JPH09122504A - 脱塩装置の再生方法 - Google Patents
脱塩装置の再生方法Info
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Abstract
オン交換樹脂が混入することを防止しながら再生後のN
aリークを実質的にない状態を確保したアニオン交換樹
脂の再生により、イオン交換樹脂のライフを延長し放射
性廃棄物の減容化を図る。 【解決手段】 移送されたカチオン交換樹脂とアニオン
交換樹脂を第1塔において比重分離し、第1塔の所定高
さ位置に接続した樹脂移送管を通して上層に分離された
イオン交換樹脂を第2塔に移送すると共に、残ったイオ
ン交換樹脂を第3塔に移送する第1の分離・移送操作を
行った後、第2塔に移送したイオン交換樹脂を空の第1
塔に戻して再度逆洗分離し、上記樹脂移送管を通して上
層に分離されたアニオン交換樹脂のみを第2塔に移送
し、この第2の分離・移送操作により移送された第2塔
内のアニオン交換樹脂を再生処理する
Description
等における復水系の復水脱塩装置の再生方法に関し、特
には沸騰水(BWR)型原子力発電所において運用する
のに適した復水脱塩装置の再生方法に関するものであ
る。
気を発電用タービンに導く直接方式として知られるBW
R型の原子力発電設備では、周知のように冷却水として
腐食防止剤やpH調整剤等を添加した水は用いることが
できず、中性の脱イオン水である高純度の水(純水)が
用いられ、タービン駆動後の蒸気を復水器で凝結し水に
戻して原子炉に返送する循環系路の途中に、この冷却水
中から微量な溶解性無機物質,腐食生成物,イオン等を
除去するための復水脱塩装置等が設けられている。
(通常は強酸性陽イオン交換樹脂(H型))とアニオン
交換樹脂(通常は強塩基性陰イオン交換樹脂(OH
型))を混合した混床式のイオン交換樹脂塔として構成
され、前記イオン交換樹脂塔の他に復水脱塩装置には再
生設備が付帯される。この設備は一般に、分離混合塔を
兼ねたカチオン(陽イオン)交換樹脂再生塔とアニオン
(陰イオン)交換樹脂再生塔の2塔方式で構成される
が、分離混合塔を別に設けた3塔式や樹脂貯槽を設けた
3塔式等もある。イオン交換樹脂の再生は、両樹脂を再
生する場合もアニオン交換樹脂のみを再生する場合も、
脱塩塔からイオン交換樹脂を再生設備に移送し、アニオ
ン交換樹脂とカチオン交換樹脂を逆洗−静置により分離
して別の再生塔に分け、それぞれの再生薬品を通液する
ことで行われる。
樹脂ベッドを形成するカチオン交換樹脂とアニオン交換
樹脂のイオン交換容量は、従来の復水脱塩装置では、B
WR型原子力発電設備がいわゆる直接方式であるため、
復水器の冷却媒体として利用されることが多い海水の該
復水系への万一のリークがあっても原子炉への影響がな
いように、それぞれのイオンの負荷量を予想して設定さ
れ、保有負荷能力の経時的低減を考慮して1年に1〜2
回程度の再生処理を両樹脂に対し実施することを前提と
していた。カチオン交換樹脂については金属イオンの負
荷も考慮するためアニオン交換樹脂のイオン交換容量よ
りも相当程度余裕のある範囲にイオン交換容量が設定さ
れているのが普通である。
際の負荷量は、放射性廃棄物の減容化の要望や、タービ
ン系への耐食材の採用や復水器冷却管へのチタン管の採
用により大幅に低減される傾向にあって、特にカチオン
交換樹脂が上述のように海水リーク対策のためにイオン
交換容量が大きく設定されていることや重金属イオンが
微量であることから、カチオン交換樹脂を再生せずにア
ニオン交換樹脂のみを再生する運用法も提案されている
(特開昭57−71689号)。なお復水脱塩装置のイ
オン交換樹脂の再生では、アニオン交換樹脂中にカチオ
ン交換樹脂が混在していると再生薬品であるNaOHの
通液によりカチオン交換樹脂がR−Naとなり、これが
脱塩塔に戻されるとNaリークを招く問題のあることが
知られている。このため再生設備においてはアニオン交
換樹脂の中にカチオン交換樹脂が混入しない分離方法が
