JPS59166212A - 軽水炉用高温フイルタ要素 - Google Patents
軽水炉用高温フイルタ要素Info
- Publication number
- JPS59166212A JPS59166212A JP58039103A JP3910383A JPS59166212A JP S59166212 A JPS59166212 A JP S59166212A JP 58039103 A JP58039103 A JP 58039103A JP 3910383 A JP3910383 A JP 3910383A JP S59166212 A JPS59166212 A JP S59166212A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filter element
- sintered body
- weight
- reactor
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は軽水炉用高温フィルタ要素に関し、更に詳しく
は、軽水炉の一次冷却水系に微量に含まれるコバルトに
対する吸着除去能力が大きく、しかも機械的強度、耐食
性にも優れた軽水炉用高温フィルタ要素に関する。
は、軽水炉の一次冷却水系に微量に含まれるコバルトに
対する吸着除去能力が大きく、しかも機械的強度、耐食
性にも優れた軽水炉用高温フィルタ要素に関する。
近時、軽水炉の運転年数の増大とともに、−次冷却水系
配管の各所に放射性核種が沈積し、炉停止時の放射線線
量率が次第に増大している。このような放射能蓄積は定
期検査などのために炉停止した時の定期検査要員の被曝
線量の増大を招き、ひいては稼動率の低下などの悪影響
を与える。このような放射能蓄積による炉停止時の線量
率の増大は、炉の形式、維持管理方法によって千差万別
であるが、例えば、Ｅ Ｐ ＲＩ （Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
ＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｇｔｉｔｕｔｅ＋
Ｕ Ｓ Ａ ）のまとめによれば、米国のいくつかの
沸騰水型軽水炉（ＢＷＲ）の再循環ラインの表面線量率
は実効有効運転期間１年（Ｉ Ｆ Ｐ Ｙ ： Ｉ Ｆ
ｕｌｌ Ｐｏｗｅｒ Ｙｅａｒ ）当シ１ｏｏ〜１５０
ｍＲ／ｈｒの上昇を見せている。
配管の各所に放射性核種が沈積し、炉停止時の放射線線
量率が次第に増大している。このような放射能蓄積は定
期検査などのために炉停止した時の定期検査要員の被曝
線量の増大を招き、ひいては稼動率の低下などの悪影響
を与える。このような放射能蓄積による炉停止時の線量
率の増大は、炉の形式、維持管理方法によって千差万別
であるが、例えば、Ｅ Ｐ ＲＩ （Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
ＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｇｔｉｔｕｔｅ＋
Ｕ Ｓ Ａ ）のまとめによれば、米国のいくつかの
沸騰水型軽水炉（ＢＷＲ）の再循環ラインの表面線量率
は実効有効運転期間１年（Ｉ Ｆ Ｐ Ｙ ： Ｉ Ｆ
ｕｌｌ Ｐｏｗｅｒ Ｙｅａｒ ）当シ１ｏｏ〜１５０
ｍＲ／ｈｒの上昇を見せている。
この放射能蓄積を招く放射性核種の大部分は半減期の長
い１！０Ｃｏフ８ｃｏである−ことが知られており、こ
れら放射性核種は軽水炉の構造材からの腐食生成物に起
因することが明らかとなっている。
い１！０Ｃｏフ８ｃｏである−ことが知られており、こ
れら放射性核種は軽水炉の構造材からの腐食生成物に起
因することが明らかとなっている。
すなわち、軽水炉の構造材の腐食によって水中に放出さ
れる腐食生成物は、水に可溶な各種のイオンと水中に分
散する各種の金属酸化物とから構成されている。ここで
、放射能蓄積の主因をなす”Ｃｏ ？’Ｃｏは、次のよ
うな経緯で生成する。すなわち、まず、構造材の構成元
素であるＣｏが該構造材の腐食によって冷却水系に溶出
してイオン化する。
れる腐食生成物は、水に可溶な各種のイオンと水中に分
散する各種の金属酸化物とから構成されている。ここで
、放射能蓄積の主因をなす”Ｃｏ ？’Ｃｏは、次のよ
うな経緯で生成する。すなわち、まず、構造材の構成元
