JPS6148679B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば原子力発電所の復水脱塩器群お
よび復水ろ過器群等の運転制御を行なう復水浄化
系制御装置に係り、特に種々の原因により運転間
隔に偏りを生じようとした場合に演算によつて運
転間隔を平均化する復水浄化系制御装置に関す
る。

以下、従来の復水浄化系制御装置のうち、特に
復水脱塩器群制御装置を例に上げて説明する。原
子力発電所において冷却材として使用する炉水は
特に高純度に維持している必要がある。その理由
は、不純物を含むと、炉水において活性化し取扱
いが厄介なこと、放射性照射によつて分解発生す
るガス量が多いこと、および水による腐食が問題
となつてくるためである。そこで、炉水から固形
物（クラツド）および不純物イオンを除去するた
めに復水脱塩器を炉水循環系に設けている。

一般に復水脱塩器は複数個例えば10個並列に設
置し、このうち１台を常に待機状態とし、稼働し
ているものを薬液再生する時に順次待機中の復水
脱塩器に切換えて使用し、これにより連続的に原
子炉に純度の高い炉水を供給するようにしてい
る。ここで、薬液再生とは、復水脱塩器のイオン
交換量が限界値以上になつた時、化学薬品によつ
て樹脂の再生を行なうことである。イオン交換量
は一般に復水脱塩器の入口側と出口側とに導電率
計を設け、この両導電率計のイオン濃度差（導電
率差）と復水脱塩器を通過した流量との積を時間
積分して求められる。これを式で表わすと、(1)式
のような計算式となる。

θ＝∫^ｔ _ｐ｛（μｉ（ｔ）−μｏ（ｔ）） ×ｑ（ｔ）｝αｔ …(1) 但し、θはイオン交換量、ｔは脱塩器運転時
間、μｉ（ｔ）は入口側導電率、μｏ（ｔ）は出
口側導電率、ｑ（ｔ）は復水流量（瞬間流量）で
ある。

ところで、これらの復水脱塩器はイオン交換量
が限界値に達すると、運転を停止し再生を行なう
必要があることは上述した通りである。従つて、
各復水脱塩器の運転時間は、各復水脱塩器の運転
開始からイオン交換量が限界値に倒達して再生処
理を開始するまでの時間となる。

しかし、復水脱塩器群を構成する個々の復水脱
塩器は、イオン交換能力の点で固体差があるため
に総復水量および復水脱塩器群の入口導電率の何
れをも不変としても各復水脱塩器の運転時間に偏
りが生ずる。即ち、各脱塩器のイオン交換量の限
界値を同一に設定した場合でもイオン交換能力の
高い復水脱塩器ほど運転時間は短かくなる。

このため、従来装置では、個々の復水脱塩器の
イオン交換能力の固体差および運転員の再生開始
判断の固人差等によつて各復水脱塩器の運転間隔
に変動を生じ、運転管理の面で困難となることが
多い。また、復水脱塩器によつて運転間隔が極端
に短かくなつた場合、再生に間に合わなくなつて
復水脱塩器群の連続運転ができなくなる事態も生
ずる。

以上の点に関して第１図を参照して具体的に説
明する。第１図は６個の復水脱塩器１〜６の運転
状態を示す図であつて、Ｆは通常積算流量限界値
と呼ばれ前記イオン交換量限界設定値に達するま
でに各復水脱塩器１〜６に通水した復水の積算流
量で表わす。この場合、各復水脱塩器１〜６の入
口側導電率およびイオン交換能力が等しければ、
どの復水脱塩器１〜６も再生開始時にその積算流
量限界値は等しくなる。

