(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換樹脂を充填した複数の脱塩塔が並設された復水脱塩装置において、各脱塩塔の有効樹脂量が、該脱塩塔における復水の線流速が増加した際の貫流容量の低下分を吸収可能な量として、前記各脱塩塔の有効樹脂量をＲ、脱塩塔の塔数をＮ、予備塔がある場合の各脱塩塔の有効樹脂量をＲ0 とするとき、前記各脱塩塔の有効樹脂量が、
ＮＲ0 ＜ＮＲ＜（Ｎ＋１）Ｒ0 
を満足する量に設定されており、かつ、脱塩塔の予備塔が削除されていることを特徴とする復水脱塩装置。
【請求項２】
上流側に復水濾過器が設けられている、請求項１の復水脱塩装置。
【請求項３】
沸騰水型原子力発電所に用いられるものである、請求項１または２の復水脱塩装置。
【請求項４】
イオン交換樹脂を充填した脱塩塔を複数並設し、各脱塩塔に復水を通水して脱塩処理を施す方法において、各脱塩塔の有効樹脂量を、該脱塩塔における復水の線流速が増加した際の貫流容量の低下分を吸収可能な量として、前記各脱塩塔の有効樹脂量をＲ、脱塩塔の塔数をＮ、予備塔がある場合の各脱塩塔の有効樹脂量をＲ0 とするとき、前記各脱塩塔の有効樹脂量が、
ＮＲ0 ＜ＮＲ＜（Ｎ＋１）Ｒ0 
を満足する量に設定することにより、脱塩塔の予備塔を削除することを特徴とする、復水脱塩方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、復水脱塩装置および方法に関し、とくに沸騰水型原子力発電所（以下、ＢＷＲ型原子力発電所と略称する。）に好適な復水脱塩装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＷＲ型原子力発電所の復水系に設置されている復水脱塩装置では、通常、イオン交換樹脂を充填した複数の脱塩塔が並設され、各脱塩塔に復水が通水されて浄化される。従来の復水脱塩装置においては、復水処理時に脱塩塔の１塔を逆洗もしくは、充填されているイオン交換樹脂を薬品再生する場合に備えて、通常、脱塩塔の予備塔が設けられている。
【０００３】
すなわち、予備塔を設けない場合、逆洗や薬品再生時には、対象となる脱塩塔を１塔分減らすことになるが、そうすると残りの各脱塩塔における復水の線流速が増加する。復水脱塩塔の線流速が増加するとイオン交換樹脂の脱塩性能が低下し、樹脂層中のイオン交換帯（イオン交換性能に関し勾配をもつ部分）の長さが長くなり、出口水中にイオン不純物がリークするおそれがある。また、線流速が増加するとクラッド等の除去性能も低下し、出口へのリーク量が増加する。このため、復水処理時に逆洗または薬品再生を行う必要が生じた場合には、待機状態にある予備塔をインサービスし、代わりに１塔を系外に隔離して逆洗または薬品再生を行うことにより、再生中でも通水している脱塩塔の線流速を設計値以下に保つようにしている。
【０００４】
近年のＢＷＲ型原子力発電所のように、復水濾過器と復水脱塩装置をシリーズに設置して通水するプラントでは、復水脱塩装置への鉄クラッド等の負荷が少なく、また、入口のイオン負荷もわずかであることから、薬品再生を行わない非再生運用を採用しているプラントが多い。また、クラッド負荷による差圧上昇がないため、復水脱塩塔内を流れる復水の線流速を通常の１２０ｍ／ｈ程度から１３０〜１５０ｍ／ｈまで増加できるという提案もなされている（たとえば、特公平４−３７３９６号公報）。しかし、このようなプラントにおいても、上流側に位置する復水器の冷却に用いられている海水が万一リークすることに備えて、予備塔は設置されており、通常運転時には、上記の如く予備塔を待機させておく方法以外、予備塔も含めた全塔通水を行ってイオン負荷を均等に分散して使用する方法も採用されている。
【０００５】
