JP7104616B2 - Method of suppressing adhesion of radionuclides to carbon steel components of nuclear power plants - Google Patents
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Description
本発明は、原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法に係り、特に、沸騰水型原子力プラントに適用するのに好適な原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法に関する。 The present invention relates to a method for suppressing the adhesion of radionuclides to carbon steel members of a nuclear power plant, and more particularly to a method for suppressing adhesion of radionuclides to carbon steel members of a nuclear power plant suitable for application to a boiling water type nuclear power plant. ..
原子力プラントとして、例えば、沸騰水型原子力プラント(以下、BWRプラントという)及び加圧水型原子力プラント(以下、PWRプラントという)が知られている。例えば、BWRプラントでは、原子炉圧力容器(RPVと称する)内で発生した蒸気が、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、復水器で凝縮されて水になる。この水は、給水として給水配管を通って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に、給水に含まれる金属不純物が、給水配管に設けられたろ過脱塩装置で除去される。 As nuclear power plants, for example, boiling water reactors (hereinafter referred to as BWR plants) and pressurized water reactors (hereinafter referred to as PWR plants) are known. For example, in a BWR plant, steam generated in a reactor pressure vessel (referred to as RPV) is guided to a turbine to rotate the turbine. The steam discharged from the turbine is condensed by the condenser to become water. This water is supplied to the RPV as water supply through a water supply pipe. In order to suppress the generation of radioactive corrosion products in the RPV, metal impurities contained in the water supply are removed by a filtration desalting device provided in the water supply pipe.
BWRプラント及びPWRプラントでは、RPVなどの主要な構成部材は、腐食を抑制するために、水が接触する接水部にステンレス鋼及びニッケル基合金などを用いる。原子炉浄化系、残留熱除去系、原子炉隔離時冷却系、炉心スプレイ系及び給水系などの構成部材には、プラントの製造所要コストを低減する観点、あるいは高温水に起因するステンレス鋼の応力腐食割れを避ける観点から、主に炭素鋼部材が用いられる。 In BWR plants and PWR plants, the main components such as RPV use stainless steel, nickel-based alloy, or the like at the water contact portion with which water comes into contact in order to suppress corrosion. The components of the reactor purification system, residual heat removal system, reactor isolation cooling system, core spray system, water supply system, etc. are designed from the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the plant, or the stress of stainless steel caused by high temperature water. From the viewpoint of avoiding corrosion cracks, carbon steel members are mainly used.
さらに、炉水(RPV内に存在する冷却水)の一部を原子炉浄化系の炉水浄化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。 Further, a part of the furnace water (cooling water existing in the RPV) is purified by the reactor water purification device of the reactor purification system, and the metal impurities slightly present in the reactor water are positively removed.
しかし、上述のような腐食防止対策を講じても、炉水中における極僅かな金属不純物の存在は避けられないため、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外面に付着する。燃料棒外面に付着した金属不純物に含まれる金属元素は、燃料棒内の核燃料物質から放出される中性子の照射により原子核反応を生じ、コバルト60、コバルト58、クロム51、マンガン54等の放射性核種になる。酸化物の形態で燃料棒外面に付着した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、また、クラッドとよばれる不溶性固体として炉水中に再放出される。炉水中の放射性核種の一部は、原子炉浄化系で取り除かれる。しかしながら、除去されなかった放射性核種は炉水と共に再循環系などを循環している間に、構造部材の炉水と接触する表面に蓄積される。この結果、構造部材表面から放射線が放出され、定検作業時の従事者の放射線被ばくの原因となる。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。しかしながら、近年この規定値が引き下げられ、各人の被ばく線量を経済的に可能な限り低くする必要が生じている。
However, even if the above-mentioned corrosion prevention measures are taken, the presence of a very small amount of metal impurities in the furnace water is unavoidable. Therefore, some metal impurities are contained as metal oxides in the fuel assembly. Adheres to the outer surface of. The metal elements contained in the metal impurities adhering to the outer surface of the fuel rod cause a nuclear reaction by irradiation with neutrons emitted from the nuclear fuel material in the fuel rod, and become radioactive nuclei such as cobalt-60,
運転を経験した原子力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形成された、コバルト60やコバルト58等の放射性核種を含む酸化皮膜を、化学薬品を用いた溶解により除去する化学除染法が提案されている(特開2000-105295号公報)。 Chemistry that removes oxide films containing radionuclides such as cobalt-60 and cobalt58 formed on the surface of pipes that come into contact with the reactor water of nuclear plant components that have experienced operation by dissolution with chemicals. A decontamination method has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-105295).
また、配管への放射性核種の付着を低減する方法が様々検討されている。例えば、化学除染後の原子力プラントの構造部材の表面に、フェライト皮膜の一種であるマグネタイト皮膜を形成することによって、プラントの運転後においてその構造部材の表面に放射性核種が付着することを抑制する方法が、特開2006-38483号公報に提案されている。さらに、特開2006-38483号公報には、構造部材の表面にマグネタイト皮膜を形成した後、原子力プラントを起動し、貴金属を注入した炉水をそのマグネタイト皮膜に接触させてマグネタイト皮膜上に貴金属を付着させることが記載されている。 In addition, various methods for reducing the adhesion of radionuclides to pipes have been studied. For example, by forming a magnetite film, which is a kind of ferrite film, on the surface of the structural members of a nuclear power plant after chemical decontamination, it is possible to prevent radionuclides from adhering to the surface of the structural members after the operation of the plant. The method is proposed in JP-A-2006-38483. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-38883, after forming a magnetite film on the surface of a structural member, a nuclear power plant is started, and the furnace water in which the noble metal is injected is brought into contact with the magnetite film to form a noble metal on the magnetite film. It is described that it is attached.
特開2007-182604号公報は、原子力プラントの運転停止中で、鉄(II)イオン、ニッケルイオン、酸化剤及びpH調整剤(例えば、ヒドラジン)を含む60℃~100℃の範囲の皮膜形成液を、化学除染後において、原子力プラントの炭素鋼製の構造部材の表面に接触させ、この表面にニッケルフェライト皮膜を形成することを記載する。ニッケルフェライト皮膜の形成により、炭素鋼製の構造部材の腐食が抑制され、その構造部材への放射性核種の付着が抑制される。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-182604 describes a film-forming solution in the range of 60 ° C. to 100 ° C. containing iron (II) ions, nickel ions, oxidizing agents and pH adjusters (for example, hydrazine) while the nuclear power plant is shut down. Is described in that, after chemical decontamination, the surface is brought into contact with the surface of a carbon steel structural member of a nuclear plant to form a nickel ferrite film on the surface. The formation of the nickel ferrite film suppresses the corrosion of the structural member made of carbon steel and suppresses the adhesion of radionuclides to the structural member.
特開2012-247322号公報は、原子力プラントの運転停止中で、鉄(II)イオン、酸化剤及びpH調整剤(ヒドラジン)を含む60℃~100℃の範囲の皮膜形成液を、原子力プラントの、化学除染されたステンレス鋼製の構成部材の表面に接触させ、この表面にマグネタイト皮膜を形成することを記載する。特開2012-247322号公報には、運転停止中において、貴金属(例えば、白金)を含む水溶液を形成されたマグネタイト皮膜に接触させ、貴金属をマグネタイト皮膜上に付着させることも記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-247322 states that a film-forming solution in the range of 60 ° C. to 100 ° C. containing iron (II) ions, an oxidizing agent and a pH adjuster (hydrazine) is applied to a nuclear power plant while the operation of the nuclear power plant is stopped. , It is described that the surface of a chemically decontaminated stainless steel component is brought into contact with the surface to form a magnetite film on the surface. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-247322 also describes that an aqueous solution containing a noble metal (for example, platinum) is brought into contact with the formed magnetite film to adhere the noble metal onto the magnetite film while the operation is stopped.
さらに、炭素鋼部材の表面にニッケル金属皮膜を形成し、ニッケルイオン、鉄(II)イオン、酸化剤及びpH調整剤を含み、pHが5.5ないし9.0の範囲にあり、温度が60℃ないし100℃の範囲にある皮膜形成液を用いて、そのニッケル金属皮膜の表面にニッケルフェライト皮膜を形成し、その後、そのニッケル金属皮膜を高温水によってニッケルフェライト皮膜に転換する方法が提案されている(例えば、特開2011-32551号公報)。 Further, a nickel metal film is formed on the surface of the carbon steel member, which contains nickel ions, iron (II) ions, an oxidizing agent and a pH adjusting agent, has a pH in the range of 5.5 to 9.0, and has a temperature of 60. A method has been proposed in which a nickel ferrite film is formed on the surface of the nickel metal film using a film forming liquid in the range of ° C. to 100 ° C., and then the nickel metal film is converted into a nickel ferrite film with high temperature water. (For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-32551).
特開2014-44190号公報は、原子力プラントの構成部材への貴金属付着方法を記載する。この貴金属付着方法では、原子力プラントの運転停止中に実施される化学除染において、還元除染剤の一部が分解された状態における、ステンレス鋼製の構成部材の表面への貴金属(例えば、白金)の付着、または還元除染剤分解工程後の浄化工程における、構成部材の表面への貴金属の付着を行っている。その構成部材の表面への貴金属の付着により、その表面への放射性核種の付着が抑制される。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-44190 describes a method for attaching a precious metal to a constituent member of a nuclear power plant. In this noble metal attachment method, in the chemical decontamination carried out while the operation of the nuclear power plant is stopped, the noble metal (for example, platinum) is applied to the surface of the stainless steel component in a state where a part of the reduction decontamination agent is decomposed. ), Or the noble metal is attached to the surface of the constituent members in the purification step after the reduction decontamination agent decomposition step. The adhesion of the noble metal to the surface of the constituent member suppresses the adhesion of the radionuclide to the surface.
特開2018-48831号公報は、炭素鋼部材の表面にニッケル金属皮膜を形成し、このニッケル金属皮膜の表面に貴金属を付着し、貴金属が付着されたニッケル金属皮膜の表面に、酸素を含む200℃以上の水を接触させることによって、そのニッケル金属皮膜を、炭素鋼部材の表面を覆う、貴金属の作用によっても溶出しない安定なニッケルフェライト皮膜(Ni1-xFe2+xO4においてxが0であるニッケルフェライト皮膜)に変換させることを記載する。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-48831 describes that a nickel metal film is formed on the surface of a carbon steel member, a noble metal is attached to the surface of the nickel metal film, and oxygen is contained on the surface of the nickel metal film to which the noble metal is attached. A stable nickel-ferrite film that covers the surface of the carbon steel member and does not elute even by the action of noble metal (x in Ni 1-x Fe 2 + x O 4 ) It is described that it is converted to a nickel ferrite film (0).
原子力プラントでは作業員の放射線被ばく低減のため、構造材料への放射性核種の付着抑制技術が望まれており、炭素鋼部材に対しても放射性核種の付着が抑制され、その付着抑制効果が長期に亘って持続することが望まれている。 In a nuclear power plant, in order to reduce the radiation exposure of workers, a technique for suppressing the adhesion of radionuclides to structural materials is desired, and the adhesion of radionuclides to carbon steel members is also suppressed, and the effect of suppressing the adhesion is long-term. It is hoped that it will last for a long time.
本発明の目的は、原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種の付着をさらに抑制することができる原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for suppressing the adhesion of radionuclides to carbon steel members of a nuclear power plant, which can further suppress the adhesion of radionuclides to carbon steel members of a nuclear power plant.
上記した目的を達成する本発明の特徴は、ニッケルイオン及び還元剤を含む皮膜形成液を原子力プラントの炭素鋼部材の第1表面に接触させてその第1表面にニッケル金属皮膜を形成し、このニッケル金属皮膜の第2表面に貴金属を付着させ、原子力プラントを起動させてニッケル金属皮膜の第1表面に130℃以上330℃以下の範囲内の温度の炉水を接触させ、炉水に酸化剤を注入することにより炭素鋼部材の腐食電位を0mV以上にすることにある。
A feature of the present invention that achieves the above object is that a film-forming liquid containing nickel ions and a reducing agent is brought into contact with the first surface of a carbon steel member of a nuclear power plant to form a nickel metal film on the first surface. A noble metal is attached to the second surface of the nickel metal film, a nuclear plant is started, and the first surface of the nickel metal film is brought into contact with furnace water having a temperature within the range of 130 ° C. or higher and 330 ° C. or lower. Is to make the corrosion potential of the
本発明によれば、炭素鋼部材の第1表面に形成された、貴金属が付着したニッケル金属皮膜の第2表面に130℃以上330℃以下の範囲内の温度の炉水を接触させ、炉水に酸素を注入することにより炭素鋼部材の腐食電位を0mV以上にすることにより、粒径が大きいニッケルフェライトの結晶がその第1表面に形成されるニッケルフェライト皮膜に含まれる状態となり、そのニッケルフェライト皮膜におけるニッケルフェライトの結晶粒界の密度がさらに低下する。このため、炭素鋼部材への放射性核種(例えば、Co-60)の付着がさらに抑制される。 According to the present invention, the second surface of the nickel metal film to which the noble metal is attached, which is formed on the first surface of the carbon steel member, is brought into contact with the furnace water having a temperature within the range of 130 ° C. or higher and 330 ° C. or lower. By injecting oxygen into the carbon steel member to raise the corrosion potential of the carbon steel member to 0 mV or more, nickel ferrite crystals having a large particle size are contained in the nickel ferrite film formed on the first surface of the nickel ferrite. The density of nickel ferrite crystal grain boundaries in the film is further reduced. Therefore, the adhesion of radionuclides (for example, Co-60) to the carbon steel member is further suppressed.
(A1)ニッケルイオン及び還元剤を含む皮膜形成液を原子力プラントの炭素鋼部材の第1表面に接触させてその第1表面にニッケル金属皮膜を形成し、このニッケル金属皮膜の第2表面に貴金属を付着させ、原子力プラントを起動させてニッケル金属皮膜の第2表面に130℃以上330℃以下の範囲内の温度の炉水を接触させ、炉水に酸化剤を注入することにより炭素鋼部材の腐食電位を0mV以上にする原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法において、さらに好ましい方法を以下に説明する。 (A1) A film-forming liquid containing nickel ions and a reducing agent is brought into contact with the first surface of a carbon steel member of a nuclear power plant to form a nickel metal film on the first surface, and a noble metal is formed on the second surface of the nickel metal film. The carbon steel member is made by contacting the second surface of the nickel metal film with furnace water at a temperature within the range of 130 ° C or higher and 330 ° C or lower, and injecting an oxidizing agent into the furnace water. A more preferable method for suppressing the adhesion of radioactive nuclei to carbon steel members of a nuclear power plant having a corrosion potential of 0 mV or more will be described below.
(A2)好ましくは、上記の(A1)において、炉水に酸化剤を注入する期間が所定期間を経過したとき、その炉水に水素を注入することにより炭素鋼部材の腐食電位を0mV未満にすることが望ましい。 (A2) Preferably, in the above (A1), when the period for injecting the oxidizing agent into the furnace water elapses, the corrosion potential of the carbon steel member is reduced to less than 0 mV by injecting hydrogen into the furnace water. It is desirable to do.
(A3)好ましくは、上記の(A2)において、水素を注入することにより炭素鋼部材の腐食電位を-300mV以下-500mV以上の範囲内の腐食電位にすることが望ましい。 (A3) Preferably, in the above (A2), it is desirable to set the corrosion potential of the carbon steel member within the range of −300 mV or less and −500 mV or more by injecting hydrogen.
本発明によれば、原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種の付着をさらに抑制することができる。 According to the present invention, the adhesion of radionuclides to carbon steel members of a nuclear power plant can be further suppressed.
特開2018-48831号公報に記載されているように、前述の特開2006-38483号公報及び特開2012-247322号公報に記載された方法により、原子力プラントの構造部材の表面にフェライト皮膜の一種であるマグネタイト皮膜を形成した場合には、形成されたマグネタイト皮膜が付着した貴金属の作用により炉水中に溶出するという課題が生じる。炭素鋼部材の表面に形成されたフェライト皮膜の溶出によりフェライト皮膜が消失する運転サイクルの末期では、フェライト皮膜による放射性核種の付着抑制効果が消失するため、この運転サイクルでの原子力プラントの運転を停止した後、炭素鋼部材の表面に、再度、フェライト皮膜を形成する必要がある。なお、炭素鋼部材の表面に形成されたフェライト皮膜が付着した貴金属の作用により溶出する理由は、特開2018-48831号公報の段落0036に記載されている。なお、付着した貴金属の作用により炉水中に溶出するニッケルフェライト皮膜は、不安定なニッケルフェライト皮膜(Ni1-xFe2+xO4においてxが、例えば、0.3であるニッケルフェライト皮膜、すなわち、Ni0.7Fe2.3O4皮膜)である。 As described in JP-A-2018-48831, a ferrite film is applied to the surface of the structural member of a nuclear power plant by the methods described in JP-A-2006-38483 and JP-A-2012-247322. When a magnetite film, which is a kind of magnetite film, is formed, there arises a problem that the formed magnetite film is eluted into the furnace water by the action of the attached noble metal. At the end of the operation cycle in which the ferrite film disappears due to the elution of the ferrite film formed on the surface of the carbon steel member, the effect of suppressing the adhesion of radionuclides by the ferrite film disappears, so the operation of the nuclear plant in this operation cycle is stopped. After that, it is necessary to form a ferrite film again on the surface of the carbon steel member. The reason why the ferrite film formed on the surface of the carbon steel member elutes due to the action of the noble metal attached is described in paragraph 0036 of JP-A-2018-48831. The nickel ferrite film that elutes into the furnace water due to the action of the attached noble metal is an unstable nickel ferrite film (a nickel ferrite film in which x is, for example, 0.3 in Ni 1-x Fe 2 + x O 4 ). That is, Ni 0.7 Fe 2.3 O 4 film).
