DE2909017A1

DE2909017A1 - Regenerierverfahren fuer einen filterentmineralisator im kondensatreinigungssystem eines reaktors

Info

Publication number: DE2909017A1
Application number: DE19792909017
Authority: DE
Inventors: Toru Saito
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-03-08
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1979-09-13
Also published as: JPS54118990A; JPS6110798B2; DE2909017C2; US4395335A

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Regenerierverfahren für einen Filterentmineralisator im Kondensatreinigungssystem eines Reaktors

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regenerierverfahren für einenFilterentmineralisator eines Kondensatreinigungssystems in einem Kernreaktorkraftwerk, insbesondere auf ein Verfahren zur Regenerierung des Filterentmineralisators durch Regenerierung und Wiederverwendung des pulverförmigen vorbeschichteten Ionenaustauschharzes.

Ein Siedewasserreaktor (SWR) verwendet in einer Turbine als deren Kühlmittel kondensiertes Wasser. Das kondensierte Wasser oder Kondensat ist mit Korrosions- und Erosionsprodukten (im folgenden mit "eisenhaltiger Abfall" oder "Abfall" bezeichnet), Verunreinigungen im ankommenden Wasser usw. verunreinigt. Zwecks Aufrechterhaltung reiner Kondensatqualität gibt es ein Kondensatreinigungssystem, das einen Filterentmineralisator und einen Kondensatentmineralisator aufweist. Der Filterentmineralisator hat eine Mehrzahl von zylindrischen Filtermedien, die in einem zylindrischen Behälter zum Durchfiltrieren des Kondensats angeordnet sind. Die Filtermedien weisen jeweils ein Nylonnetz od. dgl., das um die Außenseite eines zylindrischen Halters mit einer

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Mehrzahl von durchgehenden Bohrungen gewickelt ist, und eine pulverförmige Ionenaus tauschharzschicht auf.

Das in den Filterentmineralisator strömende Kondensat enthält etwa 60-80 ppb (Teile je Milliarde) Eisenbestandteile zu einer Zeit eines Übergangsbetriebs nach Starten des Reaktorbetriebs und einige hundert ppb - einige ppm Eisenbestandteile zu einer Zeit des üblichen Betriebs. Die Eisenbestandteile enthalten Eisenabfall und Eisenionen. Diese Eisenbestandteile werden durch das Nylonelement und die pulverförmige Ionenaustauschharzschicht erfaßt. Wenn die Eisenbestandteile auf den Filtermedien in einem gewissen Grade (oder nach einer gewissen Laufzeit) angesammelt sind, stellt man einen Druckabfall fest, oder es tritt ein möglicher Durchbruch der Eisenbestandteile von den Filtermedien auf. Daher wird das vorbeschichtete pulverförmige Ionenaustauschharz durch neues Ionenaustauschharz ersetzt, wodurch die Erneuerung des Filterentmineralisators durchgeführt wird. Das verunreinigte Ionenaustauschharz wird aus dem Kondensatreinigungssystem als Abfall zusammen mit anderem Abfall entfernt. Der Abfall, der mit Radioaktivität kontaminiert ist, wird zu einer Beseitigungsanlage für radioaktiven Abfall überführt, wo er zwecks Zerfalls aufbewahrt wird, und schließlich in Trommeln gefüllt gehärtet,

Die 2ahl der mit dem verbrauchten Ionenaustauschharz gefüllten Trommeln ist groß und erreicht etwa 60 % in ihrem Verhältnis zu derjenigen sämtlicher mit dem im Kernreaktorkraftwerk erzeugten Abfall gefüllten Trommeln (man ermittelt, daß es jedes Jahr in einem Kraftwerk der Größen-

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Ordnung, in dem 1100 MWe erzeugt werden, 2000 Trommeln werden). Eine so große Zahl der Trommeln bringt erhebliche Probleme, von denen eines der große Aufwand für die Beseitigung des Abfalls und ein anderes die schwierig erhältliche, große Lagerfläche für die Trommeln sind. Es ist daher erwünscht, den aus dem System oder Kraftwerk abgegebenen Abfall weitestgehend zu verringern.