とくに最近では、再生設備そのものを削除し、薬品再生を全く行わないＢＷＲ型原子力発電所の提案もなされている。このようなプラントでも、上記の如く万一の海水リーク時には速やかに樹脂交換を行う必要があるため、予備塔を設置して樹脂交換時の線流速を確保するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような脱塩塔の予備塔は、本来、逆洗や薬品再生の際に、残りの脱塩塔に通水する時の線流速を一定値以下に保ち、クラッド除去性能や脱塩性能の低下を防止する目的で設置されているため、近年のＢＷＲ型原子力発電所のようにイオン負荷がほとんどなく、非再生運用を行うプラントにおいては、基本的に削除可能な設備になりつつある。
【０００７】
しかし、非再生運用あるいは再生設備を持たないＢＷＲ型原子力発電所においても、前述の如く海水リーク発生時など入口水の塩濃度が増加した状態で緊急に樹脂交換を行う場合を想定すると、樹脂交換時にも脱塩塔の線流速を一定に保って脱塩性能を確保する必要がある。このため前述の高線流速通水のような提案はなされていたものの、予備塔を設置せずに脱塩塔の塔数を減らすことは困難と考えられてきた。
【０００８】
したがって、通常時にはほとんど必要とされないにもかかわらず、ほとんど全てのプラントに予備塔が設置されており、コスト上昇や設置スペース増大の要因となっていた。
【０００９】
そこで本発明の課題は、このような現状に鑑み、技術的な発想の出発点を変えることにより、容易に脱塩塔の予備塔を削除でき、その分コストや設置スペース的に有利にできるとともに、脱塩処理全体としてみた場合のイオン交換樹脂使用量も低減でき、この面からもコスト低減が可能な、極めて合理的な復水脱塩装置および方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の復水脱塩装置は、イオン交換樹脂を充填した複数の脱塩塔が並設された復水脱塩装置において、各脱塩塔の有効樹脂量が、該脱塩塔における復水の線流速が増加した際の貫流容量の低下分を吸収可能な量として、前記各脱塩塔の有効樹脂量をＲ、脱塩塔の塔数をＮ、予備塔がある場合の各脱塩塔の有効樹脂量をＲ0 とするとき、前記各脱塩塔の有効樹脂量が、
ＮＲ0 ＜ＮＲ＜（Ｎ＋１）Ｒ0 
を満足する量に設定されており、かつ、脱塩塔の予備塔が削除されていることを特徴とするものからなる。
【００１２】
また、この復水脱塩装置は、上流側に復水濾過器が設けられている系統に用いて好適なものである。さらに、とくに、ＢＷＲ型原子力発電所に用いて好適なものである。
【００１３】
本発明に係る復水脱塩方法は、イオン交換樹脂を充填した脱塩塔を複数並設し、各脱塩塔に復水を通水して脱塩処理を施す方法において、各脱塩塔の有効樹脂量を、該脱塩塔における復水の線流速が増加した際の貫流容量の低下分を吸収可能な量として、前記各脱塩塔の有効樹脂量をＲ、脱塩塔の塔数をＮ、予備塔がある場合の各脱塩塔の有効樹脂量をＲ0 とするとき、前記各脱塩塔の有効樹脂量が、
ＮＲ0 ＜ＮＲ＜（Ｎ＋１）Ｒ0 
を満足する量に設定することにより、脱塩塔の予備塔を削除することを特徴とする方法からなる。
【００１５】
上記のような本発明に係る復水脱塩装置および方法においては、脱塩塔の１塔分に対し、逆洗や薬品再生の必要が生じた場合、対象となる脱塩塔が系外に隔離され、残りの脱塩塔で復水処理が行われる。このとき、脱塩塔１塔が減少した分、残りの運転中の各脱塩塔における復水通水の線流速は増加することになるが、この線流速の増加による貫流容量の低下分を吸収するように、つまり、線流速が増加しても所定の貫流容量を確保できるように、各脱塩塔における初期の有効樹脂量が設定される。したがって、各脱塩塔における線流速が増加しても、必要なイオン交換性能は確保されることになり、復水処理運転上、支障は全く生じない。その結果、実質的に予備塔を削除することが可能になる。
