JP2016223842A

JP2016223842A - 水処理装置及び原子力設備

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Publication number: JP2016223842A
Application number: JP2015108625A
Authority: JP
Inventors: 慎吾山▲崎▼; Shingo Yamazaki; 前田　哲宏; Tetsuhiro Maeda; 哲宏前田; 石原　伸夫; Nobuo Ishihara; 伸夫石原; 雄一志水; Yuichi Shimizu; 横山　裕; Yutaka Yokoyama; 裕横山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2016-12-28
Anticipated expiration: 2035-05-28
Also published as: JP6578134B2

Abstract

【課題】原子力設備の冷却水中の溶存酸素を安全に高い効率で低減することが可能な水処理装置及び原子力設備を提供すること。【解決手段】本発明の水処理装置６０は、原子力設備１内の冷却水が流通する経路に、溶存酸素が除去された外部水を補給水として供給する補給水供給部６１と、外部水中の溶存酸素を除去するヒドラジン類を外部水に供給する脱酸素剤供給部６２と、ヒドラジン類と溶存酸素との反応を促進する白金族金属担持触媒に、ヒドラジン類が添加された外部水を通水して補給水とする脱酸素部６３とを具備することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、水処理装置及び原子力設備に関し、例えば、原子力発電プラントの系統水中の溶存酸素を除去する水処理装置及び原子力設備に関する。

従来、半導体製造産業などで用いられる溶存酸素除去水の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この溶存酸素除去水の製造方法では、酸素溶存水に水素を溶解させた後に酸素溶存水を白金族金属担持触媒と接触させるので、水素と溶存酸素とが効率良く反応して、酸素溶存水中の溶存酸素を高い効率で除去することができる。

特開２０１０−２４０６４２号公報

ところで、原子力発電プラントでは、プラント機器の腐食防止、放射能を含む腐食生成物の1次系統水中へ拡散抑制及び１次系系統水を脱塩する脱塩塔樹脂の劣化抑制のために、１次系統水及び２次系統水の脱酸素処理を実施している。しかしながら、特許文献１に記載の溶存酸素除去水の製造方法のように水素を用いた場合には、水素ガスの防爆対策が必要となると共に、装置構成が煩雑になる問題がある。

また、ヒドラジンを用いた１次系統水及び２次系統水の脱酸素処理も実施されているが、原子力発電プラントの運転時、停止後の機器保管時及び非常時には系統水に供給される補給水が室温となる。このため、補給水に添加された酸素とヒドラジンとの反応速度が遅く、補給水の脱酸素を効率良くできず、原子力設備の冷却水中の溶存酸素を効率良く除去できない場合がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、原子力設備の冷却水中の溶存酸素を安全に高い効率で低減することが可能な水処理装置及び原子力設備を提供することを目的とする。

本発明の水処理装置は、原子力設備内の冷却水が流通する経路に、溶存酸素が除去された外部水を補給水として供給する補給水供給部と、前記外部水にヒドラジン類を供給する脱酸素剤供給部と、前記ヒドラジン類と前記溶存酸素との反応を促進する白金族金属担持触媒に、前記ヒドラジン類が添加された前記外部水を通水して前記補給水とする脱酸素部とを具備することを特徴とする。

この水処理装置によれば、ヒドラジン類が添加された外部水を脱酸素部の白金族金属担持触媒に通水させて補給水とするので、外部水に含まれる溶存酸素とヒドラジン類とが白金族金属担持触媒の触媒作用によって効率良く反応して補給水中の溶存酸素の濃度を速やかに低減することが可能となる。これにより、水処理装置は、原子力設備の冷却水に外部水を補給水として連続的に供給する場合であっても、原子力設備の冷却水に供給される補給水中の溶存酸素を安全に高い効率で除去することが可能となる。

本発明の水処理装置においては、前記外部水は、海水、河川水、湖沼水，純水及び地下水の少なくとも１種を含むことが好ましい。この構成により、水処理装置は、溶存酸素の濃度が異なる様々な外部水を補給水として使用することが可能となる。

本発明の原子力設備は、原子炉に一次冷却水が流通する経路を介して接続される蒸気発生器と、前記蒸気発生器の二次冷却水が流通する経路に供給する補給水の処理をする上記水処理装置とを備えたことを特徴とする。

