JP2001343480A - 原子力プラントシステムおよびその運転方法 - Google Patents

原子力プラントシステムおよびその運転方法

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 原子炉から蒸気タービン系への放射能の移行
を低減する手段を提供。 【解決手段】 原子力圧力プラントシステムは、圧力容
器を備えた原子炉と、前記原子炉の圧力容器内で発生す
る蒸気を利用する蒸気タービンとを備え、前記圧力容器
内に高温水浄化装置として機能するドライヤーを備えて
いる。前記ドライヤーには、その間を放射性物質を含む
混相流が通過する複数の波板２２を有しており、前記波
板２２の表面に、高温水または蒸気が共存する条件下で
安定なイオン交換物質であるＴｉＯ２、ＺｒＯ２、フェ
ライト等の物質が設けられている。混相流が波板２２を
通過する際に、波板２２の表面に放射性物質が捕捉さ
れ、混相流から放射性物質を分離除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉から蒸気・
タービン系への放射能の移行を低減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子力プラントにおいては、運転時およ
び定期検査時の被曝を低減することが重要である。これ
までに、主としてＣo-60の炉水放射能濃度の低減や原子
炉水系統への放射能の移行低減の対策として、種々の材
料対策、水質制御対策、浄化装置の改善がなされてきて
いる。しかし、主蒸気・タービン系統への放射能移行低
減の対策についてはこれまでになされていない。
【０００３】以下に、図１および図２を参照して現行の
原子力プラントシステムにおける蒸気系への放射能移行
のメカニズムとその寄与率を示し、解決すべき課題につ
いて説明する。
【０００４】図１に示すように、現状では、原子炉圧力
容器（以下「圧力容器」という）９内の炉心部１０で生
成された放射性物質は、一部は炉水浄化装置５で除去さ
れる。一方、生成された放射性物質の大部分は、飽和水
が循環している圧力容器９内の機器、圧力容器９の内壁
および炉水浄化装置５の上流側配管に付着する。また、
極く一部であるが、原子炉水に溶解しているイオンまた
は分子状の放射性物質は、蒸気分圧を持っているため蒸
気とともに揮発する。
【０００５】一方、液滴は気水分離器４およびドライヤ
ー３で大半が除去されるが、極く一部（０．１％以下）
は飛沫としてタービン系の入口にある蒸気バルブ１を通
って蒸気タービン系などを汚染する。また、最近では原
子炉停止時に早く温度を下げる運転がなされており、こ
の時には放射能レベルの高い炉水浄化装置５の出口水が
ヘッドスプレーノズル６から噴霧されるため、飛散した
液滴に含まれている放射能が蒸気系に移行することにな
る。
【０００６】次に、図２を参照して、蒸気系への液滴の
移行に密接に関連したドライヤー（蒸気乾燥器）３での
液滴挙動について述べる。図１に示す気水分離器４を通
過した液滴を含む蒸気（湿り度１０％以下）は、蒸気侵
入穴２０で分散され、波板２２の収められた部位を通過
して、圧力容器９の上部を通過して蒸気系配管１１へと
導かれる。質量の大きい液滴は、波板構造に沿った蒸気
の流れとともに方向を変えようとするが、慣性力により
波板２２に衝突する際に波板２２に捕捉され、波板２２
壁を伝って底部のドレンパン２４に集められて、ドレン
管２５により炉水に戻される。
【０００７】しかし、波板２２間の隙間部での流速が速
い（滞在時間が短い）と、微細な粒径の液滴は衝突せず
に通過する。また、流速が速いと、波板２２に衝突して
付着した液滴や放射性物質が、蒸気流れによる剪断力に
よって剥離して蒸気系へと運ばれてしまう。
【０００８】従って、実プラントでの蒸気系への放射能
移行率は、水中に溶解している放射性物質の気液分配率
から計算される値より高い。蒸気系への放射能移行要因
をまとめると下記の３つの事象、すなわち、(ｉ)炉水に
溶解している放射能（溶解放射能）の蒸発による蒸気系
への移行、(ii)液滴がドライヤーなどの機器・装置に一
旦衝突した後に液滴として再離反するか又は乾燥後付着
した放射能が剥離して蒸気系へ移行、（iii）ヘッドス
プレーにより飛散した液滴等の蒸気系へ移行、に集約さ
れ、それぞれの寄与率は１：３：１である。
【０００９】ところで、最近、経済性の観点から、機器
のサイズを変更することなく高出力化や高温・高圧化を
計りたいなどの新しいニーズも生じつつある。しかし、
上記の事項を勘案すれば、原子炉の高出力化を行った場
合には気水分離器やドライヤーの液滴性能が不十分とな
り、結果として蒸気系への放射能の移行が増大すること
が容易に推測できる。なお、高温・高圧化をさらにおし
すすめた場合には、超臨界状態になる。この場合、超臨
界水中の粒子状または溶解した放射能は、適当な分離・
除去装置を設けない限り、１００％蒸気系へ移行してし
まうことになる。このため、超臨界炉では高温水浄化装
置（本明細書では「高温で使用可能な、水または蒸気中
の放射能を分離・除去する装置」を意味する用語として
用いる。）は最も重要な機器の一つとなってくる。
【００１０】これまでにも、熱ロスを伴わない高温水浄
化装置が各種提案されてきている。しかし、いずれの装
置も、腐食生成物の捕捉やタービン系に使用する有機物
質の汚染による差圧上昇、高温水の水化学的不安定性に
よるろ過剤やフィルター材質の溶出や腐食酸化による体
積膨張に起因する細穴形状の変化による性能劣化を回避
できず寿命が短い。また捕捉容量が小さく浄化性能の経
時低下の問題もあり実用化には至っていないのが現状で
ある（文献「ポール発電用フィルターガイド」ｐ８（日
本ポール株式会社）参照）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実状に
鑑みてなされたものであり、その目的は原子炉から蒸気
タービン系への放射能の移行を低減する手段を提供する
ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、原子炉と、前記原子炉の圧力容器内で発
生する蒸気を利用する蒸気タービンと、前記圧力容器
内、または前記圧力容器と前記蒸気タービン入口との間
の蒸気通路に設けられた、放射能を分離除去する分離除
去装置と、を備えた原子力プラントシステムを提供す
る。なお、前記分離除去装置は、高温水または蒸気が共
存する条件下で安定な金属または金属酸化物を放射性イ
オンに対するイオン交換物質として用いた高温水浄化装
置を有することが好適である。
【００１３】また、本発明は、原子炉と、前記原子炉の
