JP2020051886A - 原子力発電所の水処理方法及び水処理準備方法 - Google Patents

Abstract

【課題】停止中の原子力発電所における保有水の浄化処理を効率的に実施できること。【解決手段】原子力発電所１０の停止期間に原子力発電所内の保有水Ｗを処理する原子力発電所の水処理方法であって、原子力発電所における原子炉ウェル１７、使用済燃料貯蔵プール１８、サプレッションチェンバ１９及び復水貯蔵設備１３のうち少なくとも１つに保有された保有水を、タービン建屋１２内の主復水器２２へ移送する第１移送工程と、主復水器に移送された保有水を、タービン建屋内の復水浄化系設備２３にて浄化する浄化工程と、浄化工程にて浄化された保有水をタービン建屋外へ移送する第２移送工程と、を有するものである。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、原子力発電所の停止期間に、原子力発電所内に保有された保有水を浄化処理する原子力発電所の水処理方法、及びこの水処理方法を実施するために準備する原子力発電所の水処理準備方法に関する。

発電業務を停止している原子力発電所内には、核燃料の冷却等を目的として大量の水が保有されている。例えば、原子炉ウェル、サプレッションチェンバ、使用済燃料貯蔵プール及び復水浄化系設備に大量の水が貯溜され保有されている。原子力発電所の停止期間中には稼働時と比べて水の浄化処理が滞っており、これらの水は稼働時に比べると、より多くのクラッド等の不純物を含んでいる。しかも、この不純物は放射性物質を含有している。

原子力発電所の停止状態から廃止措置へ移行する場合には、上記水を保有する設備の解体のために、解体前に解体対象設備内の水を移送し、更に、放射性物質を含む不純物除去のためにこの水を浄化処理する必要がある。また、停止中の原子力発電所を再稼働させる場合においても、プラントの安定運転、及び運転中の作業員の被ばく量低減のために、原子力発電所内の水の浄化処理を同様に行う必要がある。以下、停止中に原子力施設内に保有され滞溜している水を、保有水と呼称する。また、原子力発電所が停止中とは、発電業務を行っていないときのことであり、核燃料の冷却用や点検のために、燃料プール冷却浄化系等の一部の機器を稼働させていることがある。

特開２０１４−５２２５１号公報

これまで、原子力発電所内で使用され廃棄されることとなった水は、既設の廃棄物処理設備を用いて浄化処理されてきた。

原子力発電所の廃止措置や、長期間停止中にあった原子力発電所の再稼働準備においても、大量の保有水はこれまでと同様に、既設の廃棄物処理設備を用いて処理することになる。こうした原子力発電所において浄化処理が必要な保有水は大量であるが、廃棄物処理設備で浄化処理できる単位時間当たりの処理容量は、保有水量に対して比較的小さい。
従って、こうした原子力発電所の原子炉ウェル、サプレッションチェンバ、使用済燃料貯蔵プール及び復水浄化系設備に保有された大量の保有水を、既設の廃棄物処理設備の処理容量に合わせて廃棄物処理設備に移送して浄化処理を行っていては、保有水の浄化処理が終わるまで、数か月かかることがあり、また、既設の廃棄物処理設備への負担が大きい。更にその間、原子炉ウェルやサプレッションチェンバ等の上記設備の解体や再稼働に向けた作業に着手できず、原子力発電所の廃止措置や再稼働準備のための工事期間が長期化する可能性がある。

本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、停止中の原子力発電所における保有水の浄化処理を効率的に実施できる原子力発電所の水処理方法及び水処理準備方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態における原子力発電所の水処理方法は、原子力発電所の停止期間に前記原子力発電所内の保有水を処理する原子力発電所の水処理方法であって、前記原子力発電所における原子炉ウェル、燃料貯蔵プール、サプレッションチェンバ及び復水貯蔵設備のうち少なくとも１つに保有された保有水を、タービン建屋内の主復水器へ移送する第１移送工程と、前記主復水器に移送された保有水を、前記タービン建屋内の復水浄化系設備にて浄化する浄化工程と、前記浄化工程にて浄化された保有水を前記タービン建屋外へ移送する第２移送工程と、を有することを特徴とするものである。

本発明の実施形態における原子力発電所の水処理準備方法は、原子力発電所の停止期間に、前記原子力発電所内のサプレッションチェンバに保有された保有水を主復水器へ移送し復水浄化系設備により浄化処理する工程の前に、前記サプレッションチェンバを前記主復水器に接続することを特徴とするものである。

