JPH01206294A - 流体浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体を浄化する装置に利用される技術に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来の重水炉における減速材浄化装置の先行技術として
は（社）発明協会発行の発明協会公開技報番号８４−０
０２４０６に示される様に電磁フィルタとイオン交換樹
脂による浄化する方法がある。この方法は、電磁フィル
タを重水浄化用イオン交換樹脂のプレフィルタとして使
用し、イオン交換樹脂は、減速材中の過酸化重水素の酸
化による劣化を受けるため間欠運転を行ない、電磁フィ
ルタは連続浄化運転を行なうものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電磁フィルタには強磁性不純物以外の不溶性不純物及び
イオン状不純物の除却能力はない、又、重水浄化用イオ
ン交換樹脂は、イオン状不純物の除却能力はあるが、過
酸化重水素の酸化作用でイオン交換樹脂が分解し、イオ
ン交換性能が低下するので、イオン状の放射性物質の除
去が十分に行なえずに、重水系の放射能濃度を高める傾
向にあることが予想される。

重水炉の減速材浄化系は、液体ポイズン濃度制御装置と
重水浄化用イオン交換装置から成り、ポイズン濃度制御
装置は、高濃度のポイズン溶液を貯え、重水系内へ供給
するポイズン供給装置と系内のポイズン濃度を下げるポ
イズン除去装置より成る。一方、重水浄化用イオン交換
装置は重水中のイオン状不純物を除去することを目的と
する。

ポイズン濃度制御装置と１重水浄化用イオン交換装置に
は、イオン交換樹脂が使用されている。このイオン交換
樹脂に通水する重水中には、重水温度が約７０℃と低い
ためにカランドリアタンク内で重水の放射線分解反応に
より生じた過酸化重水素が分解せずに約１０ｐｐｍ溶存
している。このためイオン交換樹脂が過酸化重水素の酸
化反応を受けて性能に劣化をきたすという問題があった
。

特に、液体ポイズンが重水浄化用イオン交換装置のイオ
ン交換樹脂への吸着を避けるため、弱塩基性樹脂を使用
する場合には、特に本樹脂が過酸化重水素の酸化作用に
弱いため、樹脂の通水時間が１日約１．５時間に制限さ
れ、このため重水中の不純物が増加し、炉心タンク内に
て放射化され、重水系のγ線量率が上昇するという問題
があった。

本発明の目的は、流体中に過酸化重水素が含まれていて
も、その流体の浄化を支障なく行える装置を提供するこ
とにある。

本発明の実施例における目的には、重水炉の重水中の放
射性腐食生成物の低減と、重水中のγ線量率の上昇を効
果的に低減し得る減速材浄化装置を提供することが含ま
れている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的を達成する手段は、第１発明にあっては、
カランドリアタンクに入口と出口を接続した重水の循環
流路の途中に重水の冷却機とイオン交換体とを備える重
水炉において、前記イオン交換体は無機質材料からなり
、前記無機質イオン交換体は前記循環流路途中に前記冷
却機よりも上流側に装備されていることを特徴とした流
体浄化装置であって、第２発明にあっては、流体が通る
過程で前記流体中の不純物を捕捉する浄化手段であって
、前記浄化手段は無機質材料からなる濾過手段と、前記
濾過手段に組み合わされた無機質なイオン交換体とより
構成されていることを特徴とした流体浄化装置であって
、第３発明にあっては、タンク内を複数の区画に仕切る
ように前記タンク内に装備された無機質な濾過手段と、
前記濾過手段に取付けた無機質なイオン交換体と、前記
タンクに備えられた前記タンク内の一方の区画に通じる
前記タンク内への流体流入口と、前記タンクに備えられ
た前記タンク内の他方の区画に通じる前記タンク外への
流体出口と、前記タンクに備えられた前記タンク内の前
記一方の区画に通じる前記タンク外への廃液排出口と、
前記タンクに備えられた前記タンク内の前記他方の区画
に通じる前記タンク内への逆洗用水の入口と、前記タン
クに備えられた前記タンク内の前記一方の区画に通じる
前記無機質なイオン交換体の前記タンク内への供給口と
から成る流体浄化装置である。

〔作用〕

第１発明にあっては、重水炉のカランドリアタンクから
出た重水が冷却される前に無機質イオン交換体で浄化さ
れ、その後に冷却機で冷却された上でカランドリアタン
クへ送給され、このような重水の循環により重水の浄化
が成される作用を得る。

第２発明にあっては、流体がイオン交換体を通る時に流
体中の溶存不純物が取り去られ、ひきつづいて濾過手段
を通る時に非溶存不純物が取り去られて、その流体の浄
化が成され、イオン交換体と濾過手段とは無機質である
からその流体中に過酸化重水素が含まれていても浄化手
段の配化もなく性能低下もない。

