JP3800571B2

JP3800571B2 - 加圧水型原子力発電所の２次系ライン水処理装置

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Publication number: JP3800571B2
Application number: JP24620597A
Authority: JP
Inventors: 克巳奥川
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Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2017-08-27
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は加圧水型原子力発電所の２次系内を流れる水を浄化するための水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧水型原子力発電所では、原子炉から熱を取り出す１次系と、蒸気を発生させてタービンを回す２次系とが蒸気発生器を介して分離されている。蒸気発生器は原子炉１次系の高温、高圧水から熱交換により高圧の蒸気を発生させる熱交換器である。
２次系においては、タービンを駆動して発電を行なった後、蒸気を復水器で冷却し、復水となし、この復水を蒸気発生器に戻している。この２次系には湿分分離機器、給水加熱器等の機器が接続されており、これら機器を含む配管系統の腐食の問題があり、この腐食の発生を防止するため従来から水処理対策が施されてきた。
【０００３】
従来の水処理対策は、アンモニア添加によるｐＨ調整、ヒドラジン添加による脱酸素、及び復水脱塩装置による脱塩処理である。復水脱塩装置はカチオン交換体及びアニオン交換体を使用してなるイオン交換式脱塩装置であり、該復水脱塩装置は図４に示すように復水器１の後段に設置され、復水器１からの復水をこの復水脱塩装置２で脱塩処理し、脱塩処理された水は脱気器３、給水加熱器４を通して蒸気発生器５に戻される。図中、６はタービン、７は発電機、８は復水ポンプである。
蒸気発生器５では系内に持ち込まれた塩類等の不純物及び腐食生成物が濃縮されるため、蒸気発生器内部の腐食の問題や蒸気発生器の伝熱管への腐食生成物の付着の問題が発生する。伝熱管への腐食生成物の付着は伝熱性能の低下をもたらすばかりでなく、伝熱管の腐食損傷の要因ともなる。そのため、従来は図４に示すように、蒸気発生器５内の水を一部ブローダウンし、このブローダウン水を復水器１に導入し、復水と混合されたブローダウン水を復水脱塩装置２に通して脱塩処理し、しかる後、蒸気発生器５に戻すようにしていた。
【０００４】
蒸気発生器の伝熱管に付着する腐食生成物は、２次系の機器及び配管内表面から発生し、復水中に微量存在するクラッドであり、このクラッドとしては大部分が鉄酸化物（鉄クラッド）である。従来、鉄酸化物の発生を防止するための水処理対策として、２次系内の水にアンモニアを添加してｐＨを９．２という高い値に調整して運転を行なっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蒸気系統の機器、配管内表面では気液二相流域であるところ、アンモニアの気液分配率が１以上のため、当該気液二相流域における液相中のアンモニア濃度が小さくなり、ｐＨが９．２より低い値となって、結果的に鉄酸化物の生成を抑制できないという問題が生じていた。
上記した従来技術の欠点を解決するための水質改善対策として、２次系内の水のアンモニア濃度を上昇させ、気液二相流域での液相側のｐＨの低下を防止して鉄酸化物の生成を抑制させることが提案されている。そのためにはｐＨを９．２より更に上昇させる必要があり、検討の結果、好ましくは、ｐＨ９．８となるようにアンモニア濃度を上昇させると、鉄酸化物の生成を抑制できることがわかっている。しかしながら、次のような問題点が生じる。
【０００６】
