JPS5916546A - 復水脱塩塔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粒状カチオン樹脂と粒状アニオン樹脂とからな
るイオン交換樹脂を内蔵した脱塩器で復水の処理を行う
復水の脱塩塔に関するものである。

従来の原子炉系、特に沸騰水型原子炉系は第１図に示す
ような構成からなシ、炉浄化系１０を備える原子炉圧力
容器１から流出した蒸気は高圧タービン２、湿分分離器
３および低圧タービン４を経て復水器５に流入し、この
復水器５において凝縮されて復水となる。前記低圧ター
ビン４は抽気系１１を介して給水ヒータ９に連通し、こ
の給水ヒータ９はヒータドレン系１２を介して復水器５
に連通している。したがって復水器５、抽気系１１およ
び給水ヒータ９などで発生した腐食生成物（以下クラッ
ドと称す）は復水中の不純物となり、この不純物は復水
脱塩器７で脱塩、沢過される。その不純物を排除された
復水は給水ヒータ９を経て原子炉圧力容器１へ流入し、
以降はこれと同様にして復水が繰シ返し循環される。

上記のような構成の原子炉では、復水脱塩器７で沖過さ
れなかったクラッドが原子炉容器１へ流入して放射化さ
れ、この放射化を経て前記機器および配管内に付着する
ことによシ、プラント線量率（被曝量率）が上昇するこ
とが問題となっている。ところが最近は給水持込鉄の低
減によシ、プラント線量の上昇率を低減できることか明
確となったため、給水持込鉄の目標を１ｐｐｂ以下、も
しくは、除鉄率９０％以上とするようになっている。

前記復水脱塩器７は第２図に示すように、給水系１８お
よび復水系１９に接続する容器１３内に散水板１４と目
板１６上に設けられたイオン交換１９を経て容器１３内
の散水板１４上に流下し、ついでイオン交換樹脂１５上
に散布されて脱塩、濾過された後に、ジョンソンスクリ
ーン１７を経て給水系１８へ流出する。前記イオン交換
樹脂１５はほぼ同径に形成されたカチオン樹脂とアニオ
ン樹脂を組合せた組成からなることは周知のとおシであ
る。

ところで既設のプラントの大部分は上記のよりな復水脱
塩器単体によシ復水を脱塩、濾過しているため、クラッ
ド除去率が低く６０〜７０％であり、復水脱塩器入口に
おける復水のクラッド濃度が１５〜２５ｐｐｂであるの
に対し、復水脱塩器出口における復水のクラッド濃度は
４〜１０ｐｐｂである。したがって原子炉へ持込筐れる
クラッド（主成分は粒径０．４５μｍ以上の酸化鉄）は
１１００ＭＷｅ級原子炉においては年間２００〜５００
に９にも達する。これは、従来の脱塩器が復水器の冷却
水（例えば海水）リーク等を想定し、これによる機器配
管の腐食防止の為に設置されておシ、脱塩器はイオン除
去能を発揮するよう考慮されておυ、クラッド除去能は
考慮されていないことによるっすなわち、クラッドは微
粒子であｐ、イオンに比べ、その拡散係数は１０−２〜
１０−３と小さく、通常の脱塩器では除去しにくい。こ
のため、復水のクラッドを効果的に除去するため、各種
のプレフィルタ−の設置が検討されている。しかし、こ
れば、設置スペースの確保や廃棄物量の増加を招くなど
の欠点がある。

一方、上記対策として復水脱塩器人口のクラッドを低減
させるために、機器および配管を銅腐食性材料で製作す
ることが考えられるが、このように耐腐食性材料を用い
るとコスト高となるばかりでなく、前記材料でも一定量
（１０％程度）のクラッドが発生することは避けられな
い。このため復水脱塩塔自体のクラッド除去能を向上さ
せることが望まれる。復水脱塩塔のクラッド除去能を向
上させるには復水脱塩器での処理水量を低下させ、もし
くは、樹脂量を増すことによシ、復水が復水脱塩器内に
滞在する時間を長くしてクラッドとイオン交換樹脂との
衝突確率を増大させ、イオン交換樹脂によるクラッドの
捕獲確率を向上させる方法がある。この方法によれば確
かにクラッド除去能は向上するが、復水脱塩器での処理
水を低下させることは、処理水量が一定であることより
、樹脂量の増大、すなわち復水脱塩器の増設を意味し、
これには設置スペースの確保、樹脂再生廃液等の放射性
廃棄物量の増大をきたすため、復水脱塩器の脱塩能を向
上させるために全面的にこの方策をとることは適切では
ない。一方、復水脱塩塔に充填するイオン交換樹脂の粒
径を小さくし、樹脂表面積を増大させクラッドとイオン
交換樹脂との衝突確率を増大させ、イオン交換樹脂によ
るクラッドの捕獲確率を向上させる方法が考えられる。

この方法でも先の処理水量の低減の場合と同様にクラッ
ド除去能は向上するが、樹脂粒径を小さくすることは、
復水脱塩器での圧力損失の増大を招くため、際限なく樹
脂粒径を小さくすることは好ましくない。

