JPH1090482A - 原子力発電プラント内部構造物の防食方法 - Google Patents

原子力発電プラント内部構造物の防食方法

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JPH1090482A
JPH1090482A JP8248385A JP24838596A JPH1090482A JP H1090482 A JPH1090482 A JP H1090482A JP 8248385 A JP8248385 A JP 8248385A JP 24838596 A JP24838596 A JP 24838596A JP H1090482 A JPH1090482 A JP H1090482A
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伸彦 久保田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲な構造物に対しての適用性を高め、防
食処理時の労力を低減するとともに、防食効果の管理を
容易にし、防食効果を長期間保持する。 【解決手段】 TiO2 原料溶液を水で希釈した状態の
処理液を作成し、該処理液を内部構造物に接触させると
ともに、内部構造物の周囲の環境を必要に応じて高温高
圧雰囲気としてTiO2 の分離を促進させ、TiO2
内部構造物の表面に付着させることにより防食性を付与
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電プラン
ト内部構造物の防食方法に係り、特に、原子炉の運転開
始前や定期検査時に適用して有用なものである。
【0002】
【従来の技術】水を冷却材としている軽水炉では、原子
炉圧力容器の内部構造物や原子炉冷却水に接触する配管
系の大部分が、高温高圧状態の環境で使用されるため、
構成材料の品質管理について格別な配慮が必要である。
【0003】原子炉関連構造材の防食に関連する技術と
して、特開平07−012056号公報「原子炉構造材
及びその防食方法」が提案されている。該技術では、放
射光の照射雰囲気に晒される構造材の表面に、チタン酸
化物半導体層を一体に配する技術を適用し、還元雰囲気
中で構造材の表面にチタン酸化物の粉末溶射を行なうこ
とにより、酸素欠損構造を有するチタン酸化物半導体層
を一体に形成するようにしている。
【0004】また、特開昭61−199073号公報
「原子炉再循環系配管の不働態化処理方法」には、ジュ
ール熱により再循環系配管内の通水の温度を不働態化処
理温度まで上昇させるとともに飽和圧力以上に保持し
て、不働態化被膜を形成する技術が紹介されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の技術
は、いずれも原子炉内部構造物等に、腐食性を付与する
作業効率が優れているとはいえない。つまり、チタン酸
化物の粉末溶射を行なう技術であると、限定された箇所
に集中的に防食処理をすることができるものの、広範囲
な構造物に対して適用する場合の労力が大きくなり易
く、ジュール熱の利用等により不働態化被膜を形成する
技術であると、原子炉圧力容器や配管内部等に防食処理
をすることが可能であるが、ステンレス鋼等の限られた
材料にのみ有効になり、かつ処理が長時間に及ぶものと
なる。
【0006】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、以下の目的を達成するものである。 広範囲な構造物に対しての適用性を高めること。 防食処理時の労力を低減すること。 広範囲の材料に対する防食効果を得ること。 防食効果の管理を容易にすること。 防食効果を長期間保持すること。
【0007】
【課題を解決するための手段】原子炉冷却水と接触する
内部構造物の防食性を向上させる技術であり、TiO 2
原料溶液を水で希釈した状態の処理液を作成し、処理液
を内部構造物に接触させるとともに、内部構造物の周囲
の環境を望ましくは高温高圧雰囲気として、TiO2
分離を促進させ、結晶化したTiO2 を内部構造物の表
面に付着させることにより防食性を付与する。TiO2
原料溶液は、原子炉の運転開始前に原子炉冷却水と置換
される。内部構造物の表面に付着したTiO2 は、原子
炉から生じる放射線や可視光線等による光電極反応によ
り防食性を発揮する。高温雰囲気とする手段として、原
子炉再循環系や給水系中に熱発生源を配して高温水を生
成し、高温水を循環させる技術が採用され、高温雰囲気
は、原子炉運転時の温度条件またはその条件を下回るよ
うに設定される。高温条件として、例えば100〜28
8℃,高圧条件として、例えば50〜80kgf/cm
2 処理時間条件として、24〜48時間が選択される。
TiO2 原料溶液としては、例えば以下のものが採用さ
れる。 TiO(NO3 2 Ti〔OCH(CH3 2 4 5TiO2 ・N25・6H2 TiO(CH3 COCHCOCH3 2 Ti2 (C2 4 3 複数種類のTiO2 原料溶液を、時間をあけて切り替え
て使用する技術も採用される。内部構造材が金属である
場合は、ステンレス鋼,鉄系金属,ニッケル基合金等に
対して適用され、被処理表面は、不純物を除去した状態
とされるとともに、必要に応じてサンドブラスト処理等
を施しておくことが有効である。構造材が非金属である
場合であっても、SiO2 等の酸化物表面に適用され
る。防食性付与処理範囲及び対象物は、原子炉圧力容器