しかし、実際上、個々の復水脱塩器１〜６のイ
オン交換能力の固体差により各復水脱塩器１〜６
の積算流量限界値は異なる。例えば復水脱塩器３
が第１図のように通常積算流量限界値Ｆ未満の積
算流量でイオン交換量限界値に達し、その結果、
復水脱塩器１′，２′の運転間隔が狭くなつた例で
ある。この状態で運転を続けた場合、再度復水脱
塩器２′の積算流量がＦ未満でイオン交換量限界
値に達する事態を生じると、運転間隔がt₁₃−t₁₂
と非常に短かくなり、再生に間に合わなくなる恐
れがある。

そこで、このような事態を避けるため従来技術
では、運転の安全性を考慮してイオン交換量限界
値（この限界値をＭとする）を、本来復水脱塩器
１〜６が有する全イオン交換能力つまりイオン交
換容量（この容量をM′とする）に比べてかなり
低く目に設定し、第１図の復水脱塩器３をイオン
交換量限界値Ｍ以上に運転し第２図の破線で示す
運転を実施している。しかし、再生開始すべきイ
オン交換量を予測してこれを行なうことは難し
く、実際上イオン交換量がM′に倒達しないこと
を確認しつつ運転間隔を平均化するよう第２図で
示す時刻t₈′を運転員ごとの判断により定めよう
とすることは、運転員の負荷が大きく、かつ運転
員ごとに判断も相違するので長期的なプラントの
管理上および安全上で問題が多い。

また、各復水脱塩器の運転間隔の偏りを解消す
る手段として、各復水脱塩器の流量比をある範囲
内にすることで運転間隔の平均化を図るようにし
たものであるが、流量調節弁により流量比制御を
実施すると、給水系の流量制御と干渉を起す恐れ
がある。また、復水脱塩器の流量を一定に保つ必
要のある装置では、上記流量比制御を直接適用で
きない問題がある。

本発明は以上のような欠点を除去するためにな
されたものであつて、個々の復水脱塩器のイオン
交換能力の固体差や海水リークの外乱等によつて
復水脱塩器の運転間隔に偏りが生じた時にその復
水脱塩器のイオン交換量限界設定値を演算により
変更し常に運転間隔を平均化する復水浄化系制御
装置を提供するものである。

即ち、本発明装置は、イオン交換容量M′以下
のイオン交換量において積算流量を基準にして演
算し第２図に示す破線のように変更して運転間隔
を平均化する再生開始時刻を求めて各復水脱塩器
の運転制御を行なうものである。

以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明するにあたり、先ず、本発明装置を実現す
る前提となる基本的な内容について述べる。一般
に、各復水脱塩器の通水流量を一定に制御した状
態とし、かつ第２図に示す積算流量限界値Ｆを似
つてすべての復水脱塩器の再生開始判断基準とす
れば、各復水脱塩器の運転間隔は常に等しい状態
となつて変動しない。

そこで、今、復水脱塩器の入口側導電率が通常
の値であるとき、当該復水脱塩器がイオン交換量
限界値に倒達するまでに流れる積算流量を限界値
Ｆと定め、これを再生開始判断の主条件とする。
そして、第２図に示す復水脱塩器３のように積算
流量限界値Ｆに倒達する前に、イオン交換量限界
値を越す復水脱塩器３があつてもそのまま運転を
続行する。但し、復水脱塩器３の出口側の水質を
確保するため、F₁−積算流量がＦに倒達する前
にイオン交換容量M′に倒達する場合には当該復
水脱塩器３の運転を停止し再生を開始する。

ここで、積算流量限界値は入口側導電率と出口
側導電率との差の関係であり、Ｆに対応する入口
側および出口側の導電率差をΔμとすると、入口
側および出口側の導電率差Δμ_１の変化に対し積
算流量限界値F₁は、 F₁＝Δμ_１／Δμ・Ｆ …(2) のように演算できる。復水脱塩器の運転途中に入
口側および出口側の導電率差が変化した場合、残
存通水量に入口側および出口側の導電率差変化率
を乗じて(3)式のような演算を行なう。

