JPS6286200A - 還元除染における溶解速度調整法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 原子力発電プラントの一次冷却水が接する配管・機器、
燃料集合体等の内側には放射性の酸化皮膜が形成され、
これがプラントの表面線量率を高める原因になっている
ので、定期定検時の被曝低減の見地からこれら酸化皮膜
の除去、すなわち、除染が必要となる。この除去には通
常金属材料の表面に形成された酸化皮膜だけを選択的に
溶解・分離し、地方、母材、すなわち、金属材料自体は
溶室することなく、その後も使用することができること
が要求される。

このような除染法には大きく分けて化学的方法、機械的
方法を含む物理的方法、電気化学的方法などが考えられ
る。これらの方法には、一長一短がある。化学的除染法
では酸化皮膜の特性を考慮して選定した酸、還元剤、錯
覚剤、インヒビタをブレンドした除染剤を使用する。こ
の方法は酸化鉄皮膜の溶解速度の点では優れているが、
金属母材をも溶解する危険性及び残留液による腐食の心
配が残る。物理的除染法はブラシの摩擦によるブラッシ
ング法、高圧水を噴射する方法、溶液や金属母材に超音
波等で振動を与えて皮膜を機械的に剥離する方法などが
あるが、これらの方法は対象物の形態により除染率が大
きく変化し、また対象物が細い管あるいは複雑な形状の
場合には適用できないことがある。電気化学的除染法は
金属母材に直流通電してそれ自身を陽極にするアノード
分極法、及び陰極にするカソード分極法で代表される。

前者には母材と酸化皮膜を溶解する電解研磨法が該当し
、後者には酸化皮膜だけを還元溶解する還元溶解法が該
当する。これらの方法は原理的には優れているが、実際
に実施するには対象物の組成、形状に対して適切な電解
液、電解条件を選定しなければ効果を発揮しないなど不
安定である。

一方、電気化学的除染法の変法として被除染体とこれよ
り電位の低い金属材等を接続して電池形成を行ない、被
除染体をカソード分極する方法がある。（特願昭５７−
９７４１号明細書）。本誌は外部からの電源を必要とす
ることなく被除染体を還元溶解できるが、アノードとな
る金属材が溶解する問題を生じる。従って、除染液中の
鉄イオン等の金属イオンが多くなり、除染液濃度が低下
するため、廃液処理時のイオン交換樹脂を多量に必要と
する等問題がある。しかし、部品除染において、放射線
線量を低下させる、すなわち、除染効率並びに構造材の
損傷を抑制するには、非常に優れた除染法である。とこ
ろが本誌で除染する場合には、除染状況を判定すること
がむずかしい。できたとしても除染液中の放射能還元の
追跡では時間がかかる。除染中には放射能が高いために
人間が近づいて観略することができない。この方法によ
り除染を効果的に行なわせるには除染状況を外部からモ
ニタする必要がある。発明者らは除染時に流れる電流並
びに電位を検出することにより対応できることを見いだ
し、これを用いた除染システムを提案する。

なお、関連する既出願の明細書には、特願５７−９４４
０７号、特願５７−１９４３０２号、特願５８−１１０
７９１号がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は放射化した鉄酸化物が付着した機器から
鉄酸化物を選択的に除去する方法の中で。

被除染体と金属材を惰性電極とするカソード分極法で除
染する方法において、金属材と惰性電極に流れる電流を
検出することにより、除染速度並び□に除染終了をイン
ラインで判定できる還元除染における溶解速度調整法を
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、放射化した鉄酸化物が付着した機器、配管等
を除染するに際して、被除染体と金属材を接続して、電
池を形成し、除染を行なう方法において、除染の進行な
らびに終了判定をできるようにした電流の計測をとり入
れたことを特徴とする。

本発明を総括的に説明する。第４図に除染の原理を示す
、？ｌ！解質溶液１中に鉄酸化物２と、炭素鋼３が接続
されていているとする。鉄酸化物と炭素鋼の溶液中にお
ける電位をそれぞれ−０，１ｖ（ｖｓ、５ＣＥ）、　　
　０．７Ｖ（ｖｓ、５ＣＥ）とする。このような異種電
極の間では電位の低い炭素鋼から電子が流れるように電
流が流れる。そこで炭素鋼がアノード、鉄酸化物がカソ
ードとなる。各電極の溶解に関しては、炭素鋼がアノー
ド溶解し、鉄酸化物がカソード溶解を起こす。溶解速度
は各電極の電位に依存する。このような電極系では鉄酸
化物の溶解をする際に、炭素鋼が惰性）−極となる。

次に、この電極系での電位と電流の関係を第５図に示す
。溶存酸素を含まない０．００２Ｍ／　Ｑ　ＥＤＴＡ液
（２０”Ｃ）における鉄酸化物であるＦｅ−，０，、と
炭素鋼のそれぞれの電位と電流密度の関係、すなわち、
分極曲線を示している。今、同じ面積の二つの電極が接
続されていると、電流は一定であるから、各電極の電流
密度は同じとなる。従って、電位は点線４で示した一〇
、６２Ｖどなる。この時の電流密度（ｉ）とＷｉ極面積
（Ａ）の関係は一定電流（Ｉ）の下では次のようになる
。

Ａ７．、。、・ｉ２．、。、　＝　Ａ　、　、・ＩＦｓ
従って、二つの電極の面積（Ａ、、、。、、Ａ、、）が
異なる時にはそれに応じて電流密度（１ｖｉｓａ４＋１
７．）が異なり、その時の電位（破線５に示す）も変わ
ってくる。

