JP2011047667A - Nuclear reactor pipe and method for manufacturing the same - Google Patents

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顕生 佐谷野
Yoshihisa Saito
宣久 斉藤
Tetsuji Kaneko
哲治 金子
Yasuo Morishima
康雄 森島
Masahito Okamura
雅人 岡村
Kenji Yamazaki
健治 山崎
Hiroshi Mori
啓 森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide nuclear reactor pipes efficiently controlling the elution of a metal to cooling water and the growth of oxidized film, and a method for manufacturing the same. <P>SOLUTION: The pipes 27, 29, 30 composing a nuclear reactor are characterized in that a coating film composed of zirconium titanate, in which the atomic ratio of titanium and zirconium is 1:1, is formed in at least one part of the inner surface. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、原子炉を構成する配管およびその製造方法に係り、コーティングにより腐食生成物の溶出と皮膜成長とを抑制した原子炉配管および原子炉配管の製造方法に関する。   The present invention relates to a pipe constituting a nuclear reactor and a method for manufacturing the same, and more particularly to a reactor pipe and a method for manufacturing a reactor pipe in which elution of corrosion products and film growth are suppressed by coating.

沸騰水型原子炉(BWR)の配管及び加圧水型原子炉(PWR)の一次系配管では、接液する配管の内表面から溶け出した微量の金属が、炉心の燃料被覆管に付着する場合がある。さらに、この付着した金属が、中性子照射を受けて放射化した後、冷却水中に放出され、配管の接液面に再付着して、配管表面の放射線線量率を上昇させる場合がある。
また、放射化した金属は、配管の接液面に再付着する際、高温水によりこの接液面に生成する酸化皮膜中へ取り込まれることが知られている。
このために、冷却水への金属の溶出と酸化皮膜の成長とを抑制することによって、配管表面の放射線線量率を低くすることができる。
In the piping of boiling water reactor (BWR) and the primary system piping of pressurized water reactor (PWR), a trace amount of metal dissolved from the inner surface of the wetted pipe may adhere to the fuel cladding tube of the core. is there. Further, the adhered metal may be activated by being irradiated with neutrons and then released into the cooling water and reattached to the wetted surface of the pipe to increase the radiation dose rate on the pipe surface.
Further, it is known that the activated metal is taken into the oxide film formed on the wetted surface by high-temperature water when it reattaches to the wetted surface of the pipe.
For this reason, the radiation dose rate on the pipe surface can be lowered by suppressing the elution of the metal into the cooling water and the growth of the oxide film.

一方、加圧水型原子炉(PWR)の二次系配管は、一次系配管から完全に遮断されているために、前記したような放射線線量率が上昇することはない。しかし、腐食により劣化する問題を解決するためには、二次系配管においても金属の溶出と酸化皮膜の成長とを抑制することが求められる。   On the other hand, since the secondary piping of the pressurized water reactor (PWR) is completely cut off from the primary piping, the radiation dose rate as described above does not increase. However, in order to solve the problem of deterioration due to corrosion, it is required to suppress metal elution and oxide film growth even in the secondary piping.

このような配管における金属の溶出と酸化皮膜の成長とを抑制する従来技術として、実際の使用に先立って配管を高温水や高温蒸気に曝して、あらかじめ表面酸化皮膜を付与して耐食性を向上させる方法がある(例えば、非特許文献1)。
また、配管に、半導体の酸化物微粒子を付着させ、光触媒反応により応力腐食割れ(SCC)を抑制する技術が知られている(例えば、特許文献1)。
As a conventional technology that suppresses metal elution and oxide film growth in such pipes, the pipes are exposed to high-temperature water or steam prior to actual use to improve the corrosion resistance by applying a surface oxide film in advance. There is a method (for example, Non-Patent Document 1).
In addition, a technique is known in which semiconductor oxide fine particles are attached to a pipe to suppress stress corrosion cracking (SCC) by a photocatalytic reaction (for example, Patent Document 1).

