JPH06114277A - 復水脱塩装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低溶存酸素濃度である温水のヒータドレン水を
再生用水タンクに貯溜して、イオン交換樹脂の熱再生と
保管およびイオン交換樹脂に捕捉された弱イオン成分の
除去時に供給して、イオン交換樹脂の酸化劣化防止と、
再生薬液を削減した復水脱塩装置を提供する。 【構成】復水中に含まれる溶解性不純物を除去する復水
脱塩塔10と、この復水脱塩塔10内の陽イオン交換樹脂と
陰イオン交換樹脂を再生する再生装置９を備えた復水脱
塩装置において、前記陽イオン交換樹脂と陰イオン交換
樹脂の再生・保管等のための用水に温水を供給すること
を特徴とし、温水はヒータドレン水で、再生用水タンク
20に貯溜する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、復水脱塩塔およびイオ
ン交換樹脂の再生装置からなる復水脱塩装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子力発電プラントでは、原子
炉内を常に清浄な状態に維持するために、タービンの復
水器から原子炉内に還流する復水を復水脱塩塔によって
浄化処理し、高度に浄化した後に原子炉への給水として
使用している。

【０００３】従来は図４の系統構成図に示すように、原
子炉圧力容器１内で発生した蒸気は主蒸気管２を介して
蒸気タービン３に送られ、この蒸気タービン３により回
転された発電機４により発電をするように構成されてい
る。この復水・給水系は、蒸気タービン３を駆動した蒸
気が復水器５で凝縮され復水となり、低圧復水ポンプ６
によって昇圧されて空気抽出器７、グランド蒸気復水器
８を介して復水浄化系にある復水ろ過装置９と復水脱塩
塔10により不純物を除去する。

【０００４】この復水ろ過装置９と復水脱塩塔10で浄化
された復水は、高圧復水ポンプ11でさらに昇圧され、低
圧ヒータ12に送られて加熱されて給水として給水ポンプ
13で昇圧され、高圧ヒータ14を介して原子炉圧力容器１
内に還流されている。またタービン抽気15は、低圧ヒー
タ12および高圧ヒータ14で給水を加熱した後に凝縮され
てヒータドレン水となる。このヒータドレン水は高圧ヒ
ータ14から低圧ヒータ12へと順次低圧側に送水され、最
終的に復水器５に回収される。

【０００５】上記復水脱塩塔10は、粒状のイオン交換樹
脂を内蔵し、主として復水中のイオン性不純物を除去す
るように構成されている。この復水脱塩塔10の能力が低
下した場合には、他の待機状態にあった復水脱塩塔を新
たに系統に併入すると共に、当該復水脱塩塔10を一旦、
系統から切り離して連続的に復水の浄化を行う。

【０００６】この際に切り離された能力が低下した復水
脱塩塔10は、内部のイオン交換樹脂を復水脱塩装置を形
成する再生装置16によって再生するが、この再生装置16
ではイオン交換樹脂の再生、あるいはプラントの立ち上
げ迄、復水脱塩塔10において保管する用水を、復水貯蔵
タンク17より低温の復水を復水補給水ポンプ18を介して
供給する構成になっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の構成の復水脱塩
装置においては、下記のような課題があった。 (1) イオン交換樹脂の再生や、保管を行うための用水は
低温の復水を復水貯蔵タンク17より復水補給水ポンプ18
を介して供給しているが、前記復水貯蔵タンク16は大気
と連通しているため用水は溶存酸素濃度が高く、従っ
て、この用水により再生、保管されることがイオン交換
樹脂の酸化劣化の主要な原因となっている。またイオン
交換樹脂が酸化劣化すると、樹脂母体より全有機炭素
（ＴＯＣ）が発生し、この全有機炭素は、復水脱塩塔10
の出口における水質を悪化させる原因となっていた。

【０００８】(2) 復水脱塩塔10における被処理水である
復水中のイオン成分には、イオン交換樹脂に捕捉され易
く、かつ水の導電率上昇への寄与が大きい強イオン成分
（ナトリウムイオン、硫酸イオン等）と、イオン交換樹
脂に捕捉され難く、水の導電率上昇への寄与が少ない弱
イオン成分（シリカイオン等）がある。