F₃＝Ｆ_R（t₁）×Δμ_３／Δμ_２＋Ｆ_U（t₁） …(3) 但し、一般的にＦ_R（ｔ）は、 Ｆ_R（ｔ）＝Fi（ｔ）−Ｆ_U（ｔ） で表わす。上式においてF₃は入口側および出口
側の導電率差が時刻t₁でΔμ_２からΔμ_３に変化
したときの新しい積算流量限界値、Ｆ_R（t₁）は入
口側および出口側の導電率差が時刻t₁でΔμ_２か
らΔμ_３に変化する前の残存通水量、Ｆ_U（t₁）は
時刻t₁における積算流量、Ｆ_U（ｔ）は時刻ｔに
おける積算流量、Ｆ_R（ｔ）は時刻ｔにおける残
存通水量、Fi（ｔ）は時刻ｔにおける積算流量
限界値である。

また、イオン交換量M′は樹脂をサンプルして
測定する方法、或いは過去の履歴による推測で求
める量であつて、これを本装置では外部設定す
る。なお、復水脱塩器の出口側水質を確保する条
件としては、イオン交換容量の他の直接出口側導
電率設定置オーバを用いることも可能である。

次に、第３図にて本発明装置の具体的実施例に
ついて述べる。同図において２１は複数の復水脱
塩器群のうち一個の復水脱塩器を制御する制御装
置であつて、２２は通水流量信号、２３は復水脱
塩器の入口側導電率信号、２４は復水脱塩器の出
口側導電率信号、２５は入口側導電率信号２３と
出口側導電率信号２４との差を求め導電率差信号
２６として出力する導電率差回路、２７は通水流
量信号２２と導電率差信号２６との積を求め瞬時
イオン交換量信号２８として出力する乗算回路で
ある。２９はイオン交換量信号２８を積算し復水
脱塩器の運転開始以来の積算イオン交換量信号３
０として出力する積算回路、３１は運転開始以来
の積算イオン交換量信号３０と運転開始前のイオ
ン交換能力つまりイオン交換容量信号３２とを比
較しイオン交換量信号３０がイオン交換容量信号
３２を越えたときに再生開始信号３３を出力する
第１の再生開始信号発生回路である。３４は通水
流量信号２２を積算し復水脱塩器の運転開始以来
の積算値つまり積算流量信号３５を出力する積算
回路、３６は導電率差信号２６および積算流量信
号３５を入力とし、(2)式又は(3)式の演算を行なつ
てイオン交換量限界値に対応する積算流量限界値
信号３７を出力する積算流量限界値設定器、３８
は積算流量限界値信号３７と積算流量信号３５と
を比較して積算流量信号３５の方が大きければ再
生開始信号３９を出力する第２の再生開始信号発
生回路である。４０は再生開始信号３３，３９の
うち何れか一方の信号が入力されたとき出力する
論理ゲート回路である。４１は論理ゲート回路４
０から出力する当該復水脱塩器の再生開始信号で
ある。

次に、第３図に示す装置の動作を説明する。先
ず、炉水の循環系に設けた復水脱塩器の入口側お
よび出口側の導電率計から入口側導電率信号２３
および出口側導電率信号２４を取り出し、これら
両信号２３，２４を導電率差回路２５で偏差とし
ての導電率差信号２６を得、これを乗算回路２７
に供給する。なお、イオン交換容量信号３２は運
転前復水脱塩器の有する全イオン交換能力を示す
信号で外部より設定される。この乗算回路２７で
は入力する通水流量信号２２と導電率差信号２６
とを乗算し瞬時イオン交換量信号２８を求めた
後、後続の積算回路２９に入力し、ここで瞬時イ
オン交換量信号２８の積算を行なつて復水脱塩器
の運転開始以来の積算イオン交換量信号３０を取
り出し第１の再生開始信号発生回路３１に供給す
る。この第１の再生開始信号発生回路３１には復
水脱塩器の運転開始前のイオン交換能力つまりイ
オン交換容量信号３２が入つている。このため、
第１の再生開始信号発生回路３１は積算イオン交
換量信号３０とイオン交換容量信号３２とを比較
し積算イオン交換量信号３０がイオン交換容量信
号３２を越えた時に復水脱塩器の入口側および出
口側の弁を全閉するとともに第１の再生開始信号
３３を出力する。

