JP5562215B2

JP5562215B2 - 化学除染方法

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Publication number: JP5562215B2
Application number: JP2010257495A
Authority: JP
Inventors: 祐子日野; 秀幸細川; 誠長瀬
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-11-18
Also published as: JP2012108014A

Description

本発明は、化学除染方法に係り、特に、原子力プラントの構成部材の表面に付着している放射性核種を除去するのに好適な化学除染方法に関する。

放射性物質を含む流体と接触する、原子力プラントの構成部材の表面には、原子力プラントの運転に伴って放射性核種を含む酸化皮膜が生成される。このため、原子力プラントの運転期間が長くなると、原子力プラントの構成部材である配管及び機器の表面線量率が増大し、配管及び機器の周囲で放射線量が高まる。原子力プラントの定期点検作業または原子力プラントの廃止措置時における解体作業において、作業員の被ばく線量を低減するために、構成部材の表面に形成された放射性核種を含む酸化皮膜を化学的に溶解し除去する化学除染方法が実施される。

原子力プラントの運転により構成部材、特にステンレス鋼製の構成部材の表面に生成する酸化被膜は、クロム系酸化物及び鉄系酸化物を含んでおり、構成部材の表面からクロム系酸化物及び鉄系酸化物の順に形成され、二層構造になっていることが知られている。また、クロム系酸化物及び鉄系酸化物がともに放射性核種であるコバルト−６０（Ｃｏ−６０）を取り込んでいるため、構成部材の化学除染を実施する際には、クロム系酸化物及び鉄系酸化物をともに溶解除去する必要がある。

原子力プラントを対象にした従来の化学除染方法は、構成部材の表面に形成された酸化皮膜に含まれるクロム系酸化物を酸化性の除染液（酸化除染液）を用いて酸化溶解する酸化除染工程、及び酸化皮膜の主要成分である鉄系酸化物を還元性の除染液（還元除染液）により還元溶解する還元除染工程を含んでいる。

特公平３−１０９１９号公報に記載された化学除染方法では、酸化除染液として過マンガン酸水溶液を用いた酸化除染工程、及び還元除染液としてシュウ酸などのジカルボン酸水溶液を用いた還元除染工程が実施される。特許第４１３１８１４号公報に記載された化学除染方法は、酸化除染液としてオゾン、過マンガン酸あるいは過マンガン酸塩を含む溶液を用いた酸化除染工程、及び還元除染液としてギ酸及びシュウ酸を含む溶液を用いた還元除染工程を実施している。さらに、特許第３９７７９６３号公報は、水素注入を経験した原子力プラントにおいて、最初に酸化除染工程を実施し、その後に還元除染工程を実施する化学除染方法を記載している。

特開２０１０−９６５８２号公報には、ニッケルフェライト皮膜を除去する化学除染方法が記載されている。この化学除染方法は、クロム酸イオン溶液を化学除染対象物である再循環系配管内に供給して平衡時の所定のクロムイオン濃度にし、再循環系配管を流れる循環水の水質を還元調整する酸化皮膜改質工程を含んでおり、酸化皮膜改質工程により再循環系配管の内面に生成される酸化皮膜にクロム沈着現象が現れる。クロム化合物が沈着した再循環系配管の酸化皮膜に対し、酸化除染工程及び還元除染工程を繰り返して実施し、酸化皮膜を再循環系配管の内面から除去する。

原子力プラントの表面への放射性核種の付着を抑制するために、原子力プラントの構成部材の表面にフェライト皮膜を形成することが、特開２００６−３８４８３号公報に記載されている。具体的には、フェライト皮膜形成対象物である構成部材の表面を化学除染した（酸化除染工程及び還元除染工程を含む）後、鉄（II）イオン、酸化剤及びｐＨ調整剤を含み、ｐＨが５．５〜９．０の範囲内にある皮膜形成液を構成部材の表面に接触させ、この表面に緻密なフェライト皮膜を形成している。

