JPS58101781A - 復水の浄化方法及び浄化装置 - 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】 本発明は復水の浄化法及び浄化装置に関する。

この柚のものは復水を行う各攬プラントなどに用いらｎ
る。例えば発電プラントのタービンにおける復水の浄化
に用いられている。

発電プラントの中でも、原子力８電プラント。

特に沸騰水型原子炉を用いての発電プラントにあっては
、このような復水の浄化技術がＪ！賛でるる。

プラントの構造材料から溶出する腐食生成物が原子炉内
に持込まれ、中性子照射によって放射化されるので、浄
化が十分でないとこの放射性腐食生成物の一部が原子炉
運転年数の増大に伴って炉まわシの配管に沈着し、プラ
ント内の放射能レベルが上昇するからである。このよう
な放射能の蓄積は定期検査など炉停止時の被ばく１１１
！菫の増大にりながシ、ひいては稼動率の低下、運転コ
ストの上昇をもきたし、安全性・経済性の面からも腐食
生成物の抑制及び除去対策が不可欠である。

プラントの構造材料か９．ら溶出する腐食生成１として
は、Ｍ濁性鉄（以下クラッドと呼ぶ。殆ど鉄であり、そ
の他各種酸化鉄、水酸化鉄などを含む）や、鉄合金中の
各種金属が溶出した金属イオンがある。従って従来はか
かる腐食生成物を除去して復水を浄化するため、イオン
交換樹脂を用いている。

このような復水浄化技術を具備した従来の沸騰水型原子
炉の系統概略を第１図（！ＯＫよｐａ明する。

原子炉容器１内の燃料弾が配置され喪炉心部２を冷却水
が通ることによシ発生し九蒸気は主蒸気配管３によって
高圧タービン４および低圧タービン５、ト送られる。低
圧タービン５から排出さｎた蒸気は、復水器６にて凝縮
されて水となる。この水　−は、復水脱塩器７．低圧給
水ヒータ８および高圧給水ヒータ９ｔ−通って原子炉容
器１に戻る。一方高圧タービン４から抽気された蒸気は
、高圧抽気配管１０によって高圧給水ヒータ９に導かれ
る。

高圧給水ヒータ９のドレンはドレン配管１１によって、
また低圧タービン５から抽気された蒸気は低圧抽気配管
１２によって、各々低圧給水ヒータ８に導かれる。低圧
給水ヒータ８のドレンはドレン配ｖ１３を通って復水器
６に導かれる。このよう゛な系統において、復水器６ま
たは高圧タービン４と高圧給水と−タ９．低圧タービン
５と低圧給水゛ヒータ８を連結する抽気系１０．１２及
び給水ヒータ８，９等で腐食生成吻（イオン及びり２ツ
ド）が発生し、これらは復水中の不純物となるが。

いずれも復水器６に戻されて復水脱塩器７で除去される
。しかし、復水脱塩器７で除去されなかった不純物は原
子炉に持込まれ放射化されることになる。

ところで最近、給水持込み鉄クラツドを低減させること
によってプラントの線量率を低減できることが明らかと
なっている。このため、給水持込み鉄り２ツドを極力低
減盲せることが要求されるようになって来ている。とこ
ろが上記したＩＮ１図（−の従来内は、イオン交換樹脂
を充てんしに復水脱塩器７ｆ：用いるので、イオン除去
性能は良好であるが、このようなりラッド除去性能には
必ずしも優れていない。

例えに＠１図（ａ）の復水脱塩器７として、陽イオン交
換樹脂と陰イオン変換樹脂とを混合して深さ９０備程度
のディープベッドに入れ、各樹脂の粒径は約０．８■と
じて構成したものを用いる場合を説明する。復水中の不
純物は復水脱塩器７のイオン交換樹脂によシ除去される
が、このときイオンはイオン交換反応によル除去さｎ、
クラッドは樹脂真向への付着によシ除去される。復水脱
塩器７内のイオン交換樹脂による除鉄機構（クラッド除
去機構）は複雑でめシ。

