JP4943378B2 - 復水脱塩方法及び復水脱塩装置 - Google Patents
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Description
従って、原子炉又は蒸気発生器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。
また、アニオン交換樹脂をイオン交換樹脂床下層部に配する方法では、カチオン交換樹脂から溶出する低分子量のTOCは低減できるが、高分子量のTOCの除去能力は充分ではない。
また、ポーラス型アニオン交換樹脂はマクロポアを有するため、TOCの吸着能力はある程度あるが、原子力発電プラントの復水脱塩装置で通常使用されているロームアンドハース日本株式会社のIRA900や三菱化学株式会社のPA312などのポーラス型アニオン交換樹脂は、ポーラス型イオン交換樹脂がマクロポアを有するため、樹脂マトリックスの部分は非常に緻密な構造を有しており、樹脂粒内への吸蔵能力は決して高くない。
強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなり、前記混床は、前記アニオン樹脂の存在比が混床全域に渡って設計基準値±5%以内となるように均一に混合された混床を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ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。
(a)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなり、前記混床は、前記アニオン樹脂の存在比が混床全域に渡って設計基準値±5%以内となるように均一に混合された混床からなる上層部と、
(b)アニオン交換樹脂からなる下層部と、を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ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。
(a)カチオン交換樹脂からなる上層部と、
(b)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなり、前記混床は、前記アニオン樹脂の存在比が混床全域に渡って設計基準値±5%以内となるように均一に混合された混床からなる下層部と、を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ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。
(a)カチオン交換樹脂からなる上層部と、
(b)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなり、前記混床は、前記アニオン樹脂の存在比が混床全域に渡って設計基準値±5%以内となるように均一に混合された混床からなる中層部と、
(c)アニオン交換樹脂からなる下層部と、を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ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、カチオン交換樹脂として、架橋度が12%〜16%の
範囲の強酸性ゲル型カチオン交換樹脂を用いることが好ましい。
強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ脱塩処理を行うことを特徴とする復水脱塩装置を提供する。
(a)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなる上層部と、
(b)アニオン交換樹脂からなる下層部と、を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ脱塩処理を行うことを特徴とする復水脱塩装置を提供する。
(a)カチオン交換樹脂からなる上層部と、
(b)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなる下層部と、を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ脱塩処理を行うことを特徴とする復水脱塩装置を提供する。
(a)カチオン交換樹脂からなる上層部と、
(b)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなる中層部と、
(c)アニオン交換樹脂からなる下層部と、を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ脱塩処理を行う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、カチオン交換樹脂として、架橋度が12%〜16%の範囲の強酸性ゲル型カチオン交換樹脂を用いることが好ましい。
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。
図3(A)に示す第1の例では、強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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14によってイオン交換樹脂床11が形成されている。
(a)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなる上層部15aと、
(b)アニオン交換樹脂からなる下層部15bとからイオン交換樹脂床11が形成されている。
(a)カチオン交換樹脂からなる上層部16aと、
