JP2018004291A - Stress corrosion crack suppression method for atomic power plant constitution member - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stress corrosion crack suppression method for an atomic power plant constitution member that can suppress radioactive nuclides from sticking on a surface of the atomic power plant constitution member and suppress a stress corrosion crack made in the atomic plant constitution member from developing.SOLUTION: A BWR plant has an RPV 2, recirculation system piping 6 connected to the RPV 2, water supply piping 11, and purification system piping 17. A graphene injection device 25 is connected to the water supply piping 11. In actuation of the BWR plant in which steam begins to be introduced into a condenser 10 from the RPV 2 through bypass piping 33, graphene is injected into supplied water in the water supply piping 11 from the graphene injection device 25. The supplied water including the graphene is fed to the RPV 2 to inject the graphene into furnace water. The furnace water including the injected graphene contacts the RPV 2 and inner surfaces of the recirculation system piping 6 or the like, so that the graphene sticks on those inner surfaces.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法に係り、特に、沸騰水型原子力発電プラントに適用するのに好適な原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法に関する。   The present invention relates to a method for suppressing stress corrosion cracking of nuclear plant components, and more particularly, to a method for suppressing stress corrosion cracking of nuclear plant components suitable for application to a boiling water nuclear power plant.

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)等の原子力発電プラントでは、原子炉圧力容器などの主要な構成部は、腐食を抑制するために、水が接触する接水部にステンレス鋼及びニッケル基合金などを用いている。また、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、主として炭素鋼部材が用いられる。   In a nuclear power plant such as 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), main components such as a reactor pressure vessel suppress corrosion. In addition, stainless steel, nickel-base alloy, or the like is used for the water contact portion in contact with water. In addition, 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, 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.

また、放射性腐食生成物の元となる腐食生成物は、RPV及び再循環系配管等の接水部からも発生することから、主要な一次系の構成部材には腐食の少ないステンレス鋼、ニッケル基合金などの不銹鋼が使用される。また、低合金鋼製のRPVは内面にステンレス鋼の肉盛りが施され、低合金鋼が、直接、炉水(RPV内に存在する冷却水)と接触することを防いでいる。炉水とは、原子炉内に存在する冷却水である。さらには、炉水の一部を原子炉浄化系のろ過脱塩装置によって浄化し、炉水中に僅かに存在する金属不純物を積極的に除去している。   In addition, since corrosion products that are the source of radioactive corrosion products are also generated from water contact parts such as RPV and recirculation piping, the primary primary components are made of stainless steel and nickel bases with low corrosion. Stainless steel such as alloy is used. In addition, the low alloy steel RPV has a stainless steel overlay on the inner surface, preventing the low alloy steel from coming into direct contact with the reactor water (cooling water present in the RPV). Reactor water is cooling water present in the nuclear reactor. Furthermore, a part of the reactor water is purified by a filter demineralizer of the reactor purification system to positively remove metal impurities that are slightly present in the reactor water.

しかし、上述のような腐食対策を講じても、炉水中における極僅かな金属不純物の存在は避けられないため、一部の金属不純物が、金属酸化物として、燃料集合体に含まれる燃料棒の表面に付着する。燃料棒表面に付着した金属不純物に含まれる金属元素は、燃料棒内の核燃料から放出される中性子の照射により原子核反応を起こし、コバルト60、コバルト58、クロム51、マンガン54等の放射性核種になる。これらの放射性核種は、大部分が酸化物の形態で燃料棒表面に付着したままであるが、一部の放射性核種は、取り込まれている酸化物の溶解度に応じて炉水中にイオンとして溶出したり、クラッドと呼ばれる不溶性固体として炉水中に再放出されたりする。炉水中の放射性物質は、原子炉浄化系によって取り除かれる。しかしながら、除去されなかった放射性物質は炉水とともに再循環系などを循環している間に、構成部材の炉水と接触する表面に蓄積される。その結果、構成部材表面から放射線が放射され、定検作業時の従事者の放射線被曝の原因となる。その従業者の被曝線量は、各人毎に規定値を超えないように管理されている。近年この規定値が引き下げられ、各人の被曝線量を経済的に可能な限り低くする必要が生じている。   However, even if the above-described corrosion countermeasures are taken, the presence of very few metal impurities in the reactor water is inevitable, so some metal impurities are converted into metal oxides to the fuel rods contained in the fuel assembly. Adhere to the surface. The metal element contained in the metal impurity adhering to the surface of the fuel rod causes a nuclear reaction by irradiation of neutrons emitted from the nuclear fuel in the fuel rod, and becomes a radionuclide such as cobalt 60, cobalt 58, chromium 51, manganese 54, etc. . Most of these radionuclides remain attached to the fuel rod surface in the form of oxides, but some radionuclides elute as ions in the reactor water depending on the solubility of the incorporated oxides. Or re-released into the reactor water as an insoluble solid called clad. Radioactive material in the reactor water is removed by the reactor purification system. However, the radioactive material that has not been removed accumulates on the surface of the component 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. The exposure dose of the employee 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 make the exposure dose of each person as low as economically possible.

そこで、配管への放射性核種の付着を低減する方法、及び炉水中の放射性核種の濃度を低減する方法が様々検討されている。例えば、亜鉛などの金属イオンを炉水に注入して、炉水と接触する再循環系配管内面に亜鉛を含む緻密な酸化皮膜を形成させることにより、酸化皮膜中へのコバルト60及びコバルト58等の放射性核種の取り込みを抑制する方法が提案されている(特開昭58−79196号公報参照)。   Thus, various methods for reducing the adhesion of radionuclides to piping and methods for reducing the concentration of radionuclides in the reactor water have been studied. For example, by injecting metal ions such as zinc into the reactor water, and forming a dense oxide film containing zinc on the inner surface of the recirculation piping that contacts the reactor water, cobalt 60 and cobalt 58 in the oxide film, etc. Has been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 58-79196).

また、一度配管表面に形成された酸化皮膜に取り込まれたコバルト60やコバルト58等の放射性核種を、化学薬品を用いて配管表面から溶解して除去する化学除染法が提案されている(特開平11−344597)。   Further, a chemical decontamination method has been proposed in which radioactive nuclides such as cobalt 60 and cobalt 58 once taken into the oxide film formed on the pipe surface are dissolved and removed from the pipe surface using chemicals (specialty). Kaihei 11-344597).

また、化学除染後の原子力プラント構成部材表面にフェライト皮膜としてマグネタイト皮膜を形成することによって、プラントの運転後においてその構成部材表面に放射性核種が付着することを抑制する方法が、特開2006−38483号公報に提案されている。この方法は、鉄(II)イオンを含むギ酸水溶液、過酸化水素及びヒドラジンを含み、常温から100℃の範囲に加熱された処理液を、その構成部材表面に接触させてその表面にフェライト皮膜を形成するものである。   Further, a method for suppressing the attachment of radionuclides to the surface of a constituent member after the operation of the plant by forming a magnetite film as a ferrite film on the surface of the constituent member of the nuclear power plant after chemical decontamination is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-2006. No. 38483 is proposed. In this 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 component member to form a ferrite film on the surface. To form.

特開2013−237602号公報は、グラフェン接合体を用いた工業製品の製造方法を記載している。グラフェン接合体は、グラフェンの表面に鉄微粒子を担持させ、鉄微粒子同士を金属結合させることでグラフェン同士を接合したものである。特開2013−237602号公報には、鉄微粒子の表面にPd,Ptを付着させたグラフェン接合体の例も記載されている。その工業製品の製造方法では、グラフェン接合体の被膜を内面に形成した、SUS製の配管も製造される。配管の内面に形成されたグラフェン接合体の被膜が炉水と配管内面への接触を遮断するため、SUS製の配管の応力腐食割れを防止することができる。   JP2013-237602A describes a manufacturing method of an industrial product using a graphene bonded body. The graphene bonded body is obtained by bonding graphene to each other by supporting iron fine particles on the surface of graphene and metal-bonding the iron fine particles. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-237602 also describes an example of a graphene bonded body in which Pd and Pt are attached to the surface of iron fine particles. In the manufacturing method of the industrial product, a pipe made of SUS having a film of a graphene bonded body formed on the inner surface is also manufactured. Since the coating of the graphene joined body formed on the inner surface of the pipe blocks contact between the reactor water and the inner surface of the pipe, stress corrosion cracking of the SUS pipe can be prevented.

WO2013/058383号公報は、カーボンナノフォーンを含む多孔質材料を記載している。カーボンナノフォーンは触媒作用を有する。   WO2013 / 058383 describes a porous material containing carbon nanophones. Carbon nanophone has a catalytic action.

特開2006−312783号公報は、構造材料の応力腐食割れを軽減する方法を記載している。この応力腐食割れ軽減方法では、炭素を含む誘電体ナノ粒子を、炉水と接触する、原子力プラントの構造部材の表面に付着させている。誘電体ナノ粒子の付着により、原子力プラントの構造部材の応力腐食割れが軽減される。   Japanese Patent Laid-Open No. 2006-312783 describes a method for reducing stress corrosion cracking of structural materials. In this stress corrosion cracking mitigation method, dielectric nanoparticles containing carbon are attached to the surface of a structural member of a nuclear power plant that is in contact with reactor water. The adhesion of dielectric nanoparticles reduces stress corrosion cracking of nuclear plant structural components.

