JPH0236286B2 - - Google Patents
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- JPH0236286B2 JPH0236286B2 JP58145541A JP14554183A JPH0236286B2 JP H0236286 B2 JPH0236286 B2 JP H0236286B2 JP 58145541 A JP58145541 A JP 58145541A JP 14554183 A JP14554183 A JP 14554183A JP H0236286 B2 JPH0236286 B2 JP H0236286B2
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- JP
- Japan
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- condensate
- water flow
- overflow
- over
- desalination
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Description
本発明は、復水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
復水過脱塩装置の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１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つた後、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
純物が含まれており、発電所の安全性、信頼性向
上のためにはこれらの原子１への持込量を低減
する必要がある。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50mm、高さ1500〜1800mmの過エレメント８
を塔内に１塔当り200〜300本内蔵したものであつ
て、特に固型状の不純物を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つ
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ユアルシステムと呼
ばれ、極めて高い除去性能を有するためプラント
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、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。１サイクルの期間は過
差圧の上限設定値（実装置では1.75Kg／cm2）で決
まり、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、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50〜100Kg）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。したがつて、その数は増加の一途をたどつて
おり、発生廃棄物の低減が早急の課題となつてい
る。 廃棄物量の低減には過脱塩器の過寿命の延
長が必要であり、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最もよく検討が加
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
は従来通りであり、ほ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
どまつており、質（例えば鉄クラツドの化学形
態、粒径等）の改善には到つていない。 〔発明の目的〕 本発明は、前述した実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、復水過脱塩器の運用法に
着目し、その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
過脱塩装置の最適運転法を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明の特徴は、過助剤をプリコートした
過エレメント内蔵して液中の不純物を除去する復
水過脱塩器を複数基並列してなる復水過脱塩
装置の運転法であつて、各復水過脱塩器は、そ
れぞれ通水の前期は過流速を全通水期間の平均
流速よりも小さくして体積過を行ない、通水の
後期は逆に過流速を全通水期間の平均流速より
も大きくして表面過を行なうことにあり、これ
によつて各復水過脱塩器の過寿命を増大する
ことができる。 従来、復水過脱塩器は処理水量一定、即ち定
速過で運転されており、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。 過差圧の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
過差圧の上昇速度が大きい領域は表面過領域
と考えられ、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（Iinear
velocity）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つ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
になり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、表面過が主体的になつてくるの
がわかる。このように、過機構は通水初期体積
過が主体であるが次第に表面過に移行する。 放射性廃棄物量低減の方法として過寿命の延
長があげられるが、上記したように過差圧上昇
は過機構を密接な関係があり、体積過領域は
表面過領域に比べて過差圧上昇が少ないこと
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。 ここで、第３図からわかるように、過差圧上
昇は大部分表面過領域に依存するため、過特
性の定量的評価に下記の表面過式（定速過） （ΔP−ΔP0）1-n＝ａ×θ ａ：定数 ｎ：クラツド圧縮性指数 ΔP：過差圧 ΔP0：初期差圧 θ：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−ΔP0と通水日数の間で直線関
係が得られ、表面過式が過特性の評価に使え
ることがわかつた。この直線の傾きはクラツド圧
縮性指数ｎに関係し、鉄クラツドの化学形態が主
たる支配因子である。したがつて、復水水質が一
定であればば直線の傾きはほぼ同じ値を示す。
又、表面過に移行する迄の助走区間が体積過
領域であり、表面過式の適用は体積過領域と
表面過領域を分離できる効果がある。 第７図から、過寿命を延長するには体積過
時間又は表面過時間を延ばせば良いことがわか
る。表面過時間を支配するクラツド圧縮性指数
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り、現実的にはかな
り難しい問題である。したがつて、体積過時間
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、体積過時間の延長は過寿命の延長を２
〜３倍増幅する効果があるということである。 体積過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（linear velocity）を
意味する。復水の水質と過流速（通水流速）は
鉄クラツド負荷量に関係し、樹脂物性とプリコー
ト条件は樹脂層粗密および圧縮強度に関係する。
体積過時間はクラツ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。