圧力容器内で発生する蒸気を利用する蒸気タービンと、
前記原子炉に付設された原子炉水系統、前記圧力容器
内、または前記圧力容器と前記蒸気タービンの入口との
間の蒸気通路に設けられ、高温水または蒸気が共存する
条件下で安定な金属または金属酸化物を放射性イオンに
対するイオン交換物質として用いた高温水浄化装置を用
いて放射能を分離除去する分離除去装置と、を備えたこ
とを特徴とする原子力プラントシステムを提供する。
【００１４】更に、本発明は、ヘッドスプレーが設けら
れた圧力容器を有する原子力プラントシステムの運転方
法において、ヘッドスプレーのスプレー水の飛散領域を
制限し、噴霧するスプレーの液滴径を小さくし、停止後
の熱合発生に伴う蒸気発生量に応じてスプレーの水量を
制御することにより、圧力容器の温度を降下させること
を特徴とする原子力プラントの運転方法を提供する。
【００１５】また、本発明は、ヘッドスプレーが設けら
れた圧力容器を有する原子力プラントシステムの運転方
法において、ヘッドスプレー運転に使用する供給水とし
て、放射能を含まない水または放射能の少ない復水浄化
装置出口ないし復水貯蔵タンク貯蔵水を使用することを
特徴とする原子力プラントの運転方法を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
【００１７】［第１の実施形態］既に建設して運転して
いるプラントでは、新たに放射性物質を分離・除去する
装置を設置する場所を設けることはスペースの問題や経
済的な理由などにより難しい。しかし、原子炉圧力容器
内９に収納されている気水分離器４やドライヤー３など
の改善や交換による高性能化によって蒸気系への放射能
移行の低減を図ることは可能である。以下、放射能移行
寄与率の大きい液滴がドライヤー３などの機器・装置に
一旦衝突した後、液滴として離反または乾燥後付着した
放射能が剥離して蒸気系へ移行する減少を防止する手法
について説明する。
【００１８】以下に、図２を参照して、ドライヤー３の
波板２２の表面に、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、フェライト等
の物質を形成することによりドライヤー３を改良した実
施形態について説明する。なお、この改良は、ドライヤ
ー３の波板２２の表面に限らず、他の部材の表面にも施
すことも可能である。
【００１９】ＴｉＯ２、ＺｒＯ２およびフェライトは、
高温水または蒸気中で化学的に安定であり、下記の機能
が長期間にわたって持続するという利点がある。
【００２０】ＴｉＯ２は、イオン交換性能および／また
は超親水性を示す物質である。また、特に、ＴｉＯ２は
高温イオン交換体として使用される物質であり、バイン
ダーとしてのＳｉＯ２とともに使用すると超親水性を示
すことは良く知られている。超親水性を持った物質を設
けることにより、付着した液滴は壁面に広がるため蒸気
の流れからの剪断力を受けにくくなり再剥離しにくくな
る。また、液滴に含まれていた腐食生成物が、乾燥後平
坦化して表面に強固に付着するという効果も得られる。
【００２１】また、ＴｉＯ２はイオン交換性能も具備し
ているため、粒子状の放射性物質も捕捉することができ
る。このため、放射性物質はバインダー物質になるイオ
ン状の腐食生成物となって波板２２の表面に強固に付着
する。この効果により、付着放射能の剥離を防止でき
る。蒸気系に移行する主な放射性物質は、Ｃｏ-60／Ｃo
-58およびＭｎ-54等の炉水中においてイオン状の放射性
物質であるため、ＴｉＯ２の適用は効果的である。
【００２２】なお、イオン交換性能はフェライトおよび
ＺｒＯ２も具備している。
【００２３】また、ＴｉＯ２およびＺｒＯ２は、放射線
（例えばＮ-16が発する強いガンマ線）および放射線か
ら生成されたチェレンコフ光を受けることによって、光
触媒作用により有機物を分解する作用がある。タービン
系統には油類などの有機物が使われているため、有機物
分解作用を有する物質を用いることにより、洗浄等の作
業等を行うことなく前述した親水性およびイオン交換性
を維持することができ、機器メンテナンスの必要性を大
幅に低減することができる。
【００２４】ＴｉＯ２は鋼の添加成分として使用されて
いる物質であり、腐食反応により表面に酸化物として形
成されやすい物質であり、１０−４Ｍpa程度の微量空気
を含んだ環境下において高温酸化することにより材料の
表面に形成することができる。従って、化学成分を適宜
調整した材料（例えばＴｉを含む鋼板）から波板２２を
形成し、これを高温酸化させることにより表面にＴｉＯ
２が形成された波板２２を得ることができる。なお、Ｔ
ｉＯ２をＳｉＯ２バインダとともに形成する場合には、
例えばＴｉおよびＳｉを含む鋼板から波板２２を形成
し、これを高温酸化させればよい。なお、ＴｉＯ２およ
びＳｉＯ２を極細の繊維状に形成し、上記波板２２の表
面を覆う層を形成してもよい。この場合、繊維同士の間
に毛細管現象により水がしみ込むため、蒸気の流れから
の剪断力を受けにくくなり再剥離しにくくなる。また、
液滴に含まれていた腐食生成物が、乾燥後、繊維間に捕
捉され続けるという利点もある。
【００２５】また、波板２２の表面に、ＴｉＯ２を形成
しやすい物質、例えばＴｉまたはＴｉ合金の層を形成
し、Ｔｉを高温酸化させることにより波板２２の表面に
ＴｉＯ ２を形成することも可能である。ＴｉまたはＴｉ
合金層の形成は、公知の物理的方法（例えば溶射）や化
学的方法により可能である。なお、ＴｉＯ２をＳｉＯ２
バインダとともに形成する場合には、例えばＴｉＯ２お
よびＳｉＯ２を形成しやすい金属を物理的方法や化学的
方法により波板２２表面に付与して、これを高温酸化さ
せればよい。
【００２６】この方法は、ＺｒＯ２を形成する場合にも
用いることができる。すなわちＺｒＯ２を形成する場合
には、物理的方法または化学的方法により波板２２の表
面にＺｒまたはＺｒ合金の層を形成し、Ｚｒを高温酸化
させればよい。
【００２７】なお、フェライトは、ステンレス鋼などの
鉄基合金やインコネルなどのＮｉ基合金を高温酸化させ
ることにより形成することができる。
【００２８】なお、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２およびフェライ
トは、既に運転されているプラントで所定時間使用後の
波板２２にも適用することができ、上記と同様の効果を
得ることができる。この場合には、ジェット洗浄などに
より波板２２表面に生成され比較的ルースに付着したｎ
型半導体酸化物を除去し、タイトに付着したｐ型酸化膜
を露出させる。しかる後、遠隔操作が可能なノズルによ
る吹きつけや溶射などの手法によりＴｉＯ２、ＺｒＯ２
