(57)【要約】【課題】復水脱塩塔に充填したイオン交換樹脂の性能低下を早期に検知し、原子炉に還流する水の純度を維持する。【解決手段】イオン交換樹脂が充填され、沸騰水型原子力発電所の原子炉で発生した蒸気がタービンの下流側に配置された復水器で凝縮しその結果生じる復水に含まれる溶解性不純物を除去する復水脱塩塔と、全有機炭素測定ユニットと、を備えた復水脱塩装置であって、全有機炭素測定ユニットは、復水脱塩塔から原子炉に向かう循環系配管に設置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換樹脂が充填され、沸騰水型原子力発電所の原子炉で発生した蒸気がタービンの下流側に配置された復水器で凝縮しその結果生じる復水に含まれる溶解性不純物を除去する復水脱塩塔と、
全有機炭素測定ユニットと、を備え、
前記全有機炭素測定ユニットは、前記復水脱塩塔から前記原子炉に向かう循環系配管に設置されている、復水脱塩装置。
【請求項２】
さらに、導電率測定ユニットを備え、
前記導電率測定ユニットは、前記復水脱塩塔から前記全有機炭素測定ユニットに向かう前記循環系配管に設置されている、請求項１記載の復水脱塩装置。
【請求項３】
さらに、導電率測定ユニットを備え、
前記導電率測定ユニットは、前記全有機炭素測定ユニットから前記原子炉に向かう前記循環系配管に設置されている、請求項１記載の復水脱塩装置。
【請求項４】
前記全有機炭素測定ユニットと前記導電率測定ユニットとの間隔は、５００ｍｍ以内である、請求項２又は３に記載の復水脱塩装置。
【請求項５】
前記原子炉から前記復水脱塩塔に向かう前記循環系配管、及び前記復水脱塩塔から前記原子炉に向かう前記循環系配管には、弁が設置され、
前記全有機炭素測定ユニットの測定値が基準値に達した場合には、前記弁に対して閉信号を発信するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の復水脱塩装置。
【請求項６】
さらに、前記復水脱塩塔の代わりに前記復水に含まれる前記溶解性不純物を除去する他の復水脱塩塔を備え、
前記原子炉から前記他の復水脱塩塔に向かう前記循環系配管、及び前記他の復水脱塩塔から前記原子炉に向かう前記循環系配管には、他の弁が設置され、
前記全有機炭素測定ユニットの測定値が基準値に達した場合には、前記他の弁に対して開信号を発信するように構成されている、請求項５記載の復水脱塩装置。
【請求項７】
前記全有機炭素測定ユニットの測定値が基準値に達した場合には、運転を停止した前記復水脱塩塔の前記イオン交換樹脂を洗浄する、請求項５記載の復水脱塩装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、復水脱塩装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子力発電所においては、原子炉で発生した蒸気を主復水器で冷却し凝縮させた復水を復水脱塩装置にて浄化処理した後、原子炉内に戻している。
【０００３】
特許文献１には、原子力プラントの水質の維持に関して、イオン交換樹脂の再生設備より樹脂を樹脂溶出槽へ移送し、樹脂からの溶出物のＴＯＣ量、及び分子量分布を測定し、その結果をもとに、溶出物吸着によるイオン交換樹脂の性能劣化程度を予測する、樹脂性能モニタが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、イオン交換樹脂を樹脂洗浄塔及び復水脱塩塔で温水により洗浄する際に洗浄水排出管に排出される廃液に含まれる全有機炭素の濃度を全有機炭素測定装置により計測する、復水脱塩装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１５９５８７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６９７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の樹脂性能モニタにおいては、イオン交換樹脂の再生設備より樹脂を樹脂溶出槽へ移送した後で、樹脂からの溶出物のＴＯＣ量、及び分子量分布を測定している。