求められるが、このための分離法として知られる逆洗−
静置による逆洗分離法では、分離面の明瞭な形成は必ず
しも容易でないことも従来から指摘されている。
は、負荷イオン種や負荷量の研究が進んだ結果、復水脱
塩装置で除去される物質の主なものが金属酸化物、鉄イ
オン、銅イオン等の重金属イオンと、炭酸ガスを主体と
するアニオンであり、このうちの金属酸化物はイオン交
換でなく物理的に濾過され、他のイオンは従来設備で設
定されているイオン交換容量に比べて微量であるため、
再生した場合に発生する放射性廃棄物量の低減を図るた
め、薬品再生なしで長期運転する非再生運用する形式の
装置も提案されている。
実際の設備においてのアニオン交換樹脂のイオン交換能
力の低下要因の検討や、放射性廃棄物をより一層減容化
するための検討を行った結果によれば、上記の非再生運
用法に比べて、アニオン交換樹脂を適切に再生処理する
ことができれば、樹脂ライフの延長によってより望まし
い運用が可能となる場合の多いことを知見するに至っ
た。すなわち、アニオン交換樹脂には、建設資材に付着
した防錆剤等の不純物が付着してイオン交換能力を低下
させる問題のあることや、定検時に復水器が大気に開放
される影響でCO2 がアニオン交換樹脂に負荷されてイ
オン交換能力が低下するという一時的なイオン負荷増大
の問題が認められ、したがってこのような場合には、単
純に非再生運用法を適用するよりも、能力低下したアニ
オン交換樹脂を適切に再生処理する方法、例えばアニオ
ン交換樹脂のみを再生する公知の運用法を適時実施する
ことが好ましいと考えられる。
良されたイオン交換樹脂の再生処理を実際に実施するに
は、アニオン交換樹脂中にカチオン交換樹脂が混入して
結果的にカチオン交換樹脂がR−Naとなって脱塩塔に
戻りナトリウムリークを招いてしまうという上述した問
題が解決されなければ、その運用法の意義も極めて小さ
いか殆どなく、工業的な実際面への採用は難しいという
問題がある。
塩装置のイオン交換樹脂を再生するに当たり、樹脂ライ
フを延長するためにより多量のアニオン交換樹脂の再生
を可能としつつ、再生するアニオン交換樹脂中にカチオ
ン交換樹脂が混入する可能性を可及的に小さくする技術
を確立することが重要と考えて鋭意研究を進め、本発明
に至ったものである。
R型原子力発電所に設置される復水系の設備に特有の問
題を含むものである。例えば、既に稼働している既設の
設備にあっては、設備改変が極めて難しいという特有の
課題が指摘される。また、新設のものでは設備をできる
だけ小型化したいという課題として指摘される。
であっても、近時においては、イオン交換樹脂の改良や
周辺技術の改良等に伴って復水脱塩装置に充填するアニ
オン,カチオンの両イオン交換樹脂の比率が変化する場
合のあることが無視できないが、この問題に対処できる
対策は従来提案されていないため、これに対処できる新
規な提案が求められているという課題が指摘される。
オン交換樹脂の混入を防ぎつつアニオン交換樹脂の分離
を実現するには、理論的には、両樹脂の分離面よりもで
きるだけ分離上層側のアニオン交換樹脂側のみ移送でき
るように樹脂移送管を接続することが考えられるが、分
離面の境界付近に樹脂移送管を接続している場合が多い
既設の両イオン交換樹脂再生方式の設備では、カチオン
交換樹脂の混入程度をより小さくすることは極めて困難
である。この不具合に対処するためには樹脂移送管の接
続位置を改変すればよいが、原子力発電所の設備の改変
が望ましくないことは上述の通りである。
慮して樹脂移送管の接続位置を設定することができるも
のの、これだけでは設備の小型化は実現できない。
た場合には、逆洗分離された上層側のイオン交換樹脂の
レベル(高さ)が変わるため、結果的に、既設設備の問
題と同様の理由でカチオン交換樹脂の混入程度を小さく
することは困難である。
における復水脱塩装置の再生処理の運用を改善するため
になされたものであり、その一つの目的は、アニオン交
換樹脂を再生することによってイオン交換樹脂のライフ
を延長して放射性廃棄物の減容化を図ると共に、再生時
