JPH0140672B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は復水の浄化法及び浄化装置に関する。

この種のものは復水を行う各種プラントなどに
用いられる。例えば発電プラントのタービンにお
ける復水の浄化に用いられている。

発電プラントの中でも、原子力発電プラント、
特に沸騰水型原子炉を用いての発電プラントにあ
つては、このような復水の浄化技術が重要であ
る。プラントの構造材料から溶出する腐食生成物
が原子炉内に持込まれ、中性子照射によつて放射
化されるので、浄化が十分でないとこの放射性腐
食生成物の一部が原子炉運転年数の増大に伴つて
炉まわりの配管に沈着し、プラント内の放射能レ
ベルが上昇するからである。このような放射能の
蓄積は定期検査など炉停止時の被ばく線量の増大
につながり、ひいては稼動率の低下、運転コスト
の上昇をもきたし、安全性・経済性の面からも腐
食生成物の抑制及び除去対策が不可欠である。

プラントの構造材料から溶出する腐食生成物と
しては、懸濁性鉄（以下クラツドと呼ぶ。殆ど鉄
であり、その他各種酸化鉄、水酸化鉄などを含
む）や、鉄合金中の各種金属が溶出した金属イオ
ンがある。従つて従来はかかる腐食生成物を除去
して復水を浄化するため、イオン交換樹脂を用い
ている。

このような復水浄化技術を具備した従来の沸騰
水型原子炉の系統概略を第１図ａにより説明す
る。原子炉容器１内の燃料棒が配置された炉心部
２を冷却水が通ることにより発生した蒸気は主蒸
気配管３によつて高圧タービン４および低圧ター
ビン５に送られる。低圧タービン５から排出され
た蒸気は、復水器６にて凝縮されて水となる。こ
の水は、復水脱塩器７、低圧給水ヒータ８および
高圧給水ヒータ９を通つて原子炉容器１に戻る。
一方高圧タービン４から抽気された蒸気は、高圧
抽気配管１０によつて高圧給水ヒータ９に導かれ
る。高圧給水ヒータ９のドレンはドレン配管１１
によつて、また低圧タービン５から抽気された蒸
気は低圧抽気配管１２によつて、各々低圧給水ヒ
ータ８に導かれる。低圧給水ヒータ８のドレンは
ドレン配管１３を通つて復水器６に導かれる。こ
のような系統において、復水器６または高圧ター
ビン４と高圧給水水ヒータ９、低圧タービン５と
低圧給水ヒータ８を連結する抽気系１０，１２及
び給水ヒータ８，９等で腐食生成物（イオン及び
クラツド）が発生し、これらは復水中の不純物と
なるが、いずれも復水器６に戻されて復水脱塩器
７で除去される。しかし、復水脱塩器７で除去さ
れなかつた不純物は原子炉に持込まれ放射化され
ることになる。

ところで最近、給水持込み鉄クラツドを低減さ
せることによつてプラントの線量率を低減できる
ことが明らかとなつている。このため、給水持込
み鉄クラツドを極力低減させることが要求される
ようになつて来ている。ところが上記した第１図
ａの従来例は、イオン交換樹脂を充てんした復水
脱塩器７を用いるので、イオン除去性能は良好で
あるが、このようなクラツド除去性能には必ずし
も優れていない。

例えば第１図ａの復水増塩器７として、陽イオ
ン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを混合して深さ
90cm程度のデイープベツドに入れ、各樹脂の粒径
は約0.8mmとして構成したみのを用いる場合を説
明する。復水中の不純物は復水脱塩器７のイオン
交換樹脂により除去されるが、このときイオンは
イオン交換反応により除去され、クラツドは樹脂
表面への付着により除去される。復水脱塩器７内
のイオン交換樹脂による除鉄機構（クラツド除去
機構）は複雑であり、 (1) ふるい効果 (2) 沈澱効果 (3) 吸着効果 等が互いに影響しあつて、クラツド除去が起こつ
ている。脱塩性能を失つた樹脂は化学再生あるい
は非化学再生されて循環使用される。しかし、原
子力発電の復水中の不純物としては通常イオンよ
りクラツドの方が多い。ところが前にも述べた如
く、イオン交換樹脂は元素イオン交換除去能は優
れているが、クラツド除去能は70％程度と低い。
このため、粒状イオン交換樹脂を充てんした脱塩
器のみで復水を浄化する方法ではイオンの除去に
比べクラツドの除去が十分でなく、クラツドの一
部が原子炉に持込まれ好ましくない。