【０００７】
特許文献２に記載の復水脱塩装置においては、イオン交換樹脂を樹脂洗浄塔及び復水脱塩塔で温水により洗浄する際に洗浄水排出管に排出される廃液に含まれる全有機炭素の濃度を全有機炭素測定装置により計測している。
【０００８】
これらの従来技術は、復水循環系の本流においては導電率を測定しているものであり、復水循環系の本流の全有機炭素の量を直接測定するものではない。
【０００９】
復水の本流における導電率の監視では、イオン交換樹脂の性能が低下したとしても、原子炉に還流する水の純度を十分に正確には検知できない。このため、陽イオン交換樹脂の劣化により生じる有機炭素が原子炉に送られ、熱や放射線により分解されることにより、硫酸イオンが生成される場合があった。硫酸イオンは、原子炉内の構造物や配管材料のオーステナイト系ステレンス鋼の応力腐食割れを起こす要因となっていた。
【００１０】
このように陽イオン交換樹脂が劣化した状態においては、陰イオン交換樹脂により復水を十分に浄化しきれず、原子炉に供給する供給水の純度を維持できなくなる場合があった。
【００１１】
本発明の目的は、復水脱塩塔に充填したイオン交換樹脂の性能低下を早期に検知し、原子炉に還流する水の純度を維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の復水脱塩装置は、イオン交換樹脂が充填され、沸騰水型原子力発電所の原子炉で発生した蒸気がタービンの下流側に配置された復水器で凝縮しその結果生じる復水に含まれる溶解性不純物を除去する復水脱塩塔と、全有機炭素測定ユニットと、を備え、全有機炭素測定ユニットは、復水脱塩塔から原子炉に向かう循環系配管に設置されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、復水脱塩塔に充填したイオン交換樹脂の性能低下を早期に検知し、原子炉に還流する水の純度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の復水脱塩装置の例を示す概略構成図である。
【図２】図１の復水脱塩装置においてイオン交換樹脂が樹脂洗浄塔に移送された状態を示す概略構成図である。
【図３】沸騰水型原子力発電所の復水系を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
最初に、原子力発電所における復水脱塩装置の配置について説明する。
【００１６】
図３は、沸騰水型原子力発電所の系統構成を示すものである。
【００１７】
本図に示すように、沸騰水型原子力発電所は、原子炉９、タービン１０、復水器１、復水ろ過装置３、復水脱塩装置４、低圧ヒータ６及び高圧ヒータ８を備えている。このうち、復水器１、復水ろ過装置３、復水脱塩装置４、低圧ヒータ６及び高圧ヒータ８は、この順で、復水の循環系配管により直列に接続されている。
【００１８】
本図において、原子炉９で発生した蒸気は、蒸気配管５０を介してタービン１０に送られ、タービン１０を回転駆動して発電を行う。その後、蒸気は、復水器１で凝縮され、復水になる。復水器１で生じた復水は、低圧復水ポンプ２により復水ろ過装置３に送られる。復水ろ過装置３では、原子力発電所内で発生するクラッドをろ過して復水の浄化を行う。ここで、クラッドは、不溶解性不純物であり、主成分はＦｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４等である。
【００１９】
復水ろ過装置３でろ過処理された復水は、復水脱塩装置４に送られ、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂によって、溶解性不純物（イオン）と復水ろ過装置３で除去されなかったクラッドとが除去される。復水脱塩装置４を経て浄化された処理水は、高圧復水ポンプ５を経て低圧ヒータ６で加熱され、給水ポンプ７により高圧ヒータ８へ送られ、再び加熱され、給水配管５２を介して原子炉９へ戻るように構成されている。
【００２０】
