JP2013164269A - Radiation amount reducing method for nuclear power plant constitution member and nuclear power plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子力プラント構成部材の線量低減方法及び原子力プラントに係り、特に、沸騰水型原子力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の線量率低減方法及び原子力プラントに関する。 The present invention relates to a nuclear plant plant component dose reduction method and a nuclear plant, and more particularly to a nuclear plant plant component dose rate reduction method and a nuclear plant suitable for application to a boiling water nuclear plant.
例えば、沸騰水型原子力プラント(以下、BWRプラントという)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炉水は、炉心内に装荷された燃料集合体内の核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、RPV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、RPV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。炉水とは、RPV内に存在する冷却水である。 For example, a boiling water nuclear power plant (hereinafter referred to as a BWR plant) has a nuclear reactor with a core built in a reactor pressure vessel (referred to as RPV). The reactor water supplied to the core by the recirculation pump (or internal pump) is heated by the heat generated by the fission of nuclear fuel material in the fuel assembly loaded in the core, and a part thereof becomes steam. This steam is led from the RPV 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 the feed water, in order to suppress the generation of radioactive corrosion products in the RPV, metal impurities are mainly removed by a filtration demineralizer provided in the feed water pipe. Reactor water is cooling water present in the RPV.
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BWRプラントの構成部材の炉水と接する表面で発生するため、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及び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、炉水と接触することを防いでいる。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, corrosion products that are the source of radioactive corrosion products are generated on the surface of the BWR plant components such as RPV and recirculation piping that come into contact with the reactor water. Fewer stainless steels and stainless steels such as nickel-base alloys are used. In addition, the low alloy steel RPV has a stainless steel overlay on the inner surface to prevent the low alloy steel from coming into direct contact with the reactor water. 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が避けられないため、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不純物(例えば、金属元素)は、燃料棒内の核燃料物質の核分裂により放出される中性子の照射によって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。
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. Impurities (for example, metal elements) adhering to the surface of the fuel rod cause a nuclear reaction by irradiation of neutrons released by fission of nuclear fuel material in the fuel rod, and radioactive such as cobalt 60, cobalt 58, chromium 51,
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。しかしながら、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。炉水に含まれる放射性物質は、RPVに連絡された原子炉浄化系によって取り除かれる。原子炉浄化系で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、原子力プラントの構成部材(例えば、配管)の炉水と接触する表面に蓄積される。その結果、構成部材の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。 These radionuclides remain mostly attached to the fuel rod surface in the form of oxides. However, some radionuclides are eluted as ions in the reactor water depending on the solubility of the incorporated oxide, or re-released into the reactor water as an insoluble solid called a clad. The radioactive material contained in the reactor water is removed by the reactor purification system communicated with the RPV. The radioactive material that has not been removed by the reactor purification system is accumulated on the surface of the nuclear plant component (for example, piping) that contacts the reactor water while circulating in the recirculation system together with the reactor water. As a result, radiation is radiated from the surface of the component member, which causes radiation exposure of workers during regular inspection work.
その従事者の被曝線量は、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、各人の被曝線量を可能な限り低くする必要が生じている。 The exposure dose of the worker is managed so that it does not exceed the prescribed value for each person. In recent years, this regulation value has been lowered, and it has become necessary to reduce the exposure dose of each person as much as possible.
そこで、配管の炉水と接触する表面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、特開2006−38483号公報、特開2007−192745号公報及び特開2007−24644号公報には、原子力プラント構成部材の炉水と接触する表面にフェライト皮膜であるマグネタイト皮膜を形成し、その構成部材への放射性核種の付着を抑制する方法が提案されている。原子力プラントの構成部材の炉水と接触する表面へのフェライト皮膜の形成によって、原子力プラントの運転後において、その構成部材の表面に放射性核種が付着することが抑制される。この放射性核種付着抑制方法では、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。 Therefore, various methods for reducing the adhesion of radionuclides to the surface of the piping in contact with the reactor water and methods for reducing the concentration of radionuclides in the reactor water have been studied. For example, in JP-A-2006-38483, JP-A-2007-192745, and JP-A-2007-24644, a magnetite film that is a ferrite film is formed on the surface of a nuclear plant component that contacts the reactor water, A method for suppressing the attachment of the radionuclide to the constituent member has been proposed. Formation of a ferrite film on the surface of the nuclear plant component that contacts the reactor water prevents the radionuclide from adhering to the surface of the nuclear component after the operation of the nuclear plant. In this radionuclide adhesion suppression method, a formic acid aqueous solution containing iron (II) ions, hydrogen peroxide and hydrazine, and a treatment liquid heated to a temperature ranging from room temperature to 100 ° C. are brought into contact with the surface of the constituent member to obtain the surface. A ferrite film is formed on the surface.
特開2000−105295号公報には、酸化除染及び還元除染を含む化学除染が記載されている。 JP 2000-105295 A describes chemical decontamination including oxidative decontamination and reductive decontamination.
特開2006−38483号公報に記載された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は、フェライト皮膜を形成して原子力プラント構成部材の腐食を抑制し、腐食皮膜の成長に伴って生じる放射性核種の付着を抑制して原子力発電プラントの再循環配管の表面線量率を低減することができる。発明者らは、特開2006−38483号公報に記載された方法により原子力プラント構成部材の表面に形成されたフェライト皮膜の線量率低減について詳細な検討を行った。この結果、フェライト皮膜による線量率低減効果には腐食電位依存性のあることがわかり、−0.5Vvs.SHEでは−0.2Vvs.SHEに比べて効果が減少していることがわかった。同時に行った不動態皮膜処理を施した試験片の結果からは、−0.2Vvs.SHEでは線量率低減効果が見られないものの、−0.5Vvs.SHEではフェライト皮膜を上回る線量率低減効果が認められた。 The method for suppressing the attachment of radionuclides to nuclear plant components described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-38483 suppresses the corrosion of nuclear plant components by forming a ferrite film, and the radioactivity generated as the corrosion film grows. It is possible to reduce the surface dose rate of the recirculation piping of the nuclear power plant by suppressing the adhesion of nuclides. The inventors conducted a detailed study on the dose rate reduction of the ferrite film formed on the surface of the nuclear plant component by the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-38483. As a result, it was found that the dose rate reduction effect by the ferrite film was dependent on the corrosion potential, and was −0.5 Vvs. In SHE, -0.2Vvs. It was found that the effect was reduced compared to SHE. From the result of the test piece subjected to the passive film treatment performed at the same time, -0.2 Vvs. Although the dose rate reduction effect is not seen in SHE, -0.5 Vvs. In SHE, the dose rate reduction effect exceeding the ferrite film was recognized.
本発明の目的は、水素注入の実施時及び水素注入の不実施時において放射性核種の付着を抑制することができる原子力プラント構成部材の線量低減方法及び原子力プラントを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a nuclear power plant dose reduction method and a nuclear power plant capable of suppressing the attachment of radionuclides when hydrogen injection is performed and when hydrogen injection is not performed.
上記した目的を達成する本発明の特徴は、ステンレス鋼製の原子力プラント構成部材の第1表面にこの第1表面を覆って前記ステンレス鋼に含まれる元素の少なくとも一部を含む不動態皮膜を形成し、この不動態皮膜の第2表面にこの第2表面を覆ってフェライト皮膜を形成することにある。 A feature of the present invention that achieves the above-described object is that a passive film including at least a part of elements contained in the stainless steel is formed on the first surface of a nuclear power plant component made of stainless steel so as to cover the first surface. The second surface of the passive film is to cover the second surface and form a ferrite film.
ステンレス鋼製の原子力プラント構成部材の第1表面にこの第1表面を覆って前記ステンレス鋼に含まれる元素の少なくとも一部を含む不動態皮膜を形成し、この不動態皮膜の第2表面にこの第2表面を覆ってフェライト皮膜を形成するので、原子炉内への水素注入の実施時及び水素注入の不実施時において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。特に、原子炉内の冷却材への水素注入が中断されて腐食電位が増大した状態でも、不動態皮膜がフェライト皮膜で覆われているので、不動態皮膜に含まれる元素の溶出を抑制することができ、放射性核種の原子力プラント構成部材への付着をフェライト皮膜によって抑制できる。また、水素注入が行われている状態では、放射性核種の原子力プラント構成部材への付着を不動態皮膜によって抑制することができる。 A passive film containing at least a part of the elements contained in the stainless steel is formed on the first surface of the nuclear power plant component made of stainless steel so as to cover the first surface, and this passive film is formed on the second surface of the passive film. Since the ferrite film is formed so as to cover the second surface, it is possible to suppress the attachment of radionuclides to the nuclear plant components when hydrogen injection into the nuclear reactor is performed and when hydrogen injection is not performed. In particular, even when hydrogen injection into the coolant in the reactor is interrupted and the corrosion potential is increased, the passive film is covered with a ferrite film, so it is possible to suppress the elution of elements contained in the passive film. The adhesion of the radionuclide to the nuclear plant component can be suppressed by the ferrite film. Moreover, in the state in which hydrogen injection is performed, adhesion of the radionuclide to the nuclear plant constituent member can be suppressed by the passive film.
本発明によれば、水素注入の実施時及び水素注入の不実施時において放射性核種の原子力プラント構成部材への付着を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, adhesion of a radionuclide to a nuclear power plant structural member can be suppressed when hydrogen injection is performed and when hydrogen injection is not performed.
発明者らは、水素注入の実施時及び水素注入の不実施時において放射性核種の取り込みを抑制できる対策を種々検討した。この対策を検討する過程において、発明者らは、原子力プラント構成部材の炉水と接触する表面への不動態皮膜の形成に着目した。 The inventors studied various measures that can suppress the incorporation of radionuclides when hydrogen injection is performed and when hydrogen injection is not performed. In the process of studying this countermeasure, the inventors paid attention to the formation of a passive film on the surface of the nuclear plant component that contacts the reactor water.
