JP4959196B2 - Nuclear power plant replacement member and nuclear power plant member handling method - Google Patents

Nuclear power plant replacement member and nuclear power plant member handling method Download PDF

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Description

本発明は、沸騰水型原子力発電プラント(以下「BWR」という。)及び加圧水型原子力発電プラント(以下「PWR」という。)等の原子力発電プラント用交換部材及び原子力発電プラント用部材の取扱方法に係り、特に、放射性核種の付着を抑制することが可能な原子力プラントの一次冷却水に接する交換部材及び原子力発電プラント用部材の取扱方法に関する。   The present invention relates to an exchange member for a nuclear power plant such as a boiling water nuclear power plant (hereinafter referred to as “BWR”) and a pressurized water nuclear power plant (hereinafter referred to as “PWR”), and a method of handling the nuclear power plant member. In particular, the present invention relates to an exchange member that comes into contact with primary cooling water of a nuclear power plant capable of suppressing adhesion of radionuclides and a method for handling a member for a nuclear power plant.

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」という。)が再循環ポンプにより強制循環される。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及びドライヤにより湿分を除去した後、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、高圧及び低圧ヒータの熱源として使用される。一方、大部分の蒸気は復水器で凝縮される。その際、復水器において、炉心での水の放射線分解により発生した酸素及び水素がほぼ完全に除去される。復水は一般に多段の低圧及び高圧ヒータで200℃近くまで過熱され、再び原子炉に供給される。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が除去される。さらに、炉水の純度を維持することを目的に、復水器と低圧ヒータとの間に設けられた脱塩器等のイオン交換樹脂濾過装置により復水全量を処理する。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、主要構造物にはステンレス鋼,ステライト鋼等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。このような材料上の配慮に加えて、炉水の一部を炉水浄化装置により浄化し、炉水中に生成する金属不純物を積極的に除去している。   Since BWR removes heat generated in the core, cooling water in the reactor pressure vessel (hereinafter referred to as “reactor water”) is forcibly circulated by a recirculation pump. The steam generated in the nuclear reactor is sent to the turbine after moisture is removed by a separator and a dryer provided in the upper part of the core. Part of this steam is extracted as turbine bleed air and used as a heat source for high and low pressure heaters. On the other hand, most of the steam is condensed in the condenser. At that time, in the condenser, oxygen and hydrogen generated by radiolysis of water in the core are almost completely removed. The condensate is generally heated to near 200 ° C. by multistage low-pressure and high-pressure heaters and supplied to the reactor again. In order to suppress the production of radioactive corrosion products in the reactor, mainly metal impurities in the condensate are removed. Furthermore, for the purpose of maintaining the purity of the reactor water, the entire amount of condensate is treated by an ion exchange resin filtration device such as a demineralizer provided between the condenser and the low-pressure heater. At that time, in order to reduce the amount of metal impurities generated by the corrosion of the primary structural material, it is a principle to use stainless steel such as stainless steel and stellite steel for the main structure. In addition, the inner wall of the pressure vessel is made of stainless steel in the carbon steel reactor pressure vessel, preventing the carbon steel from coming into direct contact with the reactor water. In addition to such material considerations, a portion of the reactor water is purified by a reactor water purification device to positively remove metal impurities generated in the reactor water.

しかし、上述のような腐食対策を講じても、炉水中の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棒の表面に付着する。燃料棒表面に付着した金属元素は、燃料から放射される中性子の照射を受けて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等の放射性核種が生成する。これらの放射性核種は、大部分が酸化物の形態で燃料棒表面に付着し続けるが、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従って冷却水に溶出したり、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、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炉水とともに再循環系等を循環している間に構成部材の接水部表面に蓄積される。その結果、構成部材表面から放射線が放射され、定検作業時の作業者の放射線被ばくの原因となる。   However, even if the above-described countermeasures against corrosion are taken, the presence of very few metal impurities in the reactor water is inevitable, so some metal impurities adhere to the surface of the fuel rod as metal oxides. The metal element adhering to the fuel rod surface undergoes a nuclear reaction when irradiated with neutrons emitted from the fuel, and radionuclides such as cobalt 60, cobalt 58, chromium 51, manganese 54, and the like are generated. Most of these radionuclides continue to adhere to the fuel rod surface in the form of oxides, but some radionuclides elute in cooling water according to the solubility of the incorporated oxides, or insoluble solids called clads Or re-released into the reactor water. The radioactive material in the reactor water is removed by the reactor water purification system, but what cannot be removed is accumulated on the surface of the water contact portion of the component 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.

このような問題に対する解決方法の一つとして、原子力プラントの本格的な稼動前に高温水中で予備酸化皮膜を配管内面に形成する技術がある。しかし、この方法は新規プラントを対象としたものであり、既稼動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てしまう。   As one of the solutions to such a problem, there is a technique for forming a preliminary oxide film on the inner surface of the pipe in high-temperature water before a full-scale operation of the nuclear power plant. However, this method is intended for a new plant, and since radionuclides already exist in the reactor water in an already-operated plant, the radionuclides are taken into the preliminary oxide film.

一方、放射性核種が付着し線量が上昇した配管等については化学除染が行われている。しかし、化学除染を実施した場合、酸化皮膜の成長が速い金属の新生面に放射性核種を含む炉水が接するため、除染しないところと比べて放射性核種の付着速度が速くなり、除染の効果がすぐに小さくなってしまう。   On the other hand, chemical decontamination is performed on pipes and the like in which radionuclides are attached and the dose is increased. However, when chemical decontamination is carried out, the reactor water containing the radionuclide comes in contact with the new surface of the metal where the oxide film grows fast, so the deposition rate of the radionuclide is faster than the non-decontaminated place, and the decontamination effect. Will soon get smaller.

この問題を解決する方法として、一次系に接する配管の表面に予め酸化皮膜を形成する技術がある(例えば、特許文献1参照。)。しかし、この方法は気相中において高温(例えば500℃)の雰囲気下で酸化皮膜を形成させる必要があることから、皮膜を形成させるための装置が大きくなり、コストも増大する可能性がある。   As a method for solving this problem, there is a technique in which an oxide film is formed in advance on the surface of a pipe in contact with the primary system (see, for example, Patent Document 1). However, in this method, since it is necessary to form an oxide film in an atmosphere of a high temperature (for example, 500 ° C.) in the gas phase, an apparatus for forming the film becomes large and the cost may increase.

特開平7−288910号公報JP-A-7-288910

本発明は、放射性核種の付着を抑制することが可能な原子力プラントの一次冷却水に接する交換部材及びその交換部材の交換方法を提供することを課題とする。   This invention makes it a subject to provide the replacement | exchange member which contacts the primary cooling water of the nuclear power plant which can suppress adhesion of a radionuclide, and the replacement | exchange method of the replacement | exchange member.

水冷却型原子力プラントの一次冷却水と接する金属部材を所定の場所から取り外し、表面にフェライト皮膜が形成された新たな金属部材を所定の場所に取り付ける。   A metal member in contact with the primary cooling water of the water-cooled nuclear power plant is removed from a predetermined location, and a new metal member having a ferrite film formed on the surface is attached to the predetermined location.

本発明によれば、放射性核種の付着を抑制することが可能な原子力プラントの一次冷却水に接する交換部材及びその交換部材の交換方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the replacement | exchange member which contacts the primary cooling water of the nuclear power plant which can suppress attachment of a radionuclide, and the replacement | exchange method of the replacement | exchange member can be provided.

発明者による実験及びその検討により得られた新たな知見について、以下に説明する。まず、原子プラントの炉材表面への放射性核種の付着のメカニズムについて説明する。図1は炉材表面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。炉水中の放射性核種で定期点検の際に問題となるのは、コバルト60,コバルト58,クロム51,マンガン54等である。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
(II)イオンとして存在している。一方、炉水条件下における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乾食してできた酸化皮膜を通して鉄が溶出し、鉄(II)イオンとなる。この鉄(II)イオンは水中の溶存酸素によって酸化され、鉄(III) イオンとなる。鉄(III) イオンの溶解度は非常に低いため、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、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一部が析出する。2価の金属イオンが存在しない場合には、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にできるニッケルフェライトの形が主体である。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炉材表面への付着を引き起こす。特に本発明が対象としている新しい交換部材又は除染後の再使用部材においては、表面が金属の新生面となるため腐食速度が速く、しかも既稼動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い。
The new knowledge obtained by the experiment and the examination by the inventors will be described below. First, the mechanism of adhesion of radionuclides to the reactor plant surface of the atomic plant will be described. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the attachment mechanism of radionuclides on the surface of a furnace material. Among the radionuclides in the reactor water, cobalt 60, cobalt 58, chromium 51, manganese 54, and the like become problems during periodic inspection. Of particular concern is cobalt 60, a radioactive isotope of cobalt, which has a relatively long half-life. Most of these radionuclides of cobalt exist as cobalt (II) ions in the reactor water. On the other hand, in stainless steel or the like under reactor water conditions, wet corrosion caused by water and dry corrosion caused by diffusion of oxygen, electrons, and ions in a high temperature atmosphere occur simultaneously. Of these, the radionuclide is taken up mainly in the process of wet erosion. In the wet corrosion process, iron elutes through an oxide film formed by dry etching from a base material such as stainless steel and becomes iron (II) ions. This iron (II) ion is oxidized by dissolved oxygen in water to become iron (III) ion. Since the solubility of iron (III) ions is very low, it precipitates again as an oxide solid. At this time, if a divalent metal ion is present in the vicinity, a part of the ferrite precipitates as a spinel oxide containing the divalent metal ion. When a divalent metal ion does not exist, it precipitates as hematite which is a corundum type oxide. The ferrite is mainly in the form of nickel ferrite formed between nickel ions, which are divalent metals having the largest abundance in the reactor water. This also contains cobalt ions, resulting in the deposition of radionuclides on the furnace material surface. In particular, in a new replacement member or a reused member after decontamination targeted by the present invention, the surface becomes a new surface of the metal, so that the corrosion rate is high, and the radionuclide exists in the reactor water of the existing plant, so that the radioactive material is radioactive. Nuclide is easily attached.

