氣體的濃度的上升輸出電流；非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器，設置在上述筐體的內(nèi)部、內(nèi)裝有高溫時產(chǎn)生非凝縮性氣體的物質(zhì)；發(fā)熱體，與該非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)接觸而設置。導電裝置，由連接該發(fā)熱體和非凝縮性氣體傳感器的導電性物質(zhì)構(gòu)成；壓力驅(qū)動裝置，與非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器的內(nèi)壓上升對應、驅(qū)動蓋支撐裝置，產(chǎn)生非凝縮性氣體，壓力驅(qū)動裝置驅(qū)動，蓋關閉裝置動作，蓋子被打開。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，作為非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)使用金屬氫化物的情況下，當筐體外部的保護氣的可燃性氣體濃度上升至預定的第1預定濃度時，對應于來自可燃性氣體傳感器的輸出電流，發(fā)熱體升溫，將金屬氫化物加熱，放出氫氣。
從金屬氫化物放出的氫氣產(chǎn)生壓力驅(qū)動壓力驅(qū)動裝置，使設在筐體開口部的蓋子打開，催化劑啟動。當筐體外部的保護氣的可燃性氣體濃度下降至預定的第2預定濃度時，根據(jù)相反的過程，氫氣被金屬氫化物吸收，設在筐體開口部的蓋子被關閉。因而可以抑制催化毒物造成的內(nèi)裝在筐體的催化劑的劣化。
本發(fā)明的特征在于蓋關閉裝置具有設置在筐體的側(cè)面、一端連接筐體側(cè)面另一端連接蓋子、在通常通過張力關閉上述蓋子的金屬線；蓋開發(fā)裝置具有金屬線切斷裝置，設在金屬線的中途，與可燃性氣體濃度的上升對應將金屬線切斷。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以通過使金屬線在預定溫度被切斷將蓋子打開。
此時具有與金屬線切斷裝置分支設置的輔助金屬線，和支撐該輔助金屬線的一端的緩沖筒。通過該緩沖筒的作用，在完全打開設在筐體的開口部的蓋子之前，產(chǎn)生時間的延遲，由此使催化劑與筐體外的保護氣接觸的時間延遲，可以抑制催化毒物產(chǎn)生的催化劑的性能下降。
金屬線切斷裝置具有設在上述金屬線的預定切斷地方的高溫下溶化的發(fā)熱體、和對應于接觸該發(fā)熱體的可燃性氣體的濃度而使上述發(fā)熱體升溫的升溫裝置。例如作為該升溫裝置使用氫氣的氧化催化劑時，伴隨氫氣濃度的上升產(chǎn)生反應熱，在金屬線預定切斷的地方升溫，發(fā)熱體溶化，可以確實地切斷金屬線。
該升溫裝置的特征在于包括導電電路，由電源、及由連接該電源和發(fā)熱體的導電物質(zhì)構(gòu)成；和電路開關，設在該導電電路的中途，該電路開關具有具有內(nèi)裝有氫氣吸留合金的氫氣吸留合金收容容器，隨著該氫氣吸留合金的周圍的氫氣氣體濃度上升，上述氫氣吸留合金的體積增加，成為導通狀態(tài)。這是利用了氫氣吸留合金隨著吸收氫氣而體積膨脹，從而與可燃性氣體傳感器的電路連接。
這樣可以抑制通常待機時氣體傳感器的電源的消耗，能夠防止定期檢查時的可燃性氣體傳感器的失誤動作，檢測出事故時的氫氣濃度的上升，能夠自動地與氣體傳感器連接。
本發(fā)明提供一種可燃性氣體去除裝置，其特征在于包括第1催化劑式再化合裝置，內(nèi)裝使可燃性氣體反應的催化劑、具有至少有一個開口部的第1筐體；第2催化劑式再化合裝置，內(nèi)裝上述催化劑、具有至少有一個第2開口部的第2筐體和設在該筐體的開口部的蓋子，并配置有蓋關閉裝置，設在上述第2筐體的第2開口部、通常使蓋子為關閉狀態(tài)；蓋開放裝置，當筐體的外部附近的保護氣中的可燃性氣體濃度上升時，使蓋關閉裝置動作、使蓋子成為打開狀態(tài)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第1催化劑式再化合裝置的催化劑啟動后，該第1催化劑式再化合裝置的筐體內(nèi)產(chǎn)生的催化劑反應熱使蓋開放裝置動作，經(jīng)過蓋開放裝置的開放動作的延遲時間，第2催化劑式再化合裝置的蓋子被打開，催化劑開始啟動。這樣，即使催化毒物使第1催化劑式再化合裝置的性能下降，也可以通過第2催化劑式再化合裝置的啟動，使核反應堆安全外殼內(nèi)的保護氣維持在可燃界限以下。
該催化劑式再化合裝置可以不限于2臺，在需要多級的催化劑啟動時，在鄰近催化劑式再化合裝置處再進行配置。此時，通過使在各催化劑式再化合裝置的筐體內(nèi)被擔載的各形狀記憶合金的相變溫度在各個筐體中不同，根據(jù)催化毒物對第1催化劑式再化合裝置的影響的大小，待機中的其它的催化劑式再化合裝置處于可以動作狀態(tài)，從而提高可燃性氣體去除裝置的整體系統(tǒng)的可靠性。
本發(fā)明的蓋開放裝置具有在上述第1筐體內(nèi)被擔載的形狀記憶合金、和連接上述蓋關閉裝置及上述蓋開放裝置的連接裝置，與第1筐體內(nèi)的保護氣的溫度相對應，形狀記憶合金的形狀變化，連接裝置隨著該變化而動作，蓋關閉裝置通過該動作而工作，第2筐體的蓋子被打開。這樣，可以使多個催化劑式再化合裝置容易且確實地適時啟動。
最好在上述第2筐體內(nèi)具有形狀記憶合金，并具有第3催化劑式再化合裝置，上述第3催化劑式再化合裝置具有第3筐體，其與該第2筐體鄰接、內(nèi)裝有催化劑、有至少一個開口部；和蓋封閉裝置，連接設在該筐體的開口部的蓋子以及上述第2筐體內(nèi)的形狀記憶合金，并通常使第3筐體的蓋子關閉。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第1催化劑式再化合裝置啟動后，催化劑的反應熱使形狀記憶合金裝置升溫，經(jīng)過升溫所要的延遲時間后，第2催化劑式再化合裝置的蓋子被打開，催化劑反應開始，從而即使催化毒物的作用使第1催化劑式再化合裝置的性能下降，第2、第3催化劑式再化合裝置依次啟動，可以使核反應堆安全外殼內(nèi)的保護氣維持在可燃界限以下。
本發(fā)明的蓋開放裝置包括非凝縮性氣體收容容器，設置在上述第1筐體內(nèi)，其內(nèi)裝有在高溫時產(chǎn)生非凝縮性氣體的物質(zhì)；壓力驅(qū)動裝置，對應于該非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器的內(nèi)壓上升，使上述蓋關閉裝置動作，將上述第2筐體的蓋子打開。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，開口部平時開放的催化劑式再化合裝置啟動后，由于反應熱放出非凝縮性氣體，汽缸內(nèi)升壓，在該升壓的延遲時間后第2催化劑式再化合裝置的蓋子被打開，催化劑反應開始。從而即使催化毒物的作用使第1催化劑式再化合裝置的性能下降，由于第2催化劑式再化合裝置啟動，可以使核反應堆安全外殼內(nèi)的保護氣維持在可燃界限以下。
本發(fā)明的蓋關閉裝置由粘合上述蓋子和上述筐體、并在高溫下融化的粘接部件構(gòu)成；上述蓋開放裝置具有發(fā)熱體，設在上述蓋子的至少與上述粘接部件接觸的部分；可燃性氣體傳感器，與設置在上述第1筐體內(nèi)部的可燃性氣體的濃度的上升相對應而輸出電流；導電裝置，由連接該可燃性氣體傳感器和上述發(fā)熱體的導電性物質(zhì)構(gòu)成。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，只有當?shù)?催化劑式再化合裝置啟動后其性能下降，且核反應堆安全外殼內(nèi)的保護氣高于預定的可燃性氣體濃度時，第2催化劑式再化合裝置的筐體的蓋子被打開，從而可以防止催化毒物造成第2催化劑式再化合裝置內(nèi)的催化劑性能下降，并可以使可燃性氣體長時間維持在可燃界限以下。
該可燃性氣體傳感器最好設在第1筐體的內(nèi)部且在催化劑層的上部。
當通過催化劑層的氣體中的可燃性氣體濃度低，催化劑性能正常時，可燃性氣體傳感器檢測的可燃性氣體濃度在預定濃度以下，與可燃性氣體傳感器連接的第2筐體的蓋子通常不打開。另一方面當可燃性氣體傳感器的下部的催化劑性能下降，通過催化劑層的氣體中的可燃性氣體濃度上升達到預定濃度時，與可燃性氣體傳感器連接的第2筐體的蓋子被打開，與催化毒物未接觸的新的催化劑開始反應，可以使核反應堆安全外殼內(nèi)的可燃性氣體長時間維持在可燃界限以下。
本發(fā)明的特征在于包括收容上述可燃性氣體傳感器的氣體傳感器收容容器；和容器動作裝置，與該氣體傳感器收容容器周圍的可燃性氣體的濃度上升相對應，使氣體傳感器收容容器動作。由此，與第2催化劑式再化合裝置連接的可燃性氣體傳感器，在第1催化劑式再化合裝置完全啟動后與通過催化劑層的氣體接觸，因此可以減少失誤動作造成的隔離被提前解除。
容器動作裝置具有設在氣體傳感器收容容器內(nèi)的形狀記憶合金。對于為打開氣體傳感器收容容器而使用形狀記憶合金的裝置，當在可燃性氣體傳感器的下側(cè)配置的催化劑層開始反應，形狀記憶合金由于升溫而達到相變溫度時，隨著形狀記憶合金的相變，容器變形，可燃性氣體傳感器收容容器的蓋子被打開。
容器動作裝置也可以具有與氣體傳感器收容容器連接的活塞；內(nèi)裝該活塞的氣缸；以及非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器，與該氣缸連接，內(nèi)裝有在高溫時產(chǎn)生非凝縮性氣體的物質(zhì)。作為為打開氣體傳感器收容容器而使用非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)的方法，當在可燃性氣體傳感器的下側(cè)配置的催化劑層開始反應，形狀記憶合金由于升溫而達到相變溫度時，產(chǎn)生非凝縮性氣體，非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器的內(nèi)壓上升，可燃性氣體傳感器收容容器的蓋子被打開。
本發(fā)明的特征在于，將發(fā)熱體配置成與上述催化劑接觸。作為該發(fā)熱體，較好的是從氧化鈣、氧化鈉、氧化鍶、或氫氣吸留合金中選擇的至少一種使用。
當使用氧化鈣或氧化鈉時，與接觸該發(fā)熱體的氣體中含有的水蒸氣發(fā)生反應。因為產(chǎn)生了氫氧化物，催化劑層升溫，催化劑被活性化。當使用氫氣吸留合金時，氫氣吸收反應產(chǎn)生的發(fā)熱同樣使催化劑活性化。從而可以進一步促進催化劑的再化合反應。價格便宜本發(fā)明的催化劑其特征在于包括從鉑、釕、鈀中選擇的至少一種物質(zhì)，及從銀、鈷、錳或銅中選擇的至少一種物質(zhì)或其氧化物，至少由兩種物質(zhì)構(gòu)成。前者在常溫下也促進氫氣的氧化反應，但一般很貴。后著價格便宜，但反應開始溫度高。通過這些組合，可以維持催化劑高效工作，同時價格便宜。
在本發(fā)明中，作為在上述非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器內(nèi)部配置的非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)，從金屬氫化物、碳酸氫鈣、碳酸氫鈉、碳酸鉈(I)、碳酸鐵(II)中選擇至少一種使用。伴隨著加熱，金屬氫化物的氫氣通過其它的上述4種物質(zhì)產(chǎn)生二氧化碳。
