JPH0736037B2 - 水冷形原子炉における放射性物質の沈着の抑制方法 - Google Patents

水冷形原子炉における放射性物質の沈着の抑制方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は水冷形原子炉の運転および安全性に関するもの
であって、更に詳しく言えば、原子炉の運転停止時に作
業員が放射線に暴露される危険性を低減させるための方
法に関する。
水冷形原子炉における大きな危険の１つは、原子炉の構
造部分における放射線物質の蓄積である。原子炉の運転
停止時において、作業員はステンレス鋼製の内壁や配管
表面に接近する。その場合、かかる表面上に蓄積した酸
化膜中に保持された放射線物質が主たる被曝源となるの
のである。
かかる放射性物質の沈着を排除または低減するため、亜
鉛をはじめとする特定の金属イオンの導入が行われてき
た。しかしながら、このような原子炉においては亜鉛そ
れ自体が放射能源となるのであって、その放射能のため
に亜鉛の使用の有効性が制限を受けることになる。
発明の要約 本発明によれば、天然の亜鉛よりも低い64Zn同位体含量
を持った亜鉛を使用する方法が提供される。64Zn同位体
は天然の亜鉛中にも最も多量に存在する同位体であっ
て、それの約50％を占めている。この同位体は原子炉の
内部で中性子を捕獲して65Znを生成する傾向を示すが、
それの生成量は64Znの濃度に比例する。本発明に従え
ば、64Znが他の同位体に比べて低減しているか、もしく
は完全に欠如しているような亜鉛を使用することによ
り、65Znの生成が（完全に排除されないまでも）低減さ
れることになるのである。
発明の詳細な説明 天然の亜鉛は、下記のごとき概略同位体組成を有してい
る。
同位体 濃度（％） 64Zn 48.6 66Zn 27.9 67Zn 4.1 68Zn 18.8 70Zn 0.6 本発明におい使用される亜鉛は、64Znが上記の中よりも
実質的に低い割合で存在するような組成を有するもので
ある。ここで言う「実質的に低い割合」とは、原子炉の
内部で中性子照射を受けた場合に亜鉛それ自体から生じ
る放射線の量を顕著に低減させるような任意の割合を指
す。更に詳しく述べれば、64Znの割合は約10％未満にま
で低下させることが好ましく、また約１％未満にまで低
下させれば一層好ましい。なお、亜鉛がこの同位体を実
質的に含有しなければ最も好ましい。64 Zn含量を低減させるため、あるいは64Znを完全に除去
するための亜鉛の処理は、金属の同位体分離に関する通
常の技術に従って行えばよい。これらの技術を亜鉛に対
して応用することは、当業者にとって自明のはずであ
る。
かかる分離方法の一例はガス拡散法である。この方法に
従えば、先ず最初に亜鉛が高度に精製され、次いで一般
にはフッ素化アルキル亜鉛のごとき揮発性化合物を生成
するような反応によって気体状態に転化される。その
後、ポンプの使用により、気化した化合物がカスケード
状に配列された一連の拡散セル中に供給される。各種の
同位体は僅かに異なる速度でかかるセルを通過し、それ
によって分離が可能となる。その場合、多段の装置を使
用することによって高度の分離を達成することができ
る。
もう１つの例は、やはり気体状態の亜鉛を使用する遠心
分離法である。この方法による亜鉛の分離を可能にする
揮発性亜鉛化合物の一例としては、フッ素化ジメチル亜
鉛が挙げられる。
その他の分離方法としては、電磁分離法、液体熱拡散法
およびレーザ励起法がある。レーザ励起法においては、
64Zn原子を選択的に励起して陽イオンとする特定の波長
に調整し得るレーザによって亜鉛蒸気がイオン化され、
そして生成された陽イオンが陰極上に集められる。その
結果、残りの蒸気はこの同位体が欠如した亜鉛から成る
ことになる。それ以外の方法は当業者にとって公知であ
ろう。64 Zn含量を低減もしくは排除するための処理を施した後
の亜鉛は、溶解状態の亜鉛イオンを生じる任意の形態で
原子炉用水中に添加される。すなわち、かかる亜鉛は亜
鉛塩（たとえばクロム酸亜鉛）または酸化亜鉛として添
加することができる。酸化亜鉛を使用すれば、余分の陰
イオンが添加されなくて済む。従って、酸化亜鉛の使用
が好ましい。
原子炉の含水容器の内壁上における放射性沈着物の主成
分は放射性コバルトである。放射性コバルトの沈着を抑
制するためには、極めて微量の亜鉛を使用すればよい
が、実際の使用量は特に限定されないのであって、広い
範囲にわたって変化し得る。大抵の用途に関しては、原
子炉の運転時における原子炉用水中の亜鉛濃度を（重量
比で表わして）約１〜約1000ppb好ましくは約３〜約100
ppbに維持すれば最良の結果が得られる。
本発明は、放射性物質の沈着が起こり易い原子炉内の任
意の含水容器に対して適用することできる。かかる容器
には、一般に、配管、棚、給水管路や再循環管路、およ
び移送容器や貯留容器が付随している。特に重要なのは
再循環管路であって、これは保守のための運転停止時に
おいて原子炉作業員の主な被曝源を成すものである。上
記の酸化亜鉛はかかる容器への給水管路を通して添加す
ることができるし、また場合によってはかかる容器に付
随した再循環管路に添加することもできる。
上記の酸化亜鉛は、原子炉用水中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。その実例として
は、スラリ、ペーストおよび予め生成された溶液が挙げ
られる。ペーストまたはスラリを使用する場合、酸化亜
鉛は微細な粉末状のものであることが好ましく、中でも
揮発製錬法によって得られた酸化亜鉛が最も好適であ
る。このようなペーストおよびスラリ中における酸化亜
鉛含量は特に限定されない。なぜなら、酸化亜鉛の添加
を必要とする含水容器内における酸化亜鉛濃度は流入水
に対するペーストまたはスラリ添加速度によって調節し
得るからである。大抵の場合、ペーストの酸化亜鉛含量
は約25〜約95（重量）％好ましくは約40〜約80（重量）
％であればよい。また、スラリの酸化亜鉛含量は一般に
