JP4796173B2 - 熱交換器の除染方法および除染装置 - Google Patents

熱交換器の除染方法および除染装置 Download PDF

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Description

本発明は、例えば、原子力プラントで一次冷却水の熱交換を行う熱交換器にかかり、この熱交換器の伝熱管を除染するための除染方法および除染装置に関するものである。
原子力プラントである原子力発電設備では、発電器に接続されたタービンを駆動させる蒸気を得るための蒸気発生器(熱交換器)が採用されている。蒸気発生器は、例えば、縦置で逆U字形とされた複数の伝熱管を円筒形の胴部内に配置している。原子力発電設備では、蒸気発生器の伝熱管内に原子炉で加熱された一次冷却水を通過させつつ再び原子炉に戻す循環系を有している。蒸気発生器の胴部の中程には、二次冷却水の入口が設けられており、一次冷却水が伝熱管内を流通する間に二次冷却水と熱交換する。この熱交換により発生した蒸気は、胴部内に配置された気水分離器および湿分分離器を経て胴部の最上部から排出されタービンに送られる。また、原子力発電設備では、上記循環系を循環する一次冷却水に含まれる不純物を除去するため、脱塩塔が設けられている。一次冷却水の脱塩処理系は、循環系から取り出した一次冷却水を、再生熱交換器および非再生熱交換器を介して脱塩塔に供給する。そして、脱塩塔にて脱塩処理された一次冷却水を、再生熱交換器を介して再び循環系に戻す。この脱塩処理系においても、再生熱交換器および非再生熱交換器により一次冷却水が熱交換される。
上記原子力プラントにおいて、蒸気発生器、再生熱交換器および非再生熱交換器などの熱交換器では、熱交換を行う伝熱管内に一次冷却水が通過することから、伝熱管の内面が放射線により汚染される。そして、このような熱交換器を経年劣化などにより交換した場合、使用済みとなった熱交換器を解体する際の作業員への放射線照射を軽減するため、伝熱管内を除染する必要がある。
従来、原子力発電所、核燃料再処理工場などで使用されている放射性流体が流れる配管の洗浄方法として、粒状物質の混ざった粒子流を配管内に送ることが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開昭60−67895号公報
しかしながら、熱交換器としての蒸気発生器の伝熱管は、上述したようにU字形に形成されていることから、直線部から湾曲部(ベンド部)に至った粒状物質が湾曲部の外側の内壁面に衝突し、当該内壁面が他の部位よりも過剰研削となる。そして、この過剰研削が進行すると、湾曲部に穴が空き、放射性を有する二次廃棄物が伝熱管の外部に漏れる事態が想定される。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部分的な過剰研削による伝熱管の穴空きを防止することのできる熱交換器の除染方法および除染装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の熱交換器の除染方法では、熱交換器における伝熱管の内部を除染する熱交換器の除染方法において、前記伝熱管の内部に空気を流入させ、前記伝熱管の入口側と出口側との間の圧力損失に基づき、前記空気に混合する研磨材粒の流量を設定する工程と、次に、前記研磨材粒の流量に基づき、前記伝熱管の湾曲部が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間を算出する工程と、次に、前記許容研削時間の範囲内で、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させると共に、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に逆に流入させる工程と、を含むことを特徴とする。
この熱交換器の除染方法によれば、湾曲部が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間を算出し、この許容研削時間の範囲内で正流入と逆流入とで伝熱管の内部を研削することで、湾曲部が過剰研削される事態が回避され、部分的な過剰研削による伝熱管の穴空きを防止できる。
また、本発明の熱交換器の除染方法では、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させる工程は、前記許容研削時間の半分の時間、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させた後、さらに前記許容研削時間の半分の時間、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に逆に流入させることを特徴とする。
この熱交換器の除染方法によれば、湾曲部が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間を算出し、この許容研削時間の半分の時間ずつ正流入と逆流入とで伝熱管の内部を研削することで、湾曲部が過剰研削される事態が回避され、部分的な過剰研削による伝熱管の穴空きを防止できる。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の熱交換器の除染方法では、熱交換器における伝熱管の内部を除染する熱交換器の除染方法において、前記伝熱管の内部に空気を流入させ、前記伝熱管の入口側と出口側との間の圧力損失に基づき、前記空気に混合する研磨材粒の流量を設定する工程と、次に、前記研磨材粒の流量に基づき、前記伝熱管の湾曲部が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間を算出すると共に、前記伝熱管全体が除染達成研削量に至るまでの除染研削時間を算出する工程と、次に、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも長い場合、前記除染研削時間の範囲内で、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させると共に、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に逆に流入させる一方、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも短い場合には、前記許容研削時間の範囲内で、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させると共に、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に逆に流入させる工程と、を含むことを特徴とする。
この熱交換器の除染方法によれば、許容研削時間と除染研削時間とを算出し、許容研削時間が除染研削時間よりも長く、湾曲部が許容される研削厚に至る前に伝熱管全体が除染達成研削量に至る場合は、除染研削時間を優先して、この除染研削時間の範囲内で正流入と逆流入とで伝熱管の内部を研削する。一方、許容研削時間が除染研削時間よりも短い場合には、許容研削時間を優先して、この許容研削時間の範囲内で正流入と逆流入とで伝熱管の内部を研削する。この結果、湾曲部が過剰研削される事態が回避され、部分的な過剰研削による伝熱管の穴空きを防止でき、しかも、最短の除染時間で除染を行える。
また、本発明の熱交換器の除染方法では、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させる工程は、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも長い場合、前記除染研削時間の半分の時間、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させた後、さらに前記除染研削時間の半分の時間、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に逆に流入させる一方、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも短い場合には、前記許容研削時間の半分の時間、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させた後、さらに前記許容研削時間の半分の時間、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に逆に流入させることを特徴とする。
