JPH0545318B2 - - Google Patents
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- JPH0545318B2 JPH0545318B2 JP59129357A JP12935784A JPH0545318B2 JP H0545318 B2 JPH0545318 B2 JP H0545318B2 JP 59129357 A JP59129357 A JP 59129357A JP 12935784 A JP12935784 A JP 12935784A JP H0545318 B2 JPH0545318 B2 JP H0545318B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- adsorption device
- ions
- break
- concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/02—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、イオン交換物質などを用いたイオン
吸着装置の除去性能を監視する方法及び監視装置
に係り、例えば原子力発電プラントにおける炉浄
化系脱塩器の除去性能の連続的なモニタリングに
好適な脱塩器監視方法とその装置に関するもので
ある。
吸着装置の除去性能を監視する方法及び監視装置
に係り、例えば原子力発電プラントにおける炉浄
化系脱塩器の除去性能の連続的なモニタリングに
好適な脱塩器監視方法とその装置に関するもので
ある。
商業用原子力発電プラント内の放射線の線量率
増加要因として、例えば、防食技術、第32巻、
p276〜p285（1983年）に記載されているように、
一次系の構造材から放出された微量のイオン
（Co、Ni、Feイオン等）が燃料棒表面に付着し、
そこで中性子照射を受けて放射化された後、放射
性イオン（ 60Co、 58Co、 54Mnイオン等）とし
て燃料棒より離脱し、炉心外配管表面に付着する
ことが挙げられている。このため、炉水中の放射
性イオンを除去することを目的として、イオン交
換樹脂を充填した脱塩器（以下、炉浄化系脱塩器
と称する）が設置され、プラント内の放射線量率
の増加を防止する上で重要な役割りをはたしてい
る。
増加要因として、例えば、防食技術、第32巻、
p276〜p285（1983年）に記載されているように、
一次系の構造材から放出された微量のイオン
（Co、Ni、Feイオン等）が燃料棒表面に付着し、
そこで中性子照射を受けて放射化された後、放射
性イオン（ 60Co、 58Co、 54Mnイオン等）とし
て燃料棒より離脱し、炉心外配管表面に付着する
ことが挙げられている。このため、炉水中の放射
性イオンを除去することを目的として、イオン交
換樹脂を充填した脱塩器（以下、炉浄化系脱塩器
と称する）が設置され、プラント内の放射線量率
の増加を防止する上で重要な役割りをはたしてい
る。
従来、炉浄化系脱塩器の除去性能の監視は、脱
塩器の入口及び出口部から炉水をサンプリング
し、 60Coイオン等のプラント内放射線量率に大
きく関与するイオンの濃度（pptレベル）を測定、
除去性能例えば、脱塩器入口及び出口部での
60Coイオン濃度比の低下により、脱塩器の性能劣
化を検知していた。しかし、従来方法では、ppt
レベルの不純物イオン濃度を測定するために、サ
ンプリング水量として40〜80が必要であるが、
サンプリング速度が0.1／分程度であることか
ら、サンプリング所要時間が長く（約10時間）、
じん速な測定がむずかしい。また、通常、炉水の
サンプリング周期が１回／週で、かつ、サンプリ
ング後の炉水を実際に分析するのは、約１週間後
になる（炉水中の短半減期の放射性核種の放射能
を十分減すいさせ、バツクグランドレベルをさげ
るため）ため、脱塩器から 60Coイオンが漏出を
始めてから検出するまでに最大２週間かかること
になる。そのため、この間、 60CO等の、プラン
ト内放射線量率に大きく関与する放射性イオン
が、炉水中に濃縮、蓄積され、放射線量率を増加
させる可能性が大きかつた。
塩器の入口及び出口部から炉水をサンプリング
し、 60Coイオン等のプラント内放射線量率に大
きく関与するイオンの濃度（pptレベル）を測定、
除去性能例えば、脱塩器入口及び出口部での
60Coイオン濃度比の低下により、脱塩器の性能劣
化を検知していた。しかし、従来方法では、ppt
レベルの不純物イオン濃度を測定するために、サ
ンプリング水量として40〜80が必要であるが、
サンプリング速度が0.1／分程度であることか
ら、サンプリング所要時間が長く（約10時間）、
じん速な測定がむずかしい。また、通常、炉水の
サンプリング周期が１回／週で、かつ、サンプリ
ング後の炉水を実際に分析するのは、約１週間後
になる（炉水中の短半減期の放射性核種の放射能
を十分減すいさせ、バツクグランドレベルをさげ
るため）ため、脱塩器から 60Coイオンが漏出を
始めてから検出するまでに最大２週間かかること
になる。そのため、この間、 60CO等の、プラン
ト内放射線量率に大きく関与する放射性イオン
が、炉水中に濃縮、蓄積され、放射線量率を増加
させる可能性が大きかつた。
本発明の目的は、イオン吸着装置の除去性能を
常時モニターし、除去性能劣化を事前に検知し得
る監視方法及びその装置を提供することにある。
常時モニターし、除去性能劣化を事前に検知し得
る監視方法及びその装置を提供することにある。
本発明では、吸着装置で除去しようとする目的