上記の事情から最近では、クラツドの一層の低
減を達成すべく、従来の復水浄化系の復水脱塩器
７の前段にクラツド除去を目的とした過式復水
浄化器１４を設けた構成が採用されるようになつ
ている。このような構成の従来例を第１図ｂに示
す。過式復水浄化器１４の材としては、粉末
イオン交換樹脂や電磁フイルター等を用いること
ができる。この構成によれば、過式復水浄化器
１４のクラツド除去能は80％程度であるから、後
段の復水脱塩器７でのクラツド除去とあわせて効
果的なクラツド除去が行われる。

しかしこのように復水脱塩器７の前段に過式
復水浄化器１４を設置する構成では、確かに復水
脱塩器７単独の場合に比べて全体のクラツド除去
能は増加するが、復水脱塩器７本来のクラツド除
去能が低下するという問題がある。後にも詳述す
るが、復水器脱塩器７単独であればそのクラツド
除去による除鉄率は70％程度あつたのに対し、そ
の前段に過式復水浄化器１４が設置されると、
復水器脱塩器７の除鉄率は50％に落ちてしまう。
理想的には過式復水浄化器１４でその性能に応
じたクラツド除去がなされた後、その復水に対し
さらに復水脱塩器７により70％程度の除鉄がなさ
れることが期待されるのであるが、実際にはこの
ようには機能できないのである。そのほか第１図
ｂの従来例には、過式復水浄化器１４より発生
する廃炉材などの放射性廃棄物の発生量が多いな
どの問題も生じている。

本発明の目的は、過材復水浄化器と復水脱塩
器とを併用する場合においても、復水脱塩器にお
けるクラツド除去を効率良く行えるようにして、
全体としてのクラツド除去性能を高めるととも
に、過式復水浄化器の放射性廃棄物量低減もな
し得る、有利な復水の浄化方法及び浄化装置を提
供することにある。

この目的を達成するため、本発明においては、
過した後イオン交換樹脂を通して復水の浄化を
行う場合に、過前の水を過後の水に加えてイ
オン交換樹脂を通す構成として、過設備とイオ
ン交換樹脂による脱塩器とのクラツド負荷を適正
化するとともに、イオン交換樹脂のクラツド除去
能をこれにより活性化して高めるようにするもの
である。

本発明は、上記した課題を達成すべく本発明者
らが鋭意探究した以下の如き検討事項に基づくも
のである。即ち復水脱塩器のクラツド除去能は、
クラツド粒径やクラツドの組成により大きく影響
を受ける。クラツド粒径が大きく、またその粒径
分布が広い程、復水脱塩器での除鉄能は高い。ま
た、組成については、クラツドに含まれる物質が
四三酸化鉄（Fe₃O₄）＞三二酸化鉄（Fe₂O₃）＞オ
キシ酸化鉄（FeOOH）の順で、除鉄能が高くな
る。かつ、クラツド組成が混合系である方が除鉄
能が高い。これらの結果は実験で確認したもので
あり、実際に得たデータを根拠にしている。

上記の知見に基づけば、復水脱塩器の前段に
過式復水浄化器を設けた復水浄化装置において
も、その復水脱塩器の除鉄効率を高めるために
は、該復水脱塩に流入する入口復水中のクラツド
粒径を大きくし、粒径分布を広くし、更にクラツ
ド組成を混合系とすればよい。本発明は、これを
簡単な構成によつて達成するため、復水脱塩器入
口復水中に、過処理前の復水を添加するように
したものである。過前の復水であれば、粒径の
大きいものを当然含有しているし、粒径分布も広
いわけであり、かつ多成分を含む混合系となるこ
とが期待されるからである。例えば、給水加熱器
系のドレンは、数ppbの鉄クラツドを含むので、
この一部を復水器脱塩器入口復水中に添加するな
どして構成する。このように、過前の復水は一
定のクラツドを有し、これが復水器脱塩器のクラ
ツド除去効率を高める作用を呈し、結局全体とし
てのクラツド除去率は高まるのである。

