JPH01174998A - 混床式濾過脱塩装置による懸濁不純物除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、混床式濾過脱塩装置による懸濁不純物除去方
法に関し、特に従来より架橋度を小さくした陽イオン交
換樹脂と陰イオン交換樹脂を用いてなる混床式濾過脱塩
装置による懸濁不純物除去方法に関するものである。

（従来の技術） ＢＷＲ型原子力発電所では原子炉の内部を常に清浄な状
態に維持しなければならないので、復水器から炉内へ流
入する復水を復水脱塩塔によって浄化処理し高度に浄化
したのち炉内への冷却水として利用している。この復水
脱塩塔は、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂とが混
合して充填された所謂混床式脱塩塔であって、復水中の
イオン成分と懸濁固形成分（クラッドと通称される）と
をイオン交換・濾過及び吸着によって分離し、復水を浄
化するものである。

そして、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを混合
して混床を形成する方法としては、■ゲル型陽イオン交
換樹脂とゲル型陰イオン交換樹脂とを用いる方法、■ポ
ーラス型陽イオン交換樹脂とポーラス型陰イオン交換樹
脂とを用いる方法が提案され、これらにおいては、先行
プラントでの使用実績、イオン交換能力が比較的大きい
こと、並びに比較的強度が大きいことによる取扱いの容
易さ等から従来の陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹
脂とも架橋度がＤＶＢ含率で約８％と比較的高いものが
使用されている。

最近、復水からのイオン成分及びクラッドの分離につい
て、クラッドの分離機能を強化することにより、冷却水
から原子炉へ持ち込まれるクラッドの量を低減し、プラ
ント定検時の被曝線量を減らすことが求められており、
従来の粒状イオン交換樹脂を用いる方法にあっては、イ
オン交換樹脂に捕捉されたクラッドを逆洗再生により除
去してイオン交換樹脂を清浄化しイオン交換樹脂のクラ
ッド分離機能を回復していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、原子力発電所の冷却水に要求されるクラ
ッドの精製度が高度化されたために、イオン交換樹脂は
高いクラッド捕捉能力を持つことが求められるが、イオ
ン交換樹脂におけるその捕捉能力はイオン交換樹脂表面
におけるクラッド吸着領域の大きさ、及びイオン交換樹
脂表面から粒内への拡散速度に支配されることから、従
来より使用されている架橋度の比較的高いイオン交換樹
脂は、樹脂相内の細孔（ミクロボア）が比較的小さく、
クラッドの樹脂粒内への拡散速度が遅いこと及び樹脂が
硬く、弾性に乏しく、通水時樹脂表面の弾性変形による
クラッド吸着作用が小さいために、クラッドの分離の高
度化要求には対応できない現状にある。

本発明者は、このような現状に鑑み鋭意研究を重ね、本
発明に想到したものであって、本発明は、復水の処理操
作においてクラッドの分離能力が大きい混床式濾過脱塩
装置による懸濁不純物除去方法を提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ＢＷＲ型原子力発電プラントの一次冷却水の
処理の際に、粒状又は粉末状陽イオン交換樹脂及び陰イ
オン交換樹脂からなる混床によって濾過脱塩する方法に
おいて、 ■　陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の架１１ジ
ビニルベンゼン（ＤＶＢ）含率７．５％〜３％と小さく
した樹脂により混床を形成する第一の手段。

■　陽イオン交換樹脂又は陰イオン交換樹脂のどちらか
一方の架橋度をＤＶＢ含率７．５％〜３％と小さくした
樹脂により混床を形成する第二の手段。

■　陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂による混床
の上層部に架橋度をＤＶＢ含率７．５％〜３％と小さく
した陽イオン交換樹脂を積層させる第三の手段。

のうちのいずれかの手段によって樹脂床を形成し、ＢＷ
Ｒ型原子力発電プラントの一次冷却水処理時の懸濁不純
物を除去することを特徴とする混床式濾過脱塩装置によ
る懸濁不純物除去方法である。

本発明においては、従来の混床式濾過脱塩方法に比較し
、使用する陰・陽イオン交換樹脂の架橋度が低いため、
樹脂相内の細孔（ミクロボア）が比較的大きく、クラッ
ドの樹脂粒内の拡散速度が速いこと、及び樹脂が比較的
硬くなく弾性があり、通水時樹脂表面の弾性変形による
クラッド吸着効果が大きいことより濾過脱塩操作に際し
、よりクラッド濃度の低い高純度の水を得ることができ
る。

以下、本発明を従来技術と対比して述べれば、第１図は
、強酸性ゲル型陽イオン交換樹脂の架橋度（ＤＶＢ％）
を横軸に細孔の平均直径〔人〕を縦軸に表わしたもので
あり、これによれば、架橋度（ＤＶＢ％）を低下させる
ほど細孔の平均直径〔人〕は太き（なる。たとえば、架
橋度８％の標準品と、架橋度６％品の細孔平均直径を比
較すると、８％品　（Ｈ型）ニア、８人 ６％品　（Ｈ型）：９．５人 となり、細孔は６％品の方が２０％程度大きくなる。

