JPS58216776A - 混床式復水脱塩塔及びその運転方法 - 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】 本発明は混床式復水脱塩塔に係り、時に原子力発電にお
ける復水の脱塩に使用するに経通な混床式復水脱塩塔に
関する。

原子炉、特に那騰水型原子炉において−次系磯器、配管
の腐食に１９腐食生成物が発生し炉内での放射化を経て
機器配管内に付着することによりプラント線量率が上昇
することが問題となっている。そのため復水浄化系にお
いて腐食生成物を他力除去し炉内持込４Ｉｋｅ低減する
ことが重景である。

沸騰水型原子炉の系統概要を第１図により説明する。原
子炉圧力容器１から出た蒸気は高圧タービン２及び低圧
タービン３を経て復水器４で凝縮水となる。復水器４又
は、タービン３と給水ヒータ６を連結する抽気糸７、及
び給水ヒータ６と復水器４Ｑ４で発生した腐食生成＠（
以下クラッド］は復水中の不純物となｐ偵水脱塩器５で
脱塩され給水ヒータ６を通９ＭＡ子炉円に戻シ循瀬さｎ
ている。

ここで、復水脱塩器５で除去さｒｔなかった不純物（イ
オン及びクラッド）は原子炉へ持込まれ放射化されるこ
とになる。復水脱塩塔入口のグランド濃度は３０〜５０
９ｐｂでめるが、脱塩塔のクラッド除去率が５５〜６５
％と低いため脱塩塔出口のグランド濃度は５〜１５１）
Ｉ）ｂである。従って原子炉へ持込まれるクラッド（主
成分は微粒酸化鉄１１１００ＭＷｅ級原子炉で年間２５
０に９〜６９０〜にも達する。このため復水脱塩器の脱
塩性能の向上が強く資求されている。既設プラントの復
水脱塩塔はＩ（型陽イオン交換樹脂とＯｋｌ型隘イオン
交換樹脂と全混合充填した混床式脱塩塔が用いられてい
る。混床式脱塩塔では脱塩性能の低下しｆｃ樹脂は再生
塔に移送し陽イオン交換樹脂と隘イオン交換樹脂を分離
した後、逆洗もしくＦｊ、系再生を行つｆｃ後、再び脱
塩塔に陽イオン交換樹脂と隘イオン交換樹脂を混合充填
し、復水の脱塩に供している。再生工程では、陽イオン
交換樹脂は酸、陰イオン交換樹脂はアルカリでそｎぞれ
再生するため、薬品再生に先立って脱塩塔内で均一に混
合さｎていた陽イオン交換樹脂と隘イオン交換樹脂を各
々完全に分離する必要がるる。陰イオン交換樹脂と陰イ
オン交換樹脂の分離は両樹脂の比重差から来る沈降速度
の差を利用した逆洗展開方式で行われている。しかしな
がら、この分離方式では両樹脂の粒径を均一にする等の
工夫をしても陽イオン交換樹脂と隘イオン交換樹脂の完
全な分Ｍは行い離＜、分離陽イオン交換樹脂中に一部陰
イオン交換樹脂が、又、分離陰イオン交換樹脂中に一部
陽イオン交換樹脂がそれぞれ混入するため樹脂の再生率
は非常に悪く脱塩性能の低下や、これに伴う樹脂再生頻
度の増加により再生廃液等の放射性廃棄物量の増大を招
くなど大きな問題となっている。これらの欠点を克服す
るため、陽イオン交換樹脂、＠イオン交換樹脂を再生す
るに当って、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を
、これらの中間の比重を有する非イオン交換性樹脂と共
に再生塔に供給し、逆洗展開により再生塔内に非イオン
交換性樹脂層を介して陽イオン交換掬脂層と隘イオン交
換樹脂層を形成させ、それぞれのイオン交換樹脂をそれ
ぞれの再生薬品で再生した後、非イオン交換性樹脂を取
除き、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を脱塩塔に
混合充填し復水の脱塩に供する方法が最近提案されてい
る。

この方法によれば、１場、ｐＪ！イオン交換樹脂の分離
はより確実に行え、再生効率の向上等が期待できる。し
かし、非イオン交換性樹脂が脱イオン性能が無く、脱塩
塔の１ｇ塩性能の低下を防ぐ友めには非イオン交換性樹
脂は陽、陰イ゛オ／交ｙ！４４！１脂の分離、再生工程
のみ便用する必要があυ、非イオン交換性樹脂の県加、
抜取シ等、煩雑な操作が要求される等の欠点がおる。

