JP6773463B2 - 加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、加圧水型原子力発電プラントの原子炉冷却系に付着した放射性物質を化学除染する方法に関する。

近年、耐用年数を迎える原子力発電プラントが増加しており、今後は廃止措置を行う原子力発電プラントの増加が見込まれている。廃止措置では最終的に原子力プラントを解体するが、その前段として、廃止措置作業員の被爆低減や解体で生じる廃棄物の線量低減の目的で、冷却系統の化学除染を行う。

特開平４−２７６５９６号公報

原子力プラントの廃止措置の計画では、冷却系統の化学除染は冷却系等を複数区画に分けて行うよう計画されことがある。例えば、廃止措置の計画において、線量が高い区画は一定期間放置し、線量が下がってから解体し撤去するよう計画されることがある。この場合、化学除染と解体との期間が開きすぎて、放置期間中に不純物が再蓄積しないよう、化学除染は冷却系統一括で行われるのではなく、各区画の解体のタイミングにあわせて各区画の化学除染が計画される。

また、例えば、冷却系統の汚染状況によっては、高線量部位と低線量部位を一括で化学除染することにより、化学除染時に低線量部位が汚染されることが懸念される場合がある。

このように、原子力プラントの廃止措置の計画では、特定の区画を特定のタイミングで除染することが求められるため、原子炉冷却系の必要な箇所のみを化学除染することができる化学除染方法があれば、廃止措置計画を効率的に進めることができる。

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、原子炉冷却系のうち、必要な箇所のみを化学除染することができる加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法を提供することを目的とする。

実施形態に係る加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法は、原子炉容器、ポンプ、加圧器及、蒸気発生器を備え、原子炉容器で加熱された冷却材を蒸気発生器に循環させる一次冷却系と、原子炉容器における加熱を停止した後に冷却材を予め定められた温度まで低下させる余熱除去系と、冷却材のほう酸濃度調整及び保有量調整の機能を担う化学体積制御系と、が複数の境界弁を介して相互に接続し合う加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法であって、一次冷却系と接続する境界弁の全てを少なくとも閉止に設定して、一次冷却系において除染剤を循環させ、前記加圧器に対する開閉弁を閉鎖した状態で、前記一次冷却系において前記除染剤を循環させたり、前記原子炉容器の内部において開口する前記一次冷却系の配管を連結させるバイパス治具を取り付け前記加圧器に対する開閉弁を閉鎖し前記蒸気発生器を前記一次冷却系の配管から隔離して前記配管を連結するバイパス配管を取り付けた後に前記一次冷却系において前記除染剤を循環させまた前記蒸気発生器を単独で除染したり、前記加圧器に対する開閉弁を閉鎖し前記蒸気発生器を前記一次冷却系の配管から隔離して前記配管を連結するバイパス配管を取り付けた後に前記一次冷却系において前記除染剤を循環させまた前記蒸気発生器及び前記加圧器をそれぞれ単独で除染したり、前記蒸気発生器及び前記加圧器に前記除染剤を循環させた後に前記加圧器に対する開閉弁を閉鎖し前記蒸気発生器を前記一次冷却系の配管から隔離して前記蒸気発生器及び前記加圧器をそれぞれ単独で除染したり、するものとする。

本発明の実施形態により、放射性物質が付着した原子炉冷却系を、廃止措置計画の計画に沿って効率的に除染することができる加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法が提供される。

加圧水型原子力発電プラントの原子炉冷却系の構成を示す構成図。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る加圧水型原子力発電プラントの除染方法において規定される除染区分と除染範囲を示す表、（Ｂ）は本発明の実施形態に係る加圧水型原子力発電プラントの除染方法において、各除染範囲に含まれる各機器の除染パターンを示す表。 実施形態に係る加圧水型原子力発電プラントの除染方法が適用される原子炉冷却系の除染範囲１を示す図。 実施形態に係る加圧水型原子力発電プラントの除染方法が適用される原子炉冷却系の除染範囲２を示す図。 実施形態に係る加圧水型原子力発電プラントの除染方法が適用される原子炉冷却系の除染範囲３を示す図。 実施形態に係る加圧水型原子力発電プラントの除染方法が適用される原子炉冷却系の除染範囲４を示す図。 実施形態に係る加圧水型原子力発電プラントの除染方法が適用される原子炉冷却系の除染範囲５，６，７を示す図。 （Ａ）は配管が接続する機器の部分拡大図、（Ｂ）は機器を配管から隔離する方法の説明図、（Ｃ）は機器を隔離した後に配管をバイパスする方法の説明図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態に係る加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法の説明に入る前に、加圧水型原子力発電プラントの原子炉冷却系の説明を行う。
図１に示すように加圧水型原子力発電プラントの原子炉冷却系６０は、一次冷却系５１と、余熱除去系５２と、化学体積制御系５３といった系統を含んで構成されている。

そして、一次冷却系５１と余熱除去系５２とは第１の境界弁１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）を介して相互に接続し合い、一次冷却系５１と化学体積制御系５３とは第２の境界弁２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）を介して相互に接続し合い、余熱除去系５２と化学体積制御系５３とは第３の境界弁３０を介して相互に接続し合う。

一次冷却系５１は、原子炉容器１で加熱された冷却材（軽水）を蒸気発生器３Ａ，３Ｂに循環させる配管２Ａ，２Ｂと、この冷却材に循環するための動力を付与するポンプ４Ａ，４Ｂとから構成されている。
なお、図１の一次冷却系５１は、Ａ，Ｂの二系統の場合を例示しているが、単系統もしくは三系統以上から構成される場合もある。

