(57)【要約】【課題】懸濁性腐食生成物濃度が低く且つ硫酸イオン濃度の低い、高純度の処理水質を得ることができる復水脱塩方法及び装置を提供する。【解決手段】ＢＷＲ原子力発電プラントの復水をイオン交換樹脂層で処理する復水脱塩方法において、該復水を処理するイオン交換樹脂層を、表層部がカチオン樹脂、中間部がカチオン樹脂とアニオン樹脂の混床、及び、下層部がアニオン樹脂とするか、又は、前記復水を処理するイオン交換樹脂層を、表層部がアニオン樹脂に対してカチオン樹脂の存在比率を１：２より多くした混床、中間部がアニオン樹脂とカチオン樹脂の比率が２：１から１：２の混床、及び、下層部がアニオン樹脂に対してカチオン樹脂の存在比率を２：１より少なくした混床とすることとした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＷＲ原子力発電プラントの復水をイオン交換樹脂層で処理する復水脱塩方法において、該復水を処理するイオン交換樹脂層を、表層部がカチオン樹脂、中間部がカチオン樹脂とアニオン樹脂の混床、及び、下層部がアニオン樹脂とすることを特徴とする復水脱塩方法。
【請求項２】
ＢＷＲ原子力発電プラントの復水をイオン交換樹脂層で処理する復水脱塩方法において、該復水を処理するイオン交換樹脂層を、表層部がアニオン樹脂に対してカチオン樹脂の存在比率を１：２より多くした混床、中間部がアニオン樹脂とカチオン樹脂の比率が２：１から１：２の混床、及び、下層部がアニオン樹脂に対してカチオン樹脂の存在比率を２：１より少なくした混床とすることを特徴とする復水脱塩方法。
【請求項３】
ＢＷＲ原子力発電プラントの復水を処理するイオン交換樹脂層を有する復水脱塩装置において、該イオン交換樹脂層は、表層部がカチオン樹脂、中間部がカチオン樹脂とアニオン樹脂の混床、及び、下層部がアニオン樹脂で形成されていることを特徴とする復水脱塩装置。
【請求項４】
ＢＷＲ原子力発電プラントの復水を処理するイオン交換樹脂層を有する復水脱塩装置において、該イオン交換樹脂層は、表層部がアニオン樹脂に対してカチオン樹脂の存在比率を１：２より多くした混床、中間部がアニオン樹脂とカチオン樹脂の比率が２：１から１：２の混床、及び、下層部がアニオン樹脂に対してカチオン樹脂の存在比率を２：１より少なくした混床で形成されていることを特徴とする復水脱塩装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＢＷＲ原子力発電プラントの復水処理に係り、特に、懸濁性腐食生成物濃度が低く且つ硫酸イオン濃度の低い、高純度な処理水質を得ることができる復水脱塩方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開昭５５−５９８８１号公報
【特許文献２】特許第３０８７９０５号公報
ＢＷＲ原子力発電プラントでは、原子炉にて発生した蒸気で発電した後に海水にて蒸気を冷却し、その復水を、復水脱塩装置にて処理し原子炉に給水している。ＢＷＲ原子力発電プラントの概略フロー構成図を図３に示す。復水脱塩装置ではイオン交換樹脂が使用され、系統内に流入した海水成分や、プラント構成材料より生成した鉄酸化物を主体とした懸濁性腐食生成物（以下、クラッドと称す）やイオン性不純物を除去している。
ＢＷＲ原子力発電プラントの復水脱塩装置で使用しているイオン交換樹脂は、上流側より流入するＮａＣｌに代表される海水成分などのイオン成分の除去能力は高いが、クラッドの除去能力については、入口濃度に対する除去率が５０〜８０程度と低い。このため、そのままではクラッドが原子炉に給水されることとなり、放射能レベル上昇の一つの原因となる。
【０００３】
更に、カチオン樹脂から溶出する有機性不純物（以下、ＴＯＣと称す〉は、原子炉内に持ち込まれると硫酸を生成するため、原子炉水質を低下させる原因となる。
従って、原子炉水質を高純度にするためには、復水脱塩装置によるクラッド除去能力を高め、且つカチオン樹脂から溶出するＴＯＣのリーク量を少なくする必要がある。
