JP3146445B2

JP3146445B2 - 原子炉一次系配管の補修方法

Info

Publication number: JP3146445B2
Application number: JP28891095A
Authority: JP
Inventors: 秀幸細川; 直人植竹; 照雄原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-11-07
Filing date: 1995-11-07
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2015-11-07
Also published as: JPH09133784A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子力発
電プラント（以下、「ＢＷＲ」と略記する。）および加
圧水型原子力発電プラント（以下、「ＰＷＲ」と略記す
る。）の一次系配管の補修方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＢＷＲは炉心で発生した熱を除去するた
め、原子炉圧力容器内の冷却水（以下、「炉水」と称す
る。）は再循環ポンプによって強制循環され、原子炉で
発生した蒸気は炉心上部に設けられたセパレータおよび
ドライヤで湿分を除去した後、タービンへ送られる。こ
の蒸気の一部はタービン抽気として取り出され、高圧お
よび低圧ヒータの熱源として使用されるが、他の大部分
の蒸気は復水器で凝縮されて水に戻る。復水は復水器内
でほぼ完全に脱気され、その際、炉心での水の放射線分
解により発生した酸素及び水素もほぼ完全に除去され
る。

【０００３】復水は一般に多段の低圧および高圧ヒータ
で２００℃近くまで加熱され、再び原子炉に供給される
が、原子炉での放射性腐食生成物の生成を抑制するた
め、復水中の主として金属不純物を除去し、高純度を維
持することを目的に、復水器と低圧ヒータの間に脱塩基
などのイオン交換樹脂濾過装置を設け、復水全量をこの
脱塩基で処理する。その際、一次系構造材の腐食によっ
て生成する金属不純物の発生量低減のため、主要構造材
にはステンレス鋼、ステライト鋼などの不銹鋼の使用が
原則となっている。また、炭素鋼製の原子炉圧力容器に
はステンレス鋼によって前記圧力容器の内面に肉盛りが
なされ、炭素鋼が直接炉水と接するのを防止している。
かかる材料上の配慮に加えて、炉水の一部を炉水浄化装
置によって浄化し、炉水中に生成する極僅かの金属不純
物を積極的に除去している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような材
料上および水質管理上の措置にも関わらず、炉水中での
極僅かな金属不純物の存在は避けられず、そのうち一部
は燃料被覆管表面に酸化物として付着する。付着した金
属元素は燃料からの中性子照射を受けて原子核反応を起
こす。その結果、前記燃料被覆管表面にコバルト６０、
コバルト５８、クロム５１、マンガン５４等の放射性核
種を生成する。これらの放射性核種は大部分が酸化物の
形態で燃料被覆管に付着したままであるが、その一部は
再び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る。これらの
放射性物質の一部は炉水浄化系によって取り除かれる
が、除去できなかったものは再循環系などを循環してい
る間に配管等の構造材接水部表面に蓄積する。このため
構造材の表面線量が上昇し、定期点検作業時の点検作業
従事者の放射線被曝が問題となってくる。そこで配管へ
の放射性核種の付着を防止する様々な方法が検討されて
いる。

【０００５】このような方法の一つとして、高温水中で
本格的な稼働前に所謂予備酸化皮膜を配管内面に形成さ
せておく技術が特開昭６２−２４１９５号公報や特開昭
６３−１０３９９９号公報等に記載されている。しか
し、これらの方法は新規プラントを対象としたものであ
り、既稼働プラントでは炉水中に放射性核種が既に存在
しているため予備酸化皮膜に放射性核種が取り込まれる
ことになってしまう。なお、この外に高温の蒸気を使用
して予備酸化皮膜を形成するものとして、特開昭６０−
５３８９７号公報に記載された技術も知られている。