ここで、符号に付記される“Ａ”の添え字は、一次冷却系５１のＡ系統から他の系統に送出される冷却材が、通過する部材であることを意味する。
また符号に付記される“Ｂ”の添え字は、一次冷却系５１のＢ系統から他の系統に送出される冷却材が、通過するものであることを意味する。
また符号に付記される“Ｃ”の添え字は、他の系統から一次冷却系５１のＡ系統及びＢ系統のいずれかに帰還する冷却材が、通過するものであることを意味する。
また符号に付記される“Ｄ”の添え字は、余熱除去系５２から化学体積制御系５３に送出される冷却材が、通過するものであることを意味する。

配管２Ａ，２Ｂからは、Ａ，Ｂ両系統ともに、ポンプ４Ａ、４Ｂの下流側から加圧器５へ向かう配管６Ａ，６Ｂが分岐している。
これら分岐配管６Ａ，６Ｂは、それぞれ開閉弁７Ａ、７Ｂを経由した後に互いに合流し、加圧器５に接続される。

この加圧器５は、開閉弁７Ｃを経由した後に、Ａ系統の配管２Ａのみに対し、原子炉容器１及び蒸気発生器３Ａの間に接続する。
このように設置される加圧器５は、配管２Ａ，２Ｂ及び原子炉容器１を循環する冷却材を、沸騰しないよう高温高圧状態に維持するものである。

このように構成される一次冷却系５１は、原子炉容器１内の炉心における核分裂による反応熱を、冷却材の循環により蒸気発生器３Ａ，３Ｂに伝達するものである。プラント運転中において一次冷却系５１は、常に高温高圧の冷却材にさらされる環境におかれている。このため一次冷却系５１は、余熱除去系５２および化学体積制御系５３と比較して、冷却材に接する配管および機器内面に、放射性の金属腐食生成物が最も多く付着すると考えられる。

余熱除去系５２は、原子炉容器１及び蒸気発生器３Ａ，３Ｂの間に挟まれる配管２Ａ，２Ｂから分岐する配管９Ａ，９Ｂから始まる。そして分岐配管９Ａ，９Ｂは、第１の境界弁１０Ａ、１０Ｂ、ポンプ１１Ａ，１１Ｂ、熱交換器１２Ａ，1２Ｂを経由した後に互いに合流し、第１の境界弁１０Ｃを経由し、Ｂ系統の配管２Ｂのポンプ４Ｂの下流へ戻される。なお熱交換器１２Ａ、１２Ｂの前後に接続される配管には前後弁１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂが配置されている。

このように構成される余熱除去系５２は、原子炉容器１の炉心の核分裂反応を停止させた後も発生する崩壊熱および顕熱を、除去する機能を有する。
余熱除去系５２は、プラントの運転を停止させた後に、一次冷却系５１を循環する冷却材の温度を、所定の時間内に所定の温度まで下げる機能を有している。
配管２Ａ，２Ｂから余熱除去系５２に冷却材が抽出される箇所は、原子炉容器１と蒸気発生器３Ａ，３Ｂとの間に位置し高温である。
このため余熱除去系５２には、一次冷却系５１程ではないものの、放射性の金属腐食生成物が比較的多く付着すると考えられる。

化学体積制御系５３は、一次冷却系５１のＡ系統から分岐する配管１６Ａ、一次冷却系５１のＢ系統から分岐する配管１６Ｂ及び余熱除去系５２のＡ系統から分岐する配管１６Ｄから始まる。そして、最終的に化学体積制御系５３は、配管１６Ｃが、一次冷却系５１のＢ系統の配管２Ｂのポンプ４Ｂの下流に戻って終わる。

分岐配管１６Ａは、蒸気発生器３Ａ及びポンプ４Ａに挟まれる配管２Ａの経路上に始端が接続されている。
分岐配管１６Ｂは、蒸気発生器３Ｂ及びポンプ４Ｂに挟まれる配管２Ｂの経路上に始端が接続されている。
分岐配管１６Ｄは、余熱除去系５２の熱交換器１２Ａ及びその下流側の前後弁１５Ａに挟まれる分岐配管９Ａの経路上に始端が接続されている。

分岐配管１６Ａは、第２の境界弁２０Ａ、再生熱交換器１９の管側、開閉弁２５、さらに非再生熱交換器２１を経由して、体積制御タンク１７に至る。
分岐配管１６Ｂは、第２の境界弁２０Ｂ、余剰抽出水熱交換器２２及び封水熱交換器２３を経由して体積制御タンク１７に至る。
分岐配管１６Ｄは、第３の境界弁３０を経由して、非再生熱交換器２１の上流側で分岐配管１６Ａと合流し、体積制御タンク１７に至る。

体積制御タンク１７からは、充填ポンプ２４及び再生熱交換器１９の胴側を経由する戻り配管１６Ｃが、Ｂ系統の配管２Ｂのポンプ４Ｂの下流側に接続する。
この戻り配管１６Ｃにおいて、再生熱交換器１９胴側の上流には開閉弁２６が設けられ、さらにその下流には第２の境界弁２０Ｃが設けられている。

このように構成される化学体積制御系５３は、冷却材の浄化（不純物・核分裂生成物・金属腐食生成物などの除去）、一次冷却系５１に対する冷却材の充填補給、反応度制御のための冷却材のほう酸濃度調整、及び、冷却材の保有量調整・維持等の機能を発揮する。
配管２Ａ，２Ｂから化学体積制御系５３に冷却材が抽出される箇所は、蒸気発生器３Ａ，３Ｂとポンプ４Ａ，４Ｂとの間に位置し低温である。
しかしプラント運転中において、一次冷却系５１と化学体積制御系５３との間で頻繁に冷却材の流入／流出が繰り返されるため、化学体積制御系５３は、一次冷却系５１程ではないものの、放射性の金属腐食生成物が比較的多く付着すると考えられる。