そのような課題を解消するために、特開2018-48831号公報では、炭素鋼部材の表面にニッケル金属皮膜を形成し、このニッケル金属皮膜の表面に貴金属を付着させ、貴金属が付着されたニッケル金属皮膜の表面に、酸素を含む200℃以上330℃の温度範囲内の温度を有する水を接触させている。これによって、そのニッケル金属皮膜が、炭素鋼部材の表面を覆う、付着した貴金属の作用によっても溶出しない安定なニッケルフェライト皮膜(Ni1-xFe2+xO4においてxが、例えば、0であるニッケルフェライト皮膜、すなわち、NiFe2O4皮膜)に変換される(特開2018-48831号公報の段落0037ないし段落0040参照)。炭素鋼部材の表面を覆う安定なニッケルフェライト皮膜によって、炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制効果を、より長い期間に亘って持続させることができる。 In order to solve such a problem, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-48831, a nickel metal film is formed on the surface of a carbon steel member, a noble metal is attached to the surface of the nickel metal film, and nickel to which the noble metal is attached. The surface of the metal film is brought into contact with water containing oxygen and having a temperature in the temperature range of 200 ° C. or higher and 330 ° C. As a result, the nickel metal film covers the surface of the carbon steel member and is a stable nickel ferrite film that does not elute even by the action of the adhered noble metal (x in Ni 1-x Fe 2 + x O 4 is 0, for example. It is converted into a certain nickel ferrite film, that is, a NiFe 2 O 4 film) (see paragraphs 0037 to 0040 of JP-A-2018-48831). Due to the stable nickel ferrite film covering the surface of the carbon steel member, the effect of suppressing the adhesion of radionuclides to the carbon steel member can be maintained for a longer period of time.
特開2018-48831号公報に記載された、原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法によって、その炭素鋼部材への放射性核種の付着が抑制される。しかし、発明者らは、原子力プラントの炭素構成部材への放射性核種の付着を、特開2018-48831号公報に記載された付着抑制方法よりもさらに抑制できる対策の実現を目指し、種々の検討を行った。この結果、発明者らは、炭素構成部材への放射性核種の付着をさらに抑制できる効果的な方法を見出した。この検討結果を以下に説明する。 The method for suppressing the adhesion of radionuclides to carbon steel members of a nuclear power plant described in JP-A-2018-48831 suppresses the adhesion of radionuclides to the carbon steel members. However, the inventors have conducted various studies with the aim of realizing measures that can further suppress the adhesion of radionuclides to the carbon constituents of a nuclear power plant than the adhesion suppression method described in JP-A-2018-48831. gone. As a result, the inventors have found an effective method capable of further suppressing the adhesion of radionuclides to carbon constituents. The results of this study will be described below.
原子力プラントの炭素鋼部材の冷却水、すなわち、炉水と接触する表面へのニッケル金属皮膜の形成は、その表面に対する化学除染に引き続いて行うことが望ましい。それによる利点は、化学除染で使用する薬液の昇温、注入、循環及び浄化の機能を、ニッケル金属皮膜の形成に利用できることである。使用する薬剤についてはニッケルの対アニオンとして水や二酸化炭素に分解可能なギ酸を用いることとして、ギ酸ニッケルを使用した。炭素鋼をギ酸ニッケルの水溶液に浸漬すると、下記の式(1)で表される置換めっき反応が生じて炭素鋼表面にニッケル金属皮膜が形成される。 It is desirable to form a nickel metal film on the cooling water of the carbon steel member of the nuclear plant, that is, the surface in contact with the furnace water, following the chemical decontamination of the surface. The advantage of this is that the functions of heating, injecting, circulating and purifying the chemical solution used in chemical decontamination can be utilized for the formation of the nickel metal film. Nickel formate was used as the chemical used, as formic acid that can be decomposed into water or carbon dioxide was used as the counter anion of nickel. When the carbon steel is immersed in an aqueous solution of nickel formate, a substitution plating reaction represented by the following formula (1) occurs to form a nickel metal film on the surface of the carbon steel.
Fe+Ni2+ → Fe2++Ni …(1)
さらに、ギ酸ニッケル水溶液に還元剤を注入すると、この還元剤の作用により、ニッケルイオンが還元されてニッケル金属となり、このニッケル金属が炭素鋼の表面に析出する。還元剤として、例えば、ヒドラジンを使用すると、式(2)に示す反応により、炭素鋼の表面にニッケル金属が生成される。
Fe + Ni 2+ → Fe 2+ + Ni… (1)
Furthermore, when a reducing agent is injected into the nickel formate aqueous solution, nickel ions are reduced to nickel metal by the action of the reducing agent, and this nickel metal is deposited on the surface of carbon steel. When, for example, hydrazine is used as the reducing agent, a nickel metal is produced on the surface of carbon steel by the reaction represented by the formula (2).
2Ni2++N2H4 → Ni+N2+2H++H2 …(2)
このようにして、運転停止中の原子力プラントの炭素鋼部材の表面にニッケル金属皮膜を形成させた後、このニッケル金属皮膜の表面に、還元剤であるヒドラジンを含む、白金水溶液のヘキサヒドロキソ白金酸ナトリウム水溶液を接触させ、白金をニッケル金属皮膜の表面に付着させる。その後、原子力プラントが再起動され、応力腐食割れ抑制を目的として、水素が原子力プラントの炉水に注入される。水素の注入によって、炉水と接触する部材の腐食電位を-230mV以下に低下させる腐食環境緩和水質の炉水が生成される。この腐食環境緩和水質の、水素を含む炉水を、炭素鋼部材の表面に形成されて、白金を付着させたニッケル金属皮膜に接触させると、白金及び水素の作用によって炭素鋼部材及びニッケル金属皮膜の腐食電位は-500mV程度に低下する。このような腐食環境において、ニッケル金属皮膜に接触する高温(130℃以上330℃以下の温度範囲内の温度)の炉水に含まれる酸素による酸化反応、及び炭素鋼部材の母材である炭素鋼の酸化反応で形成される鉄イオンの作用によって、下記の式(3)で表される反応が生じ、上記のニッケル金属皮膜は付着された白金の作用によっても溶出しない安定なニッケルフェライト皮膜に転換される。
2 Ni 2+ + N 2 H 4 → Ni + N 2 + 2H + + H 2 … (2)
In this way, after forming a nickel metal film on the surface of the carbon steel member of the nuclear power plant that has been shut down, hexahydroxoplatinic acid in a platinum aqueous solution containing hydrazine, which is a reducing agent, on the surface of the nickel metal film. The aqueous sodium solution is brought into contact to attach platinum to the surface of the nickel metal film. After that, the nuclear plant is restarted, and hydrogen is injected into the reactor water of the nuclear plant for the purpose of suppressing stress corrosion cracking. By injecting hydrogen, furnace water of corrosive environment mitigation water quality that lowers the corrosion potential of the member in contact with the furnace water to -230 mV or less is generated. When the furnace water containing hydrogen of this corrosive environment mitigation water quality is brought into contact with the nickel metal film formed on the surface of the carbon steel member and to which platinum is adhered, the carbon steel member and the nickel metal film are formed by the action of platinum and hydrogen. The corrosion potential of the steel drops to about -500 mV. In such a corrosive environment, the oxidation reaction by oxygen contained in the high temperature (temperature within the temperature range of 130 ° C. or higher and 330 ° C. or lower) in contact with the nickel metal film, and the carbon steel which is the base material of the carbon steel member. Due to the action of iron ions formed by the oxidation reaction of, the reaction represented by the following formula (3) occurs, and the above nickel metal film is converted to a stable nickel ferrite film that does not elute even by the action of attached platinum. Will be done.
2Ni+2Fe+2O2 → NiFe2O4 …(3)
この安定なニッケルフェライト皮膜が放射性核種(例えば、Co-60)の付着抑制に貢献する。しかしながら、発明者らは、このニッケルフェライト皮膜のCo-60付着抑制効果を更に高める方法を見出すために、以下の実験を行った。この実験は、ニッケル金属皮膜のニッケルフェライト皮膜への転換を、-500mVの低腐食電位環境ではなく、0mV以上の高腐食電位環境で行われた。その実験において、発明者らは、試験片A及びCとして炭素鋼製の研磨試験片を使用し、及び試験片B及びDとして炭素鋼製の研磨試験片の表面にニッケル金属皮膜を形成してこの皮膜の表面に白金を付着させた試験片を使用した。
2Ni + 2Fe + 2O 2 → NiFe 2 O 4 … (3)
This stable nickel ferrite film contributes to the suppression of adhesion of radionuclides (for example, Co-60). However, the inventors conducted the following experiments in order to find a method for further enhancing the Co-60 adhesion suppressing effect of the nickel ferrite film. In this experiment, the conversion of the nickel metal film to the nickel ferrite film was carried out in a high corrosion potential environment of 0 mV or more, not in a low corrosion potential environment of −500 mV. In that experiment, the inventors used carbon steel polishing test pieces as test pieces A and C, and formed a nickel metal film on the surface of the carbon steel polishing test pieces as test pieces B and D. A test piece having platinum adhered to the surface of this film was used.
それぞれの試験片を用いたCo-60付着実験を具体的に説明する。試験片A及びBを用いたCo-60付着実験では、試験片A及びBを閉ループの循環配管内に設置し、その循環配管内で、原子炉内の炉水を模擬したCo-60を含む模擬水を循環させた。試験片A及びBは、循環配管内で模擬水に浸漬された。試験片A及びBに対しては、模擬水として、溶存水素が存在する腐食環境緩和水質の、温度が280℃である模擬水を用い、この模擬水を循環配管内で循環させて循環配管が-500mVの低腐食電位になる環境を生成し、この環境下で、Co-60付着実験を行った。 The Co-60 adhesion experiment using each test piece will be specifically described. In the Co-60 adhesion experiment using test pieces A and B, test pieces A and B were installed in a closed-loop circulation pipe, and the circulation pipe contained Co-60 simulating the reactor water in the reactor. Simulated water was circulated. The test pieces A and B were immersed in simulated water in the circulation pipe. For the test pieces A and B, simulated water having a temperature of 280 ° C., which is a corrosive environment mitigating water in which dissolved hydrogen is present, is used as simulated water, and this simulated water is circulated in the circulation pipe to form a circulation pipe. An environment with a low corrosion potential of −500 mV was created, and a Co-60 adhesion experiment was conducted in this environment.
このCo-60付着実験において、試験片A及びBのそれぞれの、循環配管内を流れる模擬水への浸漬時間は、500時間、1000時間、及び1500時間の三通りとした。このため、試験片A及びBのそれぞれは、三通りの浸漬時間に対応して三個ずつ使用される。500時間、1000時間、及び1500時間の各浸漬時間が経過する都度、試験片A及びBが、一個ずつ、循環配管から取り出され、取り出された各試験片におけるCo-60付着量を測定した。各浸漬時間における、試験片A及びBのそれぞれに対するCo-60付着量に基づいて、時間区間t1,t2及びt3での、試験片A及びBのそれぞれに対する平均のCo-60付着速度を求めた。なお、時間区間t1は0時間<t1≦500時間であり、時間区間t2は500時間<t2≦1000時間であり、時間区間t3は1000時間<t3≦1500時間である。 In this Co-60 adhesion experiment, the immersion time of each of the test pieces A and B in the simulated water flowing in the circulation pipe was set to 500 hours, 1000 hours, and 1500 hours. Therefore, each of the test pieces A and B is used three times corresponding to three different immersion times. Each time the immersion time of 500 hours, 1000 hours, and 1500 hours passed, the test pieces A and B were taken out from the circulation pipe one by one, and the amount of Co-60 adhered to each of the taken out test pieces was measured. The average Co-60 adhesion rate for each of the test pieces A and B in the time intervals t1, t2 and t3, based on the amount of Co-60 adhered to each of the test pieces A and B at each immersion time. Asked. The time interval t 1 is 0 hours <t 1 ≤ 500 hours, the time interval t 2 is 500 hours <t 2 ≤ 1000 hours, and the time interval t 3 is 1000 hours <t 3 ≤ 1500 hours.
一方、試験片C及びDを用いたCo-60付着実験でも、試験片C及びDのそれぞれは、循環配管内を循環する、Co-60を含む280℃の前述の模擬水に浸漬される。試験片C及びDを用いたCo-60付着実験では、最初の500時間において、溶存酸素が存在して溶存水素が存在しない腐食環境形成水質(通常炉内水質環境(NWC))の模擬水(温度280℃)を用いて循環配管が0mV以上+200mV以下の範囲内の高腐食電位になる環境を生成し、この環境下で、Co-60付着実験を行った。最初の500時間が経過したとき、循環配管内を循環する模擬水に水素を注入し、酸素100ppb及び水素40ppbを含む腐食環境緩和水質の模擬水により、循環配管が-500mVの低腐食電位になる環境を生成し、この環境で、試験片C及びDに対するCo-60付着実験を行った。腐食環境緩和水質の模擬水に試験片C及びDのそれぞれを浸漬させる浸漬時間は、1000時間及び1500時間の二通りとした。 On the other hand, also in the Co-60 adhesion experiment using the test pieces C and D, each of the test pieces C and D is immersed in the above-mentioned simulated water at 280 ° C. containing Co-60, which circulates in the circulation pipe. In the Co-60 adhesion experiment using the test pieces C and D, in the first 500 hours, simulated water (normally in-core water quality environment (NWC)) with dissolved oxygen and no dissolved hydrogen was used. Using a temperature of 280 ° C.), an environment was created in which the circulation pipe had a high corrosion potential within the range of 0 mV or more and + 200 mV or less, and a Co-60 adhesion experiment was conducted in this environment. When the first 500 hours have passed, hydrogen is injected into the simulated water circulating in the circulating pipe, and the simulated water of the corrosive environment mitigation water containing 100 ppb of oxygen and 40 ppb of hydrogen causes the circulating pipe to have a low corrosion potential of -500 mV. An environment was generated, and a Co-60 adhesion experiment was performed on the test pieces C and D in this environment. The immersion time for immersing each of the test pieces C and D in the simulated water of the corrosive environment mitigation water quality was 1000 hours and 1500 hours.
500時間、1000時間、及び1500時間の各浸漬時間が経過する都度、試験片C及びDが、一個ずつ、循環配管から取り出され、取り出された各試験片におけるCo-60付着量を測定した。各浸漬時間における、試験片C及びDのそれぞれに対するCo-60付着量に基づいて、時間区間t1,t2及びt3での、試験片C及びDのそれぞれに対する平均のCo-60付着速度を求めた。 Each time the immersion time of 500 hours, 1000 hours, and 1500 hours passed, the test pieces C and D were taken out from the circulation pipe one by one, and the amount of Co-60 adhered to each of the taken out test pieces was measured. Average Co-60 adhesion rate for each of the test pieces C and D in the time intervals t1, t2 and t3 based on the amount of Co-60 adhered to each of the test pieces C and D at each immersion time. Asked.
試験片A,B,C及びDのそれぞれに対するCo-60付着速度を、図10に示す。図10から明らかであるように、表面にニッケル金属皮膜を形成してこのニッケル金属皮膜の表面に白金を付着した試験片B及びDでは、表面にニッケル金属皮膜が形成されていなく白金も付着していない試験片A及びCに比べてCo-60の付着速度、すなわち、Co-60の付着量が著しく低下した。 The Co-60 adhesion rate for each of the test pieces A, B, C and D is shown in FIG. As is clear from FIG. 10, in the test pieces B and D in which a nickel metal film was formed on the surface and platinum was adhered to the surface of the nickel metal film, the nickel metal film was not formed on the surface and platinum also adhered to the surface. The adhesion rate of Co-60, that is, the adhesion amount of Co-60 was significantly reduced as compared with the test pieces A and C which were not used.
そして、循環配管から取り出された試験片A,B,C及びDのそれぞれの表面における組成をラマン分光によって分析した。この分析結果を図11に示す。実質的に炭素鋼である試験片A及びCの各表面には、主にFe3O4からなる皮膜が形成されていた。Co-60の付着量が大幅に低減された試験片B及びDの各表面には、ニッケルフェライト(NiFe2O4)を主成分とする酸化皮膜が形成されていた。このNiFe2O4は、Ni1-xFe2+xO4においてxが0である形態である。 Then, the composition on each surface of the test pieces A, B, C and D taken out from the circulation pipe was analyzed by Raman spectroscopy. The analysis result is shown in FIG. A film mainly composed of Fe 3 O 4 was formed on the surfaces of the test pieces A and C, which are substantially carbon steel. An oxide film containing nickel ferrite (NiFe 2 O 4 ) as a main component was formed on the surfaces of the test pieces B and D in which the amount of Co-60 adhered was significantly reduced. This Ni Fe 2 O 4 has a form in which x is 0 in Ni 1-x Fe 2 + x O 4 .
試験片A,B,C及びDのそれぞれに対するCo-60付着速度を、図10を用いて具体的に説明する。腐食環境緩和水質の模擬水のみに浸漬された研磨試験片Aとニッケル金属皮膜を形成した試験片Bとを比較すると、時間区間t2及びt3では、試験片Bは、試験片AよりもCo-60付着速度が低くなる。試験片Bと試験片Aの付着速度の差を比較すると、時間区間t2から時間区間t3へと時間が経過するに伴ってその差が小さくなっている。一方、研磨試験片C及びニッケル金属皮膜を形成した試験片Dのそれぞれを腐食環境形成水質の模擬水に浸漬させた時間区間t1では、それぞれのCo-60付着速度は同じである。時間区間t1よりもさらに浸漬時間が経過し、時間区間t2になると、試験片DのCo-60付着速度は、急激に低下して試験片Bのそれとほぼ同じになり、時間区間t3になると、試験片DのCo-60付着速度は、試験片BのCo-60付着速度が増加するので試験片Bのそれよりも小さくなる。 The Co-60 adhesion rate for each of the test pieces A, B, C and D will be specifically described with reference to FIG. Comparing the polishing test piece A immersed only in the simulated water of the corrosive environment mitigation water quality and the test piece B having the nickel metal film formed, the test piece B is more than the test piece A in the time intervals t 2 and t 3 . The Co-60 adhesion rate becomes low. Comparing the difference in the adhesion rates between the test piece B and the test piece A, the difference becomes smaller as the time elapses from the time interval t 2 to the time interval t 3 . On the other hand, in the time interval t 1 in which each of the polishing test piece C and the test piece D on which the nickel metal film is formed is immersed in the simulated water of the corrosive environment forming water quality, the respective Co-60 adhesion rates are the same. When the immersion time elapses more than the time interval t 1 and reaches the time interval t 2 , the Co-60 adhesion rate of the test piece D drops sharply and becomes almost the same as that of the test piece B, and the time interval t 3 Then, the Co-60 adhesion rate of the test piece D becomes smaller than that of the test piece B because the Co-60 adhesion rate of the test piece B increases.
なお、試験片B及びDのそれぞれに形成されたニッケル金属皮膜は、280℃の模擬水に接触するため、そのニッケル金属皮膜は安定なニッケルフェライト皮膜に変換される。 Since the nickel metal film formed on each of the test pieces B and D comes into contact with simulated water at 280 ° C., the nickel metal film is converted into a stable nickel ferrite film.