においてアニオン交換樹脂の中にカチオン交換樹脂が混
入することを可及的に小さくして再生後のNaリークを
実質的になくすことができるようにした復水脱塩装置の
イオン交換樹脂の再生方法を提供するものである。
設けられている復水脱塩装置とその再生設備をそのまま
使用しながら、処理手順を変更するのみでNaリークの
ないアニオン交換樹脂の適切な再生を可能とする再生方
法を提供するところにある。また更に本発明の別の目的
は、新規な再生設備を設ける場合に、従来に比べて小型
化して提供することができる方法を提供するところにあ
る。
て、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の充填比率が
変更された場合にあっても、設備の機械的な構造の改変
は行わずに、アニオン交換樹脂中にカチオン交換樹脂が
混入することを可及的に防止しながらアニオン交換樹脂
の再生を行うことを可能とする方法を提供するところに
ある。
発明よりなる復水脱塩装置の再生方法の特徴の一つは、
カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混床ベッドを有
する復水脱塩装置の脱塩塔から、両イオン交換樹脂を再
生設備に移送して再生する方法であって、移送されたカ
チオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を第1塔において逆
洗分離し、該第1塔の所定高さ位置に接続した樹脂移送
管を通して上層に分離されたイオン交換樹脂を第2塔に
移送すると共に、残ったイオン交換樹脂を第3塔に移送
する第1の分離・移送操作を行った後、第2塔に移送し
たイオン交換樹脂を第1塔に戻して再度逆洗分離し、上
記樹脂移送管を通して上層に分離されたイオン交換樹脂
を第2塔に移送し、かつ必要に応じて残ったイオン交換
樹脂を第3塔に移送する第2の分離・移送操作を、逆洗
分離後のアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合樹
脂層が上記樹脂移送管の接続位置より下方になるまで、
通常は1回あるいは複数回行い、この後、第2塔内のア
ニオン交換樹脂を再生処理するようにしたところにあ
る。なお、上記において第1塔から第3塔に樹脂を移送
する場合は樹脂の全量を移送するのが通常とされるが、
限定されるものではなく、一部としてもよい。
上述した2塔式の再生設備が付帯された既設の復水脱塩
装置、即ち、再生設備に対して、アニオン樹脂再生のた
めの塔、及び分離とカチオン樹脂再生のための塔とを備
えた復水脱塩装置において、樹脂の移送手順を変更する
だけで実施できる。
合はその際)の第2の分離・移送操作、すなわちこの操
作を複数回行う場合には最終回の第2の分離・移送操作
において、イオン交換樹脂の第2塔への移送を、イオン
交換樹脂を上昇流量を調節して展開(エクスパンジョ
ン)させて行うことが好ましい場合が多い。これにより
樹脂移送管接続部の下方に位置する混合樹脂層に含まれ
ないアニオン交換樹脂を移送して再生量を増すことがで
きるからであり、このような第2の分離・移送操作とエ
クスパンジョンを組み合わせることによって、従来解決
が困難とされていた、カチオン交換樹脂の混入防止を図
りつつ、アニオン交換樹脂の適切な再生が可能となる。
脂の量は、限定されるものではないが、アニオン交換樹
脂全量の25〜95%の範囲内においてできるだけ多量
とすることが好ましい。再生による樹脂ライフの延長で
放射性廃棄物をできるだけ減容化するという観点からは
再生量はできるだけ多くすることがよいが、一方、カチ
オン交換樹脂の混入によるNaリークの防止のために
は、95%以下とされるのが好ましい。再生量が25%
未満では再生による樹脂ライフの延長の効果が小さい。
の再生薬品、通液−洗浄等の再生処理手順は従来と同様
に行うことができ、再生薬品としては通常NaOHが使
用される。また本発明はアニオン交換樹脂の再生法を提
案するものであるが、必要に応じて併せてカチオン交換
樹脂の再生を行うことを排除するものではない。例えば
