JP3083629B2 - 原子力発電所 - Google Patents
原子力発電所Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉冷却材中の不純
物をイオン交換樹脂に通して浄化する浄化設備を有する
原子力発電所に関する。
物をイオン交換樹脂に通して浄化する浄化設備を有する
原子力発電所に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、原子力発電所で原子炉冷却材
（以下、冷却材と称する。）中の不純物を除去するため
に、その冷却材をイオン交換樹脂に通して浄化してい
る。これは、冷却材中のイオン性不純物が原子炉におけ
る中性子照射により放射化して放射性核種となり、これ
が原子炉に付帯する配管、機器等に付着して、これらの
配管、機器等の放射線量が増大するのを防止するためで
ある。
（以下、冷却材と称する。）中の不純物を除去するため
に、その冷却材をイオン交換樹脂に通して浄化してい
る。これは、冷却材中のイオン性不純物が原子炉におけ
る中性子照射により放射化して放射性核種となり、これ
が原子炉に付帯する配管、機器等に付着して、これらの
配管、機器等の放射線量が増大するのを防止するためで
ある。
【０００３】特に、冷却材中の金属イオン例えばコバル
ト、ニッケル等のイオンは、中性子照射によりそれぞれ
コバルト−６０、コバルト−５８等の放射性核種のイオ
ンとなり、配管、機器等の放射線量を増大させるため、
これら金属の除去に主眼が置かれていた。
ト、ニッケル等のイオンは、中性子照射によりそれぞれ
コバルト−６０、コバルト−５８等の放射性核種のイオ
ンとなり、配管、機器等の放射線量を増大させるため、
これら金属の除去に主眼が置かれていた。
【０００４】図４は、従来の原子力発電所の概略系統の
例を示すものである。原子炉１にて発生した蒸気は、蒸
気配管２からタ−ビン３に導かれ、これに接続された発
電機４を駆動した後、復水器５にて水に戻された後、給
水ポンプ６、給水配管７を経て、冷却材として原子炉１
に戻される。再循環配管８及び再循環ポンプ９により、
原子炉１内の冷却材の流動が調整され、原子炉出力等の
調整が行われる。
例を示すものである。原子炉１にて発生した蒸気は、蒸
気配管２からタ−ビン３に導かれ、これに接続された発
電機４を駆動した後、復水器５にて水に戻された後、給
水ポンプ６、給水配管７を経て、冷却材として原子炉１
に戻される。再循環配管８及び再循環ポンプ９により、
原子炉１内の冷却材の流動が調整され、原子炉出力等の
調整が行われる。
【０００５】ここで、冷却材中の不純物を除去するため
に、再循環配管８から分岐した配管１０及び浄化ポンプ
１１により浄化装置１３に導かれるようになていた。こ
の浄化装置１３としては、粒状イオン交換樹脂を用いた
混床式脱塩装置あるいは濾過用エレメントに粉末状イオ
ン交換樹脂をプレコ−トし、このプレコ−ト層に冷却材
を通し濾過とイオン交換を行う濾過脱塩装置が用いられ
ていた。この浄化装置１３により浄化された冷却材は配
管１４から給水配管７に送られ、原子炉１に戻されるよ
うになっていた。
に、再循環配管８から分岐した配管１０及び浄化ポンプ
１１により浄化装置１３に導かれるようになていた。こ
の浄化装置１３としては、粒状イオン交換樹脂を用いた
混床式脱塩装置あるいは濾過用エレメントに粉末状イオ
ン交換樹脂をプレコ−トし、このプレコ−ト層に冷却材
を通し濾過とイオン交換を行う濾過脱塩装置が用いられ
ていた。この浄化装置１３により浄化された冷却材は配
管１４から給水配管７に送られ、原子炉１に戻されるよ
うになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、通常
の金属イオンの除去に対しては有効であるが、冷却材中
に存在する微量の放射性核種イオンの除去効率に対して
考慮がなされておらず、冷却材中に存在する放射能を極
限まで低減する能力を有していなかった。
の金属イオンの除去に対しては有効であるが、冷却材中
に存在する微量の放射性核種イオンの除去効率に対して
考慮がなされておらず、冷却材中に存在する放射能を極
限まで低減する能力を有していなかった。
【０００７】この浄化装置の機能としては、第１に中性
子照射ににより放射性核種となる金属イオン即ち親核種
イオンの除去があげられ、第２に中性子照射により放射
化された放射性核種イオンの直接除去が考えられる。
