JP2006313134A - ドラム缶収納型イオン交換樹脂塔 - Google Patents

Abstract

【課題】 化学除染時において、樹脂塔表面線量当量率が上昇せず、安全かつ効率的に使用済み樹脂塔をドラム缶に収納し、廃棄物保管庫まで移動できるイオン交換樹脂塔を提供すること。
【解決手段】 上面に樹脂投入口と配管用孔とを有するイオン交換樹脂塔本体と、この樹脂投入口に取り付け可能な上部集水部を有するイオン交換樹脂塔であって、当該イオン交換樹脂塔は、その下部にスクリーンで区切られた下部集水部と、当該下部集水部から前記樹脂塔本体内を上に伸び、前記配管用孔から上部に突出する下部配管が設けられ、前記上部集水部は、前記樹脂投入口に取り付け可能な蓋体と、これから上に伸びる通液配管および当該蓋体の下部に設けたスクリーンで区画された空間で構成されることを特徴とするドラム缶収納型イオン交換樹脂塔。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ドラム缶収納型イオン交換樹脂塔に関し、更に詳細には、原子力発電所の放射線々量当量率の高い原子炉一次系配管・機器等の点検・交換の際に作業員の作業線量当量低減のために事前に実施される化学除染工事などにおいて発生する放射能を含んだ金属イオンやこれを含む酸化物を回収する際に有利に使用することのできるイオン交換樹脂塔に関する。

原子力発電所などの原子力関連施設において、それらの配管・機器等の点検・交換の際には、作業員の作業線量当量低減のために事前に化学除染工事が施されることが一般的である。この化学除染工事においては、放射能を含んだ金属イオンやこれを含む酸化物をイオン交換樹脂塔で回収することになるが、使用済みイオン交換樹脂は、数ｍSｖ／ｈ〜数十ｍSｖ/ｈと高線量当量率になる。そして、本イオン交換樹脂が作業エリア近傍に設置されていると、作業エリアの雰囲気線量当量率が上昇し、作業従事者の作業線量当量が増加するという問題がある。

当初は、遠隔での樹脂廃棄が不可能であり、移動設置も人力により実施していたため、このイオン交換樹脂塔は、据付後に遮蔽措置を施し、化学除染終了後、遮蔽を外し、手作業にてドラム缶に移送し、プラスチック固化を実施していた。しかし、この方法で実施した場合、作業従事者の作業線量当量は増加となり、好ましいことではなかった。

一方、従来用いられていたイオン交換樹脂塔は、樹脂層底部に配管を敷設する集水管方式を採用することが一般的であったが、このような方式では樹脂層にデッドスペースが発生し、実際の交換容量より早く破過点に到達すため、無駄な樹脂層が存在した。この無駄な樹脂層の存在は、使用済みイオン交換樹脂を廃棄処理しなければならない原子力関連施設において、大きな問題となっていた。

以上の理由から、化学除染実施時、樹脂廃棄作業を誰もが使いやすい操作で安全に作業でき、単純でトラブル、故障もなく、且つ、樹脂が完全に保管できる構造を持つ樹脂塔が要求されていた。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、化学除染時において、樹脂塔表面線量当量率が上昇せず、安全かつ効率的に使用済み樹脂塔をドラム缶に収納し、廃棄物保管庫まで移動できるイオン交換樹脂塔を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記の目的を達成するため、使用済み樹脂塔の保管、廃棄しやすさの点からイオン樹脂塔の設計を見直した。そしてその結果、イオン樹脂塔をドラム缶等の容器に収納可能な形状とし、更に必要により、吊り上げ用のボルトや、ドラム缶内取り付け用ストッパー等を設置することにより、イオン交換操作時のみならず、その後の移動、保管、廃棄等の処理も簡単に行うことができることを見出し、本発明を完成した。

すなわち本発明は、上面に樹脂投入口と配管用孔とを有するイオン交換樹脂塔本体と、この樹脂投入口に取り付け可能な上部集水部を有するイオン交換樹脂塔であって、当該イオン交換樹脂塔は、その下部にスクリーンで区切られた下部集水部と、当該下部集水部から前記樹脂塔本体内を上に伸び、前記配管用孔から上部に突出する下部配管が設けられ、前記上部集水部は、前記樹脂投入口に取り付け可能な蓋体と、これから上に伸びる通液配管および当該蓋体の下部に設けたスクリーンで区画された空間で構成されることを特徴とするドラム缶収納型イオン交換樹脂塔である。

本発明によれば、化学除染により溶解除去された金属イオンを吸着し、含有放射能量が高くなったイオン交換樹脂ないしこれを含むイオン交換樹脂塔を、直接手を触れることなく安全に効率的に廃棄物保管庫に移送・設置することが可能となった。