上述した復水脱塩装置の脱塩塔に対しアニオン樹脂再生
塔及びカチオン樹脂再生塔の2塔式の再生設備が付帯さ
れている既設の復水脱塩装置においては、分離された下
層側のイオン交換樹脂(カチオン交換樹脂)を脱塩塔に
移送する際に、カチオン樹脂再生塔内で通常H2 SO4
の通液により再生処理を行うことができる。
説明する。
おける復水脱塩装置と再生設備の関係を示したものであ
り、この図において1は復水脱塩装置の脱塩塔(D塔)
であり、復水器(図示せず)で水にもどされた復水が塔
上部の復水入口から導入され、アニオン交換樹脂とカチ
オン交換樹脂が混合された混床ベッド2を通ってイオン
交換処理等により該水中に含まれる不純物イオン等を除
去した後、復水出口から原子炉側に返送される。
(C塔)であり、上記脱塩塔1から移送管4により混合
樹脂が塔上部から送り込まれるように連結されていると
共に、塔底部から塔内の樹脂を戻し移送管5により脱塩
塔(D塔)1に戻し移送できるように連結されている。
また塔の上下方向中間部から、その上部の樹脂を取り出
して移送管6を介してアニオン樹脂再生塔(A塔)7に
送り込むことができるように連結されている。8はアニ
オン樹脂再生塔7の底部から塔内の樹脂をカチオン樹脂
再生塔(C塔)3に戻し移送できるように連結された戻
し移送管である。なお301はカチオン樹脂再生塔3の
塔内上部に設けられた再生剤通液手段であり、この他こ
のカチオン樹脂再生塔3には、通液した再生剤の排出
管、樹脂の逆洗分離のための逆洗手段、移送のためのポ
ンプ等が設けられるが、図示を省略している。また同様
に、701はアニオン樹脂再生塔7の塔内上部に設けら
れた再生剤通液手段であり、通液した再生剤の排出管等
については図示を省略している。
が分離混合塔を兼ねた従来既知の2塔式の再生設備であ
り、かかる構成の再生設備を図2で説明するように運用
することで、Naリークが実質的にない状態でアニオン
交換樹脂を再生することができる。
の移送と各塔内の状態を示したものであり、図中に示し
た1〜13の操作が順次に行なわれる。
塔(D)内に混合樹脂が存在している。2の段階では樹
脂塔(D)内の樹脂は、分離・混合塔を兼ねたカチオン
樹脂再生塔(C)に移送される。3の段階でカチオン樹
脂再生塔(C)内の樹脂は逆洗され静置されて逆洗分離
される。図の3の段階はこの分離後の状態を示し、上部
層は比重の軽いアニオン交換樹脂層、下部層は比重の重
いカチオン交換樹脂層、中間部はこれらの樹脂が混在し
ている混在層となっている。
アニオン樹脂再生塔(A)に移送され、5の段階で混合
層の樹脂及びカチオン交換樹脂が脱塩塔(D)に移送さ
れる。なおカチオン交換樹脂の再生を行う場合はこの4
の段階と5の段階の間でカチオン樹脂再生塔(C)内で
カチオン樹脂再生剤(硫酸)を通液することで再生を行
うことができる。
生塔(C)にアニオン交換樹脂をアニオン樹脂再生塔か
ら戻し移送し、再度逆洗−静置の処理をする。これによ
り、アニオン交換樹脂中に僅かに混入しているカチオン
交換樹脂は比重により塔内の底部側に集まることにな
る。
の所定量をアニオン樹脂再生塔(A)に移送し、8の段
階でこのアニオン樹脂再生塔(A)でアニオン再生剤
(NaOH)を通液して再生処理を行う。9〜12の段
階は、カチオン樹脂再生塔(C)に、上記再生処理した
アニオン交換樹脂、及び脱塩塔(D)内のカチオン交換
樹脂(混在しているアニオン交換樹脂を含む)を戻し、
混合した後、脱塩塔(D)に移送する段階であり、以上
の処理を行うことで本発明方法によるイオン交換樹脂の
再生処理を終了する(段階13)。
下のアニオン樹脂のみを、再生アニオン交換樹脂量33
%、又は53%となるように再生処理した場合の操作
を、図3により説明する。
て(カチオン交換樹脂)/(アニオン交換樹脂)=1/
2の比率で充填した脱塩塔から再生設備の第1塔である
C塔(カチオン再生塔)3に移送されたイオン交換樹脂
は、逆洗−静置によって、上層のアニオン交換樹脂層、
下層のカチオン交換樹脂層A、中間の混合樹脂M層に逆
