(57)【要約】【課題】下側イオン交換樹脂層を所望の形態に形成しつつ、上側イオン交換樹脂を充填できるようにし、塔内に確実に目標とする二層形態のイオン交換樹脂層を形成する。【解決手段】脱塩塔内に、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合樹脂Ａからなる上側イオン交換樹脂層と、アニオン交換樹脂単独または混合樹脂Ａよりもアニオン交換樹脂の比率が高い混合樹脂Ｂからなる下側イオン交換樹脂層との、互いに異なる上下二層のイオン交換樹脂層を形成するに際し、脱塩塔内に、下側イオン交換樹脂を移送水とともに充填して下側イオン交換樹脂層を形成した後、脱塩塔内に水を補給し脱塩塔内の水位を上昇させて下側イオン交換樹脂層の上面に対して水深を持たせた後、脱塩塔内から水を抜くことにより脱塩塔内に下降流を形成しながら混合樹脂Ａを移送水とともに充填し上側イオン交換樹脂層を形成する、復水脱塩装置へのイオン交換樹脂充填方法。【選択図】  図３
2004255292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱塩塔内に、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合樹脂Ａからなる上側イオン交換樹脂層と、アニオン交換樹脂単独または前記混合樹脂Ａよりもアニオン交換樹脂の比率が高い混合樹脂Ｂからなる下側イオン交換樹脂層との、互いに異なる上下二層のイオン交換樹脂層を形成するに際し、脱塩塔内に、アニオン交換樹脂または混合樹脂Ｂを移送水とともに充填して下側イオン交換樹脂層を形成した後、脱塩塔内に水を補給し脱塩塔内の水位を上昇させて前記下側イオン交換樹脂層の上面に対して水深を持たせた後、脱塩塔内から水を抜くことにより脱塩塔内に下降流を形成しながら前記混合樹脂Ａを移送水とともに充填し、前記下側イオン交換樹脂層上に上側イオン交換樹脂層を形成することを特徴とする、復水脱塩装置へのイオン交換樹脂充填方法。
【請求項２】
脱塩塔の下部側から前記水の補給を行う、請求項１の復水脱塩装置へのイオン交換樹脂充填方法。
【請求項３】
脱塩塔の上部側から前記水の補給を行う、請求項１の復水脱塩装置へのイオン交換樹脂充填方法。
【請求項４】
前記水の補給後に、前記下側イオン交換樹脂層に瞬間的な流動を与えて該下側イオン交換樹脂層の上面をならすべく、脱塩塔の下部側から短時間の水補給を行う、請求項１〜３のいずれかに記載の復水脱塩装置へのイオン交換樹脂充填方法。
【請求項５】
前記混合樹脂Ａの充填後に、前記上側イオン交換樹脂層に瞬間的な流動を与えて該上側イオン交換樹脂層の上面をならすべく、脱塩塔の下部側から短時間の水補給を行う、請求項１〜４のいずれかに記載の復水脱塩装置へのイオン交換樹脂充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力あるいは火力発電プラントの復水配管系統に設けられる復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
復水脱塩装置の処理水には数種の有機性不純物が含まれていることが知られている。これらは主として脱塩塔に充填されているイオン交換樹脂から溶出した不純物であり、イオン交換樹脂が溶存酸素や酸化剤による酸化分解を受けることにより発生する。このうちカチオン交換樹脂から溶出する有機性不純物は、主としてポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳと略称することもある。）であり、原子炉や蒸気発生器で分解されて硫酸イオンを生じるため近年問題となっている。すなわち、硫酸は構造材の腐食やスケール発生の原因となるため、極力低減することが望ましく、硫酸イオンの発生を低減する方法がいくつか提案されている。
【０００３】
低減方法の一つとして、脱塩塔内に形成されるイオン交換樹脂層を上下に分け、上層をカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を混合した混合イオン交換樹脂、またはカチオン交換樹脂単独の層とし、下層をアニオン交換樹脂単独の層とする方法が提案されている（特許文献１）。この方法では、脱塩塔内下部のアニオン交換樹脂が上層から溶出してきたＰＳＳを吸着するため、処理水中のＰＳＳ濃度を低減することができる。
