JPS60128395A - 原子炉の炉水浄化装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は軽水冷却形原子炉（以後軽水炉と称す）例えば
沸騰水形原子炉（以後Ｂ■と称す）に使用される原子炉
の炉水浄化装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ＢＷＲ等の軽水炉においてはその運転時間の増加に伴な
い、−次冷却水配管あるいは機器の内面に腐食生成物か
らの放射性核種が蓄積し原子炉停止時の放射線線量率が
増加する傾向にある。

このような放射線線量率の増加は例えば定期検査時の作
業者の放射線被曝を増大させ作業能率を低下させる原因
となシ、プラント稼動率の低下を惹き起としてしまう。

前記放射性核種の大半は半減期の長い６０ｃ０であシ１
原子炉運転時間の増加に伴ないその比率は大きくなって
いる。

またこれらの放射性核種は前述したように一次冷却水配
管あるいは機器等の構造材から溶出した腐食生成物に起
因する。

そこで放射性核種の大半を占める上記　Ｃ。

の発生経緯について説明する。すなわち構造材中に含ま
れる　Ｃｏが構造材の腐食によシ１次冷却水配管中に溶
出しイオン化する。このイオン化した　Ｃｏが鉄などの
金属酸化物に吸着したシ、あるいはイオン交換反応によ
シ金属酸化物中に取シ込まれ、その金属酸化物とともに
炉内に流入し、炉内で中性子照射を受けて放射化し６０
ＣＯが生成される。これら生成された　Ｃｏは原子炉再
循環配管などの炉心外配管機器に蓄積し経時的に放射線
線量率が増加する。したがって炉内の　Ｃｏおよび　Ｃ
ｏを除去することができれば炉心外の配管および機器内
面に蓄積する放射線。

量を抑制することができる。

従来軽水炉例えばｍではイオン交換樹脂によシ炉水中の
５９ＣＯおよび６０Ｃｏの除去を行なっている。これを
第１図を参照して説明する。第１図はＢＷＲ発電プラン
トの概略構成を示す系統図″′Ｃあ６・図中符号′は原
子炉圧り容器を示す・この原子炉ポカ容器１内には複数
の燃料集合体および制御棒等からなる炉心２が配置され
ているとともに冷却材（本実施例では以後炉水と称す）
３が循環される。上記原子炉圧力容器１には再循環配管
４Ａを介して再循環ポンプ４が接続されておシ、炉水３
を強制循環させている。炉水３は炉７Ｃ？　２を下方か
ら上方に向けて上昇し、その際昇温して水と蒸気の２相
流状態となる。蒸気は原子炉圧力容器１に接続された主
蒸気管５を介して蒸気タービン６に送られる。蒸気ター
ビン６を駆動させた蒸気は主復水器１内に導びかれて復
水となシ、ポンプ８にょシ復水脱塩器９に移送され　／
ｙノ１０にょシ給水加熱器１１に送られ、さらにポンプ
１２にょシ給水管１３を介して再度前記原子炉圧力容器
１内に供給される。前記再循環配管４Ａには浄化系ポン
ｆ１４を介して低温浄化系Ｌ！が接続されて込る。この
低温浄化系ＬＡは再生熱交換器１６、通常の熱交換器１
７およびイオン交換樹脂脱塩器ノ８から構成されている
。