特公平３−１０９１９号公報特許第４１３１８１４号公報特許第３９７７９６３号公報特開２０１０−９６５８２号公報特開２００６−３８４８３号公報

従来の化学除染方法では、構成部材の表面に生成したクロム系酸化物及び鉄系酸化物のどちらも溶解除去する必要があるため、酸化除染工程及び還元除染工程の両方を実施している。化学除染による原子力プラントの放射線量の低減率を高めるため、酸化除染工程及び還元除染工程を２〜３サイクル繰り返して実施しており、化学除染に要する時間が長くなる傾向がある。

本発明の目的は、除染に要する時間を短縮することができる化学除染方法を提供することにある。

上記した目的を達成する本発明の特徴は、原子力プラントの、表面にフェライト皮膜が形成されたステンレス鋼製の構成部材の化学除染を行う際に、化学除染液を使用する除染工程として、還元除染液を使用する還元除染工程のみを実施することにある。

酸化除染工程が不要になるので、化学除染の工程を簡素化することができ、化学除染に要する時間を短縮することができる。

本発明によれば、原子力プラントの構成部材の除染に要する時間を短縮することができる。

本発明の好適な一実施例である化学除染方法における工程を示すフローチャートである。図１に示す化学除染方法を実施する際に用いられる化学除染装置の構成図である。予め酸化皮膜を形成していないステンレス鋼製の試料Ａ及び表面にマグネタイト皮膜を形成したステンレス鋼製の試料ＢにおけるＣｏ−６０の付着量を比較した説明図である。予め酸化皮膜を形成していないステンレス鋼製の試料Ａと、表面にマグネタイト皮膜を形成したステンレス鋼製の試料Ｂにおける除染前後のＣｏ−６０付着量を比較した説明図である。

特開２００６−３８４８３号公報に記載されているように、原子力プラントの表面への放射性核種の付着を抑制するために、原子力プラントの構成部材の表面にフェライト皮膜を形成することが提案されている。発明者らは、構成部材の表面にフェライト皮膜を形成した原子力プラントに対する化学除染について検討した。

そこで、発明者らは、金属製、例えば、ステンレス鋼製の試料の表面にフェライト皮膜を形成し、原子炉運転条件の高温水にその試料を浸漬してＣｏ−６０の付着量を調べた。比較のために、表面を機械的に研磨して、表面にフェライト皮膜を形成していない試料に対しても、同様にしてＣｏ−６０の付着量を調べた。これらの実験結果を、図３に示す。試料Ａは、ステンレス鋼製であり、表面を機械的に研磨している。試料Ｂは、ステンレス鋼製であり、表面にフェライト皮膜を形成している。このフェライト皮膜の形成は、特開２００６−３８４８３号公報に記載されている方法によって行った。試料Ａ及びＢを、Ｃｏ−６０を含む高温水に、同じ時間、浸漬させて、これらの試料の表面にＣｏ−６０を付着させた。図３は、この実験により試料Ａ及びＢのそれぞれに付着したＣｏ−６０の付着量の相対値を示している。図３において、内層はクロム系酸化物が主成分の内層酸化皮膜、外層は鉄系酸化物が主成分の外層酸化皮膜を示している。試料Ｂにおいて、外層の主成分は予め形成されたフェライト皮膜である。図３に示す実験結果より、試料Ａでは内層及び外層の両方にＣｏ−６０が取り込まれているのに対し、試料Ｂでは実質的に外層にのみＣｏ−６０が取り込まれていることが分かる。

以上の実験結果から、予めフェライト皮膜形成の表面処理を施していない構成部材に対して化学除染を行う場合には、構成部材の表面に原子力プラントの運転中に形成された酸化皮膜の内層及び外層をともに溶解除去する必要があるが、表面に予めフェライト皮膜を形成した構成部材は、外層のフェライト皮膜のみを溶解除去することによって十分な除染効果が得られることが分かった。