第３発明によれば、タンク内に入って来た流体がイオン
交換体と濾過手段とを通って浄化された上でタンク外へ
排出される。そして、イオン交換体を交換する場合には
逆洗用水の入口からタンク内へ圧送した流体圧によりイ
オン交換体を濾過手段から離し、古いイオン交換体をタ
ンク外へ排出する。その後に新たなイオン交換体を供給
口からタンク内へ入れて濾過手段へ圧力により押し付け
て組み合せる。イオン交換体と濾過手段ともに無機質で
あるから処理流体中に過酸化重水素が含まれていても配
化損傷もなく支障なく流体の浄化作用を成せる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例として、重水炉の重水浄化装置
に本発明を採用した例を各回に基づいて説明する。

重水炉のカランドリアタンク１内の重水を浄化し、供給
する減速材浄化系統では、炉心タンク２からオーバーフ
ローした重水がオーバーフロー管３を通すダンプタンク
４内に入る。ダンプタンク内の重水は、循環ポンプ５で
吸引加圧されセラミック浄化塔の入口隔離弁７が開の状
態でセラミック浄化塔入口配管６を通りセラミックフィ
ルタに無機イオン交換体をプリコートしたセラミック浄
化塔８に入り、第２図に示す無機イオン交換体プリコー
ト層２３を重水が通ることにより重水中の放射性腐食生
成物及びイオン状の放射性腐食生成物が捕捉され１次に
セラミックフィルタエレメント２４を通ることにより、
微細な多孔質膜により濾過され濾過水がセラミックフィ
ルタ内側に入る。

浄化された重水は、セラミック浄化塔出口配管１８から
冷却器１１に入り、約７０℃から約６０℃に冷却される
。

原子炉出力を上昇する過程で重水中のポイズン濃度を低
減する場合には、液体ポイズン濃度制御装置入口隔離弁
１３を開くことにより液体ポイズン濃度制御装置入口配
管１２から液体ポイズン濃度制御装置１４に一部の重水
が入りポイズンが除去され、ダンプタンク４に戻る。一
方、液体ポイズン濃度制御装置１４に入らない重水は、
冷却器１１から、重水配分管１５に入り、重水供給管１
６で分配され、制御棒案内管１７から炉心タンク２の下
部へ供給され、炉心タンク２を上昇し、炉心タンク２の
上部からオーバーフローする。又、セラミック浄化塔は
、連続的に重水を浄化するが、セラミック浄化塔の運転
管理は、セラミック浄化塔入口出口差圧計２５及びセラ
ミック浄化塔入口導電率計２６と同出口導電率計２７の
監視によって行なう。セラミック浄化塔差圧又は、出口
導電率が通水基準を超えた場合にセラミック浄化塔入口
の弁７と弁１８ａ閉にすることにより隔離し、逆洗用水
ライン１９から逆洗水を供給し無機イオン交換体プリコ
ート層２３をセラミックフィルタニレメン１−２４から
剥離させ廃液ライン２０から廃出する。逆洗が終了した
なら、プリコート材供給ライン２１から無機イオン交換
体を浄化塔２２内に供給し循環ライン２８により浄化塔
２２を再循環させセラミックフィルタ２４に無機イオン
交換体をプリコートする。

セラミックフィルタエレメント２４は第３図の如く、構
体となる多孔質セラミックによる濾過エレメント２９部
とセラミック又は金属製のフィルタ３０とから成る。そ
して、プリコート層２３は多くの無機質イオン交換体３
１は層状に備えている。又、無機質イオン交換体３１は
、フィルタ３０のメツシュ内に含有させるようにしてお
いても良い。

表　　１ フィルタエレメント２４は表１に示す約１μｍの多孔質
であり、重水中に存在する放射性の不溶性不純物３２を
濾過により除去することができる。

又１ｇ機質又は金属フィルタの中に封じたあるいは、無
機質又は金属フィルタの円筒表面上にプリコートした無
機イオン交換体層によっても不溶性不純物の濾過による
除去も行える。重水中の溶存するイオン状の放射性腐食
生成物は、フィルタエレメント２４に充填あるいは、プ
リコートした無機イオン交換体３１によって捕捉される
。重水中に溶存するイオン状の放射性腐食生成物は、重
水系の構成材から重水中に溶出したＣ　Ｏｇ　Ｆ　ｅ　
ＨＣｒ等が炉心タンク２内の中性子照射によって生成す
る”Ｇ　ｏ　、　”Ｍ　ｎ　、　”Ｃｒ等が主要な核種
である。このＢＯＣｏ　、　”Ｍ　ｎ等は、大部分が陽
イオンとして存在するため、物理的濾過では除去できな
いが、イオン交換能力を有する無機イオン交換体３１に
よって捕捉できる。第４図に無機イオン交換体の特性の
一例を示す。これは６０Ｃｏの捕捉を温度の関数で示し
たものであるが、温度が高いほど捕捉特性が高い。重水
系の重水最大温度は、炉心性能上７０℃に制約されてい
るため、７０℃におけるＣｏｚ＋の捕捉量を第４図から
求めると、約ＩＸ１０−３ｍｅｑ／ｇである。重水中の
ＢＯＣ０濃度を約２×１０″″２μＣｉ　／　ｍ　Ｑと
し、重水系の保有水量を１４０ｍ”とすると１重水中の
６０ｃ。