不純物イオンよりも、イオン交換樹脂に対する選
択吸着性（親和力）の弱いイオンをインデイケー
ターとして用い、インデイケーターイオンのブレ
ーク挙動を解析することによつて、目的不純物イ
オンに対する吸着装置のブレーク時期を事前に検
知できること、さらに、本発明を原子力発電プラ
ントの浄化系脱塩器として適用した場合、炉水中
に微量含まれるNaイオンをインデイケーターと
して用いることにより、Co、Ni等の除去目的不
純物イオンに対するブレークを事前に検知できる
こと、この場合、Naイオンは炉内で放射化され、
比較的長半減期（15h）のγ放出核種 24Naとな
り、しかも、そのエネルギーがCo、Ni等の放射
イオン（ 60Co2+、 58Co2+）よりも高いため、脱
塩器入口及び出口部における 24Na+濃度をγ線
スキヤニングにより、配管の外から十分な分解能
で連続測定できることを見い出し、本方法を発明
するに至つた。
不純物イオンよりも、イオン交換樹脂に対する選
択吸着性（親和力）の弱いイオンをインデイケー
ターとして用い、インデイケーターイオンのブレ
ーク挙動を解析することによつて、目的不純物イ
オンに対する吸着装置のブレーク時期を事前に検
知できること、さらに、本発明を原子力発電プラ
ントの浄化系脱塩器として適用した場合、炉水中
に微量含まれるNaイオンをインデイケーターと
して用いることにより、Co、Ni等の除去目的不
純物イオンに対するブレークを事前に検知できる
こと、この場合、Naイオンは炉内で放射化され、
比較的長半減期（15h）のγ放出核種 24Naとな
り、しかも、そのエネルギーがCo、Ni等の放射
イオン（ 60Co2+、 58Co2+）よりも高いため、脱
塩器入口及び出口部における 24Na+濃度をγ線
スキヤニングにより、配管の外から十分な分解能
で連続測定できることを見い出し、本方法を発明
するに至つた。
本発明の第１の特徴は、イオン交換樹脂を用い
たイオン吸着装置のブレーク時点を検知して該イ
オン交換樹脂の再生又は交換時期を把握するイオ
ン吸着装置のブレーク監視方法において、目的吸
着イオンよりも前記イオン交換樹脂に対する選択
吸着性の弱いイオンをサンプリングイオンとし、
前記吸着装置の下流側における前記サンプリング
イオンのリークを検出することにより前記イオン
交換樹脂のブレーク時点を把握することを特徴と
するイオン吸着装置のブレーク監視方法にあり、
本発明の第２の特徴は、イオン交換樹脂を用いた
イオン吸着装置のブレーク時点を検知して該イオ
ン交換樹脂の再生又は交換時期を把握するイオン
吸着装置のブレーク監視装置において、目的吸着
イオンよりも前記イオン交換樹脂に対する選択吸
着性が弱いイオンの前記吸着装置のリークを検出
する手段と、前記検出する手段の検出結果に基づ
いて前記イオン交換樹脂のブレーク時点を把握す
る手段とを有することを特徴とするイオン吸着装
置のブレーク監視装置にある。
たイオン吸着装置のブレーク時点を検知して該イ
オン交換樹脂の再生又は交換時期を把握するイオ
ン吸着装置のブレーク監視方法において、目的吸
着イオンよりも前記イオン交換樹脂に対する選択
吸着性の弱いイオンをサンプリングイオンとし、
前記吸着装置の下流側における前記サンプリング
イオンのリークを検出することにより前記イオン
交換樹脂のブレーク時点を把握することを特徴と
するイオン吸着装置のブレーク監視方法にあり、
本発明の第２の特徴は、イオン交換樹脂を用いた
イオン吸着装置のブレーク時点を検知して該イオ
ン交換樹脂の再生又は交換時期を把握するイオン
吸着装置のブレーク監視装置において、目的吸着
イオンよりも前記イオン交換樹脂に対する選択吸
着性が弱いイオンの前記吸着装置のリークを検出
する手段と、前記検出する手段の検出結果に基づ
いて前記イオン交換樹脂のブレーク時点を把握す
る手段とを有することを特徴とするイオン吸着装
置のブレーク監視装置にある。
以下、原子力発電プラントにおける脱塩器に適
用した場合の本発明の実施例を図面を用いて詳細
に説明する。
用した場合の本発明の実施例を図面を用いて詳細
に説明する。
第１図は本発明の基本構成を示す図で１は脱塩
器、２は被処理水、３は注入ポンプ、４はサンプ
リングイオン水タンク、５，６はサンプリングイ
オン濃度測定器、７は測定器５，６の測定値の比
較回路、８は記録計である。脱塩器１では、被処
理水２に含まれるイオンＡ（目的吸着イオン）を
吸着・除去するが、イオンＡに対するブレークを
事前に検知するために、脱塩器中のイオン交換物
質に対する親和性がイオンＡよりも弱いイオンＢ
（サンプリングイオン）を、サンプリングイオン
水タンク４より注入ポンプ３にて被処理水２に添
加し、脱塩器１の入口及び出口部におけるイオン
Ｂの濃度をサンプリングイオン濃度測定器５，６
で測定する。測定値は比較回路７で、濃度比（出
口濃度／入口濃度）に換算され、記録計８により
時間の関数として記録される。
器、２は被処理水、３は注入ポンプ、４はサンプ
リングイオン水タンク、５，６はサンプリングイ
オン濃度測定器、７は測定器５，６の測定値の比
較回路、８は記録計である。脱塩器１では、被処
理水２に含まれるイオンＡ（目的吸着イオン）を
吸着・除去するが、イオンＡに対するブレークを
事前に検知するために、脱塩器中のイオン交換物
質に対する親和性がイオンＡよりも弱いイオンＢ
（サンプリングイオン）を、サンプリングイオン
水タンク４より注入ポンプ３にて被処理水２に添
加し、脱塩器１の入口及び出口部におけるイオン
Ｂの濃度をサンプリングイオン濃度測定器５，６
で測定する。測定値は比較回路７で、濃度比（出
