JPS6048108A - 濾過助剤のプリコ−ト方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は火力や原子力発電プラントにおける復水や炉水
あるいは廃水を、ＰｉＡ助剤を用いて処理するプリコー
ト形の濾過装置において、一過助剤を均一厚さにプリコ
ートする方法に関するものである。

〔発明の背景〕

原子力発電所（ＢＷＲ）の復水及び炉水の浄化系統を第
１図に示す。図において原子炉１で発生した蒸気（２８
６Ｃ，７０Ｋｆ／ｃ＋＋ｔ）は蒸気管２を経テ、タービ
ン３を回転し一８Ａ電を行々い、千の梯−復水器４に流
入し、凝縮して水になる。復水器４からの水は復水浄化
系配管１５によって導びかれポンプ５によシ濾過脱塩器
６に送られる。濾過脱塩器ではプラント系内で発生ずク
ラッド（系内の腐食生成物、鉄酸化物が主体でＦｅ２Ｏ
３，Ｆｅ３Ｏ４等）及びコバルトイオン等の各種イオン
を捕捉しｐ過脱塩をする。濾過脱塩器６で浄化された水
は、次に脱塩器７に送られる。濾過脱塩器で除去されな
かった残留クラッド及び各種イオンを捕捉し脱塩する。

脱塩器７を経た浄化水は次に低圧給水加熱器８で加熱さ
れて、ポンプ９により高圧給水加熱器１０へ送られ高圧
加熱されて原子炉エヘ戻る。

一方、原子炉の炉水は炉水浄化系配管１６を経て一部は
ポンプ１１により原子炉に戻され、残りは冷却器１２へ
送られる。冷却器１２で冷却された炉水はポンプ１３に
よシ炉水浄化器１４へ送られて、浄化後、原子炉へ戻る
。炉水浄化器１４の構造は復水濾過脱塩器と同一である
。第２図は、濾過脱塩器６の内部構造の概要を示した縦
断面図である。−過脱塩器６は多管式濾過器で、外径５
０寵、全長１．５〜２．、Ｏｍ程の円筒濾過エレメント
３０が約８０ｍｍの等間隔で２００〜３００本立設しで
ある。濾過ニレメン）３０は上端が吊多金具によって、
天井板２２へ装着され、下端部は濾過水の抜き出し管が
底板２１を貫通して、固定して冬 ある。多濾過エレメントからの濾過水１８は室２５に集
合される。濾過脱塩器内への給水管１５の吐出部には傘
形状案内板２３．２４が設けてあシ、導入水をエレメン
ト群間に平均して流入するように構成しである。

第３図は濾過エレメント３０の構造の概要と濾過助剤の
グリコート過程を示したモデル図である。

濾過エレメントは極細繊維糸を束ねて撚シ合せたものを
小孔を多数設けた円筒支持材３２に所定の張力で巻装し
て、１０数喘厚みのν材層３１を形成している。濾過エ
レメント３０への濾過助剤のプリコートは、第２図にお
いて、給水管１５に接続した管４１から助剤スラリー３
９を導入して行なう。濾過助剤としては、平均粒径が数
十ミクロンの粉状イオン交換樹脂あるいはイオン交換繊
維等を所定濃度のスラリー３９とし、濾過ニレメン゛　
ト表面積に対する線速度（Ｌ、Ｖ）を通常３〜４ｍ　／
　ｂにて給水し、エレメントを透過した水１Ｂを管４３
からプリコート用スラリー水槽に戻し、かつ、接続管４
１の分岐管４２から一部スラリー３９を水槽に戻し、エ
レメント下端間域３７からスラリーを上向流３５にて導
入してプリコートをする。プリコート時間は士数分を要
し、形成するグリコート助剤層３３（第３図ンは３３ａ
、３３ｂと下部から上部へ進み最後は３３Ｃの部分が形
成される。しかし、実機寸法の如く、エレメントが長い
（１，５〜２ｍ）のでプリコート層厚さは位置によって
不均一となる。第４図は、グリコートＬ■に対するプリ
コート形成層厚さを実験でめたものである。

