JP2009210307A - Adhesion suppression method of radioactive nuclide on nuclear power plant constituting member, and ferrite film forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子力プラント構成部材への放射性核種の付着抑制方法及びフェライト皮膜形成装置に係り、特に、沸騰水型原子力発電プラントに適用するのに好適な原子力プラント構成部材への放射性核種の付着抑制方法及びフェライト皮膜形成装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for suppressing radionuclide adhesion to a nuclear plant component and a ferrite film forming apparatus, and more particularly, to suppress adhesion of a radionuclide to a nuclear plant component suitable for application to a boiling water nuclear power plant. The present invention relates to a method and a ferrite film forming apparatus.
例えば、沸騰水型原子力発電プラント(以下、BWRプラントと略記する。)は、原子炉圧力容器(RPVと称する)内に炉心を内蔵した原子炉を有する。再循環ポンプ(またはインターナルポンプ)によって炉心に供給された冷却水は、炉心内に装荷された燃料集合体内の各燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、一部が蒸気になる。この蒸気は、原子炉からタービンに導かれ、タービンを回転させる。タービンから排出された蒸気は、復水器で凝縮され、水になる。この水は、給水として原子炉に供給される。給水は、原子炉内での放射性腐食生成物の発生を抑制するため、給水配管に設けられたろ過脱塩装置で主として金属不純物が除去される。 For example, a boiling water nuclear power plant (hereinafter abbreviated as a BWR plant) has a nuclear reactor with a reactor core built in a reactor pressure vessel (RPV). The cooling water supplied to the core by the recirculation pump (or internal pump) is heated by the heat generated by the fission of each fuel material in the fuel assembly loaded in the core, and a part thereof becomes steam. This steam is led from the nuclear reactor to the turbine and rotates the turbine. The steam exhausted from the turbine is condensed in a condenser to become water. This water is supplied to the reactor as feed water. In order to suppress the generation of radioactive corrosion products in the nuclear reactor, metal impurities are mainly removed by a filtration and desalination apparatus provided in the water supply pipe.
また、放射性腐食生成物の元となる腐食生成物は、RPV及び再循環系配管等の接水部からも発生することから、主要な一次系の構成部材には腐食の少ないステンレス鋼、ニッケル基合金などの不銹鋼が使用されている。また、低合金鋼製のRPVは内面にステンレス鋼の肉盛りが施され、低合金鋼が、直接、炉水(RPV内に存在する冷却水)と接触することを防いでいる。炉水とは、原子炉内に存在する冷却水である。さらには、炉水の一部を原子炉浄化系のろ過脱塩装置によって浄化し、炉水中に僅かに存在する金属不純物を積極的に除去している。 In addition, since corrosion products that are the source of radioactive corrosion products are also generated from water contact parts such as RPV and recirculation piping, the primary primary components are made of stainless steel and nickel bases with low corrosion. Stainless steel such as alloy is used. In addition, the low alloy steel RPV has a stainless steel overlay on the inner surface, preventing the low alloy steel from coming into direct contact with the reactor water (cooling water present in the RPV). Reactor water is cooling water present in the nuclear reactor. Furthermore, a part of the reactor water is purified by a filter demineralizer of the reactor purification system to positively remove metal impurities that are slightly present in the reactor water.
しかし、上述のような腐食対策を講じても、炉水中における極僅かな金属不純物の存在は避けられないため、一部の金属不純物が、金属酸化物として、燃料集合体に含まれる燃料棒の表面に付着する。燃料棒表面に付着した金属不純物(例えば、金属元素)は、燃料棒内の核燃料から放出される中性子の照射により原子核反応を起こし、コバルト60,コバルト58,クロム51,マンガン54等の放射性核種になる。これらの放射性核種は、大部分が酸化物の形態で燃料棒表面に付着したままであるが、一部の放射性核種は、取り込まれている酸化物の溶解度に応じて炉水中にイオンとして溶出したり、クラッドと呼ばれる不溶性固体として炉水中に再放出されたりする。炉水中の放射性物質は、原子炉浄化系によって取り除かれる。しかしながら、除去されなかった放射性物質は炉水とともに再循環系などを循環している間に、構成部材の炉水と接触する表面に蓄積される。その結果、構成部材表面から放射線が放射され、定検作業時の従事者の放射線被曝の原因となる。その従業者の被曝線量は、各人毎に規定値を超えないように管理されている。近年この規定値が引き下げられ、各人の被曝線量を経済的に可能な限り低くする必要が生じている。
However, even if the above-described corrosion countermeasures are taken, the presence of very few metal impurities in the reactor water is inevitable, so some metal impurities are converted into metal oxides to the fuel rods contained in the fuel assembly. Adhere to the surface. Metal impurities (for example, metal elements) adhering to the surface of the fuel rod cause a nuclear reaction when irradiated with neutrons emitted from the nuclear fuel in the fuel rod, and become radioactive nuclides such as
そこで、配管への放射性核種の付着を低減する方法、及び炉水中の放射性核種の濃度を低減する方法が様々検討されている。例えば、特許文献1,2,3には、化学除染後の原子力プラント構成部材表面にフェライト皮膜としてマグネタイト皮膜を形成することによって、プラントの運転後においてその構成部材表面に放射性核種が付着することを抑制する方法が開示されている。この方法は、鉄(II)イオンを含むギ酸水溶液,過酸化水素及びヒドラジンを含み、常温から100℃の範囲に加熱された処理液を、その構成部材表面に接触させてその表面にフェライト皮膜を形成するものである。
Thus, various methods for reducing the adhesion of radionuclides to piping and methods for reducing the concentration of radionuclides in the reactor water have been studied. For example, in
特許文献1に記載されたフェライト皮膜を形成する方法は、原子力プラント構成部材への放射性核種の付着量を著しく抑制でき、原子力プラントの再循環系配管の表面線量率を低減することができる。一方、放射性コバルトの付着を抑制するには、ある程度以上のフェライト皮膜量が必要である。
The method of forming a ferrite film described in
本発明の目的は、放射性核種の付着をさらに抑制することができる原子力プラント構成部材への放射性核種の付着抑制に必要なフェライト皮膜を容易に、確実に形成する方法及びフェライト皮膜形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for forming a ferrite film that can easily and surely form a ferrite film necessary for suppressing the attachment of a radionuclide to a nuclear plant component that can further suppress the attachment of a radionuclide. There is.
上記した目的を達成する本発明の特徴は、原子力プラントの構成部材が冷却材と接する表面に、鉄(II)イオンを含む皮膜形成液を接触させた後、鉄(II)イオンの一部を鉄(III)イオンに酸化する酸化剤と溶液のpHを5.5乃至9.0に調整するpH調整剤を実質的に同時に添加することによって、放射性コバルトの付着抑制に必要なフェライト皮膜を確実に形成させることにある。 The feature of the present invention that achieves the above-described object is that after a film forming liquid containing iron (II) ions is brought into contact with a surface where a component of a nuclear power plant is in contact with a coolant, a part of the iron (II) ions is By substantially simultaneously adding an oxidizing agent that oxidizes iron (III) ions and a pH adjusting agent that adjusts the pH of the solution to 5.5 to 9.0, the ferrite film necessary to suppress the adhesion of radioactive cobalt is ensured. It is to make it form.
鉄(II)イオンを含む皮膜形成液に酸化剤とpH調整剤を実質的に同時に添加することで、水酸化第二鉄Fe(OH)3の生成が起こらなくなり、フェライト皮膜生成量が向上する。これにより放射性コバルトイオンの付着抑制に有効なフェライト皮膜の生成が容易になると同時に、皮膜処理時間が短くなる。 By substantially simultaneously adding an oxidizing agent and a pH adjuster to a film-forming solution containing iron (II) ions, generation of ferric hydroxide Fe (OH) 3 does not occur, and the amount of ferrite film generated is improved. . This facilitates the formation of a ferrite film effective for suppressing the adhesion of radioactive cobalt ions, and at the same time shortens the film processing time.
鉄(II)イオンを含む第1の薬剤は、鉄(II)イオンを含む化合物またはその水溶液であれば特に限定されるものではない。例えば、鉄(II)イオンを含む第1の薬剤として、鉄と、有機酸又は無機酸との塩の水溶液を用いることができる。特に、有機酸及び炭酸は、使用後に二酸化炭素や水に分解することができるので、第1薬剤に使用するために好ましい物質である。有機酸としては、例えば、ギ酸,酢酸,マロン酸,ジグリコール酸及びシュウ酸等を例示することができる。フェライト皮膜の生成量及び均一性の観点から、第1の薬剤としてはギ酸鉄(II)の水溶液を用いることが好ましい。さらには、金属鉄を電極として用いる電解により鉄電極から溶出する鉄(II)イオンを含む水溶液を第1の薬剤として用いることもできる。 The 1st chemical | medical agent containing an iron (II) ion will not be specifically limited if it is a compound containing the iron (II) ion, or its aqueous solution. For example, an aqueous solution of a salt of iron and an organic acid or an inorganic acid can be used as the first drug containing iron (II) ions. In particular, organic acids and carbonic acid are preferable substances for use in the first drug because they can be decomposed into carbon dioxide and water after use. Examples of the organic acid include formic acid, acetic acid, malonic acid, diglycolic acid, and oxalic acid. From the viewpoint of the production amount and uniformity of the ferrite film, it is preferable to use an aqueous solution of iron (II) formate as the first agent. Furthermore, an aqueous solution containing iron (II) ions eluted from the iron electrode by electrolysis using metallic iron as the electrode can also be used as the first agent.
第2の薬剤は、鉄(II)イオンを鉄(III)イオンに酸化する作用を有する酸化剤またはその水溶液を用いることができる。鉄(II)イオンを含む溶液からフェライトを形成させるためには、まずその一部を酸化して鉄(III)イオンにする必要がある。酸化剤としては、例えば、過酸化水素が挙げられる。 As the second agent, an oxidizing agent having an action of oxidizing iron (II) ions to iron (III) ions or an aqueous solution thereof can be used. In order to form ferrite from a solution containing iron (II) ions, it is necessary to first oxidize a part thereof to iron (III) ions. Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide.
第3の薬剤は、処理液のpHを調節するpH調整剤またはその水溶液である。pH調整剤により処理液のpHは5.5〜9.0に調整される。pH調整剤として、例えば、ヒドラジン等の塩基を用いることができる。 The third drug is a pH adjuster that adjusts the pH of the treatment liquid or an aqueous solution thereof. The pH of the treatment liquid is adjusted to 5.5 to 9.0 with the pH adjuster. As the pH adjuster, for example, a base such as hydrazine can be used.
