(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電所に設置されているろ過器と脱塩器との間または濃縮器と脱塩器との間に全有機炭素除去装置を設け、この全有機炭素除去装置は、原液を流入させこの原液を電気分解させて酸化性物質を発生させる電気分解装置の陽極室と、この陽極室で発生させた酸化性物質を含む原液を紫外線処理して原液中の全有機炭素成分を分解し処理液とする紫外線照射槽と、この紫外線処理された処理液を電気分解させて還元性物質を発生させこの処理液に残留する前記酸化性物質を還元処理する電気分解装置の陰極室とを備えていることを特徴とする原子力発電所内有機物低減装置。
【請求項２】
前記ろ過器と脱塩器との間または濃縮器から脱塩器までの間に全有機炭素除去ラインとバイパスラインの２系統の流路を設けてなることを特徴とする請求項１記載の原子力発電所内有機物低減装置。
【請求項３】
前記ろ過器と脱塩器との間のバイパスラインまたは濃縮器から脱塩器までのラインから分岐して前記ＴＯＣ除去装置を設け、このＴＯＣ除去装置の下流側にサージタンクを設け、このサージタンクから前記脱塩器の上流側まで戻る戻りラインを設けてなることを特徴とする請求項１記載の原子力発電所内有機物低減装置。
【請求項４】
前記ろ過器と前記全有機炭素除去装置との間から分岐してサンプリングラインを設け、このサンプリングラインに全有機炭素自動分析計を設けてなることを特徴とする請求項１記載の原子力発電所内有機物低減装置。
【請求項５】
前記全有機炭素除去装置は電気分解装置，オゾン分解機構，逆浸透膜，紫外線照射機構を組み合わせた全有機炭素分解装置からなることを特徴とする請求項１記載の原子力発電所内有機物低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子力発電所に設置されている復水浄化系や放射性廃液処理系の廃液中の全有機炭素を除去するための原子力発電所内有機物低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の沸騰水型原子力発電所内，放射性廃棄物処理建屋において主な全有機炭素（以下、ＴＯＣと記す）発生源は復水浄化系の復水脱塩装置に充填されているイオン交換樹脂である。その内カチオン樹脂は鉄イオン等の金属イオンを吸着させるが、金属イオンが酸化触媒となり、復水脱塩装置の逆洗時の酸素飽和水が酸化剤となって樹脂を酸化劣化させ、ＴＯＣを溶出させるものと思われる。
【０００３】
その他の発生源は、使用済樹脂貯蔵タンクに長期貯蔵されている樹脂も同様に劣化され、デカント水からもＴＯＣを含む廃液が発生しているものと思われる。このような廃液を機器ドレン系で処理すると機器ドレン系のイオン交換樹脂の表面に付着し、イオン交換能力が低下する。
【０００４】
これを避けるため、ＴＯＣを含む廃液を放射性廃棄物処理系においては濃縮蒸留処理している。また、復水貯蔵タンク内の回収水を抜き出し、抜き出した回収水からＴＯＣを除去した後、再び復水貯蔵タンクに戻す循環ループを設けて処理する復水中の有機性不純物の防去方法およびシステムとして、例えば特開平5-134094号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記技術において、濃縮蒸留処理方法では比較的高分子有機物のみ除去でき、低分子有機物は除去できないのが現状である。また、特開平5-134094号公報記載の場合、復水貯蔵タンクはほとんどすべての浄化処理系からの回収水を集める大容量タンクであるため、タンク内に貯蔵されている回収水をすべて脱ＴＯＣするには処理時間が非常にかかってしまう。よって、復水貯蔵タンクからの処理時間が限定されてしまい必ずしも効果が期待できない。
【０００６】
