JP6089434B2 - 純水の導電率低減装置 - Google Patents

Description

この発明は、純水に溶解している二酸化炭素を、不活性ガスを利用して除去する純水の導電率低減方法および装置に関し、とくに短時間で純水の導電率を低減することが可能な純水の導電率低減装置に関する。

発電用プラントなどで使用される純水は、配管の腐食などを防止するため導電率の管理基準値を設けて管理されている。特に原子力発電用プラントにおいては、原子炉圧力容器、炉内構造物の応力腐食割れを抑制するために、純水の導電率は厳しく管理されている。

図６は、従来の原子力発電用プラントにおける純水の供給経路の一例を示している。図６に示すように、純水製造装置（図示略）で製造された純水Ｗは、矢印Ｆ１方向から上流側配管２およびバルブ３を介して貯蔵タンク１０に供給され、一時的に貯蔵タンク１０に
貯留される。貯蔵タンク１０は純水Ｗを貯留するタンク本体１１を有しており、タンク本体１１の上部にはフィルタ１１ｂが設けられている。タンク本体１１の側面部には、オーバーフロー配管１１ｃが取付けられている。貯蔵タンク１０に貯留された純水Ｗは、バルブ４および下流側配管５を介して原子力発電用プラント側に供給され、一次冷却水として使用される。導電率の管理は、純水製造装置出口および貯蔵タンクにおける純水Ｗに基づき行われている。

従来から純水の製造方法に関する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。この特許文献１の純水製造方法は、原水の水質変動に応じて導電率の低い純水を製造するものである。特許文献２の純水製造方法は、原水流入ラインに水のＰＨを調整するＰＨ調整槽と窒素ガスバブリング塔を設け、再生廃液排出量を削減するようにしている。

特開平１１−１１４５９６号公報 特開２００１−８７７９５号公報

しかし、図６に示す従来の原子力発電用プラントにおける純水の供給経路では、純水製造装置により製造された純水Ｗは、貯蔵タンク１０に一時的に貯留され、その後、原子力発電用プラント側の系統に供給されるため、貯蔵タンク１０で貯留する過程において、純水ＷにＣＯ_２が溶解し、導電率が管理基準値を超えてしまう場合があるという問題がある。すなわち、純水Ｗの導電率は、純水製造装置により製造された純水Ｗでは数十μＳ／ｍであるが、貯蔵タンク１０での貯留する過程において数百μＳ／ｍに増加してしまうという問題がある。

この場合の対策として、現状では導電率の高い純水の廃棄（純水の入替え）または脱塩装置での純水の浄化などといった処理を行っているが、これらは迅速な対応を必要とすることから、常に状況監視、水の確保、対応時間を考慮する必要があり、運用管理面での負荷が大きくなるという問題がある。

そこで本発明は、製造された純水を一時的に貯留して使用する場合でも、短時間で純水の導電率を低減することが可能な純水の導電率低減装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、純水製造装置の下流側の貯蔵タンクに設置される純水の導電率低減装置であって、前記純水の導電率を検知する導電率検知手段と、前記貯蔵タンクのオーバーフロー配管を介し当該タンクの底部近傍まで延びる供給流路に複数の噴出穴を備えて、前記貯蔵タンクに貯留されている純水中に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給手段と、前記導電率検知手段からの情報に基づき前記純水の導電率が許容範囲にあるか否かを判定し、前記純水の導電率が許容範囲を超えている場合は前記不活性ガス供給手段から前記純水中への不活性ガスの供給を指令する導電率判定手段と、前記導電率判定手段からの指令に基づき前記不活性ガスの前記供給流路を開閉する制御弁と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、不活性ガスと純水が接触することにより、純水に溶解している二酸化炭素が不活性ガスに吸着され、純水の導電率が低減される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の純水の導電率低減装置において、前記純水の温度を検出する温度検出手段を備え、前記導電率判定手段は、前記導電率検知手段で検知した導電率を前記温度検出手段で検出した温度で補正し、該補正した導電率に基づき前記純水の導電率が許容範囲にあるか否かを判定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の純水の導電率低減装置において、前記不活性ガスは、窒素ガスであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、不活性ガスを純水と接触させることにより、純水に溶解している二酸化炭素を除去するようにしたので、純水の一時的な貯留により純水の導電率が上昇した場合であっても、純水の導電率を短時間で低減させることができる。これにより、短時間で導電率を管理基準値内の純水に戻すことが可能となり、従来に比べて迅速な対応をとることができる。また、従来のような純水の廃棄や脱塩装置などによる純水の浄化が不要となるので、コストの抑制、純水の運用管理の容易化が可能となる。とくに、導電率判定手段からの指令に基づき不活性ガスの供給流路の制御弁を開閉するようにしたので、導電率を低減させるための作業を自動化することができる。さらに、不活性ガスは、大気中に多く含まれているので、不活性ガスを純水の導電率低減のために使用しても環境への影響はなく、運用管理上の安全性を確保できる。