特に原子力発電所の復水浄化に使用するに好適な
復水過脱塩装置の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１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つた後、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
純物が含まれており、発電所の安全性、信頼性向
上のためにはこれらの原子１への持込量を低減
する必要がある。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50mm、高さ1500〜1800mmの過エレメント８
を塔内に１塔当り200〜300本内蔵したものであつ
て、特に固型状の不純物を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つ
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ユアルシステムと呼
ばれ、極めて高い除去性能を有するためプラント
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、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。１サイクルの期間は過
差圧の上限設定値（実装置では1.75Kg／cm2）で決
まり、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、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50〜100Kg）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。したがつて、その数は増加の一途をたどつて
おり、発生廃棄物の低減が早急の課題となつてい
る。 廃棄物量の低減には過脱塩器の過寿命の延
長が必要であり、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最もよく検討が加
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
は従来通りであり、ほ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
どまつており、質（例えば鉄クラツドの化学形
態、粒径等）の改善には到つていない。 〔発明の目的〕 本発明は、前述した実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、復水過脱塩器の運用法に
着目し、その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
過脱塩装置の最適運転法を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明の特徴は、過助剤をプリコートした
過エレメント内蔵して液中の不純物を除去する復
水過脱塩器を複数基並列してなる復水過脱塩
装置の運転法であつて、各復水過脱塩器は、そ
れぞれ通水の前期は過流速を全通水期間の平均
流速よりも小さくして体積過を行ない、通水の
後期は逆に過流速を全通水期間の平均流速より
も大きくして表面過を行なうことにあり、これ
によつて各復水過脱塩器の過寿命を増大する
ことができる。 従来、復水過脱塩器は処理水量一定、即ち定
速過で運転されており、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。 過差圧の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
過差圧の上昇速度が大きい領域は表面過領域
と考えられ、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（Iinear
velocity）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つ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
になり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、表面過が主体的になつてくるの
がわかる。このように、過機構は通水初期体積
過が主体であるが次第に表面過に移行する。 放射性廃棄物量低減の方法として過寿命の延
長があげられるが、上記したように過差圧上昇
は過機構を密接な関係があり、体積過領域は
表面過領域に比べて過差圧上昇が少ないこと
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。 ここで、第３図からわかるように、過差圧上
昇は大部分表面過領域に依存するため、過特
性の定量的評価に下記の表面過式（定速過） （ΔP−ΔP0）1-n＝ａ×θ ａ：定数 ｎ：クラツド圧縮性指数 ΔP：過差圧 ΔP0：初期差圧 θ：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−ΔP0と通水日数の間で直線関
係が得られ、表面過式が過特性の評価に使え
ることがわかつた。この直線の傾きはクラツド圧
縮性指数ｎに関係し、鉄クラツドの化学形態が主
たる支配因子である。したがつて、復水水質が一
定であればば直線の傾きはほぼ同じ値を示す。
又、表面過に移行する迄の助走区間が体積過
領域であり、表面過式の適用は体積過領域と
表面過領域を分離できる効果がある。 第７図から、過寿命を延長するには体積過
時間又は表面過時間を延ばせば良いことがわか
る。表面過時間を支配するクラツド圧縮性指数
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り、現実的にはかな
り難しい問題である。したがつて、体積過時間
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、体積過時間の延長は過寿命の延長を２
〜３倍増幅する効果があるということである。 体積過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（linear velocity）を
意味する。復水の水質と過流速（通水流速）は
鉄クラツド負荷量に関係し、樹脂物性とプリコー
ト条件は樹脂層粗密および圧縮強度に関係する。
体積過時間はクラツ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。
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で送り込まれ
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。過脱塩器６
の下流側には流量計１２が設けられており、処理
水量即ち過流速（LV）が監視できる。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の過流速が設定通りの
パターンになるよう、流量計１２で検出された
過流速の信号を受けて流量調整弁１１を自動的に
駆動し、夫々の過流速を調整する。 過流速のパ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
わち表面過領域で高くする。過流速を変える
時期は、通水開始からの時間又は過差圧から決
定する。 第１１図に準じた実験装置を製作し効果を確認
する実験を行つた。この実験における過脱塩器
は、実機に使用されている過エレメント（直径
50mm、高さ1500mm、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
例として過流速（LV）を７ｍ／ｈ一定とし、
