JPS59138993A - 復水の浄化方法 - 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】 〔従来技術〕 本発明は復水の浄化法に関する。この種のものは復水を
行う各種プラントなどに用いられる。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、原子力発電プラント、特に那騰水
形原子炉（ｔ３ＷＲ）を用いての発電プラントにあって
は、このような複水の浄化技術が重要である。プラント
の構成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りの配管に沈着し、・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
く線量の増大につながシ、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ら溶出する腐食生成物としては、
懸濁性鉄（以下クラッドと呼ぶ、殆ど酸化鉄と水酸化鉄
である）や、鉄合金中の各種金属が溶出した金属イオン
がある。従ってかかる腐食生成物を除去して復水全浄化
するため、イオン交換樹脂金用いた脱塩器を設置してい
る。このような復水浄化技術を具備した沸騰水型原子炉
の系統概略を第１図によシ説明する。原子炉容器１内よ
シ発生した蒸気は藁圧タービン２およＵＫ圧メタ−ビン
３送られる。低圧タービン３から排出された蒸気は、復
水器４にて凝縮されて水となる。この水は、復水脱塩器
５、給水ヒータ６を通って原子炉容器１に戻る。一方、
タービンから抽気された蒸気は、抽気配管７によって給
水ヒータ６に導かれる。給水ヒータ６のドレンはドレン
配管８によって復水器４に導かれる。このような系統に
おいて、復水器４または低圧タービン３と給水ヒータ６
を連結する抽気系７及び給水ヒータ６寺で腐食生成物（
イオン及びクラッド）が発生し、これらは復水中の不純
物となるが、いずれも復水器に戻されて復水脱塩器５で
除去される。しかし、復水脱塩器５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＃１ｌｆＡ率全低減できることが明
らかとなっている。このため、給水持込み鉄クラツドを
極力低減させることが要求されるようになって来ている
。ところが上記した第１図から分るように、イオン交換
樹脂を充てんした復水脱塩器５を用いるので、イオン除
去性能は良好であるが、このようなり２ツド除去能には
必ずしも優れていない。例えば第１図の復水脱塩器５と
して、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを混合し
て深さ９０ω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ｆｔ説
明する。復水は復水脱塩器５で線流速９０〜１００　ｏ
ｎ　／　ｈで処理され不純物は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ょう除
去され、クラッドは樹脂表面への付着によシ除去される
。復水脱塩器５内のイオン交換樹脂によるクラッド除去
機構は複雑であり、 （１）付着作用 （２）　　ろ過作用 等が互いに影響しあって、クラッド除去が起仁っでいる
。脱塩性能を失った樹脂は化学再生あるいは非化学再生
（逆洗洗浄）さ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
ンよシフラッドの方が多い。ところが前にも述べた如く
、イオン交換樹脂は・元累イオン交換除去能は優れてい
るが、クラッド除去能は７０〜８０チ程度と低い。この
ため、粒状イオン交換樹脂を充てんした脱塩器での復水
の処理ではイオンの除去に比べり２ツドの除去が十分で
はなく、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全達成
すべく、復水浄化系の復水脱塩器の除鉄性能の一段の向
上が強く要求されている。一方、脱塩器は鉄クラツドの
捕捉によシ圧力損失が上昇するため、数十日間の通水サ
イクルで捕捉クラッドを剥離する逆洗操作が行われ再生
される。圧力損失の上昇した脱塩器の逆洗時にも連続的
に安定した復水の処理が行えるよう、通水サイクルの異
なる脱塩器全複数基設けその内の１塔を予備塔としてお
き、逆洗後の塔を順次予備塔としている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、復水脱塩器の復水処理能力全低下させ
ることなく除鉄性能ヲ尚めることによシ、放射能低減に
有利な復水の浄化方法を提供することにある。この目的
を達成するため、本発明においては、脱塩器による復水
の処理において逆洗や薬品再生後の脱塩器での処理水量
の適正化を図ることにより脱塩器の復水処理能力を低下
させることなく除鉄性能を高めるようにするものである
。