請求項２に記載の発明によれば、純水の温度を検出する温度検出手段を備えているので、気温の変化に伴い純水の温度が変化した場合でも、導電率検知手段によって検知された導電率を温度補正することができ、純水の導電率を精度よく把握することができる。これにより、純水の導電率を低減するための不活性ガスの使用量を抑制すること可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、不活性ガスとして安価な窒素ガスを用いているので、純水の導電率を低減させるためのコストを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係わる純水の導電率低減装置の概要図である。 図１の純水の導電率低減装置の制御ブロック図である。 図１の純水の導電率低減装置における制御の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係わる純水の導電率低減方法の原理を示す模式図である。 図１の純水の導電率低減装置における貯蔵タンク内の純水の導電率の分布を示す模式図である。 従来における純水の供給経路の概要図である。

つぎに、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。

図１ないし図３は、本発明の実施の形態を示しており、とくに原子力発電用プラントに適用した場合を示している。図１に示すように、原子力発電所の施設には、純水製造装置１が設けられている。純水製造装置１は、原子力発電所の各系統に供給する純水Ｗを製造するものである。純水製造装置１によって製造された純水Ｗは、矢印Ｆ１に示すように、上流側配管２および第１のバルブ３を介して貯蔵タンク１０に供給されるようになっている。第１のバルブ３は、貯蔵タンク１０への純水Ｗの供給および停止を行う機能を有している。

貯蔵タンク１０は、純水製造装置１から供給された純水Ｗを一時的に貯留する機能を有している。貯蔵タンク１０は、タンク本体１１と、フィルタ１１ｂと、オーバーフロー配管１１ｃとを有している。タンク本体１１は、本実施の形態では円筒状に形成されており、例えば１０００ｍ^３の容積を有している。タンク本体１１は、内側上部が空間部１１ａに形成されている。タンク本体１１の上部空間部１１ａは、フィルタ１１ｂを介して外部と連通している。オーバーフロー配管１１ｃは、タンク本体１１の側面部に取付けられている。オーバーフロー配管１１ｃの上流端は、空間部１１ａに開口している。オーバーフロー配管１１ｃは、タンク本体１１内の純水Ｗが所定量を超えた場合に、タンク本体１１内の純水Ｗの一部を外部に排出する機能を有している。

タンク本体１１の側面下部には、下流側配管５が接続されている。貯蔵タンク１０に一時的に貯留された純水Ｗは、矢印Ｆ２に示すように第２のバルブ４および下流側配管５を介してプラント６側に供給されるようになっている。第２のバルブ４は、貯蔵タンク１０からプラント６側への純水Ｗの供給および停止を行う機能を有している。

純水製造装置１によって製造された純水Ｗは、貯蔵タンク１０に一時的に貯留され、その後、プラント６側の各系統に供給されるため、貯留される過程において純水ＷにＣＯ_２が溶解し、純水Ｗの導電率が高くなる。そこで、本発明では、純水Ｗの導電率が管理基準値を超えるのを防止するため、純水製造装置１の下流側に導電率低減装置１２を設けている。導電率低減装置１２は、不活性ガス供給手段としての窒素ガス供給ライン１４と、不活性ガス供給流路としての窒素ガス供給配管１５と、制御弁１６と、導電率検知手段１７と、温度検出手段１８と、導電率判定手段１９とを有している。