次に、図２に基づいて実施形態に係る化学除染方法が適用される加圧水型原子力発電プラントの原子炉冷却系６０（適宜、図１参照）の除染区分および除染範囲を説明する。
原子炉冷却系６０の除染区分は、第１の境界弁１０、第２の境界弁２０及び第３の境界弁３０で仕切られる一次冷却系５１，余熱除去系５２，化学体積制御系５３を図２において大区分に設定し、この大区分をさらに細かくした小区分を設定する。
なお、図２における小区分の設定は、配管上に配置される機器毎に設定されているが、一定範囲の配管のみ、又は弁を含む一定範囲の配管を設定する場合もある。

図２で設定した除染範囲１，２，３，４，５，６，７に対応する、加圧水型原子力発電プラントの原子炉冷却系６０の領域を、図３，４，５，６，７に表す。

なお、化学除染は例えば酸化反応と還元反応を交互に行う方法で実施される。化学除染に使用する化学薬品は、還元剤および酸化剤である。還元剤の代表例としては、ジカルボン酸、特にシュウ酸が挙げられる。また酸化剤の代表例としては、過マンガン酸、過マンガン酸カリ、過酸化水素、オゾン等が挙げられる。

原子力発電プラントの原子炉冷却系は各系統や部位ごとに線量が異なるため、原子炉冷却系を一括して化学除染する場合、高線量部位の化学除染よって低線量部位が汚染されることがある。そのため、各系統や各部位を所望の線量に低減させるために、複数回にわたって全系統を除染する必要が生じる場合がある。

一方、本実施形態においては、化学除染を系統や部位ごとに行うことができる。化学除染による再汚染を防ぐことができるため、複数回にわたって全系統を除染する必要が無く、廃止措置計画に沿って効率よく化学除染を行うことができる。

また、系統や部位によっては、化学除染によって線量を低減させるよりも、しばらく放置して線量を低下させる方が効率的な場合がある。そのため廃止措置計画においても、特定範囲のみの化学除染を要する場合がある。本実施形態においては、化学除染を系統や部位ごとに行うことができる。そのため、廃止措置計画に沿って効率的よく化学除染を行うことができる。

例えば、廃止措置において、一次冷却系に設けられた蒸気発生器は特に線量が高いため、しばらく放置して線量が低減してから廃止措置及び化学除染を行うことが要求される。その場合、蒸気発生器を一次系から分離させ、蒸気発生器以外の一次系を化学除染することで、蒸気発生器のために一次冷却系全体、ひいては廃止措置工程全体を遅延させることなく効率的に化学除染及び廃止措置を行うことができる。

（第１実施形態）
図３に示す原子炉冷却系に設定した除染範囲１（図２（Ａ）（Ｂ）参照）に基づいて化学除染方法の第１実施形態を説明する。まず、一次冷却系５１と接続する境界弁の全て（第１の境界弁１０、第２の境界弁２０）を閉止に設定する。さらに、加圧器５に対する開閉弁７Ａ，７Ｂ，７Ｃを閉止し、さらに原子炉容器１の内部において配管２Ａ，２Ｂの開口をバイパス治具２８により連結する。これにより、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ及び蒸気発生器３Ａ，３Ｂが除染範囲１として設定され、除染剤を循環させることにより、これらが一括して除染される。これは、図２（Ｂ）において除染パターン（イ）に該当する。ここで、除染範囲に含まれる各機器及び各部位が、除染範囲内で隔離されることなく除染される除染方法を範囲内一括除染Ｘと呼称する。

なお、加圧器５、その前後配管６Ａ，６Ｂ，６Ｃ及び原子炉容器１は、閉止した上述の開閉弁７Ａ，７Ｂ，７Ｃ及びバイパス治具２８の機能により、除染範囲から隔離されている。同様に、余熱除去系５２及び化学体積制御系５３も除染範囲から隔離されている。
なお、除染範囲から隔離する方法は、境界弁の閉止設定に限定されることはなく、隔離治具の使用、又は配管の切断により実施することもできる。

ポンプ４Ａ，４Ｂ及び蒸気発生器３Ａ，３Ｂは原子力プラントの中でも特に線量の高い箇所である。廃止措置の計画において、汚染レベルの低い部分の再汚染のリスクを最小限にとどめるために、ポンプ４Ａ，４Ｂ及び蒸気発生器３Ａ，３Ｂを限定して除染することが望まれる場合がある。除染パターン（イ）は、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ及び蒸気発生器３Ａ，３Ｂをそのほかの部分から隔離して化学洗浄することができる。そのため、再汚染された箇所のために再度除染をする機会を低減させることができ、原子力プラントの廃止措置を計画に沿って効率的に進めることが可能である。

（第２実施形態）
図３に示す原子炉冷却系に設定した除染範囲１（図２参照）に基づいて化学除染方法の第２実施形態を説明する。
第２実施形態では、第１実施形態に記載した除染を実施した後に、蒸気発生器３Ａ，３Ｂを一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂからを隔離し、蒸気発生器３Ａ，３Ｂを単独で除染する。これは、図２（ｂ）において除染パターン（ロ）に該当する。以下、除染範囲内一括除染Ｘを行った後に、除染範囲に含まれる各機器や各部位の一部を隔離し、さらに単独で除染する除染方法を、一括除染後単独除染Ｙと呼称する。一括除染後単独除染Ｙにおいて、１回目の除染（範囲内一括除染Ｘに相当）を第１除染、第１除染に続いて一部の機器や部位に対して行う単独除染を第２除染と呼称する。

図８に基づいて、第２除染の手順について説明する。図８（Ａ）及び（Ｂ）において、機器３１は、第２除染で単独除染される対象の機器であり、ここでは蒸気発生器２Ａ，２Ｂであるものとする。
図８（Ａ）は第２除染前の状態であり、機器３１の入口３２及び出口３３のそれぞれに、配管２，２が、アダプタ管３５，３５を仲介して接続している状態を示している。図８（Ｂ）は、機器３１に単独除染用の循環路４０を取り付けた状態を示している。この循環路４０は、隔離する機器３１における冷却材の入口３２側と出口３３側とを閉ループで接続し、洗浄剤を循環させるものである。