一方、前記通水流量信号２２は積算回路３４に
入つているので、この積算回路３４で通水流量信
号２２の復水脱塩器運転開始以来の積算値つまり
積算流量信号３５を求めている。そして、導電率
差信号２６と積算流量信号３５とを用いて積算流
量限界値設定器３６は(2)式又は(3)式の演算を行な
つてイオン交換量限界値に対応する積算流量限界
値信号３７を求め、これを第２の再生開始信号発
生回路３８に供給する。この第２の再生開始信号
発生回路３８は積算流量限界値設定器３６から入
力された積算流量限界値信号３７と積算流量信号
３５とを比較し積算流量信号３５の方が大きいと
きに復水脱塩器の入口側および出口側の弁を全閉
するとともに第２の再生開始信号３９を出力す
る。従つて、後続の論理ゲート回路４０は論理和
を構成しているので、第１又は第２の再生開始信
号３３，３９の何れかの信号が入るとこれを再生
開始信号４１として当該復水脱塩器の再生開始を
行なう。

なお、上記実施例では、復水浄化系制御装置と
して復水脱塩器の運転制御について述べたが、こ
の復水脱塩器の上流側に並置する複数の復水ろ過
器群にも同様に適用できる。この復水ろ過器は主
に固形物を除去することが目的であり、この点で
復水浄化系装置の一種である。この復水ろ過器を
用いた装置は、復水脱塩器を用いた場合とほぼ同
様な構成であり、特に異なるところは導電計の代
わりに圧力計を用いた点である。即ち、復水ろ過
器の入口側と出口側にそれぞれ圧力計を設けてこ
れら両圧力計の出力から圧力差信号を得た後、こ
の圧力差信号と前記復水ろ過器の通水流量信号と
から復水ろ過器運転開始以来の積算通過交換量を
求め、この積算通過交換量が前記復水ろ過器のた
めに予め設定した運転開始前の通過交換容量より
も大きくなつたときに前後復水ろ過器の入口弁お
よび出口弁を全閉し、かつ第１の逆洗開始信号を
発生する。また、前記圧力差信号と前記通水流量
信号の積算流量信号とを取り込んで、前記(2)式ま
たは(3)式の演算により通過交換量限界値に対応す
る積算流量限界値を求め、前記積算流量信号が前
記積算流量限界値よりも大きくなつたときに前記
復水ろ過器の入口弁および出口弁を全閉し、か
つ、第２の逆洗開始信号を発生する。そして、こ
れら第１および第２の逆洗開始信号の何れかによ
り逆洗開始信号を出力し、再生とは逆の流れを形
成する様に弁を制御し逆洗処理を行うものであ
る。

