JP5557475B2 - Method and apparatus for forming ferrite film on members constituting nuclear power plant - Google Patents
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Description
本発明は、原子力プラントを構成する部材への亜鉛を含むフェライト皮膜の形成方法及びその皮膜形成装置に係り、特に、沸騰水型原子力発電プラント及び加圧水型原子力発電プラントに適用するのに好適な部材への亜鉛を含むフェライト皮膜の形成方法及びその皮膜形成装置に関する。 The present invention relates to a method for forming a ferrite film containing zinc on a member constituting a nuclear power plant and a film forming apparatus therefor, and more particularly, a member suitable for application to a boiling water nuclear power plant and a pressurized water nuclear power plant. The present invention relates to a method for forming a ferrite film containing zinc and a film forming apparatus therefor.
発電プラントとして、例えば、沸騰水型原子力発電プラント(以下、BWRプラントという)及び加圧水型原子力発電プラント(以下、PWRプラントという)が知られている。例えば、沸騰水型原子力発電プラント(以下、BWRプラントと略記する。)は、原子炉圧力容器(RPVと称する)内に炉心を内蔵した原子炉を有する。再循環ポンプ(またはインターナルポンプ)によって炉心に供給された冷却水は、炉心内に装荷された燃料集合体内の核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、一部が蒸気になる。この蒸気は、原子炉からタービンに導かれ、タービンを回転させる。タービンから排出された蒸気は、復水器で凝縮され、水になる。この水は、給水として原子炉に供給される。給水は、原子炉内での放射性腐食生成物の発生を抑制するため、給水配管に設けられたろ過脱塩装置で主として金属不純物が除去される。 As power plants, for example, boiling water nuclear power plants (hereinafter referred to as BWR plants) and pressurized water nuclear power plants (hereinafter referred to as PWR plants) are known. For example, a boiling water nuclear power plant (hereinafter abbreviated as a BWR plant) has a nuclear reactor with a reactor core built in a reactor pressure vessel (RPV). Cooling water supplied to the core by the recirculation pump (or internal pump) is heated by heat generated by nuclear fission of nuclear fuel material in the fuel assembly loaded in the core, and a part thereof becomes steam. This steam is led from the nuclear reactor to the turbine and rotates the turbine. The steam exhausted from the turbine is condensed in a condenser to become water. This water is supplied to the reactor as feed water. In order to suppress the generation of radioactive corrosion products in the nuclear reactor, metal impurities are mainly removed by a filtration and desalination apparatus provided in the water supply pipe.
BWRプラント及びPWRプラント等の発電プラントでは、原子炉圧力容器などの主要な構成部は、腐食を抑制するために、水が接触する接水部にステンレス鋼及びニッケル基合金などを用いている。また、原子炉冷却材浄化系,余熱除去系,原子炉隔離時冷却系,炉心スプレイ系,給水系及び復水系などの構成部は、プラントの製造所要コストを低減する観点、あるいは給水系や復水系を流れる高温水に起因するステンレス鋼の応力腐食割れを避ける観点などから、主として炭素鋼もしくは低合金鋼が用いられる。 In a power plant such as a BWR plant and a PWR plant, main components such as a reactor pressure vessel use stainless steel, a nickel-based alloy, or the like for a water contact portion in contact with water in order to suppress corrosion. In addition, components such as the reactor coolant purification system, residual heat removal system, reactor isolation cooling system, core spray system, feed water system, and condensate system are used from the viewpoint of reducing the cost required for manufacturing the plant, Carbon steel or low alloy steel is mainly used from the viewpoint of avoiding stress corrosion cracking of stainless steel caused by high-temperature water flowing in the water system.
また、放射性腐食生成物の元となる腐食生成物は、RPV及び再循環系配管等の接水部からも発生することから、主要な一次系の構成部材には腐食の少ないステンレス鋼、ニッケル基合金などの不銹鋼が使用されている。また、低合金鋼製のRPVは内面にステンレス鋼の肉盛りが施され、低合金鋼が、直接、炉水(RPV内に存在する冷却水)と接触することを防いでいる。炉水とは、原子炉内に存在する冷却水である。さらには、炉水の一部を原子炉浄化系のろ過脱塩装置によって浄化し、炉水中に僅かに存在する金属不純物を積極的に除去している。 In addition, since corrosion products that are the source of radioactive corrosion products are also generated from water contact parts such as RPV and recirculation piping, the primary primary components are made of stainless steel and nickel bases with low corrosion. Stainless steel such as alloy is used. In addition, the low alloy steel RPV has a stainless steel overlay on the inner surface, preventing the low alloy steel from coming into direct contact with the reactor water (cooling water present in the RPV). Reactor water is cooling water present in the nuclear reactor. Furthermore, a part of the reactor water is purified by a filter demineralizer of the reactor purification system to positively remove metal impurities that are slightly present in the reactor water.
しかし、上述のような腐食対策を講じても、炉水中における極僅かな金属不純物の存在は避けられないため、一部の金属不純物が、金属酸化物として、燃料集合体に含まれる燃料棒の表面に付着する。燃料棒表面に付着した金属不純物(例えば、金属元素)は、燃料棒内の核燃料から放出される中性子の照射により原子核反応を起こし、コバルト60,コバルト58,クロム51,マンガン54等の放射性核種になる。これらの放射性核種は、大部分が酸化物の形態で燃料棒表面に付着したままであるが、一部の放射性核種は、取り込まれている酸化物の溶解度に応じて炉水中にイオンとして溶出したり、クラッドと呼ばれる不溶性固体として炉水中に再放出されたりする。炉水中の放射性物質は、原子炉浄化系によって取り除かれる。しかしながら、除去されなかった放射性物質は炉水とともに再循環系などを循環している間に、構成部材の炉水と接触する表面に蓄積される。その結果、構成部材表面から放射線が放射され、定検作業時の従事者の放射線被曝の原因となる。その従事者の被曝線量は、各人毎に規定値を超えないように管理されている。近年この規定値が引き下げられ、各人の被曝線量を経済的に可能な限り低くする必要が生じている。
However, even if the above-described corrosion countermeasures are taken, the presence of very few metal impurities in the reactor water is inevitable, so some metal impurities are converted into metal oxides to the fuel rods contained in the fuel assembly. Adhere to the surface. Metal impurities (for example, metal elements) adhering to the surface of the fuel rod cause a nuclear reaction when irradiated with neutrons emitted from the nuclear fuel in the fuel rod, and become radioactive nuclides such as
そこで、配管への放射性核種の付着を低減する方法、及び炉水中の放射性核種の濃度を低減する方法が様々検討されている。例えば、亜鉛などの金属イオンを炉水に注入して、炉水と接触する再循環系配管内面に亜鉛を含む緻密な酸化皮膜を形成させることにより、酸化皮膜中へのコバルト60及びコバルト58等の放射性核種の取り込みを抑制する方法が提案されている(特開昭58−79196号公報参照)。
Thus, various methods for reducing the adhesion of radionuclides to piping and methods for reducing the concentration of radionuclides in the reactor water have been studied. For example, by injecting metal ions such as zinc into the reactor water, and forming a dense oxide film containing zinc on the inner surface of the recirculation piping that contacts the reactor water,
また、化学除染後の原子力プラント構成部材表面にフェライト皮膜としてマグネタイト皮膜を形成することによって、プラントの運転後においてその構成部材表面に放射性核種が付着することを抑制する方法が、特開2006−38483号公報や特開2007−192745に提案されている。この方法は、鉄(II)イオンを含むギ酸水溶液,過酸化水素及びヒドラジンを含み、常温から100℃の範囲に加熱された処理液を、その構成部材表面に接触させてその表面にフェライト皮膜を形成するものである。さらに、マグネタイト皮膜よりも安定なニッケルフェライト皮膜もしくは、亜鉛を含むフェライト皮膜を原子力プラント構成部材表面に形成し、プラントの運転後においてその構成部材表面に放射性核種が付着することをさらに抑制する方法が特開2008−304381号に提案されている。 Further, a method for suppressing the attachment of radionuclides to the surface of a constituent member after the operation of the plant by forming a magnetite film as a ferrite film on the surface of the constituent member of the nuclear power plant after chemical decontamination is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-2006. No. 38483 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-192745. In this method, a formic acid aqueous solution containing iron (II) ions, hydrogen peroxide and hydrazine, and a treatment liquid heated to a temperature ranging from room temperature to 100 ° C. are brought into contact with the surface of the component member to form a ferrite film on the surface. To form. Further, there is a method for further suppressing the deposition of radionuclides on the surface of a constituent member after the operation of the plant by forming a nickel ferrite film that is more stable than the magnetite film or a ferrite film containing zinc on the surface of the nuclear plant constituent member. It is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-304381.
