JP2530609B2

JP2530609B2 - 放射性高電導度廃液処理設備

Info

Publication number: JP2530609B2
Application number: JP61027222A
Authority: JP
Inventors: 啓志門田; 清隆武士
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-02-10
Filing date: 1986-02-10
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JPS62185200A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、沸騰水型原子力発電プラントから発生する
放射性廃棄物の処理設備に係わり、特に高電導度廃液の
処理設備に関する。

〔発明の背景〕

従来の沸騰水型原子力発電プラントにおける、放射性
廃棄物処理設備の基本構成を第２図に示す。図中、１は
原子炉、２は給水加熱器、３はタービン、４は復水器、
５は復水過器、６は復水脱塩器である。

従来の放射性廃棄物処理設備では、廃液処理を経済的
に且つ有効に行う観点から低電導度廃液、高電導度廃液
（通常導電率が50μS/cm以上の廃液を高電導度廃液とし
て扱っている）の分別収集・処理を行っている。すなわ
ち、第２図において低電導度廃液は収集タンク10へ収集
後、過器11へ通水され、その透過水は脱塩器12へ通水
処理され処理水は、復水貯蔵タンク18へ回収される。一
方、床ドレン、分析室ドレンおよび復水脱塩器６のイオ
ン交換樹脂再生廃液等から成る高電導度廃液は、収集タ
ンク14へ収集される。高電導度廃液は低電導度廃液に比
べて導電率が高いため、蒸発式濃縮装置15により濃縮処
理しその蒸留水を脱塩器16へ通水処理し、処理水は放水
口19から放出されるか、または、復水貯蔵タンク18へ回
収される。復水過器５の使用済イオン交換樹脂は貯蔵
タンク７に、また復水脱塩器６、脱塩器12,16の使用済
イオン交換樹脂は貯蔵タンク８に送られ、固形物を沈降
分離し、上澄水は低電導度廃液系へ回収されて処理さ
る。貯蔵タンク7,8中の沈降固形物および蒸発濃縮装置1
5からタンク20に送られた濃縮廃液は乾燥粉末化装置21
で乾燥粉末にされ、固化設備22で固化処理される。低電
導度廃液過器11の逆洗水は原子炉冷却材浄化系中レベ
ル使用済樹脂貯蔵タンク９へ移送され、逆洗水中の固形
物を沈降分離し、固形物は中レベル使用済樹脂貯蔵タン
ク９内で長期貯蔵し、上澄水は再び低電導度廃液系へ回
収処理される。

しかし、上記従来の放射性廃棄物処理設備では、高電
導度廃液系の濃縮装置15の初期コスト、運転コストが比
較的高く、またこの濃縮装置はその運転環境から腐食等
のトラブル発生の要因となっている。

この問題の解決策として復水浄化系脱塩装置６を非再
生型とすることにより、高電導度廃液のうちで最も高い
導電率を有する再生廃液の発生をなくし、その余の高電
導度廃液（床ドレン・分析室ドレン）を低電導度廃液同
様に過および脱塩処理することが考案されているが
（特願昭59−243894）、まだ具現化していない。

また、通常、過器には、過エレメントに粉末状
過助材をプレコートする助材型過器と、これをプレコ
ートしない非助材型過器とがあり、粉末状過助材が
二次放射性廃棄として発生しない非助材型過器の方
が、放射性廃棄物処理の観点からは好ましいが、従来、
非助材型過器は低電導度廃液への使用実績はあるが、
高電導度廃液への使用実績はない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、高電導度廃液処理系から濃縮装置を
省略することを可能にし、且つ、高電導度廃液の処理に
非助材型過器の使用を可能にした原子力発電プラント
の放射性廃液処理設備を提供するにある。

〔発明の概要〕

原子炉復水浄化系脱塩を非再生型とすることによっ
て、高電導度廃液のうち最も導電率の高い上記脱塩器再
生廃液は除かれ、高電導度廃液は床ドレンおよび分析室
ドレンとなる。本発明は、この高電導度廃液を非助材型
過器に通し、その透過水を脱塩器で処理するものであ
る。

ところで、従来、この高電導度廃液は助材型過器で
の処理実績はあるが、非助材型過器での処理実績はな
い。床ドレン・分析室ドレンは、機器ドレン等低電導度
廃液と比較して固形物濃度が高い、鉄クラッド形態が、水酸化鉄が主体となり過比抵
抗が高い、バクテリアが繁殖しやすく、その濃度も高い、という特徴があるので、非助材型過器による処理にお
いては、（１）差圧上昇が顕著になり、逆洗寿命が短縮する、（２）逆洗による差圧復帰が困難になる、（３）上記（１），（２）により材エレメントの運
転寿命が短縮する、（４）逆洗水の処理方法が知られていない、等の問題が懸念される。