導電率低減装置１２は、貯蔵タンク１０に貯留された純水Ｗに向けて不活性ガスとしての窒素ガスＮ_２が供給することで、純水Ｗの導電率を低減することが可能となっている。この実施の形態においては、窒素ガスＮ_２は、原子力発電所内に敷設された窒素ガス供給ライン１４から供給されるようになっているが、後述するように、不活性ガス供給手段を窒素ガスＮ_２を貯蔵するガスボンベから構成してもよい。窒素ガス供給ライン１４には、窒素ガス供給配管１５が接続されている。窒素ガス供給配管１５は、オーバーフロー配管１１ｃ内を通り、上流部１５ａはタンク本体１１の底部まで延びている。窒素ガス供給配管１５の上流部１５ａには、タンク本体１１内に貯留された純水Ｗに向けて窒素ガスＮ_２を噴出させる複数の噴出穴（図示略）が形成されている。窒素ガス供給配管１５の途中には、電気信号で動作する制御弁１６が設けられている。

貯蔵タンク１０のタンク本体１１には、純水Ｗの導電率を検知する導電率検知手段１７が取付けられている。導電率検知手段１７は、検知した純水Ｗの導電率を電気信号に変換する機能を有している。貯蔵タンク１０のタンク本体１１には、純水Ｗの温度を検出する温度検出手段１８が取付けられている。温度検出手段１８は、検知した純水Ｗの温度を電気信号に変換する機能を有している。導電率検知手段１７からの信号Ｋ１および温度検出手段１８からの信号Ｋ２は、それぞれ導電率判定手段１９に入力されるようになっている。

導電率判定手段１９は、図２に示すように、温度補正部１９ａと判定部１９ｂを有している。純水Ｗは、温度の高低によって導電率が変化することから、温度補正部１９ａは、導電率検知手段１７によって検知された導電率を温度検出手段１８からの温度情報に基づき補正する機能を有している。判定部１９ｂは、温度補正部１９ａによって補正された導電率に基づき、貯蔵タンク１０の純水Ｗの導電率が許容範囲にあるか否かを判定し、純水Ｗの導電率が許容範囲を超えている場合は、窒素ガス供給ライン１４から純水Ｗ中への窒素ガスＮ_２の供給を指令する機能を有している。すなわち、導電率判定手段１９は、純水Ｗの導電率が許容範囲を超えている場合は、制御弁１６に供給信号Ｋ３を出力し、制御弁１６の開弁動作によって、貯蔵タンク１０の純水Ｗ中に窒素ガスＮ_２を供給する機能を有している。

つぎに、上述の導電率低減装置１２を用いた純水の導電率低減方法および作用について説明する。

図３は、純水Ｗの導電率低減方法の手順を示している。図３のステップ５１で処理が開始され、ステップ５２では、導電率検知手段１７によって貯蔵タンク１０内の純水Ｗの導電率が検知される。つぎに、ステップ５３に進み、温度検出手段１８によって貯蔵タンク１０内の純水Ｗの温度が検知される。つぎに、ステップ５４に進み、導電率検知手段１７および温度検出手段１８からの情報に基づき、導電率判定手段１９によって純水Ｗの導電率が許容範囲にあるか否かが判定される。すなわち、導電率判定手段１９は、温度補正部１９ａで導電率検知手段１７によって検知された導電率を温度検出手段１８からの温度に基づき補正し、判定部１９ｂは、補正された導電率に基づき貯蔵タンク１０の純水Ｗの導電率が許容範囲にあるか否かを判定する。

ステップ５４において、純水Ｗの導電率が許容範囲にあると判定された場合は、ステップ５５に進み、制御弁１６は閉じたままとされ、貯蔵タンク１０には窒素ガスＮ_２は供給されない。その後、ステップ５２に戻り、上述の処理が繰り返される。

ステップ５４において、純水Ｗの導電率が許容範囲を超えていると判定された場合は、ステップ５６に進み、制御弁１６は導電率判定手段１９からの供給信号Ｋ３に基づき開とされる。そして、ステップ５７に示すように、窒素ガス供給ライン１４からの窒素ガスＮ_２が窒素ガス供給配管１５を介して貯蔵タンク１０内に供給され、窒素ガス供給配管１５の上流部１５ａから貯留された純水Ｗに向けて窒素ガスＮ_２を噴出させる。これにより、貯蔵タンク１０内の純水Ｗは、窒素ガスＮ_２と接触することにより、純水Ｗに溶解しているＣＯ_２が窒素ガスＮ_２に吸着され、純水Ｗの導電率が低減される。すなわち、窒素ガス供給配管１５の上流部１５ａには、窒素ガスＮ_２を噴出させる複数の噴出穴（図示略）が形成されているので、貯蔵タンク１０内の純水Ｗ中には窒素ガスＮ_２の無数の気泡が生成され、純水Ｗと窒素ガスＮ２との接触は十分に行われる。これにより、純水Ｗに溶解しているＣＯ_２が除去され、純水Ｗの導電率は短時間で低下する。純水Ｗ中の窒素ガスＮ_２およびＣＯ_２は、時間の経過とともに純水Ｗの液面まで浮上し、その後、貯蔵タンク１０の空間１１ａに流入する。貯蔵タンク１０の空間１１ａに流入した窒素ガスＮ２およびＣＯ_２は、矢印Ｆ３に示すように、オーバーフロー配管１１ｃを介して外部に排出される。

