JP6049384B2 - 光触媒注入方法および光触媒注入システム - Google Patents
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Description
また、光触媒防食技術は、貴金属注入技術では防食効果が現れ難い原子炉上部等の部位でも金属部材の腐食電位を低下させることができることができる。
したがって、原子力発電プラントの高温の原子炉一次系冷却材に接する金属部材の腐食を抑制する方法としては、光触媒防食技術が好ましく、特に光触媒の表面に貴金属が付着して形成された高機能光触媒を用いた光触媒防食技術がより好ましい。
以下、図面を参照して本発明の光触媒注入システムについて説明する。
図1は、本発明の光触媒注入システムの概略図である。この光触媒注入システム1は、原子炉一次系5から貴金属または貴金属イオンを含む原子炉一次系冷却材70を採取する原子炉一次系冷却材採取部10と、採取された原子炉一次系冷却材70に光触媒を添加する光触媒添加部20と、この光触媒添加部20で得られた冷却材(第1の混合液)71に紫外線81を照射することにより、水中で光触媒の表面に貴金属が担持された貴金属担持光触媒を生成させる紫外線照射部30と、貴金属担持光触媒を含む冷却材(第2の混合液)72を原子炉一次系5に注入する貴金属担持光触媒注入部40とを備える。
第1の混合液71および第2の混合液72については後述する。
紫外線照射槽13内には、紫外線照射槽13内に存在する、採取された原子炉一次系冷却材70と光触媒とを含む第1の混合液71等の冷却材を攪拌する攪拌器14が設けられる。
原子炉一次系5に存在する原子炉一次系冷却材70は、貴金属または貴金属イオン62を含む。
原子炉一次系冷却材70に、水素が質量基準で、通常0.01〜0.5ppm含まれると、原子炉一次系5を構成する金属部材の表面に貴金属担持光触媒65を付着させた場合に、金属部材の腐食電位が大きく低下し、金属部材の防食効果が高いため好ましい。
図2は、本発明の光触媒注入システムの構成および作用を説明する概略図である。図2は、図1に示される光触媒注入システム1において、紫外線照射槽13中に貯留される冷却材が、原子炉一次系5から採取された原子炉一次系冷却材70である場合を示す図である。
原子炉一次系冷却材採取配管11の途中には、採取された原子炉一次系冷却材70に光触媒を添加する光触媒添加部20が設けられる。具体的には、原子炉一次系冷却材採取配管11は、上流側の配管11aと下流側の配管11bとに分割されており、配管11aと配管11bとの間に光触媒添加部20が設けられる。
光触媒添加部20は、光触媒供給部25から供給された光触媒に、採取された原子炉一次系冷却材70が供給されて、光触媒添加部20内で光触媒が攪拌されることにより、光触媒と採取された原子炉一次系冷却材70とを混合可能な構造を有する手段である。
このため、光触媒添加部20内に光触媒が供給されるときは、配管11bから紫外線照射槽13に、光触媒を含む採取された原子炉一次系冷却材70(第1の混合液71)が供給され、一方、光触媒添加部20内に光触媒が供給されないときは、配管11bから紫外線照射槽13に、光触媒を含まない採取された原子炉一次系冷却材70がそのまま供給されるようになっている。
第1の混合液71における、採取された原子炉一次系冷却材70と、光触媒との混合の割合は、紫外線照射槽13内で調整される。
紫外線照射槽13外に設けられた紫外線照射部30から紫外線が照射されるため、紫外線照射槽13は、少なくとも一部が、紫外線81を透過する材質で形成されている。紫外線81を透過する材質としては、たとえば、紫外線透過ガラス、ポリカーボネート等が挙げられる。
攪拌器14としては、公知のものを用いることができる。
図3は、本発明の光触媒注入システムの構成および作用を説明する概略図である。図3は、図1に示される光触媒注入システム1において、紫外線照射槽13中に貯留される冷却材が、光触媒61を含む第1の混合液71である場合を示す図である。
ここで、第1の混合液71とは、採取された原子炉一次系冷却材70と光触媒61とを混合して調製された、光触媒61と、貴金属または貴金属イオン62とを含む液体の冷却材を意味する。
第1の混合液71に含まれる貴金属または貴金属イオン62は、原子炉一次系冷却材70および採取された原子炉一次系冷却材70に含まれる貴金属または貴金属イオン62と同じであるため、説明を省略する。
この場合、光触媒添加部20は、たとえば、図5に示されるような構成(光触媒注入システム1A)となる。図5は、本発明の光触媒注入システムの変形例の概略図である。
