JPS595015B2 - イオン交換樹脂の洗浄方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイオン交換樹脂の洗浄方法に関し、更に詳しく
は復水等の脱塩処理により汚染されたイオン交換樹脂か
らとくにクラッド分を効果的に離脱し、しかも廃液量を
減少しうるイオン交換樹脂の洗浄方法に関する。

原子力発電所の運転を円滑に行なうためには、（１）運
転者の放射線被爆量の低減、（２）メンテナンス性の向
上及び（３）廃液量の低減等の課題があり、特に冷却水
系内の放射能レベルを低減するための有効な手段を開発
することが昨今の急務となっている。

現在、冷却水系内の水の浄化には、（１）復水脱塩装置
（２）原子炉クリーンアップ装置等が使用されているが
、処理水量の点から、（１）の復水脱塩装置による方法
が主体となっている。

復水脱塩装置の主要部は陰・陽イオン交換樹脂よりなる
混床式の脱塩塔で、これに汚染水を通すことにより復水
中のイオン成分及びクラッド分（主として不溶性鉄化合
物）をイオン交換樹脂層でイオン交換及び濾過して汚染
水を浄化する。

イオン交換樹脂層に捕捉されたイオン成分及びクラッド
分は、復水脱塩装置の再生塔で酸及びアルカリによるイ
オン交換樹脂の化学的再生及び逆洗によるイオン交換樹
脂の物理的再生操作により、イオン交換樹脂から離脱し
て系外に排出される。

従って、再生操作、特に逆洗操作が不完全な場合にはク
ラッド分が系内に蓄積されて放射能レベルが犬となり、
運転上大きな問題となる。

従来の再生塔における洗浄方式を第１図に基いて説明す
る。

第１図で１は再生塔、２はフリーボードドレン管、３は
分散管、４は樹脂導入管、５は樹脂排出管、６はスルー
シフグ水導入管、７は逆洗水導入管、８はスクラビング
空気導入管、９はオーバーフロー管、１０はイオン交換
樹脂、１１はイオン交換樹脂の充填レベルを示す。

さて、最初に汚染されたイオン交換樹脂は樹脂導入管４
より再生塔１へ導入され、その充填レベル１１はフリー
ボードドレン管２よりも下方となるようにする。

樹脂に同伴された水はフリーボードドレン管２よりも上
方１５水位まで入れる。

しかる後スクラビング空気導入管８より空気を導入する
と、再生塔内の樹脂、水が激しく攪拌される。

この操作によって、イオン交換樹脂に吸着されているク
ラッド分はイオン交換樹脂から離脱される。

このスクラビングに供した空気はベント管１３より排気
される。

スクラビングが完了した後、逆洗水導入管７より逆洗水
を再生塔１の塔底にある分散管３に導入し、ブラッド分
を多量に混入した廃液を押し上げ、オ−バーフロー管９
より排出する。

さらに、逆洗水の供給を停止し、オーバーフロー管９と
フリーボードドレン管２との間の廃液をフリーボードド
レン管２より排出する。

以上の工程を数回繰り返し行ない、イオン交換樹脂に吸
着したクラッド分を水中に離脱せしめ、クラッド分を多
量に含む水をフリーボードドレン管２及びオーバーフロ
ー管９より廃液として抜出していた。

然し乍ら、従来の方法にあっては、クラッド分を含む逆
洗水がオーバーフロー管９から排出されるため、大部分
のクラッド分はオーバーフロー管９まで到達せず樹脂層
上部に停滞して効率が悪く又、とくに注目すべき点は、
逆洗水の水量が増えて廃液量が著しく多くなる欠点があ
った。

この欠点を解消するため本発明者は特願昭５３−１５４
９３３号ならびに１５４９３４号として改良技術を提案
した。

しかし、原子力発電所という特殊な条件下にあっては、
このイオン交換樹脂の洗浄工程から排出される廃液の量
は極力少なくすることが要求されるため、本発明者はさ
らに鋭意研究を続けた結果、本発明を完成するにいたっ
た。

したがって本発明の目的は、復水の脱塩処理により汚染
されたイオン交換樹脂からクラッド分を効果的に離脱せ
しめ、且、処理後の廃液量を出来得る限り減少せしめる
イオン交換樹脂の洗浄方法を提供することにある。