そこで、発明者らは、高温水に浸漬させてＣｏ−６０を付着させた各試料について、鉄系酸化物を溶解する還元除染液を用いた還元除染を行い、Ｃｏ−６０の低減量を調べた。前述のようにＣｏ−６０を付着させた試料Ａ及びＢのそれぞれを、９０℃の還元除染液を用いて、１時間、還元除染を行った。そして、除染終了後に試料Ａ及びＢのそれぞれに付着しているＣｏ−６０の付着量を調べた。還元除染液として、シュウ酸及びヒドラジンを含む溶液を用いた。還元除染終了後における試料Ａ及びＢのそれぞれのＣｏ−６０付着量を図４に示す。図４に示した還元除染終了後における試料Ａ及びＢのそれぞれのＣｏ−６０付着量は、それぞれの試料の除染前のＣｏ−６０付着量を基準にした相対値で示されている。還元除染前における試料ＢのＣｏ−６０付着量の絶対値は、図３に示すように、還元除染前における試料Ａのその絶対値に比べて非常に少なくなっている。

図４に示すように、還元除染を行った試料ＡではＣｏ−６０付着量がほとんど低減していないのに対し、試料Ｂでは還元除染によりＣｏ−６０付着量が約４割に低減している。この図４に示す実験結果から、従来の化学除染では、酸化除染液を用いた酸化除染工程及び還元除染液を用いた還元除染工程を実施することによって構成部材の表面に付着した放射性核種を除去して構成部材の線量を低減するのに対し、表面に予めフェライト皮膜を形成した構成部材では、除染液を使用する除染工程として還元除染工程のみを実施することによって、構成部材の表面に付着した放射性核種を除去して構成部材の線量を大幅に低減できることが分かった。

発明者らは、図３及び図４に示す新たな知見に基づき、原子力プラントの構成部材の表面にフェライト皮膜を形成して、原子力プラントを運転した後、構成部材の表面に付着した放射性核種を除去する化学除染を行う際、除染液を使用する除染工程として、還元除染工程のみを実施する本発明を創生した。

なお、図３に示したように、構成部材表面にフェライト皮膜を形成した試料ＢのＣｏ付着量は、試料Ａのそれより大きく抑制されている。すなわち、原子力プラントの構成部材の表面にフェライト皮膜を形成することで、構成部材の表面にＣｏ−６０が付着するのを抑制することができるため、定期検査ごとに化学除染を行う必要がなくなり、構成部材に対して化学除染を行う定期検査の頻度を低減することができる。

上記の検討結果を反映した、本発明の実施例を、以下に説明する。

本発明の好適な一実施例である化学除染方法を、図１及び図２を用いて説明する。

まず、本実施例の化学除染方法に用いられる化学除染装置を、図２を用いて説明する。この化学除染装置１は、循環配管２、還元除染液注入装置８、ｐＨ調整剤注入装置１３、鉄（II）イオン注入装置１８、酸化剤注入装置２３、循環ポンプ２８、加熱器２９、陽イオン交換装置３０、分解装置３３及び分解剤供給装置３４を備えている。開閉弁３９、循環ポンプ２８、加熱器２９、弁４０、４２、４３、還元除染液注入装置８、ｐＨ調整剤注入装置１３、鉄（II）イオン注入装置１８、酸化剤注入装置２３及び開閉弁４４が、上流よりこの順に循環配管２に設けられる。

