(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電所内設備等の配管および機器等を化学除染した除染液をイオン交換樹脂により吸着濾過させるイオン交換樹脂塔において、
遮へい用器と、
上記遮へい容器の上端開口部を塞ぐ遮へい蓋と、
上記遮へい容器内に収納された樹脂塔本体と、
上記樹脂塔本体の上端開口部を塞ぐ上蓋と、
上端部が上記上蓋および上記遮へい蓋を貫通して上記遮へい容器外に延設され、上記樹脂塔本体内に上記除染液を出し入れする入口ノズルおよび出口ノズルと、
上端部が上記上蓋および上記遮へい蓋を貫通して上記遮へい容器外に延設され、上記イオン交換樹脂を出し入れする樹脂投入ノズルおよび樹脂排出ノズルとを備えたことを特徴とするイオン交換樹脂塔の樹脂排出構造。
【請求項２】
上記樹脂塔本体の下端に皿型鏡板形状の底板部を設け、この底板部の最深部直上に上記樹脂排出ノズルの下端部開口を配置すると共に、上記底板部の上部に円筒形状の下部スクリーンを設け、その上部にすり鉢形状の樹脂収集板を接続した請求項１記載のイオン交換樹脂塔の樹脂排出構造。
【請求項３】
上記樹脂排出ノズルの下端部をラッパ形状に形成した請求項１または２記載のイオン交換樹脂塔の樹脂排出構造。
【請求項４】
上記入口ノズル下端部を側面視で略Ｌ字状に折曲させて上記樹脂塔本体の径方向に直交する方向に向かって開口させた請求項１、２または３記載のイオン交換樹脂塔の樹脂排出構造。
【請求項５】
水および圧縮空気の供給源を仮設配管またはホースを介して上記出口ノズルの出口弁に接続する工程と、樹脂貯蔵タンクおよび樹脂処理配管を樹脂排出仮設配管またはホースを介して上記樹脂排出ノズルの樹脂排出弁に接続する工程と、上記入口ノズルの入口弁を閉止する工程と、上記出口ノズルの出口弁および上記樹脂出口弁を開放し、上記出口ノズルの出口弁より上記樹脂塔本体内に注水することにより使用済み樹脂を上記樹脂排出ノズルより排出させる工程と、使用済み樹脂の排出作業が終了した時点で使用済み樹脂が上記樹脂排出ノズル内に存在しないことの確認後に上記出口ノズルの出口弁からの注水を停止する工程と、上記出口ノズルの出口弁より上記樹脂塔本体内に圧縮空気を流入し、上記樹脂塔本体内の水を上記樹脂排出ノズルより排出する工程と、上記樹脂塔本体内残水を確認し、全ての残水が排出された段階で圧縮空気の流入を停止する工程とから構成されたことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のイオン交換樹脂塔の樹脂排出構造を用いた樹脂排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電所内設備等の配管および機器等を化学除染対象物とする化学除染作業におけるイオン交換樹脂塔の樹脂排出構造および排出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えば原子力発電所においては設備の定期点検作業の着手前に、配管設備等の放射線量を低減し、定期点検作業員への被ばく量を抑えるため、化学除染と呼ばれる作業を行っている。
【０００３】
例えば配管内の化学除染作業は、配管内の放射能汚染を伴った酸化皮膜を、化学薬品により溶解除去して行っている。また、この除染液に溶け出た成分、すなわち化学薬品により溶解除去した放射能汚染を伴う酸化皮膜の金属イオンおよび化学薬品は、イオン交換樹脂塔（以下、樹脂塔と記す）でイオン交換樹脂（以下、樹脂と記す）により吸着濾過されている。そして、酸化皮膜を吸着した使用済樹脂は、樹脂塔に充填された状態で貯蔵保管を行った後、例えば樹脂貯蔵タンクへ排出されようになっている。
【０００４】
一般的な樹脂塔の構造は、遮へい容器内に円筒形状の樹脂塔本体を収納し、その上端開口部に上蓋を、下端開口部に平板形状の底板をそれぞれ備えている。上蓋の下面には上部スクリーンが、底板の上面にはすり鉢形状の下部スクリーンがそれぞれ設けられており、樹脂塔本体内には樹脂が充填されて樹脂層を形成している。