子照射ににより放射性核種となる金属イオン即ち親核種
イオンの除去があげられ、第２に中性子照射により放射
化された放射性核種イオンの直接除去が考えられる。
【０００８】通常、前者の親核種イオンは冷却材中に数
ｐｐｂのオ−ダあるいはそれ以上存在し、除染係数１０
０以上と高効率で除去することができ、０．０１ｐｐｂ
オ−ダまで低減できるものもあった。ただし、これ以下
の濃度に低減するのはイオン交換樹脂の特性上困難であ
った。
ｐｐｂのオ−ダあるいはそれ以上存在し、除染係数１０
０以上と高効率で除去することができ、０．０１ｐｐｂ
オ−ダまで低減できるものもあった。ただし、これ以下
の濃度に低減するのはイオン交換樹脂の特性上困難であ
った。
【０００９】ここで、除染係数とは、浄化装置入口の対
象イオン濃度を浄化装置出口の同対象イオン濃度で除し
た結果得られる数値で、浄化装置における対象イオンの
除去効率を示すものである。
象イオン濃度を浄化装置出口の同対象イオン濃度で除し
た結果得られる数値で、浄化装置における対象イオンの
除去効率を示すものである。
【００１０】次に、後者の放射性核種イオンは、冷却材
中に存在する濃度としてはごく微量であり、例えば代表
的放射性核種であるコバルト−６０においては、通常
０．１〜数Ｂｑ／ｍｌの放射能が冷却材中に存在する
が、０．１Ｂｑ／ｍｌの放射能は、物質濃度としては
０．０２ｐｐｂと小さな値となる。このような低濃度の
イオンに対しては、イオン交換樹脂のイオン交換効率が
低く、このイオンを浄化装置で高効率で除去することが
できなかった。
中に存在する濃度としてはごく微量であり、例えば代表
的放射性核種であるコバルト−６０においては、通常
０．１〜数Ｂｑ／ｍｌの放射能が冷却材中に存在する
が、０．１Ｂｑ／ｍｌの放射能は、物質濃度としては
０．０２ｐｐｂと小さな値となる。このような低濃度の
イオンに対しては、イオン交換樹脂のイオン交換効率が
低く、このイオンを浄化装置で高効率で除去することが
できなかった。
【００１１】本発明は、冷却材中に存在する低濃度の放
射性核種イオンを効率よく浄化装置で捕捉除去すること
により、冷却材中の放射能濃度を極限まで低減すること
を目的としたことにある。
射性核種イオンを効率よく浄化装置で捕捉除去すること
により、冷却材中の放射能濃度を極限まで低減すること
を目的としたことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する原子
力発電所の具体的な構成は、原子炉冷却材をイオン交換
樹脂に通して浄化する浄化設備を有する原子力発電所に
おいて、原子炉冷却材中に存在する放射性イオンの同位
体イオンであって非放射性のものを上記浄化設備の上流
側において当該原子炉冷却材中に注入するイオン注入設
備を有することを特徴とする。
力発電所の具体的な構成は、原子炉冷却材をイオン交換
樹脂に通して浄化する浄化設備を有する原子力発電所に
おいて、原子炉冷却材中に存在する放射性イオンの同位
体イオンであって非放射性のものを上記浄化設備の上流
側において当該原子炉冷却材中に注入するイオン注入設
備を有することを特徴とする。
【００１３】
【作用】上記した構成の原子力発電所は、浄化設備の上
流側に注入した非放射性同位体イオンは、放射性核種イ
オンと同様の挙動をし、結果として放射性核種イオンが
高濃度で存在するかの如くに放射性核種イオンが高効率
で、即ち大きな除染係数で浄化設備にて除去されるよう
に作用する。
流側に注入した非放射性同位体イオンは、放射性核種イ
オンと同様の挙動をし、結果として放射性核種イオンが
高濃度で存在するかの如くに放射性核種イオンが高効率
で、即ち大きな除染係数で浄化設備にて除去されるよう
に作用する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。
る。
【００１５】原子力発電所の基本系統構成は従来の技術
とかわることはない。即ち、原子炉１にて発生した蒸気
は、蒸気配管２からタ−ビン３に導かれ、これに接続さ
れた発電機４を駆動した後、復水器５にて水に戻された
後、給水ポンプ６、給水配管７を経て、冷却材として原
子炉１に戻される。再循環配管８及び再循環ポンプ９に
より、原子炉１内の冷却材の流動が調整され、原子炉出
力等の調整が行われる。冷却材中の不純物を除去するた
めに、再循環配管８から分岐した配管１０及び浄化ポン
プ１１により浄化装置１３に導かれる。