即ち、本発明のイオン交換樹脂の洗浄方法は、クラッド
により汚染されたイオン交換樹脂を再生塔に導いて洗浄
する方法において、再生塔の中央部に配設されたフリー
ボードドレン管の近傍に達するように水を供給し水層を
あらかじめ形成し、再生塔の上部より水流と同伴せしめ
たイオン交換樹脂を供給し前記フリーボードドレン管よ
り糸外に廃液を排出することを特徴とするイオン交換樹
脂の洗浄方法である。

以下本発明のイオン交換樹脂の洗浄方法につき図面にし
たがって詳細に説明する。

第２図は本発明に係るイオン交換樹脂の洗浄方法を実施
するに適した洗浄装置を示す。

第１再生塔１と第２再生塔１′とは各々同様の機能をも
つので各々に数段された設備には同一の番号を符し、第
２再生塔１′に関するものは′を符して区別しである。

第２図において、脱塩塔からの汚染されたイオン交換樹
脂はあらかじめ逆洗水導入管７を開放してフリーボード
ドレン管２の近傍に達するまで水を導入し、水層（１５
水位）を形成しである第１再生塔１の上部の導入管４よ
り、第１再生塔１内へ導入される。

このとき、フリーボードドレン管２の弁は開いており、
フリーボードドレン管２よりも上方にあるクラツメ分を
含んだ廃液はフリーボードドレン管２より排出される。

イオン交換樹脂はクラッドよりも粒径がはるかに大きい
（一般には３０〜４０ｍｃｓｈ）のですみやかに第１再
生塔１の底部へ沈降していくが、クラッドは粒径が小で
あることから、あらかじめフリーボードドレン管２の近
傍にまで達するように形成された水層の液面１５（水位
）より下方へは沈降することができない。

したがってクラッド分に富む廃液は、この液面よりも上
方に滞留し、イオン交換樹脂は、このフリーボードドレ
ン管２の近傍の帯域からすみやかに沈降分離されるので
、フリーボードドレン管２からの廃液は当初注入しであ
る水層によっては稀釈されず、高濃度のクラッドを維持
することができる。

この時、第１再生塔１へ供給するイオン交換樹脂の量は
フリーボードドレン管２よりも低いレベル１１までにと
どめるべきであり、好ましくはフリーボードドレン管２
よりも３００〜３５０龍位低いレベルにすることが望ま
しい。

あまり、樹脂量が少ないと廃液量を増すことになる。

このようにして、廃液を排出しつつ、イオン交換樹脂を
適量充填したのち、スクラビング空気導入管８より第１
再生塔１ヘスクラピング空気を導入し、第１再生塔１内
を激しく攪拌し、イオン交換樹脂に吸着しているクラッ
ド分を水中に離脱せしめる。

このスクラビングの操作そのものは従来と変わるところ
がない。

適当量のスクラビング空気を導入したのち、樹脂排出管
５を開放し、さらにスルーシフグ水導入管６を開放して
、第１再生塔１よりイオン交換樹脂とクラッド分を含ん
だ廃液とを第２再生塔１′へ移送する。

この時、第１再生塔１の上部空間に加圧空気１４を導入
して、適当な圧力を付与することが必要である。

この第１再生塔１からのイオン交換樹脂を受は入れる第
２再生塔１′は、同様に、あらかじめ逆洗水導入管７′
を開放してフリーボードドレン管２′の近くまで水を注
入しておき、フリーボードドレン管２′の近傍において
前述と同様のイオン交換樹脂とクラッドとの沈降速度の
差による分離が行なわれるようにしておく。

その結果、クラッド分に富む廃液は順次フリーボードド
レン管２′より排出され、又、イオン交換樹脂も、順次
第２再生塔１′の底部に沈降していく。

このとき、第２再生塔１′へ供給するイオン交換樹脂の
量はフリーボードドレン管２′の下方にそのレベルに保
たれるようにするのが良く好ましくは前述のようにフリ
ーボードドレン管２′の下方３００〜３５０ｎ位低いレ
ベルに保つことが望ましい。