また、ＴＯＣ除去における既知の技術の多くは分解方法であるが、分解処理液にイオン性のＴＯＣが残留してしまい、イオン成分を除去するための除去装置を設ける必要があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたもので、ＴＯＣの分解および除去効率を高め、短時間でＴＯＣを除去処理することができる原子力発電所内有機物低減装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明においては、原子力発電所に設置されているろ過器と脱塩器との間または濃縮器と脱塩器との間に全有機炭素除去装置を設け、この全有機炭素除去装置は、原液を流入させこの原液を電気分解させて酸化性物質を発生させる電気分解装置の陽極室と、この陽極室で発生させた酸化性物質を含む原液を紫外線処理して原液中の全有機炭素成分を分解し処理液とする紫外線照射槽と、この紫外線処理された処理液を電気分解させて還元性物質を発生させこの処理液に残留する前記酸化性物質を還元処理する電気分解装置の陰極室とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明によれば、上流側に設置したろ過器および濃縮器等である程度不純物を除去し、全有機炭素（ＴＯＣ）除去装置において速やかに酸化性物質を発生させこの酸化性物質を活性化して原液中のＴＯＣを分解するので、ＴＯＣ分解処理ができ、残留イオン性ＴＯＣを下流の脱塩器により除去できる。よって、ＴＯＣ除去装置の縮小化および効率化が図ることができる。
【００１０】
請求項２の発明においては、前記ろ過器と脱塩器との間または濃縮器から脱塩器までの間に全有機炭素（ＴＯＣ）除去ラインとバイパスラインの２系統の流路を設けてなることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明とほぼ同じであるが、異なるところはＴＯＣ除去系に通水できなくなるという事態が発生した場合にはバイパスラインにより正常に下流の脱塩器に移送できることである。
【００１２】
請求項３の発明においては、前記ろ過器と脱塩器との間のバイパスラインまたは濃縮器から脱塩器までのラインから分岐してＴＯＣ除去装置を設け、このＴＯＣ除去装置の下流側にサージタンクを設け、このサージタンクから前記脱塩器の上流側まで戻る戻りラインを設けてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明によれば、ろ過器の下流側に接続したバイパスラインから分岐してＴＯＣ除去装置とサージタンクとを直列接続し、サージタンクの下流側を脱塩器の上流側に接続する戻りラインにより循環ループを構成することにより、ＴＯＣを確実に除去できる。
【００１４】
請求項４の発明においては、前記ろ過器と前記全有機炭素（ＴＯＣ）除去装置との間から分岐してサンプリングラインを設け、このサンプリングラインにＴＯＣ自動分析計を設けてなることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明によれば、ＴＯＣ自動分析計によりろ過器から流出する廃液中のＴＯＣ成分の存在の有無を確認し、存在すればバイパスライン中のバルブが閉となりＴＯＣ除去装置が稼働し、存在しなければバルブが開となりバイパスさせることができ、ＴＯＣ除去装置の無駄な運用をさけることができる。
【００１６】
請求項５の発明においては、前記全有機炭素（ＴＯＣ）除去装置は電気分解装置，オゾン分解機構，逆浸透（ＲＯ）膜，紫外線（ＵＶ）照射機構を組み合わせたＴＯＣ分解装置からなることを特徴とする。請求項５の発明によれば、多装置構成にすることで、さまざまな形態のＴＯＣを確実に除去することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る原子力発電所内有機物低減装置の第１の実施の形態を図１から図４を参照して説明する。
本実施の形態は図１に示すように原子力発電所の放射性廃液処理設備や復水浄化系に設置されているろ過器１と脱塩器２との間にＴＯＣ除去装置３を設けたことを特徴とし、ろ過器１からの廃液中のＴＯＣ成分をＴＯＣ除去装置３で除去することにある。
【００２０】
ここで、ろ過器１には図２に示す構造の中空糸膜モジュール16を組み込んだ中空糸膜フィルタを適用し、脱塩器２に図３に示す構造のイオン交換樹脂層36を内蔵した脱塩器を適用し、ＴＯＣ除去装置３には図４に示した電気分解装置23と紫外線（ＵＶ）照射槽26とを組み合わせたＴＯＣ除去装置を適用する。