つぎに、ステップ５２に戻り、上述の処理が繰り返され、純水Ｗの導電率が許容範囲内となった場合は、貯蔵タンク１０内への窒素ガスＮ_２の供給は停止される。そして、導電率低減装置１２の点検時などによって、純水Ｗのプラント６側への供給が停止される場合は、ステップ５８に進んで処理を終了させる。

このように、この実施の形態においては、窒素ガスＮ_２を純水Ｗと接触させることにより純水Ｗに溶解しているＣＯ_２を除去するようにしたので、製造された純水Ｗの一時的な貯留によって純水Ｗの導電率が上昇した場合であっても、純水Ｗの導電率を短時間で低減させることができる。これにより、短時間で導電率を管理基準値内の純水Ｗに戻すことが可能となり、従来に比べて迅速な対応をとることができる。また、従来のような純水の廃棄や脱塩装置などによる純水の浄化が不要となるので、コストの抑制、純水Ｗの運用管理の容易化が可能となる。さらに、不活性ガスである窒素ガスＮ_２は、大気中に多く含まれているので、窒素ガスＮ_２を純水Ｗの導電率低減のために使用しても環境への影響はなく、運用管理上の安全性を確保できる。

また、不活性ガスとして安価な窒素ガスＮ_２を用いているので、純水Ｗの導電率を低減させるためのコストを抑制することができる。さらに、純水Ｗの温度を検出する温度検出手段１８を備えているので、気温の変化に伴い純水Ｗの温度が変化した場合でも、導電率検知手段１７によって検知された導電率を温度補正することができ、純水Ｗの導電率を精度よく把握することができる。これにより、純水Ｗの導電率を低減するための窒素ガスＮ_２の使用量を抑制すること可能となる。

つぎに、窒素ガスＮ_２による曝気におけるＣＯ_２除去の仕組みとＣＯ_２除去量について説明する。ここで、曝気とは、液体中に気体を供給し、気体と液体とを接触させることを意味する。

窒素ガスＮ_２による曝気について、純水１．０ｍ^３に対する窒素ガスＮ_２を１．０リットル（標準状態）供給する場合を考える。このとき、１．０リットル＝１０００ｃｍ^３＝１．０×１０^−３ｍ^３である。図４に示すように、供給した窒素ガス１．０リットルが純水Ｗ中で一つの気泡と考える。このとき、標準状態の気体１ｍｏｌは０℃、１ａｔｍで２２．４リットルである。したがって、２５℃のとき、１．０×２９８／２７３＝１．０９１５７５リットルとなる。また、標準状態１リットルの気体は１／２２．４＝０．０４４６４２８ｍｏｌである。

ヘンリーの法則によれば、溶液中には各気体の分圧に比例した量の気体が溶解している。しかし、窒素ガスの気泡中には二酸化炭素が存在しないため、二酸化炭素分圧と気泡中の二酸化炭素分圧の比から、純水中の二酸化炭素は窒素ガス気泡へ吸い出される。水面からの二酸化炭素分圧は、大気の組成比より、０．０００３×１．０ａｔｍである。ここで、純水Ｗ中への滞留が十分長い時間であることから、二酸化炭素は大気圧の分圧に等しくなるほど十分に気泡中へ吸い出される。ただし、供給される窒素ガスＮ_２は、標準状態なので、大気中の分圧０．７８１×１．０ａｔｍと１．０×１．０ａｔｍの差分だけ純水Ｗ中に溶解する。温度を２５℃として、溶解する窒素ガス容量ΔＶ_Ｎ２は、以下の通りとなる。
ΔＶ_Ｎ２＝０．０１９０×（１．０−０．７８１）×２９３／２９８＝０．０００４０９１１ｇ＝０．０００４０９／２８＝０．１４６１１×１０^−３ｍｏｌ
圧力が一定のままであれば、この分だけ気泡の体積は減少する。したがって、溶解した後の窒素ガス気泡の体積Ｖ´_Ｎ２は、以下の通りとなる。
Ｖ´_Ｎ２＝（０．０４４６４２８−０．１４６１１×１０^−３）÷（０．００４４６２８）×１０９１．５７５＝１０８８．００２６ｃｍ^３