本発明によれば、原子力プラント構成部材への放射性核種の付着を抑制することができるフェライト皮膜量を施工することがより確実に出来るようになる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to construct more reliably the ferrite membrane | film | coat quantity which can suppress adhesion of the radionuclide to a nuclear power plant structural member.
発明者らは、特許文献1に記載されたフェライト皮膜を形成する方法をより効率的に行う方法を検討した。この結果、発明者らは、鉄(II)イオンを含む皮膜形成溶液へ、フェライト化反応を生じさせるために添加する酸化剤とpH調整剤の添加時間間隔が短いほどフェライト皮膜形成量が多いことを見出した。
Inventors examined the method of performing the method of forming the ferrite film described in
すなわち、発明者らは、原子力プラント構成部材であるステンレス鋼を試験片とし、ギ酸で鉄を溶解して作製した鉄(II)イオンを含む皮膜形成溶液に浸漬した後、酸化剤として過酸化水素を、pH調整剤としてヒドラジンを添加してフェライト皮膜を形成させたとき、酸化剤を添加してからpH調整剤を添加するまでの時間間隔とフェライト皮膜の皮膜量との関係を調べた。その結果を、図2に示す。図2の横軸は、酸化剤(例えば、H2O2)を投入してからpH調整剤(例えば、N2H4)を投入するまでの時間間隔を示し、縦軸がフェライト皮膜の皮膜量の相対値を示す。この結果から、時間間隔の短い方がフェライト皮膜量は多くなり、酸化剤pH調整剤を同時に添加した時が最もフェライト皮膜量が多くなることが分かった。一方、図3に示すように、フェライト皮膜量の多い方が放射性コバルトの付着がより抑制させることが知られている(特許文献2)。従って、放射性コバルトの付着量をより減らすためにはフェライト皮膜量を増やすことが有効であり、そのためには酸化剤とpH調整剤の添加時間間隔がより短く、好ましくは同時であることが望ましいことが明らかとなった。この結果について、発明者らは以下のように考察する。 That is, the inventors used stainless steel, which is a nuclear plant component, as a test piece, immersed in a film-forming solution containing iron (II) ions prepared by dissolving iron with formic acid, and then used hydrogen peroxide as an oxidizing agent. When a hydrazine was added as a pH adjusting agent to form a ferrite film, the relationship between the time interval from the addition of the oxidizing agent to the addition of the pH adjusting agent and the amount of the ferrite film was examined. The result is shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 2 indicates the time interval from the introduction of an oxidizing agent (for example, H 2 O 2 ) to the introduction of a pH adjuster (for example, N 2 H 4 ), and the vertical axis represents a ferrite film. Indicates the relative value of the quantity. From this result, it was found that the amount of ferrite film increased when the time interval was short, and the amount of ferrite film increased most when the oxidizing agent pH adjuster was added simultaneously. On the other hand, as shown in FIG. 3, it is known that the more the amount of ferrite film, the more the adhesion of radioactive cobalt is suppressed (Patent Document 2). Therefore, it is effective to increase the amount of ferrite film in order to further reduce the amount of radioactive cobalt deposited. For this purpose, it is desirable that the time interval for adding the oxidizing agent and the pH adjusting agent is shorter, preferably at the same time. Became clear. The inventors consider this result as follows.
鉄(II)イオンを含むギ酸鉄水溶液に過酸化水素を添加すると、化学反応式(化1)に示すように水酸化第二鉄が生成される。 When hydrogen peroxide is added to an iron formate aqueous solution containing iron (II) ions, ferric hydroxide is generated as shown in the chemical reaction formula (Formula 1).
2Fe2++H2O2+4H2O → 2Fe(OH)3+4H+ ……(化1) 2Fe 2+ + H 2 O 2 + 4H 2 O → 2Fe (OH) 3 + 4H + (Formula 1)
この水溶液に例えばヒドラジンのようなpH調整剤を添加して溶液のpHを5.5から9.0に調整すると、次の(化2)に示すように水酸化第一鉄が生成され、(化3)に示すように水酸化第二鉄からマグネタイトが生成される。 When a pH adjusting agent such as hydrazine is added to this aqueous solution to adjust the pH of the solution from 5.5 to 9.0, ferrous hydroxide is generated as shown in the following (Chemical Formula 2). As shown in Chemical formula 3), magnetite is produced from ferric hydroxide.
Fe2++2OH- → 2Fe(OH)2 ……(化2)
Fe2++2Fe(OH)3 → Fe3O4+2H2O+2H+ ……(化3)
Fe 2+ + 2OH − → 2Fe (OH) 2 ...... (Chemical formula 2)
Fe 2+ + 2Fe (OH) 3 → Fe 3 O 4 + 2H 2 O + 2H + (chemical formula 3)
酸化剤である過酸化水素を添加してからpH調整剤であるヒドラジンを添加するまでの時間間隔が長くなると(化1)で生成した水酸化第二鉄の微粒子が溶液中で衝突を繰り返しているうちに粒成長を起こすと考えられる。こうなると、pH調整剤を添加して(化3)のフェライト化反応が起こっても、水酸化第二鉄の粒子の表面でのみフェライト化が起こり、内部に閉じ込められた水酸化第二鉄はフェライト化反応に寄与し難くなる。このため、フェライト化を効率的に進めるには、水酸化第二鉄の粒子が成長する前に、酸化剤である過酸化水素を添加後、短時間の内にpH調整剤であるヒドラジンを添加した方が良いと考えられる。 When the time interval from the addition of hydrogen peroxide as an oxidizing agent to the addition of hydrazine as a pH adjusting agent becomes longer, the ferric hydroxide fine particles generated in (Chemical Formula 1) repeatedly collide in the solution. It is thought that grain growth occurs during this time. In this case, even if the ferritization reaction of (Chemical Formula 3) occurs by adding a pH adjuster, ferritization occurs only on the surface of the ferric hydroxide particles, and the ferric hydroxide trapped inside is It becomes difficult to contribute to the ferritization reaction. For this reason, in order to promote ferritization efficiently, hydrogen peroxide as an oxidizing agent is added before ferric hydroxide particles grow, and then hydrazine as a pH adjusting agent is added within a short time. It is considered better to do.
また、酸化剤である過酸化水素とpH調整剤であるヒドラジンを同時に添加すると(化1)で生成する水酸化第二鉄の生成は起こらず、(化4)で示すように直接マグネタイトが生成するため、マグネタイト皮膜を形成する上で更に効率的である。 Moreover, when hydrogen peroxide as an oxidizing agent and hydrazine as a pH adjusting agent are added simultaneously, ferric hydroxide produced in (Chemical Formula 1) does not occur, and magnetite is directly generated as shown in (Chemical Formula 4). Therefore, it is more efficient in forming the magnetite film.
3Fe2++H2O2+2H2O → Fe3O4+4H+ ……(化4) 3Fe 2+ + H 2 O 2 + 2H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H + (Chemical formula 4)
酸化剤とpH調整剤を同時に添加する方法として、酸化剤とpH調整剤を混合してから鉄(II)イオンを含む皮膜形成溶液に添加する方法がある。この時、酸化剤として過酸化水素を、pH調整剤としてヒドラジンを使用した場合、両者の混合時の濃度が高いと分解反応が起こり、濃度の管理が難しくなる。そこで、発明者らは過酸化水素とヒドラジンの等モル混合時の濃度と、分解反応によって起こる発熱の結果生じる温度上昇の関係を調べた。その結果を図4に示す。図4の横軸は、過酸化水素とヒドラジンの等モル混合時の濃度を示し、縦軸は、上昇温度を示す。この結果から、0.5mol/Lの等モル混合溶液ではほとんど温度上昇せず、分解反応は僅かであるが、2mol/Lの等モル混合溶液では激しく分解反応が起こっていることが分かる。従って、過酸化水素とヒドラジンを同時に添加する方法として両者の混合溶液を使用する場合は、混合濃度をそれぞれ0.5mol/L以下になるようにすることが望ましい。 As a method for simultaneously adding an oxidizing agent and a pH adjusting agent, there is a method in which an oxidizing agent and a pH adjusting agent are mixed and then added to a film forming solution containing iron (II) ions. At this time, when hydrogen peroxide is used as the oxidizing agent and hydrazine is used as the pH adjusting agent, if the concentration of both is high, a decomposition reaction occurs, making it difficult to control the concentration. Therefore, the inventors investigated the relationship between the concentration of hydrogen peroxide and hydrazine in equimolar mixing and the temperature rise resulting from the heat generated by the decomposition reaction. The result is shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 4 shows the concentration of hydrogen peroxide and hydrazine at equimolar mixing, and the vertical axis shows the rising temperature. From this result, it can be seen that the 0.5 mol / L equimolar mixed solution hardly raises the temperature and the decomposition reaction is slight, but the 2 mol / L equimolar mixed solution causes a violent decomposition reaction. Therefore, when a mixed solution of both is used as a method of adding hydrogen peroxide and hydrazine at the same time, it is desirable that the mixing concentration be 0.5 mol / L or less.
本発明は、発明者らが得た上記の検討結果に基づいて成されたものである。 The present invention has been made based on the above examination results obtained by the inventors.
上記の試料として用いた金属母材は原子力プラント構成部材を模擬したものである。原子力プラント構成部材は、原子力プラントを構成する部材であって原子力プラントの原子炉で生成される放射性物質を含む炉水と接触する金属部材である。原子力プラント構成部材としては、例えば、BWRプラントの炉水再循環系または炉水浄化系を構成する金属部材が挙げられるが、これに限るものではない。フェライト皮膜は、加圧水型原子炉(PWR)を有する原子力プラント(PWRプラント)における炉水と接触する金属部材の表面に形成することも可能である。これらの金属部材には主にステンレス鋼が使用される。 The metal base material used as the above sample simulates a nuclear plant component. The nuclear plant component is a metal member that makes up the nuclear plant and contacts the reactor water containing radioactive material generated in the nuclear power plant nuclear reactor. Examples of the nuclear plant constituent member include, but are not limited to, a metal member constituting a reactor water recirculation system or reactor water purification system of a BWR plant. The ferrite film can also be formed on the surface of a metal member in contact with the reactor water in a nuclear power plant (PWR plant) having a pressurized water reactor (PWR). Stainless steel is mainly used for these metal members.
本発明の実施例を以下に説明する。 Examples of the present invention will be described below.