この原子力設備によれば、ヒドラジン類が添加された外部水を脱酸素部の白金族金属担持触媒に通水させて補給水とするので、外部水に含まれる溶存酸素とヒドラジン類とが白金族金属担持触媒の触媒作用によって効率良く反応して補給水中の溶存酸素の濃度を速やかに低減することが可能となる。これにより、原子力設備は、二次冷却水に外部水を補給水として連続的に供給する場合であっても、二次冷却水に供給される補給水中の溶存酸素を安全に高い効率で除去することが可能となる。

本発明の原子力設備は、使用済燃料の貯水ピットの循環経路を流れる冷却水中にヒドラジン類を供給する脱酸素剤供給部と、前記ヒドラジン類と前記溶存酸素との反応を促進する白金族金属担持触媒に、前記ヒドラジン類が添加された前記冷却水を通水して前記冷却水中の溶存酸素を除去する脱酸素部とを備えたことを特徴とする。

この原子力設備によれば、ヒドラジン類が添加された冷却水を脱酸素部の白金族金属担持触媒に通水させるので、冷却水に含まれる溶存酸素及び過酸化水素とヒドラジン類とが白金族金属担持触媒の触媒作用によって効率良く反応して、冷却水中の溶存酸素及び過酸化水素の濃度を速やかに低減することが可能となる。これにより、原子力設備は、冷却水を連続的に使用する場合であっても、冷却水に混入する溶存酸素及び過酸化水素を安全に高い効率で除去することが可能となる。

本発明の原子力設備は、原子炉の化学体積制御系の循環経路を流れる一次冷却水中にヒドラジン類を供給する脱酸素剤供給部と、前記ヒドラジン類と前記溶存酸素との反応を促進する白金族金属担持触媒に、前記ヒドラジン類が添加された前記一次冷却水を通水して前記一次冷却水中の溶存酸素を除去する脱酸素部とを備えたことを特徴とする。

この原子力設備によれば、ヒドラジン類が添加された一次冷却水を脱酸素部の白金族金属担持触媒に通水させるので、一次冷却水に含まれる溶存酸素及び過酸化水素とヒドラジン類とが白金族金属担持触媒の触媒作用によって効率良く反応して、一次冷却水中の溶存酸素及び過酸化水素の濃度を速やかに低減することが可能となる。これにより、原子力設備は、一次冷却水を連続的に使用する場合であっても、一次冷却水に混入する溶存酸素及び過酸化水素を安全に高い効率で除去することが可能となる。

本発明によれば、原子力設備の冷却水中の溶存酸素を安全に高い効率で低減することが可能な水処理装置及び原子力設備を実現できる。

図１は、本発明の実施の形態に係る原子力発電プラントを表す概略構成図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る水処理供給装置の概略図である。図３は、本発明の第２の実施の形態に係る水処理供給装置の概略図である。図４は、本発明の第３の実施の形態に係る水処理装置を備えた原子力設備の概略図である。図５は、本発明の第４の実施の形態に係る水処理装置を備えた原子力設備の概略図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明を原子力発電プラントに適用した例について説明するが、本発明は、原子力発電プラント以外の各種原子力設備に適用可能である。なお、本発明は、以下の各実施の形態に係る構成は適宜組み合わせて実施可能である。また、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。

図１は、本発明の実施の形態に係る原子力設備（原子力発電プラント）１を表す概略構成図である。図１に示すように、この原子力設備１の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、軽水を炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。

原子力設備１は、原子炉格納容器１１を備える。この原子炉格納容器１１は、内部に加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは配管１４，１５を介して連結されている。配管１４には、加圧器１６が設けられ、配管１５には、一次冷却水ポンプ１７が設けられている。原子力設備１では、減速材及び一次冷却水（冷却材）として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１６により１５０気圧以上１６０気圧以下程度の高圧状態を維持するように制御する。これにより、加圧水型原子炉１２にて、燃料（原子燃料）として低濃縮ウラン又はＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持した状態で配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高温高圧の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷却された一次冷却水は配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。

蒸気発生器１３は、配管１８を介して蒸気タービン１９と連結されており、この配管１８に主蒸気隔離弁２０が設けられている。蒸気タービン１９は、高圧タービン２１と低圧タービン２２とを有すると共に、発電機（発電装置）２３が接続されている。また、高圧タービン２１と低圧タービン２２との間には、湿分分離加熱器２４が設けられており、配管１８から分岐した冷却水分岐配管２５が湿分分離加熱器２４に連結される。また、高圧タービン２１と湿分分離加熱器２４が低温再熱管２６により連結され、湿分分離加熱器２４と低圧タービン２２が高温再熱管２７により連結されている。