上記問題の解決策として、本発明では、高電導度廃液
を過する非助材型過器の過水流速を低減させるこ
とにした。

すなわち、床ドレン・分析室ドレンは、前述の如き特
徴を有するため、通常の低電導度廃液処理する場合の
過水流速で通水を行えば、差圧上昇が顕著となり、過
面積当たりの固形物捕捉量が小さくなり、過器逆洗寿
命は短かくなり、材エレメントの寿命も短縮する。こ
れを解決するために、本発明では過水流速を下記の値
に低減し、これにより差圧の急激な上昇を抑制すると共
に、過面積当りの固形物捕捉量を増大させた。

（ｉ）非助材型過器として中空糸膜型過器を用い
る場合過水流速:0.02〜0.06m³/m²h （ii）非助材型過器としてポーラス・チューブ過
器を用いる場合過水流速:0.1〜0.35m³/m²h 上記の解決策は、差圧が過水流速の２乗に比例して
高くなることに基づくものである。

第５図に高電導度廃液の中空糸膜型過器への通水処
理データを示す。本図より、過水流速が高くなれば逆
洗周期が短くなることがわかる。過水流速が0.06m³/m
²hを超えると逆洗周期は更に短くなり、エレメント膜の
交換寿命を縮めることになるため、0.06m³/m²hを過水
流速の上限とした。過水流速が低い程、差圧上昇も鈍
く、逆洗周期は延びるが、設備が大きくなり（エレメン
ト膜面積が増加する）、経済的効果は小さくなるため、
0.02m³/m²h以下の過水流速は適切でない。

第６図に高電導度廃液のポーラス・チューブ・フィル
タへの通水処理データを示す。本図より、循環流速を一
定（3.5m/s）にした場合、過水流速が大きくなる程差
圧上昇が顕著なことがわかる。ポーラス・チューブ過
器は平行流過方式であり、過差圧は安定しているこ
とが望ましく、過水流量は0.35m³/m²h以下で運転され
るのが適切である。過水流速が低い程差圧上昇は鈍く
なるが、設備を大きくする必要があるので、経済的には
0.1m³/m²h以下の過水流速は適当でない。

高電導度廃液用過器としてポーラス・チューブ過
器を使用する場合、過水流速と同様に、差圧上昇の要
因となるのが循環流速である。循環流速が小さいと、廃
液中の固形物が材表面に留まり、ひいては材細孔の
目詰りを招き、差圧上昇が起きる。そこで本発明では、
循環水出口圧力と過水圧力が逆転現象を起さない程度
まで循環流速を増加させ、エレメント表面のせん断力を
高めることで、差圧上昇を解決した。すなわち循環流速
は2.0〜3.5m/sに選定する。

第７図に高電導度廃液のポーラス・チューブ過器へ
の通水処理データ（循環流速と差圧の関係）を示す。本
図より、過水流速を一定（0.2m³/m²h）にした場合、
循環流速が大きい程差圧は低く安定している。しかし循
環流速は高すぎると過水が濃縮液側に逆流するため、
逆流現象防止の観点より3.5m/sを上限とした。循環流速
は高い程差圧は低く安定するが、ポンプ容量、配管口径
が増加し経済的ではない。他方、循環流速の低下は過
エレメントの目詰り（差圧上昇）を促進するので、第７
図より2.0m/sを下限値に選定した。

〔実施例１〕本発明による、放射性廃棄物処理設備の一実施例の系
統構成を第１図に示す。

同図において、１は原子炉、２は給水加熱器、３はタ
ービン、４は復水器、５は復水過器、６は復水脱塩器
である。本実施例においては、復水脱塩器６はイオン交
換樹脂として初期再生済樹脂を使い、イオン交換能力の
消耗後の該樹脂は再生することなく廃棄する非再生方式
を採用し、このことによって、硫酸ソーダを高濃度に含
有する復水脱塩器６のイオン交換樹脂再生廃液を発生さ
せない様にした。これにより、高電導度廃液のうち最も
電導度の高い上記再生廃液は無いことになり、処理対象
たる高電導度廃液は床ドレン及び分析室ドレンとなり、
これを以下述べる様に過および脱塩処理する。

