JPH10192718A - 復水脱塩装置用樹脂再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】イオン交換樹脂の分離を改善し、逆再生を防
ぎ、処理水質を向上させることができ、分離工程に発生
する廃液量を低減する。 【解決手段】復水脱塩塔１から樹脂出口配管10により陽
イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が供給される陰イオ
ン樹脂再生塔３と、陽イオン交換樹脂を貯留する陽イオ
ン樹脂再生塔４とを具備している。陰イオン樹脂再生塔
３の下部に陽イオン樹脂出口配管20を接続し、復水脱塩
塔１へ戻す全イオン交換樹脂出口管を兼ねている。陰イ
オン樹脂再生塔３には内部保有水戻り配管13、展開用注
水配管17、苛性ソーダ供給管18、撹拌用注水配管11、廃
液移送管12および陽イオン樹脂戻り配管12を接続する。
陽イオン樹脂再生塔４には陽イオン交換樹脂入口配管2
1、硫酸供給管19、ドレン配管23および陽イオン樹脂戻
り配管12を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、復水脱塩塔内のイ
オン交換樹脂の再生を行う発電プラントの復水脱塩装置
用樹脂再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、従来の原子力発電プラントでは
原子炉の信頼性の高い運転を行い、一次冷却材の健全性
を保つために、復水および給水の浄化が行われている。
図６により従来の原子力発電プラントの一般系統を説明
図する。

【０００３】図６において符号24は沸騰水型原子炉であ
り、原子炉１で発生した高温、高圧蒸気はタービン25に
送られ、タービン25を回転させて発電機26を駆動する。
このタービン25で仕事を行った蒸気は主復水器27に流入
し海水冷却によって復水となり、三基並列接続した低圧
復水ポンプ28により空気抽出器29、グランド蒸気復水器
30を経て復水脱塩装置31へ送られる。

【０００４】この復水脱塩装置31により内部に装荷され
ている粒状の陽および陰イオン交換樹脂（直径0.4mm 〜
1.2mm ）によって復水中の溶解性金属イオン不溶解性不
純物（クラッド）、海水リーク時の、Ｃ１^- 等の不純物
が浄化される。その後、三基並列接続した高圧復水ポン
プ32により低圧給水加熱器33に送られ、さらに給水ポン
プ34および高圧給水加熱器35を経て昇圧、昇温され、給
水として原子炉31へ還流される。

【０００５】図７によりこの復水脱塩装置31の構造を説
明する。図７に示すように復水脱塩装置31は大別して復
水脱塩塔36と再生系42とから構成される。この復水脱塩
塔36内には粒状のイオン交換樹脂37が積層されている。
復水入口管38を通して復水脱塩塔36の塔頂部から復水が
復水脱塩塔36内に供給され、この復水中に含まれるクラ
ッドおよびイオン不純物がイオン交換樹脂37により捕獲
される。復水脱塩塔36により浄化された復水は復水出口
管39から樹脂ストレーナ40を流れて次の装置（図示せ
ず）に送られる。

【０００６】ここで、復水脱塩塔36内のイオン交換樹脂
37はクラッドの捕獲により入口部と出口部の圧力差圧の
上昇および塔出口へのクラッドのリーク量の増大を来す
ためにイオン交換樹脂37に付着したクラッドを除去し、
さらに系外排出するため水および空気による逆洗再生が
行われている。また、イオン不純物の捕獲によりイオン
交換能力を消費した場合には薬品により、イオン交換能
力を回復させる化学再生が行われている。

【０００７】イオン交換樹脂37は復水脱塩塔36内から配
管41を経由して陽イオン交換樹脂再生塔43へ送られて逆
洗を行った後、各々の比重差を利用し陽イオン交換樹脂
層と陰イオン交換樹脂層に分離され、上方に積層された
陰イオン交換樹脂は陰イオン交換樹脂再生塔44へ送られ
る。

【０００８】陽イオン交換樹脂再生塔43と陰イオン交換
樹脂再生塔44に分けられたそれぞれの樹脂は再度逆洗を
行った後、硫酸を陰イオン交換樹脂再生塔44へ、苛性ソ
ーダ陽イオン交換樹脂再生塔43へ通薬することにより化
学再生が行われ、その後、陰イオン交換樹脂は陽イオン
樹脂再生塔43へ送られる。そこで混合洗浄した後、樹脂
戻し配管45を通して復水脱塩塔36に戻され、復水浄化が
再び行われる。