Als Stand der Technik gibt es die US-PS 3 849 196. Sie betrifft die Ultraschallreinigung von Kunstharz, bei der kontaminiertes Ionenaustauschharz unter Anwendung von Ultraschallenergie gereinigt wird. Eine Ähnlichkeit zwischen der Erfindung und dieser US-PS besteht in der Aufgabenstellung, das mit eisenhaltigem Abfall kontaminierte Ionenaustauschharz zu reinigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regenerierverfahren für einen Filterentmineralisator in einem Kondensatreinigungssystem für ein Kernreaktorkraftwerk zu entwickeln, mit dem sich die Menge des vom Kraftwerk verworfenen Abfalls verringern läßt, die Menge neuen, dem Filterentmineralisator zu dessen Vorbeschichtung zugeführten Ionenaustauschharzes gesenkt werden kann, mit eisenhaltigem Abfall kontaminiertes pulverförmiges Ionenaustauschharz wirksam regeneriert wird und das regenerierte pulverförmige Ionenaustauschharz wirksam zur Reinigung eines Kondensats verwendbar ist, so daß sich der aus dem System oder dem Kraftwerk abgegebene Abfall verringern läßt.

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Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zur Regenerierung eines Filterentmineralisators in einem Kernreaktor-Kondensatreinigungssystem, mit dem Kennzeichen, daß man den Filterentmineralisator zum Abtrennen von auf dem Filterentmineralisator vorbeschichtetem und mit eisenhaltigem Abfall verunreinigtem Ionenaustauschharz davon rückspült, den Abfall vom Ionenaustauschharz zwecks dessen Regenerierung entfernt und Ionenaustauschharz einschließlich wenigstens eines Teils des regenerierten Ionenaustauschharzes auf den Filterentmineralisator vorbeschichtet.

Vorzugsweise umfaßt die Vorbeschichtung die Schritte des Vorbeschichtens des neuen Ionenaustauschharzes zur Bildung einer neuen Ionenaustauschharzschicht auf dem Filterentmineralisator und des Abscheidens des regenerierten Ionenaustauschharzes auf der neuen Ionenaustauschharzschicht zur Bildung einer regenerierten Ionenaustauschharzschicht, wobei die Strömungsrichtung eines zu behandelnden Kondensats von der regenerierten Ionenaustauschharzschicht zur neuen Ionenaustauschharzschicht vorgesehen ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das neue Ionenaustauschharz in nahezu gleicher Gewichtemenge wie das regenerierte Ionenaustauschharz aufgebracht wird.

Für die Regenerierung eines Filterentmineralisators zur Reinigung eines von einer Turbine in einen Kernreaktor strömenden Kondensats sieht die Erfindung vor, daß man den Filterentmineralisator zum Abtrennen pulverförmiger

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mit eisenhaltigem Abfall verunreinigten Ionenaustauschharzes rückspült, Rückspülmedium einschließlich des abgetrennten, pulverförmigen Ionenaustauschharzes in einem Tank speichert, das Rückspülmedium in einem Kreislauf, der den Tank und eine Abfallbeseitigungsvorrichtung enthält, umlaufen läßt und dadurch den Abfall vom pulverförmigen Ionenaustauschharz zwecks dessen Regenerierung entfernt, einen Teil des umlaufenden RückspUlmediums unter Justierung der Menge des extrahierten Rückspülmediums extrahiert, neues pulverförmiges Ionenaustauschharz vorbereitet und das neue pulverförmige Ionenaustauschharz und das regenerierte pulverförmige Ionenaustauschharz im extrahierten Rückspülmedium zur Bildung einer pulverförmigen Ionenaustauschharzschicht auf den Filterentmineralisator vorbeschichtet.