本発明は、上記した課題を達成すべく、本発明者らが鋭
意探究した以下の如き検討事項に基づくものである。即
ち、脱塩器の除鉄能が線流速（処理水量）の影響をうけ
、低線流速で除鉄性能が向上し、高線流速で低下するこ
と、及び脱塩器での除鉄機構が鉄り２ツドの樹脂表面へ
の付着作用と、樹脂層での鉄クラツドのろ過作用であり
、ろ過作用は復水脱塩器のようなディープベッドでは低
線流速で表層ろ過作用が発生し除鉄性能が高く、その後
に高線流速処理しても除鉄性能の低下が少ないことを見
出した。上記の知見に基づけば、復水脱塩器での鉄クラ
ツドの除去において、まず低線流速で復水の処理を行い
ディープベッドの表層ろ過作用全発生させた後高線流速
処理すれば、高い除鉄能が得られることが予想される。

すなわち、通水サイクルの異なる複数の脱塩器を用いた
復水の処理において、逆洗後の塔への通水において次の
逆洗までの通水サイクル間に通水ｊｔｔ低線流速から高
線流速へと変化させてや９、サイクル内の平均通水量ヲ
定格通水址と同じにしてやれば復水処理能力を低下させ
ることなく、安定した復水の処理と、除鉄性能の向上が
可能になると考えられる。

〔発明の砒賛〕

以下、具体的に本発明に至った経緯を説明する。

第２図は陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂全混合し
層Ａｘｍに充てんした脱塩器で鉄クラツドを含む復水を
各線流速で処理した時の線流速と除鉄性能の関係を示し
たものである。ご、の結果よシ、復水脱塩器の除鉄性能
が線流速の影響を大きく受け、低線流速で復水の処理を
行えば、十分な除鉄が行えることが分る。しかし、低線
流速での処理は復水脱塩器の処理能力の低下を意味して
おシ、復水流針が一定であることによシ復水脱塩塔の増
設が不可欠であり、設置スペースや放射性廃棄物盆の増
大を招き好１しくない。除鉄性能が線流速の影＃を受け
るのは、高線流速では鉄り２ツド含有復水の脱塩器内で
の滞留時間が減少し、前記した脱塩器の除鉄機構である
付着作用とろ遺作用による鉄クラツド捕捉能が低下する
ことによるものと考えられる。第３図は線流速９０ｍ／
ｈでの脱塩器の除鉄性能の経時変化を示したものである
。処理初期は除鉄性能が高いが、その後はほぼ一足とな
る。これは脱塩器での鉄クラツド捕捉量の増加と共に、
イオン交換樹脂の鉄クラツド付着力が低下する一方、捕
捉クラッドによシ樹脂隙間が狭められ、ろ遺作用による
鉄クラツド除去が体積ろ過から表層ろ過に移行し除鉄性
能の向上するため、鉄クラツド除去が平衡に達し除去能
が経時変化に対しほぼ一定になるものと考えられる。第
４図は線流速ｆ６０ｍ／ｈ、　９０ｍ／ｈ、１２０Ｉｖ
／ｈと通水サイクル１０日でステップ上に増加させた時
の除鉄性能ｆｆｉ、！”；５図は逆に線流速を１２０ｍ
／ｈ。