この熱交換器の除染方法によれば、許容研削時間と除染研削時間とを算出し、許容研削時間が除染研削時間よりも長く、湾曲部が許容される研削厚に至る前に伝熱管全体が除染達成研削量に至る場合は、除染研削時間を優先して、この除染研削時間の半分の時間ずつ正流入と逆流入とで伝熱管の内部を研削する。一方、許容研削時間が除染研削時間よりも短い場合には、許容研削時間を優先して、この許容研削時間の半分の時間ずつ正流入と逆流入とで伝熱管の内部を研削する。この結果、湾曲部が過剰研削される事態が回避され、部分的な過剰研削による伝熱管の穴空きを防止でき、しかも、最短の除染時間で除染を行える。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の熱交換器の除染装置では、熱交換器における伝熱管の内部を除染する熱交換器の除染装置において、前記伝熱管の第一の口から第二の口に至り前記伝熱管の内部に空気を流入させる正流入回路と、前記伝熱管の前記第二の口から前記第一の口に至り前記伝熱管の内部に空気を流入させる逆流入回路と、前記正流入回路または前記逆流入回路に選択的に切り換える切換部と、前記伝熱管の内部に流入される空気に研磨材粒を計量しつつ混合させる研磨材供給部と、前記切換部および前記研磨材供給部を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記切換部を前記正流入回路または前記逆流入回路のいずれかに切り換えて、前記伝熱管の内部に空気を流入させ、前記伝熱管の入口側と出口側との間の圧力損失に基づき、前記空気に混合する研磨材粒の流量を設定し、前記研磨材粒の流量に基づき、前記伝熱管の湾曲部が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間を算出し、前記研磨材供給部で前記空気に前記研磨材粒を混合させつつ、前記許容研削時間の範囲内で、前記切換部を前記正流入回路と前記逆流入回路とに切り換える、ことを特徴とする。
また、本発明の熱交換器の除染装置では、前記制御手段は、前記許容研削時間を算出し、前記研磨材供給部で前記空気に前記研磨材粒を混合させつつ、前記切換部を前記正流入回路に切り換えてから前記許容研削時間の半分の時間を経過したとき、前記切換部を前記逆流入回路に切り換えることを特徴とする。
この熱交換器の除染装置によれば、上記除染方法を実施することができ、湾曲部が過剰研削される事態が回避され、部分的な過剰研削による伝熱管の穴空きを防止できる。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の熱交換器の除染装置では、熱交換器における伝熱管の内部を除染する熱交換器の除染装置において、前記伝熱管の第一の口から第二の口に至り前記伝熱管の内部に空気を流入させる正流入回路と、前記伝熱管の前記第二の口から前記第一の口に至り前記伝熱管の内部に空気を流入させる逆流入回路と、前記正流入回路または前記逆流入回路に選択的に切り換える切換部と、前記伝熱管の内部に流入される空気に研磨材粒を計量しつつ混合させる研磨材供給部と、前記切換部および前記研磨材供給部を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記切換部を前記正流入回路または前記逆流入回路のいずれかに切り換えて、前記伝熱管の内部に空気を流入させ、前記伝熱管の入口側と出口側との間の圧力損失に基づき、前記空気に混合する研磨材粒の流量を設定し、前記研磨材粒の流量に基づき、前記伝熱管の湾曲部が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間を算出すると共に、前記伝熱管全体が除染達成研削量に至るまでの除染研削時間を算出し、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも長い場合、前記研磨材供給部で前記空気に前記研磨材粒を混合させつつ、前記除染研削時間の範囲内で、前記切換部を前記正流入回路と前記逆流入回路とに切り換える一方、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも短い場合には、前記研磨材供給部で前記空気に前記研磨材粒を混合させつつ、前記許容研削時間の範囲内で、前記切換部を前記正流入回路と前記逆流入回路とに切り換える、ことを特徴とする。
また、本発明の熱交換器の除染装置では、前記制御手段は、前記許容研削時間を算出すると共に、前記除染研削時間を算出し、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも長い場合、前記研磨材供給部で前記空気に前記研磨材粒を混合させつつ、前記切換部を前記正流入回路に切り換えてから前記除染研削時間の半分の時間を経過したとき、前記切換部を前記逆流入回路に切り換える一方、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも短い場合には、前記研磨材供給部で前記空気に前記研磨材粒を混合させつつ、前記切換部を前記正流入回路に切り換えてから前記許容研削時間の半分の時間を経過したとき、前記切換部を前記逆流入回路に切り換える、ことを特徴とする。
この熱交換器の除染装置によれば、上記除染方法を実施することができ、湾曲部が過剰研削される事態が回避され、部分的な過剰研削による伝熱管の穴空きを防止でき、しかも、最短の除染時間で除染を行える。
本発明は、部分的な過剰研削による伝熱管の穴空きを防止できる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器の除染方法および除染装置が適用される原子力プラントの概略図である。 図2は、発明の実施の形態1に係る蒸気発生器(熱交換器)の概略図である。 図3は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器の除染装置の概略斜視図である。 図4は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器の除染装置の概略図である。 図5は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器の除染装置の概略図である。 図6は、伝熱管における湾曲部の点Aを示す概略図である。 図7は、本発明の実施の形態1に係る除染作業のフローチャートである。 図8は、本発明の実施の形態1に係る除染装置の動作(除染方法)のフローチャートである。 図9は、一般例と本発明とを比較する研削量−研削時間の関係を示す図である。 図10は、伝熱管における実験の測定ポイントを示す概略図である。 図11は、本発明の実施の形態2に係る除染装置の動作(除染方法)のフローチャートである。
以下に、本発明に係る熱交換器の除染方法および除染装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の除染方法および除染装置が適用される原子力プラントを示す。本実施の形態において、原子力プラント1は、原子力発電設備であり、原子炉2は、PWR(Pressurized Water Reactor:加圧水型原子炉)である。
原子力プラント1は、格納容器1W内に原子炉2、蒸気発生器3、加圧器4、一次冷却水ポンプ5、再生熱交換器11が配置されている。また、格納容器1Wの外には、タービン8、復水器9および発電器10が配置されている。原子炉2は、圧力容器の内部に核燃料2Cが配置されている。また、前記圧力容器の内部には、一次冷却水(例えば、軽水)C1が満たされている。一次冷却水ポンプ5と原子炉2とは、一次冷却水第一供給通路6Aで接続されている。また、原子炉2と蒸気発生器3とは、一次冷却水第二供給通路6Bで接続されている。さらに、蒸気発生器3と一次冷却水ポンプ5とは、一次冷却水回収通路6Cで接続されている。
このような構成により、一次冷却水ポンプ5から吐出された一次冷却水C1は、一次冷却水第一供給通路6Aを通って原子炉2の圧力容器内へ供給される。そして、圧力容器の内部に配置される核燃料2Cの核分裂反応によって発生した熱エネルギーで一次冷却水C1が加熱される。加熱された一次冷却水C1は、一次冷却水第二供給通路6Bを通って蒸気発生器3へ供給される。そして、一次冷却水C1は、蒸気発生器3の伝熱管304を通過した後、蒸気発生器3から流出し、一次冷却水回収通路6Cを通って一次冷却水ポンプ5へ戻り、再び一次冷却水第一供給通路6Aから原子炉2の圧力容器内へ吐出される。
蒸気発生器3は、伝熱管304を複数備えており、伝熱管304内を流れる一次冷却水C1によって伝熱管304外側の二次冷却水C2が加熱されて沸騰し、二次冷却水C2の高温高圧の蒸気が生成される。蒸気発生器3とタービン8とは、蒸気供給通路7Sで接続されており、復水器9と蒸気発生器3とは、二次冷却水回収通路7Rで接続されている。これによって、蒸気発生器3で生成された二次冷却水C2の高温高圧の蒸気は、蒸気供給通路7Sを通ってタービン8へ供給されてこれを駆動する。そして、タービン8の駆動軸に連結された発電器10によって電力を発生させる。タービン8を駆動した後の二次冷却水C2は、復水器9で液体となり、二次冷却水回収通路7Rを通って再び蒸気発生器3へ送られる。
原子炉2は、加圧水型原子炉であり、加圧器4が一次冷却水第二供給通路6Bに接続されている。そして、加圧器4が一次冷却水第二供給通路6B内の一次冷却水C1に圧力を与える。このような構造により、一次冷却水C1は、核燃料2Cの核分裂反応によって発生した熱エネルギーで加熱されても沸騰せず、液相の状態で原子炉2およびその冷却系を循環する。ここで、原子炉2の冷却系は、一次冷却水ポンプ5、一次冷却水第一供給通路6A、一次冷却水第二供給通路6B、蒸気発生器3、一次冷却水回収通路6Cで構成され一次冷却水C1が流れる系である。
また、原子力プラント1では、一次冷却水C1に含まれる不純物を除去するため、脱塩塔16が設けられている。脱塩塔16は、第一脱塩塔16Aおよび第二脱塩塔16Bで構成されており、格納容器1Wの外側に配置されている。第一脱塩塔16Aは、冷却水温床式脱塩塔であり、第二脱塩塔16Bは、冷却水陽イオン脱塩塔である。原子炉2の冷却系から脱塩塔16へは、一次冷却水ポンプ5の入口側(上流側)から取り出された一次冷却水C1が供給されて脱塩処理が施され、脱塩後の一次冷却水C1は、一次冷却水ポンプ5の出口側(下流側)に戻される。
