JP3778541B2 - 復水脱塩装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、復水脱塩装置に係り、特に、高純度な処理水質を得ることができるＰＷＲ型原子力発電プラントの復水脱塩装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＷＲ型原子力発電プラントでは、蒸気発生器の内部を常に清浄に維持しなければならないので、その浄化設備としてイオン交換樹脂を使用している復水脱塩装置が設置されている。そのイオン交換樹脂としては、強酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂を混床で使用している。
最近のＰＷＲ型原子力発電プラントでは、イオン交換樹脂、特に強酸性カチオン樹脂から溶出する有機性不純物が処理水質を低下させる要因となっていた。強酸性カチオン樹脂より溶出する有機性不純物には、官能基としてスルホン基が含まれており、これが蒸気発生器内に流入すると、熱分解により硫酸イオンとなるため、蒸気発生器構成材料の健全性を阻害する要因となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑み、イオン交換樹脂から原子炉内に溶出するスルホン基を抑制して、処理水質を高度化できるＰＷＲ型原子力発電プラントの復水脱塩装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、イオン交換樹脂の充填床を備えたＰＷＲ型原子力発電プラントの復水脱塩装置において、該イオン交換樹脂の充填床は、上層部が強塩基性アニオン樹脂、下層部が弱酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層、又は、弱酸性カチオン樹脂と強酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層を配分することを特徴とする復水脱塩装置としたものである。
【０００５】
また、本発明では、イオン交換樹脂の充填床を備えたＰＷＲ型原子力発電プラントの復水脱塩装置において、該イオン交換樹脂の充填床は、上層部が強塩基性アニオン樹脂、中間層部が弱酸性カチオン樹脂、下層部が強酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層、又は弱酸性カチオン樹脂と強酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層を配分することを特徴とする復水脱塩装置としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
従来のＰＷＲ型原子力発電プラントの復水脱塩装置では、使用するイオン交換樹脂として、強酸性カチオン樹脂を使用しており、この強酸性カチオン樹脂には、官能基としてスルホン基が含まれているため、これが原子炉内に流入することにより分解し、無機イオンである硫酸イオンとなり、これが上記発生器内の構成材料の健全性を阻害する要因となっていた。
そこで、本発明は、官能基にスルホン基を含まない弱酸性カチオン樹脂を使用することにより、有機性不純物がカチオン樹脂より溶出しても蒸気発生器内で硫酸イオンを発生させることをなくすことができることを見出してなされた。
【０００７】
従来、弱酸性カチオン樹脂は、強酸性カチオン樹脂に比べ中性塩分解能力が低く、反応速度が若干劣り、且つ捕捉したイオンを加水分解によりリークしやすい特性があるため、これまで復水脱塩装置に使用されることはなかった。
しかし近年においては、硫酸イオン濃度に対する低減要求が非常に高くなっているため、弱酸性カチオン樹脂を適用することが望まれており、また、ＰＷＲプラントの二次系水質のｐＨはアルカリ側で運用されており、弱酸性カチオン樹脂の反応速度への影響は少ない。
更に、この欠点を補うために、均一粒径樹脂を使用する方法もある。即ち、粒径分布を均一にすることにより、樹脂の持つ表面積を増やすことが可能となり、反応速度を高めることが可能となる。
【０００８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１
強酸性及び弱酸性カチオン樹脂より溶出した有機性不純物について、ＴＯＣ濃度、及び、その溶液を紫外線にて分解し、その後硫酸イオン濃度を測定することにより、溶出速度を求めた。
その結果を表１に示す。弱酸性カチオン樹脂からは、硫酸イオンは検出されないことが確認された。
【表１】
実施例２
ＰＷＲ二次系における水質を模擬し、弱酸性樹脂によるイオン交換能力を以下の方法にて確認した。内径２５ｍｍのカラムに樹脂を充填し、層高１ｍの樹脂層を形成する。樹脂層としては、次の５ケースについて行った。尚、いずれのケースについてもカチオン／アニオン樹脂比は２／１とした。
ケース１：強酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂を混合した場合（比較例）、
ケース２：弱酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂を混合した場合（実施例）、