ＬＶ４ｍ／ｈでは、エレメント下端部をＯとした場合エ
レメント位置高さが１０００ｍ以上のところでは極端に
薄く形成される。Ｌ　Ｖ　６．５　ｍ　／　ｈ及び１０
ｍ／ｈでは、上部位置のプリコート層形成は向上する。

しかしエレメント下部ではプリコートする上向流の流速
が必要以上に大となシ、下端近傍位置ではプリコート性
が悪く、がっ、プリコート層の剥離が発生し層は薄くな
る。

このように、エレメント軸方向の助剤のプリコート層厚
さが不均一に形成された場合、次のような欠点が生ずる
。

（１）プリコート層厚さの薄い部分でのクラッドの除去
性能が悪化するので、全体として除去性能が低下する。

（２）プリコート層厚さの薄い部分では厚い部分に比し
て濾過抵抗が小さくなるので、薄い部分の方が水が流れ
やすくなシ、その部分の目詰シが激しくなる。

したがって、このような方法で濾過助剤をグリコートし
て用いる装置では、エレメント軸方向に均一厚さになる
ようにプリコート法を工夫する必要があった。

従来、エレメントの軸方向に対して助剤を均一な厚さに
形成するための方法として、特開昭５５−３１４５７号
公報に掲載の［イオン交換濾過機における粉末イオン交
換樹脂のブレコード方法」が知られている。この技術に
よれば、助剤を均一にプレコートするため、助剤を含む
スラリーの循環系を設け、これによって濾過器の槽内全
域において、適正な上昇流を生せしめる旨の記載があシ
、かつその具体的な手段として、濾過器上部からスラリ
ーを抜き出し、スラリータンクに戻る循環系を設けたこ
とが図示されている。本方法にょシエレメント長手方向
に均一厚さにプレコートできたと記載されている。

しかしながら、本方法によるプリコート方法にも以下の
欠点がある。

（１）濾過器内全域に上昇流を生じさせるために濾過器
槽内の上昇流速を２５０ｍ／ｈでプリコートしたことが
実施例に記載されているが、本願発明者らの実験結果に
よれば、（第４図）前述したように上昇流速２００ｍ／
ｈ以上ではエレメント下部のプリコート層の形成が悪化
し、下端部では助剤の厚さが薄くなる。

（２）濾過脱塩器の構造には２種類おシ、ひとつは、処
理せんとする原子炉水を濾過器下部６−ら注入し、かつ
、濾過水も濾過器下部から取シ出す方式である。もうひ
とつは第５図に示すように、処理せんとする原子炉水お
よび助剤スラリーは濾過器下部から注入し、濾過水は濾
過器上部から取シ出す方式でおる。第５図において、処
理せんとする原子炉水、および助剤プリコート時のスラ
リーは、給水管１５よシ濾過器６内に導入され、器内に
多数設置されたエレメント３０によυ濾過され、濾過水
は濾過器上端部２５に集中され、ｐ過水排出管１０４よ
シ濾過器外に排出される。

したがって、このような構造の濾過器には、器内全域で
上昇流を生じさせるため、スラリーの一部を排出し循環
することはできない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、エレメントに濾過助剤をプリコートし
て用いる濾過器において、エレメントの全長にわたって
均一な厚さに濾過助剤をプリコートすることにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、給水の濾過脱塩をする濾過エレメント
を槽内に多数本立設し、該エレメントのＦ材表面に濾過
助剤をプリコートし、該助剤層表面へ給水してグリコー
ト助剤層、Ｆ材層を透過して、該エレメントの内面側か
ら濾過水を抜くように構成され、かつ、前記エレメント
の濾過水の抜き出し端部を同一集合室に連結させｆｃ濾
過脱塩装置において、濾過助剤を含んだスラリーを各エ
レメント下端域から各開城へ上昇流で給水しグリコ−１
する際に、スラリーの一部を槽内のエレメント上端間域
から抜き出しスラリー槽に戻すようにしてエレメント上
端間域における流速を助剤の沈降速既以上の流速に保持
し、かつ、エレメント下端間域の上昇流速度はプリコー
トされた助剤が剥離しない範囲にて行なう点にある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第６図〜第１３図によシ詳細に
説明する。