特開昭58−79196号公報JP 58-79196 A 特開平11−344597号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-344597 特開2006−38483号公報JP 2006-38483 A 特開2013−237602号公報JP 2013-237602 A WO2013/058383号公報WO2013 / 058383 Publication 特開2006−312783号公報JP 2006312783 A

Proceeding of water chemistry 2004, p1054-1059Proceeding of water chemistry 2004, p1054-1059

特開2013−237602号公報に記載された、配管の内面に形成されたグラフェン接合体被膜は、炉水と配管の接触を遮断して配管の応力腐食割れを防止している。このグラフェン接合体被膜は、触媒として機能していない。また、グラフェン接合体被膜においてグラフェン同士を接合している鉄微粒子がイオン化して炉水に溶出するため、グラフェンが配管から離れる可能性がある。   The graphene bonded film formed on the inner surface of a pipe described in JP2013-237602A prevents the corrosion corrosion of the pipe by blocking the contact between the reactor water and the pipe. This graphene bonded film does not function as a catalyst. In addition, since the iron fine particles joining the graphenes are ionized and eluted into the reactor water in the graphene joined film, the graphene may be separated from the pipe.

WO2013/058383号公報に記載されたカーボンナノフォーンは、原子力プラント構成部材における応力腐食割れの進展を抑制できるほどには、原子力プラント構成部材の腐食電位を低減することができない。また、特開2006−312783号公報に記載された誘電体ナノ粒子を形成する炭素は、触媒作用を有していない。   The carbon nanophone described in WO2013 / 058383 cannot reduce the corrosion potential of nuclear plant components to such an extent that the progress of stress corrosion cracking in the nuclear plant components can be suppressed. Moreover, carbon forming the dielectric nanoparticles described in JP-A-2006-312783 has no catalytic action.

本発明の目的は、原子力プラント構成部材表面への放射性核種の付着が抑制され、原子力プラント構成部材に生じた応力腐食割れの進展を抑制できる原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for suppressing stress corrosion cracking of a nuclear plant constituent member, in which the attachment of radionuclides to the surface of the nuclear plant constituent member is suppressed, and the progress of stress corrosion cracking occurring in the nuclear plant constituent member can be suppressed. It is in.

上記した目的を達成する本発明の特徴は、原子力プラントの運転時において炉水にグラフェンを注入し、グラフェンを含む炉水を、原子力プラントの構成部材の、その炉水と接触する表面に接触させ、炉水に含まれるグラフェンを構成部材の表面に0.01μg/cm2以上付着させることにある。 The feature of the present invention that achieves the above object is that graphene is injected into the reactor water during operation of the nuclear power plant, and the reactor water containing the graphene is brought into contact with the surface of the nuclear plant component that contacts the reactor water. In addition, the graphene contained in the reactor water is adhered to the surface of the constituent member by 0.01 μg / cm 2 or more.

炉水に含まれるグラフェンを構成部材の表面に0.01μg/cm2以上付着させるので、原子力プラントの構成部材表面への放射性核種の付着が抑制され、原子力プラント構成部材に生じた応力腐食割れの進展を抑制することができる。 Since the graphene contained in the reactor water adheres to the surface of the structural member by 0.01 μg / cm 2 or more, the adhesion of radionuclides to the surface of the structural member of the nuclear power plant is suppressed, and the stress corrosion cracking that has occurred in the nuclear power plant structural member Progress can be suppressed.

好ましくは、グラフェンをその構成部材の表面に0.01μg/cm2以上10μg/cm2以下の範囲で付着させることが望ましい。これにより、構成部材に付着したグラフェンの上に他のグラフェンが付着することを抑制することができ、炉水中の水素と酸素の再結合反応を促進させる触媒能力が低下して無駄になる、付着されたグラフェンの量を低減することができる。 Preferably, graphene is attached to the surface of the constituent member in the range of 0.01 μg / cm 2 to 10 μg / cm 2 . As a result, it is possible to prevent other graphene from adhering to the graphene adhering to the structural member, and the catalytic ability to promote the recombination reaction of hydrogen and oxygen in the reactor water is reduced and wasted. The amount of graphene formed can be reduced.

本発明によれば、原子力プラント構成部材表面への放射性核種の付着が抑制され、さらに、原子力プラント構成部材に生じた応力腐食割れの進展を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, adhesion of the radionuclide to the nuclear power plant structural member surface is suppressed, and also the progress of the stress corrosion crack which arose in the nuclear power plant structural member can be suppressed.

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応力腐食割れ抑制方法において、原子力プラント構成部材の表面にグラフェンを付着させる手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which makes a graphene adhere to the surface of a nuclear power plant structural member in the stress corrosion cracking suppression method of the nuclear power plant structural member of Example 1 which is one suitable Example of this invention. 実施例1の原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法が適用される沸騰水型原子力プラントの構成図である。It is a block diagram of the boiling water nuclear power plant to which the stress corrosion cracking suppression method of the nuclear power plant structural member of Example 1 is applied. 図2に示すグラフェン注入装置の詳細構成図である。It is a detailed block diagram of the graphene injection apparatus shown in FIG. ステンレス鋼試験片におけるCo−60付着量の電位依存性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the electric potential dependence of the Co-60 adhesion amount in a stainless steel test piece. 炭素鋼試験片におけるCo−60付着量の電位依存性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the electric potential dependence of the Co-60 adhesion amount in a carbon steel test piece. 原子炉内の炉水環境における各試験片の腐食電位を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the corrosion potential of each test piece in the reactor water environment in a nuclear reactor. 原子炉内の環境における各ステンレス鋼試験片のCo−60付着量の実験結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the experimental result of the Co-60 adhesion amount of each stainless steel test piece in the environment in a nuclear reactor. 原子炉内の環境における各炭素鋼試験片のCo−60付着量の実験結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the experimental result of the Co-60 adhesion amount of each carbon steel test piece in the environment in a nuclear reactor. グラフェン、カーボンナノフォーン及びナノチューブのそれぞれの触媒効率を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the catalyst efficiency of each of a graphene, carbon nanophone, and a nanotube. 本発明の好適な他の実施例である実施例2の原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法が適用される沸騰水型原子力プラントの構成図である。It is a block diagram of the boiling water nuclear power plant to which the stress corrosion cracking suppression method of the nuclear power plant structural member of Example 2 which is another suitable Example of this invention is applied. 図10に示すグラフェン注入装置の詳細構成図である。It is a detailed block diagram of the graphene injection apparatus shown in FIG.

発明者らは、原子力プラントの運転条件を模擬した水質環境において原子力プラント構成部材へのCo−60付着に及ぼす水質及び材料の影響を調べた。この結果、その構成部材表面へのCo−60付着は、Co−60が構成部材の表面に形成される酸化皮膜に取り込まれることによって生じることが判明し、Co−60の酸化皮膜への取り込みを抑制するためには、酸化皮膜の形成量をコントロールする、構成部材の腐食電位を制御すれば良いことが分かった。この考察に基づき、発明者らは、原子プラントの運転条件で腐食電位をコントロールし、Co−60の付着実験を行った。   The inventors investigated the effects of water quality and materials on the adhesion of Co-60 to nuclear plant components in a water quality environment simulating the operating conditions of a nuclear plant. As a result, it has been found that Co-60 adheres to the surface of the constituent member when Co-60 is taken into the oxide film formed on the surface of the constituent member, and Co-60 is taken into the oxide film. In order to suppress, it turned out that what is necessary is to control the corrosion potential of a structural member which controls the formation amount of an oxide film. Based on this consideration, the inventors controlled the corrosion potential under the operating conditions of the atomic plant and conducted a Co-60 adhesion experiment.

ステンレス鋼製試験片に対するCo−60の付着実験の結果を図4に示し、炭素鋼製試験片に対するCo−60の付着実験の結果を図5に示す。それぞれの図において、横軸は腐食電位、縦軸はCo−60付着量を示している。これらの図から明らかなように、ステンレス鋼製試験片及び炭素鋼製試験片のそれぞれでは、腐食電位の低下と共にCo−60の付着量が増加した。   The result of the Co-60 adhesion experiment on the stainless steel specimen is shown in FIG. 4, and the result of the Co-60 adhesion experiment on the carbon steel specimen is shown in FIG. In each figure, the horizontal axis indicates the corrosion potential, and the vertical axis indicates the amount of Co-60 adhesion. As is clear from these figures, in each of the stainless steel test piece and the carbon steel test piece, the adhesion amount of Co-60 increased as the corrosion potential decreased.

一方で、ステンレス鋼製の構成部材についは、応力腐食割れが発生するという問題がある。原子力プラントの構成部材における応力腐食割れの進展を抑制するために、炉水に水素及び白金を注入し、構成部材の腐食電位を−0.23V/SHE以下に制御する技術が存在する。この白金注入技術は、Proceeding of water chemistry 2004, p1054-1059に記載されている。   On the other hand, the structural member made of stainless steel has a problem that stress corrosion cracking occurs. In order to suppress the progress of stress corrosion cracking in the components of the nuclear power plant, there is a technique for injecting hydrogen and platinum into the reactor water and controlling the corrosion potential of the components to −0.23 V / SHE or less. This platinum injection technique is described in Proceeding of water chemistry 2004, p1054-1059.