図2は、酸化皮膜の有無とコバルト58の付着量との関係を示す図である。ステンレス鋼に酸化皮膜を形成していない試料Aと、予めステンレス鋼に酸化皮膜を形成した試料Bについて、原子力プラント運転条件下の冷却水中に試料を浸漬し、試料A,Bのそれぞれに付着したコバルト量の相対値を比較した実験結果である。ここで、A1,B1はクロムが主成分の内層酸化皮膜、A2,B2は鉄が主成分の外層酸化皮膜を示している。この結果より、予め酸化皮膜を形成したステンレス鋼(試料B)の場合は、クロム主成分の内層酸化皮膜B1中に放射性のコバルトが取り込まれている。つまり、BWR供用運転条件下の高温水中で予め酸化皮膜を形成して、供用運転中に形成される酸化皮膜の成長速度を遅くしてコバルトの取り込みを抑制しようとしても、放射性核種の付着抑制効果は小さい。一方、表面に酸化皮膜を形成していないステンレス鋼(試料A)の場合は、鉄が主成分の外層酸化皮膜A2が成長していく過程で、コバルトの取り込みが起こりやすい。しかし、試料Bに示すように、予め酸化皮膜を施しておくことにより、成長が遅くなった外層酸化皮膜B2へのコバルトの取り込みが起こり難くなる。鉄が主成分の外層酸化皮膜A2,
B2はレーザーラマンスペクトルによる分析から、マグネタイトを主成分とするフェライト皮膜(以下、適宜、「マグネタイト皮膜」という。)であることがわかった。これらのことから、発明者がさらに検討を進めた結果、酸化皮膜としてマグネタイト皮膜を形成することができれば、コバルトの付着を抑制することができることを新たな知見として得られた。尚、フェライト皮膜としては、マグネタイトにも、Niフェライト又はZnフェライトでも同様の効果を有するものと考えられる。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the presence or absence of an oxide film and the amount of cobalt 58 deposited. For sample A in which an oxide film was not formed on stainless steel and sample B in which an oxide film was previously formed on stainless steel, the sample was immersed in cooling water under nuclear plant operating conditions and adhered to each of samples A and B. It is the experimental result which compared the relative value of the amount of cobalt. Here, A1 and B1 indicate inner layer oxide films mainly composed of chromium, and A2 and B2 indicate outer layer oxide films mainly composed of iron. From this result, in the case of stainless steel (sample B) on which an oxide film is formed in advance, radioactive cobalt is incorporated in the inner layer oxide film B1 containing chromium as a main component. That is, even if an oxide film is formed in advance in high-temperature water under BWR in-service conditions and the growth rate of the oxide film formed during in-service operation is slowed down to suppress cobalt uptake, the effect of suppressing radionuclide adhesion Is small. On the other hand, in the case of stainless steel (sample A) having no oxide film formed on the surface, cobalt is likely to be taken in during the growth of the outer layer oxide film A2 containing iron as a main component. However, as shown in Sample B, when an oxide film is applied in advance, it is difficult for cobalt to be taken into the outer layer oxide film B2 whose growth has been delayed. Outer oxide film A2, mainly composed of iron
From the analysis by laser Raman spectrum, B2 was found to be a ferrite film containing magnetite as a main component (hereinafter referred to as “magnetite film” as appropriate). As a result of further studies by the inventors, it was obtained as a new finding that if a magnetite film can be formed as an oxide film, the adhesion of cobalt can be suppressed. As the ferrite film, both magnetite, Ni ferrite and Zn ferrite are considered to have the same effect.

しかし、高温水中で酸化皮膜を形成すると、冷却水中の溶存酸素が金属母材中へ拡散するため、クロムを主成分とする内層酸化皮膜B1の形成を抑制することは難しい。従って、内層酸化皮膜B1が放射性コバルトの取り込み源となり、放射性核種の付着抑制が困難となる。そこで、これらの課題について発明者が検討したところ、溶存酸素の金属母材中への拡散速度が遅い温度条件(例えば100℃以下)で、外層酸化皮膜A2,B2のようなマグネタイト皮膜のみを形成させることができれば、放射性核種のコバルトの取り込みを抑制できるとの結論に達した。   However, when an oxide film is formed in high-temperature water, dissolved oxygen in the cooling water diffuses into the metal base material, so it is difficult to suppress the formation of the inner layer oxide film B1 mainly composed of chromium. Therefore, the inner layer oxide film B1 becomes a radioactive cobalt uptake source, making it difficult to suppress the attachment of the radionuclide. Therefore, when the inventors examined these problems, only magnetite films such as outer layer oxide films A2 and B2 were formed under a temperature condition where the diffusion rate of dissolved oxygen into the metal base material was slow (for example, 100 ° C. or less). It was concluded that the radionuclide cobalt uptake could be suppressed if this could be achieved.

上記発明者の新たな知見に基づき、マグネタイト皮膜を形成したステンレス鋼に対するコバルト抑制効果を確認する試験を行ったので、その内容を以下に示す。図3は、ステンレス鋼表面状況とコバルト付着量との関係を示す図である。図3において、試料Cはステンレス鋼の表面を機械的に研磨した試料、試料Dはステンレス鋼の表面にBWR供用条件下で予め酸化皮膜を形成した試料、試料Eは100℃以下の条件下でステンレス鋼の表面にマグネタイト皮膜を形成した試料である。縦軸は、これらの試料C,D,EをBWR供用運転条件の高温水中に浸漬した後のコバルト60付着量の相対値を示している。図3の実験結果から、その表面にマグネタイト皮膜を形成した試料Eは、他の試料C,Dに比べてコバルトの付着量が大きく抑制されることがわかった。   Since the test which confirms the cobalt inhibitory effect with respect to the stainless steel which formed the magnetite film | membrane based on the said inventors' new knowledge was conducted, the content is shown below. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the stainless steel surface condition and the amount of cobalt deposited. In FIG. 3, sample C is a sample obtained by mechanically polishing the surface of stainless steel, sample D is a sample in which an oxide film is previously formed on the surface of stainless steel under BWR service conditions, and sample E is under a condition of 100 ° C. or less. This is a sample in which a magnetite film is formed on the surface of stainless steel. The vertical axis shows the relative value of the amount of cobalt 60 deposited after these samples C, D, and E are immersed in high-temperature water under the BWR operating conditions. From the experimental results shown in FIG. 3, it was found that Sample E, on which a magnetite film was formed, had a much smaller amount of cobalt deposited than the other Samples C and D.

さらに、ステンレス鋼表面のマグネタイト皮膜厚とコバルト60付着量との関係を調べたので、その結果を図4に示す。図4において、縦軸はマグネタイト皮膜を形成したステンレス鋼へのコバルト付着量の相対値を示しており、横軸はマグネタイト皮膜厚を示している。   Furthermore, since the relationship between the magnetite film thickness on the stainless steel surface and the cobalt 60 adhesion amount was investigated, the result is shown in FIG. In FIG. 4, the vertical axis indicates the relative value of the amount of cobalt adhered to the stainless steel on which the magnetite film is formed, and the horizontal axis indicates the thickness of the magnetite film.

図4に示すように、皮膜厚が50μg/cm2まではコバルト60付着量が急減に減少し、皮膜厚が90μg/cm2以上あればコバルト60の付着量は皮膜がない場合に比べて1/5になる。従って、マグネタイト皮膜の厚さは50μg/cm2以上であればよく、さらに好ましくは90μg/cm2以上であればよい。 As shown in FIG. 4, the coating thickness is up to 50 [mu] g / cm 2 was reduced cobalt 60 coating weight abruptly, the adhesion amount of cobalt 60 if the film thickness is 90 [mu] g / cm 2 or more as compared with the case where there is no coating 1 / 5. Therefore, the thickness of the magnetite film may if 50 [mu] g / cm 2 or more, and more preferably as long as 90 [mu] g / cm 2 or more.