本發(fā)明提供一種可燃性氣體去除裝置，具有擔載使可燃性氣體反應的催化劑的載體、和內(nèi)裝有該載體、有至少一個開口部的筐體，其特征在于，上述載體是從氧化鋁、氧化硅、銅、或青銅中選擇至少一種物質(zhì)構(gòu)成的多孔柱狀體，該柱狀體的細孔直徑的范圍設定為1nm～1000nm，且該柱狀體中設有作為空洞的氣體流通的通路。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)用效率高且小型的裝置取代以往的大規(guī)模的可燃性氣體的再化合裝置，實現(xiàn)靜態(tài)除去可燃性氣體。
該柱狀體含有1wt～10wt％比例的從作為上述催化劑的鉑、釕、鈀中選擇的至少一種物質(zhì)。該范圍是為使催化劑維持高性能的最好的比例。
本發(fā)明的特征在于具有由鐵或活性炭構(gòu)成的催化劑載體，該催化劑載體成型為柱狀并設有氣體流過的通路即空洞。通過使氣體在經(jīng)過催化劑體前與鐵接觸，氣體中的氧生成氧化鐵，該反應產(chǎn)生的熱促進氫氣和氧氣的再化合反應。
此時構(gòu)成催化劑載體的鐵或活性炭的比表面較好是設定為500m2/g以上。因為這樣可以進一步促進催化劑的反應。
本發(fā)明的特征在于，作為上述催化劑，使用從鉑、釕、鈀中選擇的至少一種金屬物質(zhì)單體或其氧化物。這樣，隨著氫氣濃度的上升，氧化物被還原，生成新的金屬單體構(gòu)成的催化劑。該新生成的催化劑使可燃性氣體的去除效率提高。并且，通過還原反應時的發(fā)熱，金屬單體構(gòu)成的催化劑的表面升溫，可以提高催化劑的活性，并抑制被催化毒物的毒化。
本發(fā)明的效果在于
根據(jù)本發(fā)明，通過檢測核反應堆安全外殼內(nèi)的可燃性氣體濃度的變化，解除與可燃性氣體去除裝置的保護氣的隔離，可以防止催化劑毒物造成的催化劑性能的下降，可以使安全外殼內(nèi)保護氣長期維持可燃界限以下。
以下根據(jù)附圖，詳細說明
具體實施例方式
圖1(a)是本發(fā)明的第1實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的斜視圖。(b)是(a)的蓋子被打開時的斜視圖。
圖2(a)是本發(fā)明的第1實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的斜視圖，其蓋子為被關閉狀態(tài)，(b)是(a)的蓋子被打開時的斜視圖，(c)是(a)的蓋子的擴大的剖面圖。
圖3(a)是本發(fā)明的第2實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的斜視圖。(b)是(a)的虛線所圍部分B的擴大的剖面圖。。
圖4是圖3所示可燃性氣體去除裝置的蓋子被打開時的斜視圖。
圖5(a)本發(fā)明的第2實施形態(tài)的變形例的可燃性氣體去除裝置的蓋子的接合狀態(tài)的側(cè)面圖，(b)是(a)的蓋子被打開時的斜視圖。
圖6是本發(fā)明的第3實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的斜視圖。
圖7是圖6所示的在可燃性氣體去除裝置的筐體內(nèi)部設置的非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器的簡要剖面圖。圖8(a)是本發(fā)明的第4實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的剖面圖。(b)是(a)的蓋子被打開時的剖面圖。
圖9是本發(fā)明的第4實施形態(tài)的變形例的可燃性氣體去除裝置的剖面圖。
圖10(a)是本發(fā)明的第5實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的斜視圖，(b)是(a)的蓋子被打開時的斜視圖，(c)是(a)的虛線所圍部分C擴大了的剖面圖。
圖11(a)是本發(fā)明的第5實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的可燃性氣體傳感器的電路圖，(b)是與圖(a)對應的框圖。
圖12(a)是說明本發(fā)明的第6實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的斜視圖，(b)是表示缺欠(a)的局部的斜視圖。
圖13是本發(fā)明第7實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的一部分省略的斜視圖。
圖14(a)是圖13所示氣體傳感器收容容器的斜視圖。(b)是(a)的氣體傳感器收容容器的一部分為被打開狀態(tài)的斜視圖。
圖15(a)是適用于本發(fā)明的第7實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的、使用了非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)的、氣體傳感器收容容器的斜視圖，(b)是(a)的氣體傳感器收容容器的一部分為被打開狀態(tài)的斜視圖，(c)是(b)的從C方向看去的斜視圖。
圖16是本發(fā)明的第8實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的剖面圖。
圖17是本發(fā)明的第8實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的剖面圖。
圖18是本發(fā)明的第8實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的剖面圖。
圖19是本發(fā)明的第8實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的剖面圖。
圖20是本發(fā)明的第9實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的側(cè)面周圍擴大的正面圖。
圖21(a)是本發(fā)明的第9實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的可燃性氣體傳感器的啟動開關為閉合狀態(tài)的簡要結(jié)構(gòu)圖，(b)是(a)的導通狀態(tài)的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖22(a)是本發(fā)明的第9實施形態(tài)的變形例的可燃性氣體去除裝置的可燃性氣體傳感器的啟動開關為閉合狀態(tài)的簡要結(jié)構(gòu)圖，(b)是(a)的導通狀態(tài)的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖23(a)至(g)都為在本發(fā)明的第10實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的筐體內(nèi)配置的氫氣的氧化催化劑的形態(tài)的剖面圖。
圖24(a)和(b)是在本發(fā)明第13實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的筐體內(nèi)配置的催化劑體的斜視圖。
圖25是本發(fā)明第13實施形態(tài)的催化劑體中含有的金屬催化劑的重量含有比例和氫氣與氧氣的再化合反應的反應速度間的關系的圖。
圖26是本發(fā)明的第13實施形態(tài)的構(gòu)成催化劑體的多孔柱狀體的細孔直徑和氫氣與氧氣的再化合反應的反應速度間的關系的圖。
圖27表示本發(fā)明的第13實施形態(tài)的鐵和氧化鈉(或氧化鈣)的碘吸附效果，是氫氣和氧氣的再化合反應的反應速度的時間推移的圖。
圖28是本發(fā)明的第13實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的活性炭構(gòu)成的催化劑載體的比表面，和催化劑再化合反應的反應速度間的關系的圖。
圖29本發(fā)明的第13實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的活性炭構(gòu)成的催化劑載體的比表面，和載體的細孔容積間的關系的圖。
圖30本發(fā)明的第14實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的催化劑載體的表面附近的擴大剖面圖。
圖31是現(xiàn)有的核反應堆安全外殼的簡要系統(tǒng)剖面圖。
圖32是現(xiàn)有的催化劑式再化合裝置的簡要斜視圖。
第1實施形態(tài)圖1(a)和(b)是簡要表示本發(fā)明的第1實施形態(tài)的核反應堆安全外殼的可燃性氣體濃度控制裝置的斜視圖。該可燃性氣體濃度控制裝置是催化劑式再化合裝置，其基本的結(jié)構(gòu)與圖32所示的現(xiàn)有的裝置圖相同，因此以下只說明本實施形態(tài)的特征的結(jié)構(gòu)。
在本實施形態(tài)中，在內(nèi)部有催化劑1的催化劑式再化合裝置的筐體2設置開口部3a、3b，該開口部3a、3b被蓋子4a、4b覆蓋。在筐體2上，與蓋子4a、4b的4個邊中的一個邊相接部分設置有粘合部5a、5b。通過它的作用使蓋子4a、4b與筐體2粘合。作為粘合部5a、5b，較好的是使用例如在100～500℃的范圍內(nèi)溶解的以有機聚合物或焊錫(ハンダ)為代表的合金。
蓋子4a、4b以與該4個邊中與粘合部5a、5b相對的邊(圖1中分別以符號4m、4n表示為軸旋轉(zhuǎn)而打開和關閉。與蓋子4a、4b的粘合部5a、5b相接的部分由發(fā)熱體6a、6b構(gòu)成。發(fā)熱體6a、6b由氫氣的氧化催化劑形成，并被配置成在蓋子4a、4b為關閉狀態(tài)時與周圍的核反應堆安全外殼的氣體接觸。
當安全外殼內(nèi)的氫氣和氧氣濃度達到催化劑反應開始的濃度時，發(fā)熱體6a、6b因為催化劑反應而發(fā)熱，當達到粘合部5a、5b的溶化溫度時，粘合部5a、5b溶化，蓋子4a、4b與粘合部5a、5b被熔斷。與之相應，如圖1(b)所示，以蓋旋轉(zhuǎn)軸4m、4n為軸，蓋子4a、4b通過重力旋轉(zhuǎn)而被打開。這樣，安全外殼內(nèi)保護氣從設在催化劑式再化合裝置的筐體2的下方開口的開口部3a流入筐體2內(nèi)，通過催化劑1接受再化合反應，從設在筐體2的上方的開口部3b流出。
根據(jù)這個結(jié)構(gòu)，安全外殼內(nèi)的氫氣和氧濃度在達到催化劑的啟動濃度前，催化劑式再化合裝置的催化劑與安全外殼保護氣隔離，且達到催化劑的啟動濃度時催化劑才開始促進安全外殼保護氣的再化合反應，因此可以防止催化毒物造成的催化劑性能的下降，最大限度發(fā)揮催化劑的效果。
在本實施形態(tài)中，與蓋子4a、4b的粘合部5a、5b接觸的部分作為由催化劑構(gòu)成的發(fā)熱體6a、6b，作為其變形例可以考慮圖2(a)及圖2(b)的斜視圖所示的催化劑式再化合裝置。在圖2(a)中，將粘合部5a、5d的表面積設定成比圖1中的粘合部5c、5b大，可以使在平時將蓋子關閉狀態(tài)、而發(fā)熱時打開蓋子這一組蓋子的開關動作確實地進行。