【０００９】被処理水の復水脱塩装置における脱塩処理
は、図５の機能説明図に示すようにイオン交換樹脂層19
により処理される。 イ．通水初期では、強イオン成分○と弱イオン成分×を
両方とも捕捉し、出口水の導電率、不純イオン成分濃度
は所定値以下で良好に保たれる（Ａ）。なお、イオン交
換樹脂の選択吸着性から、イオン交換樹脂層19中では、
入口側に強イオン成分○、出口側に弱イオン成分×が捕
捉されるようになる（Ｂ）。

【００１０】ロ．被処理水の通水を継続するに伴い、強
イオン成分○と弱イオン成分×がイオン交換樹脂の捕捉
能力限度（イオン交換容量）に達し、これ以降は弱イオ
ン成分×は捕捉できずに出口水に流出し、かつ強イオン
成分○の捕捉に伴って、先に捕捉されていた弱イオン成
分×が放出されて行くようになる（Ｃ）。このため出口
水は、強イオン成分○は含まないので導電率は低く保た
れるが、弱イオン成分×の不純物を含むようになる。

【００１１】ハ．さらに通水を継続していくと、強イオ
ン成分○がイオン交換容量に達し（Ｄ）、これ以降は強
イオン成分○も捕捉できずに出口水に流出するようにな
り、出口水は導電率、不純イオン成分濃度ともに所定値
を満足できなくなる（Ｅ）。

【００１２】以上の復水脱塩塔10におけるイオン成分捕
捉機能の挙動から、従来の復水脱塩装置では、出口水の
導電率を管理基準として前記（Ｄ）の時点において、イ
オン交換樹脂の交換、あるいは薬液による再生を行って
いるため、イオン成分捕捉運転を強イオン成分がイオン
交換容量に達するまで続けることとなり、このために弱
イオン成分については、通水初期（Ａ），（Ｂ）を除
き、（Ｃ）以降では捕捉が困難となり出口水に流出する
支障がある。

【００１３】(3) 近年は発電所内水質向上の観点から、
弱イオン成分の捕捉についても着目されるようになり、
この弱イオン成分の出口水中の濃度も管理基準とされる
ようになってきた。しかしながら、弱イオン成分におい
ては、上記のように復水脱塩装置の運転早期から流出が
始まることから（Ｃ）、これに対処するためには通水運
転期間を短縮し、上記（Ｂ）からイオン交換樹脂の交換
あるいは薬液再生の頻度を大幅に増加させ必要があり、
この結果、二次廃棄物量が増大する。

【００１４】本発明の目的とするところは、低溶存酸素
濃度である温水のヒータドレン水を再生用水タンクに貯
溜して、イオン交換樹脂の熱再生と保管およびイオン交
換樹脂に捕捉された弱イオン成分の除去時に供給して、
イオン交換樹脂の酸化劣化防止と、再生薬液を削減した
復水脱塩装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】復水中に含まれる溶解性
不純物を除去する復水脱塩塔と、この復水脱塩塔内の陽
イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を再生する再生装置
を備えた復水脱塩装置において、前記陽イオン交換樹脂
と陰イオン交換樹脂の再生・保管等のための用水に温水
を供給することを特徴とし、温水はヒータドレン水で、
再生用水タンクに貯溜する。

【００１６】

【作用】復水脱塩塔および再生装置の復水脱塩装置にお
けるイオン交換樹脂の再生、保管および捕捉された弱イ
オン成分の除去に際して使用する用水として、例えばタ
ービン抽気を低圧ヒータおよび高圧ヒータで凝縮された
ヒータドレン水を使用する。

【００１７】このヒータドレン水は復水器において脱気
された、酸素濃度が低い温水である。従って熱再生に際
し、この温水をイオン交換樹脂に流すことにより、イオ
ン交換樹脂に捕捉されていた弱イオン成分が容易に除去
される。また再生後の保管に際しては、低溶存酸素水で
あるため、イオン交換樹脂からの全有機炭素（ＴＯＣ）
の溶出が少なく、酸化劣化が防止され、イオン交換樹脂
の交換および薬液による再生頻度が削減されるので、二
次廃棄物の発生量も低減する。

【００１８】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分については
同一符号を付して詳細な説明を省略する。図１の系統構
成図に示すように、主蒸気系は原子炉圧力容器１内で発
生した蒸気は主蒸気管２を介して蒸気タービン３に送ら
れ、この蒸気タービン３によって発電機４を回転して発
電をするように構成されている。