本発明は上記にかんがみクラッド除去を効果的に行いう
るよう復水脱塩器の適切運用を行うことにより、プラン
トの放射線量率を大幅に低減させかつ、放射性廃棄物量
を低減させることを目的とするもので、復水脱塩器での
復水処理水量と樹脂粒径等の運用条件と除鉄性能との関
係の最適化を図シ効果的な鉄クラツド除去を行うことを
特徴とするものである。

以下本発明の詳細な説明する。

第３図は鉄クラツド濃度１５ｐｐｂの復水を混床式樹脂
カラムで処理した時の処理水量と除鉄率の関係を示した
ものである。処理水量の低減、すなわち、水量の低減や
樹脂量の増加により除鉄性能は向上する。しかし復水脱
塩器での目標除鉄率９０％以上を得るには樹脂粒径が小
さい場合は処理水量の低減によシ可能であるが、樹脂粒
径が太きいと処理水量を低減させても目標の達成は相当
困難であることが分る。

第４図は復水を混床式樹脂カラムで処理した時の樹脂粒
径と除鉄率の関係を示したものである。

樹脂粒径の低減によシ除鉄性能は向上する。−との場合
も除鉄率９０％以上を併るには処理水量が小さい場合は
樹脂粒径の低減によシ可能であるが、処理水量が大きい
と樹脂粒径を低減させても目標の達成は困難である。こ
の結果より最も効果的に目標除鉄率を達成するには、処
理水量と樹脂粒径の相互作用によることが有効であるこ
とが分る。

これよシ除鉄性能に及ぼす処理水量と樹脂粒径の相互作
用を明確にすれば目標除鉄率達成のための復水脱塩器の
最適運用が可能である。

本発明者らは復水脱塩器の除鉄性能向上に関し詳細に検
討した結果、処理水量や樹脂粒径の除鉄性能に及ぼす相
互作用を処理水量、樹脂量、および樹脂粒径を考慮した
樹脂衣面積当りの処理水量、すなわち樹脂表面積負荷で
整理することにより明確に出来る事を見出した。

樹脂表面積負荷の処理水量、すなわち樹脂表面積負荷は
（１）式で示される。

Ｑ：処理水量（ｍ’　／ｈ　） ■＝樹脂量（ｍ３） ａ、：単位体積中の樹脂粒子表面積（ｍ”７ｍ３） ｄ、：樹脂粒径（ｍ） εコ空げき率 第５図は復水を樹脂粒径と処理水量及び樹脂量を変化さ
せた混床式樹脂カラムで処理した時、（１）式により求
められる樹脂表面積負荷と除鉄率の関係を示したもので
ある。樹脂表面積負荷と除鉄率には良い相関があり、樹
脂表面積負荷の低減によシ除鉄率は向上することが分る
。これよシ目標除鉄率を９０％とする場合は樹脂表面積
負荷を０，０２ｍ３／ｍ２・ｈ以下にすれば良い事が分
る。これは処理水量、樹脂粒径及び樹脂量を選ぶことに
より可能である。

この方法によれば復水脱塩塔の除鉄性能向上を図る上で
問題になる脱塩塔設置スペースの確保や廃棄物量の増大
、更に樹脂層圧力損失の増大は、圧力損失が線流速（処
理水量／塔断面積）の１．２〜１．５乗、樹脂粒径の−
１，５〜−２乗に比例することよシ、復水浄化システム
での許容される圧力損失との関係で、樹脂表面積負荷が
Ｑ、Ｑ　２ｍ’／ｍ２・ｈ以下となる様に処理水量と樹
脂粒径を選定すれば、復水脱塩器での鉄クラツドの最も
効果的な除去が可能である。

上述したように、本発明では除鉄率９０％以上で復水の
最適処理が確実に行える。除鉄率が例えば９０％、６０
％の場合における原子炉−次系の放射線量率を経時的に
示すと、第６図のようになる。この図から除鉄率を９０
％以上とすれば、放射線量率は１１５以下に低減するこ
とが明らかである。したがって本発明によれば、脱塩器
での復水の最適処理と効果的な除鉄が行え、脱塩塔の最
適化処理による放射性廃棄物量の低減や、プラントの放
射線量率を大幅に低減することができる。

なお、本発明では、イオンに比べ除去しにくいクラッド
の除去能が向上するため、脱塩器本来の目的である脱イ
オン性能には何ら問題はない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は原子カプラントの系統図およびそ
の復水脱塩器の断面図を示し、第３図は処理水量と除鉄
率を示し、第４図は樹脂粒径と除鉄率を示し、第５図は
樹脂表面積負荷と除鉄率を示し、第６図は実効出力時間
と放射線量率の関係を示したものである。 ７１図 部３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、粒状カチオン樹脂と粒状アニオン樹脂とからなるイ
   オン交換樹脂を内蔵した復水脱塩器による復水の処理に
   おいて、復水の処理条件、すなわち処理水量、樹脂量お
   よび樹脂粒径との関係よシ定まるところの樹脂表面積負
   荷が０．９２　ｍ３／ｍ２・ｈ以下となるような状態で
   復水の処理を行うことを特徴とする復水脱塩塔。