JPH0648311B2 - 原子炉冷却材の浄化装置 - Google Patents

原子炉冷却材の浄化装置

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JPH0648311B2
JPH0648311B2 JP59255087A JP25508784A JPH0648311B2 JP H0648311 B2 JPH0648311 B2 JP H0648311B2 JP 59255087 A JP59255087 A JP 59255087A JP 25508784 A JP25508784 A JP 25508784A JP H0648311 B2 JPH0648311 B2 JP H0648311B2
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は原子炉の冷却材を浄化する装置に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
従来の原子炉浄化系と燃料プール浄化系を第5図に示
す。
原子炉1の冷却材を浄化する系統(以下、原子炉浄化系
と略称する)と使用済燃料貯蔵プール11の冷却材を浄
化する系統(以下、燃料プール浄化系統と略称する)に
はそれぞれ濾過脱塩器4,7を設置して独立に浄化運転
を行う。この技術の公知例における具体的な配管を第6
図及び第7図に示す。本図は、柏崎・刈羽原子力発電所
の原子炉設置変更許可申請書(2,5号原子路の増
設)、本文及び添付書類(昭和56年5月・東京電力株
式会社)の添付書類ハ、8−6−32,8−6−33ペ
ージに示されている原子炉浄化系と燃料プール浄化系の
系統概要図である。
また、原子炉浄化系の濾過脱塩装置や燃料フール浄化系
の濾過脱塩装置を使用して圧力抑制室の冷却材の浄化を
する装置も知られている(特開昭56−137294,
特開昭57−33394)。
上記の従来例においては、以下に述べる理由により各浄
化系統にそれぞれ濾過脱塩装置を設けていた。
(a)処理水質の管理基準の相違 原子炉浄化系は一次冷却材を浄化して、原子炉一次系を
構成する機器配管の腐食、化学的損傷、放射性汚染の防
止や燃料表面への不純物付着による伝熱効率低下の防止
を目的とする。このように原子炉浄化系は原子力発電プ
ラントの運転に直接関与するため水質の基準を厳しくし
て管理している。上記の水質管理基準は、導電率や不溶
性物質などの含有率を目的として行われる。
一方、燃料プール浄化系は貯蔵燃料及び機器の腐食と化
学的損傷の防止、および燃料プール水の透明度の悪化に
よる燃料交換作業の阻害の防止を目的とする。このよう
に燃料プール浄化系は原子力発電プラントの運転に直接
関与せず、水質の基準は原子炉浄化系よりゆるやかでも
よい。
(b)圧力条件の相違 原子炉浄化系は圧力の高い原子炉1に一次冷却材を戻す
ため、ポンプ2で昇圧する。このため濾過脱塩器4は原
子炉圧力と同程度の高圧仕様としなければならない。
一方、燃料プール浄化系は大気開放している使用済燃料
貯蔵プール11に冷却材を戻すため、濾過脱塩器7は低
圧仕様で足りる。
(c)放射線量の相違 原子炉浄化系は放射能濃度の高い一次冷却材を取り扱う
ため放射線量が高く、燃料プール浄化系と機器を共用す
ることにより、燃料プール浄化系内に一次冷却材が混入
して燃料プール浄化系の放射線量が高くなる虞れがあ
る。
また、原子炉浄化系の濾過脱塩装置は、浄化処理能力5
0%の濾過脱塩器2台及び補助設備一式で構成され、濾
過脱塩器の内の1台が処理不能となった場合には、再生
操作が完了するまでの期間は50%浄化処理能力での運
転を避けることができなかった。
上記のように、二つの浄化系統にそれぞれ濾過脱塩装置
を設けられなければならないので不経済であり、その他
に、燃料プール浄化系の濾過脱塩装置は、濾過脱塩器2
台と補助設備一式で構成され、燃料交換作業等で燃料プ
ール水の水質の悪化した場合又は原子炉ウエルの浄化も
同時に行う場合に対応できる浄化能力を有しており、燃
料プール水水質の悪化が無くかつ浄化対象が燃料プール
のみである原子炉通常運転中には、濾過脱塩器は1台の
み連続運転を行っていたため、設備稼動率が低いという
不具合もあった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上記の事情に鑑みて為されたもので、前記双方
