JP6270880B2 - 化学除染実施方法 - Google Patents

Description

本発明は、沸騰水型原子力プラントまたは加圧水型原子力プラントの化学除染実施方法に関する。

沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）または加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）を備える原子力プラントは、原子炉廃止措置時または大規模な修繕時などに除染される。特に、放射能の汚染度が高い原子炉圧力容器または原子炉容器（以下、「原子炉圧力容器等」という）を含む系統は、主要な除染対象である。

原子炉圧力容器等を含む系統を一括して化学除染する場合、系統容量が数百ｍ^３になるため、短時間で効率よく除染効果を得るためには十分な循環流量を確保する必要がある。そこで、このような系統の一括した化学除染を実施する場合、ＢＷＲプラントでは、原子炉再循環（ＰＬＲ：Primary Loop Recirculation）ポンプにより炉心内の化学除染剤を循環させる。同様に、ＰＷＲプラントにおいては、一次冷却材（ＲＣ:Reactor Coolant）ポンプを用いて、加圧器により原子炉の圧力を制御しながら除染液を循環させる。

ＰＬＲポンプおよびＲＣポンプ（以下、「ＰＬＲポンプ等」という）はいずれも、原子炉圧力容器等の冷却材を循環させて炉心内で発生した熱を外部に伝達させるためのポンプである。よって、これらＰＬＲポンプ等を化学除染に用いることで、原子炉圧力容器内等に対して除染に十分な循環流量を発生させることができる。なお、実施条件によっては、原子炉一次系統の構成機器、配管または弁など炉心以外の機器のみを対象に、仮設除染装置で除染液を循環させて除染することもある。

特開平１１−１４７９６号公報 特開２０１５−０４９１６４号公報

しかしながら、廃止措置における解体前準備段階やシビアアクシデント対策工事の実施期間中などで長期間停止していた原子力プラントを除染する場合には、上述したＰＬＲポンプ等を用いた従来の方法では、種々様々な作業が煩雑になるという課題があった。

例えば、ＰＬＲポンプ等を再稼働するには、ＰＬＲポンプ等の健全性を確保するために、事前にこのＰＬＲポンプ等について、付帯設備も含めた大がかりな本格点検をしなければならない。このため、専門作業人員の確保や労力が必要なことに加えて、多大な費用や時間が必要になる。

また、ＰＬＲポンプ等の除染では、パージ水の流入による原子炉の水位の上昇の監視や炉心条件に即した運転制御など、煩雑な作業が必要になる。ＲＣポンプを用いたＰＷＲプラントの除染においては、ＲＣポンプの稼動のため、系統内を加圧器で高圧に維持しなければならず、運転制御が煩雑である。また、仮設除染装置では、大容量である原子炉圧力容器等を含む系統では十分な線流速が得られず、短時間で高い除染効果が得られないプラントの発生も懸念された。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、原子炉再循環ポンプまたは一次冷却材ポンプを稼動させずに、原子炉圧力容器または原子炉容器を含む系統を一括して除染することができる化学除染実施方法を提供することを目的とする。

本実施形態にかかる化学除染実施方法は、沸騰水型原子炉の化学除染実施方法において、残留熱除去ポンプの出力で原子炉圧力容器内部から冷却材を引き出し前記原子炉圧力容器内部へ冷却材を流入させる循環経路を確立する工程と、前記循環経路中に化学除染剤を投入する工程と、原子炉再循環ポンプが停止された状態で前記残留熱除去ポンプを起動して前記循環経路に沿って前記化学除染剤を含有した水を循環させる工程と、を含むものである。

本実施形態にかかる他の化学除染実施方法は、加圧水型原子炉の化学除染実施方法において、余熱除去ポンプの出力で原子炉容器内部から流体を引き出し前記原子炉容器内部に前記流体を流入させる循環経路を確立する工程と、前記循環経路中に化学除染剤を投入する工程と、一次冷却材ポンプが停止された状態で余熱除去ポンプを起動して前記循環経路に沿って前記化学除染剤を含有する流体を循環させる工程と、を含むものである。

本発明により、原子炉再循環ポンプまたは一次冷却材ポンプを稼動させずに、原子炉圧力容器または原子炉容器を含む系統を一括して除染することができる化学除染実施方法が提供される。

第１実施形態にかかる化学除染実施方法が適用されるＢＷＲプラントの概略構成図。 ＢＷＲプラントにおける第１実施形態にかかる化学除染実施方法による除染経路の一例を示す概略図。 ＢＷＲプラントにおける第２実施形態にかかる化学除染実施方法による除染経路を示す概略図。 ＢＷＲプラントにおける第３実施形態にかかる化学除染実施方法による除染経路を示す概略図。 第５実施形態にかかる化学除染実施方法が適用されるＰＷＲプラントの２ループ代表プラントの概略構成図。 第５実施形態にかかる除染実施方法の除染経路の一例を示す図である。 一次冷却系統におけるミッドループ運転中の水位を説明する図である。 第１実施形態にかかる化学除染実施方法を示すフローチャート。 第４実施形態にかかる化学除染実施方法を示すフローチャート。 第５実施形態にかかる化学除染実施方法を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

〔第１実施形態〕
（ＢＷＲプラント１００Ａへの適用）
図１は、第１実施形態にかかる化学除染実施方法（以下、単に「除染実施方法」という）が適用されるＢＷＲプラント１００Ａの概略構成図である。

１．原子炉再循環系統５０Ａ（ＰＬＲ系統：Primary Loop Recirculation System）
まず、ＰＬＲ系統５０Ａおよびその周辺の基本構造について説明する。
ＢＷＲプラント１００Ａにおいては、炉心１５を囲む炉心シュラウド１６とこれを囲む原子炉圧力容器１８（ＲＰＶ：Reactor Presser Vessel）との間に、スリーブ状のダウンカマ部１１が形成される。ダウンカマ部１１には例えば１６台または２０台のジェットポンプ１２が環状に配置される。

