JP2006181510A

JP2006181510A - 濾過装置およびそれを用いた濾過方法

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Publication number: JP2006181510A
Application number: JP2004379153A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kosuge; 崇弘小菅; Mitsuru Yoda; 充余田; Masahiro Iwasaki; 正裕岩崎
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】濾材構成部分を効率よく溶融あるいは燃焼、または減容でき、かつ、交換作業能率を向上しつつ、捕捉放射性物質の二次汚染を効果的に防止できるようにした、濾過装置およびそれを用いた濾過方法を提供する。
【解決手段】濾過塔内に、放射性物質等を含有する被処理液を濾過する筒状濾材を備えた濾材構造体と筒状濾材の外周面と間隔をもたせて濾材構造体を収納する外殻構造体とからなる濾過体を設けた濾過装置において、濾材構造体を分離して廃棄物処理できるようにするために、濾材構造体と外殻構造体が分離可能に構成されていることを特徴とする濾過装置、およびそれを用いた濾過方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、濾過装置およびそれを用いた濾過方法に関し、とくに、加圧水型原子力発電所の一次冷却材の浄化に好適な濾過装置およびそれを用いた濾過方法に関する。

加圧水型原子力発電所の一次系冷却材浄化装置として用いられる濾過装置は、その浄化用フィルタが一次系冷却材（一次系冷却水）中の微粒子成分を捕捉することにより、系統の線量上昇抑制、一次冷却材ポンプの軸封水の浄化、一次系各種構成部材表面への腐食生成物の付着防止等、系統の健全性維持を目的に運用されている。

一次系浄化用フィルタは系統の冷却材中の微粒子成分を捕捉することで次第に濾過圧力損失が上昇し、予め設定された差圧に到達した時点でフィルタ材の交換を行い、使用済みフィルタは放射性廃棄物として廃棄される。従来の一次系浄化用フィルタは、例えば図５に示すように構成されている。すなわち、濾過装置１０１は、濾過塔１０２と、濾過塔１０２内に設置される濾過体１０３から構成され、濾過体１０３は、高分子材料やシリカ系材料からなる筒状濾材１０４を備えた濾材構造体１０５と、筒状濾材１０４の外周面との間に間隔を持たせて濾材構造体１０５を収納した金属製の外殻構造体１０６から構成されており、この濾過体１０３は、濾材構造体１０５と外殻構造体１０６との複合的な一体構造に構成されている。この一体構造の濾過体１０３が、蓋１０７に対して例えばばね１０８によりシール機構部１０９に押圧された状態で、濾過塔１０２内に収納、設置される。入口１１０から濾過塔１０２内に導入された一次系冷却材は、シール機構部１０９により区画された濾過塔１０２内の上室１１１に入り、外殻構造体１０６の上部に設けられた多数の孔やスリットを通して外殻構造体１０６と筒状濾材１０４の外周面との間の空間１１２に導入され、そこから、筒状濾材１０４の外側から内側に流れることにより濾過される。濾過された処理液は、筒状濾材１０４の内側からシール機構部１０９により区画された濾過塔１０２内の下室１１３に流入され、出口１１４から濾過塔１０２外に排出されるようになっている。

このような濾過装置１０１において、フィルタ材交換の際には、濾材構造体１０５と外殻構造体１０６とが複合的に一体構成された濾過体１０３ごと交換され、使用済み濾過体１０３は、放射性廃棄物として廃棄されている。ここで、使用済み濾過体１０３の廃棄物を、不燃物、可燃物に分離することにより放射性廃棄物容量を減容することが望まれるが、減容したくても、線量が比較的高いことと、上記の如く一体構成されているため分解作業が煩雑であることから、そのまま廃棄処分されており、廃棄物減容化が課題となっている。

また、上記濾過体１０３における筒状濾材１０４に対する被処理液の流れ方向は、通常外側から内側であるために（例えば、特許文献１）、濾材の外側表面で捕捉された放射性微粒子は、濾過体１０３交換の際、周辺環境に二次汚染を広げる可能性が高く、作業環境を汚染させないための作業や作業準備が必要になり、放射線防護の観点より作業能率の低下を招いている。
特開昭５２−３７２７２号公報