低電導度廃液は収集タンク10に、また高電導度廃液は
収集タンク14に集められ、夫々、非助材型の中空糸膜型
過器11および25に通される。中空糸膜型過器は、従
来、低電導度廃液用過器11としての使用実績はある
が、高電導度廃液用としては、使用実績がない。低電導
度廃液用過器11として使用する場合は、過線速は約
0.1〜0.2m/hであり、差圧が約0.3kg/cm²g上昇する毎に
逆洗を実施する。逆洗により差圧は復帰（低下）する
が、継続使用により、逆洗復帰差圧は、少しづつ（約0.
02kg/m²）上昇していき、過差圧が約3kg/cm²gに達し
た時点で材（中空糸膜エレメント）を交換するのが通
常の運転方法である。

中空糸膜型過器を高電導度廃液用の過器25として
使用する場合には、前述の通り、高電導度廃液（床ドレ
ン・分析室ドレン）の性状より、過水流速を低減する
必要性がある。過水流速の決定に当っては中空糸膜エ
レメントの交換寿命を１年以上とすることを条件とする
と、一設計実施例として下記の如く過水流速が選定で
きる。

高電導度廃液発生量:20m³/日,7300m³/年高電導度廃液系系統容量:6m³/h 逆洗１回当りの差圧上昇:0.02kg/m²g/1回逆洗中空糸膜エレメント交換までの最大逆流回数:50回
逆洗／交換つまり、逆洗周期を約25h以上にすることが必要とな
り、本条件を満足するためには、過水流速を約0.04m³
/m²hに設定するのが適当となる。

過水流速の設定に当っては、エレメントの交換寿命
が重要な要因となる。過水流速を増大させれば、過
面積を小さくでき装置もコンパクトになり設備費は低減
できるが、逆洗頻度は増大し、逆洗水発生量が増加する
と共にエレメントの交換寿命が短縮され運転費は増加す
る。過水流速を低減させれば、逆の事が云えるわけで
あるが、本実施例では、総合的な経済性を考慮しエレメ
ント交換寿命を１年以上として過水流速を設定した。
これにより、エレメント交換周期を１年以上にすること
ができる。

低電導度廃液系および高電導度廃液系の過器11,25
の構成については、両系統共用の予備過器の設置、あ
るいは、両系統いずれも過器を50％×２系列にする等
の構成が考えられる。

過器11,25へそれぞれ通水処理された廃液は、それ
ぞれ低電導度廃液用脱塩器12、高電導度廃液用脱塩器16
へ移送処理され、処理水はサンプルタンク13,17でサン
プリング分析後、復水貯蔵タンク18へ回収され、または
放水口19から放出される。

復水過器５、復水脱塩器６から発生する使用済イオ
ン交換樹脂は、低レベル使用済樹脂貯蔵タンク23へ移送
され、固形物は沈降分離処理を行い、上澄水は低電導度
廃液系に回収され、処理される。原子炉冷却材浄化系及
び燃料プール冷却浄化系から発生する使用済イオン交換
樹脂は、中レベル使用済樹脂貯蔵タンク９へ移送され、
固形物は沈降分離処理を行い、上澄水は低電導度廃液系
に回収され処理される。

低電導度廃液用脱塩器12及び高電導度廃液用脱塩器16
から発生する使用済イオン交換樹脂は上記貯蔵タンク23
へ送られ、上記復水浄化系から発生する使用済樹脂と同
様の処理を行う。

低電導度廃液用過器11から発生するクラッド含有逆
洗水は、中レベル又は低レベル使用済樹脂貯蔵タンク９
又は23へ移送され、クラッドの沈降分離後、上澄水は再
度低電導度廃液系へ回収され処理される。

一方、高電導度廃液用過器25から発生するクラッド
含有逆洗水は、クラッド沈降分離処理後、その上澄水を
低電導度廃液系へ回収することは、廃液の分離収集の基
本原則により、困難である。そこで本実施例では、高電
導度廃液過器25専用の逆洗水受タンク26を設置し、ク
ラッド沈降分離処理を行い、上澄水は再度高電導度廃液
系に回収する。