即ち、ｐＨを９．８に設定した場合、ｐＨ９．２のときに比べアンモニア濃度は約１０倍となる。ｐＨ９．２に設定した場合、アンモニア濃度は約１ｐｐｍ程度なので、図４に示す復水脱塩装置２にて脱塩処理を行なったとき、該復水脱塩装置２は通常、複数の脱塩塔を備えていて一つの脱塩塔については通常、１０日に一度再生処理を行なえば済むが、ｐＨを９．８に設定すると、アンモニア濃度は約１０ｐｐｍとなり、１日ですべての脱塩塔の再生処理を行なう必要性が生じる。１日ですべての脱塩塔を再生処理するのは、再生時間が長時間となるので実際上不可能であり、従ってｐＨを９．８に設定した場合は復水脱塩装置２において通常のＨ−ＯＨ型運転を行なうことは不可能となる。
尚、火力発電所における復水脱塩装置のようにアンモニア型運転を採用すると、カチオン交換樹脂におけるナトリウムイオンとアンモニウムイオンの選択係数の相違から、ナトリウムイオンが多量にリークするため、Ｈ−ＯＨ型運転に代えてアンモニア型運転を行なうこともまた不可能である。
このように、２次系の水を高ｐＨにすると水処理のための処理装置の稼働を連続して長時間行なうことができないという問題があった。
【０００７】
本発明者は上記の従来技術の持つ欠点に鑑み、２次系内の水のｐＨを９．２より上昇させた場合において、復水器からの復水を復水脱塩装置で脱塩処理することなく（即ち、復水脱塩装置をバイパスして）蒸気発生器に戻し、一方、蒸気発生器からのブローダウン水をイオン交換式脱塩装置により脱塩処理することを検討した。
その結果、次の問題点を生じることが判明した。即ち、ブローダウン水の量は復水の量に比べて遙かに少ないとはいえ、ブローダウン水のｐＨは９．２を越える高ｐＨ値を有しているため、イオン交換式脱塩装置はイオン交換体の交換容量が早期に貫流点に到達してしまい、復水脱塩装置による脱塩処理におけると同様、通常のＨ−ＯＨ型運転を行なうことができないという問題点を生じる。
【０００８】
そこで、本発明者は更に研究を進めた結果、イオン交換式脱塩装置の前段に、薬液による再生処理が不要な脱塩装置を設けることにより、上記した問題点を解消し、高ｐＨであっても通常のＨ−ＯＨ型運転を長時間連続して行なうことができるという知見を得、この知見に基づき本発明を完成した。
本発明は、２次系内の水のｐＨを９．２より上昇させることによって鉄酸化物の生成を確実に抑制して、蒸気発生器の電熱管への鉄酸化物の付着を防止できる、加圧水型原子力発電所の２次系ライン水処理装置を提供することを目的とする。
また本発明は、そのような９．２を越える高いｐＨ値に調整された水の脱塩処理であっても何ら支障なく脱塩処理を行なうことができ、通常のＨ−ＯＨ型運転を確保できる、加圧水型原子力発電所の２次系ライン水処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、（１）蒸気発生器から供給される水蒸気によりタービンを駆動して発電を行った後、水蒸気を復水器で冷却して復水となし、この復水を蒸気発生器に戻す加圧水型原子力発電所の２次系ラインの水処理装置であって、上記復水を蒸気発生器に戻す復水循環路に配設された復水脱塩装置と、上記復水が復水脱塩装置を通らずに蒸気発生器に還流されることができるように復水循環路に設けられたバイパス路と、蒸気発生器から取り出したブローダウン水を脱塩処理する第１脱塩装置と、該第１脱塩装置の後段に設置され、第１脱塩装置により脱塩処理された水を流入せしめて脱塩処理を行なう第２脱塩装置と、前記第１脱塩装置及び第２脱塩装置により脱塩処理された水を蒸気発生器に還流するための還流路とを備え、前記第１脱塩装置は脱塩室にカチオン交換体のみを充填してなる電気脱イオン装置として構成し、且つ第２脱塩装置は、カチオン交換体及びアニオン交換体を使用してなるイオン交換式脱塩装置として構成したことを特徴とする加圧水型原子力発電所の２次系ライン水処理装置、（２）蒸気発生器から供給される水蒸気によりタービンを駆動して発電を行った後、水蒸気を復水器で冷却して復水となし、この復水を蒸気発生器に戻す加圧水型原子力発電所の２次系ラインの水処理装置であって、上記復水を蒸気発生器に戻す復水循環路に配設された復水脱塩装置と、上記復水が復水脱塩装置を通らずに蒸気発生器に還流されることができるように復水循環路に設けられたバイパス路と、蒸気発生器から取り出したブローダウン水を脱塩処理する第１脱塩装置と、該第１脱塩装置の後段に設置され、第１脱塩装置により脱塩処理された水を流入せしめて脱塩処理を行なう第２脱塩装置と、前記第１脱塩装置及び第２脱塩装置により脱塩処理された水を蒸気発生器に還流するための還流路とを備え、前記第１脱塩装置は電気透析装置として構成し、且つ第２脱塩装置は、カチオン交換体及びアニオン交換体を使用してなるイオン交換式脱塩装置として構成したことを特徴とする加圧水型原子力発電所の２次系ライン水処理装置、（３）第２脱塩装置が混床式脱塩装置である上記（１）又は（２）記載の加圧水型原子力発電所の２次系ライン水処理装置、（４）電気脱イオン装置の濃縮水の一部を、第２脱塩装置により脱塩処理された水に混入するようにした上記（１）記載の加圧水型原子力発電所の２次系ライン水処理装置、（５）ブローダウン水はｐＨ９．