【０００４】
ところが、上記のように脱塩塔内に所望の上下二層のイオン交換樹脂層を形成しようとする場合、以下のような問題がある。すなわち、アニオン交換樹脂の比重は一般にカチオン交換樹脂よりも小さいので、脱塩塔内にイオン交換樹脂を充填するに際し、先にアニオン交換樹脂を受け入れて脱塩塔内下部にアニオン交換樹脂層を形成しても、その上に混合イオン交換樹脂を受け入れる際に、脱塩塔内の樹脂層が流動状態になり、アニオン交換樹脂が舞い上がって混合イオン交換樹脂層上部にまで移動してしまい、脱塩塔内下部のアニオン交換樹脂量が減少するという問題が生じる。脱塩塔内下部のアニオン交換樹脂量が減少すると、ＰＳＳが捕捉されにくくなり、処理水中のＰＳＳ濃度が増加し、二層に分けたことによる目標とする処理水中のＰＳＳ濃度低減効果が得られない。また、混合イオン交換樹脂のスラリーを充填する際に、脱塩塔内下部に形成されていたアニオン交換樹脂層の上面が乱れてしまい、アニオン交換樹脂層の厚さが不均一となり、厚みが薄い部分でＰＳＳの除去性が悪くなる可能性もある。
【０００５】
このような問題に対し、先に本出願人により、脱塩塔内下部に垂下壁を設けてアニオン交換樹脂層の流動を抑制するようにした構造が提案されている（特許文献２）。
【０００６】
また、上下二層のイオン交換樹脂層を形成する場合に対してではないが、充填すべき混合樹脂をカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂への分離を抑えつつ脱塩塔内に充填する方法として、脱塩塔内に水の下降流を作りながら混合樹脂を充填する方法も提案されている（特許文献３）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２７６８６２号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開２０００−１６７５５１号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】
特開２００２−１３２８号公報（特許請求の範囲）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献２に記載されている垂下壁を設ける方法は、新設プラントであれば比較的問題なく実施できるが、既設プラントの改造で、とくにＢＷＲプラント（沸騰水型原子力発電所）での放射線管理区域内での溶接作業やライニング補修等を伴う改造では、現実に実施するのが相当困難になる。
【０００９】
また、特許文献３は、脱塩塔内に一種の混合樹脂層のみを形成する場合について記載したものであるから、互いに異なる上下二層のイオン交換樹脂層を形成することを前提とする場合には、そのまま適用はできない。
【００１０】
本発明の課題は、脱塩塔内に互いに異なる上下二層のイオン交換樹脂層を形成する場合において、とくに下側イオン交換樹脂層を所望の形態に形成しつつ、上側イオン交換樹脂を充填できるようにし、塔内に確実に目標とする二層形態のイオン交換樹脂層を形成して、所望の処理水中のＰＳＳ濃度低減効果を得ることが可能な、復水脱塩装置の脱塩塔へのイオン交換樹脂充填方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る復水脱塩装置へのイオン交換樹脂充填方法は、脱塩塔内に、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合樹脂Ａからなる上側イオン交換樹脂層と、アニオン交換樹脂単独または前記混合樹脂Ａよりもアニオン交換樹脂の比率が高い混合樹脂Ｂからなる下側イオン交換樹脂層との、互いに異なる上下二層のイオン交換樹脂層を形成するに際し、脱塩塔内に、アニオン交換樹脂または混合樹脂Ｂを移送水とともに充填して下側イオン交換樹脂層を形成した後、脱塩塔内に水を補給し脱塩塔内の水位を上昇させて前記下側イオン交換樹脂層の上面に対して水深を持たせた後、脱塩塔内から水を抜くことにより脱塩塔内に下降流を形成しながら前記混合樹脂Ａを移送水とともに充填し、前記下側イオン交換樹脂層上に上側イオン交換樹脂層を形成することを特徴とする方法からなる。上記水深は、下側イオン交換樹脂層の上面から少なくとも２００ｍｍ、好ましくは３００ｍｍ以上持たせることが好ましい。また、本発明に係る方法においては、上記の如く下側イオン交換樹脂層の上面に対して水深を持たせた結果、仮に脱塩塔内が満水状態になったとしても、何ら差し支えなく、このような態様も本発明の範疇に含まれる。