本発明の実施形態によれば、停止中の原子力発電所における保有水の浄化処理を効率的に実施できる。

一実施形態に係る原子力発電所の水処理方法が適用される停止中の原子力発電所に保有された保有水の貯溜状況を示す原子力発電所の縦断面図。 図１の保有水の処理系統を説明する系統図。 復水浄化系設備と給水系設備を説明する系統図。

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
図１は、一実施形態に係る原子力発電所の水処理方法が適用される、停止中の原子力発電所に保有された保有水の貯溜状況を示す原子力発電所の縦断面図である。この図１に示す原子力発電所１０は、原子炉建屋１１、タービン建屋１２、復水貯蔵設備１３及び廃棄物処理設備１４を有して構成され、原子炉建屋１１内に、炉心（不図示）を備えた原子炉圧力容器１５を収容する原子炉格納容器１６が配置されている。なお、復水貯蔵設備１３及び廃棄物処理設備１４はいずれも、原子炉建屋１１及びタービン建屋１２の外側に設けられた施設である。

原子炉建屋１１には、原子炉格納容器１６のほかに、原子炉ウェル１７、使用済燃料貯蔵プール１８、サプレッションチェンバ１９等が設けられている。原子炉格納容器１６は、原子炉圧力容器１５を収容することで、一次格納施設として事故時の放射能の漏洩を防止する。原子炉ウェル１７は、原子炉圧力容器１５上部の空間であり、燃料取出し等の水中作業の際は、この空間を満水にする。使用済燃料貯蔵プール１８は、使用済燃料を冷却水により冷却しつつ貯蔵する。サプレッションチェンバ１９は、事故時に炉心を冷却するための冷却水を貯溜する。原子炉建屋１１は、鉄筋コンクリート構造物であり、事故時に放射性物質の漏洩を防止する二次格納施設としての機能も果たす。

タービン建屋１２は、タービン２１及び発電機（不図示）を内部に配置すると共に、タービン２１の直下に主復水器２２を配置する。更に、タービン建屋１２には、主復水器２２を含む復水浄化系設備２３(図２)が設けられている。タービン建屋１２は、原子炉建屋１１と同様に鉄筋コンクリート構造物であり、事故時に放射性物質の漏洩を防止する機能を果たす。

復水浄化系設備２３は、図２に示すように、復水再循環ライン２４に主復水器２２、復水ポンプ２５、ろ過装置２６、脱塩装置２７、循環ポンプ２８及び主復水器２２が順次配置されて構成される。タービン２１で仕事をした蒸気が主復水器２２により凝縮されて復水となり、復水浄化系設備２３はこの復水を浄化する。つまり、復水ポンプ２５及び循環ポンプ２８の運転により主復水器２２内の復水が復水再循環ライン２４を循環して流れる間に、復水中のクラッドや不要なイオン成分等などの不純物がろ過装置２６及び脱塩装置２７により除去される。尚、復水ポンプ２５の容量が十分に大きな場合には循環ポンプ２８を省略してもよい。

また、復水浄化系設備２３における復水再循環ライン２４には、脱塩装置２７の下流で且つ循環ポンプ２８の上流側に、排水弁３０を備えた排水配管２９が接続されている。この排水配管２９は、後に詳説する廃棄物処理設備１４に接続され、または海など環境に開放される。

復水貯蔵設備１３は、原子炉建屋１１外及びタービン建屋１２外に設置されると共に、第１接続配管３１を用いてタービン建屋１２内の主復水器２２に接続される。更に、復水貯蔵設備１３は、第２接続配管３２を用いて原子炉建屋１１内の原子炉ウェル１７に接続され、第３接続配管３３を用いて原子炉建屋１１内の使用済燃料貯蔵プール１８に接続されている。通常運転時において、この復水貯蔵設備１３は、復水浄化系設備２３にて浄化された復水を、第１接続配管３１を介して一旦貯蔵した後に必要な箇所、例えば第１接続配管３１を経て主復水器２２へ、第２接続配管３２を経て原子炉ウェル１７へ、第３接続配管３３を経て使用済燃料貯蔵プール１８へ給水する。