一次冷却水C1の脱塩処理系は、一次冷却水取り出し通路13A、再生熱交換器11、一次冷却水通路13B、非再生熱交換器12、一次冷却水通路13C、脱塩塔16、一次冷却水通路13D、体積制御タンク14、一次冷却水戻し通路13E、13Fで構成されている。原子炉2の冷却系を構成する一次冷却水回収通路6Cと再生熱交換器11とは、第一冷却水取り出し通路13Aで接続されている。再生熱交換器11と非再生熱交換器12とは一次冷却水通路13Bで接続されている。非再生熱交換器12と脱塩塔16とは、一次冷却水通路13Cで接続されている。脱塩塔16と体積制御タンク14とは、一次冷却水通路13Dで接続されている。体積制御タンク14と再生熱交換器11とは、一次冷却水戻し通路13Eで接続されている。再生熱交換器11と一次冷却水第一供給通路6Aとは、一次冷却水戻し通路13Fで接続されている。一次冷却水戻し通路13Eには、充填ポンプ15が設けられている。
一次冷却水C1は、一次冷却水取り出し通路13A、すなわち、一次冷却水ポンプ5の入口側(上流側)から取り出される。原子炉2の冷却系から取り出された一次冷却水C1は、再生熱交換器11へ導かれた後、一次冷却水通路13B、非再生熱交換器12、一次冷却水通路13Cを通って脱塩塔16へ導かれ、ここで脱塩処理される。脱塩処理された一次冷却水C1は、一次冷却水通路13Dを通って体積制御タンク14へ一時的に貯められた後、一次冷却水戻し通路13Eに設けられる充填ポンプ15によって再生熱交換器11へ送られる。再生熱交換器11を通過した一次冷却水C1は、一次冷却水戻し通路13Fを通って一次冷却水第一供給通路6A、すなわち、一次冷却水ポンプ5の出口側(下流側)に戻される。
本実施の形態において、除染方法および除染装置の適用対象となる熱交換器は、原子炉2の圧力容器の内部に満たされた一次冷却水C1が通過する蒸気発生器3、再生熱交換器11および非再生熱交換器12である。なお、本実施の形態では、蒸気発生器3を主となる対象として説明する。図2は、本発明の実施の形態に係る蒸気発生器(熱交換器)を示す。
図2に示すように、蒸気発生器3は、上下方向に延在され、かつ密閉された中空円筒形状をなし、上半部に対して下半部が若干小径とされた胴部301を有している。胴部301の下半部内には、胴部301の内壁面と所定間隔をもって配置された円筒形状をなす管群外筒302が設けられている。管群外筒302は、その下端部が、胴部301の下半部内の下方に配置された管板303まで延設されている。管群外筒302内には、逆U字形状をなす複数の伝熱管304からなる伝熱管群304Aが設けられている。各伝熱管304は、U字形状の湾曲部を上方に向けて配置され、下方に向く端部が管板303に支持されていると共に、中間部が複数の管支持板305により支持されている。管支持板305には、多数の貫通孔(図示せず)が形成されており、この貫通孔内に各伝熱管304が非接触状態で貫通されている。
胴部301の下端部には、水室306が設けられている。水室306は、内部が隔壁307により入室306Aと出室306Bとに区画されている。入室306Aには、各伝熱管304の第一の口304aが連通され、出室306Bには、各伝熱管304の第二の口304bが連通されている。また、入室306Aには、胴部301の外部に通じる入口ノズル306AAが形成され、出室306Bには、胴部301の外部に通じる出口ノズル306BBが形成されている。そして、入口ノズル306AAには、原子炉2から一次冷却水C1が送られる一次冷却水第二供給通路6Bが接続される一方、出口ノズル306BBには、熱交換された後の一次冷却水C1を原子炉2に送る一次冷却水回収通路6Cが接続される。
胴部301の上半部には、給水を蒸気と熱水とに分離する気水分離器308、および分離された蒸気の湿分を除去して乾き蒸気に近い状態とする湿分分離器309が設けられている。気水分離器308と伝熱管群304Aとの間には、外部から胴部301内に二次冷却水C2の給水を行う給水管310が挿入されている。さらに、胴部301の上端部には、蒸気排出口311が形成されている。また、胴部301の下半部内には、給水管310からこの胴部301内に給水された二次冷却水C2を、胴部301と管群外筒302との間を流下させて管板303にて折り返えさせ、伝熱管群304Aに沿って上昇させる給水路312が設けられている。なお、蒸気排出口311には、タービン8に蒸気を送る蒸気供給通路7Sが接続され、給水管310には、タービン8で使用された蒸気が復水器9で冷却された二次冷却水C2を供給するための二次冷却水回収通路7Rが接続されている。
このような蒸気発生器3では、原子炉2で加熱された一次冷却水C1は、入室306Aに送られ、多数の伝熱管304内を通って循環して出室306Bに至る。一方、復水器9で冷却された二次冷却水C2は、給水管310に送られ、胴部301内の給水路312を通って伝熱管群304Aに沿って上昇する。このとき、胴部301内で、高圧高温の一次冷却水C1と二次冷却水C2との間で熱交換が行われる。そして、冷やされた一次冷却水C1は、出室306Bから原子炉2に戻される。一方、高圧高温の一次冷却水C1と熱交換を行った二次冷却水C2は、胴部301内を上昇し、気水分離器308で蒸気と熱水とに分離される。そして、分離された蒸気は、湿分分離器309で湿分を除去されてからタービン8に送られる。
なお、蒸気発生器3において、複数の伝熱管304からなる伝熱管群304Aは、その上端部が、伝熱管304の逆U字形状の湾曲部により半球形状に形成されている。具体的に、伝熱管群304Aの中心部では、最も曲率の小さい湾曲部の伝熱管304が配置され、半球の外側に向けて湾曲部の曲率が大きな伝熱管304が順に配列されている。そして、この配列したものを重ねつつ外側の伝熱管304を順に減らすことで、伝熱管群304Aの上端部が半球形状に形成されている。
上述したように、蒸気発生器3では、熱交換を行う伝熱管304内に一次冷却水C1が通過することから、伝熱管304の内面が放射線により汚染される。そして、このような蒸気発生器3を経年劣化などにより交換した場合には、使用済みとなった蒸気発生器3を解体する際の作業員への放射線照射を防ぐため、伝熱管304内を除染する必要がある。
以下、本実施の形態に係る除染装置について説明する。図3〜図5は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の除染装置を示す。除染装置100は、正流入回路101と、逆流入回路102と、研磨材循環手段103と、回路接続手段104と、制御手段105とを有している。
正流入回路101は、図4および図5に実線の矢印で示すように、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の第一の口304aから第二の口304bに至り伝熱管304の内部に流入させるものである。正流入回路101は、図3に示すように、圧縮機106、供給通路107、研磨材供給部108、切換部109、第一供給回収通路110、第二供給回収通路111、回収通路112、および回収分離部113により構成されている。
圧縮機106は、空気を圧縮して高圧状態とするものである。圧縮機106にて圧縮された空気は、この圧縮機106に接続された供給通路107を介して噴流として送り出される。供給通路107の途中には、研磨材供給部108が介在されている。研磨材供給部108は、例えばホッパとして構成され、所定量に計量した研磨材粒を供給通路107に供給して空気の噴流に混合させるものである。研磨材粒は、本実施の形態では、主にアルミナ(酸化アルミニウム)の粒状体が用いられ、その粒径は平均直径0.5mmである。なお、研磨材粒として、他にセラミックスや金属(ステンレス、鉄など)などの粒状体が用いてもよい。また、供給通路107は、切換部109を介して第一供給回収通路110に接続されている。切換部109については後述する。第一供給回収通路110は、伝熱管304の第一の口304aに接続されるもので、圧力計110Aが設けられている。また、第二供給回収通路111は、伝熱管304の第二の口304bに接続されるもので、圧力計111Aが設けられている。この第二供給回収通路111は、切換部109を介して回収通路112に接続されている。回収通路112は、回収分離部113に接続されている。この回収通路112には、伝熱管304内を経た空気が通過する。回収分離部113は、回収通路112を通過する空気に混合されている研磨材粒と、研磨材粒で研削された二次廃棄物とを回収し、これらを分離するものである。分離された二次廃棄物は、回収分離部113に貯留され、分離された研磨材粒は、研磨材供給部108に戻される。また、研磨材粒と二次廃棄物とが回収された後の空気の噴流は、回収分離部113からブロア(図示せず)を介して排気される。
すなわち、正流入回路101は、圧縮機106で圧縮された空気の噴流を、供給通路107→切換部109→第一供給回収通路110→伝熱管304→第二供給回収通路111→切換部109→回収通路112→回収分離部113の順で送ることにより、研磨材供給部108で研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の第一の口304aから第二の口304bに至り伝熱管304の内部に流入させる。
逆流入回路102は、図4および図5に一点鎖線の矢印で示すように、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の第二の口304bから第一の口304aに至り伝熱管304の内部に流入させるものである。逆流入回路102は、正流入回路101と同様に、圧縮機106、供給通路107、研磨材供給部108、切換部109、第一供給回収通路110、第二供給回収通路111、回収通路112、および回収分離部113により構成されている。