の浄化系統の濾過脱塩装置を共用して設備コストを低減
せしめるとともに、設備全体を小形,軽量に構成するこ
とができ、しかも、原子炉の通常運転中も原子炉の停止
中も、その時の条件に応じて適切な能力で浄化を行なう
ことのできる、原子炉冷却材浄化装置を提供することを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため本発明者らは、従来例の浄化
装置において(第5図参照)、 イ.原子炉1次冷却材浄化系の濾過脱塩器4は予備の意
味で複数個設置されること、および、 ロ.使用済燃料貯蔵プール水浄化系の濾過脱塩器7の使
用頻度が低いこと、に着目し、原子炉1次冷却浄化系の
濾過脱塩器の設置基数を少なくとも3基とするととも
に、該少なくとも3基の濾過脱塩基のそれぞれを個別
に、原子炉1次冷却材浄化系と使用済燃料貯蔵プール水
浄化系との任意の一方に切換え接続できるように配管す
ることにより、上記少なくとも3基の濾過脱塩器を双方
の浄化系に兼用し、各種の作業条件に順応して適切な能
力で浄化作用を行ない得るようにした。
〔作用〕
上記の手段によると、原子炉1次冷却材浄化系に設けら
れている少なくとも3基の濾過脱塩器中の任意の濾過脱
塩器を個別に使用済燃料貯蔵プール水浄化系に切り換え
接続したり、原子炉1次冷却材浄化系に復元接続したり
することができるので、使用済燃料貯蔵プール水浄化に
専用の濾過脱塩器を設ける必要が無く、設備コストが低
減されるとともに設備全体が小形,軽量になる。
その上、少なくとも3基の濾過脱塩器のそれぞれを原子
炉1次冷却材浄化系と使用済燃料貯蔵プール水浄化系と
の間で任意に切り換えて使用することができるので、原
子炉の通常運転時にも、燃料交換のための原子炉停止時
にも、ウエル水抜きのための原子炉停止にしても、その
状態に応じて最も適切な能力を発揮して浄化作用を継続
することができる。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の浄化装置の1実施例を示す。
原子炉1内の1次冷却水を吸入吐出する冷却材循環系ポ
ンプ2と、上記冷却材循環系ポンプ2が吐出した1次冷
却水を冷却する熱交換器3aと、3基の濾過脱塩基40
a,40b,40cと、上記濾過脱塩器を流通した1次
冷却水を再熱する熱交換器3bとを接続して、原子炉1
次冷却材循環系統が構成されている。
本発明を実施する際、上記濾過脱塩器の設置個数は少な
くとも3基とし、それぞれの濾過脱塩器の流通を開閉制
御する弁手段を介して該少なくとも3基の濾過脱塩器を
並列に接続して濾過脱塩装置を構成する。
本実施例においては、前記3基の濾過脱塩器40a,4
0b,40cそれぞれの上流側に1次冷却材開閉弁50
a,50b,50cを接続するとともに、それぞれの下
流側に1次冷却材開閉弁54a,54b,54cを接続
してあり、これら3基の濾過脱塩器は相互に並列に接続
されている。
一方、使用済燃料貯蔵プール11のプール水を吸入吐出
する貯蔵プール水循環ポンプ5と燃料プール水熱交換器
6とを接続して使用済燃料貯蔵プール水循環系統が構成
されている。
前記使用済燃料貯蔵プール水循環系統の途中に、プール
水循環系開閉弁52を介挿接続する。
そして、前記3基の濾過脱塩器40a,40b,40c
のそれぞれについて、各濾過脱塩器の流入側管路を、脱
塩器切換開閉弁51a,51b,51cを介して、前記
プール水循環系開閉弁52の上流側管路に接続するとと
もに、各濾過脱塩器の流出側管路を、脱塩器切換開閉弁
53a,53b,53cを介して、前記プール水循環系
開閉弁52の下流側管路に接続する。
これにより、前記3基の濾過脱塩器40a,40b,4
0cのそれぞれを、原子炉1次冷却材循環系統と使用済
燃料貯蔵プール水循環系統との間で、任意に切り換えて
接続することができる。
例えば、3基の濾過脱塩器の内の1基である濾過脱塩器
40aについて考えると、プール水循環系開閉弁52を
開くとともに1次冷却材開閉弁50a,54aを開き、
かつ脱塩器切換開閉弁51a,53aを閉じると、冷却
材循環系ポンプ2から吐出された原子炉1次冷却水は、
熱交換器3aを経て濾過脱塩器40aを流通し、熱交換
器3bを経て原子炉1に還流する。上記熱交換器3aは
1次冷却水を降温させて濾過脱塩器のイオン交換樹脂を
保護するためのものであり、熱交換器3bは1次冷却水