尚、マグネタイト皮膜を形成する方法としては、磁気記録媒体にフェライト皮膜を形成する技術がある。ただし、この技術は原子力発電プラントの構成部材の腐食抑制に関するものではない。さらに、この技術においては、マグネタイト皮膜を形成するために塩素を用いているが、原子力発電プラントの構成部材に関しては、その健全性を確保する観点から塩素を用いることは好ましくない。   As a method for forming a magnetite film, there is a technique for forming a ferrite film on a magnetic recording medium. However, this technology does not relate to corrosion suppression of components of nuclear power plants. Furthermore, in this technique, chlorine is used to form a magnetite film, but it is not preferable to use chlorine from the viewpoint of ensuring the soundness of components of nuclear power plants.

本発明は、上記発明者による新たな知見に基づいて成されたものであり、原子力プラントの一次冷却系を構成する交換部材として、その表面にフェライト皮膜を形成した交換部材を用いる。フェライト皮膜を形成した交換部材を用いることにより、交換部材に放射性核種が付着するのを抑制することができるので、定検作業時の作業者の放射線被ばくを低減することができる。   The present invention has been made on the basis of the new knowledge obtained by the inventor, and an exchange member having a ferrite film formed on the surface thereof is used as an exchange member constituting the primary cooling system of a nuclear power plant. By using the exchange member on which the ferrite film is formed, the radionuclide can be prevented from adhering to the exchange member, so that the radiation exposure of the worker during the regular inspection work can be reduced.

ここで、フェライト皮膜の形成に際しては、常温乃至200℃、好ましくは常温乃至
100℃、より好ましくは60℃乃至100℃の温度で実施する。さらに、原子力発電プラントの構成部材の健全性確保の観点から、フェライト皮膜の形成に際しては、塩素を使用しない薬剤を用いることが好ましい。具体的には、交換部材を浸漬する処理液を常温乃至200℃、好ましくは常温乃至100℃、より好ましくは60℃乃至100℃とし、鉄を有機酸又は炭酸等に溶解させて鉄(II)イオンを含む溶液を処理液中に注入し、過酸化水素等の酸化剤を処理液中に注入し、pHを調整する薬剤を処理液中に注入する。上記手順によりフェライト皮膜を形成することにより、交換部材に放射性核種が付着するのを抑制することができるので、定検作業時の作業者の放射線被ばくを低減することができる。さらに、塩素を含む薬剤を使用しないため、原子力発電プラントの構成部材の健全性を確保することができる。
Here, the formation of the ferrite film is performed at a temperature of room temperature to 200 ° C., preferably room temperature to 100 ° C., more preferably 60 ° C. to 100 ° C. Furthermore, from the viewpoint of ensuring the soundness of the components of the nuclear power plant, it is preferable to use a chemical that does not use chlorine when forming the ferrite film. Specifically, the treatment liquid for immersing the replacement member is set to room temperature to 200 ° C., preferably room temperature to 100 ° C., more preferably 60 ° C. to 100 ° C., and iron is dissolved in an organic acid or carbonic acid to obtain iron (II). A solution containing ions is injected into the treatment liquid, an oxidizing agent such as hydrogen peroxide is injected into the treatment liquid, and a chemical for adjusting the pH is injected into the treatment liquid. By forming the ferrite film by the above procedure, it is possible to suppress the attachment of the radionuclide to the replacement member, so that it is possible to reduce the radiation exposure of the worker during the regular inspection work. Furthermore, since the chemical | medical agent containing chlorine is not used, the soundness of the structural member of a nuclear power plant can be ensured.

尚、処理対象物が存在しない場合でも処理液は混合した直後から液中にマグネタイトの微粒子を生成し始めるため、処理直前に混合する必要がある。すなわち、フェライト皮膜の生成に際しては、2価の鉄イオンを含む液に酸化剤とpH調整剤とを添加することができるが、その添加順序については、(1)2価の鉄イオンを含む液に酸化剤を添加してからpH調整剤を加える場合と、その逆の場合で、(2)2価の鉄イオンを含む液にpH調整剤を添加してから酸化剤を加える場合とが考えられる。図5は、薬剤の添加順序と皮膜生成率の関係を示した図であり、薬剤の添加順序によるマグネタイト皮膜の形成しやすさを比較したものである。図5に示すように、(1)2価の鉄イオンを含む液に酸化剤を添加してからpH調整剤を加える場合も、(2)2価の鉄イオンを含む液にpH調整剤を添加してから酸化剤を加える場合も、皮膜を生成することができることがわかった。しかし、(1)酸化剤を添加してからpH調整剤を加える場合は皮膜の生成率が大きくなるとともに均一で緻密な皮膜となったが、(2)pH調整剤を加えてから酸化剤を加えた場合には(1)の順序で薬剤を添加した場合に比べてマグネタイトの粒子が大きくなるとともに不均一でまだらな皮膜となることがわかった。   Even when there is no object to be treated, the treatment liquid starts to produce magnetite fine particles in the liquid immediately after mixing, and therefore needs to be mixed immediately before the treatment. That is, when the ferrite film is formed, an oxidizing agent and a pH adjuster can be added to a liquid containing divalent iron ions. The order of addition is (1) a liquid containing divalent iron ions. There is a case where a pH adjuster is added after adding an oxidizer and vice versa (2) a case where the pH adjuster is added to a liquid containing divalent iron ions and then the oxidizer is added. It is done. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the order of drug addition and the rate of film formation, and compares the ease with which a magnetite film can be formed depending on the order of drug addition. As shown in FIG. 5, (1) even when adding a pH adjuster after adding an oxidizing agent to a solution containing divalent iron ions, (2) adding a pH adjuster to the solution containing divalent iron ions. It has been found that a film can also be formed when an oxidizing agent is added after the addition. However, when (1) the pH adjusting agent is added after adding the oxidizing agent, the film formation rate is increased and the film is uniform and dense. (2) The oxidizing agent is added after the pH adjusting agent is added. It was found that when added, the magnetite particles became larger and the coating film became non-uniform and mottled as compared with the case where the chemicals were added in the order of (1).

ここで、施工時における廃棄物抑制の観点から、使用する薬剤は分解して二酸化炭素と水に分解できる有機酸が好ましい。分解の容易性を考慮すると、2価の鉄イオンを溶解する有機酸として、ギ酸,マロン酸,ジグリコール酸,シュウ酸等を挙げることができる。図6は、有機酸の種類と生成した皮膜量との関係を示した図である。図6に示すように、皮膜形成試験の結果、試験に用いたギ酸,マロン酸,ジグリコール酸,シュウ酸の全ての酸でマグネタイト皮膜の形成が確認された。特に、皮膜の形成速度や均一性の観点から、ギ酸を用いることが有効であることがわかった。   Here, from the viewpoint of waste reduction during construction, the chemical used is preferably an organic acid that can be decomposed into carbon dioxide and water. Considering the ease of decomposition, examples of organic acids that dissolve divalent iron ions include formic acid, malonic acid, diglycolic acid, and oxalic acid. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the type of organic acid and the amount of film produced. As shown in FIG. 6, as a result of the film formation test, the formation of a magnetite film was confirmed with all acids of formic acid, malonic acid, diglycolic acid and oxalic acid used in the test. In particular, it has been found that it is effective to use formic acid from the viewpoint of film formation speed and uniformity.

尚、本発明の放射性核種付着抑制方法を適用する原子力発電プラントの一次冷却水に接する交換部材としては、配管,弁,ポンプ,セパレータ,ドライヤやそれらの構成部品を適用できる。さらに、本発明の放射性核種付着抑制方法を適用する交換部材は、BWRプラントの一次冷却水に接する部材が好適であるが、これに限るものではない。また、本発明はBWRプラントに限らず、PWR等他の水冷却水型原子力プラントにおける炉水と接触する構成部材への放射性核種の付着抑制技術に適用できる。   In addition, piping, a valve, a pump, a separator, a dryer, and those components can be applied as an exchange member which contacts the primary cooling water of the nuclear power plant to which the radionuclide adhesion suppression method of the present invention is applied. Furthermore, the replacement member to which the radionuclide adhesion suppression method of the present invention is applied is preferably a member that contacts the primary cooling water of the BWR plant, but is not limited thereto. Further, the present invention is not limited to the BWR plant, but can be applied to a technique for suppressing the attachment of radionuclides to structural members in contact with reactor water in other water-cooled water nuclear plants such as PWR.

本発明の放射性核種の付着方法を実施するフェライト皮膜の生成装置は、成膜対象(交換部材)を浸漬させる施工用タンクと、処理液を貯留するサージタンクとサージタンク内の処理液を吸引する循環ポンプと、処理液に注入する鉄(II)イオンを貯留する第一の薬液タンクと、処理液に注入する酸化剤を貯留する第二の薬液タンクと、処理液を所定の
pHに調整するpH調整剤を貯留する第三の薬液タンクと、処理液の温度を所定の温度に過熱する加熱手段とを備えて構成することができる。
The apparatus for producing a ferrite film for carrying out the method for adhering a radionuclide of the present invention sucks a processing tank in which a film formation target (exchange member) is immersed, a surge tank for storing the processing liquid, and a processing liquid in the surge tank. A circulation pump, a first chemical liquid tank for storing iron (II) ions to be injected into the processing liquid, a second chemical liquid tank for storing an oxidant to be injected into the processing liquid, and adjusting the processing liquid to a predetermined pH A third chemical tank that stores the pH adjusting agent and a heating unit that superheats the temperature of the treatment liquid to a predetermined temperature can be provided.

