JPH06160592A - 廃液蒸発処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】安定した制御が行える構成簡単な廃液蒸発処理
装置を提供すること。 【構成】廃液を加熱し蒸気Ｘと濃縮液とに分離する蒸発
器１０と、蒸気Ｘを受け入れて冷却し凝縮水Ｗと非凝縮
ガスとに分け凝縮水Ｗを冷却する凝縮冷却器５０，６０
とを有し、同凝縮冷却器の殻部を、竪型筒状主容器５１
と主容器５１上に載設され主容器５１に内部が連通した
副容器６１とから構成し、主容器５１の底部から内部を
上方へのび副容器６１の内部を通って延出する貫流冷却
水伝熱管５６を内設し、主容器５１の底部から延出する
凝縮水排出系７２に再循環ライン７４を併設して凝縮水
水位調節系７０を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば原子力発電プラ
ントにおける使用済樹脂の処理に用いた廃液等の処理に
用いる廃液蒸発処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電プラントにおいては、廃液中
から放射性汚染物質を除去する手段としてイオン交換樹
脂が用いられている。使用済みのイオン交換樹脂は、通
常の場合貯蔵タンクに貯蔵される。このような高レベル
放射性廃棄物を減容するために、使用済みのイオン交換
樹脂から放射線核種を硫酸等の溶離液により溶離し、そ
の溶離廃液を廃液蒸発処理装置によって濃縮減容し、放
射能減衰後においてセメント固化する方法が採られてい
る。一方、溶離済みの低レベル放射性廃棄物となった樹
脂は、所定の方法で処分される。なお、溶離廃液を濃縮
減容するための装置としては、溶離廃液を蒸発器により
加熱蒸発して蒸気と濃縮液とに分離し、その蒸気を冷却
して凝縮液とし、これを系外へ排出する装置が用いられ
ている。

【０００３】図２は、このような廃液の蒸発・濃縮・凝
縮等の処理を行なう装置の従来例を示す図である。すな
わちこの装置は、大きく分けて蒸発器１０と、主蒸気凝
縮器２０と、ベントコンデンサ３０と、凝縮水冷却器４
０とを備えた構成となっており、次のように作動する。
蒸発器１０には溶液系１１から処理廃液Ｘが供給され
る。加熱器１２によって発生した蒸気Ｙは、蒸気導管１
３を通って主蒸気凝縮器２０内に導かれる。

【０００４】蒸発器１０内の処理済み液は加熱器１２に
より濃縮され、濃縮液移送ポンプ１４により濃縮液移送
系１５を介して系外へ移送される。濃縮過程では溶液循
環系１６を通って処理済み液が蒸発器１０内に返戻さ
れ、所定の濃度まで再循環が行われる。なお、１７は圧
力検出器、１８は制御信号ラインを示している。

【０００５】蒸気の流路２１および凝縮水溜り２２を有
する主蒸気凝縮器２０に導かれた蒸気Ｙは、主冷却水系
２３から冷却水を供給される主冷却水伝熱管２４によっ
て冷却され凝縮する。蒸気Ｙに含まれていた空気や酸素
ガス等の非凝縮ガス及び蒸気の一部は蒸気連通管２５を
通ってベントコンデンサ３０へ送り込まれる。凝縮水溜
り２２に集まった凝縮水Ｗは、ポンプ２６によって汲み
出され管路２７を介して凝縮水冷却器４０に導かれる。
一方、前記制御信号ライン１８を介して圧力検出器１７
からの信号が与えられた主冷却水調節弁２８によって蒸
発器１０の内圧が一定に保たれるように主冷却水系２３
の冷却水量が調節される。

【０００６】蒸気の流路３１および凝縮水溜り３２を有
するベントコンデンサ３０に導かれた非凝縮ガス及び蒸
気のうちの蒸気は、冷却水系３３から冷却水が供給され
る冷却水伝熱管３４によって過冷却され凝縮する。ま
た、ベントコンデンサ３０において凝縮分離された非凝
縮ガスは排気孔（ベント）３５から外部に放出される。
さらに、凝縮水溜り３２の凝縮水はＵ字シール管３６を
備えた管路３７を通って主蒸気凝縮器２０に返戻され
る。このＵ字シール管３６は位置の高低差を利用し、水
頭差で自己バランスし、降水させて逆流を防ぐものであ
る。

