JPH037916B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は軽水冷却形原子炉（以後軽水炉と称
す）例えば沸騰水形原子炉（以後BWRと称す）
に使用される原子炉の炉水浄化装置に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 BWR等の軽水炉においてはその運転時間の増
加に伴ない、一次冷却水配管あるいは機器の内面
に腐食生成物からの放射性核種が蓄積し原子炉停
止時の放射線線量率が増加する傾向にある。この
ような放射線線量率の増加は例えば定期検査時の
作業者の放射線被曝を増大させ作業能率を低下さ
せる原因となり、プラント稼動率の低下を惹き起
こしてしまう。前記放射性核種の大半は半減期の
長い ⁶⁰Coであり、原子炉運転時間の増加に伴な
いその比率は大きくなつている。またこれらの放
射性核種は前述したように一次冷却水配管あるい
は機器等の構造材から溶出した腐食生成物に起因
する。 そこで放射性核種の大半を占める上記 ⁶⁰Coの
発生経緯について説明する。すなわち構造材中に
含まれる ⁵⁹Coが構造材の腐食により１次冷却水
配管中に溶出しイオン化する。このイオン化した
⁵⁹Coが鉄などの金属酸化物に吸着したり、ある
いはイオン交換反応により金属酸化物中に取り込
まれ、その金属酸化物とともに炉内に流入し、炉
内で中性子照射を受けて放射化し ⁶⁰Coが生成さ
れる。これら生成された ⁶⁰Coは原子炉再循環配
管などの炉心外配管機器に蓄積し経時的に放射線
線量率が増加する。したがつて炉内の ⁵⁹Coおよ
び ⁶⁰Coを除去することができれば炉心外の配管
および機器内面に蓄積する放射線量を抑制するこ
とができる。 従来軽水炉例えばBWRではイオン交換樹脂に
より炉水中の ⁵⁹Coおよび ⁶⁰Coの除去を行なつて
いる。これを第１図を参照して説明する。第１図
はBWR発電プラントの概略構成を示す系統図で
ある。図中符号１は原子炉圧力容器を示す。この
原子炉圧力容器１内には複数の燃料集合体および
制御棒等からなる炉心２が配置されているととも
に冷却材（本実施例では以後炉水と称す）３が循
環される。上記原子炉圧力容器１には再循環配管
４Ａを介して再循環ポンプ４が接続されており、
炉水３を強制循環させている。炉水３は炉心２を
下方から上方に向けて上昇し、その際昇温して水
と蒸気の２相流状態となる。蒸気は原子炉圧力容
器１に接続された主蒸気管５を介して蒸気タービ
ン６に送られる。蒸気タービン６を駆動させた蒸
気は主復水器７内に導びかれて復水となり、ポン
プ８により復水脱塩器９に移送され、ポンプ１０
により給水加熱器１１に送られ、さらにポンプ１
２により給水管１３を介して再度前記原子炉圧力
容器１内に供給される。前記再循環配管４Ａには
浄化系ポンプ１４をを介して低温浄化系１５が接
続されている。この低温浄化系１５は再生熱交換
器１６、通常の熱交換器１７およびイオン交換樹
脂脱塩器１８から構成されている。 上記イオン交換樹脂脱塩器１８は陽イオン交換
樹脂および陰イオン交換樹脂からなりそれぞれ耐
用温度が約120℃、約60℃となつている。これに
対して炉水は280℃、70Kg／cm²と高温高圧水であ
るので、この炉水を熱交換器１７で60℃前後に冷
却した後、イオン交換樹脂脱塩器１８に供給して
いる。その後上記再生熱交換器１６を通して再度
もとの温度（280℃）迄加熱して給水管１３に戻
す構成である。しかしながらこの方法では上記再
生熱交換器１６および熱交換器１７の冷却工程に
おいて熱損失が発生し、例えば浄化容量を大きく
すると熱交換ロスの増大、発電コストの増加、さ
らに装置の大形化を招くことになり、したがつて
浄化効率を高めることはできない状態にある。こ
のため最近では上記有機物のイオン交換樹脂に代
えて耐熱性に優れた無機イオン交換体の使用が考
えられている。この無機イオン交換体とは例えば
酸化チタン、二酸化ジルコニウム等のコバルトイ
オン交換能を有する金属酸化物の粉末である。こ
の金属酸化物の粉末を炉水配管系に通水可能な状