【０００９】なお、陽イオン交換樹脂再生塔43および陰
イオン交換樹脂再生塔44からの廃液はドレンストレーナ
46を通して廃棄物処理設備47へ送られ、ろ過脱塩もしく
は濃縮処理される。この陽イオン交換樹脂再生塔43、陰
イオン交換樹脂再生塔44およびドレンストレーナ46によ
って復水脱塩装置31の再生系42が構成されている。

【００１０】図８により従来の陽イオン交換樹脂再生塔
43の構造を説明する。陽イオン交換樹脂再生塔43には、
復水脱塩塔36から移送される樹脂を供給する樹脂入口管
41、樹脂を展開させ分離するための水を導く水注入管5
0、分離後上層の陰イオン交換樹脂を抜き出す陰イオン
交換樹脂出口管51、陽イオン交換樹脂の再生薬品である
硫酸を導く硫酸入口管49および混合されたイオン交換樹
脂を復水脱塩塔36へ送るための樹脂出口管52が接続され
ている。

【００１１】陽イオン交換樹脂再生塔43に移送された樹
脂は、樹脂撹拌用注水管48から注水された上昇水流によ
り上昇展開される。樹脂撹拌用注水管48からの注水を停
止し樹脂を自然沈降させ陽および陰イオン交換樹脂の比
重差を利用することにより両樹脂は分離される。

【００１２】図９は、陽イオン交換樹脂再生塔43内のイ
オン交換樹脂層の分離面を概略断面で示している。陽イ
オン交換樹脂再生塔43内の上方部には陰イオン交換樹脂
層Ａが形成され、この樹脂層Ａの下方部には陽イオン交
換樹脂層Ｂが形成され、樹脂分離面のごく近傍において
陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が相互に混在して
いる混合樹脂層Ｃが形成される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように陽イオン交
換樹脂再生塔43内には陽イオン交換樹脂と陰イオン交換
樹脂の混合樹脂層Ｃが形成されている。これは両樹脂の
比重粒径分布の特性から避けられないものである。この
ため、ある程度の量の陽イオン交換樹脂が陰イオン交換
樹脂再生塔44へ混入し、さらにある程度の量の陰イオン
交換樹脂が陽イオン交換樹脂再生塔43に残留することと
なる。この混入あるいは残留した樹脂は苛性ソーダ、硫
酸の薬品に接触し逆再生されて次の形となる。

【００１４】 陽イオン交換樹脂（Ｒ_C ）：Ｒ_C −Ｎａ⁺ 陰イオン交換樹脂（Ｒ_A ）：Ｒ_A ＝ＳＯ₄ ^2-、Ｒ_A −Ｈ
ＳＯ₄ ^- この逆再生された両樹脂が、復水脱塩塔36へ戻され復水
を処理すると加水分解により、次の反応が進行する。

【００１５】

【化１】 又は

【化２】 すなわち、処理水中へＮａ^- 、ＳＯ₄ ^- イオンがリーク
し水質の恐れの要因となる課題がある。

【００１６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、樹脂の分離を改善し、逆再生を防ぎ、処理
水質を向上させることができ、分離工程で発生する廃液
量を低減できる復水脱塩装置用樹脂再生装置を提供する
ことを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、復水
脱塩塔から供給された陽イオン交換樹脂と陰イオン交換
樹脂により上部には陰イオン交換樹脂層が、下部には陽
イオン交換樹脂層が、中間部には陰イオン交換樹脂と陽
イオン交換樹脂の混合樹脂層が内部に形成される陰イオ
ン樹脂再生塔と、前記陽イオン交換樹脂を貯留する陽イ
オン樹脂再生塔とを具備し、前記陰イオン樹脂再生塔の
下部には陽イオン交換樹脂出口管が設けられ、この陽イ
オン交換樹脂出口管は前記復水脱塩塔へ戻す全イオン交
換樹脂の出口管を兼ね、前記陽イオン交換樹脂層の下部
の陰イオン樹脂再生塔には陽イオン交換樹脂の撹拌用注
水管が設けられ、前記混合樹脂層の下部には前記混合樹
脂層と陰イオン交換樹脂層の展開用注水管が接続され、
陰イオン樹脂再生塔の上部に展開用水戻り管が接続さ
れ、前記陰イオン樹脂再生塔にはアルカリ性薬品注入管
が接続され、前記陽イオン樹脂再生塔には酸性薬品注入
管が接続されてなることを特徴とする。

