JP2014098192A - Method for forming ferrite film on carbon steel member in atomic power plant and film forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法及び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における炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法及び皮膜形成装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for forming a ferrite film on a carbon steel member in a nuclear power plant, and more particularly, to a method for forming a ferrite film on a carbon steel member in a nuclear power plant suitable for application to a boiling water nuclear power plant. And a film forming apparatus.
原子力プラントとして、例えば、沸騰水型原子力発電プラント(以下、BWRプラントという)及び加圧水型原子力発電プラント(以下、PWRプラントという)が知られている。BWRプラントは、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、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。 As a nuclear power plant, for example, a boiling water nuclear power plant (hereinafter referred to as a BWR plant) and a pressurized water nuclear power plant (hereinafter referred to as a PWR plant) are known. The BWR plant has a nuclear reactor with a reactor core built in a reactor pressure vessel (referred to as RPV). Cooling water supplied to the core by the recirculation pump (or internal pump) is heated by heat generated by nuclear 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 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.
BWRプラント及びPWRプラント等の発電プラントでは、原子炉圧力容器などの主要な構成部材は、水と接触する表面の腐食を抑制するために、ステンレス鋼及びニッケル基合金などを用いている。ただし、原子炉冷却材浄化系、余熱除去系、原子炉隔離時冷却系、炉心スプレイ系、給水系及び復水系などの構成部材は、プラントの製造所要コストを低減する観点、あるいは給水系や復水系を流れる高温水に起因するステンレス鋼の応力腐食割れを避ける観点などから、主に炭素鋼部材が用いられる。 In power plants such as BWR plants and PWR plants, main components such as a reactor pressure vessel use stainless steel, nickel-base alloy, or the like in order to suppress corrosion of the surface in contact with water. However, components such as the reactor coolant purification system, residual heat removal system, reactor isolation cooling system, core spray system, feed water system, and condensate system are used from the viewpoint of reducing the required manufacturing costs of the plant, or in the feed water system and the recovery system. Carbon steel members are mainly used from the viewpoint of avoiding stress corrosion cracking of stainless steel caused by high-temperature water flowing in the water system.
しかし、原子炉冷却材浄化系、余熱除去系、原子炉隔離時冷却系、炉心スプレイ系、給水系及び復水系などを構成する炭素鋼部材も、水と接触する表面を有するので、その表面が腐食するおそれがある。この場合において、炭素鋼部材が浄化装置の下流側に配置されていると、炭素鋼部材の腐食生成物は、放射性腐食生成物の元になることがある。また、PWRプラントでは、炭素鋼部材の腐食生成物に起因して二次系の熱交換効率が低下する原因になる場合がある。 However, the carbon steel members constituting the reactor coolant purification system, residual heat removal system, reactor isolation cooling system, core spray system, feed water system and condensate system also have a surface in contact with water. There is a risk of corrosion. In this case, if the carbon steel member is disposed on the downstream side of the purification device, the corrosion product of the carbon steel member may be a source of the radioactive corrosion product. Moreover, in a PWR plant, the heat exchange efficiency of a secondary system may be reduced due to corrosion products of carbon steel members.
そこで、緻密なフェライト皮膜(例えば、マグネタイト皮膜、ニッケルフェライト皮膜)を沸騰水型原子力プラントの構成部材である炭素鋼部材の表面に形成することが提案されている(例えば、特開2007−182604号公報及び特開2007−192672号公報参照)。具体的には、沸騰水型原子力プラントの停止中において、鉄(II)イオン及び有機酸(例えば、ギ酸)を含む薬剤、鉄(II)イオンを鉄(III)イオンに酸化する酸化剤、及びpHを調整するpH調整剤を含み、pHが5.5〜9.0の範囲内に調整された皮膜形成水溶液を用いて、炭素鋼部材の表面にフェライト皮膜を形成している。このフェライト皮膜は、炭素鋼部材の表面に冷却水が接触するのを遮断する保護膜になるので、炭素鋼部材の冷却水と接する表面の腐食が抑制される。 Therefore, it has been proposed to form a dense ferrite film (for example, a magnetite film or a nickel ferrite film) on the surface of a carbon steel member that is a constituent member of a boiling water nuclear power plant (for example, JP 2007-182604 A). Publication and JP 2007-192672 A). Specifically, a chemical containing iron (II) ions and an organic acid (for example, formic acid), an oxidizing agent that oxidizes iron (II) ions to iron (III) ions during shutdown of a boiling water nuclear power plant, and A ferrite film is formed on the surface of the carbon steel member using a film-forming aqueous solution that contains a pH adjusting agent that adjusts the pH and is adjusted to a pH in the range of 5.5 to 9.0. Since this ferrite film serves as a protective film that blocks cooling water from contacting the surface of the carbon steel member, corrosion of the surface of the carbon steel member in contact with the cooling water is suppressed.
なお、ステンレス鋼で製造された、BWRプラントの再循環系配管の内面にフェライト皮膜を形成する方法が、特開2006−38483号公報に記載されている。 A method of forming a ferrite film on the inner surface of a recirculation piping of a BWR plant manufactured from stainless steel is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-38483.
原子力プラントの構成部材の表面に形成されるフェライト皮膜の形成量を水晶振動子電極装置によって計測することが、特開2010−127788号公報に記載されている。特開2010−127788号公報では、水晶振動子電極装置によって計測したフェライト皮膜の形成量に基づいて、その構成部材の表面へのフェライト皮膜の形成が終了したかを判定している。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-127788 describes that a formation amount of a ferrite film formed on the surface of a component of a nuclear power plant is measured by a crystal resonator electrode device. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-127788, it is determined whether the formation of the ferrite film on the surface of the constituent member has been completed based on the amount of the ferrite film formed measured by the crystal resonator electrode device.
原子力発電プラントの炭素鋼部材の表面に緻密なフェライト皮膜を形成する、特開2007−182604号公報及び特開2007−192672号公報に記載されたフェライト皮膜形成方法は、皮膜形成水溶液への鉄(II)イオン及び有機酸を含む薬剤、酸化剤、及び皮膜形成液のpHを5.5〜9.0の範囲内に調整するpH調整剤の添加を、鉄(II)イオン及び有機酸を含む薬剤、酸化剤及びpH調整剤の順に行っている。 The method for forming a ferrite film described in JP 2007-182604 A and JP 2007-192672 A, which forms a dense ferrite film on the surface of a carbon steel member of a nuclear power plant, includes iron ( II) Addition of a pH adjusting agent that adjusts the pH of the drug, oxidizing agent, and film-forming solution containing ions and organic acid within the range of 5.5 to 9.0, including iron (II) ions and organic acid The drug, oxidizing agent, and pH adjuster are used in this order.
発明者らは、特開2007−182604号公報及び特開2007−192672号公報に記載された炭素鋼部材の表面へのフェライト皮膜の形成について、検討したところ、炭素鋼部材の表面に所定厚みのフェライト皮膜が形成されるまでに要する時間が長く、この時間を短縮する必要があることが分かった。 The inventors examined the formation of a ferrite film on the surface of the carbon steel member described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-182604 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-192672. It has been found that it takes a long time to form the ferrite film, and it is necessary to shorten this time.
本発明の目的は、プラントの炭素鋼部材の表面へのフェライト皮膜の形成に要する時間を短縮できる原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法及び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 apparatus for forming a ferrite film on a carbon steel member in a nuclear power plant that can shorten the time required for forming a ferrite film on the surface of the carbon steel member of the plant.
上記した目的を達成する本発明の特徴は、酸化剤及びpH調整剤を含む皮膜形成液を原子力プラントの構成部材である炭素鋼部材の表面に接触させ、その酸化剤により、イオン化された、炭素鋼部材の鉄と、その酸化剤との反応により炭素鋼部材のその表面にフェライト皮膜を形成することことにある。 A feature of the present invention that achieves the above-described object is that a film-forming solution containing an oxidizing agent and a pH adjusting agent is brought into contact with the surface of a carbon steel member that is a constituent member of a nuclear power plant, and is ionized by the oxidizing agent. The purpose is to form a ferrite film on the surface of the carbon steel member by the reaction between the iron of the steel member and the oxidizing agent.
炭素鋼部材の、酸化剤及びpH調整剤を含む皮膜形成液が接触する表面でイオン化された鉄と、その酸化剤の反応により、その表面にフェライト皮膜を形成するので、フェライト皮膜の形成に要する時間を短縮することができる。 A ferrite film is formed on the surface of the carbon steel member by the reaction of iron ionized on the surface with which the film-forming solution containing the oxidizing agent and the pH adjusting agent comes into contact with the oxidizing agent. Time can be shortened.
好ましくは、炭素鋼部材の表面に接触する、酸化剤及びpH調整剤を含む皮膜形成液のpHが5.5〜9.5の範囲内にあることが望ましい。皮膜形成液のpHが5.5以上であるので、炭素鋼部材の表面へのフェライト皮膜の形成ができないほどに炭素鋼部材から鉄が溶出することを避けることができ、その表面へのフェライト皮膜の形成を容易に行うことができる。 Preferably, the pH of the film-forming solution containing an oxidizing agent and a pH adjusting agent that contacts the surface of the carbon steel member is in the range of 5.5 to 9.5. Since the pH of the film-forming solution is 5.5 or more, it is possible to avoid the elution of iron from the carbon steel member to the extent that a ferrite film cannot be formed on the surface of the carbon steel member. Can be easily formed.
本発明によれば、プラントの炭素鋼部材の表面へのフェライト皮膜の形成に要する時間を短縮することができる According to the present invention, the time required for forming a ferrite film on the surface of a carbon steel member of a plant can be shortened.
発明者らは、特開2007−182604号公報及び特開2007−192672号公報のそれぞれに記載された炭素鋼部材の表面へのフェライト皮膜の形成について、検討した。この検討の結果、発明者らは、炭素鋼部材の表面へのフェライト皮膜の形成に要する時間を短縮する必要があることを見出した。なお、特開2007−182604号公報及び特開2007−192672号公報のそれぞれに記載された炭素鋼部材の表面へのフェライト皮膜の形成は、実質的に同じ三種類の薬剤を含む皮膜形成液を炭素鋼部材の表面にフェライト皮膜を形成しているため、以下において、従来技術を特開2007−182604号公報を用いて説明する。 The inventors examined the formation of a ferrite film on the surface of a carbon steel member described in JP 2007-182604 A and JP 2007-192672 A, respectively. As a result of this study, the inventors have found that it is necessary to shorten the time required for forming the ferrite film on the surface of the carbon steel member. In addition, the formation of the ferrite film on the surface of the carbon steel member described in each of JP 2007-182604 A and JP 2007-192672 A is a film forming liquid containing substantially the same three types of drugs. Since a ferrite film is formed on the surface of the carbon steel member, the prior art will be described below using JP-A-2007-182604.
そこで、発明者らは、炭素鋼部材表面にフェライト皮膜をより短時間で形成できる対応策について種々検討した。この検討の一環として、発明者らは、炭素鋼部材の表面への接触により、この表面に鉄を含む皮膜を形成することができる、皮膜形成液の成分について詳細な検討を行った。この結果、発明者らは、炭素鋼部材の表面に接触する皮膜形成液のpHを5.5以上に保つことにより、この皮膜形成液が接触する炭素鋼部材の表面に存在する炭素鋼部材の鉄を利用し、この鉄を含む皮膜を炭素鋼部材の表面に形成することができることを突き止めた。すなわち、酸化剤を含むpHが5.5以上に保たれた皮膜形成液が炭素鋼部材の表面に接触すると、炭素鋼部材表面のFe2+の一部が、皮膜形成液に含まれる酸化剤の作用によりFe3+にイオン化され、酸化剤の作用によってFe3+にイオン化された鉄と酸化剤が作用していないFe2+とが化学反応する。この結果、鉄を含む皮膜が炭素鋼部材の表面に形成されるのである。発明者らは、特開2007−182604号公報に記載された鉄(II)イオン、酸化剤及びpH調整剤を含む皮膜形成液ではなく、鉄(II)イオンが含まれていない、酸化剤及びpH調整剤を含む皮膜形成液を用いることにより、炭素鋼の表面に鉄を含む皮膜を形成できることを新たに見出したのである。 Therefore, the inventors have studied various measures for forming a ferrite film on the surface of the carbon steel member in a shorter time. As part of this study, the inventors conducted a detailed study on the components of the film-forming solution that can form a film containing iron on the surface of the carbon steel member by contact with the surface. As a result, the inventors maintained the pH of the film forming liquid in contact with the surface of the carbon steel member at 5.5 or higher, so that the carbon steel member existing on the surface of the carbon steel member in contact with the film forming liquid Using iron, it was found that a film containing iron can be formed on the surface of the carbon steel member. That is, when the film-forming solution containing the oxidant and maintained at a pH of 5.5 or more comes into contact with the surface of the carbon steel member, a part of Fe 2+ on the surface of the carbon steel member is oxidized in the film-forming solution. The iron ionized to Fe 3+ by the action of oxidant and the iron ionized to Fe 3+ by the action of the oxidant chemically react with Fe 2+ not acting on the oxidant. As a result, a film containing iron is formed on the surface of the carbon steel member. The inventors are not a film forming liquid containing iron (II) ions, an oxidizing agent and a pH adjuster described in JP-A-2007-182604, and an oxidizing agent containing no iron (II) ions and The present inventors have newly found that a film containing iron can be formed on the surface of carbon steel by using a film forming liquid containing a pH adjuster.