素であるＣｏが該構造材の腐食によって冷却水系に溶出
してイオン化する。
該イオン化したＣｏが金属酸化物に吸着したシ又はイオ
ン交換反応を起して該金属酸化物に取シ込まれる。そし
て該金属酸化物が炉心に運び込まれることによって取シ
込まれているＣｏが放射化されるものである。
ン交換反応を起して該金属酸化物に取シ込まれる。そし
て該金属酸化物が炉心に運び込まれることによって取シ
込まれているＣｏが放射化されるものである。
したがって、冷却水系のイオンとしてのＣｏを減少せし
めれば、炉心に運び込まれて放射化されるＣｏの相対量
を減少させることができ、ひいては放射能蓄積を抑制す
ることが可能となる。
めれば、炉心に運び込まれて放射化されるＣｏの相対量
を減少させることができ、ひいては放射能蓄積を抑制す
ることが可能となる。
このような観点に立って、従来から、炉水中のコバルト
濃度を低減する方法がいくつか試みられているが、いず
れも室温、大気圧下でイオン交換樹脂を用いるイオン交
換法の延長線上にあるものであって、炉水環境のような
高温（２７０〜２９０°０゜高圧（５１５〜７６ ａｔ
ｍ ）のような条件下でのコバルト除去法として直接適
用するには有効なものではない。また、最近では、耐熱
度の高い無機質イオン交換体が注目を集めている。とれ
は例えば、酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム々ト
ノコバルトイオン交換能を有する金属酸化物の粉末を炉
水の流通路に通水可能な状態で充填して用いられるもの
である。
濃度を低減する方法がいくつか試みられているが、いず
れも室温、大気圧下でイオン交換樹脂を用いるイオン交
換法の延長線上にあるものであって、炉水環境のような
高温（２７０〜２９０°０゜高圧（５１５〜７６ ａｔ
ｍ ）のような条件下でのコバルト除去法として直接適
用するには有効なものではない。また、最近では、耐熱
度の高い無機質イオン交換体が注目を集めている。とれ
は例えば、酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム々ト
ノコバルトイオン交換能を有する金属酸化物の粉末を炉
水の流通路に通水可能な状態で充填して用いられるもの
である。
しかしながら、この場合には、該粉末の保持が重要な問
題となる。すなわち、炉水との接触面積を増大してイオ
ン交換能を高めるためには、その粒径を小さくすること
が必要となる。しかし、その場合、炉水の流速が規定値
以上に増大したり又は脈流等の流速変動が生じると該粉
末の流出する虞れが生ずる。そのため、炉の運転におい
て、炉水の流速を指標とする処理能力（単位時間当りの
通水可能量）を制限することが必要となシ、また、流速
変動を防止するだめの厳重な運転管理が必要となって操
作が煩雑となってしまう。
題となる。すなわち、炉水との接触面積を増大してイオ
ン交換能を高めるためには、その粒径を小さくすること
が必要となる。しかし、その場合、炉水の流速が規定値
以上に増大したり又は脈流等の流速変動が生じると該粉
末の流出する虞れが生ずる。そのため、炉の運転におい
て、炉水の流速を指標とする処理能力（単位時間当りの
通水可能量）を制限することが必要となシ、また、流速
変動を防止するだめの厳重な運転管理が必要となって操
作が煩雑となってしまう。
他の態様としては、上記したような金属酸化物の粉末を
適宜なバインダーを用いて焼結した多孔質焼結体のフィ
ルタ要素が知られている。
適宜なバインダーを用いて焼結した多孔質焼結体のフィ
ルタ要素が知られている。
しかしながら、この焼結体の場合、金属酸化物の粉末の
表面がバインダーで一部被覆されてＣＯ吸着を果す表面
積が減少するので全体としてのＣｏ除去能力が低下する
。したがって、所定のＣｏ除去能力を確保するためには
、該焼結体の全体の体積が大きくなる。また、焼結体は
一般にその機械的強度が小さいため、使用時における外
部からの振動等によってその一部が崩壊して粉末となり
炉水中に流失する虞れを生ずる。
表面がバインダーで一部被覆されてＣＯ吸着を果す表面
積が減少するので全体としてのＣｏ除去能力が低下する
。したがって、所定のＣｏ除去能力を確保するためには
、該焼結体の全体の体積が大きくなる。また、焼結体は
一般にその機械的強度が小さいため、使用時における外
部からの振動等によってその一部が崩壊して粉末となり
炉水中に流失する虞れを生ずる。