態で充填保持しこれによつて ⁵⁹Coおよび ⁶⁰Coの
除去を行なう構成である。しかしながらこの方法
によると金属酸化物の保持が困難である。すなわ
ち炉水中のコバルトイオン交換能力を高める為に
は炉水と金属酸化物の接触面積を増大させる必要
があり、その為には粉末の粒径を小さくする必要
がある。粉末の粒径を小さくすると空隙部が減少
しそれによつて炉水の圧力損失が増大し流動が変
化し金属酸化物の粉末が流出する恐れがある。す
なわち容器の流出口に張るメツシユの目開きは実
用上最小のもので40μｍ前後であり、例えば平均
粒子径1μｍ前後の粉体を用いた場合には粉体粒
子がそのまま下流に流出してしまう。逆に粉末の
流出を防止しようとすれば粒径を大きくしなけれ
ばならず炉水と金属酸化物の接触面積が減少しコ
バルトイオン交換能力が低下してしまう。したが
つて金属酸化物の粉末をある程度小径とし粉末流
出防止に十分な注意を払うという方法をとらざる
をえなく操作が極めて困難となつてしまう。また
コバルト除去後の粉末は高い放射能を有してお
り、この処理も困難である。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、高温・高圧の炉水をそのまま
導入することができ軽水炉の炉水中に含まれるコ
バルトイオンの除去能力が高く、通水特性が良好
で、またコバルト吸着材が外部に流出することが
なく、さらにコバルトイオン除去後の処理が容易
な原子炉の炉水浄化装置を堤供することにある。 〔発明の概要〕 本発明による炉水浄化装置は、軽水冷却形原子
力発電プラントの炉水配管系に介挿された容器本
体と、この容器本体内に収容されたカートリツジ
タイプのフイルタとを具備し、上記フイルタは上
記容器本体内に設けられ炉水が流通する内側容器
と、この内側容器内に充填されマンガンフエライ
トの粉体を焼結してなる吸着エレメントとから構
成され、上記吸着エレメントのかさ密度をマンガ
ンフエライトの真密度の35〜60％、比表面積を
5000〜300000cm²／cm³、直径を0.5〜５mmにしたも
のである。 したがつて炉水を冷却することなく高温のまま
で導入することができ、またコバルトイオンを吸
着するエレメントとして粉末状のマンガンフエラ
イトを焼結してなる吸着エレメントを使用してい
るので、炉水が吸着エレメントの内部まで流通し
てコバルトイオンを効果的に除去することができ
る。そして粉体ではなく吸着エレメントとするこ
とにより金属酸化物の炉水配管系への流出を防止
することができ、さらに良好な多孔性を有してい
るので通水特性がよく圧力損失も小さい。 〔発明の実施例〕 第２図および第３図を参照して本発明の一実施
例を説明する。図中符号１０１は原子炉圧力容器
を示す。この原子炉圧力容器１０１内には複数の
燃料集合体および制御棒等からなる炉心１０２が
配置されているとともに冷却材（本実施例では以
後炉水と称す）１０３が循環されている。上記原
子炉圧力容器１０１には再循環配管１０４Ａを介
して再循環ポンプ１０４が接続されており炉水１
０３を強制循環させている。炉水１０３は炉心１
０２を下方から上方に向つて上昇しその際昇温し
て水と蒸気の２相流状態となる。蒸気は原子炉圧
力容器１０１に接続された主蒸気管１０５を介し
て蒸気タービン１０６に送られる。蒸気タービン
１０６を駆動させた蒸気は主復水器１０７内に収
容され復水となりポンプ１０８により復水脱塩器
１０９に移送されポンプ１１０により給水加熱器
１１１に送られさらにポンプ１１２により給水管
１１３を介して再度前記原子炉圧力容器１０１内
に供給される。前記再循環配管１０４Ａには浄化
系配管１０４Ｂが接続されており、この浄化系配
管１０４には高温浄化系１１４が介挿されてい
る。この高温浄化系１１４には低温浄化系１１５
が接続されている。上記高温浄化系１１４は浄化
系ポンプ１１６、入口弁１１７および高温コバル
ト脱塩器１１８から構成されており、また低温浄
化系１１５は再生熱交換器１１９、通常の熱交換
器１２０およびイオン交換樹脂脱塩器１２１から
構成されている。なお図中１３０はバイパス管を