本発明の好適な一実施例である実施例1の原子力プラント構成部材への放射性核種の付着抑制方法を、図1,図5及び図6を用いて説明する。
A method for suppressing the attachment of radionuclides to structural members of a nuclear power plant according to
実施例1は、BWR発電プラント(以下、BWRプラントという)に適用した例である。このBWRプラントの概略構成を図5に基づいて、BWRプラントの構成部材の表面にフェライト皮膜を形成するときに用いられる皮膜形成装置(フェライト皮膜形成装置)30の概略構成を図6に基づいて、それぞれ説明する。図1には、実施例1で用いる放射性核種の付着抑制方法を示すフローチャートを示す。図5には、実施例1の放射性核種の付着抑制方法を原子力発電プラントの再循環配管に適用した場合の全体系統の構成図を示す。図6には、実施例1の皮膜形成装置30の概略構成図を示す。
Example 1 is an example applied to a BWR power plant (hereinafter referred to as a BWR plant). The schematic configuration of this BWR plant is based on FIG. 5, and the schematic configuration of a film forming apparatus (ferrite film forming apparatus) 30 used when forming a ferrite film on the surface of the constituent members of the BWR plant is based on FIG. Each will be explained. FIG. 1 is a flow chart showing a method for suppressing radionuclide adhesion used in Example 1. In FIG. 5, the block diagram of the whole system | strain at the time of applying the radionuclide adhesion suppression method of Example 1 to the recirculation piping of a nuclear power plant is shown. In FIG. 6, the schematic block diagram of the
原子力発電プラントであるBWRプラントは、図5に示すように、原子炉1,タービン3,復水器4,再循環系,原子炉浄化系及び給水系等を備えている。原子炉1は、炉心13を内蔵する原子炉圧力容器(以下、RPVという)12を有し、RPV12内にジェットポンプ14を設置している。原子炉1は原子炉格納容器11内に設置される。炉心13には多数の燃料集合体(図示せず)が装荷されている。燃料集合体は、核燃料で製造された複数の燃料ペレットが充填された複数の燃料棒を含んでいる。再循環系は再循環ポンプ21及び再循環系配管22を有し、再循環ポンプ21が再循環系配管22に設置されている。給水系は、復水器4とRPV12を連絡する給水配管10に、復水ポンプ5,復水浄化装置6,給水ポンプ7,低圧給水加熱器8及び高圧給水加熱器9を設置して構成される。原子炉浄化系は、再循環系配管22と給水配管10を連絡する浄化系配管20に、浄化系ポンプ24,再生熱交換器25,非再生熱交換器26及び炉水浄化装置27を設置して構成される。浄化系配管20は、再循環ポンプ21より上流で再循環系配管22に接続される。
As shown in FIG. 5, the BWR plant that is a nuclear power plant includes a
RPV12内の冷却水は、再循環ポンプ21で昇圧され、再循環系配管22を通ってジェットポンプ14内に噴出される。周囲に存在する冷却水も、ジェットポンプ14内に吸引され、炉心13に供給される。炉心13に供給された冷却水は、燃料棒内の各燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、一部が蒸気になる。この蒸気は、RPV12から主蒸気配管2を通ってタービン3に導かれ、タービン3を回転させる。タービン3に連結された発電機(図示せず)が回転され、電力が発生する。タービン3から排出された蒸気は、復水器4で凝縮され、水になる。この水は、給水として、給水配管10を通りRPV12内に供給される。給水配管10を流れる給水は、復水ポンプ5で昇圧され、復水浄化装置6で不純物が除去され、給水ポンプ7でさらに昇圧され、低圧給水加熱器8及び高圧給水加熱器9で加熱される。抽気配管15で主蒸気配管2,タービン3から抽気された抽気蒸気が、低圧給水加熱器8及び高圧給水加熱器9にそれぞれ供給され、給水の加熱源となる。
The cooling water in the
再循環系配管22内を流れる冷却水の一部は、浄化系ポンプ24の駆動によって浄化系配管20内に流入し、炉水浄化装置27で浄化される。浄化された冷却水は、浄化系配管20及び給水配管10を経てRPV12内に戻される。
A part of the cooling water flowing in the
BWRプラントの運転が停止された後、皮膜形成装置30の循環配管35が、再循環系配管22及び浄化系配管20に接続される。皮膜形成装置30は、仮設の設備であり、フェライト皮膜の形成に使用した溶液の処理が終了した後、再循環系配管22及び浄化系配管20から取り外される。皮膜形成装置30は、再循環系配管22の内面へのフェライト皮膜の形成、及びこの皮膜の形成に使用された溶液(廃液)の処理の両方に用いられる。さらに、皮膜形成装置30は、再循環系配管22内の化学除染を行う際にも用いられる。
After the operation of the BWR plant is stopped, the
図6を用いて、皮膜形成装置30の詳細な構成を説明する。皮膜形成装置30は、サージタンク31,循環配管35,薬液タンク40,47,48,フィルタ54,分解処理装置67及びカチオン交換樹脂塔63,混床樹脂塔65を備えている。開閉弁50,循環ポンプ51,弁52,加熱器56,弁58,59,60,サージタンク31,循環ポンプ32,弁33及び開閉弁34が、上流よりこの順に循環配管35に設けられている。循環ポンプ51と弁52をつなぐ配管、及び弁52と加熱器56をつなぐ配管を結ぶように配管69が設けられる。つまり、弁52をバイパスするように配管69が設けられている。配管69には、弁53及びフィルタ54が設けられる。加熱器56及び弁58をバイパスする配管70の両端が循環配管35に接続される。冷却器61及び弁62が配管70に設置される。両端が循環配管35に接続されて弁59をバイパスする配管71に、カチオン交換樹脂塔63及び弁64が設置される。両端が循環配管35に接続されて弁59をバイパスする配管72に、混床樹脂塔65及び弁66が設置される。弁68及び分解処理装置67が設置される配管73が、弁60をバイパスして循環配管35に接続される。分解処理装置67は、内部に、例えば、ルテニウムを活性炭の表面に添着した活性炭触媒を充填している。弁36及びエゼクタ37が設けられる配管74が、弁33と循環ポンプ32の間で循環配管35に接続され、さらに、サージタンク31に接続される。化学除染の対象となる配管(例えば、再循環系配管22)の内面の汚染物を酸化溶解するための過マンガン酸、さらには配管内の汚染物を還元溶解するためのシュウ酸をサージタンク31内に供給するためのホッパ(図示せず)がエゼクタ37に設けられている。化学除染の対象となる配管は、フェライト皮膜を内面に形成する対象の配管である。
The detailed configuration of the
鉄(II)イオン注入装置100は、薬液タンク47,弁41,注入ポンプ44及び注入配管75を有する。薬液タンク47は、注入ポンプ44及び弁41を有する注入配管75によって循環配管35に接続される。薬液タンク47は、鉄をギ酸で溶解して調製した2価の鉄(II)イオンを含む薬剤(第1の薬剤)が充填されている。この薬剤はギ酸を含んでいる。なお、鉄を溶解させる薬剤としては、ギ酸に限らず、鉄(II)イオンの対アニオンとなる有機酸又は炭酸を用いることができる。
The iron (II)
酸化剤注入装置101は、薬液タンク48,注入ポンプ45,弁42及び注入配管76を有する。薬液タンク48は、注入ポンプ45及び弁42が設置された注入配管76によって、循環配管35に接続されている注入配管77に接続される。薬液タンク48は、酸化剤(第2の薬剤)である過酸化水素が充填されている。
The
pH調整剤注入装置102は、薬液タンク40,注入ポンプ39,弁38及び注入配管77を有する。薬液タンク40は、注入ポンプ39及び弁38が設置された注入配管77によって循環配管35に接続される。薬液タンク40はpH調整剤(第3の薬剤)であるヒドラジンを充填する。
The pH adjusting
弁57を設けた配管78が配管73と配管76を連絡する。サージタンク31は、最初に、処理に用いられる水が充填されている。薬液タンク47及びサージタンク31には、それぞれの内部に存在する溶液に含まれる酸素を除去するために、窒素又はアルゴンなどの不活性ガスをバブリングする不活性ガス注入装置(図示せず)を接続することが好ましい。
A
酸化剤注入装置101の配管76は、循環配管35へ直接接続されているのではなく、pH調整剤注入装置102の注入配管77に接続されている。この注入配管77の循環配管35への第2接続点は、鉄(II)イオン注入装置100の循環配管35への第1接続点(注入配管75と循環配管35の接続点)よりも下流であって、化学除染及びフェライト皮膜形成の対象部位にできるだけ近くにすることが好ましい。このように配管系統を構成することで、鉄(II)イオンを注入した後、酸化剤注入装置101とpH調整剤注入装置102を同時に始動することで、循環配管35内の鉄(II)イオンに酸化剤とpH調整剤を同時に作用させることが出来る。
The piping 76 of the
分解処理装置67は、鉄(II)イオンの対アニオンとして使用する有機酸(例えば、ギ酸)、及びpH調整剤のヒドラジンを分解できるようになっている。つまり、鉄(II)イオンの対アニオンとしては、廃棄物量の低減化を考慮して水や二酸化炭素に分解できる有機酸、又は気体として放出可能で廃棄物を増やさない炭酸を用いている。
The
皮膜形成装置30を用いて再循環系配管22内にフェライト皮膜を形成する本実施例の原子力プラント構成部材への放射性核種の付着抑制方法を、図1,図5及び図6を用いて詳細に説明する。本実施例の放射性核種の付着抑制方法は、BWRプラントの運転が停止されているBWRプラントの定期検査(保守点検)の期間内で行われる。
The method for suppressing the attachment of radionuclides to the nuclear plant components of this embodiment, in which a ferrite film is formed in the
まず、皮膜形成装置30を皮膜形成対象の配管系に接続する(ステップS1)。すなわち、BWRプラントの運転がBWRプラントの定期検査のために停止された後、前述したように、循環配管35が再循環系配管22及び浄化系配管20に接続される。皮膜形成対象の配管系は、例えば、再循環系配管22である。浄化系配管20には弁23が設けられている。この弁23のボンネットを開放して浄化系配管20の炉水浄化装置27側を閉鎖する。弁23のフランジに循環配管35の一端を接続する。循環配管35の他端は、再循環ポンプ21よりも下流で再循環系配管22、例えば、再循環系配管22に接続された枝管(ドレン配管または計装配管などを切り離した枝管)に接続される。このようにして、皮膜形成装置30が再循環系配管22に接続される。なお、再循環系配管22内に供給された除染液及び皮膜形成水溶液がRPV12内に流入しないように、再循環系配管22の両端は、図8に示すように、プラグでそれぞれ封鎖される。
First, the
皮膜形成対象箇所に対する化学除染を実施する(ステップS2)。冷却水と接触する、再循環系配管22の内面は、放射性核種を取り込んだ酸化皮膜(汚染物)が形成されている。ステップS2の一例は、化学的な処理により放射性核種を取り込んだ酸化皮膜を、皮膜形成対象箇所である再循環系配管22の内面から取り除く処理である。皮膜形成対象の配管系へのフェライト皮膜の形成は、その配管系への放射性核種の付着抑制を目的とするものであるが、その形成に際してはその配管系の内面に対して予め化学除染を実施しておくことが好ましい。フェライト皮膜を形成する前に皮膜形成対象の金属部材の表面が露出されていればよいので、化学除染の替りに機械的な除染処理を適用することも可能である。