上記イオン交換樹脂脱塩器１８は陽イオン交換樹脂およ
び陰イオン交換樹脂からなシそれぞれ耐用温度が約１２
０℃、約６０’となっている。

これに対して炉水け２８０℃、７０　ｋｆｔＪと高温高
圧水であるので、との炉水を再生熱交換器１６によｊ７
６ｏｃ７６Ｃｏ却した状態でイオン交換樹脂脱塩器１８
を流通させている。その後上゛記再生熱交換器１６を通
して再度もとの温度（２８０℃）迄加熱して給水管１３
に戻す構成である。しかしながらこの方法では上記再生
熱交換器１６および熱交換器１７の冷却ニー程において
熱損失が発生し、例えば浄化容量を大きくすると熱交換
ロスの増大、発電コストの増加、さらに装置の大形化を
招くことにｅｃ　したがって浄化効率を高めることはで
きない状態にある。このため最近では上記有機物のイオ
ン交換樹脂に代えて耐熱性に優れた無機イオン交換体の
使用が考えられている。この無機イオン交換体とは例え
ば酸化チタン、二酸化ジルコニウム等のコバルトイオン
交換能を有する金属酸化物の粉末である。この金Ｍ酸化
物の粉末を炉水配管系に通水可能な状態で充填保持しこ
れによって　Ｃｏおよび６０ｃｏの除去を行なう構成で
ある。

しかしながらこの方法によると金属酸化物の保持が困難
である。すなわち炉水中のコバルトイオン交換能力を高
める為には炉水と金属酸化物の接触面積を増大させる必
要があ多、その為には粉末の粒径を小さくする必要があ
る。粉末の粒径を小さくすると空隙部が減少しそれによ
って炉水の圧力損失が増大し流動が変化し金属酸化物の
粉末が流出する恐れがある。すなわち容“器の流出口に
張るメ、シ具の目開きは実用上最小のもので４０μｍ前
後であシ、例えば平均粒子径１μｍ前後の粉体を用いた
場合に拡粉体粒子がそのまま下流に流出してしまう。逆
に粉末の流出を防止しようとすれば粒径を大きくしなけ
ればならず炉水と金属酸化物の接触面積が減少しコバル
トイオン交換能力が低下してしまう。したがって金属酸
化物の粉末をある程度小径とし粉末流出防止に十分な注
意を払うと込う方法をとらざるをえなく操作が極めて困
難となってしまう。またコバルト除去後の粉末は高い放
射能を有して−おシ、この処理も困難である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、高温・高圧の炉水をそのまま導入する
ことができ軽水炉の炉水中に含まれるコバルトイオンの
除去能力が高く、通水特性が良好で、またコバルト吸着
材が外部に流出すすることにある。

〔発明の概要〕

本発明による炉水浄化装置は、軽水冷却形原子炉の発電
プラントにおける炉水配管系に介挿された容器本体と、
この容器本体内に収容されたフィルタとを具備し、上記
フィルタは前記炉水配管系を流れる炉水中のコバルトを
吸着する金属酸化物の粉体を焼結してな名吸着エレメン
トから構成され、かつこの吸着エレメントのかさ密度を
金属酸化物の真密度の３５〜６０チ、比表面積を５００
０〜３００００Ｏｃｒｎ／ｃｒｎ、直径を０．５〜５ｍ
＋の範囲内にそれぞれ選択した構成である。

したがって炉水を冷却することなく高温のままで導入す
ることができ、またコバルトイオンの吸着能力の高い金
属酸化物を使用しているのでコバルトイオンを効果的に
除去することができる。そして粉体ではなく吸着エレメ
ントとすることによシ金属酸化物の炉水配管系への流出
を防止することができ、さらに良好な多孔性を有してい
るので通水特性がよく圧力損失も小さい。

〔発明の実施例〕

第２図および第３図を参照して本発明の一実施例を説明
する。図中符号１０１は原子炉圧力容器を示す。仁の原
子炉圧力容器１０ノ内には複数の燃料集合体および制御
棒靜からなる炉心１０２が配置されているとともに冷却
材（本実施例では以後炉水と称す）Ｊ０３が循環されて
いる。上記原子炉圧力容器１０ノには再循環配管１０４
人を介して再循環ポンｆ１０４が接続されておシ炉水１
０３を強制循環させている。