炉心１５の上方には、炉心上部プレナムを覆うシュラウドヘッド２０が設けられる。そして、シュラウドヘッド２０の上方に気水分離器２１が設けられる。さらに、気水分離器２１の上方には蒸気乾燥器２４が設けられる。

ＲＰＶ１８の外側には、ＰＬＲ系統５０Ａが２系統設けられる。ＲＰＶ１８内下方のダウンカマ部１１からＰＬＲ吸込配管（第１の経路）２８に流入した一次冷却材は、ＰＬＲ系統５０Ａに設けられたＰＬＲポンプ（第１のポンプ）２６によって昇圧される。この一次冷却材は、ＰＬＲ吐出配管（第２の経路）２９を経てジェットポンプ１２に導かれ、ジェット駆動流体としてジェットポンプ１２のノズルから噴出し、給水入口ノズルからＲＰＶ１８内に流入する給水も含めてダウンカマ１１上部の環状部の一次冷却材を吸い込む。

ジェットポンプ１２から噴出した一次冷却材は、炉心下部プレナム１７で流量分布が調整されたのち、炉心１５を通過中に加熱され、気液混合の二相流となる。気水分離器２１内に送られた気液混合流は、蒸気と水とに分離され、蒸気はさらに蒸気乾燥器２４で湿分が取り除かれたのち、ＲＰＶ１８上部の蒸気出口ノズルから流出する。

また、気水分離器２１および蒸気乾燥器２４で分離された水は、炉心シュラウド１６とＲＶＲ１８の壁面との間を流下する。流下した水は、上述したように給水と合流してジェットポンプ１２に吸い込まれ、炉内循環を繰り返す。

このような一次冷却材の循環ループ内では、腐食現象によって構成材料から一次冷却材中に放出される腐食生成物が炉心１５に流入する。炉心１５に流入して放射能汚染された腐食生成物は、再度一次冷却材中に放出される。この放射性の腐食生成物は、ＰＬＲ系統５０Ａの構成機器（２６，２８，２９）などを含む上述した各種機器に付着・堆積して放射線源になる。よって、プラント停止点検作業時などにおける作業員の被ばく線量低減対策のために、汚染した配管・機器などに対して化学除染等を適用することが必要になる。

２．残留熱除去系統５０Ｂ（ＲＨＲ系統：Residual Heat Removal System）
次に、残留熱除去系統（ＲＨＲ系統）５０Ｂについて、引き続き図１を用いて説明する。
ＲＨＲ系統５０Ｂは、主に原子炉停止時の崩壊熱の除去を目的に設置される系統である。ＲＨＲ系統５０Ｂは、原子炉停止時冷却モード、サプレッションプール冷却モード、低圧注水モードおよび格納容器スプレイモードなどの運転モードを実現するための複数の配管経路および機器で構成される。

これらいずれの運転モードも、共通の残留熱除去ポンプ（ＲＨＲポンプ：第２のポンプ）２７Ａ（２７Ａ_Ａ１〜２７Ａ_Ｂ２）および残留熱除去熱交換器（ＲＨＲ熱交換器）３１Ａ（３１Ａ_Ａ，３１Ａ_Ｂ）を利用して実施される。

これらの運転モードのうち、原子炉停止時冷却モード（ＳＤＣモード：Shut Down Cooling mode）は、原子炉停止後のＲＰＶ１８内の崩壊熱を除去する運転モードである。
ＰＬＲ系統５０Ａの一方のＰＬＲ吸込配管２８から炉水を取り出し、ＲＨＲ熱交換器３１Ａを通して冷却し、ＰＬＲ系統５０Ａの吐出配管２９からＲＰＶ１８内に戻す（第３の経路，第４の経路）運転モードである。ＳＤＣモードでは、循環流の一部を、ＲＰＶ１８の頭頂部のＲＨＲヘッドスプレイ管３２からＲＰＶ１８内に散布して一次冷却材を戻すこともできる。

ＰＬＲ系統５０Ａと同様に、ＲＨＲ系統５０Ｂを構成する配管・機器もまた、炉水である一次冷却材と接液するため、放射性物質が付着または沈積することから放射線源となっている。

一方、原子炉格納容器１３の外側周囲には、サプレッションプール水１４を貯蔵するサプレッションチャンバー３３が設けられる。上述したサプレッションプール冷却モード、低圧注水モードおよび格納容器スプレイモードは、このサプレッションプール水１４を水源とした運転モードである。ただし、ＲＨＲ系統５０Ｂのうちこれらの運転モードで使用される支流系統は、図示を省略している。

３．化学除染実施方法
次に、図２および図８を用いて、第１実施形態にかかる除染実施方法について説明する。
図２は、ＢＷＲプラント１００Ａにおける第１実施形態にかかる除染実施方法による除染経路の一例を示す概略図である。
また、図８は第１実施形態にかかる化学除染実施方法を示すフローチャートである。

第１実施形態にかかる除染実施方法は、ＲＨＲポンプ２７Ａの出力でＲＰＶ１８から一次冷却材を引き出しＲＰＶ１８内へ一次冷却材を流入させる循環経路３５Ａを確立する経路確立工程（Ｓ１１〜Ｓ１５）と、循環経路３５Ａ中に除染液を投入する除染液を注入する工程（Ｓ２０）と、ＰＬＲポンプ２６が停止された状態でＲＨＲポンプ２７Ａを起動して循環経路３５Ａに沿って除染液を循環させる循環工程（Ｓ１８〜Ｓ２３）と、を含む。