前にも述べたが、第１図ｂに示したような前置
の過式浄化器１４では、約80％程度のクラツド
が除去されるが、従来のかかる浄化器１４はいず
れも、その後段の復水脱塩器７の除去能力を低下
させるように作用する。つまり従来の浄化器１４
は、粒径を小さくし、また粒径分布を狭くし、組
成分布も小さくしたりする作用を果たすものであ
つて、上記知見からして望ましくないものであ
る。例えば過式復水浄化器１４として、粉末イ
オン交換樹脂をプリコートしたものを充てんして
用いる場合があるが、これは過機構によりクラ
ツド除去が行われるため、処理復水中従つて復水
脱塩器７への入口復水中に残留するクラツドは当
然小粒径化する。（処理前の〜10μｍに対し、処
理後は〜3μｍに低下）。かつ当然、粒径分布も狭
い。一方、過式復水浄化器１４として、電磁フ
イルター等を用いる場合がある。この従来例で
は、磁性を持つたFe₃O₄が優先的に除去され、一
部マトリツクスでの過作用によりクラツドが除
去される。このため処理復水中に残留するクラツ
ドの組成は変化しFe₂O₃、FeOOHが主となり、
かつ小粒径化し粉径分布が狭くなるなど、クラツ
ドの均一化は避けられない。

上述のことから、第１図ｂに示した過式復水
浄化器１４を前置する構成では、後段の復水脱塩
器７はそれ自体の除鉄率が50％程度となるのであ
る。過式復水浄化器１４を前置しない場合の復
水脱塩器７（第１図ａ）での除去率が70％程度で
あるのに比し、一段と除鉄率が低下している。こ
のように復水脱塩器７での除鉄率が過式復水浄
化器１４を前置しない場合の方が高いのは、前記
検討した知見からも理解できるように、該浄化器
１４を前進する場合に比べて、復水脱塩器７入口
復水中のクラツド粒径が大きく、かつ粒径分布幅
も大きく、更にクラツド組成も混合系であり、従
つてクラツドが不均一化することにより、復水脱
塩器７に充てんしたイオン交換樹脂層で、前記し
たふるい効果・沈澱効果・吸着効果など各種のク
ラツド除去反応が進行し、樹脂へのクラツドの付
着が起こり易くなり、樹脂層のクラツド捕捉能が
ますためである。

本発明は、前記知見と、上記背景に基づいて達
成されたものいうことができる。

以下、本発明の実施例の内いくつかを、図面を
参照して説明する。

第２図に示すのは本発明の第１の実施例であつ
て、過前の復水をバイパス配管１５を通して
過後の復水に加え、これをイオン交換樹脂を通す
ようにしたものである。

この装置は、復水器６と、過式復水浄化器１
４と、イオン交換樹脂を充てんした復水脱塩器７
とを備えており、過式復水浄化器１４は復水増
塩器７の前段に設けてあるが、復水器６の前段の
ドレン配管１３から上記バイパス配管１５を通し
て、過前の復水を過後の復水に加えて復水脱
塩器７を通す構成としてある。

更に詳しくは、本実施例は給水ヒータドレン配
管１３に復水脱塩器戻りドレン配管１５を設け
て、これをバイパス配管とし、給水加熱器ドレン
の一部を過式復水浄化器１４の後段で復水脱塩
器７の前段である位置において復水に戻すように
したものである。

第３図は、本発明の第２の実施例を示し、これ
は過式復水浄化器１４の前段からバイパス管１
６を用いて過前の復水を過後の復水に加え、
これを復水脱塩器７に通す構成としたものであ
る。（第２図の例のドレン配管１３からのドレン
と、復水器６からの復水とでは、クラツド濃度が
異なる）。図示の如く、バイパス配管として浄化
器１４の前段からこれをバイパスする過式浄化
器バイパス配管１６を設けて、これを復水脱塩器
７の前段に接続する。（第２図及び第３図中、従
来例と同様の構成部分には同一の符号を付して、
詳しい説明は省略する）。

双方の例いずれも、過式浄化器１４として、
電磁フイルターや、粉末イオン交換樹脂をプリコ
ートしたものを充てんした過器などを用いるこ
とができる。なお、イオン交換樹脂を用いる場合
も、過式浄化器１４として使用する時には10mm
程度の薄い厚さの中を復水を通すような構造とす
る場合が多く、その通過速度は大なので、イオン
交換としての脱塩機能は通常あまり寄与しない。

これらの構成によれば、過式復水浄化器１４
で処理される前のクラツド含有水が復水脱塩器７
の前段で添加されるため、復水脱塩器入口復水は
過式浄化器処理復水に比べクラツド粒径が大き
く、粒径分布幅も広く、クラツド組成も混合系と
なりクラツドは不均一化し、従つて復水脱塩器の
除鉄能は高まり過式脱塩器を前置しない場合と
同様に除鉄率は70％程度となる。