【００１９】この復水・給水系は、蒸気タービン３を駆
動した蒸気が復水器５で凝縮され復水となり、低圧復水
ポンプ６によって昇圧されて空気抽出器７、グランド蒸
気復水器８を介して復水浄化系にある復水ろ過装置９と
陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂を収容した復
水脱塩塔10により不純物を除去する。

【００２０】復水ろ過装置９および復水脱塩塔10で浄化
された復水は、給・復水系にある高圧復水ポンプ11でさ
らに昇圧され、低圧ヒータ12に送られて加熱され、給水
として給水ポンプ13で昇圧されて、高圧ヒータ14を介し
て原子炉圧力容器１に給水される。

【００２１】また前記低圧ヒータ12および高圧ヒータ14
には、タービン抽気15が供給され、このタービン抽気15
は、低圧ヒータ12および高圧ヒータ14で給水を加熱した
後に凝縮されてヒータドレン水となる。このヒータドレ
ン水は高圧ヒータ14から低圧ヒータ12へと順次低圧側に
送水され、低圧ヒータ12からのヒータドレン水と共に、
復水脱塩装置の再生用水タンク20に貯溜される。

【００２２】この再生用水タンク20は、前記復水器５お
よび、再生用水移送ポンプ21を介して復水脱塩塔10と再
生装置16に連結されていて、貯溜されたヒータドレン水
は復水器５に回収されるものと、一部は必要に応じてイ
オン交換樹脂の再生と、プラント立ち上げまで復水脱塩
塔10においてイオン交換樹脂を保管する際等の用水とし
て復水脱塩塔10と再生装置16に供給されるように構成さ
れている。

【００２３】次に上記構成による作用について説明す
る。前記タービン抽気15は低圧ヒータ12および高圧ヒー
タ14で凝縮されてヒータドレン水となる。このヒータド
レン水は高圧ヒータ14から順次低圧側の低圧ヒータ14に
送水され、再生用水タンク20に一旦、貯溜されるが、先
に復水器５において脱気されているため、酸素濃度が低
く、かつ温度は温水状態（約50〜60℃程度）である。

【００２４】従って、復水脱塩塔10および再生装置15に
よる復水脱塩装置におけるイオン交換樹脂の再生と再生
後において再び復水浄化系に併入される迄の保管、およ
びイオン交換樹脂に捕捉された弱イオン成分を除去する
ための用水として、この再生用水タンク20から温水のヒ
ータドレン水を使用する。

【００２５】すなわち、図２の比較特性図に示すよう
に、用水の溶存酸素濃度に対するイオン交換樹脂からの
全有機炭素（ＴＯＣ）の溶出は、黒丸および実線22で示
す脱気水である低溶存酸素水に比べて、白丸および点線
23で示す高溶存酸素水の場合には極めて多い。従って、
低溶存酸素水のヒータドレン水を用水として使用するこ
とで、イオン交換樹脂の酸化劣化が防止できる。またイ
オン交換樹脂のイオン交換能力は通水温度に依存してお
り、通水温度が高い程イオン交換容量が減ることが知ら
れている。

【００２６】本発明は、このイオン交換樹脂の温度依存
性を利用し、捕捉能力限度（イオン交換容量）に近づい
たイオン交換樹脂に低溶存酸素の温用水（ヒータドレ
ン）を通水して一時的にイオン交換容量を低下させるこ
とで、それまで捕捉していたイオン成分の一部を放出さ
せる熱再生と、酸化劣化防止が同時に適用されることに
なる。

【００２７】なお、この熱再生方法は、使用済イオン交
換樹脂や再生廃液といった二次廃棄物が発生しないこと
が特長であり、またイオン交換樹脂の選択性から、イオ
ン交換樹脂に捕捉され難いシリカ等の弱イオン成分を選
択的に除去することが可能である。

【００２８】本一実施例では図３の機能説明図で示すよ
うに脱塩処理が行われる。 イ．通水初期では強イオン成分○と弱イオン成分×を両
方とも捕捉し、出口水の導電率、不純イオン成分濃度は
所定値以下で良好に保たれる（Ａ）。またイオン交換樹
脂の選択吸着性から、イオン交換樹脂層19中では、入口
側に強イオン成分○、出口側に弱イオン成分×が捕捉さ
れる（Ｂ）。なお、この（Ｂ）の状態を継続するに伴
い、強イオン成分○と弱イオン成分×がイオン交換樹脂
のイオン交換容量に達し、これ以降は弱イオン成分×が
出口水に流出されるようになる。