（１）　　ふるい効果 （２）沈殿効果 （３）　　吸着効果 等が互いに影響しあって、クラッド除去が起こっている
。脱塩性能を失った樹脂は化学再生あるいは非化学再生
嘔れて循環使用される。しかし、原子力発電の復水中の
不純物としては通常イオンよりクラッドの方が多い。と
ころが前にも述べた如く１イオン交換樹脂は元素イオン
交換除去能は優れているが、クラッド除去能は７０％程
度と低い。

このため、粒状イオン交換樹脂を充てんした脱塩器のみ
で復水を浄化する方法ではイオンの除去に比ベクラツド
の除去が十分でなく、クラッドの一部が原子炉に持込ま
れ好ましくない。

上記の事情から最近では、クラッドの一層の低減を達成
すべく、従来の復水浄化系の復水脱塩器７の前段にクラ
ッド除去を目的としｆＩ−濾過式復水浄化−１４を設け
た構成が採用さｎるようになって−る。このような構成
の従来例を第１図（ｂ）に示す。−過式復水浄化器１４
０Ｐ材としては、粉末イオン交換樹脂や電磁フィルター
等を用いることができる。この構成によれば、濾過式復
水浄化器１４のクラッド除去能は８０％程度でおるから
。

後段の復水脱塩器１でのクラッド除去とあわせて効果的
なりラッド除去が行わｎる。

しかしこのように復水脱塩器７の前段に濾過式復水浄化
器１４を設置する構成では、確かに復水脱塩器７単独の
場合に比べて全体のクラッド除去能は増加するが、復水
脱塩器７本来のクラッド除去能が低下するという問題が
ある。後にも詳述するが、復水器脱塩器７単独であれは
そのクラッド除去による除鉄率は７０％程１ｔＩあつ次
のに対し。

その前段Ｋ濾過式復水浄化器１４が設置されると。

復水器脱塩器７の除鉄率は５０％に落ちてしまう。

理想的には濾過式復水浄化器１４でその性能に応じ次ク
ラッド除去がなされた後、その復水に対し名らに復水脱
塩器７によ＃）７０％根度の除鉄がなされることが期待
されるのであるが、実際にはこのようには機能できない
のである。そのほか第１図（ｂ）の従来例には、濾過式
復水浄化器１４よシ発生する廃炉材などの放射性廃棄物
の発生量が多いなどの問題も生じている。

本発明の目的は、濾過式復水浄化器と復水脱塩器とを併
用する場合においても、復水脱塩器におけるクラッド除
去を効率良く行えるようにして。

全体としてのクラッド除去性能を高めるとともに。

濾過式復水浄化器の放射性廃棄物量低減もなし得る。４
ｉ利な復水の浄化方法及び浄化装置を提供することにあ
る。

この目的を達成するため１本発明においては。

濾過し友後イオン交換樹脂を通して復水の浄化を行う場
合に、Ｆ通前の水をＰ通抜の水に加えてイオン交換樹脂
を通す構成として、濾過設備とイオン交換樹脂による脱
塩器とのクラッド負荷を適正化するとともに、イオン交
換樹脂のクラッド除去Ｎヒをこれにより活性化して高め
るようにするものである。

本発明は、上記した昧題ｔ−遜成すべく本発明省らが鋭
意探究した以下の如き検討４ＩＩＡＫ基つくものである
。即ち復水脱塩器のクラッド除去能は。

クラッド粒径やクラッドの組成によシ大きく影響を受け
る。４クラッド粒径が大きく、また七の粒径分布が広い
程Ｓ復水脱塩器での除鉄能は高い。また１組成について
は、クラッドに含まれる物質が四三酸化鉄ＣＦ　ｅ、ｏ
＜　）＞三二酸化鉄（Ｆ　ｅ＊Ｏｍ）　＞オキシ鈑化鉄
（Ｆ　ｅ　０ＯＨ）の順で、除鉄能が高くなる。かつ、
クラッド組成が混合系である力が除鉄能が高い。これら
の結果扛冥験で確認したものであシ、実際に得たデータ
を根拠にしている。