第６図は、エレメントにＬ　Ｖ　４　ｍ　／　ｈで助剤
（粉状樹脂）をグリコートした後、エレメントの各位置
におけるグリコート助剤を採取し、静水中における助剤
の沈降速度を測定した結果である。

プリコート助剤の沈降速度はエレメント最下部位置を０
と表示した場合、・位置１０００ｍｍ以上になると急激
に低下する。助剤は比重が約１．４のカチオン樹脂及び
比重が約１．１のアニオン樹脂を所定の割合にて混合し
たもので、その平均沈降速度は３５ｍ／ｈである。した
がって、１０００ｍ以上の位置から採取した樹脂の沈降
速度が低いのは比重の軽いアニオン樹脂が上部位置に多
くプリコートされていることを意味する。これはプリコ
ート中に助剤が分離し、比重の軽いアニオン樹脂がエレ
メント上端部に多く集まるためと考えられる。第７図は
エレメント間域３６（第２図参照）における上昇流速度
３５を各ＬＶに対し測定した結果である。Ｌ　Ｖ　４　
ｍ　／　ｈでは、エレメントの高さ方向位置が約１００
０ｍ以上になるとエレメント間域の上昇流速が助剤の平
均沈降速度３５　ｍ　／　ｈ以下となることがわかる。

したがってそれ以上の上部位置では助剤の到達量が少な
く、かつ、比重の軽いものが多く集まるので、グリコー
トＩｄは薄くなり、さらに比重の軽いアニオン樹脂が多
くプリコートされることがわかる。

すなわち、プリコート助剤の形成層をエレメント全長に
対し均一にするためには、 （１）　エレメント全長域に対してエレメント間域の上
昇速贋を用いる助剤の沈降速度、あるいはそれ以上の流
速に保持する。

（２）エレメント下端部の上昇流速度はグリコートされ
た助剤が、剥離されない範囲とする。

の２点が必要条件となる。

ＬＶを６．５ｍ／ｈ、Ｉ　Ｑｍ／ｈと上昇させても樹脂
の沈降速度以下となるエレメントの位置はＬＶ４ｍ／ｈ
に比して上方に移動するだけで、沈降速度以下となる場
所は必らず発生する。（第７図参照） 本発明は上記の知見にもとづいてなされたものである。

第８図はエレメント上端間域における流速を変えた場合
のプリコート実験結果である。

ａ図は上昇流速が０の場合で、エレメントの上部位置の
プリコート形成状態は悪い。ｂ図は上昇流速を３　Ｑ　
ｍ　／　ｈとした場合で、プリコート形成は良好となっ
てくる。Ｃ図は使用助剤の沈降速度３５　ｍ　／　ｈの
上昇流速での場合で、プリコートは均一に形成される。

このことから、開城の上昇流速を助剤の沈降速度、おる
いはそれ以上の流速に保持することが、助剤プリコート
の必須条件であることが確認された。

本実施例は、濾過エレメントのｐ材表面に濾過助剤をプ
リコートした濾過器に、処理せんとする原子炉水分給水
し、プリコート助剤層、Ｆ材層を透過して、該エレメン
ト内面部から濾過水を抜いて原子炉水を濾過脱塩する濾
過脱塩器において、濾過助剤を含んだスラリーを給水管
から導入し、該各エレメ／ト下端部域から各エレメント
間域へ上向流で導入して該エレメントへプリコートする
のに際し、該各エレメント下端から上端までの開城にお
ける上向流速をプリコート助剤の沈降速度、あるいは、
それ以上の流速に保持するものである。

また本実施例では、エレメント上端間域での給水ＬＶを
、エレメント下端部にグリコートされた助材が導入され
たスラリーの流れにより剥離しない流速以下にするもの
である。

