JPS62185200A - 放射性高電導度廃液処理設備 - 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、沸騰水型原子力発電プラントから発生する放
射性廃棄物の処理設備に係わり、特に高電導度廃液の処
理設備に関する。

〔発明の背景〕

従来の沸騰水型原子力発電プラン）Ｉｃおける、放射性
廃棄物処理設備の基本構成を第２図に示す。

図中、１は原子炉、２は給水加熱器、３°はタービン、
４は復水器、５は復水濾過器、６は復水脱塩器である。

従来の放射性廃棄物処理設備では、廃液処理を経済的に
且つ有効に行う観点から低電導度廃液、高電導度廃液（
通常導電率が５０μＳ＾以上の廃液を高電導度廃液とし
て扱っている）の分別収集・処理を行っている。すなわ
ち、第２図において低電導度廃液は収集タンク１ｏへ収
集後、濾過器１１へ通水され、その透過水は脱塩器１２
へ通水処理され処理水は、復水貯蔵タンク１８へ回収さ
れる。

−力、床ドレン、分析室ドレンおよび復水脱塩器６のイ
オン交換樹脂再生廃液等から成る高電導度廃液は、収集
タンク１４へ収集される。高篭導度廃液は低電導度廃液
に比べて導電率が高いため、蒸発式濃縮装置１５により
濃縮処理しその蒸留水を脱塩器１６へ通水処理し、処理
水は放水口１９から放出されるか、または、復水貯蔵タ
ンク１８へ回収される。復水濾過器５の使用済イオン交
換樹脂は貯蔵タンク７に、また復水脱塩器６、脱塩器１
２，１６の使用済イオン交換樹脂は貯蔵タンク８に送ら
れ、固形物を沈降分離し、上澄水は低電導度廃液系へ回
収されて処理さる。貯蔵タンク７．８中の沈降固形物お
よび蒸発濃縮装置１５からタンク２０に送られた濃縮廃
液は乾燥粉末化装［２１で乾燥粉末にされ、固化設備２
２で固化処理される。低電導度廃液濾過器１１の逆洗水
は原子炉冷却材浄化系中レベル使用済樹脂貯蔵タンク９
へ移送され、逆洗水中の固形物を沈降分離し、固形物は
中レベル使用済樹脂貯蔵タンク９内で長期貯蔵し、上層
水は再び低電導度廃液系へ回収処理される。

しかし、上記従来の放射性廃棄物処理設備では、高電導
度廃液系の凝縮装置１５の初期コスト、運転コストが比
較的高く、またこの濃縮装置はその運転環境から腐食等
のトラブル発生の要因となっている。

この問題の解決策として復水浄化系脱塩装置６を非再生
型とすることによシ、高定４度廃液のうちで最も高い導
電率を有する再生廃液の発生をなくし、その余の高電導
度廃液（床ドレン・分析室ドレン）を低電導度廃液同様
に濾過および脱塩処理することが考案されているが（特
、■昭５９−２４３８９４）、まだ具現化していない。

また、通常、濾過器には、濾過エレメントに粉末状濾過
助材をプレコートする助材ろ過器と、これをプレコート
しない非助材ろ過器とがあシ、粉末状濾過助材が二次放
射性廃棄として発生しない非助材ろ過器の方が、放射性
廃棄物処理の観点からは好ましいが、従来、非助材ろ過
器は低電導度廃液への使用実績はあるが、高電導度廃液
への使用実績はない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、高電導度廃液処理系から跋縮装置を省
略することを可能にし、且つ、高電導度廃液の処理に非
助材ろ過器の使用を可能にした原子力発電プラントの放
射性廃液処理設備を提供するにある。

〔発明の概要〕

原子炉復水浄化系脱塩を非再生型とすることによって、
高電導度廃液のうち最も導電率の高い上記脱塩器再生廃
液は除かれ、高電導度廃液は床ドレンおよび分析室ドレ
ンとなる。本発明は、この高電導度廃液を非助材ろ過器
に通し、その透過水を脱塩器で処理するものである。