【００１２】
この本発明に係る方法においては、上記水の補給は、脱塩塔の下部側から行うこともできるし、脱塩塔の上部側から行うこともできる。下部側から水を補給する場合には、既に形成されている下側イオン交換樹脂層を若干流動状態にしてその上面（粒面）をならす効果を期待できる。この補給態様はとくに下側イオン交換樹脂層がアニオン交換樹脂単独で形成される場合に好適であり、この場合には、下側イオン交換樹脂層が多少流動状態とされても層内部での分離は生じない。一方、上部側からの水の補給は、とくに下側イオン交換樹脂層がアニオン交換樹脂リッチの混合樹脂Ｂから形成される場合に好適であり、この場合には、上側からの補給であるから下側イオン交換樹脂層は基本的に流動状態とはならず、内部におけるカチオン、アニオン交換樹脂の分離は抑制される。ただしこの場合には、既に形成されている下側イオン交換樹脂層の上面を大きく乱さないように水補給を行うことが好ましい。
【００１３】
また、上記水の補給後には、下側イオン交換樹脂層に瞬間的な流動を与えて該下側イオン交換樹脂層の上面をならすべく、脱塩塔の下部側から短時間の水補給（瞬時的な水補給）を行うことが好ましい。これによって、混合樹脂Ａの受入れ前に、下側イオン交換樹脂層の上面を極力平坦な面に揃えておくことが可能になる。
【００１４】
さらに、上記混合樹脂Ａの充填後にも、上側イオン交換樹脂層に瞬間的な流動を与えて該上側イオン交換樹脂層の上面をならすべく、脱塩塔の下部側から短時間の水補給を行うことができる。これによって、最終的に脱塩塔内に充填されたイオン交換樹脂層全体の上面を極力平坦な面に揃えることが可能になる。
【００１５】
上記のような本発明に係る復水脱塩装置へのイオン交換樹脂充填方法においては、アニオン交換樹脂または混合樹脂Ｂが移送水とともに充填されて下側イオン交換樹脂層が形成された後、脱塩塔内に水が補給されて脱塩塔内の水位が上昇され、下側イオン交換樹脂層の上面に対して所定深さ以上の水深が持たせられる。つまり、脱塩塔内に水抜きするに十分な水量が確保される。この状態から、脱塩塔内から水が抜かれることにより脱塩塔内に下降流が形成され、該下降流が形成されながら、つまり、下降流が形成されている状態にて、混合樹脂Ａが移送水とともに充填され、下側イオン交換樹脂層上に上側イオン交換樹脂層が形成される。下降流が形成され、その状態が継続されることにより、既に形成されていた下側イオン交換樹脂層には該樹脂層を下方に押しつける力が作用し続けることになり、上方に混合樹脂Ａが充填されている間にも、下側イオン交換樹脂層が所定の形態に維持され続ける。その結果、とくに下側イオン交換樹脂層の上面が大きく乱れることなく、目標とする上下二層形態のイオン交換樹脂層が脱塩塔内に形成されることになる。
【００１６】
また、下側イオン交換樹脂層の上面に対して所定深さ以上の水深が付与されることにより、混合樹脂Ａが移送水とともに充填される際に、下側イオン交換樹脂層の上面上に存在する水の層がバッファ層として機能し、流入されてくる混合樹脂Ａあるいはその移送水による下側イオン交換樹脂層の上面の乱れの発生も極めて小さく抑えられる。これによって、目標とする上下二層形態のイオン交換樹脂層がより確実に形成されることになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る方法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〜図５は、本発明の一実施態様に係る復水脱塩装置における脱塩塔へのイオン交換樹脂充填方法を、ＢＷＲプラントにおける竪型円筒形脱塩塔に対して適用した場合を示しており、該方法を工程順に示している。