原子力プラント構成部材表面の表面に緻密な亜鉛フェライト皮膜を形成する、特開2008−304381号に記載された亜鉛フェライト皮膜形成方法は、皮膜形成水溶液への鉄イオンを含む第1薬剤,亜鉛イオンを含む第2薬剤,鉄イオンの一部を3価に酸化する第3薬剤及び皮膜形成液のpHを5.5−9.0に制御する第4薬剤の添加を、第1薬剤,第2薬剤,第3薬剤及び第4薬剤の順に行っている。 A zinc ferrite film forming method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-304381 that forms a dense zinc ferrite film on the surface of a nuclear plant component member includes a first drug containing iron ions and zinc ions in an aqueous solution for film formation. The addition of the second drug, the third drug that oxidizes a part of iron ions to trivalent, and the fourth drug that controls the pH of the film forming solution to 5.5-9.0. The third drug and the fourth drug are performed in this order.
発明者らは、特開2008−304381号に記載された原子力プラント構成部材表面の表面への亜鉛フェライト皮膜の形成について、検討したところ、亜鉛フェライト皮膜の形成に時間を要することが分かった。 The inventors have examined the formation of a zinc ferrite film on the surface of a nuclear plant component described in JP 2008-304381, and found that it takes time to form the zinc ferrite film.
本発明の目的は、原子力プラント構成部材表面の表面への亜鉛を含むフェライト皮膜の形成に要する時間をさらに短縮することができる原子力プラント構成部材表面への亜鉛を含むフェライト皮膜形成方法及びその皮膜形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for forming a ferrite film containing zinc on the surface of a nuclear power plant component that can further reduce the time required for forming a ferrite film containing zinc on the surface of the surface of the nuclear power plant component, and to form the film To provide an apparatus.
上記した目的を達成する本発明の特徴は、鉄(II)イオン及び酸を含む第1の薬剤,亜鉛イオンを含む第2の薬剤,鉄(II)イオンを鉄(IIIII)イオンに酸化する第3の薬剤及び皮膜形成液のpHを5.5以上で9.0以下に調整する第4の薬剤を、事前に混合してから添加して、亜鉛を含むフェライト皮膜を形成するための皮膜形成液を生成することにある。
A feature of the present invention that achieves the above-described object is that a first agent containing iron (II) ions and an acid, a second agent containing zinc ions, and a second agent that oxidizes iron (II) ions to iron (IIIII) ions. Forming a film for forming a ferrite film containing zinc by adding a fourth drug for adjusting the pH of the
本発明によれば、プラントを構成する原子力プラント構成部材の表面への亜鉛を含むフェライト皮膜の形成に要する時間をさらに短縮することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the time which formation of the ferrite membrane | film | coat containing zinc on the surface of the nuclear power plant structural member which comprises a plant can further be shortened.
発明者らは、特開2008−304381号に記載された原子力プラント構成部材の表面への亜鉛を含むフェライト皮膜の形成方法において、その皮膜の形成に時間を要する原因を突き止めるための、詳細な検討及び実験を行った。今後、特開2008−304381号に記載された方法を方法Aと表す。方法Aの添加順序で薬剤を添加して皮膜を形成した場合の皮膜形成液中の鉄イオン,亜鉛イオン濃度の時間変化を図2に示した。この時初めに添加した鉄イオン及び亜鉛イオンの濃度はそれぞれ300,100ppmである。図2より皮膜形成液中に添加された亜鉛イオンの濃度は、皮膜形成後約10分間で検出限界以下に低下していた。この結果は、薬剤添加後10分以内で液中に皮膜にならない浮遊亜鉛フェライトの粒が多量に析出したとことを示す。つまり、方法Aでは形成した多くの亜鉛フェライトが液中に析出してしまい、皮膜形成に寄与する亜鉛フェライトの量が少ないため、亜鉛を含むフェライト皮膜の成長速度が遅くなっているのである。 The inventors of the present invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-304381 in detail, in order to ascertain the cause of the time required for forming the coating in the method of forming a ferrite coating containing zinc on the surface of the nuclear plant component. And experiments were performed. Hereinafter, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-304381 will be referred to as Method A. FIG. 2 shows temporal changes in the iron ion and zinc ion concentrations in the film-forming solution when a film is formed by adding the chemicals in the order of addition in Method A. The concentrations of iron ions and zinc ions added at this time are 300 and 100 ppm, respectively. As shown in FIG. 2, the concentration of zinc ions added to the film forming solution decreased below the detection limit in about 10 minutes after the film formation. This result indicates that a large amount of floating zinc ferrite particles that did not form a film in the solution were deposited within 10 minutes after the addition of the drug. That is, in method A, a large amount of zinc ferrite formed is precipitated in the liquid, and the amount of zinc ferrite that contributes to film formation is small, so the growth rate of the ferrite film containing zinc is slow.
発明者らは、皮膜形成液中への亜鉛を含むフェライトの析出を抑制し、原子力プラント構成部材の形成に要する時間をさらに短縮できる方法を考案した。亜鉛を含むフェライトの生成ギブス自由エネルギー(−1064KJ/mol)は、マグネタイトの生成ギブス自由エネルギー(−1015KJ/mol)に比べて小さい。つまり、亜鉛を含むフェライトはマグネタイトに比べて結晶化しやすい。つまり、従来の方法Aでは、4種類の薬剤を添加し終わると共に全ての亜鉛イオンが結晶化し、液中に析出すると考える。そこで、全ての薬剤を混合し、鉄及び亜鉛イオンを含む水酸化物(ZnFe2(OH)8)を形成させ、化式(1)に示した水酸化物の脱水反応によって結晶化させることで、結晶化速度を低下させることができると考えた。 The inventors have devised a method that can suppress the precipitation of ferrite containing zinc in the film forming liquid and further reduce the time required for forming the nuclear plant component. The Gibbs free energy (-1064 KJ / mol) of ferrite containing zinc is smaller than the Gibbs free energy (-1015 KJ / mol) of magnetite. That is, ferrite containing zinc is easier to crystallize than magnetite. That is, in the conventional method A, it is considered that all the zinc ions crystallize and precipitate in the liquid as soon as the four types of chemicals are added. Therefore, all the chemicals are mixed to form a hydroxide (ZnFe 2 (OH) 8 ) containing iron and zinc ions, which are crystallized by the hydroxide dehydration reaction shown in chemical formula (1). It was thought that the crystallization speed could be reduced.
ZnFe2(OH)8→ZnFe2O4+4H2O 化式(1)
以上に述べた検討の結果、発明者らは、原子力プラント構成部材に亜鉛を含むフェライト皮膜を形成する際には、水に第1薬剤,第2薬剤,第3薬剤,第4薬剤を事前に混合してから添加すればよいことを新たに見出した。今後この方法を方法Bと表す。
ZnFe 2 (OH) 8 → ZnFe 2 O 4 + 4H 2 O Formula (1)
As a result of the examination described above, the inventors have previously prepared the first chemical, the second chemical, the third chemical, and the fourth chemical in water when forming the ferrite film containing zinc on the nuclear plant component. It has been newly found that it is sufficient to add after mixing. This method is hereinafter referred to as method B.