【０００６】一方、放射性核種が付着し線量の上昇して
しまった配管などについては化学薬剤や研磨による除染
が行われている。しかし、この方法では酸化膜の成長が
早い金属の新生面が放射性核種を含む炉水と接すること
となるため、放射性核種の付着速度が除染していないと
ころと比べて速くなり、除染の効果がすぐに小さくなっ
てしまうという欠点がある。

【０００７】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたもので、その目的は、運転中の原子力発電プ
ラントの放射性核種が付着した配管に対する放射性核種
の再付着を抑制することが可能な原子炉一次配管の補修
方法を提供することにある。また、他の目的は、運転中
の原子力発電プラントの放射性核種が付着した配管を取
り換えた後も、線量を低く維持できる原子炉一次配管の
補修方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、運転中の原子力発電プラントの放射性核
種が付着した配管を除染した後の配管、若しくは運転中
の原子力発電プラントの放射性核種が付着した配管を取
り替える場合の交換する配管を、原子力発電プラントの
各系統へ接続する前、若しくは後に、酸素を含む気相中
で加熱し、配管内表面に酸化膜を形成させるようにし
た。

【０００９】さらに詳しくは、第１の手段は、原子炉の
一次系配管を補修する原子炉一次系配管の補修方法にお
いて、運転中の原子力発電プラントの放射性核種が付着
した一次系の配管の内面を除染し、その後、酸素を含む
気相中で前記配管の内面に酸化膜を形成することを特徴
とする。

【００１０】第２の手段は、運転中の原子力発電プラン
トの放射性核種が付着した一次系の予め設定された位置
の配管を取り外し、当該取り外した配管の内面を除染
し、その後、酸素を含む気相中で内面に酸化膜が形成さ
れた前記配管を接続することを特徴としている。

【００１１】第３の手段は、運転中の原子力発電プラン
トの放射性核種が付着した一次系の予め設定された位置
の配管を取り外し、当該取り外した配管に代えて新しい
配管を接続し、その後、酸素を含む気相中で前記配管の
内面に酸化膜を形成することを特徴としている。

【００１２】第４の手段は、運転中の原子力発電プラン
トの放射性核種が付着した一次系の予め設定された位置
の配管を取り外し、酸素を含む気相中で前記配管の内面
に酸化膜を形成した新しい配管を前記取り外した配管に
代えて接続することを特徴としている。

【００１３】これらの場合、前記気相中で形成される酸
化膜の厚さは１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが
望ましい。また、前記酸素を含む気相中の酸素濃度は
０．１％以上であることが必要である。

【００１４】酸化膜の形成に際しては、前記配管を加熱
する加熱手段を備えた保温材で前記配管を被覆し、当該
配管に通水する前に前記加熱手段によって気相中で前記
配管を加熱することによって前記配管内面に酸化膜を形
成させることができる。また、前記配管の内部に加熱し
た気体を流通させて当該配管の内表面を加熱し、酸化膜
を形成させることもできる。また、前記配管内部に移動
可能な加熱装置を設置し、配管内表面を加熱しながら内
部を移動して酸化膜を形成するようにすることもでき
る。この場合、前記加熱装置として、高周波誘導加熱装
置が使用できる。また、前記配管内面に対する酸化膜の
形成前に配管の内表面の表面を研磨して表面粗さを１０
μｍ以下とすればよい。これにより放射性核種の付着表
面積を減らすことができる。さらに、前記研磨による摩
擦熱によって当該配管の内表面が加熱され、酸化膜の形
成が行われる。加えて、第２または第３の手段では、前
記新しい配管の両端に加熱した気体を循環させる装置を
あらかじめ取り付けておき、前記配管の取り付け後に加
熱した気体を循環させて、当該配管の内表面を加熱し、
酸化膜を形成させるようにしてもよい。

【００１５】なお、前記原子炉の一次系配管としては、
原子炉冷却材再循環系、原子炉冷却材浄化系、残留熱除
去系の少なくとも一系統の配管が適用される。

【００１６】ここで、実施の形態について具体的に説明
する前に、原子炉配管への放射性核種の付着メカニズム
について説明する。図８は原子炉配管への放射性核種の
付着メカニズムを模式的に示す説明図である。

