JP4926924B2 - サプレッションチェンバ内の水の浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉格納容器を囲んで設けられるサプレッションチェンバ内に貯留された水の浄化装置及び浄化方法に関する。

一般に、沸騰水型原子力発電所５０は、図１に示すような構造を有し、概略的には、原子炉建物５１とタービン建物５７とで構成される。原子炉建物５１には、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）５３と、該原子炉５３を収容するドライウェル５４と、該ドライウェル５４とベント管５６を介して連通し、該ドライウェル５４を囲むように下方に設けられるサプレッションチェンバ５５とを備える原子炉格納容器５２が設置されている。原子炉格納容器５２の上面図は図１（Ｂ）に示すようであり、サプレッションチェンバ５５は上面視円環状を有する。

前記サプレッションチェンバ５５は、内部に大量の水Ｗが貯留されており、万一原子炉５３の破断事故などの際に、ドライウェル５４中に放出された蒸気と水の混合物を内部（サプレッションチェンバ５５の内部）に導入して蒸気を水Ｗに凝縮させることでドライウェル５４内の圧力上昇を抑制する機能を有し、また、貯留された水Ｗは、原子炉５３を冷却すべくスプレーによって吹きかけるための用水としての役割も果たす。なお、サプレッションチェンバ５５は、その機能的側面から圧力制御室と呼ばれる場合もあり、トーラス形状を有するという外観的側面からトーラスと呼ばれる場合もある。

また、サプレッションチェンバ内の水Ｗは、サプレッションチェンバ５５の損傷を防止する観点から所定の基準値（例えばｐＨ５．４〜７．５）を設定して水質管理されている。また、原子炉５３の中ではウラン燃料の核分裂によって放射性ヨウ素が生成されるが、サプレッションチェンバ内の水Ｗは、万一の事故の際にこの放射性ヨウ素が外部に放出されないよう吸収する役割をも果たすものであり、放射性ヨウ素の吸収率を良くする観点からも、サプレッションチェンバ内の水ＷのｐＨが低くなりすぎないよう、上記基準値に基づいて水質管理されている。

そして、前記サプレッションチェンバ５５は、一般的にステンレス鋼等で構成されるものであり、内壁には水Ｗによる腐食等を防止すべく塗料が塗布される（例えば、特許文献１）。かかる塗料は経年劣化するものであることから、定期的に（例えば１０年に一度）再塗装が施される。

ところで、前記塗料には、成分として例えば酢酸ブチル等が含有されるものであり、これから酢酸が溶出するために、サプレッションチェンバ内の水Ｗが酸性となって前記基準値よりもｐＨが低くなってしまうという問題がある。そこで、従来、以下のような種々の手法を用いて、サプレッションチェンバ内の水ＷのｐＨを好適な状態に保つように配慮されている。

特開２０００−３１４７９５号公報

サプレッションチェンバ内の水ＷのｐＨを好適な状態に保つ手法の一つとしては、水Ｗを全て入れ替えるという手法がある。しかしながら、サプレッションチェンバ内に貯留された水Ｗが大量であることなどの事情により、この手法では、非常に手間がかかり、費用も莫大であるという問題がある。

また、他にも、イオン交換樹脂を用いる手法が考えられる。しかしながら、イオン交換樹脂は酢酸よりも前記水の中に大量に含まれる炭酸を多く吸収するため、この手法では、酢酸を効率的に除去することができないという問題がある。

さらに、薬品を混入させて水を中性とするという手法もあるが、弊害も大きい。例えば、水酸化ナトリウムを混入させると、酢酸を中和させることはできるが、ナトリウムが塗料やサプレッションチェンバ５５を損傷させるおそれがある。

そこで、本発明は、原子炉格納容器に備えられるサプレッションチェンバ内に貯留された水Ｗの中に存在する酢酸を安価で容易且つ確実に除去して水質を好適な状態に調整することができるサプレッションチェンバ内の水の浄化装置及び浄化方法を提供することを目的とする。