此時，替換蓋子4a、4b，在開口部3a、3b設置2層重疊的板的蓋子4c、4d。圖2(c)是從圖2(a)的C方向看去蓋子4d的側(cè)面圖。(蓋子4c具有同樣的結(jié)構(gòu)。)。
即，該蓋子4d(4c)是發(fā)熱體6構(gòu)成的板和金屬板7經(jīng)2層重疊成型后而形成，與安全外殼內(nèi)保護氣接觸的面為催化劑構(gòu)成的發(fā)熱體6，與由催化劑構(gòu)成的粘合部5d(5c)接觸的面為金屬板。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過將由催化劑構(gòu)成的發(fā)熱板的面積設定的比圖1中的大，可以使粘合部5d(5c)的面積比圖1的粘合部5b(5a)的大。
如圖2(b)所示，將設在催化劑式再化合裝置的氣體流入口3a的蓋子4d成為如圖2(a)所示的金屬板和催化劑的2層結(jié)構(gòu)，可以考慮對于催化劑式再化合裝置，在氣體流出口3b設置的蓋子4b與圖1的氣體流出口3b的蓋子相同。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過使在氣體流入口的發(fā)熱量比在氣體流出口的發(fā)熱量大，具有促進流通催化劑式再化合裝置的自然循環(huán)流的形成的效果。
第2實施形態(tài)下面用圖3和圖4說明本發(fā)明的第2實施形態(tài)的核反應堆安全外殼的可燃性氣體去除裝置。與第1實施形態(tài)相同的結(jié)構(gòu)部分用同一符號表示，并省略說明。在圖3和圖4中，為了提高可視性，省略了設在筐體2的內(nèi)部的催化劑1。
在本實施形態(tài)中，與圖32的現(xiàn)有技術(shù)的催化劑式再化合裝置相鄰，至少設置一個上述第1實施形態(tài)的具有蓋子的催化劑式再化合裝置，使多個催化劑式再化合裝置相鄰配置。
圖3(a)是本實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置通常運轉(zhuǎn)時的狀態(tài)的斜視圖。在這里，3臺催化劑式再化合裝置相鄰而配置。配置在最右的第1催化劑式再化合裝置12a，其是在筐體112內(nèi)裝有催化劑，所述筐體112具有無蓋子且總是開放的開口部103a、103b?？痼w112的結(jié)構(gòu)與圖32所示的以前的情況相同。在第1催化劑式再化合裝置12a的催化劑層(未圖示)的旁邊設置相互不接觸的由形狀記憶合金構(gòu)成的2個棒體9a、9b。
與各形狀記憶合金棒體9a、9b連接，設置擔持軸8a、8b，將該棒在筐體內(nèi)擔持，該擔持軸8a、8b例如由金屬線等軸體構(gòu)成。擔持軸8a在筐體112的側(cè)面被粘附裝置10a粘附。并且擔持軸8b在筐體112的上面被粘附裝置10b粘附。作為粘附裝置10a、10b，最好使用例如以柔軟性好的耐熱性橡膠或耐熱性硅為原料的密封材料。擔持軸8a、8b通過該粘附裝置10a、10b向筐體112的外部伸出。
與第1催化劑式再化合裝置12a相接，設置第2催化劑式再化合裝置12b。該第2催化劑式再化合裝置12b在筐體2a由蓋子4a、4b蓋住開口部3a、3b，該開口部3a、3b設在與第1催化劑式再化合裝置的開口部103a、103b相同的位置。蓋子4a、4b通過作為裝卸裝置設置的扣構(gòu)件扣構(gòu)件(フツク)11a、11b與筐體2a接合在一起。
扣構(gòu)件扣構(gòu)件11a、11b由壓鐵和滾輪構(gòu)成，在兩個滾輪中間使壓鐵在變形的同時滑動，它一般是用于家具的門的開閉，此時，壓鐵固定在蓋子4a、4b，在與開口部3a、3b的蓋子4a、4b的接合部設有滾輪。
圖3(b)是將圖3(a)所示虛線部分B擴大后所表示的剖面圖，表示蓋子4c和筐體2c通過扣構(gòu)件扣構(gòu)件11c結(jié)合的狀態(tài)。其它的扣構(gòu)件扣構(gòu)件11a、11b、11d也為相同的結(jié)構(gòu)，以下說明扣構(gòu)件扣構(gòu)件11a的具體構(gòu)造。
通過固定在蓋子4a的壓鐵13A、和在筐體2a的開口部3a附近設置的滾輪13B的卡合，蓋子4a和筐體2a接合，蓋住開口部3a。另一方面，擔持軸8a伸出到第1催化劑式再化合裝置12a的筐體112的外部，該擔持軸8a被配置在接近扣構(gòu)件扣構(gòu)件11a的壓鐵13A的前端。同樣，蓋子4b也通過扣構(gòu)件扣構(gòu)件11b的壓鐵和滾輪的卡合而蓋住開口部3b，該擔持軸8b被配置在接近扣構(gòu)件扣構(gòu)件11b的壓鐵的前端。
在第2催化劑式再化合裝置12b的筐體2a內(nèi)，也設有形狀記憶合金棒體9c、9d、和與之相連、在筐體2a內(nèi)將棒體擔持的擔持軸8c、8d。這些擔持軸8c、8d分別在筐體2a的側(cè)面或上面被粘附裝置10c、10d所粘附，并伸出筐體2a的外部。
與第2催化劑式再化合裝置12b鄰接，配置第3催化劑式再化合裝置12c筐體2b的開口部被蓋子4c、4d蓋住。第3催化劑式再化合裝置12c的蓋子4c、4d通過扣構(gòu)件扣構(gòu)件11c、11d的壓鐵和滾輪的卡合而分別蓋住開口部，形狀記憶合金的擔持軸8c、8d被分別配置在接近扣構(gòu)件扣構(gòu)件11d的壓鐵的前端。
下面說明本實施形態(tài)的作用。核反應堆在進行平常的運轉(zhuǎn)時，本實施形態(tài)的可燃性氣體處理裝置為待機狀態(tài)，但當超過設計標準的情況發(fā)生，核反應堆安全外殼內(nèi)的可燃性氣體濃度上升時，具有在平時開放的開口部103a、103b的第1催化劑式再化合裝置12a首先啟動，通過裝在筐體112的內(nèi)部的催化劑(未圖示)，被導入筐體112內(nèi)的安全外殼的保護氣中的氫氣和氧氣開始再化合反應。圖中的虛線箭頭表示此時的安全外殼的保護氣的流向。
這里，通過再化合反應，第1催化劑式再化合裝置12a的筐體112內(nèi)的溫度上升，當達到構(gòu)成棒體9a、9b的形狀記憶合金的相變溫度時，形狀記憶合金棒體9a、9b分別向軸方向伸長，使擔持軸8a、8b的位置分別向第2催化劑式再化合裝置12b的扣構(gòu)件11a、11b側(cè)位移。其結(jié)果，各扣構(gòu)件11a、11b的壓鐵13Aa、13Bb脫開，蓋子4a、4b被打開，安全外殼的保護氣通過開口部3a、3b向第2催化劑式再化合裝置12b的筐體2a內(nèi)流動。圖4表示此時的斜視圖。
這里，在具體設定構(gòu)成棒體9a、9b的形狀記憶合金的相變溫度時，要考慮在發(fā)生情況時預計出現(xiàn)的催化毒物造成催化劑式再化合裝置的性能下降。即，通過在考慮催化劑層為上層的情況下設定構(gòu)成棒體9a、9b的形狀記憶合金的相變溫度，即使第1催化劑式再化合裝置112的催化劑劣化而喪失催化劑的性能，通過第2催化劑式再化合裝置2a的啟動，可以進行其后的可燃性氣體的處理。
進而，通過第2催化劑式再化合裝置的筐體2a內(nèi)的溫度上升，形狀記憶合金棒體9c、9d分別沿軸方向伸長，擔持軸8c、8d也隨之動作，第3催化劑式再化合裝置12c的蓋子4c、4d被打開，第3催化劑式再化合裝置12c啟動。
在本實施形態(tài)中，3臺的催化劑式再化合裝置鄰接而設置，但臺數(shù)不限定于此，一般地，將有多個相變溫度的形狀記憶合金棒體在各筐體內(nèi)擔持的催化劑式再化合裝置多個設置，例如，對于第3催化劑式再化合裝置12c，在其筐體內(nèi)部被擔持的形狀記憶合金棒體其相變溫度被設定為不同的溫度，在第4催化劑式再化合裝置筐體內(nèi)部被擔持的其形狀記憶合金棒體相變溫度不同、…，根據(jù)催化毒物對第1催化劑式再化合裝置12a的影響的大小，使待機的催化劑式再化合裝置處于可以工作的狀態(tài)，能夠由此提高裝置整體的可靠性。
圖5是本實施形態(tài)的變形例，表示可燃性氣體去除裝置的第2催化劑式再化合裝置2b的蓋子的接合結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。圖5(a)表示蓋子4b關閉、(b)表示蓋子4b打開時的情況。
本實施形態(tài)的變形例中，作為將蓋子4(4a等)和筐體2(2a等)接合的裝置，在蓋子4和筐體2的接合部分，取代由上述壓鐵和滾輪構(gòu)成的扣構(gòu)件，形成下述結(jié)構(gòu)在蓋子4設置突出部14，擔持軸8(8a等)支持蓋子的突出部14，使平時蓋子4不打開。該擔持軸8作為蓋子4的制動器而作用。通過催化劑產(chǎn)生的反應熱，形狀記憶合金棒體9(9a等)產(chǎn)生變形，作為制動器的擔持軸8位移，從蓋子的突出部14的位置偏離(圖5(b)的狀態(tài))，由此使蓋子在自身重量下被打開。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以用更簡單的結(jié)構(gòu)得到與扣構(gòu)件相同的作用。
第3實施形態(tài)圖6是表示本發(fā)明的第3實施形態(tài)的核反應堆安全外殼的可燃性氣體去除裝置的概略剖面圖。本實施形態(tài)是在圖3和圖4所示的上述第2實施形態(tài)中，在筐體內(nèi)設置收容非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)的容器，來取代由形狀記憶合金構(gòu)成的棒體。
即，取代圖3所示第2實施形態(tài)的形狀記憶合金棒體9a、9b，在催化劑式再化合裝置12a的筐體112內(nèi)，配置將非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)裝在內(nèi)的非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器15a、和與之連接的氣缸16a、16b。在各氣缸16a、16b內(nèi)分別設有活塞19a、19b。
另外，將活塞19a、19b及氣缸16a、16b與筐體112內(nèi)的擔持軸8a、8b連接。其中，擔持軸8a、8b在筐體外的伸出位置、粘附裝置10a、10b及扣構(gòu)件11a、11b的配置，與上述第2實施形態(tài)相同。
圖7是將圖6所示非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器15及氣缸16a、16b的細節(jié)放大的剖面圖。圖中的數(shù)字17表示非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)。
在非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)的收容容器15的內(nèi)部充填有非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17的粉體，收容容器15的上部及下部分別與氣缸16a、16b連接。為了防止非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17的粉體直接混入氣缸16a、16b內(nèi)，氣缸16a、16b和收容容器15的接合部分別安裝過濾器18a、18b。在各氣缸16a、16b內(nèi)設置有活塞19a、19b，該活塞與由例如金屬線構(gòu)成的擔持軸8a、8b連接。