(b)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなる下層部16bととからイオン交換樹脂床11が形成されている。
(a)カチオン交換樹脂からなる上層部17aと、
(b)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなる中層部17bと、
(c)アニオン交換樹脂からなる下層部17cとを順に配置して3層構造のイオン交換樹脂床11を形成している。
イオン交換樹脂の特性のほとんどはジビニルベンゼンの添加比率である架橋度により決定される。特に、水分含有率やイオン交換容量は架橋度と明確な相関がある。架橋度と諸特性の関係は、一般に次の関係がある。低架橋度の樹脂は高架橋度の樹脂に比べ、湿潤状態での単位体積当たりの交換容量が小さく、水分含有率が高い。ミクロポア径が大きく反応速度に優れ再生特性に優れる。一方、物理的強度が低く、耐酸化性に劣る。これらの特性を把握した上で、要求される性能に応じて最適な架橋度を有するイオン交換樹脂を選択し、種々の水処理設備に供している。
復水脱塩装置は通常、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を混合した混床状態で使用している(図3(A)参照)。これはH型カチオン交換樹脂とOH型アニオン交換樹脂がイオン交換反応した際、放出されるHイオンとOHイオンが水となる反応を効率よく起こさせることを目的としている。しかし、流入する不純物濃度が著しく低く維持されている現在、カチオン交換樹脂より溶出するポリスチレンスルホン酸などのTOCに由来する硫酸イオンが、原子炉や蒸気発生器の不純物のほとんどを占めている現状では、このカチオン交換樹脂からのTOC濃度を低くすることがより求められている。そこで、脱塩塔内でのイオン交換樹脂の配置を工夫する事が望ましい。その方法としては次の3つがある。
(2)脱塩塔内での樹脂分布を上層部にカチオン交換樹脂を配し、下層部にカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との混床を配してイオン交換樹脂床を形成して復水を処理する復水脱塩方法(図3(C)参照)。
(3)脱塩塔内での樹脂分布を上層部にカチオン交換樹脂、中間層にカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との混床を配し、下層部にアニオン交換樹脂を配した3層構造のイオン交換樹脂床を形成して復水を処理する復水脱塩方法(図3(D)参照)。
更に、使用するカチオン交換樹脂についても、標準的に用いられている8から10%の架橋度の強酸性ゲル型カチオン交換樹脂に加え、次の2つが考えられる。
(2)組み合わせるカチオン交換樹脂として、架橋度4〜7%の強酸性ゲル型カチオン交換樹脂を用いてイオン交換樹脂床を形成して復水を処理する復水脱塩方法。
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。
原子力発電プラントの復水脱塩装置で広く使用されているイオン交換樹脂(ダウケミカル日本株式会社製)である架橋度8%の強酸性ゲル型カチオン交換樹脂HCR−W2−Hに酸化処理を施し、種々のアニオン交換樹脂と組み合わせ、溶出するTOC濃度を測定した。酸化処理法は、まずカチオン樹脂を硫酸第二鉄水溶液中に浸漬し、鉄イオンを15g/L程度負荷し、これを0.5%過酸化水素水溶液中にて40℃で6時間浸漬し、その後充分に水洗した。
前記カチオン交換樹脂+アニオン交換樹脂ダウケミカル製SBR−PC−OHの混床。
前記カチオン交換樹脂+架橋度6%ポーラス型アニオン交換樹脂三菱化学製PA312の混床。
前記カチオン交換樹脂+架橋度4%ポーラス型アニオン交換樹脂三菱化学製PA308の混床。
前記カチオン交換樹脂+架橋度1.5%ポーラス型アニオン交換樹脂ダウケミカル製TAN1の混床。
原子力発電プラントの復水脱塩装置で広く使用されているイオン交換樹脂(ダウケミカル日本(株)製)である架橋度8%の強酸性ゲル型カチオン交換樹脂HCR−W2−Hに酸化処理を施し、本発明に係る架橋度1.5%ポーラス型アニオン交換樹脂ダウケミカル製TAN1アニオン交換樹脂及び従来より使用されているダウケミカル製SBR−PC−OHとを組み合わせて、次に示すケース5〜ケース8の各イオン交換樹脂床を形成し、溶出するTOC濃度を測定した。酸化処理法は、まずカチオン樹脂を硫酸第二鉄水溶液中に浸漬し、鉄イオンを15g/L程度負荷し、これを0.5%過酸化水素水溶液中にて40℃で6時間浸漬し、その後充分に水洗した。
カチオン交換樹脂HCR−W2とアニオン交換樹脂SPR−PC−OHとの混床からなるイオン交換樹脂床。
カチオン交換樹脂HCR−W2とアニオン交換樹脂TAN1との混床からなるイオン交換樹脂床。
上層部にカチオン交換樹脂HCR−W2を配し、下層部にカチオン交換樹脂HCR−W2とアニオン交換樹脂TAN1との混床を配したイオン交換樹脂樹脂床。
上層部にカチオン交換樹脂HCR−W2とアニオン交換樹脂TAN1の混床を配し、下層部にアニオン交換樹脂TAN1を配したイオン交換樹脂床。
内径25mmのカラムに、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を体積比で2/1にて混合した混床と、カチオン交換樹脂の半量を上層部に配し残りのカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混床を下層部に配した実施例4のイオン交換樹脂床、及びアニオン交換樹脂の半量を下層部に配し残りのアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂全量を混床として上層部に配した実施例5のイオン交換樹脂床に、導電率0.006mS/mで45℃の純水を通水し、処理水中のイオン濃度は、処理水を紫外線照射して含まれるTOCを分解し、生成する硫酸イオン濃度をイオンクロマト法にて分析した。その結果を表2に示す。
