JPS6159196B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、円筒状の表面に過助剤をプリコー
トした過エレメントに導入水を通し、過脱塩
する多管式過脱塩装置に関する。

〔従来技術〕

第１図は、沸騰水型原子炉（BWR）による原
子力発電所の復水浄化系及び炉水浄化系の水処理
系統を示したものである。第１図において原子炉
１０において発生した温度が280℃、圧力が70
Kg／cm²の高温高圧蒸気は、主蒸気管１２を介して
タービン１４に送られ、タービン１４を回転駆動
した後復水器１６に流入し凝縮して水に戻され
る。復水器１６において凝縮した復水は、復水ポ
ンプ１８に吸引され復水配管２０を介して過脱
塩器２２に送られる。過脱塩器２２内において
復水は、復水浄化系内において発生したクラツト
（Fe₂O₃、Fe₃O₄等の腐食生成物を主体とする通常
0.45μｍのボアフイルタを通過しない微細な懸濁
物）及び核種イオン過脱塩された後、脱塩器２
４に送られる。

この脱塩器２４は、粒状の陽イオン交換樹脂及
び陰イオン交換樹脂が積層されており、過脱塩
器２２において除去されなかつた復水中の残留ク
ラツト及び核種イオンを捕捉脱塩するようになつ
ている。過脱塩器２２及び２４において浄化さ
れた復水は、低圧給水加熱器２６において温めら
れた後、ポンプ２８により高圧給水加熱器３０に
送られる。そして、高圧給水加熱器３０において
加熱された復水は、給水配管３２を介して原子炉
１０に供給される。

他方、原子炉１０内の炉水は、循環ポンプ３４
により循環路３６を介して循環するようになつて
いる。そして、炉水の一部は、炉水浄化系配管３
８に導かれ、冷却器４０において冷却された後、
ポンプ４２を介して炉水浄化器４４により浄化さ
れ、給水配管３２を介して原子Hz１０に戻され
る。

このような原子Hz発電設備に使用されている
過脱塩器２２は、第２図に示すような構造であ
る。第２図において過脱塩器２２は、容器本体
４６の中間部が底板４８と天井板５０とによつて
過室５２が形成してある。そして、底板４８の
中央部には、導入水入口５４が形成してあり、導
入水入口５４に接続した復水配管２０を介して導
入水５６が過室５２に注入できるようになつて
いる。また、過室５２内には、外径が約50mm、
全長が約1.5mの円筒状の過エレメント５８が
約80mmの間隔をもつて200本程度設けてある。こ
の過エレメント５８は、底板４８に立設してあ
り、下端が底板４８を貫通して過脱塩水６０を
集める室６２を突出している。そして、更に、
過エレメント５８の上端は、図示しない吊り金具
をもつて天井板５０に支持されている。なお、導
入水入口５４の上方には、傘状案内板６４，６６
が設けてあり、導入水５６を各過エレメント５
８下方に均等に導けるよになつている。

過エレメント５８は、第３図に示すように中
央部が多数の細孔を穿設した円筒支持板６８とな
つており、この円筒支持板６８の周囲に過支持
層７０と助剤過層７２とが形成してある。過
支持層７０は、極細繊維糸を束ねてより合たもの
を円筒支持板６８の周囲に10数mmの厚さに巻装し
たものであつて、これ自体によりミクロンオーダ
の微粒子を過除去できるようになつている。ま
た、円筒支持層７０の表面に形成してある助剤
過層７２は、平均粒径が数10μｍの陽イオン交換
樹脂及び陰イオン交換樹脂の微粉末を特定割合を
もつて混合した樹脂が数mmの厚さをもつてプリコ
ートされたものである。