口濃度／入口濃度）に換算され、記録計８により
時間の関数として記録される。
実施例 １
第２図は本発明の一実施例を示す図である。一
般に、イオン交換樹脂に対する選択吸着性（以
下、親和力と称す）は一価イオンより二価が、二
価イオンよる三価が高い。本実施例では目的吸着
イオンとしてCo2+をサンプリングイオンとして
Na+を用いた。被処理水中のCo2+濃度は1ppm
（1.7×10-5mol／）で、これにNa+濃度が
10ppm（4.3×10-4mol／）になるように、NaCl
水溶液を微量添加した。第２図は両者の混合水溶
液を処理流量８ml／minで陽イオン交換ペーパー
（交換容量約20μeq）に通水した時の陽イオン交
換ペーパー出口水中のCo2+、Na+濃度（入口濃
度に対する相対値）を時間の関数として表示した
ものである。
般に、イオン交換樹脂に対する選択吸着性（以
下、親和力と称す）は一価イオンより二価が、二
価イオンよる三価が高い。本実施例では目的吸着
イオンとしてCo2+をサンプリングイオンとして
Na+を用いた。被処理水中のCo2+濃度は1ppm
（1.7×10-5mol／）で、これにNa+濃度が
10ppm（4.3×10-4mol／）になるように、NaCl
水溶液を微量添加した。第２図は両者の混合水溶
液を処理流量８ml／minで陽イオン交換ペーパー
（交換容量約20μeq）に通水した時の陽イオン交
換ペーパー出口水中のCo2+、Na+濃度（入口濃
度に対する相対値）を時間の関数として表示した
ものである。
第２図から明らかなように、イオン交換樹脂に
対する親和力の弱いNa+はCo2+よりも早くブレ
ークを起し、Co2+のブレークを事前に検知する
ことが可能である。しかし、本実施例のように、
イオン交換樹脂層が薄い場合、あるいは、厚くて
も処理速度が早い場合には、Co2+、Na+の吸着
帯がイオン交換樹脂層中で、明瞭な層構造を示さ
ないため、Na+のブレーク時間からCo2+のブレ
ーク時間を計算で見積ることは実際上困難であ
る。
対する親和力の弱いNa+はCo2+よりも早くブレ
ークを起し、Co2+のブレークを事前に検知する
ことが可能である。しかし、本実施例のように、
イオン交換樹脂層が薄い場合、あるいは、厚くて
も処理速度が早い場合には、Co2+、Na+の吸着
帯がイオン交換樹脂層中で、明瞭な層構造を示さ
ないため、Na+のブレーク時間からCo2+のブレ
ーク時間を計算で見積ることは実際上困難であ
る。
本発明では、Na+が完全にブレークした後で
は、Na吸着層のNa+がCo2+と置換されて漏えい
するため、出口のNa+濃度が入口濃度より高くな
ること、出口のNa+濃度が最大値に至るまでは
Co2+の漏えいの増加は比較的ゆるやかであるが、
最大値を越えるとCo2+の漏えいが顕著になるこ
と、出口のNa+濃度が再び入口濃度に等しくなつ
た時点でCo2+が完全なブレークに至ることに着
目、Na+の入口濃度に対する出口濃度比が１以上
に上昇し始めてから、再び１に戻るまでの間、望
ましくは、濃度比が最大値に至る時点を目的吸着
イオンであるCo2+に対するイオン交換樹脂の交
換時点の目安に使用できることが示された。
は、Na吸着層のNa+がCo2+と置換されて漏えい
するため、出口のNa+濃度が入口濃度より高くな
ること、出口のNa+濃度が最大値に至るまでは
Co2+の漏えいの増加は比較的ゆるやかであるが、
最大値を越えるとCo2+の漏えいが顕著になるこ
と、出口のNa+濃度が再び入口濃度に等しくなつ
た時点でCo2+が完全なブレークに至ることに着
目、Na+の入口濃度に対する出口濃度比が１以上
に上昇し始めてから、再び１に戻るまでの間、望
ましくは、濃度比が最大値に至る時点を目的吸着
イオンであるCo2+に対するイオン交換樹脂の交
換時点の目安に使用できることが示された。
実施例 ２
第３図は本発明を原子炉浄化系脱塩器のブレー
ク監視に応用した例を示したものである。原子炉
９から蒸気となつてタービン１０に送られた主蒸
気は復水器１１で水に戻り、復水脱塩器１２で不
純物が除去されたのち、給水加熱器１３で昇温
後、再び原子炉に戻る。一方、炉心での熱を除去
するため再循環ポンプ１４によつて駆動された冷
却水は炉心１５を〜2m／秒の高速で通過する。
この際、加熱され発生した蒸気は炉心上部のセパ
レータ１６で水と分離されたのち、上述したよう
に主蒸気としてタービンへ送られる。一般には炉
心部での蒸気クオリテイは約10％であり、その結
果、主蒸気ならびに給水流量の約10倍の流量で冷
却水は強制循環される。前述したように、原子炉
への給水は復水脱塩器によつて不純物が除かれる
が、主蒸気への不純物の同伴率が小さいため、運
転時間が長くなると、わずかずつでも給水から原
子炉へ持ち込まれた不純物は原子炉内で濃縮され
る。特に、構造材の腐食生成物については、炉心
で放射化され、放射性腐食生成物となるため、こ
の濃縮を抑制することが重要である。このため、
再循環水の一部が炉浄化系に送られ、こゝで不純
物除去することによつて放射性腐食生成物の濃縮
を抑制する。炉浄化系は再生熱交換器１７と非再
生熱交換器１８、および脱塩器１９より構成され
る。前記両熱交換器によつて、285℃の炉水が
ほゞ常温まで冷却された後、脱塩器に通水され、
イオンを主とする不純物が除去され、再び再生熱
交換器のシエル側で約200℃にまで加熱される。
脱塩された炉水は温度が給水に近いため、原子炉
へ直接戻さず、給水に加えて原子炉に入る。
ク監視に応用した例を示したものである。原子炉
９から蒸気となつてタービン１０に送られた主蒸
気は復水器１１で水に戻り、復水脱塩器１２で不