還元除染液注入装置８は、薬液タンク９、注入ポンプ１０及び注入配管８を有する。薬液タンク９は、注入ポンプ１０及び弁１１を設置した注入配管１２によって循環配管２に接続される。薬液タンク９には、還元除染液であるシュウ酸溶液が充填されている。ｐＨ調整剤注入装置１３は、薬液タンク１４、注入ポンプ１５及び注入配管１７を有する。薬液タンク１４は、注入ポンプ１５及び弁１６を設置した注入配管１７によって循環配管２に接続される。薬液タンク１４には、ｐＨ調整剤であるヒドラジンが充填されている。鉄（II）イオン注入装置１８は、薬液タンク１９、注入ポンプ２０及び注入配管２２を有する。薬液タンク１９は、注入ポンプ２０及び弁２１を設置した注入配管２２によって循環配管２に接続される。薬液タンク１９には、フェライト皮膜の形成に用いる鉄（II）イオン及びギ酸を含む薬剤が充填されている。鉄（II）イオンは二価の鉄イオンを意味している。鉄（II）イオン及びギ酸を含む薬剤としては、例えば鉄をギ酸で溶解して調整したものが使用できる。酸化剤注入装置２３は、薬液タンク２４、注入ポンプ２５及び注入配管２７を有する。薬液タンク２４は、注入ポンプ２５及び弁２６を設置した注入配管２７によって循環配管２に接続される。薬液タンク２４には、酸化剤として過酸化水素水溶液が充填されている。

弁４３をバイパスする配管４５の両端が、循環配管２に接続される。弁４６、分解剤供給装置３４、分解装置３３及び弁４７が、上流よりこの順で配管４５に設けられる。分解装置３３は、内部に、貴金属（白金、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、バナジウム及びパラジウムのいずれか）を活性炭に担持して構成された触媒を充填している。分解剤供給装置３４は、薬液タンク３５、注入ポンプ３６及び注入配管３８を有する。薬液タンク３５は、注入ポンプ３６及び弁３７を設置した注入配管３８によって配管４５に接続される。薬液タンク３５には酸化剤である過酸化水素水溶液が充填される。

弁４２をバイパスする配管４８の両端が、循環配管２に接続される。配管４８には、弁４９、陽イオン交換装置３０、弁５０がこの順に設置される。陽イオン交換装置３０内には、陽イオン交換樹脂層が形成されている。陽イオン交換樹脂層の代わりに陽イオン交換膜を設けてもよい。弁４９、陽イオン交換装置３０及び弁５０をバイパスする配管５１の両端が、配管４８に接続される。弁５２、混床樹脂塔３２及び弁５３が、この順に配管５１に設置される。混床樹脂塔３２は、内部に陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を充填している。

冷却器３１及び弁４１が設けられた配管が、加熱器２９及び弁４０をバイパスして循環配管２に接続される。

化学除染装置１を用いた本実施例の化学除染方法を、図１に示した手順に基づいて説明する。本実施例の化学除染方法は、構成部材の表面に予めフェライト皮膜が形成された沸騰水型原子力プラントの、１つの運転サイクルにおける運転を開始し、この運転サイクルにおける沸騰水型原子力プラントの運転中に構成部材に付着した放射性核種を、その運転サイクルでの沸騰水型原子力プラントの運転を終了した後に化学除染により除去する方法である。

沸騰水型原子力プラントの構成部材の表面へのフェライト皮膜の形成から説明する。構成部材の表面にフェライト皮膜を形成する（ステップＳ１）。新設の沸騰水型原子力プラントの建設が終了した後、この沸騰水型原子力プラントの運転が開始される前に、沸騰水型原子力プラントの構成部材の表面にフェライト皮膜が形成される。新設の沸騰水型原子力プラントでは、このプラントの運転が行われていないので、構成部材の表面に放射性核種が付着していない。このため、構成部材に対する化学除染が行われずに、ステップＳ１におけるフェライト皮膜の形成が実行される。このフェライト皮膜の形成は、沸騰水型原子力プラントの定期検査時における後述のステップＳ７での構成部材表面へのフェライト皮膜の形成と同じである。ステップＳ１での構成部材表面へのフェライト皮膜の形成については、ステップＳ７で詳細に説明する。

