JP6505810B1 - 除染実施方法及び除染実施装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＬＲポンプを用いずに、ＲＰＶ及びこのＲＰＶを含むＰＬＲ系統の少なくとも一方を含む系統の除染をする原子炉解体前の除染実施方法及びその除染実施装置を提供する。【解決手段】原子炉圧力容器１３又はこの原子炉圧力容器１３を含む系統を対象にした化学除染による除染実施方法において、原子炉圧力容器１３が除染液の流路になるように除染経路を構築するステップ（Ｓ１１）と、除染液を除染経路に流通させるステップ（Ｓ１２）と、除染経路を流通した除染液を原子炉圧力容器１３の炉底部２８に接続された系統３２から仮設循環系統３００Ａに抜き出すステップ（Ｓ１３，Ｓ１４）と、仮設循環系統３００Ａ中で浄化した除染液を原子炉圧力容器１３に流入させて循環させるステップ（Ｓ１５）と、を含む。【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、沸騰水型原子力プラントの廃止措置時に行う原子炉解体前の除染実施技術に関する。

原子炉の廃止措置においては、原子炉運転停止後、炉内より燃料が取り出され、その後、原子炉一次系統の解体前除染が実施される。
このような除染は、原子炉解体作業時の作業員被ばくの低減、解体廃棄物の放射能レベル低減を目的として実施される。

原子炉一次系統は、原子圧力容器（ＲＰＶ：Reactor Presser Vessel）、原子炉再循環（ＰＬＲ：Primary Loop Recirculation）系統、原子炉冷却材浄化（ＣＵＷ：Reactor Water Ｃlean-Up）系統、及び残留熱除去（ＲＨＲ：Residual Heat Removal）系統を含む系統である。
ＲＰＶを含む系統を化学除染する場合、除染液を満たすべき系統容量が数百ｍ^３にまで及ぶ。

このため、従来、ＲＰＶ内部の化学除染には、原子炉一次系統に本設された機器であるＰＬＲポンプで除染液を循環させて除染を行う方法が採用されてきた。
ＰＬＲポンプは、膨大な循環流量を確保することができ、大きな線流速を得ることができる。

特開２０００−６５９８９号公報

しかしながら、上述した従来のＰＬＲポンプを用いた技術では、作業を複雑にさせるとともに、莫大な費用がかかるという課題があった。

例えば、解体前除染の場合、原子炉の運転停止後数年経過してから実施する場合もあり、ＰＬＲポンプの復旧に莫大な費用と労力とがかかる。
また、運転面においても、ＰＬＲポンプの稼働によってポンプシール水により除染中の液量が増加するため、溢水防止のための監視及び薬剤濃度の調整などが必要になる。
さらに、この溢水防止のために、除染初期液位を低くする必要があり、ＲＰＶ内壁上部の除染効果が低くなる。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、ＰＬＲポンプを用いずに、ＲＰＶ及びこのＲＰＶを含むＰＬＲ系統の少なくとも一方を含む系統の除染をする原子炉解体前の除染実施方法及びその除染実施装置を提供することを目的とする。

本実施形態に係る除染実施方法は、原子炉圧力容器又はこの原子炉圧力容器を含む系統を対象にした化学除染による除染実施方法において、前記原子炉圧力容器が除染液の流路になるように除染経路を構築するステップと、前記除染液を前記除染経路に流通させるステップと、前記除染経路を流通した除染液を前記原子炉圧力容器の炉底部に接続された系統から仮設循環系統に抜き出すステップと、前記仮設循環系統中で浄化した除染液を前記原子炉圧力容器に流入させて循環させるステップと、原子炉冷却材浄化系統及び残留熱除去系統の少なくとも１つ、前記原子炉圧力容器、及び原子炉再循環系統を各々隔離して個別の通水区域にするステップと、を含み、汚染放射能量が低く、かつ、除染容量が小さい前記通水区域から順次除染を実施するものである。

本実施形態に係る除染実施方法は、原子炉圧力容器又はこの原子炉圧力容器を含む原子炉再循環系統を対象にした化学除染による除染実施方法において、前記原子炉圧力容器が除染液の流路になるように除染経路を構築するステップと、前記除染液を前記除染経路に流通させるステップと、前記除染経路を流通した除染液を前記原子炉再循環系統から仮設循環系統に抜き出すステップと、前記仮設循環系統中で浄化した除染液を前記原子炉圧力容器に流入させて循環させるステップと、原子炉冷却材浄化系統及び残留熱除去系統の少なくとも１つ、前記原子炉圧力容器、及び前記原子炉再循環系統を各々隔離して個別の通水区域にするステップと、を含み、汚染放射能量が低く、かつ、除染容量が小さい前記通水区域から順次除染を実施するものである。

本実施形態に係る除染実施装置は、原子炉圧力容器又はこの原子炉圧力容器を含む原子炉再循環系統を環状に接続して除染液を前記原子炉圧力容器及び前記原子炉再循環系統に循環させる循環経路と、前記原子炉再循環系統に設置された原子炉再循環ポンプを挟むように前記原子炉再循環系統に接続された仮設ホースと、前記原子炉再循環ポンプの吸入口及び吐出口に設けられて前記除染液の流れを前記仮設ホースへ誘導する仕切弁と、原子炉冷却材浄化系統及び残留熱除去系統の少なくとも１つ、前記原子炉圧力容器、及び前記原子炉再循環系統を各々隔離して個別の通水区域にする分岐配管と、前記分岐配管の通水を調整して除染対象の通水区域を選択させることで汚染放射能量が低く、かつ、除染容量が小さい前記通水区域からの順次除染が実施可能にする選択弁と、を備えるものである。

本発明により、ＰＬＲポンプを用いずに、ＲＰＶ及びこのＲＰＶを含むＰＬＲ系統の少なくとも一方を含む系統の除染をする原子炉解体前の除染実施方法及びその除染実施装置が提供される。