を昇温させて熱効率を良くするとともに、高温の原子炉
の熱応力を軽減させるためのものである。
そして、前記プール水循環系開閉弁52を閉じるととも
に1次冷却材開閉弁50a,54aを閉じ、かつ脱塩器
切換開閉弁51a,53aを開くと、貯蔵プール水循環
ポンプ5から吐出されたプール水は濾過脱塩器40aを
流通する。
以上のようにして、例えば濾過脱塩器40aは、原子炉
1次冷却材循環系統と使用済燃料貯蔵プール水循環系統
の何れか任意の系統に切り換えて使用することができ
る。同様にして他の2基の濾過脱塩器40b,40c
も、それぞれ任意の系統に切り換え使用することができ
る。
次に、第1図を参照しつつ本実施例の運転操作について
説明する。
本実施例において、1基の濾過脱塩器は、原子炉1の1
次冷却部材を浄化するに必要な能力の50%を有してい
る。
A.通常運転時 3基の濾過脱塩器の内の2基を原子炉浄化系として運転
し、同じく1基を燃料プール浄化系として間歇的に運転
する。燃料プール浄化系は燃料プールの水質基準が低い
こと、および燃料プールには原子炉運転開始当初の数年
は貯蔵物が無い状態が続き、その後、運転年数が増すに
つれて、貯蔵物が増加するなど貯蔵物が一定しないこと
や原子炉の安全性に直接かかわる系統ではないことから
燃料プールの水質を適宜監視し、必要に応じて濾過脱塩
器1基を間歇的に運転することが適切だからである。
すなわち、原子炉1次冷却水の処理に必要な能力の50
%を有する濾過脱塩器の1基をプール水浄化に振り当て
た場合は、連続運転しなくても、間歇運転で足りる。
原子炉浄化系として用いる2基の濾過脱塩器の内の1基
が浄化処理不能になった場合は、直ちに残り1基に切換
えることによって浄化運転を連続して行う事が可能であ
る。また、残りの1基を燃料プール浄化系として使用し
ている場合でも、その1基を燃料プール浄化系から切離
して原子炉浄化系に切り換え接続すると、50%能力を
有する濾過脱塩器の2基を原子炉浄化系に振り当てるこ
とになり、該原子炉浄化系は100%能力で浄化作用を
継続することができる。
尚、燃料プール浄化系として使用している1基の濾過脱
塩器を、イオン交換樹脂の交換などのために休止させな
ければならない場合には、該1基の濾過脱塩器をプール
水浄化系から一時的に切り離して整備した後、プール水
浄化系に復帰させることができる。その理由は、前述し
たごとく、プール水浄化系として用いている濾過脱塩器
は間歇運転で足りるからである。
本実施例において、以上に述べたように原子炉の通常運
転中に発生する虞の有る総べての事態に対処して、原子
炉浄化系を100%能力で作動せしめ得ることは、主と
して「1基の原子炉の1次冷却材を浄化するに必要な能
力の1/2を有する濾過脱塩器の3基を、切換操作可能
なように接続したこと」による。
上述の作用から容易に理解できるように、本例の如く
「1/2能力の濾過脱塩器の3基」に限らず、「1/3
能力の濾過脱塩器の4基」など各種の構成が考えられ
る。これらの構成において濾過脱塩器の設置個数は3基
若しくはそれ以上であることが必要である。
B.原子炉停止時 原子炉の運転を停止する必要を生じる場合は、これを大
きく二つに分けることができる。
一つは燃料交換時であり、その状態を第2図に示す。燃
料交換時には、原子炉1と原子炉ウエル10、使用済燃
料貯蔵プール11は連通しているため、処理水としては
同一の水質と考えることができる。このため、原子炉1
と原子炉ウエル10、使用済燃料貯蔵プール11の水質
状態に適宜対応し最大合計3基の濾過脱塩器を用いた冷
却材浄化系統の運転が可能である。
原子炉を停止するもう一つの場合は原子炉ウエル水抜時
であり、その状態を第3図に示す。原子炉ウエル水抜時
には、原子炉ウエル10の冷却材を浄化した後、復水貯
蔵タンク15に戻す運転を行う。この場合、原子炉ウエ
ル水を燃料プール浄化系側に通水し、復水貯蔵タンクに
移送するが、水抜時間の短縮を図り、濾過脱塩器の2基
に通水する。原子炉ウエル水抜時には原子炉が停止して
おり、原子炉水質を悪化させる要因である給水配管から
のクラッドの持ち込みがないため、原子炉浄化系の運転
は必要がない。しかし、万一、不測の事態の発生に備え
て、系統の能力としては、濾過脱塩器1基を原子炉浄化
系として機能させる運転も可能である。
本実施例において、以上に述べたように、原子炉の燃料