およびフェライト等を付着させればよい。
【００２９】なお、上記で説明した捕捉率向上方法は、
一度捕捉した液滴または放射性物質を逃がさないことに
より捕捉効率を向上させるものである。次に、液滴また
は放射性物質を積極的に捕捉することにより捕捉効率を
向上させる方法について説明する。
【００３０】極微小の水滴やイオンや分子などの帯電物
質は、微細であり放射能を帯びているため帯電しやす
い。荷電粒子は、図３に示すような電場Ｅ内にある場合
に、または図３に示すような磁場Ｈ内にある場合、電場
Ｅおよび磁場Ｈにそれぞれ直交する方向に力Ｆを受ける
ため、これを利用することにより波板２２に荷電粒子を
移動させることができる。
【００３１】なお、電場を利用した放射性物質の捕集は
放射線モニターにも応用され、電場を利用した微細粉体
の捕集については化学工学装置で広く利用されている技
術である。また、磁場を利用して粒子を移動させる技術
は荷電粒子の加速器に用いられている。
【００３２】図２に示すドライヤー３の場合、具体的に
は、波板２２が取り付けられる固定棒２３を絶縁体によ
り形成し、波板２２をドライヤー容器から絶縁するとと
もに各波板２２間に電圧を付与することにより荷電粒子
を集塵することが可能となる。
【００３３】このような機能を実現するためには、電源
が必要である。電源としては外部電源を利用することも
できるが、以下のような構成とすることにより、外部電
源を省略することも可能となる。すなわち、例えば、前
述したように所定時間使用した波板２２表面ジェット洗
浄などにより波板２２表面に生成され比較的ルースに付
着したｎ型半導体酸化物を除去し、タイトに付着したｐ
型酸化膜を露出させて、その後ＴｉＯ２またはＺｒＯ２
を付着させる。ここでＴｉＯ２およびたＺｒＯ ２はｎ型
半導体であるため、この半導体領域への放射能の直接入
射または放射能より生成されたチェレンコフ光により励
起され、電子とホールを分離されて発電された電気を使
用できる。すなわち、積層されたｐ型酸化膜とｎ型半導
体酸化物により構成された光電池により発電された電力
を電源として利用することができる。
【００３４】なお、上記の説明においては、ｐ型酸化膜
が実機運転時の高温酸化により形成されたものとしてい
るが、ｐ型酸化膜は新品時に人為的に形成したものであ
ってもよい。
【００３５】また、捕捉効率を向上させる手法として
は、上述した物理的および化学的手法だけでなく、波板
２２の幾何学的形状を変更する手法も考えられる。
【００３６】現行設計では、ドライヤー３の波板２２へ
の単水分子の衝突確率は５％程度と小さい。流れ条件が
現行と同一であれば、単純に２０倍の接液面積にすれ
ば、ほぼ１００％衝突させることができるわけである。
図２の波板２２の厚みを機械強度を考え適正値に薄くす
ることにより接液面積を増大させることができる。
【００３７】この手法は、混相流に含まれる極微小の水
滴やイオンや分子など物質のうち、の波板２２表面への
移行速度が小さい物質の分離・除去性能を向上させる上
で有効である。この場合、一般に材料の接液面積を大き
くすると差圧の上昇がさけられないという問題はあるも
のの、水または蒸気中の放射性物質の衝突確率を増加さ
せ捕捉効率を高めることが可能となる。
【００３８】なお、本実施形態においてはドライヤー３
の波板２２の改良を例にとって説明したが、本実施形態
に係る技術は、原子炉圧力容器の内壁自体、または原子
炉容器の内部もしくは外部に設置される水、蒸気、そし
て水および蒸気を含む混相流が通過する他の機器にも適
用することが可能である。すなわちこのような機器等の
水または蒸気と接する面にＴｉＯ２、ＺｒＯ２またはフ
ェライト等の物質を付与することにより、同等またはこ
れに準じた効果を得ることができる。
【００３９】［第２の実施形態］次に、第２の実施形態
について説明する。第２の実施形態は、高温で使用可能
なフィルターすなわち高温フィルターを具備した高温水
浄化装置の改良に関するものである。
【００４０】図５（ａ）は、本発明による高温水浄化装
置の構成を概略的に示す断面図である。図５に示す高温
水浄化装置は、液体状態の高温水を浄化する用途に適し
ている（蒸気に適用できないわけではない）。図５に示
すように、高温水浄化装置４０は、高温フィルターとし
て複数の中空膜管３０を有している。
【００４１】この中空膜管３０は、図４に示すように、
その外層として、微細な粒子を捕捉する差圧のたちやす
い微細な孔のあいた薄いスキン層３１を持ち、その内層
としてスキン層３１を保持する基質層３２を持った２層
構造となっている。基質層３２は、スキン層３１の孔よ
りも大きな多数の微細な空隙を有している。基質層３２
は円筒形状を有しており、従って中央部は空洞３３とな
っている。
【００４２】スキン層３１の細孔の大きさは０．４５μ
ｍ以下であることが望ましい。炉水中の粒子状の放射性
物質および腐食生成物の大きさは、そのほとんどが０．
４５μｍ以上であり、スキン層３１の細孔の大きさがこ
れ以下であれば孔を閉塞することなく表面ろ過ができる
からである。
【００４３】なお、図４では、中空膜管３０を２層構造
としたが、これに限定されるものではなく、多層構造と
してもよい。
【００４４】スキン層３１および基質層３２は、高温水
が存在する環境下で安定な、金属（純金属またはその合
金）、複合材料およびセラミックス等からなる多孔質体
により形成することができる。具体的には、フェライト
酸化物、ＴｉＯ２およびＺｒＯ２等の酸化物により形成
することができる。またはこれらの酸化物を生成する金
属、またはステンレス鋼などのＦｅ基合金、Ｆｅを含む
Ｎｉ基合金、Ｔｉ合金、Zrcaloy等の合金材料を用いる
ことができる。これらの材料は加工性が高いので、複雑
な中空膜形状で適切な中空膜構造を持つフィルターを製
造できる。
【００４５】なお、基質部３２は、粒状、板状、リボン
状、繊維状形状材料による隙間、網目、ハニカムあるい
はモノリスなどの構造を持つ多穴質体に形成することが
好ましい。
【００４６】微細な粒子がスキン層３１によりろ過さ
れ、かつスキン層３１の孔がこの微細粒子により塞がれ
ないように、スキン層３１の孔の径はスキン層３１の捕
捉対象となる微細粒子の径より小さく設定される。スキ
ン層３１は、基質層３２の外表面に薄いファインセラミ
ックスやファイン金属をコーティングし焼成する（金属
をコーティングする場合は腐食後に孔径が適切な範囲に
なるように腐食前の孔形状を調整する）こと等によって
も生成することができる。
【００４７】なお、中空膜管３０は、上記のように明確
に区分される複数の層から形成する必要は必ずしもな