の量は約２．８　Ｘ　１０″″６ｇ　と換算され、上述
第５図から求めたＣｏｚ＋の捕捉承部Ｉ　Ｘ　１０−’
ｍｅ　ｑ／ｇは約６　Ｘ　１０”’ｇ　Ｃｏ”＋／　ｇ
無機イオン交換体であるので無機イオン交換体１ｇで重
水中の”Ｃｏを捕捉すると換算できる。

本発明の実施例によれば、重水中の過酸化重水素の酸化
による性能劣化を受けずに重水中に溶存する６°Ｃｏ等
の放射性腐食生成物を除去することができ、又不溶性の
放射性腐食生成物は、無機質又は金属フィルタの１μｍ
前後の細孔によって濾過除去されるので、重水系の線量
率低減に極めて効果的である。又、従来の重水温度は、
炉心タンクの運転温度として７０℃以下の制約があり又
、重水浄化用イオン交換樹脂の採水条件が５０℃以下で
あったが、本発明の無機イオン交換体による浄化方法で
は、無機イオン交換体が温度の制約がないために、重水
温度をカランドリアタンクの運転上の制約温度で運転で
きる。ここで本実施例のセラミック浄化塔を６０℃で浄
化運転をすると従来の重水浄化用イオン交換装置では重
水を４９℃に冷却して運転してることから本実施例の方
が約１０℃高い温度で重水浄化系を運転することができ
るために重水浄化系の再循環流量を２０ｍ３／ｈとする
と、２　Ｘ　１０’　Ｋｃａｌ／　ｈの熱効率を上げる
ことができる。

（発明の効果〕 第１発明によれば、無機質イオン交換体で温度の高い重
水を浄化できる上、その重水中の過酸化重水素による悪
影響を受けずに浄化を継続できるから浄化効率が良い。

第２発明によれば、浄化を受ける流体中に過酸化重水素
が含まれていても酸化による悪影響を受けず、且つ高い
温度で効率良く浄化作用を成せる効果がある。

第３発明によれば、浄化を受ける流体中に過酸化重水素
が含まれていても酸化による悪影響を受けず、且つ高い
温度で効率良い浄化作用が成せるとともに、古いイオン
交換体を新しいものと入れ替え出来るので、長期にわた
って使用出来る浄化タンクが提供し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による重水炉の重水浄化系統
図、第２図は第１図中の浄化塔部の拡大詳細系統図、第
３図は第２図に示したフィルタ部分の拡大図、第４図は
無機イオン交換体の特性グラフ図である。 １・・カランドリアタンク、３・・・オーバーフロー管
、４・・・ダンプタンク、５・・・循環ポンプ、６・・
・セラミック浄化塔入口配管、７・・・セラミック浄化
塔隔離弁、８・・・セラミック浄化塔、１１・・・重水
冷却機、１６・・・重水供給管、１７・・・制御棒案内
管、１８・・・セラミック浄化塔出口配管、１９・・・
逆洗用水ライン、２０・・・廃液ライン、２１・・・プ
リコート材供給ライン、２２・・・浄化塔、２３・・・
無機イオン交換体プリコート層、２４・・・セラミック
フィルタニレメンｈ、２９・・・濾過ニレメン１−１３
０・・・フィルタ、３１・・・無機イオン交換体、３２
・・・放射性腐食生成篤　ＩＩ￥１ 慕Ｚ［２１ ／／ ＄３　回 ＃４　口 ０　　　　　１渫ｃｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、カランドリアタンクに入口と出口を接続した重水の
   循環流路の途中に重水の冷却機とイオン交換体を備える
   重水炉において、前記イオン交換体は無機質材料からな
   り、前記無機質イオン交換体は前記循環流路途中に前記
   冷却機よりも上流側に装備されていることを特徴とした
   流体浄化装置。 ２、流体が通る過程で前記流体中の不純物を捕捉する浄
   化手段であつて、前記浄化手段は無機質材料からなる濾
   過手段と、前記濾過手段に組み合わされた無機質なイオ
   ン交換体とより構成されていることを特徴とした流体浄
   化装置。 ３、特許請求の範囲の第２項において、前記濾過手段と
   イオン交換体とをプリコーテングで組み合わせたことを
   特徴とした流体浄化装置。 ４、特許請求の範囲の第２項において、前記濾過手段に
   イオン交換体を含有させて両者を組み合わせたことを特
   徴とした流体浄化装置。 ５、タンク内を複数の区画に仕切るように前記タンク内
   に装備された無機質な濾過手段と、前記濾過手段に取付
   けた無機質なイオン交換体と、前記タンクに備えられた
   前記タンク内の一方の区画に通じる前記タンク内への流
   体流入口と、前記タンクに備えられた前記タンク内の他
   方の区画に通じる前記タンク外への流体出口と、前記タ
   ンクに備えられた前記タンク内の前記一方の区画に通じ
   る前記タンク外への廃液排出口と、前記タンクに備えら
   れた前記タンク内の前記他方の区画に通じる前記タンク
   内への逆洗用水の入口と、前記タンクに備えられた前記
   タンク内の前記一方の区画に通じる前記無機質なイオン
   交換体の前記タンク内への供給口とから成る流体浄化装
   置。