第１実施形態に係る除染実施方法が除染対象にする原子力プラントの概略構成図。 第１実施形態に係る除染実施方法の説明図。 第１実施形態に係る除染実施方法を示すフローチャート。 第２実施形態に係る除染実施方法の説明図。 第３実施形態に係る除染実施方法の説明図。 第３実施形態に係る除染実施方法であって除染液を逆流循環させた状態を示す説明図。 第４実施形態に係る除染実施方法の説明図。 第４実施形態に係る除染実施方法で除染液を逆流循環させた状態を示す説明図。 第５実施形態に係る除染実施方法の説明図。 第６実施形態に係る除染実施方法の説明図。 第７実施形態に係る除染実施方法の説明図。 第８実施形態に係る除染実施方法の説明図。

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）
図１は、第１実施形態に係る除染実施方法が除染対象にする原子力プラントの概略構成図である。

１．原子炉再循環系統２００（ＰＬＲ系統：Primary Loop Recirculation System）
まず、原子炉圧力容器１３（ＲＰＶ：Reactor Presser Vessel）、ＰＬＲ系統２００及びその周辺の基本構造について説明する。
沸騰水型原子炉プラント１００においては、炉心１０を囲む炉心シュラウド１１とこれを囲むＲＰＶ１３の間に、スリーブ状のダウンカマ１４が形成される。ダウンカマ１４には例えば１６台又は２０台のジェットポンプ１６が環状に配置される。

炉心１０の上方には、炉心上部プレナムを覆うシュラウドヘッド１７が設けられる。そして、シュラウドヘッド１７の上方に気水分離器１８が設けられる。さらに、気水分離器１８の上方には蒸気乾燥器１９が設けられる。
ＲＰＶ１３の頭頂部には、ＲＰＶ１３内に一次冷却材などの液体を散布するＲＨＲヘッドスプレイ管２６が設けられている。

ＲＰＶ１３の外側には、ＰＬＲ系統２００が２系統設けられる。ＲＰＶ１３内下方のダウンカマ１４からＰＬＲ系統２００に流入した一次冷却材は、ＰＬＲ系統２００に設けられたＰＬＲポンプ２１によって昇圧される。ＰＬＲポンプ２１に流入する一次冷却材の流量は、ＰＬＲポンプ２１のそれぞれ吸入口に設けられたＰＬＲ吸入弁２２及び吐出口に設けられたＰＬＲ吐出弁２３で調整される。

この一次冷却材は、再循環水入口ノズル２４を経てジェットポンプ１６に導かれ、ジェット駆動流体としてジェットポンプ１６のノズルから噴出し、ダウンカマ１４上部の環状部の一次冷却材を吸い込んでジェット流になる。

ジェットポンプ１６から噴出した一次冷却材は、炉心１０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１８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１９で湿分が取り除かれたのち、ＲＰＶ１３上部の蒸気出口ノズル２７から流出する。

また、気水分離器１８及び蒸気乾燥器１９で分離された水は、炉心シュラウド１１とＲＰＶ１３の壁面との間を流下してジェットポンプ１６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、炉心１０の通過で放射化された腐食生成物は、ＰＬＲ系統２００の構成機器（２１〜２４）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、廃炉時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。

各実施形態に係る除染実施方法は、このようなＲＰＶ１３又はこのＲＰＶ１３を含むＰＬＲ系統２００を主な対象にして化学除染を行うものである。

各実施形態では、上述したＲＨＲヘッドスプレイ管２６及びＰＬＲ系統２００が本設の系統である。各図では、これら本設の系統を太い破線で表記している。
また、説明の簡略化のため、ＲＰＶ１３に接続されている他の本設の系統は省略している。また、図中においてＲＰＶ１３を中心にして高い対称性を有して紙面左右に設けられた構成を左右区別して「左側ＰＬＲ系統２００Ｌ」などと、適宜「右側」、「左側」の語を付して呼ぶ。

２．仮設循環系統３００Ａ
次に、第１実施形態に係る除染実施方法を実施するための仮設循環系統３００Ａについて説明する。
仮設循環系統３００Ａは、主に、ＲＰＶ１３の下方と上方とを接続して、仮設循環ポンプ２５で除染液を下方から上方へ又は上方から下方へ循環させる系統である。

以下、仮設循環系統３００Ａの具体例について説明する。
ＲＰＶ１３の下方側では、仮設循環系統３００Ａは、例えば炉底部２８の制御棒駆動装置ハウジング２９及びＲＰＶボトムドレンライン３１に接続される。以下、この配管を炉底配管３２という。

また、仮設循環系統３００Ａは、左右の各ＰＬＲ系統２００に、例えばそれぞれＰＬＲ吐出弁２３を挟むように２箇所で配管が接続される。これら２本の配管のうち、ＰＬＲポンプ２１とＰＬＲ吐出弁２３との間に接続された配管をＰＬＲボトム配管３３という。また、他方の配管をＰＬＲミドル配管３４という。

この右側ＰＬＲミドル配管３４Ｒは、分岐して左右連結配管３４Ｃを介して左側ＰＬＲミドル配管３４Ｌに接続される。この右側ＰＬＲミドル配管３４Ｒを流通する除染液を左側ＰＬＲミドル配管３４Ｌに供給することができる。この分岐して左側ＰＬＲミドル配管３４Ｌに接続される配管を、以下、左右連結配管３４Ｃという。なお、図中の左右連結配管３４Ｃ上に記載された２箇所の丸Ａは、互いに連続していることを示す。

左右連結配管３４Ｃには、左右連結弁３７が設けられる。また、右側ＰＬＲミドル配管３４Ｒにおいて、左右連結配管３４Ｃの分岐点とＰＬＲ系統２００の接続点との間には、ＰＬＲミドル弁３８が設けられる。

右側ＰＬＲミドル配管３４Ｒは、蒸気出口ノズル２７に接続される蒸気ノズル接続配管３９にＴ字状に接続される。蒸気ノズル接続配管３９には、除染液を循環させるための仮設循環ポンプ２５が設けられる。

右側ＰＬＲミドル配管３４Ｒは、蒸気ノズル接続配管３９において、仮設循環ポンプ２５と蒸気出口ノズル２７との間に接続される。また、蒸気ノズル接続配管３９には、除染液の循環を逆転させるための第１逆流配管４１が、仮設循環ポンプ２５を挟むように環状に接続される。第１逆流配管４１には、順流循環時には閉止される第１逆流弁４２が設けられる。