炉水１０３は炉心１０２を下方から上方に向って上昇し
その際昇温して水と蒸気の２相流状態となる。蒸気は原
子炉圧力容器１０１に接続された主蒸気管１０５を介し
て蒸気タービン１０６に送られる。蒸気タービン１０．
６を駆動させた蒸気は主復水器１０７内に収容され復水
となシポンｆ１０Ｂによシ復水脱塩器１０９に移送され
ポンツノ１０によシ給水加熱器７１１に送られさらにボ
ンｆ１１２によシ給水管１１３を介して再度前記原子炉
圧力容器１０１内に供給される。前記再循環配管１０４
ｋには浄化系配管１０４Ｂが接続されておシ、この浄化
系配・管１０４Ｂには高温浄化系Ｊ　’１’　４が介挿
されている。この高温浄化系１１４には低温浄化系１１
５が接続されている。上記高温浄化系１１４は浄化系ポ
ンプ１１６、開閉弁１１７および高温コバルト脱塩器１
１８から構成されておシ、また低温浄化系１１５は再生
熱交換器ノ１９、通常の熱交換器１２０およびイオン交
換樹脂脱塩器１２１から構成されている。なお図中１３
０はバイパス管を示しこのパイノ４ス管１３０には開閉
弁１３１が介挿されている。上記高温コバルト脱塩器１
１８は第３図に示すような構成とな体１２３とこの容器
本体１２３内に収容されたフィルタノ２４とから構成さ
れている。このフィルタ１２４は内袖容器１２５内に１
７ガン、フェライ）　（ＭｎＦｅ２Ｏ４）の粉体を焼結
してなる吸着エレメント１２６を充填した構成となって
おシ、カートリッジタイグとなっている。なお―中符号
１２１は容器本体１２３下部に接続された入口管を示し
、１２８は容器本体１２３上部に接続された出口管を示
す。また図中符号１２９はコンクリート壁である。上記
マンガンフェライトの吸着エレメント１２６はマンガン
フエラ０．５〜５霧のものを使用している。

上記構成においてマンガンフェライトをコバルトイオン
吸着材として選定した背景を示す。

まず表−１に示す１Ｙ種類の金属酸化物を次の３つの条
件を基準にして選定した。

（３）容易にかつ安価に入手できること表　−１ そして上記１ψ種類の金属酸化物につき一定争件下で静
的吸着特性を比較測定してみた。試料としては市販の標
準試薬を用い、粒度はいずれも微細粉末であシまた比表
面積は１ｏｏｘ１０’百２／１１３以上３００Ｘ１０３
備２，６３未満である。測定紘硬質ガラス製フラスコに
純水４００−および５０　ｐｐｍコバルト標準液１−を
入れ、初期コバルト濃度を１２０　ｐｐｂとした。そし
て前記１７種類の金属酸化物を一律に１Ｌ句添加し１時
間沸騰状態に保持した後上澄液中の残留コバルト濃度を
フレームレス原子吸収法によ）測定した。

その結果表−２に示すような結果を得ることができた。

表　−２ が増加したもの。

この表から明らかなようにし鉄、マンガン、アルミニウ
ム、タングステン、チー４工ｘ５ジルコニウム、タンタ
ルおよびニオブの９種の金属元素の酸化物が優れたコバ
ルトイオン吸着性を示Ｌ７’ｃ・　７ 次に上記ν種の金属元素の酸化物にそれぞれ有機バイン
ダー　を重量比で７＝３の割合で配合し、が−ルミルで
約５０時間混練した。その後乾燥させ３２メ、シュ以下
に砕いた後金型を使用しプレスによシφ７　ｍ　（り　
Ｘ　６　ｍ　（高さ）の円柱状に成形した。そしてバイ
ンダーをとばすため４００℃までゆるやかに昇温させ、
前記表−１に示した融点（または分解点）の５０〜６０
チの温度で３時間、窒素（Ｎ２）ガス雰囲気中で焼結し
吸着エレメントとした。焼結上りサイズは直径が５〜６
ｖａｓ高さが５鱈で重量が０．３〜０．５９である。９
種の金属酸化物粉体の比表面Ｒハ１００　Ｘ　１０’　
ｃｍ２／ｃｍ３以上３００　Ｘ　１０’ｅｆ１１２／Ｃ
ｆＲ’未満であり、焼結体の比表面積は７０Ｘ１０３備
２，４３以上２００　Ｘ　１０’国２／ｃｍ”未満であ
った。