２を越えるｐＨ値を有するものである上記（１）又は（２）記載の加圧水型原子力発電所の２次系ライン水処理装置を要旨とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１には加圧水型原子力発電所（以下、ＰＷＲという）の２次系ラインにおける本発明処理装置の一例が示されている。
蒸気発生器１１は内部に伝熱管１２を備えてなるもので、図示しない原子炉からの高温、高圧水の供給を受けて、伝熱管１２により熱交換を行ない、蒸気発生器１１内部の水を加熱し、水蒸気を発生させる。
蒸気発生器１１には蒸気管１３を通してタービン１４が連結され、該タービン１４に復水器１５が連結されている。１６は発電機である。
【００１１】
復水器１５にて生じる凝縮水即ち復水を蒸気発生器１１に還流するために復水器１５と蒸気発生器１１との間に、それらを連結する復水循環路としての復水管１７が設けられている。この復水管１７には復水器１５から蒸気発生器１１に向かう方向に沿って、復水ポンプ１８、復水脱塩装置１９、脱気器２０、給水加熱器２１の各装置が復水管１７のライン上に設けられている。
【００１２】
復水脱塩装置１９を連結してある復水管１７には該復水脱塩装置１９と並列的に、バイパス路としてのバイパス管２２が設けられ、復水を復水脱塩装置１９、バイパス管２２のいずれにも通水できるように構成されている。２３は通水切換え用の切換えバルブである。
蒸気発生器１１にはブローダウン水を取り出すための取出管２４が設けられ、この取出管２４にはその途中に冷却器（図示せず）を介して第１脱塩装置２５が連結され、且つ該第１脱塩装置２５の後段に第２脱塩装置２６が連結されている。
【００１３】
前記第１脱塩装置２５及び第２脱塩装置２６により脱塩処理された水を蒸気発生器１１に還流するために、還流路としての処理水管２７が、第２脱塩装置２６の出口側と復水器１５との間に設置され、処理水が復水器１５を経由して蒸気発生器１１に還流されるように構成されている。
【００１４】
第１脱塩装置２５及び第２脱塩装置２６は蒸気発生器１１から取り出したブローダウン水を脱塩処理するための脱塩処理装置である。第１脱塩装置２５は電気的にイオンを吸引分離する機構を備えた脱塩装置として構成してあり、このような機構を備えた脱塩装置として例えば、電気脱イオン装置或いは電気透析装置を用いることができる。本発明において電気脱イオン装置、電気透析装置としては公知の構造のものを用いることができるが、電気脱イオン装置については後述するように、脱塩室にカチオン交換体のみを充填してなる電気脱イオン装置が用いられる。また本発明において用いられる電気透析装置とは、脱塩室にイオン交換体を充填していない構造の電気透析装置をいう。この電気透析装置は、脱塩室にイオン交換体を充填していない点を除いて電気脱イオン装置と同様の構造を備えた装置である。
【００１５】
また第２脱塩装置２６は、カチオン交換樹脂、カチオン交換繊維等のカチオン交換体及びアニオン交換樹脂、アニオン交換繊維等のアニオン交換体を使用してなるイオン交換式脱塩装置として構成してある。かかる脱塩装置として、一般的には、カチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂を混合してなる脱塩塔を備えた混床式脱塩装置が用いられるが、該装置の代わりに、カチオン交換樹脂を充填してなるカチオン塔と、アニオン交換樹脂を充填してなるアニオン塔とを直列に接続してなる２床式や２床３塔式等の脱塩装置を用いることもできる。
【００１６】
ブローダウン水には、アンモニア水等のｐＨ調整剤が高濃度で含まれているが、第１脱塩装置２５はこのようなアンモニウムイオン等のｐＨ調整剤の陽イオンを荒取りする（即ち、アンモニウムイオン等を大部分、分離除去する）ための装置である。