とかわることはない。即ち、原子炉１にて発生した蒸気
は、蒸気配管２からタ−ビン３に導かれ、これに接続さ
れた発電機４を駆動した後、復水器５にて水に戻された
後、給水ポンプ６、給水配管７を経て、冷却材として原
子炉１に戻される。再循環配管８及び再循環ポンプ９に
より、原子炉１内の冷却材の流動が調整され、原子炉出
力等の調整が行われる。冷却材中の不純物を除去するた
めに、再循環配管８から分岐した配管１０及び浄化ポン
プ１１により浄化装置１３に導かれる。
【００１６】この浄化装置１３としては、粒状イオン交
換樹脂を用いた混床式脱塩装置あるいは濾過用エレメン
トに粉末状イオン交換樹脂をプレコ−トし、このプレコ
−ト層に冷却材を通し濾過とイオン交換を行う濾過脱塩
装置を用いる。
換樹脂を用いた混床式脱塩装置あるいは濾過用エレメン
トに粉末状イオン交換樹脂をプレコ−トし、このプレコ
−ト層に冷却材を通し濾過とイオン交換を行う濾過脱塩
装置を用いる。
【００１７】特徴的なこととして、浄化装置１３の入口
側の配管１２に貯槽１５中の溶液を注入ポンプ１６及び
注入配管１７により注入するようにしている。貯槽１５
中の溶液としては冷却材中に存在する放射性核種（既に
放射化されたもの）の非放射性同位体イオンの水溶液を
用いている。
側の配管１２に貯槽１５中の溶液を注入ポンプ１６及び
注入配管１７により注入するようにしている。貯槽１５
中の溶液としては冷却材中に存在する放射性核種（既に
放射化されたもの）の非放射性同位体イオンの水溶液を
用いている。
【００１８】一般に冷却材中に存在する放射性核種は、
コバルト−６０、コバルト−５８、マンガン−５４、ク
ロム−５１等であり、溶液としては、コバルトイオン、
マンガンイオン、クロムイオンを含む水溶液をそれぞれ
単独、あるいは複数の混合で使用する。これらの水溶液
は、それぞれ硫酸コバルト，水酸化マンガン、硫酸クロ
ムを水に溶解する等により得えられる。
コバルト−６０、コバルト−５８、マンガン−５４、ク
ロム−５１等であり、溶液としては、コバルトイオン、
マンガンイオン、クロムイオンを含む水溶液をそれぞれ
単独、あるいは複数の混合で使用する。これらの水溶液
は、それぞれ硫酸コバルト，水酸化マンガン、硫酸クロ
ムを水に溶解する等により得えられる。
【００１９】これらの溶液の注入の効果を図２により説
明する。
明する。
【００２０】図２は、浄化装置１３入口側の配管１２に
おける金属イオン濃度と冷却材中に存在する前記金属の
放射性同位体イオンの浄化装置１３における除染係数と
の関係を示すものである。
おける金属イオン濃度と冷却材中に存在する前記金属の
放射性同位体イオンの浄化装置１３における除染係数と
の関係を示すものである。
【００２１】同図の横軸の金属イオン濃度は、冷却材中
に元々存在する放射性核種イオンと貯槽１５より注入し
た非放射性同位体イオンの両者を含むものであり、その
単位はｐｐｂである。同図中の曲線イは、コバルトイオ
ンに関するものであり、対象となる放射性核種イオン
は、コバルト−６０及びコバルト−５８である。
に元々存在する放射性核種イオンと貯槽１５より注入し
た非放射性同位体イオンの両者を含むものであり、その
単位はｐｐｂである。同図中の曲線イは、コバルトイオ
ンに関するものであり、対象となる放射性核種イオン
は、コバルト−６０及びコバルト−５８である。
【００２２】同図中の曲線ロは、マンガンイオンに関す
るものであり、対象となる放射性核種イオンは、マンガ
ン−５４である。また、同図中の曲線ハは、クロムイオ
ンに関するものであり、対象となる放射性核種イオン
は、クロム−５１である。
るものであり、対象となる放射性核種イオンは、マンガ
ン−５４である。また、同図中の曲線ハは、クロムイオ
ンに関するものであり、対象となる放射性核種イオン
は、クロム−５１である。
【００２３】それぞれについて特徴的なことは、浄化装
置入口金属イオン濃度の変化に対して放射性核種イオン
の除染係数の変化が大きく、０．０１〜数ｐｐｂの間で
の浄化装置入口金属イオンの濃度増大に対して放射性核
種イオンの除染係数が１０から１０6 にまで増大してい
る。
置入口金属イオン濃度の変化に対して放射性核種イオン
の除染係数の変化が大きく、０．０１〜数ｐｐｂの間で
の浄化装置入口金属イオンの濃度増大に対して放射性核
種イオンの除染係数が１０から１０6 にまで増大してい
る。
【００２４】このように、浄化装置１３の入口の金属イ