そこで本発明の課題は、とくに交換されるべき使用済みの濾過体が放射性廃棄物として廃棄処理される濾過装置に用いて好適であり、濾材構成部分を効率よく溶融あるいは燃焼、または減容でき、かつ、交換作業能率を向上しつつ、捕捉放射性物質の二次汚染を効果的に防止できるようにした、濾過装置およびそれを用いた濾過方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る濾過装置は、濾過塔内に、被処理液を濾過する筒状濾材を備えた濾材構造体と前記筒状濾材の外周面との間に間隔をもたせて前記濾材構造体を収納するケースを形成する外殻構造体とからなる濾過体を設けた濾過装置において、前記濾材構造体と前記外殻構造体が分離可能に構成されていることを特徴とするものからなる。分離可能構成とすることにより、濾材構造体部分、中でも濾材部分のみを、外殻構造体から分別して溶融処理や減容処理に供することが可能になり、放射性廃棄物としての廃棄処理が容易化される。

この濾過装置においては、上記濾材構造体の被処理液流路が、上記筒状濾材の内側から外側への流路に形成されていることが好ましい。この流路構成により、被処理液中に含まれていた微粒子等の放射性物質が筒状濾材の内側に捕捉され、使用済みの濾過体を交換する際に、放射性微粒子等の剥離、脱落を効率よく防止でき、二次汚染を効果的に防止することが可能になる。

また、この濾過装置においては、より具体的には次のような流路構造を採ることが好ましい。すなわち、被処理液および処理液の流路が、上記濾過塔内に導入された被処理液が上記濾材構造体の一端側から該濾材構造体内に流入され、上記筒状濾材の内側から外側へ流れることにより該筒状濾材により濾過され、該筒状濾材の外側に流出された処理水が上記外殻構造体内で集液された後、該外殻構造体に設けられた出口通路から濾過塔内に流出され、該濾過塔内から濾過塔外へ排出されるように形成されている構造である。

このような構造においては、例えば、上記出口通路が設けられた外殻構造体領域と、上記出口通路が設けられていない外殻構造体領域との間の位置で、濾過塔の内部がシール機構を介して区画されている構成とすることができる。

また、上記濾過塔が蓋を有しており、該蓋と反対側に位置する、上記濾材構造体と上記外殻構造体との間の部分に、ばね手段が介装されている構成とすることができる。ばね手段としては、任意の形態の手段、たとえばコイルスプリングを使用可能である。ばね手段を濾材構造体下部に設けることにより、例えば、上記蓋により濾材構造体を濾過塔内で押し下げ、ばね手段の反発力を利用して濾材構造体に対して外殻構造体を濾過塔内の所定の位置まで押し下げて係止固定することが容易に可能になり、この状態では、ばね手段の反発力は濾過塔内において濾材構造体と外殻構造体の両方を所定位置に固定する役目を果たす。また、濾材構造体を取り出す際には、ばね手段が下部に設けられているため、容易に取り出すことが可能になる。

また、上記濾過塔が蓋を有しており、該蓋側に位置する、少なくとも上記濾材構造体の端部に、取手が設けられている構成とすることができる。このようにすれば、取手を用いて濾材構造体を容易に上方に引き出すことができるようになり、該濾材構造体は、外殻構造体から容易に分離される。

また、上記濾材構造体の少なくとも筒状濾材としては、加熱により溶融あるいは燃焼可能な、または圧縮により減容可能な材料からなることが好ましい。また、筒状濾材の他、その保持体、該保持体を構成する上板や底板等の部材を含む濾材構造体全体が、上記のように加熱により溶融あるいは燃焼可能な、または圧縮により減容可能な材料からなることが好ましい。加熱により溶融あるいは燃焼可能な材料としては、高分子材料、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンン、ポリアミド、ポリスルフォン、ポリエーテルエーテルケトン等を使用でき、圧縮により減容可能な材料としては、無機系材料、例えば、グラスファイバー等のシリカ系材料等を使用できる。さらに、例えば取手はリサイクルで再使用する場合等は、強度を優先して取手のみ外殻構造体や濾過塔と同じ材質、例えばＳＵＳ３０４等の金属を使用することもできる。