【００１７】
第１脱塩装置２５として電気脱イオン装置を用いる場合には、脱塩室にカチオン交換樹脂、カチオン交換繊維等のカチオン交換体のみが充填された電気脱イオン装置が用いられる。第１脱塩装置２５はアンモニウムイオン等の陽イオン（カチオン）の荒取りを目的とするものであるから、カチオン交換体のみの充填で足り、特にアニオン交換体を充填する必要はない。
【００１８】
以下、第１脱塩装置２５として電気脱イオン装置を用いる場合の本発明の実施例について説明すると、該電気脱イオン装置２５Ａとしては、例えば図２に示すような構造のものが使用される。
同図において２８は脱塩室、２９は濃縮室で、これらの脱塩室２８、濃縮室２９は交互に複数設けられている。一般的には脱塩室２８を構成するに当たっては１個のモジュール品として製作される。即ち、四周枠状に形成された例えば合成樹脂からなる枠体の両面にそれぞれカチオン交換膜３０、アニオン交換膜３１を接着し、その内部空間にカチオン交換樹脂やカチオン交換繊維等のカチオン交換体（以下、カチオン交換樹脂を例にとって説明する）を充填して脱イオンモジュール３２を製作し、該脱イオンモジュール３２内のイオン交換樹脂充填部を脱塩室２８として構成する。
上記脱イオンモジュール３２は離間して複数並設され、各脱イオンモジュール３２、３２間に濃縮室２９が形成される。
上記の如き脱塩室２８と濃縮室２９との交互配列体の両側部に陽極３３と陰極３４が配置されている。図中、４０は陽極室、４１は陰極室である。
【００１９】
脱塩室２８の入口側には、蒸気発生器１１から取り出したブローダウン水を導く取出管２４が連結され、また、脱塩室２８の出口側には脱塩室２８から流出する処理水を第２脱塩装置２６に導くための処理水管２７が連結されている。一方、濃縮室２９の入口側には濃縮水流入管３６が連結され、濃縮室２９の出口側には濃縮水流出管３７が連結されている。３８は電極水流入管、３９は電極水流出管である。尚、濃縮水流入管３６及び電極水流入管３８にも、通常は、蒸気発生器１１からのブローダウン水が導入される。
【００２０】
上記の如く第１脱塩装置として電気脱イオン装置を用いた場合における本発明処理装置の作用について以下、説明する。
原子炉１次系より供給される高温、高圧水が蒸気発生器１１内の伝熱管１２の内部を流れ、ここで熱交換が行なわれて蒸気発生器１１内の水は加熱され、水蒸気となる。蒸気発生器１１内で発生した水蒸気は蒸気管１３を通ってタービン１４を駆動し、発電を行なう。
【００２１】
タービン駆動後、水蒸気は復水器１５で冷却され、凝縮水即ち復水が生成する。冷却水として通常、海水が用いられる。復水は復水管１７を通り復水ポンプ１８で加圧されて蒸気発生器１１に環流される。この還流の経路は次の通りである。
まず、定常時は、復水はバイパス管２２を経由する。即ち、切換えバルブ２３によって通常、流路はバイパス管２２の方に切換えられており、復水はバイパス管２２を流れる。従って、復水は復水脱塩装置１９に流れることはなく、その結果、当該セクションにおいて脱塩処理は行なわれない。バイパス管２２を通った復水は次に脱気器２０に入り、ここで脱酸素処理を行ない、次いで給水加熱器２１を通り、ここで復水は予備加熱された後、蒸気発生器１１に流入する。
【００２２】
機器類や配管系統から鉄酸化物が生成するのを防ぐために、蒸気発生器１１に導入される水は、ｐＨ９．２を越える値、好ましくはｐＨ９．８に設定されている。このｐＨ調整剤として通常、アンモニア水が用いられるが、アンモニア水以外に、エタノールアミン等の有機アミンであってもよい（以下、ｐＨ調整剤としてアンモニアを用いた場合について説明する。）。また脱酸素を行なって還元性雰囲気を維持するために、２次系内の水にはヒドラジンが添加されている。
２次系内の水は上記したように還元性雰囲気下におかれているので、２次系ラインに配置された機器類や配管の内表面に鉄酸化物が生成することは極力抑制されるが、仮りに鉄酸化物が生成した場合でも、蒸気発生器１１からのブローダウンによって、蒸気発生器１１内に鉄酸化物が量的に蓄積されるのを防止することができる。
【００２３】