図１は、アニオン交換樹脂または混合樹脂Ｂ（上側イオン交換樹脂層を形成する混合樹脂Ａよりもアニオン交換樹脂の比率が高い混合樹脂）を再生塔等から移送水とともに脱塩塔内に送り、該脱塩塔内に充填して下側イオン交換樹脂層を形成する様子を示している。脱塩塔１の上部には、下側イオン交換樹脂スラリ２（下側イオン交換樹脂と移送水との混合形態）を脱塩塔１内に導入する樹脂移送管３と、ベント管４が設けられている。樹脂移送管３を通して移送されてきた下側イオン交換樹脂５は、脱塩塔１内に充填され、脱塩塔１内の下部に、図示例では脱塩塔１内下部に設けられた目板６上に、下側イオン交換樹脂層７を形成する。このとき、必要に応じて余剰の移送水を脱塩塔１の下部に設けられたドレン管８を介して抜き出し（ドレン）してもよい。この下側イオン交換樹脂スラリ２の移送が終了した時点では、通常、図１に示すように、下側イオン交換樹脂層７の上面は平坦ではなく、不均一に乱れていることが多い。
【００１８】
次に、図２に示すように、脱塩塔１の下部から、たとえばドレン管８を利用して、補給水９を脱塩塔１内に供給し、脱塩塔１内における水位を上昇させ、下側イオン交換樹脂層７の上面に対して所定の水深Ｈを持たせる。この水深Ｈは、少なくとも２００ｍｍ、好ましくは３００ｍｍ以上持たせることが望ましい。また、この脱塩塔１の下部から水の補給により、下側イオン交換樹脂層７が若干流動可能状態とされるので、下側イオン交換樹脂層７の上面が平坦にならされる効果がある。さらに上面を平坦化するには、たとえば、上記所定の水深Ｈとなるように水を補給した後、強めの流速で瞬時的に水を供給し（短時間の水補給を行い）、下側イオン交換樹脂層７を瞬間的に流動させて上面（粒面）を整えるようにしてもよい。
【００１９】
また、図示は省略するが、上記水深Ｈを持たせるための補給水は脱塩塔１の上部から供給することもできる。上記脱塩塔１の下部からの供給では、下側イオン交換樹脂層７を若干流動可能状態としてその上面を平坦にならす効果が得られるが、このとき下側イオン交換樹脂層７を形成している下側イオン交換樹脂５が混合樹脂Ｂである場合には、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂が比重差により分離、分級されるおそれがあるので、この下部からの供給は、分離のおそれのない、下側イオン交換樹脂層７がアニオン交換樹脂単独構成とされている場合にとくに有効である。一方、脱塩塔１の上部からの供給では、下部からの供給の場合のような下側イオン交換樹脂層７内での分離は実質的に生じないので、この上部からの供給は、とくに下側イオン交換樹脂層７が混合樹脂Ｂから形成される場合に有効である。
【００２０】
上述の如く下側イオン交換樹脂層７を形成し所定の水深Ｈを持たせた後、図３に示すように、脱塩塔１下部のドレン管８を介して脱塩塔１内の水を抜き出すことにより、脱塩塔１内に存在している水に下降流Ｒを形成しながら、再生塔等から樹脂移送管３を介して上側イオン交換樹脂スラリ１０（上側イオン交換樹脂〔混合樹脂Ａ〕と移送水との混合形態）を脱塩塔１内に送給する。脱塩塔１内に移送されてきた上側イオン交換樹脂１１（混合樹脂Ａ）は、脱塩塔１内の下側イオン交換樹脂層７上に充填され、上側イオン交換樹脂層１２を形成していく。このとき、下降流Ｒが形成された状態が維持されるので、既に形成されている下側イオン交換樹脂層７にはその樹脂層７を下方に押しつける力が作用し続けることになり、その上方に上側イオン交換樹脂１１が充填されている間にも、下側イオン交換樹脂層７は所定の望ましい形態に保たれる。また、下側イオン交換樹脂層７の上部の水深を有する水層が存在するので、上側イオン交換樹脂１１やその移送水が勢いよく塔内に落下されてくる場合にあっても、その勢いを緩衝する機能を果たす。したがって、この面からも、下側イオン交換樹脂層７の上面の乱れが抑えられ、下側イオン交換樹脂層７は所定の望ましい形態に保たれる。
【００２１】