【０００７】凝縮水Ｗの流路４１および凝縮水排出孔４
２を有する凝縮水冷却器４０に導かれた凝縮水Ｗは、冷
却水系４３から冷却水を供給される冷却水伝熱管４４に
よって所定の温度まで冷却される。冷却された凝縮水Ｗ
は凝縮水排出系４５によって系外へ排出される。冷却水
系４３の冷却水調節弁４６には制御信号ライン４７を介
して、凝縮水温度検出器４８によって検出された温度信
号が、図示しない調節器を経て与えられる。かくして排
出される凝縮水は設定温度になるように調節される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の廃液蒸
発処理装置では、蒸発処理容量が５０〜１００ｋｇ／ｈ
と比較的小規模である場合、主蒸気凝縮器２０、凝縮水
冷却器４０およびベントコンデンサ３０の内容積が小さ
いものとなる。このため、各機器に対する吸収緩和作用
すなわちバッファ機能が不十分となる。したがって、各
系統の作動温度、圧力、流量等に変動が生じると、各制
御系統が鋭敏に働き過ぎて不安定現象が生じ、装置の性
能低下、トラブル発生の要因となっていた。

【０００９】そこで本発明は、たとえ蒸発処理容量が小
規模な場合であっても、安定した性能を発揮することが
でき、しかも構成が簡単で小型かつ安価に製作可能な廃
液蒸発処理装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は次のような手段を講じた。廃
液を加熱し蒸気と濃縮液とに分離する蒸発器と、前記蒸
気を受け入れて冷却し凝縮水と非凝縮ガスとに分け同凝
縮水を冷却する凝縮冷却器とを有し、同凝縮冷却器の殻
部を、竪型筒状主容器と同主容器上に載設され同主容器
に内部が連通した副容器とから構成し、前記主容器の底
部から内部を上方へのび前記副容器の内部を通って延出
する貫流冷却水伝熱管を内設し、前記主容器の底部から
延出する凝縮水排出系に再循環ラインを併設して凝縮水
水位調節系を形成してなるものとした。

【００１１】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。凝縮冷却器の主容器内に導入された蒸気は上記主容
器の内部に設けられた貫流冷却水伝熱管によって凝縮さ
れ、この凝縮によって生じた凝縮水の水位により、主容
器内部が蒸気に占められ蒸気を冷却・凝縮する気相部と
凝縮水に占められ凝縮水を冷却する液相部とに機能的に
区分されることになる。そして上記気相部および液相部
からなる主容器とその上部に直結している副容器の内部
空間に直列的に挿入配設されている貫流冷却水伝熱管に
対し、蒸発部の設定圧力に対応した水量の冷却水が冷却
水調節弁によって流される。このため、貫流冷却水伝熱
管による凝縮能力が調節され、蒸発部の内部圧力を一定
にする如く蒸発負荷が静定されることになる。

【００１２】一方、主容器内の凝縮水は、蒸発負荷に対
応する量が凝縮水排出系によって系外に排出されるが、
その温度に対応して再循環ラインを併設した凝縮水水位
調節系が制御されるため、凝縮水排出系から主容器内へ
戻される凝縮水の流量が調節される。このため、凝縮水
の水位が変化して液相部の冷却能力が変化し、排出され
る凝縮水の温度が調節されることになる。このとき、前
記冷却水調節弁による蒸発負荷の静定に対応して、気相
部の伝熱面高さ（Ｈｃ）と液相部の伝熱面高さ（Ｈｗ）
との比が自己バランスにより平衡することになる。

【００１３】かくして蒸発負荷調節用の冷却水調節弁
と、凝縮水の水位調節用の凝縮水水位調節系とによる主
容器内の水位調節によって、気相部および液相部の伝熱
面積が任意に調整設定可能となる。

【００１４】上記したように、主容器の上部に設けてあ
る蒸気排出管を介して内部空間が連通している主容器お
よび副容器は、いわば一体胴にて形成された態様をなし
ている。このためたとえ蒸発処理容量が小規模な場合で
あっても圧力や流量の変動を吸収緩和するのに好都合な
十分なバッファ機能が得られる。したがって過敏な応答
を避けることができ、安定した作動が期待できる。そし
て上記一体胴からなる内部空間内に一系列の貫流冷却水
伝熱管が直列的に介挿されたものとなっており、冷却水
系の一元化が図られている。このため、容器が一体胴に
て形成されていることと相俟って、構成が簡単化されて
おり、小型かつ安価に製作可能となる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る廃液蒸発処理
装置の構成を示す図である。すなわち、この装置は、処
理廃液Ｘを加熱蒸発させる蒸発器１０と、この蒸発器１
０で発生した蒸気を凝縮し、かつその凝縮水を冷却して
排出する凝縮冷却部５０と、この凝縮冷却部５０で凝縮
されなかった蒸気の一部を再凝縮するベントコンデンサ
６０と、凝縮水温度に対応して凝縮水を凝縮冷却部５０
に返戻する凝縮水水位調節系７０とを備えた構成となっ
ている。