一方、２次系ラインには時々、補給水が供給されるが、この補給水によって系内にナトリウムイオン、塩素イオン、硫酸イオン等の塩類が持ち込まれる場合がある。このような塩類が系内の水に入り込んだとしても、蒸気発生器１１からのブローダウンによって、蒸気発生器１１内の水の塩濃度が増大することはない。蒸気発生器１１内の水は取出管２４を通してブローダウンされる。ブローダウンは連続的でも間欠的でもよいが、連続して行なわれるのが一般的である。
【００２４】
取出管２４を経てブローダウンされた高温の水は不図示の冷却器で所定の温度に冷却された後、その大部分が第１脱塩装置２５としての電気脱イオン装置２５Ａの脱塩室に導かれ、ここで脱塩処理が行なわれる。又、ブローダウン水の一部は電気脱イオン装置２５Ａの濃縮室及び電極室（陽極室、陰極室）に導かれる。この脱塩処理においてまずブローダウン水は取出管２４より、電気脱イオン装置２５Ａの脱塩室２８に流入する。ブローダウン水にはｐＨ調整剤としてのアンモニア水が高濃度で含まれており、該ブローダウン水がカチオン交換樹脂の充填層を通過する際にブローダウン水中のアンモニウムイオンがカチオン交換樹脂に吸着される。
【００２５】
陽極３３、陰極３４の両電極間には電圧が印加されており、カチオン交換樹脂に吸着されたアンモニウムイオンは陰極３４側に吸引され、カチオン交換膜３０を通って濃縮室２９に移動する。濃縮室２９を流れる濃縮水はこの移動してくるアンモニウムイオンを受け取り、イオンを濃縮した濃縮水として濃縮水流出管３７より流出し、系外に排出される。また、脱塩室２８より流出する処理水は処理水管２７を通して第２脱塩装置２６としてのイオン交換式脱塩装置２６Ａに導かれる。
【００２６】
前述したように、ブローダウン水に対して、イオン交換式脱塩装置２６Ａによる脱塩処理に先立って、その前段で電気脱イオン装置２５Ａによる脱塩処理が行なわれるので、この前段における脱塩処理によっていわゆる、アンモニウムイオンの荒取りが行なわれ、ブローダウン水に含まれるアンモニウムイオンの大部分が取り除かれる。そのためイオン交換式脱塩装置２６Ａに導かれる処理水中のアンモニウムイオン濃度は低く、該イオン交換式脱塩装置２６Ａにおいて、前段で除去しきれなかった残余のアンモニウムイオンに対する脱塩処理や、ナトリウムイオン、塩素イオン、硫酸イオン等の不純物イオンに対する脱塩処理が行なわれる。
【００２７】
尚、ブローダウン水に含まれるナトリウムイオン等の不純物イオンは、前段の電気脱イオン装置２５Ａによる脱塩処理においても多少、除去されるが、脱塩効率の点で充分ではないため、不純物イオンの大部分は後段のイオン交換式脱塩装置２６Ａによる脱塩処理において除去されることになる。
【００２８】
前述したように、ブローダウン水中のアンモニウムイオンは前段の電気脱イオン装置２５Ａにおいてその大部分が除去されるので、イオン交換式脱塩装置２６Ａに導かれる水のアンモニウムイオン濃度は極めて低くなり、その結果、通常のＨ−ＯＨ型運転を行なうことが可能となる。イオン交換式脱塩装置２６Ａは、充填されているイオン交換樹脂の交換容量が貫流点に達した時に薬品で再生する必要のある脱塩装置であり、被処理水中のイオン濃度が極めて高い場合には、再生サイクルとの関係で通常のＨ−ＯＨ型運転を行なうことが困難な場合があるが、本発明においては上記の理由により通常のＨ−ＯＨ型運転を行なうことができるものである。尚、イオン交換式脱塩装置２６Ａとして、非再生式のカートリッジタイプの脱塩装置を用いることも可能であり、この場合は、ブローダウン水を予め電気脱イオン装置２５Ａで処理することなく直接、カートリッジタイプの脱塩装置に通水する場合に比べて、内部に充填されているイオン交換樹脂の交換頻度を著しく少なくすることができる。
【００２９】
イオン交換式脱塩装置２６Ａにおいて脱塩処理された処理水は、還流路としての処理水管２７を通り、復水器１５に導かれ、ここで復水と混合される。この復水と処理水との混合水は、復水循環路としての復水管１７を通り、バイパス管２２−脱気器２０−給水加熱器２１を経て蒸気発生器１１に還流される。
【００３０】
電気脱イオン装置２５Ａによる脱塩処理の際、ブローダウン水に含まれる鉄酸化物が該装置のイオン交換樹脂やイオン交換膜に付着して電流効率を低下させる虞れがあり、そのため、電気脱イオン装置２５Ａの前段に図示しない濾過装置を設置して、事前に鉄酸化物を除去しておくことが好ましい。ここにおいて用いる濾過装置としては、通常、復水濾過装置として用いられている中空糸膜濾過器、電磁濾過器、プリーツ型膜濾過器等一般的な濾過装置が挙げられる。