ここで、窒素ガス気泡中へ吸い出される二酸化炭素の体積Ｖ´_ＣＯ２とすると、以下の式が成り立つ。
Ｖ´_ＣＯ２÷（Ｖ´_ＣＯ２＋Ｖ´_Ｎ２）＝０．０００３／０．７８１→
Ｖ´_ＣＯ２＝（０．０００３／０．７８１）×Ｖ´_Ｎ２＝０．４１７９２６７ｃｍ^３
よって気泡中に存在する二酸化炭素のモル数Ｍ´_ＣＯ２は、以下の通りとなる。
Ｍ´_ＣＯ２＝（０．４１７９２９６）÷（２２．４×１０^３）×（２７３÷２９８）＝０．０１７０９２２×１０^−３ｍｏｌ＝１７．０９２２×１０^−６ｍｏｌ
つまり、１．０リットルの窒素ガスＮ_２を供給した場合、その気泡には１７．０９２２×１０^−６ｍｏｌの二酸化炭素が吸着されて大気へ除去されるということになる。ここで、飽和状態の純水へ溶解している二酸化炭素の濃度は、ＣＯ_{２（ａｑ）}＝Ｋ_ＨＰ_ＣＯ２＝１０．２×１０^−６ｍｏｌ／リットルであるので、純水１．０ｍ^３中には二酸化炭素は１０．２×１０^−３ｍｏｌ存在する。したがって、すべての二酸化炭素を除去するために必要な窒素ガス容量Ｖ_{Ｎ２（Ｂ）}は、以下の通りとなる。
Ｖ_{Ｎ２（Ｂ）}＝１０２００×１０^−６／１７．０９２２×１０^−６＝５９６．７６３４３＝５９６．８リットル

つぎに、実際のタンクモデルにおける飽和溶解しているＣＯ_２全量除去に必要な窒素ガス量を求めてみる。

純水１．０ｍ^３に対し窒素ガス５９６．８リットルが必要となるので、実際のタンク容量１０００ｍ^３に対しては、５９６８００リットル＝５９６．８ｍ^３が必要となる。ただし、これはすべての二酸化炭素の除去を考えた場合である。

つぎに、連続通気に必要な窒素ガス流量を求めてみる。二酸化炭素の溶解による導電率の上昇傾向は、気体と液体の接触の様子に影響され、各種文献を考慮すると、例えばビーカーの水が１時間で飽和する程度に導電率が上昇するケースもあると考えられる。そこで、ビーカーの高さを１０ｃｍ程度と考え、図５に示すように、貯蔵タンク１０に純水Ｗを貯留した後にタンク上部の気相部からＣＯ_２が溶解し１時間後に上部から１０ｃｍの範囲にて２００μＳ／ｍ、さらに１０ｃｍ下部で１００μＳ／ｍとなった場合を考える。

ここで、２００μＳ／ｍに対してＣＯ_２濃度は、１０．２×１０^６ｍｏｌ／リットル＝１０．２×１０^３ｍｏｌ／リットル、１００μＳ／ｍに対してＣＯ_２濃度は５．１×１０^−６ｍｏｌ＝５．１×１０^−３ｍｏｌと考えると、除去すべきＣＯ_２濃度は、以下の通りとなる。

除去すべきＣＯ_２の量＝１００×０．１×１０．２×１０^−３＋１００×０１．×５．１×１０^−３＝１５．３×１０^−２ｍｏｌ

窒素ガスＮ_２での１リットルの通気によるＣＯ_２の除去量は、１７．０９２２×１０^−６ｍｏｌであるため、１５３０００×１０^−６ｍｏｌ／１７．０９２２×１０^−６ｍｏｌ＝８９５１．４５１５リットルの通気が必要となる。したがって、１時間以内に除去することを考えると、８９５１．４５１５リットル／３６００秒＝２．４８６５１４３リットル／秒となる。タンクの底面積を１００ｍ^２とすると、１ｍ^２あたり０．０２４８６５１リットル／秒の少ない通気量で良いことがわかる。