ここで、復水ろ過装置３は、並列で３基設置されている。また、復水脱塩装置４は、並列で６基設置されている。なお、並列で設置される復水ろ過装置３及び復水脱塩装置４の数は、この例に限定されるものではなく、十分な数であればこれより少なくしてもよいし、余裕を持たせて更に数多く設置してもよい。
【００２１】
復水脱塩装置４は、原子炉９に供給される給水の最終浄化処理装置として設置されている。
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係る復水脱塩装置について、図面を用いて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の復水脱塩装置の構成例を示したものである。
【００２４】
本図において、復水脱塩装置は、復水脱塩塔１３Ａ、１３Ｂと、樹脂洗浄塔２６と、導電率測定ユニット３９Ａ、３９Ｂと、全有機炭素測定ユニット４２Ａ、４２Ｂと、を含む。なお、全有機炭素は、一般に、「ＴＯＣ」と略称されるものである。
【００２５】
原液である復水は、原液入口弁１１Ａ、１１Ｂ、原液入口配管１２Ａ、１２Ｂを介して復水脱塩塔１３Ａ、１３Ｂに通水され、復水脱塩塔１３Ａ、１３Ｂに充填された陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂（これらをまとめて「イオン交換樹脂」ともいう。）により浄化処理される。浄化された処理液は、処理液出口配管１４Ａ、１４Ｂ、処理液出口弁１５Ａ、１５Ｂを介して下流系統に送られる。
【００２６】
これを言い換えると、次のようになる。
【００２７】
復水脱塩塔１３Ａは、原液入口配管１２Ａ及び処理液出口配管１４Ａで構成される循環系配管に設置されている。復水脱塩塔１３Ｂは、原液入口配管１２Ｂ及び処理液出口配管１４Ｂで構成される循環系配管に設置されている。原液入口配管１２Ａには、原液入口弁１１Ａが設けられている。原液入口配管１２Ｂには、原液入口弁１１Ｂが設けられている。処理液出口配管１４Ａには、処理液出口弁１５Ａが設けられている。処理液出口配管１４Ｂには、処理液出口弁１５Ｂが設けられている。
【００２８】
処理液出口配管１４Ａは、復水脱塩塔１３Ａから原子炉（図３の符号９）に向かう循環系配管である。復水脱塩塔１３Ａと処理液出口弁１５Ａとの間には、導電率測定ユニット３９Ａ及び全有機炭素測定ユニット４２Ａが設置されている。全有機炭素測定ユニット４２Ａの測定値は、信号線４３Ａにより、原液入口弁１１Ａ及び処理液出口弁１５Ａに送信されるようになっている。
【００２９】
図１においては、導電率測定ユニット３９Ａは、全有機炭素測定ユニット４２Ａの上流側に配置されている。なお、導電率測定ユニット３９Ａ及び全有機炭素測定ユニット４２Ａの配置については、本図の例に限定されるものではなく、導電率測定ユニット３９Ａが全有機炭素測定ユニット４２Ａの下流側に配置された構成であってもよい。
【００３０】
なお、全有機炭素測定ユニット４２Ａと導電率測定ユニット３９Ａとの間隔は、５００ｍｍ以内とすることが望ましい。これにより、全有機炭素測定ユニット４２Ａと導電率測定ユニット３９Ａとの計測誤差を小さくすることができる。
【００３１】
また、処理液出口配管１４Ａには、復水脱塩塔１３Ａのイオン交換樹脂を樹脂洗浄塔２６に移送するために復水脱塩塔１３Ａに注入する水及び空気を導入する樹脂移送空気供給配管１６Ａ及び樹脂移送水供給配管１８Ａが接続されている。樹脂移送空気供給配管１６Ａには、樹脂移送空気供給弁１７Ａが設けられている。樹脂移送水供給配管１８Ａには、樹脂移送水供給弁１９Ａが設けられている。
【００３２】
処理液出口配管１４Ｂにおいても、同様の構成を有する。導電率測定ユニット３９Ｂ及び全有機炭素測定ユニット４２Ｂも、同様に配置されている。全有機炭素測定ユニット４２Ｂの測定値は、信号線４３Ｂにより、原液入口弁１１Ｂ及び処理液出口弁１５Ｂに送信されるようになっている。
【００３３】
なお、図１には示していないが、導電率測定ユニット３９Ａ、３９Ｂに信号線を設けて、原液入口弁１１Ａ、１１Ｂ及び処理液出口弁１５Ａ、１５Ｂに送信されるように構成することは、従来技術と同様である。
