JPH05200383A

JPH05200383A - 助材型ろ過脱塩装置

Info

Publication number: JPH05200383A
Application number: JP4010744A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Shiozawa; 義博塩沢; Seiichi Numazaki; 誠一沼崎
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd Ibaraki; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 1993-08-10

Abstract

(57)【要約】【構成】ろ過脱塩塔出口配管より廃棄物処理系への系統
を設置け、ろ過脱塩塔２０を逆洗・プリコート後の出口
弁２２，プリコート入口弁２３，プリコート出口弁２
４，逆洗ドレン弁２５，逆洗ベント弁２６を閉じ、入口
弁２１を開いて系統の圧力を加えたまま保持ポンプ２７
を運転した状態でプリコート層を保持した待機状態のま
ま塔内保有水置換弁３１を開き、塔内保有水を原水によ
り押出し置換する構成とした。【効果】樹脂より溶出する有機性不純物，繊維エレメン
トから切れる等したナイロン等の繊維，プリコート材の
添加剤等が系統外に排出され、ろ過脱塩塔の通水と共に
原子炉一次冷却水に混入して原子炉に流入することがな
くなり、原子炉水水質の高純度維持，水質変動を抑制す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ろ過エレメント表面に
ろ過助材をプリコートし、助材ろ過層に水を透過させ、
ろ過エレメント内部からろ過水を抜き、ろ過脱塩を行う
ろ過エレメントを多数設置した助材型ろ過脱塩装置にお
いて、特に、イオン交換樹脂から溶出する有機性不純
物，繊維エレメントからの繊維不純物及びプリコート材
の添加剤等を系外に排出し、処理水の純度を高める助材
型ろ過脱塩装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所（ＢＷＲ）の復水浄化系及
び炉水浄化系の水処理系統を図に示す。本図において原
子炉１で発生した蒸気（約２９０℃、約７０kg／cm²）
は蒸気管２を経てタービン３を回転駆動し発電を行い、
その後復水器４で凝縮され復水になる。復水器４からの
復水は管５によって導かれ復水ポンプ６により復水ろ過
脱塩装置７に送られる。復水ろ過脱塩装置７では、プラ
ント内で発生するクラッド（クラッドとは腐食生成物が
主体で通常、０.４５μｍのミリポアフィルタを通過し
ない微細な懸濁物の総称で主成分はＦｅ₂Ｏ₃，Ｆｅ₃Ｏ₄
等である。）及び核種イオンを円筒形ろ過エレメントに
陽イオン及び陰イオンの粉末イオン交換樹脂を特定割合
で混合した樹脂を均等に数mm厚みに外径面にプリコート
した樹脂層でろ過脱塩して復水の浄化を行う。復水ろ過
脱塩装置７で浄化された水は、次に復水脱塩装置８に送
られ、復水脱塩塔内に陰及び陽イオンの粒状イオン交換
樹脂を積んだ樹脂層によって、復水ろ過脱塩装置７で除
去されなかった残留クラッド及び核種イオンが捕捉脱塩
される。復水脱塩装置８を経た浄化水は、復水昇圧ポン
プ９を経て低圧給水加熱器１０で加熱されて給水ポンプ
１１により高圧給水加熱器１２へ送られ、再び、高圧で
加熱されて原子炉１へ戻る。

【０００３】このように原子炉１で発生した蒸気はター
ビン３を駆動した後、復水浄化して、原子炉１に戻すの
で復水浄化系を常時循環していることになる。一方、原
子炉１の炉水は炉水浄化系配管１５を経てポンプ１６に
より炉水浄化系ろ過脱塩装置１７，炉水浄化系脱塩装置
１８（非設置のプラントもある）へ送られて、浄化され
た後、再び、原子炉へ戻るように構成されている。炉水
浄化系ろ過脱塩装置１７の構造は復水ろ過脱塩装置７と
同一で炉水を循環させてろ過脱塩し、浄化するようにな
っている。

【０００４】ここで、復水ろ過脱塩装置７，炉水浄化系
ろ過脱塩装置１７は、上述のように、粉末状の陽イオン
交換樹脂をある比率で混合し、ナイロン繊維又は多孔の
ステンレス製のエレメント上にろ過面積１ｍ²あたり約
１kgの樹脂をプリコートしたものを内蔵している。プリ
コートの際には、樹脂層の均一化を図るために、アクリ
ル酸系の薬品添加を行ったり、低濃度スラリによるプリ
コートを行う。プリコート操作後、ろ過脱塩器内に原水
を流入して処理を開始する。図３は、通常のろ過脱塩装
置概略系統を示す。ろ過脱塩装置は、複数のろ過脱塩塔
２０からなり、各ろ過脱塩塔２０をパラレルに使用して
処理を行っている。復水を処理するにつれて、プリコー
ト層に復水中のクラッドが捕獲され、それに伴ってろ過
圧力が急激に上昇する。通常ろ過圧力が約２kg／cm²前
後になると、そのろ過脱塩塔２０は処理を停止し、エレ
メントを逆洗する。そして、再びエレメントに新しい樹
脂をプリコートし、処理を再開する。しかし、粉末樹脂
の場合には、逆洗によってエレメントから除去された樹
脂は、その再生が困難なために、一回のみの使用で廃棄
されるのが一般的である。