本発明例として通水初期LV7ｍ／ｈ、後期LV8.5
ｍ／ｈを選定し、過流速を変化させる時期は体
積過から表面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
例に比べて過寿命が43％延びた。 第２表に体積過、表面過の各領域における
寿命の延長効果をまとめた。通水初期の低流速運
転の効果が表面過時間に顕著に出ることが確認
され、また、表面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過流速にな
るような過流速のパターンに従う過脱塩器の
運用方法は過寿命の延長に大きい効果のあるこ
とが確認された。
つき詳細に説明する。 第１１図において、復水ポンプ９で送り込まれ
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。過脱塩器６
の下流側には流量計１２が設けられており、処理
水量即ち過流速（LV）が監視できる。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の過流速が設定通りの
パターンになるよう、流量計１２で検出された
過流速の信号を受けて流量調整弁１１を自動的に
駆動し、夫々の過流速を調整する。 過流速のパ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
わち表面過領域で高くする。過流速を変える
時期は、通水開始からの時間又は過差圧から決
定する。 第１１図に準じた実験装置を製作し効果を確認
する実験を行つた。この実験における過脱塩器
は、実機に使用されている過エレメント（直径
50mm、高さ1500mm、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
例として過流速（LV）を７ｍ／ｈ一定とし、
本発明例として通水初期LV7ｍ／ｈ、後期LV8.5
ｍ／ｈを選定し、過流速を変化させる時期は体
積過から表面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
例に比べて過寿命が43％延びた。 第２表に体積過、表面過の各領域における
寿命の延長効果をまとめた。通水初期の低流速運
転の効果が表面過時間に顕著に出ることが確認
され、また、表面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過流速にな
るような過流速のパターンに従う過脱塩器の
運用方法は過寿命の延長に大きい効果のあるこ
とが確認された。
【表】
【表】
時の比率
〔発明の効果〕 本発明の運転法によれば、復水過脱塩器の
過寿命を従来よりも大巾に延長することが可能で
あり、従つて、これを原子力発電所の復水浄化に
用いれば、復水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。
〔発明の効果〕 本発明の運転法によれば、復水過脱塩器の
過寿命を従来よりも大巾に延長することが可能で
あり、従つて、これを原子力発電所の復水浄化に
用いれば、復水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。
第１図はBWR型原子力発電所の復水浄化設備
の一例を示す略線図、第２図は復水過脱塩器の
構造を説明する縦断面図、第３図は復水過脱塩
器の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図は過差圧
データを表面過式で整理した結果を示す図、第
８図は過流速（LV）と体積過時間の関係を
示す図、第９図は従来の復水過脱塩器の運用方
法（過流速）を説明する図、第１０図は過流
速（LV）と表面過時間の関係を示す図、第１
１図は本発明の一実施例を説明する略線図、第１
２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、２…蒸気、３…蒸気タービン、４
…復水路、５…復水、６…復水過脱塩器、７…
復水脱塩器、８…過エレメント、９…復水ポン
プ、１０…復水母管、１１…流量調整弁、１２…
流量計、１３…制御装置。
の一例を示す略線図、第２図は復水過脱塩器の
構造を説明する縦断面図、第３図は復水過脱塩
器の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図は過差圧
データを表面過式で整理した結果を示す図、第
８図は過流速（LV）と体積過時間の関係を
示す図、第９図は従来の復水過脱塩器の運用方
法（過流速）を説明する図、第１０図は過流
速（LV）と表面過時間の関係を示す図、第１
１図は本発明の一実施例を説明する略線図、第１
２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、２…蒸気、３…蒸気タービン、４
…復水路、５…復水、６…復水過脱塩器、７…
復水脱塩器、８…過エレメント、９…復水ポン
プ、１０…復水母管、１１…流量調整弁、１２…
流量計、１３…制御装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 過助剤をプリコートした過エレメントを
内蔵して液中の不純物を除去する復水過脱塩器
を複数基並列してなる復水過脱塩装置の運転法
であつて、各復水過脱塩器は、それぞれ通水の
前期は過流速を全通水期間の平均流速よりも小
さくして体積過を行ない、通水の後期は逆に
過流速を全通水期間の平均流速よりも大きくして
表面過を行なうことを特徴とする復水過脱塩
装置の最適運転法。 ２ 前記通水の前期と通水の後期における過流
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
水過脱塩装置の最適運転法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145541A JPS6038016A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 復水濾過脱塩装置の最適運転法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145541A JPS6038016A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 復水濾過脱塩装置の最適運転法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6038016A JPS6038016A (ja) | 1985-02-27 |
| JPH0236286B2 true JPH0236286B2 (ja) | 1990-08-16 |
Family
ID=15387567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58145541A Granted JPS6038016A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 復水濾過脱塩装置の最適運転法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6038016A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5387064A (en) * | 1977-01-10 | 1978-08-01 | Hitachi Ltd | Method of operating desalting filter |
-
1983
- 1983-08-09 JP JP58145541A patent/JPS6038016A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6038016A (ja) | 1985-02-27 |
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