JP2566972B2 - 水冷形原子炉の含水容器内における放射性コバルトの沈着を防止する方法 - Google Patents

水冷形原子炉の含水容器内における放射性コバルトの沈着を防止する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、水冷型原子炉の運転及び安全性に関するも
のであって、更に詳しく言えば、このような原子炉の含
水容器内における放射性コバルトの沈着を防止する方法
に関する。
従来の技術 水冷型原子炉における大きな危険の１つは、原子炉の
構造部における放射性物質の蓄積である。例えば原子炉
の運転停止時に、作業員は内壁や配管表面に接近するこ
とになる。その場合、このような表面上に蓄積した酸化
膜内に保持された放射性物質が主たる被曝源となるので
ある。
このような放射性物質の沈着を排除又は低減させるた
めに、亜鉛をはじめとする特定の金属イオンの導入が行
われてきた。しかしながら、亜鉛の添加形態及び添加方
法にはいくつかの欠点があった。例えば、亜鉛は陰イオ
ンとの塩として添加されてきたが、このような陰イオン
は原子炉にとって有害であった。又、起動前や清掃のた
めの運転停止時に活性金属イオンが用いられてきたが、
それは長期運転を行うような場合にはあまり有効と言え
なかった。
発明の要約 このたび、原子炉の全運転期間を通じ、原子炉の含水
容器に流入する水に対して酸化亜鉛を連続的に添加すれ
ば、放射性コバルトの沈着を効果的に防止し得ることが
見出された。それによれば、酸化亜鉛を効率的に用いな
がら放射性コバルトの蓄積を定常的に抑制し得るばかり
でなく、原子炉の内面にとって有害な陰イオンの存在も
完全に回避し得ることになる。
上述の酸化亜鉛は各種の形態で添加し得るが、それら
の実施例は以下に詳しく開示されている。
実施例 本発明に従えば、その表面に添って皮膜状に沈着し物
質が蓄積し易い含水容器内の水に対して、酸化亜鉛が添
加される。このような酸化亜鉛の添加は原子炉の全運転
期間を通じて連続的に行われ、それによって亜鉛イオン
が絶えず補給されるのである。放射性コバルトの蓄積を
防止するためには、極めて微量の酸化亜鉛を用いれば十
分である。とは言え、その使用量は特に限定されないの
であって、実際の使用量は広範囲にわたって変化し得
る。大抵の用途に関しては、原子炉の運転時における原
子炉水内の酸化亜鉛濃度を（重量比で表して）約1ppb〜
約1000ppb、好ましくは約10ppb〜約100ppbに維持すれば
最良の結果が得られる。
本発明は、放射性コバルトの沈着が起こり得るような
原子炉内の任意の含水容器に対して適用することができ
る。このような容器には一般に、配管、棚、給水管路及
び再循環管路、並びに移送容器及び貯留容器が含まれて
いることがある。再循環管路は、保守のための運転停止
時において原子炉作業員の主な被曝源を成すものである
ので、特に重要である。上述の酸化亜鉛は、このような
容器への給水管路を通して添加することができるし、
又、場合によってはこのような容器から分岐している再
循環管路に添加することもできる。
上述の酸化亜鉛は、原子炉水内への溶解を可能にする
任意の形態で添加することができる。その例としては、
スラリ、ペースト及び予め生成された溶液が挙げられ
る。ペースト又はスラリを用いる場合には、酸化亜鉛は
微細な粉末状のものであることが好ましく、中でも揮発
製錬法によって得られた酸化亜鉛が最も好適である。こ
のようなペースト及びスラリ内における酸化亜鉛含有量
は特に限定されない。なぜなら、酸化亜鉛の添加を必要
とする含水容器内における酸化亜鉛濃度は、流入水に対
するペースト又はスラリの添加速度によって調節し得る
からである。大抵の場合には、ペーストの酸化亜鉛含有
量は約25（重量）％〜約95（重量）％、好ましくは約40
（重量）％〜約80（重量）％であればよい。又、スラリ
の酸化亜鉛含有量は、一般的には0.1（重量）％〜約20
（重量）％、好ましくは約１（重量）％〜約５（重量）
％であればよい。
添付の図面中には、酸化亜鉛の様々な添加方法が図示
されている。
第１図の場合には、給水管路11を通して含水容器10に
供給される水に酸化亜鉛を混入することによって、酸化
亜鉛の添加が行われる。この場合、給水管路11内の流量
はポンプ12によって調節される。
第１図に示す構成は、内部にピストン（図示していな
い）を具備しているシリンダ13内に保持された酸化亜鉛
ペーストを注入するように構成されている。典型的な規