以下、ＲＨＲ系統５０Ｂにおいて、右回りの支流系統をＡ系統、左回りの支流系統をＢ系統といい、同類の機器には、適宜、Ａ系統には「Ａ」の下付添え字、Ｂ系統には「Ｂ」の下付添え字を付して区別する。

経路確立工程（Ｓ１１〜Ｓ１５）では、ＲＨＲポンプ２７Ａの出力でＲＰＶ１８から流体を引き出しＲＰＶ１８内へ一次冷却材が流入する循環経路３５Ａを確立する。循環経路３５Ａは主に本設の系統であるＲＨＲ系統５０Ｂ上に形成されるので、以下、この循環経路３５Ａを本設循環経路３５Ａという。
具体的には、まず、複数のＲＨＲポンプ２７Ａ（２７Ａ_Ａ１〜２７Ａ_Ｂ２）から除染に用いるＲＨＲポンプ２７Ａを特定する（Ｓ１１）。

そして、ＲＨＲ熱交換器３１Ａ（３１Ａ_Ａ，３１Ａ_Ｂ）を選択する（Ｓ１２）。この選択には、ＲＨＲ熱交換器３１Ａを循環経路３５Ａに含めない選択も含まれる。なお、循環経路３５ＡにＲＨＲ熱交換器３１Ａを含めた場合、ＲＨＲ熱交換器３１Ａで一次冷却材を冷却することができるので、従来化学除染装置３８に備えられていた大型の仮設クーラが不要になる。
図２では、一例としてＲＨＲポンプ２７Ａ_Ｂ１およびＲＨＲ熱交換器３１Ａ_Ｂが選択されたものを示している。

同様に、ＲＨＲ系統５０Ｂの戻り経路を選択し（Ｓ１３）、ＲＨＲヘッドスプレイ管３２の通水／非通水を決定し（Ｓ１４）、ＰＬＲ吐出側弁３４ｃおよびＰＬＲ吸込側弁３４ｄの開／閉を決定する（Ｓ１５）。図２では、一例としてＰＬＲ吐出配管２９に接続される経路が戻り経路として選択され、ＲＨＲヘッドスプレイ管３２は非通水され、ＰＬＲ吸込側弁３４ｄのみが開放されたものを示している。
このように、本実施形態にかかる除染実施方法では、これらの機器の選択によって自由に循環経路３５Ａを選択することができる。

そして、このようにして決定された循環経路３５Ａを、各所の本設弁３４を開閉して確立する。つまり、循環経路３５Ａ上に配置された本設弁３４（以下、「路上弁３４ａ」という）は開放される。他方、循環経路３５Ａ上にない本設弁３４（以下、「路外弁３４ｂ」という）は閉止される。

ＲＨＲポンプ２７Ａは、通常、ＲＰＶ１８よりも高度の低い原子炉建屋の地下フロアに設けられる。よって、このような循環経路３５Ａにおいては、ＲＰＶ１８は、循環流のバッファタンク、およびＲＨＲポンプ２７Ａの吸込み圧を確保するタンクの両方の機能を有することになる。

同時に、一次冷却材が、仮設の化学除染装置３８とＲＰＶ１８とを循環する経路、およびこの化学除染装置３８からＰＬＲ除染座２２へ流入させる経路を確立する（Ｓ１６〜Ｓ１７）。
これらの経路は、仮設ライン３９や仮設の化学除染装置３８などの仮設の系統で構成されるので、以下、仮設循流経路と呼ぶ。

ＢＷＲ１０Ａの場合、制御棒駆動装置（ＣＲＤ）ハウジングおよび中性子計測器（ＩＣＭ）ハウジング（以下、単に「ハウジング４１」という）の群はＲＰＶ１８の炉底部に設けられる。ハウジング４１の各々と化学除染装置３８とは、除染実施の準備工事で仮設ライン３９によって環状に接続される。よって、ステップＳ１６では、接続されたこれらのハウジング４１の群のうち、いくつかを選択して、対応する弁（図示せず）を開放する（Ｓ１６）。
このとき、除染液の濃度にムラの発生を防止するため、ハウジング４１から除染液を分散して注入できるように、複数の弁を開放する。

同様に、除染液を注入するためのＰＬＲ除染座２２を選択して、対応する弁（図示せず）を開放する（Ｓ１７）。このとき、ＲＨＲポンプ２７Ａの吐出圧力がかっていないＰＬＲ除染座２２を選択する。

循環工程では（Ｓ１８〜Ｓ２３）、まず、一次冷却材の循環を開始する（Ｓ１８）。
本設循環経路３５Ａにおいては、ＰＬＲポンプ２６が停止された状態でＲＨＲポンプ２７Ａを起動して、循環経路３５Ａに沿った一次冷却材を循環させる。このときの運転モードは、「原子炉停止時冷却モード」を基本とする。

ＲＨＲポンプ２７Ａは、必要有効吸込ヘッド（必要ＮＰＳＨ）が小さいことに加えて、ＲＨＲ系統５０Ｂを含むＲＰＶ１８の除染に十分なポンプ揚力および吐出量がある。また、ＲＨＲポンプ２７Ａは、事故時を想定した試験運転の対象機器であるため、運転操作が容易なように設計されている。

仮設循流経路においては、仮設のポンプ（図示せず）で一次冷却材を循環させる。
また、化学除染装置３８が備える電気ヒータ（図示せず）で本設循環経路３５Ａを循環する一次冷却材を昇温する（Ｓ１９）。