以下、図7及び図8を用いて第1の実施例を説明する。第1の実施例は、交換部材として一次冷却水に接する金属製の配管を用い、この配管内面へフェライト皮膜を形成することにより放射性核種の付着を抑制し、定検作業時の作業者の被ばくを低減させるものである。図7は、本実施例による原子力発電プラントの構成部材である配管に対する放射性核種付着抑制処理の手順を示すフローチャートである。図8は本実施例による放射性核種付着抑制方法を実施するための成膜装置の系統構成図を示す。   The first embodiment will be described below with reference to FIGS. In the first embodiment, a metal pipe that is in contact with the primary cooling water is used as a replacement member, and the deposition of a radionuclide is suppressed by forming a ferrite film on the inner surface of the pipe. Is reduced. FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the radionuclide adhesion suppression process for the piping that is a constituent member of the nuclear power plant according to the present embodiment. FIG. 8 shows a system configuration diagram of a film forming apparatus for carrying out the radionuclide adhesion suppressing method according to the present embodiment.

まず、処理に用いる水が充填されている施工用タンク10内に、施工対象である交換部材(配管)を浸漬する(S1)。次に、バルブ13,14,27,30,35,36を開き、循環ポンプ12,28を起動して、フィルタ31への通水を開始するとともに、加熱器32により、処理液を所定温度に調整する(S2)。水中の微細な固形物が残留していると、フェライト皮膜の形成処理の際に固形物表面で皮膜生成が生じ、無駄な薬剤が使用される。これを防止するためにフィルタ31への通水を行う。   First, the replacement member (pipe) which is a construction target is immersed in the construction tank 10 filled with water used for processing (S1). Next, the valves 13, 14, 27, 30, 35, 36 are opened, the circulation pumps 12, 28 are started, water flow to the filter 31 is started, and the processing liquid is brought to a predetermined temperature by the heater 32. Adjust (S2). If fine solids in water remain, film formation occurs on the surface of the solids during the formation of the ferrite film, and useless chemicals are used. In order to prevent this, water is passed through the filter 31.

このときの処理液の温度は100℃程度が好ましいが、これに限られない。形成されるフェライト皮膜に原子炉供用運転時の炉水中の放射性核種が取り込まれ難い程度に、結晶等の膜構造が緻密に形成できればよい。従って、少なくとも系統の設計温度以上が好ましく、下限は常温でもよいが、膜の生成速度を考慮すると60℃以上が好ましい。100℃以上では処理液の沸騰を抑制するために処理液を加圧しなければならず、仮設設備の耐圧性が要求されるようになり設備コストが大きくなる。   The temperature of the treatment liquid at this time is preferably about 100 ° C., but is not limited thereto. It suffices if the film structure such as crystals can be formed densely to such an extent that the radionuclide in the reactor water at the time of in-service operation of the reactor is hardly taken into the formed ferrite film. Therefore, at least the design temperature of the system is preferable and the lower limit may be room temperature, but 60 ° C. or higher is preferable in consideration of the film formation rate. When the temperature is 100 ° C. or higher, the treatment liquid must be pressurized in order to suppress boiling of the treatment liquid, and the pressure resistance of the temporary equipment is required, which increases the equipment cost.

フェライト皮膜を形成させるには、鉄(II)イオンが成膜対象部の表面に吸着する必要がある。しかし、溶液中の鉄(II)イオンは溶存酸素により、化学式1にしたがって、鉄(III)イオンに酸化される。さらに、鉄(III)イオンは鉄(II)イオンに比べて溶解度が低いため、化学式2にしたがって、水酸化鉄(III) として析出してしまう。つまり、処理液中に溶存酸素が存在すると、処理液中の鉄(II)イオンがフェライト皮膜の形成に寄与しにくくなってしまう。そこで、処理液中の溶存酸素を除去するため、不活性ガスのバブリング又は真空脱気を行うことが好ましい。   In order to form a ferrite film, iron (II) ions need to be adsorbed on the surface of the film formation target part. However, iron (II) ions in the solution are oxidized by dissolved oxygen into iron (III) ions according to chemical formula 1. Furthermore, since iron (III) ions are less soluble than iron (II) ions, they are precipitated as iron (III) hydroxide according to chemical formula 2. That is, when dissolved oxygen is present in the treatment liquid, iron (II) ions in the treatment liquid are unlikely to contribute to the formation of the ferrite film. Therefore, in order to remove dissolved oxygen in the treatment liquid, it is preferable to perform bubbling of inert gas or vacuum deaeration.

(化1) 4FE2++O2+2H2O→4FE3++4OH-
(化2) Fe(OH)3-→FE(OH)
(Formula 1) 4FE 2+ + O 2 + 2H 2 O → 4FE 3+ + 4OH
(Chemical formula 2) Fe (OH) 3- → FE (OH)

その後、循環される処理液の温度が所定の温度に達したら、バルブ21を開いて注入ポンプ23を起動し、薬液タンク25から、鉄をギ酸で溶解して調整した鉄(II)イオンを含む薬剤を処理液中に注入する(S3)。続いて、処理対象である交換部材(配管)表面に吸着した鉄(II)イオンをフェライト化させるため、バルブ22を開き、注入ポンプ
24を起動して、薬液タンク26に貯留されている酸化剤である過酸化水素水を処理液中に注入する(S4)。さらに、処理液のpHを反応開始条件となる5.5乃至9.0に調整するため、バルブ18を開け、注入ポンプ19を起動して、薬液タンク20からpH調整剤であるヒドラジンを処理液中に注入する(S5)。これにより、フェライト皮膜の生成反応が生じる処理液となり、処理対象部位にマグネタイトを主成分とするフェライト皮膜が形成される。
Thereafter, when the temperature of the circulated processing solution reaches a predetermined temperature, the valve 21 is opened to start the injection pump 23, and iron (II) ions prepared by dissolving iron with formic acid from the chemical solution tank 25 are contained. The drug is injected into the treatment liquid (S3). Subsequently, in order to ferritize the iron (II) ions adsorbed on the surface of the replacement member (pipe) to be processed, the valve 22 is opened, the injection pump 24 is started, and the oxidant stored in the chemical tank 26 The hydrogen peroxide solution is injected into the treatment liquid (S4). Further, in order to adjust the pH of the treatment liquid to 5.5 to 9.0 which is a reaction start condition, the valve 18 is opened, the injection pump 19 is started, and hydrazine as a pH adjusting agent is discharged from the chemical tank 20 to the treatment liquid. It is injected into the inside (S5). Thereby, it becomes a processing liquid in which the formation reaction of the ferrite film occurs, and a ferrite film containing magnetite as a main component is formed at the site to be processed.

ステップS3,S4,S5は連続的、すなわち、鉄イオンが注入された液が酸化剤注入ポイントに達したときに酸化剤の注入が開始され、鉄イオンと酸化剤が混合した処理液がpH調整剤注入ポイントに達したときにpH調整剤の注入が直ちに実施されることが好ましい。鉄イオンだけ先に注入して系統を循環させると、系統内に残っている溶存酸素により酸化反応が生じ、無駄な反応による薬剤の損失と反応の阻害につながる。   Steps S3, S4, and S5 are continuous, that is, when the liquid into which the iron ions are injected reaches the oxidant injection point, the injection of the oxidant is started, and the treatment liquid in which the iron ions and the oxidant are mixed is adjusted in pH. Preferably, the pH adjusting agent is injected immediately when the agent injection point is reached. If only iron ions are injected first and the system is circulated, the dissolved oxygen remaining in the system causes an oxidation reaction, leading to loss of chemicals due to useless reactions and inhibition of the reaction.

鉄イオンに酸化剤が供給されると鉄イオンの酸化反応が開始され、鉄(II)イオンと鉄(III) イオンの存在比率が皮膜生成反応に適した条件となる。ただし、このままでは、処理液が酸性のため皮膜は形成されない。処理液にpH調整剤を添加することにより、皮膜生成反応が開始される。したがって、処理対象部位への無駄な皮膜の形成を防止するため、pH調整剤の注入ポイントは処理対象物が存在する施工用タンク10近くに設けられることが好ましい。   When an oxidizing agent is supplied to iron ions, the iron ion oxidation reaction is started, and the abundance ratio of iron (II) ions to iron (III) ions is a condition suitable for the film formation reaction. However, as it is, the film is not formed because the treatment liquid is acidic. By adding a pH adjuster to the treatment liquid, a film forming reaction is started. Therefore, in order to prevent the formation of a useless film on the site to be treated, the injection point of the pH adjuster is preferably provided near the construction tank 10 where the object to be treated exists.

