JP6144480B2 - Zinc injection method and zinc injection device - Google Patents
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Description
本発明は、亜鉛注入方法及び亜鉛注入装置に係り、特に、沸騰水型原子力発電プラントの原子炉圧力容器内の炉水への亜鉛注入に好適な亜鉛注入方法及び亜鉛注入装置に関する。 The present invention relates to a zinc injection method and a zinc injection device, and more particularly to a zinc injection method and a zinc injection device suitable for zinc injection into reactor water in a reactor pressure vessel of a boiling water nuclear power plant.
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、複数の燃料集合体を装荷している炉心を内部に配置した原子炉圧力容器(RPVと称する)を有する原子炉を備えている。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炉水は、炉心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、RPV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RPVに供給される。RPV内での放射性腐食生成物の発生を抑制するため、給水に含まれる主として金属不純物が給水配管に設けられたろ過脱塩装置で除去される。 For example, a boiling water nuclear power plant (hereinafter abbreviated as a BWR plant) includes a nuclear reactor having a reactor pressure vessel (referred to as RPV) in which a core loaded with a plurality of fuel assemblies is disposed. I have. The reactor water supplied to the core by the recirculation pump (or internal pump) is heated by the heat generated by the 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 RPV 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 RPV as feed water. In order to suppress the generation of radioactive corrosion products in the RPV, mainly metal impurities contained in the feed water are removed by a filtration and desalting apparatus provided in the feed water pipe.
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BWRプラントの構成部材の接水部から発生するので、BWRプラントの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及びニッケル基合金などの不銹鋼が使用されている。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、RPVの低合金鋼が、直接、炉水と接触することを防止している。炉水とは、RPV内に存在する冷却水である。さらには、炉水の一部をRPVに接続された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 the corrosion product that is the source of the radioactive corrosion product is generated from the water contact portion of the BWR plant component such as RPV and recirculation piping, the main component of the BWR plant is corroded. Stainless steel and nickel-based alloys such as nickel-based alloys are used. The RPV made of low alloy steel has a built-in stainless steel on the inner surface to prevent the RPV low alloy steel from coming into direct contact with the reactor water. Reactor water is cooling water present in the RPV. Furthermore, a part of the reactor water is purified by a filtration and desalination apparatus of a reactor purification system connected to the RPV 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たとしても、極僅かな金属不純物が炉水に含まれることを避けることができないため、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不純物(例えば、金属元素)は、燃料棒内の核燃料物質の核分裂により放出される中性子の照射によって原子核反応を起こし、コバルト60,コバルト58,クロム51及びマンガン54等の放射性核種になる。 However, even if the above-mentioned corrosion countermeasures are taken, it is unavoidable that very few metal impurities are contained in the reactor water, so some metal impurities are contained in the fuel assembly as metal oxides. Adhere to the surface of the fuel rod. Impurities (for example, metal elements) adhering to the surface of the fuel rod cause a nuclear reaction by irradiation of neutrons released by fission of nuclear fuel material in the fuel rod, and radioactive materials such as cobalt 60, cobalt 58, chromium 51 and manganese 54 are emitted. Become a nuclide.
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。しかしながら、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。炉水に含まれる放射性物質は、RPVに接続された原子炉浄化系によって取り除かれる。しかしながら原子炉水浄化系で処理される炉水の処理量は、給水流量の数%でしかないため、炉水中の放射性物質を完全に除去することはできない。炉水中に残存する放射性物質は炉水とともにRPVに接続された再循環系などを循環している間に、BWRプラントの構成部材(例えば、配管)の炉水と接触する表面に蓄積される。この結果、構成部材の表面から放出される放射線が、BWRプラントの定期検査においてこの定期検査の作業に従事する従事者の放射線被ばくの原因となる。 These radionuclides remain mostly attached to the fuel rod surface in the form of oxides. However, some radionuclides are eluted as ions in the reactor water depending on the solubility of the incorporated oxide, or re-released into the reactor water as an insoluble solid called a clad. The radioactive material contained in the reactor water is removed by the reactor purification system connected to the RPV. However, since the amount of reactor water treated by the reactor water purification system is only a few percent of the feed water flow rate, the radioactive substances in the reactor water cannot be completely removed. The radioactive material remaining in the reactor water is accumulated on the surface of the BWR plant in contact with the reactor water while circulating in the recirculation system connected to the RPV together with the reactor water. As a result, the radiation emitted from the surface of the component member causes radiation exposure of workers engaged in the periodic inspection work in the periodic inspection of the BWR plant.
その従業者の被ばく線量は、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、各人の被ばく線量を可能な限り低くする必要が生じている。 The exposure dose of the employee is managed so that it does not exceed the prescribed value for each person. In recent years, this specified value has been reduced, and it has become necessary to reduce the exposure dose of each person as much as possible.
そこで、配管の炉水と接触する表面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。 Therefore, various methods for reducing the adhesion of radionuclides to the surface of the piping in contact with the reactor water and methods for reducing the concentration of radionuclides in the reactor water have been studied.
このような方法の一つとして、亜鉛などの金属イオンを炉水中に共存させ、炉水と接触する配管の内面及び構造物の表面に、亜鉛を含む緻密な酸化皮膜を形成することによって、こ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が特開昭58−79196号公報に記載されている。 As one of such methods, metal ions such as zinc coexist in the reactor water, and a dense oxide film containing zinc is formed on the inner surface of the piping and the surface of the structure in contact with the reactor water. A method for suppressing the incorporation of radionuclides such as cobalt 60 and cobalt 58 into the oxide film is described in JP-A-58-79196.
また、特許第3344608号公報には、亜鉛溶解槽内の水溶液中に炭酸ガスを導入して炭酸ガスで飽和した水溶液を生成し、亜鉛溶解槽内のこの水溶液に亜鉛(例えば、酸化亜鉛)を供給してこの亜鉛を炭酸ガスで飽和した水溶液に溶解させること記載している。生成された、亜鉛イオンを含む水溶液がRPV内に供給される。 Also, in Japanese Patent No. 3344608, carbon dioxide gas is introduced into an aqueous solution in a zinc dissolution tank to produce an aqueous solution saturated with carbon dioxide, and zinc (for example, zinc oxide) is added to the aqueous solution in the zinc dissolution tank. It is described that this zinc is dissolved in an aqueous solution saturated with carbon dioxide. The produced aqueous solution containing zinc ions is supplied into the RPV.
亜鉛イオンを作製しようとする場合、亜鉛の塩及び亜鉛化合物或いは亜鉛金属を酸及びアルカリで溶解する方法がある。いずれの場合も亜鉛イオンと反対の電荷を持つ対アニオン或いは対カチオンも炉水に持ち込まれることになるため、炉水及び構成部材への影響が少ない化学形態が望まれる。そのような化学形態の一つとして特許第3344608号公報では炭酸水を用いて亜鉛化合物(例えば、酸化亜鉛粉末)を溶解して亜鉛イオンを作製している。 When preparing zinc ions, there is a method of dissolving a zinc salt and a zinc compound or zinc metal with an acid and an alkali. In either case, since a counter anion or counter cation having a charge opposite to that of zinc ions is also brought into the reactor water, a chemical form with little influence on the reactor water and components is desired. As one such chemical form, in Japanese Patent No. 3344608, zinc ions are prepared by dissolving a zinc compound (for example, zinc oxide powder) using carbonated water.
特許第3344608号公報に記載された亜鉛注入方法では、亜鉛溶解槽内で生成した炭酸ガスで飽和した水溶液に亜鉛を溶解し、亜鉛イオンを含む水溶液を生成しているため、その水溶液に含まれる亜鉛の濃度が低くなる。亜鉛濃度の低い水溶液をRPVの炉水に注入した場合には、例えば、炉内構造物の表面及びRPVに接続された配管内面への放射性核種の付着を抑制する効果が小さくなる。 In the zinc injection method described in Japanese Patent No. 3344608, zinc is dissolved in an aqueous solution saturated with carbon dioxide gas generated in a zinc dissolution tank, and an aqueous solution containing zinc ions is generated. The zinc concentration is lowered. When an aqueous solution having a low zinc concentration is injected into the RPV reactor water, for example, the effect of suppressing the attachment of radionuclides to the surface of the reactor internal structure and the pipe inner surface connected to the RPV is reduced.
本発明の目的は、原子炉圧力容器内に注入する、亜鉛イオンを含む炭酸水溶液の亜鉛イオン濃度をさらに増加することができる亜鉛注入方法及び亜鉛注入装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a zinc injection method and a zinc injection apparatus capable of further increasing the zinc ion concentration of an aqueous carbonate solution containing zinc ions injected into a reactor pressure vessel.