この結果、発明者らは、炭素鋼部材の表面にニッケル金属皮膜を形成した後、このニッケル金属皮膜の表面に、最初から腐食環境緩和水質の炉水を接触させるよりも、形成されたニッケル金属皮膜に、最初に腐食環境形成水質の炉水を接触させ、その後、腐食環境緩和水質の炉水を接触させることにより、そのニッケル金属皮膜を、より長期的に、放射性核種の付着抑制に有効な安定なニッケルフェライト皮膜に変換できることを見出した。 As a result, the inventors formed a nickel metal film on the surface of the carbon steel member, and then contacted the surface of the nickel metal film with the furnace water of the corrosive environment mitigation water quality from the beginning. By first contacting the film with the furnace water of the corrosive environment forming water quality and then contacting the furnace water of the corrosive environment mitigation water quality, the nickel metal film is effective in suppressing the adhesion of radioactive nuclei over a longer period of time. It was found that it can be converted into a stable nickel ferrite film.
表面にニッケル金属皮膜が形成されてこのニッケル金属皮膜表面に貴金属(例えば、白金)が付着された炭素鋼部材(試験片B及びD)のニッケル金属皮膜が、酸素を含む130℃以上330℃以下の温度範囲内の温度の水との接触により、付着した貴金属の作用によっても溶出しない、炭素鋼部材の表面を覆う安定なニッケルフェライト皮膜(Ni1-xFe2+xO4において0≦x<0.3を満足するニッケルフェライト、例えば、NiFe2O4)に変換される理由を説明する。 A nickel metal film is formed on the surface, and the nickel metal film of the carbon steel member (test pieces B and D) having a noble metal (for example, platinum) adhered to the surface of the nickel metal film is 130 ° C. or higher and 330 ° C. or lower containing oxygen. A stable nickel ferrite film covering the surface of the carbon steel member (0 ≤ x in Ni 1-x Fe 2 + x O 4 ) that does not elute due to the action of the adhered noble metal due to contact with water at a temperature within the temperature range of The reason for conversion to nickel ferrite satisfying <0.3, for example, NiFe 2 O 4 ) will be described.
130℃以上330℃以下の温度範囲内の温度を有する水であって、酸素(酸化剤)の注入により生成されて炭素鋼部材の腐食電位を0mV以上+200mV以下の範囲内の腐食電位にする腐食環境形成水質のその水が、炭素鋼部材表面に形成されたニッケル金属皮膜に接触すると、炭素鋼部材の表面に形成されたニッケル金属皮膜が、例えば、Ni1-xFe2+xO4においてxが0である安定なニッケルフェライトの皮膜に変換される。具体的には、その腐食環境形成水質の水により、ニッケル金属皮膜及び炭素鋼部材が130℃以上に加熱される。その水に含まれる酸素がニッケル金属皮膜内に移行し、炭素鋼部材に含まれるFeがFe2+となってニッケル金属皮膜内に移行する。ニッケル金属皮膜内のニッケルが、130℃以上の高温環境で、ニッケル金属皮膜内に移行した酸素及びFe2+と反応し、ニッケル金属皮膜の表面に付着した白金等の貴金属、及び炭素鋼部材の腐食電位を0mV以上+200mV以下の範囲内の腐食電位にする腐食環境形成水質の水の作用により、そのニッケル金属皮膜が、例えば、Ni1-xFe2+xO4においてxが0である安定なニッケルフェライトの皮膜に変換される。この安定なニッケルフェライト皮膜が、炭素鋼部材の表面を覆う。 Corrosion of water having a temperature in the temperature range of 130 ° C. or higher and 330 ° C. or lower, which is generated by injection of oxygen (oxidizing agent) and makes the corrosion potential of the carbon steel member within the range of 0 mV or more + 200 mV or less. When the water of the environment-forming water quality comes into contact with the nickel metal film formed on the surface of the carbon steel member, the nickel metal film formed on the surface of the carbon steel member is formed, for example, in Ni 1-x Fe 2 + x O 4 . It is converted to a stable nickel ferrite film in which x is 0. Specifically, the nickel metal film and the carbon steel member are heated to 130 ° C. or higher by the water of the corrosive environment forming water quality. Oxygen contained in the water moves into the nickel metal film, and Fe contained in the carbon steel member becomes Fe 2+ and moves into the nickel metal film. Nickel in the nickel metal film reacts with oxygen and Fe 2+ transferred into the nickel metal film in a high temperature environment of 130 ° C. or higher, and noble metals such as platinum adhering to the surface of the nickel metal film and carbon steel members Corrosion environment formation that makes the corrosion potential within the range of 0 mV or more and + 200 mV or less Due to the action of water in the water quality, the nickel metal film is stable with x being 0 in, for example, Ni 1-x Fe 2 + x O 4 . Converted to a good nickel ferrite film. This stable nickel-ferrite film covers the surface of the carbon steel member.
ちなみに、表面に付着した貴金属の作用によって溶出する不安定なニッケルフェライトは、Ni1-xFe2+xO4において0.3≦x<0を満足するニッケルフェライト、例えば、Ni0.7Fe2.3O4である。Ni0.7Fe2.3O4は、前述したように、Ni1-xFe2+xO4においてxが0.3であるニッケルフェライトである。 By the way, the unstable nickel ferrite that elutes due to the action of the noble metal adhering to the surface is a nickel ferrite that satisfies 0.3 ≦ x <0 in Ni 1-x Fe 2 + x O 4 , for example, Ni 0.7 Fe 2.3 O. It is 4 . As described above, Ni 0.7 Fe 2.3 O 4 is nickel ferrite having x of 0.3 in Ni 1-x Fe 2 + x O 4 .
炭素鋼部材の表面を覆ったニッケル金属皮膜に含まれるニッケル金属から、130℃以上の高温の環境下において上記のように生成された、Ni1-xFe2+xO4においてxが0であるニッケルフェライトは、結晶が大きく成長しており、貴金属が付着してもNi0.7Fe2.3O4皮膜のように水中に溶出しなく安定である。発明者らは、安定なニッケルフェライト皮膜では、ニッケルフェライトの結晶が大きくなることによって結晶粒界の密度が低下し、粒界を通してのCo-60等の放射性核種のそのニッケルフェライト皮膜への拡散が抑制されたと考えた。このように、130℃以上の高温の環境下で、炭素鋼部材の表面を覆ったニッケル金属から生成されたその安定なニッケルフェライト皮膜は、60℃~100℃の低い温度範囲で生成されたNi0.7Fe2.3O4皮膜よりも長期に亘って炭素鋼部材への放射性核種の付着を抑制することができる。 In Ni 1-x Fe 2 + x O 4 produced as described above from the nickel metal contained in the nickel metal film covering the surface of the carbon steel member in a high temperature environment of 130 ° C. or higher, x is 0. A certain nickel ferrite has a large crystal growth, and even if a noble metal adheres to it, it is stable without being eluted in water like a Ni 0.7 Fe 2.3 O 4 film. The inventors have found that in a stable nickel ferrite film, the density of grain boundaries decreases due to the enlargement of nickel ferrite crystals, and the diffusion of radionuclides such as Co-60 through the grain boundaries into the nickel ferrite film. I thought it was suppressed. As described above, the stable nickel ferrite film formed from the nickel metal covering the surface of the carbon steel member in a high temperature environment of 130 ° C. or higher is Ni produced in a low temperature range of 60 ° C. to 100 ° C. It is possible to suppress the adhesion of radioactive nuclei to carbon steel members for a longer period of time than the 0.7 Fe 2.3 O 4 film.
なお、先願である特願2018-49244号(出願日:平成30年3月16日)でも、その明細書に「炭素鋼部材の表面を覆ったニッケル金属皮膜に含まれるニッケル金属から、130℃以上330℃以下の温度範囲内の高温の環境下において上記のように生成された、Ni1-xFe2+xO4においてxが0であるニッケルフェライトは、結晶が大きく成長しており」(段落0064,2行~4行参照)と記載されているように、ニッケル金属から変換された安定なニッケルフェライトの結晶が大きくなり、炭素鋼部材への放射性核種の付着を抑制できる。 In addition, even in the prior application, Japanese Patent Application No. 2018-49244 (application date: March 16, 2018), the specification states that "from the nickel metal contained in the nickel metal film covering the surface of the carbon steel member, 130 Nickel ferrite in which x is 0 in Ni 1-x Fe 2 + x O 4 produced as described above in a high temperature environment in the temperature range of ° C. or higher and 330 ° C. or lower has large crystal growth. (See paragraph 0064, lines 2-4), the stable nickel ferrite crystals converted from nickel metal become larger, and the adhesion of radioactive nuclei to the carbon steel member can be suppressed.
しかしながら、本発明は、特願2018-49244号では実施されていない「炉水への水素注入の前に、BWRプラント1の運転時における、酸化剤(例えば、酸素)の炉水への注入」が実施されて、炭素鋼部材の腐食電位を0mV以上+200mV以下の範囲内の腐食電位にしているため、本発明では、ニッケル金属皮膜から生成された安定なニッケルフェライトに含まれるニッケルフェライトの結晶が特願2018-49244号で生成される安定なニッケルフェライトの結晶よりも大きくなる。このため、本発明では、安定なニッケルフェライト膜における、単位体積当たりの結晶粒界密度が特願2018-49244号におけるその粒界密度よりもさらに低下し、炭素鋼部材への放射性核種の付着が特願2018-49244号におけるその付着よりもさらに抑制される。
However, the present invention is not implemented in Japanese Patent Application No. 2018-49244, "Injection of an oxidizing agent (for example, oxygen) into the furnace water during the operation of the
特願2018-49244号における炭素鋼部材への放射性核種の付着速度の低減効果、すなわち、炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制効果は、図10に示す試験片Bで得られる放射性核種の付着抑制効果に対応する。これに対して、本発明における炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制効果は、図10に示す試験片Dで得られる放射性核種の付着抑制効果に対応する。炉水の、炭素鋼部材の表面に形成された安定なニッケルフェライト皮膜への接触時間が、長くなる程、炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制効果は、本発明の方が特願2018-49244号よりも大きくなる。 The effect of reducing the rate of attachment of radionuclides to carbon steel members, that is, the effect of suppressing the attachment of radionuclides to carbon steel members in Japanese Patent Application No. 2018-49244 is the effect of suppressing the attachment of radionuclides to the carbon steel member, which is obtained by the test piece B shown in FIG. Corresponds to the suppression effect. On the other hand, the effect of suppressing the adhesion of radionuclides to the carbon steel member in the present invention corresponds to the effect of suppressing the adhesion of radionuclides obtained in the test piece D shown in FIG. The longer the contact time of the furnace water with the stable nickel ferrite film formed on the surface of the carbon steel member, the more the effect of suppressing the adhesion of radionuclides to the carbon steel member is obtained in the present invention. It will be larger than 49244.
以上に述べた検討結果に基づいて、発明者らは以下に述べる発明を新たに創生することができた。すなわち、発明者らは、ニッケルイオン及び還元剤を含む皮膜形成水溶液を炭素鋼部材の表面に接触させ、炭素鋼部材のその表面にニッケル金属皮膜を形成し、貴金属をそのニッケル金属皮膜表面に付着させ、酸素を含む130℃以上330℃以下の温度範囲内の温度を有し、酸化剤の注入により生成されて炭素鋼部材の腐食電位を0mV以上(具体的には、0mV以上+200mV以下の範囲内の腐食電位)にする腐食環境形成水質の水を、表面に貴金属が付着したニッケル金属皮膜と接触させることにより、結果的に、粒径が大きい安定なニッケルフェライト(例えば、NiFe2O4)の結晶がニッケル金属皮膜から変換された安定なニッケルフェライト皮膜に含まれることになり、このニッケルフェライト皮膜のニッケルフェライトの結晶粒界の密度をさらに低下させるという原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種の新たな付着抑制方法を発想するに至った。図10に示された時間区間t3における試験片BのCo-60の付着速度と試験片DのCo-60の付着速度の比較から明らかであるように、炭素鋼部材の腐食電位を0mV以上+200mV以下の範囲内の腐食電位にする腐食環境形成水質のその水が炭素鋼部材の表面に形成されて貴金属が付着されたニッケル金属皮膜に接触されるその放射性核種の新たな付着抑制方法によれば、炭素鋼部材の表面にニッケル金属皮膜を形成し、このニッケル金属皮膜の表面に貴金(例えば、白金)を付着させ、そのニッケル金属皮膜に、溶存水素が存在する腐食環境緩和水質の、温度が280℃である水を接触させた場合(試験片B)に比べて、炭素鋼部材への放射性核種の付着を著しく抑制することができる。 Based on the above-mentioned examination results, the inventors were able to newly create the invention described below. That is, the inventors bring a film-forming aqueous solution containing nickel ions and a reducing agent into contact with the surface of the carbon steel member to form a nickel metal film on the surface of the carbon steel member, and attach the noble metal to the surface of the nickel metal film. It has a temperature within the temperature range of 130 ° C. or higher and 330 ° C. or lower including oxygen, and the corrosion potential of the carbon steel member generated by injection of the oxidizing agent is 0 mV or higher (specifically, the range of 0 mV or higher + 200 mV or lower). By contacting the water of the corrosive environment formation water quality to make it the inner corrosion potential) with the nickel metal film on which the noble metal adheres to the surface, as a result, stable nickel ferrite with a large particle size (for example, NiFe 2 O 4 ) Crystals will be contained in the stable nickel ferrite film converted from the nickel metal film, and the density of the nickel ferrite crystal grain boundaries of this nickel ferrite film will be further reduced. I came up with a new method of suppressing adhesion. As is clear from the comparison between the adhesion rate of Co-60 of the test piece B and the adhesion rate of Co-60 of the test piece D in the time interval t 3 shown in FIG. 10, the corrosion potential of the carbon steel member is 0 mV or more. Due to a new method of suppressing the adhesion of the radioactive nuclei, the water of the corrosive environment forming water that makes the corrosion potential within the range of +200 mV or less is formed on the surface of the carbon steel member and is brought into contact with the nickel metal film to which the noble metal is attached. For example, a nickel metal film is formed on the surface of a carbon steel member, precious gold (for example, platinum) is adhered to the surface of the nickel metal film, and dissolved hydrogen is present on the nickel metal film. Compared with the case where water having a temperature of 280 ° C. is brought into contact with the material (test piece B), the adhesion of radioactive nuclei to the carbon steel member can be remarkably suppressed.
さらに、前述のように、炭素鋼部材の腐食電位を0mV以上+200mV以下の範囲内の腐食電位にする腐食環境形成水質のその水を、炭素鋼部材の表面に形成されて貴金属が付着されたニッケル金属皮膜に接触させる場合には、炭素鋼部材の腐食電位を0mV以上+200mV以下の範囲内の腐食電位にする腐食環境形成水質のその水をそのニッケル金属皮膜に接触させた後に、炭素鋼部材の腐食電位を-300mV~-500mV(-300m以下-500mV以上)の範囲内の腐食電位、例えば、-500mVにする腐食環境緩和水質の水を炭素鋼部材に接触させたとしても、炭素鋼部材の表面に形成された安定なニッケルフェライト皮膜は、より長い期間に亘ってその表面に維持され、炭素鋼部材への放射性核種の付着を長期に亘って効果的に抑制することができる。炭素鋼部材の腐食電位を-300mV以下にすることにより、原子力プラントのステンレス鋼部材における応力腐食割れの発生を著しく抑制することができる。 Further, as described above, the water of the corrosive environment forming water quality that makes the corrosion potential of the carbon steel member within the range of 0 mV or more + 200 mV or less is formed on the surface of the carbon steel member and the noble metal is attached to the nickel. When contacting with the metal film, the corrosion potential of the carbon steel member is set to a corrosion potential within the range of 0 mV or more + 200 mV or less. Even if the carbon steel member is brought into contact with a corrosion potential in the range of -300 mV to -500 mV (-300 m or less and -500 mV or more), for example, water having a corrosive environment mitigation water quality of -500 mV. The stable nickel ferrite film formed on the surface is maintained on the surface for a longer period of time, and the adhesion of radioactive nuclei to the carbon steel member can be effectively suppressed for a long period of time. By setting the corrosion potential of the carbon steel member to −300 mV or less, the occurrence of stress corrosion cracking in the stainless steel member of the nuclear power plant can be remarkably suppressed.
さらに、式(1)及び式(2)の各反応により炭素鋼の表面に形成されるニッケル金属皮膜の量を調べるため、炭素鋼製の試験片を90℃のギ酸ニッケル水溶液に浸漬し、浸漬開始から60分が経過したときに、その試験片をギ酸ニッケル水溶液から取り出した第1ケース、及び別の炭素鋼製の試験片をギ酸ニッケル水溶液に浸漬し、浸漬開始から60分が経過したときに、その試験片が浸漬されているギ酸ニッケル水溶液にヒドラジン(還元剤)を注入し、ヒドラジンを含むギ酸水溶液に浸漬された試験片を、ヒドラジンを含むギ酸水溶液への浸漬開始から4時間が経過したときに、ヒドラジンを含むギ酸水溶液から取り出した第2ケースのそれぞれのケースについて、それぞれの試験片に形成されたニッケル金属皮膜の量を比較した。 Further, in order to investigate the amount of the nickel metal film formed on the surface of the carbon steel by each reaction of the formulas (1) and (2), a test piece made of carbon steel is immersed in a nickel formate aqueous solution at 90 ° C. and immersed. When 60 minutes have passed from the start, the first case in which the test piece was taken out from the nickel formate aqueous solution and another carbon steel test piece were immersed in the nickel formate aqueous solution, and 60 minutes had passed from the start of immersion. Injecting hydrazine (reducing agent) into the nickel formate aqueous solution in which the test piece is immersed, and immersing the test piece immersed in the formic acid aqueous solution containing hydrazine for 4 hours from the start of immersion in the formic acid aqueous solution containing hydrazine. The amount of nickel metal film formed on each test piece was compared for each case of the second case taken out from the formic acid aqueous solution containing hydrazine.
この結果、ヒドラジンの注入前にギ酸ニッケル水溶液から試験片を取り出した、式(1)の反応だけが生じる第1ケースにおいて試験片に形成されたニッケル金属皮膜の量が、ヒドラジンが注入されたギ酸ニッケル水溶液から試験片を取り出した、式(1)及び式(2)のそれぞれの反応が生じる第2ケースにおいて試験片に形成されたニッケル金属皮膜の量の約8割に達することを確認した。このため、炭素鋼部材へのニッケル金属皮膜の形成には、式(1)の置換めっき反応が大きな影響を与え、その置換めっき反応が重要であることが分かった。 As a result, in the first case in which the test piece was taken out from the nickel formate aqueous solution before the injection of hydrazine and only the reaction of the formula (1) occurred, the amount of the nickel metal film formed on the test piece was the amount of formic acid injected with hydrazine. It was confirmed that the amount of the nickel metal film formed on the test piece reached about 80% in the second case in which the reactions of the formulas (1) and (2) occurred when the test piece was taken out from the nickel aqueous solution. Therefore, it was found that the substitution plating reaction of the formula (1) has a great influence on the formation of the nickel metal film on the carbon steel member, and the substitution plating reaction is important.