ここで、切換部109は、供給通路107を第一供給回収通路110に接続すると共に回収通路112を第二供給回収通路111に接続する一方で、供給通路107を第二供給回収通路111に接続すると共に回収通路112を第一供給回収通路110に接続するように選択的に切り換えるものである。この切換部109により、供給通路107が第一供給回収通路110に接続されると共に回収通路112が第二供給回収通路111に接続された回路が正流入回路101である。一方、切換部109により、供給通路107が第二供給回収通路111に接続されると共に回収通路112が第一供給回収通路110に接続された回路が逆流入回路102である。
すなわち、逆流入回路102は、圧縮機106で圧縮された空気の噴流を、供給通路107→切換部109→第二供給回収通路111→伝熱管304→第一供給回収通路110→切換部109→回収通路112→回収分離部113の順で送ることにより、研磨材供給部108で研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の第二の口304bから第一の口304aに至り伝熱管304の内部に流入させる。
研磨材循環手段103は、上述した研磨材供給部108および回収分離部113により構成されている。上述したように、研磨材供給部108は、所定量の研磨材粒を供給通路107に供給して空気の噴流に混合させる。また、回収分離部113は、回収通路112を通過する空気に混合されている研磨材粒と二次廃棄物とを回収かつ分離し、二次廃棄物を貯留する一方で、研磨材粒を研磨材供給部108に戻す。すなわち、研磨材循環手段103は、正流入回路101および逆流入回路102に共通して設けられ、空気の噴流の下流側から出た研磨材粒を回収し、この回収した研磨材粒を空気の噴流の上流側に戻し、研磨材粒を循環して用いるものである。
なお、研磨材循環手段103は、備えなくてもよい。その場合、図5に示すように、回収分離部113に換え、回収通路112を通過する空気に混合されている研磨材粒および二次廃棄物を回収して貯留する回収部120を回収通路112に設ける。
回路接続手段104は、図3に示すように、蒸気発生器3の入室306Aと出室306Bとにそれぞれ設置され、複数並設された何れかの伝熱管304の口に対し、各前記回路101,102の第一供給回収通路110および第二供給回収通路111を接続するものである。回路接続手段104は、接続ノズル114を有している。
接続ノズル114は、第一供給回収通路110および第二供給回収通路111を伝熱管304の口に接続させる接続部をなす。接続ノズル114は、一本の伝熱管304に対し第一供給回収通路110および第二供給回収通路111を一対一で接続する形態が好ましい。この接続ノズル114は、入室306Aと出室306Bとに配置される支持部材(図示せず)に設けられ、例えば、アクチュエータ(図示せず)により伝熱管304の口に対して接続または離脱される。
制御手段105は、マイコンなどで構成されている。制御手段105には、記憶部105a、演算部105bおよび計時部105cが設けられている。また、制御手段105は、圧縮機106、研磨材供給部108、切換部109、圧力計110A,111A、および回路接続手段104が接続されている。この制御手段105は、記憶部105aに予め格納されたプログラムやデータ、演算部105bにて算出された研削時間、および計時部105cでの計測時間に従って、上述した圧縮機106、研磨材供給部108、切換部109、および回路接続手段104を統括的に制御する。
記憶部105aは、RAMやROMなどから構成され、プログラムやデータが格納されている。記憶部105aに格納されるプログラムやデータは、圧縮機106、研磨材供給部108、切換部109、および回路接続手段104を駆動するためのものである。特に、記憶部105aには、演算部105bにて各伝熱管304に適した研削時間を算出するためのデータが格納されている。
演算部105bは、記憶部105aに格納されたデータ、および正流入回路101または逆流入回路102に空気を流入して各圧力計110A,111Aにて得られる圧力に基づき、正流入および逆流入において、伝熱管304の湾曲部(点A:図6参照)が許容される研削厚(穴が空かない最も薄い研削厚)に至るまでの許容研削時間(tA)を算出する。ここで、正流入とは、研磨材粒が混合された空気を正流入回路101に流入させることであり、逆流入とは、研磨材粒が混合された空気を逆流入回路102に流入させることである。
具体的に、演算部105bは、各圧力計110A,111Aから得られる流入回路101,102の入口側圧力と出口側圧力とにより、流入回路101,102の内部の圧力損失を測定する。また、演算部105bは、測定した圧力損失から、空気の流速(V)を算出する。この空気の流速(V)を算出するにあたって、伝熱管304の管内径は一定とされ、伝熱管304の管長は回路接続手段104により接続ノズル114が接続された位置に対応する伝熱管304ごとで予め設定されて、記憶部105aに格納されている。また、演算部105bは、流速(V)に応じて研削を行うための適した混合比[研磨材粒質量/空気質量](C)を設定する。この混合比(C)は、予め実施した実験により得られたもので、記憶部105aに格納されている。なお、研磨材粒質量および研磨材粒粒径は一定とされ、記憶部105aに格納されている。また、演算部105bは、空気の流速(V)、研磨材粒質量および研磨材粒粒径に基づき、研磨材粒の流量(Qp)を設定する。そして演算部105bは、下記の数1の式に基づき、正流入および逆流入において、伝熱管304の湾曲部(点A:図6参照)が許容される研削厚(穴が空かない最も薄い研削厚)に至るまでの許容研削時間(tA[min])を算出する。
(数1)
WA=b・Qp・sinα・tA
この数1の式において、WAは、研削量[mm]である。また、bは、定数であり、予め実施した実験により得られて記憶部105aに格納されている。また、αは、研磨材粒の衝突角度であり、図6に示すように、伝熱管304に矢印方向に流入された研磨材粒が湾曲部に衝突して最も過剰に研削される点Aにおいて、研削材粒の流入方向と内壁面の接線との角度である。なお、角度(α)は、回路接続手段104により接続ノズル114が接続された位置に対応する伝熱管304ごとで予め設定され、記憶部105aに格納されている。すなわち、数1の式により、正流入および逆流入において、伝熱管304の湾曲部(点A)が、許容される研削厚となる研削量(WA)が研削されるまでの許容研削時間(tA)が算出される。
計時部105cは、除染装置100における除染時間(研削時間)を計測するものである。
上述した除染装置100の動作である除染方法について、図7および図8のフローチャートを参照して説明する。
本実施の形態では、熱交換器を経年劣化などにより交換した場合において、使用済みとなった熱交換器を解体する際の作業員への放射線照射を防ぐため、伝熱管内を除染する作業にかかり除染装置および除染方法が適用される。
除染作業を行う場合、図7の除染作業のフローチャートに示すように、まず、使用済みの蒸気発生器3の水室306側を覆うようにグリーンハウス118(図3参照)を設置する(ステップS1)。これにより、水室306の周囲を隔離して放射線の飛散を防ぐ。
次に、蒸気発生器3外部の除染装置100を用意する(ステップS2)。すなわち、グリーンハウス118の外側にて、上述した除染装置100を設置する。具体的には、圧縮機106に供給通路107を接続し、この供給通路107に研磨材供給部108を接続すると共に、供給通路107を切換部109に接続する。また、回収分離部113に回収通路112を接続すると共に、回収通路112を切換部109に接続する。さらに、第一供給回収通路110および第二供給回収通路111を切換部109に接続する。
次に、蒸気発生器3の水室306のマンホールを開け、入室306Aの入口ノズル306AA、および出室306Bの出口ノズル306BBを開放する(ステップS3)。
次に、蒸気発生器3内部の除染装置100を用意する(ステップS4)。すなわち、回路接続手段104を入室306Aと出室306Bとに設置する。この際、作業者は、放射線に曝されることを防ぐために放射線防護衣を着用する。
次に、除染を行う(ステップS5)。このステップS5において、本実施の形態の除染装置100を作動させ、除染方法が適用される。
最後に、除染終了に伴い、除染装置100を撤去する(ステップS6)。このステップS6の後は、伝熱管304内部が除染されているので蒸気発生器3の解体が可能になる。
上記ステップS5における除染装置100の動作(除染方法)は、図8の除染装置の動作(除染方法)のフローチャートに示される。まず、制御手段105は、回路接続手段104により第一供給回収通路110を所望の伝熱管304の第一の口304aに、第二供給回収通路111を所望の伝熱管304の第二の口304bに接続する(ステップS11)。これと同時に、制御手段105は、正流入回路101をなすように切換部109を切り換える(ステップS12)。
次に、制御手段105は、圧縮機106を稼働して空気を流入し、伝熱管304の入口側(第一の口304a側)および出口側(第二の口304b側)の各圧力を測定し、伝熱管304の入口側と出口側との間の圧力損失に基づいて、研磨材粒の流量(Qp)を設定する(ステップS13)。