また、皮膜生成反応の開始後、処理液中にマグネタイトの粒子が生成するため、バルブ29を閉じバルブ30を開けることで、フィルタ31への通水を開始することが好ましい。しかし、皮膜対象に粗大な粒子への付着を問題としない場合はフィルタに通水する必要は無い。   In addition, since magnetite particles are generated in the treatment liquid after the start of the film formation reaction, it is preferable to start water flow to the filter 31 by closing the valve 29 and opening the valve 30. However, it is not necessary to pass water through the filter when adhesion to coarse particles is not a problem for the coating target.

薬液の注入の順序は鉄イオン,酸化剤,pH調整剤としたが、酸化剤,鉄イオン,pH調整剤の順番でもよい。但し、過酸化水素は温度が高い金属表面で分解しやすいため、先に注入すると一部無駄に消費される可能性がある。一方、鉄イオン,pH調整剤,酸化剤の順番では皮膜の形成は認められるものの、皮膜を形成するマグネタイトの粒子の大きさが大きくなる。このように、薬剤を有効活用し、より緻密な皮膜を形成する観点から、鉄イオン,酸化剤,pH調整剤の順で注入するのが好ましい。   The injection order of the chemical solution is iron ion, oxidizing agent, and pH adjusting agent, but may be the order of oxidizing agent, iron ion, and pH adjusting agent. However, since hydrogen peroxide is easily decomposed on a metal surface having a high temperature, if it is injected first, it may be partially consumed. On the other hand, although the formation of a film is recognized in the order of iron ions, pH adjusting agent, and oxidizing agent, the size of the magnetite particles forming the film increases. Thus, it is preferable to inject iron ions, oxidizing agents, and pH adjusting agents in this order from the viewpoint of effectively utilizing the drug and forming a denser film.

マグネタイト皮膜の形成が完了した場合は、ステップS6において、廃液処理工程
(S7)に進む。マグネタイト皮膜の形成が完了していない場合は、ステップS2に戻って、一巡してきた処理液に薬液の追加供給を継続して、必要な厚みのマグネタイト皮膜を形成する。
When the formation of the magnetite film is completed, the process proceeds to a waste liquid treatment step (S7) in step S6. If the formation of the magnetite film has not been completed, the process returns to step S2 to continue the additional supply of the chemical liquid to the processing liquid that has made a round, thereby forming the magnetite film having a required thickness.

マグネタイト皮膜が形成された後の処理液中には、フェライト粒子等の固形物とギ酸やヒドラジンが残存する。従って、処理液を排水する際には、バルブ29を閉じてバルブ
30を開けることにより、フィルタへの通水を行い処理液中の固形物を除去するとともに、ステップS7の廃液処理を実施して、それらの不純物を除去する。ところで、これらの不純物をカチオン交換樹脂塔39で処理すると、イオン交換樹脂の廃棄物が増えることになる。そこで、ステップS7の廃液処理は分解装置43を用い、ギ酸は二酸化炭素と水に、ヒドラジンは窒素と水に、それぞれ分解処理することが好ましい。これにより、カチオン交換樹脂塔39の負荷を減らして、イオン交換樹脂の廃棄物量を減らすことができる。尚、分解処理は、処理液の一部を分解装置43に流入させるため、分解装置43をバイパスするバルブ36と分解装置43のバルブ44の開度を調節し、分解装置43に流入する処理液中に過酸化水素を注入してギ酸及びヒドラジンの分解を行う。
Solids such as ferrite particles, formic acid and hydrazine remain in the treatment liquid after the magnetite film is formed. Therefore, when draining the processing liquid, the valve 29 is closed and the valve 30 is opened to allow water to pass through the filter to remove solids in the processing liquid and to perform the waste liquid processing in step S7. , Remove those impurities. By the way, when these impurities are processed in the cation exchange resin tower 39, the waste of the ion exchange resin increases. Therefore, it is preferable that the waste liquid treatment in step S7 uses the decomposition device 43, and formic acid is decomposed into carbon dioxide and water, and hydrazine is decomposed into nitrogen and water. Thereby, the load of the cation exchange resin tower 39 can be reduced, and the waste amount of the ion exchange resin can be reduced. In the decomposition process, a part of the processing liquid is caused to flow into the decomposition apparatus 43. Therefore, the opening of the valve 36 that bypasses the decomposition apparatus 43 and the valve 44 of the decomposition apparatus 43 is adjusted, and the processing liquid that flows into the decomposition apparatus 43 Hydrogen peroxide is injected into it to decompose formic acid and hydrazine.

その後、マグネタイト皮膜が形成された配管(交換部材)を原子力発電プラントの一次冷却水に接する所定の配管と交換する(S8)。   Thereafter, the pipe (exchange member) on which the magnetite film is formed is replaced with a predetermined pipe that is in contact with the primary cooling water of the nuclear power plant (S8).

本実施例によれば、イオン交換樹脂の廃棄物を抑制しながら、配管内面にマグネタイト皮膜を形成して、原子炉供用運転中における配管への放射性核種(放射性コバルトイオン)の付着を抑制することができる。その結果、一次冷却水に接する配管内面(交換部材)の線量率を抑制することができ、定検作業時の作業者の被ばくを低減することができる。また、成膜処理に塩素等の薬剤を用いていないことから、原子力発電プラントの構成部材の健全性を害することがない。   According to the present embodiment, while suppressing the waste of the ion exchange resin, a magnetite film is formed on the inner surface of the pipe, thereby suppressing the attachment of the radionuclide (radioactive cobalt ion) to the pipe during the operation of the reactor. Can do. As a result, the dose rate of the pipe inner surface (exchange member) in contact with the primary cooling water can be suppressed, and the exposure of the worker during the regular inspection work can be reduced. In addition, since chemicals such as chlorine are not used in the film forming process, the soundness of the components of the nuclear power plant is not impaired.

図9を用いて第2の実施例を説明する。第2の実施例は、第1の実施例において使用した薬剤の分解を実施しないものである。図9は、本実施例による放射性核種付着抑制方法を実施するための成膜装置の系統構成図を示している。図9に示すように、本実施例においては、薬剤の分解を行わないため、第1の実施例における成膜装置のうち、カチオン交換樹脂塔39及びそれに付随するバルブ35,40を不要とすることができる。また、第1の実施例における作業手順のうち、廃液処理ステップ7を不要とすることができる。   A second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the medicine used in the first embodiment is not decomposed. FIG. 9 shows a system configuration diagram of a film forming apparatus for carrying out the radionuclide adhesion suppressing method according to the present embodiment. As shown in FIG. 9, in this embodiment, since the chemical is not decomposed, the cation exchange resin tower 39 and the valves 35 and 40 associated therewith are not required in the film forming apparatus in the first embodiment. be able to. Further, the waste liquid treatment step 7 can be eliminated from the work procedure in the first embodiment.

従って、本実施例においては、第1の実施例と同様に、交換部材(配管)への放射性核種の付着を抑制することができる。また、成膜処理に塩素等の薬剤を用いていないことから、原子力発電プラントの構成部材の健全性を害することがない。さらには、廃液処理に関する装置及び作業が不要となるため、装置の簡素化及び作業時間の短縮を図ることができる。   Therefore, in the present embodiment, the attachment of the radionuclide to the replacement member (pipe) can be suppressed as in the first embodiment. In addition, since chemicals such as chlorine are not used in the film forming process, the soundness of the components of the nuclear power plant is not impaired. Furthermore, since the apparatus and work relating to the waste liquid treatment are unnecessary, the apparatus can be simplified and the working time can be shortened.

図10及び図11を用いて第3の実施例を説明する。第3の実施例は、本発明によるフェライト皮膜の形成方法を、放射性核種等の汚染物が付着した再使用部材に適用するものである。本発明によるフェライト皮膜形成方法は、新規な交換部材だけでなく、放射性核種等の汚染物が付着した再使用部材にも適用することができる。その場合、再使用部材に対してフェライト皮膜を形成する前に、再使用部材から放射性核種を含んだ酸化皮膜を除去するための除染工程が必要となる。図10は、本実施例による原子力発電プラントの構成部材である配管に対する放射性核種付着抑制処理の手順を示すフローチャートである。図11は本実施例による放射性核種付着抑制方法を実施するための成膜装置の系統構成図を示している。尚、本実施例においては、再使用部材として一次冷却水に接する配管を用いる。   A third embodiment will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, the method for forming a ferrite film according to the present invention is applied to a reuse member to which contaminants such as radionuclides are attached. The ferrite film forming method according to the present invention can be applied not only to a new replacement member but also to a reuse member to which contaminants such as radionuclides are attached. In that case, a decontamination process for removing the oxide film containing the radionuclide from the reusable member is required before the ferrite film is formed on the reusable member. FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the radionuclide adhesion suppressing process for the piping that is a constituent member of the nuclear power plant according to this embodiment. FIG. 11 shows a system configuration diagram of a film forming apparatus for carrying out the radionuclide adhesion suppressing method according to this embodiment. In the present embodiment, a pipe in contact with the primary cooling water is used as the reuse member.