【００３４】
また、原液入口弁１１Ａ、１１Ｂ及び処理液出口弁１５Ａ、１５Ｂの開閉の制御は、全有機炭素測定ユニット４２Ａ、４２Ｂ又は導電率測定ユニット３９Ａ、３９Ｂの測定値を用いて行うように構成されている。この場合において、開閉の制御を行う電子回路は、全有機炭素測定ユニット４２Ａ、４２Ｂ又は導電率測定ユニット３９Ａ、３９Ｂに付設してもよいし、原液入口弁１１Ａ、１１Ｂ及び処理液出口弁１５Ａ、１５Ｂに付設してもよい。また、当該電子回路は、これらの近くでなく、集中制御室等に設置してもよい。
【００３５】
復水脱塩塔１３Ａ、１３Ｂは、樹脂移送配管２１を介して樹脂洗浄塔２６に接続されている。樹脂移送配管２１には、樹脂移送弁２０Ａ、２０Ｂが設けられている。
【００３６】
樹脂洗浄塔２６には、樹脂洗浄供給水配管３３が接続されている。樹脂洗浄供給水配管３３には、樹脂洗浄供給水弁３４が設けられている。また、樹脂洗浄塔２６には、樹脂洗浄廃液配管３６が接続されている。樹脂洗浄廃液配管３６には、樹脂洗浄廃液出口弁３５が設けられている。樹脂洗浄廃液配管３６と樹脂洗浄廃液出口弁３５との間には、樹脂洗浄廃液導電率測定ユニット４０が設置されている。
【００３７】
さらに、樹脂洗浄塔２６には、樹脂移送空気供給配管２７、樹脂移送水供給配管２９及び樹脂移送配管３２が接続されている。樹脂移送空気供給配管２７には、樹脂移送空気供給弁２８が設けられている。樹脂移送水供給配管２９には、樹脂移送水供給弁３０が設けられている。また、樹脂洗浄塔２６には、樹脂移送配管３２が設けられている。樹脂移送配管３２には、樹脂移送弁３１が設けられている。
【００３８】
樹脂洗浄廃液配管３６の下流側には、樹脂洗浄廃液ストレーナ３７が設置されている。樹脂洗浄廃液ストレーナ３７の下流側には、樹脂洗浄廃液配管３８が接続されている。樹脂洗浄廃液配管３８は、低電導度廃液系排出配管４５及び高電導度廃液系排出配管４７に分岐している。低電導度廃液系排出配管４５には、低電導度廃液系排出弁４４が設けられている。高電導度廃液系排出配管４７には、高電導度廃液系排出弁４６が設けられている。
【００３９】
沸騰水型原子力発電所の運転中においては、復水脱塩塔１３Ａ内でイオン交換樹脂により復水を処理する。この処理に伴って、イオン交換樹脂の性能は低下する。ここで、イオン交換樹脂の性能が低下した状態とは、陽イオン交換樹脂が劣化し、陽イオン交換樹脂から全有機炭素が溶出することにより、溶出物である全有機炭素を陰イオン交換樹脂により捕捉しきれなくなった状態である。
【００４０】
本発明においては、従来技術と異なり、イオン交換樹脂の性能の変化について、復水脱塩塔１３Ａの処理液出口配管１４Ａに設置した全有機炭素測定ユニット４２Ａにより監視する。さらに、全有機炭素測定ユニット４２Ａによる監視とともに、導電率測定ユニット３９Ａにより監視することが望ましい。これらの監視は、連続的な測定により行うことが望ましい。
【００４１】
全有機炭素測定ユニット４２Ａの測定値が基準値に達した場合は、原液入口弁１１Ａ及び処理液出口弁１５Ａに閉として、復水脱塩塔１３Ａの処理運転を停止する制御をする。これに伴い、処理運転を停止して待機している復水脱塩塔１３Ｂ（他の復水脱塩塔）の処理運転を開始するため、原液入口弁１１Ｂ及び処理液出口弁１５Ｂに開とする。
【００４２】
復水脱塩塔１３Ａ内のイオン交換樹脂については、樹脂移送空気供給弁１７Ａ、樹脂移送水供給弁１９Ａ及び樹脂移送弁２０Ａを開として、樹脂移送空気供給配管１６Ａを介して空気を供給するとともに樹脂移送水供給配管１８Ａを介して水を供給することにより、樹脂移送配管２１経由で樹脂洗浄塔２６に移送する。
【００４３】
図２は、図１の復水脱塩装置において、復水脱塩塔１３Ａ内のイオン交換樹脂が樹脂洗浄塔２６に移送された状態を示したものである。
【００４４】