次に、仮設ライン３９を介してＰＬＲ除染座２２およびハウジング４１から一次冷却材に化学除染装置３８の除染液を注入する（Ｓ２０）。
そして、除染液を一次冷却材とともに循環させて、ＲＰＶ１８内、ＰＬＲ系統５０ＡおよびＲＨＲ系統５０Ｂを除染する。
除染液は、ＲＰＶ１８内面、炉内機器およびＰＬＲ系統５０ＡおよびＲＨＲ系統５０Ｂに沈着などした放射性物質を、放射性物質が沈着した酸化皮膜ごと除去する。

除染液の注入後は、除染液を含む一次冷却材の水面から除染液の分解ガスが発生する。
発生した分解ガスは、予備ノズル３７に接続された排気処理装置４３で除去され、水蒸気のみが凝縮されてＲＰＶ１８内に返還される。

従来では、ＰＬＲポンプ２６の稼働に必要なメカニカルシール部のパージ水の炉内流入による水位上昇を考慮し、除染開始水位をプラント通常運転水位よりも下げていた。よって、ジェットポンプ１２内部でキャビテーションが発生し、ジェットポンプ１２が振動を起こすおそれがあった。この振動によって、最悪の場合、ＰＬＲポンプ２６の運転に支障を来す。

しかし、ＲＨＲポンプ２７Ａを駆動源とする循環では、パージ水が炉内へ流入しないので、炉内水位が経時的に上昇しない。よって、水位上昇を前提にした低水位からの除染開始の必要がなくなることに加え、溢水防止のための除染工程途中の炉水ブローおよび水位再調整操作が不要になる。よって、除染開始時のＲＰＶ１８の初期水位を任意に設定することができる。

ところで、図２に示されるように、ＲＨＲ系統５０Ｂを循環した一次冷却材が吐出配管２９からＲＰＶ１８に戻される場合、除染液はジェットポンプ１２ａ（１２）に流入する。ジェットポンプ１２ａによって除染液の炉内循環が助勢されることで、除染に十分な撹拌流動が得られる。
また、ジェットポンプ１２ａを除染液が通過することによって、ジェットポンプ１２ａの内部も除染される。

さらに、稼動しているジェットポンプ１２ａの対角にあるジェットポンプ１２ｂには、ジェット駆動流体の順方向とは逆方向から一次冷却材の一部が流入する。よって、ジェットポンプ１２ｂ内において、順方向のジェット駆動流体では除染が不十分になる箇所も、除染することができる。

一方、本設循環経路３５Ａの除染を実施している間、化学除染装置３８は、一次冷却材を浄化する（Ｓ２１）。
ＲＰＶ１８内の一次冷却材は、ハウジング４１に接続された仮設ライン３９で、ＲＰＶ１８と化学除染装置３８とを循環する。化学除染装置３８は、引き抜いた一次冷却材から、放射性クラッドの金属イオン成分を溶解除去して返還する。

除染が十分になされた後、一次冷却材を降温させる（Ｓ２２）。
一次冷却材を降温させる場合、本設弁３４を切り換えて、循環経路３５ＡにＲＨＲ熱交換器３１Ａを含める。
ＲＨＲ熱交換器３１Ａに一次冷却材を通水させて冷却することで、従来、化学除染装置３８内に設けていた除染液の降温装置である大型の仮設クーラが不要になる。
十分に一次冷却水が降温した後、一次冷却材の循環を停止して、除染が終了する（Ｓ２３，ＥＮＤ）。

なお、上述した各工程の実施の順序は一例であってこれに限定されるものではない。例えば、循環開始の時点（Ｓ１８）、昇温の時点（Ｓ１９）および除染液を注入する時点（Ｓ２０）などは、除染の実施環境に合わせて順序が変更される。他にも、例えば化学除染装置３８による除染液の浄化（Ｓ２１）は、除染後の降温操作（Ｓ２２）の後に実施してもよい。

以上のように、第１実施形態にかかる除染実施方法によれば、一次冷却材の動力源にＲＨＲポンプ２７Ａを用いることで、ＰＬＲポンプ２６を起動せずに、ＲＰＶ１８内に化学除染に十分な循環流量を発生させることができる。
また、ＰＬＲポンプ２６を起動せずに、ＰＬＲ系統５０ＡおよびＲＨＲ系統５０Ｂを構成する配管およびジェットポンプ１２の内部を十分に除染することができる。

また、除染中にＲＰＶ１８内の水位が上昇しないため、除染開始時のＲＰＶ１８の初期水位を任意に設定することができる。
さらに、一次冷却材を降温させる際に、ＲＨＲ熱交換器３１Ａを用いることで、化学除染装置３８が備えていた大型の仮設クーラが不要になる。

〔第２実施形態〕
図３は、ＢＷＲプラント１００Ａにおける第２実施形態にかかる除染実施方法による除染経路の一例を示す概略図である。
第２実施形態にかかる除染実施方法は、図３に示されるように、一次冷却材を原子炉再循環水出口ノズルからバッフルプレート２５に向けて流入させる循環経路３５Ｂを用いる。

具体的には、Ｂ系統のＰＬＲ系統５０Ａ_Ｂの吸込配管２８_Ｂから一次冷却水を引き出し、反対側のＡ系統のＰＬＲ系統５０Ａ_Ａの吸込配管２８_Ａに戻す。Ａ系統のＰＬＲ吸込側弁３４ｄおよびＰＬＲ吐出側弁３４ｃの両方を開放することで、一次冷却材は、吸込配管２８_Ａおよび吐出配管２９_Ａの両方に分岐して流入する。吸込配管２８_Ａを逆流した一次冷却材は、一次冷却材を原子炉再循環水出口ノズルからバッフルプレート２５に流入する。

このように、本設弁３４の開閉の態様によっては、一次冷却材を吸込配管２８に通常運転時とは逆方向に流動させて原子炉再循環水出口ノズルからバッフルプレート２５に流入させることができる。
よって、炉内除染液の流動が緩やかであったダウンカマ部１１のバッフルプレート上にある沈積クラッドを溶解させることができる。