また、陰イオン交換樹脂についても同様の傾向が見られ
る。

第２図は、強酸性ゲル型陽イオン交換樹脂及び強塩基型
ゲル型陰イオン交換樹脂の架橋度（ＤＶＢ％）を横軸に
、樹脂の破砕強度（ｇ／粒）を縦軸に表わしたものであ
り、これによれば架橋度を低下させるほど樹脂の破砕強
度は低下し、それに伴ない樹脂の弾性は増加する。

第３図は、強酸性陽イオン交換樹脂の架橋度（ＤＶＢ％
）を横軸に、総交換容量を縦軸に表わししたものであり
、これによれば架橋度（ＤＶＢ％）を低下させるほど総
交換容量（ｍｅｇ１０＋ｌ、Ｒ）は低下する。

第４図は、強塩基性陰イオン交換樹脂の架橋度（ＤＶＢ
％）と総交換容量の関係であり、第３図と同様な傾向が
見られる。

以上によれば、イオン交換樹脂の架橋度（ＤＶＢ％）を
従来品より低下させると、細孔の平均直径が増大し、ク
ラッドの除去を十分に行うことができる。しかし、その
反面イオン交換樹脂の架橋度（ＤＶＢ％）が低下すると
、破砕強度、総交喚容量等の性質が劣化する傾向にあり
、イオン交換樹脂の使用が実運用上困難となるため、実
際に適用する際にはその架橋度（ＤＶＢ％）の大きさは
、クラッドの分離効果と濾過脱塩操作時に必要とされる
その他の諸性質を考慮してその範囲を定める必要がある
。本発明においては使用する陽イオン交換樹脂、陰イオ
ン交換樹脂は架橋度が　ＤＶＢ含率で７．５％〜３％と
するもので、好ましくは６％〜４％の範囲がよい。

本発明の懸濁不純物除去方法におけるクラッド分離効果
を車床ミニカラム試験により、従来の濾過脱塩操作にお
けるクラッド分離効果と比較する。

ミニカーム　　Ｉ ■　試験条件 第５図の試験装置を使用し、以下の試験条件により試験
を行った。

＊樹脂仕様：強酸性ゲル型陽イオン交換樹脂（Ｈ型）の
架橋度（ＤＶＢ）　４％、６％。

８％、１０％、１２％、のものを使用 水樹脂量　二上記陽イオン交換樹脂　１５ｍｊ！＊カラ
ム諸元：内径１２鶴φ×２００■＊通水線流速：　ＬＶ
　＝　１０８　ｍ／ｈｒ＊通水期間　：各試験　約２週
間 ■　試験結果 陽イオン交換樹脂のみの車床ミニカラム試験の結果は、
第６図の通りであり、これによれば架橋度（ＤＶＢ％）
を低下させた方がクラッド分離効果が向上することが確
認できた。

ミニカーム゛　　■ ■　試験条件 第５図の試験装置を使用し、以下の試験条件により試験
を行った。

＊樹脂仕様：強塩基性ゲル型陰イオン交換樹脂（ＯＨ型
）の架橋度（ＤＶＢ）　６％、　７　％。

７．５％、８％のものを使用 水樹脂量　：上記陰イオン交換樹脂１５ｍ　１＊力ラム
諸元：　内径１２鰭φＸ　２００鶴＊通水線流速：　Ｌ
Ｖ　＝１０８　　ｍ／ｈｒ本通水期間　：各試験　　約
２週間 ■　試験結果 陰イオン交換樹脂のみの車床ミニカラム試験の結果は第
７図の通りであり、これによれば架橋度ＣＤＶＢ％）を
低下させた方がクラッド分離効果が向上することが確認
できた。

以上の車床ミニカラム試験Ｉ及び■の試験結果によれば
陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂ともに架橋度（Ｄ
ＶＢ％）を変化させたときに架橋度が小さくなるにつれ
てクラッドの分離効果が大きくなることが認められ、一
般に陰イオン交換樹脂の場合、架橋度のクラッド分離効
果に及ぼす影響は陽イオン交換樹脂の場合に比して小さ
い傾向が認められる。また、架橋度の小さい陽イオン交
換樹脂を同様な陰イオン交換樹脂との混床にして用いれ
ば、濾過脱塩操作におけるクラッド分離効果は一層向上
し、従来の濾過脱塩方法よりも大幅に優れている。

したがって、本発明は、以下の態様において実施するこ
とができる。

（１）陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の架橋度
（ＤＶＢ％）を従来品よりも低くした樹脂の混床による
濾過脱塩方法。