この循環路４０は、除染剤のタンク４１と、このタンク４１から除染剤を送出路４３に送出させるポンプ４２と、この送出路４３の先端が固定され機器の入口３２側の開口を封止して除染剤を機器３１に送り込む第１封止版４４と、機器の出口３３側の開口を封止して機器３１を通過した除染剤を帰還路４６を介してタンク４１に帰還させる第２封止版４５と、から構成されている。

機器３１を単独で除染する場合、アダプタ管３５，３５を取り外して、機器の入口３２側の開口及び出口３３側の開口に対し、それぞれ第１封止版４４及び第２封止版４５をとりつける。なお、配管２の開口にも、漏液を防止するために封止版３６，３６それぞれ設ける。

このように第２除染対象となる機器３１に対し、単独除染用の循環路４０を取り付けた後、ポンプ４２を起動させ、タンク４１と機器３１との間で除染剤を循環させる。なお、機器３１を隔離する方法としては、図８（Ｂ）に例示する方法に限定されるものでなく、機器３１の上流側及び下流側の直近に配置されている弁を利用する方法、接続する配管を切断して行う方法等、が挙げられる。

蒸気発生器３Ａ，３Ｂの機器は、複雑な形状を有するため、配管２Ａ，２Ｂとの一括洗浄では、単純形状の配管と比較して除染効率が低い場合がある。また、蒸気発生器３Ａ，３Ｂは、材質の一部にニッケル基合金材が用いられており、その他大部分の箇所に用いられるステンレス材とは異なる除染挙動を示す場合がある。そのため、廃止措置の計画において、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ及び蒸気発生器３Ａ，３Ｂを一括で除染した後、蒸気発生器３Ａ，３Ｂを単独で除染することが望まれる場合がある。

除染パターン（ロ）では、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ及び蒸気発生器３Ａ，３Ｂを一括で除染した後、蒸気発生器３Ａ，３Ｂを単独で除染することができる。そのため、除染範囲１を化学除染することができ、かつ、蒸気発生器の除染条件を最適化することができ、原子力プラントの廃止措置を計画に沿って効率的に進めることが可能である。

（第３実施形態）
図３に示す原子炉冷却系に設定した除染範囲１（図２（Ａ）、（Ｂ）参照）に基づいて化学除染方法の第３実施形態を説明する。
第３実施形態では、第１実施形態と同様に、一次冷却系５１と接続する境界弁の全て（第１の境界弁１０、第２の境界弁２０）を閉止に設定する。さらに、加圧器５に対する開閉弁７Ａ，７Ｂ，７Ｃを閉止し、さらに原子炉容器１の内部において配管２Ａ，２Ｂの開口をバイパス治具２８により連結する。
第３実施形態では、除染剤を循環させる前に、引き続いて蒸気発生器３Ａ，３Ｂの各々を図８（Ｂ）の機器３１のように隔離する。さらに図８（Ｃ）に示すように、これら蒸気発生器３Ａ，３Ｂを隔離した後に分離した二つの配管２，２の開口を、バイパス配管４８の両端に接続し、両者を連結させる。

そして、蒸気発生器３Ａ，３Ｂを隔離してバイパス配管４８で連結した一次冷却系５１に対し、除染剤を投入し、ポンプ４Ａ，４Ｂを起動してこれを循環させ、配管２Ａ，２Ｂ及びポンプ４Ａ，４Ｂを除染する。
配管２Ａ，２Ｂ及びポンプ４Ａ，４Ｂの除染後、隔離した蒸気発生器３Ａ，３Ｂの除染を実施する（図８（Ｂ）参照）。これは、図２（ｂ）において除染パターン（ハ）に該当する。ここで、除染範囲に含まれる各機器や各部位を隔離して各々を単独で除染する除染方法を、範囲内単独除染Ｚ（一括除染後単独除染Ｙの第２除染に該当）と呼称する。なお、除染する順番は逆であってもよく、蒸気発生器３Ａ，３Ｂを除染した後に配管２Ａ，２Ｂ及びポンプ４Ａ，４Ｂの除染を行ってもよい。

蒸気発生器３Ａ，３Ｂは冷却系の中でも特に線量が高い部分であり、また、形状が複雑であり、構成材料が他の部分とは異なる。そのため、化学除染時に配管２Ａ，２Ｂ及びポンプ４Ａ，４Ｂが蒸気発生器３Ａ，３Ｂによって汚染されることを防ぎ、また、蒸気発生器３Ａ，３Ｂの除染条件を最適化するために、廃止措置の計画において、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ及びポンプ４Ａ，４Ｂと蒸気発生器３Ａ，３Ｂをそれぞれ単独で除染することが望まれる場合がある。

除染パターン（ハ）では、次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ及びポンプ４Ａ，４Ｂと蒸気発生器３Ａ，３Ｂをそれぞれ単独で除染することができる。そのため、配管２Ａ，２Ｂ及びポンプ４Ａ，４Ｂが蒸気発生器３Ａ，３Ｂによって汚染されることを防ぎ、また、蒸気発生器３Ａ，３Ｂの除染条件を最適化することができ、原子力プラントの廃止措置を計画に沿って効率的に進めることが可能である。

これまでにおいて図３に示す除染範囲１に適用する実施形態について説明してきた。
第１実施形態から第３実施形態で説明した範囲内一括除染Ｘ、一括除染後単独除染Ｙ、範囲内単独除染Ｚは、図４に示す除染範囲２（図２（Ａ）参照）対しても適用することができる。除染範囲２における範囲内一括除染Ｘ、一括除染後単独除染Ｙ、範囲内単独除染Ｚはそれぞれ、図２（Ｂ）における除染パターン（ニ）、（ホ）、（へ）に該当する。