更には、バインダーの種類によっては、ＣＯ除去処理後
の酸による除染工程において、バインダー成分が酸によ
って溶出し、多量の放射性廃棄物を発生する。１δ合も
ある。
の酸による除染工程において、バインダー成分が酸によ
って溶出し、多量の放射性廃棄物を発生する。１δ合も
ある。
本発明は、軽水炉の炉水中に含まれるＣｏに対する除去
能力が大きく、その機械的強度も充分であり、かつ除染
工程における耐食性に優れた焼結体タイゾの高温フィル
タの提供を目的とする。
能力が大きく、その機械的強度も充分であり、かつ除染
工程における耐食性に優れた焼結体タイゾの高温フィル
タの提供を目的とする。
本発明者らは、各種の無機質イオン交換体の粉末のコバ
ルト吸着除去能力を調査した結果、二酸化スズ（ＳｎＯ
２）、四三酸化鉄（Ｆｅ３０４）、二酸化マンガン（Ｍ
ｎＯｔ ）はそのコバルト吸着除去能力が大きいことを
見出した。したがって、とれらの金属酸化物の多孔質な
ブロックはフィルタとして有効であるとの着想を得た。
ルト吸着除去能力を調査した結果、二酸化スズ（ＳｎＯ
２）、四三酸化鉄（Ｆｅ３０４）、二酸化マンガン（Ｍ
ｎＯｔ ）はそのコバルト吸着除去能力が大きいことを
見出した。したがって、とれらの金属酸化物の多孔質な
ブロックはフィルタとして有効であるとの着想を得た。
以上のことから、本発明者らは、上記した金属酸化物の
Ｃｏ吸着除去能力を減殺することがなく、適正な機械的
強度を付与し、かつ耐食性にも優れたバインダー及び該
金属酸化物との配合割合いに関し鋭意研究を重ねた結果
、本発明の高温フィルタ要素を開発するに到った。
Ｃｏ吸着除去能力を減殺することがなく、適正な機械的
強度を付与し、かつ耐食性にも優れたバインダー及び該
金属酸化物との配合割合いに関し鋭意研究を重ねた結果
、本発明の高温フィルタ要素を開発するに到った。
すなわち、本発明の高温フィルタ要素は、酸化第二スズ
、四三酸化鉄、二酸化マンガンの群から選ばれる少なく
とも１種の金属酸化物３０〜５０重量係と、ニッケル４
５〜９５重量％、クロム５５〜５重量％かも成る合金７
０〜５０重量％との焼結体であることを特徴とするもの
である。
、四三酸化鉄、二酸化マンガンの群から選ばれる少なく
とも１種の金属酸化物３０〜５０重量係と、ニッケル４
５〜９５重量％、クロム５５〜５重量％かも成る合金７
０〜５０重量％との焼結体であることを特徴とするもの
である。
本発明のフィルタ要素は、上記した１種又は２種以上の
金属酸化物の粉末と、上記した組成の合金をバインダー
とし、両者を多孔構造に焼結したものである。
金属酸化物の粉末と、上記した組成の合金をバインダー
とし、両者を多孔構造に焼結したものである。
本発明のフィルタ要素は例えば、次のようにして製造さ
れる。まず、金属酸化物の粉末と、上記組成範囲の合金
粉末とを適宜な粉末混合機で充分に混合する。金属酸化
物としては、上記したものを単独又は２゛種以上混合し
て用いてよいが、とくに５ｎ０２を単独で用いたものが
好適である。各粉末の粒径については格別限定されるこ
とは々いが、金属酸化物の粉末については１〜５μｍ、
合金粉末については３〜１０μｍの程度であることが好
ましい。
れる。まず、金属酸化物の粉末と、上記組成範囲の合金
粉末とを適宜な粉末混合機で充分に混合する。金属酸化
物としては、上記したものを単独又は２゛種以上混合し
て用いてよいが、とくに５ｎ０２を単独で用いたものが
好適である。各粉末の粒径については格別限定されるこ
とは々いが、金属酸化物の粉末については１〜５μｍ、
合金粉末については３〜１０μｍの程度であることが好
ましい。
本発明にあって、バインダーの合金はＮ１とＣｒの粉末
を混合して構成されるが、このうちＣｒは耐食性に寄与
する成分であり、合金中Ｏｒの含有量が１５重量％未満
の場合には該合金の耐食性は小さく（Ｎｉのみの場合と
ほぼ同程度）、また５０重量％を超えても耐食性は向上
しない。通常、Ｎｉ４５〜８５重量％、Ｃｒ５５〜１５
重量％の合金であることが好ましい。
を混合して構成されるが、このうちＣｒは耐食性に寄与
する成分であり、合金中Ｏｒの含有量が１５重量％未満
の場合には該合金の耐食性は小さく（Ｎｉのみの場合と
ほぼ同程度）、また５０重量％を超えても耐食性は向上
しない。通常、Ｎｉ４５〜８５重量％、Ｃｒ５５〜１５
重量％の合金であることが好ましい。
金属酸化物と合金の配合比は、金属酸化物の粉末３０〜