オン濃度を増大させることにより、放射性核種イオンの
除去効率を飛躍適に高めることができる。特に、コバル
ト、マンガン及びクロムに対し、浄化装置入口金属イオ
ン濃度がそれぞれ０．０５ｐｐｂ，０．２ｐｐｂ及び２
ｐｐｂ以上であれは、放射性核種イオンの除染係数が１
００以上と大きくなっている。特に、コバルトの放射性
核種は発生するガンマ線エネルギが大きく、放射線量率
への寄与も大きいため、浄化装置入口金属イオン濃度は
少なくとも、０．０５ｐｐｂ以上とするのが好適であ
る。
オン濃度を増大させることにより、放射性核種イオンの
除去効率を飛躍適に高めることができる。特に、コバル
ト、マンガン及びクロムに対し、浄化装置入口金属イオ
ン濃度がそれぞれ０．０５ｐｐｂ，０．２ｐｐｂ及び２
ｐｐｂ以上であれは、放射性核種イオンの除染係数が１
００以上と大きくなっている。特に、コバルトの放射性
核種は発生するガンマ線エネルギが大きく、放射線量率
への寄与も大きいため、浄化装置入口金属イオン濃度は
少なくとも、０．０５ｐｐｂ以上とするのが好適であ
る。
【００２５】したがって、貯槽１５中における非放射性
同位体コバルトイオン、非放射性同位体マンガンイオ
ン、非放射性同位体クロムイオンの濃度は、浄化装置入
口側における各放射性核種イオンとの総和の濃度が、例
えばコバルトに対しては０．０５ｐｐｂ以上、マンガン
に対しては０．２ｐｐｂ以上、クロムに対しては２ｐｐ
ｂ以上となるように定めればよい。
同位体コバルトイオン、非放射性同位体マンガンイオ
ン、非放射性同位体クロムイオンの濃度は、浄化装置入
口側における各放射性核種イオンとの総和の濃度が、例
えばコバルトに対しては０．０５ｐｐｂ以上、マンガン
に対しては０．２ｐｐｂ以上、クロムに対しては２ｐｐ
ｂ以上となるように定めればよい。
【００２６】また、浄化装置入口側における金属イオン
濃度の調整は、注入ポンプ１６による注入流量の制御に
より行ってもよい。
濃度の調整は、注入ポンプ１６による注入流量の制御に
より行ってもよい。
【００２７】図３は本発明の他の実施例を示している。
【００２８】図１に示した実施例では、貯槽１５中に非
放射性同位体コバルトイオン、非放射性同位体マンガン
イオン、非放射性同位体クロムイオンを含む水溶液を夫
々単独あるいは混合して用いるようにしているが、本実
施例は個々の非放射性同位体イオン毎に専用の貯槽１５
ａ，１５ｂ，１５ｃを設けると共に、各貯槽１５ａ，１
５ｂ，１５ｃ毎に注入ポンプ１６ａ，１６ｂ，１６ｃを
設け、各貯槽内の単独の非放射性同位体イオン溶液を夫
々の注入ポンプ１６ａ，１６ｂ，１６ｃにより注入配管
１７を通して浄化装置１３の配管１２に注入するように
している。
放射性同位体コバルトイオン、非放射性同位体マンガン
イオン、非放射性同位体クロムイオンを含む水溶液を夫
々単独あるいは混合して用いるようにしているが、本実
施例は個々の非放射性同位体イオン毎に専用の貯槽１５
ａ，１５ｂ，１５ｃを設けると共に、各貯槽１５ａ，１
５ｂ，１５ｃ毎に注入ポンプ１６ａ，１６ｂ，１６ｃを
設け、各貯槽内の単独の非放射性同位体イオン溶液を夫
々の注入ポンプ１６ａ，１６ｂ，１６ｃにより注入配管
１７を通して浄化装置１３の配管１２に注入するように
している。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、冷却材中の放射性核種
イオンを飛躍適に効率良く除去することができ原子力発
電所の配管機器等の放射線量率を低減し、定期検査等に
おける保守点検性を更に向上し、この作業時の作業員の
被ばく等の最少化をはかることができる。
イオンを飛躍適に効率良く除去することができ原子力発
電所の配管機器等の放射線量率を低減し、定期検査等に
おける保守点検性を更に向上し、この作業時の作業員の
被ばく等の最少化をはかることができる。
【図１】本発明による原子力発電所の一実施例を示す概
略系統図。
略系統図。
【図２】図１の実施例の効果を示す浄化装置入口金属イ
オン濃度と放射性核種イオン除染係数の関係を示す図。
オン濃度と放射性核種イオン除染係数の関係を示す図。
【図３】本発明による原子力発電所の他の実施例を示す
概略系統図。
概略系統図。
【図４】従来の原子力発電所の概略系統図。
１…原子炉 ３…タ−ビン ７…給水配管 ８…再循
環配管 １１…浄化ポンプ １２…配管 １３…浄化装置 １５
…貯槽 １６…注入ポンプ １７…注入配管
環配管 １１…浄化ポンプ １２…配管 １３…浄化装置 １５