洗分離される(参照)。本例においては下から樹脂量
約33vol%の位置に分離面が形成され、混合層は通
常5〜20%程度形成された。
h)で水を供給して上昇流により樹脂を流動化させ、混
合樹脂層の位置に接続されている樹脂移送管6により、
主に上層側のイオン交換樹脂Aを第2塔であるA塔(ア
ニオン再生塔)7に移送し(移送樹脂量約67%)、残
った樹脂を脱塩塔に移送した(参照)。以上により第
1の分離・移送操作が終了した。
7%)を、空の第1塔に戻し(参照)、再度逆洗−静
置の逆洗分離を行った後、上記と同様にLV1で上層側
のイオン交換樹脂Aのみを樹脂移送管6を通して第2塔
に移送した。これにより約33%(アニオン交換樹脂全
量に対する移送量は約50%)の樹脂が第2塔に移送さ
れた(参照)。
て第2塔内でアニオン交換樹脂の再生処理を行うことが
できるが、本例においては上記の状態から更に、エク
スパンジョンによりアニオン交換樹脂Aの第2塔への移
送樹脂量の増加を図った。すなわち、上記の状態から
第1塔の下部より供給する上昇流をLV5(m/h)と
して樹脂の流動化をこえて展開させながらアニオン交換
樹脂Aの第2塔への移送を行った(参照)。これによ
り第2塔に移送された樹脂量は53%(アニオン交換樹
脂全量に対する移送量は約80%)となった(参
照)。
生設備において、カチオン交換樹脂の混入防止を図りつ
つ、アニオン交換樹脂の適切な再生が可能となった。
ン交換樹脂)/(アニオン交換樹脂)=1/1に変更し
た場合のアニオン交換樹脂の再生操作を図4により説明
するものであり、脱塩塔から第1塔(C塔)3に移送さ
れたイオン交換樹脂は、逆洗−静置によって、上層のア
ニオン交換樹脂A層、下層のカチオン交換樹脂C層、中
間の混合樹脂M層に逆洗分離されるが(参照)、本例
においては下から樹脂量約50vol%の位置近傍に分
離面が形成される。したがって、樹脂移送管4の接続位
置はカチオン交換樹脂Cの層の途中となる。
h)で水を供給して上昇流により樹脂を流動化させ、樹
脂移送管6を通して上層側の混合樹脂Mを含むアニオン
交換樹脂Aを第2塔(A塔)7に移送し(移送樹脂量約
67%)、残った樹脂を脱塩塔に移送して(参照)、
第1の分離・移送操作を終了した。これにより第2塔に
移送された樹脂中には、約17%程度のカチオン交換樹
脂が含まれている。
7%)を、空の第1塔に戻し(参照)、再度逆洗−静
置の逆洗分離を行った後、上記と同様にLV1で上層側
のイオン交換樹脂Aのみを樹脂移送管6を通して第2塔
に移送した。これにより約33%(アニオン交換樹脂全
量に対する移送量は約66%)のアニオン交換樹脂が第
2塔に移送された(参照)。
て第2塔内でアニオン交換樹脂の再生処理を行うこと
で、アニオン交換樹脂の約66%が再生できた。
比率が変更されてもカチオン交換樹脂の混入防止を図り
つつ、アニオン交換樹脂の適切な再生が可能であること
がわかる。
おける復水脱塩装置の再生処理において問題となってい
た再生時のアニオン交換樹脂中へのカチオン交換樹脂混
入を極小化でき、再生処理後のNaリークを実質的にな
くしたアニオン交換樹脂の再生を実現できる効果を奏
し、樹脂ライフの延長による放射性廃棄物の減容化に有
効であるという効果も奏する。
系に設けられている復水脱塩装置とその再生設備を改変
することなくそのまま使用して、処理手順の変更のみで
Naリークのないアニオン交換樹脂の再生が可能になる
という効果を奏する。
設備を設ける場合に、従来に比べて設備を小型化でき、
またアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の充填比率が
変更されることがあっても、設備の機械的な構造の改変
は行わずに、アニオン交換樹脂中にカチオン交換樹脂が
混入することを可及的に防止しながらアニオン交換樹脂
の再生を行うことができるという効果がある。
備の構成概要を説明するための図。
場合の操作の一例を説明するための図。
樹脂)/(アニオン交換樹脂)=1/2の場合の再生操
作と再生されるアニオン交換樹脂量の関係を説明する