【０００５】ここで、ろ過脱塩塔２０及び復水脱塩塔３
５に装荷される樹脂からは、図４に示すように有機性不
純物（全有機炭素ＴＯＣ）が溶出する傾向がある。この
有機性不純物は、Ｃ−ＳＯ₃Ｈ等であり、これらが原子
炉に流入すると熱分解してＳＯ₄ ^2-等になり炉水導電率
を変動させる要因となる。

【０００６】この樹脂からの有機性不純物の原子炉流入
防止対策として従来は、樹脂量が多く、有機性不純物発
生量の多い復水脱塩塔３５について実施されている。図
５は、復水脱塩塔３５を保管した場合の塔内のＴＯＣ濃
度の一例を示したものであるが、脱塩塔を保管した場
合、塔内に保有の樹脂からＴＯＣが溶出し、塔内ＴＯＣ
濃度が上昇、約３０日後には、２０００mg／ｍ³程度と
なる。脱塩塔１塔がこの濃度となった状態で通水し、原
子炉にＴＯＣが流入した場合、炉水の硫酸根（Ｓ
Ｏ₄ ^2-）は、約３〜５mg／ｌになると予想される。この
ため脱塩塔３５では、通水前に塔内に保有されている水
を系外に排出した後通水するようにしている。図６は、
脱塩塔廻りの構成を示すものである。塔内保有水のドレ
ンは、廃棄物処理設備への弁３６を開き、圧縮空気の弁
３７を開くことにより塔内保有水をドレンする。この
時、全量ドレンすると樹脂層に空気が混入するため、樹
脂層表面までドレンし、廃棄物処理設備への弁３６及び
圧縮空気の弁３７を閉じた後、補給水設備からの弁３８
を開いて脱塩塔３５を満水とする。このドレン，満水の
操作を数回（通常３〜５回）繰返し行うことにより塔内
保有水と共に樹脂より溶出した不純物を系外に排出す
る。

【０００７】ここで、従来は、樹脂量の多い復水脱塩塔
３５のみ有機性不純物の除去操作が考慮されていたが、
その他の粉末樹脂等を保有する復水ろ過脱塩装置７，炉
水浄化系ろ過脱塩装置１７では、この操作が考慮されて
いないばかりでなく有機性不純物の系外への排出系統も
考慮されていなかった。また、エレメント材質としてナ
イロン繊維，ポリプロピレン繊維等を使用していること
による繊維の流出に伴う原子炉内での熱分解による影
響，プリコート型ろ過脱塩塔の粉末イオン交換樹脂の適
正フロック形成用に使用されるにアクリル酸系の共重合
体である添加剤も水質変動の要因となることからこれら
に流出対策も必要であった。

【０００８】なお、この種の装置として関連するものに
は、例えば特開平3−31799号公報が上げられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】最近の原子力発電所で
は、原子炉内の高純度水質維持の要求があり、水質変動
を与える要因を排除するようにしている。この従来技術
は、樹脂から溶出する有機性不純物（ＴＯＣ等）を考慮
し、樹脂量の多い復水脱塩装置のみを対象としていた
が、原子炉へ供給される系統には、粉末イオン交換樹脂
及び繊維エレメント等の有機性不純物等が流出する可能
性のある設備である復水ろ過脱塩装置，炉水浄化系ろ過
脱塩装置については、この設備からの有機性不純物等が
原子炉で熱分解した場合の硫酸根，アンモニア，アクリ
ル酸による水質変動について、その量が少ないこともあ
り考慮されていなかった。

【００１０】本発明の目的は、近年の原子炉水の高純度
水質要求を満足すべく原子炉水質の変動要因を排除する
ため復水ろ過脱塩装置，炉水材浄化系ろ過脱塩装置のよ
うに粉末イオン交換樹脂を使用する設備からの有機性不
純物等の系統内への流入を防止するための系統設備構成
と運用方法である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、粉末イオン交
換樹脂をプリコートするプリコート型ろ過脱塩装置にお
いて、原子力発電所の一次冷却水（復水，原子炉水）処
理する際の通水前にろ過脱塩塔内の有機性不純物（ＴＯ
Ｃ）を含む保有水を系統外に排出した後、通水すること
を特徴とする助材型ろ過脱塩装置である。