つまり、原子力プラントの構成部材へのCo−60の付着を好適に抑制するためには、原子力プラント構成部材の腐食電位を−0.23V/SHE以下で、できるだけ高い電位に制御することが必要である。この腐食電位の制御によって、Co−60付着量を抑制すると共に、その構成部材における応力腐食割れの進展を抑制することができる。   That is, in order to suitably suppress the adhesion of Co-60 to the components of the nuclear power plant, it is necessary to control the corrosion potential of the nuclear plant components to be as high as possible at −0.23 V / SHE or less. is there. By controlling this corrosion potential, it is possible to suppress the amount of Co-60 adhesion and to suppress the development of stress corrosion cracking in the constituent members.

そこで、発明者らは、BWRプラントの炉水環境中での腐食電位を、−0.23V/SHE以下で、できるだけ高い電位に制御する方法を検討した。   Therefore, the inventors examined a method of controlling the corrosion potential in the reactor water environment of the BWR plant to a potential as high as possible at −0.23 V / SHE or less.

BWRプラントの定格運転における炉水を模擬した模擬水に浸漬された各試験片の腐食電位を、図6に示す。ここで、試験片Aはステンレス鋼製の試験片であり、試験片Bは炭素鋼製の試験片、試験片Cはグラフェンを表面に付着させたステンレス鋼製の試験片であり、及び試験片Dはグラフェンを表面に付着させた炭素鋼製の試験片である。試験片A及びBのそれぞれは、表面にグラフェンを付着させていない。グラフェンは、1原子の厚さのsp2結合炭素原子のシートであり、炭素原子とその結合からできた、蜂の巣状の六角形格子構造をとっている。グラフェンの一辺の長さは、1nm〜1μm(1nm以上1μm以下)の範囲にある。 FIG. 6 shows the corrosion potential of each test piece immersed in simulated water simulating reactor water in the rated operation of the BWR plant. Here, test piece A is a test piece made of stainless steel, test piece B is a test piece made of carbon steel, test piece C is a test piece made of stainless steel with graphene attached to the surface, and test piece D is a test piece made of carbon steel with graphene attached to the surface. Each of the test pieces A and B has no graphene attached to the surface. Graphene is a sheet of sp 2 bonded carbon atoms with a thickness of 1 atom, and has a honeycomb hexagonal lattice structure made of carbon atoms and their bonds. The length of one side of the graphene is in the range of 1 nm to 1 μm (1 nm to 1 μm).

試験片C及びDのそれぞれの腐食電位は、試験片A及びBのそれぞれの腐食電位よりも低く、−0.23V/SHE〜−0.27V/SHEである。つまり、グラフェンを試験片の表面に付着させることにより、試験片表面の腐食電位を−0.23V/SHE〜−0.27V/SHEの範囲に制御できることを確認することができた。   The corrosion potentials of the test pieces C and D are lower than the corrosion potentials of the test pieces A and B, and are −0.23 V / SHE to −0.27 V / SHE. That is, by attaching graphene to the surface of the test piece, it was confirmed that the corrosion potential of the test piece surface could be controlled in the range of −0.23 V / SHE to −0.27 V / SHE.

さらに、発明者らは、ステンレス鋼製試験片及び炭素鋼製試験片のそれぞれを用いて、Co−60付着に及ぼすグラフェンの影響を確認する実験を行った。この実験では、それぞれの試験片を、Co−60を含む前述の模擬水に浸漬した。これらの実験結果を図7及び図8に示す。図7から明らかであるように、表面にグラフェンを付着したステンレス鋼製試験片のCo−60付着量は、表面にグラフェンを付着していないステンレス鋼製試験片のそれよりも著しく減少した。また、図8から明らかであるように、炭素鋼製試験片においても、表面にグラフェンを付着した場合におけるCo−60付着量が、表面にグラフェンを付着していない場合におけるそれよりも著しく減少した。   Furthermore, the inventors conducted an experiment to confirm the effect of graphene on Co-60 adhesion using a stainless steel specimen and a carbon steel specimen. In this experiment, each test piece was immersed in the aforementioned simulated water containing Co-60. The results of these experiments are shown in FIGS. As apparent from FIG. 7, the Co-60 adhesion amount of the stainless steel test piece having graphene attached to the surface was significantly reduced as compared to that of the stainless steel test piece having no graphene attached to the surface. Further, as is apparent from FIG. 8, in the carbon steel test piece, the Co-60 adhesion amount when graphene was adhered to the surface was remarkably reduced as compared with the case where graphene was not adhered to the surface. .

グラフェン、カーボンナノフォーン及びナノチューブのそれぞれの触媒効率を、図9に示す。グラフェンの触媒効率が最も高く、カーボンナノフォーン及びナノチューブのそれぞれの触媒効率はグラフェンの触媒効率よりも著しく低くなっている。触媒効率が低いカーボンナノフォーン及びナノチューブのそれぞれを原子力プラントの構成部材の冷却水と接触する表面に付着させても、カーボンナノフォーン及びナノチューブではその構成部材の腐食電位を減少させる効果が小さく、原子力プラント構成部材に生じた応力腐食割れの進展を抑制することができない。また、カーボンナノフォーン及びナノチューブのそれぞれを原子力プラントの構成部材の冷却水と接触する表面に付着させても、その構成部材のその表面への放射性核種の付着も抑制することができない。   The catalytic efficiencies of graphene, carbon nanophones, and nanotubes are shown in FIG. The catalytic efficiency of graphene is the highest, and the catalytic efficiency of carbon nanophones and nanotubes is significantly lower than that of graphene. Even if carbon nanophones and nanotubes with low catalytic efficiency are attached to the surfaces of the nuclear plant components that contact the cooling water, the effect of reducing the corrosion potential of the carbon nanophones and nanotubes is small. The progress of stress corrosion cracks occurring in the plant components cannot be suppressed. Moreover, even if each of the carbon nanophones and the nanotubes is attached to the surface of the constituent member of the nuclear power plant that contacts the cooling water, the attachment of the radionuclide to the surface of the constituent member cannot be suppressed.

上記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、原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法を、図1、図2および図3を用いて以下に説明する。本実施例の原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法は、BWRプラントに適用している。   A method for suppressing stress corrosion cracking of a nuclear plant component according to embodiment 1, which is a preferred embodiment of the present invention, will be described below with reference to FIGS. 1, 2, and 3. FIG. The method for suppressing stress corrosion cracking of nuclear plant components according to this embodiment is applied to a BWR plant.

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、原子炉建屋(図示せず)内に配置された原子炉格納容器7内に設置される。原子炉1は、炉心3を内蔵する原子炉圧力容器(以下、RPVという)2を有し、RPV2内にジェットポンプ4を設置している。炉心3に装荷された多数の燃料集合体(図示せず)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。炉心3は、原子炉圧力容器2内に配置された円筒状のステンレス鋼製の炉心シュラウド(図示せず)によって取り囲まれている。再循環系は、ステンレス鋼製の再循環系配管6、及び再循環系配管6に設置された再循環ポンプ5を有する。再循環系配管6の一端は、RPV2に接続されて、RPV2と炉心シュラウドの間に形成される環状の冷却水通路であるダウンカマに連絡される。再循環系配管6の他端は、ダウンカマ内に配置されるジェットポンプ4のノズル(図示せず)に連絡される。   As shown in FIG. 2, the BWR plant includes a nuclear reactor 1, a turbine 3, a condenser 4, a recirculation system, a nuclear reactor purification system, a water supply system, and the like. The nuclear reactor 1 is installed in a nuclear reactor containment vessel 7 disposed in a nuclear reactor building (not shown). The nuclear reactor 1 has a nuclear reactor pressure vessel (hereinafter referred to as RPV) 2 in which a core 3 is built, and a jet pump 4 is installed in the RPV 2. A number of fuel assemblies (not shown) loaded on the core 3 include a plurality of fuel rods filled with a plurality of fuel pellets made of nuclear fuel material. The core 3 is surrounded by a cylindrical stainless steel core shroud (not shown) disposed in the reactor pressure vessel 2. The recirculation system includes a stainless steel recirculation system pipe 6 and a recirculation pump 5 installed in the recirculation system pipe 6. One end of the recirculation piping 6 is connected to the RPV 2 and communicates with a downcomer that is an annular cooling water passage formed between the RPV 2 and the core shroud. The other end of the recirculation pipe 6 is connected to a nozzle (not shown) of the jet pump 4 disposed in the downcomer.

RPV2に接続された主蒸気配管8はタービン9に接続される。蒸気加減弁34が主蒸気配管8に設けられる。蒸気加減弁34の上流側で主蒸気配管8に接続されてバイパス弁35を有するバイパス配管33は、タービン9の下方に配置された復水器10に接続される。   The main steam pipe 8 connected to the RPV 2 is connected to the turbine 9. A steam control valve 34 is provided in the main steam pipe 8. A bypass pipe 33 connected to the main steam pipe 8 on the upstream side of the steam control valve 34 and having a bypass valve 35 is connected to the condenser 10 disposed below the turbine 9.

