JPH06214093A - 水冷型原子炉の含水容器内における放射性コバルトの沈着を防止する方法 - Google Patents

水冷型原子炉の含水容器内における放射性コバルトの沈着を防止する方法

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JPH06214093A
JPH06214093A JP5293142A JP29314293A JPH06214093A JP H06214093 A JPH06214093 A JP H06214093A JP 5293142 A JP5293142 A JP 5293142A JP 29314293 A JP29314293 A JP 29314293A JP H06214093 A JPH06214093 A JP H06214093A
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water
zinc
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nuclear reactor
cooled
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JP5293142A
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James Edward Alexander
ジェームス・エドワード・アレキサンダー
Ii Robert Lee Cowan
ロバート・リー・カワン・ザ・セカンド
William Joel Marble
ウイリアム・ジョエル・マーブル
Carl Philip Ruiz
カール・フィリップ・ルイズ
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General Electric Co
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General Electric Co
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    • G21C17/022—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators
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    • G—PHYSICS
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    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コバルトの沈着を低減させるという亜鉛の有
利な効果を損なうことなしに、原子炉又は原子炉の運転
に対して潜在的な悪影響を最小限に抑えることのできる
水冷型原子炉の含水容器内における放射性コバルトの沈
着を防止する方法を提供する。 【構成】 水冷型原子炉の内面上における放射性コバル
トの沈着を防止するために、原子炉冷却水内に亜鉛化合
物を連続的に注入する方法に対して、64Ｚｎ同位体の減
少した亜鉛を用いることにより改良が施される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連技術の説明】本発明は、１９８８年７月２６日付
けの米国特許番号第４７５９９００号と関連している。
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、水冷型原子炉プラント
の運転及び作業員の安全に関するものである。更に詳し
く言えば、本発明は、このようなプラントの含水容器内
における放射性コバルトの沈着を防止するための改良さ
れた方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】水冷型核分裂原子炉プラントの運転や保
守に係わる作業員の健康にとって重大な危険となるの
は、プラントの冷却水循環系を構成している構造物内に
放射性物質が蓄積することである。例えば、保守のため
の運転停止期間に、作業員は容器の内壁や配管の表面に
接近する。その場合、このような冷却水循環系の内面上
に蓄積した酸化膜内に保持されている放射性物質が主た
る被曝源となるのである。
【０００４】放射性物質の沈着を排除又は低減させるた
めに、亜鉛をはじめとする特定の金属イオンの原子炉冷
却水系への導入が行われてきた。この場合、亜鉛の添加
形態及び添加方法は、沈着防止の有効性を支配する要因
となる。例えば、亜鉛は陰イオンとの塩として使用され
てきたが、この陰イオンは、原子炉又は原子炉の運転に
とって有害であった。又、運転開始前や保守のための運
転停止期間に活性金属イオンが使用されてきたが、それ
は長期運転を行う場合にはあまり有効とは言えなかっ
た。
【０００５】原子炉プラントの冷却水系内における主と
してコバルト６０（60Ｃｏ）による放射能の蓄積は、２
つの現象に由来している。第１の現象は、例えばステン
レス鋼から成る金属構造物上に酸化膜が生成する際に、
冷却水内に溶解したコバルト６０が酸化膜の結晶構造内
に取り込まれることである。第２の現象は、コバルト６
０が原子炉冷却水によって運ばれる粒子の表面上に吸着
したり、又は燃料部材上に付着したりすることである。
吸着したコバルト６０を含有する粒子は、冷却水の流速
が相対的に低い系内の領域に沈着する傾向がある。その
結果として放射性残留物の多い領域が生じるが、これら
はしばしば「ホットスポット」と呼ばれる。尚、ある種
の粒度条件及び表面変化条件の下では、沈着が一様に起