図１に示す廃棄物処理設備１４は、原子炉建屋１１やタービン建屋１２で発生する液体または固体の廃棄物を処理する設備であり、原子炉建屋１１外及びタービン建屋１２外に設置される。この廃棄物処理設備１４にて処理された水などの液体は、海などの環境へ放出される。廃棄物処理設備１４は、原子力発電所１０の通常運転時においても稼働している。この原子力発電所１０の通常運転時に廃棄物処理設備１４で処理すべき水量は、原子力発電所１０内に保有され滞溜している保有水が少量であるため、この保有水は、単位時間当たりの処理容量が小さな廃棄物処理設備１４を用いて十分に浄化処理される。

一方、例えば数か月から数年の比較的長期間の停止期間を経た原子力発電所１０や、廃止措置前の原子力発電所１０には、原子炉建屋１１内の原子炉ウェル１７、使用済燃料貯蔵プール１８及びサプレッションチェンバ１９、タービン建屋１２内の主復水器２２を含む復水浄化系設備２３、並びに原子炉建屋１１外及びタービン建屋１２外の復水貯蔵設備１３に大量の保有水Ｗが存在する。原子力発電所１０の規模にもよるが、原子炉発電所１０内の保有水Ｗは例えば９０００トンと想定され、その内訳は原子炉ウェル１７に２０００トン、使用済燃料貯蔵プール１８に２０００トン、サプレッションチェンバ１９に２０００トン、復水浄化系設備２３に１０００トン、復水貯蔵設備１３に２０００トンである。原子力発電所１０の廃止措置や再稼働準備においては、これらの工事期間を短縮するために、上述の大量の保有水Ｗを効率的に浄化処理する必要がある。

仮に、この大量の保有水Ｗを既設の廃棄物処理設備１４で浄化処理すると、廃棄物処理設備１４の単位時間当たりの処理容量が通常約１０〜２０トンであるため、保有水Ｗの浄化処理に長時間を要する。従って、この保有水Ｗの浄化処理の後に解体作業や再稼働に向けた作業を行なうことになるため、原子力発電所１０の廃止措置や再稼働準備の工事期間が長期化する場合がある。また、保有水Ｗの不純物含有量によっては、廃棄物処理設備１４に大きな負荷がかかることで、頻繁なメンテナンスが必要になり、保有水Ｗの浄化処理がさらに長期になることがある。

本実施形態における原子力発電所の水処理方法は、単位時間当たりの処理容量が約１０００トンの復水浄化系設備２３を用いることで、停止期間における原子力発電所１０内の大量の保有水Ｗを短時間に大量に浄化処理するものであり、第１移送工程、浄化工程及び第２移送工程を有する。また、第１移送工程の前に、原子力発電所の水処理準備方法として接続工程を有する。

接続工程は、図２に示すように、原子炉建屋１１内のサプレッションチェンバ１９をタービン建屋１２内の主復水器２２に、第４接続配管３４を用いて接続する工程である。この接続工程は、後述の如く、第１移送工程でサプレッションチェンバ１９内に保有された保有水Ｗを主復水器２２へ移送し、この移送された保有水Ｗを浄化工程で復水浄化系設備２３により浄化する前に実施される。

第１移送工程は、原子力発電所１０の停止期間に、原子炉ウェル１７、使用済燃料貯蔵プール１８、サプレッションチェンバ１９及び復水貯蔵設備１３のうち少なくとも１つに保有された保有水Ｗを、主復水器２２へ移送する工程である。本実施形態では、第１移送工程において、原子炉ウェル１７、使用済燃料貯蔵プール１８、サプレッションチェンバ１９及び復水貯蔵設備１３に保有された保有水Ｗを、タービン建屋１２内の主復水器２２へ移送する。

即ち、この第１移送工程では、原子炉ウェル１７に保有された保有水Ｗを既設の第２接続配管３２を用いて復水貯蔵設備１３へ移送し、使用済燃料貯蔵プール１８に保有された保有水Ｗを既設の第３接続配管３３を用いて復水貯蔵設備１３へ移送し、復水貯蔵設備１３内の保有水Ｗ及び復水貯蔵設備１３に移送されてきた保有水Ｗを、既設の第１接続配管３１を用いて主復水器２２へ移送する。また、この第１移送工程では、サプレッションチェンバ１９に保有された保有水Ｗを、前述の接続工程で新設された第４接続配管３４を用いて主復水器２２へ直接移送する。