また、第１再生塔１と第２再生塔１′の大きさはほぼ同
じ位にすると各々の再生塔１，１′へイオン交換樹脂を
供給する際に、その全量を入れるだけでよく、都合がよ
い。

第２再生塔１′へイオン交換樹脂の供給を完了し、フリ
ーボードドレン管り′上部の廃液を排出した後は前述し
た第１再生塔１におけるスクラビングと全く同じスクラ
ビング操作を行い、イオン交換樹脂に吸着されているク
ラッド分を離脱する。

一般にイオン交換樹脂に吸着されているクラッド分は一
回のスクラビングによっては、その全量を離脱させるこ
とは困難であり、数回のスクラビングを行なっても、な
お相当量のクラッド分が残存しているものである。

従って、第２再生塔１′でスクラビングを終了した後は
第２再生塔１′の下部の排出管５′を開放しさらにスル
ーシフグ水導入管６′を開放してイオン交換樹脂とクラ
ッド分を含んだ廃液とを第１再生塔１の上方へ導入する
。

この時、第１再生塔１にはあらかじめ逆洗水導入管７を
開放してフリーボードドレン管２の近傍まで水を注入し
ておし、前述の操作を繰り返し、クラッド分に富む廃液
をフリーボードドレン管２より排出する。

以上のように本発明はイオン交換樹脂を第１再生塔から
第２再生塔、第２再生塔１′から第１再生塔１へと繰り
返し移送し、同時に洗浄を行なうことによってイオン交
換樹脂に吸着しているクラッド分が除去されるものであ
る。

また本発明のイオン交換樹脂の洗浄方法を実施するに適
した洗浄装置にあっては、第３図に示すようにフリーボ
ードドレン管２の上部に単段又は多段の格子からなる波
立防止機構１６を配設し、樹脂導入管４から落下した液
が波立たないようにすることも効果的であり、同様に再
生塔の上部に邪魔板１７を配設して、導入管４から落下
する液の垂直分力を打ち消すことも効果的である。

即ち、このような波立防止板１６および／又は邪魔板１
７を配設することによって、フリーボードドレン管近傍
の液面において、形成される上方から落下する廃液と、
水層との混合層が薄くなりクラッド分を多量に含む廃液
が稀釈されることなくフリーボードドレン管２より排出
することができるからである。

尚、フリーボードドレン管２の配設位置は、再生塔の下
部の分散管３よりも上方であり、且つ、イオン交換樹脂
を充填した際の樹脂レベルよりも上方であればよく、こ
の位置を本明細書では再生塔の中央部と称している。

以上に述べたように、本発明の洗浄方法にあってはイオ
ン交換樹脂と、クラッドとを分離する工程が、再生塔の
中央部に配設されたフリーボードドレン管の近傍の水層
の表層で行なわれ、この表層を脱したイオン交換樹脂は
再生塔の底部に沈積してしまい、後続の廃液と接触する
ことがないので、クラッド分を再吸着するおそれがなく
、またイオン交換樹脂より離脱し液中に分散されたクラ
ッドは水層の表面のごく薄い混合層から沈降するには犬
なる時間を要するため、そのほとんどの量がフリーボー
ドドレン管から排出することが可能であり、又、その際
に生じる廃液はほとんど稀釈されることがないのできわ
めて高い濃度のクラッド分を含んでいる。

又、本発明の洗浄方法を実施するに適した洗浄装置にあ
ってはフリーボードドレン管を有する２つの再生塔を有
機的に接続し、洗浄すべきイオン交換樹脂を相互に移動
可能となし、一方の再生塔でスクラビングを行ないクラ
ッドを離脱した廃液は他方の再生塔でイオン交換樹脂と
分離でき、この分離の後、ただちにスクラビングを行い
又、もとの再生塔で廃液を分離できるようになっている
ので、前述の本発明の洗浄方法を極めて好適に実施し得
る機構となっている。

次に、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
に何ら限定されるものではない。

実施例 １ 陽イオン交換樹脂３．９ ｍｍイオン交換樹脂２．２ｍ
ｏを混合し、充填してなる脱塩塔に一定量の復水を通水
して汚染せしめたイオン交換樹脂を容量１３ｍ３の第１
再生塔に導入した。