Claims (14)
- 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、
強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなり、前記混床は、前記アニオン樹脂の存在比が混床全域に渡って設計基準値±5%以内となるように均一に混合された混床を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ脱塩処理を行うことを特徴とする復水脱塩方法。 - 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、
(a)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなり、前記混床は、前記アニオン樹脂の存在比が混床全域に渡って設計基準値±5%以内となるように均一に混合された混床からなる上層部と、
(b)アニオン交換樹脂からなる下層部と、を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ脱塩処理を行うことを特徴とする復水脱塩方法。 - 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、
(a)カチオン交換樹脂からなる上層部と、
(b)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなり、前記混床は、前記アニオン樹脂の存在比が混床全域に渡って設計基準値±5%以内となるように均一に混合された混床からなる下層部と、を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ脱塩処理を行うことを特徴とする復水脱塩方法。 - 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、
(a)カチオン交換樹脂からなる上層部と、
(b)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなり、前記混床は、前記アニオン樹脂の存在比が混床全域に渡って設計基準値±5%以内となるように均一に混合された混床からなる中層部と、
(c)アニオン交換樹脂からなる下層部と、を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ脱塩処理を行うことを特徴とする復水脱塩方法。 - 前記有機物がポリスチレンスルホン酸を含むことを特徴とする請求項1〜4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12%〜16%の範囲の強酸性ゲル型カチオン交換樹脂を用い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。
- カチオン交換樹脂として、架橋度が4〜7%の範囲の強酸性ゲル型カチオン交換樹脂を用い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原子力発電プラントの復水脱塩装置において、
強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ脱塩処理を行うことを特徴とする復水脱塩装置。 - 復水をイオン交換樹脂で脱塩処理する原子力発電プラントの復水脱塩装置において、
(a)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなる上層部と、
(b)アニオン交換樹脂からなる下層部と、を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ脱塩処理を行うことを特徴とする復水脱塩装置。 - 復水をイオン交換樹脂で脱塩処理する原子力発電プラントの復水脱塩装置において、
(a)カチオン交換樹脂からなる上層部と、
(b)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなる下層部と、を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ脱塩処理を行うことを特徴とする復水脱塩装置。 - 復水をイオン交換樹脂で脱塩処理する原子力発電プラントの復水脱塩装置において、
(a)カチオン交換樹脂からなる上層部と、
(b)強酸性ゲル型カチオン交換樹脂と、架橋度が1%〜4%の範囲の強塩基性1型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からなる中層部と、
(c)アニオン交換樹脂からなる下層部と、を有するイオン交換樹脂床に復水を接触させて前記カチオン交換樹脂から溶出する有機物を除去しつつ脱塩処理を行うことを特徴とする復水脱塩装置。 - 前記有機物がポリスチレンスルホン酸を含むことを特徴とする請求項8〜11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12%〜16%の範囲の強酸性ゲル型カチオン交換樹脂を用いることを特徴とする請求項8〜12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4〜7%の範囲の強酸性ゲル型カチオン交換樹脂を用いることを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載の復水脱塩装置。
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