(57)【要約】【課題】既設設備の大規模改造を行うことなく、また放射性廃棄物量を増大させることなく、原子力発電所の放射性物質含有水中の放射性物質濃度を低減することができる装置を提供する。【解決手段】原子力発電所における脱塩塔１０を備えた放射性物質含有水の浄化系において、脱塩塔内のイオン交換樹脂層１８の上流側または下流側に上記放射性物質含有水を活性炭に接触させる活性炭処理部２２を設ける。あるいは、原子力発電所におけるフィルタ１２を備えた放射性物質含有水の浄化系において、フィルタ内に放射性物質含有水を活性炭に接触させる活性炭処理部を設ける。【選択図】図１
2008232773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電所における脱塩塔を備えた放射性物質含有水の浄化系において、前記脱塩塔内のイオン交換樹脂層の上流側または下流側に前記放射性物質含有水を活性炭に接触させる活性炭処理部を設けたことを特徴とする原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置。
【請求項２】
原子力発電所におけるフィルタを備えた放射性物質含有水の浄化系において、前記フィルタ内に前記放射性物質含有水を活性炭に接触させる活性炭処理部を設けたことを特徴とする原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置。
【請求項３】
前記活性炭の充填量をＶｍ３、処理流量をＱｍ３／ｈとしたときに、前記活性炭からの不純物溶出量が、Ｃｌ（ｇ／ｍ３／ｈ）≦０．０５Ｑ／Ｖ、Ｆ（ｇ／ｍ３／ｈ）≦０．１５Ｑ／Ｖ、Ｎａ（ｇ／ｍ３／ｈ）≦０．０３Ｑ／Ｖであることを特徴とする請求項１または２に記載の原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＲ型（加圧水型）、ＢＷＲ型（沸騰水型）等の原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置に関し、さらに詳述すると、上記放射性物質含有水から放射性物質を除去する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＷＲ型原子力発電所の１次系水には、コバルト６０をはじめとする放射性核種が含まれており、これらの放射性核種は鉄などの金属酸化物中に取り込まれた不溶解性物質またはイオンとして存在している。上記不溶解性放射性物質やイオン状放射性物質は、プラント定期検査時に作業員の放射線被曝の原因となるため、１次系水中の放射性物質の濃度低減や、放射性物質の配管表面への付着防止などのさまざまな対策が検討および実行されている。例えば、前者の対策としてはコバルト選択性樹脂を用いた放射性物質の濃度低減の提案があり、後者の対策としては配管表面への放射性物質の付着を防止する亜鉛注入の実施がある。
【０００３】
また、ＰＷＲ型原子力発電所における１次系水の浄化系である化学体積制御系、ホウ酸回収系、燃料プール浄化系などには、それぞれの水質および目的に応じた浄化設備が設けられており、１次系水に含まれる放射性物質はこれらの浄化設備で除去されている。
【０００４】
通常は、イオン状放射性物質はカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂を用いた混床、単床あるいは複床による脱塩塔にて除去され、不溶解性放射性物質は高分子製不織布などを用いたプリーツ状カートリッジフィルタにより除去されている。例えば、図６に示すように、１次系水の化学体積制御系にカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂を用いた混床式脱塩塔１０およびプリーツ状カートリッジフィルタ１２をこの順に設置し、原子炉格納容器からの１次系水１４を上記脱塩塔１０およびフィルタ１２に順次通水した後、体積制御タンク１６に送ることが行われている（例えば、非特許文献１参照）。なお、図中１８は脱塩塔１０内のイオン交換樹脂層、２０はフィルタ１２内のプリーツ状フィルタメディアを示す。
【０００５】
【非特許文献１】「原子炉水化学ハンドブック」（日本原子力学会編、コロナ社発行）の１１５〜１１６頁および１２２〜１２３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者の知見によれば、現在、ＰＷＲ型原子力発電所における１次系水の化学体積制御系や放射性廃液処理系において、前述した脱塩塔やフィルタで除去されにくい形態の放射性物質が存在することが確認されている。この形態の放射性物質は、脱塩塔に充填されたイオン交換樹脂でも除去されにくいことから、完全なイオン状ではないと考えられ、微細なコロイド状物質として存在するものと推察される。また、放射性廃液処理系における本発明者の知見では、上記形態の放射性物質は限外ろ過膜でも除去されにくいことが確認されている。
【０００７】
上述した脱塩塔やフィルタで除去されにくい形態の放射性物質を除去するためには、より目開きの細かいナノ濾過膜（ＮＦ膜）あるいは逆浸透膜（ＲＯ膜）を用いた濾過処理や、１次系水に金属塩等を加えて放射性物質を沈殿させる共沈法などの凝集処理を行うことが考えられる。しかし、前者の手段は、フィルタの透過抵抗が増大するため、既設設備の大規模改造が必要となり、適用が難しい。また、後者の手段は、放射性廃棄物量の増大につながるため好ましくない。そのため、ＰＷＲ型原子力発電所の１次系水中の放射性物質濃度を現状よりも低減することは、事実上困難となっていた。
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、既設設備の大規模改造を行うことなく、また放射性廃棄物量を増大させることなく、原子力発電所の放射性物質含有水中の放射性物質濃度を低減することができる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、前記目的を達成するために種々検討を行った結果、原子力発電所の放射性物質含有水中に含まれる脱塩塔やフィルタで除去されにくい形態の放射性物質は、上記放射性物質含有水を活性炭に接触させることにより除去できることを見出した。
