JPS649600B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、復水中の不純物を除去し浄化された
復水を原子炉側に供給する水処理装置に係り、特
に復水中のクラツド除去効率の向上を図るのに好
適な水処理装置に関する。

一般に原子力発電プラントにおける水処理装置
は、復水を全量浄化する復水浄化系と、その廃樹
脂を処分する廃棄物処理系とから構成されてい
る。

まず、復水浄化系について、その原子力発電プ
ラントにおける役割を第１図によつて説明する
と、原子炉１で発生した蒸気は、復水器２に送ら
れてタービンを回転するために利用された後復水
となる。この復水は、低圧復水ポンプ３によつて
復水浄化系４に送られる。この復水浄化系４の復
水脱塩塔５に充填されているイオン交換樹脂（第
２図参照）６によつて復水中の溶解性金属イオ
ン、不溶解性固形物（クラツド）、海中リーク時
のcl^-等の不純物は浄化される。復水浄化系４を
出た復水は、高圧復水ポンプ７によつて給水熱交
換器８に送られ、そこで加熱された後、給水ポン
プ９によつて前記原子炉に送られる。

前記復水浄化系４は、第２図に示すように複数
個の復水脱塩塔５と再生系とで構成される。復水
脱塩塔５は必ず予備塔を有し、順次切換運転をし
て連続的に復水全量を浄化する。イオン交換樹脂
６が不純物を捕獲して復水浄化系４の差圧が高く
なつた場合またはイオン交換容量が飽和した場合
には、その復水脱塩塔５は復水系より切離され
る。そしてイオン交換樹脂６は、弁１０を開とし
て樹脂出口１１から再生系に運ばれる。再生系に
運ばれた樹脂は、陽イオン樹脂再生塔１２、陰イ
オン樹脂再生塔１３および樹脂貯槽１４によつて
物理的あるいは化学的に再生され、復水脱塩塔５
に戻される。

次に、新樹脂の供給および使用済樹脂の廃棄に
ついて説明すると、イオン交換樹脂６を再生して
もその交換性能を維持できなくなつた場合には、
性能劣化した樹脂を廃棄し、新樹脂に変えなけれ
ばならない。新樹脂は、第２図に示すように新樹
脂装荷装置１５から陽イオン樹脂再生塔１２およ
び陰イオン樹脂再生塔１３にそれぞれ供給され、
化学再生し、さらに樹脂貯槽１４で混合され、復
水脱塩塔５の樹脂入口１６より弁１７を介して塔
５内に装荷される。また性能劣化した樹脂は、弁
１０を閉、弁１８を開とし樹脂出口１１より排出
され、使用済樹脂貯槽２０に運ばれて貯蔵され
る。

なお第２図において２１は復水脱塩塔５の復水
入口、２２は同復水出口である。

以上の構成において、従来使用されていたイオ
ン交換樹脂６は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交
換樹脂との混合体であり、イオン交換を本来の目
的としている。このため、復水中の不純物のうち
イオンに対する除去性能は必常に良い（除染係数
DF＝100ないし1000、但し入口濃度１、出口濃度
１／２のときDF＝２）が、クラツドに対する除去性
能は良くない（DF＝２ないし３）。また、イオン
交換樹脂にクラツドが付着（５ないし10g／ｌ−
Resin）し、再生してもなかなか脱離せず、その
ことがクラツド除去性能をさらに悪くし、樹脂劣
化の原因となつている。

このため一部では、クラツド除去を目的として
復水過装置を復水脱塩装置の前段に設置してい
る。

しかしながらこの種の方法では、設置スペース
が増大し、その分だけタービン建屋を大型化しな
ければならず、タービン建屋の配管、空調ダク
ト、ケーブル等も増大する等の難点がある。

本発明はかかる現況に鑑みなされたもので、そ
の目的とするところは、イオン交換性能を現状維
持しつつクラツド除去性能を向上させることがで
きる水処理装置を提供するにある。

本発明は、イオン交換樹脂層の上部に、このイ
オン交換樹脂層を形成するイオン交換樹脂より粒
径が小さいクラツド除去樹脂層を形成し、従来の
ように復水過装置を復水脱塩装置の前段に設置
することなく、復水中のクラツドを前記クラツド
除去樹脂層で除去するようにしたものである。

以下本発明を第３図に示す一実施例に基づいて
説明する。

図において２５は、従来の復水脱塩塔５と同位
置に設置されている復水浄化塔であり、この復水
浄化塔２５の上端には復水入口２０が、また下端
には復水出口２１がそれぞれ設けられている。こ
の復水浄化塔２５内には、下段側に粒径の大きい
イオン交換樹脂６がまたその上部に前記イオン交
換樹脂６より粒径の小さいクラツド除去樹脂２３
がそれぞれ層状に充填されている。そしてイオン
交換樹脂６の下端位置には樹脂出口１１が、また
イオン交換樹脂６とクラツド除去樹脂２３との
間、すなわちクラツド除去樹脂２３の下端位置に
はクラツド除去樹脂出口２４がそれぞれ取付けら
れている。樹脂出口１１は弁１０を介して再生系
に、また弁１８を介して使用済樹脂貯槽２０にそ
れぞれ接続されており、またクラツド除去樹脂出
口２４は弁２６を介してクラツド除去樹脂貯槽２
７に接続されている。