次に、制御手段105は、正流入および逆流入において、伝熱管304の湾曲部(点A)が許容する研削厚に至るまでの許容研削時間(tA)を算出する(ステップS14)。
次に、制御手段105は、正流入時間(tA正)と、逆流入時間(tA逆)と、許容研削時間(tA/2)とを同じくして、空気に研磨材粒を混合し、切換部109を切り換えて正流入および逆流入にて研削を行う(ステップS15)。
すなわち、正流入回路101において、研磨材粒が混合された空気が、伝熱管304の第一の口304aから第二の口304bに至り伝熱管304の内部に流入され、伝熱管304の内部が除染される。そして、許容研削時間(tA/2)である正流入時間(tA正)を経過したとき、制御手段105は、逆流入回路102に切換部109を切り換える。これにより、逆流入回路102において、研磨材粒が混合された空気が、伝熱管304の第二の口304bから第一の口304aに至り伝熱管304の内部に流入され、引き続き伝熱管304の内部が除染される。そして、残りの許容研削時間(tA/2)である逆流入時間(tA逆)を経過したとき、制御手段105は、空気の流入を停止し、除染動作を終了する。
なお、ステップS11〜ステップS15は、蒸気発生器3の全ての伝熱管304の除染が終わるまで、回路接続手段104により第一供給回収通路110および第二供給回収通路111を次の伝熱管304に接続しつつ、繰り返し行う。
なお、ステップS12においては、逆流入回路102をなすように切換部109を切り換えてもよい。この場合、ステップS15では、先に、逆流入回路102において、研磨材粒が混合された空気を、伝熱管304の第二の口304bから第一の口304aに至り伝熱管304の内部に流入し、許容研削時間(tA/2)である逆流入時間(tA逆)を経過したとき、正流入回路101に切換部109を切り換え、正流入回路101において、研磨材粒が混合された空気を、伝熱管304の第一の口304aから第二の口304bに至り伝熱管304の内部に流入し、残りの許容研削時間(tA/2)である正流入時間(tA正)を経過したとき、空気の流入を停止し、除染動作を終了する。
このように、実施の形態1の除染方法では、伝熱管304の内部に空気を流入させ、伝熱管304の入口側と出口側との間の圧力損失に基づき、空気に混合する研磨材粒の流量を設定する工程と、次に、研磨材粒の流量に基づき、伝熱管304の湾曲部(点A)が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間(tA)を算出する工程と、次に、許容研削時間(tA)の半分の時間、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に流入させた後、さらに許容研削時間(tA)の半分の時間、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に逆に流入させる工程とを含む。
この除染方法によれば、湾曲部(点A)が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間(tA)を算出し、この許容研削時間(tA)の半分の時間ずつ正流入と逆流入とで伝熱管304の内部を研削する。この結果、湾曲部が過剰研削される事態が回避されるので、部分的な過剰研削による伝熱管304の穴空きを防止することが可能になる。
なお、湾曲部(点A)が許容される研削厚は、湾曲部に穴が空かない最も薄い研削厚であり、かかる研削厚に湾曲部が研削された場合では、伝熱管304の他の内部が適宜除染される程度に研削されることになる。
また、本実施の形態1の除染方法では、切換部109により正流入回路101と逆流入回路102とを切り換えて、伝熱管304の第二の口304bを空気の噴流の下流から上流に切り換えている。例えば、図9(a)に示すように、一般例の全研削工程において、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の第一の口304aから第二の口304bに至り伝熱管304の内部に流入させ、上流側(伝熱管304の第一の口304a側)が目標研削量に至るまで除染を行うと、下流側(伝熱管304の第二の口304b側)が過剰研削となって二次廃棄物を大量に発生させることになる。これに対し、図9(b)に示すように、本実施の形態1の全研削工程においては、途中で研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の第二の口304bから第一の口304aに至り伝熱管304の内部に流入するように切り換えることで、過剰研削することなく、かつ伝熱管304の全長での除染効果を平均化できると共に、除染時間を短縮できる。
なお、実施の形態1の除染方法では、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に流入させているとき、空気の噴流の下流側から出た研磨材粒を回収する工程と、次に、回収した研磨材粒を空気の噴流の上流側に戻す工程とを含む。この除染方法によれば、空気の噴流の下流側から出た研磨材粒を再び除染に用いることで、二次廃棄物の発生量をさらに抑えることが可能になる。
なお、実施の形態1の除染方法では、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に流入させる工程は、許容研削時間(tA)の範囲内で、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に流入させると共に、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に逆に流入させる工程であってもよい。すなわち、許容研削時間(tA)の半分の時間(tA/2)を、正流入時間(tA正)および逆流入時間(tA逆)として除染することに限らず、正流入時間(tA正)と逆流入時間(tA逆)とに多少の違いがあってもよく、上述した効果を得ることが可能である。
また、上述した実施の形態1の除染装置100では、伝熱管304の第一の口304aから第二の口304bに至り伝熱管304の内部に空気を流入させる正流入回路101と、伝熱管304の第二の口304bから第一の口304aに至り伝熱管304の内部に空気を流入させる逆流入回路102と、正流入回路101または逆流入回路102に選択的に切り換える切換部109と、伝熱管304の内部に流入される空気に研磨材粒を計量しつつ混合させる研磨材供給部108と、切換部109および研磨材供給部108を制御する制御手段105とを備えている。そして、制御手段105は、切換部109を正流入回路または逆流入回路のいずれかに切り換えて、伝熱管304の内部に空気を流入させ、伝熱管304の入口側と出口側との間の圧力損失に基づき、空気に混合する研磨材粒の流量を設定し、研磨材粒の流量に基づき、伝熱管304の湾曲部(点A)が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間(tA)を算出し、研磨材供給部108で空気に研磨材粒を混合させつつ、切換部109を正流入回路101に切り換えてから許容研削時間(tA)の半分の時間を経過したとき、切換部109を逆流入回路102に切り換える。
この除染装置100によれば、上記除染方法を実施することができ、湾曲部が過剰研削される事態が回避されるので、部分的な過剰研削による伝熱管304の穴空きを防止することが可能になる。しかも、伝熱管304の全長での除染効果を平均化できると共に、除染時間を短縮できる。
また、実施の形態1の除染装置100は、空気の噴流の下流側から出た研磨材粒を回収し、この回収した研磨材粒を空気の噴流の上流側に戻す研磨材循環手段103を備えている。この除染装置100によれば、空気の噴流の下流側から出た研磨材粒を再び除染に用いることで、二次廃棄物の発生量をさらに抑えることが可能になる。
なお、実施の形態1の除染装置100では、制御手段105は、許容研削時間(tA)を算出し、研磨材供給部108で空気に研磨材粒を混合させつつ、許容研削時間(tA)の範囲内で、切換部109を正流入回路101と逆流入回路102とに切り換えてもよい。すなわち、許容研削時間(tA)の半分の時間(tA/2)を、正流入時間(tA正)および逆流入時間(tA逆)として除染することに限らず、正流入時間(tA正)と逆流入時間(tA逆)とに多少の違いがあってもよく、上述した効果を得ることが可能である。
[実施の形態2]
実施の形態2では、上述した実施の形態1に対し、除染装置100の動作である除染方法が異なる。従って、以下に説明する実施の形態2では、除染装置100の動作に関わる構成である制御手段105のみ説明し、実施の形態1と同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。
制御手段105は、マイコンなどで構成されている。制御手段105には、記憶部105a、演算部105bおよび計時部105cが設けられている。また、制御手段105は、圧縮機106、研磨材供給部108、切換部109、圧力計110A,111A、および回路接続手段104が接続されている。この制御手段105は、記憶部105aに予め格納されたプログラムやデータ、演算部105bにて算出された研削時間、および計時部105cでの計測時間に従って、上述した圧縮機106、研磨材供給部108、切換部109、および回路接続手段104を統括的に制御する。