発明者らは、方法A及び方法Bのそれぞれで形成される皮膜量(皮膜の厚み)を比較する実験を行った。方法Aと方法Bによって形成された皮膜量を図3に示す。図3に示されたように、方法Bで形成された皮膜量は、方法Aで形成された皮膜よりも多くなった。図4に形成された皮膜の薄膜X線回折の結果を示す。ここで、図4の垂直の線は、ZnFe2O4と母材の標準位置を示す。標準位置と測定結果のピークが一致していることから、形成された皮膜がZnFe2O4であることが確認できた。 The inventors conducted an experiment to compare the amount of film (thickness of the film) formed by each of Method A and Method B. The amount of film formed by method A and method B is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the amount of film formed by Method B was greater than the film formed by Method A. FIG. 4 shows the results of thin film X-ray diffraction of the film formed. Here, the vertical lines in FIG. 4 indicate the standard positions of ZnFe 2 O 4 and the base material. Since the standard position and the peak of the measurement result coincided, it was confirmed that the formed film was ZnFe 2 O 4 .
本発明の亜鉛を含むフェライト皮膜の成膜装置は、前記皮膜形成液を成膜対象の配管系に供給する皮膜形成液供給管と、該皮膜形成液供給管の皮膜形成液に注入する鉄(II)イオンを貯留する第1の薬液タンクと、前記皮膜形成液供給管の皮膜形成液に注入する亜鉛イオンを含む薬剤を貯留する第2の薬液タンクと前記皮膜形成液供給管の皮膜形成液に注入する酸化剤を貯留する第3の薬液タンクと、前記皮膜形成液供給管の皮膜形成液をpH5.5乃至9.0に調整するpH調整剤を貯留する第4の薬液タンクと、前記第1の薬剤,第2の薬剤,第3の薬剤及び第4の薬剤を混合し、混合した混合液を貯留する貯留タンクと、該貯留タンク内の混合液を吸引する循環ポンプと、前記混合液の温度を0℃以上50℃以下の範囲に調整する温度調整装置と、前記皮膜形成液の温度を60℃乃至100℃に加熱する加熱手段とを備えて構成される。 The film forming apparatus for a ferrite film containing zinc according to the present invention includes a film forming liquid supply pipe for supplying the film forming liquid to a piping system to be formed, and iron injected into the film forming liquid in the film forming liquid supply pipe ( II) A first chemical tank for storing ions, a second chemical tank for storing a drug containing zinc ions to be injected into the film forming liquid of the film forming liquid supply pipe, and a film forming liquid for the film forming liquid supply pipe A third chemical tank for storing an oxidant to be injected into the film, a fourth chemical tank for storing a pH adjusting agent for adjusting the film forming liquid of the film forming liquid supply pipe to pH 5.5 to 9.0, The first medicine, the second medicine, the third medicine and the fourth medicine are mixed, a storage tank for storing the mixed liquid, a circulation pump for sucking the liquid mixture in the storage tank, and the mixing Temperature adjustment to adjust the temperature of the liquid to the range of 0 ℃ to 50 ℃ An apparatus and a heating means for heating the temperature of the film forming liquid to 60 ° C. to 100 ° C. are provided.
以上に述べた検討結果を反映した、本発明の発電プラントを構成する好適な部材へのフェライト皮膜形成方法の実施例を、図面を用いて説明する。 An example of a method for forming a ferrite film on a suitable member constituting the power plant of the present invention reflecting the above-described examination results will be described with reference to the drawings.
本発明の好適な一実施例である、BWRプラントの給水配管に適用した実施例1の原子力プラント構成部材への亜鉛を含むフェライト皮膜形成方法を、図1,図5,図6を用いて以下に説明する。 A method for forming a ferrite film containing zinc on a nuclear plant component of Example 1 applied to a water supply pipe of a BWR plant, which is a preferred embodiment of the present invention, will be described below with reference to FIGS. Explained.
原子力発電プラントであるBWRプラントは、原子炉1,タービン3,復水器4,再循環系,原子炉浄化系及び給水系等を備えている。原子炉1は、炉心13を内蔵する原子炉圧力容器(以下、RPVという)12を有し、RPV12内にジェットポンプ14を設置している。炉心13には多数の燃料集合体(図示せず)が装荷されている。燃料集合体は、核燃料で製造された複数の燃料ペレットが充填された複数の燃料棒を含んでいる。再循環系は、再循環系配管22、及び再循環系配管22に設置された再循環ポンプ21を有している。給水系は、復水器4とRPV12を連絡する給水配管10に、復水ポンプ5,復水浄化装置6,給水ポンプ7,低圧給水加熱器8及び高圧給水加熱器9を設置している。原子炉浄化系20は、再循環系配管22と給水配管10を連絡する浄化系配管23に、浄化系ポンプ24,再生熱交換器25,非再生熱交換器26及び炉水浄化装置27を設置している。浄化系配管23は、再循環ポンプ21の上流で再循環系配管22に接続される。原子炉1は、原子炉建屋(図示せず)内に配置された原子炉格納容器11内に設置されている。
A BWR plant, which is a nuclear power plant, includes a
RPV12内の冷却水は、再循環ポンプ21で昇圧され、再循環系配管22を通ってジェットポンプ14内に噴出される。ジェットポンプ14のノズルの周囲に存在する冷却水も、ジェットポンプ14内に吸引されて炉心13に供給される。炉心13に供給された冷却水は、燃料棒内の各燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、一部が蒸気になる。この蒸気は、RPV12から主蒸気配管2を通ってタービン3に導かれ、タービン3を回転させる。タービン3に連結された発電機(図示せず)が回転し、電力が発生する。タービン3から排出された蒸気は、復水器4で凝縮されて水になる。この水は、給水として、給水配管10を通りRPV12内に供給される。給水配管10を流れる給水は、復水ポンプ5で昇圧され、復水浄化装置6で不純物が除去され、給水ポンプ7でさらに昇圧され、低圧給水加熱器8及び高圧給水加熱器9で加熱される。抽気配管15で主蒸気配管2,タービン3から抽気された抽気蒸気が、低圧給水加熱器8及び高圧給水加熱器9にそれぞれ供給され、給水の加熱源となる。
The cooling water in the
再循環系配管22内を流れる冷却水の一部は、浄化系ポンプ24の駆動によって浄化系配管23内に流入し、炉水浄化装置27で浄化される。浄化された冷却水は、浄化系配管23及び給水配管10を経てRPV12内に戻される。
A part of the cooling water flowing in the
BWRプラントの運転が停止された後、皮膜形成装置30の循環配管35が、再循環系配管22及び浄化系配管20に接続される。皮膜形成装置30は、仮設の設備であり、フェライト皮膜の形成に使用した溶液の処理が終了した後、再循環系配管22及び浄化系配管20から取り外される。皮膜形成装置30は、再循環系配管22の内面へのフェライト皮膜の形成、及びこの皮膜の形成に使用された溶液(廃液)の処理の両方に用いられる。さらに、皮膜形成装置30は、再循環系配管22内の化学除染を行う際にも用いられる。