在第1催化劑式再化合裝置12a中，當催化劑導致的再化合反應開始時，反應熱使非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17變熱，收容容器15內(nèi)產(chǎn)生非凝縮性氣體。產(chǎn)生的非凝縮性氣使收容容器15的內(nèi)壓上升，由此使氣缸16a、16b的內(nèi)壓也上升，活塞19a、19b被推出。因而擔持軸8a、8b位移，該擔持軸8a、8b的前端使扣構(gòu)件11a、11b脫開，由此在第2催化劑式再化合裝置12b的側(cè)方上部及底部設置的關閉狀態(tài)的蓋子4a、4b被打開，其中，第2催化劑式再化合裝置12與第1催化劑式再化合裝置12a鄰接而配置。
利用非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)對活塞的作用，可以與第2催化劑式再化合裝置12b鄰接設置第3、第4的催化劑式再化合裝置。
作為本實施形態(tài)的非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17，較好是使用作為放出氫氣的物質(zhì)的金屬氫化物、或作為放出二氧化碳的物質(zhì)的碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉈(I)、碳酸鐵(II)。作為放出氫氣的金屬氫化物的種類，較好是氫氣分解溫度和氫氣分解壓比較高的Mg類、MgNi類、MgCu類、MgZn類、MgNiCu類、MgNiFe類、MgCa類、CaMgNi類、CeMg12類、ZrMn2類、TiCoxFeyZrz類、TiFexNiyVz類、TiCoNi類、TiVCo類、ZrMn類、Pd類、TiCo類的金屬或它們的合金。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第1催化劑式再化合裝置12a以外的催化劑式再化合裝置12b，…不會與事故初期產(chǎn)生的高濃度的催化毒物的環(huán)境接觸，可以抑制催化劑性能的下降。
第4實施形態(tài)圖8(a)及(b)是本發(fā)明的第4實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的概略剖面圖。本實施形態(tài)在以下方面在催化劑式再化合裝置的開口部3a、3b設置蓋子4a、4b；蓋子4a、4b分別通過蓋旋轉(zhuǎn)軸4m、4n旋轉(zhuǎn)并被打開等方面與上述第1實施形態(tài)相同。在圖中，在催化劑式再化合裝置的筐體20內(nèi)配置的由氫氣的氧化催化劑構(gòu)成的催化劑層用符號1a表示。圖8(a)表示蓋子4a、4b為關閉的狀態(tài)，圖8(b)表示打開的狀態(tài)。
在本實施形態(tài)中，蓋子4b的至少一部分為金屬制，與設置在筐體20的一側(cè)的蓋子4b相接的位置配置磁鐵21。通常蓋子4b的金屬部分與磁鐵21相接，蓋子4b保持關閉狀態(tài)。蓋子4b和設在筐體20的底面的蓋子4a，在筐體20的外側(cè)由金屬線22系住，二個蓋子4a、4b聯(lián)動而開放。即，通過金屬線22與蓋子4b相連的蓋子4a通常被金屬線22向上方牽拉，而與筐體緊密接合，成為關閉狀態(tài)。
另一方面，如圖8(b)所示，當蓋子4b打開時，與之聯(lián)動的金屬線22的牽伸使蓋子4a也打開。而且，實現(xiàn)將二個蓋子4a、4b聯(lián)動打開的結(jié)構(gòu)不限定于金屬線，只要是將二個蓋子4a、4b連接的裝置即可。
在本實施形態(tài)中，在催化劑式再化合裝置的筐體20的側(cè)方配置非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17。作為該非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17，只要是因加熱放出非凝縮性氣體的化合物即可，較好的是采用上述第3實施形態(tài)中的化合物中的任一種。在該筐體20的側(cè)面，與非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17鄰接且與安全外殼的保護氣直接接觸的位置，設置由氫氣的氧化催化劑構(gòu)成的催化劑層1b。非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17通過過濾器18a、18b與筐體20的內(nèi)部空間相連通。
當核反應堆安全外殼內(nèi)的可燃性氣體的濃度上升時，設在筐體側(cè)面的催化劑1b開始反應，此時產(chǎn)生的反應熱使非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)變熱。由非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17放出的非凝縮性氣體通過過濾器18a、18b充滿催化劑式再化合裝置的筐體20內(nèi)部，當筐體20的內(nèi)壓上升超過閾值時，蓋子4a、4b被打開。此時蓋子4a和蓋子4b通過金屬線聯(lián)動而打開。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在核反應堆安全外殼內(nèi)的可燃性氣體濃度很低的狀態(tài)下，通過將催化劑與保護氣隔離，可以防止催化毒物造成的催化劑的性能的下降，并通過檢測安全外殼內(nèi)的可燃性氣體濃度的上升，打開催化劑式再化合裝置的蓋子，從而將安全外殼內(nèi)氣體維持可燃界限以下。
作為本實施形態(tài)的變形例，有使用被兼作為收容容器的過濾器24覆蓋的氫氣吸留合金23來取代催化劑1的方法。此時的可燃性氣體去除裝置的剖面圖如圖9所示。
在圖9中，氫氣吸留合金23通過過濾器24與安全外殼內(nèi)氣體接觸，當安全外殼內(nèi)的氫氣濃度上升時，氫氣吸留合金23吸收氫氣產(chǎn)生熱量。通過該熱量非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17被加熱，產(chǎn)生非凝縮性氣體，催化劑式再化合裝置的筐體20的內(nèi)壓上升，從而打開蓋子4a、4b。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以得到與上述相同的效果。
第5實施形態(tài)圖10(a)和(b)是本發(fā)明的第5實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的概略剖面圖。圖10(c)是(a)的虛線所圍部分C的擴大的側(cè)面圖。
在本實施形態(tài)中，通過設置在蓋子4a、4b上的與的筐體25的接觸面上設置的粘合部5a、5b，將設在筐體25的二個開口部的蓋子4a、4b在平時維持關閉狀態(tài)。作為構(gòu)成粘合部5a、5b的原料，最好是在100～500℃范圍溶化的有機聚合物或焊錫。另外，發(fā)熱體6a、6b與筐體25的粘合部5a、5b的接觸部相接。其它的主要部分與上述第1實施形態(tài)幾乎相同。
本實施形態(tài)的一個特征是，該發(fā)熱體6a、6b分別通過導電體構(gòu)成的導線26a、26b，與設在筐體25的可燃性氣體傳感器27連接。作為可燃性氣體傳感器27，最好采用以往使用的氫氣傳感器或氧氣傳感器。這些可燃性氣體傳感器27是根據(jù)其周圍保護氣所氣體中的氫氣或氧氣的濃度，以與濃度成比例的電流通電的。對于氧氣傳感器，最好是使用LaF3的室溫動作型的界限電流型傳感器。以下用以氧氣傳感器為代表的可燃性氣體傳感器27為例，說明本實施形態(tài)的作用，使用氫氣傳感器時也可以進行同樣的說明。
當核反應堆安全外殼內(nèi)的氧氣濃度上升時，從可燃性氣體傳感器27通過導線26a、26b以與氧氣濃度成比例的電流通電，發(fā)熱體6a、6b的表面溫度由于該電流而上升。當氧氣濃度超過預定的閾值時，發(fā)熱體6a、6b的表面溫度達到粘合部5a、5b的溶化點，粘合部5a、5b溶化，蓋子4a、4b被打開。
因而，核反應堆安全外殼內(nèi)的保護氣的可燃性氣體濃度上升至某種程度，需要可燃性氣體去除裝置的動作時，才開始使筐體的蓋子呈打開狀態(tài)，因此在可燃性氣體濃度低時，可以將催化劑與保護氣隔離，防止因為催化毒物造成催化劑性能的下降。
在本實施形態(tài)中，當從可燃性氣體傳感器27輸出的電流小時，形成圖11所示的電路，為溶化粘合部5a、5b供給充分的電力。圖11(a)是表示可燃性氣體傳感器27和發(fā)熱體6a、6b(以圖中符號6表示)的關系的電路圖，圖11(b)是對應于(a)的框圖。
這樣，將可燃性氣體傳感器27與開關元件28連接，設置可燃性氣體傳感器27的電源30及開關元件28用的電源29。在圖11(a)中，作為這些電源29、30的較佳例，使用電池作為可燃性氣體傳感器27的電源30，使用電容器作為開關元件用的電源29，但電源29、30不特別限定于此。
在本實施形態(tài)中，如果能夠支撐蓋子4a、4b的重量，粘合部5a、5b也可以使用熔絲(ヒユ一ズ〕。此時，不經(jīng)過發(fā)熱體6a、6b直接向熔絲通以電流，當氧氣濃度超過預定的閾值時，設定電路內(nèi)流過熔斷熔絲所需的電力。這樣，與使用有機聚合物或焊錫等高溫下溶化的物質(zhì)粘合部5a、5b具有同樣的作用和效果。
第6實施形態(tài)本發(fā)明的第6實施形態(tài)作為上述第5實施形態(tài)的一個變形例，構(gòu)成可燃性氣體濃度去除裝置的多個催化劑式再化合裝置具有分階段解除隔離的結(jié)構(gòu)。作為這種情況的一個例子，圖12(a)表示二個催化劑式再化合裝置鄰接設置的可燃性氣體去除裝置的斜視圖。
有框體25a的第1催化劑式再化合裝置，具有圖10所示的結(jié)構(gòu)。即，可燃性氣體傳感器27a與筐體25a鄰接而配置，通過導線26a、26b與蓋子4a、4b的粘合部5a、5b連接。具有筐體25b的第2催化劑式再化合裝置與該第1催化劑式再化合裝置連接而配置。
為了便于說明，圖12(b)是(a)中第1催化劑式再化合裝置的筐體25a的正面及取下蓋子4a、4b的狀態(tài)的斜視圖。與第1催化劑式再化合裝置同樣，將可燃性氣體傳感器27b通過導線26c、26d與第2催化劑式再化合裝置的蓋子4c、4d的粘合部5c、5d連接。該可燃性氣體傳感器27b設置在第1催化劑式再化合裝置的筐體25a內(nèi)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當核反應堆安全外殼保護氣中的可燃性氣體濃度上升，蓋子4a、4b為打開狀態(tài)，當?shù)?催化劑式再化合裝置啟動時，通過第1催化劑式再化合裝置的催化劑層(未圖示)氣體中的可燃性氣體濃度上升。當該可燃性氣體濃度超過預定的閾值時，通過來自設在筐體25a中的可燃性氣體傳感器27b的通電，即通過與第1催化劑式再化合裝置同樣的機構(gòu)，第2催化劑式再化合裝置的蓋子4c、4d被打開。
在本實施形態(tài)中，在第1催化劑式再化合裝置的蓋子4a、4b被打開后，為了防止因從氣體出口的開口部3b向筐體25a內(nèi)逆流流入少量的逆流氣體中的可燃性氣體，使可燃性氣體傳感器27b動作，并使第2催化劑式再化合裝置的蓋子4c、4d持續(xù)開放，實施以下的任何的手段，可以有效發(fā)揮作用。