電気脱イオン装置２５Ａにより脱塩処理された処理水は通常、ｐＨ９．２以下になる。
２次系ラインの任意の位置において、ｐＨ調整剤としてのアンモニア水が注加され、ライン水は再びｐＨ９．２を越える値、好ましくはｐＨ９．８にｐＨ調整される。
電気脱イオン装置２５Ａは薬品による再生処理が不要であるので、２次系ライン水のアンモニア濃度が高くても連続した長時間の脱塩処理を何ら支障なく行うことができる。
【００３１】
復水器１５から蒸気発生器１１に向かうラインにおいて、このラインを流れる復水は通常、上述の如くバイパス管２２を流れ、従って復水脱塩装置１９に通水されることはないが、万が一、復水器１５の冷却管から海水が漏れ、復水中にリークした場合には、図示しない検出器が海水のリークを検知して、電気信号を出力し、それにより切換えバルブ２３を作動させる。切換えバルブ２３の作動により、バイパス管２２への流路は遮断され、復水脱塩装置１９への流路が開かれる。その結果、リークにより海水が混入した復水は復水脱塩装置１９に通水されることになり、ここで脱塩処理が行われる。従って、蒸気発生器１１へ流入する復水の中に高濃度の不純物イオンが混入されるという事態の発生は防止される。
電気脱イオン装置２５Ａにおける濃縮水流出管３７より流出する濃縮水中のイオンは大部分がアンモニウムイオンであり、このアンモニア濃度は脱塩処理前のブローダウン水中のアンモニア濃度に比べて一般的に１０〜１００倍の濃度になっている。一方、濃縮水中のナトリウムイオン、塩素イオン等の不純物イオンの含有量は微量である。このため、アンモニアストリッピング法などで濃縮水からアンモニアのみを回収して、２次系ライン水のｐＨ調整剤として再利用することも可能である。
【００３２】
又、本発明においては、電気脱イオン装置の濃縮室から流出する濃縮水を全量放流せずに、その一部を処理水に混合してもよい。即ち、図１に示した如く電気脱イオン装置２５Ａの濃縮室から流出する濃縮水の一部は放流管３７ａを経て系外に放流し、残部を分岐管３７ｂを経てイオン交換式脱塩装置２６Ａの出口側の処理水管２７内を流れる該脱塩装置２６Ａの処理水と合流し、これにより、濃縮水中に含有されるアンモニアの一部を回収してｐＨ調整剤として再利用することができる。
【００３３】
尚、この場合、イオン交換式脱塩装置２６Ａの出口側から流出する処理水中にはナトリウムイオン等の不純物イオンはほとんど含まれておらず、又、この処理水に混合される濃縮水中の不純物イオンの含有量も前述の如く微量であるので、イオン交換式脱塩装置２６Ａの処理水に電気脱イオン装置２５Ａの濃縮水の一部を混合しても、混合水中の不純物イオン濃度はほとんど増加しない。
【００３４】
本発明は第２脱塩装置として、上記した如き独立の脱塩装置（イオン交換式脱塩装置２６Ａ）を設けずに、復水循環路に設置されている復水脱塩装置１９（この復水脱塩装置１９は、カチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂が充填された脱塩塔を備えている）を利用して、これを第２脱塩装置として用いることもできる。
即ち、図３に示すように、電気脱イオン装置２５Ａの出口側に設けた処理水管２７を復水脱塩装置１９の入口側に連結する。このようにすれば、電気脱イオン装置２５Ａで脱塩処理された処理水を復水脱塩装置１９に通水して、この装置１９において、前述したイオン交換式脱塩装置２６Ａと同様の脱塩処理を行うことができる。この場合、復水脱塩装置１９は通常、複数の脱塩塔を備えているので、そのうちの一つをブローダウン水の脱塩処理に使用すればよい。
【００３５】
上述の実施形態ではいずれも、第１脱塩装置及び第２脱塩装置で脱塩処理された処理水を復水管１７を経由して蒸気発生器１１に還流する構成としたが、本発明の別の態様として、上記処理水を復水管１７を経由することなく直接蒸気発生器１１に還流させる構成としてもよい。
【００３６】