これらを解決する方法としては、特許第３０８７９０５号公報にあるような、架橋度が６％程度で且つ表面構造が特殊なカチオン樹脂を使用してクラッドを効率的に除去する方法や、特開昭５５−５９８８１号公報にあるような、カチオン樹脂を樹脂層表層部に配してクラッドを除去する方法、などが提案されているが、クラッドの除去とカチオン樹脂溶出ＴＯＣの低減の双方を満足する復水脱塩装置は提案されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑み、ＢＷＲ原子力発電プラントの復水脱塩装置による復水処理において、懸濁性腐食生成物濃度が低く且つ硫酸イオン濃度の低い、高純度の処理水質を得ることができる復水脱塩方法及び装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、ＢＷＲ原子力発電プラントの復水をイオン交換樹脂層で処理する復水脱塩方法において、該復水を処理するイオン交換樹脂層を、表層部がカチオン樹脂、中間部がカチオン樹脂とアニオン樹脂の混床、及び、下層部がアニオン樹脂とすることを特徴とする復水脱塩方法、及び、ＢＷＲ原子力発電プラントの復水をイオン交換樹脂層で処理する復水脱塩方法において、該復水を処理するイオン交換樹脂層を、表層部がアニオン樹脂に対してカチオン樹脂の存在比率を１：２より多くした混床、中間部がアニオン樹脂とカチオン樹脂の比率が２：１から１：２の混床、及び、下層部がアニオン樹脂に対してカチオン樹脂の存在比率を２：１より少なくした混床とすることを特徴とする復水脱塩方法としたものである。
この復水脱塩方法によれば、処理水中のクラッドの低減とＴＯＣリーク量の低減の双方を満足し、高純度の処理水質を得ることができる。
【０００６】
また、本発明では、ＢＷＲ原子力発電プラントの復水を処理するイオン交換樹脂層を有する復水脱塩装置において、該イオン交換樹脂層は、表層部がカチオン樹脂、中間部がカチオン樹脂とアニオン樹脂の混床、及び、下層部がアニオン樹脂で形成されていることを特徴とする復水脱塩装置、及び、ＢＷＲ原子力発電プラントの復水を処理するイオン交換樹脂層を有する復水脱塩装置において、該イオン交換樹脂層は、表層部がアニオン樹脂に対してカチオン樹脂の存在比率を１：２より多くした混床、中間部がアニオン樹脂とカチオン樹脂の比率が２：１から１：２の混床、及び、下層部がアニオン樹脂に対してカチオン樹脂の存在比率を２：１より少なくした混床で形成されていることを特徴とする復水脱塩装置としたものである。
このように構成した復水脱塩装置によれば、処理水中のクラッドの低減とＴＯＣリーク量の低減の双方を満足し、高純度の処理水質を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図面を参照にして、詳細に説明する。
図１に、本発明で用いる復水脱塩装置のフロー構成図を示す。通水が完了したイオン交換樹脂は、脱塩塔１よりカチオン樹脂再生塔２に移送される。ここで逆洗分離を行いカチオン樹脂とアニオン樹脂を比重差により分離する。続いてアニオン樹脂をアニオン樹脂移送ライン５よりアニオン樹脂再生塔６に移送する。その後、分離状態となったカチオン樹脂とアニオン樹脂は単独で逆洗分離を行う。次にアニオン樹脂の一部を樹脂貯槽４に移送し、引き続き樹脂返送ライン７にて脱塩塔１に返送し、脱塩塔１の下部にアニオン樹脂層を形成する。その後、アニオン樹脂再生塔６に残留しているアニオン樹脂全量とカチオン樹脂再生塔２にあるカチオン樹脂の一部を樹脂貯槽４に移相する。ここで、空気を用いてアニオン樹脂とカチオン樹脂を混合して混床を形成し、樹脂返送ライン７にて脱塩塔１に移送してアニオン樹脂層の上に混床を形成する。引き続き、カチオン樹脂再生塔２に残留しているカチオン樹脂を樹脂貯層４に移相し、続いて樹脂返送ライン７にて脱塩塔１に移送して樹脂層表層部にカチオン樹脂を形成する。これにより、脱塩塔１内でカチオン樹脂とアニオン樹脂の混合比率の異なる３層を有する樹脂層が形成されることとなる。
【０００８】
また、上記操作において、アニオン樹脂再生塔６から樹脂貯槽４を通り、アニオン樹脂を脱塩塔１に移送する際に、アニオン樹脂の体積に対して半量以下の量のカチオン樹脂を樹脂貯層４に移送して空気を用いて混合した上で脱塩塔１へ移送して、塔内にアニオン樹脂リッチの下層を形成し、次に、アニオン樹脂とカチオン樹脂とを体積比で１対２から２対１の比率で空気を用いて混合して脱塩塔１に移送して、塔内に通常比率の混床を中間部に形成し、最後にカチオン樹脂を脱塩塔１に移送する際に、カチオン樹脂の体積に対して半量以下の量のアニオン樹脂を、樹脂貯層４に移送して空気を用いて混合した上で脱塩塔１へ移送して、塔内にカチオン樹脂リッチの上層を形成することで、脱塩塔内でカチオン樹脂とアニオン樹脂の混合比率の異なる３層を有する樹脂層を形成してもよい。
【０００９】