本発明に係るサプレッションチェンバ内の水の浄化装置は、原子炉格納容器に備えられるサプレッションチェンバの内壁に塗布された塗料から溶出し、該サプレッションチェンバ内に貯留された水の中に存在する酢酸を除去すべく、前記水をサプレッションチェンバから抽出した後に該サプレッションチェンバに戻す流路に、前記水を濾過する活性炭フィルタを備えるとともに、前記流路の前記活性炭フィルタより上流側に、前記水の中に存在する夾雑物を除去する夾雑物除去用フィルタを備え、前記流路は、前記夾雑物除去用フィルタを介して濾過された水を前記サプレッションチェンバに戻す第一の流路と、前記活性炭フィルタを介してさらに濾過してから前記サプレッションチェンバに戻す第二の流路とに分岐され、しかも、分岐された各流路の流量は、前記水のｐＨが基準値の範囲内に回復してきた場合、徐々に前記第二の流路の流量を減らすように調整されることを特徴とする。

また、本発明に係るサプレッションチェンバ内の水の浄化装置は、原子炉格納容器に備えられるサプレッションチェンバの内壁に塗布された塗料から溶出し、該サプレッションチェンバ内に貯留された水の中に存在する酢酸を除去すべく、前記水をサプレッションチェンバから抽出した後に該サプレッションチェンバに戻す流路に、前記水を濾過する活性炭フィルタを備えるとともに、前記流路の前記活性炭フィルタより上流側に、前記水の中に存在する夾雑物を除去する夾雑物除去用フィルタを備え、前記流路は、前記夾雑物除去用フィルタを介して濾過された水を前記サプレッションチェンバに戻す第一の流路と、前記活性炭フィルタを介してさらに濾過してから前記サプレッションチェンバに戻す第二の流路とに分岐され、しかも、分岐された各流路の流量は、前記水のｐＨを速やかに基準値の範囲内に回復させたい場合、前記第一の流路への流れを停止させて、前記水の全量を前記第二の流路に流すように調整されることを特徴とする。

上記構成からなるサプレッションチェンバ内の水の浄化装置によれば、活性炭フィルタによって酢酸を効率的に除去することができる。しかも、活性炭フィルタであれば、例えば焼却などにより容易に処分することができ、廃棄物の量も少なく抑えることができる。

また、前記水の中に存在する夾雑物を除去すべく前記水を夾雑物除去用フィルタを介して濾過した後に、前記活性炭フィルタによる濾過が行われることとなる。即ち、水が活性炭フィルタによって濾過される前段で夾雑物が除去され、後段の活性炭フィルタには夾雑物が除去された水が供給されるため、活性炭フィルタによって酢酸をさらに効率的に除去することができる。なお、夾雑物とは、例えばクラッドと呼ばれる水垢などである。
また、サプレッションチェンバ内の水の状態や活性炭フィルタの能力に応じて、抽出された水を活性炭フィルタで濾過する量を調整することができる。例えば、水のｐＨが基準値の範囲内に回復してきた場合、徐々に前記第二の流路の流量を減らすように調整したり、水のｐＨを速やかに基準値の範囲内に回復させたい場合、前記第一の流路への流れを停止させて、前記水の全量を前記第二の流路に流すように調整したりする。

また、本発明によれば、前記ｐＨを測定する手段を、前記第二の流路に配置するような構成を選択することもできる。

また、本発明によれば、前記第一および第二の流路にそれぞれバルブを備え、前記ｐＨを測定する手段によって求められたｐＨの測定値に基づいてバルブの開度を調節することで各流路の流量を調整するような構成を採用することもできる。

以上のように、本発明に係るサプレッションチェンバ内の水の浄化装置によれば、原子炉格納容器に備えられるサプレッションチェンバ内に貯留された水の中に存在する酢酸を安価で容易且つ確実に除去して、前記水の水質を好適な状態に調整することができる。

以下に、本発明に係るサプレッションチェンバ内の水の浄化装置及び浄化方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。

