JP6142589B2 - 導電率低減システム及び導電率の低減方法 - Google Patents

Description

本発明は、導電率低減システム及び導電率の低減方法に関し、特に、プラント建設用水や発電用プラント等で使用される純水に適用され、空気中の二酸化炭素の溶解によって導電率が上昇した用水や純水の導電率を低減させるのに有効な導電率低減システム及び導電率の低減方法に関する。

プラント建設用水や発電用プラント等で使用される純水等の処理水は、配管や機器等が腐食するのを防止するため、導電率を含む水質の管理に基準値を設けて、導電率等を基準値内に保つように管理している。

例えば、原子力発電プラントにおいて一次冷却水として使用される純水は、導電率の上昇が原子炉圧力容器、炉内構造物の応力腐食割れの一因になるため、純水の導電率を基準値内に保つように厳しく管理している。

原子力発電プラントの処理水の製造ラインの一例を図３に示す。この処理水の製造ライン３１は、海水淡水化装置３２と、第１貯水タンク３３と、移送ポンプ３４と、脱塩装置３５と、第２貯水タンク３６とを備え、これらの設備を処理水供給配管３７を介して直列に接続して構成したものである。

このような構成の処理水の製造ライン３１にあっては、海水を海水淡水化装置３２により水処理することにより、導電率を約２００μＳ／ｍ程度に低減させた一次純水を製造し、この一次純水を第１貯水タンク３３に貯水し、第１貯水タンク３３から移送ポンプ３４により脱塩装置３５に送り、脱塩装置３５を通して水処理することにより導電率を約２０〜５０μＳ／ｍ程度まで低減させた二次純水を製造し、この二次純水を第２貯水タンク３６に貯水し、必要時に第２貯水タンク３６から一次冷却水としてプラントの一次冷却系統４０に供給している。

また、一次冷却水として使用される二次純水に一定の基準値（例えば、導電率：約２０〜５０μＳ／ｍ程度）を設け、第１貯水タンク３３の出口の一次純水及び第２貯水タンク３６内で二次純水の導電率を測定することにより、一次冷却水として使用される二次純水の導電率を基準値内に保つように管理している。

ところで、上記のような構成の処理水の製造ライン３１にあっては、第２貯水タンク３６に排水溝４８まで延出されたオーバーフロー配管４６が接続され、オーバーフロー配管４６を通じて第２貯水タンク３６の内部が大気開放され、余剰の二次純水がオーバーフロー配管を通じて排水溝４８に排水されるようになっている。このため、オーバーフロー配管４６を通じて第２貯水タンク３６内に空気が流入し、その空気中の二酸化炭素が二次純水中に溶解することにより、第２貯水タンク３６内の二次純水の導電率が上昇し、基準値を超えてしまうことがある。

このように二次純水の導電率が基準値を超えた場合には、第２貯水タンク３６には二次純水の導電率を低減させる設備が付設されていないため、導電率が上昇した二次純水を第２貯水タンク３６から排水し、新たに製造した導電率が基準値内の二次純水を第２貯水タンク３６に貯水させる必要があり、その作業に時間と手間と費用がかかる。

上記のような第２貯水タンク３６内の二次純水の導電率の上昇に対処するため、特許文献１に記載された技術を適用することが考えられる。特許文献１に記載の技術は、純水タンクの純水をポンプで汲み上げて加湿器に送り、加湿器で加湿後の余剰の水を圧力調整弁で減圧し、イオン交換フィルタでイオンを除去した後に、純水タンクに戻すように構成したものである。また、純水タンク内の純水の導電率が大気からのイオン溶出等により規定値を上回った場合には、切替バルブで加湿器バイパス回路に切り替え、導電率が上昇した純水を純水タンクから加湿器バイパス回路を経てイオン交換フィルタに導くことにより、導電率の上昇した純水の導電率を低減させるように構成したものである。

特許文献１に記載された技術を適用して、図２の処理水の製造ライン３１の第２貯水タンク３６と脱塩装置３５の入口との間に、第２貯水タンク３６と脱塩装置３５との間で導電率の上昇した二次純水を循環させる循環ラインを設けることにより、第２貯水タンク３６内の二次純水の導電率を基準値まで低減させることはできる。