蒸気タービン１９の低圧タービン２２は、復水器２８を有している。この復水器２８は、配管１８からバイパス弁２９を有するタービンバイパス配管３０が接続されると共に、冷却水（例えば、海水）を給排する取水管３１及び排水管３２が連結されている。この取水管３１は、循環水ポンプ３３を有し、排水管３２と共に他端部が海中に配置されている。

復水器２８には、配管３４が接続されている。配管３４には、復水ポンプ３５、グランドコンデンサ３６、復水脱塩装置３７、復水ブースタポンプ３８、低圧給水加熱器３９が接続されている。また、配管３４は、脱気器４０に連結されると共に、主給水ポンプ４１、高圧給水加熱器４２、主給水制御弁４３が設けられている。

配管１８は、主蒸気逃がし弁４４を有する主蒸気逃がし配管４５の一端部と、主蒸気安全弁４６を有する主蒸気安全配管４７の一端部が接続されている。各配管４５，４７の他端部は大気に開放している。また、配管３４は、主給水制御弁４３と蒸気発生器１３との間に補助給水配管４８の一端部が接続されている。この補助給水配管４８は、水処理供給装置６０に接続されている。また、配管１８における主蒸気安全配管４７と主蒸気隔離弁２０との間から分岐した冷却水分岐配管５１が水処理供給装置６０に接続されている。

原子力設備１は、蒸気発生器１３で高温高圧の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気が、配管１８を通して蒸気タービン１９（高圧タービン２１から低圧タービン２２）に送られ、この蒸気により蒸気タービン１９を駆動して発電機２３により発電を行う。このとき、蒸気発生器１３からの蒸気は、高圧タービン２１を駆動した後、湿分分離加熱器２４で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に加熱されてから低圧タービン２２を駆動する。そして、蒸気タービン１９を駆動した蒸気は、復水器２８で海水を用いて冷却されて復水となり、グランドコンデンサ３６、復水脱塩装置３７、低圧給水加熱器３９、脱気器４０、高圧給水加熱器４２などを通して蒸気発生器１３に戻される。

蒸気発生器１３は、配管１８，３４を介して蒸気タービン１９と連結されている。循環水ポンプ３３、復水ポンプ３５、復水ブースタポンプ３８、主給水ポンプ４１などにより冷却水（蒸気）が循環している。この各種ポンプ３３，３５，３８，４１などは、電源装置（プラント内交流電源、外部電源、非常用ディーゼル発電機、非常用バッテリ、いずれも図示略）からの給電により駆動するものであることから、津波や地震などによりこの電源装置の機能が喪失（原子炉及び蒸気発生器などのための全交流電源の喪失）したときには、これらを駆動して冷却水を循環することができず、加圧水型原子炉１２や蒸気発生器１３を冷却することが困難となる。

そのため、電源装置が喪失したとき、主蒸気逃がし弁４４の開放などで、蒸気発生器１３の蒸気（二次冷却水）を配管１８から主蒸気逃がし配管４５及び主蒸気安全配管４７を通して大気に開放し、蒸気発生器１３内の圧力を低下させて冷却している。また、配管１８内の蒸気を冷却水分岐配管５１から水処理供給装置６０に供給することで、冷却水供給部６１（図１において不図示、図２参照）によって復水タンク６４（図１において不図示、図２参照）の復水を補助給水配管４８から配管３４を通して蒸気発生器１３に供給し、この蒸気発生器１３を冷却している。そして、この間に電源装置の復旧を行っている。

本実施の形態に係る原子力設備１は、非常用の冷却設備として、外部水源から取得した外部水としての海水を冷却水として二次冷却水の配管３４に供給可能な水処理供給装置（水処理装置）６０を備える。海水には、蒸気発生器１３の伝熱管などの構造材の腐食要因となる腐食要素としての塩化物イオンなどの不純物及び溶存酸素が高濃度に含まれている。このため、蒸気発生器１３の二次冷却水の配管３４に海水を継続して供給した場合、蒸気発生器１３の伝熱管の腐食が進行し、伝熱管が腐食で損傷するおそれがある。さらに、伝熱管の腐食は、塩化物イオンなどの不純物と溶存酸素とが共存することにより発生するので、これら不純物と溶存酸素との共存を防ぐことが望まれている。以下、本発明に係る水処理供給装置６０の各実施の形態について説明する。なお、以下においては、海水を外部水としてを用いる例について説明するが、外部水としては、海水、河川水、湖沼水、純水及び地下水などの各種水源を用いることができる。