第1の混合液71の調製に用いられる光触媒61とは、紫外線の照射により光励起反応を行うn型半導体である。また、紫外線とは、波長が10〜400nmの範囲内にある電磁波である。紫外線は、紫外線照射部30から照射される。
このうち、光触媒61であるn型半導体が、酸化チタンTiO2、酸化鉄Fe2 O3および酸化亜鉛ZnOから選ばれる1種以上であると、光触媒反応の効率が高いことから、貴金属担持光触媒65を効率よく生成しやすいため好ましい。
ここで、光触媒61の濃度とは、光触媒61が複数種類の光触媒からなる場合、すべての種類の光触媒61の濃度の合計値を意味する。
図4は、本発明の光触媒注入システムの構成および作用を説明する概略図である。図4は、図1に示される光触媒注入システム1において、紫外線照射槽13中に貯留される冷却材が、貴金属担持光触媒65を含む第2の混合液72である場合を示す図である。
第2の混合液72とは、光触媒61と、貴金属または貴金属イオン62とを含む第1の混合液71に紫外線81を照射することにより生成された貴金属担持光触媒65を含む、液体の冷却材を意味する。
ここで貴金属担持光触媒65とは、第1の混合液71に紫外線81を照射した結果、第1の混合液71に含まれる貴金属または貴金属イオン62が貴金属63になり、光触媒61の表面に担持されることにより形成されたものである。
貴金属63としては、たとえば、Pt、Pd、Rh、Ru、OsおよびIrから選ばれる1種以上の金属が挙げられる。
具体的には、図6(A)は光触媒61の粒子の模式的な断面図であり、図6(B)は貴金属担持光触媒65の粒子の模式的な断面図である。
貴金属担持光触媒注入部40は、第2の混合液72を原子炉一次系5に注入する部分である。
本発明の光触媒注入方法は、原子炉一次系冷却材採取工程と、光触媒添加工程と、紫外線照射工程と、貴金属担持光触媒注入工程と、を有する。
本発明の光触媒注入方法は、たとえば、図1に示した光触媒注入システム1を用いて実施される。
原子炉一次系冷却材採取工程は、原子炉一次系5から、冷却材サンプリング配管6等により貴金属または貴金属イオン62を含む原子炉一次系冷却材70を採取する工程である。
原子炉一次系冷却材採取工程では、図2に示されるように、原子炉一次系5から貴金属または貴金属イオン62を含む原子炉一次系冷却材70を採取する。採取された原子炉一次系冷却材70は、原子炉一次系冷却材採取配管11を流通し、紫外線照射槽13に送液される。
光触媒添加工程は、採取された原子炉一次系冷却材70と光触媒61とを混合させる工程である。光触媒添加工程では、光触媒61と、貴金属または貴金属イオン62とを含む第1の混合液71が調製される。
光触媒添加工程について、図3を参照して説明する。
紫外線照射工程は、光触媒添加工程で得られた冷却材(第1の混合液71)に紫外線を照射することにより、冷却材中で光触媒61の表面に貴金属63が担持された貴金属担持光触媒65を生成させる工程である。紫外線照射工程では、図4に示されるように、貴金属担持光触媒65を含む第2の混合液72が調製される。
紫外線81の照射強度としては、通常0.01mW/cm2以上20mW/cm2以下、好ましくは0.01mW/cm2以上1mW/cm2以下、さらに好ましくは0.01mW/cm2以上0.1mW/cm2以下とする。紫外線81の照射は、一定の線量で照射し続けることが好ましい。
図7中、符号82は光触媒61の価電子帯、符号83は光触媒61の伝導帯をそれぞれ模式的に示したものである。図7は、第1の混合液71中の光触媒61および貴金属イオン62の作用を説明するものである。
これに対し、紫外線照射槽13内の光触媒61に紫外線81が照射されると、光触媒61で反応が生じる。具体的には、図7に示されるように、光触媒61の価電子帯82において正孔h+が生成し、正孔の移動が符号84の方向に生じるとともに、電子の励起86が生じ、価電子帯82の電子が伝導帯83に移動し、電子の移動が符号85の方向に生じる。この光触媒61での光励起反応は、光触媒61の近傍に貴金属イオン(M2+)62が存在することによって効率よく進行する。
[化1]
H2O+2h+→2H++1/2O2 (1)
[化2]
2e−+M2+→M (2)
貴金属担持光触媒注入工程は、紫外線照射工程で得られた冷却材(第2の混合液72)を原子炉一次系5に注入する工程である。
図4に示されるように、紫外線照射工程後の紫外線照射槽13中には、貴金属担持光触媒65を含む第2の混合液72が貯留されている。