しかし、特許文献１に記載の技術では、循環ラインを通じて二次純水を循環させる循環ポンプが必要になるとともに、そのメンテナンスが必要になり、二次純水の導電率の管理に手間と費用がかかる。

特開２００４−２１４０８５号公報

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、時間と手間と費用をかけることなく、導電率が上昇した用水や純水等の処理水の導電率を低減させることができる導電率低減システム及び導電率の低減方法を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、原水を水処理することによって製造された処理水を貯水させる第１貯水タンクと、第１貯水タンクの処理水を水処理することによって製造された処理水を貯水させるとともに、大気開放される第２貯水タンクとを備えた処理水の製造ラインに用いられ、前記第２貯水タンクに貯水される処理水の導電率を低減させる導電率低減システムであって、前記第２貯水タンクの底部と前記第１貯水タンクの上部との間を接続する処理水循環配管と、該処理水循環配管と前記第２貯水タンクとの間を開閉させる開閉バルブと、前記第１貯水タンクからの処理水を水処理する着脱可能なカートリッジ式のイオン交換樹脂を有する脱塩装置とを備え、前記第２貯水タンクには、排水溝まで延出されたオーバーフロー配管が接続されており、当該オーバーフロー配管を通じて前記第２貯水タンク内が大気開放されており、前記開閉バルブを開いた状態で、前記第２貯水タンクと前記第１貯水タンクとの間の水頭圧により、前記第２貯水タンク内の処理水を前記第１貯水タンクに向けて流すことを特徴とする。

本発明の導電率低減システムによれば、第２貯水タンク内の処理水に空気中の二酸化炭素が溶解して、第２貯水タンク内の処理水の導電率が上昇した場合には、開閉バルブを開いて、処理水循環配管と第２貯水タンクとの間を開くことにより、第２貯水タンクと第１貯水タンクとの間の水頭圧により、第２貯水タンク内の処理水を第１貯水タンクに向けて流すことができ、第１貯水タンクから水処理した後に第２貯水タンクに戻すことができる。従って、第２貯水タンク内の処理水を循環ポンプを用いることなく第１貯水タンクに流すことができるので、循環ポンプの設置に要する費用を削減できるとともに、循環ポンプのメンテナンスを削減することができ、第２貯水タンク内の処理水の管理に要する手間、費用を削減することができる。

また、本発明において、前記第１貯水タンク及び前記第２貯水タンクは、同一の基礎の上部に設置されるとともに、前記第２貯水タンクの高さが前記第１貯水タンクの高さよりも高く設定されていることとしてもよい。

本発明の導電率低減システムによれば、第１貯水タンクと第２貯水タンクとは同一の基礎の上部に設置され、第２貯水タンクの高さは第１貯水タンクの高さよりも高く設定されているので、第１貯水タンクと第２貯水タンクとの間に水頭圧を付与することができ、この水頭圧によって第２貯水タンク内の処理水を第１貯水タンクに向けて流すことができる。

また、本発明において、前記処理水循環配管の前記第１貯水タンクとの接続部には、上方に立ち上げられた前記第２貯水タンクの水位に相当する高さの逆Ｕ形状の立上部が設けられていることとしてもよい。

本発明の導電率低減システムによれば、処理水循環配管の立上部によりも低く第２貯水タンク内の処理水の水位が下がることはないので、第２貯水タンク内に所定量の処理水を確保することができる。

また、本発明において、前記処理水は、原子力発電プラントの一次冷却系統の一次冷却水として使用される純水であることとしてもよい。

本発明の導電率低減システムによれば、純水の導電率が上昇した場合に、時間と手間と費用をかけることなく、一次冷却水として使用される純水の導電率を低減させることができ、原子力発電プラントの原子炉圧力容器、炉内構造物の応力腐食割れを抑制することができる。