特開2001−228289号公報JP 2001-228289 A

ASAY R H,他, Trans Am Nucl Soc, Vol.55, P.560-561 (1987)JST#:E0387BASAY R H, et al., Trans Am Nucl Soc, Vol.55, P.560-561 (1987) JST #: E0387B

しかし、あらかじめ表面酸化皮膜を付与する非特許文献1の技術では、金属の固有の耐食性を利用しているため、飛躍的な耐食性向上は期待できない。
また、半導体の酸化物微粒子を付着させる特許文献2の技術においても、配管の接液面の大部分が露出しているため、金属の溶出や皮膜成長を飛躍的に抑制する効果は期待できない。
However, in the technique of Non-Patent Document 1 in which a surface oxide film is applied in advance, since the inherent corrosion resistance of the metal is used, a dramatic improvement in corrosion resistance cannot be expected.
Also, in the technique of Patent Document 2 in which semiconductor oxide fine particles are adhered, since most of the liquid contact surface of the pipe is exposed, the effect of drastically suppressing metal elution and film growth cannot be expected.

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、冷却水への金属の溶出と酸化皮膜の成長とを効果的に抑制する原子炉配管及び原子炉配管の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and provides a reactor pipe and a method for manufacturing the reactor pipe that effectively suppress the elution of metal into cooling water and the growth of an oxide film. With the goal.

本発明に係る原子炉配管は、原子炉を構成する配管であって、内表面の少なくとも一部に、チタンとジルコニウムの原子比率が1:1であるチタン酸ジルコニウムからなるコーティング皮膜が形成されていることを特徴とするものである。   The reactor pipe according to the present invention is a pipe constituting the nuclear reactor, and a coating film made of zirconium titanate having an atomic ratio of titanium and zirconium of 1: 1 is formed on at least a part of the inner surface. It is characterized by being.

本発明によれば、原子炉に冷却水を循環させる配管の接液面から金属が溶出するのを防止し、また酸化皮膜の成長を抑制して、この配管表面の放射線線量率を低くすることができる原子炉配管及び原子炉配管の製造方法が提供される。   According to the present invention, it is possible to prevent the metal from eluting from the wetted surface of the piping that circulates the cooling water to the reactor, and to suppress the growth of the oxide film, thereby reducing the radiation dose rate on the surface of this piping. A reactor pipe and a method for manufacturing the reactor pipe are provided.

沸騰水型原子炉(BWR)システムの概略図。Schematic of a boiling water reactor (BWR) system. 加圧水型原子炉(PWR)システムの概略図。Schematic of a pressurized water reactor (PWR) system.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
まず本発明に係る原子炉配管が適用される原子炉システムを図1及び図2を参照して説明する。 図1に示される沸騰水型原子炉(BWR)システム10(以下、BWRシステム10という)において、圧力容器11は、燃料集合体から成る炉心14と、冷却水とを収容し、さらに各種配管に接続している。そして、この炉心14は、炉心シュラウド12に支持されており、ジェットポンプ13によりこの炉心シュラウド12の外側から内側に向かって冷却水が循環している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, a nuclear reactor system to which the nuclear reactor piping according to the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In a boiling water reactor (BWR) system 10 (hereinafter referred to as a BWR system 10) shown in FIG. 1, a pressure vessel 11 contains a core 14 made of a fuel assembly and cooling water, and is further connected to various pipes. Connected. The core 14 is supported by the core shroud 12, and cooling water is circulated from the outside to the inside of the core shroud 12 by the jet pump 13.