給水系では、復水ポンプ12、復水浄化装置(例えば、復水脱塩器)13、低圧給水加熱器14、給水ポンプ15及び高圧給水加熱器16が、復水器10からRPV2に向って、この順に復水器10とRPV2を連絡する炭素鋼製の給水配管11に設置される。原子炉浄化系では、浄化系ポンプ18、再生熱交換器19、非再生熱交換器20及び炉水浄化装置21が、この順に、再循環系配管6と給水配管11を連絡する炭素鋼製の浄化系配管17に設置される。浄化系配管17において、図2に示すように、開閉弁22が浄化系ポンプ18と再循環系配管6の間に設けられる。浄化系配管17は、再循環ポンプ5の上流で再循環系配管6に接続される。   In the water supply system, a condensate pump 12, a condensate purification device (for example, a condensate demineralizer) 13, a low pressure feed water heater 14, a feed water pump 15 and a high pressure feed water heater 16 are directed from the condenser 10 to the RPV 2. In this order, they are installed in a water supply pipe 11 made of carbon steel that connects the condenser 10 and the RPV 2. In the reactor purification system, a purification system pump 18, a regenerative heat exchanger 19, a non-regenerative heat exchanger 20, and a reactor water purification device 21 are made of carbon steel that communicates the recirculation system pipe 6 and the feed water pipe 11 in this order. It is installed in the purification system pipe 17. In the purification system pipe 17, as shown in FIG. 2, an on-off valve 22 is provided between the purification system pump 18 and the recirculation system pipe 6. The purification system pipe 17 is connected to the recirculation system pipe 6 upstream of the recirculation pump 5.

再循環系配管6、給水配管11及び浄化系配管17は、RPV2に接続される配管系である。   The recirculation system pipe 6, the water supply pipe 11 and the purification system pipe 17 are pipe systems connected to the RPV 2.

RPV2内の冷却水(以下、炉水という)は、再循環ポンプ5で昇圧され、再循環系配管6を通ってジェットポンプ4内に噴出される。ダウンカマ内でジェットポンプ4のノズルの周囲に存在する炉水も、ジェットポンプ4内に吸引されて炉心3に供給される。炉心3に供給された炉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、この炉水の一部が蒸気になる。蒸気加減弁34が開いてバイパス弁35が閉じているとき、その蒸気は、RPV2から主蒸気配管8を通ってタービン9に導かれ、タービン9を回転させる。タービン9に連結された発電機(図示せず)が回転し、電力が発生する。タービン9から排出された蒸気は、復水器10で凝縮されて水になる。この水は、給水として、給水配管11を通りRPV2内に供給される。給水配管11を流れる給水は、復水ポンプ12で昇圧され、復水浄化装置13で不純物が除去され、給水ポンプ15でさらに昇圧される。給水は、低圧給水加熱器14及び高圧給水加熱器16で加熱されてRPV2内に導かれる。抽気配管でタービン9から抽気された抽気蒸気が、高圧給水加熱器16及び低圧給水加熱器14にそれぞれ供給され、給水の加熱源となる。   Cooling water (hereinafter referred to as “reactor water”) in the RPV 2 is boosted by the recirculation pump 5 and jetted into the jet pump 4 through the recirculation piping 6. Reactor water existing around the nozzle of the jet pump 4 in the downcomer is also sucked into the jet pump 4 and supplied to the core 3. The reactor water supplied to the core 3 is heated by the heat generated by the nuclear fission of the nuclear fuel material in the fuel rod, and a part of the reactor water becomes steam. When the steam control valve 34 is opened and the bypass valve 35 is closed, the steam is guided from the RPV 2 through the main steam pipe 8 to the turbine 9 to rotate the turbine 9. A generator (not shown) connected to the turbine 9 rotates to generate electric power. The steam discharged from the turbine 9 is condensed by the condenser 10 to become water. This water is supplied into the RPV 2 through the water supply pipe 11 as water supply. The feed water flowing through the feed water pipe 11 is boosted by the condensate pump 12, impurities are removed by the condensate purification device 13, and further boosted by the feed water pump 15. The feed water is heated by the low pressure feed water heater 14 and the high pressure feed water heater 16 and guided into the RPV 2. The extraction steam extracted from the turbine 9 by the extraction piping is supplied to the high-pressure feed water heater 16 and the low-pressure feed water heater 14, respectively, and becomes a heating source of the feed water.

再循環系配管6内を流れる炉水の一部は、浄化系ポンプ18の駆動によって原子炉浄化系の浄化系配管17内に流入し、再生熱交換器19及び非再生熱交換器20で冷却された後、炉水浄化装置21で浄化される。浄化された炉水は、再生熱交換器19で加熱されて浄化系配管17及び給水配管11を経てRPV2内に戻される。   Part of the reactor water flowing in the recirculation system pipe 6 flows into the purification system pipe 17 of the reactor purification system by driving the purification system pump 18 and is cooled by the regenerative heat exchanger 19 and the non-regenerative heat exchanger 20. Then, it is purified by the reactor water purification device 21. The purified reactor water is heated by the regenerative heat exchanger 19 and returned to the RPV 2 through the purification system pipe 17 and the water supply pipe 11.

グラフェン注入装置25が、復水浄化装置13と低圧給水加熱器14の間で給水配管11に接続されたサンプリング配管(図示せず)に接続される。グラフェン注入装置25は、図3に示すように、グラフェンタンク26、注入ポンプ27及び注入配管28を含んでいる。注入ポンプ27が設けられた注入配管28の一端がグラフェンタンク26に接続され、注入配管28の他端が前述のサンプリング配管に接続される。グラフェンを含む水が、グラフェンタンク26内に充填されている。グラフェンタンク26内の各グラフェンの一辺の長さは、前述したように、1nm〜1μmの範囲にある。開閉弁29が注入ポンプ27の下流側で注入配管28に設けられ、開閉弁30が注入ポンプ27の上流側で注入配管28に設けられる。   The graphene injection device 25 is connected to a sampling pipe (not shown) connected to the feed water pipe 11 between the condensate purification device 13 and the low-pressure feed water heater 14. As shown in FIG. 3, the graphene injection device 25 includes a graphene tank 26, an injection pump 27, and an injection pipe 28. One end of an injection pipe 28 provided with an injection pump 27 is connected to the graphene tank 26, and the other end of the injection pipe 28 is connected to the above-described sampling pipe. The graphene tank 26 is filled with water containing graphene. As described above, the length of one side of each graphene in the graphene tank 26 is in the range of 1 nm to 1 μm. An on-off valve 29 is provided on the injection pipe 28 on the downstream side of the injection pump 27, and an on-off valve 30 is provided on the injection pipe 28 on the upstream side of the injection pump 27.

原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法を、図1に示す手順に基づいて説明する。まず、原子力プラントの配管系にグラフェン注入装置に接続する(ステップS1)。運転を経験したBWRプラントの場合にはBWRプラントの運転が停止されているとき、または、新設のBWRプラントの場合には運転か開始される前に、グラフェン注入装置25の注入配管28が、前述のサンプリング配管に接続される。   A method for suppressing stress corrosion cracking of nuclear plant components will be described based on the procedure shown in FIG. First, the graphene injection device is connected to the piping system of the nuclear power plant (step S1). In the case of a BWR plant that has experienced operation, when the operation of the BWR plant is stopped, or in the case of a newly installed BWR plant, before the operation is started, the injection pipe 28 of the graphene injection device 25 is Connected to the sampling pipe.

原子力プラントを起動する(ステップS2)。蒸気加減弁34及びバイパス弁35の両者が閉じている状態で、BWRプラントの再循環ポンプ5を駆動する。RPV2内の炉水は、再循環ポンプ5の駆動により昇圧され、再循環系配管6を通ってジェットポンプ4内に噴出され、ダウンカマ内でジェットポンプ4のノズルの周囲に存在する炉水と共に、ジェットポンプ4から吐出されて炉心3に供給される。炉心3から排出された炉水は、ダウンカマ内に流入し、再び、炉心3に供給される。炉心3に炉水が供給されている状態で、複数の制御棒(図示せず)が炉心3から引き抜かれ、やがて、原子炉1は未臨界状態から臨界状態になる。さらなる制御棒の引き抜きにより、炉心3に装荷された各燃料集合体内の各燃料棒に含まれる核分裂性物質の核分裂により炉水が加熱され、炉水の温度が上昇し、RPV2内の圧力が上昇する。   The nuclear power plant is activated (step S2). In a state where both the steam control valve 34 and the bypass valve 35 are closed, the recirculation pump 5 of the BWR plant is driven. The reactor water in the RPV 2 is increased in pressure by driving the recirculation pump 5, jetted into the jet pump 4 through the recirculation system pipe 6, and the reactor water present around the nozzle of the jet pump 4 in the downcomer, It is discharged from the jet pump 4 and supplied to the core 3. The reactor water discharged from the reactor core 3 flows into the downcomer and is supplied to the reactor core 3 again. With the reactor water being supplied to the core 3, a plurality of control rods (not shown) are withdrawn from the core 3, and the reactor 1 eventually changes from a subcritical state to a critical state. By further pulling out the control rod, the reactor water is heated by the fission of the fissile material contained in each fuel rod in each fuel assembly loaded in the reactor core 3, the temperature of the reactor water rises, and the pressure in the RPV 2 rises. To do.