【０００５】
上蓋には上方からこの上蓋を貫通する上部ノズルが取り付けられ、上部ノズルに弁が取り付けられている。また、下部スクリーン底部と底板との間隙に下部ノズルが設けられ、下部ノズルの一端は底板及び樹脂塔本体側面を貫通し、樹脂塔本体外において弁が取り付けられている。さらに、下部スクリーン下端部には樹脂排出ノズルが取り付けられ、下部ノズルと同様に底板を貫通し、さらに樹脂塔本体側面を貫通して樹脂塔本体外において樹脂排出弁が取り付けられている。
【０００６】
化学除染作業時の除染液は、樹脂層として充填される樹脂がカチオン樹脂の場合、下部ノズルから樹脂塔本体内に流入し、下部スクリーンおよび樹脂層を通過することにより除染液中の金属イオンが回収され、樹脂層を通過した処理水は上部スクリーンから上部ノズルへ流出し、例えば除染対象物への洗浄水として再使用される。なお、充填される樹脂がカチオン樹脂とアニオン樹脂との混合で使用する場合、除染含水の流れは上述の経路とは逆になる（上部ノズルから下部ノズルへ）。
【０００７】
酸化皮膜を回収した使用済樹脂は化学除染作業終了後に樹脂塔本体より排出される。その場合、下部ノズルを閉止した後、上部ノズルより水または圧縮空気を樹脂塔本体内に注入して樹脂層を押出し、すり鉢形状の下部スクリーン下端の樹脂排出ノズルから流出して樹脂排出弁に接続される配管（図示せず）などを経て樹脂塔外の例えば樹脂貯蔵タンクへ排出される。（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２０６２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の樹脂塔からの樹脂排出構造および排出方法においては、除染液を出し入れするノズルの一部や樹脂排出ノズルが樹脂塔の下部に設けられているため、その分塔高が高くなって樹脂塔の重量増加を招き、樹脂塔の重心位置も高くなると共に、高さ制限による発電所内での可搬性が低下する。
【０００９】
また、従来の樹脂塔では、下部スクリーン下端部に取り付けられた樹脂排出ノズルより下部に堆積する水を排出することができず、使用済み樹脂と接して汚染された数十リットルの水が、残水として樹脂塔内に残留するといった問題もある。また、樹脂塔本体の側面に除染液を出し入れするノズルや樹脂排出ノズルが取り付けられているために、遮へい容器を分割構造にする必要があり、製作工数の増加、加工精度により遮へいが十分でなくなる虞がある。
【００１０】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、樹脂塔の塔高を低減させ、塔重量の低減、移動時の安全性・可搬性の向上を図ったイオン交換樹脂塔の樹脂排出構造および排出方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の他の目的は、汚染された残水低減、構造変更による遮へい容器の簡略化、遮へい信頼性向上による作業従事者の被ばく量低減を図るにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、樹脂塔内の使用済み高放射化樹脂を確実に排出することにより、工事従事者の放射線被ばく量低減を提供することのできるイオン交換樹脂塔の樹脂排出構造および排出方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るイオン交換樹脂塔の樹脂排出構造および排出方法は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、発電所内設備等の配管および機器等を化学除染した除染液をイオン交換樹脂により吸着濾過させるイオン交換樹脂塔において、遮へい用器と、上記遮へい容器の上端開口部を塞ぐ遮へい蓋と、上記遮へい容器内に収納された樹脂塔本体と、上記樹脂塔本体の上端開口部を塞ぐ上蓋と、上端部が上記上蓋および上記遮へい蓋を貫通して上記遮へい容器外に延設され、上記樹脂塔本体内に上記除染液を出し入れする入口ノズルおよび出口ノズルと、上端部が上記上蓋および上記遮へい蓋を貫通して上記遮へい容器外に延設され、上記イオン交換樹脂を出し入れする樹脂投入ノズルおよび樹脂排出ノズルとを備えたものである。