まず、対象の再使用部材(配管)を系統から取り外し、処理に用いる水が充填されている施工用タンク10内に取り外した再使用部材を浸漬する(S1B)。次に、成膜装置を用いて、炉水と接する再使用部材の表面に形成された放射性核種を取り込んだ酸化皮膜等の汚染物を、化学的な処理により除染する(S2B)。尚、本発明の放射性核種付着抑制方法を実施するに際しては、化学除染を行うことが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。本発明の放射性核種付着抑制方法を実施する前に、フェライト皮膜の成膜対象である再使用部材の表面を露出することができれば、研磨等のような機械的な除染方法を適用することもできる。   First, the target reuse member (piping) is removed from the system, and the removed reuse member is immersed in the construction tank 10 filled with water used for processing (S1B). Next, using a film forming apparatus, contaminants such as an oxide film that incorporates the radionuclide formed on the surface of the reuse member in contact with the reactor water are decontaminated by chemical treatment (S2B). In carrying out the radionuclide adhesion suppression method of the present invention, it is preferable to perform chemical decontamination, but the method is not necessarily limited thereto. A mechanical decontamination method such as polishing may be applied if the surface of the reusable member that is the subject of ferrite film deposition can be exposed before the radionuclide adhesion suppression method of the present invention is carried out. it can.

ここで、ステップS2Bにおける化学除染について説明する。まず、バルブ13,14,27,29,34,35,36を開き、循環ポンプ28を起動して、化学除染の対象である配管が浸漬している施工用タンク10内にサージタンク11内の処理液を循環させる。そして、加熱器32により処理液の温度を約90℃まで昇温する。次に、バルブ16を開いてエゼクタ17につながっているホッパから必要量の過マンガン酸カリウムをサージタンク11に注入する。サージタンク11で溶解した薬剤により、除染対象部に形成されている酸化皮膜等の汚染物を酸化溶解して、再使用部材から放射性核種を含んだ酸化皮膜を除去する。   Here, the chemical decontamination in step S2B will be described. First, the valves 13, 14, 27, 29, 34, 35, and 36 are opened, the circulation pump 28 is activated, and the inside of the surge tank 11 is placed in the construction tank 10 in which the pipe to be chemically decontaminated is immersed. Circulate the treatment liquid. And the temperature of a process liquid is heated up to about 90 degreeC with the heater 32. FIG. Next, the valve 16 is opened and a required amount of potassium permanganate is injected into the surge tank 11 from a hopper connected to the ejector 17. The chemical dissolved in the surge tank 11 is used to oxidize and dissolve contaminants such as an oxide film formed on the decontamination target part, and the oxide film containing the radionuclide is removed from the reuse member.

汚染物の酸化溶解が終了したら、処理液中に残っている過マンガン酸イオンを分解するため、ホッパからシュウ酸をサージタンク11に注入する。続いて、汚染物の還元溶解を行うため、シュウ酸をさらに処理液中に注入する。また、処理液のpHを調整するため、バルブ18を開いて、注入ポンプ19を起動し、薬液タンク20からヒドラジンを処理液中に注入する。このようにして、シュウ酸とヒドラジンを注入した後、バルブ40を開くとともに、バルブ35の開度を調節して、処理液の一部をカチオン交換樹脂塔39に通し、処理液中に溶出してきた金属陽イオンをカチオン交換樹脂に吸着させて処理液中から除去する。   When the oxidative dissolution of the contaminants is completed, oxalic acid is injected from the hopper into the surge tank 11 in order to decompose permanganate ions remaining in the treatment liquid. Subsequently, oxalic acid is further injected into the treatment liquid in order to reduce and dissolve the contaminants. Further, in order to adjust the pH of the processing liquid, the valve 18 is opened, the injection pump 19 is started, and hydrazine is injected from the chemical liquid tank 20 into the processing liquid. In this way, after injecting oxalic acid and hydrazine, the valve 40 is opened and the opening of the valve 35 is adjusted so that a part of the treatment liquid passes through the cation exchange resin tower 39 and is eluted into the treatment liquid. The metal cation adsorbed on the cation exchange resin is removed from the treatment liquid.

還元溶解が終了した後、処理液中のシュウ酸を分解するため、分解装置43の出口側のバルブ44と分解装置43をバイパスさせるバルブ36の開度を調節して、処理液の一部を分解装置43に通流させる。このとき、バルブ33を開けて、注入ポンプ24を起動して、分解装置43に流入する処理液中に薬液タンク26の過酸化水素を注入し、分解装置43にてシュウ酸とヒドラジンを分解する。シュウ酸とヒドラジンが分解された後、処理液中の不純物を除去するため、加熱器32をオフにするとともに、バルブ34を閉じる。これと同時に、冷却器37のバルブ38を開けて、処理液を冷却器37に通して処理液の温度を下げる。処理液の温度を混床樹脂塔41に通水できる温度(例えば60℃)まで下げた後、カチオン交換樹脂塔39のバルブ40を閉じ、混床樹脂塔41側のバルブ42を開いて、処理液を混床樹脂塔41に通流させ、処理液中の不純物を除去する。   After the reduction and dissolution is completed, in order to decompose oxalic acid in the processing solution, the opening of the valve 44 on the outlet side of the decomposition device 43 and the valve 36 that bypasses the decomposition device 43 is adjusted, and a part of the processing solution is removed. The gas is passed through the decomposition device 43. At this time, the valve 33 is opened, the injection pump 24 is started, hydrogen peroxide in the chemical solution tank 26 is injected into the processing liquid flowing into the decomposition device 43, and oxalic acid and hydrazine are decomposed by the decomposition device 43. . After the oxalic acid and hydrazine are decomposed, the heater 32 is turned off and the valve 34 is closed to remove impurities in the treatment liquid. At the same time, the valve 38 of the cooler 37 is opened and the processing liquid is passed through the cooler 37 to lower the temperature of the processing liquid. After the temperature of the treatment liquid is lowered to a temperature at which water can be passed through the mixed bed resin tower 41 (for example, 60 ° C.), the valve 40 of the cation exchange resin tower 39 is closed and the valve 42 on the mixed bed resin tower 41 side is opened. The liquid is passed through the mixed bed resin tower 41 to remove impurities in the processing liquid.

これら一連の昇温,酸化溶解,酸化剤分解,還元溶解,還元剤分解,浄化運転を、一回乃至二回繰り返すことにより、除染対象部位である再使用部材の酸化皮膜を含む汚染物を溶解して除去することができる。   By repeating this series of temperature rise, oxidative dissolution, oxidant decomposition, reduction dissolution, reductant decomposition, and purification operations once or twice, contaminants including the oxide film of reusable parts that are decontamination target parts are removed. It can be dissolved and removed.

再使用部材である配管の酸化皮膜を含む汚染物を除去した後、施工用タンク10から再使用部材を取り出し、点検を行う(S3B)。尚、本発明の放射性核種の付着抑制方法を実施する際には、再使用部材の点検を行うことが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。再使用部材が健全であることが確認できれば、フェライト皮膜形成後に点検をすることもできる。   After removing the contaminants including the oxide film of the piping which is the reuse member, the reuse member is taken out from the construction tank 10 and inspected (S3B). In addition, when implementing the radionuclide adhesion suppression method of the present invention, it is preferable to inspect the reusable member, but the present invention is not necessarily limited thereto. If it can be confirmed that the reusable member is healthy, an inspection can be performed after the formation of the ferrite film.

再使用部材の点検が終了したら、再び再使用部材を施工用タンク10内に浸漬し
(S4B)、本発明にかかるフェライト皮膜の形成処理に切り替える。バルブ30を開きバルブ29を閉じて、フィルタ31への通水を開始するとともに、加熱器32により、処理液を所定温度に調整する(S5B)。尚、フィルタ31への通水を除染中に実施すると、溶解してきた高い放射能を含む固形物によってフィルタの線量率が高くなりすぎる恐れがあるため適切ではない。また、浄化系運転で使用していた混床樹脂塔41への通水を、バルブ35を開いてバルブ42を閉止することにより停止する。
When the inspection of the reuse member is completed, the reuse member is again immersed in the construction tank 10 (S4B), and the process is switched to the ferrite film forming process according to the present invention. The valve 30 is opened and the valve 29 is closed to start water flow to the filter 31, and the processing liquid is adjusted to a predetermined temperature by the heater 32 (S5B). Note that it is not appropriate to conduct water through the filter 31 during decontamination because the dose rate of the filter may become too high due to the dissolved solid matter containing high radioactivity. Further, the water flow to the mixed bed resin tower 41 used in the purification system operation is stopped by opening the valve 35 and closing the valve 42.

以降は、実施例1と同様の手順で皮膜対象の再使用部材にフェライト皮膜を形成
(S6B−S10B)した後、フェライト皮膜を形成した再使用部材を系統に組み込む
(S11B)。尚、本実施例のように放射性核種で汚染された再使用部材を扱う場合には、フェライト皮膜の形成作業は原子力プラント内で施工することが望ましい。
Thereafter, after forming a ferrite film on the reuse member to be coated (S6B-S10B) in the same procedure as in Example 1, the reuse member on which the ferrite film is formed is incorporated into the system (S11B). In addition, when handling the reusable member contaminated with the radionuclide as in this embodiment, it is desirable to perform the ferrite film forming operation in the nuclear power plant.