まず、上述したように、沸騰水型原子力発電所５０は、図１に示すような構造を有し、原子炉建物５１に設置された原子炉格納容器５２には、大量の水Ｗを貯留するサプレッションチェンバ５５が備えられている。

本実施形態に係るサプレッションチェンバ内の水の浄化装置及び浄化方法は、かかるサプレッションチェンバ５５の中に貯留された水Ｗを浄化すべく使用されるものであり、サプレッションチェンバ内の水の浄化装置（以下、単に「浄化装置」という場合がある）１は、図２に示すような概略構成を有する。

具体的には、浄化装置１は、サプレッションチェンバ５５から水Ｗを抽出する（即ち、汲み上げる）ポンプＰと、該ポンプＰによって抽出された水の中に存在する夾雑物を除去する夾雑物除去用フィルタ１０と、該夾雑物除去用フィルタ１０によって夾雑物が除去された水の中に存在する酢酸を除去する酢酸除去用の活性炭フィルタ（チャコールフィルタとも呼ばれる）２０とを備える。即ち、前記夾雑物除去用フィルタ１０は、酢酸用の活性炭フィルタ２０より上流側に配置される。

前記夾雑物除去用フィルタ１０は、クラッドと呼ばれる水垢などの夾雑物を除去すべく設けられる。夾雑物除去用フィルタ１０は、例えばステンレス製のフィルタハウジングの中に、糸巻きフィルタと呼ばれるフィルタ材を装着したものである。また、夾雑物除去用フィルタ１０は、通過を許容する夾雑物の大きさが異なる複数のフィルタによって構成される。具体的には、夾雑物除去用フィルタ１０は二種類のフィルタ１１，１２によって構成され、上流側の第一フィルタ１１は濾過精度が１．０μ、下流側の第二フィルタ１２は濾過精度が０．５μに設定される。かかる第一フィルタ１１及び第二フィルタ１２は、ポンプＰによって汲み上げられる水が流れる流路３０中に並べて配置される。なお、糸巻きフィルタのフィルタ材の材質としては、例えばポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、コットン等が用いられる。また、夾雑物除去用フィルタ１０はかかる糸巻きフィルタに限られず、活性炭フィルタ２０と同様に活性炭を用いるものであってもよい。

前記活性炭フィルタ２０は、有機系の不純物を除去するのに適しており、酢酸を除去すべく設けられる。活性炭フィルタ２０は、例えばステンレス製のフィルタハウジングの中に、繊維状若しくは粒状を有する活性炭からなるフィルタ材を装着したものである。なお、活性炭フィルタ２０は、塩素除去するのに通常用いられるものを利用しており、具体的には、遊離残留塩素が２ｐｐｍ存在する水を２３℃下において流量１０リットル／分で４０ｔ通水させた際の塩素除去効率が８０％のものである。

前記流路３０は、夾雑物除去用フィルタ１０（具体的には、第二フィルタ１２）の下流側で二つの流路３１，３２に分岐する。第一の流路３２はサプレッションチェンバ５５に至り、第一の流路３２に流れ込んだ水はそのままサプレッションチェンバ５５に戻される。第二の流路３１には、前記酢酸用の活性炭フィルタ２０が配置され、第二の流路３１に流れ込んだ水は前記活性炭フィルタ２０によって濾過されてからサプレッションチェンバ５５に戻される。

さらに、前記分岐された各流路３１，３２の流量は調整可能に構成される。具体的には、前記流路３１，３２のそれぞれにバルブ４１，４２が設けられており、バルブ４１，４２の開度を調節することで各流路３１，３２に流れる流量を調節する。該バルブ４１，４２の開度は、手動で調節されるものであっても自動で調節されるものであってもよい。開度が自動で調節される構成としては、前記第二の流路３１を流れる水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、該ｐＨ測定手段から入力されるｐＨの測定値に基づいて前記バルブ４１，４２を制御する制御手段とを浄化装置１に組み込み、例えばｐＨ値とバルブの開度とを予め関連付けるなどしておいて、測定されたｐＨ値に応じてバルブの開度を調節するものが考えられる。