測定は４フ、化エチレン樹脂内張シのステンレス鋼製１
０！ビーカーに純水８Ｏ００−および０、５　ｐｐｍコ
バルト標準液１−を入れ、初期コバルト濃度を６２．５
　ＰＰｔとした。そして前記各焼結エレメントをｌｉｔ
’！　０．１　Ｉ々の割合で試験液中に加え１時間沸騰
状態に保持したのち上澄液中の残留コバルト濃度をフレ
ームレス原子吸収法によル測定した。その結果表−３に
示すような結果を得ることができた。

表−３ 初期コバルト濃度　６２．５ＰＩｌｔ−金属酸化物　０
．１１／−ｅ仁の結果から明らかなように銅鉄、マンガ
ンおよびタングステンの酸化物が優れたコバルトイオン
吸着性を示した。以上の背景のもとに木組マンガン、ア
ルミニウム、タングステン、番遥→→ジルコニウム、タ
ンタルおよびニオブの酸化物を使用してもよく、また鉄
の酸化物としてはマンガンフェライト以外にも二、ケル
フェライト、亜鉛フェライト、マグネシウムフェライト
、バリウムフェライト、銅フェライト等の使用が考えら
れる。

次にマンガンフェライトの吸着エレメント１２６の直径
を０．５〜５■、かさ密度をマンガンフェライトの真密
度の３５〜６０チ、比表面積を５０００〜３０００００
　ｃｍ２７ｃｍ３とした背景にぢゞて説明する。

まず直径であるが、一般に容器の流出口に張られるメッ
シュの目開きは実用上最小のもので４０μｍ前後である
。したがって前述したように直径が１μｍ前後のマンガ
ンフェライトの粉体ヲそのままの状態で使用した場合に
は粉体は炉水下流に流出してしまう。流出口のメ、シ、
辱を通過流出しないようにする為には第４図に示すよう
に吸着エレメント１２６の直径Ｄ１を最低１５０　μｍ
　（Ａ８ＴＭ規格で１００メ、シェ）とすればよい。し
かしながらここでもう１つの条件として圧力損失を考慮
しなければならない。すなわち吸着エレメント１２６の
直径を小さくすればするｔなど圧力損失は増大する。従
来イオン交換樹脂を使用した場合には、その粒子径は６
０〜４００メ、シェ（０，０４〜０．２５　ｍ　）が一
般的である。この場合には層厚を約６ｍと薄くすること
によシ圧力損失を最大２　Ｗｃｍに抑えている。吸着エ
レメント１２６を使用した場合には層厚は約１００鋼と
するので直径が１５０μｍでは圧力損失を２晦偽２に抑
えることはできず嬉５図に示すように直径Ｄ２をＯ，５
ｗａｓ、以上にする必要がある。次に上限を５ｓｍとし
た理由を述べる。いま同一の酸化物粉体よシなり、比表
面積、細孔祥分布、かさ密度が等しい数種類の吸着エレ
メントを用意する。これら各吸着エレメｙ）の一定量を
６０　ｐｐｔのコバルトイオンヲ含む純水中に浸して１
００℃で１時間煮沸し、その前後の液中コバルトイオン
濃度を測定してその差を検出することによシ各吸着エレ
メントのコバルトイオン吸着能を計測した。その結果吸
着エレメントの大きさがある値を超えるとコバルトイオ
ン吸着能が低下することがわかった。

これは多孔質である吸着エレメントの内部には水は開気
孔を通じて十分いきわたるがある大きさを超えた場合に
はコバルトイオンが一次粒子面に吸着した後の拡散によ
るコバルトイオンの補給が吸着エレメントの奥深いとこ
ろでは十分に行なわれないからである。この実験から吸
着エレメント１２６の直径の上限を５ｍとした。