Die Beseitigung des Abfalls erfolgt vorzugsweise unter Verwendung eines magnetischen Filters.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten AusfUhrungsbeispiels näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines Kernreaktorkraftwerks mit einem Kondensatreinigungssystem, das mit einem Ausführungsbeispiel eines Filterentmineralisator-Regeneriersystems gemäß der Erfindung versehen ist; und

Fig. 2 eine Schnittansicht des in Fig. 1 verwendeten Filterentmineralisators.

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Zunächst soll anhand der Fig. 1 ein Kondensatreinigungssystem eines Kernreaktorkraftwerks beschrieben werden.

Gemäß Fig. 1 siedet ein Siedewasserreaktor (SWR) 1 Kühlmittel in einem Reaktorkern 3 zur Erzeugung von Dampf. Der Dampf wird einer Turbine 5 durch ein Hauptdampfrohr 7 zugeführt. Der Dampf wird nach Arbeitsleistung in der Turbine 5 durch einen Kondensator 9 unter Bildung von Kondensat kondensiert. Das Kondensat wird mittels einer Kondensatpumpe 15 durch Rohre 26, 28 nach Entlüftung mittels eines Entlüfters 17 einem Filterentraineralisator und einem Kondensatentmineralisator 13 zugeführt. Das Kondensat wird dort einer Kontaminierungsbeseitigung unterworfen. Das reine Kondensat wird vom Kondensatentmineralisator 13 mittels Kondensatpumpen 19, 21 durch einen Niederdruckerhitzer 23 und einen Hochdruckerhitzer dem Reaktorkern 3 zugeführt.

Der Kondensatentmineralisator 13, der gut bekannt ist, besteht aus einem tiefen Bett und einer darin enthaltenen Mischung von Anionenaustauschharz und Kationenaustauschharz. Gemäß Fig. 2 ist der Filterentmineralisator 11 mit einem zylindrischen Behälter 111, einem am oberen Teil des zylindrischen Behälters 111 abnehmbar befestigten Deckel 113, einer am zylindrischen Behälter 111 befestigten unteren inneren Endplatte 115 und einer Mehrzahl von Filtermedien versehen« Jedes Filtermedium 117 weist einen an der unteren inneren Endplatte 115 befestigten zylindrischen Halter 119 mit einer Mehrzahl von durchgehenden Bohrungen und ein Nylonelement oder -netz 118 auf, das um den zylindrischen Halter 119 gewickelt ist. Die oberen Teile aller Filter-

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medien sind mit einer Hebeplatte 121 mit einer Mehrzahl von durchgehenden Bohrungen verbunden. Eine Leitung 123 ist ein Einlaß für Kondensat und Ionenaustauschharz zur Vorbeschichtung enthaltende Trübe. Eine Leitung 125 ist ein Auslaß zur Abgabe von in der Trübe enthaltenem Kondensat und Wasser. Diese Leitung ist gleichfalls ein Einlaß für Fluid zum Rückspulen des Filtermediums 117, und eine Leitung 127 ist ein Auslaß für das Rückspülfluid. Pulverförmiges Ionenaustauschharz wird auf den Außenumfang jedes der Filtermedien 117 zur Bildung einer Ionenaustauschharzschicht vorbeschichtet. Als vorzubeschichtendes Ionenaustauschharz wird beispielsweise eine Mischung von Anionenaustauschharz und Kationenaustauschharz im Verhältnis von 1:1 verwendet. Die vorbeschichtete Ionenaustauschharzschicht ist einige mm dick.

Das in den Filterentmineralisator 11 strömende Kondensat enthält Verunreinigungen wie z. B. eisenhaltigen Abfall und Eisenionen. Die Ansammlung solcher Verunreinigungen ergibt einen hohen Druckabfall des Kondensats im Filterentmineralisator 11, bevor die Kapazität des Ionenaustausches voll erschöpft ist. Der Druckabfall des Kondensats wird durch ein Paar von (nicht dargestellten) Druckmessern erfaßt, die stromauf bzw. stromab des Filterentmineralipators 11 vorgesehen sind.