【００１７】炉水中の放射性核種で定期点検に問題とな
るのはコバルト６０、コバルト５８、クロム５１、マン
ガン５４等であるが、中でも特に問題となるのはコバル
トの放射性同位体で比較的半減期の長いコバルト６０で
ある。これらコバルトの放射性核種はほとんどが炉水中
でコバルト２価イオンとして存在している。一方、炉水
条件下でステンレス鋼等では水を介在して起こる湿食
と、高温雰囲気で酸素や電子、イオンの材料中の拡散に
よって起こる乾食が同時に発生する。このうち放射性核
種を取り込むのは主に湿食過程である。湿食過程ではス
テンレス鋼等の母材から鉄が乾食でできた酸化膜を通し
て溶出し、鉄２価イオンとなる。この鉄２価イオンは水
中の溶存酸素によって酸化されて鉄３価イオンとなる
が、鉄３価イオンの溶解度は非常に低いために再び酸化
物固体となって析出する。このとき近くに２価の金属イ
オンが存在すると、一部が２価の金属イオンを含むスピ
ネル型の酸化物であるフェライトとして析出し、２価金
属が存在しない場合にコランダム型の酸化物であるヘマ
タイトとして析出する。フェライトとしては炉水中での
存在量が最も多い２価金属であるニッケルイオンとの間
でできるニッケルフェライトの形が主体であるが、この
中にはコバルトイオンも含有され、結果として放射性核
種の配管付着を引き起こす。特に本発明が対象としてい
る除染後の配管、あるいは新しい配管では内面が金属の
新生面となるため腐食速度が速く、しかも既稼働プラン
トの炉水中には放射性核種が存在するため放射性核種の
付着が起こりやすくなっている。

【００１８】そこで発明者らが研究を進めたところ、既
稼働プラントの除染後の配管、若しくは取り換える新管
の内表面に炉水と接触する前に酸素を含む気相中で厚み
が１ｎｍから１００ｎｍの酸化膜を形成させることで放
射性核種の付着を抑制できることを見出した。

【００１９】図９に発明者らの実験結果を示す。実験は
ＳＵＳ３１６の板状試験片をバフ研磨後、酸素含有気相
中５００℃、７００℃、９００℃で８時間加熱して酸化
膜を形成させ、未酸化の試験片と共にコバルトイオンを
含む２８０℃の高温水中へ浸漬し、試験片に付着したコ
バルトの量を調べた。この結果から、５００℃および７
００℃での加熱処理による酸化膜によってコバルトの付
着が抑制されていることがわかる。

【００２０】試験片の表面を観察すると５００℃、７０
０℃での加熱処理による試験片は干渉皮膜が形成された
段階で表面の鏡面状態が維持されていた。一方、９００
℃加熱の試験片の表面状態は鏡面状態が破壊され、細か
な凹凸が目視できるようになっていた。更に、走査型電
子顕微鏡で付着後の表面を観察すると、９００℃加熱処
理の試験片の付着物の数は７００℃加熱処理のものに比
べてほぼ８倍程度に増えていることがわかった。また、
２次イオン質量分析計によって酸化膜の厚さを測定して
みたところ５００℃、７００℃、９００℃の処理温度で
それぞれ４０ｎｍ、１００ｎｍ、９００ｎｍの酸化膜が
形成されていた。

【００２１】金属が酸化物になると殆どの場合体積が膨
張するため酸化膜に圧縮応力が生じる。しかし、９００
℃加熱処理では酸化膜の成長が速いために圧縮応力によ
って酸化膜が破壊され、酸化膜の緻密性が失われて鏡面
状態も破壊されることとなる。そして、破壊されてでき
た隙間のために比表面積が大きくなり、コバルトの付着
量が増えたものと考えられる。一方、鏡面状態を保った
５００℃、７００℃の試験片では形成された酸化膜はま
だあまり破壊されておらず、緻密な酸化膜がコバルトの
付着を起こす鉄イオンの母材から水側への移動を妨げる
ため、コバルトイオンの付着量が少なかったと考えられ
る。

