JP2721848B2 - 原子炉冷却水用浄化剤および浄化方法 - Google Patents
原子炉冷却水用浄化剤および浄化方法Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
- G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は原子炉冷却水用浄化剤および浄化方法に関す
る。さらに詳しくは、原子炉冷却水中の放射性元素、腐
食の原因となる塩素イオン等を高温下で吸着、吸収する
浄化剤および浄化方法に関する。
る。さらに詳しくは、原子炉冷却水中の放射性元素、腐
食の原因となる塩素イオン等を高温下で吸着、吸収する
浄化剤および浄化方法に関する。
［従来の技術］ 原子炉の冷却水として、高純度水が広く用いられてい
る。原子炉の安全運転のためには、この冷却水を常に高
純度に保持せねばならない。冷却水用金属配管からは微
量ではあるが金属が水に溶出し、この金属が原子炉炉心
に達し中性子照射を受けるため、放射性のコバルト、
鉄、マンガン等が生成する。これらの放射性元素は人体
に有害である。
る。原子炉の安全運転のためには、この冷却水を常に高
純度に保持せねばならない。冷却水用金属配管からは微
量ではあるが金属が水に溶出し、この金属が原子炉炉心
に達し中性子照射を受けるため、放射性のコバルト、
鉄、マンガン等が生成する。これらの放射性元素は人体
に有害である。
また原子炉で熱せられた純水が発電用タービンを駆動
させた後海水等で冷却されて復水する際に混入する微量
の塩素イオンが、金属配管等を腐食させる原因となる。
させた後海水等で冷却されて復水する際に混入する微量
の塩素イオンが、金属配管等を腐食させる原因となる。
このため冷却水中に溶出、混入する上記不純分を連続
的に除去した後、精製された純水を冷却水として炉心に
復水する必要がある。現在採用されている浄化方法は、
約280℃で排出された冷却水を１度60℃以下に冷却した
後、カチオンおよびアニオン交換樹脂層を通すことによ
り前記有害不純物を取り除き、ついで再び約80℃に加熱
して炉心に戻す方法である。
的に除去した後、精製された純水を冷却水として炉心に
復水する必要がある。現在採用されている浄化方法は、
約280℃で排出された冷却水を１度60℃以下に冷却した
後、カチオンおよびアニオン交換樹脂層を通すことによ
り前記有害不純物を取り除き、ついで再び約80℃に加熱
して炉心に戻す方法である。
［発明が解決しようとする課題］ このような浄化方法は、約280℃の高温状態にある大
量の冷却水を約60℃以下に冷却し、再度約80℃に加温し
なければならないため、莫大な熱損失を伴うこととな
る。
量の冷却水を約60℃以下に冷却し、再度約80℃に加温し
なければならないため、莫大な熱損失を伴うこととな
る。
本発明は、上記した莫大な熱損失を伴うことなく冷却
水を浄化できる浄化剤および浄化方法の提供を目的とす
る。
水を浄化できる浄化剤および浄化方法の提供を目的とす
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明は式（１） （Ti1-xAlx）O2 （１） 式中、ｘは０＜ｘ＜0.5を示す、 の酸化チタン系固溶体および／または式（２） （Al1-yTiy）2O3 （２） 式中、ｙは０＜ｙ＜0.5を示す、 の酸化アルミニウム系固溶体とを有効成分として含有す
る原子炉冷却水用浄化剤を提供する。
る原子炉冷却水用浄化剤を提供する。
さらに本発明は、原子炉冷却水を100〜300℃の温度
で、上記浄化剤に接触せしめることからなる原子炉冷却
水の浄化方法を提供する。
で、上記浄化剤に接触せしめることからなる原子炉冷却
水の浄化方法を提供する。
本発明者らは、上記した従来の浄化方法に由来する問
題点を除くべく鋭意研究に努めた結果、式（１）のAl2O
3が固溶した酸化チタンおよび／または式（２）の酸化
チタンが固溶した酸化アルミニウムを浄化剤として用い
ることにより、約280℃以上の温度でも有害放射性元素
および塩素イオンを除去できること、および上記浄化剤
の水中への溶出が無視できるほどに極めて微量であるこ
とを見いだし本発明に到達した。
題点を除くべく鋭意研究に努めた結果、式（１）のAl2O
3が固溶した酸化チタンおよび／または式（２）の酸化
チタンが固溶した酸化アルミニウムを浄化剤として用い
ることにより、約280℃以上の温度でも有害放射性元素
および塩素イオンを除去できること、および上記浄化剤
の水中への溶出が無視できるほどに極めて微量であるこ
とを見いだし本発明に到達した。
本発明に用いられるTiO2−Al2O3系固溶体は、従来使
用されてきたイオン交換樹脂と比較して遥かに高い約28
0℃以上の温度に耐えることができる。これを浄化剤と