貴金属担持光触媒注入配管41内の第2の混合液72は、注入ポンプ43を用いて原子炉一次系5に注入される。
この理由は、以下のとおりである。
第2の混合液72を原子炉一次系5に注入する際の温度が、10℃以上288℃以下であると、第2の混合液72の原子炉一次系5への注入速度の調整を容易にしつつ、原子炉一次系5の金属部材への貴金属担持光触媒65の付着分布にバラツキが生じることを抑制しやすい。
本発明の光触媒注入システム1、およびこの光触媒注入システム1を主に用いて実施される光触媒注入方法によれば、原子炉一次系5から採取された原子炉一次系冷却材70を用いて、金属部材の腐食電位を大きく低下させる貴金属担持光触媒65を効率よく生成することができる。
(貴金属担持光触媒の生成)
図1に示す光触媒注入システム1と同じ構造の試験装置を用意し、原子炉一次系冷却材を模した水として、原子炉通常水質運転条件を満たしPtイオンを10ppm含む280℃の通常水質の水を用意した。以下、この高温の水を、原子炉一次系冷却材模擬水という。
次に、この原子炉一次系冷却材模擬水を20℃まで冷却して、原子炉一次系冷却材を模した水を得た。以下、この水を、原子炉一次系冷却材模擬水という。
さらに、この20℃の原子炉一次系冷却材模擬水に、酸化チタンTiO2粒子を添加して、Ptイオン10ppmおよび酸化チタン粒子100mg/lを含む20℃の第1の混合液を調製した。さらに、紫外線照射工程として、第1の混合液に紫外線を照射して酸化チタンTiO2粒子の表面にPtが担持されたPt担持酸化チタン粒子を含む第2の混合液を調製した。
得られたPt担持酸化チタン粒子は、酸化チタン粒子100質量%に対してPtが0.1質量%担持されたものであった。
金属部材としてステンレス鋼SUS304からなるステンレス鋼試験片を用意し、このステンレス鋼試験片の表面に、得られたPt担持酸化チタン粒子を付着させて、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片を作製した。ステンレス鋼試験片へのPt担持酸化チタン粒子の付着量は、10μg/cm2であった。
上記の280℃の原子炉一次系冷却材模擬水中に、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片を浸漬し、このPt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片に紫外線を0.1mW/cm2の強さで照射した状態で、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片の腐食電位を測定した。
また、腐食電位を測定したまま、原子炉一次系冷却材模擬水に徐々に水素を注入していき、水素注入水質の原子炉一次系冷却材模擬水中でのPt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片の腐食電位を測定した。
図8に、Pt担持酸化チタン粒子の生成の際の原子炉一次系冷却材模擬水への水素注入量と、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片の腐食電位との関係を示す。
図8より、実施例1では、原子炉一次系冷却材模擬水への水素注入量が増加すると、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片の腐食電位が低下し、ステンレス鋼の耐食性が高くなることが分かった。
(貴金属担持光触媒の生成)
Pt担持酸化チタン粒子に代えて、実施例1のPt担持酸化チタン粒子の原料である酸化チタン粒子を用いた以外は、実施例1と同様にして、酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片を作製し、腐食電位を測定した。
図8に、原子炉一次系冷却材模擬水への水素注入量と、酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片の腐食電位との関係を示す。
図8より、比較例1では、原子炉一次系冷却材模擬水への水素注入量が増加すると、酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片の腐食電位が低下し、ステンレス鋼の耐食性が高くなることが分かった。
(貴金属担持光触媒の生成)