前記した実施例において、第１脱塩装置としての電気脱イオン装置２５Ａは、脱塩室２８と濃縮室２９とを横方向に交互に配列し、その両側部に電極を配置した構造のものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば脱塩室と濃縮室が螺旋状に丸く形成された構造のものであってもよい。即ち、中心に棒状の形態をした一方の電極を配置し、この棒状電極を中心として脱塩室を螺旋状に伸びる方向に丸く形成し、これに伴ない、脱塩室に隣接する濃縮室も螺旋状に伸びる方向に丸く形成する。脱塩室にカチオン交換樹脂が充填される。螺旋体の最外周に筒状の形態をした他方の電極を配置する。本発明はこのような丸型構造を有する電気脱イオン装置を用いてもよい。
【００３７】
さらに、上述の実施形態では第１脱塩装置として電気脱イオン装置２５Ａを用いたが、電気脱イオン装置２５Ａの代わりに、脱塩室２８にイオン交換体を充填しないことを除いて図２に示した電気脱イオン装置２５Ａとほぼ同じ構成の電気透析装置を用いてもよく、このようにした場合も、上記電気脱イオン装置の場合と同様に、ブローダウン水中のアンモニウムイオンの荒取りを行なうことができる。
【００３８】
【実施例】
次に、本発明の具体的実施例を示す。
実施例
蒸気発生器からのブローダウン水として、以下の組成の模擬水溶液を調製した。
アンモニア１５ｍｇ／リットル
ヒドラジン０．１ｍｇ／リットル
Ｎａ⁺ ０．２μｇ／リットル
Ｃｌ^- １．２μｇ／リットル
上記の模擬水溶液を電気脱イオン装置及び混床式イオン交換樹脂塔により脱塩処理を行なった。
【００３９】
電気脱イオン装置は、３００ｍｍ×５００ｍｍの大きさで厚み８ｍｍの形枠の中にＨ形のカチオン交換樹脂を充填し、形枠の両面にそれぞれ、カチオン交換膜、アニオン交換膜を貼り付けてなる脱イオンモジュールを用いて構成した。２つの脱イオンモジュールをスペーサーを介して重ね併せて濃縮室を形成すると共に、両側に電極を配置して電極室を形成し、これらを押さえ板で両側から押さえると共にボルトで締め付け、スタック状態の電気脱イオン装置を構成した。
混床式イオン交換樹脂塔は、直径８０ｍｍ、高さ１５００ｍｍのアクリル樹脂製円筒カラムに、Ｈ形のカチオン交換樹脂（アンバーライト２００ＣＰ）を２．６リットル、及びＯＨ形のアニオン交換樹脂（アンバーライト：ＩＲＡ９００ＣＰ）を１．４リットル混合して充填した脱塩塔を用いて構成した。
【００４０】
上記模擬水溶液のｐＨを測定したところ、ｐＨ９．８であった。この模擬水溶液を２００リットル／ｈｒの流量で、最初に電気脱イオン装置に通水し、次いで該電気脱イオン装置の出口水を混床式イオン交換樹脂塔に通水した。電気脱イオン装置の出口水と混合床式イオン交換樹脂塔の出口水のそれぞれにつき、イオン濃度を測定した。結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】

【００４２】
試験結果から、ブローダウン水模擬水溶液に対して、電気脱イオン装置により９０％以上のアンモニウムイオンが除去され、これによってアンモニウムイオンの荒取りが確実に行なわれていることが判る。また微量の不純物であるナトリウムイオンや塩素イオンは、混床式イオン交換樹脂塔により９５％以上が除去されており、これらのことから、本発明装置により蒸気発生器からのブローダウン水の脱塩処理を行なった場合には、優れた浄化機能を発揮できることが判る。
【００４３】
電気脱イオン装置の出口水中のアンモニウムイオン及びナトリウムイオン等の不純物イオンの濃度は、全量で約１００μｇ／リットル程度の濃度であるため、後段の混床式イオン交換樹脂塔へのイオン負荷は極めて小さく、従って混床式イオン交換樹脂塔におけるイオン交換樹脂の交換容量が貫流点に到達するのに約１年かかること、換言すれば約１年間の連続通水が可能であることが判明した。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、蒸気発生器から取り出したブローダウン水を、脱塩室にカチオン交換体のみを充填してなる電気脱イオン装置として構成した第１脱塩装置又は電気透析装置として構成した第１脱塩装置で脱塩処理すると共に、この第１脱塩装置の出口水を、カチオン交換体及びアニオン交換体を使用してなるイオン交換式脱塩装置からなる第２脱塩装置で脱塩処理するように構成したものであるから、第１脱塩装置において、ブローダウン水中のアンモニウムイオン等のｐＨ調整剤に由来する陽イオンの大部分を除去でき、いわゆるアンモニウムイオン等の荒取りを行なうことができる。