【００１８】この請求項１によれば、復水脱塩塔から混
合状態で供給された陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹
脂が、陰イオン樹脂再生塔へ移送された後、樹脂を陽お
よび陰イオン交換樹脂層に分離する復水脱塩装置用樹脂
再生装置において、上部から陰イオン交換樹脂層、混合
樹脂層、陽イオン交換樹脂層の順に陰イオン再生塔下部
の撹拌用注水管からの注水により一旦分離された後、陰
イオン再生塔の展開用注水管から注水し、陰イオン交換
樹脂層と混合樹脂層を陰イオン樹脂再生塔上部まで展開
させ、この後徐々に展開用注水流量を下げ、陽イオン交
換樹脂のみが沈降する流量とする。

【００１９】これにより、陰イオン樹脂再生塔の展開用
注水管上部には陰イオン交換樹脂層、下部には陽イオン
交換樹脂層が形成される。この状態で陰イオン樹脂再生
塔下部の撹拌用注水管から注水しながら陽イオン交換樹
脂出口管より陽イオン交換樹脂を陽イオン樹脂再生塔へ
移送する。よって、混合樹脂層を陽イオン交換樹脂と陰
イオン交換樹脂に容易に分離することができ、樹脂の分
離を確実に行うことができる。

【００２０】請求項２の発明は、前記陰イオン樹脂再生
塔において、陰イオン交換樹脂層と混合樹脂層の展開用
水は陰イオン樹脂再生塔内部保有水をからなることを特
徴とする。

【００２１】これにより、樹脂分離時の廃液量を低減す
ることができる。すなわち、この陰イオン交換樹脂層と
混合樹脂層の展開用水として補給水等を用いた場合、展
開用水は全て廃液処理系へ廃液として移送されることと
なる。このことから本発明は、廃液量を増やすことなく
樹脂分離性を向上することができる。

【００２２】請求項３の発明は、前記陰イオン交換樹脂
層と混合樹脂層の展開用水を供給するための注入ポンプ
とポンプ出口側に流量調節弁を設けることを特徴とす
る。これにより、陰イオン樹脂再生塔内部水を循環させ
ることができる。

【００２３】請求項４の発明は、陰イオン交換樹脂層と
混合樹脂層の展開用水流量を所定量にコントロールする
制御系を有することを特徴とする。陰イオン交換樹脂層
と混合樹脂層の展開が開始すると展開用水を供給する注
水ポンプの出口側に設けられた流量調節弁に流量コント
ローラの制御信号を与えることにより、展開用水をコン
トロールすることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１から図５を参照して本発明に
係る復水脱塩装置の実施の形態について説明する。図１
は再生系の系統図、図２から図５は陰イオン樹脂再生塔
の内部および陽イオン樹脂再生塔付近の構成を示す部分
系統図である。

【００２５】図１において、符号１は復水脱塩塔であ
り、その内部のイオン交換樹脂２が供給される陰イオン
樹脂再生塔３、陽イオン交換樹脂を貯留する陽イオン樹
脂再生塔４、さらに陰イオン樹脂再生塔３と陽イオン樹
脂再生塔４のドレンを処理する廃棄物処理設備６が設置
されている。

【００２６】陰イオン樹脂再生塔３内において、復水脱
塩塔１から供給されたイオン交換樹脂２は沈降する際
に、図２に示すように、その比重差により上方には陰イ
オン交換樹脂層Ａが、下方には陽イオン交換樹脂層Ｂ
が、両者の境界部である中間部には両樹脂の混合樹脂層
Ｃが形成される。

【００２７】復水脱塩塔１の上部には復水供給配管７が
接続され、その下部にはストレーナ８が設けられた復水
出口配管９が接続されている。復水脱塩塔１の下部と陰
イオン樹脂再生塔３の上部とは樹脂供給配管10により接
続されている。

【００２８】陰イオン樹脂再生塔３の下部にはイオン交
換樹脂２全体を展開させて分離をするために水を導く撹
拌用注水管11が接続し、その上部には陰イオン樹脂再生
塔内部保有水戻り管13が接続している。この戻り管13
は、その保有水を循環させる注入ポンプ14、注入水量を
調節する調節弁15および流量コントローラ16を介して展
開用注水管17の一端に接続し、この展開用注水管17の他
端は陰イオン樹脂再生塔３に接続している。注水管17か
らの注水は陰イオン交換樹脂および混合樹脂層の展開用
水である。