して用いることにより、約280℃近辺の温度で排出され
る原子炉の冷却水を、冷却操作を加えることなく本発明
の浄化剤と接触させて有害成分を除去できる。さらに
は、浄化剤構成成分の水中への溶出による純度低下を生
ずることなく冷却水としての高純度を維持できる。
用されてきたイオン交換樹脂と比較して遥かに高い約28
0℃以上の温度に耐えることができる。これを浄化剤と
して用いることにより、約280℃近辺の温度で排出され
る原子炉の冷却水を、冷却操作を加えることなく本発明
の浄化剤と接触させて有害成分を除去できる。さらに
は、浄化剤構成成分の水中への溶出による純度低下を生
ずることなく冷却水としての高純度を維持できる。
式（１）の酸化チタン系固溶体は、主として放射性金
属イオンであるコバルト、鉄、マンガンイオン等の吸着
性に優れている。式（２）の酸化アルミニウム系固溶体
は主として塩素イオンの吸着性に優れている。このた
め。上記両化合物を単独で用いてもよいが併用すること
により、より優れた性能を発揮せしめることができる。
属イオンであるコバルト、鉄、マンガンイオン等の吸着
性に優れている。式（２）の酸化アルミニウム系固溶体
は主として塩素イオンの吸着性に優れている。このた
め。上記両化合物を単独で用いてもよいが併用すること
により、より優れた性能を発揮せしめることができる。
酸化チタン系固溶体および酸化アルミニウム系固溶体
は、水溶性チタン化合物、例えばTiCl3、TiCl4、Ti2（S
O4）３、Ti（SO4）２、TiI4等と、水溶性アルミニウム
化合物、例えばAlCl3、AlBr3、AlI3、Al（NO3）３、Al2
（SO4）３、KAl（SO4）２等とを目的とする原子比とな
るように水に溶解後、アルカリ性物質、例えばアンモニ
ア、NaOH、KOH、Ca（OH）２等をTiおよびAlに対し約当
量以下加えて共沈させ、洗浄により不純物を除いた後、
約200〜1000℃で焼成することにより製造できる。
は、水溶性チタン化合物、例えばTiCl3、TiCl4、Ti2（S
O4）３、Ti（SO4）２、TiI4等と、水溶性アルミニウム
化合物、例えばAlCl3、AlBr3、AlI3、Al（NO3）３、Al2
（SO4）３、KAl（SO4）２等とを目的とする原子比とな
るように水に溶解後、アルカリ性物質、例えばアンモニ
ア、NaOH、KOH、Ca（OH）２等をTiおよびAlに対し約当
量以下加えて共沈させ、洗浄により不純物を除いた後、
約200〜1000℃で焼成することにより製造できる。
また他の製造方法としては、チタンの有機化合物、例
えばTi［Ｏ（CH2）3CH3］４、Ti［Ｏ（C4H9）ｎ］４、T
i［OCH（CH3）２］４、（C2H5）2TiCl2、Ti［OCH2CH（C
2H5）C4H9］４、Ti（Ｏ−iC3H7）２［OC（CH3）CHCOC
H3］２、Ti（Ｏ−nC4H9）２［OC2H4N（C2H4OH）２］２
等と、アルミニウムの有機化合物、例えばAl［OCH（C
H3）２］３、Al［CH3（CH2）10COO］３、Al［Ｏ（CH2）
3CH3］３等とを、目的とするTiとAlの原子比となるよう
に有機溶媒、例えばイソプロパノール、ｎ−ヘキサン、
ベンゼン、トルエン、メチルクロロフォルム、四塩化炭
素等に溶解後水を加えて加水分解させ、沈澱を分離後、
約200〜1000℃で焼成する方法であってもよい。
えばTi［Ｏ（CH2）3CH3］４、Ti［Ｏ（C4H9）ｎ］４、T
i［OCH（CH3）２］４、（C2H5）2TiCl2、Ti［OCH2CH（C
2H5）C4H9］４、Ti（Ｏ−iC3H7）２［OC（CH3）CHCOC
H3］２、Ti（Ｏ−nC4H9）２［OC2H4N（C2H4OH）２］２
等と、アルミニウムの有機化合物、例えばAl［OCH（C
H3）２］３、Al［CH3（CH2）10COO］３、Al［Ｏ（CH2）
3CH3］３等とを、目的とするTiとAlの原子比となるよう
に有機溶媒、例えばイソプロパノール、ｎ−ヘキサン、
ベンゼン、トルエン、メチルクロロフォルム、四塩化炭
素等に溶解後水を加えて加水分解させ、沈澱を分離後、
約200〜1000℃で焼成する方法であってもよい。
本発明の浄化剤の形態は、粉末でもよいが、直径約１
〜50mmの球形、円柱形等に造粒することが好ましい。造
粒は、通水抵抗の減少、浄化剤の水への混入のおそれが
ないこと等の利点を生ずる。造粒方法としては、押出造
粒、転勤造粒、流動層造粒、圧縮造粒等任意の方法を適
宜選択できる。また造粒に際し水だけを加えて混練造粒
してもよいが、この場合には適当な接着剤、例えばアル
ミナ、ベーマイト、ポリビニルアルコール等を適宜選択
してくわえてもよい。
〜50mmの球形、円柱形等に造粒することが好ましい。造
粒は、通水抵抗の減少、浄化剤の水への混入のおそれが
ないこと等の利点を生ずる。造粒方法としては、押出造