ところで、従来、この高電導度廃液は助材ろ過器での処
理実績はあるが、非助材ろ過器での処理実績はない。床
ドレン・分析室ドレンは、機器ドレン等低電導度廃液と
比較して■　 固形物濃度が高い、 ■　鉄クラツド形態が、水酸化鉄が主体となシ濾過比抵
抗が高い、 ■　バクテリアが繁殖しゃすく、その濃度も高い、とい
う特徴があるので、非助材ろ過器による処理においては
、 （１）差圧上昇が顕著になシ、逆洗寿命が短縮する、（
２）逆洗による差圧復帰が困難になる、（３）　　上記
（１）　、　（２）によシ戸材エレメントの運転寿命が
短縮する、 （４）逆洗水の処理方法が知られていない、等の問題が
懸念される。

上記問題の解決策として、本発明では、高電導度廃液を
ろ過する非助材ろ過器の一過水流速を低減させることに
した。

すなわち、床ドレン・分析室ドレンは、前述の如き特徴
を有するため、通常の低電導度廃液処理する場合の濾過
水流速で通水を行えば、差圧上昇が顕著とな９、濾過面
積当たりの固形物捕捉量が小さくなり、濾過器逆洗寿命
は短かくなり、戸材エレメントの寿命も短縮する。これ
を解決するために、本発明では一過水流速を下ｄ己の値
に低減し、これにより差圧の急激な上昇を抑制すると共
に、濾過面積当りの固形物捕捉量を増大させた。

（１）非助材ろ過器として中空糸膜ろ過器を用いる場合 濾過水流速：０．０２〜０．０６　ｍ”７ｍ２ｈ（１１
）非助材型ｐ過器としてポーラス・チューブ濾過器を用
いる場合 一過水流速：　０．１〜０．３５　ｍ３／ｍ２ｈ上記の
解決策は、差圧が濾過水流速の２乗に比例して高くなる
ことに基づくものである。

第５図に高電導度廃液の中空糸膜ろ過器への通水処理デ
ータを示す。本図よシ、濾過水流速が高くなれば逆洗周
期が短くなることがわかる。濾過水流速が０．０６−β
ｈを超えると逆洗周期は更に短くなり、エレメント膜の
交換寿命を縮めることになるため、０．０６　ｍ３／ｍ
２ｈをろ過水流速の上限とした。濾過水流速が低い程、
差圧上昇も鈍く、逆洗周期は延びるが、設備が大きくな
り（エレメント膜面積が増加する）、経済的効果は小さ
くなるため、０．０２　ｍ３７ｍ”ｈ以下の濾過水流速
は適切でない。

第６図に高電導度廃液のポーラス・チェープ・フィルタ
への通水処理データを示す。本図より、循環流速を一定
（３−５Ｉｖ／ａ　）にした場合、濾過水流速が大きく
なる程差圧上昇が顕著なことがわかる。ポーラス・チー
ープシ過器は平行流濾過方式であり、濾過差圧は安定し
ていることが望ましく、ｐ過水流量は０．３５　ｍ”／
讐り以下で運転されるのが適切である。濾過水流速が低
い程差圧上昇は鈍くなるが、設備を大きくする必要があ
るので、経済的には０．１　ｍ”／讐り以下の濾過水流
速は適当でない。

高電導度廃液用濾過器としてポーラス・チーーブ濾過器
を使用する場合、濾過水流速と同様に、差圧上昇の要因
となるのが循環流速である。循環流速が小さいと、廃液
中の固形物がＦ４ｔ＆面に留まシ、ひいては戸材細孔の
目詰りを招き、差圧上昇が起きる。そこで本発明では、
循環水出口圧力と濾過水圧力が逆転現象を起さない程度
まで循環流速を増加させ、エレメントｉ面のせん断力を
高めることで、差圧上昇を解決した。すなわち循環流速
は２．０〜３．５　ｍＡに選定する。