交換のための停止時にもウエル水抜のための停止時に
も、その条件に応じて最も適切に対応できるのは、少な
くとも3基の濾過脱塩器を切換操作可能に接続したこと
の効果である。
第4図は、第1図に示した実施例を改良した1例の配管
系統の略図であって、第1図と異なるところは、原子炉
浄化系の配管に、濾過脱塩装置30の上流側に位置せし
めて減圧弁20を設けたことである。このように構成す
ると、濾過脱塩装置30を低圧仕様にすることができ
る。減圧状態で濾過脱塩装置30を流通した1次冷却水
は、冷却材循環系ポンプ2によって加圧され、原子炉1
に還流する。
〔発明の効果〕
以上に説明したように、本発明の装置によれば、原子炉
1次冷却材循環系統に設けられている濾過脱塩器を、弁
操作によって使用済燃料貯蔵プール水循環系統に兼用す
ることができるので、該使用済燃料貯蔵プール水循環系
統に専用の濾過脱塩器を設ける必要が無くなり、設備コ
ストが低減され、設備全体が小形,軽量になる。
その上、少なくとも3基の濾過脱塩器のそれぞれを、原
子炉1次冷却材循環系統と使用済燃料貯蔵プール水循環
系統との間で任意に切り換えて使用することができるの
で、原子炉の通常運転時にも、燃料交換のための原子炉
停止時にも、ウエル水抜きのための原子炉停止時にも、
その状態に応じて最も適切な能力をもつ浄化装置として
使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置の1実施例を示す概略的な配管系
統図、第2図は同じく燃料交換時の系統概略図、第3図
は同じく原子炉ウエル水抜時の系統概略図である。 第4図は、第1図の実施例の改良例を示す概要的な配管
系統図である。 第5図は従来の原子炉の系統図、第6図及び第7図は公
知の原子炉の系統を具体的に表わした系統図である。 1……原子炉、2……冷却材循環系ポンプ、3a,3b
……熱交換器、4……原子炉浄化系濾過脱塩器、5……
貯蔵プール水循環ポンプ、6……熱交換器、7……燃料
プール浄化系濾過脱塩器、10……原子炉ウエル、11
……使用済燃料貯蔵プール、12……スキマサージタン
ク、15……復水貯蔵タンク、20……減圧弁、30…
…濾過脱塩装置、40a,40b,40c……濾過脱塩
器、50a,50b,50c……1次冷却材開閉弁、5
1a,51b,51c……脱塩器切換開閉弁、52……
プール水循環系開閉弁、53a,53b,53c……脱
塩器切換開閉弁、54a,54b,54c……1次冷却
材開閉弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 宏 茨城県日立市幸町3丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−150395(JP,A) 特開 昭58−82193(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】濾過脱塩装置と熱交換器とポンプとを管路
    によって原子炉に接続した原子炉1次冷却材循環系統
    と、 熱交換器とポンプとを管路によって使用済燃料貯蔵プー
    ルに接続した使用済燃料貯蔵プール水循環系統とを備
    え、 前記原子炉1次冷却材循環系統の濾過脱塩装置を、1次
    冷却材開閉弁を有する管路によって並列に接続した少な
    くとも3基の濾過脱塩器により構成するとともに、前記
    使用済燃料貯蔵プール水循環系統にプール水循環系開閉
    弁を設け、 かつ、前記少なくとも3基の濾過脱塩器それぞれの流入
    側管路を脱塩器切換開閉弁を有する管路によって前記プ
    ール水循環系開閉弁の上流側管路に接続するとともに、
    前記少なくとも3基の濾過脱塩器それぞれの流出側管路
    を、脱塩器切換開閉弁を有する管路によって前記プール
    水循環系開閉弁の下流側管路に接続し、 前記1次冷却材開閉弁,脱塩器切換開閉弁およびプール
    水循環系開閉弁の開閉操作により、前記少なくとも3基
    の濾過脱塩器のそれぞれを原子炉1次冷却材循環系統若
    しくは使用済燃料貯蔵プール水循環系統の何れかへ任意
    に連通せしめ得るように構成したことを特徴とする、原
    子炉冷却材の浄化装置。
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