酸化剤としては、例えば、過酸化水素、及びオゾン、酸素を溶解した溶液のいずれかを用いる。pH調整剤としては、ヒドラジン及びアンモニアのいずれかを用いる。 As the oxidizing agent, for example, any one of hydrogen peroxide, a solution in which ozone and oxygen are dissolved is used. As the pH adjuster, either hydrazine or ammonia is used.
一方、特開2007−182604号公報に記載された炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法では、段落0045に記載されているように、皮膜形成液に鉄(II)イオンを含む薬剤及び酸化剤を注入すると、皮膜形成液中において注入された鉄(II)イオンの酸化剤による酸化反応が開始され、皮膜形成液内で鉄(III)イオンが生成される。この結果、皮膜形成液に含まれる鉄(II)イオンと鉄(III)イオンの比率が炭素鋼部材の表面におけるフェライト皮膜の生成反応に適した条件になる。このときの皮膜形成液は酸性であってこのままではフェライト皮膜の生成反応が進行しないために、pH調整剤の注入により皮膜形成液のpHをアルカリ側に大きくすると、炭素鋼部材の表面での皮膜生成反応が開始される。 On the other hand, in the method for forming a ferrite film on a carbon steel member described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-182604, as described in paragraph 0045, a drug and an oxidizing agent containing iron (II) ions are included in the film forming liquid. When injected, the oxidation reaction of the iron (II) ions injected in the film forming solution by the oxidizing agent is started, and iron (III) ions are generated in the film forming solution. As a result, the ratio of iron (II) ions to iron (III) ions contained in the film-forming solution becomes a condition suitable for the formation reaction of the ferrite film on the surface of the carbon steel member. Since the film forming solution at this time is acidic and the formation reaction of the ferrite film does not proceed as it is, if the pH of the film forming solution is increased to the alkali side by injecting the pH adjuster, the film on the surface of the carbon steel member The production reaction is started.
発明者らがこのような特開2007−182604号公報に記載された炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法を詳細に検討した結果、皮膜形成液に注入されて皮膜形成液内に多量に存在する鉄(II)イオンは、皮膜形成液と流動している状態で及び炭素鋼部材の表面に吸着された状態でそれぞれ酸化されて鉄(III)イオンを生成するため、鉄(II)イオンの酸化反応速度が速いこともあって、皮膜形成液に注入された酸化剤が、前述の各状態における鉄(II)イオンの酸化に全量消費されてしまうことを発見した。この結果、特開2007−182604号公報に記載されたその方法では、炭素鋼部材に接触した、鉄(II)イオン、鉄(III)イオン及びpH調整剤を含む皮膜形成液には酸化剤が含まれておらず、前述した、炭素鋼部材の表面に存在するこの炭素鋼部材の鉄が皮膜形成液に含まれる酸化剤の作用によりイオンになるという現象が起こりえないことが明らかになった。もし、炭素鋼部材の表面に接触した、鉄(II)イオン、鉄(III)イオン及びpH調整剤を含む皮膜形成液に酸化剤が含まれるほどに酸化剤を皮膜形成液に注入した場合には、炭素鋼部材の表面には緻密なフェライト皮膜が形成されなくなる。 As a result of detailed studies by the inventors on the method of forming a ferrite film on a carbon steel member described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-182604, a large amount of the ferrite film is injected into the film forming liquid and exists in the film forming liquid. Iron (II) ions are oxidized in a state of flowing with the film forming solution and adsorbed on the surface of the carbon steel member to generate iron (III) ions. It was discovered that the oxidant injected into the film-forming solution was consumed entirely for the oxidation of iron (II) ions in each of the aforementioned states due to the high reaction rate. As a result, in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-182604, the film forming liquid containing iron (II) ions, iron (III) ions and a pH adjusting agent in contact with the carbon steel member contains an oxidizing agent. It was clarified that the phenomenon that the iron of this carbon steel member existing on the surface of the carbon steel member becomes an ion by the action of the oxidant contained in the film forming liquid cannot occur. . If the oxidizing agent is injected into the film forming solution so that the oxidizing agent is contained in the film forming solution containing iron (II) ions, iron (III) ions and a pH adjusting agent in contact with the surface of the carbon steel member Does not form a dense ferrite film on the surface of the carbon steel member.
特開2007−182604号公報の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法では、pH調整剤を含む皮膜形成液内の鉄(II)イオン及び鉄(III)イオンを利用した皮膜生成反応により、フェライト皮膜が炭素鋼部材の表面全面に亘って形成される。このため、その皮膜形成方法では、フェライト皮膜の形成に要する時間が長くなる。この従来の方法で、炭素鋼部材の表面へのフェライト皮膜の形成に要する時間が長くなる理由は、以下のとおりである。従来の方法では、皮膜形成液に注入した鉄(II)イオンの多くは、そのフェライト皮膜であるマグネタイト皮膜の形成に使用されず、皮膜形成液中でマグネタイト粒子として析出する。このような現象が、従来の方法において、フェライト皮膜の形成に要する時間を長くしているのである。 In the method of forming a ferrite film on a carbon steel member disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-182604, a ferrite film is formed by a film formation reaction using iron (II) ions and iron (III) ions in a film forming liquid containing a pH adjuster. Is formed over the entire surface of the carbon steel member. For this reason, in the film forming method, the time required for forming the ferrite film becomes long. The reason why the time required for forming the ferrite film on the surface of the carbon steel member is increased by this conventional method is as follows. In the conventional method, most of the iron (II) ions injected into the film forming liquid are not used for forming the magnetite film that is the ferrite film, but are precipitated as magnetite particles in the film forming liquid. Such a phenomenon lengthens the time required for forming the ferrite film in the conventional method.
これに対し、発明者らが新たに見出した皮膜形成方法では、炭素鋼部材の表面でイオン化された、炭素鋼部材の鉄をフェライト皮膜の形成に利用しているため、鉄(II)イオンが皮膜形成液中でマグネタイト粒子として析出することが生じない。その新たに見出した皮膜形成方法では、鉄(II)イオンを含んでいなく、酸化剤及びpH調整剤を含むpHが5.5〜9.5の皮膜形成液を炭素鋼部材の表面に接触させることにより、前述したように、炭素鋼部材の表面でイオン化された、炭素鋼部材の鉄が炭素鋼部材の表面で酸化剤と化学反応し、炭素鋼部材の表面を覆う鉄を含む皮膜を形成することができる。この皮膜形成溶液のpHを5.5未満にした場合には、炭素鋼部材から皮膜形成液に溶出する鉄の量が増大し、炭素鋼部材の表面に鉄を含む皮膜の形成ができなくなる。このため、皮膜形成溶液のpHは5.5以上にすることが好ましい。 On the other hand, in the film formation method newly found by the inventors, the iron of the carbon steel member ionized on the surface of the carbon steel member is used for the formation of the ferrite film. No precipitation as magnetite particles occurs in the film-forming solution. In the newly found film forming method, a film forming liquid containing no oxidant and pH adjusting agent and having a pH of 5.5 to 9.5 is brought into contact with the surface of the carbon steel member. As described above, the iron of the carbon steel member ionized on the surface of the carbon steel member chemically reacts with the oxidant on the surface of the carbon steel member, and a film containing iron covering the surface of the carbon steel member is formed. Can be formed. When the pH of the film forming solution is less than 5.5, the amount of iron eluted from the carbon steel member into the film forming solution increases, and a film containing iron cannot be formed on the surface of the carbon steel member. For this reason, it is preferable that pH of a film formation solution shall be 5.5 or more.
さらに、発明者らは、上記した鉄を含む皮膜を原子力プラントの運転停止時において原子力プラントの炭素鋼部材の表面に形成することを検討した。そして、鉄(II)イオンを含んでいなく、酸化剤及びpH調整剤を含むpHが5.5〜9.5の皮膜形成液の温度を100℃以下にした場合でも、鉄を含む皮膜を炭素鋼部材の表面に形成することができた。鉄を含む皮膜を炭素鋼部材の表面への形成は、下記の(1)式及び(2)式で表される反応に基づいて行われることが分かった。 Furthermore, the inventors examined the formation of the above-described film containing iron on the surface of the carbon steel member of the nuclear power plant when the nuclear power plant was shut down. And even when the temperature of the film-forming solution having a pH of 5.5 to 9.5 that does not contain iron (II) ions and contains an oxidizing agent and a pH adjusting agent is 100 ° C. or lower, a film containing iron It could be formed on the surface of the carbon steel member. It has been found that the film containing iron on the surface of the carbon steel member is formed based on the reactions represented by the following formulas (1) and (2).
Fe2++2OH- → 2Fe(OH)2 ……(1)
2Fe3++Fe(OH)2 → Fe3O4+H2O+O2- ……(2)
発明者らは、上記した鉄を含む皮膜の組成を確認するために、鉄(II)イオンを含んでいなく、酸化剤及びpH調整剤を含むpHが5.5〜9.5の皮膜形成液を炭素鋼で作られた炭素鋼試験片の表面に接触させ、この試験片の表面に鉄を含む皮膜を形成した。その後、形成された鉄を含む皮膜の組成分析を行った。得られた組成分析結果、すなわち、その鉄を含む皮膜のラマンスペクトルを図4に示す。炭素鋼試験片の表面に形成された鉄を含む皮膜のラマンスペクトル(本発明)は、図4に示すように、波数668.3/cmでピークが形成され、波数668.3/cmでピークが形成されるマグネタイトの標準スペクトル(Fe3O4標準)と一致した。この結果、炭素鋼試験片の表面に形成された鉄を含む皮膜は、フェライト皮膜であるマグネタイト皮膜であることを確認した。
Fe 2+ + 2OH − → 2Fe (OH) 2 (1)
2Fe 3+ + Fe (OH) 2 → Fe 3 O 4 + H 2 O + O 2− (2)
In order to confirm the composition of the above-described film containing iron, the inventors have formed a film that does not contain iron (II) ions and has a pH of 5.5 to 9.5 containing an oxidizing agent and a pH adjusting agent. The liquid was brought into contact with the surface of a carbon steel specimen made of carbon steel, and a film containing iron was formed on the surface of the specimen. Thereafter, composition analysis of the formed film containing iron was performed. FIG. 4 shows the obtained composition analysis result, that is, the Raman spectrum of the film containing iron. As shown in FIG. 4, the Raman spectrum (invention) of the film containing iron formed on the surface of the carbon steel specimen has a peak at a wave number of 668.3 / cm and a peak at a wave number of 668.3 / cm. Was consistent with the standard spectrum of magnetite (Fe 3 O 4 standard). As a result, it was confirmed that the film containing iron formed on the surface of the carbon steel test piece was a magnetite film that was a ferrite film.
鉄(II)イオンを含んでいない上記皮膜形成液を用いて表面にマグネタイト皮膜を形成した炭素鋼試験片(以下、皮膜形成試験片という)を用いて60Coの付着量を確認した。比較のため、マグネタイト皮膜を形成していない炭素鋼試験片(以下、未処理試験片という)における60Coの付着量も確認した。皮膜形成試験片及び未処理試験片を、60Coを含む模擬炉水に浸漬させ、60Coの付着量を確認する実験を行った。この実験により、図5に示す結果が得られた。皮膜形成試験片に対する60Coの付着量は、未処理試験片に対するその付着量の1/2以下に低減した。 The amount of 60 Co deposited was confirmed using a carbon steel test piece (hereinafter referred to as a film formation test piece) having a magnetite film formed on the surface thereof using the above film formation liquid not containing iron (II) ions. For comparison, the amount of 60 Co deposited on a carbon steel test piece (hereinafter referred to as an untreated test piece) on which no magnetite film was formed was also confirmed. The film-forming test pieces and untreated test pieces were immersed in simulated reactor water containing 60 Co, an experiment was conducted to confirm the adhesion amount of 60 Co. By this experiment, the result shown in FIG. 5 was obtained. The amount of 60 Co attached to the film-forming test piece was reduced to ½ or less of the amount attached to the untreated test piece.