また、上記外殻構造体の材質としては、たとえ濾材構造体の筒状濾材に損傷や破損が生じた場合にあっても、それを受け止めるストレーナ的効果を発揮させるために、濾材構成材料よりも高強度なものであることが好ましく、代表的には金属であることが好ましい。金属の種類としては腐食しにくいものが好ましく、濾過塔と同じ材質、例えばＳＵＳ３０４等が挙げられる。

本発明に係る濾過装置においては、一つの濾過塔内に、前記構造を有する濾過体を一つだけ設けてもよく、必要に応じて、複数設けてもよい。

このような本発明に係る濾過装置は、とくに加圧水型原子力発電所の一次系冷却材浄化装置として使用されて好適なものである。

本発明はこのような濾過装置を用いて被処理液を濾過することを特徴とする濾過方法も提供する。この濾過方法も、加圧水型原子力発電所の一次系冷却材の浄化に用いて好適なものである。

上記のような本発明に係る濾過装置およびそれを用いた濾過方法においては、濾材構造体と外殻構造体を容易に分離できるようになり、濾過体交換時に、例えば、外殻構造体は濾過塔内部品として繰返し使用し、使用後の濾材構造体のみを廃棄し、全体としての廃棄物量、とくに濾材構造体が放射性物質を捕捉している場合の放射性廃棄物量の低減が可能となる。さらに、濾材構造体が高分子材料等の可燃性材料等やシリカ系材料等の圧縮減容可能な材料で構成されている場合にはさらなる減容が可能となる。

また、被処理液の流路を従来の筒状濾材の外側より内側への流路から内側より外側への流路に変え、流れ方向を変えることにより、筒状濾材により捕捉された放射性微粒子を濾材内面側に保持し、外部へ剥離、脱落しにくい状態で濾材構造体の交換作業を行うことが可能になる。

このように、本発明に係る濾過装置およびそれを用いた濾過方法によれば、とくに加圧水型原子力発電所一次系より廃棄される放射性廃棄物量を減容でき、廃棄物処分に係る費用の削減が可能となる。また、金属製等の外殻構造体の再使用が可能になることで、濾過体の運用コスト削減が可能となる。

さらに、濾過体交換の際、周辺環境に汚染を広げる可能性を低減でき、作業環境を汚染させないための作業準備の簡素化を図り、作業効率を向上することができるとともに、作業者の被爆防護の観点からも作業環境の改善を図ることができる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施態様に係る濾過装置を示しており、図４は、その濾過装置における濾過体交換の様子、とくに濾材構造体交換の様子を示している。

図１において、濾過装置１は、被処理液の入口２と処理液の出口３を有する濾過塔４と、該濾過塔４内に設けられた濾過体５とを備えている。濾過体５は、筒状濾材６と該筒状濾材６を保持する保持体７との一体化部材からなる濾材構造体８と、筒状濾材６の外周面との間に間隔をもたせて（空間９を形成しつつ）濾材構造体８を収納するケースを形成する外殻構造体１０とから構成されている。筒状濾材６は前述したような高分子材料または無機系材料からなり、外殻構造体１０は、本実施態様では金属から構成されている。本実施態様では、保持体７は、通液可能な格子構造または多数の上下に延びるスリットを有する構造に構成された内筒部材１１により筒状濾材６を内周面側から保持しているとともに、上板１２および底板１３により筒状濾材６を上下面側から保持している。上板１２は中央部が開口しており、該開口１４を通して上方からの被処理液を筒状濾材６内に導入できるようになっており、底板１３は筒状濾材６の内部および筒状濾材６の底面を封止している。図２にも示すように、上板１２の外周面と外殻構造体１０の内周面との間には、シール材１５が介装されており、濾材構造体８を外殻構造体１０内に装着した状態で、この間をシールできるようになっている。また、濾材構造体８の上端に、本実施態様では上板１２の上面に、取手１６が設けられており、取手１６を使用して濾材構造体８を外殻構造体１０内から、脱着、分離できるようになっている。