本図に示すように、復水脱塩塔１３Ａから樹脂洗浄塔２６に移送されたイオン交換樹脂は、樹脂洗浄供給水配管３３及び樹脂洗浄供給水弁３４を介して樹脂洗浄塔２６に供給された洗浄水を用いて洗浄される。その際発生する廃液は、樹脂洗浄廃液配管３６から排出される。この廃液の状態は、樹脂洗浄廃液導電率測定ユニット４０により連続監視される。その後、イオン交換樹脂は、樹脂洗浄廃液導電率測定ユニット４０の測定値が基準値より低下してから、樹脂移送空気供給弁２８、樹脂移送水供給弁３０及び樹脂移送弁３１を開として、樹脂移送空気供給配管２７を介して空気を供給するとともに樹脂移送水供給配管２９を介して水を供給することにより、樹脂移送配管３２経由で復水脱塩塔１３Ａに戻される。この際、樹脂洗浄廃液出口弁２４Ａを開として、戻されたイオン交換樹脂に含まれる余分な洗浄液を樹脂洗浄廃液出口配管２５Ａから排出することができる。
【００４５】
樹脂洗浄廃液配管３６から樹脂洗浄廃液ストレーナ３７を通過した廃液は、樹脂洗浄廃液導電率測定ユニット４０の測定値が所定の値以上の場合、高電導度廃液として処理される。この場合、高電導度廃液系排出弁４６を開として、廃液を樹脂洗浄廃液配管３８から高電導度廃液系排出配管４７に送る。一方、樹脂洗浄廃液導電率測定ユニット４０の測定値が所定の値未満の場合、低電導度廃液として処理される。この場合、低電導度廃液系排出弁４４を開として、廃液を樹脂洗浄廃液配管３８から低電導度廃液系排出配管４５に送る。
【００４６】
上述の樹脂洗浄塔２６への移送、洗浄等の処理は、復水脱塩塔１３Ｂについても同様に行うことができる。樹脂洗浄廃液出口弁２４Ｂ及び樹脂洗浄廃液出口配管２５Ｂについても同様に用いる。
【００４７】
本発明においては、主として、全有機炭素測定ユニット４２Ａ、４２Ｂの測定値が基準値に達した場合に、同様の移送、洗浄等の処理を行うため、次のような有利な効果を得ることができる。
【００４８】
本発明によれば、導電率測定ユニット３９Ａ、３９Ｂの測定値が基準値に達した場合のみでイオン交換樹脂の洗浄を行うことに比べて、イオン交換樹脂の交換容量に裕度を残した状態でイオン交換樹脂の洗浄を行うことができ、洗浄時間を短縮することができる。
【００４９】
洗浄時間が短くなることにより、洗浄に用いる水及び空気の使用量を低減することができる。このため、補給水系統設備及び補給空気系統設備に対する負荷を小さくすることができる。
【００５０】
さらに、イオン交換樹脂の洗浄（逆洗）を早めに行うことにより、イオン交換樹脂の交換周期を長くすることができる。言い換えると、新しいイオン交換樹脂と入れ替える時期を遅らせることができ、イオン交換樹脂を長期間使用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１：復水器、２：低圧復水ポンプ、３：復水ろ過装置、４：復水脱塩装置、５：高圧復水ポンプ、６：低圧ヒータ、７：給水ポンプ、８：高圧ヒータ、９：原子炉、１０：タービン、１１Ａ、１１Ｂ：原液入口弁、１２Ａ、１２Ｂ：原液入口配管、１３Ａ、１３Ｂ：復水脱塩塔、１４Ａ、１４Ｂ：処理液出口配管、１５Ａ、１５Ｂ：処理液出口弁、１６Ａ、１６Ｂ：樹脂移送空気供給配管、１７Ａ、１７Ｂ：樹脂移送空気供給弁、１８Ａ、１８Ｂ：樹脂移送水供給配管、１９Ａ、１９Ｂ：樹脂移送水供給弁、２０Ａ、２０Ｂ：樹脂移送弁、２１：樹脂移送配管、２４Ａ、２４Ｂ：樹脂洗浄廃液出口弁、２５Ａ、２５Ｂ：樹脂洗浄廃液出口配管、２６：樹脂洗浄塔、２７：樹脂移送空気供給配管、２８：樹脂移送空気供給弁、２９：樹脂移送水供給配管、３０：樹脂移送水供給弁、３１：樹脂移送弁、３２：樹脂移送配管、３３：樹脂洗浄供給水配管、３４：樹脂洗浄供給水弁、３５：樹脂洗浄廃液出口弁、３６：樹脂洗浄廃液配管、３７：樹脂洗浄廃液ストレーナ、３８：樹脂洗浄廃液配管、３９Ａ、３９Ｂ：導電率測定ユニット、４０：樹脂洗浄廃液導電率測定ユニット、４２Ａ、４２Ｂ：全有機炭素測定ユニット、４３Ａ、４３Ｂ：信号線、４４：低電導度廃液系排出弁、４５：低電導度廃液系排出配管、４６：高電導度廃液系排出弁、４７：高電導度廃液系排出配管、５０：蒸気配管、５２：給水配管。
【図１】
2019219270.tif 000003
【図２】
2019219270.tif 000004
【図３】
2019219270.tif 000005