しかしながら、発明者らは、炉水に水素が注入された環境である腐食電位−0.5Vvs.SHEにおける、不動態皮膜を形成させたステンレス鋼部材への放射性Co−60の蓄積は、不動態皮膜を形成していないステンレス鋼部材に比べて少なくなるが、この不動態皮膜は腐食電位の高い環境に曝されると不動態皮膜に含まれるCr酸化物が酸化されて6価のクロム酸イオンとして高温水中に溶出するため、放射性Co−60の蓄積抑制効果はなくなってしまうことを見出した。このため、不動態皮膜をステンレス鋼部材の炉水に接触する表面に形成しただけでは、炉水への水素注入を中断する可能性のある沸騰水型原子力プラントの実機運転条件において、放射性Co−60の蓄積の抑制を継続することが難しいことが判明した。そこで、発明者らは、原子力プラント構成部材の炉水に接触する表面に形成された、腐食電位の高い環境で溶出し易い不動態皮膜の表面を、さらに、フェライト皮膜で被覆する方法を新たに考え出した。沸騰水型原子力プラントの実機の水質で経験する腐食電位−0.5Vvs.SHE〜+0.2vs.SHEの環境で形成される酸化物を分析するとフェライトが見られる。このフェライトで不動態皮膜の表面を被覆すれば、水素注入が中断された高電位の炉水に曝されたとき、フェライト層が不動態皮膜と高電位の炉水の接触を防止するため、不動態皮膜からのCrの溶出が生じなく、不動態皮膜が原子力プラント構成部材の表面に維持される。 However, the inventors have found that the corrosion potential is −0.5 Vvs. In SHE, the accumulation of radioactive Co-60 in a stainless steel member formed with a passive film is less than that in a stainless steel member without a passive film, but this passive film has a high corrosion potential. It has been found that when exposed to the environment, Cr oxide contained in the passive film is oxidized and eluted as hexavalent chromate ions in high-temperature water, so that the effect of suppressing the accumulation of radioactive Co-60 is lost. For this reason, in the actual operation condition of the boiling water nuclear power plant that may interrupt the hydrogen injection into the reactor water only by forming the passive film on the surface of the stainless steel member in contact with the reactor water, the radioactive Co- It proved difficult to continue to suppress the accumulation of 60. Accordingly, the inventors have newly developed a method for further covering the surface of the passive film that is formed on the surface of the nuclear plant component that contacts the reactor water and is easily eluted in an environment with a high corrosion potential with a ferrite film. I figured it out. Corrosion potential experienced with actual water quality of boiling water nuclear power plant -0.5Vvs. SHE ~ + 0.2 vs. When the oxide formed in the SHE environment is analyzed, ferrite is observed. If the surface of the passive film is coated with this ferrite, the ferrite layer prevents contact with the passive film and the high potential reactor water when exposed to high potential reactor water where hydrogen injection is interrupted. The elution of Cr from the dynamic film does not occur, and the passive film is maintained on the surface of the nuclear plant component.
発明者らが行った上記の検討結果を、さらに詳細に説明する。 The above examination results conducted by the inventors will be described in more detail.
発明者らは、ステンレス鋼製の研磨試験片(以下、第1試験片という)、この研磨試験片の表面にフェライト皮膜の一種であるマグネタイト皮膜を形成した試験片(以下、第2試験片という)、その研磨試験片をフッ硝酸で処理してCr酸化物を含む不動態皮膜を表面に形成した試験片(以下、第3試験片という)の3つの試験片を用いて、これらの試験片へのCo−60の付着量を確認するCo−60付着試験を行った。Co−60付着試験では、沸騰水型原子炉の炉水の条件を模擬した、温度280℃、圧力7MPa、溶存酸素濃度5ppb以下、溶存水素濃度50ppbのCo−60を含む高温高圧純水を用い、この高温高圧純水に前述の3つの試験片を、所定の時間の、浸漬した。このとき、腐食電位の影響を調べる目的で、高温高圧純水に過酸化水素を5ppb注入して腐食電位を−0.2Vvs.SHEとした条件、及び高温高圧純水に過酸化水素を注入せずに腐食電位を−0.5Vvs.SHEとした条件で、それぞれ試験を行った。 The inventors have made a stainless steel polished test piece (hereinafter referred to as a first test piece) and a test piece (hereinafter referred to as a second test piece) in which a magnetite film which is a type of ferrite film is formed on the surface of the polished test piece. ), Using these three test pieces, which were treated with hydrofluoric acid to form a passive film containing Cr oxide on the surface (hereinafter referred to as the third test piece). A Co-60 adhesion test was conducted to confirm the amount of Co-60 adhered to the surface. In the Co-60 adhesion test, high-temperature high-pressure pure water containing Co-60 having a temperature of 280 ° C., a pressure of 7 MPa, a dissolved oxygen concentration of 5 ppb or less, and a dissolved hydrogen concentration of 50 ppb was used, which simulates the conditions of boiling water reactor water. The three test pieces described above were immersed in the high-temperature high-pressure pure water for a predetermined time. At this time, in order to investigate the influence of the corrosion potential, 5 ppb of hydrogen peroxide was injected into the high-temperature and high-pressure pure water so that the corrosion potential was -0.2 Vvs. The corrosion potential was set to -0.5 V vs. SHE without adding hydrogen peroxide to high-temperature high-pressure pure water. Each test was performed under the condition of SHE.
この試験結果を図5に示す。−0.2Vvs.SHEの場合、マグネタイト皮膜を形成した第2試験片のCo−60の付着量は、研磨のみを施した第1試験片のそれの約1/20に減少した。これに対して、−0.5Vvs.SHEの場合では、第2試験片のCo−60の付着量は、第1試験片のCo−60の付着量の約1/4になり、腐食電位の低下によってCo−60の付着抑制効果が低減された。不動態皮膜を形成した第3試験片のCo−60の付着量は、−0.5Vvs.SHEにおいて、第1試験片のCo−60の付着量の約1/10であり、第3試験片のCo−60の付着抑制効果が第2試験片のその効果を上回った。しかし、−0.2Vs.SHEでは、第3試験片のCo−60の付着量は第1試験片のCo−60の付着量と大差がなく、第3試験片のCo−60の付着抑制効果がほとんど生じていなかった。これは、−0.2Vvs.SHEを実現するために、高温高圧純水に注入した過酸化水素によって、第3試験片に形成された不動態皮膜に含まれる三価のCrが六価に酸化されてCrO4 2−として溶出し、不動態皮膜が保護皮膜として機能しなくなったためと考えられる。三価のCrが酸化されて溶解する反応としては、例えば、式(1)に示される反応がある。 The test results are shown in FIG. -0.2Vvs. In the case of SHE, the amount of Co-60 deposited on the second test piece on which the magnetite film was formed was reduced to about 1/20 that of the first test piece on which only polishing was performed. On the other hand, -0.5 Vvs. In the case of SHE, the Co-60 adhesion amount of the second test piece is about 1/4 of the Co-60 adhesion amount of the first test piece. Reduced. The amount of Co-60 deposited on the third test piece on which the passive film was formed was -0.5 Vvs. In SHE, the adhesion amount of Co-60 of the first test piece was about 1/10, and the Co-60 adhesion suppression effect of the third test piece exceeded that of the second test piece. However, -0.2Vs. In SHE, the amount of Co-60 adhered to the third test piece was not significantly different from the amount of Co-60 adhered to the first test piece, and the Co-60 adhesion inhibiting effect of the third test piece was hardly produced. This is -0.2 Vvs. In order to realize SHE, the trivalent Cr contained in the passive film formed on the third test piece is oxidized to hexavalent and eluted as CrO 4 2− by hydrogen peroxide injected into high-temperature high-pressure pure water. However, it is considered that the passive film no longer functions as a protective film. An example of a reaction in which trivalent Cr is oxidized and dissolved is a reaction represented by Formula (1).
4FeCr2O4+14H2O2=2Fe2O3+8CrO4 2−+16H++6H2O ……(1)
ステンレス鋼製の研磨試験片である第1試験片の表面へのCo−60付着は高温水によってステンレス鋼が腐食され、腐食によって形成される酸化皮膜が成長する際に炉水中のCo−60を成長する酸化皮膜中に取り込むことによって生じる。マグネタイト皮膜及び不動態皮膜は、ともに、第2及び第3試験片のそれぞれのステンレス鋼の表面に、直接、高温水が接触することを防止しており、それぞれのステンレス鋼の腐食を抑制して酸化皮膜の成長を抑制し、酸化皮膜へ取り込まれるはずのCo−60の付着を抑制している。従って、図5に示すCo−60の付着抑制効果は、腐食抑制効果を反映したものと言える。この腐食抑制効果はマグネタイト皮膜及び不動態皮膜において腐食電位の影響を受ける。腐食抑制効果は、−0.5Vvs.SHEでは不動態皮膜がマグネタイト皮膜よりも大きくなり、−0.2Vvs.SHEではマグネタイト皮膜が不動態皮膜よりも大きくなる。
4FeCr 2 O 4 + 14H 2 O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8CrO 4 2− + 16H + + 6H 2 O (1)
Co-60 adhesion to the surface of the first test piece, which is a polished test piece made of stainless steel, is caused when stainless steel is corroded by high-temperature water, and when an oxide film formed by the corrosion grows, Co-60 in the reactor water grows. Generated by incorporation into the growing oxide film. Both the magnetite film and the passive film prevent high-temperature water from coming into direct contact with the stainless steel surfaces of the second and third test pieces, and suppress the corrosion of each stainless steel. The growth of the oxide film is suppressed, and the adhesion of Co-60 that should be taken into the oxide film is suppressed. Therefore, it can be said that the adhesion inhibition effect of Co-60 shown in FIG. 5 reflects the corrosion inhibition effect. This corrosion inhibiting effect is affected by the corrosion potential in the magnetite film and the passive film. The corrosion inhibitory effect is -0.5 Vvs. In SHE, the passive film becomes larger than the magnetite film, and is -0.2 Vvs. In SHE, the magnetite film is larger than the passive film.