炉水の温度が定格温度まで、RPV2の内圧が定格圧力まで上昇した後、蒸気加減弁34が閉じているままでバイパス弁35を開き、制御棒を炉心3からさらに引き抜いて原子炉出力を上昇させる。炉心3で発生した蒸気は、主蒸気配管8及びバイパス配管33を通って復水器10に導かれ、復水器10内で凝縮して水になる。バイパス弁35を開くとき、復水ポンプ12及び給水ポンプ15を駆動する。復水ポンプ12及び給水ポンプ15のそれぞれの回転数は、バイパス配管33を通して復水器10に流入した蒸気が凝縮して生じる水の量を、給水としてRPV2に供給できる回転数となる。このため、復水器10に流入した蒸気の凝縮により復水器10内で生じた水が、給水として、給水配管11を通ってRPV2内に供給される。原子炉出力の上昇に伴ってバイパス配管33より復水器10に流入する蒸気流量が増加するため、この蒸気流量の増加に合わせて復水ポンプ12及び給水ポンプ15の各回転数も増加し、RPV2内に供給される給水の流量が増加する。   After the reactor water temperature rises to the rated temperature and the internal pressure of the RPV 2 rises to the rated pressure, the bypass valve 35 is opened with the steam control valve 34 closed, and the control rod is further pulled out of the core 3 to increase the reactor power. Let The steam generated in the reactor core 3 is led to the condenser 10 through the main steam pipe 8 and the bypass pipe 33 and is condensed in the condenser 10 to become water. When the bypass valve 35 is opened, the condensate pump 12 and the feed water pump 15 are driven. The rotation speed of each of the condensate pump 12 and the feed water pump 15 is the rotation speed at which the amount of water generated by the condensation of the steam flowing into the condenser 10 through the bypass pipe 33 can be supplied to the RPV 2 as feed water. For this reason, the water produced in the condenser 10 by the condensation of the steam flowing into the condenser 10 is supplied into the RPV 2 through the water supply pipe 11 as water supply. As the reactor power increases, the flow rate of steam flowing into the condenser 10 from the bypass pipe 33 increases, so that the number of revolutions of the condensate pump 12 and the feed water pump 15 also increases as the steam flow rate increases. The flow rate of feed water supplied into the RPV 2 increases.

例えば、原子炉出力が約10%まで上昇したとき、蒸気加減弁34が開いてバイパス弁35が閉じられる。このため、RPV2内で発生した蒸気の全てが、主蒸気配管8を通してタービン9に供給される。タービン9に連結された発電機(図示せず)も回転し、電気が発生する。やがて、原子炉出力が100%まで上昇し、BWRプラントが定格運転状態になる。   For example, when the reactor power increases to about 10%, the steam control valve 34 is opened and the bypass valve 35 is closed. For this reason, all the steam generated in the RPV 2 is supplied to the turbine 9 through the main steam pipe 8. A generator (not shown) connected to the turbine 9 also rotates to generate electricity. Eventually, the reactor power increases to 100%, and the BWR plant enters the rated operating state.

グラフェンを注入する(ステップS3)。BWRプラントの原子炉出力の上昇運転時、具体的には、RPV2内で発生した蒸気を復水器10に導くためにバイパス弁35を開いた後、開閉弁29及び30のそれぞれが開いて注入ポンプ27が駆動される。グラフェンタンク26内のグラフェンを含む水が、注入ポンプ27の駆動によって、注入配管28を通して給水が流れる給水配管11内に注入される。注入配管28を通して給水配管11内の給水に注入されるグラフェンの注入量は、その給水の流量に対して0.1ppbである。   Graphene is injected (step S3). During the operation of increasing the reactor power of the BWR plant, specifically, after opening the bypass valve 35 to introduce the steam generated in the RPV 2 to the condenser 10, each of the on-off valves 29 and 30 is opened and injected. The pump 27 is driven. Water containing graphene in the graphene tank 26 is injected into the water supply pipe 11 through which water is supplied through the injection pipe 28 by driving the injection pump 27. The amount of graphene injected into the water supply in the water supply pipe 11 through the injection pipe 28 is 0.1 ppb with respect to the flow rate of the water supply.

RPV2内で発生した蒸気のバイパス配管33による復水器10への導入が開始されてからBWRプラントの定格運転状態(100%出力の運転状態)になるまで、原子炉出力が上昇するので、RPV2から主蒸気配管8に吐出される蒸気の流量が増大し、それに伴って、給水配管11を通してRPV2に供給される給水の流量も増加する。給水流量に対して0.1ppbの量のグラフェンを注入するためには、グラフェンタンク26内の水に含まれるグラフェンの濃度が一様であるため、グラフェンタンク26から注入配管28を通して給水配管11に供給する、グラフェンを含む水の流量を、給水配管11内の給水流量の増加に合わせて増加させる必要がある。   Since the reactor output increases until the rated operation state (100% output operation state) of the BWR plant is started after the introduction of the steam generated in the RPV 2 to the condenser 10 by the bypass pipe 33 is started, the RPV 2 The flow rate of the steam discharged from the main steam pipe 8 to the main steam pipe 8 increases, and accordingly, the flow rate of the feed water supplied to the RPV 2 through the feed water pipe 11 also increases. In order to inject graphene in an amount of 0.1 ppb with respect to the water supply flow rate, the concentration of graphene contained in the water in the graphene tank 26 is uniform, and therefore, from the graphene tank 26 to the water supply pipe 11 through the injection pipe 28. It is necessary to increase the flow rate of the supplied water containing graphene in accordance with the increase in the feed water flow rate in the feed water pipe 11.

このようなグラフェンを含む水の流量の増加は、制御装置(図示せず)によって注入ポンプの27の回転数を制御することによって行われる。この制御装置は、給水配管11に設けられた第1流量計(図示せず)で測定された給水流量、及び注入配管28に設けられた第2流量計(図示せず)で測定された、注入される水の流量をそれぞれ入力し、第1流量計で測定された給水流量に対して0.1ppbの量のグラフェンを注入する、グラフェンを含む水の流量になるように、注入ポンプ27の回転数を制御する。このため、原子炉出力の上昇に伴って給水流量が増加しても、RPV2に供給される給水のグラフェン濃度を0.1ppbに維持することができる。   Such an increase in the flow rate of water containing graphene is performed by controlling the number of revolutions of the infusion pump 27 by a control device (not shown). This control device was measured with a feed water flow rate measured by a first flow meter (not shown) provided in the feed water pipe 11 and a second flow meter (not shown) provided in the injection pipe 28. Each of the flow rates of water to be injected is input, and 0.1 ppb of graphene is injected with respect to the water supply flow rate measured by the first flow meter. Control the number of revolutions. For this reason, even if the feed water flow rate increases as the reactor power increases, the graphene concentration of the feed water supplied to the RPV 2 can be maintained at 0.1 ppb.

給水に注入されたグラフェンは、給水配管11を通して、給水と共にRPV2内に供給され、RPV2内の炉水に注入される。注入されたグラフェンを含む炉水は、BWRプラントの構成部材である再循環系配管6及びRPV2等の内部を流動し、それらの内面に接触する。このため、グラフェンは、再循環系配管6、RPV2及び炉浄化系配管17等の内面、RPV2内に設置されて炉心3を取り囲む炉心シュラウドの内外面、および炉心3に装荷された燃料集合体の炉水との接触面等に付着する。炉浄化系配管17では、グラフェンは、炉水浄化装置21よりも上流で炉浄化系配管17の内面に付着する。燃料集合体では、グラフェンが、燃料棒の外面、燃料スペーサの炉水との接触面、上部タイプレート及び下部タイプレートのそれぞれの炉水との接触面、さらには、チャンネルボックスの内外面にそれぞれ付着する。グラフェンの熱伝導が良好であるため、燃料棒の外面に付着したグラフェンは、燃料棒内の核燃料物質の除熱を阻害することはない。   The graphene injected into the feed water is supplied into the RPV 2 together with the feed water through the feed water pipe 11 and is injected into the reactor water in the RPV 2. The reactor water containing the injected graphene flows through the inside of the recirculation system pipe 6 and the RPV 2 which are constituent members of the BWR plant, and contacts the inner surfaces thereof. For this reason, the graphene is composed of the inner surfaces of the recirculation system pipe 6, the RPV 2 and the reactor purification system pipe 17, the inner and outer surfaces of the core shroud that is installed in the RPV 2 and surrounds the core 3, and the fuel assembly loaded in the core 3. It adheres to the contact surface with the reactor water. In the furnace purification system piping 17, graphene adheres to the inner surface of the furnace purification system piping 17 upstream of the reactor water purification device 21. In the fuel assembly, graphene is placed on the outer surface of the fuel rod, the contact surface of the fuel spacer with the reactor water, the contact surface of the upper tie plate and the lower tie plate with the reactor water, and the inner and outer surfaces of the channel box. Adhere to. Since the heat conduction of graphene is good, the graphene adhering to the outer surface of the fuel rod does not hinder the heat removal of the nuclear fuel material in the fuel rod.