模の原子炉に関して言えば、３インチ（7.6cm）の直径
及び20インチ（50.8cm）の長さを有するシリンダが通例
用いられる。ピストンの軸14は電動式の線形作動器15に
よってゆっくりと前進させられる。このような装置は、
減速機を伴って動作する電動機と、毎分0.001インチ
（0.0025cm）の速度で移動する線形作動器とから構成す
ることができる。
ピストンが左側に移動するのに伴い、ペーストはシリ
ンダ13から管路16内に押し出される。止め弁17を操作す
ることにより、運転員は、給水管路11を遮断したり又は
ポンプ12の動作に影響を及ぼしたりすることなしに、使
用済みのシリンダ13を取り外し、次いで、充填済みのシ
リンダを装着することができる。
この場合には、給水管路11にペーストを直接に注入す
るのではなく、（ポンプ12の排出側に位置している）給
水管路内の高圧個所19と、（ポンプ12の吸入側に位置し
ている）低圧個所20との間に連結されている再循環ルー
プ18に対して、ペーストの注入が行われる。即ち、図示
された構成の場合には、再循環ループ18内の水流は時計
回りの方向に沿って生じるわけである。又、シリンダ13
からのペーストが再循環ループ18に流入する注入点22の
下流側には、スタティックミキサ21が設置されている。
第２図の場合には、焼結酸化亜鉛ペレットの層内に水
を通すことにより生成された溶液として、酸化亜鉛が添
加される。この場合の流路構成は、第１図に示されたも
のと同様であって、コバルト沈着の防止が要求される含
水容器（図示していない）に通じる導管31から分岐した
再循環ループ30が用いられている。導管31自体は再循環
管路又は給水管路のいずれであってもよく、又、導管31
内の流量はやはりポンプ32によって調節される。尚、再
循環ループ30はポンプ32の両側に連結されている。再循
環ループ30内に抜き取られた水は、再循環ループ30の固
体保持部33を通過する。その際に水は、この固体保持部
内に保持された固体酸化亜鉛に接触することなる。この
ような固体保持部は、水の通過を許容しながらも固体を
保持し得るように設計されたスクリーン又はその他の構
造体によって仕切られていさえすれば、トラップ、配管
の拡張部又は配管の単なる一区画のいずれであってもよ
い。
或いは又、上述の固体保持部は、内面が固体酸化亜鉛
で被覆された配管の一区画であってもよい。しかしなが
ら、水と固体酸化亜鉛との良好な接触を達成するために
役立つ大きな表面積が得られる点から見れば、酸化亜鉛
は粒子状のものであることが好ましい。その場合、酸化
亜鉛粒子の固定層又は流量層のいずれを用いることもで
きる。尚、酸化亜鉛はペレット状又はその他適宜の形状
に焼結されていることが好ましい。酸化亜鉛ペレットの
層を水が通過する際に、酸化亜鉛の一部が溶解限度まで
水に溶解する。このような固体保持部には、原子炉の全
寿命期間を通じて存続し得るだけの酸化亜鉛を充填して
もよい。
第３図には、他の構成を用いてスラリ状の酸化亜鉛を
添加する方法が示されている。貯留槽40内のおいて、ス
ラリ41は撹拌機42によって、実質的に均質な状態に維持
されている。スラリ41はポンプ43によって、沈着を防止
すべき含水容器に水を供給する導管44内に所定の速度で
送り込まれる。前述の通り、導管44内を流れる水と、ポ
ンプ43によって送り込まれるスラリとの相対流量に応じ
て、含水容器内における溶解酸化亜鉛の最終濃度が決定
されることになる。
本発明は、軽水炉及び重水炉を含めた水冷型原子炉全
般に対して適用することができる。中でも、本発明は加
圧水型原子炉及び沸騰水型原子炉において特に有用であ
る。
以上の説明は主として例示を目的としたものである。
それ故、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、
上述の構造や操作に様々な変更及び改変を加え得ること
は当業者にとって自明であろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例に従ってペースト状の酸
化亜鉛を系内に注入するために役立つ構成の概略図、第
２図は本発明の第２の実施例に従って酸化亜鉛を溶液と
して添加するために役立つ構成の概略図、第３図は本発
明の第３の実施例に従って酸化亜鉛をスラリとして添加
するために役立つ構成の概略図である。 10……含水容器、11……給水管路、12、32、43……ポン
プ、13……シリンダ、14……ピストン軸、15……電動式