上記した目的を達成する本発明の特徴は、炭酸ガス溶解領域内に存在する炭酸水溶液に炭酸ガスを注入してこの炭酸ガスを炭酸水溶液に溶解し、炭酸ガス溶解領域内の炭酸水溶液を、炭酸ガス溶解領域、及び亜鉛を含む固体物質が存在する亜鉛溶解領域を含む閉ループ内を循環させ、固体物質に含まれる亜鉛を、亜鉛溶解領域内において、その循環によって炭酸ガス溶解領域から亜鉛溶解領域に供給される炭酸水溶液に溶解し、溶解した亜鉛を含む炭酸水溶液をその循環によって炭酸ガス溶解領域に供給し、炭酸ガス溶解領域内の、亜鉛を含む炭酸水溶液を、原子炉圧力容器に接続された配管を通して原子炉圧力容器に供給することことにある。 The feature of the present invention that achieves the above-described object is that carbon dioxide gas is injected into a carbonic acid aqueous solution existing in the carbon dioxide gas dissolving region to dissolve the carbon dioxide gas in the carbonic acid aqueous solution. The gas dissolution region and the closed loop including the zinc dissolution region where the solid substance containing zinc exists are circulated, and the zinc contained in the solid material is moved from the carbon dioxide dissolution region to the zinc dissolution region by the circulation in the zinc dissolution region. Dissolved in the supplied carbonic acid aqueous solution, the carbonic acid aqueous solution containing dissolved zinc was supplied to the carbon dioxide dissolving region by circulation, and the carbonic acid aqueous solution containing zinc in the carbon dioxide dissolving region was connected to the reactor pressure vessel To supply to the reactor pressure vessel through piping.
亜鉛を含む炭酸水溶液を、炭酸ガス溶解領域及び亜鉛溶解領域を含む閉ループ内を循環させるため、亜鉛溶解領域を通過するたびに、固体物質に含まれる亜鉛が炭酸水溶液に溶解し、炭酸水溶液の亜鉛イオン濃度をさらに増加させることができる。このため、原子炉圧力容器内の炉水の亜鉛イオン濃度も、より短時間で増加させることができる。 Since the carbonic acid aqueous solution containing zinc is circulated in the closed loop including the carbon dioxide dissolving region and the zinc dissolving region, the zinc contained in the solid substance is dissolved in the carbonic acid aqueous solution every time it passes through the zinc dissolving region. The ion concentration can be further increased. For this reason, the zinc ion concentration of the reactor water in the reactor pressure vessel can also be increased in a shorter time.
好ましくは、炭酸水溶液の亜鉛濃度が設定亜鉛濃度よりも小さいときに亜鉛溶解領域に供給される炭酸水溶液の第1流速は、炭酸水溶液の亜鉛濃度が設定亜鉛濃度になったときに亜鉛溶解領域に供給される炭酸水溶液の第2流速よりも速くすることが望ましい。 Preferably, the first flow rate of the aqueous carbonate solution supplied to the zinc dissolving region when the zinc concentration of the aqueous carbonate solution is smaller than the set zinc concentration is such that the zinc flow rate in the zinc dissolving region is reached when the zinc concentration of the aqueous carbonate solution reaches the set zinc concentration. It is desirable to make it faster than the second flow rate of the aqueous carbonate solution supplied.
本発明によれば、原子炉圧力容器内に注入する、亜鉛イオンを含む炭酸水溶液の亜鉛イオン濃度をさらに増加することができる。 According to the present invention, it is possible to further increase the zinc ion concentration of the aqueous carbonate solution containing zinc ions injected into the reactor pressure vessel.
特許第3344608号公報では、前述したように、炭酸水を用いて亜鉛化合物(例えば、酸化亜鉛粉末)を溶解して亜鉛イオンを作製している。炭酸ガスを亜鉛溶解槽の底部から亜鉛溶解槽内の水中にバブリングして炭酸水を生成し、同じ亜鉛溶解槽に亜鉛化合物を添加して撹拌することによって亜鉛化合物を溶解し、亜鉛イオンを生成することができる。亜鉛化合物が添加された水中に炭酸ガスをバブリングすると、式(1)、式(2)及び式(3)で表される炭酸イオンの平衡反応が生じる。 In Japanese Patent No. 3344608, as described above, zinc ions are prepared by dissolving a zinc compound (for example, zinc oxide powder) using carbonated water. Carbon dioxide is bubbled into the water in the zinc dissolution tank from the bottom of the zinc dissolution tank to generate carbonated water, and the zinc compound is dissolved in the same zinc dissolution tank and stirred to generate zinc ions. can do. When carbon dioxide gas is bubbled into water to which a zinc compound is added, an equilibrium reaction of carbonate ions represented by the formulas (1), (2), and (3) occurs.
CO2(g)=CO2(aq) ; KH=[CO2(aq)]/PCO2=0.034(25℃で) ……(1)
CO2(aq)+H2O=HCO3 -+H+ ; K1=[HCO3 -][H+]/[CO2(aq)]=4.45×10-7 ……(2)
HCO3 -=CO3 2-+H+ ; K2=[CO3 2-][H+]/[HCO3 -]=4.69×10-11 ……(3)
これら三つの平衡式に加え水のイオン積[H+][OH-]=10-14、全圧101.3kPa、及び25℃の水の水蒸気圧8.44kPaを用いて、式(4)の電荷均衡式を解くと、pHは3.91となる。
CO 2 (g) = CO 2 (aq); K H = [CO 2 (aq)] / P CO2 = 0.034 (at 25 ° C.) (1)
CO 2 (aq) + H 2 O = HCO 3 − + H + ; K 1 = [HCO 3 − ] [H + ] / [CO 2 (aq)] = 4.45 × 10 −7 (2)
HCO 3 − = CO 3 2− + H + ; K 2 = [CO 3 2− ] [H + ] / [HCO 3 − ] = 4.69 × 10 −11 (3)
In addition to these three equilibrium equations, the ionic product of water [H + ] [OH − ] = 10 −14 , the total pressure 101.3 kPa, and the water vapor pressure of water at 25 ° C. of 8.44 kPa, When the charge balance equation is solved, the pH is 3.91.
[OH-]+[HCO3 -]+2[CO3 2-]=[H+] ……(4)
この炭酸水に亜鉛を溶解させると式(5)から式(9)で表される亜鉛イオンの各平衡反応が加わることになる。
[OH − ] + [HCO 3 − ] +2 [CO 3 2− ] = [H + ] (4)
When zinc is dissolved in the carbonated water, each equilibrium reaction of zinc ions represented by the formulas (5) to (9) is added.
Zn2++OH-=Zn(OH)+ ; KZn1=[Zn(OH)+]/([Zn2+][OH−])=2.04×106 ……(5)
Zn2++2OH-=Zn(OH)2 ; KZn2=[Zn(OH)2]/([Zn2+][OH-]2)=1.55×1011 ……(6)
Zn2++3OH-=Zn(OH)3 - ; KZn3=[Zn(OH)3 -]/([Zn2+][OH-]3)=2.04×1014 ……(7)
[Zn2+]+[CO3 2-]=[ZnCO3] ; KZnC=[ZnCO3]/([Zn2+][CO3 2-]))2.00×103 ……(8)
[Zn2+]+[HCO3 -]=[ZnHCO3 +] ; KZnHC=[ZnHCO3 +]/([Zn2+][HCO3 -])=7.08 ……(9)
亜鉛を加えた電荷均衡式及び亜鉛の質量均衡式を以下に示す。
Zn 2+ + OH − = Zn (OH) + ; K Zn1 = [Zn (OH) + ] / ([Zn 2+ ] [OH − ]) = 2.04 × 10 6 (5)
Zn 2+ + 2OH − = Zn (OH) 2 ; K Zn2 = [Zn (OH) 2 ] / ([Zn 2+ ] [OH − ] 2 ) = 1.55 × 10 11 (6)
Zn 2+ + 3OH − = Zn (OH) 3 − ; K Zn3 = [Zn (OH) 3 − ] / ([Zn 2+ ] [OH − ] 3 ) = 2.04 × 10 14 (7)
[Zn 2+ ] + [CO 3 2- ] = [ZnCO 3 ]; K ZnC = [ZnCO 3 ] / ([Zn 2+ ] [CO 3 2- ])) 2.00 × 10 3 (8) )
[Zn 2+ ] + [HCO 3 − ] = [ZnHCO 3 + ]; K ZnHC = [ZnHCO 3 + ] / ([Zn 2+ ] [HCO 3 − ]) = 7.08 (9)
The charge balance formula with zinc and the mass balance formula of zinc are shown below.
[Zn]T=[Zn2+]+[Zn(OH)+]+[Zn(OH)2]+[ZnCO3]+[ZnHCO3 +] ……(10)
[H+]+2[Zn2+]+[Zn(OH)+]+[ZnHCO3 +]=[OH-]+[HCO3 -]+2[CO3 2-] ……(11)
式(1)から式(11)を用いて亜鉛全濃度[Zn]TとpHの関係を求めた結果を図3に示す。図3に基づけば、亜鉛の溶解が進んで濃度が上昇するとpHも上昇することが分かる。この亜鉛濃度は亜鉛の飽和溶解濃度であり、実際の溶液中の亜鉛濃度との差分を駆動力として、亜鉛の溶解速度は次式の固体の溶解速度を表すNernst-Noyes-Whitney’s式で表すことができる。
[Zn] T = [Zn 2+ ] + [Zn (OH) + ] + [Zn (OH) 2 ] + [ZnCO 3 ] + [ZnHCO 3 + ] (10)
[H + ] +2 [Zn 2+ ] + [Zn (OH) + ] + [ZnHCO 3 + ] = [OH − ] + [HCO 3 − ] +2 [CO 3 2− ] (11)
FIG. 3 shows the results of determining the relationship between the total zinc concentration [Zn] T and pH using the equations (1) to (11). Based on FIG. 3, it can be seen that the pH increases as the concentration of zinc increases and the concentration increases. This zinc concentration is the saturated dissolution concentration of zinc, and the difference from the actual zinc concentration in the solution is the driving force, and the dissolution rate of zinc is expressed by the Nernst-Noyes-Whitney's equation, which represents the dissolution rate of solids of the following equation: Can do.