示しこのバイパス管１３０には開閉弁１３１が介
挿されている。上記高温コバルト脱塩器１１８は
第３図に示すような構成となつている。すなわち
高温コバルト脱塩器１１８は炉水浄化装置１２２
を２基並設した構成となつており、この炉水浄化
装置１２２は蓋体１２３Ａを有する容器本体１２
３とこの容器本体１２３内に収容されたフイルタ
１２４とから構成されている。このフイルタ１２
４は内側容器１２５内にマンガンフエライト
（MnFe₂O₄）の粉体を焼結してなる吸着エレメン
ト１２６を充填した構成となつており、カートリ
ツジタイプとなつている。なお図中符号１２７は
容器本体１２３下部に接続された入口管を示し、
１２８は容器本体１２３上部に接続された出口管
を示す。また図中符号１２９はコンクリート壁で
ある。上記マンガンフエライトの吸着エレメント
１２６はマンガンフエライトの真密度の35〜60％
であり、比表面積が5000〜300000cm²／cm³であり、
かつ直径が0.5〜５mmのものを使用している。 上記構成においてマンガンフエライトをコバル
トイオン吸着材として選定した背景を示す。まず
表−１に示す15種類の金属酸化物を次の３つの条
件を基準にして選定した。 (1) 熱水に不溶性であること (2) 有毒、有害でないこと (3) 容易にかつ安価に入手できること 【表】 【表】 そして上記15種類の金属酸化物につき一定条件
下で静的吸着特性を比較測定してみた。試料とし
ては市販の標準試薬を用い、粒度はいずれも微細
粉末でありまた比表面積は100×10³cm²／cm³以上
300×10³cm²／cm³未満である。測定は硬質ガラス製
フラスコに純水400mlおよび50ppmコバルト標準
液１mlを入れ、初期コバルト濃度を120ppbとし
た。そして前記17種類の金属酸化物を一律に１
ｇ／添加し１時間沸騰状態に保持した後上澄液
中の残留コバルト濃度をフレームレス原子吸収法
により測定した。その結果表−２に示すような結
果を得ることができた。 【表】 【表】 注) 〓初期コバルト濃度120ppb(実測値)。
〓吸着量−値は吸着前より逆に残留コ
バルトが増加したもの。
この表から明らかなように鉄、マンガン、アル
ミニウム、タングステン、ジルコニウム、タンタ
ルおよびニオブの９種の金属元素の酸化物が優れ
たコバルトイオン吸着性を示した。 次に上記７種の金属元素の酸化物にそれぞれ有
機バインダーを重量比で７：３の割合で配合し、
ボールミルで約50時間混練した。その後乾燥させ
32メツシユ以下に砕いた後金型を使用しプレスに
よりφ7mm（径）×６mm（高さ）の円柱状に成形し
た。そしてバインダーをとばすため400℃までゆ
るやかに昇温させ、前記表−１に示した融点（ま
たは分解点）の50〜60％の温度で３時間、窒素
（N₂）ガス雰囲気中で焼結し吸着エレメントとし
た。焼結上りサイズは直径が５〜６mm、高さが５
mmで重量が0.3〜0.5ｇである。９種の金属酸化物
粉体の比表面積は100×10³cm²／cm³以上300×10³
cm²／cm³未満であり、焼結体の比表面積は70×10³
cm²／cm³以上200×10³cm²／cm³未満であつた。測定は
４フツ化エチレン樹脂内張りのステンレス鋼製10
ビーカーに純水8000mlおよび0.5ppmコバルト
標準液１mlを入れ、初期コバルト濃度を62.5ppt
とした。そして前記各焼結エレメントをほぼ0.1
ｇ／の割合で試験液中に加え１時間沸騰状態に
保持したのち上澄液中の残留コバルト濃度をフレ
ームレス原子吸収法により測定した。その結果表
−３に示すような結果を得ることができた。 【表】 【表】 この結果から明らかなように鉄、マンガンおよ
びタングステンの酸化物が優れたコバルトイオン
吸着性を示した。以上の背景のもとに本実施例で
は鉄の酸化物としてのマンガンフエライトを使用
したのであるが、他の６種の金属、マンガン、ア
ルミニウム、タングステン、ジルコニウム、タン
タルおよびニオブの酸化物を使用してもよく、ま
た鉄の酸化物としてはマンガンフエライト以外に
もニツケルフエライト、亜鉛フエライト、マグネ