After the operation of the BWR plant is stopped, the
皮膜形成装置30の詳細な構成を、図6により説明する。皮膜形成装置30は、サージタンク31,循環配管(皮膜形成液供給配管)35,薬液タンク40,43,46,74,フィルタ51,分解装置64,イオン交換樹脂塔60及び制御装置(図示せず)を備えている。開閉弁47,循環ポンプ48,弁49,加熱器53,弁55,56,57,サージタンク31,循環ポンプ32,弁33及び開閉弁34が、上流よりこの順に循環配管35に設けられている。弁49をバイパスして循環配管35に接続される配管71に、弁50及びフィルタ51が設置される。加熱器53及び弁55をバイパスする配管66が循環配管35に接続される。冷却器58及び弁59が配管66に設置される。両端が循環配管35に接続されて弁56をバイパスする配管67に、イオン交換樹脂塔60及び弁61が設置される。両端が配管67に接続されてイオン交換樹脂塔60及び弁61をバイパスする配管68に、混床樹脂塔62及び弁63が設置される。弁57をバイパスして弁65及び分解装置64が設置される配管69が循環配管35に接続される。分解装置64は、内部に、例えば、ルテニウムを活性炭の表面に添着した活性炭触媒を充填している。弁36及びエゼクタ37が設けられる配管70が、弁33と循環ポンプ32の間で循環配管35に接続され、さらに、サージタンク31に接続されている。化学除染の対象となる配管(例えば、再循環系配管22)の内面の汚染物を酸化溶解するために用いる過マンガン酸カリウム(酸化除染剤)、さらには配管内の汚染物を還元溶解するために用いるシュウ酸(還元除染剤)をサージタンク31内に供給するためのホッパ(図示せず)がエゼクタ37に設けられている。
The detailed configuration of the
鉄(II)イオン注入装置が、薬液タンク40,注入ポンプ39及び注入配管76を有する。薬液タンク40は、注入ポンプ39及び弁38を有する注入配管76によって配管79に接続される。薬液タンク40は、鉄をギ酸で溶解して調製した2価の鉄(II)イオンを含む薬剤(第1の薬剤)が充填されている。この薬剤はギ酸を含んでいる。なお、鉄を溶解させる薬剤としては、ギ酸に限らず、鉄(II)イオンの対アニオンとなる有機酸又は炭酸を用いることができる。酸化剤注入装置が、薬液タンク46,注入ポンプ45及び注入配管78を有する。薬液タンク46は、注入ポンプ45及び弁44が設置された注入配管78によって、配管79に接続されている。薬液タンク46は、酸化剤(第3の薬剤)である過酸化水素が充填されている。pH調整剤注入装置が、薬液タンク43,注入ポンプ42及び注入配管77を有する。薬液タンク43は、注入ポンプ42及び弁41が設置された注入配管77によって配管79に接続される。薬液タンク43はpH調整剤(第4の薬剤)であるヒドラジンを充填する。亜鉛イオン注入装置が、薬液タンク74,注入ポンプ73及び注入配管75を有する。薬液タンク74は、注入ポンプ73及び弁72を有する注入配管75によって配管79に接続される。薬液タンク74は、亜鉛をギ酸で溶解して調製した2価の亜鉛イオンを含む薬剤(第2の薬剤)が充填されている。この薬剤はギ酸を含んでいる。なお、亜鉛を溶解させる薬剤としては、ギ酸亜鉛を水で溶解させたものやギ酸亜鉛をギ酸を含む溶液で溶解させたものを用いることができる。制御装置は、注入ポンプ39,45,42,73にそれぞれ接続され、これらの注入ポンプを制御して薬液タンク40,46,43及び74に充填された薬剤の注入量を制御する。また、制御装置は、バルブ38,41,44及び72にもそれぞれ接続され、これらのバルブの開閉を制御することで、第1の薬剤,第2の薬剤,第3の薬剤及び第4の薬剤の注入,停止を制御する。
The iron (II) ion implantation apparatus includes a
配管79が配管75,配管76,配管77と配管78を連絡する。配管79が第1の薬剤,第2の薬剤,第3の薬剤,第4の薬剤を攪拌する攪拌槽80に接続する。攪拌槽80,弁81を有する配管82は循環配管35に接続する。制御装置は弁81の開閉を制御する。
A
攪拌槽80には、その内部の薬剤の温度を調整する温度調整装置が接続されている。具体的には、温度調整装置は、その内部の薬剤の温度を測定する測定部、薬剤を加熱する加熱器及び薬剤の温度が0℃以上50℃以下となる様に加熱器を制御する制御部を有する。制御部は、測定部の測定結果に基づいて加熱器を制御する。
The
サージタンク31は、最初に、処理に用いられる水が充填されている。薬液タンク40及びサージタンク31には、それぞれの内部に存在する溶液に含まれる酸素を除去するために、窒素又はアルゴンなどの不活性ガスをバブリングする不活性ガス注入装置(図示せず)を接続することが好ましい。
The
分解装置64は、鉄(II)イオンの対アニオンとして使用する有機酸(例えば、ギ酸)、及びpH調整剤のヒドラジンを分解できるようになっている。つまり、鉄(II)イオンの対アニオンとしては、廃棄物量の低減化を考慮して水や二酸化炭素に分解できる有機酸、又は気体として放出可能で廃棄物を増やさない炭酸を用いている。
The
皮膜形成装置30を用いて再循環系配管22内にフェライト皮膜を形成する本実施例の原子力プラント構成部材への放射性核種の付着抑制方法を、図1を用いて詳細に説明する。本実施例の放射性核種の付着抑制方法は、BWRプラントの運転が停止されているBWRプラントの定期検査(保守点検)の期間内で行われる。まず、皮膜形成装置30を皮膜形成対象の配管系に接続する(ステップS1)。すなわち、BWRプラントの運転がBWRプラントの定期検査のために停止された後、前述したように、循環配管35が再循環系配管22及び浄化系配管20に接続される。皮膜形成対象の配管系は、例えば、再循環系配管22である。浄化系配管20には弁23が設けられている。この弁23のボンネットを開放して浄化系配管20の炉水浄化装置27側を閉鎖する。弁23のフランジに循環配管35の一端を接続する。循環配管35の他端は、再循環ポンプ21よりも下流で再循環系配管22、例えば、再循環系配管22に接続された枝管(ドレン配管または計装配管などを切り離した枝管)に接続される。このようにして、皮膜形成装置30が再循環系配管22に接続される。なお、再循環系配管22内に供給された除染液及び皮膜形成水溶液がRPV12内に流入しないように、再循環系配管22の両端は、プラグでそれぞれ封鎖される。
A method for suppressing the attachment of radionuclides to the nuclear plant components of this embodiment, in which a ferrite film is formed in the
皮膜形成対象箇所に対する化学除染を実施する(ステップS2)。冷却水と接触する、再循環系配管22の内面は、放射性核種を取り込んだ酸化皮膜(汚染物)が形成されている。ステップS2の一例は、化学的な処理により放射性核種を取り込んだ酸化皮膜を、皮膜形成対象箇所である再循環系配管22の内面から取り除く処理である。皮膜形成対象の配管系へのフェライト皮膜の形成は、その配管系への放射性核種の付着抑制を目的とするものであるが、その形成に際してはその配管系の内面に対して予め化学除染を実施しておくことが好ましい。フェライト皮膜を形成する前に皮膜形成対象の金属部材の表面が露出されていればよいので、化学除染の替りに機械的な除染処理を適用することも可能である。
Chemical decontamination is performed on the film formation target portion (step S2). On the inner surface of the
ステップS2で適用する化学除染は、公知の方法(特開2000−105295号公報参照)である。昇温から酸化溶解,酸化剤分解,還元溶解,還元剤分解、及び浄化運転を、例えば2,3回程度繰り返すことにより、除染対象箇所における金属部材(再循環系配管22の構成部材)の、炉水と接触する表面に形成されていた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。金属部材の酸化皮膜を含む汚染物を除去し、還元除染液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンを分解した後、フェライト皮膜の形成処理を行う。 The chemical decontamination applied in step S2 is a known method (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-105295). By repeating the oxidative dissolution, oxidant decomposition, reductive dissolution, reducing agent decomposition, and purification operation from the temperature rise, for example, about 2 or 3 times, the metal member (the constituent member of the recirculation piping 22) at the decontamination target location The contaminants including the oxide film formed on the surface in contact with the reactor water can be dissolved and removed. After removing contaminants including the oxide film on the metal member and decomposing oxalic acid and hydrazine contained in the reductive decontamination solution, a ferrite film is formed.