上記の如く構成してある過脱塩器２２におい
ては、次の如くして導入水の過脱塩と助剤過
層のプリコートが行われる。

被処理水である導入水５６は、第２図に示すよ
うに過脱塩器２２の下方から復水配管２０、導
入水入口５４を介して過室５２内に導かれる。
過室５２内に入つた導入水５６は、傘状案内板
６４，６６に衝突し、底板４８に沿つて流れた
後、過エレメント５８の下方から過エレメン
ト５８に沿つて上昇する。そして、第３図に示す
ように導入水５６はイオン交換樹脂からなる助剤
過層７２と過支持層７０において核種イオン
とクラツクとが過除去された後、円筒支持板６
８内に入り、過脱塩水６０として室６２に集め
られる。また、過支持層７０の表面に助剤過
層７２をプリコートする場合には、粉末状のイオ
ン交換樹脂を含んだプリコート液が復水配管２０
から過室５２内に供給され、プリコート液を
過エレメント５８に沿つて上昇させる。そして、
プリコート液は、過支持層７０の表面に助剤
過層７２を形成しつつ円筒支持板６８の内部に透
過する。

このプリコートは、樹脂濃度が0.5〜1.0重量％
の粉末イオン交換樹脂スラリーをエレメント表面
積をもつて割つた線速度（LV）が通常３〜4m／
ｈとなるようにして行つている。しかし、前記し
た構造を有する従来の過脱塩装置２２において
は、第４図に示すように助剤のプリコート形成層
が過エレメント５８の全長に渡つて一様の厚さ
に形成することができない。即ち、4m／ｈのLV
をもつてプリコートした場合には、第４図に示す
ようにHz過エレメント５８の下端からの位置が
1000mm以上になると助剤過層７２の厚さが極端
に薄くなる。そして、LVを6.5、10m／ｈと上げ
ると、エレメントの上部における助剤過層７２
の形成が改良されるが、エレメントの下端部にお
ける助剤過層７２の形成が粉末イオン交換樹脂
セラリの減速が増大することにより悪化し、また
剥離しやすくなる。

このような助剤過層７２の厚さが不均一の状
態において過脱塩処理を行うと、層厚の薄い部
分において処理水の過脱塩率が低下する。しか
も、過機構における体積過（助剤過層７２
内における吸着）が悪いために、助剤過層７２
の形成が均一である場合には、過差圧が徐徐に
上昇するのに比較し急激に上昇し、過寿命を短
くする。そして、過差圧が設定圧以上に達する
と、プリコートした助剤過層７２を剥離し、新
しい助剤過層７２を形成する。従つて、助剤
過層７２の交換回数が多くなり、且つ使用済み廃
樹脂量、即ち放射性廃棄物量が増大するという欠
点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するため
になされたものであり、助剤過層を均一に形成
することができる多管式過脱塩装置を提供する
ことを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、従来の多管式過脱塩装置の容器本
体内に立設した過エレメント上部における助剤
過層を形成する粉末イオン交換樹脂スラリーの
流速が、樹脂の沈降速度以下になることを見出し
たことに基づいてなされたので、容器本体の中央
部に軸線に沿つて流路管を形成し、導入水の一部
が多数の過エレメント管と前記流路管内を通過
するように構成し、助剤過層を過エレメント
の表面に均一に形成できるようにしたものであ
る。

〔発明の実施例〕

第５図は、従来の多管式過脱塩装置において
4m／ｈのLVをもつて助剤粉末樹脂を過エレメ
ントメントにプリコートした後、過エレメント
の各位置からプリコート助剤を採取し、その助剤
の静水中における沈降速度を測定した結果であ
る。横軸は、過エレメントの下端からの位置で
あり、縦軸は採取した助剤の沈降速度である。図
から明らかなようにプリコートした助剤の沈降速
度は、過エレメントの下端からの位置が1000mm
以上になると急激に減少する。これは過エレメ
ントの上部位置においては比重の小さい樹脂が薄
くプリコートされていることを意味し、比重の大
きいものは過エレメントの上部位置まで到達で
きない結果により生ずるものと考えられる。そし
て、十分な助剤過層を形成するためには沈降速
度が約36m／ｈ以上の樹脂をプリコートする必要
があることが明らかとなつた。