浄化工程は、第１移送工程にて主復水器２２に移送された保有水Ｗを、タービン建屋１２内の復水浄化系設備２３にて浄化する工程である。つまり、主復水器２２に移送された保有水Ｗは、復水ポンプ２５及び循環ポンプ２８の運転により復水再循環ライン２４内を循環して流れる間に、この保有水Ｗ中のクラッドなどの不純物がろ過装置２６及び脱塩装置２７により除去されて浄化される。

第２移送工程は、浄化工程にて浄化された保有水Ｗを、排水配管２９を用いて、排水弁３０の開弁時にタービン建屋１２外へ移送する工程である。この第２移送工程における浄化された保有水Ｗの移送先は廃棄物処理設備１４である。保有水Ｗは、廃棄物処理設備１４で成分測定や線量測定され、必要に応じて浄化処理され、原子力発電所外の環境に放出されたり、容器等に収容されて保管されたりする。なお、保有水ｗは、浄化工程で十分に浄化できている場合には、廃棄物処理設備１４を経ずに、原子力発電所外の環境に放出されたり、容器等に収容されて保管されたりしてもよい。

以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（１）〜（４）を奏する。
（１）停止中の原子力発電所１０における原子炉ウェル１７、使用済燃料貯蔵プール１８、サプレッションチェンバ１９及び復水貯蔵設備１３に保有された保有水Ｗを主復水器２２へ移送し、この主復水器２２に移送された大量の保有水Ｗを、単位時間当たりの処理容量が廃棄物処理設備１４よりも大きな復水浄化系設備２３によって短時間に浄化処理する。この結果、停止中の原子力発電所１０における保有水Ｗの浄化処理を効率的に実施できる。

（２）復水浄化系設備２３を用いた保有水Ｗの浄化工程後に、この保有水Ｗが排水配管２９を経て廃棄物処理設備１４へ移送された場合、保有水Ｗが復水浄化系設備２３により一旦浄化されているので、廃棄物処理設備１４の負荷を軽減できる。例えば、廃棄物処理設備１４においてフィルタの交換などのメンテナンスを低減できるので、廃棄物処理設備１４による保有水Ｗの浄化処理を短時間に効率的に実施できる。このため、解体作業や再稼働に向けた作業に迅速に着手することができるので、原子力発電所１０の廃止装置や再稼働準備の工事期間を短縮できる。

（３）復水浄化系設備２３を用いた浄化工程により保有水Ｗ中の不純物が十分に除去されて浄化された保有水Ｗが、排水配管２９を経て環境へ放出される場合には、原子力発電所１０内の大量の保有水Ｗを短時間に無くすことができる。このため、解体作業や再稼働に向けた作業に迅速に着手することができるので、原子力発電所１０の廃止装置や再稼働準備の工事期間を短縮できる。

（４）原子力発電所１０を廃止措置する際に本実施形態の水処理方法を適用する場合には、浄化工程に用いられる復水浄化系設備２３は解体対象設備である。従って、原子力発電所１０内の保有水Ｗを浄化するために新たに処理設備を導入する必要がないので、原子力発電所１０内の保有水Ｗを合理的に処理することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、第１移送工程の前に、原子炉ウェル１７を第５接続配管３５により主復水器２２に接続する工程を設けてもよい。この場合、第１移送工程において、原子炉ウェル１７内の保有水Ｗは、復水貯蔵設備１３を経ずに、第５接続配管３５を通って主復水器２２に移送される。
また、第１移送工程の前に、使用済燃料貯蔵プール１８を第６接続配管３６により主復水器２２に接続する工程を設けてもよい。この場合、第１移送工程において、使用済燃料貯蔵プール１８内の保有水Ｗは、復水貯蔵設備１３を経ずに、第６接続配管３６を通って主復水器２２に移送される。

また、浄化工程において、保有水Ｗを復水浄化系設備２３で循環させ浄化させる際に、給水系設備４５を合わせて用いてもよい。図３は、復水浄化系設備２３と給水系設備４５を説明する系統図である。ここで用いる給水系設備４５は、給水加熱器４１、４３とポンプ４２と、これらを接続する給水再循環ライン４４とを備える。給水再循環ライン４４は、脱塩装置２７の下流で復水再循環ライン２４から分岐した配管であって、給水加熱器４１、ポンプ４２、給水加熱器４３を順に接続し、主復水器２２に接続する。また、給水加熱器４３の下流から一部分岐し、原子炉に繋がるラインがある。