【００１６】蒸発器１０には処理廃液Ｘを導入するため
の溶液系１１が接続されており、また、処理廃液Ｘを加
熱するための加熱器１２が設けられている。さらに蒸発
器１０の上部には主蒸気凝縮器２０に蒸気を送り出す蒸
気導管１３が接続されており、蒸発器１０の下部には濃
縮された廃液を系外へ送り出す濃縮液移送ポンプ１４を
備えた濃縮液移送系１５が接続されている。またポンプ
１４の出口側の濃縮液移送系１５から溶液循環系１６が
分岐され、蒸発器１０に接続されている。なお、蒸発器
１０には圧力検出器１７が設けられている。この圧力検
出器１７は制御信号ライン１８を介して後述する冷却水
調節弁６７へ接続されている。

【００１７】凝縮冷却部５０は筒状をなす竪形の主容器
５１に、蒸気導管１３から蒸気を導入する蒸気導入孔５
２と、上側壁外に突設された短筒部状の蒸気排出管５３
と、底部に設けられた凝縮水排出孔５４と、側壁に設け
られた凝縮水帰還孔５５とを備えたものとなっている。
そして、主容器５１の内部にはコイル型蛇管からなる貫
流冷却水伝熱管５６の主冷却部５６ａが内装されてい
る。

【００１８】ベントコンデンサ６０は、蒸気排出管５３
の周囲に配置された筒状の副容器６１に、端部に形成さ
れ主容器５１の上側壁外面に液密に接合されたフランジ
部６２と、上部に設けられた排気孔６３と、一端が蒸気
排出管５３と副容器６１との間隙に位置するように配置
され、他端が凝縮冷却部５０内に位置するように配置し
たＵ字シール管６４とを備えたものとなっている。そし
て副容器６１の内部にはコイル型蛇管からなる貫流冷却
水伝熱管５６の副冷却部５６ｂが内装されている。

【００１９】一方、貫流冷却水伝熱管５６の主冷却部５
６ａと副冷却部５６ｂとは蒸気排出管５３を通して一体
的に連通している。そしてこの貫流冷却水伝熱管５６に
は冷却水調節弁６７を備えた冷却水系６８が接続されて
いる。上記冷却水調節弁６７には制御信号ライン１８を
介して前記圧力検出器１７からの信号が与えられてい
る。

【００２０】凝縮水水位調節系７０は、主容器５１の底
部に設けられた凝縮水排出孔５４に接続されたポンプ７
１を備えた凝縮水排出系７２と、ポンプ７１の出口側の
凝縮水排出系７２から分岐された帰還水量調節弁７３を
備えた再循環ライン７４とを有している。なお、凝縮水
排出系７２には凝縮水温度検出器７５が設けられてお
り、この凝縮水温度検出器７５は制御信号ライン７６を
介して帰還水量調節弁７３に接続されている。

【００２１】このように構成された本実施例の廃液蒸発
処理装置は次のように作動する。溶液系１１から定量的
に蒸発器１０内に供給される処理廃液Ｘは、加熱器１２
によって加熱され、蒸気Ｙが発生する。発生した蒸気Ｙ
は蒸気導管１３を通って凝縮冷却部５０内へ送られる。

【００２２】一方、蒸発器１０内の処理済み液は加熱器
１１による加熱蒸発操作で所定の濃度まで濃縮され、濃
縮液移送ポンプ１４により濃縮液移送系１５を介して系
外へ移送される。なお、濃縮過程では溶液循環系１６を
通って処理済み液が蒸発器１０内に返戻され、再循環が
行われる。

【００２３】蒸気導入孔５２から凝縮冷却部５０内に導
入された蒸気Ｙは、貫流冷却水伝熱管５６の主冷却部５
６ａのＨｃの部分によって冷却され凝縮する。この凝縮
によって生じた凝縮水Ｗは主容器５１の底部に溜る。凝
縮水Ｗの水位により、凝縮冷却部５０の内部が蒸気Ｙに
占められた気相部（Ｈｃ部分）と凝縮水Ｗに占められた
液相部（Ｈｗ部分）とに機能的に区分されることにな
る。

【００２４】また、凝縮冷却部５０に導かれた蒸気の一
部は空気や酸素ガス等の非凝縮ガスに混って、蒸気排出
管５３を通ってベントコンデンサ６０内に導かれ、貫流
冷却水伝熱管５６の副冷却部５６ｂによって冷却され凝
縮する。この凝縮によって生じた凝縮水Ｗは蒸気排出管
５３の外周と副容器６１の内周壁との間隙部に溜り、Ｕ
字シール管６４を通って凝縮冷却部５０内に返戻され
る。このＵ字シール管６４は位置の高低差を利用し、水
頭差で自己バランスし、降水させて逆流を防ぐものであ
る。凝縮冷却部５０内に溜った凝縮水Ｗはポンプ７１に
よって汲み出され、凝縮水排出系７２を介して系外へ排
出される。