紫外線照射工程における紫外線の照射強度を0.01mW/cm2(実施例2)、0.1mW/cm2(実施例3)、1mW/cm2(実施例4)、10mW/cm2(実施例5)、および100mW/cm2(実施例6)に変え、紫外線の照射時間を1時間とした以外は、実施例1と同様にして、Pt担持酸化チタン粒子(実施例2〜6)を生成した。なお、実施例3は、実施例1と同様の条件でPt担持酸化チタン粒子を生成したものである。
得られたPt担持酸化チタン粒子について、酸化チタン粒子(光触媒)に対するPt(貴金属)の担持量を調べた。Ptの担持量は、酸化チタン粒子100質量%に対するPtの担持量(質量%)として算出した。
図9に、Pt担持酸化チタン粒子の生成の際の紫外線照射の光強度と、Pt担持酸化チタン粒子における酸化チタンの表面へのPtの付着量との関係を示す。
得られたPt担持酸化チタン粒子を用いる以外は、実施例1と同様にして、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例2〜6)を作製した。
得られたPt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片について、通常水質の280℃の原子炉一次系冷却材模擬水に水素を注入しない以外は、実施例1と同様にして、腐食電位を測定した。
図9に、Pt担持酸化チタン粒子の生成の際の紫外線照射の光強度と、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片の腐食電位との関係を示す。なお、図9には、比較例1で得られた酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片の腐食電位も示す。
図9より、Pt担持酸化チタン粒子の生成の際の紫外線照射の光強度が増加するにつれて、Pt担持酸化チタン粒子における酸化チタンの表面へのPtの付着量が増加することが分かった。
また、図9より、Pt担持酸化チタン粒子の生成の際の紫外線照射の光強度が増加するにつれて、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片の腐食電位が低下し、ステンレス鋼の耐食性が高くなることが分かった。
さらに、図9より、実施例2〜6のPt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片は、比較例1の酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片に比較して、腐食電位が低下し、ステンレス鋼の耐食性が高くなることが分かった。
(貴金属担持光触媒の生成)
紫外線照射工程における紫外線の照射強度を1mW/cm2とし、かつ、紫外線の照射時間を5分(実施例7)、10分(実施例8)、15分(実施例9)、および20分(実施例10)に変えた以外は、実施例1と同様にして、Pt担持酸化チタン粒子(実施例7〜10)を生成した。
また、実施例7〜10に対する比較例して、紫外線照射工程における紫外線の照射時間を0分とした貴金属担持光触媒に相当する、比較例1の酸化チタン粒子を用意した。この酸化チタン粒子を、便宜上、比較例2の酸化チタン粒子とする。
得られたPt担持酸化チタン粒子(実施例7〜10)および酸化チタン粒子(比較例2)について、実施例2と同様にして、酸化チタン粒子(光触媒)に対するPt(貴金属)の担持量を調べた。
図10に、Pt担持酸化チタン粒子の生成の際の紫外線照射の照射時間と、Pt担持酸化チタン粒子における酸化チタンの表面へのPtの付着量との関係を示す。なお、比較例2で得られた酸化チタン粒子のPtの付着量は実際は0であるが、図10に示す便宜上、比較例2のPtの付着量を図10の最低値である0.001として記載した。
得られたPt担持酸化チタン粒子(実施例7〜10)、および酸化チタン粒子(比較例2)を用いる以外は、実施例1と同様にして、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例7〜10)および酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(比較例2)を作製した。
得られたPt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例7〜10)、および、酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(比較例2)について、実施例2と同様にして、腐食電位を測定した。
図10に、Pt担持酸化チタン粒子の生成の際の紫外線照射の照射時間と、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片の腐食電位との関係を示す。