(A)在催化劑式再化合裝置平時工作時，選擇粘合部5a、5b的原料，使得與氣體吸入口處的開口部3a的蓋子4a粘合的粘合部5a使用的物質(zhì)的溶化點，比與氣體排出口處的開口部3b的蓋子4b粘合的粘合部5b的使用的物質(zhì)的溶化點要低。
(B)調(diào)整各粘合部5a、5b的原料的重量，使得在催化劑式再化合裝置平時動作時，與氣體吸入口處的開口部3a的蓋子4a粘合的粘合部5a的溶化所需時間，比與氣體排出口處的開口部3b的蓋子4b粘合的粘合部5b的溶化所需時間要短。
(C)調(diào)整與各粘合部5a、5b相接的發(fā)熱體6a、6b的發(fā)熱量，使得在催化劑式再化合裝置平時動作時，與氣體吸入口處的開口部3a的蓋子4a粘合的粘合部5a的溶化所需時間，比與氣體排出口處的開口部3b的蓋子4b粘合的粘合部5b的溶化所需時間要短。
(D)作為一種將氣體排出口處的開口部3b的蓋子打開的結(jié)構(gòu)，具有后述的緩沖筒(在圖20中以符號55表示)的結(jié)構(gòu)，使得在催化劑式再化合裝置平時動作時，氣體吸入口處的開口部3a的蓋子4a，比氣體排出口處的開口部3b的蓋子4b早打開。具體來說，通過緩沖器用金屬線將蓋子4b和筐體25a連在一起。雖然當粘合部5a、5b溶化，蓋子4a、4b被打開時，在溶化后蓋子4a馬上成為打開狀態(tài)，但由于引入了緩沖器，蓋子4b的旋轉(zhuǎn)速度受到很大制約，因此緩慢地成為打開狀態(tài)，要全部打開需要一定的時間。
(E)在第1催化劑式再化合裝置的筐體25a內(nèi)的催化劑(圖中未示出)工作，形成自然循環(huán)流以前，將筐體25a內(nèi)的可燃性氣體濃度傳感器27b與在筐體25a內(nèi)流通的保護氣隔離而配置。
根據(jù)以上說明的(A)至(E)的任一種方法，首先打開蓋子4a，核反應堆安全外殼內(nèi)保護氣的一部分被取入筐體25a內(nèi)，因為經(jīng)過一定時間后蓋子4b打開，通過筐體25a內(nèi)的氣體形成一定方向，可以嚴格防止相對蓋子4b從開口部3b向筐體25a內(nèi)流入，即防止逆流現(xiàn)象。
在圖12中，說明了二個催化劑式再化合裝置鄰接而配置的情況，同樣可以根據(jù)需要增加第3、第4…催化劑式再化合裝置的個數(shù)，形成更多級的啟動催化劑的結(jié)構(gòu)。
第7實施形態(tài)本發(fā)明的第7實施形態(tài)具有上述第6實施形態(tài)中(E)的結(jié)構(gòu)。即，在筐體25a內(nèi)流通的氣體形成自然循環(huán)流以前，為了將在上述第6實施形態(tài)中第1催化劑式再化合裝置的筐體25a內(nèi)設置的可燃性氣體傳感器27b與筐體25a內(nèi)的氣體隔離，設置了收容可燃性氣體傳感器27b的氣體傳感器收容容器。圖13是表示本實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的斜視圖。
但是，為了說明的方便，省略了筐體25a、蓋子4a、4b、及氣體傳感器收容容器31的一部分的表示。圖14(a)是圖13的氣體傳感器收容容器31的斜視圖，圖14(b)是該氣體傳感器收容容器31一部分打開時的斜視圖，除了設置了該收容容器這一點外，與上述第6實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)相同。
氣體傳感器收容容器31通常是密閉狀態(tài)，但當?shù)?催化劑式再化合裝置啟動進行催化劑反應時，被反應熱加熱而為打開狀態(tài)。圖14是使用形狀記憶合金的氣體傳感器收容容器31的例子。氣體傳感器31由上部收容盒32和下部收容盒33構(gòu)成。在圖中，作為一個例子，上部收容盒呈蓋狀，固定在筐體25a的內(nèi)壁，設在下方的下部收容盒33呈以上部收容盒為蓋的容器形狀。其中圖中以斜線表示的上部收容盒32由形狀記憶合金形成。
在室溫條件下，氣體傳感器收容容器31的上部收容盒32和下部收容盒33緊密鑲合，可燃性氣體傳感器27b與第1催化劑式再化合裝置的筐體25a內(nèi)的保護氣完全隔離。但是，當保護氣中的可燃性氣體濃度上升時，筐體25a內(nèi)的未圖示的催化劑產(chǎn)生的反應熱將氣體傳感器收容容器31加熱。當構(gòu)成上部收容盒32的形狀記憶合金達到相變溫度時，上部收容盒32的體積減少，產(chǎn)生與下部收容盒33間的空隙，鑲合狀態(tài)被解除，如圖14(b)所示，下部收容盒33向下方移動。這樣內(nèi)壁的可燃性氣體傳感器27b才開始與在第1催化劑式再化合裝置的筐體25a內(nèi)流通的氣體接觸。
該氣體傳感器收容容器利用了形狀記憶合金的性質(zhì)，也可以利用使用了第3實施形態(tài)中的非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)的氣體傳感器收容容器。圖15(a)是該氣體傳感器收容容器35的斜視圖，圖15(b)是表示該氣體傳感器收容容器35為打開狀態(tài)的斜視圖，圖15(c)是(b)中從C方向看氣體傳感器收容容器35的正面圖。圖15(a)和(b)的點畫線34表示筐體25a的側(cè)面水平線。
氣體傳感器收容容器35在其下方開口，且在其下方，收容有非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17的非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器15被固定配置在筐體25a的內(nèi)壁?？扇夹詺怏w傳感器27固定在筐體25a的內(nèi)壁，通常位于氣體傳感器收容容器35內(nèi)，與筐體25a內(nèi)的保護氣隔離。
在非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器15的上方，通過連接部37a、37b設置內(nèi)部具有活塞19a、19b的氣缸16a、16b?；钊?9a、19b的前端固定在氣體傳感器35的上面35A。
通過第1催化劑式再化合裝置的筐體25a內(nèi)的催化劑反應，該非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器15被加熱，非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17產(chǎn)生非凝縮性氣體。隨之，與非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器15連接的氣缸16a、16b的內(nèi)壓上升，活塞19a、19b被向上方驅(qū)動。通過活塞19a、19b將氣體傳感器收容容器35向上推，如圖15(b)或(c)所示，可燃性氣體傳感器27開始與第1催化劑式再化合裝置的筐體25a內(nèi)流通的氣體接觸。圖中的符號36a、36b表示設置在筐體25a的側(cè)面、將一度被向上推的氣體傳感器收容容器35的位置固定的制動器。該制動器36a、36b使得氣體傳感器收容容器29一旦被打開，將不再關閉，由此，即使第1催化劑式再化合裝置的功能失去，也不會對第2催化劑式再化合裝置的啟動產(chǎn)生障礙。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在第1催化劑式再化合裝置充分發(fā)揮性能的期間，第2催化劑式再化合裝置內(nèi)的催化劑與核反應堆安全外殼內(nèi)的保護氣隔離，防止由于催化毒物導致催化劑性能下降。當?shù)?催化劑式再化合裝置的功能下降，安全外殼內(nèi)的可燃性氣體濃度達到預定的閾值時，設在第2催化劑式再化合裝置的開口部的工作4c、4d被打開，開始催化劑反應。這樣，通過對應于可燃性氣體濃度的上升和催化劑的劣化而多級地啟動催化劑式再化合裝置，可以繼續(xù)穩(wěn)定地除去可燃性氣體，即使在存在催化毒物的情況下，也能長時間地使安全外殼內(nèi)的保護氣保持可燃界限以下。
第8實施形態(tài)本發(fā)明的第8實施形態(tài)是關于同時使用可燃性氣體傳感器和非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)的可燃性氣體濃度減少裝置。圖16是本實施形態(tài)的第1實施例的可燃性氣體去除裝置的剖面圖。
在本實施例中，在可燃性氣體去除裝置的筐體39的外側(cè)側(cè)面設有可燃性氣體傳感器27，在筐體39的內(nèi)側(cè)側(cè)面的內(nèi)部設有收容非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17的非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器15。在非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器15的表面配置發(fā)熱體6，該發(fā)熱體6通過由導電體構(gòu)成的導線26a、26b與筐體39外部的可燃性氣體傳感器27連在一起。
非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器15通過連接部37與氣缸16連接，氣缸16內(nèi)的活塞19通過接頭38m與支撐棒38a連接。支撐棒38a通過接頭38n與一端固定在蓋子4b的支撐棒38b連接。
當核反應堆安全外殼內(nèi)的可燃性氣體濃度上升時，從可燃性氣體傳感器27向發(fā)熱體6流出與可燃性氣體濃度成比例的電流。當發(fā)熱體6使非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器15加熱時，非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17放出非凝縮性氣體，氣缸16內(nèi)的壓力上升。由此驅(qū)動活塞19，支撐棒35a被推向蓋子4b側(cè)。支撐棒35a、35b通過接頭38m、38n如圖中虛線所示被推出，沿圖中虛線方向打開蓋子4b。
當僅僅從可燃性氣體傳感器27輸出的電流不能使非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)17充分加熱時，使用圖11所示的電路。當可燃性氣體濃度達到預定的閾值時，也可形成用于將非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)加熱的連接電源和發(fā)熱體6的電路。
此時，作為非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)，使用因加熱而產(chǎn)生氫氣的金屬氫化物，而作為可燃性氣體傳感器使用氫氣傳感器時，當核反應堆安全外殼內(nèi)的氧氣濃度很低使催化劑反應停止時，金屬氫化物的溫度由于放冷而降低，放出的氫氣再次被金屬氫化物吸收。其結(jié)果，與上述過程相反，活塞動作將蓋子4b關閉。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，僅當核反應堆安全外殼內(nèi)的可燃性氣體濃度高時將催化劑與含有可燃性氣體的保護氣接觸，可以極大的減少與催化毒物的不必要的接觸時間，能夠抑制因催化毒物造成的催化劑性能的下降。