次にがさ密度について説明する。一般に焼結体内部には
第６図に示すように密閉された閉気孔（ｃｌｏｓｅｄ　
ｐｏｒｅ　）　１４０および外気に連絡した開気孔（ｏ
ｐｅｎ　ｐｏｒｔ　）　１４１が形成されておシ、焼成
体の正味容積をＶ’ｓ閉気孔１４０の容積をｖｌ、開気
孔１４１の容積をＶ！とじ、質量をＷとするとかさ密度
は次のように定義される かさ密度＝７゜＋Ｖ１＋Ｖ！　・・・　（Ｉ）さらに真
密度および見かけ密度は次のように定義される。

真密度＝　−（ｎ） マＯ 本実施例による吸着エレメント１２６の場合には焼結温
度が融点の７０係程度であるので閉気孔１４０が生ずる
ことはなく、シたがってみかけ密度は真密度にはは一致
することになる。炉水１０３が吸着エレメント１２６の
内部にまで入シζみ炉水１０３中のコバルトイオンが一
次粒子の表面に十分に吸着する為には、十分な大きさの
開気孔１４１が焼結体内部に多数形成されている必要が
ある。その為にはかさ密度をおさえなければならず、真
密度の３５“〜６０チが望ましい。かさ密度が６０％を
超えると内部に水が入らず逆に３５チ未満であると強度
的に弱くなシ粒子が欠は易くなる。６０チを超えた場合
の状態を第７図に、３５〜６０ｃ／６におさえた場合の
状態を第８図にそれぞれ示す。

次に比表面積について説明する。比表面積とは粉体表面
の大きさを表わす尺度であシ、単位体積当）に含まれる
全粒子の表面積の総和（錦２Ａ３）であられされる。す
なわち化学的な方法（沈殿反応、固相反応等）によって
製造された粒子は一般に規則的な形態を有している。

この粒子相互は焼結等によって強い凝集粒子（アゲリケ
ード）をつくったシ、粉砕工程や大気中の湿度にもとづ
く水膜付着力によって比較的弱い凝集粒子（アグロメレ
ート）を形成する。

これらアゲリケードおよびアグロメレート等の凝集粒子
と区別する為にもとの粒子単位を一次粒子と称する。粒
子が凝集していようとも、一部焼結していようともイオ
ン吸着性は一次粒子の表面積の総和に比例する。吸着エ
レメントの直径および内部のかさ密度が等しくても吸着
エレメントを構成する１次粒子の粒度が異なれば吸着性
能は異なる。すなわち１次粒子の粒子径が大きくなれば
比表面積は粒子径に反比例して小さくなる。例えば第９
図に示す吸着エレメントを構成する一次粒子の粒子径は
第１０図に示す吸着エレメントを構成する一次粒子の粒
子径のおよそ５倍である。この場合単位体積に含ま。

れる全粒子表面積はおよそ１Ａとなシ吸着エレメントを
収容する容器の容積は５倍の大きさを必要とする。

一般に容器の直径１．基数、線速度から流量が決まル単
位体積当シの吸着性能から層高が決まる。例えば内径が
４．３α、高さ１５０ｃｒｎ、容積２、１４　Ｆ）容ｉ
Ｋ比表面積４５　Ｘ　１０’　ｃｍ２／ｃｍ”　（Ｄマ
ンガンフェライトの吸着エレメントを容積比で４％充填
しく層高充填率でも４チ）、６゜ｐｐｔのコバルトを含
む２８０℃、７ｏ嬌僑２の高温・高圧の熱水を線速度５
０Ｘｖ／ｈで通したととる処理時間７４００時間にわだ
ジコバルト除去率７０係を保持した。また比表面積１０
　Ｘ　１０’Ｃａ１２１０１１”のマンガンフェライト
の吸着エレメントを容積比で２０チ充填し同様の熱水を
通したところやはシ処理時間７４００時間にわたジコバ
ルト除去率７０チを保持した。すなわち吸着エレメント
の比表面積が小さくなった場合、充填容積比を大きくす
ることによシ同様の除去効率を得ることができる。吸着
エレメントを１００係充填した場合吸着エレメントに許
される比表面積の下限は２３００　ｃｍ２／ｃｍ’であ
シ、さらに支持具の占める容積を考慮すると下限は５０
００Ｃｎ４２／Ｃ１ｎ３である。また機械的強度等を考
慮するとその上限は３０００００　、ｃｍ　７ｃｍであ
る。