く、外層から内層に空隙の大きさに傾斜機能を持たせた
構造（空隙の大きさが順次変化する（外層側の方が小さ
い）構造）となっていてもよい。この場合も、最外周の
細孔の大きさは、０．４５μｍ以下であることが望まし
い。
【００４８】なおこの場合、中空膜管３０は、金属、合
金ないし複合材料で作った原型中空膜を円筒形状ないし
プリーツ形状に加工し中空膜管にした後、高温大気ない
し水蒸気を含む大気中で腐食酸化させ最外表面の孔径を
所定の大きさに調整することによっても形成することが
できる。
【００４９】また、中空膜管の外周面および／または内
周面にストレーナーを設けることも好ましい。このよう
にすれば、中空膜管３０の基質層３２に微少な破損が生
じた場合、この破損物質が流出することを防止すること
ができ、またろ過材を中空膜管３０の外表面に安定して
保持することができる。
【００５０】再度図５を参照する。高温水浄化装置４０
は容器４０Ａを有しており、容器４０Ａの上部の一側に
は取水口４２が、他側には逆洗水注入口４８が設けられ
ている。容器４０Ａの底部には、ドレン水口４７が設け
られている。また、容器４０Ａの下部には給水口４１が
設けられている。なお、給水口４１には給水ライン（例
えば給水管）４１Ａを介して汚染度の高い水が供給さ
れ、取水口４２からはこの高温水浄化装置４０により浄
化された水が排水ライン（例えば排水管）４２Ａを介し
て排出されるようになっている。給水ライン４１Ａと排
水ライン４２Ａとは、プリコートポンプ（例えばミキシ
ングポンプ）４９Ｂが介装されたバイパスライン４９Ａ
に接続されている。プリコートポンプ４９Ｂには、後に
詳述するろ過材を容器４０Ａに送り込むためのろ過材供
給源４９Ｃが接続されている。
【００５１】容器４０Ａ内の取水口４２および逆洗水注
入口４８より低い位置に、水平方向に延びる上部支持板
４４が設けられている。上部支持板４４には複数の穴が
形成されており、各穴に中空膜管３０の上端が差し込ま
れるようになっている。なお、容器４０Ａの上部支持板
４４の上側の空間と下側の空間は上部支持板４４により
完全に仕切られており、前記上側の空間と下側の空間と
の間の水の移動は中空膜管３０を介してのみ可能となっ
ている。
【００５２】容器４０Ａ内の給水口４１より低くかつド
レン水口４７より高い位置に、水平方向に延びる下部支
持板４３が設けられている。下部支持板４３には複数の
穴が形成されている。下部支持板４３は穴の開いていな
い部分で、中空膜管３０の下端を支持しており、下部支
持板４３は中空膜管３０の下端を閉塞している。従っ
て、容器４０Ａの下部支持板４３の上側の空間と下側の
空間との間の水の移動は下部支持板４３の穴を介しての
み可能となっている。
【００５３】なお、図５では、上部支持板４４および下
部支持板４３とが容器４０Ａ内に固定されおり、中空膜
管３０が上部中空膜管支持板４４と下部中空膜管支持板
４３との間に保持される構造になっているが、上部支持
板４４、下部支持板４３および中空膜管３０を一体化し
てカートリッジタイプにし、一括交換ができる構造にし
てもよい。なお、高温水浄化装置４０の容器４０Ａの頭
部を着脱可能な構造、例えばフランジ構造にしておけば
交換が容易である。なお、このようなフランジ構造を採
った場合には、中空膜管３０のみを交換することも可能
である。
【００５４】次に、作用について説明する。
【００５５】まず、ろ過材供給源４９Ｃからバイパスラ
イン４９Ａにろ過材を送り込み、プリコートポンプ４９
Ｂによりバイパスライン４９Ａ中の水と混合する。この
混合水を給水口４１から容器４０Ａ内に送り込み、取水
口４２から取り出し、バイパスライン４９Ａに戻すよう
に循環させる。この過程で中空膜管３０を通過できない
ろ過材が中空膜管３０の表面にトラップされ、これによ
り図５（ｂ）に示すように中空膜管３０の表面にろ過材
プリコート層３３が形成される。
【００５６】ここで用いられるろ過材に少なくとも要求
されることは、高温水条件下で安定であることと、かつ
イオン交換性能を有していることである。従って、ろ過
材としては、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）、マグネタイト
（Ｆｅ２Ｏ４）およびニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２
Ｏ４）などのフェライト酸化物、並びにＴｉＯ２および
ＺｒＯ２酸化物を用いることが好ましい。特に、ＴｉＯ
２については、第１の実施形態で説明したように、チェ
レンコフ光による光触媒反応による有機物分解効果も期
待できる。
【００５７】なお、上述したような酸化物を形成する主
成分がＦｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ等の純金属、これら金属
の合金（例えばステンレス鋼）、またはこれら金属（純
金属若しくは合金）を含む複合材料をろ過材として用い
ることも可能である。
【００５８】なお、中空膜管３０のスキン層の孔径を
０．４５μｍ以上に設定したことを考慮すると、ろ過材
が中空膜管３０の細孔を閉塞させないようにには、ろ過
材の粒径は１μｍ以上とすることが好ましい。
【００５９】なお、ろ過剤粒子としては、イオン交換性
能の確保および差圧上昇を抑制するうえで、比表面積が
大きく、空隙率の大きいろ過剤が望ましい。
【００６０】なお、粒径の大きなセラミックスを作るこ
とは困難であるため、中空膜管３０の微細孔径以上の物
質であれば或程度ろ過剤を容器４０Ａ内にとどめること
ができるということを考慮すると、１μｍ程度の大きい
ろ過剤は、比表面積が大きく、空隙率の大きい（ポーラ
スな）微粉体で構成しても良い。このようなろ過剤粒子
は、１μｍ以下の粒径の微細な粒子を焼結することによ
り得ることができ、経済的にも有利である。
【００６１】ろ過材プリコート層３３が形成されたら、
バイパスライン４９Ａと給水ライン４１Ａおよび排水ラ
イン４２Ａとの連通を断ち、給水ライン４１Ａを介して
給水口４１から容器４０Ａ内に浄化対象となる汚染水を
導入する。汚染水に含まれる放射性物質により汚染され
た粒子および放射性イオンは、ろ過剤プリコート層３３
にトラップされ、放射能の少ない水が中空膜管３０内に
侵入する。中空膜管３０のスキン層３１および基質層３
２を通過した水は、中空膜管３０の中央部を貫通する空
洞３３を通過し、上部支持板４４の上側の空間すなわち
集水室４５に入る。集水室４５内の水は、取水口４２お
よび排水ライン４２Ａを介して容器４０Ａから排出され
る。
【００６２】ろ過材プリコート層３３が汚染されたら、
逆洗を行う。逆洗を行う場合には、給水口４１および取