そして、炉心14で発生した蒸気は、湿分分離器15、蒸気乾燥器16で調整された後、主蒸気管17を介してタービン18に導入される。
導入された蒸気の熱エネルギーは、タービン18を回転させる運動エネルギーに変換された後、発電機(図示略)において電気エネルギーに変換される。このタービン18を通過した蒸気は、温度・圧力を減じ、さらに復水器19において凝縮し凝縮水となる。
この凝縮水は、上流で溶出した腐食溶出物(金属イオン)を復水浄化系23で除去した後、給水として復水ポンプ24により給水加熱器25に送られ、加熱される。さらに加熱された給水は、給水ポンプ26により給水配管27を経由して圧力容器11に戻される。
The steam generated in the core 14 is adjusted by the moisture separator 15 and the steam dryer 16 and then introduced into the turbine 18 through the main steam pipe 17.
The thermal energy of the introduced steam is converted into kinetic energy for rotating the turbine 18, and then converted into electrical energy in a generator (not shown). The steam that has passed through the turbine 18 is reduced in temperature and pressure, and further condensed in the condenser 19 to become condensed water.
This condensed water is removed from the corrosion eluate (metal ions) eluted upstream by the condensate purification system 23, and then fed to the feed water heater 25 by the condensate pump 24 as feed water and heated. Further, the heated water supply is returned to the pressure vessel 11 via the water supply pipe 27 by the water supply pump 26.

このようにBWRシステム10では、凝縮水に含まれる腐食溶出物を復水浄化系23(中空糸膜復水ろ過装置および復水脱塩装置)において除去し恒常的に浄化を行っている。 しかし、この復水浄化系23よりも下流(例えば給水配管27)を通過する給水に溶出した金属イオンは、濃度は極めて希薄であるが、圧力容器11の内部に持ち込まれ、炉心14の燃料被覆管(図示略)の表面で濃縮し酸化物として析出する。   In this way, in the BWR system 10, the corrosion eluate contained in the condensed water is removed by the condensate purification system 23 (hollow fiber membrane condensate filtration device and condensate demineralizer) and is constantly purified. However, the metal ions eluted in the feed water passing through the downstream of the condensate purification system 23 (for example, the feed water pipe 27) are very dilute, but are brought into the pressure vessel 11, and the fuel covering of the core 14 is covered. It concentrates on the surface of a tube (not shown) and precipitates as an oxide.

この燃料被覆管に析出した酸化物は、中性子照射により放射化した後に冷却水中に放出され、再循環ポンプ28により強制循環する再循環配管29の接液面及びろ過脱塩器31により浄化する炉水浄化系配管30の接液面に対し、再付着する状況が発生する。
さらに、再循環配管29及び炉水浄化系配管30の接液面に酸化皮膜が成長する場合、放射化した酸化物がこの成長する酸化皮膜に取り込まれてさらに蓄積する状況が発生する。
仮に、そのような放射化した酸化物の再付着や酸化皮膜の成長に伴う蓄積が進行する場合、再循環配管29及び炉水浄化系配管30における配管表面の放射線線量率の上昇が懸念される。
The oxide deposited on the fuel cladding tube is activated by neutron irradiation, then released into the cooling water, and purified by the liquid contact surface of the recirculation pipe 29 forcibly circulated by the recirculation pump 28 and the filter demineralizer 31. The situation where it adheres again to the liquid contact surface of the water purification system pipe 30 occurs.
Further, when an oxide film grows on the liquid contact surface of the recirculation pipe 29 and the reactor water purification system pipe 30, a situation occurs in which the activated oxide is taken in and accumulates in the growing oxide film.
If accumulation due to such redeposition of the activated oxide and growth of the oxide film proceeds, there is a concern that the radiation dose rate on the pipe surface in the recirculation pipe 29 and the reactor water purification system pipe 30 may increase. .