直線作動器、17……止め弁、18、30……再循環ループ、
21……スタティックミキサ、22……注入点、31、44……
導管、33……固体保持部、40……貯留槽、41……スラ
リ、42……撹拌機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ランダル・ノーマン・ロビンソン アメリカ合衆国、カリフォルニア州、サ ン・ホゼイ、リカ・ビスタ・ウェイ、 15832番 (72)発明者 カール・フィリップ・ルイズ アメリカ合衆国、カリフォルニア州、フ レモント、オカソ・カミノ、1901番 (56)参考文献 特開 昭61−93996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−170697（ＪＰ，Ａ)

Claims (25)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】水冷型原子炉の含水容器内における放射性
    コバルトの沈着を防止する方法であって、 前記水冷型原子炉の運転期間を通じて連続的に、前記含
    水容器に流入する水に酸化亜鉛を添加する工程であっ
    て、前記含水容器内における前記酸化亜鉛の濃度を調節
    可能に添加する工程を備えた水冷型原子炉の含水容器内
    における放射性コバルトの沈着を防止する方法。
  2. 【請求項２】前記酸化亜鉛の添加量は、前記含水容器内
    における酸化亜鉛濃度が約1ppb〜約1000ppbとなるよう
    に選定される特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記酸化亜鉛の添加量は、前記含水容器内
    における酸化亜鉛濃度が約10ppb〜約100ppbとなるよう
    に選定される特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記酸化亜鉛は、水性スラリと、水性ペー
    ストと、水溶液とから成っている群より選定された形態
    で添加される特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記酸化亜鉛は、前記含水容器に連結され
    ている再循環管路と給水管路とから成っている群より選
    定された導管に添加される特許請求の範囲第１項に記載
    の方法。
  6. 【請求項６】前記酸化亜鉛は、前記導管から分岐してい
    る再循環ループに添加される特許請求の範囲第５項に記
    載の方法。
  7. 【請求項７】前記導管を通る流れは、前記導管に設けら
    れているポンプにより維持され、 前記ポンプの排出側から水を抜き取ると共に前記ポンプ
    の吸入側に前記水を戻す再循環ループに前記酸化亜鉛を
    添加する工程を含んでいる特許請求の範囲第５項記載の
    方法。
  8. 【請求項８】水冷型原子路の含水容器内における放射性
    コバルトの沈着を防止する方法であって、 前記水冷型原子路の運転期間を通じて連続的に、前記含
    水容器に流入する水に酸化亜鉛と水とから成っているペ
    ーストを添加する工程であって、前記含水容器内におけ
    る前記酸化亜鉛の濃度を調節可能に添加する工程を備え
    た水冷型原子炉の含水容器内における放射性コバルトの
    沈着を防止する方法。
  9. 【請求項９】前記ペースト内の酸化亜鉛の量は、約25
    （重量）％〜約95（重量）％である特許請求の範囲第８
    項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記ペースト内の酸化亜鉛の量は、約40
    （重量）％〜約80（重量）％である特許請求の範囲第８
    項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記含水容器に水を供給する導管に対し
    て該導管に設けられているポンプにより維持される流量
    で前記ペーストを添加する工程であって、前記ポンプの
    排出側から水を抜き取ると共に前記ポンプの吸入側に前
    記水を戻す再循環ループ内を流れる水に前記ペーストを
    混入することにより前記ペーストを添加する工程を含ん
    でいる特許請求の範囲第８項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記再循環ループを流れる水への前記ペ
    ーストの混入は、前記再循環ループ内の注入点において