除染範囲２は以下のように設定される。図４に示すように、一次冷却系５１と接続する境界弁の全て（第１の境界弁１０、第２の境界弁２０）を閉止に設定する。さらに原子炉容器１の内部において配管２Ａ，２Ｂの開口をバイパス治具２８により連結する。なお、加圧器５に対する開閉弁７Ａ，７Ｂ，７Ｃは開放する。これにより、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ及び蒸気発生器３Ａ，３Ｂに加えて加圧器５が除染範囲２として設定される。

除染範囲２における範囲内一括除染Ｘは、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ及び蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び加圧器５が隔離されることなく一括して除染されることで実施される。
原子炉容器は原子力プラントの中でも特に容量が大きい構成であり、化学除染の際には多量の洗浄液が必要となる。そのため、廃止措置の計画において、一次冷却系を化学除染する際、除染液量を低減させるために、一次冷却系の内、原炉容器１以外の構成を一括して除染することが望まれる場合がある。

除染パターン（ニ）は、一次冷却系の内、原炉容器１以外の構成を一括して除染することができる。そのため、一次系冷却系の化学除染に必要な除染液量を低減させることができ、原子力プラントの廃止措置を計画に沿って効率的に進めることが可能である。
除染範囲２における一括除染後単独除染Ｙは、第１除染として除染範囲２を範囲内一括除染Ｘした後に、第２除染として蒸気発生器３Ａ，３Ｂのみを除染することで実施される。第２除染は図８（Ａ）（Ｂ）と同様に行われ、蒸気発生器３Ａ，３Ｂはそれぞれ、他の機器から隔離された後、単独で除染される。

廃止措置の計画において、一次冷却系を化学除染する際、除染液量を低減させるために、一次冷却系の原炉容器１以外の構成を一括して除染することが望まれる場合がある。かつ、形状が複雑で構成材料が特殊な蒸気発生器３Ａ，３Ｂの除染条件を最適化するため、廃止措置の計画において、蒸気発生器３Ａ，３Ｂを単独で除染することが望まれる場合がある。

除染パターン（ホ）では、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ及び蒸気発生器３Ａ，３Ｂを一括で除染した後、蒸気発生器３Ａ，３Ｂを単独で除染することができる。そのため、一次冷却系の原炉容器１以外の構成を一括して除染することができ、かつ、蒸気発生器の除染条件を最適化することができるため、原子力プラントの廃止措置を計画に沿って効率的に進めることが可能である。

除染範囲２における範囲内単独除染Ｚは、まず、図８（Ｂ）で説明したように、ポンプ４Ａ，４Ｂ、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び加圧器５をそれぞれに隔離する。その後、図８（Ｃ）に示すように、蒸気発生器３Ａ，３Ｂの上流側配管及び下流側配管をバイパス配管で連結させる。同様に加圧器５の上流側配管及び下流側配管もバイパス配管で連結させる。そして、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ及びポンプ４Ａ，４Ｂとバイパス配管で構成された循環経路に除染液を投入し除染を行う。その後、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び加圧器５にそれぞれ循環ポンプを接続し、単独除染を順に行う。一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ及びポンプ４Ａ，４Ｂの除染、蒸気発生器３Ａ，３Ｂの除染、及び加圧器５の除染を行う順番は、任意である。蒸気発生器３Ａ，３Ｂの除染を行った後に、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ及びポンプ４Ａ，４Ｂの除染を行い、最後に加圧器５の除染を行うものとしても良い。

原炉容器は一次冷却系の中で特に容量が大きな構成である。また、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び加圧器は冷却系の中でも特に線量が高い部分である。また、加圧器５の蒸気発生器と同様に形状が複雑である。そのため、除染液の循環量を低減させ、かつ、化学除染時に配管２Ａ，２Ｂ及びポンプ４Ａ，４Ｂが蒸気発生器３Ａ，３Ｂや加圧器によって汚染されることを防ぎ、かつ、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び加圧器５の除染条件をそれぞれ最適化するために、廃止措置の計画において、除染範囲から原炉容器を除外し、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂとポンプ４Ａ，４Ｂ、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び加圧器５をそれぞれ単独で除染することが望まれる場合がある。

除染パターン（へ）では、次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂとポンプ４Ａ，４Ｂ、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ、及び加圧器５をそれぞれ単独で除染することができる。そのため、配管２Ａ，２Ｂ及びポンプ４Ａ，４Ｂが蒸気発生器３Ａ，３Ｂや加圧器によって汚染されることを防ぎ、また、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び加圧器５の除染条件をそれぞれ最適化することができ、原子力プラントの廃止措置を計画に沿って効率的に進めることが可能である。

第１実施形態と第２実施形態で説明した範囲内一括除染Ｘ、一括除染後単独除染Ｙは、図５に示す除染範囲３（図２（ａ）参照）対しても適用することができる。除染範囲３における範囲内一括除染Ｘ、一括除染後単独除染Ｙはそれぞれ、図２（ｂ）における除染パターン（ト）、（チ）に該当する。

除染範囲３は以下のように設定される。図５に示すように、一次冷却系５１と接続する境界弁の全て（第１の境界弁１０、第２の境界弁２０）を閉止に設定し、加圧器５に対する開閉弁７Ａ，７Ｂ，７Ｃを閉止する。なお、原子炉容器１の内部において配管２Ａ，２Ｂの開口は連結しない（バイパス治具２８を用いない）。これにより、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ及び蒸気発生器３Ａ，３Ｂに加えて原子炉容器１が除染範囲３として設定される。