また、蒸気ノズル接続配管３９から、ＲＨＲヘッドスプレイ管２６に接続されるヘッドスプレイ管接続配管４４が分岐する。ヘッドスプレイ管接続配管４４には、ヘッドスプレイ管接続弁４６が設けられる。また、蒸気ノズル接続配管３９において、右側ＰＬＲミドル配管３４Ｒの接続点とヘッドスプレイ管接続配管４４の接続点との間には、蒸気ノズル弁４７が設けられる。

一方、前述の炉底配管３２及びＰＬＲボトム配管３３（３３Ｌ，３３Ｒ）は、いずれも除染液回収配管４８に接続される。この除染液回収配管４８は、ＲＰＶ１３の上方まで延長されて、仮設循環ポンプ２５の上流側において蒸気ノズル接続配管３９に接続される。

この除染液回収配管４８には、除染液の状態を最適に維持するための複数の機器が接続される。
具体的には、例えば、図１に示されるように、熱交換器４９、薬剤調製部５０、オゾン発生器５１、除染剤分解部５２、フィルタ５３、及びイオン交換部５４が設けられる。

これらの機器（４９〜５４）のうち、除染剤分解部５２、フィルタ５３、及びイオン交換部５４で構成される浄化機構５７は、除染液の浄化が必要な場合にのみ稼働すればよい。よって、図１に示されるように、浄化機構５７を接続するとともに浄化弁５９を有する浄化系統５８を除染液回収配管４８に環状に接続するのが好ましい。そして、必要時にのみ浄化弁５９を開放して、浄化系統５８上の浄化ポンプ５５を起動して除染液を浄化系統５８内に誘導する。

また、第２逆流弁６１を有する第２逆流配管６２が、仮設循環ポンプ２５に並列になるように、右側ＰＬＲミドル配管３４Ｒと除染液回収配管４８とを接続する。
また、除染液回収配管４８のうち、第２逆流配管６２の接続点と蒸気ノズル接続配管３９の接続点との間に、第３逆流弁６３が設けられる。

また、ＲＰＶ１３には、ガス処理機構６５を備えＲＰＶ１３内に蓄積したガスを排出する排ガス処理系統６４が接続される。除染にオゾンガス等を使用してＲＰＶ１３内にガスが発生する場合、この排ガス処理系統６４からガスが排出される。

なお、以上説明した仮設循環系統３００Ａは、必ずしも、全ての構成が含まれていなくてもよい。上述の構成のうち、以下で説明する各実施形態に係る除染実施方法が実施可能になる構成が含まれていれば、構成として十分である。

また、上記構成の説明は、仮設循環系統３００Ａに配置された弁及びポンプ等の各構成機器、及び配管の設置数及び位置を限定するものではない。つまり、上述の構成には弁等が適宜追加されてもよい。

３．除染実施方法
次に、図２及び図３を用いて、第１実施形態に係る除染実施方法について説明する。
図２は、第１実施形態に係る除染実施方法の説明図である。
また、図３は、第１実施形態に係る除染実施方法を示すフローチャートである。

第１実施形態に係る除染実施方法では、まず、ＲＰＶ１３が除染液の流路になるように除染経路を構築する（Ｓ１１）。
第１実施形態では、図２に示されるように、炉底配管３２を除染液の流通経路に含み、ＰＬＲ系統２００を除染径路に含まない例で説明する。

具体的には、例えば第３逆流弁６３、蒸気ノズル弁４７、ヘッドスプレイ管接続弁４６、及び炉底配管３２に設けられた炉底弁６９が開放される。一方、ＰＬＲ吸入弁２２、ＰＬＲ吐出弁２３、左右連結弁３７、ＰＬＲミドル弁３８、第１逆流弁４２、第２逆流弁６１、及び浄化弁５９は、閉止される。
なお、黒塗りの弁は閉状態、白塗りの弁は開状態を表す。

炉心燃料は、原子炉停止後にＲＰＶ１３から搬出されている。一方、ジェットポンプ１６、炉心シュラウド１１、気水分離器１８、及び蒸気乾燥器１９等の炉内機器は内蔵された状態であってよい。
ただし、気水分離器１８及び蒸気乾燥器１９は、除染実施時には既に搬出されている場合もある。これら気水分離器１８及び蒸気乾燥器１９の有無は、第１実施形態に係る除染実施方法の効果に大きな影響はない。

次に、ＲＰＶ１３内を除染液で浸漬させる（Ｓ１２）。
薬剤調製部５０から薬剤が投入された除染液が、ＲＨＲヘッドスプレイ管２６又は左側蒸気出口ノズル２７ＬからＲＰＶ１３内に供給されてＲＰＶ１３内に貯められる。

次に、炉底弁６９を開放して、ＲＰＶ１３内に貯められた除染液を炉底配管３２へ引き抜く（Ｓ１３）。
炉底部２８には、不溶解成分のスラッジが堆積していることが多い。
このスラッジは、元来線流速が遅くなる傾向にある炉底部２８の除染液の流れを阻害して、線流速を不足させることに加え、炉底部２８への除染液の接触も阻害する。

そこで、除染範囲における除染液回収配管４８への除染液の回収箇所を、炉底配管３２の接続点である炉底部２８にして、堆積したスラッジを直接回収する。
炉底部２８からスラッジを回収することで、炉底部２８の除染液に線流速を付加することに加え、除染液を炉底部２８に接触させて除染効率を向上させることができる。

炉底配管３２から抜き出された除染液は、除染液回収配管４８に回収される（Ｓ１４）。
回収された除染液は、蒸気ノズル接続配管３９に到達するまでに、熱交換器４９で加温又は冷却して温度調整がなされる。同時に、薬剤調製部５０で調製された還元剤その他の薬剤の除染液中の含有量が調製ポンプ４５によって調整される。
また、酸化剤がオゾンの場合、オゾン発生器５１からガスミキサ７５を介してオゾンが混入される。