以上說明了作為本實施形態(tài)的第1實施例的圖16的結(jié)構(gòu)，可以將該結(jié)構(gòu)用于各種形態(tài)的可燃性氣體濃度去除裝置。圖17、18，圖19分別是本實施形態(tài)的第2實施例，第3實施例、第4實施例的可燃性氣體去除裝置的剖面圖。以下僅對各實施例的主要差異進行說明。
在圖17的第2實施例中，設定蓋子4(4a或4b的任一個)位于筐體40的上面(或者下面)。此時將活塞19和氣缸16配置成與蓋子垂直，蓋子4被活塞19直接推向上(或推向下)。
在圖18的第3實施例中，設定像門一樣開關的蓋子4a-1、4a-2在筐體42的下面。氣缸16和活塞19都被配置成與蓋子4a-1、4a-2垂直，活塞19的前端通過接頭411與支撐棒41a、41b連接。各蓋子4a-1、4a-2分別可通過以符號4n-1、4n-2表示的蓋旋轉(zhuǎn)軸而開關，分別通過接頭41n、41m與支撐棒41a、41b連接。通過活塞19的作用，這些支撐棒41a、41b及蓋子4a-1、4a-2沿圖中虛線箭頭的方向動作，蓋子4a-1、4a-2如圖中虛線所示像門一樣被打開。
在圖19的第4實施例中，設定像屏風一樣開關的蓋子4a-1、4a-2位于筐體45的下面。氣缸16及活塞19都被配置成與蓋子4a-1、4a-2垂直，活塞19的前端通過接頭441與支撐棒44a連接。蓋子4a-1通過旋轉(zhuǎn)軸4n-1而旋轉(zhuǎn)，蓋子4a-2通過蓋旋轉(zhuǎn)軸4n-2與蓋子4n-1連接，并通過接頭4n-3與支撐軸44a連接。通過活塞19的作用，這些蓋子4a-1、4a-2沿圖中虛線箭頭的方向動作，如圖中虛線所示像屏風一樣被打開。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，可以得到與本實施形態(tài)的上述第1實施例相同的效果。
在圖16至圖19所示的各剖面圖中，將上下或左右顛倒，或進行90℃的旋轉(zhuǎn)，都可考慮作為本實施形態(tài)的一個實施例。另外，各支撐棒只要是支撐蓋子的部件，可以不限定棒狀。
第9實施形態(tài)本實施形態(tài)是關于一種可燃性氣體去除裝置，利用金屬線的發(fā)熱特性，通過在高溫時切斷金屬線，可以使催化劑式再化合裝置的蓋子為打開狀態(tài)。圖20表示本實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的筐體56的側(cè)面周邊的放大的正面圖。
下面說明本實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的蓋子的開放結(jié)構(gòu)。在蓋子上裝有接線片(ラグ)46，接線片的一部分上設有圓柱狀的配件49。另一方面，筐體56上設有接線片47a和47b。其中，安裝在蓋子4上的接線片46和與之相對的接線片47a通過彈簧50c連接。
接線片47b上固定著金屬線48b，金屬線48b中夾的彈簧50b連接。該金屬線48b的另一端通過金屬線切斷裝置54與金屬線48c連接。而金屬線48c通過調(diào)節(jié)金屬線長度的調(diào)節(jié)器52及彈簧50a與金屬線48a連接。該金屬線48a的另一端安裝有具有“コ”字形狀的配件51，該配件51與固定在接線片46的配件49接合。
在金屬線48a、48b、48c中間設置二個彈簧50a、50b，是為了調(diào)節(jié)張力，使金屬線48a、48b、48c不成為松弛狀態(tài)。通過在接線片46和接線片47a之間設置連接二者的彈簧56，當金屬線48b和金屬線48c在金屬線切斷裝置54的設置位置被切斷時，金屬線48a失去張力，其結(jié)果為有張力作用在金屬線48d上。
位于金屬線切斷裝置54和調(diào)節(jié)器52間的金屬線48c，在分叉點53分為二股，在與金屬線切斷裝置54未連接側(cè)的金屬線48d處于一定的松弛狀態(tài)，與設置在筐體2的外側(cè)側(cè)面的緩沖筒55連接。
為了在高溫時由金屬線切斷裝置54切斷金屬線48b和48c，金屬線切斷裝置可由以下的任一種裝置所構(gòu)成。
(a)在金屬線48b、48c的預定切斷的地方形成低熔點有機聚合物或焊錫，并配置氫氣的氧化催化劑與之相接。
這樣，通過核反應堆安全外殼內(nèi)保護氣的氫氣和氧氣的濃度上升，設置在金屬線預定切斷的地方的催化劑的反應，由此時產(chǎn)生的反應熱將預定切斷的地方溶化并切斷。
(b)在金屬線48b、48c的預定切斷的地方形成低熔點有機聚合物或焊錫，并配置發(fā)熱體與之相接，作為連接發(fā)熱體和電源的電路，具有例如圖11所示的的結(jié)構(gòu)。該電路設有開關元件，并設有控制該開關元件的切換的可燃性氣體傳感器。
這樣，當核反應堆安全外殼內(nèi)保護氣的氫氣和氧氣的濃度上升時，與該氣體濃度成比例的電流從傳感器輸出，當該電流超過預定的閾值時，連接發(fā)熱體和電源的電路的開關作用，向發(fā)熱體供給電力，溶化并切斷金屬線預定切斷的地方。
(c)在金屬線48b、48c的預定切斷的地方形成低熔點有機聚合物或焊錫，并配置內(nèi)裝有氫氣吸留合金的容器與之相接。該內(nèi)裝有氫氣吸留合金的容器內(nèi)的氣體通過過濾器與核反應堆安全外殼內(nèi)保護氣連通。
這樣，當核反應堆安全外殼內(nèi)的保護氣中的氫氣濃度上升時，氫氣吸留合金吸收氫氣而發(fā)熱。利用該發(fā)熱將金屬線預定切斷的地方溶化并切斷。
根據(jù)由(a)(b)(c)的任一種而構(gòu)成的金屬線切斷裝置54，當核反應堆安全外殼內(nèi)保護氣的可燃性氣體濃度達到規(guī)定值時，通過發(fā)熱在金屬線切斷裝置48的地方切斷金屬線48b和48c。通過該切斷，連接接線片46和47a的彈簧56動作，在打開蓋子4的方向(如圖中虛線箭頭所示)產(chǎn)生作用力。由此，金屬線48d上產(chǎn)生張力作用，通過成為完全張緊狀態(tài)的金屬線48d，緩沖筒55內(nèi)的未圖示的活塞承受金屬線48d的方向(如圖中虛線箭頭所示)的負載。
但是，由于緩沖筒55的活塞設有細孔，活塞的位移取決于通過該細孔的空氣或流體的通過體積。因此活塞的動作一般很緩慢，當活塞達到規(guī)定的位移時金屬線48d的張力為零。
這樣，當緩沖筒55的活塞達到規(guī)定的位移以前，在緩慢移動期間，配件51通過金屬線48d的張力與接線片46的配件49接合，配件51的接合部分被配件49推壓。當最終金屬線49失去張力時，該二個配件49、51的接合狀態(tài)被解除，配件49從配件51脫落。其結(jié)果，蓋子4因其自身重量而被打開。
通過調(diào)整緩沖筒55及其活塞和在活塞上形成的細孔的設計，可以增加或減少活塞的每單位時間的移動量，因此可以任意設定金屬線48b、48c切斷后至蓋子4被打開為止的時間。
根據(jù)具有該結(jié)構(gòu)的本實施形態(tài)，當核反應堆安全外殼可燃性氣體濃度超過預定濃度時，可以使催化劑再化合裝置的蓋子被打開的時間延遲，可以在該延遲的時間段使催化劑與催化毒物接觸的時刻延遲。
當本實施形態(tài)用于本發(fā)明的第5實施形態(tài)時，對于如圖12所示的可燃性氣體去除裝置的第2催化劑再化合裝置，通過使用將排出口即開口部的蓋子4d打開的裝置，可以防止第1催化劑式再化合裝置的蓋子4a、4b開放時，因核反應堆安全外殼內(nèi)保護氣的逆流導致第2催化劑式再化合裝置的蓋子4d被誤打開。
第10實施形態(tài)在上述各實施形態(tài)，特別是作為可燃性氣體傳感器使用氧氣傳感器的情況下，當由于核反應堆的定期檢查而需要提高氧氣濃度比通常高時，有可能產(chǎn)生催化劑式再化合裝置的蓋子被誤打開。本發(fā)明的第10實施形態(tài)是關于在進行這些定期檢查時防止蓋子被誤打開的結(jié)構(gòu)。
圖21(a)及(b)是在本實施形態(tài)中核反應堆安全外殼的可燃性氣體去除裝置的可燃性氣體傳感器的啟動開關的概略結(jié)構(gòu)圖。構(gòu)成可燃性氣體傳感器27的電路至少有一個地方故意使其斷線。在圖中，該斷線部分的端子用符號59a、59b表示，符號58表示氣體傳感器電路中未斷線的部分。
靠近氣體傳感器電路58的端子59a、59b處，設置收容有氫氣吸留合金23的兼作為過濾器的氫氣吸留合金收容容器57。該收容容器57的與端子59a、59b相對的面由導電性薄膜60形成，該導電性薄膜60可因氫氣吸留合金收容容器57內(nèi)壓而變形。
如圖21(a)所示，在通常時即周圍的氣體的氫氣濃度低時，導電性薄膜60靠近端子59a、59b但不接觸。但是保護氣中的氫氣濃度上升時，如圖21(b)所示，氫氣吸留合金21吸收保護氣中的氫氣，伴隨著其體積的膨脹，導電性薄膜60被向外側(cè)推出，端子59a、59b與導電性薄膜60相接。由此可燃性氣體傳感器27的電路完全連接?？扇夹詺怏w傳感器27啟動。
另外，即使保護氣中的氫氣濃度下降，氫氣吸留合金23的體積減少，由于一度變形了的導電薄膜60維持其形狀不變，可燃性氣體傳感器27的電路不會再斷線。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以防止在定期檢查時因氧氣濃度上升造成的催化劑式再化合裝置的蓋子的誤打開，并能降低待機中的可燃性氣體傳感器的電力消耗。
本實施形態(tài)的變形例如圖22(a)及(b)所示，與由導電薄膜60形成的面相對的氫氣吸留合金收容容器24的面由導電體61形成，該導電體61與可燃性氣體傳感器27的電路的一端59b連接。另一方面，靠近導電性薄膜60設置可燃性氣體傳感器27的電路的另一端59a，而如圖22(a)所示，設定氣體傳感器電路58與導電性薄膜60在平時不相接。這里氫氣吸留合金23的粒子采用被導電性物質(zhì)包覆的物體。此時作為包覆的物質(zhì)最好使用銅。
當保護氣中的氫氣濃度上升，氫氣吸留合金23的體積膨脹時，導電性薄膜60和氣體電路58的一端59a接觸。這樣，通過使電流流過氫氣吸留合金23的包覆物質(zhì)，重新形成可燃性氣體傳感器27的電路。該電路當氫氣濃度減少，氫氣吸留合金23的體積減少時自動切斷。
這樣，在這種情況下，只當核反應堆安全外殼內(nèi)的氫氣濃度上升時，可燃性氣體傳感器的開關工作，可以防止定期檢查中可燃性氣體去除裝置的催化劑式再化合裝置的蓋子被誤打開。
第11實施形態(tài)本發(fā)明的第11實施形態(tài)是關于在上述各實施形態(tài)中在可燃性氣體去除裝置的筐體內(nèi)配置的氫氣的氧化催化劑的形態(tài)。催化劑被構(gòu)成為容易操作的盒體形狀。圖23是模式表示該催化劑盒體形態(tài)的的剖面圖。
作為催化劑盒體，有將催化劑成型為小球狀、將催化劑充填進專用的盒體，和將催化劑在盒體上涂敷二種情況。在本實施形態(tài)中將發(fā)熱體與催化劑接近而配置。當催化劑成形為小球狀時，發(fā)熱體也成形為小球狀53，充填進專用的盒體中。在圖中黑色圓圈表示催化劑球62，白色圓圈表示發(fā)熱體球63。
將催化劑球62充填進盒體形成催化劑球盒體64，將發(fā)熱體球63充填在盒體中形成發(fā)熱體球盒體65，該催化劑球盒體64將發(fā)熱體球65夾在中間而配置，此時的剖面圖如圖23(a)所示?；蛘呷鐖D23(b)所示，發(fā)熱體球盒體65配置成將催化劑球盒體64夾在中間，或者如圖23(c)所示，將催化劑球62和發(fā)熱體球63混合充填至一個盒體內(nèi)也可。