従って、後段の第２脱塩装置に通水される水の中に含まれるイオンの量は極めて微量なものとなり、イオン負荷が小さくなり、その結果、第２脱塩装置を通常のサイクルで再生処理することができ、通常のＨ−ＯＨ型運転を行なうことが可能となる。
【００４５】
第１脱塩装置はイオン濃度の高いブローダウン水に対する脱塩処理を行なうが、該第１脱塩装置は電気的にイオンを吸引分離する機構を備えたものであって、薬液による再生が不要な構造であるから、被処理水のイオン濃度が高くても長時間の連続運転が可能である。
【００４６】
また本発明は復水循環路にバイパス路を設け、通常は復水が復水脱塩装置を通らずに蒸気発生器に還流されるように構成したので、本発明は上記した構成と相俟って、ＰＷＲの２次系ライン水のｐＨを９．２を越えるｐＨ値に設定しても脱塩処理を何ら支障なく行なうことができ、長時間連続して運転することが可能である。
従って、本発明によれば、２次系ライン水のｐＨを９．２を越える、例えば９．８という高いｐＨ値に設定することが可能となり、その結果、２次系に設置される機器類や配管系統からの鉄酸化物の生成を最大限抑制でき、蒸気発生器内に鉄酸化物が蓄積されることによる不具合（伝熱管の伝熱性能の低下等）の発生を未然に防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明処理装置を配置したＰＷＲの２次系ラインを示す略図である。
【図２】本発明処理装置における第２脱塩装置の一例としての電気脱イオン装置を示す略図である。
【図３】本発明処理装置の別の態様を示す略図である。
【図４】従来の処理装置を示す略図である。
【符号の説明】
１１蒸気発生器
１４タービン
１５復水器
１７復水管
１９復水脱塩装置
２２バイパス管
２５第１脱塩装置
２６第２脱塩装置
２７処理水管

Claims

蒸気発生器から供給される水蒸気によりタービンを駆動して発電を行った後、水蒸気を復水器で冷却して復水となし、この復水を蒸気発生器に戻す加圧水型原子力発電所の２次系ラインの水処理装置であって、上記復水を蒸気発生器に戻す復水循環路に配設された復水脱塩装置と、上記復水が復水脱塩装置を通らずに蒸気発生器に還流されることができるように復水循環路に設けられたバイパス路と、蒸気発生器から取り出したブローダウン水を脱塩処理する第１脱塩装置と、該第１脱塩装置の後段に設置され、第１脱塩装置により脱塩処理された水を流入せしめて脱塩処理を行なう第２脱塩装置と、前記第１脱塩装置及び第２脱塩装置により脱塩処理された水を蒸気発生器に還流するための還流路とを備え、前記第１脱塩装置は脱塩室にカチオン交換体のみを充填してなる電気脱イオン装置として構成し、且つ第２脱塩装置は、カチオン交換体及びアニオン交換体を使用してなるイオン交換式脱塩装置として構成したことを特徴とする加圧水型原子力発電所の２次系ライン水処理装置。
蒸気発生器から供給される水蒸気によりタービンを駆動して発電を行った後、水蒸気を復水器で冷却して復水となし、この復水を蒸気発生器に戻す加圧水型原子力発電所の２次系ラインの水処理装置であって、上記復水を蒸気発生器に戻す復水循環路に配設された復水脱塩装置と、上記復水が復水脱塩装置を通らずに蒸気発生器に還流されることができるように復水循環路に設けられたバイパス路と、蒸気発生器から取り出したブローダウン水を脱塩処理する第１脱塩装置と、該第１脱塩装置の後段に設置され、第１脱塩装置により脱塩処理された水を流入せしめて脱塩処理を行なう第２脱塩装置と、前記第１脱塩装置及び第２脱塩装置により脱塩処理された水を蒸気発生器に還流するための還流路とを備え、前記第１脱塩装置は電気透析装置として構成し、且つ第２脱塩装置は、カチオン交換体及びアニオン交換体を使用してなるイオン交換式脱塩装置として構成したことを特徴とする加圧水型原子力発電所の２次系ライン水処理装置。
第２脱塩装置が混床式脱塩装置である請求項１又は２記載の加圧水型原子力発電所の２次系ライン水処理装置。
電気脱イオン装置の濃縮水の一部を、第２脱塩装置により脱塩処理された水に混入するようにした請求項１記載の加圧水型原子力発電所の２次系ライン水処理装置。
ブローダウン水はｐＨ９．２を越えるｐＨ値を有するものである請求項１又は２記載の加圧水型原子力発電所の２次系ライン水処理装置。