なお吸着エレメントは吸着エレメント相互あるいは容器
の内壁と衝突したとき欠けを生ずることがないように、
表面に突起がなく平滑である必要がある。したがって吸
着エレメントの形状は球体を基本とすることが望しく円
柱、回転楕円体、多面体等、またこれらに近似した形状
であってもよい。

以上吸着エレメントの直径、かさ密度および比表面積に
ついて述べたが、つぎにいくつかの実験例を記載する。

まず第１の実験例として炭酸マンガン （ＭｎＣ（）５　）と平均粒子径０．２μｍの酸化鉄（
Ｆｅ２Ｏ３）とをモル比で１：１に混合し、これに適量
の水を加えてざ−ルミルで約２０時間混合した後、内容
物を乾燥しこれを窒素（Ｎ２）ガス雰囲気中で１０５０
℃で３時間焼成した。そして常温まで冷却して焼成体を
粉砕し２００メツシエのふるいを通して粉体の結晶相を
調べたところＸ線回析図形はマンガンフェライト（Ｍｎ
Ｆ１１２０４　）に一致した。この粉体をＮ２ガスを用
い簡易１点式ＢＥＴ法で比表面積を測定したところ５０
００　（３ｃｍ２／ｃｍ’が得られた。そしてこの粉体
をバインダーを加えることなしに直径６０Ｉ１１１１１
高さ３０ｍの円板状に成形し、これを硬質炭素の電極中
に納め通電加熱しながら上下方向から３０暖僑の圧力を
加えて約９００℃でホットプレスした。これを破砕機に
よシ平均粒子径７１１１１１１％５■および２ｔｒｍま
で破砕した。これら缶径の破砕粒につき前記１点式ＢＥ
Ｔ法で比表面積を測定したところいずれも４００００　
ａｎ　７ｃｍ　であシ、またかさ密度はいずれも真密度
の５６〜５８チであった。このようにして得られた直径
が７１１１１１１％５ｍおよび２ｗｍの破砕粒をそれぞ
れ０．８ｇとシ、６０　ｐＨｔのコバルトイオンを含む
純水８！中に浸し、１００℃で１時間煮沸した後試験液
中の残留コバルト濃度を測定した。その結果、直径が２
ｍおよび５−の破砕粒については１０　ＰＰｔ以下の値
が得られたが、直径が７閣の破砕粒については３４　ｐ
ｐｔにとどまシ十分なコバルト除去性能を示すことはで
きなかった。これは前述したように直径が５調以上にな
ると、コバルトイオンが１次粒子面に吸着した後の拡散
によるコバルトイオンの補給が奥深いところで十分に行
なわれないからである。また直径が２調および５ｍの破
砕粒は６０　ＰＰｔのコバルトを含む２８０℃、７０ｉ
２の高温・高圧の熱水を線速度５０　ｎ％ｈで通した連
続吸着試験において４０００時間にわたってコバルト除
去率７０係を保持した。

そして前記２００メ、シェのふるいを通した比表面積が
５００００　ｃｍ２７ｃｍ”の粉末を圧力３０ｋＷｃｍ
２．１０００℃でホットプレスして径が５閣、かさ密度
が真密度の７２チ、比表面積が１０１００００Ｃ／Ｃｒ
１ｌ’の焼結エレメントを得た。この焼結エレメントを
６０１）ｐｔのコバルトを含む純水中に浸し１時間煮沸
したところ、はとんどコバルト吸着能を示さなかった。

