JP6408053B2 - ニッケル基合金除染方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、放射線取扱施設において放射能汚染されたニッケル基合金構造物の除染技術に関する。
原子力発電所等の放射線取扱施設において、放射線に曝されて稼働する機器又は配管等の構造物は、その表面に放射性核種が蓄積して、経年とともに放射能が高まる。
このような構造物の交換作業、定期検査、又は廃炉作業における作業員の被ばく線量の増加を低減するため、従来からこのような構造物に化学除染が実施されている。
例えば、放射性核種が蓄積された酸化皮膜の溶解反応の電位依存性に着目して、酸化還元を繰り返すことで、放射性核種を酸化皮膜ごと除去する技術が知られている。
例えば、放射性核種が蓄積された酸化皮膜の溶解反応の電位依存性に着目して、酸化還元を繰り返すことで、放射性核種を酸化皮膜ごと除去する技術が知られている。
また、同様に電位依存性に着目して、除染液の酸化還元電位を金属溶解領域まで徐々に低下させることで、酸化皮膜及び金属母材の両方を溶解させて処理能力を高める方法も知られている。
しかしながら、上述した従来の技術では、加圧水型原子力発電プラントで使用される蒸気発生器細管など、特定のニッケル基合金を使用した構造物では高い除染効果が得られないという課題があった。
このようなニッケル基合金は、その表面に発生する酸化皮膜に、難溶解性のニッケルフェライト等の外層酸化物が形成されることに加え、酸化皮膜の一部が難溶解なスピネル型酸化物になって母材内部に侵食するからである。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、放射線取扱施設で使用されるニッケル基合金からなる構造物に対して高い除染効果が得られるニッケル基合金除染方法を提供することを目的とする。
本実施形態に係るニッケル基合金除染方法は、ニッケル基合金からなる構造物の表面に形成されて放射性核種が蓄積された酸化皮膜から第１酸化剤によって溶媒中にニッケルを溶出させて低ニッケル皮膜に変質させる第１の酸化工程と、前記溶媒中のニッケル、クロム、及び鉄の溶出量を計測する計測工程と、前記溶出量に基づいて第２酸化剤を選定する第２酸化剤選定工程と、前記第２酸化剤によって前記低ニッケル皮膜からクロムを溶出させて鉄濃縮皮膜に変質させる第２の酸化工程と、前記第２の酸化工程後に、前記鉄濃縮皮膜を還元剤で溶解して除去する還元工程と、を含むものである。
本発明により、放射線取扱施設で使用されるニッケル基合金からなる構造物に対して高い除染効果が得られるニッケル基合金除染方法が提供される。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、実施形態に係るニッケル基合金除染方法（以下、単に「除染方法」という）が適用される一例である蒸気発生器１０の概略構成図である。
加圧水型原子力発電プラント（以下、単に「プラント」という）では、蒸気発生器１０内の伝熱管（蒸気発生器細管）１１において、原子炉炉心で加熱された高温高圧水の熱を二次冷却水に伝熱させて蒸気を発生させる。
図１は、実施形態に係るニッケル基合金除染方法（以下、単に「除染方法」という）が適用される一例である蒸気発生器１０の概略構成図である。
加圧水型原子力発電プラント（以下、単に「プラント」という）では、蒸気発生器１０内の伝熱管（蒸気発生器細管）１１において、原子炉炉心で加熱された高温高圧水の熱を二次冷却水に伝熱させて蒸気を発生させる。
日本国内のプラントでは、通常、蒸気発生器細管１１はニッケル基合金であるJIS規格の６００合金又は６９０合金で構成される。
６００合金製の伝熱管１１は比較的古いプラントで使用されており、クロム含有量を増加させて耐食性を向上させた６９０合金製のものに随時交換されてきた。
ここで、表１は、６００合金及び６９０合金の主要な合金元素の組成を示す表である。