図5に示す試験結果に基づいて、発明者らは、マグネタイト皮膜と不動態皮膜を組み合わせることにより、−0.2Vvs.SHE及び−0.5Vvs.SHEの各腐食電位において、原子力プラント構成部材の腐食抑制に有効であり、Co−60付着抑制にも有効な新たな原子力プラント構成部材の線量低減方法を考え出した。新たに考え出した原子力プラント構成部材の線量低減方法では、原子力プラント構成部材である、例えば、ステンレス鋼部材の表面に不動態皮膜を形成し、この不動態皮膜の表面に更にフェライト皮膜、例えば、マグネタイト皮膜を形成する。このような原子力プラント構成部材の表面に不動態皮膜及びフェライト皮膜の二層の皮膜を形成し、不動態皮膜の表面をフェライト皮膜で覆っているので、−0.5Vvs.SHEでは不動態皮膜による腐食抑制効果が生じると共に、−0.2Vvs.SHEではマグネタイト皮膜による腐食抑制効果が生じる。さらに、一旦−0.2Vの環境に晒されてもマグネタイト皮膜が不動態皮膜を覆っているため、不動態皮膜が過酸化水素を含む高温水に接触することがなく、再び、−0.5Vvs.SHEの環境に変化しても、不動態皮膜に含まれるクロムが高温水に溶出することを防止できる。したがって、−0.5Vvs.SHEにおいても不動態皮膜が原子力プラント構成部材の腐食を抑制することができる。 Based on the test results shown in FIG. 5, the inventors combined a magnetite film and a passive film, so that −0.2 Vvs. SHE and -0.5 Vvs. We have devised a new method for reducing the dose of nuclear plant components that is effective in suppressing corrosion of nuclear plant components at each SHE corrosion potential and also effective in suppressing Co-60 adhesion. In a newly devised method for reducing the dose of nuclear plant components, a passive film is formed on the surface of a nuclear plant component, for example, a stainless steel member, and a ferrite film, for example, magnetite, is further formed on the surface of the passive film. Form a film. Since a two-layered film of a passive film and a ferrite film is formed on the surface of such a nuclear plant component, and the surface of the passive film is covered with a ferrite film, -0.5 Vvs. SHE produces a corrosion inhibiting effect due to a passive film, and is -0.2 Vvs. In SHE, the corrosion suppression effect by a magnetite film arises. Furthermore, since the magnetite film covers the passive film even if it is once exposed to an environment of -0.2 V, the passive film does not come into contact with high-temperature water containing hydrogen peroxide, and again, -0.5 V vs. . Even if it changes to the environment of SHE, it can prevent that the chromium contained in a passive film elutes to high temperature water. Therefore, -0.5 Vvs. Even in SHE, the passive film can suppress the corrosion of the nuclear plant components.
以上に述べた検討結果を反映した、本発明の実施例を以下に説明する。 Examples of the present invention reflecting the above-described examination results 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の線量低減方法を、図1、図2、図3及び図4を用いて説明する。本実施例の原子力プラント構成部材の線量低減方法は、沸騰水型原子力プラント(BWRプラント)に適用した例である。
A dose reduction method for a nuclear plant component according to
本実施例の原子力プラント構成部材の線量低減方法が適用される原子力プラントであるBWRプラントの概略構成を、図3を用いて説明する。BWRプラントは、原子炉49、タービン56、復水器57、再循環系、原子炉浄化系及び給水系等を備えている。原子炉格納容器11内に設置された原子炉49は、炉心51を内蔵する原子炉圧力容器(以下、RPVという)50を有し、RPV50内にジェットポンプ52を設置している。炉心51には複数の燃料集合体(図示せず)が装荷されている。各燃料集合体は、核燃料物質で製造された複数の燃料ペレットを充填した複数の燃料棒を含んでいる。再循環系は再循環ポンプ53及びステンレス鋼製の再循環系配管54を有し、再循環ポンプ53が再循環系配管54に設置されている。給水系は、復水器57とRPV50を連絡する給水配管58に、復水ポンプ59、復水浄化装置60、低圧給水加熱器61、給水ポンプ63及び高圧給水加熱器62を設置して構成される。水素注入装置66が、復水浄化装置60と低圧給水加熱器61の間で給水配管58に接続されている。原子炉水浄化系は、再循環系配管54と給水配管58を連絡する浄化系配管67に、浄化系ポンプ68,再生熱交換器69,非再生熱交換器70及び炉水浄化装置71を設置して構成される。浄化系配管67は、再循環ポンプ53より上流で再循環系配管54に接続される。
A schematic configuration of a BWR plant that is a nuclear power plant to which the method for reducing the dose of nuclear plant components according to the present embodiment is applied will be described with reference to FIG. The BWR plant includes a
RPV50内の冷却水(以下、炉水という)は、再循環ポンプ53で昇圧され、再循環系配管54を通ってジェットポンプ52のノズル(図示せず)からジェットポンプ52のベルマウス(図示せず)内に噴出される。ノズルの周囲に存在する炉水も、ノズルから噴出される噴出流の作用により、ベルマウス内に吸引される。ジェットポンプ52から吐出された炉水は、炉心51に供給され、燃料棒内の核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱される。加熱された炉水の一部が蒸気になる。この蒸気は、RPV50から主蒸気配管55を通ってタービン56に導かれ、タービン56を回転させる。タービン56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56から排出された蒸気は、復水器57で凝縮され、水になる。
Cooling water in the RPV 50 (hereinafter referred to as “reactor water”) is pressurized by a
この水は、給水として、給水配管58を通りRPV50内に供給される。給水配管58を流れる給水は、復水ポンプ59で昇圧され、復水浄化装置60で不純物が除去され、給水ポンプ63でさらに昇圧され、低圧給水加熱器61及び高圧給水加熱器62で加熱される。抽気配管64で主蒸気配管55,タービン56から抽気された抽気蒸気が、低圧給水加熱器61及び高圧給水加熱器62にそれぞれ供給され、給水の加熱源となる。
This water is supplied into the
本実施例の原子力プラント構成部材の線量低減方法に用いられる皮膜形成装置1の詳細な構成を、図2を用いて説明する。皮膜形成装置1は、内部に加熱器19を設置したサージタンク17、循環配管2、鉄(II)イオン注入装置3、酸化剤注入装置7、pH調整剤注入装置12、クロムイオン注入装置88、フィルタ21、分解装置25及びカチオン交換樹脂塔23を備えている。
A detailed configuration of the
開閉弁27、循環ポンプ20、弁28、弁29,30及び31、サージタンク17、循環ポンプ26、弁32及び開閉弁33が、上流よりこの順に循環配管2に設けられている。弁28をバイパスして循環配管2に接続される配管34に、弁35及びフィルタ21が設置される。弁29をバイパスする配管36が循環配管2に接続され、冷却器22及び弁37が配管36に設置される。両端が循環配管2に接続されて弁30をバイパスする配管38に、カチオン交換樹脂塔23及び弁40が設置される。両端が配管38に接続されてカチオン交換樹脂塔23及び弁40をバイパスする配管39に、混床樹脂塔24及び弁6が設置される。
The on-off
弁43及び分解装置25が設置される配管42が弁31をバイパスして循環配管2に接続される。分解装置25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。サージタンク17が弁31と循環ポンプ26の間で循環配管2に設置される。
A
鉄(II)イオン注入装置3が、薬液タンク4、注入ポンプ5及び注入配管6Aを有する。薬液タンク4は、注入ポンプ5及び弁6を有する注入配管6Aによって循環配管2に接続される。薬液タンク4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薬剤)を充填している。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カルボン酸または炭酸を用いることができる。鉄を溶解する、ギ酸以外のカルボン酸として、シュウ酸またはマロン酸を用いてもよい。
The iron (II)
酸化剤注入装置7が、薬液タンク8、注入ポンプ9及び注入配管11を有する。薬液タンク8は、注入ポンプ9及び弁10を有する注入配管11によって循環配管2に接続される。薬液タンク8は、酸化剤(第2薬剤)である過酸化水素を充填している。弁45を設けた配管44が注入配管11と分解装置25の上流において配管42を連絡する。
The
pH調整剤注入装置12が、薬液タンク13、注入ポンプ14及び注入配管16を有する。薬液タンク13は、注入ポンプ14及び弁15を有する注入配管16によって循環配管2に接続される。薬液タンク13はpH調整剤(第3薬剤)であるヒドラジンを充填する。
The pH
皮膜形成装置1では、鉄(II)イオン注入装置3の循環配管2への第1接続点(注入配管6Aと循環配管2の接続点)、酸化剤注入装置7の循環配管2への第2接続点(注入配管11と循環配管2の接続点)、及びpH調整剤注入装置12の循環配管2への第3接続点(注入配管16と循環配管2の接続点)が、この順序で上流から下流に向って配置されている。pH計113が、第3接続点と開閉弁33の間で循環配管2に設置される。
In the
弁46を設けた配管47の両端部が、pH計113と開閉弁33の間に存在する循環配管2、及び開閉弁27と循環ポンプ20の間に存在する循環配管2にそれぞれ接続される。各薬剤が循環配管2に注入される前においては、サージタンク17には、処理に用いられる水が充填されている。皮膜形成液に含まれる酸素濃度を少なくするために、窒素またはアルゴンなどの不活性ガスを薬液タンク4及びサージタンク17内にバブリングすることが好ましい。
Both ends of the
分解装置25は、鉄(II)イオンの対アニオンとして使用するカルボン酸(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及び二酸化炭素に分解できるカルボン酸、また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
本実施例の原子力プラント構成部材の線量低減方法に用いられる化学除染装置72の詳細な構成を、図4を用いて説明する。化学除染装置72は、加熱器75を内部に設けたサージタンク74、循環配管73、pH調整剤注入装置77、酸化剤注入装置82、フィルタ89、分解装置87、カチオン交換樹脂塔91及び混床樹脂塔92を備えている。開閉弁94、循環ポンプ88、弁95,96,97,98、サージタンク74、循環ポンプ93、弁99及び開閉弁100が、上流より下流に向かってこの順に循環配管73に設けられている。