これはかさ密度が７２係と大きく、破断面は金属光沢を
有し、顕微鏡視野においてかさ密度５８チの焼結エレメ
ントに比して焼結反応が大いに進行しておシその結果開
気孔がきわめて少ないことによると思われる。

次に第２の実験例として平均粒子径０．３μｍ１比表面
積２００Ｘ１０Ｓｃｍ２Ｊ−のマンガンフェライト粉体
に有機バインダーを重量比で７＝３の割合に配合しゾー
ルミルで約２０時間混練した。

その後乾燥し３２メツシエ以下に砕いた後金形を用いて
プレスで直径が７ｍ、高さが６１１！ＩＩの円柱状に成
形した。そして有機バインダーをとばす為、４００℃ま
で緩やかに昇温し７００℃で３時間Ｎ２ガス雰囲気中で
焼結した。その結果得られた焼結エレメントのかさ密度
は真密度の５０係、比表面積は１６０Ｘ１０　ｃｍｋで
あった。この焼結エレメシト０．８ｇを６０　ｐｐｔの
コバルトイオンを含ｔｒＪ水８−ｅ中に浸し、１００℃
で１時間煮沸した後試験液中の残留コバルト濃度を測定
したととろｉ　ｏ　ｐｐｔと、高いコバルト吸着性能を
示した。

また同様のＢ柱をＮ２ガス雰囲気中で８００℃、３時間
焼成した場合にはかさ密度が真密度の５４係、比表面積
が１５０　Ｘ　１０３ｃｍ２／ｃｍ’の焼結エレメント
を得ることができた。この焼結エレメント０．８ｇを同
様に６０　ｐｐｔのコバルトイオンを含む純水８！中に
浸し１００℃で１時間煮沸した後、残留コバルト濃度を
測定したところ１３　ｐｐｔとやはシ高いコバルト吸着
性能を示した。前記焼結温度７００℃の焼結エレメント
および８００℃の焼結エレメント共に焼結上シサイズは
径が５．５　ｖｍ高さが５露であシ、いずれもコバルト
吸着性能の点では良好であったが機椋的強度の点では８
００℃の場合の方が優れておシ消耗し難い結果が得られ
た。これは比表面積の大・小に関係すると思われる。

このようにしてかさ密度を真密度の３５〜６０チとし、
比表面積を５０００〜３０００００　ｃｍ２７ｃｍ３と
しかつ径を０．５〜５■に選ぶことによシ、最適の吸着
エレメントを得ることができる。なお第４図および第５
図、第７図ないし第１０図において符号１２６Ａはマン
ガンフェライトの一次粒子を示す。

以上の構成をもとに第２図に示した本実施例の作用を説
明する。例えば原子炉運転時には開明 閉弁１１７を猪弁し、開閉弁１３１を閉弁する。

′そして原子炉給水量の約８俤の炉水１０３を導入して
高温浄化系１１４によジコバルトイオンを主とする各種
金属イオンを除去する。高温浄化系１１４の高温コバル
ト脱塩器１１８を通過した後炉水１０３を２分し、約２
係に和尚する方を低温浄化系１１５に導入し主として１
．Ｃ１等の塩基性イオンを除去する。他方の残りつま！
ｌｆ１分は高温のまま配管１３２を介して給水管１１３
に移送する。

また原子炉停止時には、炉水ノ０３の圧力および温度が
低下する為低温浄化系１１５は再生熱交換器１１９およ
び熱交換器１２０なしで作動可能となる。また原子炉停
止時には燃料表面に付着していた放射性コバルトを含む
不溶性の金属酸化物すなわちクラッドが燃料表面から＾
１［れ炉水１０３中のクラッド濃度が通常運転時の約１
００倍に増大する。これに対してマンガンフェライト等
金属酸化物の吸着エレメント１２６のクラッド除去効率
は低く、大量のクラッドを含む炉水１０３中で長時間高
温浄化系１１４を作動さぜると高温コバルト脱塩器１１
８の吸着エレメント１２６が損傷する恐れがある。そこ
で開閉弁１３１を開弁し、開閉弁１１７を閉弁して低温
の炉水１０３を直接イオン交換樹脂脱塩器１２１に導く
運転方法がとられる。