こることもある。
【０００６】酸化膜内へのコバルト６０の取り込みを防
止するために、原子炉冷却水内に極めて低い濃度の亜鉛
が用いられてきた。ここに参照されるべき１９８８年７
月２６日付けの米国特許番号第４７５９９００号明細書
中には、酸化亜鉛を添加するための手段の例が詳しく記
載されている。添加された亜鉛は、天然に存在する64Ｚ
ｎ（亜鉛６４）によって中性子が捕獲される結果とし
て、65Ｚｎ（亜鉛６５）を生成する反応を促進すること
が判明している。この放射性同位体も又、冷却系内に蓄
積するが、それがもたらす線量率は、コバルト６０が優
位に存在する場合よりも顕著に低いものである。
【０００７】
【発明の概要】本発明は、原子炉プラントの冷却水に亜
鉛を添加することにより放射性コバルトの沈着を防止す
るための改良方法から成っている。本発明の改良された
方法は、コバルトの沈着を低減させるという亜鉛の有利
な効果を損なうことなしに、かかる方法の潜在的な悪影
響を最小限に抑えるものである。
【０００８】亜鉛は、米国特許番号第４７５９９００号
明細書中に記載されているような各種の方法又は手段に
よって、様々な化合物又は化学的形態で添加することが
できる。
【０００９】
【実施例】64Ｚｎの中性子放射化によって生成される65
Ｚｎは、コバルト６０について認められる吸着特性と同
じく、粒子上に吸着する傾向があることが判明した。原
子炉の環境中において見られるこのような亜鉛の現象
は、放射能の分散を低減させる目的（特に、ホットスポ
ットの線量率を低下させる目的）における亜鉛の有効性
を制限する。
【００１０】本発明は、水冷型原子炉の含水容器内にお
ける放射性コバルトの沈着を防止するために、64Ｚｎ同
位体の減少した亜鉛を用いるというものである。64Ｚｎ
同位体の減少した亜鉛の使用は、原子炉冷却水系内にお
ける放射性ホットスポットの形成を低減させ、それによ
り、この放射線源に原因するプラント作業員の職業上の
被曝を低減させる。
【００１１】64Ｚｎ同位体の減少した亜鉛としては、米
国特許番号第４７５９９００号明細書中に開示されてい
るように、適当な同位体分離方法によって64Ｚｎ同位体
含有量を低下させた亜鉛成分を含んだ任意の亜鉛供給源
又は適当な亜鉛化合物を使用することができる。64Ｚｎ
同位体の減少の度合が大きくなるほど、本発明の方法は
その目的を達成する点においてより有効となる。しかし
ながら、64Ｚｎ同位体の分離方法によって、64Ｚｎ同位
体の天然の含有量の少なくとも約５％が除去されればよ
く、又、好ましくは約２５％〜９９％が除去される。
【００１２】64Ｚｎ同位体の減少した亜鉛の適当な添加
形態及び添加手段は、米国特許番号第４７５９９００号
明細書中に記載されている通りである。例えば、亜鉛の
添加は原子炉の全運転期間を通じて連続的に行われ、そ
れにより亜鉛イオンが絶えず補給されることが好まし
い。放射性コバルトの沈着を防止するためには、64Ｚｎ
同位体の減少した亜鉛（又はそれの化合物）を比較的低
い濃度で使用すれば十分である。実際の濃度は特に限定
されないのであって、かなり広い範囲にわたって変化し
得る。例えば、多くの用途において、原子炉の運転時に
おける原子炉冷却水内の亜鉛濃度を約１ｐｐｂから約１
０００ｐｐｂまで、好ましくは約２ｐｐｂから約１００
ｐｐｂまでに維持すれば、最良の結果が得られる。
【００１３】上述の米国特許明細書中に記載されている
ように、本発明は、コバルトが存在し得る原子炉内の任
意の含水容器に対して適用することができる。このよう
な容器としては、一般に一次冷却水に接触する表面を有
している配管類、棚、タンク及び類似の容器が挙げられ
る。特に重要なのは再循環配管であって、これらは保守
作業員に対する主な被曝源を成すものである。その他の
重要な区域としては、炉心及び制御棒駆動機構に関連し
た放射能の存在する原子炉圧力容器の直下の区域、及び
原子炉冷却水浄化系が挙げられる。64Ｚｎ同位体の減少
した亜鉛を含んでいる適当な化合物は、このような容器
への給水管路を介して添加することもできるし、又はこ
のような容器に伸びている再循環配管に添加することも
できる。
【００１４】64Ｚｎ同位体の減少した亜鉛の化合物（例
えば、酸化亜鉛）は、原子炉冷却水内への溶解を可能に
する任意の形態で添加することができる。その典型的な
形態としては、スラリ、ペースト、焼結酸化物ペレット
及び予備調製された溶液が挙げられる。ペースト、焼結
酸化物ペレット又はスラリを用いる場合、酸化亜鉛等の
化合物は微細な粉末状のものであることが好ましく、中
でも揮発された（揮発精錬法によって得られた）酸化亜
鉛が最適である。これらのペースト又はスラリ内におけ
る酸化亜鉛含有量は特に限定されない。なぜなら、酸化
亜鉛の添加を必要とする原子炉冷却水内における酸化亜
鉛濃度は、流入水に対するペースト又はスラリの添加速
度によって、又は焼結酸化物ペレットを通過する水の流
量によって調節し得るからである。多くの場合、ペース
トの酸化亜鉛含有量は、約２５重量％から約９５重量％
までの範囲であり、好ましくは約４０重量％から約８０
重量％までの範囲であればよい。又、スラリの酸化亜鉛
含有量は一般に、約０．１重量％から約２０重量％、好
ましくは約１重量％から約５重量％であればよい。更に
又、焼結酸化物ペレットは、９９重量％までの酸化亜鉛
含有量を有していればよい。尚、予備調製された溶液
は、酸化亜鉛ペレットの層内に水を流すことにより得る
ことができる。
【００１５】酸化亜鉛を添加するために使用し得る各種
の手段及び装置は、米国特許番号第４７５９９００号明
細書中に開示されている。本発明は、軽水炉及び重水炉
を含めた水冷型核分裂原子炉全般に対して適用すること
ができる。中でも、本発明は、加圧水型原子炉及び沸騰