ここで、cは溶質濃度(ppm)、tは溶解時間(h)、Aは溶質表面積(cm2)、Dは拡散係数(cm2/h)、csは溶質飽和濃度(ppm)、Vは溶解液量(cm3)、δは拡散層厚み(cm)である。 Here, c is the solute concentration (ppm), t is the dissolution time (h), A is the solute surface area (cm 2 ), D is the diffusion coefficient (cm 2 / h), c s is the solute saturation concentration (ppm), V Is the amount of solution (cm 3 ), and δ is the thickness of the diffusion layer (cm).
溶解液量Vは溶解装置の大きさで決まり、溶質表面積Aは装置に仕込む亜鉛を含む固体物質の量で決まる値である。拡散係数Dは飽和溶質濃度csと同様に、温度や固体物質の種類によって決まる値である。一方、拡散層厚みδは亜鉛を含む固体物質に形成される炭酸水の拡散層厚みであり、固体物質と炭酸水の相対速度が速いほど薄くなるという性質がある。 The amount of solution V is determined by the size of the dissolution apparatus, and the solute surface area A is a value determined by the amount of solid material containing zinc charged in the apparatus. Similar to the saturated solute concentration c s , the diffusion coefficient D is a value determined by the temperature and the type of solid substance. On the other hand, the diffusion layer thickness δ is the diffusion layer thickness of carbonated water formed on a solid material containing zinc, and has a property that the faster the relative speed of the solid material and carbonated water, the thinner.
発明者らはこの関係を実験により求め、図4に示す結果を得た。図4から分かるように、炭酸水の流速が速くなると、亜鉛を含む固体物質の表面に形成される拡散層厚みが急激に薄くなり、ある程度の流速以上ではその減少率が鈍くなっている。流速5500cm/hでその固体物質の表面に形成される拡散層厚みは流速124cm/hでその固体物質の表面に形成される拡散層厚みに比較して約1/3になる。式(12)に基づけば、亜鉛を含む固体物質の溶解速度も3倍になることが分かる。これを利用すると、炭酸水の亜鉛濃度が低い場合は炭酸水の流速を速くし、その亜鉛濃度が上昇して来たらその流速を遅くするという運用が可能になる。 The inventors obtained this relationship by experiment and obtained the results shown in FIG. As can be seen from FIG. 4, when the flow rate of carbonated water is increased, the thickness of the diffusion layer formed on the surface of the solid substance containing zinc is rapidly reduced, and the rate of decrease is slow above a certain flow rate. The thickness of the diffusion layer formed on the surface of the solid material at a flow rate of 5500 cm / h is about 1/3 compared to the thickness of the diffusion layer formed on the surface of the solid material at a flow rate of 124 cm / h. Based on Formula (12), it turns out that the dissolution rate of the solid substance containing zinc is also tripled. If this is utilized, the operation of increasing the flow rate of carbonated water when the zinc concentration of carbonated water is low and decreasing the flow rate when the zinc concentration increases will be possible.
亜鉛によるCo−60付着抑制効果は、炉水の亜鉛濃度が2〜10ppbのときに生じる。この効果を得るためには、例えば、110万kWクラスのBWRプラントにおいて0.2ppb程度の、給水の亜鉛濃度が必要になる。原子炉圧力容器に供給される給水流量は約6400t/hであるため、給水への亜鉛の注入速度は1.3g/hとなる。1つの運転サイクルを1年としたとき、この運転サイクルで使用する亜鉛の量は11.4kgとなり、亜鉛を酸化亜鉛により供給する場合には必要な酸化亜鉛の量は14.2kgとなる。原子力プラントの定期検査の期間中において、その量以上の酸化亜鉛を亜鉛溶解装置の亜鉛溶解槽内に充填しておけば、原料である酸化亜鉛を、原子力プラントの運転中において溶解槽内に供給する必要はない。 The effect of suppressing the Co-60 adhesion by zinc occurs when the zinc concentration in the reactor water is 2 to 10 ppb. In order to obtain this effect, for example, a zinc concentration of feed water of about 0.2 ppb is required in a BWR plant of the 1.1 million kW class. Since the feed water flow rate supplied to the reactor pressure vessel is about 6400 t / h, the injection rate of zinc into the feed water is 1.3 g / h. When one operation cycle is set to one year, the amount of zinc used in this operation cycle is 11.4 kg, and when zinc is supplied by zinc oxide, the amount of zinc oxide required is 14.2 kg. If the zinc oxide in the zinc dissolution unit is filled in the zinc dissolution tank during the periodic inspection of the nuclear power plant, the raw material zinc oxide is supplied into the dissolution tank during operation of the nuclear power plant. do not have to.
以上に述べた検討結果を反映した本発明の実施例を、以下に説明する。 Examples of the present invention reflecting the above-described examination results will be described below.
本発明の好適な一実施例である実施例1の亜鉛注入方法を、図1及び図2を用いて説明する。本実施例の亜鉛注入方法は、沸騰水型原子力プラント(以下、BWRプラントという)に適用される。 A zinc injection method according to embodiment 1, which is a preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS. The zinc injection method of the present embodiment is applied to a boiling water nuclear plant (hereinafter referred to as a BWR plant).
まず、本実施例の亜鉛注入方法が適用されるこのBWRプラントの概略構成を、図2を用いて説明する。BWRプラントは、原子炉26、タービン34、復水器35、再循環系、原子炉浄化系及び給水系等を備えている。原子炉格納容器32内に設置された原子炉26は、炉心28を内蔵する原子炉圧力容器(以下、RPVという)27を有し、RPV27内にジェットポンプ29を設置している。炉心28には複数の燃料集合体(図示せず)が装荷されている。各燃料集合体は、核燃料物質で製造された複数の燃料ペレットを充填した複数の燃料棒を含んでいる。再循環系は再循環ポンプ30及びステンレス鋼製の再循環系配管31を有し、再循環ポンプ30が再循環系配管31に設置されている。給水系は、復水器35とRPV27を連絡する給水配管36に、復水器35からRPV27に向かって、復水ポンプ37、復水浄化装置38、低圧給水加熱器40、給水ポンプ39及び高圧給水加熱器41をこの順に設置して構成される。水素注入装置49が、復水器35と復水ポンプ37の間で給水配管36に接続されている。原子炉水浄化系は、再循環系配管31と給水配管36を連絡する浄化系配管43に、浄化系ポンプ45,再生熱交換器46,非再生熱交換器47及び浄化装置48を設置して構成される。浄化系配管43は、再循環ポンプ30より上流で再循環系配管31に接続される。
First, a schematic configuration of this BWR plant to which the zinc injection method of the present embodiment is applied will be described with reference to FIG. The BWR plant includes a
RPV27内の冷却水(以下、炉水という)は、再循環ポンプ30で昇圧され、再循環系配管31を通ってジェットポンプ29のノズル(図示せず)からジェットポンプ29のベルマウス(図示せず)内に噴出される。ノズルの周囲に存在する炉水も、ノズルから噴出される噴出流の作用により、ベルマウス内に吸引される。ジェットポンプ29から吐出された炉水は、炉心28に供給され、燃料棒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る。加熱された炉水の一部が蒸気になる。この蒸気は、RPV27から主蒸気配管33を通ってタービン34に導かれ、タービン34を回転させる。タービン34に連結された発電機(図示せず)が回転され、電力が発生する。タービン34から排出された蒸気は、復水器35で凝縮され、水になる。
