[发明专利]核电乏燃料池水的净化方法和装置、以及乏燃料池水的处理方法和装置

说明书

本发明涉及核电乏燃料池水的净化方法和装置、以及乏燃料池水的处理方法和装置。本发明提供一种减少核发电时产生的乏燃料池水中的氧化促进物质，使燃料池水净化装置中的离子交换树脂长寿命化，减少离子交换树脂的更换频率的方法以及装置。一种核电乏燃料池水净化方法，其包括：向核电乏燃料池水净化装置中以通水线流速为50m/h以下的范围通入核电乏燃料池水，分解乏燃料池水中含有的氧化促进物质，接着，使其与离子交换树脂接触，所述核电乏燃料池水净化装置中填充了在离子交换树脂层的表层上以约2cm以上的层高层叠的金属负载树脂层。

技术领域

本发明涉及核电站中产生的乏燃料池水的处理方法和装置，特别涉及分解除去乏燃料池水流中含有的过氧化氢等氧化促进物质的净化方法和装置，以及结合了该净化方法和装置的乏燃料池水处理方法和装置。

背景技术

为了净化核电站中产生的乏燃料池水，并将其再次作为乏燃料棒的冷却水而循环使用，使用粒状离子交换树脂的脱盐装置可以设为燃料池水净化装置。设置该脱盐装置的目的是抑制保管中的乏燃料及各种材料的腐蚀，通过除去池水中的放射性物质而降低操作人员的辐射剂量等，从而长时间维持健全性。

在脱盐装置中，当离子交换树脂的能力下降时必须更换离子交换树脂，这时，除了新的离子交换树脂的费用以外，由于使用过的离子交换树脂是以放射性废弃物的形式产生的，所以放射性废弃物的处理需要费用和场地。因此，希望实现离子交换树脂的长寿命化。

然而，加压水型核电站中产生的乏燃料池水中含有因水受到燃料棒产生的放射线的照射而分解产生的过氧化氢、以及由过氧化氢生成的氢过氧自由基或羟基自由基等氧化促进物质(以下称为“氧化促进物质”)、来自为了控制燃料的核裂变反应而添加的硼酸的硼。通常，含有几ppm等级的过氧化氢，含有2000～3000ppm左右的硼。这些乏燃料水在燃料池水净化装置中直接进行离子交换处理。然而，使用粒状离子交换树脂的脱盐装置无法除去这些氧化促进物质。因此，燃料池水、侧燃料池水以及将它们净化后回收并储存的回水储存池水中，还含有氧化促进物质。而且，由于该氧化促进物质具有非常强的氧化作用，因此对离子交换树脂的阳离子树脂产生氧化，使聚苯乙烯磺酸(PSS)溶出。溶出的PSS附着在阴离子交换树脂上，导致阴离子交换树脂的反应速度下降。此外，由于阳离子交换树脂被过氧化氢氧化而劣化，因此硫酸离子等从阳离子交换树脂中溶出，导致离子交换树脂塔的出口的导电率上升。进而，由于氧化促进物质的强氧化作用，也成为了配管、槽等钢材被腐蚀的原因之一。

认为离子交换树脂劣化的主要原因是与水中含有的氧化促进物质接触、导致阳离子交换树脂氧化。因此，已经提出了如下方法：在与阳离子交换树脂接触之前，使含有氧化促进物质的水与阴离子交换树脂接触从而进行碱解的方法(专利文献1)、通过与粒状活性炭接触而除去氧化促进物质的方法、通过与负载铂系催化剂粒子的离子交换树脂接触而除去氧化促进物质的方法(专利文献2)、向涂布了铂的催化剂涂膜上通水，除去氧化促进物质的方法(专利文献3)、与活性炭接触，吸附除去氧化促进物质的方法(专利文献4)、向锰过滤器中通水，除去氧化促进物质的方法(专利文献5)。然而，迄今所提出的方法，涉及了核反应堆冷却水、放射线废液等氧化促进物质的浓度为0.01～0.001mg/L左右的低浓度的水的净化处理，而没有用于含有1mg/L以上的高浓度的氧化促进物质且含有硼酸(例如，2000～3000mg/L左右)的乏燃料池水的净化的例子。

专利文献1：日本特开2000－002787号公报

专利文献2：日本特开平10－111387号公报

专利文献3：日本特开2003－156589号公报

专利文献4：日本特开2008－232773号公报

专利文献5：日本特愿2012－217133号公报

发明内容