５０重量％、合金の粉末７０〜５０重量％の範囲に設定
されることが必要である。
５０重量％、合金の粉末７０〜５０重量％の範囲に設定
されることが必要である。
なお、金属酸化物を２種以上用いる場合は、その合量が
上記範囲にあることが必要である。金属酸化物が３０重
量％未満（合金粉末が７０重量％を超える）のときには
、得られた焼結体のコ・々ルート吸着除去能力が充分で
はなく、また逆に５０重量％を超える（合金粉末が５０
重量％未満）場合には、焼結が困難となシ同時に焼結体
の機械的強度が低下する。
上記範囲にあることが必要である。金属酸化物が３０重
量％未満（合金粉末が７０重量％を超える）のときには
、得られた焼結体のコ・々ルート吸着除去能力が充分で
はなく、また逆に５０重量％を超える（合金粉末が５０
重量％未満）場合には、焼結が困難となシ同時に焼結体
の機械的強度が低下する。
この混合粉末をそのまま加圧成形したのち、焼結して本
発明のフィルタ要素が得られる。本発明のフィルタ要素
にあっては、その気孔率が３０〜５０チとなるように、
成形、焼結過程の条件が設定されることが好ましい。気
孔率が３０％未満の場合には、フィルタ要素の炉水との
接触面積が小さくなシ、しかも通水量も減少してしまう
ので充分なコバルト吸着除去能力を生貝ない。また気孔
率が５０チを超えると、フィルタ要素の機械的強度が低
下して粉末化の原因が増して好捷しくない。
発明のフィルタ要素が得られる。本発明のフィルタ要素
にあっては、その気孔率が３０〜５０チとなるように、
成形、焼結過程の条件が設定されることが好ましい。気
孔率が３０％未満の場合には、フィルタ要素の炉水との
接触面積が小さくなシ、しかも通水量も減少してしまう
ので充分なコバルト吸着除去能力を生貝ない。また気孔
率が５０チを超えると、フィルタ要素の機械的強度が低
下して粉末化の原因が増して好捷しくない。
まず、成形については、上記した混合粉末を所定の型に
充填した後加圧成形して圧粉体とする。
充填した後加圧成形して圧粉体とする。
このとき適用する成形圧は、焼結温度と並んで、フィル
タ要素の気孔率に影響を与える。成形圧が小さい場合に
は、気孔率の大きい焼結体を得るととができるが全体の
機械的強度が低下する。逆に成形圧が大きい場合には、
気孔率は小さくなるが機械的強度は増大する。本発明に
あっては、成形圧を４〜８ ｔｏｎ／ｃｒ！の範囲で適
宜に選定することが好ましい。
タ要素の気孔率に影響を与える。成形圧が小さい場合に
は、気孔率の大きい焼結体を得るととができるが全体の
機械的強度が低下する。逆に成形圧が大きい場合には、
気孔率は小さくなるが機械的強度は増大する。本発明に
あっては、成形圧を４〜８ ｔｏｎ／ｃｒ！の範囲で適
宜に選定することが好ましい。
このようにして得られた圧粉体を、大気゛又は不活性雰
囲気中で焼結する。このとき、焼結温度が低いと、気孔
率は大きくなるが焼結が充分ではないので機械的強度は
低下する。逆に、焼結温度が高いと、機械的強度は増大
するが気孔率は小さくなる。本発明にあっては、焼結温
度を９００〜１１５０℃の範囲で適宜に選定することが
好ましい０〔発明の実施例〕 表に示した仕様で各種のフィルタ要素を製造した。
囲気中で焼結する。このとき、焼結温度が低いと、気孔
率は大きくなるが焼結が充分ではないので機械的強度は
低下する。逆に、焼結温度が高いと、機械的強度は増大
するが気孔率は小さくなる。本発明にあっては、焼結温
度を９００〜１１５０℃の範囲で適宜に選定することが
好ましい０〔発明の実施例〕 表に示した仕様で各種のフィルタ要素を製造した。
以ｒ徹ｎ
なお、用いた粉末の平均粒径はいずれも２〜３μｍであ
った。得られた焼結体はいずれも直径１００酩厚み１０
＋ｇの円板であった。
った。得られた焼結体はいずれも直径１００酩厚み１０
＋ｇの円板であった。
試料中、番号１．６ｉ７，９．１３は比較例、他は実施
例である。
例である。
以上の試料につき、気孔率、機械的強度、コ・々ルト吸
着特性、侵食度な測定し、その結果を表に併記した。各
項目の測定法は以下の方法に従った。
着特性、侵食度な測定し、その結果を表に併記した。各
項目の測定法は以下の方法に従った。
気孔率 ：ＪＩＳＺ−２５０６に準じた真空方法によシ
フイルター要素試料の空孔に 油を含油させ含浸量の大小の差を気 孔の容積百分率で表わす。
フイルター要素試料の空孔に 油を含油させ含浸量の大小の差を気 孔の容積百分率で表わす。