【００２２】ここで、気相中の酸素の濃度を０．１％以
上としたのは次のような理由による。すなわち、酸化膜
が形成されるためには金属表面に酸素が吸着しなければ
ならず、その頻度は酸素の体積モル濃度に依存する。こ
のことは気相中だけではなく液相中でも同じことであ
る。一方、発明者らが溶存酸素濃度を変えて高温水中で
酸化膜を形成させる実験をしたところ、４００ｐｐｂで
最も緻密な酸化膜を形成できることを突き止めた。これ
を体積モル濃度で表すと約１３μｍｏｌ／ｌとなる。こ
れに対して例えば５００℃の気体では１ｍｏｌの容積が
約６３．５〔ｌ〕であるから１〔ｌ〕あたりのモル数は
１６ｍｍｏｌ／ｌとなる。従って金属表面に溶存酸素４
００ｐｐｂの高温水と同じ頻度で酸素が吸着するために
は（１３μｍｏｌ／ｌ）／（１６ｍｍｏｌ／ｌ）≒０．１〔％〕の酸素濃度が必要である。よって酸素濃度の下限を０．
１％に設定した。

【００２３】前述のように配管の保温材の内側に加熱装
置を取り付けて配管を加熱することによって、配管の任
意の場所に酸化膜を形成することができる。その結果、
被曝低減に最も有効な場所へ効果的かつ選択的に酸化膜
を形成させて放射性核種の付着を抑制できる。また、一
度、保温材の内側に加熱器を取り付けると、その後は除
染の度毎に気相中で酸化膜を形成させて放射性核種の付
着を低減させることが可能となる。

【００２４】接続する配管の両端に予め高温の気体を循
環させる装置を取り付けておけば、配管を系統に接続し
た後、取り付けた配管に酸素を含む高温の気体を循環さ
せて配管を加熱することで金属表面へ均一な酸化膜を形
成することができる。しかもこの高温気体を循環させる
装置を一度取り付けておけば、この装置を用いて液体状
の除染材を循環させることも可能であり、除染によって
線量を低減させた後、除染後の金属面に対しては高温の
気体を循環させて放射性核種の付着を抑制する酸化膜を
形成することができるようになる。

【００２５】また、配管の内側に加熱装置を設置し、こ
れを移動させて配管の内側表面を加熱するようにすれ
ば、短い時間で表層だけを加熱することができる。その
際、特に付着を抑制したい場所へ選択的に酸化膜を形成
させることが可能となるので非常に効率的である。特
に、加熱方法として高周波誘導加熱を用いると、高周波
の周波数を変えることで任意の深さまで容易に加熱する
ことができ、効率的に表層を加熱して酸化膜を形成する
ことができる。

【００２６】また、発明者らの実験によると表面粗さを
１０μｍ以下にしてから酸化膜を形成すると、コバルト
イオンの付着がより効果的に抑制されることがわかっ
た。図１０にその結果を示す。この図はステンレス鋼の
表面を酸で洗浄後、表面研磨によって表面粗さを変えた
試験片に気相中で酸化膜を形成させてからコバルト浸漬
試験によってその付着量を調べたものである。図に示す
とおり表面粗さを１０μｍ以下とすることで未処理の場
合に比べて付着量が５０％以下になっている。

【００２７】配管内面の研磨の際に乾式の研磨を行う
と、研磨の際の発熱を利用することで研磨部を加熱し、
気相中で酸化膜を形成することができる。この方法を既
稼動プラントの線量が上昇してしまった配管に適用する
と、既に付着している放射性核種を除染すると同時に、
放射性核種の再付着を抑制できる酸化膜の形成が可能と
なる。