なお、一次冷却材を原子炉再循環水出口ノズルからＲＰＶ１８に流入させること以外は、第２実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

このように、第２実施形態にかかる除染実施方法によれば、原子炉再循環出口ノズルからＲＰＶ１８に流入させることによって、第１実施形態の効果に加え、炉内除染液の流動が緩やかであったダウンカマ部１１のバッフルプレート上にある沈積クラッドを溶解させることができる。
つまり、第１実施形態の循環経路３５Ａの循環などと組み合わせることによって、第１実施形態では効果的に除染することができない箇所も、残留なく除染をすることができる。

〔第３実施形態〕
図４は、ＢＷＲプラント１００Ａにおける第３実施形態にかかる除染実施方法による除染経路を示す概略図である。

第３実施形態にかかる除染実施方法は、図４に示されるように、ＲＨＲ停止時冷却モードで使用される管路のうち、圧力容器ヘッドスプレイ管（ＲＨＲヘッドスプレイ管）３２が含まれる循環経路３５Ｃを用いる。

蒸気乾燥器２４および気水分離器２１は、効率性の観点から、ＲＰＶ１８に内設したまま一括して除染するのが好ましい。ＲＰＶ１８に内設された蒸気乾燥器２４および気水分離器２１を除染する場合、ＲＰＶ１８を除染液で冠水させる方法が、除染効果が高い。

しかし、冠水させるために必要な除染液量の増加および作業の長期化など、除染作業の経済性が低下する。よって、ＲＰＶ１８の頭頂部から除染液を含む一次冷却材を散布する頭頂部散布機能が望まれる。

よって、従来の仮設除染系統による除染方法では、この頭頂部散布機能を備えさせるために、圧力容器ヘッド３６を、スプレイノズルを備えた仮設上蓋に置き換えていた。そして、ハウジング４１から引き出したＲＰＶ１８内の一次冷却材を、原子炉建屋１階から最上階のオペレーションフロア（ＯＰ階）まで揚水して、このスプレイノズルに移送していた。また、一次冷却材を浄化するための化学除染装置３８の主要な機器は、ＯＰ階に展開されていた。

従来では、このような頭頂部散布機能を備えさせるために、仮設除染系統が大型になり、仮設設備機器の設計・製作物量が多いという課題があった。また、工事施工範囲が原子炉建屋１階から最上階までに渡り広範囲であることから、施工物量が多く、工期が長期化していた。
また、蒸気乾燥器２４および気水分離器２１は、設置される仮設機器と干渉をするため、取り外さなければならなかった。

しかし、第１実施形態で述べたように、ＳＤＣ運転モードでは、ＲＰＶ１８に本設で設置されているＲＨＲヘッドスプレイ管３２からＲＰＶ１８に一次冷却材を戻すこともできる。そこで、第３実施形態では、ＲＨＲヘッドスプレイ管３２を用いて、ＲＰＶ１８の頭頂部から一次冷却材を散布する。

第３実施形態では、ＲＰＶ１８の頭頂部からの散布にＲＨＲヘッドスプレイ管３２を用いることができるので、仮設の上蓋への置き換えが不要になる。
よって、これら仮設の機器と蒸気乾燥器２４および気水分離器２１が干渉しないので、蒸気乾燥器２４および気水分離器２１をＲＰＶ１８に組み込んだまま除染することができる。

また、ＲＨＲヘッドスプレイ管３２で散布することで、除染時の水位を、ＢＷＲプラント１００Ａの通常運転における水位程度である気水分離器２１の中間程度に低下させることができる。つまり、ＲＰＶ１８を冠水させずにこれらの構造物を除染することができる。

さらに、従来のような原子炉建屋ＯＰ階まで揚水する必要がなくなるので、ハウジング４１の近傍にある原子炉建屋の１階に展開することができ、原子炉建屋ＯＰ階までの敷設が不要になる。つまり、施工物量および施工負担が大幅に軽減される。すなわち、従来と比較して大幅な実施費用削減をすることができ、経済的効果も大幅に向上させることができる。

なお、圧力容器ヘッド３６からの除染液の散布による除染と、第１実施形態の吸込配管２８へ接続した除染と、は併用することができる。

なお、一次冷却材をＲＨＲヘッドスプレイ管３２でＲＰＶ１８内に戻すこと以外は、第３実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

このように、除染実施方法が第３実施形態を含むことで、化学除染装置３８を含む仮設除染系統において、スプレイノズルへの送水のために必要であった種々の仮設の機器が不要になり、施工物量および施工負担が軽減される。つまり、従来と比較して大幅な実施費用削減をすることができ、経済的効果も大幅に向上させることができる。

〔第４実施形態〕
図９は、第４実施形態にかかる除染実施方法を示すフローチャートである。
図９は、判断工程Ｓ１００，Ｓ２００，Ｓ３００，Ｓ４００を除き、図８と同一である。
第４実施形態にかかる除染実施方法は、図９に示されるように、除染時に本設弁３４を任意に切り換えることで、異なる循環経路３５に任意に切り換えて除染をする（Ｓ４００）。

複数の支流経路を備えるＲＨＲ系統５０Ｂでは、汚染度合いが異なる配管および機器が混在している。ＰＬＲ系統５０ＡおよびＲＨＲ系統５０Ｂなどに用いられる配管は、炭素鋼などで組成されるため、汚染度合いの低い経路を長期間の除染液に浸漬すると不要に母材腐食が進行する。
よって、除染進捗度合いに合わせて、循環経路３５を切り換えながら除染をすることが望ましい。