【００２５】本実施例の廃液蒸発処理装置では蒸発器１
０の蒸発負荷が次の如く制御される。すなわち、気相部
および液相部からなる凝縮冷却部５０と、その上部に直
結しているベントコンデンサ６０の内部空間に直列的に
挿入配設されている冷却伝熱管５６に対し、蒸発部１０
の設定圧力に対応した水量の冷却水が冷却水調節弁６７
によって流される。このため、貫流冷却水伝熱管５６に
よる凝縮能力が調節され、蒸発部１０の内部圧力を一定
にする如く蒸発負荷が静定されることになる。

【００２６】一方、凝縮冷却部５０内の凝縮水Ｗは、蒸
発負荷に対応する量がポンプ７１によって系外に排出さ
れるが、その温度に対応して帰還水量調節弁７３が開く
ため、この弁７３を介して凝縮水排出系７２から凝縮冷
却部５０内へ戻される凝縮水Ｗの流量が調節される。こ
のため、凝縮水Ｗの水位が変化して液相部の冷却能力が
変化し、排出される凝縮水Ｗの温度が調節されることに
なる。このとき、冷却水調節弁６７による蒸発負荷の静
定に対応して、気相部の伝熱面高さ（Ｈｃ）と液相部の
伝熱面高さ（Ｈｗ）との比が自己バランスにより平衡さ
せられることになる。

【００２７】かくして蒸発負荷調節用の冷却水調節弁６
７と、凝縮水Ｗの水位調節用の帰還水量調節弁７３によ
る凝縮冷却部５０内の水位調節によって、気相部および
液相部の伝熱面積を任意に調整設定可能となる。

【００２８】上記したように本実施例では、凝縮冷却部
５０は上部に設けてある蒸気排出管５３を介してベント
コンデンサ６０と内部空間が連通しているので、いわば
一体胴にて形成された態様をなしている。このためたと
え蒸発処理容量が小規模な場合であっても圧力や流量の
変動を吸収緩和するのに十分なバッファ機能が得られ
る。したがって、過敏な応答を避けることができ、安定
した作動が期待できる。そして一体胴からなる凝縮冷却
部５０およびベントコンデンサ６０の内部空間内に一系
列の冷却伝熱管５６が直列的に介挿されたものとなって
おり、冷却水系の一元化が図られているため、容器が一
体胴にて形成されていることと相俟って、構成が簡単化
されており、小型かつ安価に製作可能となる。また、凝
縮冷却器の配置が比較的自由となり、高レベル放射能を
処理する蒸発器を隔離して設置することができるので、
メインテナンスが容易となる。

【００２９】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。すなわち、冷却伝熱管５６としてコイ
ル型蛇管からなるものを用いたが、プレート型やフィン
型のものを使用してもよい。さらに、本発明は前記各実
施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、たとえ蒸発処理容量が
小規模であっても、圧力変動等を吸収緩和するのに十分
なバッファ機能が得られるため、過敏な応答を避けるこ
とができ、安定した作動が期待できると共に、容器が一
体胴にて形成され、かつ冷却水系の一元化が図られてい
るため、構成が簡単で小型かつ安価に製作可能な廃液蒸
発処理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る廃液蒸発処理装置の構
成を示す図。

【図２】従来例に係るの廃液蒸発処理装置の構成を示す
図。

【符号の説明】

１０…蒸発器 ５０…凝縮冷却部 ５１…主容器 ５６…貫流冷却水
伝熱管 ６０…ベントコンデンサ ６１…副容器 ６３…排気孔 ６４…Ｕ字シール
管 ７０…凝縮水水位調節系 ７２…凝縮水排出
系 ７４…再循環ライン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】廃液を加熱し蒸気と濃縮液とに分離する蒸
   発器と、前記蒸気を受け入れて冷却し凝縮水と非凝縮ガ
   スとに分け同凝縮水を冷却する凝縮冷却器とを有し、同
   凝縮冷却器の殻部を、竪型筒状主容器と同主容器上に載
   設され同主容器に内部が連通した副容器とから構成し、
   前記主容器の底部から内部を上方へのび前記副容器の内
   部を通って延出する貫流冷却水伝熱管を内設し、前記主
   容器の底部から延出する凝縮水排出系に再循環ラインを
   併設して凝縮水水位調節系を形成してなることを特徴と
   する廃液蒸発処理装置。