JPS6038016A - 復水濾過脱塩装置の最適運転法 - 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】 本発明は、復水濾過脱塩装置の運転法に係り、特に原子
力発電所の復水浄化に使用するに好適な復水ｐ過脱塩装
置のｐ過寿命を延長する最適運転法に関する。

〔発明の背景〕

ＢＷＲ型原子力発電所の復水浄化システムの代表例を第
１図に示す。原子Ｐｌで発生した蒸気２は蒸気タービン
３を回転させ発電を行った後、復水器４により復水５と
なる。この復水中には機器の腐食や海水リークによる固
型状やイオン状の不純物が含まれておシ、発電所の安全
性、信頼性向上のためにはこれらの原子Ｐ１への持込量
を低減する必要がある。濾過脱塩器６および脱塩器７は
このために上記の不純物を除去する装置である。

−過脱塩器６は、その構造の概略を第２図に断面図とし
て示したように、粉状のイオン交換樹脂（陽および陰イ
オン交換樹脂を混合したもの）をプリコートした繊維又
はステンレススチール製の直径５０欄、高さ１，５００
〜１，８００閣の濾過エレメント８を塔内に１塔当り２
００〜３００本内蔵したものであって、特に固型状の不
純物を汗過分離することを主目的とするものである。脱
塩器７は粒状のイオン交換樹脂（混床型）を塔内に充填
したものであって、イオン状の不純物の除去を主目的と
するものである。

この復水浄化システムはデュアルシステＪ、　トｆｆば
れ、極めて高い除去性能を有するためグランドの線量率
低減効果が著しく、定期検査時の作業者の被曝低減に大
きく貢献している。

しかしながら、Ｅ過脱塩器６に使用する粉状イオン交換
樹脂は、再生が難しいため現状では１回の使用で廃棄し
ている６１サイクルの期間は一過差圧の上限設定値（実
装置では１．７５　ｋｇ／ｃｗＬ”　’）で決まシ、鉄
クラツド（配管の腐食生成物）と呼ばれる不純物の捕捉
に伴なう一過差圧の上昇速度が大きいと粉状イオン交換
樹脂の交換を頻繁に行なわなければならない。実プラン
トの実績では１サイクルが１０日前後であり、濾過脱塩
器６は約１０塔が並列運転しているため、１日１塔の割
で廃樹脂（乾燥重量５０〜１００に＃）が発生する。廃
樹脂は放射性廃棄物であるためその処理、処分が難しく
、現状ではドラムカンに詰めて貯蔵施設に保管している
。したがって、その数は増加の一途をたどっておシ、発
生廃棄物の低減が早急の課題となっている。

廃棄物量の低減にＶｉＰ遇脱塩器の濾過寿命の延長が必
要であＬ濾過寿命に影響する代表的な因子は樹脂の材質
、装置の構造、運用法および水質であるから、これら各
因子の検討が必要である。

このうち、樹脂については現在量もよく検討が加えられ
ており、種々の改良樹脂が開発され始めている。しかし
ながら、装置および運用法に関しては従来通シであり、
はとんど検討されていない。

又、水質に関しては現状では任意に変化させることが困
難なことから、鉄クラツドの量の低減にとどまっており
、質（例えば鉄クラツドの化学形態、粒径等）の改善に
は到っていない。

〔発明の目的〕

本発明は、前述した笑情に鑑みてなされたもので、その
目的は、　ＢＷＲ型原子力発電所の復水浄化システムに
おいて、復水濾過脱塩器の運用法に着目し、その濾過寿
命を増大して廃樹脂による放射性廃棄物量を極力抑える
こと゛のできる、復水ｐ過脱壌装置の最適運転法を捺供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、イオン交換樹脂の如き濾過助剤をプリ
コートした濾過エレメントを内蔵している復水濾過脱塩
器を複数基並列してなる復水Ｅ過脱塩装置において、各
復水濾過脱塩器の運転サイクルを互いにずらせるととも
に、それぞれ、通水前期の一過差圧の低い体積濾過領域
では濾過流速を全通水期間の平均濾過流速よシ小さくし
、その後の通水後期の濾過差圧の高い表面−過領域では
逆に一過流速を上記平均−過流速より大きくすることに
ある。

従来、復水濾過脱塩器は処理水量一定、即ち定速濾過で
運転されておシ、ｐ過差圧ΔＰの上昇特性は第３図に示
すようになる。すなわち、同図から・通水、・初・期は
一過差圧の上昇速度が小さいが、ある時期から急激に大
きくなる特性を有することが理解される。

域と考えられ、復水中の鉄クラツドが樹脂層内部で捕捉
される機構が主体的となる。これに対して一過差圧の上
昇速度が大きい領域は表面−過領域と考えら九、鉄クラ
ツドが樹脂層表面で捕捉される機構が主体的となる。こ
れらの鉄クラツド捕捉機構を第４図にまとめて示した。