９０　ｍ／　ｈ　、　６０　ｔｎ／　ｈと通水サイクル
１０日でステップ上に低下させたときの除鉄性能の変化
を示したものである。第４図よシステップ状の線流速の
増加により除鉄性能は低下するが、その低下割合は小さ
く通水期間での平均除鉄率は９５チである。ここで、こ
の期間の平均線流速は９０ｒ１１／ｈであシ、線流速９
０　ｍ　／　ｈ一定で処理したときの除鉄率８５チに比
べ１０％も除鉄率は向上している。これに対し、第５図
のように線流速全ステップ状をζ低下させた場合は、除
鉄性能もステップ状に向上し、通水期間での平均除鉄率
は８４％である。この期間の平均線流速は９０　ｍ　／
　ｈであシ、線流速ｇ□ｍ、、’ｈ一定で処理したとき
の除鉄率８５俤とほぼ同じである。この様に、通水サイ
クル間の平均ａｔ流速が同じでも、通水サイクル間で線
流速を低線流速から高線流速へと変化させた場合は、高
線流速から低線流速へと変化させた場合や、線流速不変
の場合に比べ除鉄性能が向上するこれによシ脱塩器での
復水の処理において通水サイクル期間内で低線流速処理
から高線流速処理に変化させ、通水サイクル間での平均
通水Ｒｆｃ定格通水量と同一にしてやれば、脱塩器の復
水処理能力を低下させることなく除鉄性能全向上させる
ことができることが分る。これは、通水サイクル初期の
低線流速処理において、復水の樹脂ｊ−での滞留時間が
長いため樹脂表面への鉄クラツドの効果的な付着により
、まず樹脂表層で鉄クラツドの捕捉が起シ、これに伴な
い樹脂隙間が挟まり表層ろ遺作用が発生し、次に線流速
を高めても鉄クラツドの樹脂層内滞留時間の減少や捕捉
鉄蓋の増大により樹脂の鉄クラツド付着作用や体積ろ遺
作用の低下によシ鉄クラッド除去能は低下するが、一方
、表層ろ遺作用が発生するため全体としての除鉄能の低
下割合は小さいものと考えられる。一方、これとは逆に
第５図のように線流速を次第に低下させた場合は表層ろ
遺作用による除鉄性能の向上がないため各線流速−足下
での除鉄性能とほぼ同じである。

〔発明の実施例〕

次に本発明の具体的実施例について述べる。復水脱塩塔
は第１図に示したように通常５〜ｌｏ塔設置されておシ
、この内の一塔を予備とし、通水サイクルの異なる各脱
塩塔は数十日間の復水処理全行った後、逆洗再生される
。脱塩塔の逆洗再生時には予備塔に通水し、逆洗再生塔
を予備塔としている。このように各基を順次、通水塔→
逆洗再生塔→予備塔→通水塔としくこのサイクルは各基
で異なる。）復水を連続処理している。ここで、逆洗再
生後の予備塔への通水において、通水サイクルの初期に
低線流速処理とし順次高純流速処理とし、通水サイクル
間の平均線流速を脱塩塔定格線流速と同一とすれば、（
この時、他の復水処理塔の通水量も位相がずれた状態で
通水蓋が増加しておシ）脱塩器の復水処理能力を低下さ
せることなく除鉄性能は定格線流速一定処理の場合に比
べ向上する。なお、脱塩器での線流速の変化において、
あまりの急檄な上昇変化は流量変動により捕捉済鉄クラ
ッドの剥Ａｎ招くおそれがあり、定格通水量に対し３０
−程度の変化以内が適当である。

一方、線流速変化の期間は、低線流速処理時に表層ろ遺
作用の発生に必要なりラッド捕捉期間を要するが、通常
のｆ３Ｗ几復水処理では線流速６０ｍ　／　ｈで１０日
間程度が適しており、全通水サイクル期間が数十日であ
シ、処理水量変化の操作性を考慮すると全通水サイクル
期間の３分割程度が適当である。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、脱塩器での復水処理能力
が低下しないため、放射性廃棄物量の増大を招くことな
く除鉄性能を高められることができるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子カプラントの系統図、第２図は復水脱塩器
の線流速と除鉄率を示す図、第３図、第４図、第５図は
通水日数と除鉄率の関係を示した図である。 １・・・原子炉圧力容器、２・・・面圧タービン、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・・・ヒ
ータドレン系。 早　ｌ　目 第　２　口 線胤ｔ（次々っ 茅　３　目 盪７Ｋ　日　数　（日う 芽４目 通７！（日　秋　く日少

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、イオン交換樹脂を充填した復水脱塩塔を複数浴用い
   、通水開始時期の異なる各脱塩塔に一定期間通水した後
   、前記各脱塩塔を順次再生することにより常に一定音の
   復水を連続して処理する方法において、各脱塩塔の通水
   サイクル内での復水処理水菫を通水経過時間の増加と共
   に順次増加させて復水の処理を行うこと全特徴とする復
   水の浄化方法。