図２は、蒸気発生器細管１１の表面に形成される酸化皮膜１２及び外層酸化物１３の模式図である。
表１で示される合金を母材とする伝熱管１１は、強還元雰囲気の１次系環境に長期間曝されることで、図２に示されるように、その管内表面１４（図１）に耐食性の高い酸化皮膜１２が形成される。
６００合金製の伝熱管１１は比較的古いプラントで使用されており、クロム含有量を増加させて耐食性を向上させた６９０合金製のものに随時交換されてきた。
ここで、表１は、６００合金及び６９０合金の主要な合金元素の組成を示す表である。
表１で示される合金を母材とする伝熱管１１は、強還元雰囲気の１次系環境に長期間曝されることで、図２に示されるように、その管内表面１４（図１）に耐食性の高い酸化皮膜１２が形成される。
この酸化皮膜１２は、母材の組成であるニッケル、鉄、クロムで構成させるNixFe(1-X+y)Cr(2-y)O4のスピネル型の酸化物である。
この酸化皮膜１２は、粒界を主として、局所的に母材内部まで侵入する内部酸化１６を含む。
この酸化皮膜１２は、粒界を主として、局所的に母材内部まで侵入する内部酸化１６を含む。
酸化皮膜１２の表層には、さらにニッケル酸化物(NiO)又はニッケルフェライト（NiFe2O4）等のニッケル系酸化物、及び鉄酸化物（Fe3O4）などの外層酸化物１３が形成される。
これら酸化皮膜１２及び外層酸化物１３はいずれも難溶解性の物質であるので、従来の除染方法ではこれらの十分な除去が困難である。よって、母材（ニッケル基合金からなる構造物）１９に対する除染効果が不十分であった。
これら酸化皮膜１２及び外層酸化物１３はいずれも難溶解性の物質であるので、従来の除染方法ではこれらの十分な除去が困難である。よって、母材（ニッケル基合金からなる構造物）１９に対する除染効果が不十分であった。
実施形態に係る除染方法は、このような特殊なニッケル基合金で組成された難溶解性の母材に対して、その表面に蓄積された放射性核種を、酸化皮膜１２及び外層酸化物１３ごと除去するものである。
図３は、実施形態に係る除染方法のフローチャートである。
また、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、実施形態に係る除染方法を説明する概念図である。
また、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、実施形態に係る除染方法を説明する概念図である。
図４（Ａ）は除染開始前の酸化皮膜１２及び外層酸化物１３、図４（Ｂ）は第１酸化工程（Ｓ１３〜Ｓ１５）で形成される低ニッケル皮膜１７及び外層酸化物１３、図４（Ｃ）は第２酸化工程（Ｓ１７〜Ｓ１９）で形成される鉄濃縮皮膜１８及び外層酸化物１３、図４（Ｄ）は還元工程Ｓ２１後の母材１９、の概略断面図である。
実施形態に係る除染方法は、図３に示されるように、組成取得工程Ｓ１０、第１酸化剤選定工程Ｓ１１、第１酸化工程（Ｓ１３〜Ｓ１５）、第２酸化剤選定工程Ｓ１６、第２酸化工程（Ｓ１７〜Ｓ１９）、及び還元工程Ｓ２１、を含む。
以下、図３及び図４（Ａ）〜図４（Ｄ）を用いて、各工程（Ｓ１０〜Ｓ２２）について説明する（適宜図１を参照）。
以下、図３及び図４（Ａ）〜図４（Ｄ）を用いて、各工程（Ｓ１０〜Ｓ２２）について説明する（適宜図１を参照）。
組成取得工程Ｓ１０では、放射性核種が蓄積された酸化皮膜１２の組成を取得する。
この組成は、酸化皮膜１２の一部を直接採取して測定する他に、例えば、伝熱管１１の仕様型番、使用年数、及び一次冷却水の水質などから推定してもよい。
主に取得されるのは、ニッケル、クロム、及び鉄の構成割合である。
以下、実施形態においてニッケル基合金の主成分であるニッケル、クロム、及び鉄を指して適宜「金属イオン」という。
この組成は、酸化皮膜１２の一部を直接採取して測定する他に、例えば、伝熱管１１の仕様型番、使用年数、及び一次冷却水の水質などから推定してもよい。