【００１２】このろ過脱塩塔内の有機性不純物（ＴＯ
Ｃ）を含む保有水を系統外に排出する手段として廃棄物
処理設備への系統を設け、粉末イオン交換樹脂のプリコ
ート樹脂層を剥離させないために原水（復水，原子炉水
等）または、補給水設備からの補給水（この場合は、新
たに補給水設備からの供給系統を設置する。）を連続供
給するとともに連続ドレンし、塔内の水を置換すること
により有機性不純物を含む保有水を系統外に排出する。
この場合の原水または補給水の供給量は、塔内保有水量
以上とする。

【００１３】

【作用】ろ過脱塩塔は、原水を通水することによりエレ
メントにプリコートされた粉末イオン交換樹脂が、クラ
ッド成分，イオン成分を吸着する。このろ過脱塩塔がプ
プラント定期検査時、予備塔運用時等樹脂をプリコート
した状態で満水保管されると樹脂から有機性不純物が溶
出し、塔内に保有される。また、逆洗・プリコートされ
新規にプリコートされた新品粉末イオン交換樹脂からも
有機性不純物が溶出するとともに、適切なフロック形成
用としてアクリル酸系（CH₂CHCOOH ）の添加剤が加えら
れており、樹脂に吸着されないで残ったアクリル酸が塔
内に保有される。エレメントについてもナイロン繊維を
使用している場合があり、このナイロン繊維の一部切れ
る等して塔内に浮遊する。これらが通水により系統内に
流出すると原子炉内に持ち込まれ、熱分解等により硫酸
根，アンモニア，スルホン酸となり原子炉水の水質変動
要因となる。

【００１４】このため、ろ過脱塩塔通水前に塔内保有水
を系外の廃棄物処理設備等に排出する系統を設け原水
（復水，原子炉水）または補給水（この場合は、新たに
補給水設備からの供給系統を設置する）で塔内の水を置
換する運用を行うことにより樹脂，エレメント，添加剤
等からの有機性不純物を原子炉一次冷却水（復水，原子
炉水）系統外に排出できるので、原子炉水の水質変動要
因を排除できる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を具体的に説明する。

【００１６】前述の技術的内容は変わることは無い。つ
まり、原子炉一次冷却水を処理する装置として復水ろ過
脱塩装置７，復水脱塩装置８，炉水材浄化系ろ過脱塩装
置１７，炉水浄化系脱塩装置１８があり、これらにより
復水，原子炉水の浄化を行っている。

【００１７】ここで、これらの装置に装荷される樹脂
は、下記の構造をしており、水中では、このうちのスル
ホン基（−ＳＯ₃Ｈ）が溶出する。

【００１８】

【化１】

【００１９】このスルホン基が原子炉内に流入すると熱
分解して硫酸根（ＳＯ₄ ^2-）が生成される。同様にエレ
メントに使用されているナイロン繊維は、ジアミン(Ｎ
Ｈ₂(ＣＨ₂)ｍＮＨ₂)と炭素数ｎの二塩基酸(ＨＯＯＣ(Ｃ
Ｈ₂)_n-2ＣＯＯＨ）の重縮合物で、これが原子炉で分解
されるとアンモニア（ＮＨ₄ＯＨ），硝酸根（ＮＯ₃ ^-）
等が生成されることが考えられる。また、プリコート材
の添加剤として使用されるアクリル酸（ＣＨ₂ＣＨＣＯ
ＯＨ）系の薬品も原子炉へ流入すると導電率を変動さ
せる。

【００２０】以上のようなことからろ過脱塩装置でも通
水前に塔内保有水のドレン，水置換が必要である。

【００２１】図１は、塔内保有水を系外に排出する系統
を設けたろ過脱塩装置の系統図を示す。原水の処理方
法，プリコート方法等は、従来技術と替わることはな
い。

【００２２】ここで、従来と相違する点は、ろ過脱塩塔
出口配管より廃棄物処理系への系統を設置したことにあ
る。ろ過脱塩塔２０を逆洗・プリコート後は、出口弁２
２，プリコート入口弁２３，プリコート出口弁２４，逆
洗ドレン弁２５，逆洗ベント弁２６を閉じ、入口弁２１
を開いて系統の圧力を加えたまま保持ポンプ２７を運転
した状態でプリコート層を保持する。この状態から通水
する場合は、通常出口弁２２を開くが、本発明では、こ
の通水前に塔内の水置換を行なうことにある。つまり、
入口弁２１を開いたまま塔内保有水置換弁３１を開き、
塔内保有水を原水により押出し置換する。この時、原水
は、通水状態と同様にエレメントの外側から内側に流れ
るようにしてプリコート層が剥離しないようにし、塔内
保有水量以上（約１.３倍以上）の原水を供給するよう
にする。