前記再生系は、第３図に示すように陽イオン樹
脂再生塔１２、陰イオン樹脂再生塔１３および樹
脂貯槽１４から構成され、弁１０から運び込まれ
た樹脂は再生系で物理的あるいは化学的に再生さ
れ、弁１７および樹脂入口１６を介して復水浄化
塔２５に戻されるようになつている。陽イオン樹
脂再生塔１２および陰イオン樹脂再生塔１３に
は、第３図に示すように新樹脂装荷装置１５から
新樹脂が供給されるようになつており、また復水
浄化塔２５には、弁２８およびクラツド除去樹脂
入口２９を介してクラツド除去樹脂供給装置３０
からクラツド除去樹脂２３が供給されるようにな
つている。

次に作用について説明する。

使用に際しては、まず復水浄化塔２５内にイオ
ン交換樹脂６を樹脂入口１６から層状に充填し、
その上部に、クラツド除去樹脂供給装置３０に予
め貯えてあるクラツド除去樹脂２３を弁２８を開
としてクラツド除去樹脂入口２９から層状に充填
する。すると、復水浄化塔２５内に二層の樹脂層
が形成される。

しかして、復水入口２１より復水浄化塔２５内
に流入する復水中の不純物のうち、クラツドは充
填層上部のクラツド除去樹脂２３により除去さ
れ、またイオン成分は充填層下部のイオン交換樹
脂６により除去される。そして上部層にてクラツ
ドが除去されるので、下部のイオン交換樹脂６へ
の樹脂付着鉄は従来の1/4ないし1/10に減少する。

次に復水浄化塔２５の再生方法について説明す
る。

一般にクラツド除去樹脂２３は再生が困難とい
われているが、クラツド除去樹脂２３がクラツド
を捕獲し、復水浄化塔２５の差圧がブレークした
場合には、その塔２５を復水系から切離し、弁２
６を開として再生しにくいクラツド除去樹脂２３
をクラツド除去樹脂出口２４より排出し、クラツ
ド除去樹脂貯槽２７に貯蔵する。イオンブレーク
した場合には、クラツド除去樹脂２３を廃棄後、
弁２６を閉、弁１０を開として再生系で物理的あ
るいは化学的に再生し、復水浄化塔２５に戻す。

イオン交換樹脂６を再生してもその交換性能が
維持できなくなつた場合には、まず新樹脂を新樹
脂装荷装置１５から陽イオン樹脂再生塔１２およ
び陰イオン樹脂再生塔にそれぞれ供給する。する
と樹脂は化学再生され、さらに樹脂貯槽１４で混
合され、復水浄化塔２５の樹脂入口１６から塔２
５内に装荷される。性能劣化した樹脂は、弁１０
を閉、弁１８を開とし樹脂出口１１より使用済樹
脂貯槽２０に排出する。

次に、本実施例におけるクラツド除去作用につ
いて第４図および第５図により説明する。

第４図は、従来の復水脱塩塔５内のイオン交換
樹脂６層におけるクラツド除去の状況を示すもの
で、樹脂６の粒径がクラツド粒径に比較して非常
に大きく、またイオン交換基がクラツド補獲に不
適当であるため、流入クラツドの1/2ないし1/3は
イオン交換樹脂６層を通過してしまう。

これに対して、第５図に示す本実施例の場合に
は、クラツド除去樹脂２３は粒径が小さくクラツ
ド捕獲能力の高い性状を持つものであり、流入ク
ラツドの4/5ないし9/10を除去する。これはクラ
ツド除去樹脂の径を小さくしたことによつて、ク
ラツド吸着面積が増加し、クラツド樹脂表面への
移動速度が増加し、被処理水の樹脂層通過路が細
くなつたからである。

まず、クラツド吸着面積の増加について説明す
る。球の表面積は径の２剰に反比例することか
ら、樹脂の粒径が小さくなると、例えば粒径を従
来の1/2とした場合、従来の表面積を得るために
は従来の層高の1/4でよいことになる。よつて従
来の層高と同一にした場合においては、クラツド
吸着面積が４倍となり、より吸着能力を向上させ
ることができる。

次に、クラツドの樹脂表面への移動速度の増加
について説明する。一般にイオン交換樹脂層のよ
うに固定層内を流れる流体中の物質移動速度、即
ち被処理水中のクラツドが樹脂表面へ移動する速
度は下記(1)、(2)式で示される。