【００２８】また、ＢＷＲでは炉水が接触する金属面に
放射性核種が蓄積するが、定期点検時に作業員の主な被
曝線源となるのは原子炉冷却材再循環系、原子炉冷却材
浄化系、残留熱除去系の配管機器である。これらの部位
の配管機器に本発明を適用することで定期点検時の作業
員の被曝を継続的に低くすることが可能となる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００３０】図１は本発明による原子炉冷却材配管の補
修処理の手順の概略を示すフローチャートである。この
補修手順では、まず、ステップＳ１で配管の線量率と放
射性核種の付着量とを測定し、所定の配管、すなわち除
染すべき配管の部位を切断する（ステップＳ２）。次い
で、当該切断した配管に除染装置、例えば図２に示すグ
ラインダ２１のような研磨材２２を回転させる装置を原
子炉冷却材再循環配管２３の内部に設置し（ステップＳ
３）、配管２３の内面を研磨しながら移動させることで
配管内表面に付着した放射性核種含有層２４を除去する
（ステップＳ５）。このときステップＳ２で切断した配
管２３の開口部にドレインラインを接続しておき（ステ
ップＳ４）、グラインダ２１からは水を流出させ、研磨
によって発生した研磨屑を前記ドレンラインへ洗い流
す。また、研磨材の種類を変えることで研磨面の表面粗
さを１０μｍ以下とすることができる〔第１の除染方
法〕。

【００３１】あるいは図３の説明図に示すように定期点
検時に原子炉冷却材再循環ポンプ３１が外された原子炉
冷却材再循環配管３２を原子炉圧力容器３３から切り放
し、この原子炉冷却材再循環配管３２へ研磨材循環装置
３４を取り付けて内部に研磨材の粒子を高速で循環させ
る。これにより配管内表面に付着した放射性核種を含む
層を擦り取ることができる。また研磨材粒子の代わりに
化学薬品溶液を循環させて放射性核種を含む層を溶解し
て除去しても良い〔第２の除染方法〕。

【００３２】このようにして除染を完了すると、ステッ
プＳ７で配管内面に酸化膜を形成させるために加熱す
る。この加熱は図４に示すように、原子炉冷却材再循環
配管３２を原子炉冷却材再循環ポンプ３１と原子炉圧力
容器３３へ接続して原子炉冷却材再循環系統を復旧し、
その後、配管加熱器４２を内蔵した配管保温材４１を図
に示すように原子炉冷却材再循環配管３２に外周部へ取
り付け（ステップＳ６）、当該配管３２へ通水する前の
気相中で加熱を行って配管内面が５００℃の状態で１分
以上保持した後、徐冷する〔第１の酸化膜形成方法〕。
これにより配管３２の内表面に放射性核種の付着抑制に
有効な酸化膜が形成できる。

【００３３】また、第２の酸化膜形成方法として図５に
示すように、放射性核種の付着した層を除去した原子炉
冷却材再循環配管２３の内側に前記配管２３内を移動で
きるように加熱器５１を設置する（ステップＳ６）。そ
して酸素を０．１％以上含む気相として大気を使用す
る。すなわち、大気中で加熱器５１によって配管内表面
を５００℃に加熱しながら移動させる。これにより配管
２３の内面には炉水と接触した時に放射性核種の付着抑
制が可能な酸化膜５２を形成することができる（ステッ
プＳ７）。

【００３４】また、第３の酸化膜形成方法として、前記
加熱器５１に代えて酸素を０．１％以上含む５００℃の
気体を吹き付けて前記配管２３の内表面を加熱しても同
等の酸化膜を形成できる（ステップＳ７）。さらに、第
４の酸化膜形成方法として、加熱器５１に高周波誘導加
熱を行うことができる装置、言い換えれば高周波誘導加
熱器を用いると、任意の深さまで配管２３を加熱するこ
とができる。これによって、不必要な部分を加熱するこ
となく表面だけを加熱して酸化膜を形成することが可能
となる（ステップＳ７）。

