JPH0153595B2

JPH0153595B2 -

Info

Publication number: JPH0153595B2
Application number: JP5198285A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Adachi; Toshio Ogawa; Katsuya Ebara; Katsumi Oosumi; Seiichi Numazaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-03-15
Filing date: 1985-03-15
Publication date: 1989-11-14
Also published as: JPS61212381A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕本発明は、火力発電所や原子力発電所において
復水を浄化するのに使用する多管式過脱塩器に
関する。〔発明の背景〕沸騰水型原子炉（BWR）を用いた原子力発電
所の復水浄化システムは、第３図のようになつて
いる。原子炉１０におて発生した主蒸気１２は、蒸気
タービン１４を回転させて発電を行つたのち、復
水器１６において復水する。復水中には、機器の
腐食や海水リークによる固形状、またはイオン状
の不純物が含まれており、これら不純物が原子炉
１０に入ると放射化されて放射性核種となる。し
たがつて、復水中の不純物は、発電所の安全性や
信頼性の向上を図るために、原子炉１０に入る前
にできるだけ除去し、原子炉１０への持ち込み量
を最小限におさえる必要がある。そこで、第３図
に示すように、復水器１６中の復水を復水ポンプ
１８により吸引し、過脱塩器２０および脱塩器
２２において不純物を除去したのち、原子炉１０
に戻している。このうち、過脱塩器２０は、詳
細を後述するごとく、過助剤をプリコートした
円筒状の過エレメントを有しており、特に固形
状の不純物を過分離することを目的としてい
る。また、脱塩器２２は、粒状のイオン交換樹脂
（混床型）を過塔内に充填したものであつて、
イオン状の不純物の除去を主目的としている。こ
れら過脱塩器２０と脱塩器２２とからなる復水
浄化システムは、極めて高い浄化性能を有するた
め、電子力発電プラントの放射線線量低域に大き
く寄与している。過脱塩器２０は、第４図に示すように、過
槽２４内に設けた下部管板２６と格子状の上部管
板２８とにより過室３０が形成してあり、この
過室３０に複数の過エレメント３２が立設し
てある。過エレメント３２は、多孔質であつて
直径が50mm、長さが1500〜1800mmの円筒状をなし
ており、過室３０に200〜300本配設される。
過エレメント３２は、繊維またはステンレススチ
ールによつて形成され、表面に過助剤である粉
状のイオン交換樹脂（陽イオン交換樹脂および陰
イオン交換樹脂を混合したもの）がプリコートし
てある。そして、矢印３４をもつて示した復水
は、原水入口３６を介して過室３０に導かれ、
過エレメント３２の表面から過エレメント３
２内に入り、過室３０の下方に流下したのち、
浄水出口３８から浄水として取り出される。一方、過エレメント３２に過助剤である粉
状イオン交換樹脂をプリコートする場合には、復
水３４と同様に、原水入口３６から過室３０内
にイオン交換樹脂を含んだプリコート液を導き、
プリコート液中の水を過エレメント３２を介し
て過室３０の下方に導き、浄水出口３８から外
部に排出する。そして、プリコート液中の粉状イ
オン交換樹脂は、過エレメント３２の表面にプ
リコートされ、助剤過槽を形成する。この粉状
イオン交換樹脂のプリコート方法としては、特公
昭58−36614号公報にプリコート液の濃度を２％
以下で行うと、一様な助剤過層を得ることがで
きる旨を開示している。ところで、過脱塩器２０に使用する粉状イオ
ン交換樹脂は、再生がむずかしいため、現状では
１回使用すると廃棄している。１サイクルの期間
は、過差圧の上限値で決まり、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う