鉄(II)イオンを含んでいない上記皮膜形成液によって炭素鋼部材の表面に形成されたマグネタイト皮膜は、原子力プラントの運転状態における炉水に対して保護膜になり、炭素鋼部材への放射性核種の付着を抑制している。 The magnetite film formed on the surface of the carbon steel member by the above film forming liquid not containing iron (II) ions becomes a protective film against the reactor water in the operating state of the nuclear power plant, and the radionuclide to the carbon steel member Suppression of adhesion is suppressed.
以上の検討結果から、鉄(II)イオンを含んでいなく、酸化剤及びpH調整剤を含むpHが5.5〜9.5の皮膜形成液を炭素鋼部材に接触させることにより、特開2007−182604号公報に記載された炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法に比べて、炭素鋼部材表面へのフェライト皮膜の形成に要する時間を著しく短縮できることが分かった。 From the above examination results, by bringing a film-forming solution having a pH of 5.5 to 9.5 that does not contain iron (II) ions and contains an oxidizing agent and a pH adjusting agent into contact with a carbon steel member, It has been found that the time required for forming the ferrite film on the surface of the carbon steel member can be remarkably shortened compared to the method for forming a ferrite film on the carbon steel member described in 2007-182604.
鉄(II)イオンを含んでいなく、酸化剤及びpH調整剤を含むpHが5.5〜9.5の皮膜形成液を炭素鋼部材に接触させるときには、この皮膜形成液の温度は、60℃〜100℃の範囲内に調節することが望ましい。その皮膜形成液の温度が低い場合には炭素鋼部材の表面におけるフェライト皮膜の生成速度が遅くなり、フェライト皮膜の形成に時間を要することになる。このため、その皮膜形成液の温度は、炭素鋼部材表面でのフェライト皮膜の生成速度が実用範囲になる60℃以上の温度範囲にすることが望ましい。また、その皮膜形成液の温度が100℃よりも高くなると、その皮膜形成液の沸騰を抑制するために皮膜形成液を加圧しなければならない。このため、仮設設備である皮膜形成装置に耐圧性が要求され、その装置が大型化する。したがって、皮膜形成液の温度は100℃以下にするとよい。 When the film-forming solution containing no oxidant and pH adjuster and having a pH of 5.5 to 9.5 is brought into contact with the carbon steel member, the temperature of the film-forming solution is 60 It is desirable to adjust within the range of from -100 ° C. When the temperature of the film forming liquid is low, the formation rate of the ferrite film on the surface of the carbon steel member is slow, and it takes time to form the ferrite film. For this reason, it is desirable that the temperature of the film-forming liquid be in a temperature range of 60 ° C. or higher where the production rate of the ferrite film on the surface of the carbon steel member is within a practical range. Further, when the temperature of the film forming liquid is higher than 100 ° C., the film forming liquid must be pressurized in order to suppress boiling of the film forming liquid. For this reason, pressure resistance is requested | required of the film formation apparatus which is temporary facilities, and the apparatus enlarges. Therefore, the temperature of the film forming liquid is preferably 100 ° C. or lower.
運転を経験した原子力プラントでは、原子力プラントが運転を停止しているときに、保守点検作業を容易に行うために、原子力プラントの構成部材である配管の内面に対して酸化除染及び還元除染を含む化学除染を実施している。発明者らは、この化学除染の作業中に、鉄(II)イオンを含んでいない上記皮膜形成液によって炭素鋼部材の表面にフェライト皮膜を形成することによって、化学除染に要する時間及びフェライト皮膜の形成に要する時間の合計時間をさらに短縮することができるのではと考えた。このため、発明者らは、化学除染を実施しているときに、炭素鋼部材の表面にフェライト皮膜を形成することが可能であるかについて検討した。 In nuclear power plants that have experienced operation, oxidative decontamination and reductive decontamination are performed on the inner surface of piping that is a component of the nuclear power plant to facilitate maintenance and inspection work when the nuclear power plant is stopped. Chemical decontamination including During the chemical decontamination work, the inventors formed a ferrite film on the surface of the carbon steel member with the above-mentioned film forming liquid not containing iron (II) ions. It was thought that the total time required for forming the film could be further shortened. For this reason, the inventors examined whether it is possible to form a ferrite film on the surface of a carbon steel member when chemical decontamination is performed.
化学除染は、酸化除染工程、酸化除染剤分解工程、還元除染工程、還元除染剤分解工程及び浄化工程の5つの工程を含んでいる。これらの工程のうち酸化除染工程及び還元除染工程では酸化除染液及び還元除染液を用いて原子力プラントの炭素鋼部材の表面に付着している酸化被膜及び放射性核種を溶解して除去する。このため、酸化除染工程及び還元除染工程、及び酸化除染工程と還元除染工程の間で行われる酸化除染剤分解工程でのフェライト皮膜の形成は不可能である。発明者らは、還元除染工程が終了した後に、フェライト皮膜の形成を行えば良いとの結論に達した。還元除染工程が終了した後にフェライト皮膜の形成を行う方法として、以下の2つの方法が考えられる。第1の方法では、還元除染工程の後で浄化工程前の還元除染剤分解工程において還元除染剤の一部を分解した後にフェライト皮膜の形成を行い、フェライト皮膜の形成終了後に、この皮膜形成に用いたpH調整剤を残りの還元除染剤の分解と併せて分解する。第2の方法では、還元除染工程終了後で還元除染剤分解工程開始前にフェライト皮膜の形成を行い、フェライト皮膜の形成後に行われる還元除染剤分解工程において、還元除染剤の分解と併せて、その皮膜形成に用いたpH調整剤の分解も実施する。 Chemical decontamination includes five steps of an oxidative decontamination step, an oxidative decontamination agent decomposition step, a reduction decontamination step, a reduction decontamination agent decomposition step, and a purification step. Among these processes, the oxidative decontamination process and the reductive decontamination process use the oxidative decontamination liquid and the reductive decontamination liquid to dissolve and remove the oxide film and radionuclide adhering to the surface of the carbon steel member of the nuclear power plant. To do. For this reason, it is impossible to form a ferrite film in the oxidative decontamination step, the reduction decontamination step, and the oxidative decontamination agent decomposition step performed between the oxidative decontamination step and the reduction decontamination step. The inventors have come to the conclusion that the ferrite film may be formed after the reduction decontamination process is completed. The following two methods are conceivable as a method of forming a ferrite film after the reduction decontamination step. In the first method, after the reductive decontamination step, the reductive decontaminant is decomposed in the reductive decontaminant decomposition step, and then the ferrite film is formed. The pH adjuster used for film formation is decomposed together with the remaining reductive decontamination agent. In the second method, after the reduction decontamination process is completed and before the reduction decontamination agent decomposition process is started, the ferrite film is formed, and in the reduction decontamination agent decomposition process performed after the formation of the ferrite film, the reduction decontamination agent is decomposed. In addition, the pH adjuster used for the film formation is also decomposed.
以上の検討の結果、発明者らは、鉄(II)イオンを含んでいなく、酸化剤及びpH調整剤を含むpHが5.5〜9.5の皮膜形成液を用いた炭素鋼部材の表面へのフェライト皮膜の形成は、上記の第1の方法及び第2の方法のいずれかで可能であることを見出した。 As a result of the above studies, the inventors of the carbon steel member using a film-forming solution having a pH of 5.5 to 9.5 that does not contain iron (II) ions and contains an oxidizing agent and a pH adjusting agent. It has been found that a ferrite film can be formed on the surface by either the first method or the second method.
そこで、発明者らは、化学除染の、還元除染工程終了後における還元除染剤の分解工程において、原子力プラントの構成部材を模擬した炭素鋼製の試験片の表面にフェライト皮膜を形成できるかを確認する実験を行った。この実験においては、還元除染工程終了後における還元除染剤の分解工程での還元除染剤の分解途中の還元除染液を模擬した水溶液(模擬還元除染液)が用いられた。この模擬還元除染液は、還元除染剤であるシュウ酸濃度が50ppmであるpH4のシュウ酸水溶液である。シュウ酸に比べてヒドラジンは分解しやすいので、シュウ酸濃度が50ppmまで低下したとき、還元除染液にはヒドラジンが含まれていない。なお、還元除染工程で使用される還元除染液は、シュウ酸濃度が2000ppmでヒドラジン濃度が600ppmであるpH2.5の水溶液である。上記の模擬還元除染液は、還元除染工程が終了した時点でシュウ酸濃度が2000ppmである還元除染液のシュウ酸を、その後の化学除染の還元除染剤分解工程でシュウ酸を分解してシュウ酸が50ppmになったときの還元除染液を模擬している。
Therefore, the inventors can form a ferrite film on the surface of a test piece made of carbon steel simulating a constituent member of a nuclear power plant in the decontamination process of the reductive decontamination agent after the completion of the reductive decontamination process. An experiment was conducted to confirm this. In this experiment, an aqueous solution (simulated reductive decontamination solution) simulating a reductive decontamination solution during the decontamination of the reductive decontamination agent in the decontamination step of the reductive decontamination agent after completion of the reductive decontamination step was used. This simulated reductive decontamination solution is a
シュウ酸濃度が50ppmでpHが4の、模擬還元除染液であるシュウ酸水溶液に、鉄(II)イオンを含んでいなく、酸化剤である過酸化水素及びpH調整剤であるヒドラジンを純水に添加して生成した皮膜形成液を混合し、この混合液に上記の炭素鋼製の試験片を浸漬させた。なお、皮膜形成液が混合されたシュウ酸水溶液のpHが5.5以上、例えば、6になるように、皮膜形成液に含まれるヒドラジンの濃度が調整されている。この結果、混合液は、シュウ酸、過酸化水素及びヒドラジンを含み、pHが6で温度が90℃の水溶液である。この混合液に炭素鋼製の試験片を所定時間(例えば、2時間)浸漬させ、所定時間経過した後、この試験片を混合液から取り出した。試験片の表面にはフェライト皮膜である緻密なマグネタイト皮膜が形成されていた。 The oxalic acid aqueous solution, which is a simulated reductive decontamination solution having an oxalic acid concentration of 50 ppm and a pH of 4, does not contain iron (II) ions, and pure hydrogen peroxide that is an oxidizing agent and hydrazine that is a pH adjusting agent. A film-forming solution formed by adding to water was mixed, and the above-mentioned test piece made of carbon steel was immersed in this mixed solution. The concentration of hydrazine contained in the film forming solution is adjusted so that the pH of the oxalic acid aqueous solution mixed with the film forming solution is 5.5 or more, for example, 6. As a result, the mixed solution is an aqueous solution containing oxalic acid, hydrogen peroxide and hydrazine, having a pH of 6 and a temperature of 90 ° C. A test piece made of carbon steel was immersed in the mixed solution for a predetermined time (for example, 2 hours), and after the predetermined time had elapsed, the test piece was taken out from the mixed solution. A dense magnetite film, which is a ferrite film, was formed on the surface of the test piece.
以上の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 examination results will be described below.
本発明の好適な一実施例である実施例1の原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法を、図1、図2及び図3を用いて説明する。本実施例の原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法は、沸騰水型原子力発電プラント(BWRプラント)の給水配管に適用される。 A method for forming a ferrite film on a carbon steel member in a nuclear power plant of Example 1, which is a preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS. The method for forming a ferrite film on a carbon steel member in a nuclear power plant according to this embodiment is applied to a water supply pipe of a boiling water nuclear power plant (BWR plant).