粒、転勤造粒、流動層造粒、圧縮造粒等任意の方法を適
宜選択できる。また造粒に際し水だけを加えて混練造粒
してもよいが、この場合には適当な接着剤、例えばアル
ミナ、ベーマイト、ポリビニルアルコール等を適宜選択
してくわえてもよい。
以下本発明を実施例に基づいてより詳細に説明する。
実施例１ 0.1モル／の塩化アルミニウムと、0.5モル／の四
塩化チタン水溶液をそれぞれ調製し、各４を混合して
Al/Ti＝0.2のモル比の混合溶液を調製した。
塩化チタン水溶液をそれぞれ調製し、各４を混合して
Al/Ti＝0.2のモル比の混合溶液を調製した。
この混合溶液を約30℃に保って、ケミスターラーで撹
拌しながら６モル／のアンモニア水をAlとTiの合計当
量の約70％に当たる1.07を加え、さらに約30分間撹拌
を継続した。
拌しながら６モル／のアンモニア水をAlとTiの合計当
量の約70％に当たる1.07を加え、さらに約30分間撹拌
を継続した。
得られた反応液を脱水水洗した後乾燥し、ついで電気
炉により600℃で２時間焼成した。焼成物は粉末Ｘ線回
折にによればアナターゼ型酸化チタン構造であり、格子
定数C0は9.44Åで、アナターゼ型TiO2の9.51Å（ASTM
４−0477参照）より短く、TiO2にAl2O3が固溶している
ことを示している（AlはTiよりもイオン半径が小さ
い）。化学組成は化学分析の結果、 Ti0.833Al0.167O2 であった。
炉により600℃で２時間焼成した。焼成物は粉末Ｘ線回
折にによればアナターゼ型酸化チタン構造であり、格子
定数C0は9.44Åで、アナターゼ型TiO2の9.51Å（ASTM
４−0477参照）より短く、TiO2にAl2O3が固溶している
ことを示している（AlはTiよりもイオン半径が小さ
い）。化学組成は化学分析の結果、 Ti0.833Al0.167O2 であった。
得られた焼成物0.12gをCo2+＝5.1mg/l、Cl-＝6.4mg/l
含有する600mlの蒸留水［電導度23.6μs/cm,pH＝6.43
（25.5℃）］に入れ、オートクレーブを用いて280℃、
１時間の条件で吸着反応を実施した。この蒸留水をNo.4
の紙で過し、液中のCoイオンを原子吸光法で、Cl
イオンをJIS Ｋ−0101に従って吸光光度法により測定
した。
含有する600mlの蒸留水［電導度23.6μs/cm,pH＝6.43
（25.5℃）］に入れ、オートクレーブを用いて280℃、
１時間の条件で吸着反応を実施した。この蒸留水をNo.4
の紙で過し、液中のCoイオンを原子吸光法で、Cl
イオンをJIS Ｋ−0101に従って吸光光度法により測定
した。
なおpHはpHメーターにより、電導度は電導度計により
それぞれ25.5℃で測定した。
それぞれ25.5℃で測定した。
実施例２ イソプロピルアルコール10に、0.4モルのAl［OCH
（CH3）２］３と１モルのTi［OCH（CH3）２］４を約30
℃で溶解し、ケミスターラーで撹拌しながら約200gの水
を加え、約70℃まで加温し加水分解させた。溶解物を
別後水洗し、乾燥した。乾燥物を400℃で２時間電気炉
で焼成した。
（CH3）２］３と１モルのTi［OCH（CH3）２］４を約30
℃で溶解し、ケミスターラーで撹拌しながら約200gの水
を加え、約70℃まで加温し加水分解させた。溶解物を
別後水洗し、乾燥した。乾燥物を400℃で２時間電気炉
で焼成した。
焼成物は粉末Ｘ線回折の結果、アナターゼ型TiO2であ
り格子定数Coは9.40Åであった。化学分析の結果によれ
ば、その組成は Ti0.714Al0.286O2 であった。
り格子定数Coは9.40Åであった。化学分析の結果によれ
ば、その組成は Ti0.714Al0.286O2 であった。
この試料0.12gを、実施例１と同様に操作してCoイオ
ンとClイオンの吸着性能および溶出の程度を調べた。
ンとClイオンの吸着性能および溶出の程度を調べた。
結果を第１表に示す。
実施例３ ５の0.5モルのTiCl4と４モルのAl（NO3）３を溶解
し、これを約10の容器に移し、約20℃に保ってケミス
ターラーで撹拌しながら、８モル／のアンモニア水を
TiとAlの合計当量に対して80％に相当する1.4を加
え、さらに約30分間撹拌した。
し、これを約10の容器に移し、約20℃に保ってケミス
ターラーで撹拌しながら、８モル／のアンモニア水を
TiとAlの合計当量に対して80％に相当する1.4を加
え、さらに約30分間撹拌した。
この後脱水、水洗、乾燥し、700℃で２時間電気炉で
焼成した。
焼成した。
焼成物は、粉末Ｘ線回折分析の結果、γ−Al2O3であ
り、格子定数a0＝7.96Åであった。これはγ−Al2O3のa
0＝7.90Å（ASTM 10−425参照）より長く、Alよりイオ