第７図に高電導度廃液のポーラス・チェーｆ濾過器への
通水処理データ（循環流速と差圧の関係）を示す。本図
よシ、濾過水流速を一定（０，２ｍ／ｄｈ）にした場合
、循環流速が大きい程差圧は低く安定している。しかし
循環流速は高すぎるとｐ過水が濃縮液側に逆流するため
、逆流現象防止の観点よＦ）　３．５　ｍ／ｓを上限と
した。循環流速は高い程差圧は低く安定するが、ボンデ
容量、配管口径が増加し経済的ではない。他方、循環流
速の低下は一過エレメントの目詰り（差圧上昇）を促進
するので、第７図よＦ）　２．０　ｍ／ｓを下限値に選
定した。

〔実施例１〕 本発明による、放射性廃棄物処理設備の一実施例の系統
構成を第１図に示す。

同図において、１は原子炉、２は給水加熱器、３はター
ビン、４は復水器、５は復水濾過器、６は復水脱塩器で
ある□。本実施例においては、復水脱塩器６はイオン交
換樹脂として初期再生済樹脂を使い、イオン交換能力の
消耗後の該樹脂は再生することなく廃棄する非再生方式
を採用し、このことによって、硫酸ソーダを高濃度に含
有する復水脱塩器６のイオン交換樹脂再生廃液を発生さ
せない様にした。これにより、高電導度廃液のうち最も
電導度の高い上記再生廃液は無いことになシ、処理対象
たる高電導度廃液は床ドレン及び分析室ドレンとなり、
これを以下述べる様に濾過および脱塩処理する。

低電導度廃液は収集タンク１０に、また高電導度廃液は
収集タンク１４に集められ、夫々、非助材型の中空糸膜
ろ過器１１および２５に通される。中空糸膜ｍ濾過器は
、従来、低電導度廃液用濾過器１１としての使用実績は
あるが、高電導度廃液用としては、使用実績がない。低
電導度廃液用濾過器１１として使用する場合は、濾過線
速は約０．１〜０．２　ｍ７’ｈで６１、差圧が約０．
３　ｋｇ／ｃｒｄ’ｐ上昇する毎に逆洗を実施する。逆
洗により差圧は復帰（低下りするが、継続使用により、
逆洗復帰差圧は、少しづつ（約０．０２　ｋｖｍ”　）
上昇していき、濾過差圧が約３ψリタに達した時点でＰ
材（中空糸膜エレメント）を交換するのが通常の運転方
法である。

中空糸模ろ過器を高電導度廃液用の−過器２５として使
用する場合には、前述の通シ、高電導度廃液（床ドレン
・分析室ドレン）の性状より、濾過水流速を低減する必
要性がある。濾過水流速の決定に当っては中空糸膜エレ
メントの交換寿命を１年以上とすることを条件とすると
、−設計実施例として下記の如く濾過水流速が選定でき
る。

■　高電導度廃液発生ｉ：　２０　ｔｎ”／Ｂ、　７３
００−廓■　高電導度廃液系系統容量：　６　ｍ”／ｈ
■　逆洗１回当りの差圧上昇：　０．０２ｋ１７７ｍ”
ｊＦ／１回逆洗つまシ、逆洗周期を約２５ｈ以上にする
ことが必要となり、本条件を満足するためには、−過水
流速を約０．０４　ｍ”７ｍ”　ｈに設定するのが適当
となる。

濾過水流速の設定に当っては、エレメントの交換寿命が
重要な要因となる。−過水流速を増大させれば、テ過面
積を小さくでき装置もコンミ４クトになシ設備費は低減
できるが、逆洗頻度は増大し、逆洗水発生量が増加する
と共にエレメントの交換寿命が短縮され運転費は増加す
る。濾過水流速を低減させれば、逆の事が云えるわけで
あるが、本実施例では、総合的な経済性を考慮しエレメ
ント交換寿命を１年以上として濾過水流速を設定した。

これによシ、エレメント交換周期を１年以上にすること
ができる。

低電導度廃液系および高電導度廃液系の濾過器１１．２
５の構成については、両系統共用の予備−過器の設置、
あるいは、両系統いずれもい過器を５０％Ｘ２系列にす
る等の構成が考えられる。