作為小球狀物質(zhì)和片狀共用的方法如圖23(d)所示，可以用催化劑球盒體64將發(fā)熱體片66夾在中間而配置，其中該發(fā)熱體片66是將發(fā)熱體成形為片狀或板狀而構(gòu)成，或者如圖23(e)所示，用發(fā)熱體球63充填盒體構(gòu)成發(fā)熱體球盒體65，它將催化劑片67夾在中間而配置，該催化劑片67是將催化劑成形為板狀或者片狀。
如圖23(f)及(g)所示，也可以將發(fā)熱體成形為片狀而構(gòu)成的發(fā)熱體片66和催化劑片67配置成相互貼合，另外也有未圖示的將催化劑和發(fā)熱體混合形成催化-發(fā)熱體混合片的方法，或?qū)⒋呋瘎┖桶l(fā)熱體的混合物成形為球狀，作為催化劑-發(fā)熱體混合球充填進盒體的方法。
作為此時的發(fā)熱體最好是氧化鈣或氫氣吸留合金，當發(fā)熱體是氧化鈣時，因為氧化鈣具有吸濕性，通過使用本發(fā)明的第1至第10實施形態(tài)的任一項，在平時未使用可燃性氣體去除裝置時，最好將氧化鈣與核反應堆安全外殼內(nèi)的保護氣隔離。
當可燃性去除裝置的筐體的蓋子被打開，并且核反應堆安全外殼內(nèi)保護氣流入筐體內(nèi)時，由于保護氣中含有的水蒸氣和氧化鈣產(chǎn)生的發(fā)熱反應，而產(chǎn)生氫氧化鈣。
該發(fā)熱反應將催化劑層加熱，使催化劑活性化。而且，作為催化毒物的碘在Pt催化劑上與氫氣在300℃以上發(fā)生反應，成為HI，通過有選擇地吸附碘，可以防止催化劑被碘的毒化，即防止催化劑活性的劣化。
當催化劑表面存在水滴時，催化劑的活性顯著下降，但是通過使用氧化鈣，可以防止催化劑表面升溫以前水滴粘附到催化劑表面。
當催化劑表面溫度上升到580℃時，從氫氧化鈣放出水分子，重新變?yōu)檠趸}。該反應為與上述化學反應式所示的反應逆向的吸熱反應，因此可以嚴格的防止催化劑溫度異常上升超過發(fā)火點。
這些反應中的氧化鈣及氫氧化鈣都是二氧化碳的吸收材料，具有防止二氧化碳造成的抑制槽中水的PH值下降的作用，能夠防止作為催化毒物的碘從抑制槽再揮發(fā)。
當使用氧化鈉代替氧化鈣時，能起到與上述同樣的作用和效果。
另一方面，在使用氫氣吸留合金作為發(fā)熱體時，當核反應堆安全外殼內(nèi)氫氣濃度上升時，氫氣吸留合金在氫氣吸收反應時的發(fā)熱將催化劑加熱。通過催化劑溫度的上升可以抑制催化劑被碘的毒化。
第12實施形態(tài)本發(fā)明的第12實施形態(tài)是將上述第1至第11實施形態(tài)中使用的使可燃性氣體反應的催化劑由至少二種催化劑物質(zhì)構(gòu)成，其中至少一種是在常溫下使氫氣進行氧化反應的物質(zhì)。作為在常溫下使氫氣進行氧化反應的催化劑，最好是鉑和鈀。
與使該氫氣在常溫下進行氧化反應的物質(zhì)不同，從作為催化劑比較便宜的物資CO3O4，Ag2O，MnO2，CuO等的氧化物催化劑或Ag催化劑中至少選擇一種使用。這些便宜的催化劑物質(zhì)在常溫下不反應，為使反應開始需要預熱。因此首先使用在常溫下使反應進行的鉑或鈀使反應開始，該催化劑反應熱使氧化物催化劑或銀催化劑加熱使反應開始。
這樣，通過將雖然是價格低、但反應開始溫度高的催化劑，與以及在常溫下使氫氣進行氧化反應的催化劑進行組合，可以不降低催化劑效果，實現(xiàn)低成本化。
另外，因為上述低價格的催化劑中有耐水蒸氣弱的物質(zhì)，因此有使去除了水蒸氣的氣體在筐體內(nèi)的催化劑層流通的方法，該除去了水蒸氣的氣體是從核反應堆安全外殼內(nèi)的除熱系統(tǒng)排出的；或者有將除濕劑在筐體內(nèi)或外部附近設置，在水蒸氣中保護催化劑的方法。通過實施這些方法，可以防止催化劑性能的劣化。在使用除濕劑的情況下，最好是第11實施形態(tài)中說明的氧化鈣。另外將第11實施形態(tài)中的方法中使用的氧化鈣與本實施形態(tài)中使用的二種以上的催化劑組合使用的方法也有效。
第13實施形態(tài)本發(fā)明的第13實施形態(tài)是關于擔載催化劑的載體的形狀，該催化劑設置在上述各實施形態(tài)中可燃性氣體去除裝置的筐體內(nèi)部。圖24(a)和(b)都是本實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的催化劑體的斜視圖。
在圖24(a)中所示的擔載催化劑的載體70由催化劑。將催化劑成形柱狀、其內(nèi)部由含有細孔的多孔柱狀體68構(gòu)成，在其中設置由柱狀的空洞形成的內(nèi)部有保護氣流通的空洞狀的氣體通路69，。這樣的形狀被稱為蜂窩形狀。
作為催化劑載體70使用的催化劑，最好使用AL2O3或SiO2，另外也可使用上述的12實施形態(tài)中敘述的物質(zhì)中的任一種，最好將其在上述實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的筐體內(nèi)配置成直立的柱狀體。
如第12實施形態(tài)中所述，催化劑載體最好擔載作為催化劑金屬體的鉑，釕，或鈀中的至少一種。圖25表示該催化劑載體70及從其中含有的鉑釕鈀中選擇至少一種金屬的含有比例，以及其反應速度。這里反應速度是與氫氣的氧化反應相關。
根據(jù)該圖可知，作為催化劑載體最好是使用AL2O3或SiO2，同時此時的金屬含有率為1～10wt％時，反應速度在80％以上催化劑可以最大限度地發(fā)揮效果。反之金屬含有率在1wt％以下或10wt％以上時，催化劑的活性下降。
圖26是表示將圖24(a)所示的多孔柱狀體69多個配置形成的催化劑體70的細孔直徑和反應速度關系的圖。該圖是表示使用AL2O3或SiO2作為催化劑的母體材料的多孔柱狀體69。這樣可知當多孔柱狀體69中的細孔的直徑超過1000nm時，催化劑的性能顯著下降。因此，根據(jù)圖26，最好將細孔的直徑設定在1～1000nm的范圍。
也可以考慮作為催化劑載體使用銅或黃銅來代替AL2O3或SiO2。根據(jù)圖25，與作為催化劑載體使用AL2O3或SiO2情況相比，雖然某些催化劑的性能幾乎相等或稍差，但還是具有比較高的催化劑性能。另一方面，作為構(gòu)成該載體的金屬，當使用不銹鋼和Pb、Ni時，催化劑的活性極度下降。
在本實施形態(tài)中，如圖24(b)所示，可以使用具有下述結(jié)構(gòu)的催化劑體71，即由鐵成形為柱狀構(gòu)成的催化劑載體72，與具有由催化劑形成的具有柱狀的通路69的多孔柱狀體68連接，從而形成催化劑體71。在鐵制的催化劑載體72內(nèi)與在多孔柱狀體68內(nèi)設置的氣體流通的空洞狀氣體通路69連接，形成通路。
催化劑載體72擔載由催化劑構(gòu)成的多孔孔柱狀體68，通常位于多孔柱狀體68的下側(cè)。這是為了將鐵配置在流過氣體通路69的氣體流路的上流側(cè)。此時鐵制的催化劑載體最好與后述的活性炭構(gòu)成的催化劑載體的情況同樣，使比表面在500m2/g以上。
由此，作為核反應堆安全外殼內(nèi)保護氣的含有氧氣的氣體在通路69內(nèi)流過時，經(jīng)過最初時形成催化劑載體72的鐵的氧化作用，被引導向催化劑。鐵經(jīng)過氧化成為氧化鐵，該反應是發(fā)熱反應，將位于催化劑載體72的上方的催化劑加熱，能夠促進氫氣和氧氣的再結(jié)合反應。
該催化劑71在催化劑內(nèi)含有粒子狀氧化鈣。該氧化鈣粒子73如上述第11實施形態(tài)所述具有選擇地吸附碘、防止碘造成的催化劑被毒化的功能。作為該粒子也可以使用氧化鈉。
構(gòu)成催化劑載體72的鐵通過有效地吸附通路69內(nèi)流過的碘，具有阻止碘吸附造成的催化劑性能的劣化。圖27是表示鐵的碘吸附效果的圖。由該圖可知，當?shù)獗蛔⑷牒?，?jīng)過鐵制的催化劑載體72的氫氣和氧氣的再結(jié)合反應的反應速度長期向高推移。通過共用鐵和氧化鈉(或氧化鈣)，可以維持反應速度更高。
作為催化劑載體72，也可考慮用活性炭代替鐵?；钚蕴恳参降?，作為保護催化劑的碘吸附劑而有效地發(fā)揮作用。圖28是表示構(gòu)成催化劑載體72的活性炭的比表面和催化劑的再結(jié)合反應的反應速度的關系的圖。
比表面在500m2/g以上時，再結(jié)合的反應速度在75％以上。通過預先設定比表面的適當?shù)闹?，可以使催化劑載體的碘的吸附維持好的效果，因而可以不降低催化劑的活性，維持催化劑的性能良好。另外最好使比表面為540m2/g以上，以使再化合的反應速度在80％以上。
圖29是表示由活性炭構(gòu)成的催化劑載體的比表面和載體的細孔容積的關系的圖。由此可知，為使比表面在540m2/g以上，細孔容積可以為0.23ml/g。
第14實施形態(tài)本發(fā)明的第14實施形態(tài)是關于設置在上述各實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的筐體內(nèi)部的催化劑及擔載該催化劑的載體的形狀。圖30是本實施形態(tài)的可燃性氣體去除裝置的催化劑載體表面附近的擴大剖面圖。
催化劑載體74的表面分散擔載由金屬單體組成的催化劑體75、和構(gòu)成該催化劑體75的催化劑金屬的氧化物76。作為構(gòu)成催化劑75的催化劑金屬單體，較好是使用鉑或鈀。作為與之分別對應的氧化物76，較好是Pt3O4或PdO。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當可燃性氣體最初產(chǎn)生時，由催化劑體75進行再化合反應，然后氧化物76由保護氣中的氫氣還原化合反應，成為鉑或鈀的單體即催化劑體75。這樣，即使從開始被擔載的催化體75因毒化而性能下降，通過氧化物76被還原，在催化劑載體74的表面形成新的活性部位，可以因此緩和可燃性氣體去除裝置因毒化造成的催化劑性能的下降。而且還原反應還消耗產(chǎn)生的過剩的氫氣，能夠抑制氫氣濃度的急速上升。由于該還原反應為發(fā)熱反應，因此可以將催化劑層升溫使催化劑活性化。
另外，作為催化毒物的碘在鉑催化劑上與氫氣在300℃以上反應成為Hi，可以防止碘造成的催化劑的毒化。
以上各實施形態(tài)中說明的可燃性氣體去除裝置均為考慮了核反應堆配管破裂的情況，以在核反應堆安全外殼內(nèi)設置為前提進行了說明，但其應用不限定于此，可以適用所有預想將產(chǎn)生可燃性氣體的場所。
權(quán)利要求
1.一種可燃性氣體去除裝置，其特征在于具有催化劑再化合裝置，其包括使可燃性氣體反應的催化劑；內(nèi)裝有該催化劑并至少有一個開口部的筐體；在上述筐體的開口部設置的上述蓋子，并具有蓋關閉裝置，使設在上述筐體的開口部的蓋子通常關閉；蓋開放裝置，當上述筐體的外部附近的保護氣中的可燃性氣體濃度上升時，使上述蓋關閉裝置動作，使上述蓋子成為打開狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋關閉裝置由粘合上述蓋子和上述筐體，并在高溫下融化的粘接部件構(gòu)成；上述蓋開放裝置具有的結(jié)構(gòu)為，上述蓋子中至少與上述粘接部件接觸的部分由氫氣的氧化催化劑構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋關閉裝置在與上述蓋子相對的上述開口部的至少一部分上配置磁性體；上述蓋開放裝置具有設置在上述筐體的內(nèi)壁面附近、內(nèi)裝有在高溫時產(chǎn)生非凝縮性氣體的非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器，通過將與產(chǎn)生上述非凝縮性氣體的物質(zhì)的溫度上升對應而產(chǎn)生的上述非凝縮性氣體移送到上述筐體內(nèi)，上述蓋關閉裝置動作，上述蓋子被打開。