記憶部105aは、RAMやROMなどから構成され、プログラムやデータが格納されている。記憶部105aに格納されるプログラムやデータは、圧縮機106、研磨材供給部108、切換部109、および回路接続手段104を駆動するためのものである。特に、記憶部105aには、演算部105bにて各伝熱管304に適した研削時間を算出するためのデータが格納されている。
演算部105bは、記憶部105aに格納されたデータ、および正流入回路101または逆流入回路102に空気を流入して各圧力計110A,111Aにて得られる圧力に基づき、正流入および逆流入において、伝熱管304の湾曲部(点A:図6参照)が許容される研削厚(穴が空かない最も薄い研削厚)に至るまでの許容研削時間(tA)を算出する。ここで、正流入とは、研磨材粒が混合された空気を正流入回路101に流入させることであり、逆流入とは、研磨材粒が混合された空気を逆流入回路102に流入させることである。
具体的に、演算部105bは、各圧力計110A,111Aから得られる流入回路101,102の入口側圧力と出口側圧力とにより、流入回路101,102の内部の圧力損失を測定する。また、演算部105bは、測定した圧力損失から、空気の流速(V)を算出する。この空気の流速(V)を算出するにあたって、伝熱管304の管内径は一定とされ、伝熱管304の管長は回路接続手段104により接続ノズル114が接続された位置に対応する伝熱管304ごとで予め設定されて、記憶部105aに格納されている。また、演算部105bは、流速(V)に応じて研削を行うための適した混合比[研磨材粒質量/空気質量](C)を設定する。この混合比(C)は、予め実施した実験により得られたもので、記憶部105aに格納されている。なお、研磨材粒質量および研磨材粒粒径は一定とされ、記憶部105aに格納されている。また、演算部105bは、空気の流速(V)、研磨材粒質量および研磨材粒粒径に基づき、研磨材粒の流量(Qp)を設定する。そして、演算部105bは、下記の数1の式に基づき、正流入および逆流入において、伝熱管304の湾曲部(点A:図6参照)が許容される研削厚(穴が空かない最も薄い研削厚)に至るまでの許容研削時間(tA[min])を算出する。
(数1)
WA=b・Qp・sinα・tA
この数1の式において、WAは、研削量[mm]である。また、bは、定数であり、予め実施した実験により得られて記憶部105aに格納されている。また、αは、研磨材粒の衝突角度であり、図6に示すように、伝熱管304に矢印方向に流入された研磨材粒が湾曲部に衝突して最も過剰に研削される点Aにおいて、研削材粒の流入方向と内壁面の接線との角度である。なお、角度(α)は、回路接続手段104により接続ノズル114が接続された位置に対応する伝熱管304ごとで予め設定され、記憶部105aに格納されている。すなわち、数1の式により、正流入および逆流入において、伝熱管304の湾曲部(点A)が、許容される研削厚となる研削量(WA)が研削されるまでの許容研削時間(tA)が算出される。
さらに、演算部105bは、記憶部105aに格納されたデータ、および正流入回路101または逆流入回路102に空気を流入して各圧力計110A,111Aにて得られる圧力に基づき、正流入および逆流入において、各伝熱管304全体が除染を達成される除染達成研削量(W)に至るまでの除染研削時間(2t)を算出する。
具体的に、演算部105bは、各圧力計110A,111Aから得られる流入回路101,102の入口側圧力と出口側圧力とにより、流入回路101,102の内部の圧力損失を測定する。また、演算部105bは、測定した圧力損失から、空気の流速(V)を算出する。この空気の流速(V)を算出するにあたって、伝熱管304の管内径は一定とされ、伝熱管304の管長は回路接続手段104により接続ノズル114が接続された位置に対応する伝熱管304ごとで予め設定されて、記憶部105aに格納されている。また、演算部105bは、流速(V)に応じて研削を行うための適した混合比[研磨材粒質量/空気質量](C)を設定する。この混合比(C)は、予め実施した実験により得られたもので、記憶部105aに格納されている。なお、研磨材粒質量および研磨材粒粒径は一定とされ、記憶部105aに格納されている。そして、演算部105bは、下記の数2の式に基づき、正流入および逆流入において、各伝熱管304全体が除染を達成される除染達成研削量(W)に至るまでの除染研削時間(2t[min])を算出する。
(数2)
W=a・Vn1・Cn2・2t
この数2の式において、Wは、研削量[μm]である。また、a,n1,n2は、回帰定数であり、図10に示すように、伝熱管304における各測定ポイントP1〜P9について予め実施した実験により圧力を測定することで得た研削量に基づくもので、記憶部105aに格納されている。すなわち、数2の式により、各伝熱管304全体が除染を達成される除染達成研削量(W)に至るまでの除染研削時間(2t)が算出される。
計時部105cは、除染装置100における除染時間(研削時間)を計測するものである。
上述した除染装置100の動作である除染方法について、図11のフローチャートを参照して説明する。
本実施の形態では、熱交換器を経年劣化などにより交換した場合において、使用済みとなった熱交換器を解体する際の作業員への放射線照射を防ぐため、伝熱管内を除染する作業にかかり除染装置および除染方法が適用される。
除染作業は、実施の形態1で説明した図7の除染作業のフローチャートにて示される。この図7のステップS5における除染装置100の動作(除染方法)は、図11の除染装置の動作(除染方法)のフローチャートに示される。まず、制御手段105は、回路接続手段104により第一供給回収通路110を所望の伝熱管304の第一の口304aに、第二供給回収通路111を所望の伝熱管304の第二の口304bに接続する(ステップS21)。これと同時に、制御手段105は、正流入回路101をなすように切換部109を切り換える(ステップS22)。
次に、制御手段105は、圧縮機106を稼働して空気を流入し、伝熱管304の入口側(第一の口304a側)および出口側(第二の口304b側)の各圧力を測定し、伝熱管304の入口側と出口側との間の圧力損失に基づいて、研磨材粒の流量(Qp)を設定する(ステップS23)。
次に、制御手段105は、正流入および逆流入において、伝熱管304の湾曲部(点A)が許容する研削厚に至るまでの許容研削時間(tA)を算出する(ステップS24)。
次に、制御手段105は、正流入および逆流入において、伝熱管304全体が除染達成研削量(W)に至るまでの除染研削時間(2t)を算出する(ステップS25)。
次に、許容研削時間(tA)と除染研削時間(2t)とを比較し、許容研削時間(tA)が除染研削時間(2t)よりも長い場合(ステップS26:Yes)、制御手段105は、正流入時間(t正)と、逆流入時間(t逆)と、除染研削時間(2t/2)とを同じくして、空気に研磨材粒を混合し、切換部109を切り換えて正流入および逆流入にて研削を行う(ステップS27)。
すなわち、正流入回路101において、研磨材粒が混合された空気が、伝熱管304の第一の口304aから第二の口304bに至り伝熱管304の内部に流入され、伝熱管304の内部が除染される。そして、除染研削時間(2t/2)である正流入時間(t正)を経過したとき、制御手段105は、逆流入回路102に切換部109を切り換える。これにより、逆流入回路102において、研磨材粒が混合された空気が、伝熱管304の第二の口304bから第一の口304aに至り伝熱管304の内部に流入され、引き続き伝熱管304の内部が除染される。そして、残りの除染研削時間(2t/2)である逆流入時間(t逆)を経過したとき、制御手段105は、空気の流入を停止し、除染動作を終了する。
一方、ステップS26において、許容研削時間(tA)が除染研削時間(2t)よりも短い場合(ステップS26:No)、制御手段105は、正流入時間(tA正)と、逆流入時間(tA逆)と、許容研削時間(tA/2)とを同じくして、空気に研磨材粒を混合し、切換部109を切り換えて正流入および逆流入にて研削を行う(ステップS28)。
すなわち、正流入回路101において、研磨材粒が混合された空気が、伝熱管304の第一の口304aから第二の口304bに至り伝熱管304の内部に流入され、伝熱管304の内部が除染される。そして、許容研削時間(tA/2)である正流入時間(tA正)を経過したとき、制御手段105は、逆流入回路102に切換部109を切り換える。これにより、逆流入回路102において、研磨材粒が混合された空気が、伝熱管304の第二の口304bから第一の口304aに至り伝熱管304の内部に流入され、引き続き伝熱管304の内部が除染される。そして、残りの許容研削時間(tA/2)である逆流入時間(tA逆)を経過したとき、制御手段105は、空気の流入を停止し、除染動作を終了する。
なお、ステップS21〜ステップS28は、蒸気発生器3の全ての伝熱管304の除染が終わるまで、回路接続手段104により第一供給回収通路110および第二供給回収通路111を次の伝熱管304に接続しつつ、繰り返し行う。