Chemical decontamination is performed on the film formation target portion (step S2). On the inner surface of the
ステップS2で適用する化学除染は、公知の方法(特開2000−105295号公報参照)であるが、簡単に説明する。まず、弁33,34,50,52,58,59及び60を開き、他の弁を閉じた状態で、循環ポンプ32,循環ポンプ51を起動して、除染対象となる再循環系配管22内にサージタンク31内の水を循環させる。そして、加熱器56により循環する水の温度を約90℃まで昇温する。所定温度になった後、弁36を開く。配管74内を流れる水により、エゼクタ37につながっているホッパから配管74内に導かれる必要量の過マンガン酸カリウムがサージタンク31内に供給される。過マンガン酸カリウムはサージタンク31内で水に溶解し、酸化除染液が生成される。この酸化除染液は、循環ポンプ32の駆動によって循環配管35を通り、弁34及び浄化系配管20を経て再循環系配管22内に供給される。酸化除染液は、再循環系配管22の内面に形成されている酸化皮膜などの汚染物を酸化して溶解する。
The chemical decontamination applied in step S2 is a known method (see Japanese Patent Laid-Open No. 2000-105295), but will be briefly described. First, the
酸化除染液による除染が終了した後、酸化除染液に残留する過マンガン酸イオンは、上記のホッパからシュウ酸をサージタンク31に注入することによって分解される。過マンガン酸カリウムの分解後、還元除染液を用いて、再循環系配管22内面に形成されている酸化皮膜等の汚染物の還元溶解を行う。還元除染液は、サージタンク31内にシュウ酸を供給することによって生成される。還元除染液のpHを調整するために、弁38を開いて薬液タンク40からヒドラジンを循環配管35内に供給する。ヒドラジンを含む還元除染液が、循環ポンプ32の駆動によって再循環系配管22内に供給され、再循環系配管22の内面を還元除染する。還元除染時に、弁64を開くと共に弁59の開度を調整し、還元除染液の一部をカチオン交換樹脂塔63に導く。再循環系配管22の内面から還元除染液中に溶出してきた金属陽イオンが、カチオン交換樹脂塔63内のカチオン交換樹脂に吸着され、除去される。
After the decontamination with the oxidative decontamination liquid is completed, permanganate ions remaining in the oxidative decontamination liquid are decomposed by injecting oxalic acid into the
還元除染の終了後、除染液に残存するシュウ酸を分解するため、弁68を開いて弁60の開度を調整し、循環配管35内を流れる還元除染液の一部を分解処理装置67に供給する。このとき、弁57を開けて注入ポンプ45を駆動し、薬液タンク48内の過酸化水素を、配管78を通して分解処理装置67に導く。分解処理装置67は、過酸化水素及び活性炭触媒の作用によって還元除染液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンを分解する。シュウ酸及びヒドラジンの分解後、弁58を閉じて加熱器56による加熱を停止させ、同時に、弁62を開けて除染液を冷却器61に供給する。除染液の温度が混床樹脂塔65に通水できる温度(例えば、60℃)まで低下した後、弁64を閉じて弁66を開き、除染液を混床樹脂塔65に供給する。混床樹脂塔65は分解処理装置67で分解し切れなかった除染液に含まれる不純物を除去する。
After the reduction decontamination is completed, in order to decompose the oxalic acid remaining in the decontamination liquid, the
昇温から酸化溶解,酸化剤分解,還元溶解,還元剤分解、及び浄化運転を、例えば2〜3回程度繰り返すことにより、除染対象箇所における金属部材(再循環系配管22の構成部材)の、炉水と接触する表面に形成されていた酸化皮膜を含む汚染物を溶解して除去することができる。金属部材の酸化皮膜を含む汚染物を除去し、還元除染液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンを分解した後、フェライト皮膜の形成処理を行う。 By repeating the oxidative dissolution, oxidant decomposition, reductive dissolution, reductant decomposition, and purification operation from the temperature rise, for example, about 2 to 3 times, the metal member (the constituent member of the recirculation piping 22) at the decontamination target location is repeated. The contaminants including the oxide film formed on the surface in contact with the reactor water can be dissolved and removed. After removing contaminants including the oxide film on the metal member and decomposing oxalic acid and hydrazine contained in the reductive decontamination solution, a ferrite film is formed.
皮膜形成対象箇所の除染、及び還元除染液の分解処理が終了した後、皮膜形成水溶液の温度調整を行う(ステップS3)。皮膜形成対象箇所の除染終了後において、皮膜形成装置30による最後の浄化運転が終了した後、以下の弁操作が行われる。弁53を開いて弁52を閉じ、フィルタ54への通水を開始する。弁59を開いて弁66を閉じることにより、混床樹脂塔65への通水を停止する。さらに、弁62を閉じ、弁58を開いて加熱器56によって循環配管35内の水を所定温度まで加熱する。弁50,60,33,34は開いており、弁36,41,38,42,57,62,64,66,68は閉じている。フィルタ54への通水は水中に残留している微細な固形物を除去するためである。この固形物が残留していると、皮膜形成対象箇所でのフェライト皮膜の形成の際に、その固形物の表面にもフェライト皮膜が形成され、薬剤が無駄に使用されることになる。上記の固形物の除去によって、皮膜形成水溶液(処理液という)に含まれる薬剤を有効に使用できる。フィルタ54への通水を除染中に実施した場合には、溶解した高い放射能の放射性核種を含む固形物によってフィルタ54の線量率が高くなりすぎる恐れがある。このため、フィルタ54への通水は除染終了後に行う。上記固形物の除去が終了した時点で、弁52を開いて弁53を閉じる。
After the decontamination of the film formation target portion and the decomposition treatment of the reductive decontamination liquid are completed, the temperature of the film forming aqueous solution is adjusted (step S3). After the decontamination of the film formation target portion, after the final purification operation by the
上記の所定温度は、100℃程度が好ましいが、これに限られない。要は原子炉の運転時に冷却水に含まれる放射性核種が、皮膜形成対象箇所に生成されるフェライト皮膜に取り込まれない程度に、その皮膜の結晶等の膜構造が緻密に形成できればよいのである。したがって、処理液の温度は少なくとも200℃以下が好ましく、下限は常温(20℃)でもよいが、皮膜の生成速度が実用範囲になる60℃以上が好ましい。100℃以上では処理液の沸騰を抑制するため、加圧しなければならず仮設設備の耐圧性が要求されるようになり設備が大型化するため好ましくない。 The predetermined temperature is preferably about 100 ° C., but is not limited thereto. In short, it is only necessary that the film structure such as crystals of the coating can be densely formed so that the radionuclide contained in the cooling water during operation of the nuclear reactor is not taken into the ferrite coating generated at the coating formation target site. Therefore, the temperature of the treatment liquid is preferably at least 200 ° C. and the lower limit may be room temperature (20 ° C.), but is preferably 60 ° C. or more at which the film formation rate is within the practical range. When the temperature is 100 ° C. or higher, it is not preferable because the boiling of the treatment liquid is suppressed and the pressure has to be increased and the pressure resistance of the temporary equipment is required and the equipment is enlarged.
皮膜形成対象箇所にフェライト皮膜を形成させるためには、鉄(II)イオンが皮膜形成対象箇所の金属部材の表面に吸着される必要がある。しかし、処理液中の鉄(II)イオンは、溶存酸素によって(化5)式に従って鉄(III)イオンに酸化される。鉄(III)イオンは、鉄(II)イオンに比べて溶解度が低いため、(化6)式に従って水酸化第二鉄として析出してしまい、フェライト皮膜の形成に寄与しなくなってしまう。そこで、処理液中の溶存酸素を除去するため、上記したように、不活性ガスのバブリング又は真空脱気を行うことが好ましい。 In order to form a ferrite film at a film formation target site, iron (II) ions need to be adsorbed on the surface of the metal member at the film formation target site. However, iron (II) ions in the treatment liquid are oxidized to iron (III) ions by dissolved oxygen according to the formula (5). Since iron (III) ions have lower solubility than iron (II) ions, they precipitate as ferric hydroxide according to the formula (6) and do not contribute to the formation of a ferrite film. Therefore, in order to remove dissolved oxygen in the treatment liquid, it is preferable to perform bubbling of inert gas or vacuum degassing as described above.