そこで、第４実施形態では、図９に示されるように、本設弁３４の開閉、稼働するＲＨＲポンプ２７Ａを除染の途中で切り換える（Ｓ４００：ＹＥＳ；Ｓ１１へ；Ｓ１００：ＹＥＳ）。また、これに対応してＲＨＲ熱交換器３１ＡおよびＲＨＲヘッドスプレイ管３２のＯＮ／ＯＦＦの切り換えもする。切り換えによって図示を省略しているＲＨＲ系統５０Ｂの他の支流系統を循環経路３５の一部に含ませることもできる。

除染が進行するのに伴い、除染液が希薄になっていくので、除染液の濃度が不十分な場合は、除染液を追加注入する（Ｓ３００：ＮＯ：Ｓ２０へ）。
なお、一次冷却材は既に高温に維持されているので、２度目以降の循環経路３５の切り換えにおいては、室温からの昇温する工程（Ｓ１９）は省略することができる（Ｓ２００：ＹＥＳ：Ｓ３００へ）。

なお、循環経路３５を切り換えながら除染すること以外は、第４実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

このように、第４実施形態にかかる除染実施方法によれば、第１実施形態の効果に加え、循環経路３５を構成する配管などの不要な腐食を防止することができる。
また、ＲＨＲ系統５０Ｂのほぼ全域に渡る循環経路３５を任意に選択しながら除染することができる。つまり、原子炉建屋内広域を除染することができるので、全体の空間線量を低減させることができる。

〔第５実施形態〕
（ＰＷＲプラントの場合）
図５は、第５実施形態にかかる除染実施方法が適用されるＰＷＲプラント１００Ｂの概略構成図である。

１．一次冷却系統５０Ｃ（ＲＣ系統：Reactor Coolant System）
ＲＣ系統５０Ｃは、図５に示されるように、原子炉容器（ＲＶ：Reactor Vessel）５１に環状に接続されて、ＲＶ５１内の一次冷却材を取り出して二次冷却材と熱交換させる系統である。

一次冷却材は、ＲＣポンプ５３（第１のポンプ）で揚水されてＲＣ系統５０Ｃを強制循環される。通常、ＲＣ系統５０Ｃは、ＲＶ５１に２ループから４ループ設けられる。ＲＣ系統５０Ｃを循環する一次冷却材は、ＲＣ系統５０Ｃに設けられた加圧器５４で数十ＭＰａに制御されることで、飽和温度以下に維持されることで液体状態に維持される。よって、ＰＷＲプラント１００Ｂでは、ＲＶ５１内においても、一次冷却材は炉心１５で加熱されても気化せずに液体のままＲＣ系統５０Ｃを循環する。

ＲＶ５１の圧力制御のため、加圧器５４の液相部には加圧器ヒータ５９、気相部には補助スプレイライン６１が接続される。また、ＲＣ系統５０Ｃには、伝熱管６２が内設された蒸気発生器６３が設けられる。

ＲＶ５１から流出した高温の一次冷却材は、蒸気発生器６３で二次冷却材との熱交換により降温してＲＶ５１に返還される。一方、この熱交換で昇温して発生した二次冷却材の蒸気は、発電タービンの駆動源になる。

２．余熱除去系統５０Ｄ（ＲＨＲ系統：Residual Heat Removal System）
次に、余熱除去系統（ＲＨＲ系統）５０Ｄについて、引き続き図５を用いて説明する。
ＲＨＲ系統５０Ｄは、ＢＷＲプラント１００Ａの残留熱除去系統５０Ｂと同様に、主に原子炉停止時の崩壊熱の除去を目的に設置される系統である。

ＰＷＲプラント１００ＢにおけるＲＨＲ系統５０Ｄは、図５に示されるように、ＲＨＲ吸込配管５５Ａ（第３の経路）は、ＲＨＲ系統接続弁３４ｈの箇所で、加圧器５４手前の一次冷却系配管、いわゆるホットレグ配管５７Ａ（第１の経路）に接続される。また、ＲＨＲポンプ２７Ｂの出口側のＲＨＲ吐出配管５５Ｂ（第４の経路）は、同様にＲＨＲ系統接続弁３４ｈの箇所で、ＲＨＲ熱交換器３１Ｂを経由してもう一方の一次冷却系配管、いわゆるコールドレグ配管５７Ｂ（第２の経路）に接続される。

ＲＨＲ熱交換器３１Ｂにはバイパスライン５６が設けられている。このバイパスライン５６の流量をバイパス弁３４ｊおよびＲＨＲ熱交換器３１Ｂの後段に設けられるＲＨＲ系統吐出側弁３４ｉで制御することによって、一次冷却材の除熱速度を調整する。ＲＨＲ熱交換器３１Ｂの流入口側には、ＲＨＲポンプ（第２のポンプ）２７Ｂが設けられている。

３．化学体積制御系統５０Ｅ（ＣＶＣ系統：Chemical ＆ Volume Control System）
次に、化学体積制御系統（ＣＶＣ系統）５０Ｅについて、引き続き図５を用いて説明する。
ＣＶＣ系統５０Ｅとは、主に一次冷却材の充てんおよび一次冷却材の水質の維持を目的とする系統である。
ＣＶＣ系統５０Ｅは、ＣＶＣ系統接続弁３４ｇの箇所でＲＣ系統５０Ｃに接続されている。
ＣＶＣ系統５０Ｅを構成するＣＶＣ系統構成機器４６およびＣＶＣ系統弁３４ｆの多くは、原子炉建屋の地下階に設置される。

４．化学除染実施方法
図６は、第５実施形態にかかる除染実施方法の循環経路３５Ｄの一例を示す図である。
また、図１０は第５実施形態にかかる除染実施方法を示すフローチャートである。