除染範囲３における範囲内一括除染Ｘは、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ、及び原子炉容器１が隔離されることなく一括して除染されることで実施される。

加圧器は一次冷却系を構成する他の機器や配管よりも上方向に突出しているため、加圧器はそのほかの構成に比べて汚染が軽度であることが多い。そのため、廃止措置の計画において、一次冷却系を化学除染する際に加圧工程を省き、加圧器５以外の構成を一括して除染することが望まれる場合がある。除染パターン（ト）は、一次冷却系の内、加圧器５以外の構成を一括して除染することができる。そのため、加圧に必要な工程や機器を省略することができ、原子力プラントの廃止措置を計画に沿って効率的に進めることが可能である。

除染範囲３における一括除染後単独除染Ｙは、第1除染として除染範囲３を範囲内一括除染Ｘした後に、第２除染として蒸気発生器３Ａ，３Ｂのみを除染することで実施される。第２除染は図８（Ａ）（Ｂ）と同様に行われ、蒸気発生器３Ａ，３Ｂはそれぞれ、他の機器から隔離された後、単独で除染される。

廃止措置の計画において、一次冷却系を化学除染する際、加圧に必要な工程や機器を省略するために、一次冷却系の加圧器５以外の構成を一括して除染することが望まれる場合がある。かつ、形状が複雑で構成材料が特殊な蒸気発生器３Ａ，３Ｂの除染条件を最適化するため、廃止措置の計画において、蒸気発生器３Ａ，３Ｂを単独で除染することが望まれる場合がある。

除染パターン（チ）では、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び原子炉容器１を一括で除染した後、蒸気発生器３Ａ，３Ｂを単独で除染することができる。そのため、一次冷却系の加圧器５以外の構成を一括して除染することができ、かつ、蒸気発生器の除染条件を最適化することができるため、原子力プラントの廃止措置を計画に沿って効率的に進めることが可能である。

また、第１実施形態と第２実施形態で説明した範囲内一括除染Ｘ、一括除染後単独除染Ｙは、図６に示す除染範囲４（図２（ａ）参照）に対しても適用することができる。除染範囲４における範囲内一括除染Ｘ、一括除染後単独除染Ｙはそれぞれ、図２（ｂ）における除染パターン（リ）、（ヌ）に該当する。

除染範囲４は以下のように設定される。図６に示すように、一次冷却系５１と接続する境界弁の全て（第１の境界弁１０、第２の境界弁２０）を閉止に設定し、加圧器５に対する開閉弁７Ａ，７Ｂ，７Ｃを開放する。また、原子炉容器１の内部において配管２Ａ，２Ｂの開口は連結しない（バイパス治具２８を用いない）。これにより、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ及び蒸気発生器３Ａ，３Ｂ、加圧器５及び原子炉容器１が除染範囲４として設定される。

除染範囲４における範囲内一括除染Ｘは、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ及び蒸気発生器３Ａ，３Ｂ、加圧器５及び原子炉容器１が隔離されることなく一括して除染されることで実施される。

一次冷却系全体である除染範囲４は、余熱除去系５２及び化学体積制御系５３と比較して線量が高い系統である。一次冷却系５１、余熱除去系５２及び化学体積制御系５３を一括で化学洗浄する場合、一次冷却系５１により余熱除去系５２及び化学体積制御系５３が汚染させる可能性がる。そのため、廃止措置の計画において、一次冷却系５１により余熱除去系５２及び化学体積制御系５３が汚染されるリスクを最小限にとどめるために、一次冷却系５１に限定して除染することが望まれる場合がある。除染パターン（リ）は、一次冷却系５１を構成する配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ、加圧器及び原子炉圧力容器１を余熱除去系５２及び化学体積制御系５３から隔離して化学洗浄することができる。そのため、余熱除去系５２及び化学体積制御系５３の再汚染を抑制することができ、原子力プラントの廃止措置を計画に沿って効率的に進めることが可能である。

除染範囲３における一括除染後単独除染Ｙは、第1除染として除染範囲４を範囲内一括除染Ｘした後に、第２除染として蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び加圧器５をそれぞれ単独に除染することで実施される。第２除染は図８（Ａ）（Ｂ）と同様に行われ、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び加圧器５はそれぞれ、他の機器から隔離された後、単独で除染される。蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び加圧器５をそれぞれ単独に除染される順序は任意であり。第１除染の後であれば、加圧器の単独除染を蒸気発生器３Ａ，３Ｂの単独除染よりも前に行っても良い。

形状が比較的複雑な蒸気発生器と加圧器は比較的複雑な形状をしており、十分な除染効果を得るためには、それぞれの除染条件を最適化する必要がある場合がる。そのため、廃止措置の計画において、除染範囲４を一括して除染した後、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び加圧機５をそれぞれ単独で除染することが望まれる場合がある。

除染パターン（ヌ）では、一次冷却系５１の配管２Ａ，２Ｂ、ポンプ４Ａ，４Ｂ、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ、加圧器５及び原子炉容器１を一括で除染した後、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び加圧器５を単独で除染することができる。そのため、一次冷却系全体を迅速に除染し、かつ、蒸気発生器３Ａ，３Ｂ及び加圧器５の除染効果を高めることができ、原子力プラントの廃止措置を計画に沿って効率的に進めることが可能である。

（第４実施形態）
図７に示す原子炉冷却系に設定した除染範囲５（図２（ａ）参照）に基づいて化学除染方法の第４実施形態を説明する。

第４実施形態では、第１実施形態と同様に、一次冷却系５１と接続する境界弁の全て（第１の境界弁１０、第２の境界弁２０）を閉止に設定する。そして、化学体積制御系５３の熱交換器１９を配管から隔離して、単独除染用の循環路４０（図８（Ｂ）参照）を取り付け、洗浄剤を循環させて単独で除染する。