このようにして、原子力発電プラントに適用するのに好適な部材の酸化皮膜を含む腐食生成物を除去した後、本発明に係るフェライト皮膜の生成処理に切り換える。まず、除染ステップの浄化運転の終了後に、バルブ50を開くと共にバルブ49を閉じることにより、フィルタ51に皮膜形成液を通流させる。また、フィルタ51を通過した皮膜形成液を加熱器53により所定温度に調整する(ステップS3)。フィルタ51に皮膜形成液を通流させるのは、皮膜形成液に微細な固形物が残留していると、フェライト皮膜の生成処理の際に固形物表面でも皮膜生成が生じるから、無駄な薬剤が使用されることになるため、これを防止するためである。また、フィルタ51に皮膜形成液を通流させるのを化学除染中に実施すると、溶解してきた高い濃度の鉄に起因する水酸化物でフィルタの圧力損失が高くなるおそれがあるため適切ではない。また、バルブ56を開放すると共にバルブ63を閉止することにより、浄化運転で使用していた混床樹脂塔62に対する通水を停止する。
In this way, after removing the corrosion products including the oxide film of the member suitable for application to a nuclear power plant, the process is switched to the ferrite film production process according to the present invention. First, after completion of the purification operation in the decontamination step, the
ここでの皮膜形成液の温度は、60℃以上200℃以下であることが好ましい。皮膜形成液の温度は、原子炉の供用運転時の原子力発電プラントに適用するのに好適な部材の腐食を抑制できる程度に、結晶等の膜構造が緻密なフェライト皮膜を成膜できればよい。したがって、再循環系の最高使用温度以下、少なくとも200℃以下の温度条件が好ましい。また下限は常温でもよいが、膜の生成速度が実用範囲になる60℃以上の温度条件が好ましい。なお、100℃以上の温度条件とすると、皮膜形成液の沸騰を抑制するための加圧が必要になる結果、その加圧に対する仮設設備の耐圧性が要求されるなど、設備コストが増大する。したがって、成膜処理の温度条件(皮膜形成液の温度)は、更に好ましくは60℃以上100℃以下の範囲に調整されることが好ましい。なお、75℃程度がより好ましい。ここで、薬剤中の鉄を酸化させないために、皮膜形成液中の溶存酸素を除去が必要である。このため、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。 The temperature of the film forming solution here is preferably 60 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. The temperature of the film-forming solution may be such that a ferrite film having a dense film structure such as crystals can be formed to such an extent that corrosion of a member suitable for application to a nuclear power plant during in-service operation of a nuclear reactor can be suppressed. Accordingly, a temperature condition of not more than the maximum use temperature of the recirculation system and at least 200 ° C. is preferable. The lower limit may be normal temperature, but a temperature condition of 60 ° C. or higher is preferable so that the film formation rate is in a practical range. If the temperature condition is 100 ° C. or higher, the pressurization for suppressing the boiling of the film-forming solution is required. As a result, the equipment cost is increased, for example, the pressure resistance of the temporary equipment against the pressurization is required. Therefore, it is preferable that the temperature condition of the film forming process (temperature of the film forming liquid) is further adjusted to a range of 60 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. In addition, about 75 degreeC is more preferable. Here, in order not to oxidize the iron in the medicine, it is necessary to remove the dissolved oxygen in the film forming liquid. For this reason, it is preferable to perform bubbling of inert gas or vacuum deaeration.
このようにして皮膜形成液の温度が所定温度に達した際、制御装置は、バルブ38,41,44,72を開放すると共に、注入ポンプ39,42,45,73を起動する。これにより、薬液タンク40,43,46,74から各薬剤が攪拌槽80に注入される。制御装置が弁81を開放すると、攪拌槽80で混合された混合液が配管82を通って循環配管35に注入される(ステップS4)。ここで、攪拌槽80内での混合液は、0℃以上50℃以下の温度となるように、温度調整装置によって調整されている。また、溶液に含まれる酸素を除去するために、窒素又はアルゴンなどの不活性ガスをバブリングする不活性ガス注入装置(図示せず)を接続することが好ましい。ここでのpH調整剤は、例えばヒドラジンである。ステップ4の処理により、制御装置がpH調整剤の注入ポンプ42を制御することでpH調整剤の注入量を制御し、皮膜形成液が反応開始条件となるpH5.5乃至9.0に調整される。これによってフェライト皮膜の生成反応が進行し、部材の接水部の表面に亜鉛を含むフェライトを主成分とするフェライト皮膜の酸化皮膜(以下、亜鉛を含むフェライト皮膜という。)が形成される。皮膜を形成する対象部材への皮膜量(皮膜の厚み)が、電気化学測定法(例えばインピーダンス法)により測定される。皮膜が必要な厚み(予め定められた皮膜量)に達した場合には、制御装置は直ちに循環配管35への皮膜形成液の注入を停止するために弁81を閉じ、次の工程に移る。一方、皮膜処理が完了していない場合は、制御装置は、ステップ5からステップ4に戻って一巡してきた皮膜形成液に混合液の追加供給を継続することにより、必要な厚みの亜鉛を含むフェライト皮膜を生成する。
When the temperature of the film forming liquid reaches a predetermined temperature in this way, the control device opens the
亜鉛を含むフェライト皮膜の形成に寄与した皮膜形成液は、処理後においてもギ酸やヒドラジンが残存する。この皮膜形成液を排水するに際しては、ステップ6の廃液処理を実施して、それらの不純物を除去する必要がある。ただし、皮膜形成液中の残存物をイオン交換樹脂塔60で処理すると、イオン交換樹脂塔60の廃棄物が増えることになる。そこで、ステップ8の廃液処理は、除染系統にある分解装置64により、皮膜形成液中のギ酸を二酸化炭素と水に分解するとともに、皮膜形成液中のヒドラジンを窒素と水に分解するのが好ましい。これにより、イオン交換樹脂塔60の負荷を減らすことができるし、イオン交換樹脂塔60の廃棄物量を減らすことができる。また、廃液処理工程時は、循環ポンプ48の出口側にフィルタ51を通水可能にするのが好ましい。
Formic acid and hydrazine remain in the film-forming solution that contributed to the formation of the ferrite film containing zinc even after the treatment. When draining this film forming liquid, it is necessary to carry out the waste liquid treatment in
なお、分解処理は、シュウ酸の分解と同様に、分解装置64のバルブ65の開度を調整すると共に、分解装置64をバイパスするバルブ57の開度を調整することにより、皮膜形成液の一部を分解装置64に流入させる。そして、分解装置64に流入する皮膜形成液中に過酸化水素を注入することにより、皮膜形成液中のギ酸及びヒドラジンの分解を行う。
The decomposition treatment is performed by adjusting the opening degree of the
本発明のその他の実施例である。本実施例は、亜鉛イオン、鉄(II)イオンを含む薬剤,酸化剤及びpH調整剤を0℃以上50℃以下の温度で事前に混合してから90℃の皮膜形成液に添加した点で実施例1と異なる。 It is another Example of this invention. In this example, a drug containing zinc ions and iron (II) ions, an oxidizing agent and a pH adjusting agent were mixed in advance at a temperature of 0 ° C. or higher and 50 ° C. or lower and then added to a film forming solution at 90 ° C. Different from the first embodiment.
図7に示した本実施例の亜鉛を含むフェライト皮膜形成方法に用いる皮膜形成装置30Aは、実施例1に用いられる皮膜形成装置30において、薬液タンク40,43,74,弁38,41,72,注入ポンプ42,39,73注入配管75,76,77を削除し、薬液タンク83,注入ポンプ84,弁85及び注入配管86を新たに設けた構成を有する。ここで、薬液タンク83には、薬剤の酸化を防ぐために窒素ガスや不活性ガスのバブリング装置もしくは薬液タンク内の排気を行う装置を持つ。皮膜形成装置30Aの他の構成は、皮膜形成装置30と同じである。薬液タンク83は注入配管86によって弁33の下流で循環配管(皮膜形成液供給配管)35に接続される。注入ポンプ84及び弁85が注入配管86に設置される。
A
本実施例は、放射線管理区域外の非放射線管理区域(例えば、工場等)において、第1薬剤,第2薬剤,第3の薬剤,第4の薬剤を予め混合して皮膜形成水溶液を生成し、この皮膜形成水溶液を搬送容器内に収納する。この作業により、管理区域での作業を短縮及び簡略することができるため、作業時の従事者の被曝線量を低減できる。本実施例の亜鉛を含むフェライト皮膜形成方法は、実施例1の薬剤の混合を工場などで事前に行う点で実施例1と異なる。つまり、ステップS4において制御装置が弁85を開いて注入ポンプ84を駆動することによって、薬液タンク83内の亜鉛イオン、鉄(II)イオン、酸化剤及びpH調整剤を含む薬剤を皮膜形成液に添加し、亜鉛を含むフェライト皮膜を形成する。その後の工程は実施例1と同様である。本実施例によって、実施例1よりも皮膜形成手順及び皮膜成長装置が簡略化できる。
In this embodiment, in a non-radiation control area (for example, a factory) outside the radiation control area, the first drug, the second drug, the third drug, and the fourth drug are mixed in advance to generate a film-forming aqueous solution. The film-forming aqueous solution is stored in a transport container. By this work, the work in the management area can be shortened and simplified, so that the exposure dose of workers during the work can be reduced. The method of forming a ferrite film containing zinc according to the present embodiment differs from that according to the first embodiment in that the chemical agent according to the first embodiment is mixed in advance at a factory or the like. That is, in step S4, the control device opens the
本発明のその他の実施例である。実施例1に水晶振動子マイクロバランス法をもちいて皮膜形成量の連続測定を行い、施工終了を好適に判断する点で実施例1と異なる。 It is another Example of this invention. The first embodiment is different from the first embodiment in that the crystal formation microbalance method is used in the first embodiment, and the film formation amount is continuously measured, and the completion of the construction is suitably determined.