純物が除去されたのち、給水加熱器１３で昇温
後、再び原子炉に戻る。一方、炉心での熱を除去
するため再循環ポンプ１４によつて駆動された冷
却水は炉心１５を〜2m／秒の高速で通過する。
この際、加熱され発生した蒸気は炉心上部のセパ
レータ１６で水と分離されたのち、上述したよう
に主蒸気としてタービンへ送られる。一般には炉
心部での蒸気クオリテイは約10％であり、その結
果、主蒸気ならびに給水流量の約10倍の流量で冷
却水は強制循環される。前述したように、原子炉
への給水は復水脱塩器によつて不純物が除かれる
が、主蒸気への不純物の同伴率が小さいため、運
転時間が長くなると、わずかずつでも給水から原
子炉へ持ち込まれた不純物は原子炉内で濃縮され
る。特に、構造材の腐食生成物については、炉心
で放射化され、放射性腐食生成物となるため、こ
の濃縮を抑制することが重要である。このため、
再循環水の一部が炉浄化系に送られ、こゝで不純
物除去することによつて放射性腐食生成物の濃縮
を抑制する。炉浄化系は再生熱交換器１７と非再
生熱交換器１８、および脱塩器１９より構成され
る。前記両熱交換器によつて、285℃の炉水が
ほゞ常温まで冷却された後、脱塩器に通水され、
イオンを主とする不純物が除去され、再び再生熱
交換器のシエル側で約200℃にまで加熱される。
脱塩された炉水は温度が給水に近いため、原子炉
へ直接戻さず、給水に加えて原子炉に入る。
炉浄化系の脱塩器はCo2+、Fe2+、Ni2+などの
陽イオンを捕集するカチオン樹脂とCl-など陰イ
オンを捕集するアニオン樹脂からなる。両種の樹
脂を混合して用いる。炉浄化系脱塩器樹脂として
はビーズ状の樹脂を用いる場合と粉末樹脂を用い
る場合があるが、本実施例では後者、すなわち粉
末樹脂を充填した場合について記述する。粉末樹
脂は通常、アニオン樹脂とカチオン樹脂を混合
し、フロツク状に凝集させて、ナイロンあるいは
ステンレス鋼製のエレメントにプレコートして、
炉水浄化に用いる。放射性腐食生成物としては半
減期が長く、放出するγ線のエネルギーが高く、
かつ生成量の多い 60Coが除去の主対象となる。
一般に、コバルトはイオンとしては二価として存
在する。Ni、Feも同様にイオンとしては二価で
存在する。一般に、炉水中にわずかではあるが、
復水浄化系脱塩器の再生時に混入するNaイオン
が存在するが、これは一価の正イオンとして存在
する。
陽イオンを捕集するカチオン樹脂とCl-など陰イ
オンを捕集するアニオン樹脂からなる。両種の樹
脂を混合して用いる。炉浄化系脱塩器樹脂として
はビーズ状の樹脂を用いる場合と粉末樹脂を用い
る場合があるが、本実施例では後者、すなわち粉
末樹脂を充填した場合について記述する。粉末樹
脂は通常、アニオン樹脂とカチオン樹脂を混合
し、フロツク状に凝集させて、ナイロンあるいは
ステンレス鋼製のエレメントにプレコートして、
炉水浄化に用いる。放射性腐食生成物としては半
減期が長く、放出するγ線のエネルギーが高く、
かつ生成量の多い 60Coが除去の主対象となる。
一般に、コバルトはイオンとしては二価として存
在する。Ni、Feも同様にイオンとしては二価で
存在する。一般に、炉水中にわずかではあるが、
復水浄化系脱塩器の再生時に混入するNaイオン
が存在するが、これは一価の正イオンとして存在
する。
今、炉浄化系脱塩器に充填されるカチオン樹脂
が10Kg、通水量が60トン／時、炉水中のNa+など
一価イオンの濃度が10-7mol／、Co2+、Ni2+な
ど二価のイオンの濃度が0.5×10-7mol／とす
る。カチオン樹脂の交換容量は〜1meq／ｇであ
る。この場合の脱塩器のDF（入口濃度／出口濃度
比）は10〜100である。脱塩器出口でのイオン濃
度（入口濃度に対する相対値）の時間変化を第４
図に示す。新鮮な樹脂に通水をはじめたのち約
800時間で一価イオンがブレークしはじめて、脱
塩器出口での濃度が増大する。二価イオンは一価
イオンより親和力が大きいのですでに交換基に捕
集されている一価イオンと交換して捕集されるた
め、一価イオンのブレークがはじまつたあとで
も、脱塩器出口の濃度は低い状態を持続する。し
かし、約1600時間で樹脂が二価のイオンで検知
し、二価のイオンのブレークがはじまる。すなわ
ち、二価のイオンブレークの前に必ず一価のイオ
ンのブレークが出現するため、一価のイオンブレ
ーク挙動を検知することによつて脱塩器樹脂の寿
命を知り、樹脂の交換あるいは再生といつた対策
が可能となる。本実施例においては第３図に示す
ように脱塩器入口、出口に半導体検出器ユニツト
２０を設置して、一価イオンの代表的なNa+の放
射化物 24Na+の濃度をオンラインにて直接測定
して、一価イオンのブレーク挙動を常時モニタす
る。すなわち、半導体検出器ユニツト２０は、半
導体検出器２１、コリメータ２２を有し検出器を
囲んで検出器に周辺機器からのγ線が入射するの
を防止するしやへい体２３、検出器からの信号を
処理し、波高分布から核種同定をする波高分析器
２４から構成される。
が10Kg、通水量が60トン／時、炉水中のNa+など
一価イオンの濃度が10-7mol／、Co2+、Ni2+な
ど二価のイオンの濃度が0.5×10-7mol／とす
る。カチオン樹脂の交換容量は〜1meq／ｇであ
る。この場合の脱塩器のDF（入口濃度／出口濃度
比）は10〜100である。脱塩器出口でのイオン濃
度（入口濃度に対する相対値）の時間変化を第４
図に示す。新鮮な樹脂に通水をはじめたのち約
800時間で一価イオンがブレークしはじめて、脱
塩器出口での濃度が増大する。二価イオンは一価
イオンより親和力が大きいのですでに交換基に捕