化学体積制御系５３の熱交換器１９においては、一次冷却系５１から流入する高温高圧の冷却材が、最初に到達し急速に冷却される。このため、化学体積制御系５３を構成する機器のなかにおいて、熱交換器１９の汚染レベルが一番高くなることが多い。そのため、廃止措置の計画において、化学体積制御系５３の熱交換器１９を単独で除染することが望まれる場合がある。

第４の実施形態では、化学体積制御系の熱交換器を単独で除染することができる。そのため、化学体積制御系の熱交換器の化学除染時に、より線量が低い部位を汚染することを防ぎ、原子力プラントの廃止措置を計画に沿って効率的に進めることが可能である。

（第５実施形態）
図７に示す原子炉冷却系に設定した除染範囲６（図２（ａ）参照）に基づいて化学除染方法の第５実施形態を説明する。
第５実施形態では、第１実施形態と同様に、一次冷却系５１と接続する境界弁の全て（第１の境界弁１０、第２の境界弁２０）を閉止に設定する。そして、余熱除去系５２の熱交換器１２Ｂを配管から隔離して、単独除染用の循環路４０（図８（Ｂ）参照）を取り付け、洗浄剤を循環させて単独で除染する。なお図示を省略しているが熱交換器１２Ａに対しても同様に取り扱える。

余熱除去系５２の熱交換器１２Ａ，１２Ｂでは、一次冷却系５１から流入する高温高圧の冷却材が急速に冷却される。このため、余熱除去系５２を構成する機器のなかにおいて、熱交換器１２Ａ，１２Ｂの汚染レベルが高いと考えられる。そのため、廃止措置の計画において、余熱除去系５２の熱交換器１２Ａ，１２Ｂを単独で除染することが望まれる場合がある。

第５の実施形態では、余熱除去系５２の熱交換器１２Ａ，１２Ｂを単独で除染することができる。そのため、余熱除去系５２の熱交換器１２Ａ，１２Ｂの化学除染時に、より線量が低い部位を汚染することを防ぎ、原子力プラントの廃止措置を計画に沿って効率的に進めることが可能である。

（第６実施形態）
図６に示す原子炉冷却系に設定した除染範囲７（図２（ａ）参照）に基づいて化学除染方法の第６実施形態を説明する。
第６実施形態では、第１実施形態と同様に、一次冷却系５１と接続する境界弁の全て（第１の境界弁１０、第２の境界弁２０）を閉止に設定する。そして、余熱除去系５２のポンプ１１Ａ及び熱交換器１２Ａを配管から隔離して、単独除染用の循環路４０（図８（Ｂ）参照）を取り付け、洗浄剤を循環させて一括で除染する。なお図示を省略しているがポンプ１１Ｂ及び熱交換器１２Ｂに対しても同様に取り扱える。

余熱除去系５２のポンプ１１Ａ，１１Ｂ及び熱交換器１２Ａ，１２Ｂでは、一次冷却系５１から流入する高温高圧の冷却材が最初に到達し急速に冷却される。このため、余熱除去系５２を構成する機器のなかにおいて、熱交換器１２Ａ，１２Ｂと同様にポンプ１１Ａ，１１Ｂの汚染レベルが高いと考えられる。そのため、廃止措置の計画において、余熱除去系５２のポンプ１１Ａ，１１Ｂ及び熱交換器１２Ａ，１２Ｂをそれぞれ単独で除染することが望まれる場合がある。

第５の実施形態では、余熱除去系５２のポンプ１１Ａ，１１Ｂ及び熱交換器１２Ａ，１２Ｂをそれぞれ単独で除染することができる。そのため、余熱除去系５２のポンプ１１Ａ，１１Ｂ及び熱交換器１２Ａ，１２Ｂの化学除染時に、より線量が低い部位を汚染することを防ぎ、原子力プラントの廃止措置を計画に沿って効率的に進めることが可能である

上述した実施形態を組み合わせて実施するにあたり、一次冷却系５１、余熱除去系５２及び化学体積制御系５３に対する除染作業の順番は、特に限定されない。
しかし、一次冷却系５１の汚染レベルが、他の余熱除去系５２及び化学体積制御系５３よりも高いことを鑑みれば、化学体積制御系５３及び余熱除去系５２の少なくとも一方を先に除染して、使用済の除染液を一次冷却系５１の洗浄に再利用することで、除染剤の使用量及び二次廃棄物の発生量の削減効果が期待できる。

ところで、上述した実施形態を組み合わせて実施しても、原子炉冷却系６０において、除染範囲に含まれない配管、機器、弁等が存在する。
そこで、一次冷却系５１に関する第１から第３の実施形態のうち少なくとも一つを実施した後に、第１の境界弁１０及び第２の境界弁２０のうち少なくとも一つを開放して、系統間をまたぐ除染を実施してもよい。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法によれば、余熱除去系と一次冷却系とを接続する第１の境界弁、並びに、化学体積制御系と一次冷却系とを接続する第２の境界弁の全てを閉止して、一次冷却系に除染剤を循環させることにより、廃止措置の計画にそって、放射性物質が付着した原子炉冷却系の汚染レベルを効率的に低減させ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。また、図１、３〜７に示す構成は加圧水型原子力発電プラントの一例であり、加圧水型原子力発電プラントによっては取合い弁の箇所や場所はプラントにより多少異なることがある。