機械的強度；粉体、粉末冶金協会標準（ＪＳＰＭ標準２
−６４）に準じた長さ９６．５０±〇、１０關標点距離
２５ｍの板状引 張試験片を作製しＪＩＳＺ−２２４１ の引張シ試験法によって行なう。
−６４）に準じた長さ９６．５０±〇、１０關標点距離
２５ｍの板状引 張試験片を作製しＪＩＳＺ−２２４１ の引張シ試験法によって行なう。
コ４）Ｍ特性：フィルタ要素試料を、初期コ・々ルト濃
度１２１ ｐｐｂの試験溶液に、該溶液１１尚シ該試料
の重量がＩＩと なるようにして浸漬し、沸点（１００ ℃）で１時間全体を加熱した。試料 を取り出したのち、試験溶液中のコ バルト濃度を分析しその残留コバル ト濃度（ｐｐｂ）を各試料のコバルト吸着特性とした。
度１２１ ｐｐｂの試験溶液に、該溶液１１尚シ該試料
の重量がＩＩと なるようにして浸漬し、沸点（１００ ℃）で１時間全体を加熱した。試料 を取り出したのち、試験溶液中のコ バルト濃度を分析しその残留コバル ト濃度（ｐｐｂ）を各試料のコバルト吸着特性とした。
残留コバルト濃度の
小さい試料はど、そのコバルト吸着
除去能力が大きいことを表わす。
侵食度 ：フィルター要素試料を１１０°Ｃに加熱した
濃硝酸溶液中に４２日間浸漬 した後取出し試料断面を光学顕微鏡 にて腐食量を測定し侵食度（ａｍ ）として表わした。
濃硝酸溶液中に４２日間浸漬 した後取出し試料断面を光学顕微鏡 にて腐食量を測定し侵食度（ａｍ ）として表わした。
この値の小さいもの
程耐食性に優れている。
〔発明の効果〕
以上の説明で明らかなように、本発明の軽水炉用高温フ
ィルタ要素は、■コバルト吸着除去能力が大きい、■粉
末ではなく多孔質な焼結体なので流出の處れは全くない
、■機棹的強度も充分に大きく使用時の損壊力どの虞れ
も々い、■耐食性に優れる、などの利点を備えておシ、
実炉運転時に使用して極めて有効である。
ィルタ要素は、■コバルト吸着除去能力が大きい、■粉
末ではなく多孔質な焼結体なので流出の處れは全くない
、■機棹的強度も充分に大きく使用時の損壊力どの虞れ
も々い、■耐食性に優れる、などの利点を備えておシ、
実炉運転時に使用して極めて有効である。
代理人弁理士 則近憲佑（ほか１名）
Claims (2)
- （１）酸化第二スズ、四三酸化鉄、二酸化マンガンの群
から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物３０〜５０重
量係と、 ニッケル４５〜９５重量％、クロム５５〜５重量％から
成る合金７０〜５０重量係との焼結体である軽水炉用高
温フィルタ要素。 - （２）該金属酸化物が酸化第二スズである特許請求の範
囲第１項記載の軽水炉用高温フィルタ要素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58039103A JPS59166212A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | 軽水炉用高温フイルタ要素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58039103A JPS59166212A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | 軽水炉用高温フイルタ要素 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59166212A true JPS59166212A (ja) | 1984-09-19 |
Family
ID=12543728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58039103A Pending JPS59166212A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | 軽水炉用高温フイルタ要素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59166212A (ja) |
-
1983
- 1983-03-11 JP JP58039103A patent/JPS59166212A/ja active Pending
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