また、本発明は、原水を水処理することによって製造された処理水を貯水させる第１貯水タンクと、第１貯水タンクの処理水を水処理することによって製造された処理水を貯水させるとともに、大気開放される第２貯水タンクとを備えた処理水の製造ラインに用いられ、前記第２貯水タンクに貯水される処理水の導電率を低減させる導電率の低減方法であって、前記第２貯水タンクには、排水溝まで延出されたオーバーフロー配管が接続されており、当該オーバーフロー配管を通じて前記第２貯水タンク内が大気開放されており、前記第１貯水タンクの処理水を着脱可能なカートリッジ式のイオン交換樹脂を有する脱塩装置で水処理することによって製造され、前記第２貯水タンクに貯水された処理水を、前記第２貯水タンクと前記第１貯水タンクとの間の水頭圧によって前記第１貯水タンクに向けて流し、水処理した後に前記第２貯水タンクに戻すことを繰り返すことにより、前記第２貯水タンクに貯水された処理水の導電率を低減させることを特徴とする。

本発明の導電率の低減方法によれば、時間と手間と費用をかけることなく、導電率が上昇した第２貯水タンク内の処理水の導電率を低減させることができる。

以上、説明したように、本発明の導電率低減システム及び導電率の低減方法によれば、時間と手間と費用をかけることなく、導電率が上昇した用水や純水等の処理水の導電率を低減させることができる。

本発明による導電率低減システムの一実施の形態を示したブロック構成図である。 図１を側方から見た説明図である。 処理水の製造ラインの一例を示したブロック構成図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２には、本発明による導電率低減システム及び導電率の低減方法の一実施の形態が示されている。本発明の導電率低減システム及び導電率の低減方法は、プラント建設用水や発電用プラント等で使用される純水等の処理水に適用され、空気中の二酸化炭素の溶解によって導電率が上昇した処理水の導電率を低減させるのに有効なものであって、本実施の形態においては、原子力発電プラントの一次冷却系統１０の一次冷却水として使用される処理水の製造ライン１に適用している。

原子力発電プラントの一次冷却系統１０の一次冷却水として使用される処理水の製造ライン１は、例えば、図１に示すように、海水を淡水化させて一次処理水（一次純水）を製造する海水淡水化装置２と、海水淡水化装置２からの一次純水を貯水させる第１貯水タンク３と、第１貯水タンク３から一次純水を移送させる移送ポンプ４と、第１貯水タンク３からの一次純水を水処理する脱塩装置５と、脱塩装置５からの二次処理水（二次純水）を貯水させる第２貯水タンク６と、これらの設備を直列に接続する処理水供給配管７とを備えている。

第１貯水タンク３及び第２貯水タンク６は、図２に示すように、同一基礎８の上部に設置され、第１貯水タンク３は基礎８の上面からの高さが約２ｍに設定され、第２貯水タンク６は基礎８の上面からの高さが約１０ｍに設定され、第２貯水タンク６内には脱塩装置５からの二次純水が約８〜９ｍ程度の水位となるように貯水されている。

海水淡水化装置２は、例えば、濾過膜（逆浸透膜）を備えたものであって、海水に圧力をかけて濾過膜を通すことにより、海水に含まれる塩分等の不純物を濾過して除去することができ、導電率が約２００（μＳ／ｍ）程度の一次純水を製造することができる。海水淡水化装置２によって製造された一次純水は、海水淡水化装置２から第１貯水タンク３に供給され、第１貯水タンク３に貯水される。第１貯水タンク３は、オーバーフロー配管１７を介して貯水槽１９に接続され、このオーバーフロー配管１７を介して余剰の一次純水が貯水槽１９に貯水される。

脱塩装置５は、例えば、着脱が可能なカートリッジ式のイオン交換樹脂を備えたものであって、移送ポンプ４によって第１貯水タンク３から移送された一次純水をこの脱塩装置５を通すことにより、一次純水中のイオン性不純物（炭酸イオン、その化合物等）を除去することができ、導電率が約２０〜５０（μＳ／ｍ）程度の二次純水を製造することができる。脱塩装置５を通した二次純水は、脱塩装置５から第２貯水タンク６に供給され、第２貯水タンク６に貯水される。第２貯水タンク６に貯水された二次純水は、必要時に第２貯水タンク６からプラントの一次冷却系統１０に一次冷却水として供給される。