シウムフエライト、バリウムフエライト、銅フエ
ライト等の使用が考えられる。 次にマンガンフエライトの吸着エレメント１２
６の直径を0.5〜５mm、かさ密度をマンガンフエ
ライトの真密度の35〜60％、比表面積を5000〜
300000cm²／cm³とした背景について説明する。 まず直径であるが、一般に容器の流出口に張ら
れるメツシユの目開きは実用上最小のもので40μ
ｍ前後である。したがつて前述したように直径が
1μｍ前後のマンガンフエライトの粉体をそのま
まの状態で使用した場合には粉体は炉水下流に流
出してしまう。流出口のメツシユを通過流出しな
いようにする為には第４図に示すように吸着エレ
メント１２６の直径D₁を最低150μｍ（ASTM規
格で100メツシユ）とすればよい。しかしながら
ここでもう１つの条件そして圧力損失を考慮しな
ければならない。すなわち吸着エレメント１２６
の直径を小さくすればするほど圧力損失は増大す
る。従来イオン交換樹脂を使用した場合には、そ
の粒子径は60〜400メツシユ（0.04〜0.25mm）が
一般的である。この場合には層厚を約６mmと薄く
することにより圧力損失を最大２Kg／cm²に抑えて
いる。吸着エレメント１２６を使用した場合には
層厚は約100cmとするので直径が約150μｍでは圧
力損失を２Kg／cm²に抑えることはできず第５図に
示すように直径D₂を0.5mm以上にする必要がある。
次に上限を５mmとした理由を述べる。いま同一の
酸化物粉体よりなり、比表面積、細孔径分布、か
さ密度が等しい数種類の吸着エレメントを用意す
る。これら各吸着エレメントの一定量を60pptの
コバルトイオンを含む純水中に浸して100℃で１
時間煮沸し、その前後の液中コバルトイオン濃度
を測定してその差を検出することにより各吸着エ
レメントのコバルトイオン吸着能を計測した。そ
の結果吸着エレメントの大きさがある値を超える
とコバルトイオン吸着能が低下することがわかつ
た。これは多孔質である吸着エレメントに内部に
は水は開気孔を通じて十分いきわたるがある大き
さを超えた場合にはコバルトイオンが一次粒子面
に吸着した後の拡散によるコバルトイオンの補給
が吸着エレメントの奥深いところでは十分に行な
われないからである。この実験から吸着エレメン
ト１２６の直径の上限を５mmとした。 次にかさ密度について説明する。一般に焼結体
内部には第６図に示すように密閉された閉気孔
（closed pore）１４０および外気に連絡した開気
孔（open pore）１４１が形成されており、焼成
体の正味容積をv₀、開気孔１４０の容積をv₁、開
気孔１４１の容積をv₂とし、質量をＷとするとか
さ密度は次のように定義される。 かさ密度＝Ｗ／v₀＋v₁＋v₂ ………（） さらに真密度および見かけ密度は次のように定
義される。 真密度＝Ｗ／v₀ ………（） みかけ密度＝Ｗ／v₀＋v₁ ………（） 本実施例による吸着エレメント１２６の場合に
は焼結温度が融点の70％程度であるので閉気孔１
４０が生ずることはなく、したがつてみかけ密度
は真密度にほぼ一致することになる。炉水１０３
が吸着エレメント１２６の内部にまで入り込み炉
水１０３中のコバルトイオンが一次粒子の表面に
十分に吸着する為には、十分な大きさの開気孔１
４１が焼結体内部に多数形成されている必要があ
る。その為にはかさ密度をおさえなければなら
ず、真密度の35〜60％が望ましい。かさ密度が60
％を超えると内部に水が入らず逆に35％未満であ
ると強度的に弱くなり粒子が欠け易くなる。60％
を超えた場合の状態を第７図に、35〜60％におさ
えた場合の状態を第８図にそれぞれ示す。 次に比表面積について説明する。比表面積とは
粉体表面の大きさを表わす尺度であり、単位体積
当りに含まれる全粒子の表面積の総和（cm²／cm³）
であらわされる。すなわち化学的な方法（沈殿反
応、固相反応等）によつて製造された粒子は一般
に規則的な形態を有している。この粒子相互は焼
結等によつて強い凝集粒子（アグリケート）をつ
くつたり、粉砕工程や大気中の湿度にもとづく水
膜付着力によつて比較的弱い凝集粒子（アグロメ