Cooling water (hereinafter referred to as “reactor water”) in the
この水は、給水として、給水配管36を通りRPV27内に供給される。給水配管36を流れる給水は、復水ポンプ37で昇圧され、復水浄化装置38で不純物が除去され、給水ポンプ39でさらに昇圧され、低圧給水加熱器40及び高圧給水加熱器41で加熱される。抽気配管42で主蒸気配管33,タービン34から抽気された抽気蒸気が、低圧給水加熱器40及び高圧給水加熱器41にそれぞれ供給され、給水の加熱源となる。
This water is supplied into the
給水として炉心に持ち込まれた水は核燃料物質の核分裂に伴って発生する放射線の照射を受けて放射線分解を起こし、過酸化水素及びや酸素などの酸化性化学種を生ずる。この酸化性化学種によって炉水と接触する構成部材の腐食電位が上昇する。このため、応力腐食割れに対する環境緩和対策として水素注入装置49から給水に水素を注入して、この水素と酸化剤を反応させることで酸化剤濃度を低減させて腐食電位を下げる運転が行われている。この給水に水素を注入しながら行う運転を水素注入水質運転(HWC:Hydrogen Water Chemistry)、水素注入を行わない従来の運転を通常水質運転(NWC:Normal Water Chemistry)と呼んでいる。水素注入による腐食電位低下運転は運転中継続することが望ましいが、中断される場合があり、この時に腐食電位の高い状態となる。
The water brought into the reactor core as the feed water is irradiated with radiation generated as a result of nuclear fission of the nuclear fuel material and undergoes radiolysis to produce oxidizing species such as hydrogen peroxide and oxygen. This oxidizing chemical species raises the corrosion potential of the components in contact with the reactor water. Therefore, as an environmental mitigation measure against stress corrosion cracking, hydrogen is injected into the feed water from the
再循環系配管31内を流れる炉水の一部は、浄化系ポンプ45の駆動によって浄化系配管43内に流入し、浄化装置48で浄化される。浄化された炉水は、浄化系配管43及び給水配管36を経てRPV27内に戻される。
A part of the reactor water flowing in the
BWRプラントは、一つの運転サイクルでの運転が終了した後に停止される。この運転停止後に、BWRプラントに対して定期検査が実施される。この定期検査が終了した後、BWRプラントが再度起動される。この定期検査の期間中において、炉心28内の一部の燃料集合体が新燃料集合体と交換される。すなわち、炉心28内の一部の燃料集合体が、使用済燃料集合体としてRPV27から取り出され、燃焼度ゼロの新たな燃料集合体が炉心28に装荷される。
The BWR plant is stopped after the operation in one operation cycle is completed. After this shutdown, a periodic inspection is performed on the BWR plant. After this periodic inspection is completed, the BWR plant is started again. During this periodical inspection, some fuel assemblies in the core 28 are replaced with new fuel assemblies. That is, a part of the fuel assembly in the
本実施例の亜鉛注入方法に用いられる亜鉛注入装置1は、復水浄化装置38と低圧給水加熱器40の間の給水配管36に亜鉛注入配管21を介して接続される。亜鉛注入装置1の詳細を、図1を用いて説明する。亜鉛注入装置1は、内部に亜鉛溶解領域を形成する亜鉛溶解槽(第2溶解槽)2、内部に炭酸ガス溶解領域を形成する炭酸ガス溶解槽(第1溶解槽)4、及び炭酸ガス供給装置13を有する。炭酸ガス溶解槽4の底部に一端部が接続される配管7の他端部が、亜鉛溶解槽2の底部に接続される。配管8の一端部が亜鉛溶解槽2の頂部に接続され、配管8の他端部が炭酸ガス溶解槽4の頂部に接続される。炭酸ガス溶解槽4、配管7、亜鉛溶解槽2及び配管8によって、閉ループが形成される。循環ポンプ6及び流量計12が配管7に設けられる。水位計10及び導電率計11が炭酸ガス溶解槽4に設けられる。
The zinc injection device 1 used in the zinc injection method of the present embodiment is connected to the
亜鉛溶解槽2の内部には亜鉛を含む粒状の固体を充填する。この粒状の固形物は循環ポンプ6で昇圧された炭酸水溶液24の流れで容易に流動しない大きさとする。そのような固形物としては例えば酸化亜鉛の円柱状焼結体(直径1cm、高さ1cm)または金属亜鉛球(直径1cm)などがある。
The
炭酸ガス供給装置13は、散気管5、炭酸ガス供給配管15及び炭酸ガスボンベ14を有する。散気管5は、多数の噴出孔が形成され、炭酸ガス溶解槽4内の底部に配置される。炭酸ガス供給配管15は、散気管5及び炭酸ガスボンベ14に接続される。バルブ16が炭酸ガス供給配管15に設けられる。
Carbon
亜鉛注入配管21が、循環ポンプ6の上流で配管7に接続され、さらに、給水配管36に接続される。注入ポンプ20及び流量計22が亜鉛注入配管21に設けられる。制御装置23が、信号線により、水位計10、導電率計11及び流量計12及び22に接続される。
The
亜鉛注入装置1を用いた本実施例の亜鉛注入方法を、以下に具体的に説明する。 The zinc injection method of the present embodiment using the zinc injection device 1 will be specifically described below.
制御装置23から出力される制御指令に基づいてポンプ18が駆動され、補給水が補給水源17から補給水配管19を通して炭酸ガス溶解槽4に供給される。水位計10計測された水位信号が制御装置23に入力される。制御装置23が、水位計10からの水位信号に基づいて炭酸ガス溶解槽4が満水になったと判定したとき、制御装置23がポンプ18の駆動を停止し、補給水の炭酸ガス溶解槽4への供給が停止される。
The
炭酸ガス溶解槽4が満水になった後、制御装置23はバルブ16を開く。炭酸ガスボンベ14内の炭酸ガスが、炭酸ガス供給配管15を通って散気管5に供給され、散気管5から炭酸ガス溶解槽4の水中に放出される。放出された炭酸ガスは炭酸ガス溶解槽4内の水に溶解する。この水に溶解しなかった炭酸ガスは、炭酸ガス溶解槽4内を上昇して炭酸ガス溶解槽4からベント配管9に放出される。
After the carbon dioxide
炭酸ガス溶解槽4に供給された炭酸ガスは、式(1)の反応により、水との界面から水に溶解し、CO2(aq)となる。続いて、式(2)及び式(3)の平衡反応が生じ、炭酸水素イオン(HCO3 -)及び炭酸イオン(CO3 2-)が生じる。炭酸ガス溶解槽4の圧力は大気圧(101.3kPa)であり、気相部には炭酸ガスの他、25℃での飽和水蒸気8.44kPaが含まれる。炭酸ガス溶解水のpHは式(1)から式(3)の平衡定数と式(4)の関係を使って計算すると、炭酸ガスの水への溶解が平衡に達したときには炭酸ガス溶解槽4内の炭酸水溶液24のpHが3.91になる。
The carbon dioxide gas supplied to the carbon dioxide
炭酸ガス溶解槽4内の炭酸水溶液24のpHの低下に伴ってその炭酸水溶液24の導電率は上昇する。このpHが飽和炭酸水のpH3.91に近づいてくると、炭酸ガス溶解槽4内の炭酸水溶液24の導電率の上昇が飽和する。この導電率の上昇が飽和したことは、例えば、10分以上、炭酸ガス溶解槽4内で生成された炭酸水溶液24の導電率が上昇傾向を示さなくなったことをもって判定される。
As the pH of the
導電率計11は炭酸ガス溶解槽4内の炭酸水溶液24の導電率を計測する。制御装置23は、導電率計11で計測された導電率を入力し、入力した導電率に基づいて炭酸ガス溶解槽4内の炭酸水溶液24の導電率の上昇が飽和したと判定したとき、循環ポンプ6に駆動開始信号を出力する。これにより、循環ポンプ6が駆動され、炭酸ガス溶解槽4内の炭酸水溶液24が、配管7を通って亜鉛溶解槽2に供給される。
The conductivity meter 11 measures the conductivity of the carbonic acid
BWRプラントの一つの運転サイクルでの消費量以上、例えば、30kg以上の酸化亜鉛ペレット(亜鉛を含む固体物質)3が、亜鉛溶解槽2内に予め充填されている。酸化亜鉛の替わりとして炭酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、及び金属亜鉛のいずれかを用いることも可能である。酸化亜鉛ペレット3は、亜鉛溶解槽2内で上昇する炭酸水溶液24の流速では浮遊しない程度の大きさとする。このため、酸化亜鉛ペレット3の大きさは、例えば、粒径5mm以上とする。これは、亜鉛溶解槽2内に予め充填する酸化亜鉛が微細な粉末である場合には、この酸化亜鉛が、炭酸水溶液24の流れに乗って、溶解しない状態のまま、配管8、及び亜鉛注入配管21を通って給水配管36に注入される。このため、溶解しない酸化亜鉛によって亜鉛注入配管21に目詰まりが生じる恐れがあり、さらに、RPV27内の炉水の亜鉛濃度を管理する上でも好ましくない。
More than the amount consumed in one operation cycle of the BWR plant, for example, 30 kg or more of zinc oxide pellets (solid substance containing zinc) 3 is filled in the
炭酸ガス溶解槽4から亜鉛溶解槽2内に供給された炭酸水溶液24は、亜鉛溶解槽2内で、充填された多数の酸化亜鉛ペレット3の相互間を酸化亜鉛ペレット3に接触しながら上昇する。上昇する低いpHの炭酸水溶液24が酸化亜鉛ペレット3を溶解し、酸化亜鉛ペレット3に含まれる亜鉛がイオンとなって炭酸水溶液24内に溶出する。この時の酸化亜鉛ペレット3の溶解反応は、式(13)で表される。
The aqueous
ZnO+H++H2O = Zn2++2OH- ……(13)
この結果、亜鉛イオンを含む炭酸水溶液(亜鉛イオンを含む注入水)24が亜鉛溶解槽2内で生成される。この亜鉛イオンを含む炭酸水溶液では、式(4)から式(9)の平衡関係が成立し、電荷均衡式である式(10)及び亜鉛の質量均衡式である式(11)が成立する。式(1)から式(11)の関係式を用いることにより、図3に示すような炭酸水溶液の亜鉛全濃度[Zn]Tと炭酸水溶液のpHの関係が求められる。