The detailed structure of the
配管101が、弁95をバイパスするように両端で循環配管73に接続される。配管101には、弁102及びフィルタ89が設けられる。弁96をバイパスする配管103の両端が循環配管73に接続される。冷却器90及び弁104が配管103に設置される。両端が循環配管73に接続されて弁97をバイパスする配管105に、カチオン交換樹脂塔91及び弁106が設置される。両端が配管105に接続されてカチオン交換樹脂塔91及び弁106をバイパスする配管107に、混床樹脂塔92及び弁108が設置される。弁110及び分解装置87が設置される配管109が、弁98をバイパスして循環配管73に接続される。分解装置87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112及びエゼクタ76が設けられる配管111が、弁99と循環ポンプ93の間で循環配管73に接続され、さらに、サージタンク74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54)の内面の汚染物を酸化溶解するための過マンガン酸カリウム、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74内に供給するためのホッパ(図示せず)がエゼクタ76に設けられている。
A
pH調整剤注入装置77が、薬液タンク78、注入ポンプ79及び注入配管81を有する。薬液タンク78は、注入ポンプ79及び弁80を有する注入配管81によって循環配管73に接続される。薬液タンク78はpH調整剤であるヒドラジンを充填している。
The pH adjusting
酸化剤注入装置82は、薬液タンク83、注入ポンプ84及び注入配管86を有する。薬液タンク84は、注入ポンプ84及び弁85を有する注入配管86によって分解装置87の上流で配管109に接続される。薬液タンク83は、酸化剤である過酸化水素を充填している。サージタンク74は、化学除染対象を含む系統を循環させる水が充填されている。
The
RPV50内の炉水は、炉心51に装荷された燃料集合体に含まれる核燃料物質の核分裂に伴って発生する放射線の照射を受けて放射線分解を起こし、過酸化水素及び酸素などの酸化性化学種を生ずる。この酸化性化学種によって炉水と接触する原子力プラント構成の腐食電位が上昇する。このため、BWRプラントでは、応力腐食割れに対する環境緩和対策として水素注入装置66から給水に水素を注入して、この水素と炉水に含まれる過酸化水素及び酸素などの酸化性化学種を反応させることによって炉水の酸化性化学種濃度を低減させて原子力プラント構成部材の腐食電位を低下させる運転が行われている。BWRプラントにおいてこの給水に水素を注入しながら行う運転を、水素注入水質(HWC:Hydrogen Water Chemistry)運転と言い、BWRプラントにおいて水素注入を行わない運転を、通常水質(NWC:Normal Water Chemistry)運転と言う。水素注入により腐食電位を低下させるBWRプラントの運転は運転中継続することが望ましいが、水素注入が中断される場合があり、この水素注入が中断されている場合におけるBWRプラントの運転は、NWC運転であり、原子力プラント構成部材の腐食電位は高い状態になる。
Reactor water in the
再循環系配管54内を流れる炉水の一部は、浄化系ポンプ68の駆動によって浄化系配管67内に流入し、再生熱交換器69及び非再生熱交換器70で冷却された後、炉水浄化装置71で浄化される。浄化された炉水は、再生熱交換器69で加熱されて浄化系配管67及び給水配管58を経てRPV50内に戻される。
A part of the reactor water flowing in the
BWRプラントは、1つの運転サイクルでの運転が終了した後に停止される。この運転停止後に、BWRプラントに対して定期検査が実施される。この定期検査が終了した後、BWRプラントが再度起動される。この定期検査の期間中において、炉心51内の一部の燃料集合体が新燃料集合体と交換される。すなわち、炉心51内の一部の燃料集合体が、使用済燃料集合体としてRPV50から取り出され、燃焼度0GWd/tの新燃料集合体が炉心51に装荷される。
The BWR plant is stopped after the operation in one operation cycle is completed. After this shutdown, a periodic inspection is performed on the BWR plant. After this periodic inspection is completed, the BWR plant is started again. During this periodical inspection, some fuel assemblies in the core 51 are replaced with new fuel assemblies. That is, a part of the fuel assembly in the core 51 is taken out from the
図1に示す工程により実施される、実施例1の原子力プラント構成部材の線量低減方法を、以下に具体的に説明する。 The method for reducing the dose of the nuclear plant component according to the first embodiment, which is performed by the process shown in FIG. 1, will be specifically described below.
例えば、BWRプラントの前回の定期検査で、再循環系配管54に応力腐食割れによる貫通していないひび割れが生じていることが発見されており、その再循環系配管54の交換をBWRプラントの次回の定期検査で行う必要があると判断された場合を想定するこのときには、前回の定期検査終了後にBWRプラントの運転が再開されて、次の運転サイクルでのBWRプラントの運転が行われる。この運転サイクルでのBWRプラントの運転が停止された後の定期検査の期間中において、再循環系配管54の、前述のひび割れが生じている部分の交換作業が行われる。このため、再循環系配管54の、ひび割れが生じている部分の交換作業に先立って、BWRプラントの運転が停止される前に、交換用の取替え配管を準備する必要があり、この取替え配管に対して、図1に示すステップS2〜S4の各工程が実施される。
For example, in the previous periodic inspection of the BWR plant, it has been discovered that cracks that have not penetrated due to stress corrosion cracking have occurred in the
初めに、取替え対象の原子力プラント構成部材に相当する取替え配管を準備する(ステップS1)。取替え対象の原子力プラント構成部材である再循環系配管54に用いられるステンレス鋼配管を準備する。このステンレス鋼配管の長さは、再循環系配管54の、ひび割れが生じている部分を含んで再循環系配管54の切断される長さに相当する。取替え配管の内面を研磨する(ステップS2)。取替え配管であるステンレス鋼配管の内面粗さを調整するため、その内面に対して、例えば、機械研磨を実施し、凹凸を減らして実質表面積を小さくする。ステンレス鋼配管の内面に凹凸が多いと表面積が増えてCo−60を取り込む酸化皮膜が増えるので、ステンレス鋼配管内面への機械研磨の実施は、その内面を平滑にすることによってCo−60を取り込む表面積を減少させるためである。
First, replacement piping corresponding to the nuclear plant component to be replaced is prepared (step S1). A stainless steel pipe used for the
取替え配管の内面に対して不動態化処理を行う(ステップS3)。この不動態化処理は、既存の方法で良く、例えば、前述した図5に示す試験結果を得た第3試験片の表面への不動態皮膜の形成と同じである。すなわち、第3試験片では、3%のHF(フッ化水素)及び10%のHNO3(硝酸)の混合溶液(不動態皮膜形成液)を60℃に加温し、ステンレス鋼製の研磨試験片をこの混合溶液に10分間浸漬して研磨試験片の表面にCr酸化物を含む不動態皮膜を形成した。本実施例のステップS3においても、内面を機械研磨したステンレス鋼配管(取替え配管)を、加温したその混合溶液に10分間浸漬してステンレス鋼配管の内面にCr酸化物を含む不動態皮膜を形成する。 Passivation processing is performed on the inner surface of the replacement pipe (step S3). This passivation treatment may be performed by an existing method, and is the same as, for example, the formation of a passive film on the surface of the third test piece obtained from the test result shown in FIG. That is, in the third test piece, a mixed solution (passive film forming solution) of 3% HF (hydrogen fluoride) and 10% HNO 3 (nitric acid) is heated to 60 ° C., and a stainless steel polishing test is performed. The piece was immersed in this mixed solution for 10 minutes to form a passive film containing Cr oxide on the surface of the polished test piece. Also in step S3 of this embodiment, the stainless steel pipe (replacement pipe) whose inner surface is mechanically polished is immersed in the heated mixed solution for 10 minutes to form a passive film containing Cr oxide on the inner surface of the stainless steel pipe. Form.
不動態皮膜を形成する他の方法としては、例えば、ステンレス鋼配管を熱濃硝酸に浸漬し、硝酸の酸化力によってステンレス鋼配管の内面を酸化する方法、またはステンレス鋼配管を陽極として電解液に浸漬し、この電解液に浸漬した陰極とそのステンレス鋼配管の間に電流を流すことによって行う電解研磨がある。いずれの方法でも程度の差は有るが、Cr酸化物を含む不動態皮膜がステンレス鋼配管の内面に形成される。 Other methods for forming the passive film include, for example, a method in which stainless steel piping is immersed in hot concentrated nitric acid and the inner surface of the stainless steel piping is oxidized by the oxidizing power of nitric acid, or the stainless steel piping is used as an anode for the electrolyte. There is electropolishing performed by flowing a current between a cathode immersed in the electrolyte and the stainless steel pipe. In either method, there is a difference in degree, but a passive film containing Cr oxide is formed on the inner surface of the stainless steel pipe.
マグネタイト皮膜を形成する(ステップS4)。ステップS3で不動態皮膜を内面に形成したステンレス鋼配管(取替え配管)の内面に、フェライト皮膜、例えば、マグネタイト皮膜を形成する。このマグネタイト皮膜の形成を、図2を用いて説明する。 A magnetite film is formed (step S4). In step S3, a ferrite film, for example, a magnetite film, is formed on the inner surface of the stainless steel pipe (replacement pipe) having the passive film formed on the inner surface. The formation of this magnetite film will be described with reference to FIG.