再循環系配管6から炉浄化系配管17に流入した炉水に含まれるグラフェンは、炉水浄化装置21で除去されるため、炉水浄化装置21よりも下流側では炉浄化系配管17内を流れる炉水に含まれていない。図示されていないが、炉水浄化装置21の内部には、上流側にフィルタ及びこのフィルタの下流にイオン交換樹脂層が配置される。炉水に含まれるグラフェンはそのフィルタで除去され、炉水に含まれるイオンは、フィルタを通過した後にイオン交換樹脂層のイオン交換樹脂で除去される。注入配管28から給水配管11内に注入されるグラフェンの注入量は、炉水浄化装置21で除去されるグラフェンの量を考慮して決められている。   Since the graphene contained in the reactor water flowing into the reactor purification system piping 17 from the recirculation system piping 6 is removed by the reactor water purification device 21, the inside of the reactor purification system piping 17 is located downstream of the reactor water purification device 21. Not included in flowing reactor water. Although not shown, in the reactor water purification apparatus 21, a filter is disposed upstream and an ion exchange resin layer is disposed downstream of the filter. Graphene contained in the reactor water is removed by the filter, and ions contained in the reactor water are removed by the ion exchange resin of the ion exchange resin layer after passing through the filter. The amount of graphene injected from the injection pipe 28 into the water supply pipe 11 is determined in consideration of the amount of graphene removed by the reactor water purification device 21.

グラフェンを含む水の、グラフェンタンク26から給水配管11内への注入は、例えば、前述のグラフェンの注入量で約10日間、行われる。グラフェンの注入は、RPV2内で発生した蒸気を復水器10に導くためにバイパス弁35が開いてから原子炉出力が100%に達するまでの期間及び原子炉出力が100%に達した後の期間を含む約10日間に亘って実施される。このグラフェンの注入により、グラフェンは、0.01μg/cm2〜10μg/cm2(0.01μg/cm2以上10μg/cm2以下)の範囲で、再循環系配管6、RPV2及び炉心3内の燃料集合体等の、BWRプラントの構成部材の表面、すなわち、炉水と接触するその表面に付着される。 The injection of the water containing graphene from the graphene tank 26 into the water supply pipe 11 is performed, for example, for about 10 days with the above-described graphene injection amount. Graphene is injected after the bypass valve 35 is opened to guide the steam generated in the RPV 2 to the condenser 10 until the reactor power reaches 100% and after the reactor power reaches 100%. It is carried out over about 10 days including the period. By injection of the graphene, graphene, in the range of 0.01μg / cm 2 ~10μg / cm 2 (0.01μg / cm 2 or more 10 [mu] g / cm 2 or less), the recirculation pipe 6, the RPV2 and the core 3 It adheres to the surface of a BWR plant component, such as a fuel assembly, that is, the surface in contact with the reactor water.

その構成部材表面へのグラフェンの付着量が0.01μg/cm2未満である場合には、その構成部材の、炉水と接触する表面への放射性核種の付着を抑制する効果が著しく低減され、BWRプラント構成部材に生じた応力腐食割れの進展を抑制することができない。その構成部材表面へのグラフェンの付着量が0.01μg/cm2以上になることによって、BWRプラント構成部材表面への放射性核種の付着が著しく抑制され、BWRプラント構成部材に生じた応力腐食割れの進展を抑制することができる。しかしながら、その構成部材表面へのグラフェンの付着量が10μg/cm2を超えた場合には、その構成部材の表面に直接付着したグラフェンの上にさらに他のグラフェンが付着する確率が増大する。このため、他のグラフェンで覆われた、構成部材の表面に直接付着したグラフェンに、炉水に含まれる水素が接触しにくくなり、構成部材の表面に直接付着したグラフェンの作用による、その水素と炉水に含まれる酸素の再結合反応が生じにくくなる。これは、構成部材の表面に直接付着したグラフェンの触媒能力が活用されないことを意味しており、触媒作用の観点からは、他のグラフェンに覆うわれたグラフェンは無駄なグラフェンである。触媒能力を活用できない無駄なグラフェンを低減し、BWRプラント構成部材に生じた応力腐食割れの進展を効率良く抑制するためには、その構成部材の表面へのグラフェンの付着量を10μg/cm2以下にする必要がある。 When the amount of graphene attached to the surface of the constituent member is less than 0.01 μg / cm 2 , the effect of suppressing the attachment of the radionuclide to the surface of the constituent member in contact with the reactor water is significantly reduced. The progress of stress corrosion cracking that has occurred in the BWR plant components cannot be suppressed. When the amount of graphene attached to the surface of the component becomes 0.01 μg / cm 2 or more, the attachment of the radionuclide to the surface of the BWR plant component is remarkably suppressed, and the stress corrosion cracking generated in the BWR plant component Progress can be suppressed. However, when the amount of graphene attached to the surface of the constituent member exceeds 10 μg / cm 2 , the probability that another graphene adheres on the graphene directly attached to the surface of the constituent member increases. For this reason, the hydrogen contained in the reactor water is less likely to come into contact with the graphene covered with the other graphene and directly attached to the surface of the component, and the hydrogen due to the action of the graphene directly attached to the surface of the component The recombination reaction of oxygen contained in the reactor water is less likely to occur. This means that the catalytic ability of graphene directly attached to the surface of the constituent member is not utilized, and from the viewpoint of catalytic action, the graphene covered with other graphene is useless graphene. In order to reduce useless graphene that cannot utilize the catalytic capacity and efficiently suppress the development of stress corrosion cracking that has occurred in the BWR plant component, the amount of graphene adhering to the surface of the component is 10 μg / cm 2 or less It is necessary to.

グラフェンの注入を停止する(ステップS4)。BWRプラントの構成部材の、炉水と接触する表面に、グラフェンを0.01μg/cm2〜10μg/cm2の範囲で付着させる所定量のグラフェンの、原子炉1内の炉水への注入が終了した後、注入ポンプ27の駆動が停止されて開閉弁29及び30が閉じられる。これにより、原子炉1内へのグラフェンの注入が停止する。 The injection of graphene is stopped (step S4). Components of the BWR plant, on the surface in contact with the reactor water, a predetermined amount of graphene adhering the graphene in the range of 0.01μg / cm 2 ~10μg / cm 2 , the injection into the reactor water in the reactor 1 After completion, the driving of the infusion pump 27 is stopped and the on-off valves 29 and 30 are closed. Thereby, the injection of graphene into the nuclear reactor 1 is stopped.

本実施例によれば、グラフェンを炉水に注入して、BWRプラントの構成部材の、炉水と接触する表面にグラフェンを0.01μg/cm2以上付着させるので、その構成部材の炉水と接触する表面への放射性核種の付着が抑制され、その構成部材に生じた応力腐食割れの進展を抑制することができる。 According to the present embodiment, graphene is injected into the reactor water, and the graphene adheres to the surface of the BWR plant component that contacts the reactor water in an amount of 0.01 μg / cm 2 or more. The adhesion of the radionuclide to the contacting surface is suppressed, and the development of stress corrosion cracks generated in the constituent members can be suppressed.

本実施例では、BWRプラントの構成部材の、炉水と接触する表面にグラフェンを0.01μg/cm2以上10μg/cm2以下の範囲で付着させるので、放射性核種(例えば、Co−60)を含む酸化皮膜が、その構成部材の、炉水と接触する表面に形成されることを抑制することができる。その構成部材の、炉水と接触する表面にグラフェンを0.01μg/cm2以上10μg/cm2以下の範囲で付着させることにより、その構成部材の腐食電位が低下する。この腐食電位の低下は、その構成部材の炉水と接触する表面への放射性核種の付着を抑制し、その構成部材に生じた応力腐食割れの進展を抑制することができる。 In this embodiment, components of the BWR plant, since adhering the graphene surface in contact with the reactor water in 0.01 [mu] g / cm 2 or more 10 [mu] g / cm 2 or less in the range of the radionuclide (e.g., Co-60) It can suppress that the oxide film to contain is formed in the surface which contacts the reactor water of the structural member. By causing graphene to adhere to the surface of the constituent member in contact with the reactor water in the range of 0.01 μg / cm 2 to 10 μg / cm 2 , the corrosion potential of the constituent member is lowered. This decrease in the corrosion potential can suppress the attachment of radionuclides to the surface of the constituent member that contacts the reactor water, and can suppress the development of stress corrosion cracks that have occurred in the constituent member.

本実施例では、その構成部材へのグラフェンの付着量を10μg/cm2以下にしているので、構成部材に付着したグラフェンの上に他のグラフェンが付着することを抑制することができ、炉水中の水素と酸素の再結合反応を促進させる触媒能力が低下して無駄になる、付着されたグラフェンの量を低減することができる。 In this embodiment, the amount of graphene attached to the constituent member is set to 10 μg / cm 2 or less, so that other graphene can be prevented from attaching onto the graphene attached to the constituent member. The amount of adhering graphene that is wasted by reducing the catalytic ability to promote the recombination reaction between hydrogen and oxygen can be reduced.

BWRプラントの運転時においては、BWRプラント内の炉水がRPV2及びRPV2に接続された配管系内で流動している。本実施例では、BWRプラントの運転時に、グラフェンを炉水に注入するので、流動している炉水により、BWRプラントにおける炉水と接触するあらゆる構成部材の、炉水と接触する表面にグラフェンを付着させることができる。このため、BWRプラントの広範囲の構成部材において、その表面への放射性核種の付着を抑制することができ、さらに、発生した応力腐食割れの進展を抑制することができる。   During operation of the BWR plant, the reactor water in the BWR plant flows in the piping system connected to RPV2 and RPV2. In this embodiment, graphene is injected into the reactor water during the operation of the BWR plant. Therefore, the graphene is supplied to the surface of all the components in contact with the reactor water in the BWR plant by the flowing reactor water. Can be attached. For this reason, in a wide range of constituent members of the BWR plant, adhesion of radionuclides to the surface can be suppressed, and further, the progress of the generated stress corrosion cracking can be suppressed.