【００１４】
また、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、上記樹脂塔本体の下端に皿型鏡板形状の底板部を設け、この底板部の最深部直上に上記樹脂排出ノズルの下端部開口を配置すると共に、上記底板部の上部に円筒形状の下部スクリーンを設け、その上部にすり鉢形状の樹脂収集板を接続したものである。
【００１５】
さらに、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、上記樹脂排出ノズルの下端部をラッパ形状に形成したものである。
【００１６】
さらにまた、上述した課題を解決するために、請求項４に記載したように、上記入口ノズル下端部を側面視で略Ｌ字状に折曲させて上記樹脂塔本体の径方向に直交する方向に向かって開口させたものである。
【００１７】
そして、上述した課題を解決するために、請求項５に記載したように、水および圧縮空気の供給源を仮設配管またはホースを介して上記出口ノズルの出口弁に接続する工程と、樹脂貯蔵タンクおよび樹脂処理配管を樹脂排出仮設配管またはホースを介して上記樹脂排出ノズルの樹脂排出弁に接続する工程と、上記入口ノズルの入口弁を閉止する工程と、上記出口ノズルの出口弁および上記樹脂出口弁を開放し、上記出口ノズルの出口弁より上記樹脂塔本体内に注水することにより使用済み樹脂を上記樹脂排出ノズルより排出させる工程と、使用済み樹脂の排出作業が終了した時点で使用済み樹脂が上記樹脂排出ノズル内に存在しないことの確認後に上記出口ノズルの出口弁からの注水を停止する工程と、上記出口ノズルの出口弁より上記樹脂塔本体内に圧縮空気を流入し、上記樹脂塔本体内の水を上記樹脂排出ノズルより排出する工程と、上記樹脂塔本体内残水を確認し、全ての残水が排出された段階で圧縮空気の流入を停止する工程とから構成されたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るイオン交換樹脂塔の樹脂排出構造および排出方法によれば、樹脂塔の塔高を低減させることが可能となるので、樹脂塔重量の低減、樹脂塔の重心位置の低下および樹脂塔の可搬性向上が図れる。
【００１９】
また、汚染された残水の低減、構造変更による遮へい容器の簡略化、および遮へい性能の信頼性向上に因る作業従事者の被ばく量低減化を図れる。
【００２０】
さらに、樹脂塔内の使用済み高放射化樹脂を確実に排出が可能になるので、工事従事者の放射線被ばく量低減を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、この発明を適用したイオン交換樹脂塔の縦断面図である。また、図２は図１のＩＩ矢視図（イオン交換樹脂塔の上面図）である。そして、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図１、図２および図３に示すように、イオン交換樹脂塔１（以下、樹脂塔と記す）は例えば鋼板または鉛板で形成された遮へい容器２内に、例えばステンレス等で形成された円筒形状の樹脂塔本体３を収納して構成され、遮へい容器２の上部開口は遮へい蓋４によって塞がれる。樹脂塔本体３の上端開口部は上蓋５によって塞がれると共に、樹脂塔本体３の下端には皿型鏡板形状の底板部６が接続される。
【００２３】
底板部６の上部には樹脂塔本体３より小径の、円筒形状を有する下部スクリーン７が樹脂塔本体３と平面視同心円上に設けられ、この下部スクリーン７の上縁部からは樹脂塔本体３の内周面に向かって斜め上方に延びるすり鉢形状の樹脂収集板８が設けられる。
【００２４】