なお、形成する樹脂層の層高については、中間層１に対して、上下層はそれぞれ０．１〜１、特に、０．４〜１の割合で用いることができる。例えば、上下層をそれぞれ２０〜３０ｃｍとすることが望ましい。この理由は次の通りである。ＢＷＲ原子力発電プラントの復水脱塩装置の樹脂層高は、通常９０ｃｍ程度である。イオン交換樹脂に被処理水を通水して不純物を除去する場合、被処理水が樹脂層を通過するにつれて不純物イオンが除去されるため、超純水を得るには、ある程度の樹脂層高が必要である。通常の復水脱塩装置は通水線流速が１２０ｍ／ｈ程度であり、設計基準で想定されている入口負荷は、海水の主成分である食塩濃度として２ｍｇ／Ｌ若しくは２０ｍｇ／Ｌ程度である。これを処理するためには、２ｍｇ／Ｌの場合で樹脂層高として３０ｃｍ以上、２０ｍｇ／Ｌの場合で５０ｃｍ以上の樹脂層高が必要である。従って、この３０若しくは５０ｃｍの混床を樹脂層の中間部に形成し、残りの樹脂層高分を上下層に等分に配すると、２０〜３０ｃｍの上・下層を形成することが可能である。
【００１０】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。
実施例１
ＢＷＲ原子力発電プラントの復水脱塩装置で広く使用されているイオン交換樹脂（三菱化学社製）であるカチオン樹脂ＳＫ１ＢＮと、アニオン樹脂ＳＡ１０ＢＮを用い、図２に示すケース１〜６の樹脂層を形成し、通水試験を行い、クラッド除去性能と樹脂からリークするイオン濃度の測定を行った。試験は、被処理水の水質、温度、溶存酸素濃度、樹脂層条件が実プラントと同等であり、実際のプラントと同条件を模擬したものである。
なお、図２において、ｂは混床、（カチオン樹脂：アニオン樹脂比＝１：１）、ａはアニオン樹脂層、ｃはカチオン樹脂層、ｂ＜ａはアニオン樹脂リッチ層（カチオン樹脂：アニオン樹脂比＝１：２）、ｂ＜ｃはカチオン樹脂リッチ層（カチオン樹脂：アニオン樹脂比＝２：１）であり、（  ）内は層高である。
【００１１】
内径２５ｍｍのガラスカラムに、カチオン樹脂とアニオン樹脂を充填し、十分に脱気された比抵抗値１８ＭΩ・ｃｍで４５℃、クラッド濃度２０μｇ／Ｌを含む純水を１Ｌ／ｍｉｎの流量で通水し、処理水中のクラッド濃度とイオン濃度を測定した。クラッド濃度は、処理水の一部を分岐し、１００ｍＬ／分で孔径０．４５μｍのメンブレンフィルタに約５０Ｌ通水し、フィルタ上に捕集したクラッド鉄の絶対量を原子吸光法若しくは蛍光Ｘ線分光光度法にて定量し、メンブレンフィルタへの通水量で除すことで濃度を算出した。また、イオン濃度は、処理水を紫外線照射して処理水中に含まれるＴＯＣを分解し、生成する硫酸イオン濃度をイオンクロマト法にて分析した。１日１回分析を行い、１ヶ月の通水期間の平均値の結果を、表１に示す。なお、表１によれば、ケース６より、ケース５、ケース４よりケース５の方が効果は上がっているが、上・下層の単独の層が厚い方が効果が高まることによる。表１からわかるように、従来技術（ケース１）や表層のみにカチオン樹脂層を形成したケース（ケース２）、下層のみにアニオン樹脂を形成したケース（ケース３）に比べ、本発明はクラッド除去率と硫酸濃度の両方で優れた結果であることが確認された。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、前記した本発明のＢＷＲ原子力発電プラントの復水脱塩処理により、復水中に存在するクラッドを効果的に除去し、装置からのＴＯＣリーク量を低減でき、懸濁性腐食生成物濃度が低く且つ硫酸イオン濃度の低い、高純度な処理水質を得ることが可能となる復水脱塩方法及び装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる復水脱塩装置の一例を示すフロー構成図。
【図２】実施例１で用いる樹脂層の構成図。
【図３】公知のＢＷＲ原子力発電プラントの概略フロー構成図。
【符号の説明】
１：脱塩塔、２：カチオン樹脂再生塔、３：カチオン樹脂移送ライン、４：樹脂貯槽、５：アニオン樹脂移送ライン、６：アニオン樹脂再生塔、７：樹脂返送ライン、ａ：アニオン樹脂層、ｂ：混床、ｃ：カチオン樹脂層、ｂ＜ａ：アニオン樹脂リッチ層、ｂ＜ｃ：カチオン樹脂リッチ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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