そこで、各LVに対する過エレメント間域に
おける水流動の上昇速度を測定した。その結果を
第６図に示す。第６図に示すようにLVが4m／ｈ
の場合には、過エレメントの位置が1000mm以上
になると過エレメント間域における上昇流動速
度が樹脂の沈降速度36m／ｈ以下となつてしま
い、それ以上の位置においては樹脂の到達量が少
ないため、プリコート形成層の厚さが薄くなる。
また、LVを6m／ｈ、10m／ｈと大きくすると、
過エレメント間域における上昇流動速度が樹脂
の沈降速度以上を維持する位置がより上方に移動
する。しかし、過エレメントの全長に渡つて上
昇流動速度を樹脂の沈降速度以上に維持すること
ができないことが判つた。そこで、樹脂のプリコ
ート形成層厚さを過エレメントの全体に渡つて
均一にするためには、過エレメントの上端部に
おいても樹脂スラリーの上昇速度が樹脂の沈降速
度より大きな値に保持することが必要条件であ
る。

以下本発明に係る多管式過脱塩装置の好まし
い実施例を、添付図面に従つて詳説する。なお、
前記従来技術において説明した部分に対応する部
分については、同一の符号を付してその説明を省
略する。

第７図は、上記の実験結果を考慮してなされた
本発明に係る多管式過脱塩装置の実施例の内部
構造を示したものである。第７図に示すように
過脱塩装置２２は、復水配管２０の接続される導
入水入口部７４が細くしぼられ、導入水入口部７
４上方に断面が略菱形をなす円盤状の案内７６が
設けられていて、導入水５６の流路を狭くし流速
が増すようにしてある。そして、案内７６の上
方、即ち過脱塩装置２２の中央部には、流路管
７８が設けてある。この流路管７８は、上下端が
漸次拡開するように開口しており、導入水５６の
流入出が滑かに行えるようになつている。そし
て、流路管７８の下端には案内７６に沿つて案内
８０が形成され、流路管７８の上端には流路管７
８の半径方向に延びた容器本体４６の約半分の径
を有する円盤状の案内板８２が設けてある。更
に、流路管７８の上端付近、案内板８２の下方に
は、略逆円錘台形の案内８４が形成してある。ま
た、過室５２の下方、即ち底板４８に近く、導
入水５６が過エレメント５８間域に平均して流
入するよう案内８６が適宜設けてある。

過エレメント５８は、底板４８に貫通して立
設してあり、上端が天井板５０に密封固定してあ
る。

上記の如く構成した過脱塩装置２２における
助剤過層７２の形成は次のようにして行われ
る。過室５２に水を満した後、所定の濃度に調
整した粉末イオン交換樹脂スラリーをポンプによ
り図示しない樹脂混合タンクから復水配管２０を
介して過室５２内に注入する。樹脂スラリーの
注入速度は、過エレメント５８へのプリコート
LVが通常３〜4m／ｈとなるようにする。樹脂ス
ラリーは、導入水５６となつて導入水入口部７４
及び底板４８と案内７６とが形成する狭い流路に
おいて加速され、底板４８に沿つて過室５２の
周方向に拡散する。過室５２に入つた樹脂スラ
リーは、底板４８と案内７６とにより形成された
流路を通過する際に流路管７８内の流体を吸引
し、更に案内８６により過エレメント５８間域
に均一に流入するように整流される。

その後樹脂スラリーは、各過エレメント５８
間を上昇する。この際第３図に示したようにスラ
リー水の一部が過エレメント５８を透過し、
過エレメント５８の表面に粉末樹脂が捕捉プリコ
ートされ、助剤過層７２が形成される。そして
過エレメント５８を透過しなかつた樹脂スラリ
ーは、過エレメント５８の上端域に達し、進行
方向を水平に変え、過室５２の中心部に向つて
移動する。このようにして過室５２の中央部に
向う樹脂スラリーは、案内板８２と案内８４とに
より流路管７８内に導かれ、流路管７８内を流下
する。その後は、前記したように導入水入口部７
４から流入する樹脂スラリーに吸引され過室５
２を循環することなる。そこで、過エレメント
上端部における各過エレメント間域の樹脂スラ
リーの上昇速度が、樹脂沈降速度以上となるよう
に案内７６，８０によつて形成する流路への吸引
流量を設定することにより、過エレメント５８
の全長に渡つて樹脂が均一に接することになり、
助剤過層７２を均一に形成することができる。
そして、助剤過層７２を所定の厚さに形成した
後は、樹脂混合タンクからの樹脂スラリーの導入
を停止し、プリコート完了する。