上記構成からなるサプレッションチェンバ内の水の浄化装置１は、以下のような方法により使用される。

まず、浄化作業を開始するに当たり、例えばサプレッションチェンバ５５の上部の所定箇所に形成された開口部（通常グレーチング等によって閉塞されている）から水Ｗを抽出し且つ戻すことができるように、浄化装置１を前記開口部近傍に設置する。好ましくは、浄化作業においては、上記のような浄化装置１が二つ用いられ、二つの浄化装置１，１は、なるべく離れた箇所の水Ｗを浄化するよう、上面視円環状を有するサプレッションチェンバ５５において可能な限り離れた二箇所（例えば、円の中心点を中心に点対称な円周上の二箇所）に配置される。

浄化のプロセスを示すと、まず、前記ポンプＰにより、サプレッションチェンバ５５内の水Ｗが汲み上げられる。該汲み上げられた水は、前記第一フィルタ１１に導入されて濾過される。次に、該第一フィルタ１１によって濾過された水は、そのまま全量が第二フィルタ１２に導入されて濾過される。前記第二フィルタ１２においては、前記第一フィルタ１１よりも濾過精度が高いことから、より細かい夾雑物が除去される。前記第二フィルタ１２によって濾過された水は、次に、二つの流路３１，３２に分岐される。まず、第一の流路３２に導入された水は、そのままサプレッションチェンバ５５に戻される。一方、第二の流路３１に導入された水は、前記活性炭フィルタ２０に導入されて濾過され、その後、サプレッションチェンバ５５に戻される。

なお、通常の使用状態では、前記各流路３１，３２の両方に水を流し、抽出された水の一部のみを活性炭フィルタ２０で濾過するように設定される。ただし、各流路３１，３２の流量は適宜調整可能であるので、例えば一連の浄化作業の中でｐＨが基準値の範囲内に回復してきた場合には、徐々に第二の流路３１の流量を減らす（若しくは、完全に無くす）といった使用方法が採られる。ただし、例えばなるべく速やかに水ＷのｐＨを基準値の範囲内に回復させたい場合などには、前記第一の流路３２には水を流さない状態とし汲み上げられた水の全量を第二の流路３１に流して活性炭フィルタ２０で濾過するといった使用方法であってもよい。

このような方法によりサプレッションチェンバ内の水Ｗを浄化した結果、水の性質は、浄化前にはｐＨが４．８で且つ酢酸の濃度が１５００ｐｐｂであったものが、浄化後にはｐＨが前記基準値の範囲内で且つ酢酸の濃度が１２００ｐｐｂ程度まで改善されたことが確認された。

ところで、上記サプレッションチェンバ内の水の浄化装置１及び浄化方法は、必要なときに適宜使用することができる。例えば、原子力発電所５０を構成する設備の定期点検時に使用することもできるし、原子力発電所５０を運転させつつ定常的に使用することもできる。ただし、前記サプレッションチェンバ５５の内壁に塗料が塗布された直後が最も酢酸の溶出が多いことから、塗料を塗布してからの数年間、定期点検時に年一回のペースで使用するのが効率的である。

以上のように、本実施形態に係るサプレッションチェンバ内の水の浄化装置及び浄化方法によれば、原子炉格納容器に備えられるサプレッションチェンバ内に貯留された水の中に存在する酢酸を安価で容易且つ確実に除去して、前記水の水質を好適な状態に調整することができる。即ち、活性炭フィルタによって、酢酸を効率的に除去することができる。しかも、活性炭フィルタであれば、例えば焼却などにより容易に処分することができ、廃棄物の量も少なく抑えることができる。

また、水が活性炭フィルタによって濾過される前段で夾雑物が除去され、後段の活性炭フィルタには夾雑物が除去された水が供給されるため、活性炭フィルタによって酢酸をさらに効率的に除去することができる。

さらに、前記流路３０が二つの流路３１，３２に分岐され、各流路３１，３２の流量が調整可能に構成されるため、サプレッションチェンバ内の水の状態や活性炭フィルタの能力に応じて、抽出された水を活性炭フィルタで濾過する量を調整することができる。

