(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を浄化する純水製造装置と、この純水製造装置に接続した純水供給配管と、この純水供給配管の下流側に接続し原子力発電プラントの復水脱塩装置と高圧復水ポンプとの間に分岐配管を介して接続された復水貯蔵タンクと、前記純水供給配管に接続した全有機炭素分解装置とを具備し、前記全有機炭素分解装置は、前記純水供給配管に接続した中空糸膜ろ過器と、この中空糸膜ろ過器に接続しイオン交換樹脂が充填された脱塩塔と、オゾン発生器とを備え、前記オゾン発生器は前記脱塩塔の出口側に脱塩水供給配管を介して接続され、前記オゾン発生器のオゾン出口側はオゾン注入配管によって前記復水貯蔵タンクの入口側の純水供給配管に接続され、前記オゾン発生器で発生した水素を原子力発電プラントの給水に注入するようにしたことを特徴とする原子力発電プラントの水質維持装置。
【請求項２】
前記復水貯蔵タンクと、前記純水製造装置と前記全有機炭素分解装置との間の純水供給配管に循環ポンプを介して循環配管を設けてなることを特徴とする請求項１記載の原子力発電プラントの水質維持装置。
【請求項３】
前記全有機炭素分解装置を原子力発電プラント内の熱源に配管接続してなることを特徴とする請求項１記載の原子力発電プラントの水質維持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子力発電プラントに設置されている復水貯蔵タンク内の貯蔵水中のＴＯＣ（全有機炭素，Total Organic Carbon）を分解除去して貯蔵水の純度を維持する原子力発電プラントの水質維持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２により従来の沸騰水型原子力発電プラントの一次系を説明し、図３により復水貯蔵タンク内の貯蔵水の純度維持手段を説明し、図４により炉水中のＴＯＣと導電率との関係を説明する。
【０００３】
図２において、原子炉１内で発生した蒸気は主蒸気管２を介してタービン３に送られ、発電機４を回転させて発電させる。タービン３を駆動した蒸気は復水器５で凝縮されて復水となる。
【０００４】
この復水は低圧復水ポンプ６によって昇圧され、空気抽出器７，グランド蒸気凝縮器８を介し、復水浄化系に設置されている復水ろ過装置９，復水脱塩装置１０により不純物が除去される。復水脱塩装置１０で浄化された復水は高圧復水ポンプ１１でさらに昇圧され、低圧給水加熱器１２に送られて加熱される。
【０００５】
そして、さらに給水ポンプ13により昇圧され、高圧給水加熱器14を通過して加熱され、給水管15を通して原子炉１内に給水される。なお、原子炉１内の構造機器健全性のために水素を注入するが、この水素の注入は復水脱塩装置10と高圧復水ポンプ11との間の水素注入点16で行われる。
【０００６】
ところで、沸騰水型原子力発電プラントには、復水脱塩装置１０と高圧復水ポンプ１１との間に図３に示す復水貯蔵タンク１７が分岐配管を介して接続されている。図３は水源１８からの原水を純水製造装置１９により浄化した純水を復水貯蔵タンク１７内に貯蔵する基本系統図を示している。
【０００７】
図３において、通常は海水や河川水等の水源１から汲み上げた原水を純水製造装置１９により浄化し、そのまま純水供給配管２０を通して復水貯蔵タンク１７へ貯蔵した後、復水補給ポンプ２１を経由し、原子力発電プラント内の各装置２２へ移送するようになっている。各装置２２からのプラント余剰水はフィードバック配管２３により復水貯蔵タンク１７に戻すようになっている。
【０００８】
図２に示した沸騰水型原子力発電プラントではプラントの定期検査終了後、図３に示した復水貯蔵タンク１７に貯蔵している復水を復水補給ポンプを経由しプラント内の水張りを行う。プラントの起動前浄化は復水浄化系の復水ろ過装置９および復水脱塩装置１０により行う。
【０００９】
この浄化に際して、復水貯蔵タンク１７のＴＯＣが高い場合、復水ろ過装置９および復水脱塩装置１０でも完全にＴＯＣ成分を除去することが困難な場合がある。このため、プラントの水張り前にＴＯＣ濃度を確認し、高い場合は復水貯蔵タンク１７の全水量（約２０００〜  ３０００ｍ３  ）をブローし、純水製造装置１９から再び貯蔵してＴＯＣが低いことを確認した後、プラントの再水張りを行う。プラント起動前浄化が完了し、プラントが起動後の水の流れは図２で説明したとおりである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の純水製造装置はろ過と脱塩作用を組み合わせて構成されている。すなわち、図３に示したように原水を純水製造装置19により純水を製造し、純水供給配管20を通して復水貯蔵タンク17に供給し貯蔵することとなる。純水製造装置19にはイオン交換樹脂が充填されており、原水の脱塩処理はイオン交換樹脂により行う。
【００１１】