本発明の目的は、脱塩性能を高め、かつ陽イオン交換樹
脂と隘イオン交換樹脂の完全な分離と再生を可能にした
混床式復水脱塩塔を提供するにある。　　　　　　　　
　　　　　　　　＼、混床式脱塩器において、脱塩性能
の低下したイオン交換樹脂の薬品再生では、再生に先立
って陽イオン交換樹脂と隙イオン交換樹脂の分離が必要
である。これは、再生１停では酸、アルカリによ＃）陰
イオン交換樹脂はＨ塁、隘イオン交換樹脂はＯＨ型にす
るため再生に先立って陽、陰イオン交換樹脂の分離が不
十分（陽イオン交換樹脂中への一部隘イオン交換樹脂の
混入、逆に隙イオン交換樹脂中への一部陽イオン父携樹
脂の混入）でおると、再生工程で次の様な反応が起るた
め十分な再生が行えずイオン交換樹脂の脱塩性能が低下
する。

（１）陽イオン交換樹脂中に陰イオン交換樹脂が混入し
た場合 ２几−Ｎａ士Ｈ，８０，−＋２ｆＬ−Ｈ十Ｎａ、５Ｏ４
２Ｒ−Ｃｔ＋Ｈ，ＳＯ，→几、−５ｏｎ士ｚｉｉｃｚ（
２）陰イオン交換樹脂中に陽イオン交換樹脂が混入した
場合 Ｒ＝Ｃｔ十ＮａＯＨ−＋几−０ｋｌ−１−ＮａＣＬＲ−
Ｎａ＋ＮａＯＨ−＋Ｒ−Ｎａ十ＮａＯＨここに、 Ｒ−Ｎａ・・・・・・未再生陽イオン交換樹脂Ｒ−Ｈ・
・・・・・再生陽イオン交換樹脂Ｒ−ＣＬ・・・１９．
未再生陰イオン交換樹脂Ｒ，ＳＯ４・・・８６．〃 几−ＯＨ・・・・・・再生陰イオン交換樹脂このため陽
、隘イオン交換樹脂の逆洗展開による分Ｍ性を向上させ
るため、陽イオン交換樹脂と隙イオン交換樹脂の中間の
屈重を有し且つ有効径を有する非イオン交換性樹脂を加
えて゛逆洗展開すれば非イオン交換性樹脂を介して陽イ
オン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を展開でき、陽、陰イ
オン交換樹脂の十分な分離が可能でおる。ここで、陽。

隘イオン交換樹脂中に非イオン交換性樹脂が混入しても
非イオン交換性樹脂は陽、陰イオン交換樹脂の再生剤と
は反応せず各イオン交換樹脂は十分再生できる。しかし
、非イオン交換性樹脂はイオン交換能が無く、脱塩器の
脱塩性能の低下を防ぐため陽、陰イオン交換樹脂の再生
後、混入している非イオン交換性樹脂を分離し、イオン
交換樹脂のみを脱塩器に再び充填する方法が提案されて
いる。７′Ｃシかに、脱塩器が脱イオンのみを目的とす
る場合はこの方法が通している。しかし、特に原子力発
電における復水中の不純物は酸化鉄微粒子、いわゆるク
ラッドがイオンと同等もしくはそれ以上存在しており、
最近、このクラッドがプラントの線量率上昇への寄与度
が高いことが明らかにな〕、復水脱塩器では脱イオン能
の外にクラッド除去能の向上が強く磯求されている。

イオン交換樹脂等のクラッド除去能に関し、我我は誠意
検討を重ねた結果、樹脂によるクラッド除去機構はイオ
ン交換反応よりは、むしろ吸着現象であり、樹脂のグラ
ンド除去症は樹脂母体材質の影響を強く受け、陽、脇イ
オン交換樹脂の様なスチレン樹脂に比ベメタクリル酸エ
ステル樹脂ではクラッド吸着容量が２倍以上も優れてお
り、このメタクリル酸エステル樹脂のクラッド吸着能は
Ｊ）Ｈが中性で高く、酸、アルカリ性で吸着したクラッ
ドを容易に脱離することが明らかになった。