4Fe2++O2+2H2O → 4Fe3++4OH- ……(化5)
Fe3++3OH- → Fe(OH)3 ……(化6)
4Fe 2+ + O 2 + 2H 2 O → 4Fe 3+ + 4OH − (Chemical formula 5)
Fe 3+ + 3OH − → Fe (OH) 3 ...... (Chemical formula 6)
ステップS3によって循環配管35内を循環する水の温度が所定温度に達した後、鉄(II)イオンを含む薬剤(水溶液)を循環配管35内に注入する(ステップS4)。すなわち、弁41を開いて注入ポンプ43を駆動し、鉄をギ酸で溶解して調製して得られた鉄(II)イオン及びギ酸を含む薬剤を、薬液タンク47から循環配管35内を流れる処理液に注入する。酸化剤である過酸化水素とpH調整剤であるヒドラジンを同時に循環配管35内に注入する(ステップS5)。弁42と弁38を開いて注入ポンプ45と注入ポンプ39を駆動し、過酸化水素を薬液タンク48から、ヒドラジンを薬液タンク40から引き出し、注入配管76を通った過酸化水素は注入配管77との合流点でヒドラジンと混合されて、ヒドラジンと過酸化水素の混合溶液が注入配管77を通って循環配管35内の鉄(II)イオンを含む処理液に注入される。過酸化水素は、皮膜形成対象箇所の金属部材の表面に吸着された鉄(II)イオンや処理液中の鉄(II)イオンを鉄(III)イオンに酸化し、同時に注入されるヒドラジンは処理液のpHを5.5乃至9.0に調整するため、鉄(II)イオンと鉄(III)イオンはフェライトを形成する。この処理液が循環配管35を通って再循環系配管22に供給される。皮膜形成水溶液と接触する再循環系配管22の内面でフェライト皮膜の生成反応が生じる。制御装置(図示せず)は、pH計79によって計測された処理液のpH計測値に基づいて注入ポンプ39の回転速度を制御し、再循環系配管22内に注入するヒドラジンの注入速度を調整する。この制御によって、処理液のpHが上記の範囲内に調節される。
After the temperature of the water circulating in the
鉄(II)イオンを含む循環配管35内の循環水に、過酸化水素とヒドラジンを同時に注入した処理液が再循環系配管22内に供給されることによって、再循環系配管22の内面にフェライト皮膜が形成される。再循環系配管22の内面でのフェライト皮膜の形成の過程を、図7を用いて詳細に説明する。
By supplying a treatment liquid in which hydrogen peroxide and hydrazine are simultaneously injected into the circulating water in the
循環配管35内の循環水にギ酸で鉄を溶解して作製した鉄(II)イオンを含む溶液を注入しただけでは処理液のpHが3〜5なので、再循環系配管22の表面にはフェライトは形成されない。フェライトの形成には鉄(III)イオンの存在と処理液のpHが5.5乃至9.0になることが必要である。過酸化水素とヒドラジンを同時に注入することで処理液のフェライト形成条件が達成される。化学除染が行われて再循環系配管22の内面にはOH-(O2-H+)基が吸着されている(図7(A)参照)。処理液に含まれた鉄(II)イオンが、再循環系配管22の内面に吸着されたOH-基のH+と置き換えられ、O2-と結合された状態で再循環系配管22の内面に吸着される(図7(B)参照)。このような状態のところへ過酸化水素とヒドラジンが同時に供給されると、鉄(II)イオンは過酸化水素によって鉄(III)イオンに酸化されると同時に、溶液のpHがフェライト形成領域であることから加水分解反応が起こり、鉄(II)イオン一個と鉄(III)二個の組み合わせによってフェライト皮膜(Fe3O4)80が、再循環系配管22の内面に形成される(図7(C)参照)。処理液中にはOH-基や鉄(II)イオンがまだ存在するので、図7に示す(A)〜(C)の反応が繰り返され、フェライト皮膜80が成長して行く。
Just by injecting a solution containing iron (II) ions prepared by dissolving iron with formic acid into the circulating water in the
ここで、酸化剤である過酸化水素とpH調整剤であるヒドラジンを同時に注入しない場合について述べる。例えば過酸化水素を注入した後、ヒドラジンを注入した場合では、過酸化水素注入後の処理液のpHが3〜5なので、フェライトは形成されず、生成した鉄(III)イオンの大部分は(化6)の加水分解反応によって水酸化第二鉄のゲル状粒子を形成する。その後、ヒドラジンを注入して処理液のpHを5.5乃至9.0に調整することによってフェライト化反応は起こる。この時、鉄(III)イオンの供給源として働くのは過酸化水素ではなく、既に生成している水酸化第二鉄から溶解平衡で放出される鉄(III)イオンである。過酸化水素注入からヒドラジン注入までの時間間隔が長くなると、水酸化第二鉄の粒子が成長してしまい、鉄(III)イオンを放出し難くなる。このため過酸化水素とヒドラジンを同時に注入した場合に比べてフェライト皮膜80の成長も遅くなる。図2はこのことを示している。
Here, a case where hydrogen peroxide as an oxidizing agent and hydrazine as a pH adjusting agent are not injected simultaneously will be described. For example, when hydrazine is injected after hydrogen peroxide is injected, since the pH of the treatment solution after hydrogen peroxide injection is 3 to 5, no ferrite is formed, and most of the generated iron (III) ions are ( Ferric hydroxide gel particles are formed by the hydrolysis reaction of Chemical Formula 6). Thereafter, hydrazine is injected to adjust the pH of the treatment liquid to 5.5 to 9.0, thereby causing the ferritization reaction. At this time, it is not hydrogen peroxide that acts as a source of iron (III) ions, but iron (III) ions that are released from ferric hydroxide already formed in a solution equilibrium. When the time interval from hydrogen peroxide injection to hydrazine injection becomes long, ferric hydroxide particles grow and it becomes difficult to release iron (III) ions. For this reason, the growth of the
また、逆にヒドラジンを先に注入して、後から過酸化水素を注入した場合は水酸化第二鉄生成の問題は起こらない。しかしながら、ヒドラジンを先に注入して処理液のpHを7.0以上にすると、水酸化第一鉄Fe(OH)2のゲル状粒子が生成していまい、過酸化水素の注入時にこの水酸化第一鉄粒子上でもフェライト化反応が進行し、その分だけ目的とする再循環系配管22の内面上でのフェライト化反応が減少する。従って、再循環系配管22内面に効率よくフェライト皮膜80を形成させるためには、過酸化水素とヒドラジンを同時に注入する方法が最も好ましい。
Conversely, when hydrazine is injected first and then hydrogen peroxide is injected later, the problem of ferric hydroxide formation does not occur. However, if hydrazine is injected first and the pH of the treatment liquid is set to 7.0 or more, ferrous hydroxide Fe (OH) 2 gel particles are not generated. The ferritization reaction also proceeds on the ferrous particles, and the ferritization reaction on the inner surface of the target
鉄(II)イオンを含む循環液に過酸化水素とヒドラジンが注入されて鉄(III)イオンが生成すると同時に処理液のpHが5.5乃至9.0に調整されるとフェライト化反応が開始される。したがって、循環配管35の内面への無駄なフェライト皮膜の形成を防止するため、過酸化水素とヒドラジンの混合溶液の注入ポイントは原子炉格納容器11内で皮膜形成対象箇所の近くにすると良い。
Hydrogenation and hydrazine are injected into the circulating fluid containing iron (II) ions to produce iron (III) ions, and at the same time the ferritization reaction starts when the pH of the treatment solution is adjusted to 5.5 to 9.0 Is done. Therefore, in order to prevent the formation of a useless ferrite film on the inner surface of the
フェライト皮膜の形成が完了したかの判定が行われる(ステップS6)。フェライト皮膜の形成が不十分である場合には、ステップS4〜ステップS5の処理が繰り返される。再循環系配管22の内面でのフェライト皮膜の形成が十分である場合、すなわち、所定の厚みのフェライト皮膜が形成された場合には、ステップS7の廃液処理が行われる。
It is determined whether the formation of the ferrite film has been completed (step S6). When the formation of the ferrite film is insufficient, the processes of step S4 to step S5 are repeated. When the formation of the ferrite film on the inner surface of the
廃液処理(ステップS7)は、再循環系配管22内面へのフェライト皮膜の形成が完了した後、使用された処理液(以下、廃液という)に含まれているヒドラジン及びギ酸を分解する処理である。廃液の分解処理は皮膜形成装置30内で実行される。廃液の処理を実行している期間において、廃液は、循環ポンプ32の駆動によって循環配管35の一端から再循環系配管22の一端に供給され、再循環系配管22内を通って循環配管35の他端に戻される。弁50を介して循環配管35に戻された廃液は、循環ポンプ51の駆動により、加熱器56,弁52,58,59,60を通ってサージタンク31に戻される。弁36,41,42,38,53,62,64,65,57は閉じている。
The waste liquid treatment (step S7) is a treatment for decomposing hydrazine and formic acid contained in the used treatment liquid (hereinafter referred to as waste liquid) after the formation of the ferrite film on the inner surface of the
まず初めに、廃液中に含まれるフェライト粒子の除去を、フィルタ54を使って行う。弁53を開けて弁52を閉じ、廃液中に含まれる粒子成分を除去する。その後、廃液中に含まれる鉄(II)イオンやヒドラジニウムイオンを除去するため弁59と弁64の開度を調整して廃液の一部をカチオン交換樹脂塔63に通水する。同時に、処理液に含まれているギ酸及びカチオン交換樹脂塔63で除去し切れなかったヒドラジンの分解は、化学除染後におけるシュウ酸の分解と同様に、分解処理装置67を用いて行われる。弁60,68の開度を調整し、廃液の一部を分解処理装置67に供給する。弁57を開いて、薬液タンク48から配管78を通して過酸化水素が分解処理装置67に供給される。ヒドラジン及びギ酸は、分解処理装置67内で過酸化水素及び活性炭触媒の作用により分解される。ギ酸は(化7)式の反応に基づいて二酸化炭素と水に、ヒドラジンは(化8)式の反応に基づいて窒素と水にそれぞれ分解される。
First, the ferrite particles contained in the waste liquid are removed using the
HCOOH+H2O2 → CO2+2H2O- ……(化7)
N2H4+2H2O2 → N2+4H2O- ……(化8)
HCOOH + H 2 O 2 → CO 2 + 2H 2 O − (Chemical formula 7)
N 2 H 4 + 2H 2 O 2 → N 2 + 4H 2 O − (Chemical Formula 8)
ヒドラジン及びギ酸を混床樹脂塔65で処理することもできるが、イオン交換樹脂の廃棄物が増えてしまうので、これらの物質は分解処理装置67で分解処理するのが好ましい。ここで、ヒドラジンとギ酸ではギ酸の方が分解し難いことから、廃液の分解がある程度進むと廃液のpHが低下し始める。廃液のpHが4以下になると形成したフェライト皮膜が溶解する可能性が出てくるので、pH計79の指示値が4以下にならないように、弁38を開けて注入ポンプ39を起動し、pH調整剤のタンク40内のヒドラジンを廃液中に注入する。なお、触媒を用いた分解処理装置67の替りに紫外線照射装置を用いることも可能である。紫外線照射装置も、酸化剤の存在下でヒドラジン,ギ酸及びシュウ酸を分解することができる。
Although hydrazine and formic acid can be treated in the mixed
ヒドラジン及びギ酸を分解処理装置67において上記のように気体及び水に分解することによって、カチオン交換樹脂塔64によるヒドラジン及び混床樹脂塔65によるギ酸の除去の負荷を大幅に低減できるので、これらのイオン交換樹脂の廃棄物量を著しく低減できる。
By decomposing hydrazine and formic acid into gas and water in the