そして、除染液は、蒸気ノズル接続配管３９及びＲＨＲヘッドスプレイ管２６から、除染液をＲＰＶ１３に返還される（Ｓ１５）。
なお、ＲＰＶ１３への返還箇所は、ＲＰＶ１３の上方であれば特に蒸気ノズル接続配管３９又はＲＨＲヘッドスプレイ管２６に限定されない。

ところで、除染液の循環時には、化学除染の対象部位における除染液の流速に応じて除染液の通水時間を調整するのが好ましい。
通常、供用中のプラントの系統除染では、その後に続く点検作業工程へ影響するため、極力短時間での除染が求められる。しかし、廃止措置の場合は時間的制約が少ないため、除染液の線流速が遅い部位は通水時間を長くとることができる。そこで、仮設循環ポンプ２５の出力を加味して、流速が遅い場合には通水時間は長くし、反対に流速が速い場合には通水時間は短くする。

また、除染液に酸化剤及び還元剤を用い、化学除染は酸化工程と還元工程とを交互に切り替えながら除染することが望ましい。酸化剤には、例えばオゾン又は過マンガン酸塩を用いる。

還元剤には、有機酸にシュウ酸、ギ酸、ビルビン酸、グリオキシル酸、マロン酸、マレイン酸、クエン酸の少なくともいずれかを使用するのが望ましい。
廃炉前除染を対象にしている各実施形態に係る除染実施方法は、除染液が接触する構成材への影響を考慮する必要性が低い。よって、除染液に添加する薬剤は、除染効果又は扱いやすさを主に考慮して選択すればよい。

通常、還元工程を含む化学除染では、還元剤としてシュウ酸が好適に用いられる。シュウ酸は、分解可能な有機酸のうちで酸解離定数（ｐＫａ）が小さく強い酸であるため、比較的低濃度での使用で除染効果を得ることができるからである。

しかし、シュウ酸は、シュウ酸鉄の溶解度が低いため、鉄溶出が多い系統に対しては適さない場合もある。また、シュウ酸は水への溶解速度も遅いため、シュウ酸を高濃度に溶解することは難度が高い。よって、例えばシュウ酸の使用が困難な場合には、常温から除染条件温度までの温度範囲で、水への溶解性を有する又は液体状である有機酸を用いることが望ましい。

ｐＫａが約３以下と比較的低く、このような性質を有する有機酸には、例えば、モノカルボン酸ではギ酸、ピルビン酸、グリオキシル酸、ジカルボン酸ではマロン酸、酒石酸、マレイン酸、トリカルボン酸ではクエン酸などがある。より高い除染効果を得るために、これらの有機酸を適宜複数使用してもよい。

図３のフローチャートの説明を続ける。
除染液を浄化する場合（Ｓ１６においてＹＥＳの場合）、浄化弁５９を開放するとともに浄化ポンプ５５を起動して除染液を浄化系統５８に誘導する（Ｓ１７）。

除染剤分解部５２は、例えば、紫外線で除染剤を分解する紫外線照射装置である。フィルタ５３は、除染液中の不溶解成分を除去する。イオン交換部５４は、溶解成分を除去する。イオン交換部５４は、例えば、陽イオン交換樹脂塔と、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を混合した混床樹脂塔と、の２種の樹脂塔を用いる。
浄化された除染液は、蒸気ノズル接続配管３９、ＰＬＲミドル配管３４、及びＲＨＲヘッドスプレイ管２６から除染液をＲＰＶ１３に返還される（Ｓ１５へ戻る）。

除染液の浄化が不要な場合（Ｓ１６においてＮＯの場合）、除染が十分になるまで（Ｓ１８においてＮＯの場合）、除染液の循環を継続する（Ｓ１３へ）。
十分な除染がなされた場合、第１実施形態に係る除染実施方法は終了する（Ｓ１８においてＹＥＳの場合、ＥＮＤ）。

以上のように、第１実施形態に係る除染実施方法によれば、ＰＬＲポンプ２１を用いずに、ＲＰＶ１３を含むＰＬＲ系統２００又はＲＰＶ１３を含む系統の除染をすることができる。
また、第１実施形態に係る除染実施方法によれば、炉底配管３２から直接ＲＰＶ１３内の除染液の抜き出すことで、炉底部２８に堆積したスラッジを回収するとともに大きく移動させることができる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る除染実施方法の説明図である。

第２実施形態に係る除染実施方法では、図４に示されるように、第１実施形態と同様の仮設循環系統３００Ａの構成において、ＲＰＶ１３内部の除染液の循環を略逆転させる。

第２実施形態では、循環を逆転させるため、第１実施形態で閉止されていた第１逆流弁４２、第２逆流弁６１が、開放される。一方、第１実施形態で開放されていたヘッドスプレイ管接続弁４６、蒸気ノズル弁４７及び第３逆流弁６３は閉止される。

以上の弁の開閉状態によって、除染液は、図４に示されるように、第１逆流配管４１及び第２逆流配管６２を流通して逆流循環をする。
つまり、除染液は、ＲＰＶ１３内を上昇して、蒸気出口ノズル２７から排出される循環を形成する。この運転では、第１逆流配管４１及び第２逆流配管６２に除染液を流通させることで、仮設循環ポンプ２５を、その揚水の向きを変えずに逆流循環の形成に利用することができる。

逆流循環の場合、除染液の全量を炉底部２８から注入することで、ＲＰＶ１３内の循環を効果的に強めることができる。また、逆流循環による炉底部２８からの除染液の注入によって、炉底部２８に堆積したスラッジを底部から撹拌して、スラッジの移動を促進させることができる。

さらに、この炉底部２８からの除染液の注入に併せて、気体４３を注入し、炉底部２８にバブリングをすることが望ましい。バブリングによって、炉底部２８の除染液の撹拌を強化して、堆積スラッジの移動を促進することができるからである。

供給する気体４３は、酸化工程においては、酸化剤としても機能するオゾンガスであることが望ましい。オゾンガスは、除染液の撹拌促進と同時に酸化剤としての効果を発揮するからである。

一方、除染の還元工程においては、この気体４３は、窒素などの反応性の乏しいものが望ましい。還元工程中は、除染効果の制御のため除染液中の酸化還元電位を制御している場合があるからである。
なお、酸化還元電位を特に制御していない場合、この気体４３は、空気であってもよい。