ところで鉄酸化物が構造材に付着している場合には、除
染の進行とともに鉄酸化物が溶解して構造材が露出して
くる。例えば付着物がＦｅ、　ｏ、！構造材が５ＵＳ３
０４　、惰性電極が炭素鋼における溶解にともなう電流
の変化を説明する。第６図にこれら三つの電極での分極
曲線を示す。三つの電極の表面積は等しいとする。はじ
めに、Ｆｅ５０．と炭素鋼の間には破線５に示すように
、０　、２３　ｍＡ／　ａｍ２の電流が流れ、電位は一
〇、６２Ｖ　である。これが溶解の進行と共に構造材の
ＳＵＳ材が露出し、ＳＯ３月とＦｃ１０．に対して炭素
鋼と電流は低下するとともに電位も低下する。そして、
構造材のＳＵＳ材だけになった時には、破線６に示すよ
うに、０　、１１　ｍＡ／ｃｍ”、−０，６８Ｖで安定
する。

このように鉄酸化物が付着する材料と惰性電極との間に
は電位と電流が変化することが予想される。この状況を
モニタして除染状況並びに終了時を判定する。

〔発明の実施例〕

本発明を実施する際の具体的方法について述べる。第１
図は本発明の除染法の例である。除染装置７は被除染体
を収納できる容器でできており、底部に除染液を加温す
るためのヒータ８．除染液中の溶存ａｉＡを除去すめた
めの脱気用不活性ガス散気管がとりつけられている。さ
らにこれらの器具の上に被除染体１０を設置するための
多孔板が設置されている。除染容器内の液の循環用のポ
ンプ１１が付属している。さらに、除染後の除染液の処
理には、イオン交換樹脂カラム１２を配している。除染
を行なうには、被除染体に炭素鋼等の金属材をネット状
、あるいは、板状にした惰性電極１３を設け、被除染体
と惰性電極をそれぞれリード線１４で外部にとり出し、
このリード線間の電流測定あるいはスイッチのための計
測器１５を設置している。

除染を行なうには、錯化剤を主成分とする除染液１６を
所定の温度と溶存酸素濃度に調整する。

除染条件が設定された所で、計測器１５の接続回路を入
れて電流測定を開始する。除染の進行とともに電流が低
下して一定値を示すようになった時点でスイッチを切り
、除染を終了し、被除染体１０を外部にとり出すか、あ
るいは、除染容器の中でともに水洗等を行なう、除染液
は冷却後、イオン交換樹脂カラム１２で液中の不純物を
除去する。以上の工程で除染を完了する。

次に、本発明の有効性についての実験例を示す。

実験装置を第２図に示す。用いた被除染体１１は鉄酸化
物が平均３０μｍ表裏に付着しているＳＵＳ製円管（内
径５３Ｉ、外径６０．５ｍｍ、長さ１００ｍｍ）である
。惰性電極１２は炭素鋼で被除染体を被覆できる円筒管
（内径１．０５ｍｍ、長さ１．５０ｍｍ）と被除染体の
中心部に炭素鋼棒（径２＋ｎｎ＋φ、長さ１５０ｍｍ）
で構成した。これらの被除染体と惰性電極を収納する除
染液槽１３には除染液の温度と脱気し・ベルを調整する
ための調整槽１４が連結され、調整槽の除染液をポンプ
１５で除染槽１３に循環できるようになっている。被除
染体と惰性電極からはそれぞれリード線１６をとり出し
、これに接続スイッチと電流計を組み込んだ計測器１７
を設置している。さらに被除染体の電位測定に比較電極
１８と電位差計１９をとりつけている。

実験条件として、８０’Ｃに脱気加温した１％ＥＤＴＡ
・２ＮＩ（４液で前述の被除染体を除染した。その時の
電位と電流の時間変化を第３図に示す。十四時間の除染
中に電位変化は−０，６２から−０，７０■まで低下し
なかった。一方、電流変化は８５ＴＲ＾から入時間後に
急激に下がり、十時間後以降４６Ａ で安定した。これらの電位と電流の変化については、次
にように考えることができる。電位変化が小さい。これ
は初期の電位が付着物だけによるものでなく、付着物が
多孔質であるため構造材の。

ＳＯ８の電位の影響をうけていることによるものと考え
られる。電流変化は、電流が小さくなる所から付着物が
溶解して、構造材が露出してくる。

電流が一定になる所で付着物が完全に溶解したことに対
応する。以上からもわかるように、付着物の溶解、すな
わち、除染の状況は電流の検出により知ることができる
。さらに、除染効果と一定電流での時間の最適化を図る
ことにより、除染操作を終了する判定がつく。

〔発明の効果〕

本発明では、被除染体と犠牲電極との間に電流、肴計測
する回路をもつ異種金屑接続による除染法□゛１ 、；において、除染の状況を電流変化と除染終了時の判
断をモニタすることができる。これにより、除染液濃度
の適正化、さらには、除染廃液の再生時の負荷を軽減で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子力発電プラントの一次冷却水の接する配管、機
   器の表面に付着した放射性鉄酸化物の除染法において、 被除染体と金属材とを接続して前記被除染体を還元除染
   するように際し、接続回路に流れる電流あるいは前記被
   除体の電位を計測して除染速度のモニタ、あるいは、除
   染時間の終了を判定することを特徴とする、還元除染に
   おける溶解速度調整法。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記被除染体と前記金属材の間に流れる溶解電流を消費
   して妨害する液中溶存酸素は１０ｐｐｂ以下とすること
   を特徴とする還元除染における溶解速度調整法。 ３、特許請求の範囲第１項において、 前記被除染体と前記金属材の間に流れる電流を変化させ
   る除染液濃度、温度並びにｐＨを一定にすることを特徴
   とする還元除染における溶解速度調整法。