樹脂塔本体３内には上下方向に延びる管状の入口ノズル９が配設される。入口ノズル９の上端部は上蓋５および遮へい蓋４を貫通して遮へい容器２外（遮へい蓋４外）に延設され、この入口ノズル９の上端部に入口弁１０が設けられると共に、下端部はすり鉢形状の樹脂収集板８を貫通して底板部６上部近傍に向かって延びて下部スクリーン７の外周部に開口する。入口ノズル９の下端部は、図３および入口ノズル９下端部の拡大側面図である図４に示すように、側面視で水平方向に向かって略Ｌ字状に折曲され、樹脂塔本体３の径方向に直交する方向、すなわち周方向に向かって開口する。
【００２５】
一方、上蓋５の下面には樹脂塔本体３より小径の、円筒形状を有する上部スクリーン１１が設けられ、この上部スクリーン１１の上部に管状の出口ノズル１２の下端部が接続される。出口ノズル１２の上端部は上蓋５および遮へい蓋４を貫通して遮へい容器２外（遮へい蓋４外）に延設され、この出口ノズル１２の上端部に出口弁１３が設けられる。
【００２６】
他方、例えば図２に示すように、樹脂塔本体３内には上下方向に延びる管状の樹脂投入ノズル１４が配設される。樹脂投入ノズル１４の上端部は上蓋５および遮へい蓋４を貫通して遮へい容器２外（遮へい蓋４外）に延設され、この樹脂投入ノズル１４の上端部に樹脂入口弁１５が設けられる。なお、樹脂塔本体３内に樹脂層１６として充填される樹脂としてはカチオン樹脂やこのカチオン樹脂とアニオン樹脂との混合物が一般的に用いられる。
【００２７】
そして、樹脂塔本体３内には上下方向に延びる管状の樹脂排出ノズル１７が配設される。樹脂排出ノズル１７の上端部は上蓋５および遮へい蓋４を貫通して遮へい容器２外（遮へい蓋４外）に延設され、この樹脂排出ノズル１７の上端部に樹脂出口弁１８が設けられると共に、下端部は皿型鏡板形状の底板部６の、最深部である中央部直上に開口する。また、樹脂排出ノズル１７の下端部の拡大図である図５に示すように、樹脂排出ノズル１７の下端部はラッパ（ベルマウス）形状１９に形成される。
【００２８】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２９】
化学除染作業時の除染液は、入口ノズル９から樹脂塔本体３内に流入し、上部スクリーン１１および樹脂層１６を通過することにより除染液中の金属イオンが樹脂によって回収され、樹脂層１６を通過した処理水は下部スクリーン７から出口ノズル１２へ流出し、例えば除染対象物への洗浄水として再使用される。
【００３０】
一方、酸化皮膜を回収した使用済樹脂は化学除染作業終了後に樹脂塔本体３より排出される。ここで、本発明の樹脂塔１構造における樹脂排出方法の一実施形態を、図６を用いて説明する。
【００３１】
最初に、水および圧縮空気の供給源２０を仮設配管またはホース２１を介して出口ノズル１２の出口弁１３に接続する。また、樹脂貯蔵タンクおよび樹脂処理配管２２を樹脂排出仮設配管またはホース２３を介して樹脂排出ノズル１７の樹脂出口弁１８に接続する。そして、入口ノズル９の入口弁１０を閉止する。
【００３２】
次に、出口ノズル１２の出口弁１３および樹脂出口弁１８を開放し、出口ノズル１２の出口弁１３より樹脂塔本体３内に注水する。この注水により、樹脂塔本体３内の樹脂層１６を形成する樹脂と水とが置換され、使用済み樹脂が樹脂排出ノズル１７より排出される。
【００３３】
使用済み樹脂の排出作業が終了した時点で、放射線モニター（図示せず）により放射化された使用済み樹脂が樹脂排出ノズル１７内に存在しないことが確認できたら、出口ノズル１２の出口弁１３からの注水を停止する。
【００３４】
次に、出口ノズル１２の出口弁１３より樹脂塔本体３内に圧縮空気を流入し、樹脂塔本体３内の水を樹脂排出ノズル１７より排出する。樹脂排出ノズル１７内を流れる水の音および樹脂塔本体３内圧力、放射線モニターにより樹脂塔本体３内残水を確認し、全ての残水が排出された段階で圧縮空気の流入を停止する。
【００３５】
従来樹脂塔１の下部に設けられていた除染液を出し入れするノズルの一部や樹脂排出ノズル１７を廃止し、すべてのノズル、すなわち入口ノズル９、出口ノズル１２、樹脂投入ノズル１４および樹脂排出ノズル１７を樹脂塔本体３から上方に向かって延出して上蓋５及び遮へい蓋４を貫通するように設けたことにより、樹脂塔１の塔高を低減させることが可能となる。