また、前述したように、各実施形態に係る除染実施方法は、廃炉前除染時に実施されるものなので、所要時間を考慮する必要性が低い。よって、この時期の除染では、時間による制約が小さく、順流循環及び逆流循環の切り替え運転を繰り返すことができる。
特にバブリングを伴う場合、一定時間ごとの循環の逆転運転により撹拌作用は増強されるので、高い除染効果を得ることができる。

なお、逆流循環をさせること及びバブリングをすること以外は、第２実施形態は第１実施形態と構成的にも動作的にも同様となるので、重複する説明を省略する。

このように、第２実施形態に係る除染実施方法によれば、第１実施形態の効果に加え、炉底配管３２からＲＰＶ１３内に除染液を注入することで、ＲＰＶ１３内を十分に撹拌するとともに堆積したスラッジを大きく移動させることができる。

また、第２実施形態に係る除染実施方法によれば、ＲＰＶ１３の除染液の循環を略逆転させることができるので、順流循環では線流速が十分でない箇所を除染することができる。さらに、除染液の注入と同時にバブリングをすることで、ＲＰＶ１３内の撹拌を促進することができる。

（第３実施形態）
図５は、第３実施形態に係る除染実施方法の説明図である。
第３実施形態に係る除染実施方法では、図５に示されるように、ＰＬＲ系統２００の少なくとも一部を除染径路に含ませる。
例えば、第１実施形態で閉止されていたＰＬＲ吸入弁２２、左右連結弁３７、及びＰＬＲミドル弁３８を開放することでＰＬＲ系統２００を除染径路に含ませることができる。

ところで、廃炉が予定された原子炉プラントにおいては、ＰＬＲポンプ２１は、原子炉停止に伴って停止し、通常それ以後長期間停止した状態にある。上述した弁の開閉状態では、ＰＬＲポンプ２１を含むＰＬＲ系統２００の略全域が除染液の流通経路になる。
このとき、ＲＰＶ１３での除染液の流動を得るため、ＰＬＲ系統２００内で除染液を循環させることが望ましい。

しかし、ＰＬＲポンプ２１を停止した状態では、通常、ＰＬＲポンプ２１に遮断されてＰＬＲ系統配管内で除染液を循環させることが困難である。そこで、ＰＬＲポンプ２１中の電動機及び回転体を撤去し、開口部を耐圧キャップ等で仮閉止して、ＰＬＲポンプ２１内部を除染液の流路にする。

ＰＬＲポンプ２１を通過した除染液は、ＰＬＲ系統２００上の除染座又はＰＬＲポンプ２１の閉止キャップ部からＰＬＲボトム配管３３へ引き抜かれる。

また、蒸気ノズル接続配管３９からＰＬＲミドル配管３４内へ分岐した除染液は、ＰＬＲ系統２００内に流入した後、ジェットポンプ１６へ流入してＲＰＶ１３を循環する。つまり、第３実施形態では、ＰＬＲ系統２００の大部分が除染されるとともに、ジェットポンプ１６の動力の利用によって除染液の炉内流動が促進される。

また、図６は、第３実施形態に係る除染実施方法で除染液を逆流循環させた状態を示す説明図である。
第３実施形態における逆流循環では、ＰＬＲ系統２００に除染液を循環させるために、第２実施形態の弁の開閉状態（図４）において、ＰＬＲ吸入弁２２又はＰＬＲ吐出弁２３をさらに開放（図６においてはＰＬＲ吐出弁２３のみを開放）する。また、第３実施形態における順流循環の場合と同様に、左右連結弁３７及びＰＬＲミドル弁３８を開放（図６においてはＰＬＲ吐出弁２３を開放しているため左右連結弁３７のみを開放）して、ＰＬＲ系統２００の大半に除染液を流通させる。

このとき除染液は、ＰＬＲボトム配管３３からＰＬＲ系統２００へ流入することになる。よって、順流循環と同様にＲＰＶ１３内での循環生成にジェットポンプ１６を利用する場合、ＰＬＲ吸入弁２２を閉止して、ＰＬＲ吐出弁２３を開放する。

なお、除染径路にＰＬＲ系統２００を含めたこと以外は、第３実施形態は第１実施形態又は第２実施形態と構成的にも動作的にも同様となるので、重複する説明を省略する。

このように、第３実施形態に係る除染実施方法によれば、ＰＬＲ系統２００を除染対象に含ませることができる。
また、ＰＬＲ系統２００中の除染液を再循環水入口ノズル２４に向けて流通させることで、ジェットポンプ１６の循環機能を利用してＲＰＶ１３内の撹拌を促進することができる。

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係る除染実施方法の説明図である。
第４実施形態に係る除染実施方法では、図７に示されるように、除染液回収配管４８上の浄化系統５８の上流側に仮設循環ポンプ２５を移動させて運転する。

第４実施形態の仮設循環系統３００Ｂでは、第１逆流弁４２と第２逆流弁６１と仮設循環ポンプ２５との相互の相対的配置関係が第４実施形態の仮設循環系統３００Ａと同一に維持されている。

例えば図示しない他の構成機器との関係で蒸気ノズル接続配管３９上に仮設循環ポンプ２５を設置することが好ましくないこともある。このような場合に、作業員は、除染範囲内での循環の向きを第４実施形態と同様に維持したまま、仮設循環ポンプ２５を浄化系統５８の上流側まで移動することができることになる。

また、図８は、第４実施形態に係る除染実施方法で除染液を逆流循環させた状態を示す説明図である。
弁の開閉状態は、図８に示されるように、第１実施形態の開閉状態と同様である。また、この結果、除染範囲内での循環状態は、第２実施形態で示した逆流循環と同様である。

なお、仮設循環ポンプ２５の配置位置が浄化系統５８の上流側に移動したこと以外は、第４実施形態は第１実施形態又は第２実施形態と構成的にも動作的にも同様となるので、重複する説明を省略する。