（第１の実施の形態）
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る水処理供給装置６０の概略図である。図２に示すように、本実施の形態に係る水処理供給装置６０は、海水などの外部水を冷却水（補給水）として二次冷却水の配管３４に供給する冷却水供給部（補給水供給部）６１と、外部水に脱酸素剤としてのヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）類を供給する脱酸素剤供給部６２と、ヒドラジン類が供給された海水を白金族金属担持触媒に通水して海水中の溶存酸素を除去する脱酸素部６３とを備える。

冷却水供給部６１は、蒸気発生器１３と主給水弁４３との間で、主給水管である配管３４から分岐する補助給水管４８を備える。この補助給水管４８は、補助給水管４８Ａ，４８Ｂに分岐されて復水タンク６４に接続される。補助給水管４８Ａには、タービン駆動補助給水ポンプ６１１及び補助給水弁６１２が設けられている。また、補助給水管４８Ｂは、２つに分岐されて電動駆動補助給水ポンプ６１３及び補助給水弁６１４がそれぞれ設けられている。この水処理給水装置６０では、非常時には、仮設ポンプ（不図示）などを用いて、海水などの外部水が補給水として復水タンク６４に汲み上げられて貯留される。

また、冷却水供給部６１は、蒸気発生器１３と主蒸気隔離弁２０との間で、主蒸気管である配管１８から分岐する冷却水分岐配管５１に設けられた補助蒸気弁、冷却用蒸気タービン（不図示）を備える。この冷却用蒸気タービンは、タービン駆動補助給水ポンプ６１１及び電動駆動補助給水ポンプ６１２に連結されており、タービン駆動補助給水ポンプ６１１及び電動駆動補助給水ポンプ６１２を駆動する。これにより、電力供給が遮断した場合であっても、二次冷却水の配管３４に海水を供給することが可能である。

脱酸素剤供給部６２は、外部水中の溶存酸素を除去する脱酸素剤としてのヒドラジン類が貯留されタンク６２１と、このタンク６２１に設けられた供給管６２２とを備える。この供給管６２２は、手動によって開閉可能な開閉弁６２３を備え、後述する脱酸素部６３の通水管６３１に接続されている。なお、供給管６２２は、並列に複数設けることにより、窒素ガスなどによって供給されるヒドラジン類の供給量を調整することができる。

タンク６２１は、密閉可能に構成される。このタンク６２１には、加圧管（不図示）を介して窒素ガス（Ｎ_２）などの不活性ガスを充填したガスボンベ（不図示）が接続されている。このガスボンベのバルブが開かれると、窒素ガスがタンク６２１に流入し、タンク６２１内に貯留されたヒドラジン類の液面を加圧する。これにより、開閉弁２２を開くと、ヒドラジンが供給管６２２を通じて供給される。なお、本実施の形態では、電力供給が遮断した場合でも、ヒドラジン類の供給を可能とするためにガス圧を用いて供給する構成を説明したが、電動の供給ポンプを用いても良い。

ヒドラジン類は、海水中の溶存する酸素と下記反応式のように反応して、酸素を除去する。ヒドラジン類の供給量としては、例えば、２５℃の海水中の溶存酸素の濃度である約８ｐｐｍに応じて海水中に８ｐｐｍ以上添加し，例えば、５℃の海水中の溶存酸素の濃度である約１２ｐｐｍに応じて海水中に１２ｐｐｍ以上添加することが好ましい。
Ｎ_２Ｈ_４＋Ｏ_２→Ｎ_２＋２Ｈ_２Ｏ

ヒドラジン類としては、外部水の溶存酸素を除去できるものであれば特に制限はなく、ヒドラジン、一塩酸ヒドラジン、二塩酸ヒドラジン、硫酸ヒドラジン、炭酸ヒドラジン、二臭化水素酸ヒドラジン、リン酸ヒドラジン、メチルヒドラジン及びメチルヒドラジン硫酸塩からなる群から選択された少なくとも１種を用いることが可能である。これらのヒドラジン類は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、海水などの外部水中の溶存酸素を効率良く除去できる観点から、ヒドラジンが好ましい。