次に、式(1)の置換めっき反応の、皮膜形成水溶液のpH依存性を調べたところギ酸ニッケルを含む皮膜形成水溶液のpHが4.0で、炭素鋼部材におけるニッケル金属皮膜形成量が極大化する傾向を見出した。ニッケル金属皮膜の形成量のpH依存性の結果を図12に示す。図12から明らかであるように、炭素鋼部材の表面に形成されるニッケル金属皮膜の量は、皮膜形成水溶液のpHが3.9~4.2(3.9以上4.2以下)の範囲内で炭素鋼部材内の鉄と皮膜形成水溶液に含まれるニッケルイオンとの置換メッキ反応の効率が増大するため、その量の最大値の80%以上になった。このため、ニッケル金属皮膜を炭素鋼部材の表面に形成するためには、皮膜形成水溶液のpHを3.9以上4.2以下の範囲に制御することが好ましい。 Next, when the pH dependence of the film-forming aqueous solution of the substitution plating reaction of the formula (1) was examined, the pH of the film-forming aqueous solution containing nickel formate was 4.0, and the amount of nickel metal film formed on the carbon steel member was maximum. I found a tendency to become. The pH-dependent result of the amount of nickel metal film formed is shown in FIG. As is clear from FIG. 12, the amount of the nickel metal film formed on the surface of the carbon steel member is in the range of 3.9 to 4.2 (3.9 or more and 4.2 or less) in the pH of the film-forming aqueous solution. Since the efficiency of the substitution plating reaction between the iron in the carbon steel member and the nickel ions contained in the film-forming aqueous solution is increased, the amount is 80% or more of the maximum value. Therefore, in order to form the nickel metal film on the surface of the carbon steel member, it is preferable to control the pH of the film-forming aqueous solution in the range of 3.9 or more and 4.2 or less.
皮膜形成水溶液のpHを3.9以上4.2以下の範囲に制御するために、pH緩衝溶液が注目され、ギ酸ニッケル水溶液による皮膜形成水溶液のpHの調節と併せて、皮膜形成水溶液へのpH緩衝溶液の注入が検討された。pH緩衝溶液は、弱酸と弱塩基の混合溶液であり、希釈しても、外部から酸または塩基を加えてもそれらの影響をあまり受けず、水素イオン濃度(pH)がそれほど変化しないような溶液である。このようなpH緩衝溶液としては、弱酸であるギ酸ニッケルに含まれる、例えば、ギ酸と、弱塩基には取り扱いが容易な、例えば、アンモニアの混合溶液がある。弱酸及び弱塩基のそれぞれは、pH緩衝溶液の成分である。例えば、pH緩衝溶液の一例であるギ酸及びアンモニアの混合溶液では、ギ酸及びアンモニアのそれぞれがpH緩衝溶液の成分である。pH緩衝溶液は、酸及び塩基のそれぞれ1種類の成分を含んでいるとも言える。皮膜形成水溶液にpH緩衝溶液を注入することによって、皮膜形成水溶液のpHをある値、例えば、3.9以上4.2以下の範囲内のpHに一定に保つことができる。また、pH緩衝溶液の他の例としては、酢酸とアンモニアの混合溶液がある。pH緩衝溶液に含まれるギ酸及び酢酸は、触媒及び酸化剤の作用により分解することができる。 In order to control the pH of the film-forming aqueous solution in the range of 3.9 or more and 4.2 or less, a pH buffer solution has attracted attention, and the pH of the film-forming aqueous solution is adjusted together with the pH adjustment of the film-forming aqueous solution by the nickel formate aqueous solution. Injection of a buffer solution was considered. A pH buffer solution is a mixed solution of a weak acid and a weak base, and is a solution that is not significantly affected by the acid or base added even when diluted or externally added, and the hydrogen ion concentration (pH) does not change so much. Is. Examples of such a pH buffer solution include a mixed solution of formic acid contained in nickel formate, which is a weak acid, and ammonia, which is easy to handle for a weak base. Each of the weak acid and the weak base is a component of the pH buffer solution. For example, in a mixed solution of formic acid and ammonia, which is an example of a pH buffer solution, each of formic acid and ammonia is a component of the pH buffer solution. It can be said that the pH buffer solution contains one kind of component each of an acid and a base. By injecting the pH buffer solution into the film-forming aqueous solution, the pH of the film-forming aqueous solution can be kept constant at a certain value, for example, in the range of 3.9 or more and 4.2 or less. Further, as another example of the pH buffer solution, there is a mixed solution of acetic acid and ammonia. Formic acid and acetic acid contained in the pH buffer solution can be decomposed by the action of a catalyst and an oxidizing agent.
pH緩衝溶液にギ酸及びアンモニアの混合溶液を使用することとして、皮膜形成水溶液のpHを4.0にする場合におけるギ酸及びアンモニアのそれぞれの濃度を計算する。ギ酸ニッケルのニッケル濃度を、例えば200ppmとした場合、そのニッケル濃度に伴うギ酸濃度は約400ppmとなる。このため、ギ酸及びアンモニアの混合溶液(pH緩衝溶液)においてギ酸ニッケルの注入時にpH緩衝性を持たせるためには、その混合溶液のギ酸濃度は、少なくともギ酸ニッケルに伴うギ酸濃度よりも高くする必要がある。上記の混合溶液において、例えば、2倍の800ppmのギ酸を用いたとき、皮膜形成水溶液のpHを4.0にするために必要なアンモニアの濃度は、以下のように計算できる。ギ酸の酸解離反応式及び酸解離平衡式は、ぞれぞれ、式(4)及び式(5)のように表される。 By using a mixed solution of formic acid and ammonia as the pH buffer solution, the concentrations of formic acid and ammonia are calculated when the pH of the film-forming aqueous solution is set to 4.0. When the nickel concentration of nickel formate is, for example, 200 ppm, the formic acid concentration associated with the nickel concentration is about 400 ppm. Therefore, in order to provide pH buffering property when injecting nickel formate in a mixed solution of formic acid and ammonia (pH buffering solution), the concentration of formic acid in the mixed solution must be at least higher than the concentration of formic acid associated with nickel formate. There is. In the above mixed solution, for example, when double 800 ppm of formic acid is used, the concentration of ammonia required to bring the pH of the film-forming aqueous solution to 4.0 can be calculated as follows. The acid dissociation reaction formula and the acid dissociation equilibrium formula of formic acid are expressed as the formulas (4) and (5), respectively.
HCOOH → H++HCOO- ……(4) HCOOH → H + + HCOO - …… (4)
ここで、KFはギ酸の酸解離乗数、[H+]は皮膜形成水溶液の水素イオン濃度、[HCOO-]は皮膜形成水溶液のギ酸イオン濃度、及び[HCOOH]は皮膜形成水溶液のギ酸濃度である。 Here, K F is the acid dissociation multiplier of formic acid, [H + ] is the hydrogen ion concentration of the film-forming aqueous solution, [HCOO- ] is the formic acid ion concentration of the film-forming aqueous solution, and [HCOOH] is the formic acid concentration of the film-forming aqueous solution. be.
ギ酸の全濃度[HCOOH]Tは、式(6)で表される。 The total concentration of formic acid [HCOOH] T is represented by the formula (6).
[HCOOH]T=[HCOOH]+[HCOO-] ……(6)
アンモニアの酸解離反応式及び酸解離平衡式は、それぞれ、式(7)及び式(8)で表される。
[HCOOH] T = [HCOOH] + [HCOO- ] …… (6)
The acid dissociation reaction formula and the acid dissociation equilibrium formula of ammonia are represented by the formulas (7) and (8), respectively.
NH4 + → H++NH3 ……(7) NH 4 + → H + + NH 3 …… (7)
ここで、KAはアンモニアの酸解離乗数、[NH3]は皮膜形成水溶液のアンモニア濃度、及び[NH4 +]は皮膜形成水溶液のアンモニアイオン濃度である。 Here, KA is the acid dissociation multiplier of ammonia, [NH 3 ] is the ammonia concentration of the film-forming aqueous solution, and [NH 4+ ] is the ammonia ion concentration of the film-forming aqueous solution.
アンモニアの全濃度[NH3]Tは、式(9)で表される。 The total concentration of ammonia [NH 3 ] T is expressed by the formula (9).
[NH3]T=[NH3]+[NH4
+] ……(9)
水のイオン積KWを、KW=[H+][OH-]として表すと、イオン均衡式は式(10)で表される。なお、[OH-]は水酸化物イオン濃度である。
[NH 3 ] T = [NH 3 ] + [NH 4 + ] …… (9)
When the ionic product of water K W is expressed as K W = [H + ] [OH- ] , the ion equilibrium equation is expressed by equation (10). [OH- ] is the hydroxide ion concentration.
[H+]+[NH4
+]=[OH-]+[HCOO-] ……(10)
式(10)の[NH4
+]、[OH-]、[HCOO-]について、式(5)、式(6)、式(8)、式(9)及び水のイオン積KWの関係を使って整理すると、式(11)が得られる。
[H + ] + [NH 4 + ] = [OH- ] + [HCOO- ] …… (10)
Relationship between [NH 4 + ], [OH- ] , and [HCOO- ] of equation (10), equation (5), equation (6), equation (8), equation (9), and ionic product of water K W When arranged using, equation (11) is obtained.
KF=1.12×10-4、KA=2.43×10-8、及びKW=5.379×10-13として、ギ酸全濃度[HCOOH]Tを800ppm(17.4mmol/L)、皮膜形成水溶液のpHを4.0とした時のアンモニア全濃度[NH3]Tを求めると、156ppmとなる。同様に、皮膜形成水溶液のpHが4.0である場合のギ酸全濃度400ppm~1600ppmの範囲におけるアンモニア全濃度[NH3]Tを求めた。皮膜形成水溶液のpHが4.0である場合における、ギ酸濃度と求められたアンモニア濃度の関係を図13に実線で示した。同様に、図13には、皮膜形成水溶液のpHが3.9の場合におけるギ酸濃度とアンモニア濃度の関係を一点鎖線で、皮膜形成水溶液のpHが4.2の場合におけるギ酸濃度とアンモニア濃度の関係を破線でそれぞれ示している。図13によれば、pH3.9からpH4.2に必要なギ酸及びアンモニアのそれぞれの濃度は、一点鎖線(pH3.9)と破線(pH4.2)に挟まれた領域の濃度とすればよいことが分かる。 With K F = 1.12 × 10 -4 , KA = 2.43 × 10 -8 , and K W = 5.379 × 10 -13 , the total concentration of formic acid [HCOOH] T is 800 ppm (17.4 mmol / L). ), The total ammonia concentration [NH 3 ] T when the pH of the film-forming aqueous solution is 4.0 is 156 ppm. Similarly, the total concentration of ammonia [NH 3 ] T in the range of 400 ppm to 1600 ppm of total formic acid concentration when the pH of the film-forming aqueous solution was 4.0 was determined. The relationship between the formic acid concentration and the obtained ammonia concentration when the pH of the film-forming aqueous solution is 4.0 is shown by a solid line in FIG. Similarly, in FIG. 13, the relationship between the formic acid concentration and the ammonia concentration when the pH of the film-forming aqueous solution is 3.9 is shown by a dash-dotted line, and the relationship between the formic acid concentration and the ammonia concentration when the pH of the film-forming aqueous solution is 4.2 is shown. The relationships are shown by broken lines. According to FIG. 13, the respective concentrations of formic acid and ammonia required for pH 3.9 to pH 4.2 may be the concentrations in the region sandwiched between the alternate long and short dash line (pH 3.9) and the broken line (pH 4.2). You can see that.
以上の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 study results will be described below.
本発明の好適な一実施例である実施例1の原子力プラントの炭素鋼部材へのニッケル金属皮膜と貴金属の付着方法を、図1、図2及び図3を用いて説明する。本実施例の原子力プラントの炭素鋼部材への貴金属の付着方法は、沸騰水型原子力発電プラント(BWRプラント)の、炭素鋼製の浄化系配管(炭素鋼部材)に適用される。 The method of adhering the nickel metal film and the noble metal to the carbon steel member of the nuclear power plant of Example 1, which is a preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3. The method of adhering noble metal to the carbon steel member of the nuclear power plant of this embodiment is applied to a carbon steel purification system pipe (carbon steel member) of a boiling water reactor (BWR plant).
このBWRプラント1の概略構成を、図2を用いて説明する。BWRプラント1は、原子炉2、タービン9、復水器10、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2は、炉心4を内蔵する原子炉圧力容器(以下、RPVという)3を有し、RPV3内で炉心4を取り囲む炉心シュラウド(図示せず)の外面とRPV3の内面との間に形成される環状のダウンカマ内に複数のジェットポンプ5を設置する。炉心4には多数の燃料集合体(図示せず)が装荷されている。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が充填された複数の燃料棒を含む。
The schematic configuration of this
再循環系は、ステンレス鋼製の再循環系配管6、及び再循環系配管6に設置された再循環ポンプ7を有する。給水系は、復水器10とRPV3を連絡する給水配管11に、復水ポンプ12、復水浄化装置(例えば、復水脱塩器)13、低圧給水加熱器14、給水ポンプ15及び高圧給水加熱器16を、復水器10からRPV3に向って、この順に設置して構成されている。水素注入装置28は、開閉弁99が設けられた水素注入配管29によって、復水ポンプ12と復水浄化装置13の間で給水配管11に接続される。原子炉浄化系は、再循環系配管6と給水配管11を連絡する浄化系配管18に、浄化系ポンプ19、再生熱交換器20、非再生熱交換器21及び炉水浄化装置22をこの順に設置している。浄化系配管18は、再循環ポンプ7の上流で再循環系配管6に接続される。原子炉2は、原子炉建屋(図示せず)内に配置された原子炉格納容器27内に設置される。そして、酸化剤注入装置25が、開閉弁98が設けられた酸化剤注入配管26によって、浄化系配管18に設置されている弁23と浄化系ポンプ19の間においてできるだけ弁23に近い位置で浄化系配管18に接続される。
The recirculation system includes a stainless steel recirculation system pipe 6 and a recirculation pump 7 installed in the recirculation system pipe 6. In the water supply system, a
RPV3内の冷却水(以下、炉水という)は、再循環ポンプ7で昇圧され、再循環系配管6を通ってジェットポンプ5内に噴出される。ダウンカマ内でジェットポンプ5のノズルの周囲に存在する炉水も、ジェットポンプ5内に吸引されて炉心4に供給される。炉心4に供給された炉水は、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、加熱された一部の炉水が蒸気になる。この蒸気は、RPV3から主蒸気配管8を通ってタービン9に導かれ、タービン9を回転させる。タービン9に連結された発電機(図示せず)が回転し、電力が発生する。タービン9から排出された蒸気は、復水器10で凝縮されて水になる。この水は、給水として、給水配管11を通りRPV3内に供給される。給水配管11を流れる給水は、復水ポンプ12で昇圧され、復水浄化装置13で不純物が除去され、給水ポンプ15でさらに昇圧される。給水は、低圧給水加熱器14及び高圧給水加熱器16で加熱されてRPV3内に導かれる。抽気配管17でタービン9から抽気された抽気蒸気が、給水の加熱源として、低圧給水加熱器14及び高圧給水加熱器16にそれぞれ供給される。
The cooling water in the RPV 3 (hereinafter referred to as furnace water) is boosted by the recirculation pump 7 and ejected into the
再循環系配管6内を流れる炉水の一部は、浄化系ポンプ19の駆動によって浄化系配管18内に流入し、再生熱交換器20及び非再生熱交換器21で冷却された後、炉水浄化装置22で浄化される。浄化された炉水は、再生熱交換器20で加熱されて浄化系配管18及び給水配管11を経てRPV3に戻される。
A part of the furnace water flowing in the recirculation system pipe 6 flows into the
本実施例の原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法では、皮膜形成装置30が用いられ、この皮膜形成装置30が、図2に示すように、BWRプラントの浄化系配管18に接続される。
In the method for suppressing the adhesion of radionuclides to the carbon steel member of the nuclear power plant of this embodiment, the
皮膜形成装置30の詳細な構成を、図3を用いて説明する。
The detailed configuration of the
皮膜形成装置30は、サージタンク31、循環ポンプ32,33、循環配管34、ニッケルイオン注入装置35、還元剤注入装置40、白金イオン注入装置45、加熱器51、冷却器52、カチオン交換樹脂塔53、混床樹脂塔54、分解装置55、酸化剤供給装置56、エゼクタ61及び緩衝溶液注入装置81を備えている。
The
開閉弁62、循環ポンプ33、弁63,66,69及び74、サージタンク31、循環ポンプ32、弁77及び開閉弁78が、上流よりこの順に循環配管34に設けられている。弁63をバイパスする配管65が循環配管34に接続され、弁64及びフィルタ50が配管65に設置される。弁66をバイパスして両端が循環配管34に接続される配管68には、冷却器52及び弁67が設置される。両端が循環配管34に接続されて弁69をバイパスする配管71に、弁96、カチオン交換樹脂塔53及び弁70及び95が、この順番で、上流より設置される。両端が配管71に接続されてカチオン交換樹脂塔53及び弁70をバイパスする配管73に、混床樹脂塔54及び弁72が設置される。具体的には、配管73の上流端が弁96とカチオン交換樹脂塔53の間で配管71に接続され、配管73の下流端が弁70と弁95の間で配管71に接続される。カチオン交換樹脂塔53は陽イオン交換樹脂を充填しており、混床樹脂塔54は陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を充填している。
The on-off