（２）陰イオン交換樹脂の架橋度（ＤＶＢ％）を従来品
よりも低下させた樹脂と従来品の陽イオン交換樹脂との
混床による濾過脱塩方法。

（３）従来品のイオン交換樹脂による混床の上層部に従
来品よりも架橋度（ＤＶＢ％）を低下させた陽イオン交
換樹脂を積層させた樹脂床による濾過脱塩方法。

これらは、いずれも実用上極めて有利な方法である。

（実施例） 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれにのみ限定されるものではない。

本発明の効果を確認するために混床実機長カラム試験を
行った。

ｆ８床　　カーム ■　試験条件 第８図の試験装置を使用し、以下の試験条件により試験
を行った。

本樹脂仕様＝強酸性ゲル型陽イオン交換樹脂（Ｈ型）の
架橋度（ＤＶＢ％）４％。

６％、８％、　ｉｏ％、　１２％のもの並びに強塩基性
ゲル型陰イオン交換樹 脂（ＯＲ型）の架橋度（ＤＶＢ％）８ ％のものを組合わせて混床状態で 使用。

＊樹脂量　：陽イオン交換樹脂／陰イオン交換樹脂比−
１，６６／１．０で層高９０ｃ＋ａ相当分（約２ｋ）を
混合して充填。

＊通水線粒量：　ＬＶ−１０８ｍ／ｈｒ＊通水期間　＝
１サイクル１４日間で３サイクル実施 ■　試験結果 陰イオン交換樹脂の架橋度（ＤＶＢ％）を８％で固定し
、陽イオン交換樹脂の架橋度（ＤＶＢ％）を変化させた
混床による混床実機長カラム試験の結果は第９図のサイ
クル１及びサイクル２の通りであり、これによれば陽イ
オン交換樹脂の架橋度（ＤＶ８％）を７．５％〜３％と
低下させた方がクラッド分離効果（平衡到達時ＤＦ値）
が向上することを確認した。ここでＤＦ値は入口クラッ
ド濃度（ＰＰｂ）／出ロクラツド濃度で表わす。

以上の試験結果は、いずれも陽イオン交換樹脂の架橋度
（ＤＶＢ％）を変化させたものであり、本発明の濾過脱
塩操作におけるクラッド分離効果は従来の濾過脱塩方法
よりも大幅に優れている。

（発明の効果） 本発明はイオン交換樹脂を用いる混床式濾過脱塩装置で
＠濁不純物を除去するさいに、クラッドを十分に除去す
ることができる。陽イオン交換樹脂又は陰イオン交換樹
脂の架橋度（ＤＶＢ％）が小さい方がクラッドの分離効
果が大きい。しかし、架橋度（ＤＶＢ％）をあまり小さ
くすると、樹脂の破砕強度、総交換容量が小さくなって
、取扱いが困難になるので３％が実用的な下限である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、強酸性ゲル型陽イオン交換樹脂の架橋度と細
孔の大きさの関係を示すものであり、第２図は、強酸性
ゲル型陽イオン交換樹脂及び強塩基性ゲル型陰イオン交
換樹脂の架橋度と破砕強度との関係を示すものであり、
第３図は、強酸性陽イオン交換樹脂のＤＶＢ％と総交換
容量との関係を示すものであり、第４図は、強塩基性陰
イオン交換樹脂（Ｉ型）のＤＶＢ％と総交換容量との関
係を示すものであり、第５図は、通水ミニカラム試験装
置を示し、第６図は、強酸性ゲル型陽イオン交換樹脂の
架橋度とクラッド捕捉能の関係を示すものであり、第７
図は、強塩基性ゲル型陰イオン交換樹脂の架橋度とクラ
ッド捕捉能の関係を示すものであり、第８図は、混床実
機長カラム試験装置を示し、第９図は、強酸性ゲル型陽
イオン交換樹脂と強塩基性ゲル型陰イオン交換樹脂との
混床実機長カラムにおいて、陽イオン交換樹脂の架橋度
（ＤＶＢ％）を変化させた場合の架橋度とＤＦ値との第
　　１　　図 第２図 Ｖ楕屓（％） ＤＶＢ（ｍ！、） 第　　６　　図 第　７　　図 ＤＶＢ（’ン′０ン 第　　８　　図 ＤＶＢ（”／。） ＤＶＢ　（’ム）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＢＷＲ型原子力発電プラントの一次冷却水の処理の際に
   、粒状又は粉末状陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹
   脂からなる混床によつて濾過脱塩する方法において、 ［１］陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の架橋度
   をジビニルベンゼン（ＤＶＢ）含率７．５％〜３％と小
   さくした樹脂により混床を形成する第一の手段。 ［２］陽イオン交換樹脂又は陰イオン交換樹脂のどちら
   か一方の架橋度をＤＶＢ含率７．５％〜３％と小さくし
   た樹脂により混床を形成する第二の手段。 ［３］陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂による混
   床の上層部に架橋度をＤＶＢ含率７．５％〜３％と小さ
   くした陽イオン交換樹脂を積層させる第三の手段。 のうちのいずれかの手段によつて樹脂床を形成し、ＢＷ
   Ｒ型原子力発電プラントの一次冷却水処理時の懸濁不純
   物を除去することを特徴とする混床式濾過脱塩装置によ
   る懸濁不純物除去方法。