この第１再生塔及び後述の第２再生塔の構造は第２図に
示した洗浄装置を用いた。

第１再生塔にはフリーボードドレン管の位置まで水を注
入してありフリーボードドレン管は開放しである。

６．１７ｎ″のイオン交換樹脂を導入した後のイオン交
換樹脂のレベルはフリーボードドレン管より約３０Ｑｍ
ｍ下方であつ７こ。

この時フリーボードドレン管より排出された廃液の量は
８．４７７＋３で、この廃液中のクラッド分濃度は４３
１ｐＩ’ｍであった。

尚、フリーボードドレン管は正常な粒径を有するイオン
交換樹脂は通過できない構造となっている。

フリーボードドレン管からの廃液の流出が止んでからフ
リーボードドレン管の管路を閉じ、第１再生塔の排出管
５を開放し、スルーシング水を導入すると共に再生塔上
部に加圧空気を供給して、イオン交換樹脂を第２再生塔
の上部へ供給した。

このとき第２再生塔にはフリーボードドレン管の位置ま
で水を注入しておいた。

第２再生塔のフリーボードドレン管は開放し、流入した
クラッド分を含む廃液は順次抜き出されるようにしであ
る。

この時の廃液の量は８．３７７１”であり、クラッド濃
度は３２７ｐｐＩＩｌであった。

次に第２再生塔で第１再生塔のスクラビングと同様にス
クラビングを行ない、イオン交換樹脂よりクラッドを離
脱した。

このスクラビングのあいだに第１再生塔のフリーボード
ドレン管に達するまで注水を行なった。

第２再生塔のスクラビングを完了した後、直ちに第２再
生塔の排出管を開放し、第２再生塔内の懸濁液を第１再
生塔へ移送した。

そして、第１再生塔では第１再生塔のフリ−ボードドレ
ン管を開放し、再生塔の上部から供給せられる懸濁液中
の廃液が順次排出されるようにした。

第２再生塔からの樹脂の抜出しに際しては前と同様にス
ルーシング水を供給した。

この操作において、第１再生塔のフリーボードドレン管
から排出した廃液の量は８．３ｍ’であり、そのクラッ
ド濃度は２８０ｐｐＩＩＩであった。

実施例 ２ 実施例１に供したイオン交換樹脂に実施例１とほぼ等し
い量の復水を通水し、イオン交換樹脂を汚染せしめ、実
施例１と同じ装置を用いて実施した。

先づ、第１再生塔に約４．０５ｍ”の水を注入した。

この水量は、実験に供するイオン交換樹脂から水分を取
り除き、再生塔へ充填すると、その水位がフリーボード
ドレン管と一致するようになる景である。

次に脱塩塔から第１再生塔へイオン交換樹脂を移送した
。

フリーボードドレン管から流出した廃液の量は５．３５
ｍ”であり、クラッド濃度は５３０卿であった。

次に、第１再生塔の分散管よりスクラビング空気を供給
し、樹脂を激しく攪拌した。

この操作の間に第２再生塔に約４．０５ｍ’の水を注入
しておき第１再生塔のスクラビング工程が終了したのち
、第１再生塔の排出管を開放しスルーシング水を流しつ
つ第１再生塔内の懸濁液を第２再生塔に移送した。