弁75及び弁75よりも下流に位置する分解装置55が設置される配管76が、弁72の下流で配管73に接続され、サージタンク31と弁74の間で循環配管34に接続される。分解装置55は、内部に、例えば、ルテニウムを活性炭の表面に添着した活性炭触媒を充填している。サージタンク31が、弁74と循環ポンプ32の間で循環配管34に設置される。加熱器51がサージタンク31内に配置される。弁79及びエゼクタ61が設けられる配管80が、弁77と循環ポンプ32の間で循環配管34に接続され、さらに、サージタンク31に接続されている。再循環系配管6の内面の汚染物を還元溶解するために用いるシュウ酸(還元除染剤)をサージタンク31内に供給するためのホッパ(図示せず)がエゼクタ61に設けられている。
The
ニッケルイオン注入装置35が、薬液タンク36、注入ポンプ37及び注入配管38を有する。薬液タンク36は、注入ポンプ37及び弁39を有する注入配管38によって循環配管34に接続される。ギ酸ニッケル(Ni(HCOO)2・2H2O)を水に溶解して調製したギ酸ニッケル水溶液(ニッケルイオンを含む水溶液)が、薬液タンク36内に充填される。
The
白金イオン注入装置(貴金属イオン注入装置)45が、薬液タンク46、注入ポンプ47及び注入配管48を有する。薬液タンク46は、注入ポンプ47及び弁49を有する注入配管48によって循環配管34に接続される。白金錯体(例えば、ヘキサヒドロキソ白金酸ナトリウム水和物(Na2[Pt(OH)6]・nH2O))を水に溶解して調整した白金イオンを含む水溶液(例えば、ヘキサヒドロキソ白金酸ナトリウム水和物水溶液)が、薬液タンク46内に充填されている。白金イオンを含む水溶液は貴金属イオンを含む水溶液の一種である。貴金属イオンを含む水溶液としては、白金イオンを含む水溶液以外に、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム及びイリジウムのいずれかのイオンを含む水溶液を用いてもよい。
The platinum ion implanter (precious metal ion implanter) 45 includes a
還元剤注入装置40が、薬液タンク41、注入ポンプ42及び注入配管43を有する。薬液タンク41は、注入ポンプ42及び弁44を有する注入配管43によって循環配管34に接続される。還元剤であるヒドラジンの水溶液が薬液タンク41内に充填される。還元剤としては、ヒドラジン、ホルムヒドラジン、ヒドラジンカルボアミド及びカルボヒドラジド等のヒドラジン誘導体及びヒドロキシルアミンのいずれかを用いるとよい。
The reducing
緩衝溶液注入装置81が、薬液タンク82、注入ポンプ83及び注入配管84を有する。薬液タンク82は、注入ポンプ83及び弁85を有する注入配管84によって循環配管34に接続される。pH緩衝溶液であるギ酸とアンモニアの混合水溶液が薬液タンク82内に充填される。
The buffer
注入配管38,84、48及び43が、弁77から開閉弁78に向かってその順番で、弁77と開閉弁78の間で循環配管34に接続される。
The
酸化剤供給装置56が、薬液タンク57、供給ポンプ58及び供給配管59を有する。薬液タンク57は、供給ポンプ58及び弁60を有する供給配管59によって弁75よりも上流で配管76に接続される。酸化剤である過酸化水素が薬液タンク57内に充填される。酸化剤としては、オゾン、または酸素を溶解した水を用いてもよい。
The
pH計97が、注入配管43と循環配管34の接続点と開閉弁78の間で循環配管34に取り付けられる。
A
BWRプラント1は、1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、炉心4に装荷されている燃料集合体の一部が使用済燃料集合体として取り出され、燃焼度0GWd/tの新しい燃料集合体が炉心4に装荷される。このような燃料交換が終了した後、BWRプラント1が、次の運転サイクルでの運転のために再起動される。燃料交換のためにBWRプラント1が停止されている期間を利用して、BWRプラント1の保守点検が行われる。
The
上記のようにBWRプラント1の運転が停止されている期間中において、BWRプラント1における炭素鋼部材の一つである、RPV3に連絡される炭素鋼製の配管系、例えば、浄化系配管18を対象にした、本実施例の原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種付着抑制方法が実施される。この方法では、まず、化学除染によって、放射性核種を取り込んだ酸化皮膜を浄化系配管18の内面から取り除き、化学除染を実施した浄化系配管18の内面にニッケル金属皮膜を形成し、そして、形成されたニッケル金属皮膜の表面に貴金属、例えば、白金を付着させ、その後、白金が付着したニッケル金属皮膜が安定なニッケルフェライト皮膜に変換される。
During the period when the operation of the
本実施例の原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法を、図1に示す手順に基づいて以下に説明する。本実施例の原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種付着抑制方法では、ニッケル金属皮膜の形成及びこのニッケル金属皮膜への貴金属の付着について、皮膜形成装置30が用いられる。
The method for suppressing the adhesion of radionuclides to the carbon steel members of the nuclear power plant of this embodiment will be described below based on the procedure shown in FIG. In the method for suppressing the adhesion of radionuclides to the carbon steel member of the nuclear power plant of the present embodiment, the
まず、皮膜形成対象の炭素鋼製の配管系に、皮膜形成装置を接続する(ステップS1)。BWRプラント1の運転が停止されているときに、例えば、再循環系配管6に接続されている浄化系配管18に設けられた弁23のボンネットを開放して再循環系配管6側を封鎖する。皮膜形成装置30の循環配管34の開閉弁78側の一端部が弁23のフランジに接続され、循環配管34の一端部が浄化系ポンプ19の上流側で浄化系配管18に接続される。他方、再生熱交換器20と非再生熱交換器21の間で浄化系配管18に設置されている弁24のボンネットを開放して非再生熱交換器21側を封鎖する。循環配管34の開閉弁62側の他端部が弁24のフランジに接続され、循環配管34の他端部が再生熱交換器20の下流側で浄化系配管18に接続される。循環配管34の両端が浄化系配管18に接続され、浄化系配管18及び循環配管34を含む閉ループが形成される。
First, the film forming apparatus is connected to the carbon steel piping system to be formed (step S1). When the operation of the
皮膜形成対象の炭素鋼製の配管系に対する化学除染を実施する(ステップS2)。前の運転サイクルでの運転を経験したBWRプラント1では、放射性核種を含む酸化皮膜が、RPV3から排出された炉水と接触する浄化系配管18の内面に形成されている。後述のニッケル金属皮膜を浄化系配管18の内面に形成する前に、その内面から放射性核種を含む酸化皮膜を除去することが好ましい。この酸化皮膜の除去は、ニッケル金属皮膜と浄化系配管18の内面の密着性を向上させることにもつながる。この酸化皮膜を除去するために、化学除染、特に、還元除染剤であるシュウ酸を含む還元除染液を用いた還元除染が、浄化系配管18の内面に対して実施される。
Chemical decontamination of the carbon steel piping system to be filmed is carried out (step S2). In the
ステップS2において、浄化系配管18の内面に対して適用される化学除染は、特開2000-105295号公報に記載された公知の還元除染である。炭素鋼製の浄化系配管18に対しては、酸化除染は実施されない。化学除染工程のうち、ニッケル金属皮膜及び貴金属付着工程が行われる直前の還元除染について説明する。
In step S2, the chemical decontamination applied to the inner surface of the
まず、開閉弁62,弁63,66,69,74及び77、及び開閉弁78をそれぞれ開き、他の弁を閉じた状態で、循環ポンプ32及び33を駆動する。これにより、浄化系配管18内にサージタンク31内で加熱器51により加熱された水が、循環配管34及び浄化系配管18によって形成される閉ループ内を循環する。循環する水は、加熱器51により90℃に調節される。この水の温度が90℃になったとき、弁79を開いて循環配管34内を流れる一部の水を配管80内に導く。ホッパ及びエゼクタ61から配管80内に供給された所定量のシュウ酸が、配管80内を流れる水によりサージタンク31内に導かる。このシュウ酸がサージタンク31内で水に溶解し、シュウ酸水溶液(還元除染液)がサージタンク31内で生成される。
First, the on-off
このシュウ酸水溶液は、循環ポンプ32の駆動によってサージタンク31から循環配管34に排出される。還元剤注入装置40の薬液タンク41内のヒドラジン水溶液が、弁44を開いて注入ポンプ42を駆動することにより、注入配管43を通して循環配管34内のシュウ酸水溶液に注入される。pH計97で測定されたシュウ酸水溶液のpH値に基づいて注入ポンプ42(または弁44の開度)を制御して循環配管34内へのヒドラジン水溶液の注入量を調節することにより、浄化系配管18に供給されるシュウ酸水溶液のpHが2.5に調節される。本実施例では、浄化系配管18の内面にニッケル金属を付着させるとき、及びそのニッケル金属の皮膜の上に貴金属、例えば、白金を付着させるときに用いる還元剤であるヒドラジンが、還元除染の工程ではシュウ酸水溶液のpHを調整するpH調整剤として用いられる。
This oxalic acid aqueous solution is discharged from the
pHが2.5で90℃の、ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液(還元除染水溶液)が、循環配管34から浄化系配管18に供給され、浄化系配管18の内面に形成された、放射性核種を含む酸化皮膜に接触する。この酸化皮膜は、シュウ酸によって溶解される。ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液は、酸化皮膜を溶解しながら浄化系配管18内を流れ、浄化系ポンプ19及び再生熱交換器20を通過して循環配管34に戻される。循環配管34に戻されたヒドラジンを含むシュウ酸水溶液は、開閉弁62を通って循環ポンプ33で昇圧され、弁63、66、69及び74を通過してサージタンク31に達する。このように、ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液は、循環配管34及び浄化系配管18を含む閉ループ内を循環し、浄化系配管18の内面の還元除染を実施してその内面に形成された酸化皮膜を溶解する。
An oxalic acid aqueous solution (reduction decontamination aqueous solution) containing hydrazine at a pH of 2.5 and 90 ° C. was supplied from the
酸化皮膜の溶解に伴って、ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液の放射性核種濃度及びFe濃度が上昇する。ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液に含まれる放射性核種の濃度及びFeの濃度の上昇を抑えるために、カチオン交換樹脂塔53が使用される。すなわち、弁70,95及び96を開いて弁69の開度を調節することにより、浄化系配管18から循環配管34に戻されたヒドラジンを含むシュウ酸水溶液の一部が、配管71を通ってカチオン交換樹脂塔53に導かれる。ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液に含まれた放射性核種及びFe等の金属陽イオンは、カチオン交換樹脂塔53内の陽イオン交換樹脂に吸着されて除去される。カチオン交換樹脂塔53から排出されたヒドラジンを含むシュウ酸水溶液は、弁95を通過して、弁69を通過したヒドラジンを含むシュウ酸水溶液に混合される。混合されたこれらのシュウ酸水溶液は、循環配管34から浄化系配管18に再び供給され、浄化系配管18の還元除染に用いられる。なお、カチオン交換樹脂はヒドラジンプレークした樹脂を使用している。
With the dissolution of the oxide film, the radionuclide concentration and Fe concentration of the oxalic acid aqueous solution containing hydrazine increase. A cation
シュウ酸を用いた、炭素鋼部材(例えば、浄化系配管18)の表面に対する還元除染では、炭素鋼部材の表面に難溶解性のシュウ酸鉄(II)が形成され、このシュウ酸鉄(II)により、炭素鋼部材の表面に形成された放射性核種を含む酸化皮膜のシュウ酸による溶解が抑制される場合がある。この場合には、弁69を全開にし、弁70を閉じてヒドラジンを含むシュウ酸水溶液のカチオン交換樹脂塔53への供給を停止し、酸化剤である過酸化水素を、循環配管34内を流れるヒドラジンを含むシュウ酸水溶液に注入する。この過酸化水素のヒドラジンを含むシュウ酸水溶液への注入は、弁60を開いて供給ポンプ58を起動し、薬液タンク57内の過酸化水素を供給配管59及び配管76及び71等を通して循環配管34内を流れているヒドラジンを含むシュウ酸水溶液に供給する。このとき、弁72及び75は閉じている。過酸化水素及びヒドラジンを含むシュウ酸水溶液が循環配管34から浄化系配管18内に導かれ、浄化系配管18の内面に形成されたシュウ酸鉄(II)に含まれるFe(II)が、そのシュウ酸水溶液に含まれる過酸化水素の作用により、Fe(III)に酸化され、そのシュウ酸鉄(II)がシュウ酸鉄(III)錯体としてヒドラジンを含むシュウ酸水溶液中に溶解する。すなわち、シュウ酸鉄(II)、及びシュウ酸水溶液に含まれる過酸化水素及びシュウ酸が、下記の式(12)に示す反応により、シュウ酸鉄(III)錯体、水及び水素イオンを生成する。
In the reduction decontamination of the surface of a carbon steel member (for example, purification system pipe 18) using oxalic acid, sparingly soluble iron (II) oxalate is formed on the surface of the carbon steel member, and this iron oxalate (for example, iron oxalate) is formed. II) may suppress the dissolution of the oxide film containing radioactive nuclei formed on the surface of the carbon steel member by oxalic acid. In this case, the
2Fe(COO)2+H2O2+2(COOH)2 →
2Fe[(COO)2]2
-+2H2O+2H+ …(12)
浄化系配管18の内面に形成されたシュウ酸鉄(II)が溶解され、ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液に注入した過酸化水素が式(12)の反応によって消失したことが確認された後、弁70を開いて弁69の開度を調節し、循環配管34内を流れて弁66を通過したヒドラジンを含むシュウ酸水溶液の一部を、配管71を通してカチオン交換樹脂塔53に供給する。ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液に含まれる放射性核種等の金属陽イオンが、カチオン交換樹脂塔53内の陽イオン交換樹脂に吸着されて除去される。なお、ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液内の過酸化水素の消失は、循環配管34からサンプリングしたシュウ酸水溶液に過酸化水素に反応する試験紙を浸漬し、試験紙に現れる色を見ることによって確認できる。
2Fe (COO) 2 + H 2 O 2 + 2 (COOH) 2 →
2Fe [(COO) 2 ] 2- + 2H 2 O + 2H + … (12)
After confirming that the iron (II) oxalate formed on the inner surface of the
浄化系配管18の、還元除染箇所の線量率が設定線量率まで低下したとき、または、浄化系配管18の還元除染時間が所定の時間に達したとき、シュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンを分解する。すなわち、還元除染剤分解工程が実施される。なお、還元除染箇所の線量率が設定線量率まで低下したことは、浄化系配管18の還元除染箇所からの放射線を検出する放射線検出器の出力信号に基づいて求められた線量率により確認することができる。
Oxalic acid contained in the oxalic acid aqueous solution when the dose rate at the reduction decontamination site of the
シュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンの分解は、以下のようにして行われる。弁75を開いて弁69の開度を一部減少させ、カチオン交換樹脂塔53内を流れて弁70を通過した、ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液は、弁75を通して配管76により分解装置55に供給される。このとき、弁95は閉じており、弁96は開いている。さらに、弁60を開いて供給ポンプ58を駆動することにより、薬液タンク57内の過酸化水素が、供給配管59を通して配管76に供給され、分解装置55内に流入する。シュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンは、分解装置55内で、活性炭触媒及び供給された過酸化水素の作用により分解される。分解装置55内でのシュウ酸及びヒドラジンの分解反応は、式(13)及び式(14)で表される。
The decomposition of oxalic acid and hydrazine contained in the oxalic acid aqueous solution is carried out as follows. The oxalic acid aqueous solution containing hydrazine, which opened the
(COOH)2+H2O2 → 2CO2+2H2O ……(13)
N2H4+2H2O2 → N2+4H2O ……(14)
シュウ酸及びヒドラジンの分解装置55内での分解は、シュウ酸水溶液を循環配管34及び浄化系配管18を含む閉ループ内を循環させながら行われる。供給した過酸化水素がシュウ酸及びヒドラジンの分解のために分解装置55で完全に消費されて分解装置55から流出しないように、薬液タンク57から分解装置55への過酸化水素の供給量を、供給ポンプ58の回転速度を制御して調節する。
(COOH) 2 + H 2 O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O …… (13)
N 2 H 4 + 2H 2 O 2 → N 2 + 4H 2 O …… (14)
The decomposition of oxalic acid and hydrazine in the
還元除染剤分解工程においても、ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液中にシュウ酸が存在すると、このシュウ酸水溶液と接触する、炭素鋼部材である浄化系配管18の内面に、シュウ酸鉄(II)が形成される可能性がある。そこで、シュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸及びヒドラジンの分解がある程度進んだ段階で、供給ポンプ58の回転速度を増大させ、分解装置55から過酸化水素が流出するように、薬液タンク57から分解装置55への過酸化水素の供給量を増加させる。その際、カチオン交換樹脂塔53に過酸化水素が流入しないように弁96及び弁70は閉じる。
Even in the reduction decontamination agent decomposition step, if oxalic acid is present in the oxalic acid aqueous solution containing hydrazine, iron oxalate (II) is formed on the inner surface of the
分解装置55から排出された、過酸化水素及びヒドラジンを含むシュウ酸水溶液は、循環配管34から浄化系配管18に導かれる。炭素鋼部材である浄化系配管18の内面に形成されたシュウ酸鉄(II)は、前述したように、その過酸化水素の作用によりシュウ酸鉄(III)錯体になりヒドラジンを含むシュウ酸水溶液中に溶解する。ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液中のシュウ酸等の分解が進んでいるため、シュウ酸鉄(II)に含まれるFe(II)を溶解しやすいFe(III)に変換するシュウ酸が不足し、循環配管34の内面にFe(OH)3が析出しやすくなる。このため、Fe(OH)3の析出を抑制するため、シュウ酸水溶液にギ酸を注入する。ギ酸の注入は、例えば、弁79を開いて配管80内にシュウ酸水溶液が流れている状態で前述のホッパ及びエゼクタ61からギ酸をそのシュウ酸水溶液に供給してサージタンク31に導くことにより行われる。供給されたギ酸は、シュウ酸水溶液に混合される。
The oxalic acid aqueous solution containing hydrogen peroxide and hydrazine discharged from the
供給されたギ酸を含むヒドラジンを含むシュウ酸水溶液は、濃度の低下したシュウ酸及びヒドラジンに加え、分解装置55から排出された過酸化水素を含んでいる。このギ酸及び過酸化水素を含むヒドラジンを含むシュウ酸水溶液は、浄化系配管18に供給される。ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液に含まれる過酸化水素は浄化系配管18内面に析出したシュウ酸鉄(II)を溶解し、ギ酸はFe(OH)3を溶解する。このシュウ酸水溶液は、循環配管34及び浄化系配管18を含む閉ループを循環するため、シュウ酸及びヒドラジンの分解も、分解装置55内で継続される。
The supplied aqueous solution of oxalic acid containing hydrazine containing formic acid contains hydrogen peroxide discharged from the
次に、シュウ酸及びヒドラジンの分解工程を終了するため、循環配管34内を流れるヒドラジンを含むシュウ酸水溶液の過酸化水素濃度を低下させてカチオン交換樹脂塔53にシュウ酸水溶液を供給する。このため、弁60を閉じて、ギ酸の注入を停止するために弁79を閉じる。循環配管34内を流れるシュウ酸水溶液への過酸化水素及びギ酸の注入が停止されると、ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液中のこれらの濃度も低下する。ヒドラジンを含むシュウ酸水溶液の過酸化水素濃度が1ppm以下になったとき、弁96、弁70を開いて弁69の開度を低減させ、カチオン交換樹脂塔53にシュウ酸水溶液を供給する。シュウ酸水溶液に含まれる金属陽イオンは、前述したように、カチオン交換樹脂塔53内の陽イオン交換樹脂で除去され、シュウ酸水溶液の金属陽イオン濃度が低下する。分解装置55内でシュウ酸、ヒドラジン及びギ酸の分解は継続される。シュウ酸、ヒドラジン及びギ酸のうちでは、ヒドラジンが先に分解され、次いでシュウ酸が分解され、ギ酸が最後に残る。この状態でシュウ酸及びヒドラジンの分解工程を終了する。
Next, in order to complete the step of decomposing oxalic acid and hydrazine, the hydrogen peroxide concentration of the oxalic acid aqueous solution containing hydrazine flowing in the
以上に述べた化学除染が終了したとき、浄化系配管18は、浄化系配管18の内面から放射性核種を含む酸化皮膜が除去されて図4に示す状態になっており、浄化系配管18の内面が前述した残存するギ酸を含む水溶液に接触している。
When the chemical decontamination described above is completed, the
皮膜形成液の温度調整を行う(ステップS3)。弁69及び74を開けて弁96、弁70及び75を閉じる。循環ポンプ32及び33が駆動しているので、残存するギ酸を含む水溶液が循環配管34及び浄化系配管18を含む閉ループ内を循環する。そのギ酸を含む水溶液が、加熱器51によって90℃まで加熱される。このギ酸水溶液(後述の皮膜形成水溶液)の温度は、60℃~100℃(60℃以上100℃以下)の範囲にすることが望ましい。さらに、弁64を開いて弁63を閉じる。これらの弁操作により、循環配管34内を流れているギ酸水溶液がフィルタ50に供給され、ギ酸水溶液に残留している微細な固形分がフィルタ50によって除去される。微細な固形分をフィルタ50によって除去しない場合には、浄化系配管18の内面に後述のニッケル金属皮膜を形成する際に、ニッケルギ酸水溶液を循環配管34に注入したとき、その固形物の表面にもニッケル金属皮膜が形成され、注入したニッケルイオンが余分に消費される。フィルタ50へのギ酸水溶液の供給は、このようなニッケルイオンの余分な消費を防止するためである。
pH緩衝溶液を注入する(ステップS4)。弁63を開いて弁64を閉じ、フィルタ50への通水を停止する。pH緩衝溶液注入装置81の弁85を開いて注入ポンプ83を駆動し、薬液タンク82内のpH緩衝溶液、具体的には、ギ酸及びアンモニアの混合水溶液を、注入配管84を通して循環配管34を流れる残存するギ酸を含む90℃の水溶液に注入される。注入されるギ酸及びアンモニアの各濃度は、例えば、800ppm及び156ppmである。pH緩衝溶液の注入により、循環配管34及び浄化系配管18を含む閉ループ内を流れるギ酸及びアンモニアを含む水溶液のpHは、3.9以上4.2以下の範囲内の、例えば、4.0になり、4.0に保たれる。循環するギ酸及びアンモニアを含む水溶液(後述の皮膜形成水溶液)のpHは、薬液タンク82に供給する前にpH緩衝溶液に含まれるギ酸及びアンモニアの混合比率を予め変えることによって、3.9以上4.2以下のpHの範囲内で調節することが可能である。
The temperature of the film forming liquid is adjusted (step S3).