−過器１１．２５へそれぞれ通水処理された廃液は、そ
れぞれ低電導度廃液用脱塩器１２、高電導度廃液用脱塩
器１６へ移送処理され、処理水はサンゲルタンク１３．
１７でサンプリング分析後、復水貯蔵タンク１８へ回収
され、または放水口１９から放出される。

復水テ過器５、復水脱塩器６から発生する使用済イオン
交換樹脂は、低レベル使用済樹脂貯蔵タンク２３へ移送
され、固形物は沈降分離処理を行い、上澄水は低電導度
廃液系に回収され、処理される。原子炉冷却材浄化系及
び燃料プール冷却浄化系から発生する使用済イオン交換
樹脂は、中レベル使用済樹脂貯蔵タンク９へ移送され、
固形物は沈降分離処理を行い、上澄水は低電導度廃液系
に回収され処理される。

低電導度廃液用脱塩器１２及び高電導度廃液用脱塩器１
６から発生する使用済イオン交換樹脂は上記貯蔵タンク
２３へ送られ、上記復水浄化系から発生する使用済樹脂
と同様の処理を行う。

低電導度廃液用濾過器１１から発生するクラッド含有逆
洗水は、中レベル又は低レベル使用済樹脂貯蔵タンク９
又は２３へ移送され、クラ、ドの沈降分離後、上澄水は
再度低電導度廃液系へ回収され処理される。

一方、高電導度廃液用濾過器２５から発生するクラ、ド
含有逆洗水は、クラ、ド沈降分離処理後、その上澄水を
低電導度廃液系へ回収することは、廃液の分離収集の基
本原則によシ、困難である。

そこで本実施例では、高電導度廃液−過器２５専用の逆
洗水受タンク２６を設置し、クラ、ド沈降分離処理を行
い、上澄水は再度高電導度廃液系に回収する。

貯蔵タンク２３，９で沈降分離された使用済樹脂および
クラッド等の固形物は焼却設備２４にて焼却分解処理さ
れ、焼却残渣は固化設備２２で固化処理する。本実施例
では、タンク２５で沈降分離された高電導度廃液用テ過
器２５の捕捉クラッドも上記設備２４．２２で同様に焼
却分解処理および固化処理する。このことにより、高電
導度廃液ｐ過器２５捕捉クラ、ド処理用の専用の固化設
備が不要となり、同化処理対象廃棄物は焼却残渣のみと
なるので固化処理システムを簡素化できる。

特に同一サイトに複数プラントを設置する場合は、焼却
設備をサイト共用設備とすることにより、同化設備を各
二二、トから削除することが可能であり（固化対象廃棄
物は焼却残渣のみとなるため）、経済的効果は大きい。

〔実施例２〕 この実施例は、高電導度廃液用濾過器２５として、中空
糸膜ろ過器の代りに、ポーラス・チューブ濾過器を用い
ること以外は実施例１と同じである。

ポーラス・チェープ濾過器の基本的構成を第３図に示す
。ポーラス・テエープ濾過器はタンク、ポンプ、濾過器
本体等で構成される。

高電導度廃液は収集タンク１４より循環タンク３０へ移
送される。循環タンク３０内廃液は循環水ポン７’３１
で濾過器本体３２へ移送される。濾過器本体にはフィル
タエレメント３３が内蔵されており、廃液はエレメント
３３内を循環しながら一定流量でエレメントを透過して
濾過処理される。

濾過水は逆洗水タンク３４へ移送され、更に、高電導度
廃液用脱塩器１６へ通水される。循環水は経時的に濃縮
が進行し、高固形物濃度スラリーとなる。この濃縮液は
逆洗水受タンク２６へ排出される。フィルタの差圧上昇
時には、逆洗水タンク３４よシ圧縮空気と共に逆洗水（
フィルタ透過水〕をエレメント３３外側から圧送し、エ
レメント３３の目詰りを解除し、クラッド含有逆洗水は
逆洗水受タンク２６へ排出される。以上がポーラス・チ
ューブ濾過器の基本構成および作用である。