原子力発電プラントであるBWRプラントは、図2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。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、核燃料物質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、ステンレス鋼製の再循環系配管22、及び再循環系配管22に設置された再循環ポンプ21を有する。給水系は、復水器4とRPV12を連絡する炭素鋼製の給水配管10に、復水ポンプ5、復水浄化装置(例えば、復水脱塩器)6、低圧給水加熱器7、給水ポンプ8及び高圧給水加熱器9を、復水器4からRPV12に向って、この順に設置して構成されている。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をこの順に設置している。浄化系配管20は、再循環ポンプ21の上流で再循環系配管22に接続される。原子炉1は、原子炉建屋(図示せず)内に配置された原子炉格納容器11内に設置されている。
As shown in FIG. 2, 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内に噴射される。ジェットポンプ14のノズルの周囲に存在する冷却水が、その冷却水の噴射によってジェットポンプ14内に吸引され、噴射された冷却水と共に炉心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核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、加熱された冷却水の一部が蒸気になる。この蒸気は、RPV12内に設けられた気水分離器(図示せず)及び蒸気乾燥器(図示せず)にて水分が除去された後に、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)が回転し、電力が発生する。
The cooling water in the
タービン3から排出された蒸気は、復水器4で凝縮されて水になる。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8でさらに昇圧される。給水は、低圧給水加熱器7及び高圧給水加熱器9で加熱されてRPV12内に導かれる。タービン3から抽気された抽気蒸気が、抽気配管15を通って低圧給水加熱器7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 steam discharged from the turbine 3 is condensed by 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の駆動によって原子炉浄化系の浄化系配管20内に流入し、再生熱交換器25及び非再生熱交換器26で冷却された後、炉水浄化装置27で浄化される。浄化された冷却水は、再生熱交換器25で加熱されて浄化系配管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 recirculation system pipe 22 flows into the
1つの運転サイクルでのBWRプラントの運転が停止された後、仮設設備である皮膜形成装置30の循環配管31の両端が、炭素鋼製の給水配管(炭素鋼部材)10に接続される。すなわち、BWRプラントの運転停止後に、例えば、復水脱塩器6と低圧給水加熱器7の間で給水配管10に設けられているバルブ16のボンネットを開放してこのボンネットの復水脱塩器6側を閉止するとともに、バルブ16のフランジを用いて皮膜形成装置30の循環配管31の一端を、低圧給水加熱器8よりも上流で給水配管10に接続する。これと同時に、高圧給水加熱器9よりも下流で給水配管10(例えば、給水配管10に接続されたドレン配管またはサンプリング配管)を切り離し、給水配管10の切り離した部分に循環配管31の他端を接続する。循環配管31の両端が給水配管10に接続され、給水配管10及び循環配管31を含む閉ループが形成される。
After the operation of the BWR plant in one operation cycle is stopped, both ends of the
皮膜形成装置30は給水配管10の内面に対する化学除染作業及び給水配管10の内面へのフェライト皮膜の形成作業に用いられる。給水配管10に接続された皮膜形成装置30は、BWRプラントの放射線管理区域であるタービン建屋(図示せず)内に配置されている。本実施例では、化学除染の最終工程である最後の浄化工程が終了した後、皮膜形成装置30が給水配管10から取り外される。その後、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。
The
皮膜形成装置30の詳細な構成を、図3を用いて説明する。皮膜形成装置30は、循環配管31、サージタンク32、循環ポンプ33,34、酸化剤注入装置35、pH調整剤注入装置40、フィルタ45、加熱器56、カチオン交換樹脂塔48、分解装置50及びエゼクタ69を備えている。
A detailed configuration of the
開閉弁51、循環ポンプ33、加熱器46、弁54,55及び56、サージタンク32、循環ポンプ34、弁57及び開閉弁58が、上流よりこの順に循環配管31に設けられている。弁53をバイパスして循環配管31に接続される配管63に、弁52及びフィルタ45が設置される。加熱器46及び弁54をバイパスする配管64が循環配管31に接続され、冷却器47及び弁59が配管64に設置される。両端が循環配管31に接続されて弁55をバイパスする配管65に、カチオン交換樹脂塔48及び弁60が設置される。両端が配管65に接続されてカチオン交換樹脂塔48及び弁60をバイパスする配管66に、混床樹脂塔49及び弁61が設置される。カチオン交換樹脂塔48は陽イオン交換樹脂を充填しており、混床樹脂塔49は陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を充填している。
The on-off
分解装置50及び弁62が設置される配管67が弁56をバイパスして循環配管31に接続される。分解装置50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32が弁56と循環ポンプ34の間で循環配管31に設置される。弁70及びエゼクタ69が設けられる配管68が、循環ポンプ34と弁57の間で循環配管31に接続され、さらに、サージタンク32に接続されている。給水配管10の内面の汚染物を酸化溶解するために用いる過マンガン酸カリウム(酸化除染剤)、さらには再循環系配管22の内面の汚染物を還元溶解するために用いるシュウ酸(還元除染剤)をサージタンク32内に供給するためのホッパ(図示せず)がエゼクタ69に設けられている。
A
酸化剤注入装置35が、薬液タンク36、供給ポンプ37及び注入配管39を有する。薬液タンク36は、供給ポンプ37及び弁38を設けた注入配管39によって循環配管31に接続される。薬液タンク36には酸化剤である過酸化水素が充填される。酸化剤としては、オゾンを溶解した水を用いてもよい。供給ポンプ37と弁38の間で注入配管39に接続された酸化剤供給管71が分解装置73より上流で配管67に接続される。弁72が酸化剤供給管71に設けられる。
The
pH調整剤注入装置40が、薬液タンク41、注入ポンプ42及び注入配管44を有する。薬液タンク41は、注入ポンプ42及び弁43を有する注入配管44によって循環配管31に接続される。薬液タンク41にはpH調整剤であるヒドラジンが充填される。
The pH adjusting
酸化剤注入装置35の循環配管31への接続点(注入配管39と循環配管31の接続点)は、pH調整剤注入装置40の循環配管31への接続点(注入配管44と循環配管31の接続点)よりも上流に位置している。前者の接続点は後者の接続点よりも下流に配置してもよい。
The connection point of the
pH計74が注入配管44と循環配管31の接続点よりも下流で循環配管31に取り付けられる。導電率計73が、注入配管39と循環配管31の接続点と、注入配管44と循環配管31の接続点の間で循環配管31に取り付けられる。
A
本実施例の原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法を、図1を用いて詳細に説明する。フェライト皮膜の給水配管10の内面への形成は化学除染における還元除染の終了後で還元除染剤の分解途中で行われる。図1に示す手順は、フェライト皮膜を給水配管10の内面に形成する工程だけでなく、その給水配管内面の化学除染、及びフェライト皮膜の形成に用いたpH調整剤(例えば、ヒドラジン)の分解の各工程も含んでいる。
A method for forming a ferrite film on a carbon steel member in the nuclear power plant of this embodiment will be described in detail with reference to FIG. The formation of the ferrite film on the inner surface of the
まず、皮膜形成装置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プラントの運転が炉心内の燃料集合体の交換のために停止された後のBWRプラントの運転停止期間において、前述したように、循環配管31が皮膜形成対象物の配管系である給水配管(原子力プラントの構成部材である炭素鋼部材)10に接続される。
First, the film forming apparatus is connected to the piping system to be coated (Step S1). That is, in the BWR plant operation stop period after the operation of the BWR plant is stopped for the replacement of the fuel assembly in the core, as described above, the water supply in which the
皮膜形成装置30が給水配管10に接続された後、化学除染がこの給水配管を対象に実施される。実施される化学除染は、公知の方法(例えば、特開2000−105295号公報参照)である。この化学除染は、前述したように、酸化除染工程、酸化除染剤分解工程、還元除染工程、還元除染剤分解工程及び浄化工程の5つの工程を含んでいる。
After the
皮膜形成対象物に対して化学除染における酸化除染及び還元除染を実施する(ステップS2)。運転を経験したBWRプラントでは、放射性核種を含む酸化皮膜が給水配管10の内面に形成されている。化学除染は、薬剤を用いた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給水配管10の内面から取り除く処理である。皮膜形成対象物の配管系へのフェライト皮膜の形成は、その給水配管10の内面の腐食抑制及びその内面への放射性核種の付着抑制を目的とするものであるが、そのフェライト皮膜の形成に際しては、予め存在する酸化被膜を除去するために給水配管10の内面に対して事前に化学除染を実施することが好ましい。
Oxidative decontamination and reductive decontamination in chemical decontamination are performed on the film formation target (step S2). In the BWR plant that has experienced operation, an oxide film containing a radionuclide is formed on the inner surface of the
まず、給水配管10の内面に対して酸化除染を実施する。弁51及び53〜58をそれぞれ開き、他の弁を閉じた状態で、循環ポンプ33及び34を駆動する。これにより、循環配管31及び給水配管10を含む閉ループ内にサージタンク32内の水を循環させる。加熱器46により循環する水を加熱し、この水の温度が90℃になったときに弁70が開けられる。エゼクタ69につながっているホッパから供給される必要量の過マンガン酸カリウム(酸化除染剤)が、配管68内を流れる水によりサージタンク32内に導かる。過マンガン酸カリウムがサージタンク32内で水に溶解し、過マンガン酸カリウム水溶液が生成される。過マンガン酸カリウム水溶液は酸化除染液である。この酸化除染液は、循環ポンプ34の駆動によってサージタンク32から循環配管31を経て給水配管10内に供給される。酸化除染液は、給水配管10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(酸化除染工程)。
First, oxidative decontamination is performed on the inner surface of the
酸化除染が終了した後、給水配管10の内面に対して還元除染が実施される。上記のホッパからエゼクタ69を通してシュウ酸(還元除染剤)をサージタンク32内に注入する。このシュウ酸によって酸化除染液に含まれている過マンガン酸カリウムが分解される(酸化除染剤分解工程)。過マンガン酸カリウムの分解後に、サージタンク32内で生成されてpHが調整された還元除染液(シュウ酸水溶液)は、循環ポンプ32の駆動によって循環配管31から給水配管10内に供給され、給水配管10の内面に付着している腐食生成物(放射性核種を含む)の還元溶解を行う(還元除染工程)。弁43を開いて注入ポンプ42を駆動すると、薬液タンク41内のヒドラジンが、注入配管44を通して循環配管31内に注入される。循環配管31を流れる還元除染液のpHが、そのヒドラジンの注入によって調整される。給水配管10に供給される還元除染液のシュウ酸濃度が2000ppmであり、還元除染液のpHは2.5である。溶解された放射性核種及び腐食生成物を含む還元除染液が、給水配管10から循環配管31に排出される。弁60を開いて弁55の開度を調節することにより、給水配管10から循環配管31に排出された還元除染液の一部が、配管65を通して、カチオン交換樹脂塔48に導かれる。還元除染液に含まれた放射性核種の金属陽イオン及び鉄イオン等の金属陽イオンは、カチオン交換樹脂塔48内のカチオン交換樹脂に吸着されて除去される。カチオン交換樹脂塔48から排出された還元除染液及び弁55を通過した還元除染液は、循環配管31から給水配管10に再び供給される。このように、還元除染液は、循環配管31及び給水配管10を含む閉ループ内を循環しながら、給水配管10の内面の還元除染を行う。
After the oxidative decontamination is completed, reductive decontamination is performed on the inner surface of the
薬液タンク41にアンモニアを充填し、pH調整剤としてヒドラジンの替りにアンモニアを、還元除染工程において、循環配管31内を流れる還元除染液に注入してもよい。
The
還元除染剤の分解工程を実施する(ステップS3)。ステップS3で実施される還元除染剤の分解工程は、還元除染に用いられた還元除染液(シュウ酸水溶液)に含まれる還元除染剤(シュウ酸)及びpH調整剤(例えば、ヒドラジン)を分解する工程(ステップ3a)、及び分解されずに残っている還元除染剤(シュウ酸)及びフェライト皮膜の形成のために還元除染液に注入したpH調整剤(例えば、ヒドラジン)を分解する工程(ステップS3c)を含んでいる。 A decomposition process of the reductive decontaminant is performed (step S3). The decontamination process of the reductive decontamination performed in step S3 includes a reductive decontaminant (oxalic acid) and a pH adjuster (for example, hydrazine) contained in the reductive decontamination liquid (oxalic acid aqueous solution) used for reductive decontamination. ), And a reductive decontaminant (oxalic acid) remaining undecomposed and a pH adjuster (for example, hydrazine) injected into the reductive decontamination solution to form a ferrite film. The process (step S3c) to decompose | disassemble is included.