貯蔵タンク23,9で沈降分離された使用済樹脂およびク
ラッド等の固形物は焼却設備24にて焼却分離処理され、
焼却残渣は固化設備22で固化処理する。本実施例では、
タンク25で沈降分離された高電導度廃液用過器25の捕
捉クラッドも上記設備24,22で同様に焼却分解処理およ
び固化処理する。このことにより、高電導度廃液過器
25捕捉クラッド処理用の専用の固化設備が不要となり、
固化処理対象廃棄物は焼却残渣のみとなるので固化処理
システムを簡素化できる。特に同一サイトに複数プラン
トを設置する場合は、焼却設備をサイト共用設備とする
ことにより、固化設備を各ユニットから削除することが
可能であり（固化対象廃棄物は焼却残渣のみとなるた
め）、経済的効果は大きい。

〔実施例２〕この実施例は、高電導度廃液用過器25として、中空
糸膜型過器の代りに、ポーラス・チューブ過器を用
いること以外は実施例１と同じである。

ポーラス・チューブ過器の基本的構成を第３図に示
す。ポーラス・チューブ過器はタンク、ポンプ、過
器本体等で構成される。

高電導度廃液は収集タンク14より循環タンク30へ移送
される。循環タンク30内廃液は循環水ポンプ31で過器
本体32へ移送される。過器本体にはフィルタエレメン
ト33が内蔵されており、廃液はエレメント33内を循環し
ながら一定流量でエレメントを透過して過処理され
る。過水は逆洗水タンク34へ移送され、更に、高電導
度廃液用脱塩器16へ通水される。循環水は経時的に濃縮
が進行し、高固形物濃度スラリーとなる。この濃縮液は
逆洗水受タンク26へ排出される。フィルタの差圧上昇時
には、逆洗水タンク34より圧縮空気と共に逆洗水（フィ
ルタ透過水）をエレメント33外側から圧送し、エレメン
ト33の目詰りを解除し、クラッド含有逆洗水は逆洗水受
タンク26へ排出される。以上がポーラス・チューブ過
器の基本構成および作用である。

このポーラス・チューブ過器を高電導度廃液の過
に適用する場合に重要となるのが、過処理線流速と、
循環水流速である。本実施例では下記の如く定める。

（１）過処理線流速は、中空糸膜型過器の場合と
同様に低減させる必要があり、過差圧を安定させる為
に200/m²hとする。

（２）循環水流速は、固形物のエレメント上への滞留
及び目詰りを防止するため増加させる必要があり、3.5m
/秒とする。

更に本実施例においては、固形物によるエレメントへ
の直接的目詰りを防止するため、プレコンディショニン
グを実施する。これは、廃液通水前に、予め、過の容
易な酸化第二鉄等をエレメント上にコーティングしてケ
ーキ層を作るものである。すなわち調整槽35へ酸化第二
鉄を投入し、酸化第二鉄含有水を調整水ポンプ36により
エレメント33に通水し、エレメント33表面上に酸化第二
鉄をコーティングする。この場合、酸化第二鉄はエレメ
ント33のポア径より大きい平均粒径１μｍのものを使用
する。

床ドレン、分析室ドレンは前述の如く難過性クラッ
ドを含んでおり、過比抵抗が高いので、材の細孔の
目詰りが進行しやすく、差圧上昇につながると共に、逆
洗による目詰り解除性も比較的劣ることになる。この解
決策として上記のプレコンディショニングを実施するの
である。

以上が、本実施例によるポーラス・チューブ過器の
設計例である。本実施例によれば該過器の急激な差圧
上昇を防止し、安定した処理を継続できる。尚、逆洗水
受タンク26中のクラッドは実施例１と同様にして焼却お
よび固化処理を行う。

〔実施例３〕本実施例３の特徴は、第４図に示すように、実施例1,
2における高電導度廃液用過器25からの逆洗水専用の
タンクを設置せず、従来からある使用済樹脂貯蔵タンク
に逆洗水を受けるところにある。但しこの場合、上澄水
は高電導度廃液系に回収する必要がある。

第４図において、復水脱塩器６、低電導度廃液処理系
脱塩器12、高電導度廃液処理系脱塩器16の使用済樹脂及
び高電導度廃液用過器25の逆洗水または濃縮液を使用
済樹脂貯蔵タンク８へ受入れる。沈降分離後、上澄水は
デカントポンプ54により高電導度廃液収集タンク14へ回
収する。復水過器５からの使用済樹脂は、復水浄化系
沈降分離タンク７へまた、１次系浄化系設備からの使用
済樹脂及び低電導度廃液用過器11からの逆洗水を原子
炉冷却材浄化系沈降分離タンク９へ移送し、上澄水はそ
れぞれデカントポンプ55,56により低電導廃液収集タン
ク10へ回収する。各タンク8,7,9に貯蔵された使用済樹
脂、クラッドは移送ポンプ57,58,59により樹脂受タンク
60に受け入れ、焼却炉62へ移送される。焼却炉からの排
ガスは、排ガス処理設備63で処理される。尚、焼却残渣
は、固化設備22で固化処理する。