本実施例では、BWRプラントの起動時でRPV2内で発生した蒸気の復水器10への導入を開始した後、すなわち、原子炉出力の上昇運転時に、グラフェンを炉水に注入するため、その起動時の早い時期においてグラフェンを構成部材の炉水に接触する表面に付着させることができる。このため、BWRプラントの起動時における、構成部材への放射性核種の付着を抑制することができ、さらに、BWRプラントの定格運転時においても、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。構成部材の表面線量率が著しく低減され、BWRプラントの運転停止時に実施される保守点検における作業員の被ばくを著しく低減することができる。   In this embodiment, after starting the introduction of the steam generated in the RPV 2 into the condenser 10 at the start of the BWR plant, that is, during the operation of increasing the reactor power, graphene is injected into the reactor water. The graphene can be attached to the surface of the component that contacts the reactor water at an early stage of startup. For this reason, it is possible to suppress the attachment of the radionuclide to the constituent member at the time of starting the BWR plant, and it is possible to suppress the attachment of the radionuclide to the constituent member even during the rated operation of the BWR plant. . The surface dose rate of the structural member is remarkably reduced, and the exposure of workers during maintenance inspections performed when the BWR plant is shut down can be significantly reduced.

なお、BWRプラントの構成部材の、炉水と接触する表面に付着したグラフェンは、その構成部材の表面から剥離することがない。構成部材の表面に一旦付着したグラフェンは、通常であれば、BWRプラントの運転サイクルが変わっても、構成部材の表面に付着したままである。しかしながら、BWRプラントに対して化学除染が実施された場合には、構成部材の表面に付着しているグラフェンは、この化学除染によってその表面から除去される。このため、化学除染の終了後の次の運転サイクルにおける、BWRプラントの起動時における前述の期間において、前述したグラフェンの炉水への注入が実施され、化学除染が実施された構成部材の、炉水と接触する表面にグラフェンが付着される。このように、化学除染が実施された構成部材の、炉水と接触する表面にグラフェンが付着されるので、化学除染が実施された構成部材への放射性核種の付着が抑制され、さらに、その構成部材に生じた応力腐食割れの進展を抑制することができる。   In addition, the graphene adhering to the surface which contacts the reactor water of the structural member of a BWR plant does not peel from the surface of the structural member. The graphene that has once adhered to the surface of the constituent member normally remains attached to the surface of the constituent member even when the operation cycle of the BWR plant changes. However, when chemical decontamination is performed on the BWR plant, the graphene adhering to the surface of the component member is removed from the surface by this chemical decontamination. For this reason, in the next operation cycle after the completion of chemical decontamination, in the above-mentioned period when the BWR plant is started up, the above-described injection of graphene into the reactor water is carried out, and the components that have been subjected to chemical decontamination Graphene adheres to the surface in contact with the reactor water. In this way, since graphene is attached to the surface of the component that has been subjected to chemical decontamination, the surface contacting the reactor water, adhesion of radionuclides to the component that has been subjected to chemical decontamination is further suppressed, It is possible to suppress the development of stress corrosion cracks generated in the constituent members.

また、炉心3に装荷された全ての燃料集合体は、例えば、毎年、1/4ずつ、BWRプラントの運転停止中の燃料交換作業時において炉心3から使用済燃料集合体として取り出され、代わりに、取り出された体数と同じ体数の、燃焼度0GWd/tの新燃料集合体が炉心3に装荷される。炉心3に装荷されたこれらの新燃料集合体の表面にはグラフェンが付着していないので、前述したように、BWRプラントの起動時において、炉水にグラフェンを注入し、新たに炉心3に装荷された各燃料集合体の、炉水と接触する表面にグラフェンを付着させる。新燃料集合体の、炉水と接触する表面には、0.01μg/cm2以上10μg/cm2以下の範囲でグラフェンが付着される。 Further, all the fuel assemblies loaded in the core 3 are taken out from the core 3 as spent fuel assemblies at the time of the fuel replacement operation when the operation of the BWR plant is stopped, for example, 1/4 each year. A new fuel assembly having a burnup of 0 GWd / t and having the same number as that of the removed bodies is loaded into the core 3. Since graphene is not attached to the surface of these new fuel assemblies loaded in the core 3, as described above, graphene is injected into the reactor water when the BWR plant is started, and the core 3 is newly loaded. Graphene is adhered to the surface of each fuel assembly that comes into contact with the reactor water. Graphene adheres to the surface of the new fuel assembly in contact with the reactor water in the range of 0.01 μg / cm 2 to 10 μg / cm 2 .

グラフェン注入装置25は、給水配管11に常に接続されていてもよいし(常設)、仮設で、グラフェンを炉水に注入する運転サイクルで給水配管11に接続されてもよい。仮設のグラフェン注入装置25は、グラフェンを注入する運転サイクルの直前のBWRプラントの運転停止期間で給水配管11に接続され、グラフェンを注入する運転サイクルでのBWRプラントの運転が停止された後のBWRプラントの運転停止期間で給水配管11から取り外される。   The graphene injection device 25 may be always connected to the water supply pipe 11 (permanent), or may be temporarily connected to the water supply pipe 11 in an operation cycle in which graphene is injected into the reactor water. The temporary graphene injection device 25 is connected to the water supply pipe 11 during the operation stop period of the BWR plant immediately before the operation cycle for injecting graphene, and the BWR after the operation of the BWR plant in the operation cycle for injecting graphene is stopped. It is removed from the feed water pipe 11 during the plant shutdown period.

本発明の好適な他の実施例である実施例2の、原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法を、図10および図11を用いて以下に説明する。本実施例の原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法は、BWRプラントに適用している。   A method for suppressing stress corrosion cracking of nuclear plant components according to embodiment 2, which is another preferred embodiment of the present invention, will be described below with reference to FIGS. The method for suppressing stress corrosion cracking of nuclear plant components according to this embodiment is applied to a BWR plant.

本実施例の原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法に用いられるグラフェン注入装置25Aの構成を、図11を用いて説明する。グラフェン注入装置25と構成が異なるグラフェン注入装置25Aは、グラフェンタンク26及び注入配管28Bを含んでいる。開閉弁32が設けられた注入配管28Bの一端がグラフェンタンク26に接続され、注入配管28Bの他端が、復水浄化装置13と低圧給水加熱器14の間で、給水配管11に接続される。開閉弁31が設けられた給水供給管28Aの一端がグラフェンタンク26に接続され、給水供給管28Aの他端が、注入配管28Bと給水配管11の接続点と復水浄化装置13との間で、給水配管11に接続される。弁36が、給水供給管28Aと給水配管11の接続点と注入配管28Bと給水配管11の接続点の間で給水配管11に設けられる。   The configuration of the graphene injection device 25A used in the method for suppressing stress corrosion cracking of nuclear plant components according to this embodiment will be described with reference to FIG. A graphene injection device 25A having a configuration different from that of the graphene injection device 25 includes a graphene tank 26 and an injection pipe 28B. One end of the injection pipe 28B provided with the on-off valve 32 is connected to the graphene tank 26, and the other end of the injection pipe 28B is connected to the water supply pipe 11 between the condensate purification device 13 and the low-pressure feed water heater 14. . One end of the feed water supply pipe 28A provided with the on-off valve 31 is connected to the graphene tank 26, and the other end of the feed water supply pipe 28A is between the connection point of the injection pipe 28B and the feed water pipe 11 and the condensate purification device 13. , Connected to the water supply pipe 11. A valve 36 is provided in the water supply pipe 11 between a connection point between the water supply pipe 28 </ b> A and the water supply pipe 11 and a connection point between the injection pipe 28 </ b> B and the water supply pipe 11.

本実施例の原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法においても、実施例1の原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法で行われるステップS1〜S4の各工程が実施される。原子力プラントの配管系にグラフェン注入装置に接続する(ステップS1)。BWRプラントの運転が停止されているときに、前述のように、注入配管28Bが給水配管11に接続され、給水供給管28Aが給水配管11に接続される。この結果、グラフェン注入装置25Aが、2本の配管(注入配管28B及び給水供給管28A)によって給水配管11に接続される。   Also in the method for suppressing stress corrosion cracking of the nuclear plant component according to the present embodiment, the steps S1 to S4 performed by the method for suppressing stress corrosion cracking of the nuclear plant component according to the first embodiment are performed. The graphene injection device is connected to the piping system of the nuclear power plant (step S1). When the operation of the BWR plant is stopped, the injection pipe 28B is connected to the water supply pipe 11 and the water supply pipe 28A is connected to the water supply pipe 11 as described above. As a result, the graphene injection device 25A is connected to the water supply pipe 11 by two pipes (an injection pipe 28B and a water supply pipe 28A).