本実施の形態においては、一次冷却水として使用される二次純水に基準値（例えば、導電率：約２０〜５０μＳ／ｍ）を設け、第１貯水タンク３の出口及び第２貯水タンク６の内部で一次純水及び二次純水の導電率を測定することで、第２貯水タンク６に貯水されている二次純水の導電率を基準値内に保つように管理している。

第２貯水タンク６の二次純水の導電率を基準値内に保つことにより、一次冷却水として使用される二次純水の導電率の上昇によってプラントの原子炉圧力容器や炉内構造物が応力腐食割れを起こすのを抑制することができる。

なお、第１貯水タンク３の入口には第１開閉バルブ１１、第２貯水タンク６の入口には第２開閉バルブ１２、第２貯水タンク６のプラント側の出口には第３開閉バルブ１３がそれぞれ設けられている。また、脱塩装置５と第２貯水タンク６との間を接続する処理水供給配管７は、途中から分岐されて濾過水タンク９に接続されている。濾過水タンク９の入口には第４開閉バルブ１４が設けられている。

第２貯水タンク６の上部には、オーバーフロー配管１６が接続され、このオーバーフロー配管１６は排水溝１８まで延出され、このオーバーフロー配管１６を通じて第２貯水タンク６内が大気開放されている。また、このオーバーフロー配管１６を通じて第２貯水タンク６内の余剰の二次純水が排水溝１８に排水されるようになっている。

オーバーフロー配管１６が大気開放されていることにより、オーバーフロー配管１６を通じて第２貯水タンク６内に空気が流入し、この空気中の二酸化炭素が第２貯水タンク６の二次純水に溶解されることにより、二次純水の導電率が基準値を超えて約１２０（μＳ／ｍ）程度まで上昇することがある。

このため、本実施の形態においては、第２貯水タンク６の導電率が上昇した二次純水の導電率を基準値まで低減させるために、第２貯水タンク６と第１貯水タンク３との間に導電率低減システム２０を設けている。

導電率低減システム２０は、第２貯水タンク６の底部と第１貯水タンク３の上部との間を接続する処理水循環配管２１と、処理水循環配管２１と第２貯水タンク６との間を開閉させる第５開閉バルブ１５とを備えている。

この場合、上述したように、第１貯水タンク３及び第２貯水タンク６は、同一基礎８の上部に設置され、第１貯水タンク３は、基礎８の上面からの高さが約２ｍに設定され、第２貯水タンク６は、基礎８の上面からの高さが約１０ｍに設定され、第２貯水タンク６の二次純水の水位は８〜９ｍ程度に設定されているので、第５開閉バルブ１５を開くことにより、ポンプを使用することなく水頭圧によって第２貯水タンク６から第１貯水タンク３に向けて二次純水を流すことができる。

また、図２に示すように、処理水循環配管１の第１貯水タンク３との接続部を逆Ｕ字状に上方に立ち上げ、この立上部２２の基礎８の上面からの高さを約７〜８ｍ程度に設定することにより、第２貯水タンク６の二次純水の水位をそれと同一レベルに保つことができる。

そして、上記のように構成した処理水の製造ライン１の海水淡水化装置２により海水を水処理して、導電率が約２００（μＳ／ｍ）程度の一次純水を製造し、この一次純水を第１貯水タンク３に供給して貯水し、第１貯水タンク３から移送ポンプ４により移送して脱塩装置５を通すことにより、導電率を低減させて導電率が約２０〜５０（μＳ／ｍ）程度の二次純水を製造し、この二次純水を第２貯水タンク６に貯水し、必要時に、第２貯水タンク６の第３開閉バルブ１３を開くことにより、第２貯水タンク６の二次純水を一次冷却水としてプラントの一次冷却系統１０に供給することができる。

また、第１貯水タンク３の出口及び第２貯水タンク６の内部で一次純水及び二次純水の導電率を逐次測定して、第２貯水タンク６の二次純水の導電率を基準値（約２０〜５０μＳ／ｍ程度）に保つように管理することで、プラントの原子炉圧力容器や炉内構造物が応力腐食割れを起こすのを抑制することができる。