構成部材の表面にフェライト皮膜を形成した後、原子炉の運転を開始する（ステップＳ２）。原子炉の運転、すなわち、沸騰水型原子力プラントの運転を開始する。原子炉の定格出力運転を行う（ステップＳ３）。原子炉の運転を開始した後、原子炉の炉心内に挿入されている複数の制御棒が順次引抜かれて、原子炉が臨界状態になり、昇温昇圧過程を経て原子炉出力が定格出力（１００％出力）まで上昇される。その後、その運転サイクルが終了するまで、原子炉の定格出力運転が継続される。この運転サイクルでの原子炉の運転が終了した後、原子炉の運転が停止される（ステップＳ４）。原子炉の運転が停止された後、沸騰水型原子力プラントの定期検査が行われる（ステップＳ５）。

定期検査が行われるとき、構成部材に対して化学除染が行われる（ステップＳ６）。沸騰水型原子力プラントの化学除染を行った構成部材の表面に、フェライト皮膜を形成する（ステップＳ７）。構成部材の表面へのフェライト皮膜の形成が終了し、かつ、沸騰水型原子力プラントの定期検査が終了した（ステップＳ８）後、原子炉の運転が再び開始される（ステップＳ９）。その後、ステップＳ３〜Ｓ９の工程が繰り返される。これらの工程が繰り返される過程において、実施されるそれぞれのステップＳ６の化学除染では、表面にフェライト皮膜が形成された構成部材に対する化学除染が行われる。

ステップＳ６における化学除染、及びステップＳ７におけるフェライト皮膜の形成について、詳細に説明する。

まず、ステップＳ６の化学除染について説明する。化学除染を行う化学除染対象部位５６として、例えば、沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器に接続された再循環系配管を想定する。内面にフェライト皮膜を形成している再循環系配管の内面の化学除染を行うために、化学除染装置１の循環配管２の両端が、再循環系配管に接続される。

化学除染対象部位５６の１つである再循環系配管に接続されている循環配管２内に、弁５５を開いて配管５４より水を注入する。循環配管２及び再循環系配管内に所定量の水を供給し、弁５５を閉じる。弁３９、４０、４２、４３及び４４を開き、残りのすべての弁を閉じた状態にして、循環ポンプ２８を駆動する。循環ポンプ２８により昇圧された水は、再循環系配管に導かれ、再循環系配管及び循環配管２により構成される閉ループ内を循環する。この循環水は加熱器２９により加熱され、この水の温度が９０℃から１００℃（但し沸点未満）の範囲、例えば９０℃に調節される。

循環している水が設定温度まで上昇したとき、弁４９及び５０を開いて弁４２を閉じ、循環配管２内を流れる水を、配管４８を通して陽イオン交換装置３０に供給する。その後、弁１１を開いて注入ポンプ１０を駆動し、薬液タンク９内からシュウ酸溶液を、注入配管１２を通して循環配管２内を流れる水に注入する。これと並行して、弁１７を開いて注入ポンプ１５を駆動し、薬液タンク内１４からヒドラジンを、注入配管１７を通して循環配管２内を流れる水に注入する。シュウ酸溶液の注入量は、循環配管２内を流れる水に含まれるシュウ酸濃度が１０ｐｐｍから４０００ｐｐｍ、好ましくは１００ｐｐｍから２０００ｐｐｍになるように制御される。循環配管２内を流れる水にシュウ酸溶液を注入することによって、シュウ酸濃度が所定濃度になっている還元除染液が生成される。循環配管２内を流れる還元除染液のシュウ酸濃度は、循環配管２のいずれかの場所に設置された水質モニタ（図示せず）で計測される。