水口４２を弁で閉じ、逆洗水注水口４８より注水する。
すると逆洗水は、中空膜管３０の空洞３３、スキン層３
１および基質層３２を順次通過し、ろ過剤プリコート層
３３とともに中空膜管３０付着した腐食生成物を剥離さ
せながら、中空膜管３０の外側に流出する。ろ過剤およ
び腐食生成物により混濁した逆洗水は、中空膜管３０同
士の隙間および下部支持板４３の穴を順次経て、下部支
持板４３の下側の空間すなわちドレン水室４６に集めら
れ、ドレン水口４７より系外に排出できる。なお、この
場合、逆洗水に有機酸をまぜれば、中空膜管３０の除染
および洗浄も可能となる。
【００６３】なお、上記の説明ではろ過材が中空膜管３
０の外表面にプリコートされている前提で説明を行った
が、ろ過剤は必ずしも中空膜管３０の外表面にプリコー
トされている必要はなく、高温水浄化装置４０の容器４
０Ａ内に撹拌された状態で浮遊していれば十分である。
なお、この場合の容器４０Ａ内での水の上昇速度は、ろ
過剤のストークス径に応じた沈降速度より大きければよ
い。
【００６４】なお、上述したような形式の高温フィルタ
ーは、粒子状の腐食生成物の捕捉による差圧上昇の面で
は低温フィルターより有利であるが、高温で使用できる
イオン交換速度の速い物質がないためイオン交換の点で
は大幅に不利となる。従って、イオン交換性能を高める
ためには、イオン交換物質の量を多くするか表面積を大
きくする必要がある。微細な粒子の捕捉しかつ差圧を小
さく保つトレードオフの関連を工夫する必要がある。従
って、ろ過面積を大きくするとともに差圧上昇を防止す
る必要がある。
【００６５】高温で使用できる無機材料では一般にイオ
ンの蒸気からの輸送速度に比べて材料表面での捕捉速度
は小さい。この点が、イオン交換樹脂の低温除去装置と
無機イオン交換体の高温水浄化装置とで大きく異なって
いる。すなわち、イオンの捕捉反応は、流体から材料表
面へのイオンの輸送速度ではなく、材料表面でのイオン
取り込み反応に律速している。
【００６６】ステンレス鋼製のろ過剤を例にとり、イオ
ン取り込み速度について説明する。１１００Ｍwe級ＢＷ
Ｒでは原子炉圧力容器および原子炉圧力容器内の装置に
ステンレス鋼が使われれており、これらの表面にもフェ
ライトが形成される。通常５０００m2の表面積をもつ炉
心外表面は、炉水のＮｉイオン濃度が高い場合で約１％
相当容量、炉水のＮｉイオン濃度が低い場合で約４％相
当容量の低温のイオン交換樹脂による炉水浄化装置に相
当（１EFPY時点での値で、時間に対しては除去速度が時
間ｔ−１／２に比例する）する。従って、ステンレス鋼
で中空膜管およびろ過剤を作成した場合、炉水のＮｉイ
オン濃度が高い場合で８％容量の場合は４００００ｍ２
が必要となる。１００μmの球形では１５ｍ３と算出さ
れる。１０μｍの球形では、１．５m３となる。１μｍ
の球形では０．１５ｍ３である。炉水のＮｉイオン濃度
が低い場合は、１００μｍの球形では４ｍ３、１０μｍ
の球形では０．４ｍ３、１μｍの球形ではわずか０．０
４ｍ３で充分であることがわかる。
【００６７】図６には、図５に示す実施形態の変形例を
示す。図６の例では、中空膜管３０の外側にストレーナ
ー４９Ａが設けられており、中空膜管３０の外表面とス
トレーナーとの間に例えば粒径１μｍのろ過材粒子５０
が保持されており、ストレーナー・ろ過剤一体型中空膜
管４９が構成されている。なお、ろ過材粒子５０の材料
としては、ろ過材プリコート層３３をろ過材の材料と同
一または類似のものが用いられる。
【００６８】また、図６に示す例の場合も、上部中空膜
管支持板４４と下部支持板４３とが高温水浄化装置４０
の容器４０Ａに固定され、中空膜管３０が上部支持板４
４と下部中空膜管支持板４３との間に保持される構造に
なっているが、これらを一体化しカートリッジタイプに
することもでき、このようにすれば一括交換が容易にな
る。この場合も、高温水浄化装置４０の容器４０Ａの頭
部を着脱可能な構造、例えばフランジ構造にしておけ
ば、中空膜管３０の交換も可能である。
【００６９】図６に示す変形例に係る高温水浄化装置
は、高温水が蒸気の状態であっても液体の状態であって
も使用可能である。
【００７０】［第３の実施形態］次に、図７を参照して
第３の実施形態について説明する。図６に示す高温水浄
化装置は、蒸気状態の高温水を浄化する用途に適してい
る。なお、図７に示す高温水浄化装置において、図５に
示す高温水浄化装置の部材と同一または類似の機能を果
たす部材については同一符号を付し、重複説明は省略す
る。
【００７１】図７に示すように、高温水浄化装置４０の
容器４０Ａの上部の一側には取水口４２が、他側には逆
洗水注入口４８が設けられている。容器４０Ａの底部に
は、給水口４１が設けられている。また、容器４０Ａの
下部にはドレン水口４７が設けられている。なお、給水
口４１には給水ライン（例えば給水管）４１Ａを介して
汚染度の高い蒸気水が供給され、取水口４２からはこの
高温水浄化装置４０により浄化された水が排水ライン
（例えば排水管）４２Ａを介して排出されるようになっ
ている。
【００７２】容器４０Ａ内の取水口４２および逆洗水注
入口４８より低い位置に、水平方向に延びる上部支持板
４４が設けられている。上部支持板４４には複数の穴が
形成されており、各穴に中空膜管３０の上端が差し込ま
れている。その一方で、上部支持板４４は穴の開いてい
ない部分で、中空の給水ストレーナー管５１の上端を支
持しており、上部支持板４４は給水ストレーナー管５１
の下端を閉塞している。なお、容器４０Ａの上部支持板
４４の上側の空間と下側の空間は上部支持板４４により
完全に仕切られており、前記上側の空間と下側の空間と
の間の水の移動は中空膜管３０を介してのみ可能となっ
ている。
【００７３】容器４０Ａ内のドレン水口４７より低くか
つ給水口４１より高い位置に、水平方向に延びる下部支
持板４３が設けられている。下部支持板４３には複数の
孔が形成されており、各孔に給水ストレーナー管５１の
下端が差し込まれている。その一方で、下部支持板４３
は孔の開いていない部分で、中空膜管３０の下端を支持
しており、下部支持板４３は中空膜管３０の下端を閉塞
している。従って、容器４０Ａの下部支持板４３の上側
の空間と下側の空間との間の水の移動は給水ストレーナ
ー管５１を介してのみ可能となっている。
【００７４】本例では、中空膜管３０は六方格子状に配
列されており、給水ストレーナー管５１は、六方格子の
中心点に配置されている。従って、中空膜管３０の本数
と給水ストレーナー管５１の本数の比は、２：１であ
る。
【００７５】上部支持板４４と下部支持板４３との間の
空間は粒状のろ過材により充填されている。
【００７６】なお、中空膜管３０およびろ過材は、第２
