JPS5851640B2 - 原子炉冷却水浄化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉冷却水の浄化方法に関する。

原子炉の一次冷却水中には給水系から冷却水が送り込ま
れるが、給水中には除去できない固形不純物（一般にク
ラッドと呼ばれており、その主成分はαＦｅ２Ｏ３であ
るが、イオン化合物も含まれている。

）が含まれている。このため、クラッドが炉心中に流入
し、その９０％が燃料棒に付着し、残りの１０％のみが
炉浄化系に於て除去されている。

燃料棒に付着したクラッドは燃料棒表面で中性子照射を
受けて放射性物質となり、その一部が燃料棒から剥離し
て冷却水中に移行する。

冷却水中に移行した放射性のクラッドは一次冷却系の配
管内面に付着し、その結果、一次冷却系の配管における
放射線量が増大し、プラント内の放射能増大の原因とな
っていた。

また、燃料棒へのクラッドの付着量が増大すると、被覆
管の伝熱性能が低下して燃料棒の破損を生ずることもあ
った。

一方、Ｃｏイオンなどのイオン状不純物はその９０％以
上が炉浄化系のイオン交換樹脂によって除去されている
が、炉水をイオン交換樹脂に通す前に炉水の温度をイオ
ン交換樹脂の使用温度（５０〜６０℃）まで下げなけれ
ばならないので、熱損失及び操作性の点で問題があった
。

このため、最近では炉水の高温下で使用できる無機物の
イオン交換体の開発が進められているが、まだ満足すべ
きものが完成していない。

従って本発明の目的は、高温の原子炉冷却水中のクラッ
ド及びＣｏイオンを容易に除去できる原子炉冷却水浄化
方法を提供することである。

以下に添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。

本発明者はクラッドの付着量とクラッドの粒径とについ
て調査した結果、クラッドの平均粒径が１０％以上であ
ると著しく付着量が低下することを発見した。

第１図はこのような事実を示したもので、横軸にクラッ
ドの平均粒径をとり、縦軸にクラッドの付着量をとって
両者の関係を表示したグラフである。

この図から明らかなように、付着量は粒径の増加ととも
に減少し、高圧下ではその傾向が特に著しくなる。

峙に、平均粒径１０μを境にして付着量に大きな差が見
られ、平均粒径２０μでは殆んど付着しなくなる。

本発明者はこのような事実に着目し、粒径が１０８以上
の金属酸化物の粉体状物質を原子炉の炉水中に投入して
回収したところ、粉体状物質の表面にクラッドおよびＣ
ｏイオンを吸着した状態で炉水中から回収できることが
判った。

これは、平均粒径が数μ以下のクラッドおよびＣｏイオ
ンが粉体状物質の粒子の表面に吸着され、粉体状物質の
粒子を核として実質的に１０μ以上の粒径のクラッドに
なったことを示すものである。

クラッドおよびＣｏイオンを吸着するための粉体状物質
としてはたとえば、Ｔｉｅ、、、５ｉｎ２゜ＺＲＯ２，
５ｎ０２等の耐熱性及び耐放射線性が高く、シかも陽イ
オン交換性能を有する金属酸化物を用いることができる
が、特にＴｉＯ２はＣｏ、Ｃｒ。

Ｍｎ等のイオンを選択的に交換する性質を有するので、
ＴｉＯ２を原子炉の一次冷却系給水中に添加することに
よって一次冷却系中のクラッドを吸着除去できるばかり
でなく、一次冷却系の冷却水中に含まれるＣｏイオンを
選択的に除去することができる。

すなわち、一次冷却系の配管表面線量率のうち、約８０
％が放射性Ｃｏイオンであり、他の２０％が放射性クラ
ッドによるものであるが、ＴｉＯ２はＣｏイオンを交換
する性質を有しているため、一次冷却系へのＴｉＯ２の
添付によってＣｏイオンを交換させてＣｏイオン濃度を
ほぼ零にすることができる。