内面に不動態皮膜を形成したステンレス鋼配管48の両端を、皮膜形成装置1の循環配管2の両端に別々に接続し、循環配管2及びステンレス鋼配管48による閉ループを形成する。この閉ループ内を循環できる水量をサージタンク17に給水する。その後、弁27,28,29,30,31,32及び33をそれぞれ開き、他の弁を閉じた状態で、循環ポンプ20及び26を駆動する。これにより、循環配管2及びステンレス鋼配管48の閉ループ内にサージタンク17内の水を循環させる。サージタンク17内の加熱器19により循環する水を加熱し、この水の温度が90℃になったとき、弁6を開いて注入ポンプ5を駆動させ、鉄(II)イオン及びギ酸を含む薬液(第1薬剤)が、薬液タンク4から、注入配管6Aを通って、循環配管2内を流れている水溶液である皮膜形成液(第1薬剤が初めて注入されるときは水)に注入される。ここで注入される第2薬剤は、例えば、鉄をギ酸で溶解して調製した鉄(II)イオン及びこのギ酸を含んでいる。注入された鉄(II)イオンの一部が、皮膜形成液内で水酸化第一鉄となる。
Both ends of the
弁10を開いて注入ポンプ9を駆動させ、酸化剤である過酸化水素を、薬液タンク8から注入配管11を通して、循環配管2内を流れている鉄(II)イオン、ギ酸及び水酸化第一鉄を含む皮膜形成液に注入する。酸化剤としては、過酸化水素以外に、オゾンまたは酸素を溶解した薬剤を用いてもよい。
The
弁15を開いて注入ポンプ14を駆動することにより、pH調整剤(例えば、ヒドラジン)を、薬液タンク13から、注入配管16を通して循環配管2内を流れている皮膜形成液に注入する。pH計113は、循環配管2を流れる皮膜形成液のpHを計測する。制御装置(図示せず)が、このpH計測値に基づいて、注入ポンプ14の回転速度(または弁15の開度)を制御してヒドラジンの注入量を調節し、皮膜形成液のpHを5.5〜9.0の範囲内の値、例えば、7.0に調節する。すなわち、ヒドラジン、鉄(II)イオン、クロムイオン、水酸化第一鉄、ギ酸及び過酸化水素を含む水溶液である皮膜形成液のpHが、7.0に調節される。
By opening the
この皮膜形成液が、循環配管2を通してステンレス鋼配管48内に供給され、ステンレス鋼配管48の内面に形成された不動態皮膜の表面に接触する。皮膜形成液に含まれている鉄(II)イオン(Fe2+)の一部が過酸化水素により鉄(III)イオン(Fe3+)に酸化され、皮膜形成液のpHが7.0であるので、皮膜形成液に接触する、ステンレス鋼配管48内の不動態皮膜の表面において、式(2)の反応が生じ、不動態皮膜の表面にマグネタイト皮膜が形成される。
This film forming liquid is supplied into the
Fe2++2Fe3++2H2O=Fe(III)[Fe(II)Fe(III)]O4+8H+ ……(2)
ステンレス鋼配管48内への皮膜形成液の供給が継続されて式(2)で示されるマグネタイト生成反応が継続されるため、ステンレス鋼配管48の内面に形成された不動態皮膜の表面がマグネタイト皮膜で被覆されることになる。
Fe 2+ + 2Fe 3+ + 2H 2 O = Fe (III) [Fe (II) Fe (III)] O 4 + 8H + (2)
Since the supply of the film forming liquid into the
一端からステンレス鋼配管48内に供給された皮膜形成液は、ステンレス鋼配管48の他端から循環配管2に戻される。循環配管2に戻された皮膜形成液に対して、鉄(II)イオン注入装置3による鉄(II)イオン及びギ酸を含む薬液の注入、酸化剤注入装置7による過酸化水素の注入、及びpH調整剤注入装置12によるヒドラジンの注入がそれぞれ行われる。これらの薬剤が注入された皮膜形成液が、再び、ステンレス鋼配管48に供給される。
The film forming liquid supplied from one end into the
式(2)に示す反応から明らかであるように、マグネタイト生成反応が進むとH+が放出されるため、皮膜形成液のpHが低くなる。このため、pHを設定値である7.0に維持するために、循環配管2内を流れる皮膜形成液にpH調整剤注入装置12からヒドラジンを注入する。ヒドラジンの注入量は、前述したように、pH計113で計測された皮膜形成液のpH計測値に基づいて注入ポンプ14の回転速度を制御することにより行われる。
As is clear from the reaction shown in the formula (2), when the magnetite formation reaction proceeds, H + is released, so that the pH of the film-forming solution is lowered. For this reason, in order to maintain pH at 7.0 which is a set value, hydrazine is inject | poured into the film formation liquid which flows in the circulation piping 2 from the pH
ステンレス鋼配管48の内面に形成された不動態皮膜の表面を覆って所定厚みのマグネタイト皮膜が形成されたとき、注入ポンプ5,9,14が停止されて弁6,10,15が閉じられ、マグネタイト皮膜の形成が終了する。そして、皮膜形成液に含まれている薬剤(ヒドラジン及びギ酸)の分解が実施される。この薬剤の分解時には、弁43を開いて弁31の開度を低減し、循環配管2を流れる皮膜形成液の一部を分解装置25に供給する。弁45を開いて注入ポンプ9を駆動することにより、過酸化水素が薬液タンク8から配管44を通して分解装置25に供給される。ヒドラジン及びギ酸は、分解装置25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。ヒドラジンは窒素と水に、ギ酸は二酸化炭素と水にそれぞれ分解する。皮膜形成液に含まれた各薬剤の分解が終了した後、循環配管2及びステンレス鋼配管48内の水溶液が外部に排出される。不動態皮膜及びマグネタイト皮膜が内面に形成されたステンレス鋼配管48が循環配管2から取り外される。
When a magnetite film having a predetermined thickness is formed covering the surface of the passive film formed on the inner surface of the
ステンレス鋼配管48の内面への不動態皮膜及びマグネタイト皮膜の形成、すなわち、は、ステップS1〜S4までの各作業は、BWRプラントの運転中において、放射線管理区域ではない工場で行われる。
Formation of a passive film and a magnetite film on the inner surface of the
ステップS3及びS4において内面に不動態皮膜及びマグネタイト皮膜が形成されたステンレス鋼配管48は、BWRプラントの運転が停止された状態で行われる定期検査の期間中での配管交換工事において、BWRプラントの該当箇所に取り付けられる。
In steps S3 and S4, the
BWRプラントの或る運転サイクルでの運転が終了したとき、BWRプラントの運転が停止され、運転が停止された状態で、BWRプラントの定期検査が実施される。この定期検査の期間中で、応力腐食割れによる貫通していないひび割れが生じている再循環系配管54が、内面に不動態皮膜及びマグネタイト皮膜が形成されたステンレス鋼配管48と交換される。この交換に先立って、化学除染が実行される(ステップS5)。運転を経験したBWRプラントでは、RPV50内の炉水と接触する、再循環系配管54の内面に、酸化皮膜が形成されている。そのBWRプラントでは、この酸化皮膜が放射性核種を含んでいる。ステップS2の一例は、化学的な処理によりその酸化皮膜を、皮膜形成対象物である再循環系配管22の内面から取り除く処理である。再循環系配管54の化学除染は、図4に示す化学除染装置72を用いて行われる。この化学除染は、再循環系配管54の交換作業時において作業員の被ばくを低減するために実施される。
When the operation of the BWR plant in a certain operation cycle is finished, the operation of the BWR plant is stopped, and the BWR plant is periodically inspected in a state where the operation is stopped. During the period of this periodic inspection, the recirculation piping 54 in which cracks not penetrating due to stress corrosion cracking are replaced with a stainless steel piping 48 having a passive film and a magnetite film formed on the inner surface. Prior to this exchange, chemical decontamination is performed (step S5). In the BWR plant that has undergone operation, an oxide film is formed on the inner surface of the
仮設設備である化学除染装置72の循環配管73の両端が、ステンレス鋼製の再循環系配管54に接続される。この循環配管73を再循環系配管54に接続する作業を具体的説明する。BWRプラントの運転停止後に、例えば、再循環系配管54に接続されている浄化系配管67に設置されている弁71のボンネットを開放して浄化系ポンプ68側を封鎖する。化学除染装置72の循環配管73の一端を弁71のフランジに接続する。これにより、循環配管73の一端が再循環系ポンプ53の上流で再循環系配管54に接続される。他方、再循環ポンプ53の下流側で再循環系配管54に接続されたドレン配管または計装配管などの枝管を切り離し、その切り離された枝管に、化学除染装置72の循環配管73の他端を接続する。循環配管73の両端を再循環系配管54に接続することによって、再循環系配管54及び循環配管73を含む閉ループが形成される。再循環系配管54の両端部におけるRPV50内での各開口部は、皮膜形成液がRPV50内に流入しないように、プラグ(図示せず)でそれぞれ封鎖される。化学除染装置72は、再循環系配管64の内面に対する化学除染が終了した後で且つBWRプラントの運転停止期間内で、再循環系配管54から取り外される。
Both ends of the