【００１６】
また、後述の実施例の結果からもより明らかになるように、上記各脱塩塔における有効樹脂量Ｒは、脱塩塔の塔数をＮ、仮に予備塔があるとした場合の各脱塩塔の有効樹脂量をＲ０  としたとき、
ＮＲ０  ＜ＮＲ＜（Ｎ＋１）Ｒ０  
を満足するように設定すればよいから、従来装置におけるイオン交換樹脂の総有効樹脂量（つまり、（Ｎ＋１）Ｒ０  ）に比べ、確実に低減されることになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら、説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る復水脱塩装置を示しており、とくにＢＷＲ型原子力発電所における復水の浄化装置に適用した場合を示している。図１において、１はイオン交換樹脂２が充填された複数の脱塩塔３を並設した復水脱塩装置を示している。並設された各脱塩塔３には、復水器４からの復水が、復水濾過器５を通した後導かれ、イオン交換樹脂２を用いて脱塩処理が行われた後排出されて、原子力発電所系統に戻される。復水器４における冷却には海水ライン６に通水される海水が用いられている。復水濾過器５の形式はとくに限定されないが、イオン交換樹脂２の非再生運用が可能なように、極力、復水脱塩装置１への負荷を低減できるものが好ましい。
【００１８】
この復水脱塩装置１においては、脱塩塔の予備塔は設けられず、従来装置に比べ予備塔が削除されている。したがって、脱塩塔３の塔数Ｎは、従来の予備塔がある場合に比べ、少なくとも１塔分少ない。
【００１９】
各脱塩塔３には所定量のイオン交換樹脂２が充填されている。全充填樹脂量に対し、実際に脱塩処理に有効に作用する樹脂の量、つまり有効樹脂量は、通常、全体の約８５％程度である。この有効樹脂量は、たとえば図１に示すように、全充填樹脂の層高Ｌ０  に対する有効樹脂の層高Ｌ１  で表わすことも可能である。
【００２０】
各脱塩塔３の有効樹脂量をＲ、脱塩塔３の塔数をＮ、仮に予備塔があるとした場合の各脱塩塔の有効樹脂量をＲ０  とするとき、各脱塩塔３の有効樹脂量Ｒは、
ＮＲ０  ＜ＮＲ＜（Ｎ＋１）Ｒ０  
を満足するように設定されている。ここで、ＮＲは、本実施態様におけるイオン交換樹脂２の総使用量を表し、（Ｎ＋１）Ｒ０  は、従来装置（脱塩塔がＮ塔、予備塔が１塔の場合）の有効イオン交換樹脂の総使用量を表し、ＮＲ０  は、従来装置においてＮ塔で運転している場合の、該運転に使用されている有効イオン交換樹脂量を表している。
【００２１】
このような装置を用いて、本発明に係る方法は次のように実施される。
すなわち、上記のように有効樹脂量が設定されたＮ塔分の脱塩塔３のうちの１塔に逆洗や薬品再生の必要が生じた場合、その対象となる１塔の脱塩塔３は系統外に隔離され、残りの（Ｎ−１）塔分の脱塩塔３で脱塩処理のための通常の運転が行われる。このとき、（Ｎ−１）塔分の脱塩塔３においては、それまでのＮ塔分で運転されていた場合に比べ、各脱塩塔３における復水通水の線流速はＮ／（Ｎ−１）の比率で増加することになる。この線流速の増加による貫流容量の低下が、各脱塩塔３において有効樹脂量がＲ０  からＲに増量されていることにより吸収され、線流速が増加しても目標とする貫流容量が確保される。
【００２２】
この作用、効果は、以下に説明する具体的な実施例によって、より明らかになる。
従来のＢＷＲ型原子力発電所においては、復水脱塩装置における脱塩塔は通常、１プラント当たり５〜１０塔（内１基は予備塔）設置されている。したがって通常運転時は４〜９塔が通水され、１塔が予備塔となる。この従来装置のままで、仮に予備塔を設置しない場合には、薬品再生や樹脂交換時には、４〜９塔に対し１塔分系外に隔離され減ることになるから、残りの各脱塩塔の線流速は、４／３〜９／８となり、１１〜３３％増加する。