第５実施形態にかかる除染実施方法は、基本的に、第１実施形態のＢＷＲプラント１００Ａにおける除染実施方法と同様である。
ＰＷＲプラント１００Ｂにおいても、図１０に示されるように、経路確立工程（本設循環経路確立工程）（Ｓ３１〜Ｓ３２）、循環工程（Ｓ３４〜３９）および除染液注入の工程（Ｓ３６）が含まれる。
ＲＣ系統５０ＣはＰＬＲ系統５０Ａに、ＲＣポンプ５３はＰＬＲポンプ２６にそれぞれ対応する。また、余熱除去系統５０Ｄは残留熱除去系統５０Ｂに対応する。

ただし、ＢＷＲプラント１００ＡとＰＷＲプラント１００Ｂとの構造的な相違に起因して、多少相違する。
以下、各工程について、第１実施形態と比較して顕著な部分を説明する。

本設循環経路確立工程（Ｓ３１〜Ｓ３２）では、ＲＣ系統５０ＣおよびＲＨＲ系統５０Ｄは、ともにＢＷＲプラント１００Ａと比較して切り換えポイントとしての分岐が少ない。

仮設循流経路確立工程（Ｓ３３）では、ＲＶ５１に直接ＲＨＲポンプ２７Ａによる圧力がかからないので、除染液を原子炉容器上蓋６６から投入することができる。
よって、排気処理装置４３に加えて除染液注入部６９もＣＲＤの取付管台５８に接続されている。
排気処理装置４３および除染液注入部６９を備える化学除染装置３８ａ（３８）を低圧仕様で設計することができる。

一方、循環経路３５Ｄを循環する一次冷却材を加熱して除染液によるクラッドの溶解を促進するため、電気ヒータ７１が、例えばＲＨＲポンプ２７Ｂの前段のＲＨＲ吸込側弁３４ｅおよびＲＨＲ系統接続弁３４ｇに接続される。

また、浄化装置７２および仮設ポンプ７３は、ＣＶＣ系統５０Ｅ上のＣＶＣ系統弁３４ｆを利用して、ＣＶＣ系統５０Ｅに接続される。浄化装置７２など化学除染装置３８ｂを構成する主要な機器は、ＰＷＲプラント１００Ｂの構造上、原子炉建屋の最地下階であってＣＶＣ系統５０Ｅの近傍に設置することができる。

ＣＶＣ系統５０Ｅに設けられたＣＶＣ系統弁３４ｆは、印加される圧力が低いため、仮設ポンプ７３で容易に循環液を注入することができる。
よって、ＣＶＣ系統弁３４ｆを利用して、化学除染装置３８ｂをＣＶＣ系統５０Ｅに接続する。つまり、ＣＶＣ系統５０Ｅを介して化学除染装置３８ｂをＲＣ系統５０Ｃに接続する。

除染液注入の工程（Ｓ３６）では、原子炉容器上蓋６６のＣＲＤの取付管台５８から除染液を投入する。

循環工程（Ｓ３４〜３９）では、運転モードをミッドループ運転モードにする。
ミッドループ運転モードは、原子炉停止期間中に、ＲＣ系統５０Ｃの保有水を一部排出して、蒸気発生器６３やＲＣポンプ５３の補修点検などをする運転モードである。

ここで、図７は、ＲＣ系統５０Ｃにおけるミッドループ運転中の水位ＷＬを説明する図である。
第５実施形態にかかる除染実施方法では、ＲＣ系統５０Ｃの配管内の除染液の水位ＷＬを維持してミッドループ運転をする。このような水位ＷＬの場合、加圧器５４および蒸気発生器６３は、除染液に浸漬されない。つまり、加圧器５４は空状態であり、大気圧下で運転することができる。

一次冷却水は、コールドレグ配管５７ＢからＲＶ５１の内面と炉心そう６７との間を流下して炉心１５に下方から流入する。そして、一次冷却水は炉心１５の上方から、ホットレグ配管５７Ａから流出する。ＲＣ系統５０Ｃの一次冷却水は、ＲＣポンプ５３が停止しているためＰＷＲ１０Ｂの近傍を除き、ＲＣ系統５０Ｃを循環しない。

なお、このような水位ＷＬでは、加圧器５４および蒸気発生器６３は除染されない。そこで、ミッドループ運転による除染とは別個に、加圧器５４および蒸気発生器６３を単独に除染する。また、ミッドループ運転によって仮設の化学除染装置３８の接続可能なポイントが増加する。

また、除染の実施中には、ＣＶＣ系統５０Ｅの循流経路にも一次冷却材を循流させる（Ｓ３７）。炉内構造物等から溶解除去されたクラッドの金属イオン成分は、ＣＶＣ系統接続弁３４ｇから化学除染装置３８ｂの浄化装置７２に送られて浄化される。浄化された一次冷却材は、再度ＣＶＣ系統接続弁３４ｇからＲＣ系統５０Ｃに返還される。
なお、図示しないが、仮設ライン３９に設けられた仮設弁によって、ＣＶＣ系統５０Ｅ循流の経路は、切り換えることができる。

なお、除染にＣＶＣ系統５０Ｅを利用すること以外は、第５実施形態は第１実施形態等と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