ステップS5で実施する化学除染は、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、開閉弁94,弁95,96,97,98及び99、及び開閉弁100を開き、他の弁を閉じた状態で、循環ポンプ88,93を起動して、サージタンク74内の水を循環配管73及び再循環系配管54内で循環させる。そして、加熱器75によって加熱して、循環する水の温度を約90℃まで昇温させる。水温が約90℃になったとき、弁112を開く。エゼクタ76に連絡されたホッパから供給された過マンガン酸カリウムが、配管111内を流れる水により、サージタンク74内に供給される。過マンガン酸カリウムがサージタンク17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、循環配管73を通って再循環系配管54内に供給され、再循環系配管54の内面に形成されている酸化皮膜などの汚染物を溶解する。このようにして、再循環系配管54の内面の酸化除染が行われる。
The chemical decontamination performed in step S5 is a known method (see Japanese Patent Laid-Open No. 2000-105295), but will be briefly described. First, the on-off
酸化除染終了後、酸化除染液に含まれる過マンガン酸イオンは、上記のホッパからサージタンク74に注入されるシュウ酸によって分解される。上記のホッパから更にシュウ酸を供給することによってサージタンク74内に還元除染液が生成される。還元除染液のpH調整のため、弁80を開いて薬液タンク78からヒドラジンを循環配管73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93により再循環系配管54内に供給され、再循環系配管54の内面に形成されている酸化皮膜等の汚染物を還元溶解する。還元除染時に、弁106を開くと共に弁97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91に導く。再循環系配管54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91内のカチオン交換樹脂に吸着され、除去される。
After completion of oxidative decontamination, permanganate ions contained in the oxidative decontamination solution are decomposed by oxalic acid injected into the
還元除染の終了後、弁110を開いて循環配管73内を流れる還元除染液の一部を分解装置87に供給する。分解装置87は、薬液タンク83から配管86を通して供給される過酸化水素、及び分解装置87内の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が分解される。シュウ酸及びヒドラジンの分解後、加熱器75による加熱を停止し、弁104を開いて弁96を閉じ、除染液を冷却器90で冷却して、例えば、60℃まで低下させる。60℃になった除染液が、弁106を閉じて弁108を開くことにより、混床樹脂塔92に供給される。混床樹脂塔92は、分解装置87で分解されなかった、除染液に含まれる不純物を除去する。これにより、除染液の導電率が低下する。除染液のシュウ酸濃度及びヒドラジン濃度を分析し、それぞれの濃度が所定値より下がったことを確認した後、開閉弁94,100を閉じて化学除染装置72と再循環系配管54を隔離した後、再循環系配管54内に残存する水を排水する。
After the completion of the reductive decontamination, the
取替え対象の配管を撤去する(ステップS6)。再循環系配管54内の浄化済み除染液を排水した後、再循環系配管54の、ひび割れが生じている取替え部分を切断し、再循環系から取り除く。新たらしい配管を接続する(ステップS7)。ステップS1〜S4の各工程により作成した、内面に不動態皮膜を形成し、この不動態皮膜の表面をマグネタイト皮膜で覆っているステンレス鋼配管48を、工場から原子力発電所内の該当するBWRプラントの原子炉格納容器内に搬入する。搬入したステンレス鋼配管48を再循環系配管54の切断した箇所に配置し、このステンレス鋼配管48の両端部を対向する再循環系配管54のそれぞれの切断端面にそれぞれ溶接にて接続する。
The pipe to be replaced is removed (step S6). After draining the purified decontamination liquid in the
以上により、取替え対象の原子力プラント構成部材である再循環系配管54の交換作業が終了する。そして、BWRプラントの定期検査が終了した後に、次の運転サイクルにおけるBWRプラントの運転が開始される。 As described above, the replacement work of the recirculation piping 54 that is a component of the nuclear plant to be replaced is completed. Then, after the periodic inspection of the BWR plant is completed, the operation of the BWR plant in the next operation cycle is started.
BWRプラントの運転開始により、再循環系配管54として新たに接続された、内面に不動態皮膜が形成され、この不動態皮膜の表面を覆うマグネタイト皮膜(フェライト皮膜)が形成されたステンレス鋼配管48内を、Co−60を含む280℃の炉水が流れる。このため、マグネタイト皮膜が炉水と接触する。水素注入装置66から給水配管58内を流れる給水に水素が注入され、水素を含む給水がRPV50内に供給される。このように、炉水に水素が継続して注入されることによって、炉水と接触する、上記のステンレス鋼配管48等の原子力プラント構成部材の腐食電位は、低い状態(−0.5Vvs.SHE)に維持される。しかし、水素注入が中断したときには、その腐食電位は、高い状態(+0.2Vvs.SHE)になる。
A
ステンレス鋼配管48では内面に形成されたCr酸化物を主成分とする不動態皮膜の表面をマグネタイト皮膜が被覆しているため、ステンレス鋼配管48の腐食電位が低い状態(−0.5Vvs.SHE)になる水素注入時においては、不動態皮膜の作用によりステンレス鋼配管48の母材の腐食が抑制され、ステンレス鋼配管48へのCo−60の付着も抑制される。また、水素注入が停止してステンレス鋼配管48の腐食電位が上昇した状態(+0.2Vvs.SHE)では、マグネタイト皮膜によってステンレス鋼配管48の母材の腐食が抑制され、ステンレス鋼配管48へのCo−60付着が抑制される。この時、Cr酸化物を主成分とする不動態皮膜が高温の炉水に直接接触していないので、不動態皮膜に含まれるCrの炉水への溶出を防止することができる。このため、不動態皮膜がステンレス鋼配管48の母材とマグネタイト皮膜の間に常に存在する。このため、水素注入が再開されステンレス鋼配管48の腐食電位が低下した時には、その不動態皮膜がステンレス鋼配管48の母材の腐食を抑制するので、ステンレス鋼配管48へのCo−60の付着抑制が維持される。
In the
本実施例によれば、原子力プラント構成部材であるステンレス鋼配管48の内面を不動態皮膜で覆い、この不動態皮膜の表面をマグネタイト皮膜で覆っており、このため、炉水がマグネタイト皮膜の表面に接触するので、水素注入の実施時及び水素注入の不実施時において、ステンレス鋼配管48、すなわち、原子力プラント構成部材への放射性核種の取り込みを抑制することができる。
According to the present embodiment, the inner surface of the
本実施例では、ステンレス鋼配管48内面への不動態皮膜及びマグネタイト皮膜の形成をBWRプラントの運転中に行っているので、BWRプラントの運転が停止された後の定期検査期間中において、内面に不動態皮膜及びマグネタイト皮膜が前述のように形成されたステンレス鋼配管48と、BWRプラントの、応力腐食割れによりひびが生じている配管との交換作業を早期に着手することができ、定期検査期間が延びる恐れがない。
In this embodiment, since the passive film and the magnetite film are formed on the inner surface of the
本実施例は、原子炉浄化系及び残留熱除去系のステンレス鋼製の配管にも適用することができる。 The present embodiment can also be applied to stainless steel piping for the reactor purification system and the residual heat removal system.
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の線量低減方法を、図6及び図7を用いて説明する。本実施例の原子力プラント構成部材の線量低減方法は、沸騰水型原子力プラント(BWRプラント)に適用した例である。
A method for reducing the dose of a nuclear plant component according to
本実施例の原子力プラント構成部材の線量低減方法は、実施例1の原子力プラント構成部材の線量低減方法において化学除染を行った原子力プラント構成部材の表面にフェライト皮膜を形成する工程を追加した方法である。本実施例の原子力プラント構成部材の線量低減方法の他の工程は、実施例1の原子力プラント構成部材の線量低減方法の工程と同じである。 The method for reducing the dose of the nuclear plant component according to the present embodiment is a method in which a step of forming a ferrite film on the surface of the nuclear plant component subjected to chemical decontamination in the dose reduction method for the nuclear plant component according to the first embodiment is added. It is. The other steps of the method for reducing the dose of nuclear plant components according to the present embodiment are the same as those of the method for reducing the dose of nuclear plant components according to the first embodiment.