約0.1〜約20（重量）％好ましくは約１〜約５（重量）
％であればよい。酸化亜鉛を水溶液として添加するため
の簡便な方法の１つは、含水容器に流入する水流を、給
水管路または再循環ループ中に設置されかつ固体酸化亜
鉛を内部に保持した保持器に通すというものである。そ
の場合、酸化亜鉛ペレットまたは粒子（好ましくは焼結
粒子）の層を使用すれば良好な結果が得られる。
酸化亜鉛の添加方法の実例は、昭和62年特許願第194587
号（特開昭63−88499号）明細書中に記載されている。
本発明は、軽水炉や重水炉を含めた水冷形原子炉全般に
対して適用することができる。中でも、本発明は沸騰水
形原子炉において特に有用である。
以上の説明は主として例示を目的としたものである。そ
れ故、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、
上記の構造や操作に様々な変更や改変を加え得ることは
当業者にとって自明であろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−79196（ＪＰ，Ａ)

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】水冷形原子炉の含水容器に流入する水に亜
    鉛イオンを添加することによって前記含水容器内におけ
    る放射性コバルトの沈着を抑制するための方法におい
    て、前記亜鉛イオンが天然の亜鉛よりも実質的に低い割
    合の64Zn同位体を含有することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】前記亜鉛イオン中における64Znの割合が約
    10％未満である特許請求の範囲第１項記載の方法。
  3. 【請求項３】前記亜鉛イオン中における64Znの割合が約
    １％未満である特許請求の範囲第１項記載の方法。
  4. 【請求項４】前記亜鉛イオンが64Znを実質的に含有しな
    い特許請求の範囲第１項記載の方法。
  5. 【請求項５】前記亜鉛イオンが前記水に酸化亜鉛を溶解
    することによって添加される特許請求の範囲第１項記載
    の方法。
  6. 【請求項６】前記含水容器内における亜鉛濃度が約１〜
    約1000ppbとなるように前記酸化亜鉛の添加量が選定さ
    れる特許請求の範囲第５項記載の方法。
  7. 【請求項７】前記含水容器内における亜鉛濃度が約３〜
    約100ppbとなるように前記酸化亜鉛の添加量が選定され
    る特許請求の範囲第５項記載の方法。
  8. 【請求項８】前記酸化亜鉛が水性スラリ、水性ペースト
    および水溶液から成る群より選ばれた形態で添加される
    特許請求の範囲第５項記載の方法。
  9. 【請求項９】水冷形原子炉の含水容器内における放射性
    物質の沈着を抑制するための方法において、前記含水容
    器に流入する水に対して酸化亜鉛の水性ペーストが添加
    され、かつ前記ペースト中の亜鉛が天然の亜鉛よりも実
    質的に低い割合の64Zn同位体を含有することを特徴とす
    る方法。
  10. 【請求項１０】前記ペースト中の酸化亜鉛の量が約25〜
    約95（重量）％である特許請求の範囲第９項記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】前記ペースト中の酸化亜鉛の量が約40〜
    約80（重量）％である特許請求の範囲第９項記載の方
    法。
  12. 【請求項１２】水冷形原子炉の含水容器内における放射
    性コバルトの沈着を抑制するための方法において、前記
    含水容器に流入する水に対して酸化亜鉛の水溶液が添加
    され、かつ前記酸化亜鉛中の亜鉛が天然の亜鉛よりも実
    質的に低い割合の64Zn同位体を含有することを特徴とす
    る方法。
  13. 【請求項１３】固体酸化亜鉛を内部に保持した保持器
    に、前記含水容器に流入する水から抜取った水流を通す
    ことによって前記水溶液が生成される特許請求の範囲第
    12項記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記固体酸化亜鉛が酸化亜鉛粒子の層で
    ある特許請求の範囲第13項記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記酸化亜鉛粒子が焼結酸化亜鉛粒子で
    ある特許請求の範囲第14項記載の方法。
  16. 【請求項１６】水冷形原子炉の含水容器内における放射
    性コバルトの沈着を抑制するための方法において、前記
    含水容器に流入する水に対して酸化亜鉛の水性スラリが
    添加され、かつ前記酸化亜鉛中の亜鉛が天然の亜鉛より
    も実質的に低い割合の64Zn同位体を含有することを特徴
    とする方法。
  17. 【請求項１７】前記スラリの酸化亜鉛含量が約0.1〜約2
    0（重量）％である特許請求の範囲第16項記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記スラリの酸化亜鉛含量が約１〜約５
    （重量）％である特許請求の範囲第16項記載の方法。
  19. 【請求項１９】前記スラリ中の酸化亜鉛が揮発製錬法に
    よって得られた酸化亜鉛である特許請求の範囲第16項記
    載の方法。
  20. 【請求項２０】前記含水容器内の水の酸化亜鉛含量が約
    １〜約1000ppbとなるように選定された速度で前記スラ
    リが前記水に添加される特許請求の範囲第16項記載の方
    法。
  21. 【請求項２１】前記含水容器内の水の酸化亜鉛含量が約
    ３〜約100ppbとなるように選定された速度で前記スラリ
    が前記水に添加される特許請求の範囲第16項記載の方
    法。
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