本実施例は、再循環系配管22の内面に形成される緻密なフェライト皮膜(空隙率が0.03%未満)の形成がさらに形成し易くなるので(図2参照)、Co−60等の放射性核種の再循環系配管22内面への付着を抑制するフェライト皮膜形成処理がより容易に行うことができる。フェライト皮膜を再循環系配管22の内面に形成することによって、再循環系配管22の母材の腐食もさらに抑制することができる。放射性核種の再循環系配管22内面への付着のさらなる抑制は、再循環系配管22の表面線量率をさらに低減することになる。このため、再循環系配管22の定期検査の作業時における検査を行う作業員及び補修を行う作業員の被曝をさらに低減することができる。本実施例は、フェライト皮膜の形成に塩素を含む薬剤を用いていないので、原子炉構成部材の健全性を害することがない。
In the present embodiment, it becomes easier to form a dense ferrite film (porosity of less than 0.03%) formed on the inner surface of the recirculation pipe 22 (see FIG. 2). The ferrite film formation process which suppresses adhesion to the recirculation system piping 22 inner surface of the radionuclide can be performed more easily. By forming the ferrite film on the inner surface of the
本実施例は、還元除染で使用するシュウ酸の分解,フェライト皮膜の形成及び皮膜形成水溶液の廃液の処理において酸化剤を用い、還元除染,フェライト皮膜の形成及び皮膜形成水溶液の廃液の処理においてpH調整剤を用い、還元除染で使用するシュウ酸の分解及び皮膜形成水溶液の廃液の処理において分解処理装置67を用いている。このため、酸化剤タンク,pH調整剤タンク及び分解処理装置67を、化学除染及びフェライト皮膜形成(廃液の処理を含む)で共用することができ、装置構成を単純化することができる。
This example uses an oxidizing agent in the decomposition of oxalic acid used in reductive decontamination, the formation of a ferrite film, and the treatment of the waste liquid of the film-forming aqueous solution, the reduction decontamination, the formation of ferrite film, and the treatment of the waste liquid of the film-forming aqueous solution. In the above, a pH adjusting agent is used, and a
鉄をギ酸で溶解して調製した2価の鉄(II)イオンを含む薬剤の替りに、鉄を炭酸で溶解して調製した2価の鉄(II)イオンを含む薬剤を第1の薬剤として用いることができる。この場合には、薬液タンク47内に鉄を炭酸で溶解して調製した2価の鉄(II)イオンを含む薬剤を充填し、鉄(II)イオン及び炭酸を含む薬剤がその薬品タンク47から循環配管35内に供給される。このため、処理液は炭酸を含んでいる。この炭酸を含む処理液も皮膜形成装置30で実施例1と同様に処理することが可能である。炭酸は、二酸化炭素として気体の形態で排気できる。
Instead of a drug containing divalent iron (II) ions prepared by dissolving iron with formic acid, a drug containing divalent iron (II) ions prepared by dissolving iron with carbonic acid is used as the first drug. Can be used. In this case, the
実施例1で用いられる第1の薬剤として、ギ酸水溶液に鉄を溶解させた第1の薬剤、このように鉄を溶解させたものからギ酸鉄(II)を析出させ、再び溶解させた第1の薬剤、ギ酸以外の有機酸に鉄を溶解した第1の薬剤を用いることが可能である。第1の薬剤としては、電解により金属鉄電極から溶出する鉄(II)イオンを含む溶液を使用することもできる。第2の薬剤として過酸化水素を用いているが、オゾン水などの酸化剤を用いることができる。第3の薬剤としては、pHを5.5から9に維持することができ、水及び常温で気体に分解できる物質であれば、ヒドラジンの替りに使用することができる。 The first drug used in Example 1 is a first drug in which iron is dissolved in an aqueous formic acid solution, and iron (II) formate precipitated from the solution in which iron is dissolved in this manner. It is possible to use a first drug in which iron is dissolved in an organic acid other than formic acid. As a 1st chemical | medical agent, the solution containing the iron (II) ion eluted from a metal iron electrode by electrolysis can also be used. Although hydrogen peroxide is used as the second agent, an oxidizing agent such as ozone water can be used. The third drug can be used in place of hydrazine as long as it can maintain the pH at 5.5 to 9 and can be decomposed into water and a gas at room temperature.
過酸化水素注入配管76とヒドラジン注入配管77の接続点における過酸化水素とヒドラジンの濃度がそれぞれ0.5mol/L以上であれば、図4で示したように両者が反応を始めてしまい、濃度制御が上手く行かない。これを防ぐためには例えば過酸化水素とヒドラジンの両方とも0.5mol/L以下に希釈した溶液を過酸化水素のタンク48とヒドラジンのタンク40に入れて運用する方法がある。こうしておけば過酸化水素とヒドラジンをどのような割合で混合しても0.5mol/Lを越えることは無く、両者の反応による消費は無視できる。
If the concentration of hydrogen peroxide and hydrazine at the connection point between the hydrogen
過酸化水素の注入量の上限は処理液に注入する鉄(II)イオンの量によって決まる。フェライトFe3O4の形成には鉄(II)イオン一個と鉄(III)イオン二個が必要である。過酸化水素は鉄(II)イオンを酸化して鉄(III)イオンを作るのに使われるため、必要な過酸化水素の量は、注入した鉄(II)イオンの2/3を鉄(III)イオンにする量である。鉄(II)イオンと過酸化水素の反応は次式で表される。 The upper limit of the hydrogen peroxide injection amount is determined by the amount of iron (II) ions injected into the treatment liquid. The formation of ferrite Fe 3 O 4 requires one iron (II) ion and two iron (III) ions. Since hydrogen peroxide is used to oxidize iron (II) ions to form iron (III) ions, the required amount of hydrogen peroxide is 2/3 of the injected iron (II) ions. ) The amount of ions. The reaction between iron (II) ions and hydrogen peroxide is expressed by the following equation.
2Fe2++H2O2 → 2Fe3++2OH- ……(化9) 2Fe 2+ + H 2 O 2 → 2Fe 3+ + 2OH − (Chemical formula 9)
この式から、注入した鉄(II)イオンのモル数の1/3のモル数の過酸化水素を注入すると、注入した鉄(II)イオンが全てフェライトFe3O4となることが分かる。従って、過酸化水素注入量の上限は注入した鉄(II)イオンのモル数の1/3となるので、酸化剤の入った薬液タンク48からか注入ポンプ45を起動して注入配管76,弁42を介して注入する過酸化水素の量がこの量に達した場合は、過酸化水素の注入は停止する。一方、ヒドラジンの方はpHを調整する目的であるため、過酸化水素の注入を停止した後もフェライトの生成に伴いpHが5.5乃至9.0から外れた場合は注入する。
From this equation, it can be seen that when hydrogen peroxide having a molar number of 1/3 of the injected iron (II) ions is injected, all of the injected iron (II) ions become ferrite Fe 3 O 4 . Accordingly, since the upper limit of the hydrogen peroxide injection amount is 1/3 of the number of moles of iron (II) ions injected, the
次に、ヒドラジン注入量の求め方について述べる。ヒドラジン注入量の最終的な調整はpH計79の指示値を5.5乃至9.0に収まるようにすることで調整するが、そのpHに収まるヒドラジン濃度は注入した鉄(II)濃度と同時に注入されるカウンターアニオンであるギ酸の濃度から、鉄(II)イオンの加水分解定数,質量均衡式,電荷均衡式を使っておおよその値を求めることが出来る。鉄(II)イオンの加水分解反応式とギ酸,ヒドラジンの解離反応式及び、それぞれの平衡定数式と水の平衡定数式を次に示す。
Next, how to determine the hydrazine injection amount will be described. The final adjustment of the hydrazine injection amount is adjusted by adjusting the indicated value of the
Fe2++H2O=Fe(OH)++H+ ……(化10)
Fe2++2H2O=Fe(OH)2+2H+ ……(化11)
Fe2++3H2O=Fe(OH)3 -+3H+ ……(化12)
HCOOH=HCOO-+H+ ……(化13)
N2H5 +=N2H4+H+ ……(化14)
Fe 2+ + H 2 O = Fe (OH) + + H + (Chemical Formula 10)
Fe 2+ + 2H 2 O = Fe (OH) 2 + 2H + (Chemical Formula 11)
Fe 2+ + 3H 2 O = Fe (OH) 3 − + 3H + (Chemical Formula 12)
HCOOH = HCOO − + H + (Chemical Formula 13)
N 2 H 5 + = N 2 H 4 + H + (Formula 14)
調整しようとするpH範囲(5.5から9.0)では鉄(III)イオンの溶解度は非常に低いため鉄(III)イオンに関連する化学種の濃度を無視するとフェライト皮膜形成処理溶液中の電荷均衡式は次式となる。 In the pH range (5.5 to 9.0) to be adjusted, the solubility of iron (III) ions is very low, so if you ignore the concentration of chemical species related to iron (III) ions, The charge balance equation is as follows.
鉄の全濃度を[Fe]T、ヒドラジンの全濃度を[N2H4]T、ギ酸の全濃度を[HCOOH]Tとして(式1)から(式6)を使って(式7)を整理すると、次式が得られる。 (Equation 7) using (Equation 1) to (Equation 6) where [Fe] T is the total concentration of iron, [N 2 H 4 ] T is the total concentration of hydrazine, and [HCOOH] T is the total concentration of formic acid. When arranged, the following equation is obtained.
この式から、注入した[Fe]T,[HCOOH]Tと設定したいpH([H+])5.5から9.0の値を代入し、文献から調べられるそれぞれの平衡定数を与えると、[N2H4]Tを求めることが出来る。この値を初期設定値としてヒドラジン注入を行い、pH計の値で最終的に注入速度を調整すればよい。 From this equation, when the values of [Fe] T and [HCOOH] T injected and pH ([H + ]) 5.5 to 9.0 to be set are substituted, and the respective equilibrium constants examined from the literature are given, [N 2 H 4 ] T can be obtained. The hydrazine injection may be performed with this value as an initial set value, and the injection speed may be finally adjusted with the value of the pH meter.
BWRプラントに適用した、本発明の他の実施例である実施例2の原子力プラント構成部材への放射性核種の付着抑制方法を、図8を用いて説明する。 A method for suppressing the attachment of radionuclides to nuclear plant components of Example 2 which is another example of the present invention applied to a BWR plant will be described with reference to FIG.