レート）を形成する。これらアグリケートおよび
アグロメレート等の凝集粒子と区別する為にもと
の粒子単位を一次粒子と称する。粒子が凝集して
いようとも、一部焼結していようともイオン吸着
性は一次粒子の表面積の総和に比例する。吸着エ
レメントの直径および内部のかさ密度が等しくて
も吸着エレメントを構成する１次粒子の粒度が異
なれば吸着性能は異なる。すなわち１次粒子の粒
子径が大きくなれば比表面積は粒子径に反比例し
て小さくなる。例えば第９図に示す吸着エレメン
トを構成する一次粒子の粒子径は第１０図に示す
吸着エレメントを構成する一次粒子の粒子径のお
よそ５倍である。この場合単位体積に含まれる全
粒子表面積はおよそ1/5となり吸着エレメントを
収容する容器の容積は５倍の大きさを必要とす
る。 一般に容器の直径、基数、線速度から流量が決
まり単位体積当りの吸着性能から層高が決まる。
例えば内径が4.3cm、高さ150cm、容積2.1の容
器に比表面積45×10³cm²／cm³のマンガンフエライ
トの吸着エレメントを容積比で４％充填し（層高
充填率でも４％）60pptのコバルトを含む280℃、
70Kg／cm²の高温・高圧の熱水を線速度50ｍ／ｈで
通したところ処理時間7400時間にわたりコバルト
除去率70％を保持した。また比表面積10×10³
cm²／cm³のマンガンフエライトの吸着エレメントを
容積比で20％充填し同様の熱水を通したところや
はり処理時間7400時間にわたりコバルト除去率70
％を保持した。すなわち吸着エレメントの比表面
積が小さくなつた場合、充填容積比を大きくする
ことにより同様の除去効率を得ることができる。
吸着エレメントを100％充填した場合吸着エレメ
ントに許される比表面積の下限は2300cm²／cm³であ
り、さらに支持具の占める容積を考慮すると下限
は5000cm²／cm³である。また機械的強度等を考慮す
るとその上限は300000cm²／cm³である。 なお吸着エレメントは吸着エレメント相互ある
いは容器の内壁と衝突したとき欠けを生ずること
がないように、表面に突起がなく平滑である必要
がある。したがつて吸着エレメントの形状は球体
を基本とすることが望しく円柱、回転楕円体、多
面体等、またこれらに近似した形状であつてもよ
い。 以上吸着エレメントの直径、かさ密度および比
表面積について述べたが、つぎにいくつかの実験
例を記載する。 まず第１の実験例として炭酸マンガン
（MnCO₃）と平均粒子径0.2μｍの酸化鉄（Fe₂O₃）
とをモル比で１：１に混合し、これに適量の水を
加えてボールミルで約20時間混合した後、内容物
を乾燥しこれを窒素（N₂）ガス雰囲気中で1050
℃で３時間焼成した。そして常温まで冷却して焼
成体を粉砕し200メツシユのふるいを通して粉体
の結晶相を調べたところＸ線回析図形はマンガン
フエライト（MnFe₂O₄）に一致した。この粉体
をN₂ガスを用い簡易１点式BET法で比表面積を
測定したところ50000cm²／cm³が得られた。そして
この粉体をバインダーを加えることなしに直径60
mm、高さ30mmの円板状に形成し、これを硬質炭素
の電極中に納め通電加熱しながら上下方向から30
Kg／cm²の圧力を加えて約900℃でホツトプレスし
た。これを破砕機により平均粒子径７mm、５mmお
よび２mmまで破砕した。これら各径の破砕粒につ
き前記１点式BET法で比表面積を測定したとこ
ろいずれも40000cm²／cm³であり、またかさ密度は
いずれも真密度の56〜58％であつた。このように
して得られた直径が７mm、５mmおよび２mmの破砕
粒をそれぞれ0.8ｇとり、60pptのコバルトイオン
を含む純水８中に浸し、100℃で１時間煮沸し
た後試験液中の残留コバルト濃度を測定した。そ
の結果、直径が２mmおよび５mmの破砕粒について
は10ppt以下の値が得られたが、直径が７mmの破
砕粒については34pptにとどまり十分なコバルト
除去性能を示すとこはできなかつた。これは前述
したように直径が５mm以上になると、コバルトイ
オンが１次粒子面に吸着した後の拡散によるコバ