このためには、エレメント上端間域での給水ＬＶ＆、エ
レメント上端域での上昇流ＬＶが樹脂の沈降速度にほぼ
等しくなるよう設定すれば良い。

本発明の具体的実施例を第９．１０．１１図に説明する
。第９図および第１０図はそれぞれエレメント上端間域
から給水し、濾過水をエレメント下端から下へ抜き出す
濾過脱塩器を示し、第１１図は、エレメント上端間域か
ら給水し、濾過水をエレメント上端から上へ抜き出す濾
過脱塩器を示す図である。第９，１０図において済過エ
レメント３０の上端は密閉してあシ吊シ金具にて天井板
２２へ装着され、下端は濾過水の抜き出し管が底板２１
を貫通して固定しである。各エレメントからの濾過水１
８は室２５に集合される。濾過脱塩器内への給水管１５
の吐出部には、傘形状案内板２３．２４が設けてあり、
導入水をエレメント間域に平均して流入するように構成
しである。８９図に示すものでは、エレメント上端域に
上昇流が各エレメント間域から平均して流入するような
ロート形案内７０．７１を設けである。案内７０は遠傍
量減、案内７１は近傍開城を対象として設けてらる。案
内７０．７１下には上部が大径の円錐状管７２が連結し
て設けてちる。円錐状管７２には管７３が接続しである
。接続管７３は下部案内２３．２４を貫通し、かつ、給
水管１５内を通シ、構外で給水管１５から外部へ貫通さ
れている。

第１０図のものでは、エレメントを装着している天井板
２２には、通水孔を設けて、スラリーを天井板を通し、
槽上部から抜き出してエレメント上端域での上昇流の速
度を所定の値に設定しプリコートをする例である。

第１１図のものは濾過エレメント３０の上端は濾過水の
抜き出し管が天井板２２を貫通して°固定してあり、各
エレメントからの濾過水１８は上部室２５に集合して上
部から抜かれる濾過脱塩器である。エレメント上端域に
は各エレメント間域からの上昇流を平均して流入するよ
うにしたロート形案内７０．７１を設けである。案内７
０．７１の下には円錐状管７２が連結し、円錐状管７２
には接続管７３が下部系内２３．２４を貫通し、かつ、
給水管１５内を通し槽外で給水管１５から外部へ４１．
シ出しである。スラリーの一部は管７２゜７３を介して
濾過器外に取シ出され、その遺はエレメント上端間域で
の上昇流速度が助剤の沈降速度になるように設定する。

第１２図は本発明方法に使用される濾過脱塩器を設置し
た原子カプラントの系統図である。図において、助剤を
エレメント３０にグリコ−トスる場合を説明する。操作
は系統内の弁５３．５９を閉、濾過脱塩器６の槽内４０
に水を満した状態において、弁５２，５４，５７．５８
を開とし、スラリー＄５０から所定濃度のスラリー３９
をプリコート用ポンプ５１にて給水管１５へ送る。ポン
プ吐出部には逃し流路管４２を設はスラリーの一部を管
４２からスラリー槽５０に戻す。給水管から槽内に流入
するスラリーの流量はプリコートＬＶ及び上昇流速ＬＶ
Ｏ流ｉｔ加えたもので、スラリーは案内２３．２４にて
均等に各エレメント間域に流入し、開城を上昇する。ス
ラリーは各エレメント間域を上昇する間にエレメントか
らグリコ−）ＬＶ流量の濾過水を抜き出すことによって
スラリー中の助剤はエレメントの炉材層で捕捉され、助
剤がプリコートされる。エレメントを透過した濾過水は
、スラリー槽に戻される。

一方、エレメントを透過しないで、各開城を上昇してく
るスラリーは上端域で、各開城からの上昇流速が均一流
速になるように、案内７０．７１に導かれて、管路７２
．７３へ流入し、流下してスラリー槽に戻る。スラリー
の戻シ流量はエレメント上端間域における流速が助剤の
沈降速度になる流量である。上記プリコート操作を継続
することによって、スラリー槽の助剤濃度が次第に減少
し、助剤が無くなればグリコートは終了する。

次に濾過脱塩操作時には弁５２，５７．５８を閉、弁５
３．５９を開とし、ポンプ５からの送入流量を徐々に濾
過脱塩流量まで上昇させてばよく、従来の操作がそのま
ま使用出来る。