本実施例では、高電導度廃液用過器25専用の逆洗水
受タンク26の設置が不要となる。但し、使用済樹脂貯蔵
タンク８の上澄水は高電導度廃液系へ回収するため、高
電導度廃液系の系統処理容量が増加する可能性がある。

〔発明の効果〕

（１）高電導度廃液の処理において濃縮装置が省略さ
れるので、放射性廃棄物処理設備の簡素化を図ることが
できる。

（２）高電導度廃液の処理に非助材型過器を使用す
るので、過器からの二次放射性廃棄物の発生を低減す
ることができる。

（３）高電導度廃液に対する非助材型過器の処理条
件を適正にしたことにより、過差圧の急激な上昇、逆
洗不良等の問題を回避することができる。

（４）高電導度廃液を過および脱塩処理し、濃縮装
置は使用しないので、濃縮廃液は発生せず、且つ過器
捕捉クラッドおよび使用済イオン交換樹脂等の固体廃棄
物は一元的に焼却処理可能となり、固化対象廃棄物は焼
却残渣のみとなり、固化処理設備を簡素化できると共
に、最終固化体廃棄物の発生量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１によるBWR発電所放射性廃棄
物処理設備の系統図、第２図は従来のBWR発電所放射性
廃棄物処理設備の系統図、第３図は本発明の実施例２に
おけるポーラス・チューブ過器の構成図、第４図は本
発明の実施例３における放射性廃棄物処理設備の主要構
成図、第５図は高電導度廃液の中空糸膜型過器への通
水処理データを示す図、第６図（ａ），（ｂ），（ｃ）
は過水流速を変えたときの高電導度廃液のポーラス・
チューブ過器（プレコンディショニングをしたもの）
への通水処理データを示す図、第７図（ａ），（ｂ），
（ｃ）は循環流速を変えた場合の高電導度廃液のポーラ
ス・チューブ過器への通水処理データを示す図であ
る。１……原子炉、２……給水加熱器３……タービン、４……復水器５……復水過器、６……復水脱塩器７……復水浄化系使用済樹脂沈降分離タンク８……使用済樹脂貯蔵タンク９……中レベル使用済樹脂貯蔵タンク 10……低電導度廃液収集タンク 11……低電導度廃液過器、12……低電導度廃液脱塩器 13……低電導度廃液サンプルタンク 14……高電導度廃液収集タンク 15……蒸発型濃縮器、16……高電導度廃液脱塩器 17……高電導度廃液サンプルタンク 18……復水貯蔵タンク、19……放水口 20……濃縮廃液タンク、21……乾燥粉体化装置 22……固化設備 23……低レベル使用済樹脂貯蔵タンク 24……焼却設備、25……高電導度廃液過器 26……高電導度廃液過器逆洗水受タンク 27……ヒータドレンライン、30……循環水タンク 31……循環水ポンプ、32……過器本体 33……過エレメント、34……逆洗水タンク 35……調整槽、36……調整水ポンプ 54……使用済樹脂貯蔵タンクデカントポンプ 55……復水浄化系使用済樹脂貯蔵タンクデカントポンプ 56……中レベル使用済樹脂貯蔵タンクデカントポンプ 57,58,59……使用済樹脂移送ポンプ 60……樹脂受タンク、61……樹脂供給ポンプ 62……焼却炉、63……排ガス処理設備

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原子力発電設備から発生する、復水浄化系
脱塩器再生廃液を除く高電導度廃液を過する非助材型
過器および該過器を通った過水を脱塩する脱塩器
を備えてなることを特徴とする高電導度廃液処理設備。
【請求項２】非助材型過器として中空糸膜型過器を
用い、その過水流速を0.02〜0.06m³/m²hに設定した特
許請求の範囲第１項記載の高電導度廃液処理設備。
【請求項３】非助材型過器としてポーラスチューブ
過器を用い、その過水流速を0.1〜0.35m³/m²hに、そ
の循環流速を2.0〜3.5m/sに設定した特許請求の範囲第
１項記載の高電導度廃液処理設備。