この結果より、混床式脱塩器において、通常の陽。

陰イオン交換樹脂の外に母体がメタクリル酸エステルで
ある非イオン交換性の樹脂を充填しておけば、侭水申の
イオン、及びクラッドの効果的な除去が行え、更に、陽
、１ｌｊｉｉイオン交換樹脂の再生工程では、この非イ
オン交換性樹脂を介して両樹脂の逆洗展開を行えば両樹
脂の分離が完全に行え、非イオン交換性樹脂を一鄭含む
陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂をそれぞれ酸、ア
ルカリで再生すハは陽、隙イオン交換樹脂の脱イオン能
と非イオン交換性樹脂の脱クランド能の回復が行えるこ
とが分る。

一力、脱塩器でのイオン除去ではイオンの拡散が速くイ
オンとイオン交換樹脂の接触は十分起るため樹脂粒径が
脱イオン性能へ影響を与えることは少ないが、＃粒子で
あるクラッドでは拡散が遅く樹脂粒径、物にａ径分布状
態がクラッド除去能に強く影響を与える。すなわち、樹
脂ａ径の分布が不均一な楊、樹脂層での空げきが減少し
り２ツドと樹脂の接触頻度が増しクラッド除去能が高ま
９、更に、これに樹脂層でのクランドろ過作用も加わり
脱塩器でのクラッド除去能が向上することが明らかにな
った。樹脂の粒径分布状態を表す指標として均一係数が
めるが、第２図に示す様に均一係数１．６以上で鉄クラ
ツド除去能は著しく向上　　　　”する。

ところが、混床式脱塩器では薬品再生時に陽。

隘イオン交換樹脂の分離が不可欠であることより、陽、
ｌｓイオン交換樹脂の粒径は極力均一とし、両樹脂の比
重（陽イオン交換樹脂〉陰イオン交換樹脂）差を利用し
分離しておシ、均一係数は１．５以下としているのが現
状である。ここで、陽イオン交換樹脂の粒径を陰イオン
交換樹脂に比べ著しく大きくすれは陽、陰イオン交換樹
脂の分離は容易に行えるが、このことは、逆に混床式脱
塩器に両樹脂を充填する時にも分離しやすい墨でおシ、
陽。

陰イオン交換樹脂の均一な光子んが行えず混床式とは成
り離く（複床となる）脱塩性能が低下し好ましくない。

しかし、混床式脱塩器に陽、隘イオン交換樹脂の外に非
イオン交換性のメタクリル酸エステル樹脂（比重は陽イ
オン交換樹脂と同程度でめる）を用い、樹脂粒径を陽イ
オン交換樹脂〉非イオン交換性メタクリル酸エステル樹
脂〉陰イオン交換樹脂とし、全樹脂の粒径分布を勾−係
数１．６以上となる様に光てんすれば、効果的なイオン
とクラッド除去、及び陽、陰イオン交換樹脂の分離、Ｍ
生が行える。

以下、本発明の一実施例を第３図によシ胱明する。陽イ
オン交換樹脂、陰イオン交換樹脂、非イオン交換性メメ
クリルばエステル樹脂を粒径が陽イオン交換樹脂〉非イ
オン交換性樹脂〉隘イオン交換樹脂でかつ全樹脂の粒径
分布が均一係数１．６以上になる様に充てんした混床式
復水脱塩器５の脱塩性能の低下した樹脂は陽イオン交換
樹脂再生塔８に移送され、用水１６．空気１７によシ樹
脂は比重屋によシ陰イオン交換樹脂９．非イオン交換性
樹脂１０．１１ｉ）イオン交換樹脂１１に分離される。

分離された陰イオン交換樹脂９は非イオン交換性樹脂層
の中間点より抜取シ隘イオン交換樹脂再生塔１２に移送
さｎる。次に、陽イオン交換樹脂再生塔８の陽イオン交
換樹脂１１は酸１３により再生され、隙イオン交ｌＡ４
１Ｍ脂再生塔１２の陰イオン交換樹脂９はアルカリ１４
により再生される。

再生後の陽、陰イオン交換樹脂はいずれも樹脂混合塔１
５に移送され樹脂を用水１６．空気１７によシ均一に混
合した後、再び混床式復水脱塩器５に光てんし、復原の
脱塩に供する。ここで、陽イオン交換樹脂再生塔８での
逆洗分離時、隘イオン交換樹脂９と非イオン交換性樹脂
ｌＯ１及び非イオン交換性樹脂ｌＯと陽イオン交換樹脂
１１の界面では、樹脂の粒径分布が不均一であるため、
それぞれの樹脂が混在する。しかし、隘イオン交換性 樹脂９ｔ−非イオン交り脂層１０の中間点よシ非イオン
交換性樹脂の半分と共に抜取るための陽イオン交換樹脂
が混入することは無い。同様に陽イオン交換樹脂層１１
には非イオン交換性樹脂の残９半分が残留するが陰イオ
ン交換樹脂の混入は無い。これによシ陽、ｍイオン変換
樹脂は酸、アルカリによシ効果的ＫＭ生される。この時
、それぞれに共存するクラッドを吸着した非イオン交換
性樹脂ハ酸、アルカリによりクラッドが脱離し再生され
る。