ン半径の大きいTiがAl2O3に固溶したことを示してい
る。化学組成は、化学分析の結果 （Al0.89Ti0.11）2O3 であった。
り、格子定数a0＝7.96Åであった。これはγ−Al2O3のa
0＝7.90Å（ASTM 10−425参照）より長く、Alよりイオ
ン半径の大きいTiがAl2O3に固溶したことを示してい
る。化学組成は、化学分析の結果 （Al0.89Ti0.11）2O3 であった。
この試料0.12gを実施例１と同様に操作して、Coイオ
ンとClイオンの吸着性能および溶出の程度を調べた。
ンとClイオンの吸着性能および溶出の程度を調べた。
結果を第１表に示す。
比較例１および２ CoイオンとClイオンの吸着性能および水への溶出を、
試薬のアナターゼ型酸化チタン（比較例１）と活性アル
ミナ（比較例２）（いずれも和光純薬（株）製）を実施
例１と同様に操作して調べた。
試薬のアナターゼ型酸化チタン（比較例１）と活性アル
ミナ（比較例２）（いずれも和光純薬（株）製）を実施
例１と同様に操作して調べた。
結果を第１表に示す。
［発明の効果］ 本発明によれば、コバルト、鉄、マンガン等の有害金
属イオンおよび塩素イオン等の吸着性能に優れた浄化剤
および浄化方法が提供される。
属イオンおよび塩素イオン等の吸着性能に優れた浄化剤
および浄化方法が提供される。
本発明によれば、炉心冷却水をとくに冷却しない場合
においても吸着性能に優れ、かつ浄化剤の構成成分の溶
出が極めて少なく、このため原子炉操業において熱損失
を生ぜしめることのない浄化剤および浄化方法が提供さ
れる。
においても吸着性能に優れ、かつ浄化剤の構成成分の溶
出が極めて少なく、このため原子炉操業において熱損失
を生ぜしめることのない浄化剤および浄化方法が提供さ
れる。
Claims (2)
- 【請求項１】式（１） （Ti1-xAlx）O2 （１） 式中、ｘは０＜ｘ＜0.5を示す、 の酸化チタン系固溶体および／または式（２） （Al1-yTiy）2O3 （２） 式中、ｙは０＜ｙ＜0.5を示す、 の酸化アルミニウム系固溶体とを有効成分として含有す
ることを特徴とする原子炉冷却水用浄化剤。 - 【請求項２】原子炉冷却水を100〜300℃の温度で、請求
項１記載の浄化剤に接触せしめることを特徴とする原子
炉冷却水の浄化方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1245544A JP2721848B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 原子炉冷却水用浄化剤および浄化方法 |
| US07/584,624 US5047203A (en) | 1989-09-21 | 1990-09-19 | Purifier for nuclear reactor cooling water and method of purification |
| CA002025851A CA2025851C (en) | 1989-09-21 | 1990-09-20 | Purifier for nuclear reactor cooling water and method of purification |
| EP90310338A EP0423945B1 (en) | 1989-09-21 | 1990-09-21 | Purifier for nuclear reactor cooling water and method of purification |
| DE69020492T DE69020492T2 (de) | 1989-09-21 | 1990-09-21 | Reinigungsgerät für das Kühlwasser eines Kernreaktors und Verfahren zur Reinigung. |
| ES90310338T ES2076326T3 (es) | 1989-09-21 | 1990-09-21 | Purificador para agua de refrigeracion de reactor nuclear y metodo de purificacion. |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1245544A JP2721848B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 原子炉冷却水用浄化剤および浄化方法 |
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| JP2721848B2 true JP2721848B2 (ja) | 1998-03-04 |