【００２９】陰イオン樹脂再生塔３には苛性ソーダ供給
配管18が接続し、陽イオン樹脂再生塔４には硫酸供給配
管19が接続されている。陰イオン樹脂再生塔３の下部に
は陽イオン交換樹脂出口管20が接続しており、陽イオン
樹脂は陽イオン樹脂入口管21を経由し陽イオン樹脂再生
塔４へ移送される。

【００３０】硫酸により化学再生された陽イオン交換樹
脂は陽イオン樹脂戻り配管12を経由し陰イオン樹脂再生
塔３へ戻される。一方、苛性ソーダで化学再生された陰
イオン交換樹脂と陽イオン樹脂再生塔４から戻された陽
イオン交換樹脂は陰イオン樹脂再生塔３で混合洗浄され
た後、陽イオン交換樹脂出口管20を経由し復水脱塩塔１
へ移送される。

【００３１】陰イオン樹脂再生塔３の下部に接続された
廃液移送管22と、陽イオン樹脂再生塔４の下部に接続さ
れたドレン管23は合流し、ドレンストレーナ５に接続
し、ドレンストレーナ５は廃棄物処理設備６に接続して
いる。

【００３２】つぎに上記構成に係る本実施の形態の作用
について説明する。復水脱塩塔１内のイオン交換樹脂２
は樹脂供給配管10を経由して陰イオン樹脂再生塔３へ移
送される。つぎに撹拌用水注水管11から陰イオン樹脂再
生塔３内へ水が注入され、その上昇流により混合状態の
イオン交換樹脂は注入水内を自然沈降する。

【００３３】この際、図２に示したように陽イオン交換
樹脂と陰イオン交換樹脂は比重差により上方には陰イオ
ン交換樹脂層Ａが、下方には陽イオン交換樹脂層Ｂが、
両者の境界面付近には両樹脂が混在している混合樹脂層
Ｃが形成される。

【００３４】つぎに、注入ポンプ14を起動し、陰イオン
再生塔３の内部水を流量コントローラ16の制御信号に基
づき、流量調節弁15により所定の流量に調節された展開
用水として展開用注水管17から注水し、図３に示すよう
に陰イオン交換樹脂層Ａと混合樹脂層Ｃを陰イオン樹脂
再生塔３の上部まで展開させ、この後、徐々に展開用注
水流量を下げ、陽イオン交換樹脂のみが沈降する流量と
する。

【００３５】これにより、図４に示すように陰イオン樹
脂再生塔３の展開用注水管17の上部には陰イオン交換樹
脂層Ａ、下部には陽イオン交換樹脂層Ｂが形成される。
この状態で陰イオン樹脂再生塔３の下部の撹拌用注水管
11から注水しながら陽イオン交換樹脂出口管20から陽イ
オン交換樹脂入口配管21を通して陽イオン交換樹脂を陽
イオン樹脂再生塔４へ移送する。

【００３６】そして、図５に示すように樹脂が分離され
た後、陰イオン樹脂再生塔３の展開用水の注入を停止
し、陰イオン樹脂層Ａを自然沈降させる。

【００３７】つぎに、陰イオン樹脂再生塔３内へ苛性ソ
ーダ供給管18から苛性ソーダを注入し、陽イオン樹脂再
生塔４内へ硫酸供給管19から硫酸を注入する。苛性ソー
ダが陰イオン交換樹脂層Ａを通過することにより、また
硫酸が陽イオン交換樹脂層Ｂを通過することにより陰イ
オン交換樹脂および陽イオン交換樹脂はそれぞれ化学再
生される。

【００３８】このように陰イオン樹脂再生塔３および陽
イオン樹脂再生塔４内で化学再生を行った硫酸と苛性ソ
ーダは、廃液移送管22およびドレン管23から排出されド
レンストレーナ５を通して廃棄物処理設備６で処理され
る。

【００３９】化学再生が完了した陽イオン交換樹脂は陽
イオン樹脂戻り配管12を経由し陰イオン樹脂再生塔３へ
戻される。陰イオン樹脂再生塔３内で陽および陰イオン
交換樹脂は最終洗浄、混合され、陽イオン交換樹脂出口
管20から復水脱塩塔１へ移送され、再び復水浄化が行わ
れる。