また、この下降流Ｒを形成しながら上側イオン交換樹脂層１２を形成していく過程においては、同時に脱塩塔１の上部側から、補給水１３をたとえばベント管４を介して補給してもよい。この補給水１３の補給により、前記水深Ｈを持たせていた脱塩塔１内の水量が十分に確保され、下降流Ｒの流速を上げても水深が低下しすぎることが防止される。したがって、上記下側イオン交換樹脂層７を所定の望ましい形態に保持する機能が保たれる。この補給水１３に代えて、あるいは補給水１３とともに、加圧空気を供給することも可能である。加圧空気の供給により、下側イオン交換樹脂層７を下方に押しつけその形態を保持する作用が補強される。
【００２２】
さらに、上記上側イオン交換樹脂層１２を形成していく過程は、下降流Ｒが形成された状態で実施されるから、充填されつつある上側イオン交換樹脂１１、つまり混合樹脂Ａの分離（カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との分離）も抑えられ、望ましい混合状態のまま上側イオン交換樹脂層１２が形成されていくことになる。
【００２３】
このように上側イオン交換樹脂層１２を形成した後には、その上面に若干の乱れが残る場合も想定される。この場合には、たとえば図４に示すように、脱塩塔１の下部から補給水１４を瞬時的に供給し（短時間の水補給を行い）、上側イオン交換樹脂層１２を瞬間的に流動させてその上面（粒面）を平坦に整えるようにすることができる。ただし、この操作が不要である場合には省略すればよい。
【００２４】
上記の如く脱塩塔１内に目標とする望ましい形態の下側イオン交換樹脂層７および上側イオン交換樹脂層１２を上下二層に形成した後、図５に示すように、脱塩塔１の上部側から補給水１５を供給し、余剰の水をベント管４からドレンして、脱塩塔１内を満水にして通水準備が完了する。
【００２５】
なお、上記実施態様ではＢＷＲプラントにおける竪型円筒形脱塩塔に対して本発明を適用した場合を示したが、本発明は、たとえばＢＷＲプラントにおける球形脱塩塔に対しても同様に適用でき、さらに、側面に樹脂入口を設けた脱塩塔に対しても同様に適用できる。脱塩塔の側面に樹脂入口が設けられている場合には、脱塩塔内に形成される樹脂層の粒面が樹脂入口に近い部分で高くなる傾向にあるが、前述した下降流や、瞬時的な補給水の供給により、粒面を適切に平坦にならすことが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る復水脱塩装置へのイオン交換樹脂充填方法によれば、脱塩塔内において下側イオン交換樹脂層を望ましい形態に維持しながら上側イオン交換樹脂層を形成していくことができるようになり、上下二層のイオン交換樹脂層をともに目標とする望ましい形態に形成することができる。この本発明に係る方法は、既設の脱塩塔に対しても実質的に設備改造を伴うことなく容易に実施することができる。そして、本発明に係る方法の実施により、高い処理水中のＰＳＳ濃度低減効果を得ることが可能となる。
【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へのイオン交換樹脂充填方法における一ステップを示す脱塩塔の概略縦断面図である。
【図２】図１の次のステップを示す脱塩塔の概略縦断面図である。
【図３】図２の次のステップを示す脱塩塔の概略縦断面図である。
【図４】図３の次のステップを示す脱塩塔の概略縦断面図である。
【図５】図４の次のステップを示す脱塩塔の概略縦断面図である。
【符号の説明】
１  脱塩塔
２  下側イオン交換樹脂スラリ
３  樹脂移送管
４  ベント管
５  下側イオン交換樹脂
６  目板
７  下側イオン交換樹脂層
８  ドレン管
９  補給水
１０  上側イオン交換樹脂スラリ
１１  上側イオン交換樹脂
１２  上側イオン交換樹脂層
１３  補給水
１４  補給水
１５  補給水
Ｈ  水深
Ｒ  下降流
【図１】
2004255292.tif 000003
【図２】
2004255292.tif 000004
【図３】
2004255292.tif 000005
【図４】
2004255292.tif 000006
【図５】
2004255292.tif 000007