図2に示される加圧水型原子炉(PWR)システム50(以下、PWRシステム50という)は、加圧水型原子炉51で加熱され加圧器53で加圧された加圧水を、1次ポンプ54により循環させて蒸気発生器55に導入する1次冷却系と、この蒸気発生器55に設けられる伝熱管(図示略)を介して蒸気を発生させて高圧タービン60及び低圧タービン62を駆動させる2次冷却系とから構成されている。
さらに、PWRシステム50は、回転する高圧タービン60及び低圧タービン62と同軸に接続される発電機63から発生する電力を、主変圧器64により変圧し送電線65で送電する。さらに、循環水ポンプ67により海水を復水器66に送り、高圧タービン60及び低圧タービン62を通過した蒸気を冷却して凝集水にしている。
A pressurized water reactor (PWR) system 50 (hereinafter referred to as a PWR system 50) shown in FIG. 2 circulates pressurized water heated by a pressurized water reactor 51 and pressurized by a pressurizer 53 by a primary pump 54. A primary cooling system to be introduced into the steam generator 55 and a secondary cooling system that generates steam via a heat transfer tube (not shown) provided in the steam generator 55 to drive the high-pressure turbine 60 and the low-pressure turbine 62. It consists of and.
Further, the PWR system 50 transforms electric power generated from the generator 63 connected coaxially with the rotating high-pressure turbine 60 and the low-pressure turbine 62 by the main transformer 64 and transmits the electric power through the transmission line 65. Further, seawater is sent to the condenser 66 by the circulating water pump 67, and the steam that has passed through the high-pressure turbine 60 and the low-pressure turbine 62 is cooled to be condensed water.

そして、1次冷却系は、前記した主構成要素を相互に接続する配管と共に原子炉格納容器52に収容されている。また2次冷却系は、さらに高圧給水加熱器56、給水ポンプ57、脱気器58、主蒸気隔離弁59、湿分分離加熱器61、グランドコンデンサ68、復水脱塩装置69等が配管により相互に接続して構成されている。   The primary cooling system is accommodated in the reactor containment vessel 52 together with the pipes connecting the main components described above. The secondary cooling system further includes a high-pressure feed water heater 56, a feed water pump 57, a deaerator 58, a main steam isolation valve 59, a moisture separator heater 61, a ground condenser 68, a condensate demineralizer 69, and the like. They are connected to each other.

そして、PWRシステム50の1次冷却系の配管においても、BWRシステム10の配管と同様に、放射化した酸化物の再付着や酸化皮膜の成長に伴う蓄積が進行する場合、配管表面の放射線線量率の上昇が懸念される。さらに2次冷却系の配管においても、腐食による劣化が懸念される。   Also, in the piping of the primary cooling system of the PWR system 50, as in the piping of the BWR system 10, when accumulation due to the reattachment of the activated oxide and the growth of the oxide film proceeds, the radiation dose on the surface of the piping There is a concern that the rate will rise. In addition, there is a concern about deterioration due to corrosion in the piping of the secondary cooling system.

このために、前記したような配管(以下、「原子炉配管」という)の耐食性を向上させるため、原子炉配管の内表面の少なくとも一部に、チタンとジルコニウムの原子比率が1:1であるチタン酸ジルコニウムからなるコーティング皮膜を形成する。
これにより原子炉配管の当該コーティング皮膜を形成した部分においては、金属イオンの溶出や酸化皮膜の成長を抑制でき、配管表面の放射線線量率を低くする効果が得られる。
Therefore, in order to improve the corrosion resistance of the piping as described above (hereinafter referred to as “reactor piping”), the atomic ratio of titanium and zirconium is 1: 1 on at least a part of the inner surface of the reactor piping. A coating film made of zirconium titanate is formed.
Thereby, in the part which formed the said coating film of the reactor piping, the elution of a metal ion and the growth of an oxide film can be suppressed, and the effect which makes the radiation dose rate on the piping surface low is acquired.

このようなコーティング皮膜を形成することにより、金属イオンの溶出や酸化皮膜の成長を抑制できる理由は、原子炉配管の接液面が、チタン酸ジルコニウムの皮膜に覆われ炉水に直接接触することがなくなるためと考えられる。   The reason for suppressing the elution of metal ions and the growth of oxide film by forming such a coating film is that the wetted surface of the reactor piping is covered with the zirconium titanate film and is in direct contact with the reactor water. This is thought to be due to the lack of

前記したチタン酸ジルコニウムからなるコーティング皮膜は、実機の原子力システムの炉水中において溶出がなく安定であり、炉水に対する原子炉配管の耐食性を著しく向上させる。さらに、そのようなコーティング皮膜は、いわゆる化学溶液法により、原子炉配管の接液面を形成する金属基材に対し、高い密着強度で形成させることができる。   The coating film made of zirconium titanate described above is stable with no elution in the reactor water of the actual nuclear system, and remarkably improves the corrosion resistance of the reactor piping against the reactor water. Furthermore, such a coating film can be formed with high adhesion strength to a metal substrate that forms the liquid contact surface of the reactor pipe by a so-called chemical solution method.