【００１０】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、下記（１）および（２）の発明を提供する。
（１）原子力発電所における脱塩塔を備えた放射性物質含有水の浄化系において、前記脱塩塔内のイオン交換樹脂層の上流側または下流側に前記放射性物質含有水を活性炭に接触させる活性炭処理部を設けたことを特徴とする原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置。
（２）原子力発電所におけるフィルタを備えた放射性物質含有水の浄化系において、前記フィルタ内に前記放射性物質含有水を活性炭に接触させる活性炭処理部を設けたことを特徴とする原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置。
【００１１】
本発明において、原子力発電所における放射性物質含有水の浄化系とは、ＰＷＲ型原子力発電所の１次系における化学体積制御系、ホウ酸回収系、燃料プール浄化系および放射性廃液処理系、ＢＷＲ型原子力発電所における原子炉冷却材浄化系、燃料プール冷却浄化系および放射性廃液処理系等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１２】
（１）の発明における脱塩塔としては、例えば、カチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂を用いた混床式脱塩塔、カチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂を用いた複床式脱塩塔、カチオン交換樹脂を用いた単床式脱塩塔とアニオン交換樹脂を用いた単床式脱塩塔とからなる脱塩塔等を挙げることができる。
【００１３】
（２）の発明におけるフィルタとしては、例えば、プリーツ状カートリッジフィルタ、デプスフィルタ、糸巻きフィルタ等を挙げることができる。
【００１４】
本発明では、活性炭として、活性炭の充填量をＶｍ３、処理流量をＱｍ３／ｈとしたときに、上記活性炭からの不純物溶出量が、Ｃｌ（ｇ／ｍ３／ｈ）≦０．０５Ｑ／Ｖ、Ｆ（ｇ／ｍ３／ｈ）≦０．１５Ｑ／Ｖ、Ｎａ（ｇ／ｍ３／ｈ）≦０．０３Ｑ／Ｖであるものを用いることが好ましく、これによりＰＷＲ発電所の１次冷却材の水質維持基準値を満足することできる。さらに、望ましくは、処理水質が適用プラント毎に定められている推奨値を満足するレベルまで洗浄された活性炭（高純度活性炭）を用いることが好ましい。これにより、適用プラントの水質を維持したまま本技術を適用することができ、水質管理業務に影響を及ぼすことなく放射性物質低減効果を得ることができる。
【００１５】
上述した浄化系で処理した処理水は、冷却水として再利用してもよく、系外に排出してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、既設設備の大規模改造を行うことなく、また放射性廃棄物量を増大させることなく、原子力発電所の放射性物質含有水中に含まれる脱塩塔やフィルタで除去されにくい形態の放射性物質を除去して、上記放射性物質含有水中の放射性物質濃度を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は下記例に限定されるものではない。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置の第１実施形態を示すフロー図である。本実施形態は、ＰＷＲ型原子力発電所の１次系水処理装置として構成されており、１次系水の化学体積制御系にカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂を用いた混床式脱塩塔１０およびプリーツ状カートリッジフィルタ１２をこの順に設置し、原子炉格納容器からの１次系水１４を上記脱塩塔１０およびフィルタ１２に順次通水した後、体積制御タンク１６に送る図６に示した装置において、脱塩塔１０内のイオン交換樹脂層１８の下方（下流側）に、濾過層を形成するように活性炭層（活性炭処理部）２２を配置したものである。
【００１９】
一般に、活性炭はイオン交換樹脂よりも比重が大きく流動しにくい特性がある。そのため、脱塩塔の下部に予め活性炭層を形成し、その上方にイオン交換樹脂層を形成することにより、比較的容易にイオン交換樹脂と活性炭との複床層を得ることができる。また、この際に特開２００４−０８１９２７、特開２００４−２５５２９２に示されている方法を用いることにより、容易に上記複床層を得ることができる。本実施形態によれば、既設の設備をそのまま利用して本発明を容易に実施することができる。
【００２０】
（第２実施形態）
図２は本発明に係る原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置の第２実施形態を示すフロー図である。本実施形態は、ＰＷＲ型原子力発電所の１次系水処理装置として構成されており、１次系水の化学体積制御系にカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂を用いた混床式脱塩塔１０およびプリーツ状カートリッジフィルタ１２をこの順に設置し、原子炉格納容器からの１次系水１４を上記脱塩塔１０およびフィルタ１２に順次通水した後、体積制御タンク１６に送る図６に示した装置において、フィルタ１２内のプリーツ状フィルタメディア２０の内方（上流側）に、濾過層を形成するように活性炭層（活性炭処理部）２２を配置したものである。
【００２１】