の実施形態で説明した中空膜管３０およびろ過材と同一
または類似のものを用いることができる。
【００７７】取水口４１から下部支持板４３の下方の空
間に高温蒸気が導入されると、蒸気はそこから給水スト
レーナー管５１、ろ過材、中空膜管３０を順次経て、集
水室４５に入り、取水口４２から容器４０Ａ外に排出さ
れる。この過程において、高温蒸気はろ過材および中空
膜管３０により浄化される。
【００７８】次に、本実施形態に係る高温水浄化装置の
具体的な仕様について説明する。容器４０Ａは円筒形状
でありその内に外形寸法を２５．４mm、長さを５０８０
mmの中空膜管３０（一本当たりのろ過面積：０．４０５
ｍ２）が六方格子状に平行に配列されている。一方、中
空膜管３０と同一寸法形状の給水ストレーナー管５１は
中空膜管３０の六方格子点の中心点に配置されている。
フィルター（中空膜管３０および給水ストレーナー管５
１）の充填率を７５％とすると、１ｍ２あたり１５００
本のフィルターを充填できる。給水ストレーナー管５１
と中空膜管３０との間のろ過層（ろ過材が充填される領
域）の最短間隔は２．４mmである。原子炉の内径は１１
００Ｍwe級ＢＷＲで６．４ｍでありこのときの面積は３
２ｍ２（体積１６３ｍ３）であることより、４８０００
本以上のフィルターを充填できる。このうちの２／３の
３２０００本が中空膜管３０（総ろ過面積１２９６０ｍ
２）である。蒸気流量は６４００Ton／hrであることよ
り、蒸気の比重０．０３６Ton／ｍ３を考慮すると、蒸
気のろ過面での面速度は３．８mm／sである。
【００７９】ステンレス鋼製の球形ろ過剤が単純立方結
晶配列（空隙率：４８％、最小空隙間隔：ろ過剤径の
０．４１倍）で付着している場合の２８５℃の蒸気中の
Ｃo-60イオンをＤＦの算定式(1)式でＤＦ＝１０４で除
去できるろ過層について考察する。ろ過剤の直径を１μ
ｍとすると、空隙の等価円筒半径は０．３９μｍであ
る。空隙率は４８％であることより、空隙内の速度は
７．９mm/sである。従って、単位長さ（１mm）あたりを
通過する時間は０．１３s程度である。ここで、水通路
を円筒近似したが、実際はろ過剤は球であるため表面積
は円筒流路の１．２８倍である。
【００８０】ここで、ろ過剤表面でのＣo-60の化学反応
は蒸気と高温水とで同様と推定すると、一回の流体の通
過でイオンの除去されるろ過剤の厚みについて計算す
る。炉水のＮｉイオン濃度が高い場合は、５０００m２
で６０Ton/hrの除去速度であるため、高温水の比重０．
７４Ton／m３で補正し高温水の体積浄化速度を求めると
８１m３／hrに相当する。０．０１６２m／hr 、すなわ
ち４．５μｍ／sの除去速度である。ろ過層の空隙円筒
長さL（mm）でのＣo-60のＤＦは(1)式であたえられる。
【００８１】 ＤＦ＝ｅ４．５×２×１．２８／０．３９×０．１３Ｌ …（１） 給水ストレーナー管５１と中空膜管３０との間の距離は
２．４mm のろ過層があれば１０４程度のＤＦが得られ
る。 この場合、ろ過剤の充填体積は４１m３となる。
【００８２】次に、１μｍの球形粒子の２．４mmのろ過
層の水頭長Ｌを計算する。計算にあたっては、「ウェバ
ー水質制御の物理化学プロセス（朝倉書店）p.126」を
参照した。（２）式より、約２００ｍの水頭ロスである
ことがわかる。
【００８３】 ｈ＝ＪＬν／ｇ（１−ε）２／ε３ ｖ（σ／ｄ）２ …（２） ここで（２）式において、 Ｊ：実験定数 約６ Ｌ：濾過層の厚み 2.4mm ν：動粘性係数 0.56×10−６ m２/s ｇ：重力加速度 9.8m/s２ ε：空隙率 0.48 σ：形状係数 約６ ｖ：空筒速度 0.0038m/s ｄ：ろ過剤の直径 1μｍ である。
【００８４】なお、炉水のＮｉイオン濃度が低い場合
は、ろ過剤の充填体積は１０m3強で水頭ロスは約５０ｍ
となる。
【００８５】いずれの場合でも、２８５℃のＢＷＲにお
いて、原子炉圧力容器内にＤＦ１０ ４の高温浄化装置を
設置するのは難しい。しかしながら、６５０℃の超臨界
水においては温度が高くなるのでろ過剤との反応速度は
早くなり、２８５℃に比べて１００倍程度高まる。従っ
て、ろ過剤は２４μｍ程度（ろ過剤の充填体積は０．４
１ｍ３）で充分であり、水頭ロスは約２ｍであり充分目
的を達成できる。この場合、ろ過剤の充填量を１０倍
（ろ過剤の充填体積は４．１ｍ３で１μｍの粒子径）に
することもできる。この場合、差圧は（２）式に従うの
で１／１０にすることができる。このように、差圧上昇
と捕捉容量との両立が達成される。
【００８６】以上説明した第２乃至第３の実施形態に係
る高温水浄化装置を、図１の原子炉圧力容器内９、また
は原子炉圧力容器内９からタービン入口の蒸気バルブ１
の間に適宜設置することにより、放射性物質を効果的に
分離・除去することができ、蒸気系への放射能の移行を
低減することができる。
【００８７】高温水浄化装置は、新設のプラントにおい
ては設計上の余裕度が高いため、新規な装置として組み
込むことができる。また、既設のプラントにおいては、
新設プラントのように全く新規の浄化装置を組み込むこ
とはスペース上の理由等から困難または不可能な場合が
多いが、このような場合には、例えば第２の実施形態の
ように既存のドライヤーの波板を改良してドライヤーに
高温水浄化装置としての機能を付与することにより対応
することも可能である。
【００８８】第２または第３の実施形態に係る高温水浄
化装置は、圧力容器内のみならず、例えば原子炉圧力容
器９からタービン入口の蒸気バルブ１の間に設置するこ
ともできる。なお、通常、蒸気・タービン系に異常が発
生した場合に備えて原子炉系と蒸気・タービン系とを連
結する蒸気配管系１１には蒸気隔離弁（図示せず）が設
けられているため、高温水浄化装置は、蒸気隔離弁より
下流側であってかつタービン入口の蒸気バルブ１の上流
側に設置するのが安全性が高い。なお、原子炉圧力容器
内９からタービン入口の蒸気バルブ１の間に高温水浄化
装置を設置した場合、高温浄化装置の異常時に高温水浄
化装置をバイパスする配管を設けても良い。
【００８９】本実施形態に係る高温水浄化装置は、現行
のイオン交換樹脂を用いた炉水浄化装置に比べて、熱ロ
スが無いという点で有利である。また、高温条件下で
は、下表１に示すごとく水の粘性抵抗が著しく低下する
ため、同一形状の低温フィルターに比べて大幅に初期差
圧を下げることができる。
【００９０】
【表１】 また、特に、本実施形態に係る高温水浄化装置では、高
温水存在下で安定なイオン交換物質を用いているため、
寿命も長い。なお、現行のイオン交換樹脂を用いた炉水
浄化装置の容量は、低温型で給水流量の２％である。例