還元除染工程が終了した後に、還元除染剤の分解工程が開始され、還元除染に用いられた還元除染液に含まれる還元除染剤及びpH調整剤が分解される(ステップ3a)。ステップ3aにおいて、還元除染剤の一部を分解する工程(ステップS3b)が実施される。注入ポンプ42の駆動を停止して弁43を全閉にし、薬液タンク41から循環配管31へのヒドラジンの注入を停止する。さらに、弁62を開いて弁56の開度を調整して循環配管31内を流れる還元除染液、すなわち、シュウ酸水溶液の一部を分解装置50に供給する。このとき、弁72を開いて供給ポンプ37を駆動し、薬液タンク36内の過酸化水素(酸化剤)を、酸化剤供給管71を通して分解装置50に供給する。注入配管39に設けられた弁38は閉じている。分解装置50に導かれたシュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンは、分解装置50に供給された過酸化水素、及び分解装置50内の活性炭触媒の作用によって分解される。還元除染液であるシュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸の一部が分解されてこのシュウ酸水溶液のpHが設定pHになって後述のステップS4が開始されるまで、カチオン交換樹脂塔48による金属陽イオンの除去が継続して行われる。シュウ酸及びヒドラジンの分解装置50内での分解は、シュウ酸水溶液を給水配管10及び循環配管31により形成される閉ループ内を循環させながら行われる。
After the reduction decontamination process is finished, the reduction decontamination process is started, and the reduction decontamination agent and the pH adjuster contained in the reduction decontamination liquid used for the reduction decontamination are decomposed (
シュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸の分解により還元除染液のpHは徐々に大きくなる。シュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸の一部が分解されて、還元除染の終了時において2000ppmであった、シュウ酸水溶液のシュウ酸濃度が、50ppmまで減少する。このとき、還元除染液のpHが4になる。pH計74で測定した還元除染液であるシュウ酸水溶液のpHが、設定pHである、例えば、4になったとき、弁60を閉じてシュウ酸水溶液のカチオン交換樹脂塔48への供給を停止する。シュウ酸の分解によりpHが4になったシュウ酸水溶液には、ヒドラジンが含まれていない。ヒドラジンはシュウ酸よりも早く分解されるため、シュウ酸水溶液のpHが4になったとき、シュウ酸水溶液に含まれたヒドラジンは全て分解されている。
The pH of the reductive decontamination solution gradually increases due to the decomposition of oxalic acid contained in the oxalic acid aqueous solution. A part of the oxalic acid contained in the oxalic acid aqueous solution is decomposed, and the oxalic acid concentration of the oxalic acid aqueous solution, which was 2000 ppm at the end of the reductive decontamination, is reduced to 50 ppm. At this time, the pH of the reducing decontamination solution becomes 4. When the pH of the oxalic acid aqueous solution, which is the reductive decontamination solution measured by the
酸化剤及びpH調整剤を注入する(ステップS4)。還元除染剤であるシュウ酸の一部が分解されてシュウ酸水溶液のpHが4になったとき、すなわち、pH計74で測定したシュウ酸水溶液のpHが4になったとき、ステップS3bが終了し、薬液タンク41内のpH調整剤であるヒドラジンが循環配管31内を流れるシュウ酸水溶液に注入される。このヒドラジンの注入は、弁43を開いて注入ポンプ42を駆動することにより行われる。ヒドラジンの注入により、ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液のpHが設定pH、例えば、pH7になったとき、弁38を開き、薬液タンク36内の過酸化水素を、注入配管39を通して、循環配管31内を流れるヒドラジンを含むシュウ酸水溶液に注入する。過酸化水素及びヒドラジンを含みpHが7で90℃のシュウ酸水溶液、すなわち、皮膜形成液が、循環配管31内で生成され、循環配管31を通って給水配管10内に供給される。このシュウ酸水溶液に含まれた過酸化水素の濃度は、例えば、数十ppmである。
An oxidizing agent and a pH adjusting agent are injected (step S4). When a part of the oxalic acid that is the reductive decontaminating agent is decomposed and the pH of the oxalic acid aqueous solution becomes 4, that is, when the pH of the oxalic acid aqueous solution measured by the
pH7のそのシュウ酸水溶液が給水配管10の内面に接触すると、シュウ酸水溶液に含まれている過酸化水素の作用によって、給水配管10の母材である炭素鋼に含まれる鉄が給水配管10の内面でイオン化される。このイオン化された鉄が給水配管10の内面で過酸化水素と化学反応し、フェライト皮膜であるマグネタイト皮膜が給水配管10の内面に形成される。給水配管10から循環配管31に排出されたシュウ酸水溶液に、過酸化水素が酸化剤注入装置35から、ヒドラジンがpH調整剤注入装置40からそれぞれ注入される。過酸化水素及びヒドラジンが注入されたpH7のシュウ酸水溶液が、再び、循環配管31を通して給水配管10に供給される。皮膜形成液が循環配管31及び給水配管10を含む閉ループ内を循環し、皮膜形成液の給水配管10への供給開始から所定時間が経過したとき、緻密なマグネタイト皮膜が、皮膜形成液が接触する給水配管10の内面全面に亘って形成される。このマグネタイト皮膜は溶出した鉄と過酸化水素の化学反応によって形成されるため、給水配管10の内面を覆う緻密なマグネタイト皮膜が非常に短時間に形成される。皮膜形成液を供給して給水配管10の内面にマグネタイト皮膜を形成している間も、皮膜形成液の一部が分解装置50に供給されて皮膜形成液に含まれたシュウ酸及びマグネタイト皮膜の形成のために注入されたヒドラジンが分解される。分解装置50から排出されて循環配管31内を流れるシュウ酸水溶液に、酸化剤注入装置35から所定量の過酸化水素が、pH調整剤注入装置40からヒドラジンがそれぞれ注入される。このときのpH調整剤注入装置40からのヒドラジンの注入量は、分解装置50で分解されたヒドラジンの量に実質的に等しい。
When the aqueous oxalic acid solution at
フェライト皮膜形成の終了を判定する(ステップS5)。pH7の過酸化水素及びヒドラジンを含むシュウ酸水溶液が接触する、給水配管10の内面全面に、フェライト皮膜の一種であるマグネタイト皮膜が形成されたとき、給水配管10の内面から鉄が溶出しなくなり、給水配管10の内面へのマグネタイト皮膜の形成が終了する。フェライト皮膜形成の終了の判定は、pH7の過酸化水素及びヒドラジンを含むシュウ酸水溶液の給水配管10への供給が開始されてから所定時間が経過したとき、フェライト皮膜の形成が終了したと判定される。この時間が経過するまでの間は、ステップS5の判定が「NO」であり、過酸化水素及びヒドラジンのシュウ酸水溶液への注入が継続される。
The end of ferrite film formation is determined (step S5). When a magnetite film, which is a kind of ferrite film, is formed on the entire inner surface of the
特開2010−127788号公報に記載されているように、水晶振動子電極装置を用いてマグネタイト皮膜の形成量を測定し、この測定された形成量に基づいてフェライト皮膜形成の終了を判定しても良い。この場合には、特開2010−127788号公報の図3、図4及び図7に示されているように、水晶振動子電極装置を内部に設置した弁ボンネットを、開閉弁51と循環ポンプ33の間で循環配管31に設けて、水晶振動子電極装置の、給水配管10の材質と同じ炭素鋼製の金属部材の表面を循環配管31内を流れる皮膜形成液に接触させ、金属部材のその表面に形成されたマグネタイト皮膜の量を測定する。
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-127788, the amount of magnetite film formation is measured using a crystal resonator electrode device, and the end of ferrite film formation is determined based on the measured amount of formation. Also good. In this case, as shown in FIGS. 3, 4, and 7 of JP 2010-127788 A, a valve bonnet in which a crystal resonator electrode device is installed is connected to an on-off
酸化剤及びpH調整剤の注入を停止する(ステップS6)。フェライト皮膜の形成が終了したと判定されたとき、すなわち、ステップS5の判定が「YES」のとき、弁38が閉じられて過酸化水素の循環配管31への供給が停止され、注入ポンプ42の停止及び弁43の閉鎖によるヒドラジンの循環配管31への供給が停止される。
The injection of the oxidizing agent and the pH adjusting agent is stopped (step S6). When it is determined that the formation of the ferrite film is completed, that is, when the determination in step S5 is “YES”, the
残っている還元除染剤及びpH調整剤の分解を実施する(ステップS3c)。ステップS4〜S6の各工程を実施している間も、シュウ酸水溶液が、過酸化水素が供給されている分解装置50に供給されるので、シュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸の分解が継続して行われている。ステップS4において過酸化水素及びヒドラジンが注入されたとき、皮膜形成液である、pH7の過酸化水素及びヒドラジンを含むシュウ酸水溶液の一部が、給水配管10から排出された後に分解装置50に供給されるので、そのヒドラジンも分解される。
The remaining reductive decontamination agent and pH adjusting agent are decomposed (step S3c). Since the oxalic acid aqueous solution is supplied to the
給水配管10の内面へのマグネタイト皮膜の形成が終了した後、給水配管10から循環配管31に排出される皮膜形成液に残っているシュウ酸及びその皮膜形成に使用されたヒドラジンが分解される。これらの分解は、過酸化水素及びヒドラジンの注入停止後に、pH7の過酸化水素及びヒドラジンを含むシュウ酸水溶液の一部を、過酸化水素が酸化剤供給管71を通して供給される分解装置50に供給しながら行われる。弁60を開いてそのシュウ酸水溶液をカチオン交換樹脂塔48に供給する。ただし、このシュウ酸水溶液のカチオン交換樹脂塔48への供給は、そのシュウ酸水溶液に含まれる過酸化水素が分解装置50で消費され、過酸化水素の濃度が、カチオン交換樹脂塔48内の陽イオン交換樹脂が過酸化水素により損傷を受けなくなる濃度まで低下した後に行われる。残っているシュウ酸が分解装置50においてさらに分解されてシュウ酸水溶液におけるシュウ酸濃度がさらに低下し、そのシュウ酸水溶液のヒドラジン濃度も低下する。
After the formation of the magnetite film on the inner surface of the
分解装置50から排出されたシュウ酸水溶液が弁56を通過するシュウ酸水溶液に混合され、この混合された水溶液の導電率が導電率計73で測定される。測定されたシュウ酸水溶液の導電率が設定導電率に低下したとき、そのシュウ酸水溶液のシュウ酸濃度が10ppmに低下し、シュウ酸及びヒドラジンの分解が終了する。このとき、そのシュウ酸水溶液のヒドラジン濃度は0になっている。供給ポンプ37が停止され、弁62,72が閉じられて全閉状態になる。
The oxalic acid aqueous solution discharged from the
還元除染剤及びpH調整剤が分解された水溶液の浄化を実施する(ステップS7)。シュウ酸及びヒドラジンの分解が終了した後、弁59を開いて弁54を閉じ、弁61を開いて弁58を閉じる。加熱器46による、シュウ酸濃度が10ppmに低下したシュウ酸水溶液の加熱が停止され、このシュウ酸水溶液が冷却器47で冷却されてこの水溶液の温度が例えば60℃に調節される。冷却により60℃になったシュウ酸水溶液が、混床樹脂塔49に供給される。シュウ酸水溶液に含まれている陰イオン及び陽イオンが混床樹脂塔49内の陰イオン交換樹脂及び陽イオン交換樹脂に吸着されて除去される。
Purification of the aqueous solution in which the reducing decontamination agent and the pH adjusting agent are decomposed is performed (step S7). After the decomposition of oxalic acid and hydrazine is completed, the
廃液を処理する(ステップS8)。浄化工程が終了した後、ポンプ(図示せず)を有する高圧ホース(図示せず)により循環配管31と廃液処理装置(図示せず)を接続する。浄化工程の終了後に循環配管31及び給水配管10内に存在する水溶液は、放射性廃液である。その水溶液は高圧ホースに設けられたポンプを駆動して循環配管31から高圧ホースを通して廃液処理装置(図示せず)に排出され、廃液処理装置で処理される。循環配管31及び給水配管10内の全ての水溶液が、廃液処理装置に排出されたとき、廃液処理工程が終了する。
The waste liquid is processed (step S8). After the purification process is completed, the
酸化除染工程、酸化除染剤分解工程、還元除染工程、還元除染剤分解工程及び浄化工程が複数回、例えば、2〜3回繰り返される場合には、ステップS4〜S6の各ステップは最後の還元除染剤分解工程で行われる。 When the oxidative decontamination step, the oxidative decontamination agent decomposition step, the reductive decontamination step, the reductive decontamination agent decomposition step and the purification step are repeated a plurality of times, for example, 2 to 3 times, each step of steps S4 to S6 is performed. It is performed in the final reduction decontamination agent decomposition step.