なお、ステップS22においては、逆流入回路102をなすように切換部109を切り換えてもよい。この場合、ステップS27では、先に、逆流入回路102において、研磨材粒が混合された空気を、伝熱管304の第二の口304bから第一の口304aに至り伝熱管304の内部に流入し、除染研削時間(2t/2)である逆流入時間(t逆)を経過したとき、正流入回路101に切換部109を切り換え、正流入回路101において、研磨材粒が混合された空気を、伝熱管304の第一の口304aから第二の口304bに至り伝熱管304の内部に流入し、残りの除染研削時間(2t/2)である正流入時間(t正)を経過したとき、空気の流入を停止し、除染動作を終了する。一方、ステップS28では、先に、逆流入回路102において、研磨材粒が混合された空気を、伝熱管304の第二の口304bから第一の口304aに至り伝熱管304の内部に流入し、許容研削時間(tA/2)である逆流入時間(tA逆)を経過したとき、正流入回路101に切換部109を切り換え、正流入回路101において、研磨材粒が混合された空気を、伝熱管304の第一の口304aから第二の口304bに至り伝熱管304の内部に流入し、残りの許容研削時間(tA/2)である正流入時間(tA正)を経過したとき、空気の流入を停止し、除染動作を終了する。
このように、実施の形態2の除染方法では、伝熱管304の内部に空気を流入させ、伝熱管304の入口側と出口側との間の圧力損失に基づき、空気に混合する研磨材粒の流量を設定する工程と、次に、研磨材粒の流量に基づき、伝熱管304の湾曲部(点A)が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間(tA)を算出すると共に、伝熱管304全体が除染達成研削量(W)に至るまでの除染研削時間(2t)を算出する工程と、次に、許容研削時間(tA)が除染研削時間(2t)よりも長い場合、除染研削時間(2t)の半分の時間、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に流入させた後、さらに除染研削時間(2t)の半分の時間、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に逆に流入させる一方、許容研削時間(tA)が除染研削時間(2t)よりも短い場合には、許容研削時間(tA)の半分の時間、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に流入させた後、さらに許容研削時間(tA)の半分の時間、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に逆に流入させる工程とを含む。
この除染方法によれば、許容研削時間(tA)と除染研削時間(2t)とを算出し、許容研削時間(tA)が除染研削時間(2t)よりも長く、湾曲部(点A)が許容される研削厚に至る前に伝熱管304全体が除染達成研削量(W)に至る場合は、除染研削時間(2t)を優先して、この除染研削時間(2t)の半分の時間ずつ正流入と逆流入とで伝熱管304の内部を研削する。一方、許容研削時間(tA)が除染研削時間(2t)よりも短い場合には、許容研削時間(tA)を優先して、この許容研削時間(tA)の半分の時間ずつ正流入と逆流入とで伝熱管304の内部を研削する。この結果、湾曲部が過剰研削される事態が回避されるので、部分的な過剰研削による伝熱管304の穴空きを防止することが可能になる。しかも、最短の除染時間で除染を行うことが可能になる。
なお、湾曲部(点A)が許容される研削厚は、湾曲部に穴が空かない最も薄い研削厚であり、かかる研削厚に湾曲部が研削された場合では、伝熱管304の他の内部が適宜除染される程度に研削されることになる。このため、許容研削時間(tA)が除染研削時間(2t)よりも短い場合に許容研削時間(tA)を優先しても、伝熱管304全体を適宜除染できる。
また、本実施の形態2の除染方法では、切換部109により正流入回路101と逆流入回路102とを切り換えて、伝熱管304の第二の口304bを空気の噴流の下流から上流に切り換えている。例えば、図9(a)に示すように、一般例の全研削工程において、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の第一の口304aから第二の口304bに至り伝熱管304の内部に流入させ、上流側(伝熱管304の第一の口304a側)が目標研削量に至るまで除染を行うと、下流側(伝熱管304の第二の口304b側)が過剰研削となって二次廃棄物を大量に発生させることになる。これに対し、図9(b)に示すように、本実施の形態1の全研削工程においては、途中で研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の第二の口304bから第一の口304aに至り伝熱管304の内部に流入するように切り換えることで、過剰研削することなく、かつ伝熱管304の全長での除染効果を平均化できると共に、除染時間を短縮できる。
なお、実施の形態2の除染方法では、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に流入させているとき、空気の噴流の下流側から出た研磨材粒を回収する工程と、次に、回収した研磨材粒を空気の噴流の上流側に戻す工程とを含む。この除染方法によれば、空気の噴流の下流側から出た研磨材粒を再び除染に用いることで、二次廃棄物の発生量をさらに抑えることが可能になる。
なお、実施の形態2の除染方法では、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に流入させる工程は、許容研削時間(tA)が除染研削時間(2t)よりも長い場合、除染研削時間(2t)の範囲内で、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に流入させると共に、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に逆に流入させる一方、許容研削時間(tA)が除染研削時間(2t)よりも短い場合には、許容研削時間(tA)の範囲内で、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に流入させると共に、研磨材粒が混合された空気を伝熱管304の内部に逆に流入させる工程であってもよい。すなわち、許容研削時間(tA)の半分の時間(tA/2)を、正流入時間(tA正)および逆流入時間(tA逆)として除染したり、除染研削時間(2t)の半分の時間(2t/2)を、正流入時間(t正)および逆流入時間(t逆)として除染したりすることに限らず、正流入時間(tA正,t正)と逆流入時間(tA逆,t逆)とに多少の違いがあってもよく、上述した効果を得ることが可能である。
また、上述した実施の形態2の除染装置100では、伝熱管304の第一の口304aから第二の口304bに至り伝熱管304の内部に空気を流入させる正流入回路101と、伝熱管304の第二の口304bから第一の口304aに至り伝熱管304の内部に空気を流入させる逆流入回路102と、正流入回路101または逆流入回路102に選択的に切り換える切換部109と、伝熱管304の内部に流入される空気に研磨材粒を計量しつつ混合させる研磨材供給部108と、切換部109および研磨材供給部108を制御する制御手段105とを備えている。そして、制御手段105は、切換部109を正流入回路または逆流入回路のいずれかに切り換えて、伝熱管304の内部に空気を流入させ、伝熱管304の入口側と出口側との間の圧力損失に基づき、空気に混合する研磨材粒の流量を設定し、研磨材粒の流量に基づき、伝熱管304の湾曲部(点A)が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間(tA)を算出すると共に、伝熱管304全体が除染達成研削量(W)に至るまでの除染研削時間(2t)を算出し、許容研削時間(tA)が除染研削時間(2t)よりも長い場合、研磨材供給部108で空気に研磨材粒を混合させつつ、切換部109を正流入回路101に切り換えてから除染研削時間(2t)の半分の時間を経過したとき、切換部109を逆流入回路102に切り換える一方、許容研削時間(tA)が除染研削時間(2t)よりも短い場合には、研磨材供給部108で空気に研磨材粒を混合させつつ、切換部109を正流入回路101に切り換えてから許容研削時間(tA)の半分の時間を経過したとき、切換部109を逆流入回路102に切り換える。
この除染装置100によれば、上記除染方法を実施することができ、湾曲部が過剰研削される事態が回避されるので、部分的な過剰研削による伝熱管304の穴空きを防止することが可能になる。しかも、最短の除染時間で除染を行うことが可能になる。しかも、伝熱管304の全長での除染効果を平均化できると共に、除染時間を短縮できる。
また、実施の形態2の除染装置100は、空気の噴流の下流側から出た研磨材粒を回収し、この回収した研磨材粒を空気の噴流の上流側に戻す研磨材循環手段103を備えている。この除染装置100によれば、空気の噴流の下流側から出た研磨材粒を再び除染に用いることで、二次廃棄物の発生量をさらに抑えることが可能になる。
なお、実施の形態2の除染装置100では、制御手段105は、許容研削時間(tA)が除染研削時間(2t)よりも長い場合、研磨材供給部108で空気に研磨材粒を混合させつつ、除染研削時間(tA)の範囲内で、切換部109を正流入回路101と逆流入回路102とに切り換える一方、許容研削時間(tA)が除染研削時間(2t)よりも短い場合には、研磨材供給部108で空気に研磨材粒を混合させつつ、許容研削時間(2t)の範囲内で、切換部109を正流入回路101と逆流入回路102とに切り換えてもよい。すなわち、許容研削時間(tA)の半分の時間(tA/2)を、正流入時間(tA正)および逆流入時間(tA逆)として除染したり、除染研削時間(2t)の半分の時間(2t/2)を、正流入時間(t正)および逆流入時間(t逆)として除染したりすることに限らず、正流入時間(tA正,t正)と逆流入時間(tA逆,t逆)とに多少の違いがあってもよく、上述した効果を得ることが可能である。