図10より、Pt担持酸化チタン粒子の生成の際の紫外線照射時間が増加するにつれて、Pt担持酸化チタン粒子における酸化チタンの表面へのPtの付着量が増加することが分かった。
また、図10より、Pt担持酸化チタン粒子の生成の際の紫外線照射時間が増加するにつれて、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片の腐食電位が低下し、ステンレス鋼の耐食性が高くなることが分かった。
さらに、図10より、実施例7〜10のPt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片は、比較例2の酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片に比較して、腐食電位が低下し、ステンレス鋼の耐食性が高くなることが分かった。
(貴金属担持光触媒の生成)
実施例5と同様にして、Pt担持酸化チタン粒子を生成した。得られたPt担持酸化チタン粒子(実施例11−1)について、実施例2と同様にして、酸化チタン粒子(光触媒)に対するPt(貴金属)の担持量を調べた。
実施例5と同様にして、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片を作製した。
得られたPt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片を、280℃の原子炉一次系冷却材模擬冷却材中に浸漬し、このPt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片に紫外線を0.1mW/cm2の強さで1時間照射し続けた以外は、実施例5と同様にして、腐食電位を測定する試験を行った。なお、本試験は、Pt担持酸化チタン粒子の貴金属担持の耐久性を調べるための試験であるため、腐食電位は測定しなかった。
図11に、腐食電位を測定する試験の前後のPt担持酸化チタン粒子(実施例11−1、実施例11−2)における酸化チタンの表面へのPtの付着量を示す。
図11より、ステンレス鋼試験片に付着したPt担持酸化チタン粒子は、280℃の原子炉一次系冷却材模擬水中に1時間晒されても、酸化チタンの表面からPtがほとんど剥離しないことが分かった。
(貴金属担持光触媒の生成)
原子炉一次系冷却材模擬水として、原子炉通常水質運転条件を模した、Rhイオンを10ppm含む20℃の通常水質の原子炉一次系冷却材模擬水を用いた以外は、実施例1と同様にして、酸化チタン粒子の表面にRhが担持されたRh担持酸化チタン粒子を生成した(実施例12)。
原子炉一次系冷却材模擬水として、原子炉通常水質運転条件を模した、Ruイオンを10ppm含む20℃の通常水質の原子炉一次系冷却材模擬水を用いた以外は、実施例1と同様にして、酸化チタン粒子の表面にRuが担持されたRu担持酸化チタン粒子を生成した(実施例13)。
原子炉一次系冷却材模擬水として、原子炉通常水質運転条件を模した、Pdイオンを10ppm含む20℃の通常水質の原子炉一次系冷却材模擬水を用いた以外は、実施例1と同様にして、酸化チタン粒子の表面にPdが担持されたPd担持酸化チタン粒子を生成した(実施例14)。
得られたRh担持酸化チタン粒子(実施例12)を用いる以外は、実施例1と同様にして、Rh担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例12)を作製した。ステンレス鋼試験片へのRh担持酸化チタン粒子の付着量は、10μg/cm2であった。
得られたRu担持酸化チタン粒子(実施例13)を用いる以外は、実施例1と同様にして、Ru担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例13)を作製した。ステンレス鋼試験片へのRu担持酸化チタン粒子の付着量は、15μg/cm2であった。
得られたPd担持酸化チタン粒子(実施例14)を用いる以外は、実施例1と同様にして、Pd担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例14)を作製した。ステンレス鋼試験片へのPd担持酸化チタン粒子の付着量は、10μg/cm2であった。
得られたRh担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例12)について、原子炉通常水質運転条件を模した、Rhイオンを含む280℃の通常水質の原子炉一次系冷却材模擬水中で腐食電位を測定した以外は、実施例2と同様にして、腐食電位を測定した。