また、ＣＯ_２の溶解は貯留された純水Ｗの上部水面で起こることを考慮すると、曝気により通気された窒素ガスＮ_２は純水Ｗ中を浮上し、タンク上部の気相に滞留することになる。すると、あたかも窒素ガスＮ_２が封入された状態となり、水面からのＣＯ_２溶解を抑制することとなる。さらに、水面においては窒素ガスＮ_２が支配的となるため、ＣＯ_２の分圧が減り、水面からもＣＯ_２を除去する効果があると考えられる。以上のことを考慮すると、実際には上記計算で求めた流量より少ない流量にて窒素ガスＮ_２による曝気を行うことが可能となる。

また、このモデルでは窒素ガスＮ_２を一つの気泡のモデルと考えたが、実際はいくつかの気泡に分裂するし、多数の微細気泡として供給することも可能である。同じ体積の気泡が微細化されいくつかの小さな気泡になった場合、もとの一つの気泡に比べて表面積は大きくなる。１．０リットルの体積の気泡が多数の気泡となった場合に表面積は９倍に、１．０ｍｍ^３の多数の気泡となった場合に表面積は９９倍になる。このように、微細気泡によって表面積が大きくなることで、窒素ガスＮ_２が純水に接触する面積が増えることから、曝気効率の改善につながる。また、微細気泡となった場合には、気泡一つにかかる浮力が小さくなり、気泡が純水中に滞留する時間が長くなることから、曝気効率の改善につながる。さらに、微細化されることで、貯蔵タンク１０内の広範囲に窒素ガスＮ_２の気泡を分布させることができ、これも曝気効率の改善につながる。

実際の運用を考えると、容量１０００ｍ^３のタンクに貯蔵されＣＯ_２の溶解が飽和状態にある純水Ｗにおいて、純水Ｗ中のすべてのＣＯ_２を除去するために、窒素ガスＮ_２を流量２．４８６５１４３リットル／秒にて通気すると、５９６８００／２．４８６５＝２４００１６．０８秒＝６６．６７１１時間＝２．７日で純水１０００ｍ^３中のＣＯ_２をすべて除去することができる。

実際の貯蔵タンク１０では、１００μＳ／ｍ付近で導電率が飽和しており、気温の上昇などにより一時的に導電率が上昇した場合などに、管理目標値１００μＳ／ｍに対し、導電率としては数十μＳ／ｍ下げれば十分である。したがって、１００μＳ／ｍから７５μＳ／ｍへ導電率を低下させる場合には、窒素ガスＮ_２流量２．４８６５１４３リットル／秒にて５９６８００／４／２．４８６５＝６０００４．０２１秒＝１６．６６７７８３時間＝０．６９４４日だけ曝気すれば良いことになる。

上記考察では、溶解したＣＯ_２の拡散の様子を考慮しておらず、実際の導電率上昇傾向とは異なると考えられる。実際の貯蔵タンク１０では、純水製造装置１から５０μＳ／ｍの純水を１２ｍ^３／時間で供給している状態で、導電率は約８０μＳ／ｍで飽和している。現状持ちうるデータとして、この供給を止めたときに、３６時間で導電率が８３μＳ／ｍから９１μＳ／ｍに上昇したという実績がある。

ＣＯ_２溶解による導電率上昇は、溶解の飽和を考えると、Ａ（１−ｅ^−ａｔ）＋αという公式にしたがって上昇する。厳密には、上述のデータ等から導電率の上昇曲線を求め、飽和時間より必要な通気流量を求めるのがよいが、簡単にするため以下のような必要流量を推定する。

導電率の８３μＳ／ｍから９１μＳ／ｍへの上昇が線形に上昇すると仮定すると、このときＣＯ_２濃度は３６時間で４．０７×１０６ｍｏｌ／リットルから４．４６×１０^−６ｍｏｌ／リットルへ上昇したことになる。よって、これを除去するためには以下の流量にて通気すればよいことになる。

０．４６×１０^−６×１０^６ｍｏｌ／１７．０９２２×１０^−６ｍｏｌ／（３６×３６００秒）＝０．２０７７リットル／秒
これは、上述したように、実際には窒素ガスＮ_２の微細化および封入効果が期待できることから、さらに少ない流量で窒素ガスＮ_２による曝気が可能になる。