【００２９】ロ．ここで脱塩処理を一時中断して再生用
水タンク20に貯溜されている温水であるヒータドレン水
を用水として、再生用水移送ポンプ21から復水脱塩装置
の復水脱塩塔10と再生装置15へ供給して通水する。この
用水である温水によりイオン交換樹脂の温度が上昇して
交換容量が見掛上減少するため、これまで捕捉していた
イオン成分が保持できなくなり、捕捉イオン成分を放出
することになるが、この際にイオン交換樹脂の選択性よ
り弱イオン成分×が選択的に放出される（Ｆ）。

【００３０】ハ．熱再生を完了して被処理水の通水を開
始すると、イオン交換樹脂の温度が低下し、これに伴い
イオン交換容量が元のレベルに復帰する（Ｇ）。 ニ．熱再生終了後における脱塩処理の再開でイオン交換
樹脂層19は、処理能力が回復し、再び強イオン成分○と
弱イオン成分×の捕捉処理を行う（Ｈ）。 ホ．再びイオン交換樹脂は捕捉能力限度（イオン交換容
量）に達すると、弱イオン成分×の流出が始まるので
（Ｉ）、ここで初めてイオン交換樹脂の交換、あるいは
薬液による再生作業を実施する。

【００３１】以上のように、イオン交換樹脂層19におけ
る捕捉能力限度（イオン交換容量）に到達した時点
（Ｂ）で、温水のヒータドレン水を使用して熱再生を実
施することにより、弱イオン成分濃度も管理基準として
いる最近のプラントにおいても、イオン交換樹脂の交
換、あるいは薬液再生の頻度が低減され、二次廃棄物量
を削減される。またイオン交換樹脂再生は勿論のこと、
保管および低減することが可能である。

【００３２】なお、上記特許請求の範囲の実施態様とし
て次のものがある。 (1) イオン交換樹脂の再生用等の温水が、給・復水系に
おけるヒータドレン水である請求項１の復水脱塩装置。 (2) イオン交換樹脂の再生用等の温水を貯溜する再生用
水タンクを備えた請求項１復水脱塩装置。

【００３３】

【発明の効果】以上本発明によれば、脱気された酸素濃
度の低い用水をイオン交換樹脂の再生、および保管に使
用するので、イオン交換樹脂の酸化劣化を防止して寿命
を長くすると共に、原子炉圧力容器へ全有機炭素（ＴＯ
Ｃ）が流入するのを抑制でき、原子炉圧力容器内の機器
の健全性が向上する。

【００３４】さらに、温水である用水によりイオン交換
樹脂の熱再生を実施することにより、イオン交換樹脂に
捕捉された弱イオン成分を容易に除去できて、イオン交
換樹脂の交換あるいは薬液再生の頻度が削減され、二次
廃棄物量を低減する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の系統構成図。

【図２】溶存酸素濃度によるイオン交換樹脂から全有機
炭素溶出特性図。

【図３】本発明に係る一実施例の脱塩処理の説明図。

【図４】従来の復水脱塩装置の系統構成図。

【図５】従来の復水脱塩装置における脱塩処理の説明
図。

【符号の説明】

５…復水器、６…低圧復水ポンプ、９…復水ろ過装置、
10…復水脱塩塔、11…高圧復水ポンプ、12…低圧ヒー
タ、13…給水ポンプ、14…高圧ヒータ、15…タービン抽
気、16…再生装置、19…イオン交換樹脂層、20…再生用
水タンク、21…再生用水移送ポンプ、22…低溶存酸素水
（実線）、23…高溶存酸素水（点線）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 復水中に含まれる溶解性不純物を除去す
   る復水脱塩塔と、この復水脱塩塔内の陽イオン交換樹脂
   と陰イオン交換樹脂を再生する再生装置を備えた復水脱
   塩装置において、前記陽イオン交換樹脂と陰イオン交換
   樹脂の再生・保管等のための用水に温水を供給すること
   を特徴とする復水脱塩装置。