水型原子炉において特に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・リー・カワン・ザ・セカンド アメリカ合衆国、カリフォルニア州、リバ ーモア、セイント・チャールズ・コート、 2273番 (72)発明者 ウイリアム・ジョエル・マーブル アメリカ合衆国、カリフォルニア州、ギル ロイ、ケンシントン・プレイス、6470番 (72)発明者 カール・フィリップ・ルイズ アメリカ合衆国、カリフォルニア州、フレ モント、オカソ・キャミノ、1901番

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水冷型原子炉の含水容器内における放射
    性コバルトの沈着を防止する方法であって、64 Ｚｎ同位体の減少した亜鉛を、前記含水容器に流入す
    る水に前記水冷型原子炉の運転期間中連続的に添加する
    工程を備えた水冷型原子炉の含水容器内における放射性
    コバルトの沈着を防止する方法。
  2. 【請求項２】 前記64Ｚｎ同位体の減少した亜鉛の添加
    量は、前記含水容器内の亜鉛濃度が約１ｐｐｂから約１
    ０００ｐｐｂまでとなるように選定される請求項１に記
    載の方法。
  3. 【請求項３】 前記64Ｚｎ同位体の減少した亜鉛の添加
    量は、前記含水容器内の亜鉛濃度が約２ｐｐｂ〜約１０
    ０ｐｐｂとなるように選定される請求項１に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 前記64Ｚｎ同位体の減少した亜鉛は、水
    性スラリ、水性ペースト、水溶液及び焼結酸化物ペレッ
    トから成っている群より選ばれた形態で添加される請求
    項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 水冷型原子炉の含水容器内における放射
    性コバルトの沈着を防止する方法であって、64 Ｚｎ同位体の減少した亜鉛から成っている酸化亜鉛と
    水とを含んでいるペーストを、前記含水容器に流入する
    水に前記水冷型原子炉の運転期間中連続的に添加する工
    程を備えた水冷型原子炉の含水容器内における放射性コ
    バルトの沈着を防止する方法。
  6. 【請求項６】 前記ペースト内の前記64Ｚｎ同位体の減
    少した亜鉛から成っている酸化亜鉛の量は、約５０重量
    ％から約９９重量％までである請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記ペースト内の前記64Ｚｎ同位体の減
    少した亜鉛から成っている酸化亜鉛の量は、約４０重量
    ％から約８０重量％までである請求項５に記載の方法。
  8. 【請求項８】 水冷型原子炉の含水容器内における放射
    性コバルトの沈着を防止する方法であって、64 Ｚｎ同位体の減少した亜鉛から成っている亜鉛の水溶
    液を、前記含水容器に流入する水に前記水冷型原子炉の
    運転期間中連続的に添加する工程を備えた水冷型原子炉
    の含水容器内における放射性コバルトの沈着を防止する
    方法。
  9. 【請求項９】 水冷型原子炉の含水容器内における放射
    性コバルトの沈着を防止する方法であって、 水内で64Ｚｎ同位体の減少した亜鉛から成っている酸化
    亜鉛のスラリを、前記含水容器に流入する水に前記水冷
    型原子炉の運転期間中連続的に添加する工程を備えた水
    冷型原子炉の含水容器内における放射性コバルトの沈着
    を防止する方法。
  10. 【請求項１０】 前記スラリ内の前記64Ｚｎ同位体の減
    少した亜鉛から成っている酸化亜鉛の含有量は、約１重
    量％から約２０重量％までである請求項９に記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記スラリ内の前記64Ｚｎ同位体の減
    少した亜鉛から成っている酸化亜鉛の含有量は、約１重
    量％から約５重量％までである請求項９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記スラリ内の前記64Ｚｎ同位体の減
    少した亜鉛から成っている酸化亜鉛は、揮発された酸化
    亜鉛である請求項９に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記スラリの水への添加率は、前記含
    水容器内の水の酸化亜鉛含有量が約１ｐｐｂから約１０
    ００ｐｐｂまでとなるように選定される請求項９に記載
    の方法。
  14. 【請求項１４】 前記スラリの水への添加率は、前記含
    水容器内の水の酸化亜鉛含有量が約１０ｐｐｂから約１
    ００ｐｐｂまでとなるように選定される請求項９に記載
    の方法。
  15. 【請求項１５】 水冷型原子炉の含水容器内における放
    射性コバルトの沈着を防止する方法であって、 水内で64Ｚｎ同位体の減少した亜鉛から成っている焼結
    酸化亜鉛ペレットを、前記含水容器に流入する水に前記
    水冷型原子炉の運転期間中連続的に添加する工程を備え
    た水冷型原子炉の含水容器内における放射性コバルトの
    沈着を防止する方法。
JP5293142A 1992-11-25 1993-11-24 水冷型原子炉の含水容器内における放射性コバルトの沈着を防止する方法 Withdrawn JPH06214093A (ja)

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