ルトイオンの補給が奥深いところで十分に行なわ
れないからである。また直径が２mmおよび５mmの
破砕粒は60pptのコバルトを含む280℃、70Kg／cm²
の高温・高圧の熱水を線速度50ｍ／ｈで通した連
続吸着試験において4000時間にわたつてコバルト
除去率70％を保持した。 そして前記200メツシユのふるいを通した比表
面積が50000cm²／cm³の粉末を圧力30Kg／cm²、1000
℃でホツトプレスして径が５mm、かさ密度が真密
度の72％、比表表面積が10000cm²／cm³の焼結エレ
メントを得た。この焼結エレメントを60pptのコ
バルトを含む純水中に浸し１時間煮沸したとこ
ろ、ほとんどコバルト吸着能を示さなかつた。こ
れはかさ密度が72％と大きく、破断面は金属光沢
を有し、顕微鏡視野においてかさ密度58％の焼結
エレメントに比して焼結反応が大いに進行してお
りその結果開気孔がきわめて少ないことによると
思われる。 次に第２の実験例として平均粒子径0.3μｍ、比
表面積200×10³cm²／cm³のマンガンフエライト粉体
に有機バインダーと重量比で７：３の割合に配合
しボールミルで約20時間混錬した。その後乾燥し
32メツシユ以下に砕いた後金形を用いてプレスで
直径が７mm、高さが６mmの円柱状に成形した。そ
して有機バインダーをとばす為、400℃まで緩や
かに昇温し700℃で３時間N₂ガス雰囲気中で焼結
した。その結果得られた焼結エレメントのかさ密
度は真密度の50％、比表面積は160×10³cm²／cm³で
あつた。この焼結エレメント0.8ｇを60pptのコバ
ルトイオンを含む純水８中に浸し、100℃で１
時間煮沸した後試験液中の残留コバルト濃度を測
定したところ10pptと、高いコバルト吸着性能を
示した。 また同様の円柱をN₂ガス雰囲気中で800℃、３
時間焼成した場合にはかさ密度が真密度の54％、
比表面積が150×10³cm²／cm³の焼結エレメントを得
ることができた。この焼結エレメント0.8ｇを同
様に60pptのコバルトイオンを含む純水８中に
浸し100℃で１時間煮沸した後、残留コバルト濃
度を測定したところ13pptとやはり高いコバルト
吸着性能を示した。前記焼結温度700℃の焼結エ
レメントおよび800℃の焼結エレメント共に焼結
上りサイズは径が5.5mm高さが５mmであり、いず
れもコバルト吸着性能の点では良好であつたが機
械的強度の点では800℃の場合の方が優れており
消耗し難い結果が得られた。これは比表面積の
大・小に関係すると思われる。 このようにしてかさ密度を真密度の35〜60％と
し、比表面積を5000〜300000cm²／cm³としかつ径を
0.5〜５mmに選ぶことにより、最適の吸着エレメ
ントを得ることができる。なお第４図および第５
図、第７図ないし第１０図において符号１２６Ａ
はマンガンフエライトの一次粒子を示す。 以上の構成をもとに第２図に示した本実施例の
作用を説明する。例えば原子炉運転時には入口弁
１１７を開弁し、開閉弁１３１を閉弁する。そし
て原子炉給水量の約８％の炉水１０３を導入して
高温浄化系１１４によりコバルトイオンを主とす
る各種金属イオンを除去する。高温浄化系１１４
の高温コバルト脱塩器１１８を通過した後炉水１
０３を２分し、約２％に相当する方を低温浄化系
１１５に導入し主としてＩ、Cl等の塩基性イオン
を除去する。他方の残りつまり６％分は高温のま
ま配管１３２を介して給水管１１３になお、イオ
ン交換樹脂脱塩器１２１から出た炉水は再生熱交
換器１１９で高温浄化系１１４からの炉水と熱交
換して加熱された後、給水管１１３に供給され
る。 また原子炉停止時には、炉水１０３の圧力およ
び温度が低下する為低温浄化系１１５は再生熱交
換器１１９および熱交換器１２０なしで作動可能
となる。また原子炉停止時には燃料表面に付着し
ていた放射性コバルトを含む不溶性の金属酸化物
すなわちクラツドが燃料表面から離れ炉水１０３
中のクラツド濃度が通常運転時の約100倍に増大
する。これに対しマンガンフエライト等金属酸化
物の吸着エレメント１２６のクラツド除去効率は