外殻構造体１０は、濾過塔４内に収容された状態で、濾過塔４の内周面に固定された環状の係合部材１７と外殻構造体１０の外周面に固定された環状の係合部材１８とが互いに係止し合うことにより、所定の上下方向位置に位置決めされる。この係止構造部１９は、図３にも示すように、係合部材１７と係合部材１８との間に全周にわたってシール材２０が介装されることにより、該係止構造部１９により区画される濾過塔４内の上室２１と下室２２とのシール部を兼ねている。上室２１は被処理液の入口２に連通しており、下室２２は処理液の出口３に連通している。上室２１部分に対応する外殻構造体１０領域、つまり、係止構造部１９よりも上側に位置する外殻構造体１０領域では、外殻構造体１０は通液不可の円筒構造に構成されているが、下室２２部分に対応する外殻構造体１０領域、つまり、係止構造部１９よりも下側に位置する外殻構造体１０領域では、外殻構造体１０に、外殻構造体１０内側から外側へ通液可能な出口通路２３が設けられている。本実施態様では、出口通路２３は、多数の孔から形成されている。外殻構造体１０の底板部２４の中央部には開口２５が形成されており、この開口２５を通しても、外殻構造体１０の内部と下室２２とは連通している。外殻構造体１０の上端部にも、外殻構造体１０を脱着する際に用いる取手２６が設けられている。

濾過塔４の上端には、蓋２７が設けられており、濾過体５の交換時には、蓋２７が開閉される。この蓋２７と反対側に位置する、濾材構造体８と外殻構造体１０との間の部分には、本実施態様では、保持体７の底板１３下に設けられた支持板２８と外殻構造体１０の底板部２４との間には、ばね手段としてのコイルスプリング２９が介装されている。本実施態様では、コイルスプリング２９は複数設けられており、各コイルスプリング２９は、支持板２８の底面から下方に延びる筒状の支持部３０により、それぞれ所定の位置に保持されている。本実施態様では、図１に示すように、蓋２７が閉じられた状態で蓋２７が取手１６および濾材構造体８を下方に向けて押圧し、支持板２８を介して圧縮されたコイルスプリング２９の反発力を介して外殻構造体１０を下方に向けて付勢し、その付勢力により外殻構造体１０側の係合部材１８がシール材２０を介して濾過塔４側の係合部材１７に係止され、それによって外殻構造体１０が上下方向の所定位置に固定、保持されるようになっている。

このように構成された本実施態様に係る濾過装置１においては、通常の濾過処理時には、図１の矢印で示すように、例えば加圧水型原子力発電所の一次冷却材が通液され、浄化される。すなわち、、被処理液は濾過塔４の入口２から上室２１内に導入され、開口１４を通して濾過体５の濾材構造体８の筒状濾材６内に導入される。筒状濾材６内に導入された被処理液は、筒状濾材６の内側から外側へ流れることにより該筒状濾材６により濾過され、一次冷却材中の微粒子等の放射性物質が筒状濾材６の内面側に捕捉される。筒状濾材６により濾過され、筒状濾材６を透過した処理液は、筒状濾材６の外周面と外殻構造体１０の内周面との間の空間９に流入し、空間９内の上部に流入した処理液は空間９内の下部側へと集められて、外殻構造体１０の出口通路２３および開口２５を通して下室２２内に流入した後、濾過塔４の出口３から濾過塔４外へ排出される。

筒状濾材６の差圧が所定値に至り、濾過体５が交換される際には、図４に示すように、濾過塔４の蓋２７を開放し、取手１６を掴んで濾材構造体８を上方に抜き出すことにより、濾材構造体８は外殻構造体１０から容易に分離されて取り出される。したがって、放射性物質を捕捉している濾材構造体８のみを、放射性廃棄物処理に供することができ、従来の外殻構造体との一体化部材全体を廃棄処理する場合に比べ、放射性廃棄物量を大幅に低減できる。とくに、濾材構造体８全体、あるいは筒状濾材６部分を高分子材料等の可燃性材料等やシリカ系材料等の圧縮減容可能な材料で構成している場合には、放射性廃棄物量のさらなる減容が可能になるとともに、廃棄作業の容易化が図られる。また、放射性廃棄物処理に要するコストの大幅な低減が可能になる。