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うことになる。実プラントの
実績では、１サイクル10日前後である。過脱塩
器２０は、約10基の過塔を並列運転しているた
め、１日１塔の割合で廃樹脂（乾燥重量にして50
〜100Kg）が発生する。廃樹脂は、放射性廃棄物
であるため、その処理、処分がむずかしく、現状
ではドラムカンに詰めて貯蔵施設に保管してい
る。したがつて、その数は、増加の一途をたどつ
ており、廃棄物量の低減が早急の課題となつてい
る。〔発明の目的〕本発明は、廃樹脂量を低減することができる多
管式過脱塩器を提供することを目的とする。〔発明の概要〕従来、復水用過脱塩器は、処理水量一定、す
なわち定速過で運転されており、クラツドが
Feであつて、過脱塩器の入口クラツド濃度が
30ppbの場合、過差圧の上昇特性は第５図に示
すようになる。すなわち、通水初期は、過差圧
の上昇速度が小さい。しかし、過差圧は、ある
時期から急激に大きくなる特性を有する。過差
圧上昇速度が小さい領域は、体積過領域と考え
られ、復水中のクラツドは主として樹脂層内部で
捕捉される。これに対して、過差圧上昇速度が
大きい領域は、表面過領域と考えられ、クラツ
ドは主として樹脂層表面で捕捉される。樹脂層がクラツドを捕捉するモデルを第６図に
示す。このモデルによる過機構は、通水初期に
おいては体積過が主体であるが、次第に表面
過に移行する。そして、このモデルは、第７図に
示す樹脂層厚さの経時変化、および第８図に示す
XMA（Ｘ線マイクロアナライザ）観察結果から
導き出されたものである。第７図は、クラツドが
Feであつて、過脱塩器の入口クラツド濃度が
30ppbの場合、また第８図は、クラツドがFeであ
つて、入口クラツド濃度が5ppm、通水速度が８
ｍ／ｈの場合である。なお、第８図のＸ線強度
KCPSは、鉄濃度の指標である。第７図、第８図に示されるように、通水初期
は、樹脂層が粗になつているために、クラツドが
樹脂層内部に捕捉され、通水時間が長くなると次
第に樹脂層が密になり、樹脂層表面におけるクラ
ツド捕捉量の増加するのが認められ、表面過が
主体的になつてゆくのがわかる。放射性廃棄物量を低減する一つの方法として、
過寿命の延長があげられる。過寿命は、前記
したように過差圧に左右され、過差圧上昇
は、過機構と密接な関係がある。そして、体積
過は、表面過に比べて過差圧上昇が小さい
ことから、過機構をできるだけ体積過にすれ
ば過寿命が延長できると推測される。一方、
過差圧の上昇は、第５図から明らかなように、大
部分が表面過領域に依存している。そこで、本発明者らは、次に示す表面過式
（定速過）を用いてデータを解析したところ、
第９図に示すように表面過領域において通水日
数と過差圧との間に直線関係があり、表面過
式が過特性の評価に使用できることがわかつ
た。（ΔP−ΔP₀）^1-n＝ａ×Ｏここに、ａは定数、ｎはクラツド圧縮性指数、
ΔPは過差圧、ΔP₀は初期差圧、Ｏは通水日数
である。また、第９図の結果はクラツドがFeで
あつて、過脱塩器入口における濃度は30ppbで
ある。この直線の傾きは、クラツド圧縮性指数ｎに関
係し、クラツドの物性が主たる支配因子であつ
て、クラツドがFeの場合、１／（１−ｎ）とな
る。そして、復水の水質が一定の場合には、直線
の傾きがほぼ同じ値を示す。また、表面過に移
行するまでの助走区間は体積過領域であり、表
面過式の使用により体積過と表面過とを区
別できる効果がある。そして、第９図に示される
ように、過寿命を延長するためには、体積過
時間または表面過時間を延ばせばよいことがわ
かる。表面過時間を支配しているクラツド圧縮
性指数ｎは、復水の水質によりほぼ決まる。この
ため、クラツド圧縮性指数ｎの値を小さくするた
めには、復水水質の改善を図る必要がある。しか
し、復水水質の改善を図ることは、現実的にかな
りむずかしい問題であり、クラツド圧縮性指数ｎ
を小さくすることは困難である。そこで、過寿
命を延長するためには、体積過時間を延長する
必要がある。そして、極めて重要なことは、第６
図に示した通水日数は対数目盛となつており、体
積過時間のわずかな延長が過寿命を２〜３倍
長くすることができる効果を有していることであ
る。