また、十分な遮蔽厚の放射線遮蔽材で遮蔽することにより、移送、保管中はもとより、作業中の作業エリアの雰囲気線量当量率の上昇も抑えることが可能となった。

以下、本発明の一実施形態を示すいくつかの図面と共に、本発明を説明する。

図１は、本発明のイオン交換樹脂塔の平面図であり、図２は、その一部を断面とした正面図である。図中、１はイオン交換樹脂塔、２はイオン交換樹脂塔本体、３はスクリーン、４は上部集水部、５は下部集水部、６は通液配管、７は下部配管、８は配管用孔、９は樹脂投入口、１０は蓋体、１１はボルトを示す。

本発明のイオン交換樹脂塔（以下、「樹脂塔」という）１を構成する樹脂塔本体２は、その上部に配管用孔８および樹脂投入口９の二つの開口部を有する円筒状の容器である。この樹脂塔本体２の下部は、スクリーン３ｂにより区切られ、下部集水部５が形成されている。このスクリーン３ｂは、充填するイオン交換樹脂の流通を妨げるだけの目開きであることが必要であり、また、充填されたイオン樹脂の重みにより変形しない程度の強さのものであることが必要である。このような条件を満たす材料としては、例えば、ウエッジワイヤーが利用される。

この下部集水部５からは、上に向かって下部配管７が伸びており、これは樹脂塔本体２内から、上面に設けられた配管用孔８を通り、外部に突出ている。

一方、樹脂塔本体２の樹脂投入口９に取り付け可能な蓋体１０には、これから上に伸びる通液配管６と、その下にスクリーン３ａと蓋体１０で形成される空間が設けられ、全体で上部集水部４が形成される。この蓋体１０は、適当な固定手段、例えばボルト１１により樹脂塔本体２に固定されるようになっている。また、蓋体１０とともに空間を形成するスクリーン３ａの材質としては、スクリーン３ｂで使用されるものと同様なものを使用することができる。

本発明の樹脂塔１は、上記した樹脂塔本体２にイオン交換樹脂を充填した後、前記の通液配管６と、下部にスクリーン３ａとで形成した上部集水部４を有する蓋体１０を取り付けることにより使用できる。この樹脂塔に充填されるイオン交換樹脂の例としては、カチオン型のイオン交換樹脂や、混床型のイオン交換樹脂を挙げることができる。

このイオン交換樹脂の充填に当たっては、例えば、図３に示すような形状の樹脂投入用ホッパー１２を利用することにより、樹脂投入口９の径が小さくても外部に樹脂や、樹脂塔本体２中に水があるばあいはその水を飛散させることなく充填することが可能となる。すなわち、ホッパー１２のフランジ１４は、上部集水部４を形成する蓋体１０と同じ形状となっているので、これを樹脂投入口９に取り付けた後、飛散防止型投入部１３から樹脂を投入することにより、外部への飛散が防げるのである。

以上説明した本発明の樹脂塔１は、上部および下部にそれぞれ集水部４および５を有するので、樹脂塔内の流体の流れが、上昇流であっても、また下降流であっても対応できるものである。従って、使用するイオン交換樹脂処理の種類等に応じて、適宜液体の流れ方向を選択することが可能である。また、本発明の樹脂塔１では、上部集水部４と下部集水部５の間にイオン交換樹脂のデッドスペースがないため、実際のイオン交換反応を行う樹脂の量が多く、イオン交換樹脂見掛け交換容量が向上するという効果がある。

以上説明した本発明の樹脂塔１は、通常の樹脂塔として使用することができるが、特に、簡単に放射線遮蔽が行える構造になっているので、放射性金属を含む溶液の処理、例えば、原子力発電所一次系配管・機器化学除染工事にて溶解したイオン成分を除去する場合等に有利に使用することができる。

図４は、放射性金属を含む溶液の処理に使用する場合の形態を示す平面図であり、図５は、その正面の部分断面図である。図中１ないし１１は前記と同じであり、２０は上面放射線遮蔽材、２１は筒状放射線遮蔽材、２２は吊り下げ部材、２３は固定手段、２４はドラム缶壁をそれぞれ示す。

本発明の樹脂塔１に対する放射線遮蔽は、まず、筒状放射線遮蔽材２２上に樹脂塔１を設置した後、上面に上面放射線遮蔽材２０を装着することにより行われる。この放射線遮蔽材の材質や厚さは特に制約されるものではないが、３０ｍｍ程度の鉛等の遮蔽材料で形成されていることが好ましい。なおこの放射線遮蔽に当たっては、本発明の樹脂塔１は、図１および２で示すように単純な円筒形であり、しかも２つの配管が上面に突出しており、側面（円周面）や底面に配管等のない形状であるので、極めて簡単に、かつほぼ完全な放射線遮蔽を行うことが可能となる。

また、上記遮蔽材のうち、筒状放射線遮蔽材２１の上部に、図４、５に示すような吊り下げ部材２２を設けておくことができ、これにより、樹脂塔１の移動、運搬を容易にすることができる。この吊り下げ部材２２としては、アイボルト等が利用できる。

更に、本発明の筒状放射能遮蔽材２１に、固定手段２３を設け、ドラム缶内に固定可能とすることができる。この固定手段２３は、ナット等の回転により保持爪が移動し、これがドラム缶壁２４を押さえ、ドラム缶の内側に放射線被覆された樹脂塔１を保持するものである。