    電動式水圧シリンダから前記再循環ループ内に前記ペー
    ストを連続的に注入し、次いで前記注入点の下流側にお
    いて前記再循環ループ内に設けられているスタティック
    ミキサ内に前記ペーストを通すことにより達成される特
    許請求の範囲第11項に記載の方法。
  13. 【請求項１３】水冷型原子炉の含水容器内における放射
    性コバルトの沈着を防止する方法であって、 （ａ）前記水冷型原子炉の運転期間を通じて連続的に、
    前記含水容器に水を供給する導管から水を抜き取ると共
    に再循環ループを通して前記導管に前記抜き取った水を
    戻す工程と、 （ｂ）前記水冷型原子炉の運転期間を通じて連続的に、
    前記導管内における酸化亜鉛濃度が約10ppb〜約100ppb
    となるように選定された速度で、水中で約40（重量）％
    〜約80（重量）％の酸化亜鉛から成っているペーストを
    注入点において前記再循環ループ内に注入する工程とを
    備えた水冷型原子炉の含水容器内における放射性コバル
    トの沈着を防止する方法。
  14. 【請求項１４】水冷型原子炉の含水容器内における放射
    性コバルトの沈着を防止する方法であって、 前記水冷型原子炉の運転期間を通じて連続的に、前記含
    水容器に流入する水に酸化亜鉛の水溶液を添加する工程
    であって、前記含水容器内における前記酸化亜鉛の濃度
    を調節可能に添加する工程を備えた水冷型原子炉の含水
    容器内における放射性コバルトの沈着を防止する方法。
  15. 【請求項１５】前記水溶液は、前記含水容器に流入する
    水から抜き取った水流を前記酸化亜鉛を内部に保持した
    保持器に通すことにより生成される特許請求の範囲第14
    項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】固体の前記酸化亜鉛は、酸化亜鉛粒子の
    層である特許請求の範囲第15項に記載の方法。
  17. 【請求項１７】前記酸化亜鉛粒子は、焼結酸化亜鉛であ
    る特許請求の範囲第16項に記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記水溶液は、 前記含水容器に前記水を供給する導管から分岐してお
    り、焼結酸化亜鉛粒子の層を含んでいる再循環ループ内
    で生成され、前記導管から抜き取った水流を前記再循環
    ループに通すことにより生成される特許請求の範囲第14
    項に記載の方法。
  19. 【請求項１９】前記導管内の流量は、ポンプにより調節
    され、前記再循環ループは、前記ポンプの排出側から水
    を抜き取ると共に前記ポンプの吸入側に前記水を戻すよ
    うに配置される特許請求の範囲第18項に記載の方法。
  20. 【請求項２０】水冷型原子炉の含水容器内における放射
    性コバルトの沈着を防止する方法であって、 前記水冷型原子炉の運転期間を通じて連続的に、前記含
    水容器に流入する水に対して酸化亜鉛の水性スラリを添
    加する工程であって、前記含水容器内における前記酸化
    亜鉛の濃度を調節可能に添加する工程を備えた水冷型原
    子炉の含水容器内における放射性コバルトの沈着を防止
    する方法。
  21. 【請求項２１】前記スラリの酸化亜鉛含有量は、約0.1
    （重量）％〜約20（重量）％である特許請求の範囲第20
    項に記載の方法。
  22. 【請求項２２】前記スラリの酸化亜鉛含有量は、約１
    （重量）％〜約５（重量）％である特許請求の範囲第20
    項に記載の方法。
  23. 【請求項２３】前記スラリ内の酸化亜鉛は、揮発製錬法
    により得られた酸化亜鉛である特許請求の範囲第20項に
    記載の方法。
  24. 【請求項２４】前記スラリの前記水への添加速度は、前
    記含水容器内の水の酸化亜鉛含有量が約1ppb〜約1000pp
    bとなるように選定される特許請求の範囲第20項に記載
    の方法。
  25. 【請求項２５】前記スラリの前記水への添加速度は、前
    記含水容器内の水の酸化亜鉛含有量が約10ppb〜約100pp
    bとなるように選定される特許請求の範囲第20項に記載
    の方法。
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