この鉄クラツド捕捉モデルは、第５図に示す樹脂層厚さ
の経時変化および第６図に示すＸＭＡ　（Ｘ線マイクロ
アナライザ）観察結果から導き出したものである。第６
図におけるＸ線強度は鉄濃度の指標とみなし得るもので
あり、またＬＶは線速度（１ｉｎｅａｒ　ｖｅｌｏｃｉ
ｔｙ）の意である。第５図と第６図から、通水初期は樹
脂層が粗になっているため鉄クラツドが樹脂層内部で捕
捉されるが、次第に樹脂層が密にな夛樹脂層表面の鉄ク
ラツド捕捉量が増加するのが認められ、表面濾過が主体
的になっていくのがわかる。

このように、濾過機構は通水初期体積−過が主体である
が次第に表面淀過に移行する。

放射性廃棄物量低減の方法として濾過寿命の延は濾過機
構と密接な関係があり、体積ｐ過領域は表面−過領域に
比べて一過差圧上昇が少ないことから、−過機構をでき
るだけ体積濾過にすれば濾過寿命が延長できると推測さ
れる。

ここで、第３図かられかるように、−過差圧上昇は大部
分表面濾過領域に依存するため、濾過特性の定量的評価
に下記の表面濾過式（定速−過）（ΔＰ−Δｐｏ）　−
ａＸＯ ａ：定数 ｎ：クラッド圧縮性指数 ΔＰ：濾過差圧 ΔＰｏ：初期差圧 ０：通水日数 の適用を検討したところ、第７図に示すように表面−過
領域でΔＰ−ΔＰＯと通水日数の間で直線関係が得られ
、表面ｐ過大が濾過特性の評価に使えることがわかった
。この直線の傾きはクラッド圧縮性指数ｎに関係し、鉄
クラツドの化学形態ｄ！主たる支配因子である。したが
って、復水水質力ヨー、定であれば直線の傾きはほぼ同
じ値を示す。又、でちり、表面濾過式の適用は体積濾過
領域と表面−過領域を分離−Ｃきる効果がある。

第７図から、濾過寿命を延長するには体積ｐ適時間又は
表面濾過時間を延ばせば良いことがわかる。表面濾過時
間を支配するクラ、ド圧縮性指数ｎは復水の水質でほぼ
決まるため、ｎ値の低減には復水の水質改善が必要であ
′す、現実的にはかなり難しい問題である。したがって
、体積−適時間の延長の方が可能性が高い。ここで極め
て重要なことは第７図に示す通水日数は対数目盛りであ
るため、体積−適時間の延長は一過寿命の延長を２〜３
倍増幅する効果があるということである。

体積−適時間に影響する代表的な因子を第１表に示す。

表中ＬＶは線速度（１ｉｎｓａｒ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ）
を意味する。復水の水質と濾過流速（通水流速）は鉄ク
ラツド負荷量に関係し、樹脂物性とグリコート条件は樹
脂層粗密および圧縮強度に関係する。

体積ｐ適時間はクラ、ド負荷量が少ない程、又は樹脂層
が粗でかつ圧縮強度が大きい程長くなる。

第　１　表 ここで前述したように本発明者らは一過寿命の延長のた
めｐ過脱塩器の運用法に着目しているが、第１表に示す
因子の中で運用法に関係するのは一過流速とプリコート
条件である。プリコート条件に関しては既に新しいプリ
コート法を開発し、先行出願として既に出願（特願昭 済みである。

一過流速に関しては第８図に実験結果を示すように一過
流速が小さい程体積ｐ過時間は増大する。

−過流速を小さくするには、一つには一過面積を増加さ
せる方法があるが、これは装置の大型化につながる問題
がある。

９図に示すように通水全期間に亘って一定一過流速で運
転されている。これは単位時間当力に処理する復水水量
が一定であシ、かつｐ過脱塩器各基に平均に処理させて
いるからである。したがって、逆に、各基の処理水量の
分配を変えれば、処理水量の少ない塔と多い塔が生じる
ことが考えられる。

さらに、体積−過領域にあるｐ過脱塩器塔の処理水量を
減少させれば前述の結果から濾過寿命の増大が期待でき
る。しかし、ここで問題なのは表面ｐ過領域では処理水
量を増大させて、全体での処理水量を一定に確保しなけ
ればならないことでちゃ、表面−過領域での一過流速の
増加が体積ｐ適時間延長効果を相殺する懸念がおる。

そこで、表面−過領域における一過流速と表面濾過時間
の関係を調べた。その結果を第１０図に示す。濾過流速
（ＬＶ）を８　ｒｒＶ’ｈを基準として７ｒｒｖ’ｈか
ら９ｍ／ｈに変化させた。変化幅は±１２．５％である
。この範囲では表面濾過時間はＬＶの影響をほとんど受
けないことが分った。従って、体積Ｐ昇させて全体的に
は従来と同じＬＶになるような運転法をとれば、第７図
に示した一過寿命特性力箋ら、体積−遅時間を延長した
効果が増幅されて一過寿命が増大することが期待できる
。