このポーラス・チューブチ過器を高１ｉ導度廃液の濾過
に適用する場合に重要となるのが、濾過処理線流速と、
循環水流速である。本実施例では下記の如く定める。

（１）濾過処理線流速は、中空糸膜ろ過器の場合と同様
に低減させる必要があり、沖過差圧を姿定させる為に２
００１７ｍ”ｈとする。

（２）循環水流速は、固形物のエレメント上への滞留及
び目詰シを防止するため増加させる必要があシ、３．５
ｍ沙とする。

更に本実施例においては、固形物によるエレメントへの
直接的目詰シを防止するため、ブレコンディジ賃二ング
を実施する。これは、廃液通水前に、予め、濾過の容易
な酸化第二鉄等をエレメント上にコニティングしてケー
キ層を作るものである。すなわち調整槽３５へ酸化第二
鉄を投入し、酸化第二鉄含有水を調整水ポンｆ３６によ
りエレメント３３に通水し、エレメント３３表面上に酸
化第二鉄をコーティングする。この場合、酸化第二鉄は
エレメント３３のボア径よシ平均粒径１μｍのものを使
用する。

床ドレン、分析室ドレンは前述の如く難−過性クラ、ド
を含んでおフ、濾過比抵抗が高いので、炉材の細孔の目
詰９が進行しやすく、差圧上昇につながると共に、逆洗
による目詰シ解除性も比較的劣ることになる。この解決
策として上記のグレコンディシ曹二ングを実施するので
ある。

以上が、本実施例によるポーラス・チェープ濾過器の設
計例である。本実施例によれば該濾過器の急激な差圧上
昇を防止し、安定した処理を継続できる。尚、逆洗水受
タンク２６中のクラ、ドは実施例１と同様にして焼却お
よび固化処理を行う。

〔実施例３〕 本実施例３の特徴は、第４図に示すように、実施例１．
２における高電導度廃液用濾過器２５からの逆洗水専用
のタンクを設置せず、従来からある使用済樹脂貯蔵タン
クに逆洗水を受けるところにある。但しこの場合、上澄
水は高電導度廃液系に回収する必要がある。

第４図において、復水脱塩器６、低電導度廃液処理系脱
塩器１２、高電導度廃液処理系脱塩器１６の使用済樹脂
及び高電導度廃液用濾過器２５の逆洗水または濃縮液を
使用済樹脂貯蔵タンク８へ受入れる。沈降分離後、上澄
水はデカントポンプ５４により高電導度廃液収集タンク
１４へ回収する。

復水濾過器５からの使用済樹脂は、復水浄化系沈降分離
タンク７へまた、１次系浄化系設備からの使用済樹脂及
び低電導度廃液用濾過器１１からの逆洗水を原子炉冷却
材浄化系沈降分離タンク９へ移送し、上澄水はそれぞれ
デカントポンプ５５゜５６により低電導度廃液収集タン
ク１０へ回収する。各タンク８，７．９に貯蔵された使
用済樹脂、クラ、ドは移送ポンｆ５７．５８．５９によ
り樹脂受タンク６０に受は入れ、焼却炉６２へ移送され
る。焼却炉からの排ガスは、排ガス処理設備６３で処理
される。尚、焼却残渣は、固化設備２２で固化処理する
。

本実施例では、高電導度廃液用濾過器２５専用の逆洗水
受タンク２６の設置が不要となる。但し、使用済樹脂貯
蔵タンク８の上層水は高電導度廃液系へ回収するため、
高電導度廃液系の系統処理容量が増加する可能性がある
。