の内部に配される内部構造物や、原子炉圧力容器に接続
される配管系,及び配管系に配される機器類等とされ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る原子力発電プ
ラント内部構造物の防食方法の実施形態について、図1
及び図2に基づいて説明する。
【0009】図1は、沸騰水型原子力発電プラントに対
して、防食処理を行なう際の配管接続状況を示し、図2
は、加圧水型原子力発電プラントに対して、防食処理を
行なう際の配管接続状況を示している。
【0010】図1にあって、符号1は原子炉圧力容器
(原子炉)、2は原子炉格納容器、3は再循環系、4は
浄化装置、5は主蒸気配管、6はタービン、7は発電
機、8は復水器、9は給水ポンプ、10は給水配管、A
はTiO2 原料溶液供給系、Xは内部構造物を示してい
る。また、図2にあって、11は加圧器、12は蒸気発
生器、13は一次系蒸気配管、14は二次系蒸気配管を
示している。
【0011】図1の第1実施形態及び図2の第2実施形
態とも、TiO2 原料溶液供給系Aが、例えば浄化装置
4に接続され、TiO2 原料溶液を必要量供給して、例
えば純水で希釈した状態の処理液を作成するとともに、
該処理液を防食性処理対象の内部構造物Xに接触させた
状況下を形成するようにしている。
【0012】前記TiO2 原料溶液としては、例えば以
下のものが採用される。 TiO(NO3 2 Ti〔OCH(CH3 2 4 5TiO2 ・N25・6H2 TiO(CH3 COCHCOCH3 2 Ti2 (C2 4 3
【0013】上述処理液は、例えばTiO(NO3 2
を、所定量原子炉冷却水に添加することにより作成され
るが、内部構造物Xの周囲の環境を高温高圧雰囲気とす
る手段として、再循環系3や給水系中に補助ヒーター等
の熱発生源を配し、循環水(原子炉冷却水)を加熱して
高温水を生成する方法と、循環系に高圧水または高圧気
体を起こり込んで内部圧力を高める方法とが併用され
る。高温高圧雰囲気を採用する場合には、原子炉運転時
の高温高圧環境に準じた条件、またはその条件を下回る
ように設定される。
【0014】処理液と接触状態の内部構造物Xが、高温
高圧雰囲気の環境におかれると、TiO2 原料溶液が加
水分解を生じて、TiO2 の分離が促進された状態とな
り、分離したTiO2 が内部構造物Xの表面に結晶化し
た状態で付着する。TiO2 を付着させる範囲、つまり
内部構造物Xの防食性付与表面の範囲は、原則的に処理
液と接触しており、かつ高温高圧雰囲気の環境を保持し
ている部分の全域となり、原子炉圧力容器1の内表面,
燃料棒及びその支持構造物,原子炉圧力容器1の内部に
配されるその他の構造物,原子炉圧力容器1に接続され
る配管系,及び配管系に配される機器類等が対象物とな
る。内部構造物Xが金属である場合は、ステンレス鋼,
鉄系金属,ニッケル基合金等に対して適用され、構造材
が非金属である場合であっても、SiO2 等の酸化物表
面に対しても適用可能である。
【0015】所望量のTiO2 の結晶膜を形成した後、
TiO2 原料溶液が抜き取られて、原子炉圧力容器1や
内部構造物Xに付着したTiO2 原料溶液の除去及び洗
浄が行なわれ、原子炉の運転開始前(なたは原子炉の再
運転前)に原子炉冷却水と置換される。
【0016】このような処理を施した内部構造物Xであ
ると、原子炉を運転状態にした場合に、炉心から発生す
る大量の放射線やチェレンコフ放射光により内部構造物
Xが照射されるとともに、放射線やチェレンコフ放射光
が内部構造物Xの表面で反射して各部に広がるため、T
iO2 の部分に光電極反応である非消耗型のアノード反
応が各部で生じて、内部構造物Xの表面またはその近傍
の腐食電位を下げ、金属が腐食され難い条件、防食効果
が出現すると期待される。
【0017】
【実施例】内部構造物Xの表面へのTiO2 の付着状況
を評価するため、下記条件でサンプルを作製し、X線回
析パターンによる分析を行なった。 原料:TiO(NO3 2 (0.01〜1%の水溶液で
pHが4.0〜5.0) 温度:250〜270℃ 圧力:50〜80kgf/cm2 時間:36時間 基材:ステンレス鋼(SUS304) ただし、基材にあっては、表面をサンドブラスト処理し
たものを使用した。
【0018】分析結果を図3に示す。図3の結果から、
上記サンプルのX線チャートは、比較対象のルチル型酸
化チタンのものとほぼ一致しており、TiO2 の結晶化
及び付着作用が円滑に行なわれていることが明らかであ
る。TiO(NO3 2 水溶液を使用した場合、下記の
加水分解によってTiO2の結晶成長が起こり、付着に
至るものと考えられる。 TiO(NO3 2 +H2 →TiO2 +2HNO3
【0019】結晶化によるTiO2 の付着程度は、付着
条件に影響されるが、その場合にあっても、高温条件と
して、例えば100〜288℃,高圧条件として、例え
ば50〜80kgf/cm2 、処理時間条件として、2
4〜48時間を選択することが好適である。上述のサン
プルの場合には、それぞれの作製条件下で好結果が得ら
れた。
【0020】なお、上述のサンプルにあっては、TiO
2 の付着付着性を向上させるための前処理として、ショ
ットブラスト処理を実施し、内部構造物Xの表面を1μ
m程度研削して、酸化皮膜や不働態化皮膜を除去するよ
うにしたが、TiO2 の結晶化を観察した結果、ショッ
トブラスト処理を省略し得るとの示唆を得た。
【0021】
【発明の効果】本発明に係る原子力発電プラント内部構