集されている一価イオンと交換して捕集されるた
め、一価イオンのブレークがはじまつたあとで
も、脱塩器出口の濃度は低い状態を持続する。し
かし、約1600時間で樹脂が二価のイオンで検知
し、二価のイオンのブレークがはじまる。すなわ
ち、二価のイオンブレークの前に必ず一価のイオ
ンのブレークが出現するため、一価のイオンブレ
ーク挙動を検知することによつて脱塩器樹脂の寿
命を知り、樹脂の交換あるいは再生といつた対策
が可能となる。本実施例においては第３図に示す
ように脱塩器入口、出口に半導体検出器ユニツト
２０を設置して、一価イオンの代表的なNa+の放
射化物 24Na+の濃度をオンラインにて直接測定
して、一価イオンのブレーク挙動を常時モニタす
る。すなわち、半導体検出器ユニツト２０は、半
導体検出器２１、コリメータ２２を有し検出器を
囲んで検出器に周辺機器からのγ線が入射するの
を防止するしやへい体２３、検出器からの信号を
処理し、波高分布から核種同定をする波高分析器
２４から構成される。
半導体検出器ユニツトは脱塩器入口、出口配管
に対して、コリメータ２２の軸が、配管の中心線
を見込むように設置し、管壁２５および保温材２
６を通して冷却水２７中の放射性同位元素からの
γ線を選択的に計測する。
に対して、コリメータ２２の軸が、配管の中心線
を見込むように設置し、管壁２５および保温材２
６を通して冷却水２７中の放射性同位元素からの
γ線を選択的に計測する。
第５図に脱塩器入口における測定結果を、第６
図および第７図に脱塩器出口における測定結果の
一例を示す。第６図は第４図に示した通水時間が
一価イオンのブレーク時間τ1より短い場合の測定
結果、第７図は通水時間がτ1以上で二価イオンの
ブレーク時間τ2より短い場合の測定結果を示す。
エネルギーの高い 16Nの影響はあるものの、
24Naのピークは同定可能であり、特に第５図に
示した一価イオンのブレーク後においては、
24Naの存在は顕著となり、本測定値をもとに、
脱塩器樹脂の交換時期の選定が可能となる。すな
わち、第４図において、脱塩器出口における
24Na+濃度の入口濃度に対する相対比（出口濃
度／入口濃度）が１以上に上昇し始めてから再び
１に戻るまでの間に設定すればよいことがわか
る。実施例１の場合と同様、この場合にも、相対
比が１を越えて最大値に至るまではCo2+（放射化
物： 60Co2+）、Ni2+（放射化物： 58Co2+）等の二
価イオンの漏えいはほとんど見られず、最大値を
越えた時点から二価イオンの漏えいが急激に増加
することがわかる。従つて、この場合にも実際的
な交換時期としては、相対比が最大値に至る時点
に設定することが望ましい。
図および第７図に脱塩器出口における測定結果の
一例を示す。第６図は第４図に示した通水時間が
一価イオンのブレーク時間τ1より短い場合の測定
結果、第７図は通水時間がτ1以上で二価イオンの
ブレーク時間τ2より短い場合の測定結果を示す。
エネルギーの高い 16Nの影響はあるものの、
24Naのピークは同定可能であり、特に第５図に
示した一価イオンのブレーク後においては、
24Naの存在は顕著となり、本測定値をもとに、
脱塩器樹脂の交換時期の選定が可能となる。すな
わち、第４図において、脱塩器出口における
24Na+濃度の入口濃度に対する相対比（出口濃
度／入口濃度）が１以上に上昇し始めてから再び
１に戻るまでの間に設定すればよいことがわか
る。実施例１の場合と同様、この場合にも、相対
比が１を越えて最大値に至るまではCo2+（放射化
物： 60Co2+）、Ni2+（放射化物： 58Co2+）等の二
価イオンの漏えいはほとんど見られず、最大値を
越えた時点から二価イオンの漏えいが急激に増加
することがわかる。従つて、この場合にも実際的
な交換時期としては、相対比が最大値に至る時点
に設定することが望ましい。
本実施例においては、一価陽イオンと二価陽イ
オンのブレーク時間の差に着目して、二価イオン
のブレークを事前に検知する例を示したが、三価
のイオンを含む場合も同様である。また、各イオ
ンの親和力の差を用いて、イオン選択性が除去の
主目的であるイオンより弱いイオンのブレークを
モニタすることによつて、該当する目的イオンの
ブレークを事前に検知することができる。
オンのブレーク時間の差に着目して、二価イオン
のブレークを事前に検知する例を示したが、三価
のイオンを含む場合も同様である。また、各イオ
ンの親和力の差を用いて、イオン選択性が除去の
主目的であるイオンより弱いイオンのブレークを
モニタすることによつて、該当する目的イオンの
ブレークを事前に検知することができる。
また、本手法はカチオン樹脂のみでなく、アニ
オン樹脂に対しても適用可能で、一価の陰イオン
と多価の陰イオンの親和力の差によつて、目的と
するイオンのブレークを親和力の弱いイオンのブ
レークから事前検知可能である。
オン樹脂に対しても適用可能で、一価の陰イオン
と多価の陰イオンの親和力の差によつて、目的と
するイオンのブレークを親和力の弱いイオンのブ
レークから事前検知可能である。
さらに別な実施例として、第３図の脱塩器入口
配管に分岐管を設け、通水の一部を分岐管に分流
し、分流部の配管について第３図と同様に半導体
検出器ユニツトを用いて核種分析を行うことがで
きる。この場合、分岐点から測定点までの長さお
よび分流々量を選定することによつて、分岐点か
ら測定点までの時間おくれを任意に設定できる点
が特徴となる。この結果、半減期の短い 16N（〜
６秒）と半減期の長い 24Na（15時間）の半減期
の差を利用して、 16Nのみを選択的に減衰させ、
24Naの測定精度を向上させることができる。こ