これにより全体としてのクラツド除去は高ま
り、除鉄効果も従来よりすぐれたものとなる。こ
の実施例の効果につき、次に具体的に述べる。

まず、比較のための参考例として、第１図ｂの
従来構成を用いて復水浄化を行つた場合について
述べる。この参考例では、粉末イオン交換樹脂を
プリコートした過式浄化器１４と、復水脱塩器
７とを用いている。これによつてクラツド15ppb
を含む復水（タービン５からの排出復水のほか、
ドレン配管を通る給水加熱器ドレンを31％含む）
を処理たところ、過式浄化器１４での除鉄率は
80％、復水脱塩器７での除鉄率は50％であり、処
理水のクラツド濃度は1.5ppbであつた。

次に、本発明の実施例を採用したときの結果に
ついて述べる。ここでは、第２図に示した構成を
使い、参考例を変形して給水加熱器ドレン（クラ
ツド濃度5ppb）の10％を復水脱塩器７の入口で
復水に戻した。他の条件は参考例と同じである
が、10％のドレンをバイパスさせた結果、復水器
６から過式浄化器１４に入る復水のクラツド濃
度は参考例のときより若干落ち、14〜13ppb程度
になつていると思われる。このようにしたとこ
ろ、過式洗浄器１４での除鉄率は80％、復水脱
塩器７での除鉄率は70％であつた。処理水のクラ
ツド濃度は0.94ppbであり、上記参考例に比べて
格段顕著な洗浄効果を得ることができた。

またこのような構成を用いれば、参考例のとき
に比べバイパスされた分だけ当然過式脱塩浄化
器１４のクラツド負荷は軽減する。（この場合は
10％をバイパスしているから、負荷は90％に低下
している。）この負荷軽減により、過寿命が長
くなることは容易に理解されよう。またこれに伴
い、放射性廃棄物量が低減するものである。

上記と同様にして、給水加熱器ドレン量の100
％、50％、５％、１％をそれぞれバイパスして復
水脱塩器７の入口で復水に戻したところ、処理水
中のクラツド濃度はそれぞれ1.3ppb、1.1ppb、
0.92ppb、1.4ppbであつた。これによると、給水
加熱器ドレンの復水脱塩器入口復水への戻し量は
加熱器ドレン量の５〜50％程度がクラツド除去の
ために効果的であり、特に10％程度（乃至は５％
程度）が良好であるが、いずれにしても広い範囲
内で所望に応じた効果を得ることができることが
わかる。

なお、バイパスによる給水加熱器ドレンの戻し
などにより、熱バランスが崩れる虞があるのでは
ないかと考えられるかもしれないが、復水器出口
の復水温度は30〜35℃、低圧ヒータドレンの温度
は35〜40℃であるので余り問題はなく、かつドレ
ンの戻し量が少なければ影響は少なく、実際上の
問題は生じない。

上述のく如、本発明においては、過した後イ
オン交換樹脂を通して復水の浄化を行う際、過
前の復水を過後の復水に加えてイオン交換樹脂
を通して浄化を行うので、イオン交換樹脂におけ
る復水脱塩においても効率の高いクラツド除去を
行うことができ、結局全体としてのクラツド除去
性能を高めることができるという効果を有する。
かつ、過前の復水をバイパスする結果、過式
式復水浄化器のクラツド負荷を軽減でき、材の
寿命を長くすることが可能であるとともに、結果
的に該過式復水浄化器の放射性廃棄物量も低減
し得るという効果を有するものである。

なお、当然のことではあるが、本発明は図示の
実施例にのみ限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは各々従来例を系統図にて示すも
のである。第２図及び第３図は、各々本発明の実
施例の系統図である。 ６……復水器、７……復水脱塩器、１４……
過式復水浄化器、１５…バイパス配管（復水増塩
器戻りドレン配管）、１６……バイパス配管（
過式脱塩器バイパス配管）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 過した後イオン交換樹脂を通して復水の浄
   化を行う復水の浄化方法において、過前の水を
   過後の水に加えてイオン交換樹脂を通して浄化
   を行うことを特徴とする復水の浄化方法。 ２ 復水器と過式復水浄化器とイオン交換樹脂
   を充てんした復水脱塩器とを備え、過式復水浄
   化器は復水脱塩器の前段に設けて復水器からの復
   水を浄化する復水浄化装置において、復水器の前
   段または過式復水浄化器の前段からバイパス配
   管を通して過前の水を過後の復水に加えて復
   水脱塩器を通す構成としたことを特徴とする復水
   の浄化装置。