主に取得されるのは、ニッケル、クロム、及び鉄の構成割合である。
以下、実施形態においてニッケル基合金の主成分であるニッケル、クロム、及び鉄を指して適宜「金属イオン」という。
第１酸化剤選定工程Ｓ１１では、取得された組成に基づいて第１酸化剤２１を選定する。
ここで、図５は、酸化剤ごとの各金属イオンの溶出割合を示す図である。
図５に示されるように、酸化剤にオゾンを選択した場合、金属イオンの溶出割合はニッケルが約８０％で、クロムが約２０％になる。
同様に、過マンガン酸カリウムを酸化剤とした場合の金属イオンの溶出割合は、ニッケルとクロムとがそれぞれ約５０％になる。
また、次亜塩素酸を酸化剤とした場合には、鉄も数％溶出する。
ここで、図５は、酸化剤ごとの各金属イオンの溶出割合を示す図である。
図５に示されるように、酸化剤にオゾンを選択した場合、金属イオンの溶出割合はニッケルが約８０％で、クロムが約２０％になる。
同様に、過マンガン酸カリウムを酸化剤とした場合の金属イオンの溶出割合は、ニッケルとクロムとがそれぞれ約５０％になる。
また、次亜塩素酸を酸化剤とした場合には、鉄も数％溶出する。
このようなオゾン、過マンガン酸カリウム、及び次亜塩素酸等の各酸化剤の性質と、取得した構成割合と、に基づいて第１酸化剤２１を選定する。
例えば、母材１９に含まれる鉄の割合が大きいときには、次亜塩素酸を第１酸化剤２１に用いることで、効率的にニッケルを溶出させることができる。
例えば、母材１９に含まれる鉄の割合が大きいときには、次亜塩素酸を第１酸化剤２１に用いることで、効率的にニッケルを溶出させることができる。
図３に戻って各工程の説明を続ける。
第１酸化剤選定工程Ｓ１１の後、ｐＨ調整剤２２で酸性にされた溶媒を伝熱管１１に通流させて、管内をｐＨ４以下の酸性環境に維持して（Ｓ１２）、酸化工程（Ｓ１３〜Ｓ１９）を実施する。
第１酸化剤選定工程Ｓ１１の後、ｐＨ調整剤２２で酸性にされた溶媒を伝熱管１１に通流させて、管内をｐＨ４以下の酸性環境に維持して（Ｓ１２）、酸化工程（Ｓ１３〜Ｓ１９）を実施する。
ここで、図６は酸化剤をオゾンに揃えて、添加するｐＨ調整剤２２ごとの金属イオンの溶出割合を示すグラフである。
ｐＨ調整剤２２は、硝酸、硫酸、塩酸、及び過塩素酸である。
図６で示されるように、同一の酸化剤を使用した場合でも、ｐＨ調整剤２２として酸を微量に添加することで溶出する金属イオンの溶出割合を制御することができる。
例えば、鉄の溶出を抑制したい場合は、鉄の溶出割合が０％である硝酸をｐＨ調整剤２２として添加すればよい。
ｐＨ調整剤２２は、硝酸、硫酸、塩酸、及び過塩素酸である。
図６で示されるように、同一の酸化剤を使用した場合でも、ｐＨ調整剤２２として酸を微量に添加することで溶出する金属イオンの溶出割合を制御することができる。
例えば、鉄の溶出を抑制したい場合は、鉄の溶出割合が０％である硝酸をｐＨ調整剤２２として添加すればよい。
酸化工程（Ｓ１３〜Ｓ１９）では、酸化還元電位（Oxidation-reduction Potential; ORP）が１０００ｍＶ以上の高酸化雰囲気下に維持されることが望ましい。
酸化還元電位は、オゾン水、過マンガン酸塩、過酸化水素、又は次亜塩素酸等の酸化剤の添加で調整する。
酸化還元電位は、オゾン水、過マンガン酸塩、過酸化水素、又は次亜塩素酸等の酸化剤の添加で調整する。
第１酸化工程（Ｓ１３〜Ｓ１５）では、第１酸化剤２１によって酸化皮膜１２を酸化する。
例えば、図５に示されるように、オゾンはニッケルを選択的に溶出させるので、オゾンが溶け込んだ溶媒中に酸化皮膜１２を長時間浸漬させると、酸化皮膜１２からニッケルが溶出する。
ニッケルの溶出によって、酸化皮膜１２は、クロム比率及び鉄比率が高められた低ニッケル皮膜１７に変質する（Ｓ１４）。
図４（Ａ）から図４（Ｂ）への変遷は、酸化皮膜１２から低ニッケル皮膜１７への変遷を表している。