ZnO + H + + H 2 O = Zn 2+ + 2OH − (13)
As a result, an aqueous carbonate solution containing zinc ions (injected water containing zinc ions) 24 is generated in the
亜鉛溶解槽2内における亜鉛の溶出によって亜鉛溶解槽2内の炭酸水溶液24のpHが、図3に示すように、中性側に変化し、炭酸水溶液24への亜鉛の溶出度合いが抑制される。亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24は、亜鉛溶解槽2の頂部から配管8に排出され、配管8を通って炭酸ガス溶解槽4に供給される。炭酸ガス溶解槽4に供給された亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24は、炭酸ガス溶解槽4内の炭酸水溶液24と混合され、循環ポンプ6で昇圧されて配管7を通して亜鉛溶解槽2に導入される。この亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24は、亜鉛溶解槽2内で酸化亜鉛ペレット3に接触し、前述したように、酸化亜鉛ペレット3に含まれる亜鉛がイオンとなってその炭酸水溶液24に溶出する。このため、亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の亜鉛イオンの濃度が増加する。
As shown in FIG. 3, the elution of zinc in the
亜鉛溶解槽2内の亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24は、炭酸ガス溶解槽4、配管7、亜鉛溶解槽2及び配管8によって形成される閉ループ内を循環する。このような亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の循環により、この炭酸水溶液24の亜鉛イオン濃度は、酸化亜鉛ペレット3が充填された亜鉛溶解槽2内を炭酸水溶液24が通過するたびに、増加する。閉ループ内を循環する炭酸水溶液24の亜鉛イオンの濃度は、やがて、飽和濃度に到達する。炭酸水溶液24を、酸化亜鉛ペレット3を充填した亜鉛溶解槽2を含む上記の閉ループ内で循環させることによって、亜鉛イオンの濃度が飽和濃度付近まで上昇した炭酸水溶液24を容易に得ることができる。
The
発明者らは、このときの酸化亜鉛ペレット3から炭酸水溶液24に溶解する亜鉛の溶解速度を、図1に示す構成を有する試験装置を用いて検討した。この試験装置は、図1に示された亜鉛注入装置1を小型化したものである。使用する水の量が10リットル、亜鉛溶解槽に充填される酸化亜鉛ペレットが770gである。さらに、この試験装置では、亜鉛注入装置1に設けられる、ポンプ18を設置している補給水配管19、及び注入ポンプ20を設置している亜鉛注入配管21が除去されている。
The inventors examined the dissolution rate of zinc dissolved in the
炭酸ガス溶解槽内の水の温度を30℃にして炭酸ガスを散気管からその水の中にバブリングし、炭酸ガス溶解槽内で炭酸水溶液を生成した。炭酸水溶液の導電率の上昇が飽和したところで、循環ポンプを駆動して炭酸ガス溶解槽内の炭酸水溶液を、酸化亜鉛ペレットが充填された亜鉛溶解槽に供給した。この時における亜鉛溶解槽への炭酸水溶液の供給時間と炭酸水溶液の亜鉛濃度の関係を図5に示す。図5の特性に基づけば、亜鉛溶解槽への炭酸水溶液の供給を開始した時点から約20時間を経過したときに、亜鉛溶解槽内の炭酸水溶液の亜鉛濃度が飽和濃度に到達していることが分かる。図5に示された菱形のプロット(実験値)と式(12)に基づいて、溶解した亜鉛の拡散速度係数D、酸化亜鉛ペレットの表面に形成された拡散層厚みδ、亜鉛の飽和溶解度csをフィッティングで求め、これらの値を用いて計算した亜鉛濃度の経時変化を図5に実線で示した。 The temperature of the water in the carbon dioxide dissolution tank was set to 30 ° C., and carbon dioxide was bubbled into the water from the diffuser tube to generate an aqueous carbonate solution in the carbon dioxide dissolution tank. When the increase in the conductivity of the aqueous carbonate solution was saturated, the circulation pump was driven to supply the aqueous carbonate solution in the carbon dioxide dissolution tank to the zinc dissolution tank filled with zinc oxide pellets. FIG. 5 shows the relationship between the supply time of the aqueous carbonate solution to the zinc dissolution tank at this time and the zinc concentration of the aqueous carbonate solution. Based on the characteristics of FIG. 5, the zinc concentration of the aqueous carbonate solution in the zinc dissolution vessel has reached the saturation concentration when about 20 hours have elapsed since the start of the supply of the aqueous carbonate solution to the zinc dissolution vessel. I understand. Based on the rhombus plot (experimental value) and the equation (12) shown in FIG. 5, the diffusion rate coefficient D of the dissolved zinc, the thickness of the diffusion layer δ formed on the surface of the zinc oxide pellet, the saturation solubility c of zinc s was obtained by fitting, and the change over time in the zinc concentration calculated using these values was shown by a solid line in FIG.
同様の実験を炭酸水溶液の流速を変化させて行い、求めた拡散層の厚みδと炭酸水溶液の流速の関係を求めた。この結果、炭酸水溶液の流速が変化すると、拡散層の厚みδが図4に示すように変化した。この図4によれば、炭酸水溶液の流速が速くなると拡散層の厚みδが薄くなり、式(12)から拡散層の厚みδが薄くなるほど亜鉛の溶解速度が速くなることが分かる。例えば、炭酸水溶液の流速が5500cm/hであるときの拡散層の厚み0.034cmに比べてその流速が124cm/hであるときの拡散層の厚みは0.11cmと約3倍になる。この結果、炭酸水溶液の流速が124cm/hであるときの亜鉛の溶解速度は、炭酸水溶液の流速が5500cm/hであるときの亜鉛の溶解速度の1/3に低下する。従って、酸化亜鉛ペレットに接触する炭酸水溶液の流速が速いほどこの炭酸水溶液の亜鉛濃度が早く飽和溶解度に到達することになる。亜鉛濃度が飽和溶解度付近に到達してしまえば、循環ポンプ6の回転速度を下げて亜鉛溶解槽内における炭酸水溶液の流速を下げ、循環ポンプ6の負荷を減らすことが望ましい。
A similar experiment was performed by changing the flow rate of the aqueous carbonate solution, and the relationship between the obtained thickness δ of the diffusion layer and the flow rate of the aqueous carbonate solution was determined. As a result, when the flow rate of the aqueous carbonate solution changed, the thickness δ of the diffusion layer changed as shown in FIG. According to FIG. 4, it can be seen that the diffusion layer thickness δ decreases as the flow rate of the aqueous carbonate solution increases, and the dissolution rate of zinc increases as the diffusion layer thickness δ decreases from equation (12). For example, the thickness of the diffusion layer when the flow rate is 124 cm / h is about 0.13 cm, which is about three times as large as the diffusion layer thickness of 0.034 cm when the flow rate of the aqueous carbonate solution is 5500 cm / h. As a result, the dissolution rate of zinc when the flow rate of the aqueous carbonate solution is 124 cm / h is reduced to 1/3 of the dissolution rate of zinc when the flow rate of the aqueous carbonate solution is 5500 cm / h. Therefore, the faster the flow rate of the aqueous carbonate solution in contact with the zinc oxide pellets, the faster the zinc concentration of the aqueous carbonate solution reaches the saturation solubility. When the zinc concentration reaches near the saturation solubility, it is desirable to reduce the load of the