上記の如く本実施例方法は助剤をエレメント上端まで上
昇させうるのでプリコート層の均一形成には効果大であ
る。

第１３図はｐ過脱塩におけるプリコート助剤層の変化状
態を示した。ａ図は不均一プリコートのもの、ｂ図は均
一プリコートのものである。上昇流速を利用しない不均
一プリコートではエレメント上部位置ではプリコート中
に助剤の再凝集化が起って層形成の助剤粒径が大となシ
プリコート層が粗に形成される。かつ、助剤の混合が変
化した状態でクラッドを捕捉すると収縮が起ｂｌＵにク
ラック（割れ）が発生しやすくなる。クラックの発生に
よシ、濾過脱塩性態は低下し、かつ、クラッドがクラッ
クを進入して来るのでエレメント自体も汚染する。ｂ図
の均一プリコートでは、プリコート層の助剤の混合は変
化していないので、はとんどクラックは発生せず、発生
しても表層部で深層部までは達しない。従って、均一プ
リコート層形成は濾過性能の向上、かつ、エレメントの
汚染防止に効果大である。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、エレメントに濾過助剤をフリコー
トして用いる濾過器において、エレメントの全長にわた
って均一な厚さに前記助剤をプリコートすることができ
るという効果かめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子力発電所（ＢＷＲ原子カプラント）におけ
る炉水浄化系統を示す系統−１第２図は従来の濾過脱塩
器の一例を示す縦断面図、第３図は第２図に示す濾過エ
レメントを拡大して示す断面図、第４図は従来法による
プリコート形成層の状態を示す図、第５図は従来の濾過
脱塩器の一例を示す縦断面図、第６図は樹脂の沈降速度
を示す線図、第７図は上昇流速度を示す線図、第８図は
本発明方法によるプリコート形成層の状態を説明する図
、第９．１０．１１図はそれぞれ本発明方法を実施でき
る濾過脱塩器の構造の例を示す縦断面図、第１２図は本
発明の詳細な説明するための原子カプラントの系統図、
第１３図は本発明の効果を示した図である。 ６・・・濾過脱塩器、１７・・・導入水、１８・・・濾
過脱塩水、２１・・・底部板、２２・・・天井板、３０
・・・濾過エレメント、３１・・・ｐ材層、３３・・・
フ”リコート助斉ｊ層、３９・・・スラリー、４０・・
・槽内、５０・・・バラ１ノ一槽、５３・・・分岐管、
７２，７３・・・流路管、７０゜￥”ｒ３１￥１ ？？ Ｌｖｔｔ％　ｔｖ６５％　Ｌｖｌｏ−／ｉフ゛リコー日
東／）？Ｗ及び遁乃 冶６（２］ 冶７凶 冶　δ　口 （σ）　（ｂ）　（Ｃ） 咄　３ｏ４／Ａ３６％ 冶１０ｊ 高１１７ 冶ノ ＜０−） Ｉ＃と（領剣） プリコート屋 ・３図 （ｂ） クラック４多生イ天川し。 第１頁の続き

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、給水の濾過脱塩をする濾過エレメントを槽内に多数
   本立設し、該エレメントのＦ材表面に濾過助剤をプリコ
   ートし、該助剤層表面側へ給水してプリコート助剤層、
   戸材層を透過して、該エレメントの内面側から濾過水を
   抜くように構成され、かつ、前記エレメントの濾過水の
   抜き出し端部を同一集合室に連結させた濾過脱塩装置に
   おいて、濾過助剤を含んだスラリーを各エレメント下端
   域から各量減へ上昇流で給水しグリコートする際に、ス
   ラリーの一部を槽内のエレメント上端間域から抜き出し
   スラリー槽に戻すようにしてエレメント上端間域におけ
   る流速を助剤の沈降速度以上の流速に保持し、かつ、エ
   レメント下端間域の上昇流速度はグリコートされた助剤
   が剥離しない範囲にて行なうことを特徴とする濾過助剤
   のプリコート方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、エレメント上端間
   域からスラリーを抜き出し、スラリー槽に戻す手段は、
   槽内に管路を設けてスラリーを流下させることによ多構
   成されていることを特徴とする一過助剤のプリコート方
   法。 ３、％許請求の範囲第１項において、エレメント上端間
   域からスラリーを槽上部へ抜き、槽上部からさらに槽外
   へ抜き出すようにしたことを特徴とする濾過助剤のプリ
   コート方法。