Inject the pH buffer solution (step S4). The
ニッケルイオン水溶液を注入する(ステップS5)。ニッケルイオン注入装置35の弁39を開いて注入ポンプ37を駆動し、薬液タンク36内のギ酸ニッケル水溶液を、注入配管38を通して循環配管34内を流れる、ギ酸及びアンモニアを含む90℃の水溶液に注入する。注入されるギ酸ニッケル水溶液のニッケルイオン濃度は、例えば、200ppmである。ステップS4においてギ酸及びアンモニアを含む90℃の水溶液のpHは4.0で緩衝されるので、ギ酸ニッケル水溶液の注入によって生成されるニッケルイオン、ギ酸及びアンモニアを含む90℃の水溶液(皮膜形成水溶液(皮膜形成液))のpHは、4.0からほとんど変動しない。
A nickel ion aqueous solution is injected (step S5). The
この90℃の皮膜形成水溶液は、循環配管34から浄化系配管18に供給され、浄化系配管18の内面に接触する。その90℃でpH4.0の皮膜形成水溶液89が浄化系配管18の内面に接触することによって、浄化系配管18に含まれる鉄と皮膜形成水溶液89に含まれるニッケルイオンとの間で置換めっき反応が生じ、浄化系配管18の内面にニッケル金属皮膜86が形成される(図5参照)。この置換メッキ反応について具体的に説明する。浄化系配管18に含まれる鉄が鉄(II)イオンとなってその内面に接触する皮膜形成水溶液89中に溶出する。皮膜形成水溶液89に含まれるニッケルイオンは、溶出する鉄(II)イオンとの置換によって浄化系配管18の内面に取り込まれ、鉄(II)イオンの溶出に伴って発生した電子により還元されてニッケル金属になる。このため、浄化系配管18の内面に前述のニッケル金属皮膜86が形成される。
The 90 ° C. film-forming aqueous solution is supplied from the
このような置換めっき反応を進める時間を確保するため、例えばギ酸ニッケル水溶液注入開始後、次の工程(ステップS6における還元剤注入工程)を実施するまで、60分の反応時間を設ける。この60分間では、皮膜形成水溶液89は、還元剤を含んでいない。このため、ギ酸ニッケル水溶液の注入開始から後述のステップS6の工程による還元剤注入開始までの60分間では、浄化系配管18の内面に取り込まれたニッケルイオンは、還元剤ではなく、電子によって還元されてニッケル金属になる。やがて、電子によって還元されてニッケル金属により、浄化系配管18の内面全体を覆うニッケル金属皮膜86が形成され、浄化系配管18から皮膜形成水溶液89への鉄(II)イオンの溶出が止まる。
In order to secure a time for advancing such a substitution plating reaction, for example, a reaction time of 60 minutes is provided from the start of injection of the nickel formate aqueous solution to the execution of the next step (reducing agent injection step in step S6). In this 60 minutes, the film-forming
還元剤を注入する(ステップS6)。ギ酸ニッケル水溶液の注入開始から60分が経過したとき、還元剤注入装置40の弁44を開いて注入ポンプ42を駆動し、薬液タンク41内の還元剤であるヒドラジンの水溶液を、注入配管43を通して循環配管34内を流れる、ニッケルイオン、ギ酸及びアンモニアを含み90℃の皮膜形成水溶液に注入される。注入されるヒドラジン水溶液のヒドラジン濃度は、例えば、200ppmである。ニッケルイオン、ギ酸、アンモニア及びヒドラジンを含む90℃の水溶液、すなわち、皮膜形成水溶液(皮膜形成液)89は、循環配管34から浄化系配管18に供給される。この皮膜形成水溶液89が、浄化系配管18の内面、具体的には、ステップS5の工程において電子の還元作用により浄化系配管18の内面全体を覆って形成されたニッケル金属皮膜86の表面に接触することにより、このニッケル金属皮膜86の表面に吸着されたニッケルイオンは、電子による還元作用ではなく、皮膜形成水溶液89に含まれるヒドラジンの還元作用によりニッケル金属となる。このため、浄化系配管18の内面に形成されたニッケル金属皮膜86の厚みが増大する。還元剤であるヒドラジンの注入により皮膜形成水溶液89のpHが7等に大きくなると、ニッケル金属皮膜86の表面に吸着されるニッケルイオンの量が増大し、ヒドラジンの作用により生成されるニッケル金属の量が増大する。
Inject the reducing agent (step S6). When 60 minutes have passed from the start of injection of the nickel formate aqueous solution, the
浄化系配管18から循環配管34に排出された皮膜形成水溶液89は、循環ポンプ33及び32で昇圧され、ニッケルイオン注入装置35からのギ酸ニッケル水溶液及び還元剤注入装置40からのヒドラジン水溶液をそれぞれ注入して、再び、浄化系配管18に導かれる。このように、皮膜形成水溶液89を、循環配管34及び浄化系配管18を含む閉ループ内を循環させることによって、やがて、浄化系配管18の、皮膜形成水溶液89と接触する内面全体が、均一な設定厚みのニッケル金属皮膜86で覆われる。このとき、浄化系配管18の内面に存在するニッケル金属は、例えば1平方センチメートル当たり50μgから300μg(50μg/cm2以上300μg/cm2以下)の範囲となる。なお、浄化系配管18の該当する内面全体を覆うニッケル金属皮膜86の1平方センチメートル当たりの量は、その内面と接触する皮膜形成水溶液89の温度によって異なる。皮膜形成水溶液89の温度が60℃の場合には、その量は50μg/cm2であり、皮膜形成水溶液89の温度が90℃である本実施例では、その量は250μg/cm2である。
The film-forming
ニッケル金属皮膜の形成が完了したかを判定する(ステップS7)。浄化系配管18の内面に形成されたニッケル金属皮膜86が不十分な場合(その内面に存在するニッケル金属が250μg/cm2未満の場合)には、ステップS5~S7の各工程が繰り返される。浄化系配管18の内面に存在するニッケル金属が、250μg/cm2になったとき、注入ポンプ37を停止して弁39を閉じて循環配管34へのギ酸ニッケル水溶液の注入を停止すると共に注入ポンプ42を停止して弁44を閉じて循環配管34へのヒドラジン水溶液の注入を停止し、浄化系配管18の内面へのニッケル金属皮膜86の形成を終了する。ギ酸ニッケル水溶液を循環配管34に注入してからの経過時間が設定時間になったとき、浄化系配管18の内面に形成されたニッケル金属皮膜86に含まれるニッケル金属が250μg/cm2になったと判定する。その設定時間は、炭素鋼試験片の表面のニッケル金属が250μg/cm2になるまでの時間を予め測定することによって求められる。
It is determined whether the formation of the nickel metal film is completed (step S7). When the
ギ酸、還元剤を分解する(ステップS8)。弁96、弁70を開いて弁69の開度の一部を閉じ、ニッケルイオン、ギ酸、アンモニア及びヒドラジンを含む皮膜形成水溶液89の一部を、配管71を通してカチオン交換樹脂塔53に導く。さらに、弁95を閉じたままにしておき、弁75を開いてカチオン交換樹脂塔53から出てくるニッケルイオン及びアンモニアが除去された皮膜形成水溶液89を、配管76を通して分解装置55に導く。さらに、薬液タンク57内の過酸化水素を供給配管59及び配管76を通して分解装置55に供給する。皮膜形成水溶液89に含まれる、ギ酸、還元剤であるヒドラジンは、分解装置55内で、活性炭触媒及び過酸化水素の作用により、二酸化炭素、窒素及び水に分解される。
Decompose formic acid and reducing agent (step S8). The
ニッケルイオン及びアンモニアが除去され、ギ酸及び還元剤が分解された皮膜形成水溶液を浄化する(ステップS9)。ギ酸及びヒドラジン(還元剤)が分解された後、弁69を開いて弁96、弁70、弁75を閉じて皮膜形成水溶液89のカチオン交換樹脂塔53及び分解装置55への供給を停止し、弁67を開いて弁66の開度の一部を閉じ、弁72及び95を開く。このとき、弁69は閉じており、循環ポンプ33及び32は駆動している。浄化系配管18から循環配管34に戻されたニッケルイオンとアンモニアが浄化されヒドラジンとギ酸が分解された皮膜形成水溶液89は、冷却器52で60℃になるまで冷却される。さらに、冷却器52から排出された60℃の皮膜形成水溶液が混床樹脂塔54に導かれ、この皮膜形成水溶液89に残留しているニッケルイオン、他の陽イオン及び陰イオンが、混床樹脂塔54内の陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂に吸着されて除去される(第1浄化工程)。60℃に冷却された皮膜形成水溶液を、上記の各イオンが実質的になくなるまで、循環配管34及び浄化系配管18を循環させる。各イオンが実質的になくなった皮膜形成水溶液は、実質的に60℃の水である。浄化終了後、弁66を開いて弁67、弁72、弁95を閉じる。
The film-forming aqueous solution from which nickel ions and ammonia have been removed and formic acid and the reducing agent have been decomposed is purified (step S9). After the formic acid and hydrazine (reducing agent) were decomposed, the
次のステップS10の工程におけるニッケル金属皮膜86の表面への白金の付着を容易にするため、循環するその60℃の水に、浄化後も僅かに残存するFe3+イオンの水酸化鉄(III)形成による析出を抑制する目的でアンモニアを注入する。循環配管34内を流れる60℃の水の一部を、弁79を開いて配管80を通してエゼクタ61に導き、ホッパ(図示せず)からエゼクタ61により吸い込むアンモニア水を、配管80内を流れるその水に混入する。アンモニアが混入された水は、サージタンク31に導かれる。所定量のアンモニア、例えば、50ppm分のアンモニアがその水に混入されたところで、弁79を閉じてアンモニアの混入を終了する。
In order to facilitate the adhesion of platinum to the surface of the
白金イオン水溶液を注入する(ステップS10)。白金イオン注入装置45の弁49を開いて注入ポンプ47を駆動する。循環配管34内を流れる水は、加熱器51による加熱により60℃に保たれる。循環配管34内を流れる60℃のアンモニアを含む水に、注入配管48を通して薬液タンク46内の白金イオンを含む水溶液(例えば、ヘキサヒドロキソ白金酸ナトリウム水和物(Na2[Pt(OH)6]・nH2O)の水溶液)が注入される。注入されるこの水溶液の白金イオンの濃度は、例えば、1ppmである。ヘキサヒドロキソ白金酸ナトリウム水和物の水溶液内では、白金がイオン状態になっている。60℃のアンモニア及び白金イオンを含む水溶液が、循環配管34から浄化系配管18に供給され、浄化系配管18から循環配管34に戻される。その白金イオンを含む水溶液は、循環配管34及び浄化系配管18を含む閉ループ内を循環する。
An aqueous platinum ion solution is injected (step S10). The
注入開始直後において、薬液タンク46から循環配管34と注入配管48の接続点を通して循環配管34に注入される、Na2[Pt(OH)6]・nH2Oの水溶液のその接続点での白金濃度が、設定濃度、例えば、1ppmとなるように、予め、Na2[Pt(OH)6]・nH2Oの水溶液の循環配管34への注入速度を計算し、さらに、循環配管34内を流れる60℃のアンモニアを含む水の白金イオンをその設定濃度にして、浄化系配管18の内面に形成されたニッケル金属皮膜表面に所定量の白金を付着させるのに必要な、薬液タンク46に充填するNa2[Pt(OH)6]・nH2Oの水溶液の量を計算し、計算されたNa2[Pt(OH)6]・nH2Oの水溶液の量を薬液タンク46に充填する。計算されたNa2[Pt(OH)6]・nH2Oの水溶液の循環配管34への注入速度に合わせて注入ポンプ47の回転速度を制御し、薬液タンク46内のNa2[Pt(OH)6]・nH2Oの水溶液を循環配管34内に注入する。
Immediately after the start of injection, platinum at the connection point of the aqueous solution of Na 2 [Pt (OH) 6 ] and nH 2 O injected into the
還元剤を注入する(ステップS11)。還元剤注入装置40の弁44を開いて注入ポンプ42を駆動し、薬液タンク41内の還元剤であるヒドラジンの水溶液を、注入配管43を通して循環配管34内を流れる、白金イオンを含む60℃の水溶液に注入する。注入されるヒドラジン水溶液のヒドラジン濃度は、例えば、100ppmである。
Inject the reducing agent (step S11). The
ヒドラジン水溶液は、60℃のNa2[Pt(OH)6]・nH2Oの水溶液がヒドラジン水溶液の注入点である注入配管43と循環配管34の接続点に到達した以降に循環配管34に注入される。この場合には、白金イオン、ヒドラジンを含み60℃の水溶液が、循環配管34から浄化系配管18に供給される。しかし、より好ましくは、薬液タンク46内に充填された所定量のNa2[Pt(OH)6]・nH2Oの水溶液を全て循環配管34内に注入し終わった直後にヒドラジン水溶液を循環配管34に注入することが望ましい。この場合には、白金イオンを含む60℃の水溶液が循環配管34から浄化系配管18に供給され、白金イオン水溶液の循環配管34への注入が終了した後では、白金イオン及びヒドラジンを含み60℃の水溶液90(図6参照)が循環配管34から浄化系配管18に供給される。
The hydrazine aqueous solution is injected into the
前者のヒドラジン水溶液の注入の場合には、ヒドラジンにより白金イオンを白金にする還元反応が、最初に、循環配管34内を流れる、ヒドラジン及び白金イオンを含む水溶液内で生じるのに対して、後者のヒドラジン水溶液の注入の場合には、既に、白金イオンが浄化系配管18の内面に形成されたニッケル金属皮膜86の表面に吸着されており、この吸着された白金イオンがヒドラジンにより還元されるので、浄化系配管18の内面に形成されたニッケル金属皮膜86表面への白金87の付着量がさらに増加する(図6参照)。
In the case of the former injection of the hydrazine aqueous solution, the reduction reaction of converting platinum ions to platinum by hydrazine first occurs in the aqueous solution containing hydrazine and platinum ions flowing in the
ヒドラジン水溶液の注入開始直後において、薬液タンク41から循環配管34と注入配管43の接続点を通して注入されるヒドラジン水溶液のその接続点でのヒドラジン濃度が、設定濃度、例えば、100ppmとなるように、予め、ヒドラジン水溶液の循環配管34への注入速度を計算し、さらに、循環配管34内を流れる60℃の白金イオンを含む水溶液90内のヒドラジンをその設定濃度にして、浄化系配管18の内面に形成されたニッケル金属皮膜86表面に吸着された白金イオンを白金87に還元するために必要な、薬液タンク41に充填するヒドラジン水溶液の量を計算し、計算されたヒドラジン水溶液の量を薬液タンク41に充填する。計算されたヒドラジン水溶液の循環配管34への注入速度に合わせて注入ポンプ42の回転速度を制御し、薬液タンク41内のヒドラジン水溶液を循環配管34内に注入する。
Immediately after the start of injection of the hydrazine aqueous solution, the hydrazine concentration at the connection point of the hydrazine aqueous solution injected from the
なお、薬液タンク46内のNa2[Pt(OH)6]・nH2Oの水溶液(白金イオンを含む水溶液)が、全量、循環配管34に注入されたとき、注入ポンプ47の駆動を停止して弁49を閉じる。これにより、白金イオンを含む水溶液の循環配管34への注入が停止される。また、薬液タンク41内のヒドラジン水溶液(還元剤水溶液)が、全量、循環配管34に注入されたとき、注入ポンプ42の駆動を停止して弁44を閉じる。これにより、ヒドラジン水溶液の循環配管34への注入が停止される。
When the entire amount of the aqueous solution of Na 2 [Pt (OH) 6 ] and nH 2 O (the aqueous solution containing platinum ions) in the
ニッケル金属皮膜86表面に吸着した白金イオンが注入されたヒドラジンによって還元されて白金87となるため、浄化系配管18の内面に形成されたニッケル金属皮膜86表面に白金87が付着する(図6参照)。この白金付着工程において、炭素鋼配管表面にはニッケル金属皮膜86が既に形成されているため、下地の鉄の溶出が抑制されるので白金がニッケル金属皮膜86の表面に付着し易くなる。
Since the platinum ions adsorbed on the surface of the
白金の付着が完了したかを判定する(ステップS12)。白金イオン水溶液及び還元剤水溶液の注入からの経過時間が所定時間になったとき、浄化系配管18の内面に形成されたニッケル金属皮膜86表面への所定量の白金87の付着が完了したと判定する。その経過時間が所定時間に到達しないときには、ステップS10~S12の各工程が繰り返される。
It is determined whether the adhesion of platinum is completed (step S12). When the elapsed time from the injection of the platinum ion aqueous solution and the reducing agent aqueous solution reaches a predetermined time, it is determined that the adhesion of the predetermined amount of
浄化系配管及び循環配管内に残留する水溶液を浄化する(ステップS13)。浄化系配管18の内面に形成されたニッケル金属皮膜86表面への白金87の付着作業が完了したと判定された後、弁96、弁72、弁95を開いて弁69の開度の一部を閉じ、循環ポンプ33で昇圧された、白金イオン、アンモニア及びヒドラジンを含む60℃の水溶液を、混床樹脂塔54に供給する。その水溶液に含まれる白金イオン、他の金属陽イオン(例えば、ナトリウムイオン)、アンモニア、ヒドラジン及びOH基が、混床樹脂塔54内のイオン交換樹脂に吸着し、その水溶液から除去される(第2浄化工程)。
Purify the aqueous solution remaining in the purification system piping and the circulation piping (step S13). After it is determined that the work of adhering
廃液を処理する(ステップS14)。第2浄化工程が終了した後、ポンプ(図示せず)を有する高圧ホース(図示せず)により循環配管34と廃液処理装置(図示せず)を接続する。第2浄化工程の終了後に、浄化系配管18及び循環配管34内に存在する、放射性廃液である水溶液は、そのポンプを駆動することによって循環配管34から高圧ホースを通して廃液処理装置(図示せず)に排出され、廃液処理装置で処理される。浄化系配管18及び循環配管34内の水溶液が排出された後、洗浄水を浄化系配管18及び循環配管34内に供給し、循環ポンプ32,33を駆動してこれらの配管内を洗浄する。洗浄終了後、浄化系配管18及び循環配管34内の洗浄水を、上記した廃液処理装置に排出する。
Treat the effluent (step S14). After the second purification step is completed, the
以上により、本実施例の原子力プラントの炭素鋼部材へのニッケルフェライト皮膜への転換に必要なニッケル金属と貴金属の付着が終了する。そして、浄化系配管18に接続された皮膜形成装置30を浄化系配管18から取り外し、浄化系配管18を復旧させる(ステップS15)。