ステップS8の工程が終了した後、循環配管31と廃液処理装置を接続している高圧ホースを取り外して循環配管31の両端部を給水配管10から取り外す。給水配管10が循環配管31の接続前の状態に復旧され、その後、BWRプラントの運転が開始される。
After the process of step S8 is completed, the high-pressure hose connecting the
前述したように、イオン化された、給水配管10の鉄とpH7で90℃のシュウ酸水溶液に含まれる過酸化水素との化学反応により、給水配管10の内面にマグネタイト皮膜を形成する本実施例では、マグネタイト皮膜の形成に要する時間が、特開2007−182604号公報に記載された鉄(II)イオン、過酸化水素及びヒドラジンを含み、5.5〜9.0の範囲内のpHを有する水溶液を用いて給水配管の内面にマグネタイト皮膜を形成する場合に要する時間の1/5に短縮される。
As described above, in this embodiment, a magnetite film is formed on the inner surface of the
本実施例では、鉄(II)イオンを含む薬剤を皮膜形成液に注入しないので、特開2007−182604号公報に記載されたフェライト皮膜形成方法のように、鉄をギ酸に溶解して鉄(II)イオンを含む薬剤を作る必要が無く、給水配管の内面にフェライト皮膜を形成した後、皮膜形成液に含まれるギ酸を分解する工程も不要である。 In this example, since a drug containing iron (II) ions is not injected into the film forming solution, iron is dissolved in formic acid as in the ferrite film forming method described in JP-A-2007-182604 and iron ( II) There is no need to make a chemical containing ions, and a process of decomposing formic acid contained in the film-forming solution after forming a ferrite film on the inner surface of the water supply pipe is unnecessary.
特開2007−182604号公報に記載されたフェライト皮膜形成方法では、給水配管内面の化学除染、すなわち、酸化除染工程、酸化除染剤分解工程、還元除染工程、還元除染剤分解工程及び浄化工程、給水配管内面へのマグネタイト皮膜の形成工程、及びマグネタイト皮膜の形成に用いた皮膜形成液に含まれたギ酸及びヒドラジンの分解工程の各工程が連続して行われる。これに対して、本実施例では、酸化除染工程、酸化除染剤分解工程、還元除染工程、還元除染剤分解工程及び浄化工程が連続して行われ、給水配管内面へのマグネタイト皮膜の形成工程が還元除染剤分解工程と並行して行われる。さらに、本実施例では、マグネタイト皮膜の形成に用いられたヒドラジンの分解が還元除染剤分解工程で行われる。このように、本実施例における給水配管内面へのマグネタイト皮膜の形成工程及びマグネタイト皮膜の形成に用いられたヒドラジンの分解工程が、特開2007−182604号公報に記載されたフェライト皮膜形成方法における化学除染の工程内で実施されることになる。このため、本実施例における化学除染及びマグネタイト皮膜形成の施工に要する時間が、特開2007−182604号公報に記載されたフェライト皮膜形成方法における化学除染及びマグネタイト皮膜形成の施工に要する時間よりも短縮される。さらに、本実施例では、給水配管10の内面にマグネタイト皮膜を形成している間においても、皮膜形成液に含まれるシュウ酸の分解を継続して行っているので、シュウ酸の分解工程、すなわち、還元除染剤の分解工程が早く終了する。
In the ferrite film forming method described in JP-A-2007-182604, chemical decontamination of the inner surface of the water supply pipe, that is, oxidative decontamination step, oxidative decontamination agent decomposition step, reduction decontamination step, reduction decontamination agent decomposition step And each process of the purification process, the formation process of the magnetite film on the inner surface of the water supply pipe, and the decomposition process of formic acid and hydrazine contained in the film formation liquid used for the formation of the magnetite film is continuously performed. On the other hand, in this embodiment, the oxidative decontamination step, the oxidative decontamination agent decomposition step, the reduction decontamination step, the reduction decontamination agent decomposition step and the purification step are continuously performed, and the magnetite film on the inner surface of the water supply pipe The forming step is performed in parallel with the reducing decontamination agent decomposition step. Furthermore, in this example, the hydrazine used for forming the magnetite film is decomposed in the reducing decontaminating agent decomposition step. As described above, the formation process of the magnetite film on the inner surface of the water supply pipe and the decomposition process of hydrazine used for the formation of the magnetite film in this example are the chemicals in the ferrite film formation method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-182604. It will be carried out within the decontamination process. For this reason, the time required for the construction of the chemical decontamination and the magnetite film formation in this example is longer than the time required for the construction of the chemical decontamination and the magnetite film formation in the ferrite film formation method described in JP-A-2007-182604. Is also shortened. Further, in this embodiment, even during the formation of the magnetite film on the inner surface of the
マグネタイト皮膜を給水配管10の内面に形成するとき、pHが5.5以上である7の皮膜形成液を給水配管10の内面に接触させるので、マグネタイト皮膜が給水配管10の内面に形成されないほどに多量の鉄が給水配管10から溶出されることを防ぐことができる。このため、給水配管10の内面へのマグネタイト皮膜の形成が容易になる。
When the magnetite film is formed on the inner surface of the
本実施例では、還元除染終了後に還元除染材であるシュウ酸の一部を分解して還元除染液のpHを増加しているので、還元除染液のpHを、給水配管10の内面へのマグネタイト皮膜の形成が可能なpH5.5以上、例えば、7にするために還元除染液に注入するヒドラジンの量を低減することができる。 In this embodiment, after the reduction decontamination is completed, a part of the oxalic acid that is the reduction decontamination material is decomposed to increase the pH of the reduction decontamination liquid. The amount of hydrazine injected into the reductive decontamination solution in order to obtain a pH of 5.5 or higher, for example 7, that enables the formation of a magnetite film on the inner surface can be reduced.
本実施例では、マグネタイト皮膜を形成しているときに、弁60を閉じてカチオン交換樹脂塔48への過酸化水素を含む皮膜形成液の供給を停止する。このため、カチオン交換樹脂塔48内の陽イオン交換樹脂の過酸化水素による損傷を防止できる。弁61も閉じており、過酸化水素を含む皮膜形成液の混床樹脂塔49への供給も停止されている。このため、混床樹脂塔49の陽イオン交換樹脂の過酸化水素による損傷も防止される。
In this embodiment, when the magnetite film is formed, the
給水配管10の内面に緻密なマグネタイト皮膜を形成するので、沸騰水型原子力プラントの運転中において給水が流れる給水配管10の内面の腐食を防止することができる。
Since a dense magnetite film is formed on the inner surface of the
また、本実施例によれば、給水配管10の内面に緻密なマグネタイト皮膜を形成するので、給水に含まれる微量の放射性核種の給水配管10の内面への付着を抑制すると共に、上記したように、給水配管10内面の腐食を抑制することができる。このため、給水配管10を通しての原子炉圧力容器12内への遷移金属の流入を防ぐことができる。これは、原子炉圧力容器12内における炉水の放射能濃度の抑制につながり、原子炉圧力容器12に連絡された配管(例えば、再循環系配管22、浄化系配管20)への放射性核種の付着抑制をもたらす。
Further, according to the present embodiment, a dense magnetite film is formed on the inner surface of the
本発明の好適な他の実施例である実施例2の原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法を、図2、図3及び図6を用いて説明する。本実施例の原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法は、BWRプラントの給水配管に適用される。
A method for forming a ferrite film on a carbon steel member in a nuclear power plant according to
本実施例の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法は、実施例1の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法において、ステップS3の工程(還元除染剤分解工程)をステップS3A及び3Bに分割し、ステップS4〜S6の各工程をステップS3AとステップS3Bの間で行うものである。本実施例では、還元除染剤、すなわち、シュウ酸の分解が、給水配管10の内面にマグネタイト皮膜を形成している間において行われない。
The method for forming a ferrite film on a carbon steel member of the present example is the same as the method for forming a ferrite film on a carbon steel member of Example 1, except that the step (reduction decontaminant decomposition step) of step S3 is divided into steps S3A and 3B. , Steps S4 to S6 are performed between Step S3A and Step S3B. In the present embodiment, the reductive decontamination agent, that is, oxalic acid is not decomposed while the magnetite film is formed on the inner surface of the
本実施例の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法では、図3に示す皮膜形成装置30が用いられ、実施例1と同様に、ステップS1で皮膜形成装置30の循環配管31の両端部が給水配管10に接続される。その後、給水配管10の内面に対する化学除染の酸化除染及び還元除染が行われる(ステップS2)。
In the method of forming a ferrite film on the carbon steel member of this embodiment, the
還元除染液に含まれる還元除染剤の一部を分解する(ステップS3A)。還元除染工程が終了した後に、還元除染剤の分解工程が開始される。注入ポンプ42の駆動を停止して弁43を全閉にし、薬液タンク41から循環配管31へのヒドラジンの注入を停止する。さらに、実施例1のステップ3aと同様に、循環配管31内を流れる還元除染液、すなわち、シュウ酸水溶液の一部を分解装置50に供給する。薬液タンク36から過酸化水素が供給される分解装置50内で、シュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンが分解される。シュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸の一部が分解されてこのシュウ酸水溶液のpHが4(シュウ酸濃度50ppm)になったとき、供給ポンプ37を停止し、弁62,72を全閉にする。これにより、シュウ酸の分解が停止され、ステップS3Aの工程が終了する。
A part of the reducing decontaminating agent contained in the reducing decontamination solution is decomposed (step S3A). After the reduction decontamination process is completed, the decomposition process of the reduction decontamination agent is started. The driving of the
その後、ステップS4における過酸化水素及びヒドラジンの注入が実施され、実施例1と同様に、pH7の過酸化水素及びヒドラジンを含む90℃のシュウ酸水溶液(皮膜形成液)が給水配管10に供給される。これにより、マグネタイト皮膜が給水配管10の内面に形成される。ステップS5の判定が「YES」になるまで、過酸化水素及びヒドラジンが循環配管31に注入される。ステップS5の判定が「YES」になったとき、過酸化水素及びヒドラジンの注入が停止される(ステップS6)。
Thereafter, injection of hydrogen peroxide and hydrazine in step S4 is performed, and as in Example 1, a 90 ° C. aqueous oxalic acid solution (film forming solution) containing hydrogen peroxide and hydrazine having a pH of 7 is supplied to the
還元除染剤及びpH調整剤の分解を実施する(ステップS3B)。給水配管10の内面へのマグネタイト皮膜の形成が終了した後、給水配管10から循環配管31に排出される皮膜形成液、すなわち、シュウ酸、過酸化水素及びヒドラジンを含む水溶液に残っているシュウ酸及びその皮膜形成に用いられたヒドラジンが、実施例1におけるステップS3cと同様に、分解装置50において分解される。循環配管31に排出されたその水溶液に含まれる過酸化水素は、分解装置50内でのシュウ酸及びヒドラジンの分解で消費される。ステップS3A及びS3Bでは、シュウ酸水溶液がカチオン交換樹脂塔48に供給される。ステップS3Bにおけるシュウ酸水溶液のカチオン交換樹脂塔48への供給は、そのシュウ酸水溶液の過酸化水素濃度が、カチオン交換樹脂塔48内の陽イオン交換樹脂が過酸化水素により損傷を受けなくなる濃度まで低下した後に行われる。なお、ステップS4〜S6では、弁60が閉じられている。残っているシュウ酸が分解装置50においてさらに分解されてシュウ酸水溶液のシュウ酸濃度及びヒドラジン濃度がさらに低下する。導電率計73で測定されたシュウ酸水溶液の導電率が設定導電率(シュウ酸濃度が10ppm)に低下したとき、シュウ酸及びヒドラジンの分解が終了する。このとき、そのシュウ酸水溶液のヒドラジン濃度は0になっている。供給ポンプ37が停止され、弁62,72が閉じられて全閉状態になる。
The reductive decontamination agent and the pH adjuster are decomposed (step S3B). After the formation of the magnetite film on the inner surface of the
ステップS3Bの後に、ステップS7(浄化工程)及びステップS8(廃液処理工程)が実行される。ステップS8の工程が終了した後、循環配管31の両端部が給水配管10から取り外される。給水配管10が循環配管31の接続前の状態に復旧され、その後、BWRプラントの運転が開始される。
After step S3B, step S7 (purification process) and step S8 (waste liquid treatment process) are executed. After the step S8 is completed, both ends of the
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。本実施例では、給水配管10の内面にマグネタイト皮膜を形成している間、シュウ酸の分解を停止しているため、実施例1に比べて化学除染及びマグネタイト皮膜形成の施工に要する時間が長くなるが、特開2007−182604号公報に記載されたフェライト皮膜形成方法におけるその時間よりも短縮される。本実施例では、給水配管10の内面にマグネタイト皮膜を形成している間、シュウ酸の分解を停止しているため、マグネタイト皮膜のために注入したヒドラジンの分解も行われない。このため、本実施例では、実施例1に比べてヒドラジンを有効に利用することができ、マグネタイト皮膜形成のために注入するヒドラジンの量をさらに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 this embodiment, since the decomposition of oxalic acid is stopped while the magnetite film is formed on the inner surface of the
本発明の好適な他の実施例である実施例3の原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法を、図2、図3及び図7を用いて説明する。本実施例の原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法は、BWRプラントの給水配管に適用される。 A method for forming a ferrite film on a carbon steel member in a nuclear power plant according to embodiment 3, which is another preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS. The method for forming a ferrite film on a carbon steel member in a nuclear power plant according to the present embodiment is applied to a water supply pipe of a BWR plant.