上鮎υ知見に基づけば、復水脱塩器Ｏ＠段に濾過式復水
浄化器を設けｆｃ復水浄化装置においても。

その復水脱塩器の除鉄効！４！−を＾めるためには、該
復水脱塩に流入する入口復水中のクラッド粒径を大きく
シ、粒径分布を広くシ、史にクラッド組成を混合系とす
【ばよい。本発明は、これを簡単な構成によって達成す
る九め、復水脱塩器人口復水中に、濾過処理前の復水を
添加するようにし友ものである。−過前の復水であれば
１粒径の大きいものを当然含有しているし１粒径分布も
広いわけであり、かつ多成分を含む混合系となることが
期待されるからでおる。伺えば、給水加熱器系のドレン
は、数ｐｐｂの鉄り２ツドを含むので、この一部を復水
器脱塩器入口復水中に添加するなどして構成する。この
ように、−過前の復水は一定のクラッドを有し、これが
復水器脱塩器のクラッド除去効率を高める作用管呈し、
＃局全体としてのクラッド除去率は高まるのである。

前にも述べたが、第１図（呻に示し次ような前置のＰ通
式浄化器１４では、約８０％程度のクラッドが除去さｆ
Ｌるが、従来のかかる浄化器１４はいずれも、その後段
の復水脱塩器７の除去能力を低下させるように作用する
。つまシ従米の浄化器１４は１粒径を小さくシ、また粒
径分布を狭くシ。

組成分布も小さくＬ７１する作用を果たすもので６って
、上記知見からして望ましくないものである。例えば濾
過式復水浄化器１４として、粉末イオン交換樹脂をプリ
コートしたものを充てんして用いる場合があろが、これ
は−過機構によりクラッド除去が行われるため、処理復
水中従って復水脱塩器７への入口復水中に残留するクラ
ッドｔｉ尚然小粒径化する。（処理前の〜１０μｍに対
し。

処理後は〜３μｍに低下）。かつ当然１粒径分布も狭い
。一方、濾過式復水浄化６１４として、電磁フィルター
等を用いる場合がある。こＯ従来例では、磁性を持つ７
ｔ　Ｆ　”　ａ　０４が優先的に除去され。

一部マトリックスでの濾過作用によりクラッドが除去゛
される。このため処理復水中に残着するクラッドの組成
は変化しＦ　ｅ＊　０１　ｓ　Ｆ　”　００　Ｈが主と
なシ、かつ小粒径化し粒径分布が狭くなるなど。

クラッドの均一化は避けられない。

上述のことから、第１図（ｂ）に示した濾過式復水浄化
器１４を前置する構成では、後段の復水脱塩器７はそれ
自体の除鉄率が５０％程度となるのである。濾過式復水
浄化器１４１″前置しない場合の復水脱塩器７（第１図
（４）での泳鉄率が７０％相度であるのに比し、一段と
除鉄率が低下している。

このよプに復水脱塩ｌ！）７での除鉄率がＦｊｉ式復水
浄化楊１４を前置しない場合の方が高いのは、前記検討
した知見からも理解できるように、該浄化器１４を前置
する場合に比べて、復水脱塩器１人口復水中のクラッド
粒径が大きく、かつ粒径分布幅も天性く、史にクラッド
組成も混合系であり、従ってクラッドが不均一化するこ
とにより、復水脱塩器７に充てんしたイオン交換樹脂層
で、前記したふるい効果・沈殿効果・吸着作用など各種
のクラッド除去反応が進行し、樹脂へのクラッドの付着
が起こり易くなり、樹脂層のクラッド捕捉能が１丁ため
でちる。