図8,図9を用いて本実施例の皮膜形成方法を説明する。実施例1では、ステップS5において系統に浸漬しておいたテストピースを取り出し、その重量変化から皮膜形成量を判断していた。この場合、一度系統を止めテストピースを取り出し、皮膜形成の可否を判断するため、皮膜生成が完了していない場合には、再度系統の運転を開始し、ステップS4を行うことになる。このため、皮膜形成に時間を要する可能性がある。そこで、本実施例を用いれば、図8に示すように水晶振動子マイクロバランス法を用いて、皮膜形成量連続測定することで皮膜量が設定量に達したことを確認してから次の工程に移ることができる。つまり、系統の停止をすることなく皮膜形成の可否をその場で判断できるのである。 The film forming method of this embodiment will be described with reference to FIGS. In Example 1, the test piece immersed in the system in step S5 was taken out, and the film formation amount was determined from the change in weight. In this case, once the system is stopped and the test piece is taken out to determine whether or not the film can be formed, if the film generation is not completed, the system operation is started again and Step S4 is performed. For this reason, time may be required for film formation. Therefore, if this embodiment is used, it is confirmed that the film amount has reached the set amount by continuously measuring the film formation amount using the quartz crystal microbalance method as shown in FIG. Can move on. That is, it is possible to determine on the spot whether or not the film can be formed without stopping the system.
図9に示した本実施例の亜鉛を含むフェライト皮膜形成方法に用いる皮膜形成装置30Bは、実施例1に用いられる皮膜形成装置30において、皮膜形成量を連続測定するための水晶振動子マイクロバランス法の電極88とその電極を取り付けるための弁87及び電極から得られた信号を皮膜量に換算する機器(演算装置)89を有する。演算装置89は、予め定められた必要皮膜量を記憶するメモリと、求めた皮膜量が、この必要皮膜量となると注入停止を表示する表示部を備えてもよい。なお、表示部の替わりにアラーム等の音を発信するアラーム装置を備えてもよい。皮膜形成装置30Bの他の構成は、皮膜形成装置30と同じである。水晶振動子マイクロバランス法の電極88は、弁87によって弁47の下流で循環ポンプ48の上流に設置される。
The
本発明のその他の実施例である。実施例2に水晶振動子マイクロバランス法をもちいて皮膜形成量の連続測定を行い、皮膜形成速度が遅い場合には、制御装置が薬剤を添加するポンプの添加速度を制御して皮膜形成速度を制御する点で実施例2と異なる。 It is another Example of this invention. In Example 2, the crystal oscillator microbalance method is used to continuously measure the amount of film formation. When the film formation rate is slow, the controller controls the rate of film formation by controlling the addition rate of the pump to which the drug is added. It differs from the second embodiment in that it is controlled.
図10を用いて本実施例の皮膜形成方法を説明する。実施例2では、ステップS5において系統に浸漬しておいたテストピースを取り出し、その重量変化から皮膜形成量を判断していた。この場合、一度系統を止めテストピースを取り出し、皮膜形成の可否を判断するため、皮膜生成が完了していない場合には、再度系統の運転を開始し、ステップS4を行うことになる。このため、皮膜形成に時間を要する可能性がある。そこで、図10に示すように水晶振動子マイクロバランス法を用いて皮膜形成量を連続測定し、皮膜成長速度が予め設定しておいた速度と異なる場合には、制御装置90が注入ポンプ84の回転数を制御して薬剤添加量を制御し、皮膜成長速度を設定値に一致させる。本実施例を用いれば、テストピースを取り出すことなく皮膜生成完了の判断をするだけでなく、設定した所定時間で確実に皮膜形成ができる。
The film forming method of this embodiment will be described with reference to FIG. In Example 2, the test piece immersed in the system in step S5 was taken out, and the film formation amount was determined from the change in weight. In this case, once the system is stopped and the test piece is taken out to determine whether or not the film can be formed, if the film generation is not completed, the system operation is started again and Step S4 is performed. For this reason, time may be required for film formation. Therefore, as shown in FIG. 10, when the film formation amount is continuously measured using the quartz crystal microbalance method, and the film growth rate is different from the preset rate, the
図10に示した本実施例の亜鉛を含むフェライト皮膜形成方法に用いる皮膜形成装置30Cは、実施例2に用いられる皮膜形成装置30Aにおいて、皮膜形成量を連続測定するための水晶振動子マイクロバランス法の電極88とその電極88を取り付けるための弁87及び制御装置90を備えた構成を有する。制御装置90は、電極88から得られた信号に基づいて皮膜量(又は皮膜形成速度)を求める演算部、予め定められた必要となる皮膜量(または、皮膜形成速度)を記憶するメモリ及び演算部で求めた皮膜量(皮膜成長速度)が予め設定しておいた速度よりも遅い場合には、薬剤を注入する注入ポンプ84の回転数を制御して皮膜成長速度を設定値に一致させる制御部を有する。制御装置90は、求めた皮膜量がメモリに記憶された必要皮膜量となると、注入ポンプ84を停止して混合液の循環配管35への注入を停止する。皮膜形成装置30Cの他の構成は、皮膜形成装置30Aと同じである。水晶振動子マイクロバランス法の電極88は、弁87によって弁47の下流で循環ポンプ48の上流に設置される。
The
本実施例によれば、処理対象部位の表面に亜鉛を含むフェライト皮膜が形成される。これにより、通常の原子炉供用運転中における対象部位の腐食を抑制することができる。また、成膜処理で塩素などの薬剤を用いていないため、原子炉構成部材の健全性(例えば、耐腐食性)を害することがない。 According to the present embodiment, the ferrite film containing zinc is formed on the surface of the processing target site. Thereby, the corrosion of the object site | part during a normal nuclear reactor service driving | operation can be suppressed. Further, since chemicals such as chlorine are not used in the film formation process, the soundness (for example, corrosion resistance) of the reactor constituent members is not impaired.
実施例1,2,3及び4の各プラント構成部材の表面へのフェライト皮膜の形成方法は、BWRプラントの炭素鋼製の給水配管,PWRプラントの炭素鋼製の給水配管,火力プラントの炭素鋼製の給水配管及びPWRプラントのステンレス鋼製の一次冷却材配管に適用することができる。PWRプラントの一次冷却材配管は、原子炉圧力容器内で発生した高温の冷却水を蒸気発生器に供給し、温度が低下して蒸気発生器から排出された冷却水を原子炉圧力容器に戻す機能を有している。 The method for forming a ferrite film on the surface of each plant component in Examples 1, 2, 3 and 4 is as follows: a carbon steel feed pipe for a BWR plant, a carbon steel feed pipe for a PWR plant, and a carbon steel for a thermal power plant It can be applied to the water supply piping made of stainless steel and the primary coolant piping made of stainless steel of the PWR plant. The primary coolant piping of the PWR plant supplies the high-temperature cooling water generated in the reactor pressure vessel to the steam generator, and returns the cooling water discharged from the steam generator to the reactor pressure vessel when the temperature drops. It has a function.