実施例1の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法では、還元除染工程の終了後に、還元除染剤に含まれるシュウ酸の一部を分解して還元除染剤のpHを増大させ、その後、酸化剤及びpH調整剤を注入している。pH調整剤の注入により還元除染剤のpHをさらに増大させている。これに対して、本実施例の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法では、還元除染工程の終了後に、pH調整剤を還元除染液に注入した還元除染液のpHを5.5以上にし、その後、酸化剤を注入する。本実施例においても、実施例1と同様に、ステップ1,2,5,6,7及び8が実施される。 In the method for forming a ferrite film on the carbon steel member of Example 1, after completion of the reduction decontamination step, a part of the oxalic acid contained in the reduction decontamination agent is decomposed to increase the pH of the reduction decontamination agent. Injecting an oxidizing agent and a pH adjusting agent. The pH of the reducing decontamination agent is further increased by injecting the pH adjusting agent. On the other hand, in the method of forming a ferrite film on the carbon steel member of this example, the pH of the reducing decontamination liquid obtained by injecting the pH adjuster into the reducing decontamination liquid after the reduction decontamination process is 5.5 or more. Then, an oxidizing agent is injected. Also in the present embodiment, steps 1, 2, 5, 6, 7, and 8 are performed as in the first embodiment.
皮膜形成装置30の循環配管31の両端部が給水配管10に接続され(ステップS1)、給水配管10の内面に対する化学除染の酸化除染及び還元除染が行われる(ステップS2)。pH調整剤を注入する(ステップS9)。還元除染工程が終了した後、循環配管31及び給水配管10を含む閉ループ内を流れる還元除染液のpHが、5.5以上の設定pHである、例えば、7になるまで、ヒドラジン(pH調整剤)を、薬液タンク41から循環配管31に注入する。具体的には、pH計74で計測された還元除染液のpHが7になるように、ヒドラジンが循環配管31内に注入される。循環配管31内を流れる還元除染液のpHが7になったとき、ヒドラジンの注入が停止される。本実施例では、シュウ酸の一部を分解しないで還元除染液のpHが7になるまでヒドラジンを還元除染液に注入するため、ヒドラジンの還元除染液への注入量は、実施例1及び2においてシュウ酸の一部を分解した後に注入されるヒドラジンの量よりも多くなる。
Both ends of the
酸化剤を注入する(ステップS10)。pH計74が計測した還元除染液のpHが7になった後、弁38を開いて注入ポンプ37を駆動し、薬液タンク36内の過酸化水素を、注入配管39を通して循環配管31内を流れるpH7の還元除染液、すなわち、ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液に注入する。過酸化水素及びヒドラジンを含む、pHが7で90℃のシュウ酸水溶液が、循環配管31を通って給水配管10内に供給され、給水配管10の内面に接触する。実施例1と同様に、給水配管10の内面に緻密なマグネタイト皮膜が形成される。本実施例でも、弁60,61が、皮膜形成液に酸化剤を注入している間、閉じられている。
An oxidizing agent is injected (step S10). After the pH of the reductive decontamination liquid measured by the
ステップS5において、過酸化水素及びヒドラジンを含むpH7のシュウ酸水溶液の給水配管10への供給が開始されてから所定時間が経過したとき、フェライト皮膜の形成が終了したと判定される。ステップS5でフェライト皮膜の形成が終了したと判定されたとき、過酸化水素及びヒドラジンの注入が停止される(ステップS6)。
In step S5, it is determined that the formation of the ferrite film is completed when a predetermined time has elapsed since the supply of the
還元除染剤及びpH調整剤を分解する(ステップS3C)。過酸化水素及びヒドラジンの注入停止後に、弁72を開いて薬液タンク36内の過酸化水素を分解装置50に供給する。さらに、弁62を開いて弁56の開度を調節し、給水配管10から循環配管31に戻された過酸化水素及びヒドラジンを含むシュウ酸水溶液の一部を分解装置50に供給する。還元除染に用いた還元除染液に含まれているシュウ酸、還元除染に用いた還元除染液に含まれているヒドラジン、及びマグネタイト皮膜の形成のために還元除染液に注入したヒドラジンが、分解装置50において過酸化水素及び活性炭触媒の作用により、分解される。マグネタイト皮膜の形成のために注入されて過酸化水素及びヒドラジンの注入停止後に給水配管10から循環配管31に排出されたシュウ酸水溶液に含まれている過酸化水素は、分解装置50においてシュウ酸及びヒドラジンの分解で消費される。そのシュウ酸水溶液が上記した閉ループ内を循環しながら、そのシュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンの分解装置50での分解が継続して行われる。そのシュウ酸水溶液のシュウ酸濃度が10ppmになったとき、弁56の開度が増加されて弁62が閉じられ、分解装置50によるシュウ酸の分解が停止される。本実施例では、ステップS9で多量のヒドラジンが還元除染液に注入されるが、ヒドラジンの分解速度がシュウ酸のそれよりも早いため、シュウ酸の分解が停止されるまでに、還元除染液に含まれるヒドラジンは分解されてしまう。ステップS3Cにおいても、給水配管10から排出された、シュウ酸及びヒドラジンを含むシュウ酸水溶液がカチオン交換樹脂塔48に供給される。シュウ酸水溶液のカチオン交換樹脂塔48への供給は、その水溶液の過酸化水素濃度がカチオン交換樹脂塔48内の陽イオン交換樹脂に損傷を与えない濃度まで低下したときに行われる。このシュウ酸水溶液に含まれている金属陽イオンがカチオン交換樹脂塔48で除去される。
The reducing decontamination agent and the pH adjusting agent are decomposed (step S3C). After stopping the injection of hydrogen peroxide and hydrazine, the
シュウ酸の分解が終了した後、浄化工程(ステップS7)及び廃液処理工程(ステップS8)が順次実行される。廃液処理工程が終了した後、実施例1と同様に、皮膜形成装置30が給水配管10から取り外されてBWRプラントの運転が開始される。
After the decomposition of oxalic acid is completed, the purification process (step S7) and the waste liquid treatment process (step S8) are sequentially performed. After the waste liquid treatment process is completed, the
本実施例は、実施例1で生じる効果のうち、マグネタイト皮膜の形成工程及びこの形成に用いたヒドラジンの分解工程をシュウ酸の分解工程と並行して行うことによって得られる効果、及びシュウ酸を一部分解することによって得られる効果を除く他の効果を得ることができる。本実施例では、シュウ酸の分解と並行してマグネタイト皮膜を形成するために注入したヒドラジンの分解を行っており、シュウ酸の分解が終了するまでの間に、還元除染時に使用したヒドラジン、及びマグネタイト皮膜を形成するために注入したヒドラジンの分解を終了する。このため、本実施例における化学除染及びマグネタイト皮膜形成の施工に要する時間が、特開2007−182604号公報に記載されたフェライト皮膜形成方法における化学除染及びマグネタイト皮膜形成の施工に要する時間よりも短縮される。 In this example, among the effects produced in Example 1, the effect obtained by performing the magnetite film forming step and the hydrazine decomposition step used for the formation in parallel with the oxalic acid decomposition step, and oxalic acid Other effects can be obtained except for the effects obtained by partial decomposition. In this example, the hydrazine injected to form a magnetite film was decomposed in parallel with the decomposition of oxalic acid, and the hydrazine used during reductive decontamination until the decomposition of oxalic acid was completed. And the decomposition of hydrazine injected to form the magnetite film is terminated. For this reason, the time required for the construction of the chemical decontamination and the magnetite film formation in this example is longer than the time required for the construction of the chemical decontamination and the magnetite film formation in the ferrite film formation method described in JP-A-2007-182604. Is also shortened.
本発明の好適な他の実施例である実施例4の原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法を、図1、図2及び図8を用いて説明する。本実施例の原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法は、BWRプラントの給水配管に適用される。
A method for forming a ferrite film on a carbon steel member in a nuclear power plant according to
本実施例の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法は、実施例1で用いる皮膜形成装置30の替りに図8に示す皮膜形成装置30Aを用いて行われる。皮膜形成装置30Aは、皮膜形成装置30においてカチオン交換樹脂塔48及び混床樹脂塔49を分解装置50の下流に配置した構成を有する。皮膜形成装置30Aでは、弁56が弁54と弁55の間で循環配管31に設置される。さらに、分解装置50及び弁62が設けられて弁56をバイパスする配管67の上流側の端部が、配管64と弁54の下流側における循環配管31との接続点と弁56との間で循環配管31に接続される。配管67の下流側の端部が、配管65と弁55の上流側における循環配管31との接続点と弁56の間で循環配管31に接続される。皮膜形成装置30Aの他の構成は皮膜形成装置30と同じである。
The method for forming a ferrite film on the carbon steel member of this embodiment is performed using a
本実施例の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法を、図1を用いて説明する。本実施例においても、実施例1と同様に、ステップS1〜S3,S7及びS8の各工程が実施され、ステップS3におけるシュウ酸の分解工程の実施と並列に、シュウ酸の一部が分解された後におけるステップS4〜S6の各工程が実施され、さらに、ステップS6が実施された後に、ステップS3cでの、シュウ酸の分解とマグネタイト皮膜の形成に用いたヒドラジンの分解が行われる。 A method for forming a ferrite film on the carbon steel member of this example will be described with reference to FIG. Also in the present embodiment, steps S1 to S3, S7, and S8 are performed in the same manner as in the first embodiment, and part of the oxalic acid is decomposed in parallel with the execution of the oxalic acid decomposition step in step S3. Thereafter, steps S4 to S6 are performed, and further, after step S6 is performed, decomposition of oxalic acid and hydrazine used for forming the magnetite film in step S3c are performed.