【００３５】第２の方法として図５で示した加熱器５１
を移動させる方法では、配管内面に均一な酸化膜を形成
させることは必ずしも簡単ではない。しかし、本発明で
は気相中で材料を加熱して１ｎｍ以上の酸化膜が形成で
きればよく、これによって酸化膜が存在する部分への放
射性核種の付着は抑制されるわけであるから、酸化膜が
必ずしも配管の内表面に一様に形成されている必要はな
い。さらに極端には、配管部分によっては酸化膜の形成
されている部分と形成されていない部分が混在していて
もよい。従って定期点検作業時に作業者が近づくことで
主な被曝源となる原子炉冷却材再循環ポンプに近い部分
の原子炉冷却材再循環配管に対しては酸化膜を形成さ
せ、あまり近づかない圧力容器の出入口に近い部分の原
子炉冷却材再循環配管は特に処理をしなくても作業被曝
を抑制できる。

【００３６】図６にさらに配管内表面に酸化膜を形成さ
せる第５の方法を示す。この方法は、加熱した気体を配
管内に流通させるもので、原子炉冷却材循環系の炉心の
入口と出口にバルブ６１を設置し、これをバイパス配管
６２で接続する。バイパス配管６１にはガス注入装置６
３、ガス加熱装置６４、およびガス循環ポンプ６５が取
り付けてある。バルブ６１を操作することで炉心（圧力
容器３３）を通らず、原子炉再循環系とバイパス系で閉
じた循環系を構成する。続いて酸素を含む気体を、ガス
注入装置６３で構成した循環系に導入し、これをガス加
熱器６４で加熱して５００℃としてガス循環ポンプ６５
で循環させる。これによって加熱された気体が接触する
配管３２の内表面を加熱し、酸化膜を形成させることが
できる。また、ここで構築したバイパス配管６２による
循環系は除染材を循環させて配管３２の除染にも使用す
ることができる。さらに、一度設置すると、この設備を
使って、その後も除染による被曝線源の除去と放射性核
種の付着抑制に有効な酸化膜の形成が容易にできるよう
になる。

【００３７】酸化膜を形成させる第６の方法としては、
図３で示した原子炉冷却材再循環配管３２を切り放して
除染のために構築した循環系（符号３２，３４）を利用
して高温の気体を循環させ、原子炉冷却材再循環系の復
旧前に配管３２の内表面に酸化膜を形成させ、再度、前
記配管３２を接続するようにしてもよい。

【００３８】また、第７の酸化膜形成方法として、図２
の研磨において水を使わず乾式で行うことで研磨面と研
磨剤との間に摩擦熱を生じさせ、研磨面を５００℃に加
熱することによって酸化膜を形成するようにしてもよ
い。

【００３９】このようにして各方法で酸化膜を形成した
後、取り外しが可能な加熱に使用した装置を撤去し（ス
テップＳ８）、ドレンラインを使用したときにはさらに
ドレンラインを撤去し（ステップＳ９）、配管を復旧し
て運転可能な状態に戻す（ステップＳ１０）。

【００４０】なお、これらの第１ないし第７の酸化膜形
成方法は除染後の配管２３だけでなく、放射性核種で汚
染した配管を新しい配管に取り替える場合、この新しい
配管に気相中で酸化膜を形成させる場合にも適用するこ
とができる。