本実施例に用いる図8に示す皮膜形成装置30の構成は、実施例1で用いられる皮膜形成装置30(図6参照)と同じ構成を有している。図8は、仮設設備の配置と薬剤注入位置との関係を示した概略構成図である。なお、図8では、皮膜形成装置30の構成の一部を省略して図示している。
The configuration of the
本実施例のフェライト皮膜を形成して原子力プランと構成部材への放射性核種の付着を抑制する方法について説明する。本実施例の放射性核種の付着抑制方法も、実施例1と同様に図1に示すステップS1〜S7の各手順を実行する。本実施例は、皮膜形成装置30の循環配管35の接続先が、実施例1における皮膜形成装置30の循環配管35の接続先と異なっている。本実施例では、循環配管35の一端が再循環系配管22に接続される枝管82に弁81を介して接続される。循環配管35の他端が再循環系配管22に接続される枝管84に弁83を介して接続される。本実施例も、再循環系配管22が皮膜形成対象箇所である。再循環系配管22の両端は、プラグ85,86によって封鎖される。以上に述べた循環配管35の再循環系配管22への接続、及びプラグ85,86による再循環系配管22の両端の封鎖は、ステップS1で行われる。過酸化水素とヒドラジンの混合溶液を注入する配管77は、原子炉格納容器11の内部で皮膜形成対象箇所の近くで循環配管35に接続される。
A method for suppressing the adhesion of radionuclides to the nuclear power plan and the components by forming the ferrite film of the present embodiment will be described. Similarly to the first embodiment, the radionuclide adhesion suppression method of the present embodiment also executes the steps S1 to S7 shown in FIG. In this embodiment, the connection destination of the
ステップS1の終了後、ステップS2〜S6の各手順が実行される。これによって、フェライト皮膜80が、実施例1と同様に、再循環系配管22の内面に形成される。その後、ステップS7が実行される。
After the end of step S1, steps S2 to S6 are executed. As a result, the
本実施例において、皮膜形成装置30を再循環系配管22に接続した場合には、再循環系配管22内に2つの自由液面が生じる。処理液の、再循環系配管22内における液面の高さは、処理液がRPV12内に入らないように制御する必要がある。しかし、原子炉格納容器11内でRPV12外に存在するドライウェルでの線量率を低く抑えるためには、その処理液の水位はできるだけ高くすることが望ましい。これらの自由液面の高さは、循環ポンプ32,51の各吐出流量のバランスを、弁34,50を用いて微妙に調整することにより制御することができる。処理液の液面近傍ではフェライト皮膜が生成し易いこともあるため、その液面を変動させることにより滞留水となり易い再循環系配管22の上部に位置するライザー管内面にも効率的にフェライト皮膜を形成することができる。本実施例は、実施例1で生じる効果を得ることができる。
In this embodiment, when the
薬液タンク47及びサージタンク31への不活性ガスのバブリングだけでなく、再循環系配管22内で自由液面よりも上方に形成されるそれぞれの気相領域に不活性ガスを供給することも可能である。この不活性ガス(例えば、窒素ガス)の供給は、図9に示すように、プラグ85に接続された不活性ガス供給配管87、及びプラグ86に接続された不活性ガス供給配管88によって行われる。図9は、再循環配管上部の気相を窒素パージするための構成を示した概略図である。不活性ガス供給配管87,88は不活性ガスボンベ(例えば、窒素ガスボンベ)(図示せず)に接続される。それぞれの気相領域からの不活性ガスの排出は、プラグ85に接続されたベント配管89、及びプラグ86に接続されたベント配管90によって行われる。
In addition to bubbling of the inert gas to the
BWRプラントに適用した、本発明の他の実施例である実施例3の原子力プラント構成部材への放射性核種の付着抑制方法を、図10を用いて説明する。
A method for suppressing the attachment of radionuclides to structural members of a nuclear power plant according to
本実施例のBWRプラントは、実施例1のBWRプラントにおける皮膜形成装置30を、皮膜形成装置30Aに替えた構成を有する。本実施例の皮膜形成装置30Aの構成図を図10に示す。本実施例の皮膜形成装置30Aが実施例1の皮膜形成装置30と異なるところは酸化剤が入った薬液タンク48,酸化剤注入ポンプ45が薬剤分解処理装置67専用となっており、酸化剤とpH調整剤の混合溶液が入った薬液タンク91と混合溶液注入ポンプ92が設けられている点である。BWRプラントの他の構成は、実施例1と同様である。
The BWR plant of the present embodiment has a configuration in which the
このような装置構成を用いて図1のフェライト皮膜形成の手順を行う。ステップS1からステップS4までは実施例1と同様にポンプやバルブ等の操作を行う。 The ferrite film forming procedure of FIG. 1 is performed using such an apparatus configuration. From step S1 to step S4, the operation of the pump, the valve, etc. is performed as in the first embodiment.
ステップS5の酸化剤とpH調整剤を同時に注入するところで、実施例3では酸化剤とpH調整剤の混合溶液が入った薬液タンク91に充填している過酸化水素とヒドラジンの混合溶液を、混合溶液が入った薬液タンク91を起動して薬液注入配管76,バルブ42を通して、薬液注入配管77との合流点をへて循環配管35へ注入する。混合溶液が入った薬液タンク91内の過酸化水素とヒドラジンの濃度はそれぞれが反応しないように、それぞれ0.5mol/L以下になるように調整する。混合溶液が入った薬液タンク91内に充填する過酸化水素の量は実施例1と同様に鉄(II)イオンモル数の1/3を上限として入れ、ヒドラジンの量も実施例1と同様に鉄(II)イオンのカウンターアニオンであるギ酸の量から求められる量を混合溶液が入った薬液タンク91に充填し、注入ポンプ92を起動して注入配管76,弁42を通して注入配管77との合流点と通して循環配管35へ注入する。鉄(II)イオンとギ酸の量から計算したヒドラジン量を注入すれば循環配管35内の処理液のpHはほぼ指定したpHとなるが、最終的にはpH計79の値を見ながら、pH調整剤が入った薬液タンク40から注入ポンプ39,弁38,注入配管77を通して循環配管35へ注入するヒドラジン量を調整することで、pH5.5乃至9.0に調整する。
In
フェライト皮膜の形成が完了したかの判定が行われる(ステップS6)。フェライト皮膜の形成が不十分である場合には、ステップS4〜ステップS5の処理が繰り返される。再循環系配管22の内面でのフェライト皮膜の形成が十分である場合、すなわち、所定の厚みのフェライト皮膜が形成された場合には、ステップS7の廃液処理が行われる。廃液処理の方法は実施例1と同様である。
It is determined whether the formation of the ferrite film has been completed (step S6). When the formation of the ferrite film is insufficient, the processes of step S4 to step S5 are repeated. When the formation of the ferrite film on the inner surface of the
本実施例も、実施例1と同様の効果を得ることができる。 In the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
BWRプラントに適用した、本発明の他の実施例である実施例4の原子力プラント構成部材への放射性核種の付着抑制方法を、図11を用いて説明する。 A method for suppressing the attachment of radionuclides to structural members of a nuclear power plant according to embodiment 4, which is another embodiment of the present invention, applied to a BWR plant will be described with reference to FIG.
本実施例のBWRプラントは、実施例3のBWRプラントにおける皮膜形成装置30Aを、皮膜形成装置30Bに替えた構成を有する。本実施例の皮膜形成装置30Bの構成図を図11に示す。本実施例の皮膜形成装置30Bが実施例3の皮膜形成装置30Aと異なるところは酸化剤とpH調整剤の混合溶液が入った薬液タンク91から伸びる注入配管が2系統に分かれ、実施例3と同じ注入配管76に加え、サージタンク31へ接続されている注入配管93が弁94と共に設けられている点である。BWRプラントの他の構成は、実施例3と同様である。
The BWR plant of the present embodiment has a configuration in which the film forming apparatus 30A in the BWR plant of the third embodiment is replaced with a film forming apparatus 30B. The block diagram of the film forming apparatus 30B of the present embodiment is shown in FIG. The film forming apparatus 30B of the present embodiment is different from the film forming apparatus 30A of the third embodiment where the injection pipe extending from the
本実施例のフェライト皮膜を形成して原子力プランと構成部材への放射性核種の付着を抑制する方法について説明する。本実施例のステップS1からステップS4までは実施例3と同様である。 A method for suppressing the adhesion of radionuclides to the nuclear power plan and the components by forming the ferrite film of the present embodiment will be described. Steps S1 to S4 in this embodiment are the same as those in the third embodiment.