Ｎ＝Ａ・Rep^-B ………(1) Rep＝Dp・ｕ・ρ／［μ（１−ε）］
………(2) なお、(1)、(2)式中Ｎはクラツド移動フラツク
ス、Repは樹脂粒径基準のレイノルズ数、Ａ、Ｂ
は定数、Ppは樹脂粒径、ｕは樹脂層空塔速度、
ρは被処理水密度、μは被処理水粘度、εは樹脂
層の空間率を示すものである。

よつてこの(1)、(2)式から樹脂粒径Dpが小さけ
れば小さい程、樹脂表面へのクラツド移動速度Ｎ
は増加する。このため、クラツド移動速度が速く
なるのでより短時間に大量のクラツドを捕獲する
ことができる。

さらに、被処理水の樹脂層通過路については、
樹脂粒径に比例して少なくなる。このため、通過
路が小さくなるほどクラツドが通過路間にたまり
やすくなり、機械的にろ過されることになる。

したがつて下部のイオン交換樹脂６層に流入す
るクラツド量は、第４図に示す従来のものに比較
して4/5ないし9/10となる。なお第４図および第
５図において３１はクラツドである。

以上説明したように本実施例によれば以下の如
き効果を奏する。

(1) 復水中のクラツド除去効率が上昇するため、
復水水質が良くなる。この結果、原子炉に持ち
込まれるクラツド量が減少するので、放射性腐
食生成物の発生量が減り、プラントの放射能レ
ベルが下がり、放射線被曝量を低減させること
ができる。したがつて、各原子炉系、放射性廃
棄物処理系機器のメンテナンス性を大幅に改善
することができる。

(2) 原子炉に持ち込まれるクラツド量が減少する
ので、燃料棒に付着するクラツド量を大幅に減
少させることができる。

(3) 従来のようにクラツド除去を目的とした復水
過装置を設置することを要しないので、その
分タービン建屋のスペースに余裕ができる。し
たがつて、タービン建屋は小さくて済むととも
に、タービン建屋の配管、空調ダクト、ケーブ
ル等を減少させることができる。

(4) クラツド除去樹脂がクラツドを捕獲し、復水
浄化塔の差圧がブレークした場合、クラツド除
去樹脂をクラツド除去樹脂出口より排出してク
ラツド除去樹脂貯槽に貯蔵する。そして新たな
クラツド除去樹脂がクラツド除去樹脂供給装置
からクラツド除去樹脂入口を介して復水浄化塔
内に充填される。このように復水浄化塔２５の
差圧がブレークした場合、再生しにくい使用済
クラツド除去樹脂を新たなクラツド除去樹脂を
入れ換えることによつて、クラツド除去性能を
向上させることができる。

以上本発明を好適な実施例に基づいて説明した
が、本発明によれば、イオン交換性能を現状維持
しつつクラツド除去性能を向上させることができ
る。またイオン交換樹脂へのクラツド付着を大幅
に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は水処理装置の設置位置を示す概略図、
第２図は従来例を示す概略図、第３図は本発明の
一実施例を示す概略図、第４図は従来のイオン交
換樹脂層におけるクラツド除去状況を示す説明
図、第５図は本発明に係る樹脂層におけるクラツ
ド除去状況を示す説明図である。 １……原子炉、４……復水浄化系、６……イオ
ン交換樹脂、１１……樹脂出口、１２……陽イオ
ン樹脂再生塔、１３……陰イオン樹脂再生塔、１
４……樹脂貯槽、１５……新樹脂装荷装置、１６
……樹脂入口、２０……使用済樹脂貯槽、２１…
…復水入口、２２……復水出口、２３……クラツ
ド除去樹脂、２４……クラツド除去樹脂出口、２
５……復水浄化塔、２７……クラツド除去樹脂貯
槽、２９……クラツド除去樹脂入口、３０……ク
ラツド除去樹脂供給装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 復水浄化塔にイオン交換樹脂を充填して樹脂
   層を形成し、復水浄化塔内に供給される復水中の
   不純物を前記樹脂層で除去し、浄化された復水を
   原子炉側に供給する水処理装置において、前記イ
   オン交換樹脂層の上部に、イオン交換樹脂層を形
   成するイオン交換樹脂より粒径が小さいクラツド
   除去樹脂層を形成し、復水中のクラツドをこのク
   ラツド除去樹脂層で除去するとともに、復水浄化
   塔側面のクラツド除去樹脂層下端位置に、クラツ
   ド除去樹脂貯槽と連通する使用済のクラツド除去
   樹脂の排出口を設け、復水浄化塔上面にクラツド
   除去樹脂供給装置とを連通するクラツド除去樹脂
   入口を設けたことを特徴とする水処理装置。