コーティング皮膜は、その膜厚を0.01μm以上、10μm以下とすることが好ましい。その理由は、膜厚が0.01μmより薄い場合、コーティング皮膜が原子炉配管の接液面を均一に覆うことができず、部分的に接液面が露出してしまい耐食性が急激に低下するためである。一方、膜厚が10μmより厚い場合、コーティング皮膜の接液面に対する密着強度が低下するため、コーティング皮膜にき裂が生じ接液面の耐食性が低下し、また、コーティング皮膜の剥離等の問題が発生するからである。   The coating film preferably has a thickness of 0.01 μm or more and 10 μm or less. The reason for this is that when the film thickness is less than 0.01 μm, the coating film cannot uniformly cover the liquid contact surface of the reactor piping, and the liquid contact surface is partially exposed and the corrosion resistance decreases rapidly. Because. On the other hand, when the film thickness is thicker than 10 μm, the adhesion strength of the coating film to the wetted surface is lowered, so that the coating film is cracked, the corrosion resistance of the wetted surface is lowered, and the coating film is peeled off. This is because it occurs.

次に、本発明の原子炉配管の製造方法について説明する。
原子炉配管部材の内表面(接液面)にコーティング皮膜を形成するために、まずこの内表面にチタンとジルコニウムの原子比率が1:1であるチタン−ジルコニウム系化合物溶液を塗布する。
次にこれらの溶液を塗布した原子炉配管部材を熱処理してチタン酸ジルコニウムからなるコーティング皮膜を形成する。
Next, a method for manufacturing a reactor pipe according to the present invention will be described.
In order to form a coating film on the inner surface (wetted surface) of the reactor piping member, first, a titanium-zirconium-based compound solution having an atomic ratio of titanium to zirconium of 1: 1 is applied to the inner surface.
Next, the reactor piping member coated with these solutions is heat-treated to form a coating film made of zirconium titanate.

ここで、チタン−ジルコニウム系化合物を含む溶液とは、これらの金属元素の錯体を含む溶液、これらの金属元素のアルコキシド化合物を含む溶液、これらの金属元素の塩を含む溶液、さらには、これらの金属元素の化合物の加水分解により生成されるゾルなどを含むものである。
これらの溶液の溶媒としては、水、又はブタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、もしくはその他の有機溶媒、さらにそれらの混合物が用いられる。
また、チタン及びジルコニウムの金属元素による錯体、アルコキシド化合物、塩としては、前記した溶媒に可溶なものであれば、いずれのものでも用いることができる。
加水分解によりゾルを生成する金属元素の化合物としては、アルコキシド化合物や塩が挙げられる。これらも前記した溶媒に可溶なものであれば特に限定されない。
Here, the solution containing a titanium-zirconium-based compound is a solution containing a complex of these metal elements, a solution containing an alkoxide compound of these metal elements, a solution containing a salt of these metal elements, It includes a sol produced by hydrolysis of a metal element compound.
As a solvent for these solutions, water, alcohols such as butanol and isopropyl alcohol, other organic solvents, and mixtures thereof are used.
As the complex, alkoxide compound, and salt of titanium and zirconium metal elements, any one can be used as long as it is soluble in the aforementioned solvent.
Examples of the metal element compound that forms a sol by hydrolysis include alkoxide compounds and salts. These are not particularly limited as long as they are soluble in the aforementioned solvent.