4.根據(jù)權(quán)利要求3記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于將氫氣吸留合金或氫氣的氧化催化劑中的任一個配置在與上述非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器鄰接、且在上述筐體的外壁或其附近的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋關閉裝置由粘合上述蓋子與上述筐體、并在高溫下融化的粘接部件構(gòu)成；上述蓋開放裝置包括發(fā)熱體，設在上述蓋子的至少與上述粘接部件接觸部分；可燃性氣體傳感器，設置在上述筐體的外部，對應于可燃性氣體濃度的上升輸出電流；導電裝置，由連接可燃性氣體傳感器和發(fā)熱體的導電性物質(zhì)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋關閉裝置具有與上述蓋子連接而設置、從上述筐體的蓋子內(nèi)側(cè)支撐該蓋子的蓋支撐裝置；上述蓋開放裝置包括可燃性氣體傳感器，設置在上述筐體的外部、對應可燃性氣體的濃度的上升輸出電流；非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器，設置在上述筐體的內(nèi)部、內(nèi)裝有高溫時產(chǎn)生非凝縮性氣體的物質(zhì)；發(fā)熱體，與上非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器接觸而設置；導電裝置，由連接該發(fā)熱體和上述可燃性氣體傳感器的導電性物質(zhì)構(gòu)成；壓力驅(qū)動裝置，與上述非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器的內(nèi)壓上升相對應驅(qū)動上述蓋支撐裝置；產(chǎn)生上述非凝縮性氣體，驅(qū)動上述壓力驅(qū)動裝置，上述蓋關閉裝置動作，上述蓋子被打開。
7.根據(jù)權(quán)利要求1記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋關閉裝置具有金屬線，其設置在上述筐體的側(cè)面，一端連接上述筐體側(cè)面，另一端連接上述蓋子，在通常時通過張力關閉上述蓋子；上述蓋開放裝置具有金屬線切斷裝置，設在上述金屬線的中途，與可燃性氣體濃度的上升對應將上述金屬線切斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于包括輔助金屬線，其與上述金屬線切斷裝置分支而設置的；和緩沖筒，其支撐該輔助金屬線的一端。
9.根據(jù)權(quán)利要求7記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述金屬線切斷裝置具有設在上述金屬線的預定切斷位置的在高溫下溶化的發(fā)熱體；與該發(fā)熱體相接觸地設置的對應可燃性氣體的濃度上升而使上述發(fā)熱體升溫的升溫裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述升溫裝置具有導電電路，由電源及連接該電源和上述發(fā)熱體的導電性物質(zhì)構(gòu)成；以及設在該導電電路的中途的電路開關；該電路開關具有包括內(nèi)裝有氫氣吸留合金的氫氣吸留合金收容容器，隨著該氫氣吸留合金的周圍的氫氣氣體濃度的上升，上述氫氣吸留合金的體積增加，成為導通狀態(tài)。
11.一種可燃性氣體去除裝置，其特征在于包括第1催化劑式再化合裝置，內(nèi)裝有使可燃性氣體反應的催化劑、具有至少有一個開口部的第1筐體；第2催化劑式再化合裝置，內(nèi)裝有上述催化劑、具有至少有一個第2開口部的第2筐體，和設在該筐體的開口部的蓋子，并配置有蓋關閉裝置，設在上述第2筐體的第2開口部、通常使上述蓋子為關閉狀態(tài)；蓋開放裝置，當上述筐體內(nèi)的保護氣中的可燃性氣體濃度上升時，使上述蓋關閉裝置動作、使上述蓋子成為打開狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋開放裝置具有在上述第1筐體內(nèi)被擔持的形狀記憶合金、和連接上述蓋關閉裝置及上述蓋開放裝置的連接裝置，與上述第1筐體的保護氣的溫度相對應，上述形狀記憶合金的形狀變化，上述連接裝置隨著該變化而動作，上述蓋關閉裝置通過該動作而動作，上述第2筐體的蓋子開放。
13.根據(jù)權(quán)利要求12記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于具有第3催化劑式再化合裝置，其在上述第2筐體內(nèi)具有形狀記憶合金，并具有第3筐體，其與該第2筐體鄰接、內(nèi)裝有上述催化劑、且有至少一個開口部；設在該筐體的開口部的蓋子和蓋關閉裝置，其連接上述第2筐體內(nèi)的形狀記憶合金，并通常使第3筐體的蓋子成關閉狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋開放裝置包括非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器，設置在上述第1筐體內(nèi)，其內(nèi)裝有在高溫時產(chǎn)生非凝縮性氣體的物質(zhì)；壓力驅(qū)動裝置，對應于該非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器的內(nèi)壓上升，使上述蓋關閉裝置動作將上述第2筐體的蓋子開放。
15.根據(jù)權(quán)利要求11記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述蓋關閉裝置由粘合上述蓋子和上述第2筐體、并在高溫下融化的粘接部件構(gòu)成；上述蓋開放裝置具有發(fā)熱體，設在上述蓋子的至少與上述粘接部件接觸的部分；可燃性氣體傳感器，設置在上述第1筐體內(nèi)部，可燃性氣體的濃度的上升相對應而輸出電流；導電裝置，由連接該可燃性氣體傳感器和上述發(fā)熱體的導電性物質(zhì)構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求5或6或15中任一項記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于包括收容上述可燃性氣體傳感器的氣體傳感器收容容器；和容器動作裝置，與該氣體傳感器收容容器周圍的可燃性氣體的濃度上升相對應，使上述氣體傳感器收容容器動作。
17.根據(jù)權(quán)利要求16記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述容器動作裝置具有設在上述氣體傳感器收容容器的形狀記憶合金。
18.根據(jù)權(quán)利要求16記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述容器動作裝置具有連接上述氣體傳感器收容容器的活塞；內(nèi)裝該活塞的氣缸；以及非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器，與該氣缸連接，內(nèi)裝有在高溫時產(chǎn)生非凝縮性氣體的物質(zhì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求11記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于發(fā)熱體被配置成與上述催化劑接觸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于作為上述發(fā)熱體，從氧化鈣、氧化鈉、氧化鍶、或氫氣吸留合金中至少選擇一個使用。
21.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求11記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述催化劑至少由兩種物質(zhì)構(gòu)成，包括從鉑、釕、鈀中選擇的至少一種物質(zhì)，及從銀、鈷、錳或銅中選擇的至少一種物質(zhì)或其氧化物。
22.根據(jù)權(quán)利要求3或6或14或18中的任一項記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于作為在上述非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)收容容器內(nèi)部配置的非凝縮性氣體產(chǎn)生物質(zhì)，從金屬氫化物、碳酸氫鈣、碳酸氫鈉、碳酸鉈(I)、碳酸鐵(II)中選擇至少一種使用。
23.一種可燃性氣體去除裝置，其特征在于具有擔載使可燃性氣體反應的催化劑的載體，和內(nèi)裝有該載體、有至少一個開口部的筐體，上述載體是從氧化鋁、氧化硅、銅、或青銅中選擇至少一種物質(zhì)構(gòu)成的多孔柱狀體，該柱狀體的細孔直徑的范圍設定為1nm～1000nm，且該柱狀體中設有作為空洞的氣體流通的通路。
24.根據(jù)權(quán)利要求23記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于上述柱狀體含有從鉑、釕、鈀中選擇的至少一種物質(zhì)，以1wt％～10wt％比例作為上述催化劑。
25.根據(jù)權(quán)利要求23記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于具有由鐵或活性炭構(gòu)成的催化劑載體，與構(gòu)成上述催化劑的柱狀體連接地設置，該催化劑載體被成型為柱狀，并設有作為空洞的氣體流通的通路。
26.根據(jù)權(quán)利要求1或11或23中的任一項記載的可燃性氣體去除裝置，其特征在于作為上述催化劑，使用從鉑、釕、鈀中選擇的至少一種金屬物質(zhì)單體或其氧化物。
全文摘要
一種可燃性氣體去除裝置,在檢測核反應堆安全外殼內(nèi)的可燃性氣體濃度的變化后才開始啟動,防止催化毒物導致的催化劑性能的下降,包括:使可燃性氣體反應的催化劑;內(nèi)裝該催化劑、至少有一個開口部的框圖;設在筐體的開口部的蓋子,通過設置接合蓋子和筐體并在高溫下溶化的粘接部件和發(fā)熱體,使蓋子通常關閉,當周圍氣體溫度上升時將蓋子打開。
文檔編號B01J33/00GK1250215SQ9911064
公開日2000年4月12日 申請日期1999年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月23日
發(fā)明者田原美香, 大澤康夫, 山本雄司, 新井健司, 原田亮 申請人:東芝株式會社