【００２３】
線流速の影響は新品樹脂では小さく、経年使用した樹脂ほど大きい。これはイオン交換樹脂の経年劣化により、脱塩性能が低下するためである。貫流容量の経時変化例を図２に示す。図２に示すように、新品時の貫流容量を１００とした場合の、たとえば海水リーク対応に必要な貫流容量を定めることができる。
【００２４】
イオン交換樹脂は、上記のような経年劣化の特性を有するが、新品である、ないにかかわらず、前述の如く脱塩塔内における復水の線流速が変化した場合にも、貫流容量は影響を受ける。この線流速が、とくに交換直前のイオン交換樹脂の貫流容量に及ぼす影響の例を図３に示す。
【００２５】
図３における通水条件は従来のＢＷＲ型原子力発電所における設計基準とし、脱塩塔の通水流速（線流速）を１２２ｍ／ｈ、有効樹脂量を表わす指標としての有効樹脂層高を８００ｍｍ、海水リーク時の復水中の塩濃度を０．６５４ｐｐｍａｓ  ＣａＣＯ３  、出口水質の終点を０．１μＳ／ｃｍとした。前述の如く線流速が１１〜３３％増加すると、貫流容量は４〜１５％低下する。
【００２６】
したがってこの場合には、本発明により、有効樹脂層高を４〜１５％増加することによって、従来と同等の脱塩性能を確保することができる。つまり、予備塔なしで、上記線流速の増加分を残りの脱塩塔にて吸収し、予備塔が有る場合と同等の脱塩性能を確保できることになる。
【００２７】
予備塔を削除できることにより、この予備塔分のコストを確実に低減でき、かつ、装置全体の装置スペースも削減できる。
【００２８】
また、前述の如く有効樹脂の割合は全体の８５％程度（つまり、１５％程度が無効樹脂）であり、追加する樹脂は全て有効樹脂となるため、上記実施例の条件で本発明を実施すると、各脱塩塔当たり、３．４〜１２．８％の樹脂量増加になる（つまり、上記４％の有効樹脂層高の増加は、３．４％の樹脂量増加で達成でき、１５％の有効樹脂層高の増加は、１２．８％の樹脂量増加で達成できる）。これに対して予備塔を設置する場合は、塔数の増加分、つまり、５／４〜１０／９だけ樹脂量を増加させなければならないから、１１〜２５％の樹脂量増加となる。したがって、本発明のように、有効樹脂層高を増加する方が、トータル的にみて、はるかに使用樹脂量が少なくて済む。
【００２９】
このように、本発明においては、予備塔を設けなくても、各脱塩塔における有効樹脂量を特定量に設定することにより、逆洗や薬品再生時においても目標とするレベル以上の貫流容量を確保できると同時に、復水脱塩装置全体としての使用樹脂量を大幅に低減できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の復水脱塩装置および方法によれば、従来のように予備塔を設置する場合と比較して少ない樹脂量で同等の脱塩性能を確保することができる。したがって、実質的に脱塩塔を１基分削減できるため、大幅なコスト低減、設置スペースの削減効果が得られる。
【００３１】
また、本発明は、脱塩性能を変えずに線流速を増加できるため、ＢＷＲ型原子力発電所と比較して入口のイオン負荷が大きい加圧水型原子力発電所（ＰＷＲ型原子力発電所）や火力発電所に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る復水脱塩装置の概略機器系統図である。
【図２】イオン交換樹脂の使用年数と貫流容量との関係図である。
【図３】脱塩塔内の復水の線流速と貫流容量との関係図である。
【符号の説明】
１  復水脱塩装置
２  イオン交換樹脂
３  脱塩塔
４  復水器
５  復水濾過器
６  海水ライン
【図１】
0003562624.tif 000002
【図２】
0003562624.tif 000003
【図３】
0003562624.tif 000004