また、被処理液の流路を従来の筒状濾材の外側より内側への流路から筒状濾材６の内側より外側への流路へと流れ方向を変えることにより、筒状濾材６により捕捉された微粒子等の放射性物質を濾材６の内面側に捕捉保持でき、外部へ剥離、脱落しにくい状態で濾材構造体８の交換作業を行うことが可能になる。したがって、濾過体交換の際、周辺環境へ二次汚染を広げる可能性を大幅に低減でき、作業環境を汚染させないための作業準備の簡素化を図り、作業効率を向上することができるとともに、作業者の被爆防護の観点からも作業環境の改善を図ることができる。

さらに、上記のように濾材構造体８とは分離される外殻構造体１０は、金属で構成されているので、適当な処理を行うことにより再使用が可能である。再使用により、濾過装置１の運用に要するコストの大幅な削減が可能になる。

本発明に係る濾過装置およびそれを用いた濾過方法は、放射性物質の濾過処理に好適なものであり、中でも、加圧水型原子力発電所の一次冷却材の浄化処理に好適なものである。

本発明の一実施態様に係る濾過装置の縦断面図である。図１の濾過装置の拡大部分縦断面図である。図１の濾過装置の別の部分の拡大部分縦断面図である。図１の濾過装置における濾過体交換の様子を示す分解縦断面図である。従来の濾過装置の一例を示す縦断面図である。

符号の説明

１濾過装置
２被処理液の入口
３処理液の出口
４濾過塔
５濾過体
６筒状濾材
７保持体
８濾材構造体
９空間
１０外殻構造体
１１内筒部材
１２上板
１３底板
１４開口
１５、２０シール材
１６取手
１７、１８係合部材
１９係止構造部
２１上室
２２下室
２３出口通路
２４外殻構造体の底板部
２５開口
２６取手
２７蓋
２８支持板
２９ばね手段としてのコイルスプリング
３０支持部

Claims

濾過塔内に、被処理液を濾過する筒状濾材を備えた濾材構造体と前記筒状濾材の外周面との間に間隔をもたせて前記濾材構造体を収納するケースを形成する外殻構造体とからなる濾過体を設けた濾過装置において、前記濾材構造体と前記外殻構造体が分離可能に構成されていることを特徴とする濾過装置。
前記濾材構造体の被処理液流路が、前記筒状濾材の内側から外側への流路に形成されている、請求項１の濾過装置。
被処理液および処理液の流路が、前記濾過塔内に導入された被処理液が前記濾材構造体の一端側から該濾材構造体内に流入され、前記筒状濾材の内側から外側へ流れることにより該筒状濾材により濾過され、該筒状濾材の外側に流出された処理水が前記外殻構造体内で集液された後、該外殻構造体に設けられた出口通路から前記濾過塔内に流出され、該濾過塔内から濾過塔外へ排出されるように形成されている、請求項２の濾過装置。
前記出口通路が設けられた外殻構造体領域と、前記出口通路が設けられていない外殻構造体領域との間の位置で、前記濾過塔の内部がシール機構を介して区画されている、請求項３の濾過装置。
前記濾過塔が蓋を有しており、該蓋と反対側に位置する、前記濾材構造体と前記外殻構造体との間の部分に、ばね手段が介装されている、請求項１〜４のいずれかに記載の濾過装置。
前記濾過塔が蓋を有しており、該蓋側に位置する、少なくとも前記濾材構造体の端部に、取手が設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の濾過装置。
前記濾材構造体の少なくとも前記筒状濾材が、加熱により溶融あるいは燃焼可能な、または圧縮により減容可能な材料からなる、請求項１〜６のいずれかに記載の濾過装置。
前記筒状濾材が、高分子材料または無機系材料からなる、請求項１〜７のいずれかに記載の濾過装置。
前記外殻構造体が金属からなる、請求項１〜８のいずれかに記載の濾過装置。
加圧水型原子力発電所の一次系冷却材浄化装置として使用される、請求項１〜９のいずれかに記載の濾過装置。
請求項１〜９のいずれかに記載の濾過装置を用いて被処理液を濾過することを特徴とする濾過方法。
加圧水型原子力発電所の一次系冷却材を浄化する、請求項１１の濾過方法。