の場合の測定例を第８図に示す。
配管に分岐管を設け、通水の一部を分岐管に分流
し、分流部の配管について第３図と同様に半導体
検出器ユニツトを用いて核種分析を行うことがで
きる。この場合、分岐点から測定点までの長さお
よび分流々量を選定することによつて、分岐点か
ら測定点までの時間おくれを任意に設定できる点
が特徴となる。この結果、半減期の短い 16N（〜
６秒）と半減期の長い 24Na（15時間）の半減期
の差を利用して、 16Nのみを選択的に減衰させ、
24Naの測定精度を向上させることができる。こ
の場合の測定例を第８図に示す。
本発明によつて、原子炉浄化系樹脂の寿命をオ
ンラインでモニタし、目的とするイオンに対する
除去性能が低下してブレークを生ずることを事前
に検知することが可能となり、浄化系の信頼性の
大巾向上が可能となる。また、これまで人手にた
よつてきた脱塩器出口でのイオン分析がオンライ
ン化可能であり、マンアリーの大巾削減が可能と
なり、合せて、従来本作業に係わり可能性のあつ
た従業員の被曝量低減が達成できる。
ンラインでモニタし、目的とするイオンに対する
除去性能が低下してブレークを生ずることを事前
に検知することが可能となり、浄化系の信頼性の
大巾向上が可能となる。また、これまで人手にた
よつてきた脱塩器出口でのイオン分析がオンライ
ン化可能であり、マンアリーの大巾削減が可能と
なり、合せて、従来本作業に係わり可能性のあつ
た従業員の被曝量低減が達成できる。
さらに、NaOH注入などによる炉水PH制御に
おいてNaの濃度のオンラインモニタが 24Na計
測によつて可能となり、炉水のPH測定の精度向上
に寄与することができる。
おいてNaの濃度のオンラインモニタが 24Na計
測によつて可能となり、炉水のPH測定の精度向上
に寄与することができる。
第１図は本発明の基本構成を示す図、第２図は
本発明の実施例を示す図、第３図ａは本発明を原
子力発電プラントの炉浄化系脱塩器への適用例を
示す図、第３図ｂは該適用例における監視装置を
示す断面図、第４図は上記脱塩器におけるブレー
ク特性を示す図、第５図は脱塩器入口配管のγ線
波高分布測定結果を示す図、第６図は一価イオン
ブレーク前の脱塩器出口配管のγ線波高分布測定
結果を示す図、第７図は一価イオンブレーク後の
同図及び第８図は第４図において 16N減衰策を
講じた場合のγ線高分布測定結果を示す図であ
る。 １…脱塩器、２…被処理水、３…注入ポンプ、
４…サンプリングイオン水タンク、５，６…サン
プリングイオン濃度測定器、７…比較回路、８…
記録計、９…原子炉、１０…タービン、１１…復
水器、１２…復水脱塩器、１３…給水加熱器、１
４…再循環ポンプ、１５…炉心、１６…セパレー
ター、１７…再生熱交換器、１８…非再生熱交換
器、１９…脱塩器、２０…半導体検出器ユニツ
ト、２１…半導体検出器、２２…コリメーター、
２３…しやへい体、２４…波高分析器、２５…管
壁、２６…保温材、２７…冷却水。
本発明の実施例を示す図、第３図ａは本発明を原
子力発電プラントの炉浄化系脱塩器への適用例を
示す図、第３図ｂは該適用例における監視装置を
示す断面図、第４図は上記脱塩器におけるブレー
ク特性を示す図、第５図は脱塩器入口配管のγ線
波高分布測定結果を示す図、第６図は一価イオン
ブレーク前の脱塩器出口配管のγ線波高分布測定
結果を示す図、第７図は一価イオンブレーク後の
同図及び第８図は第４図において 16N減衰策を
講じた場合のγ線高分布測定結果を示す図であ
る。 １…脱塩器、２…被処理水、３…注入ポンプ、
４…サンプリングイオン水タンク、５，６…サン
プリングイオン濃度測定器、７…比較回路、８…
記録計、９…原子炉、１０…タービン、１１…復
水器、１２…復水脱塩器、１３…給水加熱器、１
４…再循環ポンプ、１５…炉心、１６…セパレー
ター、１７…再生熱交換器、１８…非再生熱交換
器、１９…脱塩器、２０…半導体検出器ユニツ
ト、２１…半導体検出器、２２…コリメーター、
２３…しやへい体、２４…波高分析器、２５…管
壁、２６…保温材、２７…冷却水。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ イオン交換樹脂を用いたイオン吸着装置のブ
レーク時点を検知して該イオン交換樹脂の再生又
は交換時期を把握するイオン吸着装置のブレーク
監視方法において、 目的吸着イオンよりも前記イオン交換樹脂に対
する選択吸着性の弱いイオンをサンプリングイオ
ンとし、前記吸着装置の下流側における前記サン
プリングイオンのリークを検出することにより前
記イオン交換樹脂のブレーク時点を把握すること
を特徴とするイオン吸着装置のブレーク監視方
法。 ２ 前記サンプリングイオンを前記吸着装置の上
流側に添加することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のイオン吸着装置のブレーク監視方
法。 ３ 前記吸着装置の入口側及び出口側における前
記サンプリングイオンの濃度を検出し、前記入口
側濃度に対する出口側濃度比に基づいて前記ブレ
ーク時点を把握することを特徴とする特許請求の
範囲第１項又は第２項記載のイオン吸着装置のブ
レーク監視方法。 ４ 前記入口側濃度に対する出口側濃度比が１以
上に上昇し始めてから再び１に戻る迄の間を前記
ブレーク時点とすることを特徴とする特許請求の
範囲第３項記載のイオン吸着装置のブレーク監視
方法。 ５ 前記目的イオンがコバルトイオンであり、前
記サンプリングイオンがナトリウムイオンである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