本例の活性炭層を有するフィルタは、図３に示すように、内筒および外筒としてのステンレス鋼製またはプラスチック製のサポートネット２６、２６の間に粒状活性炭を充填して活性炭層２２を形成することにより円筒形の活性炭カートリッジ２８を作製し、この活性炭カートリッジ２８を既設の円筒形のカートリッジフィルタ１２の内側に配置するとともに、Ｏ−リング３２、３４により活性炭カートリッジ２８とカートリッジフィルタ１２との間およびカートリッジフィルタ１２とアウターケージ３６との間をそれぞれシールすることにより作製することができる。図３に示したカートリッジフィルタ１２と活性炭カートリッジ２８との一体型フィルタ３０では、原水３８はフィルタ３０の内側から外側に向けて通水され、処理水４０はカートリッジフィルタ１２から流出する。なお、活性炭としては粒状活性炭のほか、繊維状活性炭を筒状に成形した活性炭フィルタなども使用可能であり、この場合はサポートネットを不要とすることができる。本実施形態によれば、既設の設備をそのまま利用して本発明を容易に実施することができる。
【００２２】
（第３実施形態）
図４は本発明に係る原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置の第３実施形態を示すフロー図である。本実施形態は、ＰＷＲ型原子力発電所の１次系水処理装置として構成されており、１次系水の化学体積制御系にプリーツ状カートリッジフィルタ１２およびカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂を用いた混床式脱塩塔１０をこの順に設置し、原子炉格納容器からの１次系水１４を上記フィルタ１２および脱塩塔１０に順次通水した後、体積制御タンク１６に送る装置において、脱塩塔１０内のイオン交換樹脂層１８の上方（上流側）に、濾過層を形成するように活性炭層（活性炭処理部）２２を設けたものである。
【００２３】
活性炭はイオン交換樹脂よりも比重が大きく、粒径が同じであれば沈降速度が速くなる。沈降速度が速い粒子を上層に充填すると、樹脂流入時に生じる流動で活性炭層が樹脂層内に入り込み、均一に充填されない可能性がある。これを防ぐには、前述の特開２００４−０８１９２７、特開２００４−２５５２９２に示されている方法を用いるか、あるいは活性炭の粒径を小さくし、沈降速度を遅くする手法が有効である。後者の方法を用いた場合には、１次系水が不溶解性物質を多く含む水質であると、小粒径の活性炭を用いた活性炭層に不溶解性物質が堆積して差圧が急激に上昇する可能性があるが、本実施形態では、活性炭層の上流側にフィルタを設置しているので、１次系水が不溶解性物質を多く含む水質であっても、上記のように活性炭層の差圧が急激に上昇することを防止することができるともに、イオン交換樹脂層の目詰まりを防ぐことができる。
【００２４】
また、ＰＷＲ型原子力発電所の１次系水にはイオン交換樹脂の酸化劣化の要因となる過酸化水素が含まれているが、活性炭は過酸化水素を分解する触媒として機能するため、本実施形態では、イオン交換樹脂の上流側で１次系水を活性炭と接触させることにより、１次系水中の過酸化水素を除去してイオン交換樹脂の酸化劣化を防止することができる。
【００２５】
（第４実施形態）
図５は本発明に係る原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置の第４実施形態を示すフロー図である。本実施形態は、ＰＷＲ型原子力発電所の１次系水処理装置として構成されており、１次系水の化学体積制御系にプリーツ状カートリッジフィルタ１２およびカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂を用いた混床式脱塩塔１０をこの順に設置し、原子炉格納容器からの１次系水１４を上記フィルタ１２および脱塩塔１０に順次通水した後、体積制御タンク１６に送る装置において、フィルタ１２内のプリーツ状フィルタメディア２０の内方（上流側）に、濾過層を形成するように活性炭層（活性炭処理部）２２を配置したものである。
【００２６】
本実施形態の処理装置は、第３実施形態の処理装置と同様の作用効果を奏する。また、フィルタとして図３に示した一体型フィルタを用いれば、既設の設備をそのまま利用して本発明を容易に実施することができる。
【００２７】
本発明の処理装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、第１〜第４実施形態において、活性炭処理部を他の箇所に設けてもよく、複数箇所に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置の第１実施形態を示すフロー図である。
【図２】本発明に係る原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置の第２実施形態を示すフロー図である。
【図３】カートリッジフィルタと活性炭カートリッジとの一体型フィルタを示すもので、（ａ）は作製工程を示す図、（ｂ）はカートリッジフィルタおよび活性炭カートリッジの断面を示す図である。
【図４】本発明に係る原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置の第３実施形態を示すフロー図である。
【図５】本発明に係る原子力発電所における放射性物質含有水の処理装置の第４実施形態を示すフロー図である。
【図６】ＰＷＲ型原子力発電所における１次系水の浄化系の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  脱塩塔
１２  カートリッジフィルタ
１４  １次系水
１６  体積制御タンク
１８  イオン交換樹脂層
２０  フィルタメディア
２２  活性炭層（活性炭処理部）
【図１】
2008232773.tif 000003
【図２】
2008232773.tif 000004
【図３】
2008232773.tif 000005
【図４】
2008232773.tif 000006
【図５】
2008232773.tif 000007
【図６】
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