本実施例の原子力プラント構成部材の線量低減方法も、実施例1の原子力プラント構成部材の線量低減方法と同様に、例えば、再循環系配管の、応力腐食割れによる貫通していないひび割れが生じている部分を、内面に不動態皮膜が形成されてこの不動態皮膜の表面をフェライト皮膜で覆っているステンレス鋼配管に交換する。実施例1と同様に、BWRプラントの運転中で工場においてステップS1〜S4の各工程(図6参照)を実施することにより、内面に不動態皮膜が形成されてこの不動態皮膜の表面をフェライト皮膜で覆っているステンレス鋼配管48が製造される。ステップS4では、皮膜形成装置1を用いて、ステンレス鋼配管48の内面に形成された不動態皮膜の表面を覆うマグネタイト皮膜を形成する。
Similarly to the method for reducing the dose of nuclear plant components in Example 1, the method for reducing the dose of nuclear plant components in the present embodiment also causes, for example, cracks that have not penetrated due to stress corrosion cracks in the recirculation piping. This part is replaced with a stainless steel pipe in which a passive film is formed on the inner surface and the surface of the passive film is covered with a ferrite film. As in Example 1, each of the steps S1 to S4 (see FIG. 6) is performed in the factory during operation of the BWR plant, so that a passive film is formed on the inner surface. A
実施例1と同様に、BWRプラントの運転が停止された後に行われる定期検査の期間において、再循環系配管54の内面に対する化学除染が行われる(ステップS5)。本実施例の化学除染では、実施例1で用いられた化学除染装置72の替りに化学除染装置72Aが用いられる。
Similarly to the first embodiment, chemical decontamination is performed on the inner surface of the recirculation piping 54 in a period of a periodic inspection performed after the operation of the BWR plant is stopped (step S5). In the chemical decontamination of the present embodiment, a
この化学除染装置72Aを、図7を用いて具体的に説明する。化学除染装置72Aは、実施例1で用いられる化学除染装置72(図4参照)に、実施例1で用いられる皮膜形成装置1(図2参照)の鉄(II)イオン注入装置3を追加し、さらに、化学除染装置72に設けられた酸化剤注入装置82を酸化剤注入装置7に替えた構成を有する。鉄(II)イオン注入装置3の注入配管6Aが循環配管73に接続され、酸化剤注入装置7の注入配管11も循環配管73に接続される。注入ポンプ9と弁10の間で注入配管11に接続された、弁85を有する注入配管86が、分解装置87より上流で配管109に接続される。化学除染装置72Aにおいても、鉄(II)イオン注入装置3の循環配管73への第1接続点(注入配管6Aと循環配管73の接続点)、酸化剤注入装置7の循環配管73への第2接続点(注入配管11と循環配管73の接続点)、及びpH調整剤注入装置77の循環配管73への第3接続点(注入配管81と循環配管73の接続点)が、この順序で上流から下流に向って配置されている。
The
化学除染装置72Aの循環配管73が、実施例1における化学除染装置72の循環配管73と同様に、化学除染対象物の再循環系配管54に連絡される。本実施例におけるステップS5では、化学除染装置72Aを用いて行われる、本実施例のステップS5における再循環系配管54の内面の化学除染は、還元除染液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンを分解装置87で分解する際に、酸化剤注入装置7の薬液タンク8内の過酸化水素を、注入配管86を通して分解装置87に供給する以外は、実施例1において化学除染装置72を用いて行われる化学除染と同じである。
Similarly to the
還元除染液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンの分解装置25での分解処理が終了して化学除染が終了した後に、マグネタイト皮膜を形成する(ステップS8)。ステップS8では、ステップS5の工程を実施する際に再循環系配管54に接続した化学除染装置72Aを用いて行われる。化学除染装置72Aを用いて再循環系配管54の内面にフェライト皮膜であるマグネタイト皮膜を形成する場合には、弁112が閉じられており、エゼクタ76からサージタンク74への過マンガン酸カリウム及びシュウ酸の供給は行われない。化学除染装置72Aを用いた再循環系配管54の内面へのマグネタイト皮膜の形成においても、実施例1における皮膜形成装置1を用いたステンレス鋼配管48の内面へのマグネタイト皮膜の形成と同様に、鉄(II)イオン注入装置3から循環配管73への鉄(II)イオン及びギ酸を含む薬液の注入、酸化剤注入装置7から循環配管73への過酸化水素の注入、及びpH調整剤注入装置77から循環配管73へのヒドラジンの注入が行われ、ヒドラジン、鉄(II)イオン、クロムイオン、水酸化第一鉄、ギ酸及び過酸化水素を含む水溶液であるpH7.0で温度90℃の皮膜形成液が、循環配管73から再循環系配管54内に供給される。この皮膜形成液と接触する再循環系配管54の内面で皮膜形成液と接触する内面の全体に亘って、この内面を覆うマグネタイト皮膜が形成される。本実施例のステップS8では、再循環系配管54の、応力腐食割れで貫通していないひび割れが生じている切断対象の部分以外の内面にも、マグネタイト皮膜が形成される。
A magnetite film is formed after the decomposition treatment in the
所定厚みのマグネタイト皮膜が再循環系配管54の内面に形成されたとき、循環配管73への鉄(II)イオン及びギ酸を含む薬液、過酸化水素及びヒドラジンのそれぞれの注入が停止され、皮膜形成液に含まれるヒドラジン及びギ酸の分解が分解装置87で行われる。このとき、薬液タンク8内の過酸化水素が、注入配管86を通して分解装置87に供給される。ステップS8でヒドラジン及びギ酸の分解が終了した後、循環配管73の両端部が再循環系配管54から取り外される。
When a magnetite film having a predetermined thickness is formed on the inner surface of the
ステップS6における取替え対象の配管の撤去では、再循環系配管54の、ひび割れが生じている取替え部分が、切断されて再循環系配管54から取り除かれる。ステップS7において新たらしい配管を再循環系配管54の切断箇所に接続するために、ステップS1〜S4の各工程により作成した、内面に不動態皮膜を形成し、この不動態皮膜の表面をマグネタイト皮膜で覆っているステンレス鋼配管48を、工場から原子力発電所内の該当するBWRプラントの原子炉格納容器内に搬入する。搬入したステンレス鋼配管48を再循環系配管54の切断した箇所に配置し、このステンレス鋼配管48の両端部を対向する再循環系配管54のそれぞれの切断端面にそれぞれ溶接にて接続する。
In the removal of the replacement target pipe in step S <b> 6, the replacement part of the
以上により、取替え対象の原子力プラント構成部材である再循環系配管54の交換作業が終了する。そして、BWRプラントの定期検査が終了した後に、次の運転サイクルにおけるBWRプラントの運転が開始される。 As described above, the replacement work of the recirculation piping 54 that is a component of the nuclear plant to be replaced is completed. Then, after the periodic inspection of the BWR plant is completed, the operation of the BWR plant in the next operation cycle is started.
本実施例は、実施例1で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、再循環系配管54の切断箇所以外の部分にもフェライト皮膜を形成してこの切断箇所に、内面を不動態皮膜で覆っており、この不動態皮膜の表面をさらにマグネタイト皮膜で覆っているステンレス鋼配管48を接続するので、実施例1よりも原子力プラント構成部材である再循環系配管54へのCo−60の付着量を低減することができる。
In the present embodiment, each effect produced in the first embodiment can be obtained. In the present embodiment, a ferrite film is formed on a portion other than the cut portion of the
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の線量低減方法を、図8、図9、図10及び図11を用いて説明する。本実施例の原子力プラント構成部材の線量低減方法は、沸騰水型原子力プラント(BWRプラント)に適用した例である。
A method for reducing the dose of a nuclear plant component according to
本実施例の原子力プラント構成部材の線量低減方法において不動態皮膜及びフェライト皮膜を形成する原子力プラント構成部材は、実施例1及び2のそれぞれの原子力プラント構成部材の線量低減方法において不動態皮膜及びフェライト皮膜を形成する取替え用の原子力プラント構成部材とは異なって、既設のBWRプラントに設けられている原子力プラント構成部材、例えば、配管である。 The nuclear power plant component forming the passive film and the ferrite film in the method for reducing the dose of the nuclear power plant component according to the present embodiment is the same as the passive film and the ferrite in the dose reducing method for each nuclear plant component according to the first and second embodiments. Unlike a replacement nuclear power plant component for forming a film, it is a nuclear power plant component provided in an existing BWR plant, for example, a pipe.
また、本実施例の原子力プラント構成部材の線量低減方法では、実施例1及び2のそれぞれの原子力プラント構成部材の線量低減方法と異なり、前述の二層の皮膜を形成する原子力プラント構成部材、例えば、再循環系配管54に化学除染装置72(図4参照)の循環配管73の両端部を接続して再循環系配管54の内面の化学除染を行い、その後、化学除染装置72を再循環系配管54から取り外して替りに皮膜形成装置1Aの両端部を再循環系配管54に接続して、皮膜形成装置1Aにより再循環系配管54の内面に不動態皮膜を形成し、この不動態皮膜の表面にこの表面を覆うマグネタイト皮膜(フェライト皮膜)を形成する。
Further, in the method for reducing the dose of nuclear plant components according to the present embodiment, unlike the dose reduction method for each of the nuclear plant components according to the first and second embodiments, the nuclear plant component that forms the two-layer coating described above, for example, Then, both ends of the
本実施例で用いられる皮膜形成装置1Aを、図9を用いて説明する。皮膜形成装置1Aは、実施例1で用いられる皮膜形成装置1において弁46を設けた配管47を取り除き、不動態皮膜形成液注入装置115を追加した構成を有する。不動態皮膜形成液注入装置115は、薬液タンク116、注入ポンプ117及び注入配管119を有する。薬液タンク116は、注入ポンプ117及び弁118を有する注入配管119によって循環配管2に接続される。薬液タンク116は、不動態皮膜形成液であるフッ酸及び硝酸を含む水溶液を充填している。
A
実施例3の原子力プラント構成部材の線量低減方法を、図8に示す手順に基づいて説明する。本実施例において、不動態皮膜及びフェライト皮膜を形成する原子力プラント構成部材は、既設配管である再循環系配管54である。