実施例1と同様に、原子力プラントを起動する(ステップS2)。その後、グラフェンを注入する(ステップS3)。このグラフェンンの炉水への注入は、開閉弁31及び32を開き、開いている弁36を少し閉じることによって行われる。弁36が少し閉じられるので、給水供給管28Aと給水配管11の接続点と注入配管28Bと給水配管11の接続点との間で圧力差が生じ、前者の接続点での圧力が後者の接続点での圧力よりも高くなる。このため、弁36よりも上流で給水配管11内を流れる給水の一部が、給水供給管28Aを通してグラフェンタンク26内に流入する。グラフェンタンク26内のグラフェンを含む水が、注入配管28Bを通して給水配管11に注入される。グラフェンが注入された給水は、給水配管11を通してRPV2内に供給される。このようにして、グラフェンがRPV2内の炉水に注入される。注入配管28Bからのグラフェンの注入により給水のグラフェン濃度が0.1ppbになるように、弁36の開度が調節される。この結果、実施例1と同様に、BWRプラントの構成部材の、炉水と接触する表面に、0.01μg/cm2〜10μg/cm2の範囲のグラフェンが付着される。所定量のグラフェンが注入された後、グラフェンの注入を停止する(ステップS4)。 Similar to the first embodiment, the nuclear power plant is activated (step S2). Thereafter, graphene is injected (step S3). The injection of graphene into the reactor water is performed by opening the on-off valves 31 and 32 and slightly closing the opened valve 36. Since the valve 36 is slightly closed, a pressure difference is generated between the connection point of the feed water supply pipe 28A and the feed water pipe 11 and the connection point of the injection pipe 28B and the feed water pipe 11, and the pressure at the former connection point is the latter connection. Higher than the pressure at the point. For this reason, a part of the feed water flowing in the feed water pipe 11 upstream from the valve 36 flows into the graphene tank 26 through the feed water supply pipe 28A. Water containing graphene in the graphene tank 26 is injected into the water supply pipe 11 through the injection pipe 28B. The water supply into which graphene is injected is supplied into the RPV 2 through the water supply pipe 11. In this way, graphene is injected into the reactor water in the RPV2. The opening degree of the valve 36 is adjusted so that the graphene concentration of the feed water becomes 0.1 ppb by injecting the graphene from the injection pipe 28B. Consequently, as with Example 1, the components of the BWR plant, on the surface in contact with the reactor water, the graphene in the range of 0.01μg / cm 2 ~10μg / cm 2 is deposited. After the predetermined amount of graphene is injected, the graphene injection is stopped (step S4).

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。さらに、本実施例では、注入ポンプ27を備えていないグラフェン注入装置25Aを用いるので、グラフェン注入装置をコンパクト化することができる。   In the present embodiment, each effect produced in the first embodiment can be obtained. Furthermore, in this embodiment, the graphene injection device 25A that does not include the injection pump 27 is used, so that the graphene injection device can be made compact.

実施例1で用いられるグラフェン注入装置25及び実施例2で用いられるグラフェン注入装置25Aは、炉水浄化装置21よりも下流で浄化系配管17に接続してもよい。   The graphene injection device 25 used in the first embodiment and the graphene injection device 25A used in the second embodiment may be connected to the purification system pipe 17 downstream of the reactor water purification device 21.

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応力腐食割れ抑制方法は、加圧水型原子力プラントに適用してもよい。加圧水型原子力プラント(PWRプラント)に適用する場合には、グラフェン注入装置25及び25Aのそれぞれは、給水配管ではなく、炉心を内蔵する原子炉圧力容器と蒸気発生器を連絡し、炉心で加熱された炉水を蒸気発生器に導く一次冷却系配管に接続される。グラフェンがグラフェン注入装置25または25Aから一次冷却系配管内を流れる炉水に注入され、注入されたグラフェンが、PWRプラントの構成部材である原子炉圧力容器、一次冷却系配管、蒸気発生器及び炉心内の燃料集合体の、炉水と接触する内面に付着される。PWRプラントでは、原子炉出力の上昇運転時に炉水にグラフェンが注入される。一次冷却系配管は、原子炉圧力容器に接続される配管系である。   The method for suppressing stress corrosion cracking of each nuclear plant component in Examples 1 and 2 may be applied to a pressurized water nuclear plant. When applied to a pressurized water nuclear power plant (PWR plant), each of the graphene injectors 25 and 25A is connected to a reactor pressure vessel containing a core and a steam generator instead of a feed water pipe, and is heated in the core. It is connected to the primary cooling system piping that guides the reactor water to the steam generator. Graphene is injected into the reactor water flowing through the primary cooling system piping from the graphene injection device 25 or 25A, and the injected graphene is a reactor pressure vessel, a primary cooling system piping, a steam generator, and a core that are components of the PWR plant It adheres to the inner surface of the fuel assembly in contact with the reactor water. In the PWR plant, graphene is injected into the reactor water when the reactor power is increased. The primary cooling system piping is a piping system connected to the reactor pressure vessel.

1…原子炉、2…原子炉圧力容器、3…炉心、6…再循環系配管、8…主蒸気配管、10…復水器、11…給水配管、17…浄化系配管、21…炉水浄化装置、25,25A…グラフェン注入装置、26…グラフェンタンク、27…注入ポンプ、28,28B…注入配管、28A…給水供給管。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reactor, 2 ... Reactor pressure vessel, 3 ... Core, 6 ... Recirculation system piping, 8 ... Main steam piping, 10 ... Condenser, 11 ... Feed water piping, 17 ... Purification system piping, 21 ... Reactor water Purification device, 25, 25A ... graphene injection device, 26 ... graphene tank, 27 ... injection pump, 28, 28B ... injection pipe, 28A ... water supply pipe.

Claims (4)

原子力プラントの運転時において炉水にグラフェンを注入し、グラフェンを含む前記炉水を、前記原子力プラントの構成部材の、前記炉水と接触する表面に接触させ、前記炉水に含まれる前記グラフェンを前記構成部材の前記表面に0.01μg/cm2以上付着させることを特徴とする原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法。 During operation of a nuclear power plant, graphene is injected into reactor water, the reactor water containing graphene is brought into contact with a surface of the nuclear plant component that contacts the reactor water, and the graphene contained in the reactor water is A method for suppressing stress corrosion cracking of a nuclear plant component member, wherein 0.01 μg / cm 2 or more is adhered to the surface of the component member. 前記グラフェンを前記構成部材の前記表面に0.01μg/cm2以上10μg/cm2以下の範囲で付着させる請求項1に記載の原子力プラント構成部材の応力腐食割れ方法。 The method for stress corrosion cracking of a nuclear plant component according to claim 1, wherein the graphene is adhered to the surface of the component in a range of 0.01 µg / cm 2 to 10 µg / cm 2 . 前記原子力プラントの起動時において、前記グラフェンを前記炉水に注入する請求項1または2に記載の原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法。   The method for suppressing stress corrosion cracking of a nuclear plant component according to claim 1 or 2, wherein the graphene is injected into the reactor water when the nuclear power plant is started. 前記構成部材に対する化学除染が実施されるとき、前記化学除染後に前記グラフェンの前記炉水への注入を実施し、前記化学除染が実施される前記構成部材の表面への前記グラフェンの付着を実施する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の原子力プラント構成部材の応力腐食割れ抑制方法。   When chemical decontamination is performed on the component, the graphene is injected into the reactor water after the chemical decontamination, and the graphene adheres to the surface of the component where the chemical decontamination is performed The method for suppressing stress corrosion cracking of a nuclear plant component according to any one of claims 1 to 3, wherein:
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999017302A1 (en) * 1997-10-01 1999-04-08 Hitachi, Ltd. Nuclear plant and its water quality control method
JP2003222697A (en) * 2002-01-31 2003-08-08 Hitachi Ltd Method for evaluating quantity of accreting noble metal and method for accreting noble metal
US6724854B1 (en) * 2003-06-16 2004-04-20 General Electric Company Process to mitigate stress corrosion cracking of structural materials in high temperature water
JP2013208597A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Toshiba Corp Oxygen reduction catalyst and electrochemical cell using oxygen reduction catalyst
JP2013237602A (en) * 2012-05-16 2013-11-28 Hiroshi Kobayashi Production and production method of graphene, production and production method of graphene joined body by joining the graphene, and production and production method of industrial product using the graphene or the graphene joined body
JP2015158486A (en) * 2014-01-27 2015-09-03 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Method for adhering noble metal to structural member of nuclear power plant
WO2015151099A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 Technion Research & Development Foundation Limited A method for passive metal activation and uses thereof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999017302A1 (en) * 1997-10-01 1999-04-08 Hitachi, Ltd. Nuclear plant and its water quality control method
JP2003222697A (en) * 2002-01-31 2003-08-08 Hitachi Ltd Method for evaluating quantity of accreting noble metal and method for accreting noble metal
US6724854B1 (en) * 2003-06-16 2004-04-20 General Electric Company Process to mitigate stress corrosion cracking of structural materials in high temperature water
JP2013208597A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Toshiba Corp Oxygen reduction catalyst and electrochemical cell using oxygen reduction catalyst
JP2013237602A (en) * 2012-05-16 2013-11-28 Hiroshi Kobayashi Production and production method of graphene, production and production method of graphene joined body by joining the graphene, and production and production method of industrial product using the graphene or the graphene joined body
JP2015158486A (en) * 2014-01-27 2015-09-03 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Method for adhering noble metal to structural member of nuclear power plant
WO2015151099A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 Technion Research & Development Foundation Limited A method for passive metal activation and uses thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
グラフェン:3次元ナノ細孔で触媒反応を成功させる, JPN6019032529, 27 October 2014 (2014-10-27), JP, ISSN: 0004101126 *

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