例えば、図５に示されるように、オゾンはニッケルを選択的に溶出させるので、オゾンが溶け込んだ溶媒中に酸化皮膜１２を長時間浸漬させると、酸化皮膜１２からニッケルが溶出する。
ニッケルの溶出によって、酸化皮膜１２は、クロム比率及び鉄比率が高められた低ニッケル皮膜１７に変質する（Ｓ１４）。
図４（Ａ）から図４（Ｂ）への変遷は、酸化皮膜１２から低ニッケル皮膜１７への変遷を表している。
そして、酸化開始（Ｓ１３）から所定時間経過時に、溶媒中のニッケル、クロム、及び鉄の溶出量を計測する（計測工程Ｓ１５）。
蒸気発生器１０を加圧水型原子炉に接続したまま除染する場合、第１酸化剤２１及びｐＨ調整剤２２の供給、又は溶出量の計測は、例えば化学体積制御系統中の弁座から行う。
化学体積制御系統（CVCS : Chemical and Volume Control System）は、主に一次冷却材中のホウ素濃度を調整するための系統である。
蒸気発生器１０を加圧水型原子炉に接続したまま除染する場合、第１酸化剤２１及びｐＨ調整剤２２の供給、又は溶出量の計測は、例えば化学体積制御系統中の弁座から行う。
化学体積制御系統（CVCS : Chemical and Volume Control System）は、主に一次冷却材中のホウ素濃度を調整するための系統である。
そして、計測工程Ｓ１５で計測した金属イオンの溶出量に基づいて第２酸化剤２３を選定する（第２酸化剤選定工程Ｓ１６）。
例えば、ニッケルの溶出量又は溶出割合が小さいことは、通常、既に酸化皮膜１２が低ニッケル皮膜１７に変質していることを意味する。
そこで、酸化剤を変更して、クロムを溶出させるのにより優れた過マンガン酸カリウム等を第２酸化剤２３として選定する。
例えば、ニッケルの溶出量又は溶出割合が小さいことは、通常、既に酸化皮膜１２が低ニッケル皮膜１７に変質していることを意味する。
そこで、酸化剤を変更して、クロムを溶出させるのにより優れた過マンガン酸カリウム等を第２酸化剤２３として選定する。
第２酸化工程（Ｓ１７〜Ｓ１９）では、第２酸化剤２３によって低ニッケル皮膜１７からクロムを溶出させる。
クロムが溶出することによって、低ニッケル皮膜１７は、より鉄比率が高くなった鉄濃縮皮膜１８に変質する（Ｓ１８）。
図４（Ｂ）から図４（Ｃ）への変遷は、酸化皮膜１２から低ニッケル皮膜１７への変遷を表している。
クロムが溶出することによって、低ニッケル皮膜１７は、より鉄比率が高くなった鉄濃縮皮膜１８に変質する（Ｓ１８）。
図４（Ｂ）から図４（Ｃ）への変遷は、酸化皮膜１２から低ニッケル皮膜１７への変遷を表している。
そして、第２の酸化開始（Ｓ１７）から所定時間経過後に、鉄の溶出速度比を測定する（測定工程Ｓ１９）。
ここで、鉄の溶出速度比とは、ニッケル及びクロムと比較したときの鉄の溶出速度をいう。
ここで、鉄の溶出速度比とは、ニッケル及びクロムと比較したときの鉄の溶出速度をいう。
前回の溶出速度比の測定結果との大小関係を比較して、この溶出速度比が前回の測定結果より小さいうちは、第２酸化処理を継続する（判定工程Ｓ２０：ＹＥＳ：Ｓ１７へ戻る）。
一方、溶出速度比が前回の測定結果より大きくなった場合（判定工程Ｓ２０：NO）、酸化処理を終了して、還元工程Ｓ２１に移行する。
鉄の溶出速度比の上昇は、鉄濃縮皮膜１８の生成を意味すると判断できるからである。
一方、溶出速度比が前回の測定結果より大きくなった場合（判定工程Ｓ２０：NO）、酸化処理を終了して、還元工程Ｓ２１に移行する。
鉄の溶出速度比の上昇は、鉄濃縮皮膜１８の生成を意味すると判断できるからである。
なお、低ニッケル皮膜１７が厚い場合、上層部分の鉄濃縮皮膜１８が第２酸化剤２３と皮膜内部のクロムとの反応を妨げて、変質速度が遅くなる。
そこで、鉄濃縮皮膜１８が脆く剥離しやすいことに着目して、徐々に生成される鉄濃縮皮膜１８に超音波を照射して上層部の鉄濃縮皮膜１８を随時除去することが望ましい。