以上のように、本発明に係る熱交換器の除染方法および除染装置は、部分的な過剰研削による伝熱管の穴空きを防止することに適している。
3 蒸気発生器
304 伝熱管
304A 伝熱管群
304a 第一の口
304b 第二の口
100 除染装置
101 正流入回路
102 逆流入回路
103 研磨材循環手段
104 回路接続手段
105 制御手段
105a 記憶部
105b 演算部
105c 計時部
106 圧縮機
107 供給通路
108 研磨材供給部
109 切換部
110 第一供給回収通路
110A 圧力計
111 第二供給回収通路
111A 圧力計
112 回収通路
113 回収分離部
114 接続ノズル
118 グリーンハウス
120 回収部
A 湾曲部
P1〜P9 測定ポイント

Claims (8)

  1. 熱交換器における伝熱管の内部を除染する熱交換器の除染方法において、
    前記伝熱管の内部に空気を流入させ、前記伝熱管の入口側と出口側との間の圧力損失に基づき、前記空気に混合する研磨材粒の流量を設定する工程と、
    次に、前記研磨材粒の流量に基づき、前記伝熱管の湾曲部が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間を算出する工程と、
    次に、前記許容研削時間の範囲内で、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させると共に、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に逆に流入させる工程と、
    を含むことを特徴とする熱交換器の除染方法。
  2. 前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させる工程は、
    前記許容研削時間の半分の時間、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させた後、さらに前記許容研削時間の半分の時間、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に逆に流入させることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器の除染方法。
  3. 熱交換器における伝熱管の内部を除染する熱交換器の除染方法において、
    前記伝熱管の内部に空気を流入させ、前記伝熱管の入口側と出口側との間の圧力損失に基づき、前記空気に混合する研磨材粒の流量を設定する工程と、
    次に、前記研磨材粒の流量に基づき、前記伝熱管の湾曲部が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間を算出すると共に、前記伝熱管全体が除染達成研削量に至るまでの除染研削時間を算出する工程と、
    次に、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも長い場合、前記除染研削時間の範囲内で、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させると共に、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に逆に流入させる一方、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも短い場合には、前記許容研削時間の範囲内で、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させると共に、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に逆に流入させる工程と、
    を含むことを特徴とする熱交換器の除染方法。
  4. 前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させる工程は、
    前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも長い場合、前記除染研削時間の半分の時間、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させた後、さらに前記除染研削時間の半分の時間、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に逆に流入させる一方、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも短い場合には、前記許容研削時間の半分の時間、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に流入させた後、さらに前記許容研削時間の半分の時間、前記研磨材粒が混合された空気を前記伝熱管の内部に逆に流入させることを特徴とする請求項3に記載の熱交換器の除染方法。
  5. 熱交換器における伝熱管の内部を除染する熱交換器の除染装置において、
    前記伝熱管の第一の口から第二の口に至り前記伝熱管の内部に空気を流入させる正流入回路と、
    前記伝熱管の前記第二の口から前記第一の口に至り前記伝熱管の内部に空気を流入させる逆流入回路と、
    前記正流入回路または前記逆流入回路に選択的に切り換える切換部と、
    前記伝熱管の内部に流入される空気に研磨材粒を計量しつつ混合させる研磨材供給部と、
    前記切換部および前記研磨材供給部を制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記切換部を前記正流入回路または前記逆流入回路のいずれかに切り換えて、前記伝熱管の内部に空気を流入させ、前記伝熱管の入口側と出口側との間の圧力損失に基づき、前記空気に混合する研磨材粒の流量を設定し、前記研磨材粒の流量に基づき、前記伝熱管の湾曲部が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間を算出し、前記研磨材供給部で前記空気に前記研磨材粒を混合させつつ、前記許容研削時間の範囲内で、前記切換部を前記正流入回路と前記逆流入回路とに切り換える、
    ことを特徴とする熱交換器の除染装置。
  6. 前記制御手段は、前記許容研削時間を算出し、前記研磨材供給部で前記空気に前記研磨材粒を混合させつつ、前記切換部を前記正流入回路に切り換えてから前記許容研削時間の半分の時間を経過したとき、前記切換部を前記逆流入回路に切り換えることを特徴とする請求項5に記載の熱交換器の除染装置。
  7. 熱交換器における伝熱管の内部を除染する熱交換器の除染装置において、
    前記伝熱管の第一の口から第二の口に至り前記伝熱管の内部に空気を流入させる正流入回路と、
    前記伝熱管の前記第二の口から前記第一の口に至り前記伝熱管の内部に空気を流入させる逆流入回路と、
    前記正流入回路または前記逆流入回路に選択的に切り換える切換部と、
    前記伝熱管の内部に流入される空気に研磨材粒を計量しつつ混合させる研磨材供給部と、
    前記切換部および前記研磨材供給部を制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記切換部を前記正流入回路または前記逆流入回路のいずれかに切り換えて、前記伝熱管の内部に空気を流入させ、前記伝熱管の入口側と出口側との間の圧力損失に基づき、前記空気に混合する研磨材粒の流量を設定し、前記研磨材粒の流量に基づき、前記伝熱管の湾曲部が許容される研削厚に至るまでの許容研削時間を算出すると共に、前記伝熱管全体が除染達成研削量に至るまでの除染研削時間を算出し、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも長い場合、前記研磨材供給部で前記空気に前記研磨材粒を混合させつつ、前記除染研削時間の範囲内で、前記切換部を前記正流入回路と前記逆流入回路とに切り換える一方、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも短い場合には、前記研磨材供給部で前記空気に前記研磨材粒を混合させつつ、前記許容研削時間の範囲内で、前記切換部を前記正流入回路と前記逆流入回路とに切り換える、
    ことを特徴とする熱交換器の除染装置。
  8. 前記制御手段は、前記許容研削時間を算出すると共に、前記除染研削時間を算出し、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも長い場合、前記研磨材供給部で前記空気に前記研磨材粒を混合させつつ、前記切換部を前記正流入回路に切り換えてから前記除染研削時間の半分の時間を経過したとき、前記切換部を前記逆流入回路に切り換える一方、前記許容研削時間が前記除染研削時間よりも短い場合には、前記研磨材供給部で前記空気に前記研磨材粒を混合させつつ、前記切換部を前記正流入回路に切り換えてから前記許容研削時間の半分の時間を経過したとき、前記切換部を前記逆流入回路に切り換える、
    ことを特徴とする請求項7に記載の熱交換器の除染装置。
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