ケース３：上層部に強塩基性アニオン樹脂を配し、下層部に弱酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層を配した場合（実施例）、
【００１０】
ケース４：上層部に強塩基性アニオン樹脂を配し、下層部に弱酸性カチオン樹脂と強酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層を配した場合（実施例）、
ケース５：上層部に強塩基性アニオン樹脂を配し、中間層部が弱酸性カチオン樹脂、下層部が強酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層を配した場合（実施例）、
実験は、カラム入口よりアンモニア約２ｐｐｍとヒドラジン約０．５ｐｐｍを含む水溶液を線流速１００ｍ／ｈで通水し、処理水の導電率の測定を行った。その結果、比較例と同様実施例についても、処理水の導電率は０．０５５μＳ／ｃｍとなり、処理性能上問題のないことが確認された。
【００１１】
実施例３
ＰＷＲ二次系における水質を模擬し、弱酸性樹脂によるイオン交換能力を以下の方法にて確認した。内径２５ｍｍのカラムに樹脂を充填し、層高１ｍの樹脂層を形成する。樹脂層としては、次の５ケースについて行った。尚、いずれのケースについてもカチオン／アニオン樹脂比は２／１とした。
ケース１：強酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂を混合した場合（比較例）、
ケース２：弱酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂を混合した場合（実施例）、
ケース３：上層部に強塩基性アニオン樹脂を配し、下層部に弱酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層を配した場合（実施例）、
【００１２】
ケース４：上層部に強塩基性アニオン樹脂を配し、下層部に弱酸性カチオン
樹脂と強酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層を配した場合（実施例）、
ケース５：上層部に強塩基性アニオン樹脂を配し、中間層部が弱酸性カチオン樹脂、下層部が強酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層を配した場合（実施例）、
実験は、カラム入口よりアンモニア約２ｐｐｍとヒドラジン約０．５ｐｐｍを含む水溶液を線流速１００ｍ／ｈで通水し、処理水の導電率の測定を行った。そして、処理水の導電率が０．１μＳ／ｃｍを上回るまでの貫流交換容量を求めた。
【００１３】
これらのケースについて比較例を１とした場合の貫流交換容量の比較結果を表２に示す。表から明らかなように、比較例と比べて同等以上の貫流交換容量を有していることが確認された。
【表２】
また、これらの実施例についてカラム処理水を採取し、紫外線照射実施後に硫酸イオン濃度を測定した。その結果を表３に示す。表からわかるように、いずれの実施例についても比較例と比べ小さい値を示していることが確認された。
【表３】
実施例４
ＰＷＲ二次系における水質を模擬し、弱酸性樹脂によるイオン交換能力を以下の方法にて確認した。内径２５ｍｍのカラムに樹脂を充填し、層高１ｍの樹脂層を形成する。樹脂層としては、次の２ケースについて行った。尚、いずれのケースについてもカチオン／アニオン樹脂比は２／１とした。
ケース３：上層部に強塩基性アニオン樹脂を配し、下層部に弱酸性力チオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層を配した場合
ケース６：上層部に強塩基性アニオン樹脂を配し、下層部に均一粒径の弱酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層を配した場合
これらのケースについて実施例３のケース１（比較例）を１とした場合の貫流交換容量の比較結果を表４に示す。表から明らかなように、均一粒径樹脂の方が大きな値を有していることがわかる。
【表４】
【発明の効果】
本発明によれば、ＰＷＲ型原子力発電プラントの復水脱塩装置に関し、処理水質を高度化することが可能となる。
Claims (2)
- イオン交換樹脂の充填床を備えたＰＷＲ型原子力発電プラントの復水脱塩装置において、該イオン交換樹脂の充填床は、上層部が強塩基性アニオン樹脂、下層部が弱酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層、又は、弱酸性カチオン樹脂と強酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層を配分することを特徴とする復水脱塩装置。
- イオン交換樹脂の充填床を備えたＰＷＲ型原子力発電プラントの復水脱塩装置において、該イオン交換樹脂の充填床は、上層部が強塩基性アニオン樹脂、中間層部が弱酸性カチオン樹脂、下層部が強酸性カチオン樹脂と強塩基性アニオン樹脂の混合層、又は、弱酸性カチオン樹脂と強酸性カチオンと強塩基性アニオン樹脂の混合層を配分することを特徴とする復水脱塩装置。
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