保有水Ｗを復水浄化系設備２３で循環させ浄化させる際に、給水系設備４５を合わせて用いることで、より多くの保有水Ｗを主復水器２２の後段側に保持することができる。そのため、原子炉ウェル１７、燃料貯蔵プール１８、サプレッションチェンバ１９及び復水貯蔵設備１３のうち少なくとも1つから、より多くの保有水を引き抜くことができ、原子炉ウェル１７、燃料貯蔵プール１８、サプレッションチェンバ１９及び復水貯蔵設備１３のうち少なくとも1つにおける、廃止措置や再稼働準備に係る作業をより早く開始することができる。

１０…原子力発電所、１１…原子炉建屋、１２…タービン建屋、１３…復水貯蔵設備、１４…廃棄物処理設備、１５…原子炉圧力容器、１６…原子炉格納容器、１７…原子炉ウェル、１８…使用済燃料貯蔵プール（燃料貯蔵プール）、１９…サプレッションチェンバ、２１…タービン、２２…主復水器、２３…復水浄化系設備、２４…復水再循環ライン、２５…復水ポンプ、２６…ろ過装置、２７…脱塩装置、２８…循環ポンプ、２９…排水配管、３０…排水弁、３１…第１接続配管、３２…第２接続配管、３３…第３接続配管、３４…第４接続配管、３５…第５接続配管、３６…第６接続配管、Ｗ…保有水、４１…給水加熱器、４２…ポンプ、４３…給水加熱器、４４…給水再循環ライン、４５…給水系設備

Claims (11)

1. 原子力発電所の停止期間に前記原子力発電所内の保有水を処理する原子力発電所の水処理方法であって、
   前記原子力発電所における原子炉ウェル、燃料貯蔵プール、サプレッションチェンバ及び復水貯蔵設備のうち少なくとも１つに保有された保有水を、タービン建屋内の主復水器へ移送する第１移送工程と、
   前記主復水器に移送された保有水を、前記タービン建屋内の復水浄化系設備にて浄化する浄化工程と、
   前記浄化工程にて浄化された保有水を前記タービン建屋外へ移送する第２移送工程と、を有することを特徴とする原子力発電所の水処理方法。
2. 前記第１移送工程では、前記原子炉ウェルに保有された保有水を、前記復水貯蔵設備を経て前記主復水器へ移送することを特徴とする請求項１に記載の原子力発電所の水処理方法。
3. 前記第１移送工程では、前記燃料貯蔵プールに保有された保有水を、前記復水貯蔵設備を経て前記主復水器へ移送することを特徴とする請求項１または２に記載の原子力発電所の水処理方法。
4. 前記第１移送工程では、前記サプレッションチェンバに保有された保有水を、前記復水貯蔵設備を経ずに、前記主復水器へ移送することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の原子力発電所の水処理方法。
5. 前記第１移送工程では、前記原子炉ウェルに保有された保有水を、前記復水貯蔵設備を経ずに、前記主復水器へ移送することを特徴とする請求項１または４に記載の原子力発電所の水処理方法。
6. 前記第１移送工程では、前記燃料貯蔵プールに保有された保有水を、前記復水貯蔵設備を経ずに、前記主復水器へ移送することを特徴とする請求項１、４および５のいずれか１項に記載の原子力発電所の水処理方法。
7. 前記第２移送工程における浄化された保有水の移送先が、廃棄物処理設備または環境であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の原子力発電所の水処理方法。
8. 前記浄化工程では、前記復水浄化系設備と合わせて給水系設備の給水再循環ラインを用いることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の原子力発電所の水処理方法。
9. 原子力発電所の停止期間に、前記原子力発電所内のサプレッションチェンバに保有された保有水を主復水器へ移送し復水浄化系設備により浄化処理する工程の前に、前記サプレッションチェンバを前記主復水器に接続することを特徴とする原子力発電所の水処理準備方法。
10. 原子力発電所の停止期間に、前記原子力発電所内の原子炉ウェルに保有された保有水を主復水器へ移送し復水浄化系設備により浄化処理する工程の前に、前記原子炉ウェルを前記主復水器に接続することを特徴とする原子力発電所の水処理準備方法。
11. 原子力発電所の停止期間に、前記原子力発電所内の燃料貯蔵プールに保有された保有水を主復水器へ移送し復水浄化系設備により浄化処理する工程の前に、前記燃料貯蔵プールを前記主復水器に接続することを特徴とする原子力発電所の水処理準備方法。

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