項記載のイオン吸着装置のブレーク監視方法。 ６ イオン交換樹脂を用いたイオン吸着装置のブ
レーク時点を検知して該イオン交換樹脂の再生又
は交換時期を把握するイオン吸着装置のブレーク
監視装置において、 目的吸着イオンよりも前記イオン交換樹脂に対
する選択吸着性が弱いイオンの前記吸着装置のリ
ークを検出する手段と、前記検出する手段の検出
結果に基づいて前記イオン交換樹脂のブレーク時
点を把握する手段とを有することを特徴とするイ
オン吸着装置のブレーク監視装置。 ７ 前記選択吸着性が弱いイオンを前記吸着装置
の上流側に添加する手段を設けたことを特徴とす
る特許請求の範囲第６項記載のイオン吸着装置の
ブレーク監視装置。 ８ 前記リークを検出する手段は前記吸着装置の
入口側及び出口側に設けられた前記選択吸着性が
弱いイオンの濃度を検出する２つの検出器を有
し、前記ブレーク時点を把握する手段は入口側濃
度に対する出口側濃度比を演算する装置を有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第６又は第７項
記載のイオン吸着装置のブレーク監視装置。 ９ 前記検出器は放射線検出器であることを特徴
とする特許請求の範囲第８項記載のイオン吸着装
置のブレーク監視装置。 １０ 前記目的イオンがコバルトイオンであり、
前記選択吸着性が弱いイオンがナトリウムイオン
であることを特徴とする特許請求の範囲第６項又
は第７項記載のイオン吸着装置のブレーク監視装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59129357A JPS618190A (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | イオン吸着装置のブレ−ク監視方法および監視装置 |
| US06/748,332 US4704245A (en) | 1984-06-25 | 1985-06-24 | Method and apparatus for monitoring break of ion adsorption apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59129357A JPS618190A (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | イオン吸着装置のブレ−ク監視方法および監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS618190A JPS618190A (ja) | 1986-01-14 |
| JPH0545318B2 true JPH0545318B2 (ja) | 1993-07-08 |
Family
ID=15007594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59129357A Granted JPS618190A (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | イオン吸着装置のブレ−ク監視方法および監視装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4704245A (ja) |
| JP (1) | JPS618190A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5109714A (en) * | 1989-09-21 | 1992-05-05 | Iowa State University Research Foundation | Method and means for dynamic measurement of rates of adsorption from solutions |
| FR2686420B1 (fr) * | 1992-01-16 | 1997-03-28 | Framatome Sa | Procede et dispositif de controle non destructif d'une paroi d'une capacite contenant un liquide radioactif. |
| US5648268A (en) * | 1994-12-06 | 1997-07-15 | Ibm Corporation | Radionuclide exchange detection of ultra trace ionic impurities in water |
| JP6031795B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2016-11-24 | 栗田工業株式会社 | イオン交換装置の破過検知方法及び運転方法 |
| CN104736484B (zh) * | 2012-10-22 | 2016-08-17 | 奥加诺株式会社 | 含硼溶液的脱盐方法 |
| JP6092064B2 (ja) * | 2013-09-24 | 2017-03-08 | 株式会社東芝 | 汚染水処理システム、汚染水処理方法および汚染水処理プログラム |
| JP5826326B2 (ja) * | 2014-05-19 | 2015-12-02 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 放射性セシウム含有水の吸着塔の交換方法 |