このように、第４実施形態に係る除染実施方法によれば、第１実施形態又は第２実施形態との効果を維持したまま仮設循環ポンプ２５の位置を変更することができる。

（第５実施形態）
図９は、第５実施形態に係る除染実施方法の説明図である。

第５実施形態に係る除染実施方法では、図９に示されるように、ＰＬＲ系統２００に設置されたＰＬＲポンプ２１をバイパスして運転する。つまり、第５実施形態では、仮設循環系統３００Ｃは、ＰＬＲポンプ２１をバイパスするためのバイパスライン８１を備える。
そして、このバイパスライン８１にＰＬＲボトム配管３３を接続して、ＰＬＲポンプ２１をバイパスする除染液をバイパスライン８１から抜き出す。

第３実施形態では、ＰＬＲポンプ２１を稼働させずにＰＬＲ系統２００に循環を発生させるためには、ＰＬＲポンプ２１を仮閉止する必要があった。しかし、ＰＬＲポンプ２１の解体状況によっては、電動機などが未だ撤去されておらず仮閉止をすることができない場合もある。

そこで、第５実施形態では、ＰＬＲポンプ２１をバイパスさせることで、原子炉停止後のＰＬＲポンプ２１の解体状況によらず化学除染を実施する。また、このバイパスによって、ＰＬＲポンプ２１に対する特段の処置を施さずに、化学除染を実施することもできる。

具体的には、ＰＬＲポンプ２１の吸入口及び吐出口に例えば仕切弁及び仮設ホースを接続して、バイパスライン８１を構成する。
この仕切弁は、図９に示されるように、ＰＬＲ吸入弁２２及びＰＬＲ吐出弁２３を三方弁に改造したものであってもよい。

なお、ＰＬＲポンプ２１をバイパスすること以外は、第５実施形態は第４実施形態と構成的にも動作的にも同様となるので、重複する説明を省略する。

このように、第５実施形態に係る除染実施方法によれば、第４実施形態の効果に加え、ＰＬＲポンプ２１の解体状況によらず、かつＰＬＲポンプ２１に対する特段の処置を施さずに化学除染を実施することができる。

（第６実施形態）
図１０は、第６実施形態に係る除染実施方法の説明図である。

第６実施形態に係る除染実施方法は、図１０に示されるように、助勢ポンプ８３を用いて左側ＰＬＲ系統２００Ｌの線流速を高めて除染する。
また、この除染実施方法を実施するために、仮設循環系統３００Ｄは、左側蒸気出口ノズル２７Ｌと左側ＰＬＲ系統２００Ｌとを接続する助勢経路８４と、左側ＰＬＲボトム配管３３Ｌに設けられる助勢弁８６と、を備える。助勢ポンプ８３は、この助勢経路８４に設けられる。

ＲＰＶ１３は容量が非常に大きいため、ＲＰＶ１３を含んだ除染を実施する場合、一箇所に設置された仮設循環ポンプ２５では、十分な流速が得られない場合がある。特に、仮設循環ポンプ２５から離れており、左右連結配管３４Ｃを介してのみ流入する左側ＰＬＲ系統２００Ｌでは、十分な流速が得られない。

そこで、第６実施形態では、線流速が不十分になる傾向にある左側ＰＬＲ系統２００Ｌの循環を、助勢ポンプ８３で直接揚水する。左側ＰＬＲ系統２００Ｌを流通する除染液が全て左側蒸気出口ノズル２７ＬからＲＰＶ１３内へ誘導されるように、助勢弁８６を閉止するのが好ましい。

このとき、左側ＰＬＲ系統２００Ｌの循環は、主に助勢ポンプ８３で制御されるので、図１０では、第６実施形態等に示した左右連結配管３４Ｃ及びＰＬＲミドル配管３４の図示を省略している。ただし、左右連結配管３４Ｃ及びＰＬＲミドル配管３４（３４Ａ，３４Ｂ）による循環を適宜維持していてもよい。

なお、流速が小さくなる傾向にある除染箇所の循環を、助勢ポンプ８３で助勢すること以外は、第６実施形態は第１実施形態と構成的にも動作的にも同様となるので、重複する説明を省略する。

このように、第６実施形態に係る除染実施方法によれば、第１実施形態の効果に加え、流速の不十分な除染箇所の流速を助勢して、除染の不十分な箇所の発生を防止することができる。
また、第６実施形態に係る除染実施方法によれば、全体の流速も大きくすることができるので、除染時間を短縮することもできる。

（第７実施形態）
図１１は、第７実施形態に係る除染実施方法の説明図である。

第７実施形態に係る除染実施方法では、図１１に示されるように、第２逆流配管６２に設けられた逆流ポンプ８７を用いて逆流循環を発生させる。

第１施形態では、第１逆流配管４１（図１等）と第２逆流配管６２に除染液を流通させて逆流循環を発生させていた。
しかし、他の機器の配置状況によっては、第１逆流配管４１を蒸気ノズル接続配管３９に接続できない場合もある。

そこで、第７実施形態の仮設循環系統３００Ｅでは、第２逆流配管６２に逆流ポンプ８７を設けて、この逆流ポンプ８７で第２実施形態と同様の逆流循環をＲＰＶ１３内に発生させる。

ＰＬＲミドル配管３４に流入する除染液を全て第２逆流配管６２に誘導させるため、ＰＬＲミドル配管３４には、第４逆流弁８８が設けられる。
蒸気ノズル接続配管３９上であって仮設循環ポンプ２５の下流側には、循環ポンプ閉止弁７８が設けられて、逆流循環の際に閉止される。

なお、逆流ポンプ８７で逆流させること以外は、第７実施形態は第２実施形態と構成的にも動作的にも同様となるので、重複する説明を省略する。

このように、第７実施形態に係る除染実施方法によれば、逆流ポンプ８７を用いることで、第２実施形態と同様の運転を第１逆流配管４１を用いることなく第２実施形態と同様の効果を発揮することができる。

（第８実施形態）
図１２は、第８実施形態に係る除染実施方法の説明図である。

第８実施形態に係る除染実施方法は、化学除染の対象にＲＰＶ１３、ＰＬＲ系統２００に加えて、その周辺系統（図示せず）を含む。
周辺系統とは、原子炉冷却材浄化（ＣＵＷ：Reactor Water Ｃlean-Up）系統及び残留熱除去（ＲＨＲ：Residual Heat Removal）系統の少なくとも１つを含む小循環系統を形成可能な周辺の系統のことである。

