JP4943377B2 - 復水脱塩方法及び復水脱塩装置 - Google Patents
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Description
従って、原子炉水質を高純度にするためには、イオン交換樹脂が充填されている脱塩塔から溶出するTOCのリーク量を少なくする必要がある。
平均粒径値が450〜600μmであり、平均粒径値±100μmの範囲に樹脂粒存在率が95%以上ある強酸性均一粒径ゲル型カチオン交換樹脂と、
強塩基性1型ガウス粒径分布ポーラス型アニオン交換樹脂とが均一に混合された混床を有し、前記混床は、前記アニオン交換樹脂の存在比が混床全域にわたって設計基準値±5%以内となるように均一に混合されてなり、該混床に復水を接触させて復水の脱塩処理を行うことを特徴とする復水脱塩方法を提供する。
本発明の復水脱塩方法において、強塩基性1型ガウス粒径分布ポーラス型アニオン交換樹脂が、ダウケミカル社製のMSAと、三菱化学社製のPA312と、ロームアンドハース日本社製のIRA900からなる群から選択される1種又は2種以上であることが好ましい。
平均粒径値が450〜600μmであり、平均粒径値±100μmの範囲に樹脂粒存在率が95%以上ある強酸性均一粒径ゲル型カチオン交換樹脂と、
強塩基性1型ガウス粒径分布ポーラス型アニオン交換樹脂とが均一に混合された混床を有し、前記混床は、前記アニオン交換樹脂の存在比が混床全域にわたって設計基準値±5%以内となるように均一に混合されてなり、該混床に復水を接触させて脱塩処理することを特徴とする復水脱塩装置を提供する。
本発明の復水脱塩装置において、強塩基性1型ガウス粒径分布ポーラス型アニオン交換樹脂が、ダウケミカル社製のMSAと、三菱化学社製のPA312と、ロームアンドハース日本社製のIRA900からなる群から選択される1種又は2種以上であることが好ましい。
図1は、BWR原子力発電プラントの一例を示す概略フロー構成図である。図1中、符号1は原子炉、2及び3はタービン、4は湿分分離器、5は復水器、6は復水ろ過装置、7は復水脱塩装置、8は原子炉浄化系を表している。
平均粒径値が450〜600μmであり、平均粒径値±100μmの範囲に樹脂粒存在率が95%以上ある強酸性均一粒径ゲル型カチオン交換樹脂と、
強塩基性1型ガウス粒径分布ポーラス型アニオン交換樹脂とが均一に混合された混床11を充填してなり、該混床11に復水を接触させて復水の脱塩処理を行うことを特徴としている。この混床11は、前記アニオン交換樹脂の存在比が混床全域にわたって設計基準値±5%以内となるように均一に混合されている。
(1)平均粒径値が450〜600μmであり平均粒径値±100μmの範囲の樹脂粒存在率が95%以上となるような強酸性ゲル型均一粒径カチオン交換樹脂とガウス分布アニオン交換樹脂にて混床を形成すること。
カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の分離・混合特性は、樹脂粒の終末速度により決まる。従って、この観点からも定義することとする。ここで、終末速度とはイオン交換樹脂粒が水中で沈降する際、時間が経過するとその速度は一定となり、水の粘度や粘性係数、イオン交換樹脂の粒径や比重で決まる値であり、これが異なるほど分離しやすく、近い値ほど分離しにくくなる。
(2)カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の終末速度の差が0.005m/s以下であること。
なお、本発明においてイオン交換樹脂の「架橋度」とは、スチレンと架橋剤であるジビニルベンゼン(DVB)とを原料として樹脂コポリマーを製造する際、架橋剤であるDVBが全原料中に占める質量比率のことを指す。
架橋度は、イオン交換樹脂の特性を大きく支配する因子であり、一般に高架橋度樹脂は交換容量が大きいものの、再生効率が悪く、低架橋度樹脂はその逆の特性を有しているため、メリット・デメリットを考慮して通常は標準的な架橋度である8%もしくは10%の強酸性ゲル型カチオン交換樹脂が用いられている。しかし、BWR原子力発電プラントでは通薬再生を実施せずに運用する非再生運用となっており、再生特性はデメリットとならないため、耐酸化性に優れる高架橋度カチオン交換樹脂が復水脱塩装置で用いられている。
更に、原子炉構成材料健全性維持のために、原子炉水質を更に高純度にすることが近年求められている。そのために種々の対策が検討されているが、本発明はこの観点で非常に有効な方法である。
均一粒径樹脂とガウス分布樹脂を用い、次の3つの組み合わせにて樹脂の混合試験を行い、従来技術と本発明の比較試験を行った。尚、使用したイオン交換樹脂は、いずれもダウケミカル日本株式会社より販売されているものである。均一粒径ゲル型カチオン交換樹脂Monosphere545Cは、平均粒径が約545μmの均一粒径樹脂であり、HCR-W2とSBR-Cはガウス分布の粒径分布である。Monosphere550Aは平均粒径が約590μmの均一粒径樹脂である。
均一粒径ゲル型カチオン交換樹脂Monosphere545C+ガウス分布ポーラス型アニオン交換樹脂MSAの混床。
均一粒径ゲル型カチオン交換樹脂Monosphere545C+均一粒径ゲル型アニオン交換樹脂Monosphere550Aの混床。
ガウス分布ゲル型カチオン交換樹脂HCR-W2+ガウス分布ゲル型アニオン交換樹脂SBR-Cの混床。
均一粒径ゲル型カチオン交換樹脂Monosphere545Cとガウス分布ポーラス型アニオン交換樹脂MSAを用い、次に示すケース4〜ケース8のイオン交換樹脂床を形成し、それぞれについて通水試験を行い、溶出するTOC濃度を測定した。
カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを完全混合状態とした本発明に係る混床からなるイオン交換樹脂床。