Es soll nun ein Ausführungsbeispiel eines Regenerierverfahrens des Filterentmineralisators 11 gemäß der Erfindung im einzelnen anhand der Fig. 1 erläutert werden.

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In der Anlage nach Fig. 1 wird, wenn der Druckabfall des durch den Filterentmineralisator 11 strömenden Kondensats einen bestimmten Wert erreicht, der Turbinenbetrieb unterbrochen, und ein Paar stromauf bzw. stromab des Filteren tmineralisators 11 vorgeseheneroffener Ventile 2, 4 wird geschlossen. Der Filterentmineralisator 11 steht mit einem Tank 29 in Verbindung, der ein Rückspülfluid durch ein Rohr 31 mit einem geschlossenen Ventil 33 aufnimmt. Der Filterentmineralisator 11 wird nach öffnung des geschlossenen Ventils 33 mit Wasser und Luft, die durch die Leitung 27 zugeführt werden, rückgespült. Das Rückspülmedium einschließlich des durch Rückspülen vom Filterentmineralisator 11 beseitigten Ionenaustauschharzes ist im Tank 29 enthalten. Der Tank 29 ist durch ein Rohr 37 mit einer Schlammpumpe 39 und geschlossenen Ventilen 41, 43, 45 mit einer Abfallbeseitigungsvorrichtung 35 in Fluidverbindung. Die Abfallbeseitigungsvorrichtung 35 weist ein mit dem Tank 29 verbundenes Rohr 47 auf. Das mit Abfall kontaminierte Ionenaustauschharz zirkuliert zusammen mit Abfallwasser mittels der Schlammpumpe 39 im Kreislauf des Tanks 29, des Rohres 37, der Abfallbeseitigungsvorrichtung 35 und des Rohres 47, wenn das geschlossene Ventil 43 geöffnet ist. Durch den umlauf einer das Ionenaustauschharz und das Abfallwasser enthaltenden Trübe wird der Abfall selektiv von der Trübe entfernt. Der Abfall besteht hauptsächlich aus Eisenbestandteilen. Daher wird als Abfallbeseitigungsvorrichtung 35 vorzugsweise ein magnetisches Filter verwendet.

Andererseits wird die Vorbeschichtung des Ionenaustauschharzes auf dem Filtermedium 117 durchgeführt, indem

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man das Ionenaustauschharz enthaltendes Hasser durch das Filtermedium leitet, so daß das Ionenaustauschharz auf dem Filtermedium angesammelt wird. Ein Tank 49 dient zur Aufnahme von neuem und regeneriertem Ionenaustauschharz und ist durch ein Rohr 51 mit einer Schlammpumpe und einem geschlossenen Ventil 55 einerseits und einem Rohr 57 mit einem geschlossenen Ventil 59 andererseits mit dem Filterentmineralisator 11 in Fluidverbindung. Außerdem ist der Tank 49 durch das Rohr 37 mit dem Tank verbunden. Die Leitung 123 des in Fig. 2 dargestellten Filterentmineralisators 11 ist mit den Rohren 26 und 51 durch ein umschaltventil, die Leitung 125 mit den Rohren 27, 28 und 57 durch ein Umschaltventil und die Leitung 127 mit der Leitung 31 verbunden. Ein Ausführungsbeispiel eines Regenerierverfahrens des Filterentmineralisators gemäß der Erfindung wird anhand der Fig. 1 beschrieben.