えば８％容量相当の高温浄化装置を付加することにより
炉水放射能濃度を現行の１／５程度にでき蒸気系への移
行も炉水放射能濃度に比例して低減することができる。
【００９１】なお、高温水浄化装置の差圧上昇を抑制す
るためには、給水からの鉄持ち込み量を０．１ppb以下
とすることが好ましい。高温水浄化装置の差圧上昇は、
粒子状の腐食生成物が捕捉されることに起因している。
この粒子状の腐食生成物は鉄が主成分であり、その大部
分は復水浄化系をリークしたものである。復水浄化系に
中空糸フィルターを設置することにより給水からの鉄持
ち込み量を０．１ppb以下、平均で０．０２ ppb程度に
できるということが過去の運転実績から確認されてい
る。
【００９２】この量は、中空糸フィルターを設置してい
ないプラントの給水からの鉄持ち込み量の１／１０以下
である。なお、中空糸フィルターを設置していないプラ
ントにおいては高温浄化装置を試験的に運用してみたと
ころ、高温浄化装置のフィルタは数年の寿命であった。
このことを考慮すると、現行仕様の高温フィルターを使
用した場合でも、高温浄化装置への給水からの鉄持ち込
み量を所定値以下に抑制することによりプラントの寿命
に近い年数にわたり運転することが可能となることが推
察される。
【００９３】なお、これまでの説明では、放射性物質を
捕捉することによって蒸気系への放射性物質の移行を低
減する手法について説明してきたが、放射性物質を含む
蒸気の発生自体を低減することも効果的である。
【００９４】そのためには、ヘッドスプレー６に使用す
る水を、現行の炉水浄化装置５の出口水から、図１に示
す復水浄化装置７または復水貯蔵タンク８の出口水に変
更することが有効である。このようにすれば、復水浄化
装置７または復水貯蔵タンク８の出口水は、炉水浄化装
置５の出口水より放射能含有量が少ないため、ヘッドス
プレー時に発生する蒸気に含まれる放射能を低減するこ
とができる。最近のヘッドスプレーを用いて原子炉停止
時に早く温度を下げる運転がなされている現状を鑑みれ
ばこのことによる効果は大きい。
【００９５】なお、ヘッドスプレーのスプレー水が飛散
して温度の高い圧力容器に直接掛からないようにスプレ
ーの孔の向きを炉内構造物の方向に向けるかまたはスプ
レーの孔と圧力容器内面との間に遮蔽となるカバーを配
設し、このカバーによりスプレーする領域を制限した
り、ノズルまたは超音波などにより噴霧する液滴径を小
さくし、停止後の熱合発生に伴う蒸気発生量に応じてス
プレー水量を制御することも放射性物質を含む蒸気量を
低減する上で好適である。この場合、例えば、ヘッドス
プレー６を複数のノズル孔（直径１mm以下）を有するシ
ャワーヘッド状に形成し、シャワーヘッドにおけるノズ
ル孔の配置面積をほぼ４００cm２とし、ドライヤー全体
にちょうどスプレー水がかかるように（ドライヤーに衝
突しない水がないように）水をスプレーすることが好適
である。
【００９６】現行システムでは圧力容器の温度に近い炉
水浄化系出口水を使用しており、ヘッドスプレーのスプ
レー水が飛散し圧力容器に直接掛かった場合でも熱応力
が比較的軽減される設計になっている。しかしながら、
炉水の温度降下に比べて圧力容器の温度降下は遅く温度
差が次第に大きくなり、ヘッドスプレーの広がりを押さ
え液滴を小さくし停止後の蒸気発生量に会わせて低温の
蒸気になり圧力容器に接触し温度を均等に下げる方法に
特徴がある。本方法の採用により、より安全に効率よく
低下させることができる。
【００９７】
【発明の効果】本発明によれば、蒸気系への放射性物質
の移行を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】原子炉圧力容器まわりのシステム概略図。
【図２】荷電粒子の電磁場での運動方向の概念図。
【図３】第１の実施形態に係るドライヤーの構成を概略
的に示す図。
【図４】高温水浄化装置に用いる中空膜管の構成を概略
的に示す概念図。
【図５】第２の実施形態に係る高温水浄化装置の概略
図。
【図６】高温水浄化装置の他の実施例を示す図。
【図７】第３の実施形態に係る高温水浄化装置の概略
図。
【符号の説明】
１…蒸気バルブ、２…給水配管、３…ドライヤー、４…
気水分離器、５…炉水浄化装置、６…ヘッドスプレー、
７…復水浄化装置、８…復水貯蔵タンク、９…原子炉圧
力容器、１０…炉心部、２０…蒸気進入穴、２２… 波
板、２３…固定棒、２４…ドレンパン、２５…ドレン
管、３０…中空膜管、３１…スキン層、３２…基質層、
３３…濾過材プリコート層、４０…高温水浄化装置、４
１…給水口、４２…取水口、４３…下部支持板、４４…
上部支持板、４５…集水室、４６…ドレン水室、４７…
ドレン水口、４８…ドレン水注入口、５０…ろ過剤保持
層、５１…給水ストレーナー管、５２…取水中空膜管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｆ 9/06 ５２１ Ｇ２１Ｆ 9/06 ５２１Ｊ ５２１Ｌ ５２１Ｋ ５２１Ｍ 9/12 ５１１ 9/12 ５１１Ａ ５１２ ５１２Ｇ ５１２Ｊ (72)発明者 閏 間 裕 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 小 林 実 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 石 橋 文 彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 馬 場 隆 男 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 稲 見 一 郎 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】原子炉と、 前記原子炉の圧力容器内で発生する蒸気を利用する蒸気
    タービンと、 前記圧力容器内、または前記圧力容器と前記蒸気タービ
    ン入口との間の蒸気通路に設けられた、放射能を分離除
    去する分離除去装置と、を備えたことを特徴とする原子
    力プラントシステム。
  2. 【請求項２】前記分離除去装置は、高温水または蒸気が
    共存する条件下で安定な金属または金属酸化物を放射性
    イオンに対するイオン交換物質として用いた高温水浄化
    装置を有することを特徴とする、請求項１に記載の原子
    力プラントシステム。
  3. 【請求項３】前記分離除去装置は、水滴を捕捉しやすい
    超親水性物質を浄化手段として用いた高温水浄化装置を
    有することを特徴とする、請求項１に記載の原子力プラ
    ントシステム。