【００２１】
図２におけるろ過器１は、沸騰水型原子力発電所の放射性廃液処理設備内で用いられている中空糸膜フィルタで、この中空糸膜フィルタは胴本体ａの側面に原液入口14を有し、上蓋ｂに液出口15を有し、胴本体ａ内の管板Ｃに多数本の中空糸膜モジュール16を設置した構造からなり、数μｍの超微細粒子を除去することができる。
【００２２】
固体不純物を除去する場合には原液入口14から原液を胴本体ａ内に送り込み、中空糸膜モジュール16により固液分離を行う。中空糸膜モジュール16内を通過したろ液はろ液出口15から排出される。また、中空糸膜モジュール16の中空糸膜面が固体不純物により目詰まりしてきた場合には原液の送り込みを中止し、ろ液出口15に接続した逆洗空気入口17から圧縮空気を注入して固体不純物を剥離させ、逆洗水とともに胴本体ａの底部ｄから排出する。
【００２３】
図３における脱塩器２は、沸騰水型原子力発電所の放射性廃液処理設備内で用いられているもので、胴本体ｅの上下両端に原水入口18と処理水出口19を有し、胴本体ｅ内にイオン交換樹脂層36，支持板37，ストレーナ38および再生液流入管39が設けられ、原水（廃液）中のイオン成分をイオン交換樹脂層36により水素イオンおよび水酸化物イオンに交換する装置である。
【００２４】
不純イオン成分を除去する場合には、原水入口18から原水を胴本体ｅ内に送り込み、イオン交換樹脂層36によりイオン交換を行う。その後、処理水は胴本体ｅ底部ｆの処理水出口19から排出される。図４におけるＴＯＣ除去装置３は、下部の電気分解装置23と、上部の紫外線照射槽26とを組み合わせたものからなっている。
【００２５】
すなわち、電気分解装置23は固体電解質20を境界としてその両側に陰極21および陽極22を有し、陽極22側に原液を流入するＴＯＣ除去系入口27を接続した陽極室22ａと、陰極21側に電気分解処理された純水を流出するＴＯＣ除去系出口35を接続した陰極室21ａとを有する。
【００２６】
一方、紫外線照射槽26は電気分解装置23の陽極室22ａで電気分解された酸化性物質28を含む原液29を流入して紫外線処理するもので、この紫外線照射槽26は紫外線ランプ24を内蔵しかつ槽内面に半導体光触媒化処理層25を有し、前記紫外線ランプ24で紫外線処理された処理液を流出する流出口を有している。
【００２７】
ここで、上記構成に係るＴＯＣ除去装置を使用した場合のＴＯＣ分解方法を説明する。
(1) ＴＯＣ除去系入口27から陽極室22ａ内に廃液を送り込む。
(2) 陽極22に二酸化鉛電極を用いて電気分解することにより、廃液中の水から酸化性物質28である溶解性オゾン（Ｏ3 ）が発生する。
【００２８】
(3) 廃液＋酸化性物質（Ｏ3 ）29を紫外線照射槽26内に送り込む。
(4) オゾン（Ｏ3 ）を紫外線ランプ24からの紫外線で強制分解することにより、強力な酸化力を持たせる。
【００２９】
(5) 強制分解したオゾンで廃液中のＴＯＣ成分30を分解する。
(6) ＴＯＣ成分30を分解後、処理液32として電気分解装置23の陰極室21ａ内に戻す。
【００３０】
(7) 酸化性物質28が残留する処理液32は陰極21側で発生する還元性物質33の水素ガスにより還元処理される。
(8) ＴＯＣ成分が完全に分解されるまで循環を行い(2) 〜(7) の手段を繰り返す。
(9) ＴＯＣ成分が完全に分解されたことを確認して、ＴＯＣ除去系出口35から陰極室21ａ内の廃液を排出する。
【００３１】
本実施の形態によれば、ろ過器１に使用する中空糸膜フィルタは数μｍの超微細粒子を除去することができる高性能フィルタである。また、脱塩装置２は廃液中のイオン成分をイオン交換樹脂により水素イオンおよび水酸化物イオンにイオン交換装置である。さらに、全有機炭素除去装置の紫外線照射槽は廃液に紫外線を照射することによって廃液中のＴＯＣ成分が分解されて二酸化炭素およびイオン性ＴＯＣになる特性を有している。
【００３２】