また、伝熱管１１を取り外した状態で除染する場合、伝熱管１１全体を振動させて鉄濃縮皮膜１８の除去を促進してもよい。
そこで、鉄濃縮皮膜１８が脆く剥離しやすいことに着目して、徐々に生成される鉄濃縮皮膜１８に超音波を照射して上層部の鉄濃縮皮膜１８を随時除去することが望ましい。
また、伝熱管１１を取り外した状態で除染する場合、伝熱管１１全体を振動させて鉄濃縮皮膜１８の除去を促進してもよい。
また、各酸化工程（Ｓ１３〜Ｓ１９）において、随時溶媒中の金属イオンの溶出量を計測して、第１酸化剤２１又は第２酸化剤２３の種類又は割合を変更してもよい。
つまり、使用する酸化剤は２回以上変更してもよい。
例えば、溶出量を定期的に計測することで、酸化皮膜１２の構成割合が推定と異なり、選定した酸化剤が第１酸化剤２１として最適ではないことが発覚する場合がある。
つまり、使用する酸化剤は２回以上変更してもよい。
例えば、溶出量を定期的に計測することで、酸化皮膜１２の構成割合が推定と異なり、選定した酸化剤が第１酸化剤２１として最適ではないことが発覚する場合がある。
酸化皮膜１２の組成比率はプラントの運転状況によって複雑に変化するため、酸化皮膜１２の酸化剤に対する溶解性もプラントごとに異なるためである。
この場合、計測した溶出量に基づいて第１酸化剤２１を最適な酸化剤に変更することで、より効率的に酸化皮膜１２を変質させることができる。
この場合、計測した溶出量に基づいて第１酸化剤２１を最適な酸化剤に変更することで、より効率的に酸化皮膜１２を変質させることができる。
また、金属イオンの溶出量を定期的に計測することで、ｐＨ調整剤２２、第１酸化剤２１及び第２酸化剤２３の供給量を随時変更して、金属イオンの溶出割合を制御することもできる。
還元工程Ｓ２１では、鉄濃縮皮膜１８を還元剤２４で溶解して除去する。
図４（Ｃ）から図４（Ｄ）への変遷は、鉄濃縮皮膜１８が内部酸化１６ごと除去されて母材１９のみになった変遷を表している。
図４（Ｃ）から図４（Ｄ）への変遷は、鉄濃縮皮膜１８が内部酸化１６ごと除去されて母材１９のみになった変遷を表している。
還元剤２４は、還元性の酸であれば特に限定はないが、除染液の最終処理を容易にする観点から、シュウ酸等の分解が容易な有機酸を用いるのが好ましい。
また、溶媒のｐＨを３以下に維持することで、短時間の浸漬で鉄濃縮皮膜１８を溶解させ、同時に、難溶解性の外層酸化物１３を剥離により除去することができる。
また、溶媒のｐＨを３以下に維持することで、短時間の浸漬で鉄濃縮皮膜１８を溶解させ、同時に、難溶解性の外層酸化物１３を剥離により除去することができる。
鉄を最終的に溶出させる理由は、還元工程Ｓ２１での鉄の溶解速度がニッケル及びクロムと比較して大きいことに加え、多くの薬品で容易に溶解することができるためである。
つまり、酸化工程（Ｓ１３〜Ｓ１９）で一旦鉄濃縮皮膜１８を生成させることで、短時間の還元工程Ｓ２１で高い除染効果を得ることができる。
なお、還元工程Ｓ２１においても、第１酸化工程（Ｓ１７〜Ｓ１９）と同様に、超音波の照射又は伝熱管１１の振動等を使用して鉄濃縮皮膜１８の除去を助勢することが望ましい。
つまり、酸化工程（Ｓ１３〜Ｓ１９）で一旦鉄濃縮皮膜１８を生成させることで、短時間の還元工程Ｓ２１で高い除染効果を得ることができる。
なお、還元工程Ｓ２１においても、第１酸化工程（Ｓ１７〜Ｓ１９）と同様に、超音波の照射又は伝熱管１１の振動等を使用して鉄濃縮皮膜１８の除去を助勢することが望ましい。
以上のステップＳ１１〜ステップＳ２１までの工程は、酸化皮膜１２が十分に除去されて除染が十分になるまで繰り返される（Ｓ２２：ＮＯ）。
伝熱管１１が十分に除染されると（Ｓ２２：ＹＥＳ）、実施形態に係る除染方法の全ての工程を終了する（ＥＮＤ）。
伝熱管１１が十分に除染されると（Ｓ２２：ＹＥＳ）、実施形態に係る除染方法の全ての工程を終了する（ＥＮＤ）。