Der rückgespülte Filterentmineralisator 11 wird mit neuem oder frischem Ionenaustauschharz durch Umlauf einer Wasser und das neue Ionenaustauschharz enthaltenden Trübe mittels der Schlammpumpe 53 in einem Kreislauf des Tanks 49, der Schlammpumpe 53, des Ventils 55, des Filterentmineralisators 11 und des Ventils 59 vorbeschichtet, wobei die geschlossenen Ventile 55 und 59 zuerst geöffnet werden. Nachdem eine bestimmte Menge des neuen Ionenaustauschharzes, die vor dem Vorbeschichten enthalten ist, vorbeschichtet ist, wird dem Tank 49 eine bestimmte Menge des regenerierten Ionenaustauschharzes durch das Rohr 37 zugeführt und auf die neue Ionenaustauschharzschicht vorbeschichtet oder

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abgeschieden. Das Vorbeschichten wird in der gleichen Weise durchgeführt, wie es mit dem neuen Ionenaustauschharz erfolgte. Die Zuführung des regenerierten Ionenaustauschharzes vom Tank 29 zum Tank 49 erfolgt, während die Trübe im Tank 29 im Kreislauf des Ventils 43, der Abfallbeseitigungsvorrichtung 35 und des Rohres 47 umläuft. Die Menge der dem Tank 49 zugeführten Trübe wird durch öffnen des Ventils 41 justiert und durch ein (nicht dargestelltes) Strömungsmeßgerät gemessen. Die Trübe wird durch die Zirkulation eine gleichmäßige. Mischung des Ionenaustausehharzes und Wassers, so daß eine genaue Messung der zuzuführenden Ionenaustauschharzmenge erfolgen kann.

Das Verhältnis der Menge des zu beschichtenden regenerierten lonenaustauschharzes zu der des neuen lonenaustauschharzes beträgt vorzugsweise 1:1 (nach Gewicht). Als das Ionenaustauschharz wird beispielsweise eine Mischung von pulverförmigem Anionenaustauschharz und pulverförmlgem Kationenaustauschharz in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 verwendet, wobei der Teilchendurchmesser dieses Harzes etwa 30 ,um beträgt.

Die vorbeschichtete Ionenaustauschharzschicht besteht also aus zwei Schichten, von denen die eine die auf dem Nylonelement vorbeschichtete neuen Ionenaustauschharzschicht ist, während die andere aus dem auf der neue Ionenaustauschharzschieht abgeschiedenen regenerierten Ionenaustauschharz besteht. Die Anordnung der Ionenaustauschharzschichten hat den Vorteil, daß, wenn der am regenerierten Ionenaustauschharz haftende Abfall davon z. B. durch Kondensatdruck getrennt wird, dieser Abfall durch das stromab des regene-

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rierten Ionenaustauschharzes bezüglich der Kondensatströmung angeordnete neue Ionenaustauschharz erfaßt werden kann. Die Abfallbeseitigungsvorrichtung 35 kann den Abfall vom Ionenaustauschharz nicht völlig entfernen, und etwas Abfall bleibt darin, ohne entfernt zu werden. Daher 1st eine solche Anordnung der Ionenaustauschharzschlchten vorteilhaft, da die Belastung des Kondensatentmineralisators 13 verringert werden kann.

Überschuß des regenerierten Ionenaustauschharzes wird zu einer Abfallbeseitigungseinrichtung überführt, wobei das geschlossene Ventil 45 geöffnet und das geöffnete Ventil 41 geschlossen wird, und als fester Abfall beseitigt.

Das regenerierte Ionenaustauschharz verliert einen Teil seiner Ionenaustauschkapazitat, doch allgemein verstopft sich der Filterentmineralisator 11 mit Abfall im Kondensat und kommt zum Zusammenbruch bei Steigerung des Druckunterschieds zwischen der Stromauf- und der Stromabseite desselben, bevor ein Ionendurchbruch auftritt. Daher wird das auf dem Filterentmineralisator 11 vorbeschichtete Ionenaustauschharz zum Tank 29 überführt, der Rückspülmedium aufnimmt, da die Kapazität des Ionenaustauschharzes die Filtration und den Ionenaustausch wesentlich beeinflussen kann.