ステップS5も初めの操作は実施例3と同様であるが、過酸化水素とヒドラジンを注入された処理液が弁34を通って再循環系配管22に行き、再循環系配管22から弁50を通って、循環ポンプ51で昇圧され、弁52,加熱器56,弁58,59,60を通ってサージタンク31へ戻ったところから実施例3と異なる運用を行う。過酸化水素とヒドラジンを注入された処理液がサージタンク31に戻ってきた時点でサージタンク31内にある処理液には鉄(II)イオンとカウンターアニオンであるギ酸が含まれている。一方、サージタンク31へ戻ってきた処理液には過酸化水素とヒドラジンが注入されているが、過酸化水素の方は鉄(II)イオンと反応してほとんど消費されてしまっているため、サージタンク31内の処理液に対してはヒドラジンのみが注入される状態となり、本発明で行おうとしている過酸化水素とヒドラジンを鉄(II)イオンに同時に添加するという処理が、サージタンク31内の処理液に対しては出来ないことになる。そこで、過酸化水素とヒドラジンを注入した処理液がサージタンク31に戻ってきたところで、過酸化水素とヒドラジンの混合溶液が入った薬液タンク91に充填されている、過酸化水素とヒドラジンの混合溶液を直接サージタンク31へ注入する。具体的には処理液に注入された過酸化水素とヒドラジンがサージタンク31へ戻ってきたことを検知するpH計95の指示値がそれまでの値から上昇したところで、循環ポンプ32と51を停止し、弁94を開けると同時に弁42を閉じて、過酸化水素とヒドラジンの混合溶液が入った薬液タンク91に充填されている過酸化水素とヒドラジンの混合溶液を注入ポンプ92によって注入配管93を通してサージタンク31へ注入する。混合溶液が入った薬液タンク91への過酸化水素とヒドラジンの必要量は実施例1と同様に計算され、過酸化水素とヒドラジンの混合溶液の注入系統を切り替えた時点での残量をサージタンク31へ注入する。サージタンク31への注入終了後、弁94を閉じ、注入ポンプ92を停止し、循環ポンプ32及び51を再起動して、処理液を再循環系配管22に循環させる。
In step S5, the initial operation is the same as that of the third embodiment. However, the treatment liquid into which hydrogen peroxide and hydrazine have been injected passes through the
フェライト皮膜の形成が完了したかの判定が行われる(ステップS6)。フェライト皮膜の形成が不十分である場合には、ステップS4〜ステップS5の処理が繰り返される。再循環系配管22の内面でのフェライト皮膜の形成が十分である場合、すなわち、所定の厚みのフェライト皮膜が形成された場合には、ステップS7の廃液処理が行われる。廃液処理の方法は実施例1と同様である。
It is determined whether the formation of the ferrite film has been completed (step S6). When the formation of the ferrite film is insufficient, the processes of step S4 to step S5 are repeated. When the formation of the ferrite film on the inner surface of the
本実施例も、実施例1と同様の効果を得ることができる。 In the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
BWRプラントに適用した、本発明の他の実施例である実施例5の原子力プラント構成部材への放射性核種の付着抑制方法を、図12を用いて説明する。
A method for suppressing the attachment of radionuclides to structural members of a nuclear power plant according to
本実施例のBWRプラントは、実施例1のBWRプラントにおける皮膜形成装置30を、皮膜形成装置30Cに替えた構成を有する。実施例1の皮膜形成装置30は、図6に示すように、酸化剤注入装置101に設けられる注入配管76が、pH調整剤注入装置102に設けられる注入配管77に接続される構成である。一方、本実施例の皮膜形成装置30Cは、酸化剤注入装置101の注入配管76が、注入配管77を介さずに、循環配管35に直接接続される構成を有している。図12は、本実施例の皮膜形成装置30Cにおける、鉄(II)イオン注入装置100,酸化剤注入装置101及びpH調整剤注入装置102の位置関係を示す構成図である。BWRプラントの他の構成は、実施例1と同様である。
The BWR plant of the present embodiment has a configuration in which the
本実施例の皮膜形成装置30Cを用いてフェライト皮膜を形成する方法について説明する。本実施例のフェライト皮膜形成方法は、実施例1のステップS5をステップS5cに替えた操作手順で行われる。ステップS5cでは、酸化剤である過酸化水素を循環配管35内に注入した後、5分以内にpH調整剤であるヒドラジンを循環配管35内に注入する。
A method for forming a ferrite film using the film forming apparatus 30C of the present embodiment will be described. The ferrite film forming method of the present embodiment is performed by an operation procedure in which Step S5 of
以下、本実施例のステップS5cの詳細を説明する。まず、酸化剤注入装置101に設けられた弁42を開き、注入ポンプ45を駆動させて、薬液タンク48から過酸化水素を引き出す。引き出された過酸化水素は、注入配管76を通り、循環配管35内に注入される。酸化剤注入装置101の弁42を開いてから5分以内に、pH調整剤注入装置102に設けられた弁38を開き、注入ポンプ39を駆動させて、薬液タンク40からヒドラジンを引き出して循環配管35内に注入する。酸化剤注入装置101の弁42を開くタイミングは、タイマーを用いても良いし、人によって行われてもよい。過酸化水素及びヒドラジンは、循環配管35内で混合される。混合された処理液が、循環系配管35を通って再循環系配管22に供給される。皮膜形成水溶液と接触する再循環系配管35の内面でフェライト皮膜の生成反応が生じる。制御装置(図示せず)は、pH計79によって計測された処理液のpH計測値に基づいて注入ポンプ39の回転速度を制御し、ヒドラジンの注入速度を調整する。この制御によって、処理液のpHが所定の範囲内に調整される。
Details of step S5c of the present embodiment will be described below. First, the
なお、酸化剤注入装置101(詳しくは、注入配管76)が循環配管35に接続される接続点は、pH調整剤注入装置102(詳しくは、注入配管77)が循環配管35に接続される接続点とできるだけ近くであることが好ましい。また、酸化剤注入装置101の循環配管35への接続点は、鉄(II)イオン注入装置100の循環配管35への接続点よりも下流であることが好ましい。
The connection point where the oxidant injection device 101 (specifically, the injection pipe 76) is connected to the
本実施例も、実施例1と同様の効果を得ることができる。 In the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
1 原子炉
10 給水配管
12 原子炉圧力容器
20 浄化系配管
21 再循環ポンプ
22 再循環系配管
30 皮膜形成装置
31 サージタンク
32,51 循環ポンプ
35 循環配管
39,44,45,92 注入ポンプ
40,47,48,91 薬液タンク
56 加熱器
61 冷却器
63 カチオン交換樹脂塔
65 混床樹脂塔
67 分解処理装置
85,86 プラグ
87,88 不活性ガス供給配管
100 鉄(II)イオン注入装置
101 酸化剤注入装置
102 pH調整剤注入装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記鉄(II)イオンと接触する前の前記過酸化水素及び前記ヒドラジンのそれぞれの濃度が0.5mol/L以下となるように調整された前記過酸化水素及び前記ヒドラジンの混合液を、前記鉄(II)イオンを含む皮膜形成液に添加することによって、前記構造部材の表面に、フェライト皮膜を形成することを特徴とする請求項2に記載の原子力プラント構成部材への放射性核種の付着抑制方法。 The oxidizing agent is hydrogen peroxide, the pH adjuster is hydrazine,
A mixture of the hydrogen peroxide and the hydrazine, adjusted so that the respective concentrations of the hydrogen peroxide and the hydrazine before contacting with the iron (II) ions are 0.5 mol / L or less, is added to the iron (II) A ferrite film is formed on the surface of the structural member by adding to a film-forming solution containing ions, and the method for suppressing radionuclide adhesion to a nuclear plant component according to claim 2 .
サージタンク内に貯留された処理液を吸引する循環ポンプと、
鉄(II)イオンを含む第1の薬剤を貯留する第1の薬液タンクと、
前記鉄(II)イオンを鉄(III)イオンに酸化するための第2の薬剤を貯留する第2の薬液タンクと、
処理液のpHを5.5乃至9.0に調整するための第3の薬剤を貯留する第3の薬液タンクと、
第2の薬剤と第3の薬剤が処理液に到達する前に第2の薬剤と第3の薬剤が合流する配管系統構成と、
循環ポンプにより吸引された処理液に第1の薬液タンクからの薬剤を混合し、さらに第2の薬液タンク及び第3の薬液タンクからの薬剤を、処理液に混合する前に混合した後、この第2薬液と第3の薬液の混合溶液を処理液に混合し、これを成膜対象の配管系に供給するための供給配管と、
成膜対象の配管系から戻される処理液を前記サージタンクに戻す戻り管と、
処理液の温度を60℃〜100℃に加熱する加熱手段とを備え、
第2の薬剤と第3の薬剤の混合液の処理液への注入位置は原子炉格納容器内に設置されていることを特徴とする原子力プラント構成部材の表面にフェライト膜を成膜するための成膜装置。 A surge tank for storing the processing liquid;
A circulation pump for sucking the processing liquid stored in the surge tank;
A first chemical tank for storing a first drug containing iron (II) ions;
A second chemical tank for storing a second chemical for oxidizing the iron (II) ions to iron (III) ions;
A third chemical tank for storing a third chemical for adjusting the pH of the treatment liquid to 5.5 to 9.0;
A piping system configuration in which the second drug and the third drug merge before the second drug and the third drug reach the treatment liquid;
After mixing the chemicals from the first chemical liquid tank with the processing liquid sucked by the circulation pump, and further mixing the chemicals from the second chemical liquid tank and the third chemical liquid tank before mixing with the processing liquid, this A supply pipe for mixing a mixed solution of the second chemical liquid and the third chemical liquid with the treatment liquid, and supplying the mixed liquid to the piping system to be formed;
A return pipe for returning the treatment liquid returned from the piping system to be deposited to the surge tank;
Heating means for heating the temperature of the treatment liquid to 60 ° C. to 100 ° C.,
The position for injecting the liquid mixture of the second chemical and the third chemical into the treatment liquid is installed in the nuclear reactor containment vessel. Deposition device.
サージタンク内に貯留された処理液を吸引する循環ポンプと、
鉄(II)イオンを含む第1の薬剤を貯留する第1の薬液タンクと、
前記鉄(II)イオンを鉄(III)イオンに酸化するための第2の薬剤を貯留する第2の薬液タンクと、
処理液のpHを5.5〜9.0に調整するための第3の薬剤を貯留する第3の薬液タンクと、
第2の薬剤と第3の薬剤が処理液に到達する前に第2の薬剤と第3の薬剤が合流する配管系統構成と、
循環ポンプにより吸引された処理液に第1の薬液タンクからの薬剤を混合し、さらに第2の薬液タンク及び第3の薬液タンクからの薬剤を、処理液に混合する前に混合した後、処理液に混合し、これを成膜対象の配管系に供給するための供給配管と、
成膜対象の配管系から戻される処理液を前記サージタンクに戻す戻り管と、
処理液の温度を60℃〜100℃に加熱する加熱手段とを備え、
第2の薬剤と第3の薬剤の混合液の注入位置は原子炉格納容器内とサージタンクに設置されていることを特徴とする原子力プラント構成部材の表面にフェライト膜を成膜するための成膜装置。 A surge tank for storing the processing liquid;
A circulation pump for sucking the processing liquid stored in the surge tank;
A first chemical tank for storing a first drug containing iron (II) ions;
A second chemical tank for storing a second chemical for oxidizing the iron (II) ions to iron (III) ions;
A third chemical tank for storing a third chemical for adjusting the pH of the treatment liquid to 5.5 to 9.0;
A piping system configuration in which the second drug and the third drug merge before the second drug and the third drug reach the treatment liquid;
After the chemicals from the first chemical liquid tank are mixed with the processing liquid sucked by the circulation pump, the chemicals from the second chemical liquid tank and the third chemical liquid tank are mixed before being mixed with the processing liquid, and then processed. A supply pipe for mixing with the liquid and supplying it to the pipe system to be deposited;
A return pipe for returning the treatment liquid returned from the piping system to be deposited to the surge tank;
Heating means for heating the temperature of the treatment liquid to 60 ° C. to 100 ° C.,
The composition for injecting the ferrite film on the surface of the nuclear plant component is characterized in that the injection position of the mixture of the second chemical and the third chemical is installed in the reactor containment vessel and the surge tank. Membrane device.
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2008
- 2008-03-03 JP JP2008051514A patent/JP2009210307A/en active Pending
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