そして、第８実施形態では、これらＲＰＶ１３、ＰＬＲ系統２００及び周辺系統を各々隔離して個別の通水区域にして、小循環経路を形成する。そして、各々隔離されたこれらの通水区域のうち、汚染放射能量が低く、かつ、除染容量が小さい通水区域から順次除染を実施する。

除染液の浄化及び除染液の状態の管理を一括して行うため、仮設循環系統３００Ｆにはプラットホーム８９を構成することが望ましい。
プラットホーム８９は、熱交換器４９、薬剤調製部５０、オゾン発生器５１、浄化系統５８、及び仮設循環ポンプ２５を含み、全ての通水区域に直接的又は間接的に接続される。

例えば、プラットホーム８９は、蒸気ノズル接続配管３９と除染液回収配管４８とがプラットホーム配管９１で接続されることで閉循環経路として構成される。この閉循環経路を形成するために、プラットホーム８９と除染液回収配管４８との分岐部分には、それぞれ閉循環構成弁９２と閉循環開放弁９３とが設けられる。

プラットホーム８９には、除染液供給ヘッダ９４ａ及び除染液戻りヘッダ９４ｂが設けられる。これらのヘッダ９４（９４ａ，９４ｂ）には、各通水区域に接続される分岐配管が接続される。分岐配管のそれぞれには、それぞれの分岐配管の通水を調整して除染対象の通水区域を選択する選択弁９８（９８ａ〜９８ｆ）が設けられる。

除染液は、除染液供給ヘッダ９４ａから選択された通水区域に供給されてこの通水区域を除染する。除染液供給ヘッダ９４ａから通水区域へ除染液を供給する場合には、除染液供給ヘッダ９４ａと除染液戻りヘッダ９４ｂとの間に設けられた供給用弁９７を閉止する。供給用弁９７を閉止することで、プラットホーム配管９１を流通する除染液を堰止めて、流通する除染液の全てを除染液供給ヘッダ９４ａに流入させる。

通水区域を循環して除染した除染液は、除染液戻りヘッダ９４ｂからプラットホーム８９に戻される。選択弁９８を次々に切り替えることで、順番に各通水区域を除染することができる。

ところで、このように逐次除染をする場合、ＲＰＶ１３等の高線量率の通水区域を初期に除染するとプラットホーム８９が高レベルに汚染される。また、この場合、低線量率の通水区域における流れの停滞部に高放射能濃度の液が蓄積するおそれがある。よって、例えばＲＨＲ系統等の次に線量率の低い通水領域を除染すると、除染対象範囲に蓄積した汚染を広げてしまうおそれがある。よって、各通水領域は、汚染放射能レベルの低い部分から高い部分に順に除染するのが好ましい。

また、ＲＰＶ１３は必要通水量が他の通水領域の容量と比較して桁違いに大きい。よって、初期にＲＰＶ１３を除染した後にその他の対象範囲を除染する場合、除染液を大量に排水することが必要になる。この排水には除染剤の分解処理及び浄化処理が必要となるため、これらの処理及び排水作業に時間がかかる。

一方、小容量かつ汚染レベルの低い系統から順次除染を実施していくと、最終サイクルの還元工程で、陽イオン交換樹脂通水により放射能と溶出金属をある程度除去しておけば十分になる。つまり、小容量かつ汚染レベルの低い系統から除染をすることで、除染剤分解と最終浄化とを実施せずに、水及び薬剤を追加して次の対象範囲の第１サイクルの還元工程に移行することができる。

よって、第８実施形態においては、小容量かつ汚染レベルの低い系統から順次除染を実施していくことが望ましい。
なお、プラットホーム配管９１には、対象になる通水区間を除染するのに十分な液位及び液量を維持するためのバッファタンク９９が設けられることが望ましい。必要時にのみバッファリングをするため、バッファタンク９９にはバッファ弁９６が設けられる。

なお、プラットホーム８９は、同一の機能を発揮する構成であれば、上述の一例の配置関係に限定されない。例えば、プラットホーム配管９１の接続位置、ヘッダ９４、及びバッファタンク９９の位置は、他の機器との配置を考慮して適宜変更することができる。

なお、除染液供給・浄化のプラットホーム８９を構築すること及び除染範囲を区分けして所定のルールで順次除染すること以外は、第８実施形態は第３実施形態と構成的にも動作的にも同様となるので、重複する説明を省略する。

このように、第８実施形態に係る除染実施方法によれば、第１実施形態の効果に加え、除染範囲を区分けして小さくすることで、仮設循環ポンプ２５の容量が小さい場合でも、除染液の線流速を高め除染効果を向上させることができる。

また、第８実施形態に係る除染実施方法によれば、除染剤分解と最終浄化を実施せずに、次の通水区域の除染に移行できるため、効率的に除染をすることができる。

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、仮設循環系統３００Ａを用いて除染液を循環させることにより、ＰＬＲポンプ２１を用いずに、ＲＰＶ１３及びこのＲＰＶ１３を含むＰＬＲ系統２００の少なくとも一方を含む系統の除染をすることが可能となる。