上層部にアニオン交換樹脂、下層部にカチオン交換樹脂を配した2層分離状態のイオン交換樹脂床。
上層部にカチオン交換樹脂、下層部にアニオン交換樹脂を配した2層分離状態のイオン交換樹脂床。
ガウス分布ゲル型カチオン交換樹脂HCR-W2+ガウス分布ゲル型アニオン交換樹脂SBR-Cの完全混合状態の混床からなるイオン交換樹脂床。
均一粒径ゲル型カチオン交換樹脂Monosphere545C+ガウス分布ゲル型アニオン交換樹脂SBR-Cの完全混合状態の混床からなるイオン交換樹脂床。
従来技術のケース7と、本発明に係るケース4とを比較すると、従来技術であるケース7では硫酸イオンが比較的高い濃度で検出されているのに対して、本発明では硫酸・硝酸のいずれのイオンも低い濃度であることがわかる。
また、非ポーラス型のアニオン交換樹脂を用いたケース8と本発明に係るケース4とを比較すると、本発明に係るケース4は硫酸イオン濃度が低い値であることがわかる。以上のことから、本発明は最も優れた技術であると言える。
Claims (12)
- 沸騰水型原子力発電プラントの復水をイオン交換樹脂で脱塩処理する復水脱塩方法において、
平均粒径値が450〜600μmであり、平均粒径値±100μmの範囲に樹脂粒存在率が95%以上ある強酸性均一粒径ゲル型カチオン交換樹脂と、
強塩基性1型ガウス粒径分布ポーラス型アニオン交換樹脂とが均一に混合された混床を有し、前記混床は、前記アニオン交換樹脂の存在比が混床全域にわたって設計基準値±5%以内となるように均一に混合されてなり、該混床に復水を接触させて復水の脱塩処理を行うことを特徴とする復水脱塩方法。 - カチオン交換樹脂として、架橋度が10%〜16%の範囲のカチオン交換樹脂を用いることを特徴とする請求項1に記載の復水脱塩方法。
- カチオン交換樹脂として、架橋度が14%〜15%の範囲のカチオン交換樹脂を用いることを特徴とする請求項1に記載の復水脱塩方法。
- カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合物を脱塩塔に充填し、該脱塩塔に形成された混床の上から下までの床高方向にわたり、前記アニオン交換樹脂の存在比が混床全域にわたって設計基準値±5%以内となるように均一に混合されてなる脱塩塔を用いて復水の脱塩処理を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の復水脱塩方法。
- カチオン交換樹脂として、架橋度が10〜16%の範囲であり、該カチオン交換樹脂の平均粒径値が450〜600μmの範囲であり、平均粒径値±100μmの範囲に樹脂粒存在率が95%以上ある強酸性均一粒径ゲル型カチオン交換樹脂を用いて混床を形成し、脱塩塔上層部から下層部までの床高方向にわたり、前記アニオン交換樹脂の存在比が混床全域にわたって設計基準値±5%以内となるように均一に混合されてなる脱塩塔を用いて復水を処理することを特徴とする請求項4に記載の復水脱塩方法。
- 強塩基性1型ガウス粒径分布ポーラス型アニオン交換樹脂が、ダウケミカル社製のMSAと、三菱化学社製のPA312と、ロームアンドハース日本社製のIRA900からなる群から選択される1種又は2種以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の復水脱塩方法。
- 復水をイオン交換樹脂で脱塩処理する沸騰水型原子力発電プラントの復水脱塩装置において、
平均粒径値が450〜600μmであり、平均粒径値±100μmの範囲に樹脂粒存在率が95%以上ある強酸性均一粒径ゲル型カチオン交換樹脂と、
強塩基性1型ガウス粒径分布ポーラス型アニオン交換樹脂とが均一に混合された混床を有し、前記混床は、前記アニオン交換樹脂の存在比が混床全域にわたって設計基準値±5%以内となるように均一に混合されてなり、該混床に復水を接触させて脱塩処理することを特徴とする復水脱塩装置。 - カチオン交換樹脂として、架橋度が10%〜16%の範囲のカチオン交換樹脂を用いることを特徴とする請求項7に記載の復水脱塩装置。
- カチオン交換樹脂として、架橋度が14%〜15%の範囲のカチオン交換樹脂を用いることを特徴とする請求項7に記載の復水脱塩装置。
- カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合物を脱塩塔に充填し、該脱塩塔に形成された混床の上から下までの床高方向にわたり、前記アニオン交換樹脂の存在比が混床全域にわたって設計基準値±5%以内となるように均一に混合されてなる脱塩塔を有することを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の復水脱塩装置。
- カチオン交換樹脂として、架橋度が10〜16%の範囲であり、該カチオン交換樹脂の平均粒径値が450〜600μmの範囲であり、平均粒径値±100μmの範囲に樹脂粒存在率が95%以上ある強酸性均一粒径ゲル型カチオン交換樹脂を用いて混床を形成し、脱塩塔上層部から下層部までの床高方向にわたり、前記アニオン交換樹脂の存在比が混床全域にわたって設計基準値±5%以内となるように均一に混合されてなる脱塩塔を有することを特徴とする請求項10に記載の復水脱塩装置。
- 強塩基性1型ガウス粒径分布ポーラス型アニオン交換樹脂が、ダウケミカル社製のMSAと、三菱化学社製のPA312と、ロームアンドハース日本社製のIRA900からなる群から選択される1種又は2種以上であることを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項に記載の復水脱塩装置。
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