〔発明の効果〕

（１）　　高電導度廃液の処理において濃縮装置が省略
されるので、放射性廃棄物処理設備の簡素化を図ること
ができる。

（２）　　高電導度廃液の処理に非助材ろ過器を使用す
るので、濾過器からの二次放射性廃棄物の発生を低減す
ることができる。

（３）　　高電導度廃液に対する非助材ろ過器の処理条
件を適正にしたことにより、ｐ過差圧の急激な上昇、逆
洗不良等の問題を回避することができる。

（４）　　高電導度廃液をろ過および脱塩処理し、濃縮
装置は使用しないので、濃縮廃液は発生せず、且つ濾過
器捕捉クラ、ドおよび使用済イオン交換樹脂等の固体廃
棄物は一元的に焼却処理可能となり、固化対象廃棄物は
焼却残渣のみとなり、固化処理設備を簡素化できると共
に、最終固化体廃棄物の発生量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１によるＢＷＲ発宣所放射性廃
棄物処理設備の系統図、第２図は従来のＢＷＲ発電所放
射性廃棄物処理設備の系統図、第３図は本発明の実施例
２におけるｄ？−ラス・チー−ｆ（Ｐ’通過器構成図、
第４図は本発明の実施例３における放射性廃棄物処理設
備の主要構成図、第５図は高電導度廃液の中空糸膜ろ過
器への通水処理データを示す図、第６図（、）　、　（
ｂ）　、　（ｃ）は濾過水流速を変えたときの高電導度
廃液のポーラス・チェ　、−プル過器（ｆレコンディシ
曹ニングをしたもの〕への通水処理データを示す図、第
７図（−）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は循環流速を変え
た場合の高電導度廃液のポーラス・チューブ濾過器への
通水処理データを示す図でるる。 １・・・原子炉　　　　　　２・・・給水加熱器３・・
・タービン　　　　　４・・・復水器５・・・復水濾過
器　　　　６・・・復水脱塩器７・・・復水浄化系使用
済樹脂沈降分離タンク８・・・使用済樹脂貯蔵タンク ９・・・中レベル使用済樹脂貯蔵タンク１０・・・低電
導度廃液収集タンク １１・・・低電導度廃液濾過器　１２・・・低電導度廃
液脱塩器１３・・・低電導度廃液サンプルタンク１４・
・・高電導度廃液収集タンク １５・・・蒸発型濃縮器　　　　１６・・・高電導度廃
液脱塩器１７・・・高電導度廃液サンプルタンク１８・
・・復水貯蔵タンク　　　１９・・・放水口２０・・・
濃縮廃液タンク　　２１・・・乾燥粉体化装置２２・・
・固化設備 ２３・・・低レベル使用済樹脂貯蔵タンク２４・・・焼
却設備　　　　　　２５・・・高電導度廃液濾過器２６
・・・高電導度廃液濾過器逆洗水受タンク２７・・・ヒ
ータドレンライン　３ｏ・・・循環水タンク３１・・・
循環水ポンプ　　　３２・・・濾過器本体３３・・・濾
過エレメント　　　３４・・・逆洗水タンク３５・・・
調整槽　　　　　　３６川調整水ポンプ５４・・・使用
済樹脂貯蔵タンクデヵントポング５５・・・復水浄化系
使用済樹脂貯蔵タンクデヵントポング５６・・・中レベ
ル使用済樹脂貯蔵タンクデカントポンプ５７　、５８　
、５９・・・使用済樹脂移送ポンプ６０・・・樹脂受タ
ンク　　　６１・・・樹脂供給ポンプ６２・・・焼却炉
　　　　　　６３川排ガス処理設備宅１図 莞２図 ！ 第６図 通水時間［尤］ 第７図 ６「 通水時間〔充〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子力発電設備から発生する高電導度廃液（復水浄
   化系脱塩器再生廃液を除く）をろ過する非助材型ろ過器
   および該ろ過器を通ったろ過水を脱塩する脱塩器を備え
   てなることを特徴とする高電導度廃液処理設備。 ２、非助材型ろ過器として中空糸膜ろ過器を用い、その
   ろ過水流速を０．０２〜０．０６ｍ＾３／ｍ＾２ｈに設
   定した特許請求の範囲第１項記載の高電導度廃液処理設
   備。 ３、非助材型ろ過器としてポーラスチューブろ過器を用
   い、そのろ過水流速を０．１〜０．３５ｍ＾３／ｍ＾２
   ｈに、その循環流速を２．０〜３．５ｍ／ｓに設定した
   特許請求の範囲第１項記載の高電導度廃液処理設備。