これらの溶液を原子炉配管部材の内表面に塗布する方法としては、ディッピング、スプレー、などの方法が挙げられる。そのような塗布方法は、コーティング皮膜を形成すべき原子炉配管部材の寸法、形状に応じて最適な方法を採用すればよい。
次に、これら溶液を塗布した原子炉配管部材を熱処理する。加熱方法としては、溶液を塗布した原子炉配管部材を電気炉中に保持して、原子炉配管部材の全体を加熱する方法でもよいし、赤外線等により原子炉配管部材のコーティング施工部分のみを加熱する方法でもよい。さらに、これらの加熱方法に限定されるものではなく、周知の加熱方法が採用される。
Examples of methods for applying these solutions to the inner surface of the reactor piping member include dipping and spraying. As such an application method, an optimum method may be adopted according to the size and shape of the reactor piping member on which the coating film is to be formed.
Next, the reactor piping member coated with these solutions is heat-treated. As a heating method, the reactor piping member coated with the solution may be held in an electric furnace and the entire reactor piping member may be heated, or only the coating portion of the reactor piping member is heated by infrared rays or the like. It is also possible to do it. Furthermore, it is not limited to these heating methods, A well-known heating method is employ | adopted.

そして、熱処理温度は80℃以上、600℃以下で行うことが好ましい。
熱処理温度が80℃より低いとチタン酸ジルコニウムの前駆体の加熱分解が不十分となって緻密な皮膜が得られず、また、形成された皮膜が不安定で経時変化や剥がれ等の問題が発生する。
一方、熱処理温度が600℃より高いと原子炉配管部材の基材である金属の組織が変化してしまい、疲労強度やクリープ強度などの特性が低下してしまう。なお、熱処理雰囲気は、大気中などの酸素を含む雰囲気とする。
この熱処理により、原子炉配管部材の表面にチタン酸ジルコニウムからなるコーティング皮膜が形成される。
And it is preferable to perform heat processing temperature at 80 to 600 degreeC.
If the heat treatment temperature is lower than 80 ° C., the thermal decomposition of the zirconium titanate precursor is insufficient and a dense film cannot be obtained, and the formed film is unstable and causes problems such as aging and peeling. To do.
On the other hand, when the heat treatment temperature is higher than 600 ° C., the structure of the metal that is the base material of the reactor piping member changes, and characteristics such as fatigue strength and creep strength are deteriorated. Note that the heat treatment atmosphere is an atmosphere containing oxygen such as in the air.
By this heat treatment, a coating film made of zirconium titanate is formed on the surface of the reactor piping member.

前記した本発明の原子炉配管部材の製造方法は、いわゆる化学溶液法であり、プロセスが簡易で、高価な装置を用いる必要がなく、コストが安価であるにもかかわらず、大型の原子炉配管部材または複雑形状の原子炉配管部材にも対応できる極めて実用性に富む方法である。同時に、均一な皮膜の形成が可能であり、コーティング施工による原子炉配管部材の表面粗さの変化がほとんどなく、コーティング施工後の加工が必要ないといった利点も備えている。   The above-described method for manufacturing a reactor piping member of the present invention is a so-called chemical solution method, which is a simple process, does not require the use of an expensive apparatus, and has a large cost even though the cost is low. This is an extremely practical method that can be applied to a member or a complex-shaped nuclear reactor piping member. At the same time, it is possible to form a uniform film, and there is an advantage that there is almost no change in the surface roughness of the reactor piping member due to the coating operation, and no processing after the coating operation is required.

試験片として、炭素鋼SS400を40mm×20mm×1mmの短冊状に加工したものを用意した。
この試験片の表面に、チタンとジルコニウムの原子比率が1:1であるチタン−ジルコニウム系アルコキシドが5モル%含まれるイソプロピルアルコール溶液を、ディッピングにより塗布した。
塗布後、この試験片を大気中400℃で10分間熱処理し、コーティング皮膜を形成した。この工程を3回繰り返して皮膜の厚みを調整した。
A test piece prepared by processing carbon steel SS400 into a strip shape of 40 mm × 20 mm × 1 mm was prepared.
An isopropyl alcohol solution containing 5 mol% of a titanium-zirconium alkoxide having an atomic ratio of titanium to zirconium of 1: 1 was applied to the surface of the test piece by dipping.
After application, the test piece was heat-treated at 400 ° C. for 10 minutes in the atmosphere to form a coating film. This process was repeated three times to adjust the film thickness.