【００４１】図７に本発明をＰＷＲに適用した例を示
す。加圧水型原子炉では一次系冷却水７０１が加圧器７
０２によって加圧され沸騰しないようにしてある。この
一次系冷却水７０１が核燃料７０３によって加熱され、
熱せられた一次系冷却水７０１は蒸気発生器７０４で熱
交換され、二次系冷却水を蒸気にした後、一次系冷却水
７０１は再び圧力容器７１０内に戻る。蒸気となった二
次冷却水はタービン７０５を通って発電を行わせた後、
復水器７０６によって水に戻される。一方、熱交換器７
０４を通った一次冷却水７０１の一部は炉水浄化系に導
かれ、浄化装置７０７で不純物が取り除かれる。更に加
圧水型原子炉では核燃料７０３の反応を一次冷却水の流
量以外にも、一次系冷却水のほう酸濃度でもコントロー
ルしているため浄化装置７０７の後に、ほう酸水注入系
７０８と希釈水注入系７０９を備えている。このような
構造のため加圧水型原子炉では一次系冷却水７０１と接
する配管に放射性核種が付着し被曝の原因となる。

【００４２】そこでこの付着を抑制するため、一次系の
配管に対して本特許を適用する。すなわち、一次系配管
の原子炉圧力容器７１０の入口と出口をバイパス配管７
１１で系統を切り替えられるように図示する部分にバル
ブ７１２を設ける（ステップＳ２，Ｓ３に対応）。次に
バルブ７１２を操作して原子炉圧力容器７１０を通らな
いでバイパス配管７１１を通るように循環ポンプ７１３
によって除染材を流通させ、熱交換器７０４等の一次系
配管の除染を行う（ステップＳ４，Ｓ５に対応）。続い
てバイパス配管７１１を通る新たに構成した循環系統
に、ガス注入装置７１４を使って酸素を０．１％以上含
む気体、例えば空気を導入する。導入された空気は加熱
器７１５で５００℃に加熱され、循環ポンプ７１３によ
って系統内を循環させられる。これによって熱交換器７
０４等の一次系配管に放射性核種の付着抑制に有効な酸
化膜を形成することができる（ステップＳ６，Ｓ７に対
応）。

【００４３】このようにこれらの実施形態によれば、配
管内面を除染後、気相中で酸化膜を形成することによっ
て、補修後の放射線量率の上昇を４分の１以下に抑制す
ることができる。また、これらの実施形態では、酸素を
含む気相の温度を５００℃としているが、これは前述の
図９で５００℃で酸化処理したときにコバルトの付着が
最も抑制されていたためで、５００℃前後であれは充分
に効果があり、５００〜７００℃程度、もしくは３００
〜５００℃程度でも、充分に本願の効果を奏することが
できる。

【００４４】

【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、本発
明によれば、すでに運転中の、言い換えればすでに稼働
中の沸騰水型原子力発電プラントおよび加圧水型原子力
発電プラントの一次系配管を除染後、気相中で酸化膜を
形成することによって放射性核種の再付着を抑制するこ
とができる。その際、気相中で酸化膜を形成するので、
大規模な設備が不要であり、低コストで原子炉一次系配
管の補修が可能となる。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における原子炉一次系配管の
補修方法の処理手順の一例を示すフローチャートであ
る。