図。
樹脂)/(アニオン交換樹脂)=1/1に変更された場
合の再生操作と再生されるアニオン交換樹脂量の関係を
説明する図。
・カチオン樹脂再生塔(C塔)(分離・混合塔兼用)、
4・・・移送管、5・・・戻し移送管、6・・・移送
管、7・・・アニオン樹脂再生塔、8・・・戻し移送
管。
Claims (3)
- 【請求項1】 カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の
混床ベッドを有する脱塩装置の脱塩塔から、両イオン交
換樹脂を再生設備に移送して再生する方法であって、 移送されたカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を第1
塔において逆洗分離し、該第1塔の所定高さ位置に接続
した樹脂移送管を通して上層に分離されたイオン交換樹
脂を第2塔に移送すると共に、残ったイオン交換樹脂を
第3塔に移送する第1の分離・移送操作を行った後、第
2塔に移送したイオン交換樹脂を第1塔に戻して再度逆
洗分離し、上記樹脂移送管を通して上層に分離されたイ
オン交換樹脂を第2塔に移送し、かつ必要に応じて残っ
たイオン交換樹脂を第3塔に移送する第2の分離・移送
操作を、逆洗分離後のアニオン交換樹脂とカチオン交換
樹脂の混合樹脂層が上記樹脂移送管の接続位置より下方
になるまで少なくとも1回行い、この後、第2塔内のア
ニオン交換樹脂を再生処理することを特徴とする脱塩装
置の再生方法。 - 【請求項2】 請求項1において、最終回の第2の分離
・移送操作におけるイオン交換樹脂の第2塔への移送
は、第1塔内の上昇流量を調節することにより移送する
樹脂量を調節することを特徴とする脱塩装置の再生方
法。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、第1塔はカチ
オン交換樹脂とアニオン交換樹脂を逆洗分離する機能
と、カチオン樹脂を再生する機能とを備えた塔を使用
し、第3塔には上記脱塩塔を使用することを特徴とする
脱塩装置の再生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28518195A JP3238619B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 脱塩装置の再生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28518195A JP3238619B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 脱塩装置の再生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09122504A true JPH09122504A (ja) | 1997-05-13 |
| JP3238619B2 JP3238619B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=17688161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28518195A Expired - Fee Related JP3238619B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 脱塩装置の再生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3238619B2 (ja) |
-
1995
- 1995-11-01 JP JP28518195A patent/JP3238619B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP3238619B2 (ja) | 2001-12-17 |
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