第２図は本発明を実施するための構成の一例を示すもの
である。

第２図に於て、１は原子炉２への給水管、３は燃料棒な
どから構成される炉心、４は炉水、５は炉水再循環系配
管、６は再循環ポンプ、７は炉水浄化系配管、８はポン
プ、９はフィルタである。

給水管１には粒径が１０８以上の陽イオン交換性能を有
する金属酸化物を浄化剤として収容した添加装置１０が
接続され、更に浄化剤と給水中のクラッド等を反応させ
るための混合機１１が設けられている。

添加装置１０から給水中に添加された浄化剤は混合器１
１中で攪拌されて給水中のクラッドおよびＣｏイオンを
吸着し、平均粒径が１０８以上の粒状物質となって給水
中に懸濁しながら原子炉２中に入り炉水４となる。

炉水４はポンプ８により炉水浄化系配管７により、フィ
ルタ９に於てクラッド吸着物質が除去される。

第３図は浄化剤としてＴｉＯ２を用いた場合の効果を示
す。

第３図に於て横軸は給水中のＴ ＋ ０２とクラッドの
濃度比を示し、縦軸は炉浄化系で除去されるクラッドの
割合を示す。

この図から、クラッドと同程度の濃度のＴ ｉ０２を添
加することにより、給水系から炉内に流入したクラッド
の９０％以上が炉浄化系で除去されることが判る。

従って本発明によれば、炉浄化系の配管や給水管の一部
における放射性クラッドの付着が防止されるとともにＴ
１０２のイオン交換性のために放射性イオン（Ｃｏイ
オン）も同時に除去されるので、炉外の配管系の表面線
量率を著しく低下できるとともに炉心の燃料棒の被覆管
へのクラッドの付着及びそれに基因する燃料棒の破損な
どを防止できる。

なお、Ｂ ｉ２０３等の陰イオン交換性能を有する平均
粒径１０μ以上の無機イオン交換体をＴｉＯ２等ととも
に給水中に添加することによってｃｌ−■−などの陰イ
オンも同時に除去することができるので、このような陰
イオン交換性能を有する金属酸化物をＴｉＯ２等の陽イ
オン交換性能を有する金属酸化物とともに用いるならば
炉浄化系の脱塩器は不要になり、フィルタのみで炉水を
浄化することができる。

以上述べた様に、本発明方法によれば、高温炉水中のク
ラッド及びＣｏイオンを容易に除去できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉の一次冷却水中に添加された粉体状物質
の平均粒径と該粉体状物質に吸着されたクラッドの付着
量との関係を示す図、第２図は本発明方法を実施するた
めの概略構成を示す図、第３図は粉体状物質としてＴ
ｉ０２を使用した場合のＴ １０２濃度とクラッド濃度
との比に対する除去クラッド量の関係を示す図である。 １・・・・・・給水管、２・・・・・・原子炉、５・・
・・・・再循環系配管、 ７・・・・・・浄化系配管、 ９・・・・・・フィルタ、 ０ ・・・・・・添加装置、 １１・・・・・・混合器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １−次系及び炉浄化系から戊る原子炉冷却水系の原子炉
   冷却水浄化方法において、前記−次系に粒径が１０％以
   上の陽イオン交換性能を有する金属酸化物を投入して該
   金属酸化物にＣｏイオンおよびクラッド等を吸着させ、
   その後前記金属酸化物を前記炉浄化系に於て回収するこ
   とを特徴とする原子炉冷却水浄化方法。 ２、特許請求の範囲第１項に於て、前記金属酸化物とし
   て平均粒径がｌＯ〜２０μの粉状物質を使用することを
   特徴とする原子炉冷却水浄化方法。 ３ 特許請求の範囲第１項に於て、前記金属酸化物とし
   てＴ ｉ０２ （ルチル）を用いることを特徴とする原
   子炉冷却水浄化方法。