このイオン交換樹脂は経年的な酸化劣化等により樹脂母体から有機不純物を溶出する。この有機不純物はＴＯＣ（全有機炭素，Ｔｏｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ）と呼ばれる。イオン交換樹脂が発生するＴＯＣは分解すると硫酸イオンや硝酸イオンを生じ、これがプラント構成材料の腐食等の悪影響を与えることになる。
【００１２】
図４に復水のＴＯＣ濃度および炉水導電率と時間との関係を示す。図４中たて軸は左側がＴＯＣ濃度、右側は導電率で、よこ軸は日時で、符号ａは炉水導電率（ＴＯＣ高）、ｂは炉水導電率（ＴＯＣ低）、ｃはＴＯＣ濃度（高）、ｄはＴＯＣ濃度（低）を示している。復水とは復水貯蔵タンク１７内の貯蔵水であり、炉水とは原子炉１内に給水した冷却水である。
【００１３】
図４から明らかなように、復水のＴＯＣ濃度（高）ｃが  １５０ｐｐｂ程度の場合、炉水導電率ＴＯＣ（高）ａはプラント起動直後高くなる。復水のＴＯＣ濃度（低）ｄの場合は炉水導電率ＴＯＣ（低）ｂのように低くなる。
【００１４】
一般に、原子力発電プラントではプラント起動時等の補給水として使用する水を貯蔵する復水貯蔵タンク１７を有している。このため、ＴＯＣ成分の多い補給水でプラント起動時の水張りを行った場合、起動時の水質が悪化する事象が生じ、このＴＯＣを低減することが課題となっている。
【００１５】
また、復水貯蔵タンク１７にはプラントの各装置２２からの余剰水が集められる。この余剰水中に定期検査時に使用した防錆剤、油分等のＴＯＣ成分を同伴し、流入する可能性があり、復水貯蔵タンク水を単独でＴＯＣを低減する方法の確立が課題となっている。
【００１６】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、復水貯蔵タンク内の貯蔵水のＴＯＣ成分を分解除去して復水貯蔵タンク内貯蔵水の水質を高く維持することが可能で、水分解時に発生する水素を有効に利用することができる原子力発電プラントの水質維持装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、原水を浄化する純水製造装置と、この純水製造装置に接続した純水供給配管と、この純水供給配管の下流側に接続し原子力発電プラントの復水脱塩装置と高圧復水ポンプとの間に分岐配管を介して接続された復水貯蔵タンクと、前記純水供給配管に接続した全有機炭素分解装置とを具備し、前記全有機炭素分解装置は、前記純水供給配管に接続した中空糸膜ろ過器と、この中空糸膜ろ過器に接続しイオン交換樹脂が充填された脱塩塔と、オゾン発生器とを備え、前記オゾン発生器は前記脱塩塔の出口側に脱塩水供給配管を介して接続され、前記オゾン発生器のオゾン出口側はオゾン注入配管によって前記復水貯蔵タンクの入口側の純水供給配管に接続され、前記オゾン発生器で発生した水素を原子力発電プラントの給水に注入するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、水分解によるオゾン発生器により復水貯蔵タンクへ供給する純水のＴＯＣをオゾンにより分解し、復水貯蔵タンクの水質を高く維持することができるとともに、オゾン発生器から発生するオゾンを復水浄化系に供給することができるため、プラント起動前の浄化運転時にＴＯＣ分解を行うことができる。また、原子炉内機器の健全性維持に有効な水素を供給することができる。
【００２０】
また本発明によれば、中空糸膜ろ過器および脱塩塔により純水製造装置で浄化された純水の純度をより高めることができ、オゾンによるＴＯＣの分解効率を高め、復水貯蔵タンクの水質を維持できる。
【００２１】
請求項２の発明は、前記復水貯蔵タンクと、前記純水製造装置と前記全有機炭素分解装置との間の純水供給配管を接続する循環配管を設けてなることを特徴とする。本発明によれば、オゾンにより分解したＴＯＣ成分を含む貯蔵水を循環配管によりフィードバックして中空糸膜ろ過器および脱塩塔で除去することができるので、復水貯蔵タンクの水質をより一層高く維持することができる。
【００２３】
請求項３の発明は、前記全有機炭素分解装置を原子力発電プラント内の熱源に配管接続してなることを特徴とする。本発明によれば、オゾン発生器から発生する水素を燃焼させて、その熱エネルギを原子力発電プラントの熱源に利用することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１により本発明に係る原子力発電プラントの水質維持装置の実施の形態を説明する。図１中、図３と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【００２５】
本発明の実施の形態が図３に示す従来例と異なる点は、純水製造装置１９と復水貯蔵タンク１７とを接続する純水供給配管２０にＴＯＣ分解装置２４を設けて復水貯蔵タンク１７へ流入する純水中のＴＯＣを分解することにより、復水貯蔵タンク１７内の貯蔵水のＴＯＣ濃度を低減して水質を高純度に維持し、例えば原子炉１へ供給する給水の水質を高純度に維持することにある。
【００２６】