亜鉛注入装置1を用いた本実施例の亜鉛注入方法を、図4及び図5に示された特性を用いて更に説明する。亜鉛注入装置1の閉ループ内を循環する炭酸水溶液24の総量を200kgとし、その炭酸水溶液24の線流速を5500cm/hとした場合、炭酸水溶液24の亜鉛濃度が約10時間で飽和溶解度に近い350ppmに到達する。そこで、制御装置23は、導電率計11で計測された導電率に基づいて、炭酸ガスをバブリングしている炭酸水溶液24の炭酸濃度が炭酸飽和濃度に到達したと判定したとき、亜鉛溶解槽2内の炭酸水溶液24の線流速が5500cm/hになるように、循環ポンプ6を駆動する。
The zinc injection method of the present embodiment using the zinc injection device 1 will be further described using the characteristics shown in FIGS. When the total amount of the carbonic acid
発明者らが実験によって求めた、炭酸が飽和した炭酸水溶液24中の亜鉛濃度とその炭酸水溶液24の導電率の関係を示す特性を、図6に示す。図6に示されたこの特性は制御装置23のメモリ(図示せず)に予め記憶されている。制御装置23は、導電率計11で計測した炭酸水溶液24の導電率を用いてその炭酸水溶液24の亜鉛濃度を求め、この亜鉛濃度が例えば350ppmに到達したときに、循環ポンプ6の回転数を制御して亜鉛溶解槽2を流れる炭酸水溶液24の流速を例えば124cm/hまで低下させる。亜鉛溶解槽2内での亜鉛の溶解初期では亜鉛を早く炭酸水溶液24に溶解した方が、RPV27内への亜鉛注入が早期にできるので好ましい。しかし、一旦、炭酸水溶液24の亜鉛濃度が飽和溶解度になるとその後は線流速を下げて亜鉛の溶解速度を落として、循環ポンプ6の駆動電力を節約することが望ましい。
FIG. 6 shows the characteristics obtained by experiments by the inventors and showing the relationship between the zinc concentration in the carbonated
制御装置23は、炭酸水溶液24の亜鉛濃度が350ppmに到達したと判定したとき、注入ポンプ20の起動信号を出力する。注入ポンプ20は、この起動信号により起動される。注入ポンプ20が起動すると、炭酸ガス溶解槽4から排出された、亜鉛濃度が350ppmである炭酸水溶液24が、亜鉛注入配管21を通して給水配管36に注入される。亜鉛濃度350ppmの炭酸水溶液24は、給水配管36内を流れる給水に混入される。更に、制御装置23は、注入する炭酸水溶液24の亜鉛濃度及び給水配管36内を流れる給水の流量(給水流量)に基づいてRPV27に供給される給水の亜鉛濃度が所定の値、例えば0.2ppb(設定亜鉛濃度)になるように、給水配管36への炭酸水溶液24の注入量を制御する。110万kWのBWRプラントでは給水流量が6400t/hであるので、制御装置23は、注入する炭酸水溶液24の亜鉛濃度、給水流量及び設定亜鉛濃度に基づいて、亜鉛濃度350ppmの炭酸水溶液24の注入量を3.5kg/hと算出し、炭酸水溶液24の注入量がこの値になるように注入ポンプ20の回転速度を制御する。炭酸水溶液24中では、亜鉛はイオン状になっている。
When it is determined that the zinc concentration of the
給水配管36内に注入された亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24は給水配管36内で給水に混合され、この亜鉛イオンを含む給水が、RPV27に供給される。給水に含まれた亜鉛イオンはRPV27内で炉水に混入される。亜鉛イオンを含む炉水が、RPV27内を循環し、RPV27に接続された配管(例えば、再循環系配管31及び浄化系配管43等)内を流れる。亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の給水配管36への注入が継続して行われると、炭酸ガス溶解槽4内の水位が低下する。このため、補給水源17から炭酸ガス溶解槽4内に水が補給される。例えば、水位計10で計測された、炭酸ガス溶解槽4の水位を入力した制御装置23は、この水位に基づいて、炭酸ガス溶解槽4の水位が炭酸ガス溶解槽4の保有水量200kgのうち一割が給水配管36に注入された状態における炭酸ガス溶解槽4の下限設定水位まで低下したと判定したとき、ポンプ18の起動信号を出力する。ポンプ18が起動され、補給水源17の水が補給水配管19を通して炭酸ガス溶解槽4に供給される。制御装置23は、補給水の供給により、水位計10で計測された水位が満水状態を示す上限設定水位に達したと判定したとき、ポンプ18の停止信号を出力する。このとき、ポンプ18の駆動が停止される。
The
補給水の炭酸ガス溶解槽4への供給により、炭酸ガス溶解槽4内の炭酸水溶液24の亜鉛濃度が下がり、炭酸水溶液24の導電率も低下する。制御装置23は、導電率計11で計測した導電率に基づいて求めた、炭酸ガス溶解槽4内の炭酸水溶液24の亜鉛濃度が、亜鉛の飽和濃度の、例えば、20%減の280ppmを下回ったと判定したとき、循環ポンプ6の回転速度を増加させる。亜鉛溶解槽2内を上昇する炭酸水溶液24の線流速が5500cm/hに速められ、炭酸水溶液24の亜鉛イオン濃度が亜鉛の飽和濃度に到達するまでに要する時間が短縮される。炭酸水溶液24の亜鉛濃度が亜鉛の飽和濃度よりも低い期間では、給水に注入される炭酸水溶液24の亜鉛濃度を0.2ppbに維持できるように、制御装置23が注入ポンプ20の駆動を制御し、注入速度を上げて炭酸水溶液24の注入量を増やすことで対応する。例えば、炭酸水溶液24の亜鉛濃度が280ppmの場合には、制御装置23は、給水配管36への炭酸水溶液24の注入量を4.6kg/hと算出し、炭酸水溶液24の注入量がこの値になるように注入ポンプ20の駆動を制御する。
By supplying makeup water to the carbon
なお、流量計12で計測された、亜鉛溶解槽2に供給される炭酸水溶液24の流量は、制御装置23に入力される。制御装置23は、炭酸水溶液24の亜鉛の飽和濃度に対応した、亜鉛溶解槽2に供給される炭酸水溶液24の流量(設定流量)を記憶しており、流量計12から入力した流量に基づいて亜鉛溶解槽2に供給される炭酸水溶液24の流量が設定流量になったかを確認する。また、流量計22で計測された流量も制御装置23に入力される。制御装置23は、流量計22から入力した流量、及び導電率計11で計測した導電率を用いて求めた炭酸水溶液24の亜鉛濃度に基づいて、注入ポンプ20の回転速度を調節し、給水配管36に注入する亜鉛を含む炭酸水溶液の注入量を制御する。
The flow rate of the
このように、本実施例では炭酸ガス溶解槽4内での炭酸ガスの溶解、亜鉛溶解槽2内での炭酸水溶液24による亜鉛の溶解、及び亜鉛イオンを溶解した炭酸水溶液24の炭酸ガス溶解槽4及び亜鉛溶解槽2への再循環により、亜鉛濃度が亜鉛の飽和濃度に近い、亜鉛を含む炭酸水溶液24を作成し、この亜鉛含有炭酸水溶液を給水に注入し、この注入によって減少した水量を補うため水を炭酸ガス溶解槽4に補給するという亜鉛注入装置1の運転が、BWRプラントの1つの運転サイクルにおいて繰り返されることで、亜鉛イオンを含む給水がRPV27に供給される。
As described above, in this embodiment, the carbon dioxide gas is dissolved in the carbon
本実施例では、350ppmの亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24を3.5kg/hで給水に注入しているが、これは1.2g/hの亜鉛イオンの供給速度に相当する。1つの運転サイクルを10000hとすると、亜鉛を含む固体物質の消費量は、亜鉛で12kg、酸化亜鉛では15kgとなる。本実施例では30kgの酸化亜鉛ペレット3がBWRプラント起動前の定期検査中に亜鉛溶解槽2へ供給されているので、プラント運転中は亜鉛イオンの原料を補給する必要はなく、プラント運転中は亜鉛注入装置1を連続して運転することが可能である。
In this embodiment, the
本実施例は、亜鉛注入装置1で上記したように生成された亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24を給水配管36に注入し、亜鉛イオンを含む給水をRPV27内の炉水に供給するので、再循環系配管31及び浄化系配管43等の炉水の流れる配管の内面への放射性コバルトの付着量を低減することができる。このため、定期検査の作業時における従事者の放射線被ばくを低減することができる。
In this embodiment, the
本実施例によれば、炭酸ガス溶解槽4内の炭酸水溶液24を、酸化亜鉛ペレット3を充填した亜鉛溶解槽2及び炭酸ガス溶解槽4を含む閉ループ内で循環させるので、亜鉛イオンを含みRPV27に注入される炭酸水溶液(注入水)24の亜鉛イオン濃度を高くすることができる。このため、RPV27内の炉水の亜鉛イオン濃度をより短時間で増加させることができる。
According to the present embodiment, the carbonic acid
本実施例では、炭酸ガス溶解槽4から配管7を通して亜鉛溶解槽2に供給する炭酸水溶液24の流速を調節することができるので、炭酸水溶液24の亜鉛イオン濃度を設定亜鉛イオン濃度まで高めるのに要する時間を短くすることができる。また、炭酸水溶液24の亜鉛イオン濃度が設定亜鉛イオン濃度に増加した後では、亜鉛溶解槽2内の炭酸水溶液24の流速が遅くなるように調節することができる。これによって、炭酸ガス溶解槽4から亜鉛溶解槽2に炭酸水溶液24を供給する循環ポンプ6の負荷を低減することができ、循環ポンプ6で消費する電力を少なくすることができる。
In this embodiment, since the flow rate of the carbonic acid
本実施例では、炭酸ガスの溶解と亜鉛の溶解を別々の溶解槽で行っているので、すなわち、炭酸ガス溶解槽4において炭酸ガスの溶解により炭酸水溶液24を生成し、亜鉛溶解槽2においてこの炭酸水溶液24を用いて亜鉛を溶解するので、炭酸ガスの溶解により生成される炭酸水溶液24の炭酸濃度の調節を容易に行うことができ、所定濃度の亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の生成を容易に行うことができる。
In the present embodiment, the dissolution of carbon dioxide and the dissolution of zinc are performed in separate dissolution tanks, that is, the carbon dioxide
本実施例は、炭酸ガス溶解槽4に導電率計11を設置しているので、導電率計11の導電率計測値に基づいて炭酸ガス溶解槽4内で生成された炭酸水溶液24の炭酸濃度を容易に確認することができる。設定炭酸濃度になった炭酸水溶液24を酸化亜鉛ペレット3が充填された亜鉛溶解槽2に供給することができ、亜鉛溶解槽2内での亜鉛の溶解を効率良く行うことができる。また、本実施例では、その導電率計11の導電率計測値に基づいて炭酸水溶液24の亜鉛イオン濃度を求めるので、炭酸水溶液24の亜鉛イオン濃度を精度良く求めることができる。このため、RPV27内の炉水に注入する亜鉛イオン濃度を所定濃度に調節することができる。導電率計11の計測値は、炭酸水溶液24の炭酸濃度及び亜鉛濃度の算出に利用することができる。