造物の防食方法を適用することにより、以下の効果が得
られる。 (1) 処理液を必要に応じて高温高圧雰囲気で接触さ
せた状態で、TiO2 を処理表面に付着させるものであ
るから、処理液と接触している広範囲な構造物、配管内
面、機器等に適用することができる。 (2) 処理液を原子炉圧力容器や配管の内部に充填す
るものであるため、従来技術例と比較して、防食処理の
労力を著しく低減することができる。 (3) TiO2 の光電極反応を利用するものであるた
め、金属種類等の材料の制限が少なく、実用性を拡大す
ることができる。 (4) 高温高圧環境や処理液の濃度により処理条件が
設定されるため、処理作業性を高め得るとともに、防食
効果の管理を行なうことができる。 (5) 内部構造物等の表面にTiO2 を付着させるも
のであるために、防食効果を長期間維持することができ
る。 (6) 処理液の接触部分に対して防食効果が発揮され
るため、狭隘部や隙間等の細部にまで、材料表面に対し
て防食性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る原子力発電プラント内部構造物
の防食方法の第1実施形態を示す結線図である。
【図2】 本発明に係る原子力発電プラント内部構造物
の防食方法の第2実施形態を示す結線図である。
【図3】 実施例における回析度と反射強度との関係曲
線図である。
【符号の説明】
1 原子炉圧力容器(原子炉) 2 原子炉格納容器 3 再循環系 4 浄化装置 5 主蒸気配管 6 タービン 7 発電機 8 復水器 9 給水ポンプ 10 給水配管 11 加圧器 12 蒸気発生器 13 一次系蒸気配管 14 二次系蒸気配管 A TiO2 原料溶液供給系 X 内部構造物

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原子炉冷却水と接触する内部構造物の防
    食性を向上させる方法であって、TiO2 原料溶液を水
    で希釈した状態の処理液を作成し、該処理液を内部構造
    物に接触させた状態でTiO2 を分離させ、分離したT
    iO2 を内部構造物の表面に付着させることにより防食
    性を付与することを特徴とする原子力発電プラント内部
    構造物の防食方法。
  2. 【請求項2】 内部構造物の周囲の環境を高温高圧雰囲
    気としてTiO2 の分離を促進させることを特徴とする
    請求項1記載の原子力発電プラント内部構造物の防食方
    法。
  3. 【請求項3】 原子炉から生じる放射線や可視光線等に
    よる光電極反応により、TiO2 を付着させた内部構造
    物の表面に防食性を生じさせることを特徴とする請求項
    1または2記載の原子力発電プラント内部構造物の防食
    方法。
  4. 【請求項4】 TiO2 原料溶液を、原子炉の運転開始
    前に原子炉冷却水と置換することを特徴とする請求項
    1、2または3記載の原子力発電プラント内部構造物の
    防食方法。
  5. 【請求項5】 原子炉圧力容器に接続される原子炉再循
    環系や給水系中に熱発生源を配して高温水を生成し、該
    高温水を循環させることを特徴とする請求項1、2、3
    または4記載の原子力発電プラント内部構造物の防食方
    法。
  6. 【請求項6】 高温雰囲気を、原子炉運転時の温度条件
    またはその条件を下回るように設定することを特徴とす
    る請求項1、2、3、4または5記載の原子力発電プラ
    ント内部構造物の防食方法。
  7. 【請求項7】 TiO2 原料溶液が、 TiO(NO3 2 Ti〔OCH(CH3 2 4 5TiO2 ・N25・6H2 TiO(CH3 COCHCOCH3 2 Ti2 (C2 4 3 の少なくとも一つであることを特徴とする請求項1、
    2、3、4、5または6記載の原子力発電プラント内部
    構造物の防食方法。
  8. 【請求項8】 複数種類のTiO2 原料溶液を、時間を
    あけて切り替えて使用することを特徴とする請求項7記
    載の原子力発電プラント内部構造物の防食方法。
  9. 【請求項9】 防食性付与処理対象物が、原子炉圧力容
    器の内部に配される内部構造物,原子炉圧力容器に接続
    される配管系,及び配管系に配される機器類等とされる
    ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7ま
    たは8記載の原子力発電プラント内部構造物の防食方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001276628A (ja) * 2000-03-31 2001-10-09 Toshiba Corp 原子炉構造材料の光触媒付着方法
US6940939B1 (en) 1999-06-23 2005-09-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Reactor structural member and method of suppressing corrosion of the same
JPWO2009025330A1 (ja) * 2007-08-23 2010-11-25 株式会社東芝 放射性物質の付着抑制方法およびその付着抑制装置

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