本実施例においては、原子炉供用運転中における再使用部材への放射性核種の付着を抑制することができる。また、成膜処理に塩素等の薬剤を用いていないことから、原子力発電プラントの構成部材の健全性を害することがない。   In this embodiment, it is possible to suppress the attachment of the radionuclide to the reuse member during the operation of the nuclear reactor. In addition, since chemicals such as chlorine are not used in the film forming process, the soundness of the components of the nuclear power plant is not impaired.

図12及び図13を用いて第4の実施例を説明する。第4の実施例は、本発明によるフェライト皮膜形成方法を施工する際に、施工対象である再使用部材を含む配管系に系統除染を行うものである。つまり、実施例3と同様に、本発明によるフェライト皮膜形成方法を放射性核種等の汚染物が付着した再使用部材に適用するに際して、放射性核種を含んだ酸化皮膜を再使用部材から除去する必要があるが、この除染を施工対象である再使用部材を含む配管系に対して行うものである。図12は、本実施例による原子力発電プラントの構成部材である配管に対する放射性核種付着抑制処理の手順を示すフローチャートである。図13は本実施例による放射性核種付着抑制方法を実施するための成膜装置の系統構成図を示している。図13に示す本実施例における成膜装置と図11に示す実施例3における成膜装置との相違点は、施工用タンク10の代わりに除染対象の配管系に系統を接続している点である。尚、本実施例においては、再使用部材として一次冷却水に接する配管を用いる。   A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. In the fourth embodiment, when the method for forming a ferrite film according to the present invention is applied, system decontamination is performed on a piping system including a reusable member that is an object of construction. That is, as in Example 3, when applying the method for forming a ferrite film according to the present invention to a reuse member to which contaminants such as radionuclides are attached, it is necessary to remove the oxide film containing the radionuclide from the reuse member. However, this decontamination is performed on a piping system including a reuse member that is a construction target. FIG. 12 is a flowchart showing the procedure of the radionuclide adhesion suppressing process for the piping that is a constituent member of the nuclear power plant according to the present embodiment. FIG. 13 shows a system configuration diagram of a film forming apparatus for carrying out the radionuclide adhesion suppressing method according to this embodiment. The difference between the film forming apparatus in the present embodiment shown in FIG. 13 and the film forming apparatus in the third embodiment shown in FIG. 11 is that the system is connected to the piping system to be decontaminated instead of the construction tank 10. It is. In the present embodiment, a pipe in contact with the primary cooling water is used as the reuse member.

実施例3の相違点を中心に本実施例における実施手順を説明する。まず、再使用部材
(配管)を取り外す前に除染装置を用いて再使用部材を含む配管系を除染する(S1C)。その後、再使用部材を配管系から取り外して点検を行う(S2C)。次に、図13に示す除染装置を配管系から取り外し、実施例3と同様に、除染装置に施工用タンク10を設置する(S3C)。除染装置に施工用タンク10を設置した後、施工用タンク10内に再使用部材を浸漬し(S4C)、再使用部材の表面にフェライト皮膜を形成(S5C−S10C)する。再使用部材の表面にフェライト皮膜が形成されたのを確認した後、配管系に再使用部材を取り付ける。
The implementation procedure in the present embodiment will be described focusing on the differences from the third embodiment. First, before removing the reuse member (piping), the piping system including the reuse member is decontaminated using a decontamination apparatus (S1C). Thereafter, the reusable member is removed from the piping system and inspected (S2C). Next, the decontamination apparatus shown in FIG. 13 is removed from the piping system, and the construction tank 10 is installed in the decontamination apparatus as in Example 3 (S3C). After the construction tank 10 is installed in the decontamination apparatus, the reuse member is immersed in the construction tank 10 (S4C), and a ferrite film is formed on the surface of the reuse member (S5C-S10C). After confirming that the ferrite film is formed on the surface of the reuse member, the reuse member is attached to the piping system.

本実施例においては、原子炉供用運転中における再使用部材への放射性核種の付着を抑制することができる。また、交換部材を含む配管系全体を同時に除染することで、再使用部材を取り外す際の被ばくを低減することができる。成膜処理に塩素等の薬剤を用いていないことから、原子力発電プラントの構成部材の健全性を害することがない。   In this embodiment, it is possible to suppress the attachment of the radionuclide to the reuse member during the operation of the nuclear reactor. Moreover, the exposure at the time of removing a reuse member can be reduced by decontaminating the whole piping system containing an exchange member simultaneously. Since chemicals such as chlorine are not used in the film forming process, the soundness of the components of the nuclear power plant is not impaired.

図14を用いて第5の実施例を説明する。第4の実施例は、施工対象である再使用部材を含む配管系に系統除染を行い、その後、除染された再使用部材が配管系に取り付けられた状態で、配管系全体に本発明によるフェライト皮膜形成方法を実施するものである。図14は、本実施例による原子力発電プラントの構成部材である配管に対する放射性核種付着抑制処理の手順を示すフローチャートである。本実施例においては、再使用部材として一次冷却水に接する配管を用いる。   A fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, system decontamination is performed on a piping system including a reuse member that is a construction target, and then the decontaminated reuse member is attached to the piping system, and the present invention is applied to the entire piping system. The method for forming a ferrite film by the above method is carried out. FIG. 14 is a flowchart showing the procedure of the radionuclide adhesion suppression process for the piping that is a constituent member of the nuclear power plant according to this embodiment. In the present embodiment, a pipe in contact with the primary cooling water is used as the reuse member.

実施例4との相違点を中心に本実施例における実施手順を説明する。実施例4と相違する点は、成膜装置を再使用部材を含む配管系に接続した状態で、再使用部材の除染及びフェライト皮膜の形成を行うことである。具体的には以下の手順で行う。まず、実施例4と同様に、フェライト皮膜を形成する再使用部材を含んだ配管系全体を除染する(S1D)。続いて、再使用部材を取り外し、点検を行う(S2D)。その後、再使用部材を配管系に取り付けた後(S3D)、配管系全体にフェライト皮膜を形成する(S4D−S9D)。   An implementation procedure in the present embodiment will be described focusing on differences from the fourth embodiment. The difference from Example 4 is that the reuse member is decontaminated and a ferrite film is formed in a state where the film forming apparatus is connected to a piping system including the reuse member. Specifically, the following procedure is performed. First, as in Example 4, the entire piping system including the reuse member that forms the ferrite film is decontaminated (S1D). Subsequently, the reuse member is removed and inspected (S2D). Then, after attaching a reuse member to a piping system (S3D), a ferrite membrane | film | coat is formed in the whole piping system (S4D-S9D).

本実施例においては、再使用部材を含む配管系全体に放射性核種の付着抑制処理を行うことができる。これにより、除染した配管系全体にフェライト皮膜を形成することができるので、再使用部材のみならず除染対象となる配管系全体の線量率上昇を抑制することができる。尚、成膜処理に塩素等の薬剤を用いていないことから、原子力発電プラントの構成部材の健全性を害することがない。   In the present embodiment, the radionuclide adhesion suppressing process can be performed on the entire piping system including the reuse member. Thereby, since a ferrite membrane | film | coat can be formed in the whole decontaminated piping system, the dose rate rise of not only a reuse member but the whole piping system used as a decontamination object can be suppressed. In addition, since chemical | medical agents, such as chlorine, are not used for the film-forming process, the soundness of the structural member of a nuclear power plant is not impaired.

炉材表面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。Explanatory drawing which shows typically the adhesion mechanism of the radionuclide on the furnace material surface. 酸化皮膜の有無とコバルト58の付着量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the presence or absence of an oxide film, and the adhesion amount of cobalt 58. FIG. ステンレス鋼表面状況とコバルト付着量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between a stainless steel surface condition and cobalt adhesion amount. マグネタイト皮膜厚とコバルト付着量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between magnetite film thickness and cobalt adhesion amount. 有機酸の種類と生成した皮膜量との関係を示した図。The figure which showed the relationship between the kind of organic acid, and the produced | generated film amount. 薬剤の添加順序と皮膜生成率の関係を示した図。The figure which showed the relationship between the addition order of a chemical | medical agent, and a film formation rate. 第1の実施例における放射性核種付着抑制処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the radionuclide adhesion suppression process in a 1st Example. 第1の実施例における放射性核種付着抑制方法を実施するための成膜装置の系統構成図。The line | wire system block diagram of the film-forming apparatus for enforcing the radionuclide adhesion suppression method in a 1st Example. 第2の実施例における放射性核種付着抑制方法を実施するための成膜装置の系統構成図。The system block diagram of the film-forming apparatus for implementing the radionuclide adhesion suppression method in a 2nd Example. 第3の実施例における放射性核種付着抑制処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the radionuclide adhesion suppression process in a 3rd Example. 第3の実施例における放射性核種付着抑制方法を実施するための成膜装置の系統構成図。The system block diagram of the film-forming apparatus for enforcing the radionuclide adhesion suppression method in a 3rd Example. 第4の実施例における放射性核種付着抑制処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the radionuclide adhesion suppression process in a 4th Example. 第4の実施例における放射性核種付着抑制方法を実施するための成膜装置の系統構成図。The system block diagram of the film-forming apparatus for enforcing the radionuclide adhesion suppression method in a 4th Example. 第5の実施例における放射性核種付着抑制処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the radionuclide adhesion suppression process in a 5th Example.

