JPS5991395A - 軽水炉用高温フイルタ要素 - 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】 〔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縫に含まれるコバルトに対
する吸着除去能力が優れた軽水炉用高温フィルタ要素に
関する。

〔発明の技術的背景および問題点〕

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
期検査は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
を与えるっ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、ＥＰ　ＲＩ　（Ｅｌｅｃｔｙｉｃ　
ＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ　、
ＵＳＡ）　　のまとめによれば米国のいくつかの沸騰水
型軽水炉（ＢＷＩＬ）の再循環ラインの表面線敞率は実
効有効運転期間１年（Ｉ　ＦＰＹ　：　Ｉ　Ｆｕｌｌ　
Ｐｏｗｅｒ　Ｙｅａｒ）当り１００〜１５０ｍ１（、／
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６０　Ｃｏ　、　５８Ｃｏ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６０　Ｃｏ　、　５８　Ｃｏ
は１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り又はイオン交換反応を起して該金
属酸化物に取り込まれる。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り込まれている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。

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、大気圧下でイオン父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、炉水環境のようカ高
温（２７０〜２９０°０）高圧（５６〜７６　ａｉｍ　
）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。これは例え
ば、酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム々どのコバ
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、この場合には該扮未の保持が重要な問題
となる。すなわち、炉水との１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
末が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々す、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。

これに対処するため、各種の無機質イオン交換体の粉末
に金属バインダーを添加して加圧成型した後、焼結を行
い、強固なブロックタイプのフィルタ要素が考案されて
いる。しかし、この場合でも、一般シでは加圧成型時に
おける圧力不均一性のため、特に表面近傍が内部に比べ
て大きな圧縮圧力を受ける結果、ブロック焼結体の表面
近傍の多孔性が劣り、イオン吸着除去能力が充分発揮さ
れなくなる。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、軽水炉の
炉水中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、炉水の流速変動があ一ノでも流出のおそれ
が全くない焼結体タイプの高温フィルタ要素の提供を目
的とする。

〔発明の概要〕

即ち、本発明はコバルトイオンに対する吸着除去能力が
大きい無機酸化物系粉末をその捷まかもしくは金属バイ
ンダーを加えた後、圧縮成型して焼結し、しかる後、得
られた焼結体の表面近傍を取り除いたものを軽水炉−次
冷却水系における高温フィルタ要素とする。これをフィ
ルタ要素として用いた場合、優れたコバルト除去能力な
・発揮しかつ流出のおそれもなくなる。

無機酸化物系粉末としては特に限定する必要はないが、
種々の酸化物のＣＯイオン吸着力を調べた結果から、酸
化第二スズ（８ｎ０２　）　、四三酸化鉄（Ｆｅ１０４
　）　　、　二酸化マンガｙ　（ＭｎＯ２）　ｒ　酸化
アルミニウム（ｋ１２０ｓ　）　、三酸化タングステン
（ＷＯ２）二酸化チタン（ＴｉＯ２）　、酸化ジルコニ
ウム（Ｚｒ０２）五酸化タンタル（Ｔａ２０５　）　、
　　五に化ニオブ（Ｎｂ＊Ｏｓ　）はそのコバルト吸着
力が太きいため、上記目的の粉末として適していること
がわかった。

また、上記無機酸化物系粉末もしくはそれらの混合物の
大半は焼結性が悪く、通常バインダーが必要となる。こ
のバインダーについても特に限定することばないが、使
用環境が高温、高圧であることによって、通常、粉末の
成形に用いられる各種の合成樹脂を用いることができな
い。また、使用環境の温度では溶融しない金属をバイン
ダーとしてブロックを製造することもできるが、その場
合には、バインダーとしての金属を一度加熱溶融するこ
とが必要となり、それは、該金暎が金属酸化物の粉末の
表面を被覆して該金属酸化物のコバルト吸着除去能力を
発揮する有効表面積を減少させてしまうので不適である
。

以上のことから、本発明者らは、上記した金属酸化物の
コバルト吸着除去能力を減殺することがなく、適正な機
械的強度を付与し得るバインダーに関し、税意研究を重
ねた結果、重置チでコバル）　０．０５以下、炭素０．
１〜０．２、イオウ０．０１以下、鉄０．１以下、銅ｏ
、　ｏ　ｉ以下で残部がニラゲルから成る組成の合金が
最適であることが判明したっ以下に、本発明の詳細を実
施例を参考にして説明するが、この実施例は何ら本発明
の範囲を限定するものではない。

〔発明の実施例〕

直径約１．６μｍのＦｅ　３０４粉末４ｇと、上記組成
範囲にある直径約５μｍの合金粉末６ｇとを充分に混合
した。この混合粉末をそのまま加圧成型（成型圧６　ｔ
ｏｎ／１１ｍ２　）　Ｌ、たのち、９５０゛０で焼結し
た。

しかるのち、焼結体の表面近傍を幹式１σ１摩によって
、厚さ約１　ｍｍ程度取り除いた。こうして得られたブ
ロックをフィルタとして、　Ｃｏイオン吸着試験を行っ
た。

即ち、初期コバルト濃度１２１　ｐｐｂの試験水溶液１
０１！に上記フィルタを浸漬１〜、沸点（１００’Ｏ）
て１時間全体を加熱した。フィルターを取り出したのち
、試験水溶液中のコバル）　濃度を分析１〜だところ、
５．３ｐｐｂであった。比較のため、同１５ツなＣｏイ
オン吸着試験を、表面近傍を取り除いてない上記焼結体
について行ったところ、残＋１〜７コバルト濃度は１０
．１　ｐｐｂであった。

〔発明の効果ｊ 以上の実施例から明白であるように、本発明に係る軽水
炉用高温フィルタ要素は、コノ（ルト吸着除去能力を発
輝する。また粉末ではなく多孔質な焼結体なので流出の
おそれは全くなくなる。さらに機械的強度も充分に大き
く使用時の損壊などのおそれもない。

以上では、本発明に係る軽水炉用高温フィルタ要素の製
造方法として、焼結後に表面近傍を除去する方法につい
て述べたが、加圧成型後に表面近傍を除去し、得られた
ブロックを焼結しても所望の特性を有する軽水炉用高温
フィルタ要素を得ることができる。

また、焼結体内部の新生（２）を使用面とすることが重
要であるので、焼結体表面近傍を研摩する以外に焼結体
を切断することによっても、所望の特性を有する軽水炉
用高温フィルタ要素を得ることができる、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ・＋１）　　イオン除去能力の大きい粉末を加圧・焼結
   することによって得られた固化体の表面近傍を取り除い
   たことを特徴とする軽水炉用高温フィルタ要素。 （２）　　イオンがＣｏイオンであることを特徴とする
   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
   。 （３）粉末が酸化第二スズ、四三酸化鉄、二酸化マンガ
   ン、酸化アルミニウム、三酸化タングステン、二酸化チ
   タン、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、五酸化ニオ
   ブのうち少なくとも１種を含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の軽水炉用高温フィル−要素。 （４）粉末が重量％でコバル）０．０５以下、炭素０．
   １〜０．２、イオウ０．０１以下、鉄０．１以下、銅０
   ．０１以下で残部がニッケルから成る組成の合金を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の軽水炉用
   高温フィルタ要素。