本発明は、前記知見と、上記背景に基づいて達成ちれた
ものとｒうことができる。

以下、本発明の実施例の内いくつかを１図ｒｋＪを参照
して説明する。

第２図に示すのは本発明のｍｌの実施例でおって、濾過
前の復水をバイパス配ｆ１５を通して濾過後の復水に加
え、これをイオン交換樹脂を通すようにしたものでめる
◎ この装置は、復水Ｗｂ６と、濾過式復水浄化器１４と、
イオン交換樹脂を充てんした復水脱塩器７とを備えてお
９、濾過式復水浄化器１４は復水脱塩器７の前段に設け
であるが、復水器６の前段のドレン配管１３から上記バ
イパス配管１５を通して、濾過前の復水を一過後の復水
に加えて復水脱塩ａｔを通す構成としである。

更に詳しくは１本冥施例は給水ヒータドレン配管１３に
復水脱塩器戻シドレン配管１５を設けて。

これをバイパス配管とし、給水加熱器ドレンの一部をＦ
遍式復水浄化器１４の後段で復水脱塩器７の前段である
位置において復水に戻すようにしたものである。

第３図は１本発明の第２の実施例を示し、これはｐ通式
復水浄化器１４の前段からバイパス管１６を用いて濾過
前の復水を濾過後の復水に加え。

これを復水脱塩器７に通す構成としたものである。

（纂２図の例のドレン配管１３からのドレンと。

復水器６からの復水とでは、クラッド一度が異なる）。

図示の如く、バイパス配管として浄化器１４の前段から
これをバイパスする２過式浄化器パイバス配管１６１設
けて、これｔ復水脱塩器７の前段に接続する。（第２図
及び第３図中、従来例と同様の構成部分には同一の符号
を付して、峰しい説明は省略する）。

双方の例いずれも、濾過式浄化器１４として。

電磁フィルターや、粉末イオン交換樹脂をグリコートし
たものを充てんした一過器など使用いることができる。

なお、イオン交換樹脂を用いる場合も、濾過式浄化器１
４として使用する時には１０■程度の薄い厚さの中を復
水を通すような構造とする場合が多く、その通過速度は
大なので、イオン交換としての脱塩機能は通常あま夛寄
与しない。

これらの構成によれば、−過大復水浄化器１４で処理さ
ｎる前のクラッド含有水が復水脱塩器７の前段で添加さ
れるため、復水脱塩器入口復水はｐ過式沖化器処理復水
に比ベクラツド粒径が大きく１粒径分布幅も広く、クラ
ッド組成も混合系となりクラッドは不均一化し、従って
復水脱塩器の味鉄舵は高まり濾過式脱塩器を前置しない
場合ど同様に除鉄率は７０％程度となる。

これによｐ全体としてのクラッド除去は高まシ。

除鉄効果も従来よプすぐれたものとなる。仁の実施例の
効果につき１次に具体的に述べる。

まず、比較のための参ｍガとして、第１図（ｂ）の従来
構成を用いて復水浄化を行った場合について述べる。こ
の参考例では、粉末イオン交換樹脂をプリコートシｆｌ
−濾過式汐化器１４と、復水脱塩器γとを用いている。

これによってり２ツド１５ｐｐｂを含む復水（タービン
５からの排出復水のほか、ドレン配管を通る給水加熱暢
ドレンを３１％含む）を処理したところ、ｐ過酸浄化器
１４での除鉄率は８０％、復水脱塩器７での除鉄率は５
０％であシ、処理水のクラッドａ［はｉ、５ｐｐｂであ
った。

次に１本発明の実施例を採用したときの結果について述
べる。ここでは、＃１２ｆｆｌに示した構成を使い、参
考ガを変形して給水加熱暢ドレン（クラッド１ｍ１１［
５１）ｐｂ）の１０％を復水脱塩器７の入口で復水に戻
した。他の条件は参考例と同じであるが、１０％のドレ
ンをバイパスさせた結果、復水器６から濾過式浄化器１
４に入る復水のクラッド濃度は参考例のときよシ若干落
ち、１４〜１３ｐｐｂ程度になっていると思われる。こ
のようにしたところ、濾過式洗浄器１４での除鉄率は８
０％、復水脱塩器７での除鉄率は７０％でめった。