BWRプラントの炭素鋼製の給水配管10の給水に接触する内面にフェライト皮膜を形成する場合には、特開2007−182604号公報の図4に示すように、皮膜形成装置30,30A,30B,30Cのいずれかの循環配管(皮膜形成液供給配管)35の両端部を給水配管10にそれぞれ接続すればよい。さらに、PWRプラントの給水配管の給水に接触する内面にフェライト皮膜を形成する場合には、特開2007−182604号公報の図8に示すように、皮膜形成装置30,30A,30B,30Cのいずれかの循環配管35の両端部をその給水配管にそれぞれ接続すればよい。火力プラントの給水配管の給水に接触する内面にフェライト皮膜を形成する場合には、特開2007−182604号公報の図9に示すように、皮膜形成装置30,30A,30B,30Cのいずれかの循環配管35の両端部をその給水配管にそれぞれ接続すればよい。PWRプラントの一次冷却材配管の冷却水に接触する内面にフェライト皮膜を形成する場合には、一次冷却材配管の原子炉圧力容器近傍に設けられた隔離弁を閉じて皮膜形成水溶液が原子炉圧力容器内に流入しないようにして、皮膜形成装置30,30A,30B,30Cのいずれかを用いてその一次冷却材配管内に皮膜形成水溶液を供給すればよい。
When forming a ferrite film on the inner surface of the
本実施例は、除洗後で原子炉運転前に亜鉛を含むフェライト皮膜を形成し、その後亜鉛などの金属イオンを炉水中に注入して再循環系配管内面の酸化皮膜中へのコバルト60及びコバルト58等の放射性核種の取り込みを抑制する方法である。この方法を用いれば、特開昭58−79196号公報に記載された方法よりも炉水中に注入する亜鉛などの金属イオンの量を低減できる。
In the present embodiment, a ferrite film containing zinc is formed after the cleaning and before the operation of the reactor, and thereafter metal ions such as zinc are injected into the reactor water to thereby add
図11,図12及び図13を用いて、本実施の皮膜形成方法を示す。図11の91Aは、処理を施していない再循環系配管上に酸化皮膜が形成される場合のコバルト60及びコバルト58等の放射性核種の取り込みの概要を示し、91Bは、特開昭58−79196号公報に記載された方法による酸化皮膜中へのコバルト60及びコバルト58等の放射性核種の取り込みの抑制方法を示し、91Cは、本発明を用いた場合の酸化皮膜中へのコバルト60及びコバルト58等の放射性核種の取り込みの抑制方法である。
The film forming method of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 11A in FIG. 11 shows an outline of the incorporation of radionuclides such as
特開昭58−79196号公報に記載された方法では、配管表面に酸化皮膜が形成される際、酸化皮膜中に炉水中に添加した亜鉛を取り込ませることで、酸化皮膜中へのコバルト60及びコバルト58等の放射性核種を抑制している。このため、図12に記載されたタンク102に亜鉛などの2価イオンを貯留し、原子炉浄化系ポンプの下流に設置した電導度計101の値から炉水中の2価イオン濃度が、10ppbになるように制御装置104を用いて弁103の開度を調整して炉水中に2価イオンを添加している。この時、弁103の接続位置は原子炉浄化系の脱塩塔の下流で給水管10よりも上流であると記載している。
In the method described in JP-A-58-79196, when an oxide film is formed on the pipe surface, zinc added to the furnace water is taken into the oxide film, whereby
本発明で形成した亜鉛を含むフェライト皮膜を配管除染後で原子炉運転よりも前に配管表面に形成することで、炉水中に添加する亜鉛の量を低減できる。図11の91Cでメカニズムを説明する。配管表面に亜鉛を含むフェライト皮膜を形成することで、防食皮膜の役割を果たすことから、配管の腐食を抑制し、コバルト60及びコバルト58等の放射性核種の取り込みを抑制できる。このため、亜鉛の添加量を低減できる。また、長期間プラントを運転すると、亜鉛を含むフェライト皮膜中を微量の酸素や炉水中のイオンが拡散し、徐々に亜鉛を含むフェライト皮膜と母材の間にコバルト60及びコバルト58等の放射性核種を取り込んだ内層の酸化皮膜が形成される。本発明の亜鉛を含むフェライト皮膜は、その内層の酸化皮膜に炉水中に亜鉛を添加するよりも高効率に亜鉛を供給できるため、コバルト60及びコバルト58等の放射性核種のイオンの内層酸化皮膜中への取り込みを抑制できる。亜鉛を含むフェライト皮膜から内層の酸化皮膜だけでなく、炉水中にも亜鉛が溶出することから、その溶出を低減するために、炉水中に亜鉛を注入する必要があるが、その量は、特開昭58−79196号公報に記載された方法よりも非常に少ない。実施例5を実施するには、まず図12に記載された系統図のように成膜装置及び金属イオン注入タンクを系統に接続する。この時、系統への金属イオン注入タンクの接続位置は原子炉浄化系の脱塩塔の下流もしくは、給水加熱器の下流が上げられる。つまり、腹水浄化装置6の下流で給水系配管を介して原子炉圧力容器12内に注入すれば、どの位置に接続してもよい。図13に記載のフローチャートに沿って手順を説明する。まず、配管を接続した後、実施例1と同様にステップS2〜S6である化学除染,皮膜生成,皮膜形成液の処理を行う。その後、炉水の電導度を監視しながら2価イオンを系統に添加する。この時、配管表面には亜鉛フェライト皮膜が形成されているため、添加鉄イオンの濃度は特開昭58−79196号公報に記載された方法よりも少なくなる。
The amount of zinc added to the reactor water can be reduced by forming the ferrite film containing zinc formed in the present invention on the pipe surface after the pipe decontamination and before the reactor operation. The mechanism will be described with reference to 91C in FIG. By forming a ferrite film containing zinc on the pipe surface, it plays the role of an anticorrosion film, so that corrosion of the pipe can be suppressed and incorporation of radionuclides such as
実施例1乃至5では、既設の原子力プラント構造部材に対して化学除染処理を施した後、フェライト皮膜を形成する皮膜形成方法について説明したが、新設の原子力プラント構造部材に対しても実施例1乃至5のフェライト皮膜形成方法を適用することも可能である。このような新設の原子力プラント構造部材にフェライト皮膜を形成する場合には、化学除染処理は行わずに(ステップS1及びステップS2を実施せず)、循環処理液の温度調整(ステップS3)から開始する。 In Examples 1 to 5, a film forming method for forming a ferrite film after performing chemical decontamination processing on an existing nuclear plant structural member has been described. However, the example is also applied to a newly installed nuclear plant structural member. It is also possible to apply 1 to 5 ferrite film forming methods. When a ferrite film is formed on such a new nuclear plant structural member, the chemical decontamination process is not performed (steps S1 and S2 are not performed), and the temperature of the circulating process liquid is adjusted (step S3). Start.
1 原子炉
3 タービン
4 復水器
10 給水配管
12 原子炉圧力容器
30,30A,30B 皮膜形成装置
31 サージタンク
32,48 循環ポンプ
35 循環配管
37 エゼクタ
39,42,45,73 注入ポンプ
40 薬液タンク(鉄(II)イオン)
43 薬液タンク(pH調整剤)
46 薬液タンク(酸化剤)
51 フィルタ
53 加熱器
58 冷却器
60 イオン交換樹脂塔
62 混床樹脂塔
64 分解装置
74 薬液タンク(亜鉛イオン)
80 攪拌槽
88 電極
DESCRIPTION OF
43 Chemical tank (pH adjuster)
46 Chemical tank (oxidizer)
51
80
Claims (9)
前記皮膜形成液が原子力プラントの構成部材に接触する前の時点で、鉄(II)イオンを含む第1の薬剤、亜鉛イオンを含む第2の薬剤、前記鉄(II)イオンを鉄(III)イオンに酸化する第3の薬剤及び前記皮膜形成液のpHを5.5以上9.0以下に調整する第4の薬剤を、0℃以上50℃以下の温度範囲で混合して混合液を生成し、
前記混合液を、60℃以上200℃以下の冷却水に添加して皮膜形成液を生成し、
前記皮膜形成液を前記原子力プラントの構造部材の表面に接触させて前記表面に亜鉛を含むフェライト皮膜を形成することを特徴とする原子力プラントの構成部材へのフェライト皮膜形成方法。 A method for forming a ferrite film in which a component film of a nuclear power plant is in contact with cooling water, and a film forming liquid is contacted to form a ferrite film containing zinc on the surface,
At the time before the film-forming liquid contacts the component of the nuclear power plant, the first agent containing iron (II) ions, the second agent containing zinc ions, and the iron (II) ions are converted into iron (III) A third agent that is oxidized to ions and a fourth agent that adjusts the pH of the film-forming solution to 5.5 or more and 9.0 or less are mixed in a temperature range of 0 ° C. or more and 50 ° C. or less to produce a mixed solution. And
The liquid mixture is added to cooling water at 60 ° C. or higher and 200 ° C. or lower to produce a film forming liquid,
A method of forming a ferrite film on a component of a nuclear power plant, wherein the film forming liquid is brought into contact with a surface of a structural member of the nuclear power plant to form a ferrite film containing zinc on the surface.