符号の説明Explanation of symbols

10…処理用タンク、11…サージタンク、17…エゼクタ、20,25,26…薬液タンク、31…フィルタ、32…加熱器、37…冷却器、39…カチオン交換樹脂塔、
41…混床樹脂塔、43…分解装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Processing tank, 11 ... Surge tank, 17 ... Ejector, 20, 25, 26 ... Chemical tank, 31 ... Filter, 32 ... Heater, 37 ... Cooler, 39 ... Cation exchange resin tower,
41 ... Mixed bed resin tower, 43 ... Decomposition apparatus.

Claims (10)

原子力プラントの一次冷却水と接する金属部材と交換される原子力プラント用の金属部材であって、
前記原子力プラント用の金属部材をタンク内に浸漬し、温度が常温乃至100℃であり、鉄(II)イオンを含む処理液に接触させて前記金属部材の表面に前記鉄(II)イオンを吸着させ、吸着された前記鉄(II)イオンを酸化する酸化剤を前記処理液中に注入し、前記処理液のpHを5.5乃至9.0に調整するpH調整剤を前記処理液中に注入して前記鉄(II)イオンを酸化させて形成したフェライト皮膜を有し、
前記フェライト皮膜の厚さが、50μg/cm2以上であることを特徴とする原子力プラント用部材。
A metal member for a nuclear plant to be exchanged for a metal member in contact with the primary cooling water of the nuclear plant,
The metal member for the nuclear power plant is immersed in a tank, and the temperature is from room temperature to 100 ° C., and the iron (II) ion is adsorbed on the surface of the metal member by contacting with a treatment liquid containing iron (II) ion. Then, an oxidizing agent that oxidizes the adsorbed iron (II) ions is injected into the processing solution, and a pH adjusting agent that adjusts the pH of the processing solution to 5.5 to 9.0 is added to the processing solution. Having a ferrite film formed by injecting and oxidizing the iron (II) ions;
A member for a nuclear power plant, wherein the ferrite film has a thickness of 50 μg / cm 2 or more.
原子力プラントの一次冷却水と接する金属部材として使用された後、所定の場所から取り除かれ、その後、前記所定の場所に取り付けられる原子力プラント用部材であって、
前記原子力プラント用の金属部材の表面をタンク内に浸漬し、温度が常温乃至100℃であり、鉄(II)イオンを含む処理液に接触させて前記金属部材の表面に前記鉄(II)イオンを吸着させ、吸着された前記鉄(II)イオンを酸化する酸化剤を前記処理液中に注入し、前記処理液のpHを5.5乃至9.0に調整するpH調整剤を前記処理液中に注入して前記鉄(II)イオンを酸化させて形成したフェライト皮膜を有し、
前記フェライト皮膜の厚さが、50μg/cm2以上であることを特徴とする原子力プラント用部材。
A nuclear plant member that is used as a metal member in contact with the primary cooling water of a nuclear power plant, then removed from a predetermined location, and then attached to the predetermined location,
The surface of the metal member for the nuclear power plant is immersed in a tank, the temperature is room temperature to 100 ° C., and the iron (II) ion is brought into contact with the treatment liquid containing iron (II) ions on the surface of the metal member. A pH adjuster that adjusts the pH of the treatment liquid to 5.5 to 9.0 by injecting an oxidizing agent that oxidizes the adsorbed iron (II) ions into the treatment liquid. Having a ferrite film formed by oxidizing the iron (II) ions injected therein,
A member for a nuclear power plant, wherein the ferrite film has a thickness of 50 μg / cm 2 or more.
請求項1又は2において、前記原子力プラント用の金属部材は配管,弁,ポンプ,セパレータ,ドライヤのうち少なくとも何れか、又は配管,弁,ポンプ,セパレータ,ドライヤのうち少なくとも何れかの構成部品である原子力プラント用部材。   3. The metal member for a nuclear power plant according to claim 1 or 2, wherein the metal member for a nuclear power plant is at least one of a pipe, a valve, a pump, a separator, and a dryer, or at least one component of a pipe, a valve, a pump, a separator, and a dryer. Components for nuclear power plants. 請求項1乃至3の何れかにおいて、前記フェライト皮膜は、マグネタイト,Niフェライト,Znフェライトのうち少なくとも何れかである原子力プラント用部材。   4. The nuclear plant member according to claim 1, wherein the ferrite film is at least one of magnetite, Ni ferrite, and Zn ferrite. タンク内に浸漬した原子力プラント用の金属部材を、温度が常温乃至100℃であり、鉄(II)イオンを含む処理液に接触させて前記金属部材の表面に前記鉄(II)イオンを吸着させ、
吸着された前記鉄(II)イオンを酸化する酸化剤を前記処理液中に注入し、
前記処理液のpHを5.5乃至9.0に調整するpH調整剤を前記処理液中に注入して前記鉄(II)イオンを酸化させて前記表面に、厚さが50μg/cm2以上のフェライト皮膜を形成し、
原子力プラントの一次冷却水と接する他の金属部材を所定の場所から取り外し、
前記フェライト皮膜が形成された金属部材を前記所定の場所に取り付ける原子力プラント用部材の取扱方法。
A metal member for a nuclear power plant immersed in a tank has a temperature of room temperature to 100 ° C. and is brought into contact with a treatment liquid containing iron (II) ions to adsorb the iron (II) ions on the surface of the metal member. ,
Injecting an oxidizing agent that oxidizes the adsorbed iron (II) ions into the treatment liquid,
A pH adjusting agent that adjusts the pH of the treatment liquid to 5.5 to 9.0 is injected into the treatment liquid to oxidize the iron (II) ions and have a thickness of 50 μg / cm 2 or more on the surface. Forming a ferrite film,
Remove other metal parts coming into contact with the primary cooling water of the nuclear power plant
A method of handling a nuclear plant member in which the metal member on which the ferrite film is formed is attached to the predetermined place.
原子力プラントの一次冷却水と接する金属部材を所定の場所から取り外し、
取り外した前記金属部材をタンク内に浸漬し、
タンク内に浸漬した前記金属部材を、温度が常温乃至100℃であり、鉄(II)イオンを含む処理液に接触させて前記金属部材の表面に前記鉄(II)イオンを吸着させ、
吸着された前記鉄(II)イオンを酸化する酸化剤を前記処理液中に注入し、
前記処理液のpHを5.5乃至9.0に調整するpH調整剤を前記処理液中に注入して前記鉄(II)イオンを酸化させて前記金属部材の表面に、厚さが50μg/cm2以上のフェライト皮膜を形成し、
フェライト皮膜を形成した前記金属部材を前記所定の場所に取り付ける原子力プラント用部材の取扱方法。
Remove the metal member in contact with the primary cooling water of the nuclear power plant from the specified location,
Immerse the removed metal member in the tank,
The metal member immersed in the tank has a temperature of room temperature to 100 ° C., and is brought into contact with a treatment liquid containing iron (II) ions to adsorb the iron (II) ions on the surface of the metal member,
Injecting an oxidizing agent that oxidizes the adsorbed iron (II) ions into the treatment liquid,
A pH adjusting agent for adjusting the pH of the treatment liquid to 5.5 to 9.0 is injected into the treatment liquid to oxidize the iron (II) ions, and a thickness of 50 μg / Form a ferrite film of cm2 or more,
A method for handling a nuclear plant member in which the metal member on which a ferrite film is formed is attached to the predetermined location.
請求項6において、前記金属部材の表面にフェライト皮膜を形成する前に、前記金属部材に付着した放射性核種を除去する原子力プラント用部材の取扱方法。   The method for handling a nuclear plant member according to claim 6, wherein the radionuclide adhering to the metal member is removed before forming a ferrite film on the surface of the metal member. 請求項5乃至7の何れかにおいて、前記交換部材は配管,弁,ポンプ,セパレータ,ドライヤのうち少なくとも何れか、又は配管,弁,ポンプ,セパレータ,ドライヤのうち少なくとも何れかの構成部品である原子力プラント用部材の取扱方法。   The nuclear power unit according to any one of claims 5 to 7, wherein the replacement member is at least one of a pipe, a valve, a pump, a separator, and a dryer, or at least one component of a pipe, a valve, a pump, a separator, and a dryer. How to handle plant components. 請求項5乃至8の何れかにおいて、前記フェライト皮膜は、マグネタイト,Niフェライト,Znフェライトのうち少なくとも何れかである原子力プラント用部材の取扱方法。   9. The method for handling a nuclear plant member according to claim 5, wherein the ferrite film is at least one of magnetite, Ni ferrite, and Zn ferrite. 請求項5乃至9の何れかにおいて、前記金属部材の表面に接触させる前記処理液の温度を60℃乃至100℃にする原子力プラント用部材の取扱方法The method of handling a nuclear plant member according to any one of claims 5 to 9, wherein the temperature of the treatment liquid brought into contact with the surface of the metal member is 60 ° C to 100 ° C.
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