処理水のクラッド濃度は０．９４ＰＩ）ｂで１Ｌ上記参
考例に比べて格段顕著な洗浄効果を得ることができた。

またこのような構成を用いれば、参考例のときに比ベバ
イパスされた分だけ当然ｐ過大脱塩浄化器１４のクラッ
ド負荷は軽減する。（この場合は１０％をバイパスして
いるから、負荷は９０％に低下している）。この負荷軽
減によＬ濾過寿命が長くなることは容易に理解されよう
。またこ扛に伴い、放射性廃棄物量が低減するものであ
る。

上記と同様にして、給水加熱器ドレン量の１００％、５
０％、５％、１％をそれぞれバイパスして復水脱塩器７
の入口で復水に戻したところ、処理水中のクラッド濃度
はそれぞれ１．３ｐｐｂ、Ｌｌｐｐｂ、（Ｌ９２ｐｐｂ
、１．４ｐＩ）ｂ？’あツ九。こｎによると、給水加熱
器ドレンの復水脱塩器入口復水への戻し量は加熱器ドレ
ン量の５〜５０％程度がクラッド除去のために効果的で
あり１％に１０％根度（乃至は５％程度）が良好である
が、いずれにしても広い範囲で所望に応じた効果を得る
ことがで自ることがわかる。

なお、バイパスによる給水加熱器ドレンの戻しなどによ
ｐ１熱バランスが崩れる虞があるのではないかと考えら
れるかもしれないが、復水器出口の復水温度は３０〜３
５Ｃ９低圧ヒータドレンの温度は３５〜４０Ｃであるの
で余９問題はなく。

かつドレンの戻し量が少なければ影響は少なく。

実際上の問題は生じなり。

上述の如く１本発明においては、濾過した後イオン交換
樹脂を通して復水の浄化を行う際、濾過前の復水を一過
後の復水に加えてイオン交換樹脂を通して浄化を行うの
で、イオン交換樹脂における復水脱塩においても効率の
高めクラッド除去を行うことができ、結局全体としての
クラッド除去性能を高めることができるという効果を有
する。

かつ、濾過前の復水をバイパスする結果、濾過式復水浄
化器のクラッド負荷を軽減でき、Ｆ材の寿命を長くする
ことが可能であるとともに、結果的に該濾過式復水浄化
器の放射性廃棄物量も低減し得るという効果を有するも
のである。

なお、当然のことではあるが１本発明は図示の実施例に
のみ限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は各々従来例を系統図にて示す
ものである。第２図及び第３図は、各々本発明の実施例
の系統図である。 ６・・・復水器、７・・・復水脱塩器、１４・・・濾過
式復水浄化器、１５・・・バイパス配管（復水脱塩器具
ルドレン配管）、１６・・・バイパス配管（濾過式脱塩
器パイ、パス配管）。 代塩入　弁理士　秋本正実 第１図 （ｏＬ） （ｂ） 男２図 ｕ　　　　　ｌｊ　　　’７ ′１ｆ１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、濾過しｆｃ後イオン交換樹脂を通して復水の浄化を
   行う復水の浄化方法において、濾過前の水を濾過後の水
   に加えてイオン交換樹脂を通して浄化を行うことを特徴
   とする復水の浄化方法。 ２、復水器と濾過式復水浄化器とイオン交換樹脂を充て
   んした復水脱塩器とを備え、濾過式復水浄化器は復水脱
   塩器の前段に設けて復水器からの復水な浄化する復水浄
   化装置において、復水器の前段ま次は濾過式復水浄化器
   の前段からバイパス配管を通してｐ過前の水を濾過後の
   復水に加えて復水脱塩器を通す構成としたことを特徴と
   する復水の浄化装置。