上述した各工程は、図７の酸化皮膜１２を構成する金属イオンの含有比率の遷移例を示す三角グラフで整理することが望ましい。
この三角グラフ上で各皮膜の組成をプロットすることで、最適なニッケル、クロム、及び鉄の溶出割合がわかり、最適な酸化剤を選定することができるからである。
この三角グラフ上で各皮膜の組成をプロットすることで、最適なニッケル、クロム、及び鉄の溶出割合がわかり、最適な酸化剤を選定することができるからである。
図７において、三角グラフの底辺はニッケルの含有比率、左斜辺はクロムの含有比率、右斜辺は鉄の含有比率を規定する軸である。
図７の例では、第１酸化工程（Ｓ１３〜Ｓ１５）の実施前のニッケル：クロム：鉄の割合である７：２：１に基づいて、第１酸化剤２１を選定する。
図７の例では、第１酸化工程（Ｓ１３〜Ｓ１５）の実施前のニッケル：クロム：鉄の割合である７：２：１に基づいて、第１酸化剤２１を選定する。
第１酸化剤２１による酸化によって、酸化皮膜１２の組成比率は三角グラフの底辺に沿うように右斜辺側に遷移して、約２０時間後には低ニッケル皮膜１７になる。
そして、第２酸化剤２３による酸化開始から約１０時間程度で、組成比率点は徐々に上方に移動して鉄濃縮皮膜１８の範囲内に到達する。
そして、第２酸化剤２３による酸化開始から約１０時間程度で、組成比率点は徐々に上方に移動して鉄濃縮皮膜１８の範囲内に到達する。
（実施例）
次に、表２の溶解試験の条件設定を示す表を用いて、実施例を説明する。
次に、表２の溶解試験の条件設定を示す表を用いて、実施例を説明する。
表２に示されるように、実施例では、ｐＨ調整剤に硝酸を用いた溶媒中にJIS規格の６００合金の試験片を浸漬した。
酸化工程においては、溶液のｐＨを３、温度を８０℃に維持した。また、第１酸化剤には、オゾンガスを用いた。
このオゾンガスを３ｐｐｍに維持することで溶液の酸化還元電位を１０００ｍＶに維持して、試験片を３０時間溶液中に浸漬した。
酸化工程においては、溶液のｐＨを３、温度を８０℃に維持した。また、第１酸化剤には、オゾンガスを用いた。
このオゾンガスを３ｐｐｍに維持することで溶液の酸化還元電位を１０００ｍＶに維持して、試験片を３０時間溶液中に浸漬した。
そして、酸化工程を終了して、還元工程を実施した。
還元工程において、還元剤をシュウ酸、温度を９５℃、還元剤量2000ppmの溶液に酸化工程を経た試験片を２時間浸漬した。
還元工程において、還元剤をシュウ酸、温度を９５℃、還元剤量2000ppmの溶液に酸化工程を経た試験片を２時間浸漬した。
この溶解試験の結果を図８及び図９に示す。
図８は、試験片の浸漬時間と鉄の溶解量との関係を示すグラフである。
図９は、試験片の浸漬時間とニッケル及びクロムの溶解量との関係を示すグラフである。
図８は、試験片の浸漬時間と鉄の溶解量との関係を示すグラフである。
図９は、試験片の浸漬時間とニッケル及びクロムの溶解量との関係を示すグラフである。
図８において酸化工程の開始から２０〜３０時間の間、鉄の溶解量が有意に増加している。この増加は、鉄濃縮皮膜が生成されたことを意味するといえる。
また、図８及び図９に示されるように、ニッケル、クロム、及び鉄のいずれも、実施形態に係る酸化工程を経ることで、２時間の短時間であっても還元工程で十分に溶解した。
また、図８及び図９に示されるように、ニッケル、クロム、及び鉄のいずれも、実施形態に係る酸化工程を経ることで、２時間の短時間であっても還元工程で十分に溶解した。
この溶解実験によって、実施形態に係る除染方法で、JIS規格の６００合金などの特定のニッケル基合金上に形成される酸化皮膜１２を効率的に除去することができることが示された。
以上のように、実施形態に係る除染方法によれば、放射線取扱施設で使用されるニッケル基合金の構造物に対して高い除染効果が得られる。
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。