以上説明した本発明の樹脂塔１は、例えば好ましくは次のように使用される。すなわち、この樹脂塔１を放射線遮蔽した後、原子力発電所内配管、機器等の化学除染で発生する放射能を含んだ金属イオン等を、通常の方法によりイオン交換樹脂に吸着させる。この結果、樹脂塔１内部では、吸着した金属イオンによる放射線量は上昇するが、放射線遮蔽材で被覆されているため、外部には漏れず、この樹脂塔１の近辺で作業する人が被曝することはない。

そして、十分に放射能を含んだ金属イオンを吸着した後は、そのままの状態で樹脂塔をドラム缶に収納し、各発電所構内の廃棄物保管庫に仮置、保管を行うことができる。この際、使用済みとなったイオン交換樹脂と、遮蔽容器およびドラム缶は、これらの総重量を５００ｋｇ以下とすることが好ましい。

なお、最終的な使用済みイオン交換樹脂の処理は、従来のプラスチック固化等により行うことができるが、本発明の樹脂塔は前記のようにコンパクトでドラム缶に収納できる程度の大きさであるので、固化剤分の発生が無く従来法に比べ廃棄物量の低減を図ることができる。

また、本発明の樹脂塔１では、専用移動用吊具が付属された遮蔽容器を使用できるので、移動、運搬が可能であり、取り扱いが極めて容易である。
可搬式であることを特徴とする請求項１記載の化学除染用ドラム缶収納型カチオン及び混床樹脂塔を提供する。

以上説明したように、本発明の樹脂塔は、イオン交換樹脂の投入、化学除染作業時における溶解イオンの分離除去、イオン交換樹脂塔移動設置作業の一連の作業について安全に効率的に定作業線量当量で実施することができ、使いやすいとともに安全に作業でき、単純でトラブル、故障も少なく、且つ、ランニングコストが安価な装置である。

従って、一般のイオン交換作業のみならず、原子力関係のイオン交換樹脂処理、例えば、原子炉一次系配管、機器等の化学除染工事において、化学除染時のイオン交換、化学除染終了後のイオン交換樹脂塔移動設置作業が問題無く、実施できるものである。

本発明のイオン交換樹脂塔の平面図 本発明のイオン交換樹脂塔本体の一部を断面とした正面図 樹脂投入用ホッパーの一部を断面とした正面図 放射線遮蔽材を装着した本発明のイオン交換樹脂塔の平面図 本発明のイオン交換樹脂塔本体の一部を断面とした正面図

符号の説明

１ … … イオン交換樹脂塔
２ … … イオン交換樹脂塔本体
３ … … スクリーン
４ … … 上部集水部
５ … … 下部集水部
６ … … 通液配管
７ … … 下部配管
８ … … 配管用孔
９ … … 樹脂投入口
１０ … … 蓋体
１１ … … ボルト
１２ … … 樹脂投入用ホッパー
１３ … … 飛散防止型投入部
１４ … … フランジ
２０ … … 上面放射線遮蔽材
２１ … … 筒状放射線遮蔽材
２２ … … 吊り下げ部材
２３ … … 固定手段
２４ … … ドラム缶壁

以 上

Claims (6)

1. 上面に樹脂投入口と配管用孔とを有するイオン交換樹脂塔本体と、この樹脂投入口に取り付け可能な上部集水部を有するイオン交換樹脂塔であって、当該イオン交換樹脂塔は、その下部にスクリーンで区切られた下部集水部と、当該下部集水部から前記樹脂塔本体内を上に伸び、前記配管用孔から上部に突出する下部配管が設けられ、前記上部集水部は、前記樹脂投入口に取り付け可能な蓋体と、これから上に伸びる通液配管および当該蓋体の下部に設けたスクリーンで区画された空間で構成されることを特徴とするドラム缶収納型イオン交換樹脂塔。
2. 前記樹脂投入口は、当該投入口と対応した開口部を有するホッパーにより、樹脂投入時の樹脂および／または水の飛散を防止可能としてなる請求項１記載のドラム缶収納型イオン交換樹脂塔。
3. 更に、放射能遮蔽材で円周面および下面と、上面とを被覆した請求項第１項または第２項記載のドラム缶収納型イオン交換樹脂塔。
4. 前記円周面放射能遮蔽材上面に、吊り上げ用部材が設けられた請求項第３項記載のドラム缶収納型イオン交換樹脂塔。
5. 前記放射能遮蔽材に、ドラム缶内に固定させておくことを可能とする固定手段が設けられた請求項第３項または第４項記載のドラム缶収納型イオン交換樹脂塔。
6. イオン交換樹脂を充填し、放射線遮蔽材を取り付け、かつドラム缶に収納した状態での本体重量総計が５００ｋｇ以下である請求項第１項ないし第５項の何れかの項記載のドラム缶収納型イオン交換樹脂塔。
   
   

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