As described above, the adhesion of the nickel metal and the noble metal necessary for the conversion to the nickel ferrite film on the carbon steel member of the nuclear power plant of this embodiment is completed. Then, the
原子力プラントを起動させる(ステップS16)。燃料交換が終了してBWRプラント1の保守点検が終了した後、次の運転サイクルでの運転に入るために、白金87を付着したニッケル金属皮膜86が内面に形成された浄化系配管18を有するBWRプラント1が起動される。
The nuclear plant is started (step S16). After the refueling is completed and the maintenance and inspection of the
130℃以上の330℃の範囲内の温度の炉水を白金が付着されたニッケル金属皮膜に接触させる(ステップS17)。BWRプラント1が起動されたとき、RPV3内の炉水は、再循環ポンプ7で昇圧され、再循環系配管6を通ってジェットポンプ5内に噴出される。ダウンカマ内でジェットポンプ5のノズルの周囲に存在する炉水も、ジェットポンプ5内に吸引されて炉心4に供給される。炉心から吐出された炉水は、ダウンカマ内に戻される。炉心4から制御棒(図示せず)が引き抜かれて炉心4が未臨界状態から臨界状態になり、さらなる制御棒の引き抜きによって、やがて、炉心4内の炉水が燃料棒内の核燃料物質の核分裂で生じる熱で加熱される(核加熱)。炉心4では蒸気が発生せず、まだ、タービン9には蒸気が供給されていない。さらに、制御棒が炉心4から引き抜かれ、原子炉2の昇温昇圧工程において、RPV3内の圧力が定格圧力まで上昇され、その核分裂で生じる熱によって炉水が加熱されてRPV3内の炉水の温度が定格温度(280℃)まで上昇される。RPV3内の圧力が定格圧力になり、炉水温度が定格温度に上昇した後、炉心4からの制御棒の引き抜き、及び炉心4に供給される炉水の流量増加により、原子炉出力が定格出力(100%出力)まで上昇される。定格出力を維持した、BWRプラント1の定格運転が、その運転サイクルの終了まで継続される。原子炉出力が、例えば、10%出力まで上昇したとき、炉心4で発生した蒸気が主蒸気配管8を通してタービン9に供給されて発電が開始され、これ以降、BWRプラント1の運転が終了するまで、発電が継続される。
The furnace water having a temperature in the range of 130 ° C. or higher and 330 ° C. or higher is brought into contact with the nickel metal film to which platinum is attached (step S17). When the
炉水91には、酸素及び過酸化水素が含まれている。酸素及び過酸化水素は、RPV3内で炉水91の放射線分解により生成される。RPV3内の炉水91は、再循環系配管6から浄化系配管18内に導かれ、浄化系配管18の内面に形成されている、白金87が付着したニッケル金属皮膜86に接触する(図7参照)。原子炉2の昇温昇圧工程において、前述の核分裂で生じる熱による炉水の加熱により、このニッケル金属皮膜86に接触する炉水91の温度は上昇し、やがて、130℃以上になり、280℃まで上昇する。炉水91の温度が130℃以上になると、内面に形成されたニッケル金属皮膜86、及び保温材で取り囲まれている浄化系配管18のそれぞれの温度も130℃以上になる。本実施例では、130℃以上330℃以下の温度範囲内である130℃以上280℃以下の温度範囲内の温度の炉水が、白金87が付着したニッケル金属皮膜86に接触される。
The
この結果、炉水91に含まれる酸素がニッケル金属皮膜86内に移行し、浄化系配管18に含まれるFeがFe2+となってニッケル金属皮膜86内に移行し(図9参照)、ニッケル金属皮膜86に付着した白金87の作用、及び約130℃以上の高温環境の形成により、後述のステップS18の工程で説明するように、浄化系配管18等の腐食電位が0mV~+200mVの範囲内の腐食電位になる状態で、ニッケル金属皮膜86内に、Ni1-xFe2+xO4において、例えば、xが0である安定なニッケルフェライト(NiFe2O4)が生成される。
As a result, the oxygen contained in the
炉水に酸化剤を注入する(ステップS18)。BWRプラント1の起動後、核加熱開始時点で、浄化系配管18内を流れる炉水91に酸化剤、例えば、酸素を注入し始める。核加熱により炉水91の温度が130℃以上になった場合にも、その炉水91に酸素が注入される。酸化剤としては、酸素の代りに過酸化水素を用いてもよい。酸化剤注入配管26に設けられて開閉弁98を開くことにより、酸素は、酸化剤注入装置25から酸化剤注入配管26を通して浄化系配管18に供給される。注入された酸素を含む腐食環境形成水質の炉水91が、浄化系配管18の内面に形成された、白金87を付着したニッケル金属皮膜86の表面に接触する(図9参照)。浄化系配管18内を流れて酸素が注入された炉水91の酸素濃度は、そのニッケル金属皮膜86が内面に形成された浄化系配管18の腐食電位を、0mV~+200mV(0mV以上+200mV以下)の高腐食電位に維持できる濃度とする。この結果、浄化系配管18、及び浄化系配管18の内面に形成されたニッケル金属皮膜86の腐食電位も、0mV~+200mVの高腐食電位に維持される。
An oxidant is injected into the furnace water (step S18). After the start of the
浄化系配管18、及びその内面に形成されたニッケル金属皮膜86の腐食電位が0mV~+200mVの範囲内の腐食電位に維持されて、130℃以上の温度の炉水91と接触している状態で、炉水91からニッケル金属皮膜86内に移行した酸素、浄化系配管18からニッケル金属皮膜86内に移行したFe2+、及びニッケル金属皮膜86に含まれるニッケルによる安定なニッケルフェライト生成反応が、ニッケル金属皮膜86に付着した白金87の触媒作用によって促進され、ニッケル金属皮膜86に含まれる一部のニッケル金属が、Ni1-xFe2+xO4において、例えば、xが0である安定なニッケルフェライト(NiFe2O4)が生成される。このため、浄化系配管18等の腐食電位が0mV~+200mVの範囲内の腐食電位に維持されている状態では、前述したように、大きな結晶の安定なニッケルフェライト(例えば、NiFe2O4)88B(図9参照)がニッケル金属皮膜86内に生成される。この安定なニッケルフェライト88Bは、付着した白金87の作用によっても溶出することはない。
The corrosion potential of the
なお、炉水91の放射線分解によって、酸素だけでなく水素も生成される。炉水91中のこの水素は、白金87の作用により炉水91に含まれる酸素と反応して水になる。このような水素と酸素の反応により、浄化系配管18及びニッケル金属皮膜86の腐食電位が低下しようとするが、放射線分解によって生成される水素の量に比べて、ステップS18の工程で炉水91に注入される酸素の量が圧倒的に多いため、浄化系配管18及びニッケル金属皮膜86の腐食電位は、上記したように、0mV~+200mVの範囲内の腐食電位になる。炉水91の放射線分解は、BWRプラント1の運転中、継続して生じる。
In addition, not only oxygen but also hydrogen is generated by the radiolysis of the
浄化系配管18の腐食電位を、0mV~+200mVの範囲内の腐食電位(高腐食電位)に維持できる濃度は、例えば、炉水の溶存酸素濃度で200ppbである。炉水の溶存酸素濃度が200ppbになると、浄化系配管18の腐食電位は0mVになる。浄化系配管18の高腐食電位を維持する期間は、例えば、浄化系配管18が高腐食電位に到達してからの100時間以上500時間以下の範囲内の期間(所定期間)、例えば、100時間である。酸化剤注入装置25から炉水への酸素の注入は、その100時間の間、継続される。所定期間である、例えば、100時間が経過した後、炉水への酸素の注入は停止される。
The concentration at which the corrosion potential of the
炉水への酸素注入により浄化系配管18を高腐食電位に維持する期間を100時間未満にした場合には、ニッケルフェライト皮膜から変換されたニッケルフェライト皮膜に含まれるニッケルフェライトの結晶粒径が十分大きくならず、ニッケルフェライトの結晶粒界の密度が十分低下しないため、浄化系配管18への放射性核種の付着の抑制が阻害される。また、炉水への酸素注入により浄化系配管18を高腐食電位に維持する期間が500時間を超える場合には、炉水中の溶存酸素濃度が高くなりすぎ、原子力プラントのステンレス鋼部材における応力腐食割れの発生確率が著しく増大する。これらの問題を解消するため、炉水への酸素注入により浄化系配管18を高腐食電位に維持する期間は、100時間以上500時間以下の範囲にする必要がある。
When the period for maintaining the
注入された酸素を含む130℃以上の炉水91が、浄化系配管18の内面に形成されて白金87が付着されたニッケル金属皮膜86に接触し、その酸素の注入により浄化系配管18の腐食電位が0mV~+200mVの範囲内の腐食電位になるため、ニッケル金属皮膜86に含まれる一部のニッケル金属から転換された安定なニッケルフェライト88Bの結晶粒径が、図9に示すように大きくなる。
The
ちなみに、酸素が炉水に注入されないで0mV~+200mVの範囲内の高腐食電位を経験していなく、白金が付着したニッケル金属皮膜が内面に形成された浄化系配管18内に、酸素を含まず、浄化系配管18の腐食電位が-500mVになる濃度の水素を含む130℃以上の温度を有する炉水を流し、この炉水が上記のニッケル金属皮膜に接触した場合には、そのニッケル金属皮膜86は、図8に示すように、図9に示されたニッケルフェライト88Bの結晶粒径よりも小さな結晶粒径を有する安定なニッケルフェライト88Cを含むニッケルフェライト皮膜88Dに変換される。
By the way, oxygen is not injected into the furnace water, and the high corrosion potential in the range of 0 mV to +200 mV is not experienced, and the
炉水に水素を注入する(ステップS19)。酸素の炉水への注入から100時間(浄化系配管18の高腐食電位を維持する期間)が経過したとき、開閉弁99を開くことによって、水素が水素注入装置28から水素注入配管29を通して給水配管11に注入される。注入された水素は、給水配管11内を流れる給水に混入され、給水と共にRPV3内の炉水91に注入される。水素を含む炉水91は、RPV3から再循環系配管6を介して浄化系配管18に供給され、浄化系配管18の内面上の、前述の酸素の注入により浄化系配管18等の腐食電位が0mV~+200mVの範囲内の腐食電位になっているときに生成された結晶粒径の大きなニッケルフェライト88Bを含んで白金87が付着されたニッケル金属皮膜86の表面に接触する。水素を含む炉水91の接触により浄化系配管18の腐食電位は、例えば、-500mVまで低下する。なお、水素注入装置28から給水配管11に供給する水素の量を制御し、浄化系配管18の腐食電位が、例えば、-500mVになるように、そのニッケル金属皮膜86の表面に接触する炉水91の水素濃度を調節する。本実施例では、水素の注入により浄化系配管18の腐食電位が-500mVに維持される。
Hydrogen is injected into the furnace water (step S19). When 100 hours (the period for maintaining the high corrosion potential of the purification system pipe 18) have elapsed from the injection of oxygen into the furnace water, hydrogen is supplied from the
浄化系配管18の腐食電位が-500mVまで低下するのは、炉水91に含まれる酸素が白金87の触媒作用によって炉水91中の注入された水素と反応して水になり、炉水91の溶存酸素濃度を低下させるからである。
The corrosion potential of the
炉水91への水素注入が開始された後で浄化系配管18等の腐食電位が、例えば、-500mVの低腐食電位になっているときにも、浄化系配管18の内面上に存在する、ニッケルフェライト88Bを含むニッケル金属皮膜86に残存するニッケル金属が、炉水91からニッケル金属皮膜86内に移行した酸素、及び浄化系配管18からニッケル金属皮膜86内に移行したFe2+と反応してニッケル金属皮膜86内で安定なニッケルフェライト(例えば、NiFe2O4)88Cを生成する(図9参照)このニッケルフェライト88Cの結晶粒径は、ステップS18の工程で生成された安定なニッケルフェライト88Bのそれよりも小さい。
Even when the corrosion potential of the
やがて、浄化系配管18の内面に形成された、ニッケルフェライト88Bを含むニッケル金属皮膜86が、ニッケルフェライト88B及び88Cを含む安定なニッケルフェライト皮膜88Aに変換される(図9参照)。表面に白金87が付着して、この白金87の作用によっても溶出しない安定なニッケルフェライト皮膜88Aが、浄化系配管18の内面全体を覆うことになる。なお、図9において模式的に示されたニッケルフェライト皮膜88Aでは、3つのニッケルフェライト88Cの結晶以外は、全て、ニッケルフェライト88Bの結晶になっている。
Eventually, the
本実施例によれば、炭素鋼部材である浄化系配管18の内面に接触させてその内面にニッケル金属皮膜を形成し、このニッケル金属皮膜の表面に貴金属を付着させ、原子力プラントを起動させて浄化系配管18の内面に形成された、白金87が付着したニッケル金属皮膜86の表面に130℃以上330℃以下の範囲内の温度の炉水91を接触させ、さらに、炉水91への酸素の注入により炭素鋼部材の腐食電位を0mV以上+200mV以下の範囲内の腐食電位にするため、粒径が大きいニッケルフェライト88Bの結晶が浄化系配管18の内面に形成されるニッケルフェライト皮膜88Aに含まれる状態となり、ニッケルフェライト皮膜88Aにおけるニッケルフェライトの結晶粒界の密度がさらに低下する。このため、浄化系配管18への放射性核種(例えば、Co-60)の付着がさらに抑制される。
According to this embodiment, the
本実施例によれば、注入された酸素(酸化剤)を含み浄化系配管18の腐食電位を0mV以上+200mV以下の範囲内の腐食電位にする腐食環境形成水質の炉水に、ニッケル金属皮膜86の表面が接触するという過程を経て生成され、粒径が大きいニッケルフェライト88Bの結晶を含むニッケルフェライト皮膜88Aは、その腐食環境形成水質の炉水に接触することなく浄化系配管18の腐食電位を-500mVにする腐食環境緩和水質の炉水に接触することによりニッケル金属皮膜86から転換されたニッケルフェライト皮膜よりもさらに放射性核種の付着抑制効果を高めることができる。
According to this embodiment, the
本実施例では、130℃以上330℃以下の範囲内の温度の炉水であって注入された酸素(酸化剤)を含み浄化系配管18の腐食電位を0mV以上+200mV以下の範囲内の腐食電位にする腐食環境形成水質の炉水を、浄化系配管18の内面に形成されて貴金属(例えば、白金87)が付着したニッケル金属皮膜86の表面に接触させるという過程を経て生成されたニッケルフェライト皮膜88Aは、粒径が大きいニッケルフェライト88Bの結晶を含み、付着している白金87の作用によっても溶出しない安定なニッケルフェライト皮膜(例えば、NiFe2O4)である。このため、浄化系配管18の内面を覆う安定なニッケルフェライト皮膜88Aによる、浄化系配管18への放射性核種の付着抑制効果をより長い期間にわたって持続させることができる。なお、ニッケルフェライト皮膜88Aは、さらに、水素を含み浄化系配管18の腐食電位を-300mV以下-500mV以上の範囲内の腐食電位にする腐食環境緩和水質の炉水を、浄化系配管18の内面に形成されている、貴金属(例えば、白金87)が付着している、粒径が大きいニッケルフェライト88Bの結晶を含むニッケル金属皮膜86の表面に接触させるという過程を経るため、ニッケルフェライト88Bの結晶よりも粒径が小さいニッケルフェライト88Cの結晶を含んでいる。
In this embodiment, the corrosion potential of the
皮膜形成水溶液がpH緩衝溶液の、酸及び塩基のそれぞれ1種類の成分を含んでいるため、皮膜形成水溶液のpHはギ酸ニッケル水溶液及び還元剤(例えば、ヒドラジン))の注入によっても影響を受けず、還元剤、及びpH緩衝溶液、酸及び塩基のそれぞれ1種類の成分を含む皮膜形成水溶液を炭素鋼部材の表面に接触している間、皮膜形成水溶液のpHを設定値に維持することができる。このため、皮膜形成水溶液のpHの変動による、浄化系配管18の内面へのニッケル金属の付着量の減少を防止することができ、その表面へのニッケル金属の付着量を増大させることができる。この結果、浄化系配管18の内面へのニッケル金属皮膜の形成に要する時間を短縮することができる。
Since the film-forming aqueous solution contains one acid and one base component of the pH buffer solution, the pH of the film-forming aqueous solution is not affected by the injection of the nickel formate aqueous solution and the reducing agent (for example, hydrazine). The pH of the film-forming aqueous solution can be maintained at the set value while the film-forming aqueous solution containing one component each of the reducing agent, the pH buffer solution, and the acid and the base is in contact with the surface of the carbon steel member. .. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the amount of nickel metal adhering to the inner surface of the
皮膜形成水溶液のpHを3.9以上4.2の範囲内のpHにすることによって、浄化系配管18の内面に形成されるニッケル金属皮膜86の量を著しく増大させることができる(図12参照)。皮膜形成水溶液がpH緩衝溶液を含むことによって、皮膜形成水溶液のpHの設定値を3.9以上4.2の範囲内のpHにすることができ、pH緩衝溶液の作用と相俟って浄化系配管18の内面に形成されるニッケル金属皮膜86の量をさらに増大させることができる。この結果、浄化系配管18の内面へのニッケル金属皮膜86の形成に要する時間を、さらに短縮することができる。
By setting the pH of the film-forming aqueous solution to a pH in the range of 3.9 or more and 4.2, the amount of the
本実施例によれば、ニッケルイオン及び還元剤(例えば、ヒドラジン)を含む皮膜形成水溶液を浄化系配管18の内面に接触させ、浄化系配管18の、炉水と接触する内面に、この内面を覆うニッケル金属皮膜86を形成することができる。このニッケル金属皮膜86によって、浄化系配管18から皮膜形成水溶液へのFe2+の溶出を防止することができ、浄化系配管18の内面への貴金属(例えば、白金)の付着がFe2+の溶出によって阻害されることがなくなり、その内面への貴金属の付着(具体的には、浄化系配管18の内面に形成されたニッケル金属皮膜86の表面への貴金属の付着)に要する時間を短縮することができる。また、その内面への貴金属の付着を効率良く行うことができ、浄化系配管18の内面への貴金属の付着量が増加する。
According to this embodiment, a film-forming aqueous solution containing nickel ions and a reducing agent (for example, hydrazine) is brought into contact with the inner surface of the