本実施例が、実施例1と異なる点は、ステップS4において給水配管10の内面にマグネタイト皮膜を形成しているときにおいても、給水配管10から循環配管31に排出されたシュウ酸水溶液をカチオン交換樹脂塔48に供給することである。給水配管10から排出された過酸化水素及びヒドラジンを含み、pHが7で90℃のシュウ酸水溶液が分解装置50に導かれ、このシュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸の一部が分解される。このシュウ酸の分解時にシュウ酸水溶液に含まれる過酸化水素が消費される。分解装置50から排出された、過酸化水素を含んでいなく、ヒドラジンを含むシュウ酸溶液がカチオン交換樹脂塔48に導かれる。シュウ酸水溶液に含まれる金属陽イオンがカチオン交換樹脂塔48で除去される。薬液タンク36内の過酸化水素及び薬液タンク41内のヒドラジンが、カチオン交換樹脂塔48から排出されたヒドラジンを含むシュウ酸水溶液に注入され、過酸化水素及びヒドラジンを含み、pHが7で90℃のシュウ酸濃度が低下したシュウ酸水溶液が循環配管31内で生成される。この水溶液がマグネタイト皮膜形成のために給水配管10内に供給される。ステップS5の判定が「YES」になるまで、そのシュウ酸水溶液が、分解装置50及びカチオン交換樹脂塔48を通過しながら、循環配管31及び給水配管10を含む閉ループ内を循環する。
This embodiment is different from the first embodiment in that cation exchange is performed on the oxalic acid aqueous solution discharged from the
過酸化水素を含まないシュウ酸水溶液をカチオン交換樹脂塔48に供給するためには、弁56を全閉状態にし、循環配管31内を流れるシュウ酸水溶液の全量を分解装置50に供給する必要がある。しかしながら、分解装置50におけるシュウ酸等の分解処理能力に合せて分解装置50に供給するシュウ酸水溶液の流量を低減する必要があるため、循環ポンプ33,34の回転数がそれぞれ低下される。
In order to supply the oxalic acid aqueous solution not containing hydrogen peroxide to the cation
ステップS5の判定が「YES」になったとき、過酸化水素及びヒドラジンの注入が停止され(ステップS6)、ステップS3cにおけるシュウ酸及びヒドラジンの分解が行われる。ステップS3cの工程が実行されている間においても、シュウ酸水溶液が分解装置50及びカチオン交換樹脂塔48を通過する。
When the determination in step S5 is “YES”, injection of hydrogen peroxide and hydrazine is stopped (step S6), and oxalic acid and hydrazine are decomposed in step S3c. Even during the process of step S3c, the aqueous oxalic acid solution passes through the
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、シュウ酸の分解及びカチオン交換樹脂塔48での金属陽イオンの除去を行いながら給水配管10の内面にマグネタイト皮膜を形成することができる。
In the present embodiment, each effect produced in the first embodiment can be obtained. In this embodiment, a magnetite film can be formed on the inner surface of the
本発明の好適な他の実施例である実施例5の原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法を、図1、図3及び図9を用いて説明する。本実施例の原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法は、BWRプラントの原子炉浄化系に適用される。本実施例の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法では、図3に示す皮膜形成装置30が用いられる。
A method for forming a ferrite film on a carbon steel member in a nuclear power plant according to
本実施例の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法は、図1に示された全てのステップが実施される。まず、ステップS1において、皮膜形成装置が皮膜形成対象の配管系に接続される。本実施例で実行されるステップS1の工程を、図9を用いて具体的に説明する。原子炉浄化系において炭素鋼で作られている部分は、例えば、再生熱交換器25のシェルである。BWRプラントの運転が停止された期間において、再生熱交換器25の上流で浄化系配管20に設けられた弁17のボンネットを開放し、皮膜形成装置30の循環配管31の開閉弁51側の端部を弁17の開放されたボンネットのフランジに接続する。なお、浄化系配管20に設けられた弁23は閉じられている。再生熱交換器25の下流で浄化系配管20に設けられた弁18のボンネットを開放し、このボンネットの非再生熱交換器26側のフランジ(図示せず)を封鎖する。皮膜形成装置30の循環配管31の開閉弁58側の端部を弁18の開放されたボンネットのフランジに接続する。このようにして、皮膜形成装置30が浄化系配管20に接続され、浄化系配管20及び循環配管31を含む閉ループが形成される。
In the method for forming a ferrite film on the carbon steel member of this embodiment, all the steps shown in FIG. 1 are performed. First, in step S1, the film forming apparatus is connected to a piping system to be coated. The step S1 executed in the present embodiment will be specifically described with reference to FIG. The part made of carbon steel in the nuclear reactor purification system is, for example, the shell of the
その後、再生熱交換器25のシェルの内面に対して酸化除染及び還元除染がそれぞれ実施される(ステップS2)。還元除染に用いられた還元除染液に含まれるシュウ酸(還元除染剤)の分解がステップS3で行われる。ステップS3においてシュウ酸の一部が分解された後、過酸化水素及びヒドラジンの注入(ステップS4)、再生熱交換器25のシェルの内面へのマグネタイト皮膜の形成の終了の判定(ステップS5)及び過酸化水素及びヒドラジンの注入停止(ステップS6)の各工程が、シュウ酸の分解工程と並行して実施される。ステップ4において、マグネタイト皮膜が再生熱交換器25のシェルの内面に形成される。ステップS6の工程が終了した後、シュウ酸及びマグネタイト皮膜の形成に用いられたヒドラジンの分解が実施される(ステップS3c)。
Thereafter, oxidative decontamination and reductive decontamination are respectively performed on the inner surface of the shell of the regenerative heat exchanger 25 (step S2). Decomposition of oxalic acid (reductive decontamination agent) contained in the reductive decontamination solution used for reductive decontamination is performed in step S3. After a part of the oxalic acid is decomposed in step S3, injection of hydrogen peroxide and hydrazine (step S4), determination of completion of formation of the magnetite film on the inner surface of the shell of the regenerative heat exchanger 25 (step S5) and Each step of stopping injection of hydrogen peroxide and hydrazine (step S6) is performed in parallel with the decomposition step of oxalic acid. In
ステップS3cの工程が終了した後、浄化工程(ステップS7)及び廃液処理工程(ステップS8)が順次実行される。廃液処理工程が終了した後、皮膜形成装置30が浄化系配管20から取り外されてBWRプラントの運転が開始される。
After the step S3c is completed, the purification step (step S7) and the waste liquid treatment step (step S8) are sequentially executed. After the waste liquid treatment process is completed, the
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。 In the present embodiment, each effect produced in the first embodiment can be obtained.
本実施例の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法では、図1に示された手順の替りに、図6に示された手順及び図7に示された手順のいずれかを実施しても良い。 In the method of forming a ferrite film on the carbon steel member of this embodiment, either the procedure shown in FIG. 6 or the procedure shown in FIG. 7 may be performed instead of the procedure shown in FIG. .
本発明の好適な他の実施例である実施例6の原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法を、図2、図3及び図10を用いて説明する。本実施例の原子力プラントにおける炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法は、BWRプラントの給水配管10に適用される。本実施例の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法は、BWRプラントの原子炉浄化系に適用しても良い。本実施例の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法では、図3に示す皮膜形成装置30が用いられる。本実施例の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法では、給水配管10の内面へのマグネタイト皮膜の形成を、化学除染が終了した後、すなわち、酸化除染工程、酸化除染剤分解工程、還元除染工程、還元除染剤分解工程及び浄化工程の5つの工程を実施した後に行っている。
A method for forming a ferrite film on a carbon steel member in a nuclear power plant according to
本実施例の炭素鋼部材へのフェライト皮膜形成方法の手順を、図10を用いて説明する。皮膜形成装置30の循環配管31の両端部を、実施例1と同様に、給水配管10に接続する(ステップS1)。その後、実施例1において実施された、酸化除染工程、酸化除染剤分解工程及び還元除染工程(ステップS2)、還元除染剤の分解工程(ステップS3)及び浄化工程(ステップS7)を含む化学除染が実施される(ステップS2A)。なお、本実施例におけるステップS3では、マグネタイト皮膜の形成に用いられたヒドラジンの分解(ステップS3cで実施)が行われず、還元除染工程で用いられた還元除染液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンの分解が分解装置50において行われる。
The procedure of the method for forming a ferrite film on the carbon steel member of this example will be described with reference to FIG. Both ends of the
皮膜形成液の温度を調節する(ステップS11)。皮膜形成対象物である給水配管10に対する化学除染終了後、すなわち、皮膜形成装置30を用いた最後の浄化工程が終了した後、以下の弁操作が行われる。弁52を開いて弁53を閉じ、フィルタ45への通水を開始する。弁55を開いて弁61を閉じることにより、混床樹脂塔49への通水を停止する。さらに、弁54を開いて加熱器46によって循環配管31内を流れる水を所定温度(例えば、90℃)まで加熱する。このとき、弁51及び56〜58は開いており、弁59,60,62,70,38,43及び72は閉じている。循環ポンプ33,34が回転している。皮膜形成液の温度は、給水配管10の内面に皮膜を形成している間、加熱器46によって90℃に調節され、この温度に保持される。フィルタ51への通水は、水中に残留している微細な固形物を除去し、この固形物の表面にも酸化皮膜が形成されて薬剤が無駄に使用されることを防止するためである。
The temperature of the film forming liquid is adjusted (step S11). After the chemical decontamination of the
酸化剤及びpH調整剤が注入される(ステップS4)。循環配管31内の水の温度が設定温度(例えば、90℃)に調節された後、循環配管31内を流れる90℃の水に、薬液タンク36内の過酸化水素及び薬液タンク41内のヒドラジンが注入される。これらの薬剤の注入により、過酸化水素及びヒドラジンを含み、pHが7で90℃の水溶液(皮膜形成液)が生成される。この皮膜形成液が循環配管31より給水配管10内に供給され、実施例1と同様に、給水配管10の内面にマグネタイト皮膜を形成する。ステップS5の判定が「YES」になったとき、過酸化水素及びヒドラジンの循環配管31への注入が停止される(ステップS6)。
An oxidizing agent and a pH adjusting agent are injected (step S4). After the temperature of the water in the
pH調整剤の分解が実施される(ステップS12)。ステップS6の工程が終了した後、皮膜形成液に含まれるヒドラジンが、過酸化水素が供給される分解装置50において、ステップS2Aにおける還元除染剤の分解工程と同様に、分解される。ステップS12おいてヒドラジンの分解が終了した後、ステップS8の廃液処理工程が実施される。廃液処理工程が終了した後、皮膜形成装置30が給水配管10から取り外されてBWRプラントの運転が開始される。
The pH adjuster is decomposed (step S12). After the step S6 is completed, the hydrazine contained in the film forming liquid is decomposed in the
本実施例においても、実施例1と同様に、過酸化水素及びヒドラジンを含み、pHが7で90℃の水溶液が給水配管10の内面に接触されるため、溶出した鉄と過酸化水素と化学反応により、給水配管10の内面にマグネタイト皮膜が形成される。このため、本実施例におけるマグネタイト皮膜の形成に要する時間が、特開2007−182604号公報に記載された方法で給水配管の内面にマグネタイト皮膜を形成する場合に要する時間よりも短縮される。また、本実施例では、鉄をギ酸に溶解して鉄(II)イオンを含む薬剤を作る必要が無く、皮膜形成液に含まれるギ酸を分解する工程も不要である。また、本実施例では、実施例1で生じる給水配管10の腐食防止、及びRPV12に接続された配管内面への放射性核種の付着抑制の各効果を得ることができる。
Also in this example, as in Example 1, since an aqueous solution containing hydrogen peroxide and hydrazine and having a pH of 7 and a temperature of 90 ° C. is brought into contact with the inner surface of the
実施例1ないし6の各実施例で実施される化学除染の還元除染工程では、還元除染剤(例えば、シュウ酸)及びpH調整剤(例えば、ヒドラジン)を含む還元除染液が用いられる。このような化学除染に対して、還元除染剤(例えば、シュウ酸)を含みpH調整剤(例えば、ヒドラジン)を含まない還元除染液を用いて還元除染を行う化学除染が知られている。 In the reductive decontamination step of chemical decontamination carried out in each of Examples 1 to 6, a reductive decontamination solution containing a reductive decontamination agent (for example, oxalic acid) and a pH adjuster (for example, hydrazine) is used. It is done. For such chemical decontamination, there is known chemical decontamination in which reductive decontamination is performed using a reductive decontamination solution that contains a reductive decontamination agent (for example, oxalic acid) and does not include a pH adjuster (for example, hydrazine). It has been.
酸化除染工程、酸化除染剤分解工程、還元除染剤を含みpH調整剤を含まない還元除染液を用いた還元除染工程、還元除染剤分解工程及び浄化工程が実施される場合においても、前述の実施例1ないし6のいずれかを適用し、酸化剤及びpH調整剤を含むpHが5.5〜9.5の範囲内に存在する或るpHになっている皮膜形成液を用いて、給水配管10の内面または再生熱交換器25のシェルの内面にマグネタイト皮膜を形成しても良い。これらの実施例では、図1に示された手順のステップS3a、図6に示された手順のステップ3A及び図7に示されて手順のステップS3Cのそれぞれにおいて、還元除染工程で用いられた還元除染液に含まれたpH調整剤(例えば、ヒドラジン)の分解は行われない。
When oxidative decontamination process, oxidative decontamination reagent decomposition process, reductive decontamination process using reductive decontamination liquid that contains reductive decontaminant and no pH adjuster, reductive decontamination process, and purification process In any of the above, the film forming solution in which any one of the above-described Examples 1 to 6 is applied and the pH including the oxidizing agent and the pH adjusting agent is in a range of 5.5 to 9.5. May be used to form a magnetite film on the inner surface of the
1…原子炉、3…タービン、4…復水器、10…給水配管、12…原子炉圧力容器、20…浄化系配管、22…再循環系配管、25…再生熱交換器、30,30A…皮膜形成装置、31…循環配管、32…サージタンク、33,34…循環ポンプ、35…酸化剤注入装置、36,41…薬液タンク、37,42…注入ポンプ、39,44…注入配管、40…pH調整剤注入装置、46…加熱器、47…冷却器、48…カチオン交換樹脂塔、49…混床樹脂塔、50…分解装置、69…エゼクタ、74…pH計。
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