第２再生塔のフリーボードドレン管を開放しておき、ク
ラッド分に富む５°２５７７１″の廃液を得た。

供給したスルーシング水の量は１．２７７１’であり、
この廃液のクラッド濃度は４４８卿であった。

さらに第２再生塔にて一定時間のスクラビングを行ない
イオン交換樹脂よりクラッドを離脱せしめた。

このスクラビングの間に第１再生塔に４．０５ｍ３の水
を注入した。

第２再生塔でのスクラビングが終了したのち第２再生塔
の排出管を開放し、第２再生塔内の懸濁液を第１再生塔
へ移送した。

この移送の前半において、スルーシング水の供給は停止
し、後半にのみスルーシフグを供給した。

その結果スルーシング水の使用量は約０．６ｍ”となり
前回の約半分となった。

第１再生塔のフリーボードドレン管から排出された廃液
の量は４．６５ｍ３でありこの廃液のクラッド濃度は４
０６ｐｐ１１１であった。

この操作を再度繰り返した。この時の廃液量は４．６５
ｒｒＩ３であり廃液中のクラッド濃度は３５０ｐｐｍで
あった。

試験例 １ 実施例に供したイオン交換樹脂を用いこのイオン交換樹
脂に実施例とほぼ等しい量の復水を通水しイオン交換樹
脂を汚染せしめた。

この汚染されたイオン交換樹脂を空の第１再生塔に供給
した。

第１再生塔のフリーボードドレン管からは１．３ ｍ’
の廃液が排出された。

この廃液のクラッド濃度は４９０ｐｐ１１１であった。

フリーボードドレン管からの廃液の流出が止んでからス
クラビング空気を供給し、イオン交換樹脂からクラッド
を離脱させた。

この時、スルーシング水を僅かに開放し、スクラビング
空気と共に再生塔内へ水を供給する。

この操作において要したメクラビン１．グ空気とスルー
シング水は各々９５Ｎｍ、４．０ｒｒｉ：であった。

次にフリーボードドレン管を開放し、スクラビング空気
を供給してフリーボードドレン管上方にある廃液をフリ
ーボードドレン管より排出した。

廃液量は４．２ｍであり久ラッド濃度は２４７ｐｐ１１
１であった。

さらにフリーボードドレン管を空気で逆洗したのち、再
度再生塔の下部よりスクラビング空気とスルーシング水
とを供給し、イオン交換樹脂に吸着されているクラッド
を離脱させた。

一定量のスクラビング空気とスルーシング水とを供給し
たのち同様にフリーボードドレン管を開放し、４．０７
７１３の廃液を得た。

この廃液のクラッド濃度は２２１ｐ−であった。

このような操作を繰り返し、合計５回の廃液を得た。

前述の実施例１，２および試験例１より得られた総廃液
量と廃液中のクラッド濃度の関係を第４図に示す。

第４図からも明らかなように本発明のイオン交換樹脂の
洗浄方法を実施することにより、イオン交換樹脂のクラ
ッドの除去率即ちイオン交換樹脂の物理的再生効率を飛
躍的に向上せしめることができる。

尚、実施例１にあっては一回の操作において排出される
排液の量が多いが、洗浄操作が簡単であり、又実施例２
にあっては高いクラッド濃度の廃液が得られるが洗浄回
数を増さねばならない。

もちろん、イオン交換樹脂とクラッドとを分離するため
に再生塔にあらかじめ注入する水の水位は実施例１、及
び２に限定されるものではなく、その下限はほぼ実施例
２の水位であり、又、その上限はフリーボードドレン管
を若干上廻ってもよい。

本明細書においては、この間の水位を［フリーボードド
レン管の近傍」と称している。

以上記載の如く本発明の洗浄方法によれば、汚染された
イオン交換樹脂から、上記の如き方法によって離脱した
クラッドの殆ど大部分を廃液中に移送せしめることがで
き、また廃液の量も低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法によるイオン交換樹脂の洗浄装置、第２
図は本発明による洗浄方法を実施するに適した洗浄装置
、第３図は本発明による洗浄方法を実施するに適した洗
浄装置において、波立防止板および／又は邪魔板を設置
した場合の断面概略図である。 第４図は、実施例１，２および試験例１より得られた総
廃液量と廃液中のクラッド濃度の関係を示す。 １．１′・・・・・・再生塔、２．２’・・・・・・フ
リーボードドレン管、３．３’・・・・・・分散管、４
．４’・晶・樹脂導入管、５，５′・・・・・・樹脂排
出管、６，６′・・・・・・スルーシフグ水導入管、１
，１′・・・・・・逆洗水導入管、８．８′・・・・・
・スクラビング空気導入管、９・・・・・・オーバーフ
ロー管、１３，１３′・・・・・・ベント管、１４．１
４’・・・・・・加圧空気管、１６・・・・・・波立防
止機構、１７・・・・・・邪魔板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ クラッドにより汚染されたイオン交換樹脂を再生塔
   に導いて洗浄する方法において、あらかじめ再生塔の中
   央部に配設されたフリーボードドレン管の近傍に達する
   水位まで水を供給し、再生塔の上部より水流と同伴せし
   めたイオン交換樹脂を供給し、前記フリーボードドレン
   管よりクラッド含有廃液を系外に排出せしめることを特
   徴とするイオン交換樹脂の洗浄方法。