ヒドラジンの注入量は、再循環系配管に供給される還元除染液のｐＨが２〜３の範囲、好ましくは２．３〜２．７の範囲になるように、注入ポンプ１５の回転速度（または弁１６の開度）を制御することによって調節される。シュウ酸及びヒドラジンを含む還元除染液を用いて、再循環系配管の内面の還元除染を、例えば、４時間から１５時間程度実施する。この還元除染により、ステップＳ１において構成部材の表面に形成され、原子炉の運転中に放射性核種が付着したフェライト皮膜が溶解除去される。フェライト皮膜の除去により循環配管２内を循環する還元除染液に溶解した陽イオンは、陽イオン交換装置３０にて循環する還元除染液より除去される。

還元除染液を使用する還元除染が終了した後、弁１１及び１７を閉じて注入ポンプ１０及び１５を停止し、シュウ酸溶液及びヒドラジンの循環配管２への供給を停止する。その後、還元除染液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンの分解を行う。弁４６及び４７を開いて分解装置３３への還元除染液の供給を開始し、弁４３の開度を調節して分解装置３３への還元除染液の供給量を制御する。弁３８を開いて注入ポンプ３６を駆動し、薬液タンク３５から注入配管３８を通して分解装置３３の上流側で配管４５内を流れる還元除染液に過酸化水素水溶液を注入する。過酸化水素を含む還元除染液が分解装置３３に供給される。還元除染液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンは、それぞれ、分解装置３３内で触媒の作用により過酸化水素と反応し、シュウ酸は水と二酸化炭素に、ヒドラジンは水と窒素に分解される。

分解装置３３の下流側に設置した水質モニタ（図示せず）で、分解装置３３から排出されて配管４５内を流れる水溶液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンのそれぞれの濃度を測定する。測定されたシュウ酸濃度及びヒドラジン濃度に基づいて、注入ポンプ３６の回転速度（または弁３７の開度）を制御し、薬液タンク３５から分解装置３３に供給する過酸化水素の量を調整する。循環配管２内を流れる水溶液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンのそれぞれの濃度が例えば１０ｐｐｍ程度まで低下したとき、還元除染液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンのそれぞれの分解が完了したと判定し、注入ポンプ３６を停止して弁３７を閉じる。これにより、薬液タンク３５から配管４５への過酸化水素の供給を停止する。過酸化水素の配管４５への注入が停止された時、弁４６及び４７を閉じて分解装置３３への通水を停止する。

ｐＨ調整剤であるヒドラジン及び還元除染剤であるシュウ酸の分解を完了した後、弁４を開いて弁４０を閉じ、循環配管２内を循環している水溶液を、冷却器３１で冷却する。さらに、弁５２及び５３を開いて弁４９及び５０を閉じ、この水溶液を、配管５１を通して混床樹脂塔３２に供給する。陽イオン交換装置３０で除去されずに循環配管２内を流れている水溶液に含まれている、還元除染時の溶出物、残っているシュウ酸及びヒドラジンが、混床樹脂塔３２で除去される。混床樹脂塔３２に充填された陰イオン交換樹脂は高温で劣化しやすいので、混床樹脂塔３２に供給される水溶液は、冷却器３１によって例えば約６０℃以下に冷却される。混床樹脂塔３２への水溶液の供給は、例えば、６時間から１２時間程度実施される。これにより、再循環系配管及び循環配管２内を流れる水溶液が浄化されて水になる。

以上の手順により、化学除染の全工程が終了する。本実施例で実施される化学除染は、還元除染液を使用した還元除染工程、還元除染液に含まれる薬剤（例えば、シュウ酸及びヒドラジン）を分解する薬剤分解工程、及び混床樹脂塔によって水溶液を浄化する浄化工程を含んでいる。フェライト皮膜が予め表面に形成された構成部材を対象にした、このような本実施例の化学除染方法は、除染液を使用する除染工程として、還元除染工程のみを実施している。