【００２３】本発明は、ろ過脱塩塔２０より廃棄物処理
設備に排出する系統を設け、通水前に塔内保有水量以上
の原水を供給して塔内の水を置換し、塔保有水をドレン
した後、通水することにより樹脂より溶出する有機性不
純物，繊維エレメントから切れる等したナイロン繊維，
プリコート材の添加剤等が系統外に排出されるため、こ
れらがろ過脱塩塔２０の通水と共に原子炉一次冷却水に
混入して原子炉１に流入することがなくなり、この結果
として原子炉水水質変動を抑制することができる。

【００２４】図７は、本発明の応用例であり、ろ過脱塩
塔保有水を排出するに当たりその排出系統を逆洗受タン
クに排出するようにしたものである。つまり、塔内保有
水置換弁３１の出口を逆洗ドレン配管に接続し、塔内保
有水を逆洗受タンクに一時受入た後、廃棄物処理設備に
排出する。

【００２５】図８，図９は、図１，図７で説明のろ過脱
塩塔内保有水を置換するための水を補給水としたもので
ある。つまり、入口弁２１とろ過脱塩塔２０の間に補給
水設備からの補給水供給系統を設け、塔内保有水の水置
換時入口弁２１を閉じた後、補給水供給弁３２を開き、
塔内に補給水を供給，塔内保有水置換弁３１より廃棄物
処理設備へ塔内保有水を排出するものである。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、復水ろ過脱塩装置，炉
水浄化系ろ過脱塩装置等のろ過脱塩塔より塔内保有水を
廃棄物処理設備に排出する系統を設け、通水前に塔内保
有水量以上の原水または補給水を供給して塔内の水置換
を行ない、塔内保有水をドレンした後通水することによ
り樹脂より溶出する有機性不純物，繊維エレメントから
切れる等したナイロン等の繊維，プリコート材の添加剤
等が系統外に排出されるため、これらがろ過脱塩塔の通
水と共に原子炉一次冷却水に混入して原子炉に流入する
ことがなくなり、この結果として原子炉水水質変動を抑
制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ろ過脱塩塔保有水の廃棄物処理設備へのドレン
系統を設けたろ過脱塩装置の系統図。

【図２】沸騰水型原子力発電所の系統図。

【図３】ろ過脱塩装置の系統図。

【図４】樹脂の全有機炭素（ＴＯＣ）の溶出速度と浸漬
日数の関係の説明図。

【図５】脱塩塔の保管日数と全有機炭素（ＴＯＣ）量の
関係の説明図。

【図６】脱塩塔廻りの系統図。

【図７】ろ過脱塩塔保有水を逆洗受タンクにドレンする
系統を設けたろ過脱塩装置の系統図。

【図８】ろ過脱塩塔保有水置換のために補給水設備から
の供給系統を設けると共に廃棄物処理設備へのドレン系
統を設けたろ過脱塩装置の系統図。

【図９】ろ過脱塩塔保有水置換のために補給水設備から
の供給系統を設けると共に逆洗受タンクにドレンする系
統を設けたろ過脱塩装置の系統図。

【符号の説明】

２０…ろ過脱塩塔、２１…入口弁、２２…出口弁、２３
…プリコート入口弁、２４…プリコート出口弁、２５…
逆洗ドレン弁、２６…逆洗ベント弁、２７…保持ポン
プ、２９…プリコートタンク、３０…逆洗受タンク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にろ過助材をプリコートし、助材ろ過
層に原水を透過させ、ろ過エレメント内部からろ過水を
抜きろ過脱塩を行うろ過エレメントを多数設置し、ろ過
助材として粉末イオン交換樹脂を使用する助材型ろ過脱
塩装置において、通水を行う前に塔内保有水を原水を用
いて系外に排出した後、通水をすることを特徴とする助
材型ろ過脱塩装置。
【請求項２】請求項１において、ろ過脱塩塔内保有水を
系外に排出するためにろ過脱塩塔出口側から廃棄物処理
設備に排出する系統を設けた助材型ろ過脱塩装置。
【請求項３】請求項１において、ろ過脱塩塔内保有水を
系外に排出するためにろ過脱塩塔出口側から逆洗受タン
クへの系統を設け、塔内保有水を逆洗受タンクを経由し
て廃棄物処理設備に排出する助材型ろ過脱塩装置。
【請求項４】請求項１，２または３において、ろ過脱塩
塔内保有水を系外に排出するためろ過脱塩塔入口側に補
給水を供給する系統を設け、補給水を用いて塔内保有水
を系外へ排出する助材型ろ過脱塩装置。