…貯槽 １６…注入ポンプ １７…注入配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−111193（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21F 9/12 G21C 19/307 G21D 1/02
Claims (6)
- 【請求項１】 原子炉冷却材をイオン交換樹脂に通して
浄化する浄化設備を有する原子力発電所において、原子
炉冷却材中に存在する放射性イオンの同位体イオンであ
って非放射性のものを上記浄化設備の上流側において当
該原子炉冷却材中に注入するイオン注入設備を有するこ
とを特徴とする原子力発電所。 - 【請求項２】 請求項１において、イオン注入設備は、
原子炉冷却材中に存在する放射性イオンの同位体イオン
であって非放射性のものを１種又は２種以上溶液状態で
収容する貯槽を有することを特徴とする原子力発電所。 - 【請求項３】 請求項１において、イオン注入設備は、
原子炉冷却材中に存在する放射性イオンの同位体イオン
であって非放射性のものを個々に溶液状態で収容する貯
槽を有することを特徴とする原子力発電所。 - 【請求項４】 請求項１、２又は３において、イオン注
入設備は、浄化設備の入口側におけるコバルトイオンの
濃度を少なくとも０．０５ｐｐｂ以上に維持することを
特徴とする原子力発電所。 - 【請求項５】 請求項１、２又は３において、イオン注
入設備は、浄化設備の入口側におけるマンガンイオンの
濃度を少なくとも０．２ｐｐｂ以上に維持することを特
徴とする原子力発電所。 - 【請求項６】 請求項１、２又は３において、イオン注
入設備は、浄化設備の入口側におけるクロムイオンの濃
度を少なくとも２ｐｐｂ以上に維持することを特徴とす
る原子力発電所。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04067071A JP3083629B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 原子力発電所 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04067071A JP3083629B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 原子力発電所 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05273388A JPH05273388A (ja) | 1993-10-22 |
| JP3083629B2 true JP3083629B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=13334267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04067071A Expired - Fee Related JP3083629B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 原子力発電所 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3083629B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9589690B2 (en) * | 2010-12-15 | 2017-03-07 | Electric Power Research Institute, Inc. | Light water reactor primary coolant activity cleanup |
| CN110136856B (zh) * | 2019-04-29 | 2021-11-30 | 江苏核电有限公司 | 一种压水堆一回路放射性碘浓度控制系统及其控制方法 |
-
1992
- 1992-03-25 JP JP04067071A patent/JP3083629B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05273388A (ja) | 1993-10-22 |
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