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。

１００…沸騰水型原子炉プラント、２００（２００Ｌ）…原子炉再循環系統（ＰＬＲ系統）、３００Ａ（３００Ａ〜３００Ｆ）…仮設循環系統、１０…炉心、１１…炉心シュラウド、１３…原子炉圧力容器、１４…ダウンカマ、１６…ジェットポンプ、１７…シュラウドヘッド、１８…気水分離器、１９…蒸気乾燥器、２１…ＰＬＲポンプ、２２…ＰＬＲ吸入弁、２３…ＰＬＲ吐出弁、２４…再循環水入口ノズル、２５…仮設循環ポンプ、２６…ＲＨＲヘッドスプレイ管、２７（２７Ｌ，２７Ｒ）…蒸気出口ノズル、２８…炉底部、２９…制御棒駆動装置ハウジング、３１…ＲＰＶボトムドレンライン、３２…炉底配管、３３（３３Ｌ）…ＰＬＲボトム配管（左側ＰＬＲボトム配管）、３４（３４Ｌ，３４Ｒ）…ＰＬＲミドル配管、３４Ｃ（３４）…左右連結配管、３７…左右連結弁、３８…ＰＬＲミドル弁、３９…蒸気ノズル接続配管、４１…第１逆流配管、４２…第１逆流弁、４３…気体、４４…ヘッドスプレイ管接続配管、４５…調製ポンプ、４６…ヘッドスプレイ管接続弁、４７…蒸気ノズル弁、４８…除染液回収配管、４９…熱交換器、５０…薬剤調製部、５１…オゾン発生器、５２…除染剤分解部、５３…フィルタ、５４…イオン交換部、５５…浄化ポンプ、５７…浄化機構、５８…浄化系統、５９…浄化弁、６１…第２逆流弁、６２…第２逆流配管、６３…第３逆流弁、６４…排ガス処理系統、６５…ガス処理機構、６９…炉底弁、７５…ガスミキサ、７８…循環ポンプ閉止弁、８１…バイパスライン、８３…助勢ポンプ、８４…助勢経路、８６…助勢弁、８７…逆流ポンプ、８８…第４逆流弁、８９…プラットホーム、９１…プラットホーム配管、９２…閉循環構成弁、９３…閉循環開放弁、９４（９４ａ，９４ｂ）…ヘッダ（除染液供給ヘッダ，除染液戻りヘッダ）、９６…バッファ弁、９７…供給用弁、９８…選択弁、９９…バッファタンク。

Claims (11)

1. 原子炉圧力容器又はこの原子炉圧力容器を含む系統を対象にした化学除染による除染実施方法において、
   前記原子炉圧力容器が除染液の流路になるように除染経路を構築するステップと、
   前記除染液を前記除染経路に流通させるステップと、
   前記除染経路を流通した除染液を前記原子炉圧力容器の炉底部に接続された系統から仮設循環系統に抜き出すステップと、
   前記仮設循環系統中で浄化した除染液を前記原子炉圧力容器に流入させて循環させるステップと、
   原子炉冷却材浄化系統及び残留熱除去系統の少なくとも１つ、前記原子炉圧力容器、及び原子炉再循環系統を各々隔離して個別の通水区域にするステップと、を含み、
   汚染放射能量が低く、かつ、除染容量が小さい前記通水区域から順次除染を実施することを特徴とする原子炉解体前の除染実施方法。
2. 原子炉圧力容器又はこの原子炉圧力容器を含む原子炉再循環系統を対象にした化学除染による除染実施方法において、
   前記原子炉圧力容器が除染液の流路になるように除染経路を構築するステップと、
   前記除染液を前記除染経路に流通させるステップと、
   前記除染経路を流通した除染液を前記原子炉再循環系統から仮設循環系統に抜き出すステップと、
   前記仮設循環系統中で浄化した除染液を前記原子炉圧力容器に流入させて循環させるステップと、
   原子炉冷却材浄化系統及び残留熱除去系統の少なくとも１つ、前記原子炉圧力容器、及び前記原子炉再循環系統を各々隔離して個別の通水区域にするステップと、を含み、
   汚染放射能量が低く、かつ、除染容量が小さい前記通水区域から順次除染を実施することを特徴とする原子炉解体前の除染実施方法。
3. 前記原子炉再循環系統に設置された原子炉再循環ポンプの仮閉止処置をするステップ、を含み、
   前記除染経路は、前記原子炉再循環ポンプの内部が含まれるように構築される請求項２に記載の原子炉解体前の除染実施方法。
4. 前記原子炉再循環系統に設置された原子炉再循環ポンプの前後を仮設ホースで接続して前記原子炉再循環ポンプをバイパスするステップ、を含み、
   前記仮設ホースから前記除染液を前記仮設循環系統に抜き出す請求項２に記載の原子炉解体前の除染実施方法。
5. 前記除染液に酸化剤及び還元剤を用い、
   前記化学除染は酸化工程と還元工程とを交互に実施することで行い、
   前記酸化剤にオゾン又は過マンガン酸塩を用い、
   前記還元剤に有機酸を用いる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の原子炉解体前の除染実施方法。
6. 前記仮設循環系統は、前記原子炉圧力容器の炉底部に接続されて、
   前記炉底部からの前記除染液の供給と抜き出しとを一定時間ごとに逆転させる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の原子炉解体前の除染実施方法。
7. 前記仮設循環系統は、前記原子炉圧力容器の炉底部に接続されて、
   前記炉底部から前記除染液を気体とともに供給してバブリングをする請求項５に記載の原子炉解体前の除染実施方法。
8. 前記バブリングをする前記気体は、酸化工程の酸化剤としても兼用されるオゾンガスである請求項７に記載の原子炉解体前の除染実施方法。
9. 前記還元剤は、常温から除染条件温度までの温度範囲で、水への溶解性を有する又は液体状である有機酸を少なくとも一種含む請求項７に記載の原子炉解体前の除染実施方法。
10. 前記化学除染の対象部位における前記除染液の流速に応じて前記除染液の通水時間を調整する請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の原子炉解体前の除染実施方法。
11. 原子炉圧力容器又はこの原子炉圧力容器を含む原子炉再循環系統を環状に接続して除染液を前記原子炉圧力容器及び前記原子炉再循環系統に循環させる循環経路と、
    前記原子炉再循環系統に設置された原子炉再循環ポンプを挟むように前記原子炉再循環系統に接続された仮設ホースと、
    前記原子炉再循環ポンプの吸入口及び吐出口に設けられて前記除染液の流れを前記仮設ホースへ誘導する仕切弁と、
    原子炉冷却材浄化系統及び残留熱除去系統の少なくとも１つ、前記原子炉圧力容器、及び前記原子炉再循環系統を各々隔離して個別の通水区域にする分岐配管と、
    前記分岐配管の通水を調整して除染対象の通水区域を選択させる汚染放射能量が低く、かつ、除染容量が小さい前記通水区域からの順次除染が実施可能にする選択弁と、を備えることを特徴とする除染実施装置。