脱酸素部６３における触媒層６３２と海水との接触温度としては、海水中の溶存酸素とヒドラジン類とが反応する温度であれば特に制限はなく、例えば、５℃以上６０℃以下が好ましく、１０℃以上５０℃以下がより好ましく、２０℃以上３０℃以下が更に好ましい。

通水管６３１の海水の流れ方向における触媒層６３２の上流側には、タンク６２１からのヒドラジンの供給管６２２が接続される。また、通水管６３１には、補助給水管４８Ａとの間に手動によって開閉可能な開閉弁６３３Ａが設けられ、補助給水管４８Ｂとの間に手動によって開閉可能な開閉弁６３３Ｂが設けられている。これにより、補助給水管４８Ａに設けられた開閉弁ＶＡ及び開閉弁６３３Ａの開閉と、補助給水管４８Ｂに設けられた開閉弁ＶＢ及び開閉弁６３３Ｂの開閉とを切替えることにより、復水タンク６４からタービン駆動ポンプ６１１側の補助給水管４８Ａ及び電動駆動ポンプ６１２側の補助排水管４８Ｂにそれぞれ供給された海水を通水管６３１の触媒層６３２に流すことが可能となる。

以上、説明したように、本実施形態によれば、蒸気発生器１３の二次冷却水の配管３４に供給する冷却水として海水を供給する冷却水供給部６１と、海水にヒドラジン類を供給する脱酸素剤供給部６２と、ヒドラジン類が供給された海水を白金族金属担持触媒を有する触媒層６３２に通水する脱酸素部６３を備えたので、二次冷却水の配管３４に連続的に室温の海水を供給する場合であっても、海水に含まれる溶存酸素を除去することができる。これらにより、酸素量を低減した海水を蒸気発生器１３に供給することができ、蒸気発生器１３の伝熱管の腐食の進行を抑えることができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の説明においては、上述した第１の実施の形態と重複する構成要素については同一の符号を付し、説明の重複を避ける。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る水処理供給装置６００の概略図である。図３に示すように、本実施の形態に係る水処理供給装置６００は、補助給水管４８から分岐されて復水タンク６４に接続された補助給水管４８Ｃを備える。この補助給水管４８Ｃは、例えば、復水タンク６４と補助給水管４８との間の仮設配管として設けられる。補助給水管４８Ｃには、冷却水供給部６１０の電動駆動補助給水ポンプ６１５及び補助給水弁６１６が設けられている。

また、補助給水管４８Ｃには、脱酸素脱酸素部６３０の通水管６３１の一端部と他端部とが補助給水弁６１６をバイパスして設けられる。通水管６３１には、一対の補助給水弁６３３Ｃが設けられ、この一対の補助給水弁６３３Ｃの間に触媒層６３２が設けられている。触媒層６３２は、通水管６３１を流れるヒドラジン類が供給された海水を通水することにより、補助給水管４８Ｃを流れる海水の溶存酸素を除去する。その他の構成については、上述した第１の実施の形態に係る水処理供給装置６０と同一であるので、説明を省略する。

このように、本実施の形態では、復水タンク６４と補助給水管４８との間に別途補助給水管４８Ｃを設けると共に、補助給水管４８Ｃに通水管６３１を接続してヒドラジン類が供給された海水を触媒層６３２に流す。これにより、本実施の形態では、既存の配管に脱酸素触媒部の設置が困難である場合であっても、別途設けた補助給水管４８Ｃを介して海水を供給することにより、溶存酸素が低減された海水を蒸気発生器１３に供給することが可能となる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、以下の説明においては、上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態と重複する構成要素については同一の符号を付し、説明の重複を避ける。

図４は、本実施の形態に係る水処理装置６０２を備えた原子力設備２の概略図である。図４に示すように、本実施の形態に係る原子力設備２は、使用済燃料の貯水ピット１０１の循環給水管１０２を流れる冷却水中にヒドラジン類を供給する脱酸素剤供給部６２０と、ヒドラジン類と溶存酸素及び過酸化水素との反応を促進する白金族金属担持触媒を備え、ヒドラジン類が添加された冷却水を通水して冷却水中の溶存酸素を除去する脱酸素部６３０とを備える。