したがって原子炉運転時炉水１０３を冷却することなく
高温のまま導入してコバルトイオンの除去を行なうこと
ができ熱交換ロスの増大、発電コストの増加等の問題を
解消することができ、またコバルトイオンの吸着能力の
高いマンガンフェライトを使用しているのでコバルトイ
オンを効果的に除去することができる。そしてマンガン
フェライトは粉体ではなく吸着エレメントとして使用し
ているので従来のように炉水配管系に流出することはな
く、流出による２次的災害を未然に防止することができ
る。さらに吸着エレメントはそのかさ密度が真密度の３
５〜６０係、比表面積が５０００〜３０００００　ｃｍ
２７ｃｍ’、径が０．５〜５ｍと最適な条件で形成され
ておシ、通水特性も良好で圧力損失も小さい。原子炉停
止時には低温浄化系１１５のイオン交換樹脂脱塩器１２
１に直接炉水を導入することによシクラ、ドによる吸着
エレメント１２６の破損を防止することができる。

なお軽水炉用コバルト除去装置の適用場所としては前記
実施例に限ったことではなく例えば原子炉圧力容器１０
ノの給水管１１３に介挿してもよい。

〔発明の効果〕

本発明による炉水浄化装置は、軽水冷却形原子炉の発電
プラントにおける炉水配管系に介挿された容器本体と、
この容器本体内に収容されたフィルタとを具備し、上記
フィルタは前記炉水配管系を流れる炉水中のコバルトを
吸着する金属酸化物の粉体を焼結してなる吸着エレメン
トから構成され、かつこの吸着エレメントのかさ・密度
を金属酸化物の真密度の３５〜６０’Ｌｖ比表面積を５
０００〜３００ＯＯ０ｃＩｎ２／ｃｒｎ３、直径を０゜
５〜５ｍｍの範囲内にそれぞれ選択した構成である。

したがって炉水を冷却することなく高温のままで導入す
ることができ、またコバルトイオンの吸着能力の高い金
属酸化物を使用しているのでコバルトイオンを効果的に
除去するととができる。また、粉体ではなく吸着エレメ
ントとして使用することによ多金属酸化物の炉水配管系
への流出を防止することができ、さらに良好な多孔性を
有しているので通水特性がよく圧力損失も小さい等その
効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す図で、沸騰水形原子炉の構成を示
す系統図、第２図および第３外は本発明の一実施例を示
す図で、第２図は沸騰水形原子炉の構成を示す系統図、
第３図は第２図の一部詳細図である。第４図および第５
図は吸着エレメントを示す図、第６図は一朗な焼結体の
断面図、第７図ないし第１０図は吸着エレメントを示す
図である。 フィルタ、１２６・・・マンガンフェライトの吸着エレ
メント。 第３図 第５図 第７図 第９図 第８図 ｇ　ｉｏ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　軽水冷却形原子炉の発電プラントにおける炉水
   配管系に介挿された容器本体と、この容器本体内に収容
   されたフィルタとを具備し、上記フィルタは前記炉水配
   管系を流れる炉水中のコバルトを吸着する金属酸化物の
   粉体を焼結してなる吸着エレメントから構成され、かっ
   この吸着エレメントのかさ密度を金属酸化物の真密度の
   ３５〜６０チ、比表面積を５０００〜３０００００ｃｒ
   ｎ２／ｃｒｎ３、直径を０．５〜５　ｗｍの範囲内に選
   択してなることを特徴とする原子炉の炉水浄化装置。
2. （２）上記金属酸化物はマンガンフェライト（ＭｎＦｅ
   ２０４）からなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の原子炉の炉水浄化装置。