本実施例では、浄化系配管18の内面に形成されたニッケル金属皮膜86には、50μg/cm2以上300μg/cm2以下の範囲内のニッケル金属が存在する。このように、50μg/cm2以上300μg/cm2以下の範囲内のニッケル金属が存在すると、ニッケル金属皮膜86が、浄化系配管18の、皮膜形成水溶液に接触する内面の全面を覆った状態とになり、BWRプラント1の運転中において、浄化系配管18内を流れる炉水が浄化系配管18の母材と接触することが、そのニッケル金属皮膜86によって、遮られる。このため、炉水に含まれる放射性核種の浄化系配管18の母材への取り込みが生じない。
In this embodiment, the
浄化系配管18の内面へのニッケル金属皮膜86の形成は、皮膜形成水溶液に含まれたニッケルイオンが浄化系配管18に含まれる鉄と置換めっき反応によって浄化系配管18の内面に取り込まれ、浄化系配管18からのFe2+の溶出に伴って生成された電子、または皮膜形成水溶液に含まれるヒドラジン(還元剤)により配管内表面に吸着したニッケルイオンが還元されてニッケル金属になる。このように、置換めっき反応と電子または還元剤の還元作用によって生成されたニッケル金属は、浄化系配管18の母材との密着性が強い。このため、形成されたニッケル金属皮膜86は、浄化系配管18からはがれることはない。
In the formation of the
本実施例では、浄化系配管18の内面を還元除染した後、浄化系配管18の内面にニッケル金属皮膜86を形成するため、浄化系配管18の内面に形成された、放射性核種を含む酸化皮膜の上にニッケル金属皮膜が形成されることはなく、浄化系配管18から放出される放射線が低減され、浄化系配管18の表面線量率が著しく低減される。
In this embodiment, after the inner surface of the
シュウ酸水溶液を用いた、浄化系配管18内面の還元除染時、及びシュウ酸の分解時において、炭素鋼部材である浄化系配管18の内面に形成されたシュウ酸鉄(II)を、シュウ酸水溶液に注入した酸化剤(例えば、過酸化水素)の作用によって除去する。このシュウ酸鉄(II)の除去により、浄化系配管18とニッケル金属皮膜86の密着性が向上し、ニッケル金属皮膜86が浄化系配管18の内面から剥離することを防止できる。
Iron (II) oxalate formed on the inner surface of the
本実施例は、ニッケル金属皮膜86の、浄化系配管18の内面への形成、及び白金87のニッケル金属皮膜86への付着がBWRプラント1の運転停止中に行われるが、ニッケル金属皮膜86のニッケルフェライト皮膜88Aへの変換が、BWRプラント1の起動後において行われる。このため、炉水の温度が130℃未満の状態では、ニッケル金属皮膜86がニッケルフェライト皮膜88Aに変わっておらず、浄化系配管18の内面が、白金87が付着したニッケル金属皮膜86で覆われている(図6参照)。この状態でも、白金87の作用により炉水91が接触している浄化系配管18及びニッケル金属皮膜86の腐食電位が低下し、ニッケル金属皮膜86及び浄化系配管18への放射性核種の取り込みは生じない。このように、浄化系配管18への放射性核種の付着が抑制される。
In this embodiment, the
安定なニッケルフェライト皮膜88Aに付着している白金87は、ニッケル金属皮膜86を安定なニッケルフェライト皮膜88Aへの変換に作用するだけでなく、BWRプラント1の運転中において、炉水91中の溶存酸素と水素注入により炉水91に注入された水素を反応させて水を生成する触媒としても機能する。このため、炉水91の溶存酸素濃度が低減され、BWRプラント1のステンレス鋼製の構造部材(例えば、再循環系配管6等)における応力腐食割れの発生が抑制される。さらに、本実施例では、ステップS19の工程で注入された水素、及びニッケルフェライト皮膜88Aに付着している白金87の作用により、浄化系配管18及びニッケルフェライト皮膜88Aの腐食電位が、-300mV以下-500mV以上の範囲内の腐食電位、例えば、-500mVになっている。-300mV以下-500mV以上の範囲内の低い腐食電位の状態では、炉水に注入された水素は、白金87が付着した安定なニッケルフェライト皮膜88Aを内面に形成した炭素鋼配管、例えば、浄化系配管18への放射性核種の付着抑制に対して有効に作用する。なお、炭素鋼部材がそのような低い腐食電位の状態にあるとき、炭素鋼部材への放射性核種の付着が抑制されることは、発明者らの試験によって確認済である。
The
本発明の好適な他の実施例である実施例2の原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法を、図14を用いて以下に説明する。本実施例の炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法は、BWRプラントの浄化系配管に適用される。 The method for suppressing the adhesion of radionuclides to the carbon steel member of the nuclear power plant of Example 2 which is another preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The method for suppressing the adhesion of radionuclides to the carbon steel member of this embodiment is applied to the purification system piping of the BWR plant.
本実施例の炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法でも、実施例1の原子力プラントの放射性核種付着抑制方法において実施されるステップS1~S19の各工程が実施される。本実施例は、実施例1と異なり、腐食電位測定器92及び腐食電位センサ93を有する腐食電位測定装置を用いている。腐食電位センサ93は、浄化系配管18に取り付けられて円筒である固定用座18A内に配置され、その固定用座18Aに取り付けられる。固定用座18Aは、浄化系配管18側の一端部が解放されており、その一端部とは反対側の他端部が封鎖されている。腐食電位センサ93は、浄化系配管18及び固定用座18Aの外部に配置された腐食電位測定器92に配線によって接続される。腐食電位測定器92は、他の配線によって酸素注入量制御装置(図示せず)を介して酸化剤注入装置25に接続される。
Also in the method for suppressing the adhesion of radionuclides to the carbon steel member of this embodiment, each of the steps S1 to S19 carried out in the method for suppressing the adhesion of radionuclides in the nuclear power plant of Example 1 is carried out. Unlike the first embodiment, this embodiment uses a corrosion potential measuring device having a corrosion
ステップS1~S18の各工程のうちステップS18の工程(注入された酸素を含む炉水を、白金を付着したニッケル金属皮膜に接触させて浄化系配管18及びこのニッケル金属皮膜の腐食電位を0mV以上+200mV以下の高腐食電位にする。)において、この高腐食電位を腐食電位センサ93及び腐食電位測定器92を用いて測定する。腐食電位センサ93の先端部には、白金を付着させたニッケル金属皮膜で覆われた炭素鋼部材が配置されている。
Of the steps S1 to S18, the step S18 (the injected oxygen-containing furnace water is brought into contact with the nickel metal film to which platinum is attached to bring the corrosion potential of the
腐食電位センサ93及び腐食電位測定器92による浄化系配管18の腐食電位の測定を以下に説明する。固定用座18A内に配置された腐食電位センサ93の先端部、すなわち、炭素鋼部材を覆っている、白金を付着させたニッケル金属皮膜が、固定用座18A内で浄化系配管18内を流れる炉水に接触している。このような腐食電位センサ93は、炉水に含まれる酸素濃度及び炉水に含まれる水素濃度に応じた電位を発生する。この電位が伝えられる腐食電位測定器92は、ニッケル金属皮膜で覆われている炭素鋼部材の腐食電位を測定する。この測定された、腐食電位センサ93先端部に存在する炭素鋼部材の腐食電位が、浄化系配管18の腐食電位である。
The measurement of the corrosion potential of the
腐食電位測定器92で測定された浄化系配管18の腐食電位は、酸素注入量制御装置に入力される。酸素注入量制御装置は、測定された腐食電位と0mV以上+200mV以下の範囲内の所定の腐食電位(設定腐食電位)を比較し、測定された腐食電位が設定腐食電位に比べて低い場合には、酸化剤注入配管26に設けられた開閉弁の開度を増加させて浄化系配管18内を流れる炉水に注入する酸素の量を増加させる。酸素の注入量の増加により腐食電位測定器92で測定される腐食電位が設定腐食電位になったとき、浄化系配管18の腐食電位が設定腐食電位を維持するように、酸素注入量制御装置によりその開閉弁の開度が調節される。
The corrosion potential of the
また、ステップS19の工程(水素注入工程)における水素注入により、腐食電位測定器92で測定された浄化系配管18の腐食電位が-500mVよりも低くなる場合には、腐食電位測定器92から測定された腐食電位を入力した酸素注入量制御装置は、酸化剤注入配管26に設けられた開閉弁の開度を増加させて浄化系配管18内を流れる炉水に注入する酸素の量を増加させ、浄化系配管18の腐食電位を-500mVを維持するようにその開閉弁の開度を調節する。
Further, when the corrosion potential of the
さらに、BWRプラント1のステンレス鋼部材の応力腐食割れ発生の抑制対策として炉水への水素注入が開始される(ステップS19の工程)が、給水に水素を注入してから水素を含む給水が炉水に混入されて水素を含む炉水がそのステンレス鋼部材に接触するまでに時間遅れがあるため、給水への水素注入が、浄化系配管18の高腐食電位を維持する期間である、例えば、100時間が経過する前に実施される場合も考えられる。この場合には、水素の注入による水素と酸素の反応により炉水中の酸素濃度が減少し、その100時間が経過する前に浄化系配管18の腐食電位が0mVよりも低下してしまう恐れがある。水素注入により浄化系配管18の腐食電位が0mVよりも低下した場合には、腐食電位センサ93から入力した電位を用いて腐食電位測定器92で測定された浄化系配管18の腐食電位を酸素注入量制御装置が入力し、酸素注入量制御装置は入力した腐食電位と設定腐食電位とを比較し、入力した腐食電位が設定腐食電位(0mV以上+200mV以下の範囲内の腐食電位)になるように、酸化剤注入配管26に設けられた開閉弁の開度を制御して浄化系配管18内を流れる炉水に注入する酸素の量を調節する。この制御により、その100時間の間は浄化系配管18の腐食電位が設定腐食電位に維持される。
Further, hydrogen injection into the furnace water is started as a measure for suppressing the occurrence of stress corrosion cracks in the stainless steel member of the BWR plant 1 (step S19), but after the hydrogen is injected into the water supply, the water supply containing hydrogen is supplied to the furnace. Since there is a time delay before the hydrogen-containing furnace water mixed with water comes into contact with the stainless steel member, the hydrogen injection into the water supply is a period during which the high corrosion potential of the
浄化系配管18の高腐食電位を維持する期間が100時間になったときには、酸素注入量制御装置が酸化剤注入配管26に設けられた開閉弁の開度を減少させて浄化系配管18に注入される酸素の量を減少させ、浄化系配管18の腐食電位を-500mVに低下させる。
When the period for maintaining the high corrosion potential of the
本実施例は、実施例1で生じる効果を全て得ることができる。また、本実施例は、腐食電位測定装置を用いて浄化系配管18の腐食電位を測定することができるため、浄化系配管18の腐食電位に基づいて酸素注入量制御装置により酸化剤注入装置25から浄化系配管18への酸素の注入量を調節することができ、浄化系配管18の腐食電位を容易に調節することができる。
In this example, all the effects produced in Example 1 can be obtained. Further, in this embodiment, since the corrosion potential of the
実施例1及び2のそれぞれは、加圧水型原子力発電プラントに適用してもよい。 Each of Examples 1 and 2 may be applied to a pressurized water nuclear power plant.
1…沸騰水型原子力発電プラント、2…原子炉、3…原子炉圧力容器、4…炉心、6…再循環系配管、7…再循環ポンプ、9…タービン、11…給水配管、18…浄化系配管、25…酸化剤注入装置、26…酸化剤注入配管、30…皮膜形成装置、31…サージタンク、32,33…循環ポンプ、34…循環配管、35…ニッケルイオン注入装置、36,41,46,57,82…薬液タンク、37,42,47,83…注入ポンプ、40…還元剤注入装置、45…白金イオン注入装置、51…加熱器、52…冷却器、53…カチオン交換樹脂塔、54…混床樹脂塔、55…分解装置、56…酸化剤供給装置、58…供給ポンプ、81…緩衝溶液注入装置、86…ニッケル金属皮膜、87…白金、88A,88D…ニッケルフェライト皮膜、92…腐食電位測定器、93…腐食電位センサ。 1 ... Boiling water type nuclear power plant, 2 ... Reactor, 3 ... Reactor pressure vessel, 4 ... Core, 6 ... Recirculation system piping, 7 ... Recirculation pump, 9 ... Turbine, 11 ... Water supply piping, 18 ... Purification System piping, 25 ... Oxidizing agent injection device, 26 ... Oxidizing agent injection piping, 30 ... Film forming device, 31 ... Surge tank, 32, 33 ... Circulation pump, 34 ... Circulation piping, 35 ... Nickel ion injection device, 36, 41 , 46, 57, 82 ... Chemical tank, 37, 42, 47, 83 ... Injection pump, 40 ... Reducing agent injection device, 45 ... Platinum ion injection device, 51 ... Heater, 52 ... Cooler, 53 ... Cation exchange resin Tower, 54 ... Mixed bed resin tower, 55 ... Decomposition device, 56 ... Oxidizer supply device, 58 ... Supply pump, 81 ... Buffer solution injection device, 86 ... Nickel metal film, 87 ... Platinum, 88A, 88D ... Nickel ferrite film , 92 ... Corrosion potential measuring instrument, 93 ... Corrosion potential sensor.
Claims (15)
供給された前記皮膜形成液を前記第1配管の内面に接触させて前記第1配管の内面にニッケル金属皮膜を形成し、
貴金属イオン及び還元剤を含む水溶液を前記第2配管から前記第1配管に供給してこの水溶液を前記ニッケル金属皮膜の表面に接触させ、前記ニッケル金属皮膜の表面に貴金属を付着させ、
前記ニッケル金属皮膜の形成及び前記貴金属の付着は、原子力プラントの運転停止後で前記原子力プラントの起動前に行われ、
前記原子力プラントの起動後に、前記貴金属を付着した前記ニッケル金属皮膜の表面に130℃以上330℃以下の範囲内の温度の炉水を接触させ、
前記炉水に酸化剤を注入することにより前記第1配管の腐食電位を0mV以上にすることを特徴とする原子力プラントの炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法。 A film-forming liquid containing nickel ions is supplied to the first pipe through the second pipe connected to the first pipe, which is the first pipe connected to the reactor and is a carbon steel member.
The supplied film-forming liquid is brought into contact with the inner surface of the first pipe to form a nickel metal film on the inner surface of the first pipe.
An aqueous solution containing a noble metal ion and a reducing agent is supplied from the second pipe to the first pipe, the aqueous solution is brought into contact with the surface of the nickel metal film, and the noble metal is adhered to the surface of the nickel metal film.
The formation of the nickel metal film and the adhesion of the noble metal are performed after the operation of the nuclear plant is stopped and before the start of the nuclear plant.
After starting the nuclear power plant, the surface of the nickel metal film to which the noble metal is attached is brought into contact with furnace water having a temperature within the range of 130 ° C. or higher and 330 ° C. or lower.
A method for suppressing adhesion of radionuclides to carbon steel members of a nuclear power plant, which comprises injecting an oxidizing agent into the furnace water to raise the corrosion potential of the first pipe to 0 mV or more.
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