なお、本発明に係るサプレッションチェンバ内の水の浄化装置及び浄化方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、サプレッションチェンバ内の水の浄化装置及び浄化方法においては、活性炭フィルタとは別に夾雑物除去用フィルタを使用するものであったが、これに限定されるものではなく、活性炭フィルタのみによって夾雑物及び酢酸を除去するものであってもよい。

また、活性炭フィルタは一つのみに限られず複数設けられるものであってもよく、同様に、夾雑物除去用フィルタは、複数設けられるものに限らず一つのみ設けられるものであってもよい。

さらに、前記バルブは、分岐された各流路にそれぞれ設けられるものであったが、分岐箇所に一つのみ設けられるものであってもよい。また、浄化装置は、バルブを備えないものであってもよい。

（Ａ）は、沸騰水型原子力発電所の概略図を示し、（Ｂ）は、原子炉格納容器の上面図を示す。 本発明の実施形態実施形態に係るサプレッションチェンバ内に貯留された水の浄化装置の概略図を示す。

符号の説明

１…浄化装置、１０…夾雑物除去用フィルタ、１１…第一フィルタ、１２…第二フィルタ、２０…活性炭フィルタ、３０…流路、３１…第二の流路、３２…第一の流路、４１，４２…バルブ、５０…沸騰水型原子力発電所、５１…原子炉建物、５２…原子炉格納容器、５３…原子炉、５４…ドライウェル、５５…サプレッションチェンバ、５６…ベント管、５７…タービン建物、Ｐ…ポンプ、Ｗ…水

Claims (4)

1. 原子炉格納容器に備えられるサプレッションチェンバの内壁に塗布された塗料から溶出し、該サプレッションチェンバ内に貯留された水の中に存在する酢酸を除去すべく、前記水をサプレッションチェンバから抽出した後に該サプレッションチェンバに戻す流路に、前記水を濾過する活性炭フィルタを備えるとともに、
   前記流路の前記活性炭フィルタより上流側に、前記水の中に存在する夾雑物を除去する夾雑物除去用フィルタを備え、
   前記流路は、前記夾雑物除去用フィルタを介して濾過された水を前記サプレッションチェンバに戻す第一の流路と、前記活性炭フィルタを介してさらに濾過してから前記サプレッションチェンバに戻す第二の流路とに分岐され、
   しかも、分岐された各流路の流量は、前記水のｐＨが基準値の範囲内に回復してきた場合、徐々に前記第二の流路の流量を減らすように調整されることを特徴とするサプレッションチェンバ内の水の浄化装置。
2. 原子炉格納容器に備えられるサプレッションチェンバの内壁に塗布された塗料から溶出し、該サプレッションチェンバ内に貯留された水の中に存在する酢酸を除去すべく、前記水をサプレッションチェンバから抽出した後に該サプレッションチェンバに戻す流路に、前記水を濾過する活性炭フィルタを備えるとともに、
   前記流路の前記活性炭フィルタより上流側に、前記水の中に存在する夾雑物を除去する夾雑物除去用フィルタを備え、
   前記流路は、前記夾雑物除去用フィルタを介して濾過された水を前記サプレッションチェンバに戻す第一の流路と、前記活性炭フィルタを介してさらに濾過してから前記サプレッションチェンバに戻す第二の流路とに分岐され、
   しかも、分岐された各流路の流量は、前記水のｐＨを速やかに基準値の範囲内に回復させたい場合、前記第一の流路への流れを停止させて、前記水の全量を前記第二の流路に流すように調整されることを特徴とするサプレッションチェンバ内の水の浄化装置。
3. 前記ｐＨを測定する手段は、前記第二の流路に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のサプレッションチェンバ内の浄化装置。
4. 前記第一および第二の流路にそれぞれバルブを備え、前記ｐＨを測定する手段によって求められたｐＨの測定値に基づいてバルブの開度を調節することで各流路の流量を調整することを特徴とする請求項３に記載のサプレッションチェンバ内の浄化装置。

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