Nach dem oben beschriebenen Beispiel wird die Hälfte des auf den Filterentmineralisator 11 vorzubeschichtenden

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Ionenaustauschharzes durch das regenerierte Ionenaustauschharz ersetzt. Daher wird die Menge des aus dem Kraftwerk zu verwerfenden lonenaustauschharzes auf die Hälfte der entsprechenden Ionenaustauschharzmenge bei einem herkömmlichen Verfahren gesenkt, und die Zahl von den Abfall enthaltenden Trommeln sinkt auf etwa 70 % der beim bekannten Verfahren erforderlichen Zahl von Trommeln.

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Regenerierung eines Filterentmineralisators in einem Kernreaktor-Kondensatreinigungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß man den Filterentmineralisator zum Abtrennenvon auf dem Filterentmineralisator vorbeschichtetem und mit eisenhaltigem Abfall verunreinigtem Ionenaustauschharz davon rückspült,

den Abfall vom Ionenaustauschharz zwecks dessen Regenerierung entfernt und

Ionenaustauschharz einschließlich wenigstens eines Teils des regenerierten lonenaustauschharzes auf den Filterentmineralisator vorbeschichtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbeschichtung die Schritte des

Vorbeschichtens des neuen lonenaustauschharzes zur Bildung einer neuen Ionenaustauschharzschicht auf dem Filterentmineralisator und

des Abscheidens des regenerierten lonenaustauschharzes auf der neuen Ionenaustauschharzschicht zur Bildung einer regenerierten Ionenaustauschharzschicht umfaßt, wobei die Strömungsrichtung eines zu behandelnden Kondensats von der regenerierten Ionenaustauschharzschicht zur neuen Ionenaustauschharzschicht vorgesehen ist.

680-(15 176-H564O)-TF

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das neue Ionenaustauschharz in nahezu gleicher Gewichtsmenge wie das regenerierte Ionenaustauschharz aufgebsacht wird.

4. Verfahren zur Regenerierung eines Filterentmineralisators zur Reinigung eines von einer Turbine in einen Kernreaktor strömenden Kondensats, dadurch gekennzeichnet, daß man den Filterentmineralisator zum Abtrennen pulverförmigen, mit eisenhaltigem Abfall verunreinigten Ionenaustauschharzes rückspült,

RückspUlmedium einschließlich des abgetrennten, pulverförmigen Ionenaustauschharzes in einem Tank speichert,

das Rückspülmedium in einem Kreislauf, der den Tank und eine Abfallbeseitigungsvorrichtung enthält, umlaufenden läßt und dadurch den Abfall vom pulverförmigen Ionenaustauschharz zwecks dessen Regenerierung entfernt,

einen Teil des umlaufenden Rückspülmediums unter Justierung der Menge des extrahierten Rückspülmediums extrahiert,

neues pulverförmiges Ionenaustauschharz vorbereitet und

das neue pulverförmige Ionenaustauschharz und das regenerierte pulverförmige Ionenaustauschharz im extrahierten Rückspülmedium zur Bildung einer pulverförmigen Ionenaustauschharz schicht auf dem Filterentmineralisator vorbeschichtet .

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbeschichtung die Schritte des Vorbeschichtens des neuen pulverförmigen Ionenaustauschharzes zur Bildung einer neuen pulverförmigen Ionenaustauschharzschicht auf den Filterent-

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mineralisator und

des Afascheidens des regenerierten pulverfönnigen Ionenaustauschharzes auf der neuen pulverförmigen lonenaustauschharzschicht zur Bildung einer regenerierten pulverförmigen lonenaustauschharzschicht umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das neue pulverförmige Ionenaustauschharz in nahezu gleicher Gewichtsmenge wie das regenerierte pulverförmige Ionenaustauscharz aufgebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall durch ein magnetisches Filter entfernt wird.

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