試験片の表面に形成されたコーティング皮膜の膜厚は約1μmで、コーティング皮膜は、アモルファスのチタン酸ジルコニウムからなるものであった。
このコーティング皮膜を形成した試験片に対し、実機を模擬した高温高圧水中における耐食試験を行った。
The film thickness of the coating film formed on the surface of the test piece was about 1 μm, and the coating film was made of amorphous zirconium titanate.
The test piece on which the coating film was formed was subjected to a corrosion resistance test in high-temperature high-pressure water simulating an actual machine.

本試験は、試験片を、280℃、7MPa、の条件で純水中1000時間保持するものである。試験前後の試験片の重量変化、および浸漬した水の分析を行うことにより、耐食性を評価する。   In this test, the test piece is held at 280 ° C. and 7 MPa for 1000 hours in pure water. Corrosion resistance is evaluated by analyzing the weight change of the test piece before and after the test and analyzing the immersed water.

その結果、アモルファスのチタン酸ジルコニウムからなる厚さ約1μmのコーティング皮膜が形成された試験片は、試験前後で重量変化がほとんど認められなかった。また、水中への金属イオンの溶出も認められなかった。   As a result, the test piece on which a coating film made of amorphous zirconium titanate having a thickness of about 1 μm was formed showed almost no change in weight before and after the test. In addition, elution of metal ions into water was not observed.

(比較例1)
比較例1として、前記したコーティング皮膜を形成しない炭素鋼SS400基材からなる試験片について、実施例1と同じ方法で耐食性試験を行った。その結果、目視、または顕微鏡観察により試験片表面に顕著な酸化皮膜が観察され、また顕著な重量増も認められた。さらに水中への金属イオンの溶出も認められた。
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, a corrosion resistance test was performed in the same manner as in Example 1 on a test piece made of the carbon steel SS400 base material on which the above-described coating film was not formed. As a result, a remarkable oxide film was observed on the surface of the test piece by visual observation or microscopic observation, and a significant weight increase was recognized. Furthermore, elution of metal ions into water was observed.

以上説明したとおり、実施例の原子炉配管部材等の原子炉配管は、表面にチタン酸ジルコニウムからなるコーティング皮膜が形成されていることにより高い耐食性を発現することが確認された。
また、実施例の原子炉配管の製造方法では、化学溶液法によるため、安価であると同時に形状や大きさに依存せず高い品質のコーティング皮膜を形成することができる。
As described above, it was confirmed that the reactor piping such as the reactor piping member of the example exhibited high corrosion resistance by forming a coating film made of zirconium titanate on the surface.
Further, in the method of manufacturing a reactor pipe according to the embodiment, since it is based on a chemical solution method, it is inexpensive and can form a high quality coating film regardless of the shape and size.

従って、本発明により、炉内機器表面からの金属成分の溶出が抑制されることが実証され、燃料棒表面への金属イオンの析出量を低減し、放射性腐食生成物の発生量が低減するといえる。   Therefore, it can be said that the present invention suppresses the elution of metal components from the surface of the in-furnace equipment, reduces the amount of metal ions deposited on the fuel rod surface, and reduces the amount of radioactive corrosion products generated. .

さらに、配管等の酸化皮膜の成長速度を低減することが実証され、放射化された腐食生成物の酸化皮膜への取り込みが抑制されるといえる。   Furthermore, it is demonstrated that the growth rate of the oxide film such as piping is reduced, and it can be said that the activation of the activated corrosion product into the oxide film is suppressed.

その結果、配管表面の放射線線量率を低くすることができ、原子力システムの安全性に大きく寄与することになる。   As a result, the radiation dose rate on the pipe surface can be lowered, which greatly contributes to the safety of the nuclear system.