ＴＯＣ分解装置２０は純水製造装置１９の下流側の純水供給配管２０に直列接続した中空糸膜ろ過器２５と脱塩塔２６を備えている。中空糸膜ろ過器２５の入口側と脱塩塔２６の出口側にはバイパス弁２７を有するバイパス配管２８が設けられている。脱塩塔２６の出口側には脱塩水供給配管２９が接続し、この脱塩水供給配管２９にオゾン発生器３０が接続されている。
【００２７】
このオゾン発生器３０のオゾン出口側と脱塩塔２６側のバイパス配管２８の下流側はオゾン注入配管３１により接続されている。オゾン発生器３０には水素ガス流出管３２が接続している。復水貯蔵タンク１７と純水製造装置１９との間には復水循環ポンプ３３を有する循環配管３４が設けられている。
【００２８】
つぎに本実施の形態の作用を説明する。
図１に示すように、海水や河川水等の水源１８から汲み上げた原水を純水製造装置１９により浄化し、そのまま復水貯蔵タンク１７へ貯蔵した後、復水補給ポンプ２１を経由し、プラント内の各装置２２へ移送するが、本実施の形態では、ＴＯＣ濃度を低減するために純水製造装置１９の下流側に水分解によるオゾン発生器３０と、中空糸膜ろ過器２５と、脱塩塔２６からなるＴＯＣ分解装置２４を設けたものである。
【００２９】
また、図１はＴＯＣ分解装置２４を実施した系統において、復水循環配管３４を用いて、復水貯蔵タンク１７内の水をＴＯＣ分解装置２４との間で循環させる。これにより既に貯蔵している復水のＴＯＣ濃度が高い場合でも復水循環ポンプ３３を経由し循環運転を行う。同時にオゾン発生器３０から発生するオゾンをオゾン注入配管３１から注入し、復水貯蔵タンク１７に戻し、オゾンの分解作用によりＴＯＣを分解させる。
【００３０】
循環運転により中空糸膜ろ過器２５と脱塩塔２６を通すことによりＴＯＣが分解し、生成する硫酸イオン，硝酸イオン等のイオン不純物を除去する。これにより復水貯蔵タンク１７の水質を高純度に維持できる。この循環運転は復水貯蔵タンク１７単独で実施することが可能である。この循環運転は中空糸膜ろ過器２５，脱塩塔２６をバイパス配管２８によりバイパスすることが可能であり、オゾン単独の注入も可能である。
【００３１】
また、ＴＯＣ分解装置24を原子力発電プラントの復水浄化系に設けることができる。すなわち、オゾン発生器30から発生するオゾンを直接プラント内の復水脱塩装置10の下流に供給することにより、プラント起動前の浄化運転時にＴＯＣ分解を行うことが可能となる。
【００３２】
さらに、ＴＯＣ分解装置２４を原子力発電プラント内の熱源，給水への水素注入時の水素源に配管接続することができる。すなわち、水分解によるオゾン発生器３０はオゾン生成と同時に水素を発生させる。この水素を燃焼させた熱エネルギーを利用し所内の熱供給として利用することが可能である。
【００３３】
原子力発電所の場合、近年炉内機器の健全性維持のため水素注入が有効なことが確認され、実機に適用を開始したプラントがある。この水素源としてオゾン発生器３０から発生する水素を利用することが可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、水分解によるオゾン発生部を組み合わせた純水製造可能なＴＯＣ分解装置により復水貯蔵タンクへ流入するＴＯＣをオゾンにより分解し、復水貯蔵タンクの貯蔵水のＴＯＣ濃度を低減する。また、プラント起動前の浄化運転時にＴＯＣ分解を行うとともに、原子炉内機器の健全性維持のための水素供給を行うことができる。
【００３５】
また、内部に中空糸膜とイオン交換樹脂からなる浄化装置と水分解によるオゾン発生装置を組み合わせたＴＯＣ分解装置を純水製造装置の下流側に設置し、復水貯蔵タンクへ流入するＴＯＣを分解することにより、復水貯蔵タンクの貯蔵水の水質を高純度に維持し、炉水水質を高純度に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原子力発電プラントの水質維持装置の実施の形態を示す系統図。
【図２】従来の沸騰水型原子力発電プラントの一次系を示す系統図。
【図３】図２のプラントの復水脱塩装置の下流側に設けた復水貯蔵タンク内への純水を貯蔵する基本系統図。
【図４】図３において炉水中のＴＯＣと導電率の関係を示す特性図。
【符号の説明】
１…原子炉、２…主蒸気管、３…タービン、４…発電機、５…復水器、６…低圧復水ポンプ、７…空気抽出器、８…グランド蒸気復水器、９…復水ろ過装置、10…復水脱塩装置、11…高圧復水ポンプ、12…低圧給水加熱器、13…給水ポンプ、14…高圧給水加熱器、15…給水管、16…水素注入点、17…復水貯蔵タンク、18…水源、19…純水製造装置、20…給水供給配管、21…復水補給ポンプ、22…各装置、23…フィードバック配管、24…ＴＯＣ分解装置、25…中空糸膜ろ過器、26…脱塩塔、27…バイパス弁、28…バイパス配管、29…脱塩塔供給配管、30…オゾン発生器、31…オゾン注入配管、32…水素ガス流出管、33…復水循環ポンプ、34…循環配管。
【図１】
0003597644.tif 000002
【図２】
0003597644.tif 000003
【図３】
0003597644.tif 000004
【図４】
0003597644.tif 000005