In this embodiment, since the conductivity meter 11 is installed in the carbon dioxide
所定濃度の亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24を給水に注水しながら、炭酸ガス溶解槽4に補給水を供給して炭酸水溶液24を亜鉛溶解槽2に供給するので、亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の給水への注水を、継続して行いことができる。
While the
本実施例では、炭酸ガスの炭酸ガス溶解槽4への注入、停止の判定、炭酸水溶液の亜鉛濃度の判定、亜鉛溶解槽2に供給される炭酸水溶液24の流速の調節、及び給水配管36への亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の注入量の制御、補給水の供給及び停止の制御、及びバルブ16の制御を制御装置23で行っていたが、これらの制御操作の一部または全てを運転員が行うことも可能である。しかし、運転員の負担軽減の観点からは出来るだけ制御装置23を用いて行うことが望ましい。
In the present embodiment, injection of carbon dioxide into the carbon
亜鉛注入装置1を給水配管36ではなく浄化装置48よりも下流で浄化系配管43に接続し、亜鉛注入装置1で生成された亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24を浄化装置48よりも下流の浄化系配管43に注入しても良い。浄化装置48よりも下流の浄化系配管43に注入された、亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24は、給水配管36を経てRPV27内に供給される。
The zinc injection device 1 is connected to the
本発明の他の好適な実施例である実施例2の亜鉛注入方法を、図7を用いて説明する。本実施例の亜鉛注入方法は、沸騰水型原子力プラント(以下、BWRプラントという)に適用される。
A zinc injection method according to
本実施例の亜鉛注入方法に用いられる亜鉛注入装置1Aを、図2を用いて説明する。亜鉛注入装置1Aは、本質的には、実施例1に用いられる亜鉛注入装置1において亜鉛溶解槽2及び炭酸ガス溶解槽4を一体化した溶解槽25を有している。循環ポンプ6及び流量計12が設けられた配管7の一端部が溶解槽25の底部に接続され、配管7の他端部が溶解槽25の頂部に接続される。溶解槽25は亜鉛溶解槽2と炭酸ガス溶解槽4を一体化した構成を有し、溶解槽25内には酸化亜鉛ペレット3が充填される亜鉛溶解領域52、及び亜鉛溶解領域52の下方に位置する溶液貯留領域50が形成される。配管7の他端部は亜鉛溶解領域52の上方で溶解槽25に接続される。補給水配管19が亜鉛溶解領域52の上方で溶解槽25に連絡される。圧力計51が排気バルブ(図示せず)を設けた配管により溶解槽25に接続される。炭酸ガス供給装置13の替りに設置した炭酸ガス供給装置13Aは、散気管5を有していなく、炭酸ガス供給配管15及び炭酸ガスボンベ14を有する。亜鉛注入装置1Aの他の構成は前述の亜鉛注入装置1と同じである。溶液貯留領域50が実施例1における炭酸ガス溶解槽4に該当し、亜鉛溶解領域52が実施例1における亜鉛溶解槽2に該当する。炭酸ガス供給配管15は、溶解槽25に接続され、溶解槽25内で溶液貯留領域50と亜鉛溶解領域52の間に形成される空間に連絡される。
A
亜鉛注入装置1Aを用いた本実施例の亜鉛注入方法を以下に説明する。制御装置23Aがバルブ16の開信号を出力する。この開信号の出力によってバルブ16が開いて炭酸ガスボンベ14内の炭酸ガスが炭酸ガス供給配管15を通して溶解槽25内に注入される。この炭酸ガスは、溶解槽25内において亜鉛溶解領域52内の酸化亜鉛ペレット3相互間にも充填される。炭酸ガスの溶解槽25内への充填後、上記の排気バルブは制御装置23Aから出力された閉信号によって閉じられる。制御装置23Aは、圧力計51で計測した溶解槽25内の圧力が、設定圧力である大気圧よりも高い値、例えば1.5気圧になったとき、閉信号の出力によりバルブ16を閉める。バルブ16を閉めた時点では溶液貯留領域50に水が存在しないので、注入された1.5気圧の炭酸ガスは、溶液貯留領域50及び亜鉛溶解領域52を含む溶解槽25内の全域に存在する。
The zinc injection method of the present embodiment using the
バルブ16が閉じられた後、制御装置23Aがポンプ18に起動信号を出力する。ポンプ18が駆動し、補給水源17から水が補給水配管19を通して溶解槽25内に供給される。補給水配管19から供給された水は、溶解槽25内で頂部に設けられて補給水配管19に接続された噴射ノズル(図示せず)から亜鉛溶解領域52に向かってシャワー状に噴射される。噴射された水は、亜鉛溶解領域52内の酸化亜鉛ペレット3に降り注がれ、亜鉛溶解領域52の上端部に存在する各酸化亜鉛ペレット3の表面に水膜を形成する。溶解槽25内に先に充填した炭酸ガスがそれらの酸化亜鉛ペレット3の表面に形成された水膜に溶解し、各水膜のpHが低下する。水膜のpHの低下により酸化亜鉛ペレット3の表面が溶解し始める。噴射ノズルから水の噴射が継続されている関係上、この水膜は、気相中の炭酸ガス及び酸化亜鉛ペレット3に含まれる亜鉛を溶解しながら、各酸化亜鉛ペレット3の表面を伝って亜鉛溶解領域52の下端に向かって流下する。やがて、炭酸ガス及び亜鉛を溶解した水膜が、亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24となって、亜鉛溶解領域52から溶液貯留領域50に落下する。循環ポンプ及び注入ポンプ20が駆動されていないため、落下した亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24は、溶液貯留領域50に蓄えられる。
After the
水位計10で計測された溶液貯留領域50内の水位が制御装置23Aに入力され、制御装置23Aがその計測された水位が溶液貯留領域50における満水状態の上限設定水位になったと判定したとき、制御装置23Aが、ポンプ18を停止させ、補給水配管19から溶解槽25への水の供給を停止させる。溶液貯留領域50において満水状態になったとき、溶液貯留領域50に形成される、亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の液面と亜鉛溶解領域52の下端の間に空間が形成される。
When the water level in the
溶解槽25内の、亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の液面が上限設定水位になったとき、制御装置23は循環ポンプ6を起動する。溶液貯留領域50内の亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24が、循環ポンプ6の起動によって昇圧され、配管7を通って溶解槽25の頂部の噴射ノズルに導かれる。亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24が、噴射ノズルから、亜鉛溶解領域52の上端に位置している各酸化亜鉛ペレット3に向かってシャワー状に噴射される。噴射された亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24が、亜鉛溶解領域52内の各酸化亜鉛ペレット3の表面を伝わって下降しながら、亜鉛溶解領域52の気相部に存在する炭酸ガスを溶解し、酸化亜鉛ペレット3に含まれる亜鉛を溶解する。炭酸及び亜鉛のそれぞれの濃度が増加しながら各酸化亜鉛ペレット3の表面を伝わって下降する亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24は、亜鉛溶解領域52から溶液貯留領域50に向かって落下する。溶液貯留領域50に落下する亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の亜鉛濃度は、噴射ノズルから噴射される亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の亜鉛濃度よりも増加している。
When the level of the
溶液貯留領域50内の亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24は、循環ポンプ6によって配管7内での線流速が5500cm/hになるように流れる。このため、噴射ノズルから噴射されて各酸化亜鉛ペレット3の表面に沿って亜鉛溶解領域52内を下降する亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の下降速度も増加し、それだけ、酸化亜鉛ペレット3から亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24への亜鉛の溶解速度が増加する。
The
亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24は、循環ポンプ6の駆動により、溶解槽25内の溶液貯留領域50、配管7、溶解槽25内の亜鉛溶解領域52及び溶解槽25内の溶液貯留領域50を含む閉ループ内を循環する。亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24のそのような循環が継続されることによって、亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の亜鉛濃度が増加する。その炭酸水溶液24の循環が継続されると、上記したように溶解槽25内の炭酸ガスが亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24に溶解するため、溶解槽25内の圧力が徐々に低下する。
The
制御装置23は、入力する、圧力計51で計測した圧力が例えば1.2気圧になったときに、バルブ16を開く。炭酸ガスが炭酸ガスボンベ14から炭酸ガス供給配管15を通って溶解槽25内に供給され、制御装置23は溶解槽25内の圧力が1.5気圧に維持されるように、バルブ16の開度を制御する。
The control device 23 opens the
上記の閉ループ内での亜鉛を含む炭酸水溶液24の循環が継続して行われると、溶液貯留領域50内に存在する亜鉛を含む炭酸水溶液24の亜鉛濃度が増加し、この炭酸水溶液24の導電率が上昇する。炭酸水溶液24の導電率の計測は導電率計11で行われ、計測された導電率が制御装置23に入力される。制御装置23は、入力した導電率を用いて溶液貯留領域50内の炭酸水溶液24の亜鉛濃度を求め、この亜鉛濃度が飽和濃度、例えば350ppmに到達したとき、循環ポンプ6の回転速度を低下させる。これにより、配管7内を流れる炭酸水溶液24の流速が例えば124cm/hまで低下され、亜鉛溶解領域52内で酸化亜鉛ペレット3の表面に沿って下降する亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の流速が遅くなる。それだけ、酸化亜鉛ペレット3から亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24への亜鉛の溶解速度が減少する。
When the circulation of the