混床式脱塩器５に充てんする陽、陰イオン交換樹脂、及
び非イオン交換性樹脂の光てん割合は。

復水の不純物−ｊｈるイオン、クラッドの意によシ異な
るが、陽、イオン交ｌＡ＆４脂の完全分１１［！’ｌ−
行うためには非イオン交換性樹脂量は全樹脂蓋の少なく
とも１０３以上は必要でるる。

本実施例によれば、復水脱塩器での効果的なイオン、及
びクラッドの除去が行え、更に脱塩性能の低下し７′ｃ
陽、陰イオン交換樹脂の完全分離、再生が行え、加えて
クラッド秋着能の低下した非イオン交換樹脂の再生が可
能である。

本発明によれば、クラッド除去能を有する非イオン交換
性樹脂を混床式復水脱塩器に用いるため、クラッドの効
果的な除去と、非イオン交換性樹脂の添加、抜取り等の
煩雑な操作を必要とせず脱塩性能の低下した陽、陰イオ
ン交換樹脂の完全分離ができるので効果的な再生が行え
、再生剤の低減と脱塩器の脱塩性能の維持が可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子力発電プラントの概略、第２図。 第３図は本発明の具体的実施例の一部を示すものでろシ
、第２図は樹脂粒径の均一係数と鉄クラツド除去率の関
係、第３図は混床式復水脱塩装置の再生系統を示すもの
である。 １・・・原子炉圧力容器、２・・・高圧タービン、３・
・・低圧タービン、４・・・復水器、５・・・復水脱塩
器、６・・・給水ヒータ、７・・・抽気系、８・・・陽
イオン交換樹脂再生塔、９・・・陰イオン交換樹脂、１
０・・・非イオン交換性樹脂、１１・・・陽イオン交換
樹脂、１２・・・陰イオン交換樹脂再生塔、１３・・・
酸、１４・・・アルカリ、１５・・・樹脂混合塔、１６
・・・用水、１７・・・空気、第１１ 第２図 ７■ Ｎ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が混合充填さ
   れている混床式復水脱塩塔において、上記陽イオン交換
   樹脂及び上記陰イオン交換樹脂とともに非イオン交換性
   樹脂を混合充填したａｔ−％徴とする混床式復水脱塩塔
   。 ２、特許請求の範囲第１項の混床式復水脱塩塔において
   、非イオン交換性樹脂として母体がメタクリル酸エステ
   ルである樹脂を用いた事１ｃ特徴とする混床式復水脱塩
   塔。 ３、特１ＦＦｉｉ１１求の範囲第１項の混床式復水脱塩
   塔において、各イオン交換樹脂粒径が陽イオン交換樹脂
   〉非イオン交換性樹脂〉隘イオン交換樹脂の関係にめる
   墨ｔ−特徴とする混床式復水脱塩塔。 ４、特許請求の範囲第１項の混床式復水脱塩塔において
   、樹脂粒径の均一係数が１．６以上の粒径分布をもつよ
   うに樹脂を充填しｆＣ４Ｎを特徴とする混床式復水脱塩
   塔。 ５、陽イオン交５Ａ樹脂、＃＆イオン変換樹脂及び非イ
   オン交換性樹脂が混合充填された混床式復水脱塩塔の運
   転方法において、脱塩性能の低下した樹脂を樹脂再生塔
   に移送し逆洗再生した後、再び復水脱塩塔に混合充填し
   、復水の脱塩に供するＪＩｋを特徴とする混床式復水脱
   ＃１ｊｑ！ｒの運転方法。 ６、特ＩＦＦＭ求の範囲第５項の混床式復水脱塩塔の運
   転方法において、脱塩性能の低下した樹脂を樹脂再生塔
   に移送し、それぞれ非イオン交換性樹脂を一部含む陽イ
   オン交換樹脂と隘イオン交換樹脂とに分離した後、酸、
   アルカリでそれぞれ陽イオン交換樹脂と隙イオン交換樹
   脂を再生した後、再び復水脱塩塔に混合充填し、復水の
   脱塩に供する４１＆を％徴とする混床式復水脱塩塔の運
   転方法。