したがって、最初に中空糸膜フィルタによるろ過器により廃液中の固体不純物を除去する（前処理過程）。これを行うことで紫外線照射槽においてＴＯＣ成分の照射効率が向上し、それに伴い、分解効率も向上する。
【００３３】
しかして、ろ過器で固体不純物を除去した廃液を電気分解してオゾンを発生させながら紫外線照射槽26内に送り込む分解処理過程を経て分解処理後、最後に残留したイオン性ＴＯＣを脱塩器２により除去する（後処理過程）。このように３段階処理過程を踏むことにより脱塩器のイオン交換樹脂出口からの廃液中のＴＯＣ成分を数ｐｐｂ程度にすることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態においてはろ過器１を設置した場合について説明したが、ろ過器１の代りに濃縮器を設置した場合についても、濃縮器と脱塩器２との間に上記構成のＴＯＣ除去装置３を設置しても本実施の形態とほぼ同様の作用効果が得られる。
【００３５】
つぎに図５により本発明に係る請求項２に対応する原子力発電所内有機物低減装置の第２の実施の形態を説明する。
本実施の形態はろ過器１と脱塩器２との間に仕切弁40を有するバイパスライン４を設け、ろ過器１の下流側に供給ライン６，ＴＯＣ除去装置３およびポンプ41を有する戻りライン13を直列接続して戻りライン13の下流側を脱塩器２の上流側に接続したことにある。
【００３６】
本実施の形態によれば、図１と同様に、ろ過器１の出口水のＴＯＣ濃度が高い場合、供給ライン６を経てＴＯＣ除去装置３によりＴＯＣ分解を行い、分解により生成されたイオン種を脱塩器２により除去する。一方、ろ過器１の出口水にＴＯＣ成分の存在が確認されなかった場合、廃液はバイパスライン４に通して脱塩器２入口に移送することができる。
【００３７】
つぎに図６により本発明に係る請求項３に対応する原子力発電所内有機物低減装置の第３の実施の形態を説明する。
本実施の形態は第２の実施の形態において、ＴＯＣ除去装置３と戻りライン13との間にサージタンク５を設けるとともに、ろ過器１の上流側に収集タンク９を設け、戻りライン13と収集タンク９との間に回収ライン42を接続し、この回収ライン42の他端を収集タンク９とろ過器１との接続配管43に接続し、接続配管43にフィードバックライン44を設けている。
【００３８】
本実施の形態によれば、図２と同様に、ろ過器１の出口水のＴＯＣ濃度が高い場合、供給ライン６を経てＴＯＣ除去装置３によりＴＯＣ分解を行い、サージタンク５に回収する。サージタンク５でＴＯＣ成分の存在が確認された場合には回収ライン42を通して上流側の収集タンク９に回収して再処理を行う。
【００３９】
一方、ＴＯＣ成分の存在が確認されない場合には脱塩器２の入口に移送される。またろ過器１の出口水にＴＯＣ成分の存在が確認されなかった場合、廃液はバイパスライン４に通して下流側に移送することができる。
【００４０】
つぎに図７により本発明に係る請求項４に対応する原子力発電所内有機物低減装置の第４の実施の形態を説明する。
本実施の形態はろ過器１とＴＯＣ分解装置３との接続配管にサンプリングライン８を接続し、このサンプリングライン８にＴＯＣ自動分析計７を設けたことにある。本実施の形態によれば、ＴＯＣ自動分析計７においてろ過器１からの廃液を常時監視しておき、廃液中にＴＯＣ成分の存在が確認された場合には、「ＴＯＣ濃度高」の信号がＴＯＣ自動分析計７から発信され、これに伴い、特に図５においてバイパスライン４に設けた仕切弁40が「閉」の信号を受けるというインターロックを組むことができる。
【００４１】
つぎに図８により本発明の原子力発電所内有機物低減装置の第５の実施の形態を説明する。
本実施の形態は、復水浄化系に収集タンク９を設置し、この収集タンク９に接続したろ過器１の出口側に移送ライン10の一端を接続し、移送ライン10の他端を燃料プール11に接続し、燃料プール11に接続ライン45の一端を接続し、接続ライン15の他端を燃料プール浄化系12に接続し、燃料プール浄化系12と収集タンク９との間に回収ライン46を接続し、燃料プール浄化系12と燃料プール11との間に戻りライン47を設けたことにある。
【００４２】