貯水ピット１０１は、原子炉設備２内の使用済燃料を収容する。貯水ピット１０１には、貯水ピット１０１に貯留された冷却水を循環させる循環給水管１０２が接続される。循環給水管１０２には、貯水ピット１０１側から、開閉弁１０３、循環給水管１０２内の冷却水を送液して循環させる循環ポンプ１０４、開閉弁１０５，１０６、循環給水管１０２内を流れる冷却水中の塩分を脱塩する脱塩塔１０７、脱塩後の冷却水を濾過して固形物を濾過する濾過部１０８がこの順に設けられている。

循環給水管１０２の開閉弁１０５と開閉弁１０６との間には、通水管６３１の一端が接続され、開閉弁１０６と脱塩塔１０７との間には、通水管６３１の他端が接続されている。この通水管６３１には、一対の開閉弁６３３Ｃが設けられ、この一対の開閉弁６３３Ｃの間に触媒層６３２が設けられている。

通水管６３１の一端側には、ヒドラジン類を貯留するタンク６２１に一端が接続された供給管６２２が接続されている。この供給管６２２には、手動で開閉可能な開閉弁６２３が設けられている。この供給管６２２を介して通水管６３１内にヒドラジン類が供給される。

このように、本実施の形態に係る原子力設備２によれば、ヒドラジン類が添加された冷却水を脱酸素部の白金族金属担持触媒に通水させて循環させるので、冷却水に含まれる溶存酸素及び過酸化水素とヒドラジン類とが白金族金属担持触媒の触媒作用によって効率良く反応して補給水中の溶存酸素及び過酸化水素の濃度を速やかに低減することが可能となる。これにより、原子力設備２は、使用済燃料の貯水ピット１０１内に貯留される冷却水中の溶存酸素及び過酸化水素を安全に高い効率で除去することが可能となる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、以下の説明においては、上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態と重複する構成要素については同一の符号を付し、説明の重複を避ける。

図５は、本実施の形態に係る水処理装置６０２を備えた原子力設備３の概略図である。図５に示すように、本実施の形態に係る原子力設備３は、原子炉の冷却系統から一次冷却水を抜き出して浄化した後に、保有水量及びホウ酸濃度を調整して原子炉の冷却系統に戻す化学体積制御部（化学体積制御系）４を有する。この原子力設備３は、蒸気発生器１１に一端が接続された配管１５から分岐された一次冷却水取出配管１５Ａが接続される再生熱交換器２００を備える。この再生熱交換器２００には、一端が配管１５に接続された一次冷却水戻し配管１５Ｂが接続されている。また、再生熱交換器２００には、一次冷却水取出配管１５Ａからによって取り出された一次冷却水を循環させる循環配管２０１が設けられている。この循環配管２０１には、非再生熱交換器２０２、開閉弁２０３、一次冷却水中の塩分を除去する脱塩塔２０４、塩分が除去された一次冷却水を濾過する濾過部２０５、一次冷却水を一時的に貯留する体積制御タンク２０６及び、循環配管２０１中の一次冷却水を循環させる循環ポンプ２０７がこの順に設けられている。

また、循環配管２０１には、送液ポンプ２０８によって循環配管２０１内を流れる一次冷却水に一次系純水を供給する供給配管２０８Ａが接続されると共に、送液ポンプ２０９によって循環配管２０１内を流れる一次冷却水にホウ酸水を供給する供給配管２０９Ａが接続される。本実施の形態では、原子炉の圧力容器内では一次冷却材の沸騰が発生せず、一次冷却材中に添加物を加えることができるので、一次冷却材中に原子炉の反応度を制御する中性子吸収材としてのホウ酸を添加できる。このホウ酸は、中性子吸収材であるホウ素原子を含むので、中性子をよく吸収し、一次冷却材中のホウ素濃度を調整により反応度を制御するケミカルシム制御が可能となる。

また、本実施の形態に係る原子力設備３は、循環配管２０１を流れる一次冷却水中にヒドラジン類を供給する脱酸素剤供給部６２０と、ヒドラジン類と溶存酸素及び過酸化水素との反応を促進する白金族金属担持触媒を備え、ヒドラジン類が添加された一次冷却水を通水して一次冷却水中の溶存酸素を除去する脱酸素部６３０とを備える。

循環配管２０１の非再生熱交換機２０２と開閉弁１０３との間には、通水管６３１の一端が接続され、開閉弁２０３と脱塩塔２０４との間には、通水管６３１の他端が接続されている。この通水管６３１には、一対の開閉弁６３３Ｃが設けられ、この一対の開閉弁６３３Ｃの間に触媒層６３２が設けられている。