【００３６】
その結果、樹脂塔１重量の低減、樹脂塔１の重心位置の低下および樹脂塔１の可搬性向上を図ることが可能となる。また、汚染された残水の低減、構造変更による遮へい容器２の簡略化、および遮へい性能の信頼性向上に因る作業従事者の被ばく量低減化が可能となる。さらに、樹脂塔本体３内の使用済み高放射化樹脂を確実に排出が可能になることにより、工事従事者の放射線被ばく量低減を図ることが可能となる。
【００３７】
一方、従来の樹脂塔１に設けられていたすり鉢形状下部スクリーン７を廃し、樹脂塔本体３内の底部に円筒形状の下部スクリーン７を設け、その上部にすり鉢形状の樹脂収集板８を接続したことにより、従来のすり鉢形状下部スクリーンと比較して、円筒形状下部スクリーン７は加工精度の確保が容易で製作工程の単純化が可能となる。
【００３８】
さらに、従来の樹脂塔１に設けられていた平板形状の底板を廃し、皿型鏡板形状の底板部６を設けたことにより、使用済み高放射化樹脂を最深部に局所的に集積でき、樹脂排出ノズル１７による排出効率を高めることができる。特に、樹脂排出ノズル１７の下端部をラッパ（ベルマウス）形状１９に形成すれば、樹脂排出ノズル１７下端部近傍の流速が早まり、樹脂排出ノズル１７による樹脂の排出効率をさらに高めることができる。
【００３９】
ところで、上述した実施形態においては入口ノズル９の入口弁１０を閉止した状態で樹脂を排出する例を示したが、本発明の樹脂塔構造における樹脂排出方法の第二実施形態である図７に示すように、水および圧縮空気の供給源２０から延びる仮設配管またはホース２１から分岐する他の仮設配管またはホース２４を設け、この仮設配管またはホース２４を入口ノズル９の入口弁１０に接続して入口ノズル９からも樹脂塔本体３内に注水可能にすれば、さらに樹脂の排出効率を高めることができる。
【００４０】
特に、入口ノズル９下端部を側面視で水平方向に向かって略Ｌ字状に折曲し、樹脂塔本体３の径方向に直交する方向、すなわち周方向に向かって開口させることにより、入口ノズル９から流入する水が皿型鏡板形状の底板部６の中央部、すなわち最深部に向かって渦巻状に流れ（図３参照）、下部スクリーン７外周部の樹脂を積極的に樹脂排出ノズル１７の下端部に導くこととなり、樹脂の排出効率をさらに高めることができる。なお、第一実施形態に示したものと同一の構成部材には同一の符号を付して説明は省略した。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るイオン交換樹脂塔の樹脂排出構造および排出方法の一実施形態を示すイオン交換樹脂塔の縦断面図。
【図２】図１のＩＩ矢視図（イオン交換樹脂塔の上面図）。
【図３】図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図４】入口ノズル下端部の拡大側面図。
【図５】樹脂排出ノズルの下端部の拡大図。
【図６】本発明における樹脂塔での樹脂排出方法の第一実施形態を示す図。
【図７】本発明における樹脂塔での樹脂排出方法の第二実施形態を示す図。
【符号の説明】
【００４２】
１  イオン交換樹脂塔
２  遮へい容器
３  樹脂塔本体
４  遮へい蓋
５  上蓋
６  底板部
７  下部スクリーン
８  樹脂収集板
９  入口ノズル
１０  入口ノズルの入口弁
１１  上部スクリーン
１２  出口ノズル
１３  出口ノズルの出口弁
１４  樹脂投入ノズル
１５  樹脂入口弁
１６  樹脂層
１７  樹脂排出ノズル
１８  樹脂出口弁
１９  ラッパ（ベルマウス）形状
２０  水および圧縮空気の供給源
２１  仮設配管またはホース
２２  樹脂貯蔵タンクおよび樹脂処理配管
２３  樹脂排出仮設配管またはホース
２４  仮設配管またはホース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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