第８図は過エレメント５８の上端部における
樹脂スラリーの上昇速度を変化させた場合のプリ
コート形成層の実験結果である。（Ａ）は過エ
レメント上端部における樹脂スラリーの上昇流速
が０の場合であり、（Ｂ）は上昇流速が30m／ｈ
の場合であり、（Ｃ）は上昇流速が48m／ｈの場
合である。図から明らかなように過エレメント
５８の上端部における樹脂スラリーの上昇流速が
樹脂の沈降速度である36m／ｈ以上の48m／ｈの
時、即ち第８図Ｃの場合に過エレメント全長に
渡つて均一なプリコート層を形成することができ
る。

助剤過層７２の形成後は、過脱塩処理に切
換えられる。この場合、導入水５６は、プリコー
ト時の過エレメント５８に対するLVが4m／ｈ
から徐々に上昇させられ、通常８〜10m／ｈをも
つて過室５２に供給される。そして、本実施例
においては、導入水５６の一部が流路管７８を介
して常時過エレメント５８の間を循環するよう
になつているため、過エレメント５８の全長に
わたつて一様に過脱塩することができる。従つ
て、従来過エレメント５８の下端部近傍におい
て局部的に処理水の透過量が大きくなり、過層
の局部的汚染を大きくしていたのを防止すること
ができ、過脱塩性能の向上を図ることができ
る。また、体積過の部分が増えるため、過差
圧上昇が緩かとなり、過寿命としての設定圧ま
での到達時間が長くなり、過寿命を延長するこ
とができる。なお、過差圧が設定値に達した場
合には、従来と同様にして助剤過層７２を剥離
し、過エレメント５８及び過室５２内を洗浄
し、新しい樹脂をもつて再びプリコートすること
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、容器本体中央部に流路を
形成し導入水を循環させることにより、過エレ
メント表面に均一な助剤過層を形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は沸騰水型原子力発電所の復水浄化系及
び炉水浄化系の系統図、第２図は従来の多管式
過脱塩装置の説明図、第３図は多管式過脱塩装
置に使用する過エレメントの断面図、第４図は
従来の多管式過脱塩装置における粉末イオン交
換樹脂スラリーの各種線速度に対する助剤過層
の形成厚さを示す図、第５図は従来の多管式過
脱塩装置における過エレメントの長手方向位置
と樹脂の沈降速度との関係を示す図、第６図は従
来の多管式過脱塩装置における各種線速度に対
する過エレメント長手方向と樹脂スラリーの上
昇速度との関係を示す図、第７図は本発明に係る
多管式過脱塩装置の説明図、第８図ＡないしＣ
は過エレメント上端部におけるスラリー上昇速
度に対する助剤過層の形成状態を示す図。 ２２……過脱塩装置、４６……容器本体、５
４……導入水入口、５８……過エレメント、７
４……導入水入口部、７６，８０，８４，８６…
…案内、７８……流路管、８２……案内板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 容器本体と、この容器本体内に軸線方向に立
   設した略円筒状の多数の過エレメントと、前記
   容器本体の下部に設けた導入水入口とを有する多
   管式過脱塩装置において、前記容器本体の中央
   部に軸線に沿つて形成した上下端が開口している
   流路管を設け、前記導入水の一部が前記多数の
   過エレメントの間と前記流路管内とを通過するよ
   うに構成したことを特徴とする多管式過脱塩装
   置。