ステップＳ６の化学除染が終了した後、引き続いて、構成部材の表面にフェライト皮膜を形成する（ステップＳ７）。構成部材の表面へのフェライト皮膜の形成は、特開２００６−３８４８３号公報に記載された実施例１におけるステップＳ３〜Ｓ８の各工程を実行することによって行われる。以下に、フェライト皮膜形成の概要を説明する。弁３９、４０、４９、５０、４３及び４４を開いて他の弁は閉じ、循環ポンプ２８を駆動して、循環配管２、及び除染対象部位５６であり皮膜形成対象部位でもある再循環系配管に水を循環させる。加熱器２９を用いて、再循環系配管及び循環配管２を含む閉ループ内を循環する水を加熱し、この水の温度を６０℃〜１００℃の範囲、例えば、９０℃に調節する。

上記の閉ループ内を循環する水が所定の温度に達した後、弁２１を開いて注入ポンプ２０を駆動し、薬液タンク１９から、鉄をギ酸で溶解して調整した鉄（II）イオン及びギ酸を含む薬剤を、注入配管２２を通して循環配管２に注入する。続いて、弁１６を開いて注入ポンプ１５を駆動し、薬液タンク１４から、ヒドラジンを、注入配管１７を通して循環配管２に注入する。弁２６を開いて注入ポンプ２５を駆動し、薬液タンク２４からの過酸化水素を、注入配管２７を通して循環配管２に注入する。鉄（II）イオン及びギ酸を含む薬剤、ヒドラジン及び過酸化水素を循環配管２内に注入することにより、循環配管２内で、鉄（II）イオン、ヒドラジン及び過酸化水素を含むｐＨが７．０で温度が９０℃の皮膜形成水溶液（皮膜形成液）が生成される。この皮膜形成水溶液のｐＨは、注入ポンプ１５の回転速度（または弁１６の開度）を制御することにより循環配管２へのヒドラジンの注入量を調節して所定のｐＨに調節される。このような制御により循環配管２内を流れる皮膜形成水溶液のｐＨが、５．５〜９．０の範囲、例えば、７．０に調節される。

皮膜形成水溶液は、循環配管２から再循環系配管に供給され、再循環系配管の化学除染が行われた内面に接触する。このため、皮膜形成水溶液に含まれた鉄（II）イオンが、構成部材である再循環系配管の内面に吸着される。皮膜形成水溶液に含まれる過酸化水素が、その内面に吸着された鉄（II）イオンを鉄（III）イオンに酸化してフェライト化させる。マグネタイトを主成分とするフェライト皮膜が、皮膜形成対象部位である再循環系配管の内面に形成される。再循環系配管に供給された皮膜形成水溶液が循環配管２に戻され、鉄（II）イオン及びギ酸を含む薬剤、ヒドラジン及び過酸化水素が循環配管２内を流れている皮膜形成水溶液に順次注入される。鉄（II）イオン及びギ酸を含む薬剤、ヒドラジン及び過酸化水素が注入された皮膜形成水溶液が、再び、再循環系配管に供給される。皮膜形成水溶液が、循環配管２及び再循環系配管を含む閉ループ内を循環する間に、再循環系配管の内面に設定厚みのフェライト皮膜が形成される。設定厚みのフェライト皮膜が再循環系配管の内面に形成されたとき、フェライト皮膜の形成が終了する。

フェライト皮膜の形成が終了した後、弁１６、２１及び２６を閉じて注入ポンプ１５、２０及び２５を停止し、鉄（II）イオン、ヒドラジン及び過酸化水素の循環配管２への注入を停止する。その後、循環配管２内を流れる皮膜形成水溶液に含まれるギ酸及びヒドラジンを分解する。ギ酸及びヒドラジンの分解は、前述のステップＳ６で実施した化学除染と同様に、皮膜形成水溶液を分解装置３３に供給し、分解剤注入装置３４から供給される過酸化水素を分解装置３３に導く。ギ酸及びヒドラジンは、分解装置３３において触媒及び過酸化水素の作用により分解される。ギ酸及びヒドラジンの分解が終了した後、ステップＳ６において実施した混床樹脂塔３２による循環配管２内の皮膜形成水溶液の浄化が行われる。以上により、ステップＳ７のフェライト皮膜形成の全工程が終了する。