得られたRu担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例13)について、原子炉通常水質運転条件を模した、Ruイオンを含む280℃の通常水質の原子炉一次系冷却材模擬水中で腐食電位を測定した以外は、実施例2と同様にして、腐食電位を測定した。
得られたPd担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例14)について、原子炉通常水質運転条件を模した、Pdイオンを含む280℃の通常水質の原子炉一次系冷却材模擬水中で腐食電位を測定した以外は、実施例2と同様にして、腐食電位を測定した。
図12に、貴金属担持光触媒(実施例12〜14)を構成する貴金属の種類と、貴金属担持光触媒付着ステンレス鋼試験片の腐食電位との関係を示す。なお、図12には、比較例2で得られた酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片の腐食電位も示す。
図12より、Rh担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例12)、Ru担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例13)、およびPd担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例14)についても、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片と同様にステンレス鋼の腐食電位が低下し、ステンレス鋼の耐食性が高くなることが分かった。
この結果、Rh担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例12)、Ru担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例13)、およびPd担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例14)は、実施例2〜10のPt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片と同様の挙動を示した。
したがって、Rh担持酸化チタン粒子、Ru担持酸化チタン粒子、およびPd担持酸化チタン粒子は、Pt担持酸化チタン粒子と同様に、ステンレス鋼の防食に用いることができることが分かった。
(貴金属担持光触媒の生成)
光触媒として、酸化チタンTiO2に代えて、酸化鉄Fe2O3(実施例15)または酸化亜鉛ZnO(実施例16)を用いた以外は、実施例1と同様にして、Pt担持酸化鉄粒子(実施例15)、およびPt担持酸化亜鉛粒子(実施例16)を生成した。
得られたPt担持酸化鉄粒子(実施例15)、またはPt担持酸化亜鉛粒子(実施例16)を用いる以外は、実施例1と同様にして、Pt担持酸化鉄粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例15)、およびPt担持酸化亜鉛粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例16)を作製した。
得られたPt担持酸化鉄粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例15)、およびPt担持酸化亜鉛粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例16)について、実施例2と同様にして、腐食電位を測定した。
図13に、貴金属担持光触媒を構成する光触媒の種類と、貴金属担持光触媒付着ステンレス鋼試験片の腐食電位との関係を示す。なお、図13には、比較例2で得られた酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片の腐食電位も示す。
図13より、Pt担持酸化鉄粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例15)およびPt担持酸化亜鉛粒子付着ステンレス鋼試験片(実施例16)についても、Pt担持酸化チタン粒子付着ステンレス鋼試験片と同様にステンレス鋼の腐食電位が低下し、ステンレス鋼の耐食性が高くなることが分かった。
5 原子炉一次系
6 冷却材サンプリング配管