〔発明の実施例〕

本発明に係る多管式過脱塩器の好ましい実施
例を、添付図面に従つて詳説する。なお、前記従
来技術において説明した部分に対応する部分につ
いては、同一の符号を付し、その説明を省略す
る。第１図は、本発明に係る多管式過脱塩器の実
施例を示す概略構成図である。第１図において、過脱塩器２０の過室３０
の中央下部、すなわち原水入口３６の上方には、
分散板４２，４４が設けてある。過室３０内に
は、従来技術において説明したような過エレメ
ント３２が下部管板２６と上部管板２８との間に
300本程度立設してあり、上部管板２８の上面に
は、フイルタ４６が配設してある。このフイルタ
４６は、金属または非金属をもつて構成すること
ができ、粉状イオン交換樹脂の粒径から判断し
て、孔径が10〜500μｍ程度のものが好ましい。
なお、過槽２４の上部に示した符号４８は、エ
アベントであり、過槽２４の過室３０下方の
側部に示した符号５０は、逆洗用空気導入口であ
る。上記のごとく構成した実施例の作用は、次のと
おりである。過エレメント３２への粉状イオン交換樹脂の
プリコート工程において、プリコート液は、原水
入口３６から過室３０内に導かれ、分散板４
２，４４により、過室３０内にできるだけ均一
となるように分配され、過室３０内を上昇す
る。過室３０内を上昇流４０となつて上昇する
プリコート液は、粉状イオン交換樹脂が過エレ
メント３２の表面にプリコートされるとともに、
上部管板８上に設けたフイルタ４６の目を塞ぐ。
このため、プリコート液中の粉状イオン交換樹脂
は、上部管板２８の上方に流出してとどまること
がなく、またフイルタにつまつた粉状イオン交換
樹脂により上部管板部における流動抵抗が増大
し、下降流の発生を抑制することができる。この
ため、プリコート液の上昇流４０はほぼ均一とな
り、粉状イオン交換樹脂のほとんどが過エレメ
ント３２上にプリコートされる。そして、プリコ
ート液中の水は、過エレメント３２内を下降し
て過室３０の下方に導かれ、浄水出口３８から
外部に放出される。なお、フイルタ４６は、空気
の流通が可能であるため、エアベント４８による
過槽２４内のエア抜きには何ら支障を生じな
い。第２図は、前記実施例の効果を確認するため
に、直径50mm、長さ1500mmの過エレメント３本
を内蔵した小型試験装置を用いて行つた実験結果
を示すものである。過エレメントの上部を支持
している上部管板２８の上面に、約70μｍの孔径
を有するステンレス製のフイルタを設置してプリ
コートを行つた。その結果、上部管板２８の上面
にフイルタを設けた場合には、フイルタのない場
合に比べて、上部管板上の樹脂ブロツクのとどま
りが極めて少なく、極めて効率よく粉状イオン交
換樹脂をプリコートすることができた。そして、
試薬α−Fe₂O₃を模擬クラツドとして模擬復水を
作り、過寿命試験を行つたところ、フイルタが
ある場合には、ない場合に比べて約２倍の過寿
命が得られることがわかつた。しかし、粉状イオ
ン交換樹脂が有効に利用されるため、クラツド除
去率も向上した。このように、本実施例によれば、使用する樹脂
量が従来と同一であつても、過寿命の延長が図
れ、放射性廃棄物量の増加を極力抑えることがで
きる。このため、原子力発電所の安全性、信頼性
の向上に大きく貢献する効果を有する。なお、前記実施例においては、フイルタ４６を
上部管板２８の上面に取り付けた場合について説
明したが、上部管板２８の下面に取り付けてもよ
い。〔発明の効果〕以上に説明したごとく、本発明によれば、使用
する樹脂量を従来と同一にして、過寿命を延長
することができるため、廃樹脂量を低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多管式過脱塩器の実施
例を示す概略構成図、第２図は前記実施例と従来
の多管式過脱塩器の比較特性図、第３図は沸騰
水型原子力発電所の復水浄化システムを示す模式
図、第４図は従来の多管式過脱塩器の概略構成
図、第５図は従来の多管式過脱塩器における通
水日数と過差圧との関係を示す特性図、第６図
は多管式過脱塩器における樹脂層のクラツド捕
捉モデルの説明図、第７図は多管式過脱塩器に
おける通水日数とプリコート樹脂の厚さの変化と
の関係を示す特性図、第８図は樹脂層の深さとＸ
線マイクロアナライザによるＸ線強度との関係を
示す特性図、第９図は従来の多管式過脱塩器に
おける通水日数と過差圧との関係を表面過式
により解析した結果を示す図、第１０図は実機と
カラム試験装置との過寿命の関係を示す図、第
１１図はプリコート樹脂量と体積過時間との関
係を示す特性図、第１２図は従来の多管式過脱
塩器におけるプリコート液の流れの状態を示す説
明図である。２０……過脱塩器、２４……過槽、２６…
…下部管板、２８…上部管板、３２……過エレ
メント、４６…フイルタ。

Claims

【特許請求の範囲】１原水入口と浄水出口とが設けてある過槽
と、この過槽内の下部管板と上部管板との間に
立設した複数の円筒状過エレメントと、この
過エレメントの表面にプリコートした過助剤と
を有する多管式過脱塩器において、前記上部管
板にフイルタを設けたことを特徴とする多管式
過脱塩器。２前記フイルタは、孔径が10〜500μｍである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
多管式過脱塩器。