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。
例えば、実施形態では、JIS規格の６００合金又は６９０合金が使用されている構造物であって放射性核種の除染が必要なものであれば、除染対象は蒸気発生器に限定されない。
１０…蒸気発生器、１１…蒸気発生器細管（伝熱管）、１２…酸化皮膜、１３…外層酸化物、１４…管内表面、１６…内部酸化、１７…低ニッケル皮膜、１８…鉄濃縮皮膜、１９…母材、２１…第１酸化剤、２２…ｐＨ調整剤、２３…第２酸化剤、２４…還元剤。
Claims (10)
- ニッケル基合金からなる構造物の表面に形成されて放射性各種が蓄積された酸化皮膜から第１酸化剤によって溶媒中にニッケルを溶出させて低ニッケル皮膜に変質させる第１の酸化工程と、
前記溶媒中のニッケル、クロム、及び鉄の溶出量を計測する計測工程と、
前記溶出量に基づいて第２酸化剤を選定する第２酸化剤選定工程と、
前記第２酸化剤によって前記低ニッケル皮膜からクロムを溶出させて鉄濃縮皮膜に変質させる第２の酸化工程と、
前記第２の酸化工程後に、前記鉄濃縮皮膜を還元剤で溶解して除去する還元工程と、を含むことを特徴とするニッケル基合金除染方法。 - 前記酸化皮膜の組成を取得する組成取得工程と、
取得された前記組成に基づいて第１酸化剤を選定する第１酸化剤選定工程と、を含む請求項１に記載のニッケル基合金除染方法。 - 前記第１の酸化工程及び前記第２の酸化工程の少なくとも一方は、ｐＨ４以下の酸性条件下で実施される請求項１又は請求項２に記載のニッケル基合金除染方法。
- 前記第１の酸化工程及び前記第２の酸化工程の少なくとも一方は、１０００ｍＶ以上の酸化還元電位の高酸化雰囲気下で実施される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のニッケル基合金除染方法。
- 前記酸化還元電位は、オゾン水、過マンガン酸塩、過酸化水素、及び次亜塩素酸の少なくとも１つの添加により維持される請求項４に記載のニッケル基合金除染方法。
- 前記第１の酸化工程及び前記第２の酸化工程の少なくとも一方において、
前記酸化皮膜の組成に基づいたｐＨ調整剤の調整によって、前記酸化皮膜又は前記低ニッケル皮膜からのニッケル、クロム、及び鉄の溶出割合を制御する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のニッケル基合金除染方法。 - 前記第２の酸化工程において、
所定時間の経過時におけるニッケル、クロム、及び鉄の少なくとも１つの金属イオンの溶出速度比を測定する測定工程と、
溶出速度比の前回の測定結果との大小関係を比較して、前記金属イオンの溶出速度が前記前回の測定結果より大きい場合に前記還元工程へ移行する判定工程と、を含む請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のニッケル基合金除染方法。 - 前記鉄濃縮皮膜に超音波を照射して前記鉄濃縮皮膜の除去を助勢する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のニッケル基合金除染方法。
- 前記第１の酸化工程において、
前記計測工程を実施して、計測した前記溶出量に基づいて前記第１酸化剤を変更する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のニッケル基合金除染方法。 - 前記第２の酸化工程において、
前記計測工程を実施して、計測した前記溶出量に基づいて前記第２酸化剤を変更する請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のニッケル基合金除染方法。
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