〔発明の実施例〕

以下第１１図を参照して、本発明の一実施例につき詳細
に説明する。

第１１図において、復水ポンプ９で送９込まれる復水は
、復水母管１０を経て各−過脱塩器６に分岐するが、−
過脱塩器６の上流側にはおのおの流量調整弁１１が設置
されている。濾過脱塩器６の下流側には流量計１２が設
けられておシ、処理水量即ち一過流速（、ＬＶ）が監視
できる。濾過流速の制御は制御装置１３が行ない、この
制御装置１３は、各−過脱塩器６の一過流速が設定通り
の７２ターンになるよう、流量計１２で検出された濾過
流速の信号を受けて流量調整弁１１を自動的に駆動し、
夫々の濾過流速を調整する。

一過流速のｔ４ターンの設定はプラントにより最適値に
決定する必要があるが、一般的には一過流速の変化幅は
平均値に対して±１２．５％が望ましく、通水初期即ち
体積−過領域において一過流速を通水全領域の平均値よ
り低くし、通水後期すなわち表面Ｅ過領域で高くする。

濾過流速を変える時期は、通水開始からの時間又は濾過
差圧から決定する。

第１１図に準じた実験装置を製作し効果を確認する実験
を行った。この実験における濾過脱塩器は、実機に使用
されているｐ過エレメント（直径５０欄、高さ１５００
ｍ９ナイロン製）を三本内蔵している。実験条件は、第
１２図に示すように、従来例として濾過流速（ＬＶ）を
７　ｍ／ｈ一定とし、本発明例として通水初期ＬＶ　７
　ｍ／ｈ　、後期ＬＶ　８．５ｍ／ｈを選定し、一過流
速を変化させる時期は体積一過から表面濾過へ移行する
時とした。実験結果を第１３図に示す。本発明例による
場合は従来例に比べて一過寿命が４３％延びた。

第２表に体ｆｆ濾濾過１面 寿命の延長効果をまとめた。通水初期の低流速運転の効
果が表面Ｅ遅時間に顕著に出ることが確認され、また、
表面濾過領域における高流速運転は本実験の範囲では影
響が少いことも確認された。

本実験から、通水初期は低流速運転、後期は高流速運転
し、平均として従来と同じ濾過流速になるよりな濾過流
速のパターンに従う濾過脱塩器の運用方法は濾過寿命の
延長に大きい効果のあることが確認された。

第　２　表 （）内は従来例の場合を１とした時の比率〔発明の効果
〕 本発明の運転法によれば、復水濾過脱塩器の一過寿命を
従来よりも大巾に延長することが可能で≧ｌ−１　斤−
イ　？侶か百年す益雷所の勾索浄什に用いれば、復水濾
過脱塩器の廃樹脂による放射性廃棄物の量を極力抑える
ことができ、しかも、本発明の運転法は、平均としては
従来と同じ濾過流速を保つことができプラントの操業に
制約を与えない利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はＢＷＲ型原子力発電所の復水浄化設備の一例を
示す路線図、第２図は復水濾過脱塩器の構造を説明する
縦断面図、第３図は復水濾過脱塩器の濾過差圧上昇特性
を示す図、第４図は鉄クラツド捕捉機構をまとめて示し
た図表、第５図は樹脂層厚さの経時変化を示す図、第６
図は樹脂層断面のＸＭＡ観察結果を示す図、第７図は濾
過差圧データを表面濾過式で整理した結果を示す図、第
８図は一過流速（ＬＶ）と体積−遅時間の関係を示す図
、第９図は従来の復水濾過脱塩器の運用方法（濾過流速
）を説明する図，第１０図は一過流速（Ｌｖ）と表面濾
過領域の関係を示す図、第１１図は本発明の一実施例を
説明する路線図、第１２図は本発明の一実施例の運転条
件を従来例と比較して説明する図、第１３図は本発明の
一実施例の効果を示す図である。 １・・・原子１３　２・・・蒸気 ３・・・蒸気タービン　４・・・復水路５・・・復水　
６・・・復水ｒ過脱塩器７・・・復水脱塩器　８・・・
濾過エレメント９・・・復水ポンプ　１０・・・復水母
管１１・・・流量調塾弁　１２・・・流量計１３・・・
制御装置 馬２図 ｆｆ−５ 見３図 通水日数（日） 鬼６図 樹脂層深さくｍｍ） 児７＝図 ジｈオ（日　′＃Ｌ　（日） 帛δ図 鳥９図 ！冨奮口Ｍｙ（Ｐ） ＬＶ（つＷ） 運転日数（日） 運転日液（日） 第１頁の続き

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、濾過助剤をプリコートしたｐ過エレメントを内蔵し
   て液中の不純物を除去する復水濾過脱塩器を複数基並列
   してなる復水ｐ過脱塩装置の運転法であって、各復水Ｅ
   過脱塩器は、それぞれ通水前期の一過差圧の低い体ＰＡ
   濾過領域での濾過流速を全通水期間の平均流速よシ小さ
   たし、その後通水後期の濾過差圧の高い表面ｐ過領域で
   は逆に濾過流速を全通水期間の平均流速より大きくする
   ことを特徴とする復水濾過脱塩装置の最適運転法。 ２、前記の通水前期と通水後期における一過流速の変化
   幅を平均流速に対して±１２．５％とすることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の復水ｐ過脱塩装置の
   最適運転法。