【００４０】このように本実施の形態によれば、展開用
水注水管17、注水ポンプ14、流量調節弁15、流量調節コ
ントローラ16を設けたことにより、陰イオン樹脂再生塔
３で陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂の分離を確実
に行うことができる。さらに、展開用水として陰イオン
樹脂再生塔３の内部保有水を使用することによりここで
発生するドレン水の量を少なくすることができるので、
廃棄物処理設備６の処理負担を少なくすることができ
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、樹脂の分離を改善し、
逆再生を防止し、処理水質を向上させることができ、分
離工程で発生する廃液量を低減できる。また、逆再生さ
れたイオン交換樹脂を復水脱塩塔へ持ち込むことなく処
理水質を良好に維持できるので、プラント構成材の腐蝕
性生成物が減少し、プラントの放射能レベルが下がり、
放射線被曝量を低減することができる。

【００４２】また、イオン交換樹脂の分離に必要な水量
を減少することができるので廃液量を減少することがで
きる。そのため廃棄物処理設備の処理量が減少すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る復水脱塩装置用樹脂再生装置の実
施の形態を示す系統図。

【図２】図１においてイオン交換樹脂の再生作用を説明
するための系統図。

【図３】図２の状態から次の工程を説明するための系統
図。

【図４】図３の状態から次の工程を説明するための系統
図。

【図５】図４の状態から次の工程を説明するための系統
図。

【図６】従来の原子力発電プラントの一般系統図。

【図７】図６における復水脱塩装置の再生系の系統図。

【図８】図７における復水脱塩装置の陽イオン交換樹脂
の陰イオン樹脂再生塔の縦断面図。

【図９】図８における陽イオン樹脂再生塔内のイオン交
換樹脂層の分離面を模式的に示す概略断面図。

【符号の説明】

１…復水脱塩塔、２…イオン交換樹脂、３…陰イオン樹
脂再生塔、４…陽イオン樹脂再生塔、５…ドレンストレ
ーナ、６…廃棄物処理設備、７…復水入口配管、８…ス
トレーナ、９…復水出口配管、10…樹脂供給配管、11…
撹拌用注水配管、12…陽イオン樹脂戻り配管、13…陰イ
オン樹脂再生塔内部保有水戻り配管、14…注入ポンプ、
15…流量調節弁、16…流量コントローラ、17…展開用注
水配管、18…苛性ソーダ供給管、19…硫酸供給管、20…
陽イオン樹脂出口配管、21…陽イオン交換樹脂入口配
管、22…廃液移送管、23…ドレン配管。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 復水脱塩塔から供給された陽イオン交換
   樹脂と陰イオン交換樹脂により上部には陰イオン交換樹
   脂層が、下部には陽イオン交換樹脂層が、中間部には陰
   イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合樹脂層が内部
   に形成される陰イオン樹脂再生塔と、前記陽イオン交換
   樹脂を貯留する陽イオン樹脂再生塔とを具備し、前記陰
   イオン樹脂再生塔の下部には陽イオン交換樹脂出口管が
   設けられ、この陽イオン交換樹脂出口管は前記復水脱塩
   塔へ戻す全イオン交換樹脂の出口管を兼ね、前記陽イオ
   ン交換樹脂層の下部の陰イオン樹脂再生塔には陽イオン
   交換樹脂の撹拌用注水管が設けられ、前記混合樹脂層の
   下部には前記混合樹脂層と陰イオン交換樹脂層の展開用
   注水管が接続され、陰イオン樹脂再生塔の上部に展開用
   水戻り管が接続され、前記陰イオン樹脂再生塔にはアル
   カリ性薬品注入管が接続され、前記陽イオン樹脂再生塔
   には酸性薬品注入管が接続されてなることを特徴とする
   復水脱塩装置用樹脂再生装置。
2. 【請求項２】 前記混合樹脂層と陰イオン交換樹脂層の
   展開用水は、陰イオン樹脂再生塔内部水からなることを
   特徴とする請求項１記載の復水脱塩装置用樹脂再生装
   置。
3. 【請求項３】 前記混合樹脂層と陰イオン交換樹脂層を
   展開させるために、注水ポンプと流量調節弁を有するこ
   とを特徴とする請求項１記載の復水脱塩装置用樹脂再生
   装置。
4. 【請求項４】 前記混合樹脂層と陰イオン交換樹脂層の
   展開用水の流量を所定量にコントロールする制御系を設
   けてなることを特徴とする請求項１記載の復水脱塩装置
   用樹脂再生装置。