  4. 【請求項４】原子炉と、 前記原子炉の圧力容器内で発生する蒸気を利用する蒸気
    タービンと、 前記原子炉に付設された原子炉水系統、前記圧力容器
    内、または前記圧力容器と前記蒸気タービンの入口との
    間の蒸気通路に設けられ、高温水または蒸気が共存する
    条件下で安定な金属または金属酸化物を放射性イオンに
    対するイオン交換物質として用いた高温水浄化装置を用
    いて放射能を分離除去する分離除去装置と、を備えたこ
    とを特徴とする原子力プラントシステム。
  5. 【請求項５】前記イオン交換物質は、ＴｉＯ２またはＺ
    ｒＯ２であることを特徴とする、請求項４に記載の原子
    力プラントシステム。
  6. 【請求項６】前記イオン交換物質は、繊維状に形成され
    ていることを特徴とする、請求項５に記載の原子力プラ
    ントシステム。
  7. 【請求項７】前記イオン交換物質は、主成分としてヘマ
    タイト（Ｆｅ２Ｏ３）、マグネタイト（Ｆｅ２Ｏ４）あ
    るいはニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）などのフ
    ェライト酸化物を含有することを特徴とする、請求項４
    に記載の原子力プラントシステム。
  8. 【請求項８】前記高温水浄化装置は、前記圧力容器内に
    配置されたドライヤーを含み、 前記ドライヤーは、その間を放射性物質を含む混相流が
    通過する複数の波板を有しており、 前記波板の表面には、前記イオン交換物質としてのＴｉ
    Ｏ２がＳｉＯ２とともに設けられていることを特徴とす
    る、請求項４に記載の原子力プラントシステム。
  9. 【請求項９】前記高温水浄化装置は、前記圧力容器内に
    配置されたドライヤーを含み、 前記ドライヤーは、その間を放射性物質を含む混相流が
    通過する複数の波板を有しており、 前記波板には、所定時間運転後の前記波板の表面に付着
    したｎ型半導体酸化物を除去して前記波板の表面に付着
    したｐ型酸化膜を露出させた後、前記イオン交換物質を
    付着させる処理が施されていることを特徴とする、請求
    項４に記載の原子力プラントシステム。
  10. 【請求項１０】前記高温水浄化装置は、前記圧力容器内
    に配置されたドライヤーを含み、 前記ドライヤーは、その間を放射性物質を含む混相流が
    通過する複数の波板と、前記波板の間に電界または磁界
    を作用させる手段と、を有しており、 前記混相流に含まれる放射能を含む微小粒子を前記電界
    または磁界により前記波板に向けて移動させることを特
    徴とする、請求項４に記載の原子力プラントシステム。
  11. 【請求項１１】前記波板の間に電界または磁界を作用さ
    せる手段に用いる電源として、前記波板に付着させたｎ
    型半導体であるＴｉＯ２またはＺｒＯ２と、前記波板表
    面に腐食によって生成されたｐ型半導体である腐食皮膜
    とから構成された光電池を形成したことを特徴とする、
    請求項９に記載の原子力プラントシステム。
  12. 【請求項１２】前記高温水浄化装置は、前記圧力容器内
    に配置されたドライヤーを含み、 前記ドライヤーは、その間を放射性物質を含む混相流が
    通過する複数の波板を有しており、 前記波板の表面には、前記イオン交換物質として機能す
    るＴｉＯ２またはＺｒＯ２が設けられていることを特徴
    とする請求項４に記載の原子力プラントシステム。
  13. 【請求項１３】前記高温水浄化装置は、 容器と、 前記容器内に配置された中空膜管と、 前記容器内において、前記中空膜管の外側に、保持され
    るか、プリコートされるか、または浮遊して存在するろ
    過材粒子と、を有しており、 前記ろ過材粒子は、高温水または蒸気が共存する条件下
    で安定であって、かつ放射性イオンに対するイオン交換
    物質として機能することができる金属または金属酸化物
    からなることを特徴とする、請求項４に記載の原子力プ
    ラントシステム。
  14. 【請求項１４】前記中空膜管は多孔質構造を有してお
    り、外周側の孔径が内周側の孔径より小さいことを特徴
    とする、請求項１３に記載の原子力プラントシステム。
  15. 【請求項１５】前記中空膜管は、その内側、外側または
    両側に、ストレーナーを有していることを特徴とする請
    求項１３に記載の原子力プラントシステム。
  16. 【請求項１６】前記ろ過剤粒子は、ヘマタイト（Ｆｅ２
    Ｏ３）、マグネタイト（Ｆｅ２Ｏ４）あるいはニッケル
    フェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）などのフェライト酸化
    物、ＴｉＯ２およびＺｒＯ２を主体とする酸化物、また
    はこれらの酸化物を生成する主成分がＦｅ、Ｎｉ、Ｔ
    ｉ、Ｚｒである金属若しくは複合材料からなることを特
    徴とする、請求項１３に記載の原子力プラントシステ
    ム。
  17. 【請求項１７】前記中空膜管は、ニッケルフェライト
    （ＮｉＦｅ２Ｏ４）、ＴｉＯ２、ＺｒＯ ２を主体とする
    酸化物またはこれらの酸化物を形成する金属若しくは複
    合材料からなることを特徴とする請求項１３に記載の原
    子力プラントシステム。
  18. 【請求項１８】粒子状の腐食生成物の捕捉にともなう高
    温水浄化装置の差圧上昇を抑制するため、給水からの鉄
    持ち込み量を０．１ppb以下とするフィルタ手段を更に
    備えたことを特徴とする、請求項４に記載の原子力プラ
    ントシステム。
  19. 【請求項１９】ヘッドスプレーが設けられた圧力容器を
    有する原子力プラントシステムの運転方法において、 ヘッドスプレーのスプレー水の飛散領域を制限し、 噴霧するスプレーの液滴径を小さくし、 停止後の熱合発生に伴う蒸気発生量に応じてスプレーの
    水量を制御することにより、圧力容器の温度を降下させ
    ることを特徴とする原子力プラントの運転方法。
  20. 【請求項２０】ヘッドスプレーが設けられた圧力容器を
    有する原子力プラントシステムの運転方法において、 ヘッドスプレー運転に使用する供給水として、放射能を
    含まない水または放射能の少ない復水浄化装置出口ない
    し復水貯蔵タンク貯蔵水を使用することを特徴とする原
    子力プラントの運転方法。
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