計測した前記フェライト皮膜の形成量に基づいて、フェライト皮膜の形成終了時を判定することを特徴とする請求項1に記載の原子力プラントの構成部材へのフェライト皮膜の形成方法。 Measure the formation amount of ferrite film containing zinc formed on the surface of the component of the nuclear power plant,
2. The method of forming a ferrite film on a component of a nuclear power plant according to claim 1, wherein the end of formation of the ferrite film is determined based on the measured formation amount of the ferrite film.
計測した前記フェライト皮膜の形成量に基づいて、前記混合液の前記冷却水への注入を停止することを特徴とする請求項1に記載の原子力プラントの構成部材へのフェライト皮膜の形成方法。 Measure the formation amount of ferrite film containing zinc formed on the surface of the component of the nuclear power plant,
Based on the formation of the measured the ferrite film, method for forming a ferrite film to the configuration members of the nuclear power plant according to claim 1, characterized in that stopping the injection into the cooling water of the mixed solution.
計測した前記フェライト皮膜の形成量に基づいて、前記鉄(II)イオンを含む第1の薬剤、亜鉛イオンを含む第2の薬剤、前記鉄(II)イオンを鉄(III)イオンに酸化する第3の薬剤の混合を停止して、前記第1の薬剤、前記第2の薬剤及び前記第3の薬剤の冷却水への添加を停止することを特徴とする請求項1に記載の原子力プラントの構成部材へのフェライト皮膜形成方法。 Measure the formation amount of ferrite film containing zinc formed on the surface of the component of the nuclear power plant,
Based on the measured formation amount of the ferrite film, a first agent containing the iron (II) ions, a second agent containing zinc ions, and a second agent that oxidizes the iron (II) ions to iron (III) ions. 3 of the mixing of the drug is stopped, the first agent, the second agent and a nuclear power plant according to claim 1, characterized in that addition is stopped to the cooling water of the third agent A method for forming a ferrite film on a component.
計測した前記フェライト皮膜の形成量に基づいて、さらに、前記pHを5.5以上9.0以下に調整する第4の薬剤の前記混合を停止して前記冷却水への添加を停止することを特徴とする請求項4に記載の原子力プラントの構成部材へフェライト皮膜の形成方法。 Measure the formation amount of ferrite film containing zinc formed on the surface of the component of the nuclear power plant,
Based on the measured formation amount of the ferrite film, the mixing of the fourth agent for adjusting the pH to 5.5 or more and 9.0 or less is stopped to stop the addition to the cooling water. The method for forming a ferrite film on a component of a nuclear power plant according to claim 4 .
前記計測したフェライト皮膜の形成量に基づいて、前記鉄(II)イオンを含む第1の薬液、亜鉛イオンを含む第2の薬液及び前記鉄(II)イオンを鉄(III)イオンに酸化する第3の薬剤の混合液の注入量を制御することを特徴とする請求項1に記載の原子力プラントの構成部材へのフェライト皮膜の形成方法。 Measure the formation amount of ferrite film containing zinc formed on the surface of the component of the nuclear power plant,
Based on the measured formation amount of the ferrite film, the first chemical solution containing the iron (II) ions, the second chemical solution containing zinc ions, and the second chemical solution that oxidizes the iron (II) ions to iron (III) ions. The method for forming a ferrite film on a component of a nuclear power plant according to claim 1 , wherein the injection amount of the mixture of the three chemicals is controlled.
計測した前記フェライト皮膜の形成量に基づいて、皮膜形成速度を求め、
前記皮膜形成速度が予め設定された設定速度となるように、前記鉄(II)イオンを含む前記第1の薬液,亜鉛イオンを含む前記第2の薬液及び前記鉄(II)イオンを鉄(III)イオンに酸化する第3の薬剤を含む混合液を前記皮膜形成液に注入する注入量を制御することを特徴とする請求項3に記載のプラント構成部材へのフェライト皮膜の形成方法。 Measure the formation amount of ferrite film containing zinc formed on the surface of the component of the nuclear power plant,
Based on the measured formation amount of the ferrite film, find the film formation speed,
The first chemical solution containing the iron (II) ions, the second chemical solution containing zinc ions, and the iron (II) ions are converted into iron (III) so that the film formation rate becomes a preset set rate. 4. The method for forming a ferrite film on a plant component according to claim 3 , wherein an injection amount of a mixed liquid containing a third chemical agent oxidized to ions is injected into the film forming liquid.
前記化学除染後であって原子炉運転前の期間に、前記1乃至7のいずれか1項に記載のフェライト皮膜の形成方法を用いて、前記構造部材の表面に前記フェライト皮膜を形成し、
前記原子力プラントの原子炉運転中に、亜鉛などのイオンを加えることで放射性核種の再付着を抑制することを特徴とする放射性核種の付着抑制方法。 The surface of the structural member in contact with the film forming liquid is subjected to chemical decontamination before the contact,
The period before the chemical removal even after dyeing reactor operation, using the method of forming a ferrite film according to any one of 1 to 7, the ferrite film is formed on the surface of the structural member,
A method for suppressing radionuclide adhesion, wherein re-adhesion of radionuclides is suppressed by adding ions such as zinc during the nuclear reactor operation of the nuclear power plant.
亜鉛イオンを含む第2の薬剤を蓄える第2の薬剤タンクと、
前記鉄(II)イオンを鉄(III)イオンに酸化する第3の薬剤を蓄える第3の薬剤タンクと、
皮膜形成液のpHを5.5以上9.0以下に調整する第4の薬剤を蓄える第4の薬剤タンクと、
第1の薬剤タンク,第2の薬剤タンク,第3の薬剤タンク及び第4の薬剤タンクに接続され、各薬剤タンクから吸引された第1の薬剤,第2の薬剤,第3の薬剤及び第4の薬剤を混合し、混合した混合液を貯留する貯留タンクと、
前記混合液の温度を0℃以上50℃以下の範囲に調整する温度調整装置と、
前記貯留タンク内の前記混合液を原子力プラントにおける皮膜形成対象の配管系に供給する皮膜形成液供給管と、
前記皮膜形成液を加熱する加熱手段と、
前記第2の加熱手段を制御し、前記皮膜形成液の温度を60℃以上200℃以下の範囲内に調整する加熱調整装置を備えることを特徴とする皮膜形成装置。 A first drug tank for storing a first drug containing iron (II) ions;
A second drug tank for storing a second drug containing zinc ions;
A third drug tank that stores a third drug that oxidizes the iron (II) ions to iron (III) ions;
A fourth drug tank for storing a fourth drug for adjusting the pH of the film-forming solution to 5.5 or more and 9.0 or less;
The first medicine tank, the second medicine tank, the third medicine tank, and the fourth medicine tank that are connected to the first medicine tank, the second medicine tank, and the fourth medicine tank, and are sucked from each medicine tank. A storage tank that mixes the four drugs and stores the mixed liquid;
A temperature adjusting device for adjusting the temperature of the mixed solution to a range of 0 ° C. or higher and 50 ° C. or lower;
A film forming liquid supply pipe for supplying the mixed liquid in the storage tank to a pipe system for film formation in a nuclear power plant;
Heating means for heating the film-forming liquid;
A film forming apparatus comprising: a heating adjusting device that controls the second heating unit and adjusts the temperature of the film forming liquid in a range of 60 ° C. to 200 ° C.
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