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ID=17135280
Family Applications (1)
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|---|---|
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| EP (1) | EP0423945B1 (ja) |
| JP (1) | JP2721848B2 (ja) |
| CA (1) | CA2025851C (ja) |
| DE (1) | DE69020492T2 (ja) |
| ES (1) | ES2076326T3 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US7374698B2 (en) * | 2005-01-19 | 2008-05-20 | Ching-Jung Wu | Nanometer heat-conducting water solution for use in car cooling system |
| JP5736563B2 (ja) * | 2010-11-26 | 2015-06-17 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | 無機高分子系モリブデン吸着剤及びその製造方法 |
| JP2011095280A (ja) * | 2011-02-18 | 2011-05-12 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 沸騰水型原子力プラント |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS4929239B1 (ja) * | 1970-07-02 | 1974-08-02 | ||
| US4224177A (en) * | 1978-03-09 | 1980-09-23 | Pedro B. Macedo | Fixation of radioactive materials in a glass matrix |
| JPS5851640B2 (ja) * | 1978-04-10 | 1983-11-17 | 株式会社日立製作所 | 原子炉冷却水浄化方法 |
| US4422965A (en) * | 1980-08-11 | 1983-12-27 | Westinghouse Electric Corp. | Nuclear waste encapsulation in borosilicate glass by chemical polymerization |
| DE3542640C1 (de) * | 1985-12-03 | 1987-01-15 | Nukem Gmbh | Verfahren zur Abtrennung von Kationen aus waessrigen Loesungen |
-
1989
- 1989-09-21 JP JP1245544A patent/JP2721848B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-09-19 US US07/584,624 patent/US5047203A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-20 CA CA002025851A patent/CA2025851C/en not_active Expired - Fee Related
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- 1990-09-21 ES ES90310338T patent/ES2076326T3/es not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US5047203A (en) | 1991-09-10 |
| CA2025851A1 (en) | 1991-03-22 |
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| JPH03107798A (ja) | 1991-05-08 |
| ES2076326T3 (es) | 1995-11-01 |
| DE69020492D1 (de) | 1995-08-03 |
| DE69020492T2 (de) | 1995-11-09 |
| EP0423945B1 (en) | 1995-06-28 |
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