| CN111595798B (zh) * | 2020-05-29 | 2023-01-13 | 湖北理工学院 | 用于测定陶粒吸附水中铜离子性能的实验装置及方法 |
| CN119274831B (zh) * | 2024-09-09 | 2026-03-10 | 中国核动力研究设计院 | 一种研究堆考验回路元件破损监测系统及方法 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2628194A (en) * | 1949-12-30 | 1953-02-10 | Permutit Co | Process of and apparatus for regenerating ion exchangers |
| US2954338A (en) * | 1955-06-24 | 1960-09-27 | Standard Oil Co | Process for monitoring a solid adsorption process by radioactive means |
| NL247361A (ja) * | 1959-01-02 | |||
| US3246759A (en) * | 1963-04-05 | 1966-04-19 | Culligan Inc | Regeneration control for ion exchange beds |
| US3578164A (en) * | 1968-05-14 | 1971-05-11 | American Standard Inc | Water softening control |
| JPS49111100A (ja) * | 1973-02-27 | 1974-10-23 | ||
| US3964999A (en) * | 1973-09-19 | 1976-06-22 | Beckman Instruments, Inc. | Determination of sodium form water softener breakthrough |
| JPS52106096A (en) * | 1976-03-03 | 1977-09-06 | Hitachi Ltd | Broken fuel detecting method |
| JPS5465293A (en) * | 1977-11-02 | 1979-05-25 | Toshiba Corp | Controller for condenser desalter croup |
| DE2928123C2 (de) * | 1979-07-12 | 1983-03-03 | Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen | Vorrichtung zur Anzeige der metallspezifischen Beladung von Ionenaustauschern |
| US4320010A (en) * | 1980-01-24 | 1982-03-16 | Sys-Tec, Inc. | Regeneration detector for water softeners |
| SE420249B (sv) * | 1980-01-31 | 1981-09-21 | Asea Atom Ab | Sett for behandling av en i en reningskrets i en kernreaktoranleggning anvend organisk jonbytarmassa |
| GB2077482B (en) * | 1980-06-06 | 1983-06-08 | Us Energy | Coolant system decontamination |
| US4472354A (en) * | 1980-10-21 | 1984-09-18 | Electric Power Research Institute, Inc. | System for continuously monitoring the ionic content of steam-producing water |
| AU548884B2 (en) * | 1981-03-05 | 1986-01-09 | Northern Engineering Industries Plc | Regenerating ion-exchange materials |
| IE53992B1 (en) * | 1982-03-30 | 1989-05-10 | Northern Eng Ind | Regeneration of ion exchange materials |
| US4553034A (en) * | 1983-12-02 | 1985-11-12 | Westinghouse Electric Corp. | Ion exchange resin intrusion monitor |
-
1984
- 1984-06-25 JP JP59129357A patent/JPS618190A/ja active Granted
-
1985
- 1985-06-24 US US06/748,332 patent/US4704245A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS618190A (ja) | 1986-01-14 |
| US4704245A (en) | 1987-11-03 |
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