低く、大量のクラツドを含む炉水１０３中で長時
間高温浄化系１１４を作動させると高温コバルト
脱塩器１１８の吸着エレメント１２６が損傷する
恐れがある。そこで開閉弁１３１を開弁し、入口
弁１１７を閉弁して低温の炉水１０３を直接イオ
ン交換樹脂脱塩器１２１に導く運転方法がとられ
る。 したがつて原子炉運転時炉水１０３を冷却する
ことなく高温のまま導入してコバルトイオンの除
去を行なうことができ熱交換ロスの増大、発電コ
ストの増加等の問題を解消することができ、また
コバルトイオンの吸着能力の高いマンガンフエラ
イトを使用しているのでコバルトイオンを効果的
に除去することができる。そしてマンガンフエラ
イトは粉体ではなく吸着エレメントとして使用し
ているので従来のように炉水配管系に流出するこ
とはなく、流出による２次的災害を未然に防止す
ることができる。さらに吸着エレメントはそのか
さ密度が真密度の35〜60％、比表面積が5000〜
300000cm²／cm³、径が0.5〜５mmと最適な条件で形
成されており、通水特性も良好で圧力損失も小さ
い。原子炉停止時には低温浄化系１１５のイオン
交換樹脂脱塩器１２１に直接炉水を導入すること
によりクラツドによる吸着エレメント１２６の破
損を防止することができる。 なお軽水炉用コバルト除去装置の適用場所とし
ては前記実施例に限つたことではなく例えば原子
炉圧力容器１０１の給水管１１３に介挿してもよ
い。 〔発明の効果〕 本発明による炉水浄化装置は、軽水冷却形原子
力発電プラントの炉水配管系に介挿された容器本
体と、この容器本体内に収容されたカートリツジ
タイプのフイルタとを具備し、上記フイルタは上
記容器本体内に設けられ炉水が流通する内側容器
と、この内側容器内に充填されマンガンフエライ
トの粉体を焼結してなる吸着エレメントとから構
成され、上記吸着エレメントのかさ密度をマンガ
ンフエライトの真密度の35〜60％、比表面積を
5000〜300000cm²／cm³、直径を0.5〜５mmにしたも
のである。 したがつて、炉水中のコバルトイオンを除去す
る吸着エレメントとしてマンガンフエライトを使
用しているので、炉水を冷却することなくそのま
ま導入でき、熱交換ロスの増大を防止できる。ま
た、マンガンフエライトを焼結体とし、そのかさ
密度を真密度の35〜60％、比表面積を5000〜
300000cm²／cm³、直径を0.5〜５mmにしているので、
炉水が吸着エレメントの内部まで流通して炉水中
のコバルトイオンを効果的に除去できると共に炉
水配管系への流出を防止でき、しかも通水特性が
良好なので圧力損失も少なくて済む。さらに、容
器本体内に収容されるフイルタをカートリツジタ
イプとしてあるので、コバルトイオン吸着後の処
理が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す図で、沸騰水形原子炉の
構成を示す系統図、第２図および第３図は本発明
の一実施例を示す図で、第２図は沸騰水形原子炉
の構成を示す系統図、第３図は第２図の一部詳細
図である。第４図および第５図は吸着エレメント
を示す図、第６図は一般的な焼結体の断面図、第
７図ないし第１０図は吸着エレメントを示す図で
ある。 １０４Ｂ……浄化系配管、１２２……炉水浄化
装置、１２３……容器本体、１２４……フイル
タ、１２６……マンガンフエライトの吸着エレメ
ント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 軽水冷却形原子力発電プラントの炉水配管系
   に介挿された容器本体と、この容器本体内に収容
   されたカートリツジタイプのフイルタとを具備
   し、上記フイルタは上記容器本体内に設けられ炉
   水が流通する内側容器と、この内側容器内に充填
   されマンガンフエライトの粉体を焼結してなる吸
   着エレメントとから構成され、上記吸着エレメン
   トのかさ密度をマンガンフエライトの真密度の35
   〜60％、比表面積を5000〜300000cm²／cm³、直径を
   0.5〜５mmにしたことを特徴とする原子炉の炉水
   浄化装置。