１…原子炉容器、２Ａ，２Ｂ…一次冷却系の配管、３Ａ，３Ｂ…蒸気発生器、４Ａ，４Ｂ…一次冷却系のポンプ、５…加圧器、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…加圧器の配管、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ…加圧器の開閉弁、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ…余熱除去系の分岐配管（配管）、１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）…第１の境界弁、１１Ａ，１１Ｂ…余熱除去系のポンプ、１２Ａ，１２Ｂ…余熱除去系の熱交換器、１４Ａ，１５Ａ…熱交換器の前後弁、１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ…化学体積制御系の分岐配管（配管）、１７…体積制御タンク、１９…再生熱交換器（熱交換器）、２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）…第２の境界弁、２１…非再生熱交換器（熱交換器）、２２…余剰抽出水熱交換器（熱交換器）、２３…封水熱交換器（熱交換器）、２４…充填ポンプ、２５，２６…開閉弁、２８…バイパス治具、３０…第３の境界弁、３１…機器、３２…入口、３３…出口、３５…アダプタ管、３６…封止版、４０…循環路、４１…タンク、４２…ポンプ、４３…送出路、４４…第１封止版，４５…第２封止版、４６…帰還路、４８…バイパス配管、５１…一次冷却系、５２…余熱除去系、５３…化学体積制御系、６０…原子炉冷却系。

Claims (11)

1. 原子炉容器、ポンプ、加圧器及、蒸気発生器を備え、前記原子炉容器で加熱された冷却材を前記蒸気発生器に循環させる一次冷却系と、
   前記原子炉容器における加熱を停止した後に前記冷却材を予め定められた温度まで低下させる余熱除去系と、
   前記冷却材のほう酸濃度調整及び保有量調整の機能を担う化学体積制御系と、が複数の境界弁を介して相互に接続し合う加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法であって、
   前記一次冷却系と接続する前記境界弁の全てを少なくとも閉止に設定して、前記一次冷却系において除染剤を循環させ、
   前記加圧器に対する開閉弁を閉鎖した状態で、前記一次冷却系において前記除染剤を循環させることを特徴とする加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法。
2. 前記原子炉容器の内部において開口する前記一次冷却系の配管を連結させるバイパス治具を取り付けてから、前記一次冷却系において前記除染剤を循環させることを特徴とする請求項１に記載の加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法。
3. 前記蒸気発生器に前記除染剤を循環させた後に、前記蒸気発生器を前記一次冷却系の配管から隔離して単独で除染することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法。
4. 原子炉容器、ポンプ、加圧器及、蒸気発生器を備え、前記原子炉容器で加熱された冷却材を前記蒸気発生器に循環させる一次冷却系と、
   前記原子炉容器における加熱を停止した後に前記冷却材を予め定められた温度まで低下させる余熱除去系と、
   前記冷却材のほう酸濃度調整及び保有量調整の機能を担う化学体積制御系と、が複数の境界弁を介して相互に接続し合う加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法であって、
   前記一次冷却系と接続する前記境界弁の全てを少なくとも閉止に設定して、前記一次冷却系において除染剤を循環させ、
   前記原子炉容器の内部において開口する前記一次冷却系の配管を連結させるバイパス治具を取り付け、前記加圧器に対する開閉弁を閉鎖し、前記蒸気発生器を前記一次冷却系の配管から隔離して前記配管を連結するバイパス配管を取り付けた後に、
   前記一次冷却系において前記除染剤を循環させ、また、前記蒸気発生器を単独で除染することを特徴とする加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法。
5. 原子炉容器、ポンプ、加圧器及、蒸気発生器を備え、前記原子炉容器で加熱された冷却材を前記蒸気発生器に循環させる一次冷却系と、
   前記原子炉容器における加熱を停止した後に前記冷却材を予め定められた温度まで低下させる余熱除去系と、
   前記冷却材のほう酸濃度調整及び保有量調整の機能を担う化学体積制御系と、が複数の境界弁を介して相互に接続し合う加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法であって、
   前記一次冷却系と接続する前記境界弁の全てを少なくとも閉止に設定して、前記一次冷却系において除染剤を循環させ、
   前記加圧器に対する開閉弁を閉鎖し、前記蒸気発生器を前記一次冷却系の配管から隔離して前記配管を連結するバイパス配管を取り付けた後に、
   前記一次冷却系において前記除染剤を循環させ、また、前記蒸気発生器及び前記加圧器をそれぞれ単独で除染する加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法。
6. 原子炉容器、ポンプ、加圧器及、蒸気発生器を備え、前記原子炉容器で加熱された冷却材を前記蒸気発生器に循環させる一次冷却系と、
   前記原子炉容器における加熱を停止した後に前記冷却材を予め定められた温度まで低下させる余熱除去系と、
   前記冷却材のほう酸濃度調整及び保有量調整の機能を担う化学体積制御系と、が複数の境界弁を介して相互に接続し合う加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法であって、
   前記一次冷却系と接続する前記境界弁の全てを少なくとも閉止に設定して、前記一次冷却系において除染剤を循環させ、
   前記蒸気発生器及び前記加圧器に前記除染剤を循環させた後に、前記加圧器に対する開閉弁を閉鎖し、前記蒸気発生器を前記一次冷却系の配管から隔離して、前記蒸気発生器及び前記加圧器をそれぞれ単独で除染する加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法。
7. 前記境界弁の全てを少なくとも閉止に設定して、前記化学体積制御系の熱交換器を配管から隔離して単独で除染する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法。
8. 前記境界弁の全てを少なくとも閉止に設定して、前記余熱除去系の熱交換器を配管から隔離して単独で除染する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法。
9. 前記境界弁の全てを少なくとも閉止に設定して、前記余熱除去系のポンプ及び熱交換器を配管から隔離して一括して除染する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法。
10. 前記隔離する対象機器における冷却材の入口側と出口側とを閉ループで接続し、洗浄剤を循環させる循環路を設置する請求項３から請求項９のいずれか１項に記載の加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法。
11. 前記化学体積制御系及び前記余熱除去系の少なくとも一方の除染に使用した除染液を前記一次冷却系の洗浄に再利用する請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の加圧水型原子力発電プラントの化学除染方法。

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