以上詳述したように本発明によれば、個々の復
水浄化系機器が種々の原因で運転間隔に偏りを生
じた場合に当該浄化系機器の限界設定値を演算に
より変更し運転間隔を平均化するようにしたの
で、運転間隔の偏りによつて再生、逆洗が間に合
わずに運転継続が困難になるようなことがなくな
る。また、運転管理員の個人的な判断もなくなる
ので、機器の運転間隔に変動をきたすこともなく
なる。また、全て自動的に運転間隔の制御を行な
うため機器全体の運転管理の円滑化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置における復水脱塩器の運転間
隔の偏りの生ずる状態を示す図、第２図は本発明
装置によつて復水脱塩器の運転間隔の偏りを防ぐ
状態を示す図、第３図は本発明に係る復水浄化系
制御装置の具体例を示す構成図である。 １〜６，１′，２′……復水脱塩器、２１……制
御装置、２２……通水流量信号、２３……入口側
導電率信号、２４……出口側導電率信号、２５…
…導電率差回路、２６……導電率差信号、２７…
…乗算回路、２８……瞬時イオン交換量信号、２
９……積算回路、３０……積算イオン交換量信
号、３１……第１の再生開始信号発生回路、３２
……イオン交換容量信号、３３……第１の再生開
始信号、３４……積算回路、３５……積算流量信
号、３６……積算流量限界値設定器、３７……積
算流量限界値信号、３８……第２の再生開始信号
発生回路、３９……第２の再生開始信号、４０…
…論理ゲート回路、４１……再生開始信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉に循環供給する炉水に含まれる固形物
   や不純物イオン等を除去する複数の復水浄化系機
   器を並置し、これらの機器が再生又は逆洗を必要
   とする時に待機中の復水浄化系機器を運転させて
   前記復水浄化系機器の再生又は逆洗を行ない、前
   記複数の復水浄化系機器を順次等間隔で継続運転
   する制御装置において、前記復水浄化系機器とし
   て復水脱塩器を用いた場合、この復水脱塩器の入
   口側および出口側に設けた両導電率計の出力から
   得た導電率差信号と前記復水脱塩器の通水流量信
   号とから復水脱塩器運転開始以来の積算イオン交
   換量を求め、この積算イオン交換量が前記復水脱
   塩器のために予め設定した運転開始前のイオン交
   換容量より大きくなつたときに第１の再生開始信
   号を発生する第１の再生開始信号発生手段と、前
   記導電率差信号と前記通水流量信号の積算流量信
   号とを取り込んで、この導電率差信号からある時
   刻ごとの導電率差変化率を求めるとともに、この
   導電率差変化率と前記積算流量信号とを用いてイ
   オン交換量限界値に対応する積算流量限界値を変
   更し、この積算流量限界値よりも前記積算流量信
   号が大きくなつたときに第２の再生開始信号を発
   生する第２の再生開始信号発生手段と、前記第１
   の再生開始信号および第２の再生開始信号のうち
   何れか一方の入力により再生開始信号を出力する
   手段とを備えたことを特徴とする復水浄化系制御
   装置。 ２ 原子炉に循環供給する炉水に含まれる固形物
   や不純物イオン等を除去する複数の復水浄化系機
   器を並置し、これらの機器が再生又は逆洗を必要
   とする時に待機中の復水浄化系機器を運転させて
   前記復水浄化系機器の再生又は逆洗を行ない、前
   記複数の復水浄化系機器を順次等間隔で継続運転
   する制御装置において、前記復水浄化系機器とし
   て復水ろ過器を用いた場合、この復水ろ過器の入
   口側および出口側に設けた両圧力計の出力から得
   た圧力差信号と前記復水ろ過器の通水流量信号と
   から復水ろ過器運転開始以来の積算通過交換量を
   求め、この積算通過交換量が前記復水ろ過器のた
   めに予め設定した運転開始前の通過交換容量より
   大きくなつたときに前記復水ろ過器の入口側およ
   び出口側を全閉するとともに、第１の逆洗開始信
   号を発生する第１の逆洗開始信号発生手段と、前
   記圧力差信号と前記通水流量信号の積算流量信号
   とを取り込んで、この圧力差信号からある時刻ご
   との圧力差変化率を求めるとともに、この圧力差
   変化率と前記積算流量信号とを用いて通過交換量
   限界値に対応する積算流量限界値を変更し、この
   積算流量限界値よりも前記積算流量信号が大きく
   なつたときに前記復水ろ過器の入口側および出口
   側を全閉するとともに、第２の逆洗開始信号を発
   生する第２の逆洗開始信号発生手段と、前記第１
   の逆洗開始信号および第２の逆洗開始信号のうち
   何れか一方の入力により逆洗開始信号を出力する
   手段とを備えたことを特徴とする復水浄化系制御
   装置。