また、第２貯水タンク６の二次純水の導電率が、オーバーフロー配管１６を通じて第２貯水タンク６に流入した空気中の二酸化炭素が溶解することによって基準値を超える値まで上昇した場合には、第１開閉弁１１、第２開閉弁１２、第３開閉弁１３、第４開閉弁１４を閉じ、導電率低減ライン２０の第５開閉弁１５を開いた状態とする。

これにより、第２貯水タンク６の導電率の上昇した二次純水が水頭圧によって処理水循環配管２１内に流入し、処理水循環配管２１を介して第１貯水タンク３に戻される。第１貯水タンク３に戻された二次純水は、第１貯水タンク３から移送ポンプ４により脱塩装置５に供給され、脱塩装置５を通すことで、二次純水中に溶解した二酸化炭素、炭酸水素イオン、炭酸イオン等のイオン性不純物が除去されて導電率が低減され、この導電率が低減された二次純水が第２貯水タンク６に供給される。

そして、処理水循環配管２１を通じて第２貯水タンク６と第１貯水タンク３との間で二次純水を複数回循環させることにより、導電率が上昇した二次純水の導電率を徐々に低減させることができ、第２貯水タンク６の二次純水の導電率を基準値（約２０〜５０μＳ／ｍ程度）まで低減させることができる。

上記のように構成した本実施の形態の導電率低減システム及び導電率の低減方法にあっては、処理水の製造ライン１の第２貯水タンク６の底部と第１貯水タンク３の上部との間を処理水循環配管２１で接続して、水頭圧によって第２貯水タンク６から二次純水を第１貯水タンク３に向けて流すように構成したので、導電率が上昇した二次純水を循環させるための循環ポンプを処理水循環配管２１の途中に設ける必要がなくなる。

従って、循環ポンプの設置に要する費用、及び循環ポンプのメンテナンスに要する手間と費用を削減することができ、二次純水の導電率を基準値内に保つ管理に要する時間と手間と費用を削減することができ、運用管理面での負荷を軽減させることができる。

また、処理水循環配管２１の第１貯水タンク３との接続部に逆Ｕ字状の立上部２２を設けたことにより、第２貯水タンク６の二次純水の水位が立上部２２の高さ以下に低下するのを防止でき、プラントの一次冷却系統１０に二次純水を一次冷却水として供給する際に、第２貯水タンク６の二次純水の貯水量が不足するのを防止できる。

また、導電率の上昇した二次純水を第２貯水タンク６から排水して廃棄し、新たに製造した導電率が基準値内の二次純水を第２貯水タンク６に供給する必要がないので、第２貯水タンク６の二次純水の管理に要する費用を削減できる。

また、第２貯水タンク６の二次純水の導電率が上昇して基準値を超えた場合に、処理水循環配管２１の第５開閉バルブ１５を開くだけでよいので、二次純水の導電率が上昇した場合に迅速に対応することができる。

また、第２貯水タンク６から導電率の上昇した二次純水を排水させて廃棄する必要がなく、また、廃棄する二次純水を薬品処理や濃縮処理する必要がないので、環境負荷を低減させることができるとともに、プラント運転の安全性を向上させることができる。

また、脱塩装置５として、着脱可能なカートリッジ式のイオン交換樹脂を備えたものを使用しているので、イオン交換樹脂のメンテナンスを容易に、低コストで行うことができ、これによっても、運用管理面での負荷を軽減させることができる。

なお、前記の説明においては、原水に海水を使用し、海水から純水を製造する場合に適用したが、原水に雨水、渓流水、排水等を使用し、純水を製造する場合に適用してもよい。

また、第１貯水タンク３の出口の一次純水及び第２貯水タンク６内の二次純水の導電率を所定の時間ごとにサンプリングして、第２貯水タンク６内の二次純水の導電率が基準値を超えた場合に、第５開閉バルブ１５を開いて、第２貯水タンク６内の二次純水を導電率低減ライン２０を循環させ、第２貯水タンク６内の二次純水の導電率が基準値まで低減したときに、第５開閉バルブ１５を閉じるように自動制御してもよい。