このように、第５実施形態にかかる除染実施方法によれば、ＰＷＲプラント１００Ｂにおいても、第１実施形態から第４実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上述べた少なくとも一つの実施形態の除染実施方法によれば、ＲＨＲポンプ２７を循環の駆動源にすることにより、ＰＬＲポンプ２６またはＲＣポンプ５３を稼動させずに、ＲＰＶ１８またはＲＶ５１を含む系統を一括して除染することが可能になる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００Ａ…ＢＷＲプラント、１００Ｂ…ＰＷＲプラント、１０Ａ…ＢＷＲ、１０Ｂ…ＰＷＲ、１１…ダウンカマ部、１２（１２ａ，１２ｂ）…ジェットポンプ、１３…原子炉格納容器、１４…サプレッションプール水、１５…炉心、１６…炉心シュラウド、１７…炉心下部プレナム、１８…原子炉圧力容器（ＲＰＶ）、２０…シュラウドヘッド、２１…気水分離器、２２…ＰＬＲ除染座、２４…蒸気乾燥器、２５…バッフルプレート、２６…原子炉再循環ポンプ（ＰＬＲポンプ）、２７（２７Ａ，２７Ｂ）…ＲＨＲポンプ（残留熱除去ポンプ，余熱除去ポンプ）、２８…ＰＬＲ吸込配管（吸込配管）、２９…ＰＬＲ吐出配管（吐出配管）、３１（３１Ａ，３１Ｂ）…ＲＨＲ熱交換器（残留熱除去熱交換器，余熱除去熱交換器）、３２…圧力容器ヘッドスプレイ管（ＲＨＲヘッドスプレイ管）、３３…サプレッションチャンバー、３４（３４ａ〜３４ｊ）…本設弁、３４ａ…路上弁、３４ｂ…路外弁、３４ｃ…ＰＬＲ吐出側弁、３４ｄ…ＰＬＲ吸込側弁、３４ｅ…ＲＨＲ吸込側弁、３４ｆ…ＣＶＣ系統弁、３４ｇ…ＣＶＣ系統接続弁、３４ｈ…ＲＨＲ系統接続弁、３４ｉ…ＲＨＲ系統吐出弁、３４ｊ…バイパス弁、３５（３５Ａ〜３５Ｄ）…循環経路（本設循環経路）、３６…圧力容器ヘッド、３７…予備ノズル、３８（３８ａ，３８ｂ）…化学除染装置、３９…仮設ライン、４１…ハウジング、４３…排気処理装置、４６…ＣＶＣ系統構成機器、５０Ａ…原子炉再循環系統（ＰＬＲ系統）、５０Ｂ…ＲＨＲ系統（残留熱除去系統）、５０Ｃ（５０Ｃａ，５０Ｃｂ）…一次冷却系統（ＲＣ系統）、５０Ｄ…余熱除去系統（ＲＨＲ系統）、５０Ｅ…化学体積制御系統（ＣＶＣ系統）、５１…原子炉容器（ＲＣ）、５３…一次冷却ポンプ（ＲＣポンプ）、５４…加圧器、５５Ａ…ＲＨＲ吸込配管、５５Ｂ…ＲＨＲ吐出配管、５６…バイパスライン、５７Ａ…ホットレグ配管、５７Ｂ…コールドレグ配管、５８…取付管台、５９…加圧器ヒータ、６１…補助スプレイライン、６２…伝熱管、６３…蒸気発生器、６６…原子炉容器上蓋、６７…炉心そう、６９…除染液注入部、７１…電気ヒータ、７２…浄化装置、７３…仮設ポンプ。

Claims (13)

1. 沸騰水型原子炉の化学除染実施方法において、
   残留熱除去ポンプの出力で原子炉圧力容器内部から冷却材を引き出し前記原子炉圧力容器内部へ冷却材を流入させる循環経路を確立する工程と、
   前記循環経路中に化学除染剤を投入する工程と、
   原子炉再循環ポンプが停止された状態で前記残留熱除去ポンプを起動して前記循環経路に沿って前記化学除染剤を含有した水を循環させる工程と、を含むことを特徴とする化学除染実施方法。
2. 前記循環経路は複数あり、
   複数の前記循環経路を任意に切り換えながら前記化学除染剤を含有した水を循環させる請求項１に記載の化学除染実施方法。
3. 前記循環経路は、残留熱除去熱交換器を含む請求項１又は請求項２に記載の化学除染実施方法。
4. 前記化学除染剤を含有した水を原子炉再循環水出口ノズルから前記原子炉圧力容器に流入させる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の化学除染実施方法。
5. 前記循環経路は、圧力容器ヘッドスプレイ管を含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の化学除染実施方法。
6. 前記化学除染剤を含有した水を原子炉再循環水入口から前記原子炉圧力容器の内部に流入させてジェットポンプで前記原子炉圧力容器の内部を撹拌流動させる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の化学除染実施方法。
7. 前記化学除染剤を含有した水を原子炉再循環水出口ノズルからバッフルプレートに向けて流入させる請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の化学除染実施方法。
8. 前記化学除染剤は、原子炉再循環系統に設けられた除染座から投入される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の化学除染実施方法。
9. 気水分離器および蒸気乾燥器の少なくとも一方を前記原子炉圧力容器に内設したまま前記化学除染剤を含有した水を循環させる請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の化学除染実施方法。
10. 加圧水型原子炉の化学除染実施方法において、
    余熱除去ポンプの出力で原子炉容器内部から流体を引き出し前記原子炉容器内部に前記流体を流入させる循環経路を確立する工程と、
    前記循環経路中に化学除染剤を投入する工程と、
    一次冷却材ポンプが停止された状態で余熱除去ポンプを起動して前記循環経路に沿って前記化学除染剤を含有する流体を循環させる工程と、を含むことを特徴とする化学除染実施方法。
11. 前記化学除染剤は、化学体積制御系統上の本設弁から前記循環経路に投入される請求項１０に記載の化学除染実施方法。
12. 前記循環経路は複数あり、
    複数の前記循環経路を任意に切り換えながら前記化学除染剤を含有する流体を循環させる請求項１０または請求項１１に記載の化学除染実施方法。
13. 前記循環経路は、余熱除去熱交換器を含む請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の化学除染実施方法。

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