さらに、溶液貯留領域50内の炭酸水溶液24の亜鉛濃度が350ppmになったとき、制御装置23は、注入ポンプ20を起動する。亜鉛濃度が350ppmになっている、溶液貯留領域50内の炭酸水溶液24は、注入ポンプ20で昇圧され、亜鉛注入配管21を通って給水配管36内を流れる給水に注入される。亜鉛イオンを含む給水が給水配管36よりRPV27内に供給される。制御装置23は、実施例1と同様に、注入する炭酸水溶液24の亜鉛濃度、給水流量及び設定亜鉛濃度に基づいて、亜鉛濃度350ppmの炭酸水溶液24の給水配管36への注入量を算出し、炭酸水溶液24の注入量が算出した値になるように注入ポンプ20の回転速度を制御する。
Furthermore, when the zinc concentration of the aqueous
溶液貯留領域50内の亜鉛イオンを含む炭酸水溶液24の給水配管36への注入によって、溶液貯留領域50内の水位が下限設定水位まで低下したときには、実施例1と同様に、補給水を補給水配管19を通して溶解槽25内に供給することにより、溶液貯留領域50内の水位が上限設定水位まで回復される。
When the water level in the
本実施例は実施例1で生じる効果のうち、炭酸ガスの溶解と亜鉛の溶解を別々の溶解槽で行っていることにより得られる効果を除いて、残りの各効果を得ることができる。実施例1における各効果の説明における、炭酸ガス溶解槽4は本実施例では溶液貯留領域50に相当し、亜鉛溶解槽2は亜鉛溶解領域52に相当している。
This example can obtain the remaining effects except for the effect obtained by performing dissolution of carbon dioxide gas and dissolution of zinc in separate dissolution tanks among the effects produced in Example 1. In the description of each effect in the first embodiment, the carbon
本実施例では、亜鉛溶解領域52及び溶液貯留領域50を溶解槽25内に配置しているので、実施例1において亜鉛溶解槽2と炭酸ガス溶解槽4を連絡する配管8が不要になる。さらに、本実施例では、炭酸ガスの溶解槽25への注入口が気相になっており、散気管5が設置されていない。本実施例では、炭酸ガスを水中に吹き込んでいないので、炭酸ガスの水への溶解効率が低くなるが、亜鉛溶解領域52に充填した酸化亜鉛ペレット3をラヒシリングの代わりとして使用することができ、気液接触面積を拡大することができる。このため、炭酸ガスの水への溶解効率の低下を抑制することができる。
In the present embodiment, since the zinc dissolution region 52 and the
本発明の他の好適な実施例である実施例3の亜鉛注入方法を、図8を用いて説明する。本実施例の亜鉛注入方法は、沸騰水型原子力プラント(以下、BWRプラントという)に適用される。
A zinc injection method according to
本実施例の亜鉛注入方法に用いられる亜鉛注入装置1Bを、図8を用いて説明する。亜鉛注入装置1Bは、実施例2で用いられる亜鉛注入装置1Aに実施例1で用いられる亜鉛注入装置1における散気管5を溶液貯留領域50内の底部に配置し、この散気管5に炭酸ガス供給装置13Aの炭酸ガス供給配管15を接続した構成を有する。亜鉛注入装置1Bの他の構成は亜鉛注入装置1Aと同じである。溶解槽(第3溶解槽)25は実施例1における亜鉛溶解槽2及び炭酸ガス溶解槽4を一体化した構成である。
A zinc injection apparatus 1B used in the zinc injection method of this embodiment will be described with reference to FIG. In the zinc injection device 1B, the
本実施例では、実施例1と同様に、炭酸ガスを散気管5から炭酸水溶液24にバブリングさせて炭酸ガスを炭酸水溶液24に溶解させる。本実施例では、散気管5から放出した炭酸ガスの炭酸水溶液24への溶解は溶液貯留領域50内で行われる。本実施例における溶液貯留領域50は、炭酸水溶液24への炭酸ガスの溶解を行う炭酸ガス溶解領域である。実施例2の亜鉛注入方法で生じる各作用は、本実施例でも生じる。本実施例では、散気管5から放出されて溶液貯留領域50内の炭酸水溶液24に溶解しきれなかった炭酸ガスは、溶液貯留領域50の液面上方まで上昇し、亜鉛溶解領域52内で各酸化亜鉛ペレット3の表面を伝って下降する炭酸水溶液24に溶解される。
In the present embodiment, as in the first embodiment, carbon dioxide is bubbled from the
溶液貯留領域50内の亜鉛濃度350ppmの炭酸水溶液24は、注入ポンプ20の駆動によって給水配管36内を流れる給水に注入され、RPV27内の炉水に混入される。
The
本実施例は、実施例2で生じる各効果を得ることができる。 In the present embodiment, each effect produced in the second embodiment can be obtained.
実施例1ないし3は、加圧水型原子力プラントに適用することができる。 Examples 1 to 3 can be applied to a pressurized water nuclear plant.
1,1A,1B…亜鉛注入装置、2…亜鉛溶解槽、3…酸化亜鉛ペレット、4…炭酸ガス溶解槽、5…散気管、6…循環ポンプ、7,8…配管、10…水位計、11…導電率計、13…炭酸ガス供給装置、14…炭酸ガスボンベ、19…補給水配管、20…注入ポンプ、21…亜鉛注入配管、23,23A…制御装置、26…原子炉、27…原子炉圧力容器、28…炉心、31…再循環系配管、33…主蒸気配管、34…タービン、35…復水器、36…給水配管、39…給水ポンプ、49…水素注入装置、50…溶液貯留領域、51…圧力計、52…亜鉛溶解領域。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記炭酸ガス溶解領域、及び亜鉛を含む固体物質が存在する亜鉛溶解領域を含む閉ループに設けたポンプ装置を駆動して、前記炭酸ガス溶解領域内の前記炭酸水溶液を前記閉ループ内で循環させ、
前記固体物質に含まれる前記亜鉛を、前記亜鉛溶解領域内において、前記循環によって前記炭酸ガス溶解領域から前記亜鉛溶解領域に供給される前記炭酸水溶液に溶解し、
前記炭酸ガス溶解領域内の、溶解した前記亜鉛を含む炭酸水溶液を、原子炉圧力容器に接続された配管を通して前記原子炉圧力容器に供給し、
前記亜鉛溶解領域から排出された、前記溶解した亜鉛を含む前記炭酸水溶液を、前記循環によって前記炭酸ガス溶解領域に供給すると共に、前記炭酸ガス溶解領域内に存在する前記炭酸水溶液と混合させ、
前記炭酸ガス溶解領域内で前記炭酸水溶液と混合された、前記溶解した亜鉛を含む前記炭酸水溶液を、前記亜鉛溶解領域に供給し、
前記溶解した亜鉛を含む炭酸水溶液の亜鉛濃度に基づいた前記ポンプ装置の制御により、前記亜鉛溶解領域に供給する前記炭酸水溶液の流速を変えることによって、前記亜鉛溶解領域内における、前記固体物質から前記炭酸水溶液への前記亜鉛の溶解速度を制御すること特徴とする亜鉛注入方法。 Injecting carbon dioxide into a carbon dioxide aqueous solution present in the carbon dioxide dissolution region to dissolve the carbon dioxide gas in the carbon dioxide aqueous solution,
Before SL carbon dioxide dissolution zone, and by driving the pump device provided in a closed loop comprising zinc dissolution zone the solid material is present, including zinc, the carbonate solution in the carbonic acid gas dissolving region is circulated in the closed loop,
The zinc contained in the solid substance is dissolved in the aqueous solution of carbonic acid supplied from the carbon dioxide dissolution region to the zinc dissolution region by the circulation in the zinc dissolution region,
Before SL carbon dioxide dissolved in the region, a carbonate aqueous solution containing the zinc dissolved, was supplied to the reactor pressure vessel through pipe connected to the reactor pressure vessel,
The carbonic acid aqueous solution containing the dissolved zinc discharged from the zinc dissolving region is supplied to the carbon dioxide dissolving region by the circulation, and mixed with the carbonic acid aqueous solution present in the carbon dioxide dissolving region,
Supplying the aqueous carbonate solution containing the dissolved zinc mixed with the aqueous carbonate solution in the carbon dioxide dissolution region to the zinc dissolution region;
By controlling the pump device based on the zinc concentration of the carbonated aqueous solution containing the dissolved zinc, the flow rate of the carbonated aqueous solution supplied to the zinc-dissolved region is changed to change the solid substance in the zinc-dissolved region from the solid substance. A zinc injection method characterized by controlling the dissolution rate of the zinc in an aqueous carbonate solution .
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