また、プラントの一次冷却系統１０への二次純水の供給がなく、第２貯水タンク６が大気開放されている場合に、第５開閉バルブ１５を開いた状態として、第２貯水タンク６内の二次純水を導電率低減システム２０を循環させて、導電率を基準値内に維持するように制御してもよい。

また、前記の説明においては、本発明による導電率低減システム及び導電率の低減方法を原子力発電プラントの一次冷却系統１０の一次冷却水として使用される二次純水の製造ライン１に適用したが、プラント建設用水の用水製造ライン等、タンクに水処理した純水や用水を貯水させておく各種の処理水の製造ラインに適用してもよい。

１、３１ 処理水の製造ライン
２、３２ 海水淡水化装置
３、３３ 第１貯水タンク
４、３４ 移送ポンプ
５、３５ 脱塩装置
６、３６ 第２貯水タンク
７、３７ 処理水供給配管
８ 基礎
９ 濾過水タンク
１０ 一次冷却系統
１１ 第１開閉バルブ
１２ 第２開閉バルブ
１３ 第３開閉バルブ
１４ 第４開閉バルブ
１５ 第５開閉バルブ
１６、１７、４６ オーバーフロー配管
１８ 排水溝
１９ 貯水槽
２０ 導電率低減システム
２１ 処理水循環配管
２２ 立上部

Claims (4)

1. 原水を水処理することによって製造された処理水を貯水させる第１貯水タンクと、第１貯水タンクの処理水を水処理することによって製造された処理水を貯水させるとともに、大気開放される第２貯水タンクとを備えた処理水の製造ラインに用いられ、前記第２貯水タンクに貯水される処理水の導電率を低減させる導電率低減システムであって、
   前記第２貯水タンクの底部と前記第１貯水タンクの上部との間を接続する処理水循環配管と、該処理水循環配管と前記第２貯水タンクとの間を開閉させる開閉バルブと、前記第１貯水タンクからの処理水を水処理する着脱可能なカートリッジ式のイオン交換樹脂を有する脱塩装置とを備え、
   前記第２貯水タンクには、排水溝まで延出されたオーバーフロー配管が接続されており、当該オーバーフロー配管を通じて前記第２貯水タンク内が大気開放されており、
   前記開閉バルブを開いた状態で、前記第２貯水タンクと前記第１貯水タンクとの間の水頭圧により、前記第２貯水タンク内の処理水を前記第１貯水タンクに向けて流すことを特徴とする導電率低減システム。
2. 前記第１貯水タンク及び前記第２貯水タンクは、同一の基礎の上部に設置されるとともに、前記第２貯水タンクの高さが前記第１貯水タンクの高さよりも高く設定されており、
   前記処理水循環配管の前記第１貯水タンクとの接続部には、上方に立ち上げられた前記第２貯水タンクの水位に相当する高さの逆Ｕ形状の立上部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の導電率低減システム。
3. 前記処理水は、原子力発電プラントの一次冷却系統の一次冷却水として使用される純水であることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電率低減システム。
4. 原水を水処理することによって製造された処理水を貯水させる第１貯水タンクと、第１貯水タンクの処理水を水処理することによって製造された処理水を貯水させるとともに、大気開放される第２貯水タンクとを備えた処理水の製造ラインに用いられ、前記第２貯水タンクに貯水される処理水の導電率を低減させる導電率の低減方法であって、
   前記第２貯水タンクには、排水溝まで延出されたオーバーフロー配管が接続されており、当該オーバーフロー配管を通じて前記第２貯水タンク内が大気開放されており、
   前記第１貯水タンクの処理水を着脱可能なカートリッジ式のイオン交換樹脂を有する脱塩装置で水処理することによって製造され、前記第２貯水タンクに貯水された処理水を、前記第２貯水タンクと前記第１貯水タンクとの間の水頭圧によって前記第１貯水タンクに向けて流し、水処理した後に前記第２貯水タンクに戻すことを繰り返すことにより、前記第２貯水タンクに貯水された処理水の導電率を低減させることを特徴とする導電率の低減方法。

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