本実施の形態によれば、ろ過器１の出口水のＴＯＣ濃度が高い場合、移送ライン10を通して燃料プール11に送り燃料プール11内で発生するオゾン等の酸化剤によりＴＯＣ成分が酸化分解され、これにより生成されたイオン種を燃料プール浄化系12により除去し、収集ランク９に移送する。また、ろ過器１からの出口ろ水にＴＯＣ成分の存在が確認されなかった場合、廃液はバイパスライン４に通して下流側の脱塩器４に移送される。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、一般にＴＯＣ除去装置は不純物を含まない方が除去率が高く、また、分解処理後にはイオン成分が生成されることから、ろ過器またはろ過器の代りに設置する濃縮器の下流側，脱塩器の上流側に全有機炭素（ＴＯＣ）除去装置を設置し、この全有機炭素（ＴＯＣ）除去装置において酸化性物質を発生させこの酸化性物質を活性化して原液中のＴＯＣを分解するので、分解，除去の効果を高め、短時間で除去が期待できる。
【００４４】
請求項２の発明によれば、ろ過器または濃縮器から脱塩器までの間に有機物（ＴＯＣ）除去系ラインとバイパスラインの２系統の流路を設けて、処理液の選定ができるようにすることで請求項１の発明の効果以上のものが期待できる。
【００４５】
請求項３の発明によれば、サージタンクにＴＯＣ除去系による処理水を仮置できるようにすることで、ＴＯＣ成分が存在する廃液と存在しない廃液を分別できるため合理性が増す。
【００４６】
請求項４の発明によれば、ＴＯＣの有無の確認とそれによる仕切弁の切り替えがオンラインででき、ＴＯＣ成分を下流側に漏らすことはなくなる。
請求項５の発明によれば、電気分解装置と紫外線照射槽等とを組み合わせることにより、２次廃液の処理を考える必要がない。
【００４８】
また、請求項１〜５の発明に共通して云えることはＴＯＣ成分が除去され、原子炉および炉内構造物への影響がなくなり、また、放射性廃棄物処理系全体の運用が容易になることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原子力発電所内有機物低減装置の第１の実施の形態をブロック的に示す配管系統図。
【図２】図１におけるろ過器を示す縦断面図。
【図３】図１における脱塩器を概略的に示す縦断面図。
【図４】図１におけるＴＯＣ除去装置を概略的に示す縦断面図。
【図５】本発明に係る原子力発電所内有機物低減装置の第２の実施の形態をブロック的に示す配管系統図。
【図６】本発明に係る原子力発電所内有機物低減装置の第３の実施の形態をブロック的に示す配管系統図。
【図７】本発明に係る原子力発電所内有機物低減装置の第４の実施の形態をブロック的に示す配管系統図。
【図８】本発明に係る原子力発電所内有機物低減装置の第５の実施の形態をブロック的に示す配管系統図。
【符号の説明】
１…ろ過器、２…脱塩器、３…ＴＯＣ除去装置、４…バイパスライン、５…サージタンク、６…供給ライン、７…ＴＯＣ自動分析計、８…サンプリングライン、９…収集タンク、10…移送ライン、11…燃料プール、12…燃料プール浄化系、13…戻りライン、14…原液入口、15…ろ液出口、16…中空糸膜モジュール、17…逆洗空気入口、18…原水入口、19…処理水出口、20…固体電解質、21…陰極、22…陽極、23…電気分解装置、24…紫外線照射ランプ、25…半導体光触媒化処理層、26…紫外線照射槽、27…ＴＯＣ除去系入口、28…酸化性物質、29…廃液＋酸化性物質、30…ＴＯＣ成分、31…ＣＯ2 、32…処理液、33…還元性物質、34…金属、35…ＴＯＣ除去系出口、36…イオン交換樹脂層、37…支持板、38…ストレーナ、39…再生液流入管、40…仕切弁、41…ポンプ、42…回収ライン、43…接続配管、44…フィードバックライン、45…接続ライン、46…回収ライン、47…戻りライン。
【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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【図８】
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