本実施例の化学除染方法は、沸騰水型原子力プラントにおいて、再循環系配管以外に原子炉浄化系の配管に対して適用することができる。

本実施例の化学除染方法では、表面にフェライト皮膜を形成した構成部材を対象に化学除染を行うので、化学除染方法で実施される、化学除染液を使用する除染工程として、還元除染液を使用する還元除染工程のみを実施する。このため、本実施例では、化学除染液を使用する除染工程として酸化除染工程及び還元除染工程を行う従来の化学除染方法に比べて、酸化除染工程が不要になるので、化学除染の工程を簡素化することができ、化学除染に要する時間を短縮することができる。

また、本実施例は、酸化除染工程を実施する場合に発生する放射性廃棄物を削減することができる。

本実施例の化学除染方法では、フェライト皮膜の形成に使用した皮膜形成装置に含まれる薬剤（例えば、ギ酸及びヒドラジン）の分解を、化学除染で使用した還元除染液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンの分解に用いた分解装置３３で行うので、化学除染装置の構成を簡素化することができる。

なお、上記の実施例では、フェライト皮膜の形成に用いる装置（皮膜形成装置）と、化学除染に用いる装置（化学除染装置）を統合して構成された化学除染装置１を用いている。しかしながら、還元除染液注入装置８、ｐＨ調整剤注入装置１３及び酸化剤注入装置２３を循環配管に接続した化学除染装置、及び鉄（II）イオン注入装置１８、ｐＨ調整剤注入装置１３及び酸化剤注入装置２３を循環配管に接続した皮膜形成装置を別々に用いて、本実施例の化学除染方法を実行しても良い。

また、沸騰水型原子力プラントの、フェライト皮膜が表面に形成された構成部材に対して上記の実施例における化学除染を行い、化学除染終了後に、この構成部材を沸騰水型原子力プラントから取り外し、別途工場等でその構成部材の表面にフェライト皮膜を形成しても良い。

上記した実施例の化学除染方法は、加圧水型原子力プラントの構成部材（表面にフェライト皮膜形成）に対しても適用することができる。

１…化学除染装置、２…循環配管、８…還元除染液注入装置、９，１４，１９，２４，３５…薬液タンク、１０，１５，２０，２５，３６…注入ポンプ、１２，１７，２２，２７，３８…注入配管、１３…ｐＨ調整剤注入装置、１８…鉄（II）イオン注入装置、２３…酸化剤注入装置、２８…循環ポンプ、２９…加熱器、３０…陽イオン交換装置、３１…冷却器、３２…混床樹脂塔、３３…分解装置、３４…分解剤供給装置、５６…除染対象部位。

Claims

原子力プラントの、表面にフェライト皮膜が形成されたステンレス鋼製の構成部材の化学除染を行う際に、化学除染液を使用する除染工程として、還元除染液を使用する還元除染工程のみを実施することを特徴とする化学除染方法。
前記還元除染工程において、前記還元除染液により、放射性核種が付着した前記フェライト皮膜を前記構成部材から除去する請求項１に記載の化学除染方法。
前記還元除染工程において、シュウ酸及びヒドラジンを含む前記還元除染液を使用する請求項１または２に記載の化学除染方法。
前記還元除染工程が終了した後、前記還元除染液に含まれる前記シュウ酸及び前記ヒドラジンを分解する工程を含む請求項３に記載の化学除染方法。
前記放射性核種が付着した前記フェライト皮膜を除去した、前記構成部材の表面に前記フェライト皮膜を形成する請求項２に記載の化学除染方法。
前記構成部材の表面の前記フェライト皮膜が、鉄（II）イオン及び酸化剤を含んでｐＨが５．５〜９．０の範囲内にある皮膜形成水溶液を前記構成部材の表面に接触させることによって形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の化学除染方法。