また、窒素ガスＮ_２の供給をガスボンベ（一本あたりの容量：７０００リットル）で考えた場合、７０００リットル÷０．２７７リットル／秒＝９．３６時間であることから、ボンベ１本で９．３６時間の供給が可能となり、２４時間の曝気はボンベ３本あれば十分な量となる。

上述したように、貯蔵タンク１０の容量を１０００ｍ^３とし、この貯蔵タンク１０に貯留された純水ＷにＣＯ_２が飽和状態で溶解しているとした場合は、純水Ｗ中のすべてのＣＯ_２を除去するためには、５９６．８ｍ^３（５９６８００リットル）の窒素ガスＮ_２による曝気が必要となる。また、連続通気によりＣＯ_２溶解による導電率の上昇を抑えるためには、１０００ｍ^３の貯蔵タンク１０に対して２．４９リットル／秒の流量で曝気すればよい。ただし、必要な流量はタンク容量に比例して大きくなっているため、１ｍ^３当たりには０．０２５リットル／秒の微量な通気量でよい。さらに、窒素ガスＮ_２による封入効果により必要な通気量は少なく済むと推定され、上述の流量２．４９リットル／秒は保守の観点から余裕をもった大きな値としている。

また、ＣＯ_２が飽和状態で溶解した１０００ｍ^３の貯蔵タンク１０に、窒素ガスＮ_２を仮に流量２．４９リットル／秒で通気し続けると、６７時間（２．７日）ですべてのＣＯ_２を除去することができる。現状、１００μＳ／ｍで飽和しているときに、ｐＨ、温度変化などによるわずかな上昇を低減するには、導電率を数十μＳ／ｍ低下させるために、２．４９リットル／秒の通気量で１７時間（０．７日）通気すればよい。ただし、実際の導電率の上昇の様子は上述の仮定より緩やかであり、これよりもさらに少ない通気流量（０．２１リットル／秒）で運用できる。

以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、この実施の形態においては、不活性ガスの一例として窒素ガスＮ_２を用いたが、ＣＯ_２を吸着することが可能なガスであれば、窒素ガスＮ_２に限定されない。さらに、この実施の形態においては、貯蔵タンク１０内の純水Ｗ中に窒素ガスＮ_２を供給するようにしているが、上流側配管２または下流側配管５を流れる純水Ｗ中に窒素ガスＮ_２を供給する構成としてもよい。さらに、窒素ガスＮ_２の供給は、原子力発電所内に敷設された窒素ガス供給ライン１４によって行うようにしているが、上述したようにボンベに貯蔵された窒素ガスＮ_２を供給する構成としてもよい。

１ 純水製造装置
１０ 貯蔵タンク
１１ タンク本体
１１ｂ フィルタ
１１ｃ オーバーフロー配管
１２ 導電率低減装置
１４ 窒素ガス供給ライン（不活性ガス供給手段）
１５ 窒素ガス供給配管（不活性ガス供給流路）
１６ 制御弁
１７ 導電率検知手段
１８ 温度検出手段
１９ 導電率判定手段
Ｗ 純水
Ｎ_２ 窒素ガス（不活性ガス）
ＣＯ_２ 二酸化炭素

Claims (3)

1. 純水製造装置の下流側の貯蔵タンクに設置される純水の導電率低減装置であって、
   前記純水の導電率を検知する導電率検知手段と、
   前記貯蔵タンクのオーバーフロー配管を介し当該タンクの底部近傍まで延びる供給流路に複数の噴出穴を備えて、前記貯蔵タンクに貯留されている純水中に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給手段と、
   前記導電率検知手段からの情報に基づき前記純水の導電率が許容範囲にあるか否かを判定し、前記純水の導電率が許容範囲を超えている場合は前記不活性ガス供給手段から前記純水中への不活性ガスの供給を指令する導電率判定手段と、
   前記導電率判定手段からの指令に基づき前記不活性ガスの前記供給流路を開閉する制御弁と、
   を備えていることを特徴とする純水の導電率低減装置。
2. 前記純水の温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記導電率判定手段は、前記導電率検知手段で検知した導電率を前記温度検出手段で検出した温度で補正し、該補正した導電率に基づき前記純水の導電率が許容範囲にあるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の純水の導電率低減装置。
3. 前記不活性ガスは、窒素ガスであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の純水の導電率低減装置。

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