10…BWRシステム(原子力システム)、11…圧力容器、12…炉心シュラウド、13…ジェットポンプ、14…炉心、15…湿分分離器、16…蒸気乾燥器、17…主蒸気管、18…タービン、19…復水器、23…復水浄化系、24…復水ポンプ、25…給水加熱器、26…給水ポンプ、27…給水配管、28…再循環ポンプ、29…再循環配管、30…炉水浄化系配管、31…ろ過脱塩器、50…PWRシステム(原子力システム)、51…加圧水型原子炉、52…原子炉格納容器、53…加圧器、54…1次ポンプ、55…蒸気発生器、56…高圧給水加熱器、57…給水ポンプ、58…脱気器、59…主蒸気隔離弁、60…高圧タービン、61…湿分分離加熱器、62…低圧タービン、63…発電機、64…主変圧器、65…送電線、66…復水器、67…循環水ポンプ、68…グランドコンデンサ、69…復水脱塩装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... BWR system (nuclear system), 11 ... Pressure vessel, 12 ... Core shroud, 13 ... Jet pump, 14 ... Core, 15 ... Moisture separator, 16 ... Steam dryer, 17 ... Main steam pipe, 18 ... Turbine , 19 ... Condenser, 23 ... Condensate purification system, 24 ... Condensate pump, 25 ... Feed water heater, 26 ... Feed water pump, 27 ... Feed water piping, 28 ... Recirculation pump, 29 ... Recirculation piping, 30 ... Reactor water purification system piping, 31 ... filtration desalter, 50 ... PWR system (nuclear power system), 51 ... pressurized water reactor, 52 ... reactor containment vessel, 53 ... pressurizer, 54 ... primary pump, 55 ... steam Generator: 56 ... High pressure feed heater, 57 ... Feed water pump, 58 ... Deaerator, 59 ... Main steam isolation valve, 60 ... High pressure turbine, 61 ... Moisture separation heater, 62 ... Low pressure turbine, 63 ... Generator 64 ... Main transformer, 65 ... Wire, 66 ... condenser 67 ... circulating water pump, 68 ... ground capacitor, 69 ... condensate demineralizer.

Claims (5)

原子炉を構成する配管であって、内表面の少なくとも一部に、チタンとジルコニウムの原子比率が1:1であるチタン酸ジルコニウムからなるコーティング皮膜が形成されていることを特徴とする原子炉配管。 Piping constituting a nuclear reactor, wherein a coating film made of zirconium titanate having an atomic ratio of titanium to zirconium of 1: 1 is formed on at least a part of the inner surface. . 前記コーティング皮膜は、膜厚が、0.01μm以上、10μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の原子炉配管。 The reactor pipe according to claim 1, wherein the coating film has a thickness of 0.01 μm or more and 10 μm or less. 原子炉を構成する配管の内表面の少なくとも一部にチタンとジルコニウムの原子比率が1:1であるチタン−ジルコニウム系化合物溶液を塗布する工程と、
前記溶液を塗布した前記配管を熱処理してチタン酸ジルコニウムからなるコーティング皮膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする原子炉配管の製造方法。
Applying a titanium-zirconium-based compound solution having an atomic ratio of titanium and zirconium of 1: 1 to at least a part of the inner surface of a pipe constituting the nuclear reactor;
And a step of forming a coating film made of zirconium titanate by heat-treating the pipe to which the solution is applied.
前記熱処理は、80℃以上、600℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項3に記載の原子炉配管の製造方法。 The said heat processing is performed at the temperature of 80 to 600 degreeC, The manufacturing method of the reactor piping of Claim 3 characterized by the above-mentioned. 前記コーティング皮膜は、膜厚が、0.01μm以上、10μm以下であることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の原子炉配管の製造方法。 The method for manufacturing a reactor pipe according to claim 3 or 4, wherein the coating film has a thickness of 0.01 µm or more and 10 µm or less.
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