10 原子炉一次系冷却材採取部
11、11a、11b 原子炉一次系冷却材採取配管
12 バルブ
13 紫外線照射槽
14 攪拌器
20 光触媒添加部
25 光触媒供給部
26 光触媒供給配管
27 光触媒添加配管
30 紫外線照射部
40 貴金属担持光触媒注入部
41 貴金属担持光触媒注入配管
42 バルブ
43 注入ポンプ
61 光触媒
62 貴金属イオン
63 貴金属層(貴金属)
65 貴金属担持光触媒
70 原子炉一次系冷却材(冷却材)
71 第1の混合液(冷却材)
72 第2の混合液(冷却材)
80 紫外線
82 価電子帯(光触媒の価電子帯)
83 伝導帯(光触媒の伝導帯)
84 正孔の移動
85 電子の移動
86 励起
91、92 光触媒の移動
93 攪拌
Claims (12)
- 原子炉一次系から貴金属または貴金属イオンを含む原子炉一次系冷却材を採取する原子炉一次系冷却材採取工程と、
採取された前記原子炉一次系冷却材に光触媒を添加する光触媒添加工程と、
この光触媒添加工程で得られた冷却材に紫外線を照射することにより、冷却材中で前記光触媒の表面に前記貴金属が担持された貴金属担持光触媒を生成させる紫外線照射工程と、
この紫外線照射工程で得られた冷却材を前記原子炉一次系に注入する貴金属担持光触媒注入工程と、を有し、
前記貴金属または貴金属イオンは、原子炉一次系を構成する金属部材の表面の酸化皮膜から剥離した貴金属または貴金属イオン、及び、冷却材に注入された貴金属担持光触媒から剥離した貴金属または貴金属イオンの少なくともいずれか1つを含有することを特徴とする光触媒注入方法。 - 前記紫外線照射工程で得られた冷却材を前記原子炉一次系に注入する際の温度が、10℃以上288℃以下に制御されることを特徴とする請求項1に記載の光触媒注入方法。
- 前記貴金属担持光触媒は、貴金属の担持量が、光触媒100質量%に対して0.001質量%〜10質量%であることを特徴とする請求項1または2に記載の光触媒注入方法。
- 前記紫外線照射工程での紫外線照射強度が、0.01mW/cm2以上20mW/cm2以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光触媒注入方法。
- 前記紫外線の照射は、紫外線照射強度と照射時間とを制御することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光触媒注入方法。
- 前記貴金属が、Pt、Pd、Rh、Ru、OsおよびIrから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光触媒注入方法。
- 前記光触媒が、酸化チタン、酸化鉄および酸化亜鉛から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光触媒注入方法。
- 前記酸化鉄が、Fe2O3であることを特徴とする請求項7に記載の光触媒注入方法。
- 前記原子炉一次系冷却材の水質は、水素を注入してない通常水質、または水素を注入した水素注入水質であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光触媒注入方法。
- 原子炉一次系から貴金属または貴金属イオンを含む原子炉一次系冷却材を採取する原子炉一次系冷却材採取部と、
採取された前記原子炉一次系冷却材に光触媒を添加する光触媒添加部と、
この光触媒が添加された冷却材に紫外線を照射することにより、冷却材中で前記光触媒の表面に前記貴金属が担持された貴金属担持光触媒を生成させる紫外線照射部と、
前記貴金属担持光触媒を含む冷却材を前記原子炉一次系に注入する貴金属担持光触媒注入部と、を備え、前記貴金属または貴金属イオンは、原子炉一次系を構成する金属部材の表面の酸化皮膜から剥離した貴金属または貴金属イオン、及び、冷却材に注入された貴金属担持光触媒から剥離した貴金属または貴金属イオンの少なくともいずれか1つを含有することを特徴とする光触媒注入システム。 - 前記光触媒添加部は、内部に供給された光触媒に、採取された前記原子炉一次系冷却材が供給されて、前記光触媒が攪拌されることにより、前記光触媒と採取された原子炉一次系冷却材とを混合する手段であることを特徴とする請求項10に記載の光触媒注入システム。
- 前記光触媒添加部は、採取された前記原子炉一次系冷却材に光触媒を投下する手段であることを特徴とする請求項10に記載の光触媒注入システム。
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