A method for reducing the dose of nuclear plant components according to the third embodiment will be described based on the procedure shown in FIG. In the present embodiment, the nuclear plant constituent member that forms the passive film and the ferrite film is the
ここで、再循環系配管54を含む再循環系の詳細な構成を、図10を用いて説明する。再循環系は、前述したように、再循環系配管54及び再循環系配管54に設けられた再循環ポンプ53を有する。再循環ポンプ入口弁120が再循環ポンプ53の上流で再循環系配管54に設けられ、再循環ポンプ出口弁121が再循環ポンプ53の下流で再循環系配管54に設けられる。再循環系配管54の上流端部がRPV50に接続される。RPV50の外部に配置された半円状のリングヘッダ24が、再循環系配管54に設けられている。複数のライザー管125が、リングヘッダ24に接続され、RPV50を貫通してRPV50内に達する。これらのライザー管125は、各ジェットポンプ52のノズルに連絡される。残留熱除去系につながる配管122が、再循環ポンプ入口弁120の上流で再循環系配管54に接続される。残留熱除去系につながる配管123が、再循環ポンプ出口弁121の上流で再循環系配管54に接続される。
Here, the detailed configuration of the recirculation system including the
本実施例では、不動態皮膜及びフェライト皮膜を、例えば、再循環系配管54の、再循環ポンプ入口弁120の上流側のA点からこの弁の下流側のB点の間の範囲で内面に形成する。この範囲では、再循環系配管54の内面に応力腐食割れによるひび割れが生じていない。
In the present embodiment, the passive film and the ferrite film are formed on the inner surface of the
化学除染を実施する(ステップS11)。BWRプラントの運転が停止されて定期検査の期間において、図4に示す化学除染装置72の循環配管73の一端部(例えば、開閉弁100が設けられている方の端部)が配管122(図10参照)に接続される。この循環配管73の他端部(例えば、開閉弁94が設けられている方の端部)が配管123(図10参照)に接続される。化学除染装置72を用いた化学除染は、再循環系配管54のA点からのB点の間の範囲に対して実施すれば良いが、再循環系配管54の、再循環ポンプ入口弁120付近のA点からのB点の間の範囲で皮膜形成作業を行う場合、周囲の再循環系配管54の内面に付着した放射性核種から生じる放射線による被ばくを低減するために、再循環系配管54において化学除染を出来るだけ広範囲に行うことが望ましい。
Chemical decontamination is performed (step S11). In the period of the periodic inspection after the operation of the BWR plant is stopped, one end of the
配管122と配管123の間の再循環系配管54の内面が、実施例1と同様に、還元除染される。実施例1と同様に、開閉弁94,弁95,96,97,98,99及び112、及び開閉弁100を開き、他の弁を閉じた状態で、循環ポンプ88,93を起動して、加熱器75で加熱されたサージタンク74内の水(約60℃)を循環配管73及び再循環系配管54で形成される閉ループ内で循環させる。エゼクタ76から供給された過マンガン酸カリウムにより生成された酸化除染液が再循環系配管54内に供給されて再循環系配管54内面の酸化除染が実施される。酸化除染終了後に、エゼクタ76から供給されたシュウ酸により生成された還元除染液が、pH注入装置77から注入されるヒドラジンによりpHが調節され、再循環系配管54内に供給される。再循環系配管54の内面が還元除染される。還元除染が終了した後、還元除染液に含まれているシュウ酸及びヒドラジンが分解装置87で分解される。これらの薬剤の分解が終了した後、化学除染装置72が配管122及び123から取り外される。
The inner surface of the
皮膜形成装置を接続する(ステップS12)。化学除染終了後、再循環ポンプ入口弁120を分解し、再循環ポンプ入口弁120の弁箱から弁体を取り出す。この弁箱の上流側のA点及び弁箱の下流側のB点のそれぞれの位置に、弁箱内から仕切り部材を設置して再循環系配管54を封鎖する。続いて、弁体を取り外した弁箱の部分に2本の配管を連絡し、これらの配管に皮膜形成装置1A(図9参照)の循環配管2の両端部を別々に接続する。なお、皮膜形成液が流れる2本の配管が挿入される弁箱の上部は、皮膜形成液が漏れないように密閉構造とする。
A film forming apparatus is connected (step S12). After completion of chemical decontamination, the recirculation
不動態化処理を実施する。(ステップS13)。皮膜形成装置1Aが接続された後、皮膜形成装置1Aの循環配管2及び再循環系配管54の皮膜形成対象部に不動態皮膜形成液を循環させるために、サージタンク17に水を補給し、循環ポンプ20及び26を駆動して水を循環配管2及び弁箱内を循環させる。循環する水は、加熱器19で、例えば60℃まで加熱される。このとき、弁27,28,29,30,31,32及び33を開いて他の弁は全て閉じられている。
Perform passivation treatment. (Step S13). After the
A点からのB点の間の範囲で再循環系配管54の内面に不動態皮膜を形成するとき、弁118を開いて注入ポンプ117を駆動し、薬液タンク116内の不動態皮膜形成液、例えば、フッ酸及び硝酸を含む水溶液を、注入配管119を通して、循環配管2内を流れる水に注入する。循環する水溶液のフッ酸濃度が3%、硝酸濃度が10%になるように、薬液タンク116からフッ酸及び硝酸を含む水溶液が循環配管2内に注入される。フッ酸濃度が3%及び硝酸濃度が10%の不動態皮膜形成液が、循環ポンプ20及び26の駆動により、弁箱内に供給され、再循環系配管54のA点からB点の範囲で内面に接触する。この結果、その範囲の内面に、この内面を覆ってCrを主成分とする不動態皮膜が形成される。
When a passive film is formed on the inner surface of the
不動態皮膜の形成が終了した後、注水ポンプ117が停止されて弁118が閉じられる。そして、不動態皮膜形成液の廃液は、弁37を開いて弁29を閉じることにより、冷却器22に導かれて冷却される。冷却器22による冷却によって循環配管2及び弁箱内を循環するその廃液の温度が、例えば、20℃まで低下した後、弁41を開いて弁30を閉じる。この結果、その廃液が混床樹脂塔24に供給され、混床樹脂塔24に充填された要イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂によって廃液に含まれているフッ素イオン及び硝酸イオンが除去される。廃液が混床樹脂塔24を通して循環させることによって、その廃液は、マグネタイト皮膜の形成に再利用できる水になる。
After the formation of the passive film is completed, the
マグネタイト皮膜を形成する(ステップS15)。皮膜形成装置1Aにおいて、実施例1におけるマグネタイト皮膜の形成と同様に、鉄(II)イオン注入装置3から循環配管2への鉄(II)イオン及びギ酸を含む薬液の注入、酸化剤注入装置7から循環配管2への過酸化水素の注入、及びpH調整剤注入装置12から循環配管2へのヒドラジンの注入が行われる。これらの注入により循環配管2内で生成された、ヒドラジン、鉄(II)イオン、クロムイオン、水酸化第一鉄、ギ酸及び過酸化水素を含む水溶液であるpH7.0で温度90℃の皮膜形成液が、循環配管2から再循環系配管54に設けられた弁箱内に供給され、再循環系配管54のA点からB点の範囲で内面に形成された不動態皮膜の表面に接触する。この結果、その不動態皮膜の表面を覆って個の表面にマグネタイト皮膜が形成される。皮膜形成液は循環配管2及び弁箱により形成される閉ループ内を循環する。マグネタイト皮膜の形成が終了した後、皮膜形成液に含まれているギ酸及びヒドラジンが分解装置25で分解される。
A magnetite film is formed (step S15). In the
その後、皮膜形成装置が取り外される(ステップS15)。再循環系配管54の弁箱に接続されている皮膜形成装置1Aを取り外す。そして、この弁箱に弁体を組み込んで再循環ポンプ入口弁120を組み立てる。BWRプラントの定期検査が終了した後、BWRプラントが起動される。
Thereafter, the film forming apparatus is removed (step S15). The
本実施例は、実施例1と同様に、水素注入の実施時及び水素注入の不実施時において、原子力プラント構成部材である再循環系配管54への放射性核種の取り込みを抑制することができる。
In the present embodiment, in the same manner as in the first embodiment, it is possible to suppress the incorporation of radionuclides into the
本実施例によれば、不動態皮膜形成液注入装置115を有する皮膜形成装置1Aを用いることによって、その不動態皮膜形成液注入装置115から不動態皮膜形成液を、BWRプラントに設けられている原子力プラント構成部材の表面、例えば、再循環系配管54の内面に容易に接触させることができ、BWRプラントに設けられている再循環系配管54の内面に対しても不動態皮膜を形成することができる。
According to the present embodiment, by using the
本実施例では再循環系配管54のA点からのB点の間の範囲で内面に不動態皮膜を形成し、この不動態皮膜の表面にマグネタイト皮膜を形成したが、化学除染装置72を配管122,123から取り外した後、皮膜形成装置1Aの循環配管2の両端を配管122,123に別々に接続することによって、配管122の接続部と配管123の接続部の間で、再循環系配管54の内面に不動態皮膜を形成し、この不動態皮膜の表面にマグネタイト皮膜を形成することができる。この結果、放射性核種の付着を抑制できる、再循環系配管54の領域が増大できる。また、化学除染装置72に設けられたエゼクタ76及び弁122を有する配管111を、化学除染装置72と同様に、皮膜形成装置1Aに設けることによって、化学除染、不動態皮膜の形成及びマグネタイト皮膜の形成を、エゼクタ76を有する一台の皮膜形成装置1Aで行うことができる。したがって、実施例3のように、化学除染装置72の足循環系配管54への接続及び取り外しを行う必要がない。
In this embodiment, a passive film is formed on the inner surface of the recirculation piping 54 between the points A and B, and a magnetite film is formed on the surface of the passive film. After removing from the
実施例3で皮膜形成の対象にした再循環系配管54の内面の一部に応力腐食割れによる貫通していないひび割れが生じている場合には、以下のように、不動態皮膜及びマグネタイト皮膜を形成しても良い。BWRプラントの定期検査の期間において、化学除染装置72を用いて再循環系配管54の内面の化学除染を行った後に、再循環系配管54のひ部割れが生じている箇所を切断して取り除き、その箇所に新しい配管(ステンレス鋼配管)を溶接にて接続する。その後、図9に示す皮膜形成装置1Aの循環配管2の両端部を、配管122,123に別々に接続する。そして、実施例3と同様に、皮膜形成装置1Aを用いて、配管122の接続部と配管123の接続部の間で、再循環系配管54の内面に不動態皮膜を形成し、この不動態皮膜の表面にマグネタイト皮膜を形成する。これによって、実施例3で生じる各効果を得ることができる。さらに、新たに接続した配管と残っている再循環系配管54の溶接部の内面にも、不動態皮膜を形成することができ、この不動態皮膜の表面にマグネタイト皮膜を形成することができる。
In the case where cracks that do not penetrate due to stress corrosion cracking occur on a part of the inner surface of the
新設の原子力プラントに実施例1〜3のそれぞれを適用することができる。新設の原子力プラントの原子力プラント構成部材には放射性核種が付着していないので、新設の原子力プラントに適用する場合には、各実施例で行われている化学除染は行う必要がない。 Each of Examples 1 to 3 can be applied to a new nuclear plant. Since the radionuclide is not attached to the nuclear plant components of the newly installed nuclear power plant, it is not necessary to perform the chemical decontamination performed in each embodiment when applied to the newly installed nuclear power plant.
1,1A…皮膜形成装置、2,73…循環配管、3…鉄(II)イオン注入装置、12,77…pH調整剤注入装置、17,74…サージタンク、19,75…加熱器、20,26,88,93…循環ポンプ、22,90…冷却器、25,87…分解装置、49…原子炉、50…原子炉圧力容器、51…炉心、53…再循環ポンプ、54…再循環系配管、58…給水配管、66…水素注入装置、72,72A…化学除染装置、115…不動態皮膜形成液注入装置。
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