このように、本実施の形態に係る原子力設備３によれば、ヒドラジン類が添加された冷却水を脱酸素部の白金族金属担持触媒に通水させて循環させるので、一次冷却水に含まれる溶存酸素及び過酸化水素とヒドラジン類とが白金族金属担持触媒の触媒作用によって効率良く反応して補給水中の溶存酸素及び過酸化水素の濃度を速やかに低減することが可能となる。これにより、原子力設備３は、化学体積制御部４を流れる一次冷却水中の溶存酸素及び過酸化水素を安全に高い効率で除去することが可能となる。

１，２，３原子力設備
４化学体積制御部
１１原子炉格納容器
１２加圧水型原子炉
１３蒸気発生器
１４，１５，１８，３４，４５，４７配管
１５Ａ一次冷却水取出配管
１５Ｂ一次冷却水戻し配管
１６加圧器
１７一次冷却水ポンプ
１９蒸気タービン
２０主蒸気隔離弁
２１高圧タービン
２２低圧タービン
２３発電機（発電装置）
２４湿分分離加熱器
２５冷却水分岐配管
２６低温再熱管
２７高温再熱管
２８復水器
２９バイパス弁
３０タービンバイパス配管
３１取水管
３２排水管
３３循環水ポンプ
３５復水ポンプ
３６グランドコンデンサ
３７復水脱塩装置
３８復水ブースタポンプ
３９低圧給水加熱器
４０脱気器
４１主給水ポンプ
４２高圧給水加熱器
４３主給水制御弁
４４主蒸気逃がし弁
４５主蒸気逃がし配管（蒸気開放経路）
４６主蒸気安全弁
４７主蒸気安全配管
４８，４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ補助給水配管
５１冷却水分岐配管
６０水処理供給装置
６１冷却水供給部
６１１タービン駆動補助給水ポンプ
６１２補助給水弁
６１３電動駆動補助給水ポンプ
６１４補助給水弁
６１５電動駆動補助給水ポンプ
６１６補助給水弁
６２脱酸素剤注入部
６２１タンク
６３脱酸素部
６２２供給管
６２３開閉弁
６３１通水管
６３２触媒層
６３３Ａ，６３３Ｂ，６３３Ｃ，６３３Ｄ開閉弁
６３脱酸素部
６４復水タンク
１０１貯水ピット
１０２循環経路
１０３，１０５，１０６開閉弁
１０４循環ポンプ
１０７脱塩塔
１０８濾過部
２００再生熱交換器
２０１循環配管
２０２非再生熱交換器
２０３開閉弁
２０４脱塩塔２０４
２０５濾過部
２０６体積制御タンク
２０７循環ポンプ
２０８，２０９送液ポンプ
２０８Ａ，２０８Ｂ供給配管

Claims

原子力設備内の冷却水が流通する経路に、溶存酸素が除去された外部水を補給水として供給する補給水供給部と、
前記外部水にヒドラジン類を供給する脱酸素剤供給部と、
前記ヒドラジン類と前記溶存酸素との反応を促進する白金族金属担持触媒に、前記ヒドラジン類が添加された前記外部水を通水して前記補給水とする脱酸素部とを具備することを特徴とする水処理装置。
前記外部水は、海水、河川水、湖沼水，純水及び地下水の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
原子炉に一次冷却水が流通する経路を介して接続される蒸気発生器と、前記蒸気発生器の二次冷却水が流通する経路に供給する補給水の処理をする請求項１又は請求項２に記載の水処理装置とを備えたことを特徴とする原子力設備。
使用済燃料の貯水ピットの循環経路を流れる冷却水中にヒドラジン類を供給する脱酸素剤供給部と、
前記ヒドラジン類と溶存酸素及び過酸化水素との反応を促進する白金族金属担持触媒に、前記ヒドラジン類が添加された前記冷却水を通水して前記冷却水中の溶存酸素及び過酸化水素を除去する脱酸素部とを備えたことを特徴とする原子力設備。
原子炉の化学体積制御系の循環経路を流れる一次冷却水中にヒドラジン類を供給する脱酸素剤供給部と、
前記ヒドラジン類と溶存酸素及び過酸化水素との反応を促進する白金族金属担持触媒に、前記ヒドラジン類が添加された前記一次冷却水を通水して前記一次冷却水中の溶存酸素及び過酸化水素を除去する脱酸素部とを備えたことを特徴とする原子力設備。