【図２】放射性核種が付着した配管内面を研磨機によっ
て研磨して放射性核種を除去する第１の放射性核種除去
方法を示す説明図である。

【図３】放射性核種が付着した配管内面に除染材を通流
させて放射性核種を除去する第２の放射性核種除去方法
を示す説明図である。

【図４】保温材中にヒータを入れて加熱して酸化膜を形
成する第１の酸化膜形成方法を示す説明図である。

【図５】原子炉一次系配管内を加熱器を移動させて酸化
膜を形成する第２の酸化膜形成方法を示す説明図であ
る。

【図６】原子炉一次系配管の復旧後に加熱ガスを通流し
て気相中で酸化膜を形成させる第５の酸化膜形成方法を
示す説明図である。

【図７】ＰＷＲにおける除染と酸化膜形成方法を示す説
明図である。

【図８】原子炉冷却材配管への放射性核種付着機構を説
明するための模式図である。

【図９】気相中酸化処理によるコバルトの付着量を酸化
処理温度をパラメータとして示す図である。

【図１０】気相中酸化処理によるコバルトの付着量を表
面粗さをパラメータとして示す図である。

【符号の説明】

２１グラインダー２２研磨材２３原子炉冷却材再循環配管２４放射性核種含有層３１原子炉冷却材再循環ポンプ３２原子炉冷却材再循環配管３３原子炉圧力容器３４研磨材循環装置４１配管保温材４２配管加熱器５１加熱器５２酸化膜６１バルブ６２バイパス配管６３ガス注入装置６４ガス加熱装置６５ガス循環ポンプ７０１一次系冷却水７０２加圧器７１０原子炉圧力容器７１１バイパス配管７１２バルブ７１３循環ポンプ７１４ガス注入装置７１５加熱器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原照雄茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (56)参考文献特開平９−166694（ＪＰ，Ａ) 特開平９−157828（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−79396（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−149598（ＪＰ，Ａ) 特開平３−246496（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21D 1/00 G21C 19/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原子炉の一次系配管を補修する原子炉一
次系配管の補修方法において、運転中の原子力発電プラントの放射性核種が付着した一
次系の配管の内面を除染し、その後、酸素を含む気相中
で前記配管の内面に酸化膜を形成することを特徴とする
原子炉一次系配管の補修方法。
【請求項２】原子炉の一次系配管を補修する原子炉一
次系配管の補修方法において、運転中の原子力発電プラントの放射性核種が付着した一
次系の予め設定された位置の配管を取り外し、当該取り
外した配管の内面を除染し、その後、酸素を含む気相中
で内面に酸化膜が形成された前記配管を接続することを
特徴とする原子炉一次系配管の補修方法。
【請求項３】原子炉の一次系配管を補修する原子炉一
次系配管の補修方法において、運転中の原子力発電プラントの放射性核種が付着した一
次系の予め設定された位置の配管を取り外し、当該取り
外した配管に代えて新しい配管を接続し、その後、酸素
を含む気相中で前記配管の内面に酸化膜を形成すること
を特徴とする原子炉一次系配管の補修方法。
【請求項４】原子炉の一次系配管を補修する原子炉一
次系配管の補修方法において、運転中の原子力発電プラントの放射性核種が付着した一
次系の予め設定された位置の配管を取り外し、酸素を含
む気相中で前記配管の内面に酸化膜を形成した新しい配
管を前記取り外した配管に代えて接続することを特徴と
する原子炉一次系配管の補修方法。
【請求項５】前記酸素を含む気相中の酸素濃度が０．
１％以上であることを特徴とする請求項１ないし４のい
ずれか１項に記載の原子炉一次系配管の補修方法。
【請求項６】前記配管を加熱する加熱手段を備えた保
温材で前記配管を被覆し、当該配管に通水する前に前記
加熱手段によって気相中で前記配管を加熱することによ
って前記配管内面に酸化膜を形成させることを特徴とす
る請求項１ないし４のいずれか１項に記載の原子炉一次
系配管の補修方法。
【請求項７】前記配管内部に加熱した気体を流通させ
て当該配管の内表面を加熱し、酸化膜を形成させること
を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の
原子炉一次系配管の補修方法。
【請求項８】前記新しい配管の両端に加熱した気体を
循環させる装置をあらかじめ取り付けておき、前記配管
の取り付け後に加熱した気体を循環させて、当該配管の
内表面を加熱し、酸化膜を形成させることを特徴とする
請求項２または３に記載の原子炉一次系配管の補修方
法。
【請求項９】前記配管内部に移動可能な加熱装置を設
置し、配管内表面を加熱しながら内部を移動して酸化膜
を形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
か１項に記載の原子炉一次系配管の補修方法。
【請求項１０】前記加熱装置が、高周波誘導加熱装置
からなることを特徴とする請求項９記載の原子炉一次系
配管の補修方法。