TW552586B

TW552586B - A method of decontaminating by ozone and a device thereof

Info

Publication number: TW552586B
Application number: TW091111756A
Authority: TW
Inventors: Makoto Nagase; Hideyuki Hosokawa; Kazumi Anazawa; Motohiro Aizawa; Yoshinori Chiba
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Eng Co Ltd
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2003-09-11
Also published as: JP2003098294A; US20030058982A1; US20030058981A1; EP1298677A2; EP1298677A3

Description

552586 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（1 ) 本發明之背景：本發明之領域：本發明係關於一種核子動力相關設備，尤指一種去污方法，用以從被放射性核種所污染之金屬表面化學性地去除放射性核種。習知技術·_ 已經存在有各種使用例如去污劑（諸如無機酸、有機酸等等）之化學手段的去污方法，舉例來說，專利公報第 He i 03 - 10919號案揭示一種藉由使用高猛酸當作氧化劑，及二羧酸當作還元劑來化學性地去除原子爐中之金屬構件污染的方法。日本申請專利特開平公告第 2 0 0 0 — 8 1 4 9 8號案揭示一種藉由使用臭氧及草酸來化學性地去除金屬構件污染的方法，日本申請專利特開 .昭公告第S H〇 6 0 - 3 9 5 9 2號案及日本申請專利特表昭公告第S Η〇 6 1 - 5 0 1 3 3 8號案分別使用鈽C e及臭氧和鈽C e、鉻酸、及臭氧。爲了從核子動力相關設備中被放射性核種所污染之單元及部件表面去除放射性核種，特別是從具有在沸騰水原子爐之一次系統中的熱水中所形成之氧化物膜的單元表面 ’在日本專利公報第He i 03 - 1 09 1 9號案及日本申請專利特開平公告第2 〇〇〇一 8 1 4 9 8號案中所揭示之化學去污方法並不是這麼地有效，因爲這些方法需要大型去污裝置，其增加構造成本，並且去污要花至少三 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公董） - 4- 552586 A7 _B7____ 五、發明説明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 天的時間，儘管他們的去污效果顯著。在一特別程序中這可能會使定期的檢察時間加長。此外，這些方法必須去除用來去污的化學物質，因此，需要被解決之二次廢棄物會增加。對於由日本申請專利特開昭公告第S Η 0 6 0 - 3 9 5 9 2號案及日本申請專利特表昭公告第S Η〇 6 1 - 5 0 1 3 3 8號案所揭示之去污方法來說，當這些方法使用去污用的化學物質（例如鈽C e及鉻酸）時，這也是真的。本發明之槪述：本發明之目的在於抑制當被放射性物質所污染之金屬表面的去污之際二次廢棄物的產生。和沸騰水原子爐一次系統中之原子爐水接觸的金屬表面具有二沉積層：一由基底材料之腐蝕所產生的內層氧化物膜及一從原子爐水所沉積之外層氧化物層。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製外層包含一次鐵氧化物之包層，且其放射能少於全部放射能的1 / 3 ，外層包層並不緊密地覆蓋整個氧化物膜，而是如此地多孔，以致於原子爐水可以貫穿外層，並且觸及內層氧化物膜。內層氧化物膜主要包括鉻的氧化物，並且含有許多放射性物質，因此，有可能藉由溶解及去除內層鉻的氧化物膜而從系統中去除大部分的放射性物質。在深奧的硏究與實驗之後，本案發明人發現臭氧水能夠溶解鉻的氧化物，本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）「5 : 一 -- 552586 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（3 ) 但沒有產生二次廢棄物，臭氧藉由其強力的氧化力而使三價的鉻氧化成爲六價的鉻，並且最終之鉻的離子係可溶解於水中，剩餘的臭氧很容易被分解成氧，因此，不會產生其他二次的化學廢棄物。但是，因爲臭氧溶解於水的溶解度不是很高，所以必須使用高純度的臭氧氣體來製備臭氧水，其臭氧濃度係足夠高，以達成最佳的氧化性能。爲了製備這樣的高純度臭氧氣體，我們使用臭氧產生器，其具有放電於氧氣氣體中以產生臭氧於氧氣氣體中，使此臭氧-氧氣混合氣體冷卻於一 1 1 2 °C (臭氧的沸點）與一 1 5 8 °C (氧氣的沸點 )之間，及僅收集液體臭氧等步驟，所獲得到之臭氧幾乎是純的，我們能夠藉由使此液體臭氧氣化以得到9 0 %或更高的臭氧。我們將此高純度臭氧氣體吹進原子爐水中，而原子爐水經由通風管線或排水管線而流經原子爐水再循環系統。有此，我們能夠將高濃度臭氧水供應入原子爐水再循環系統，從原子爐再循環系統之管道或單元的表面溶解及去除鉻的氧化物。在確定於含放射性核種（例如鈷）之原子爐水中沒有偵測到任何臭氧之後，我們能夠去除在原子爐水淨化系統中的放射性核種。因此，此方法中的暫時性裝置僅係一種供應高純度臭氧氣體的裝置，這是非常簡單，並且不需要太多錢。因爲即將被吹進原子爐水中之臭氧氣體是純的，所以臭氧水中臭氧的濃度變得較高，並且臭氧水具有較強力的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6- 552586 A 7 B7 五、發明説明（4 ) _化力’臭氧氣體中臭氧的濃度較佳爲9 〇 %，其必須至少爲3 0 %或更高，實際上爲5 0 %或更高。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 附圖之簡略說明：圖1係去污系統之示意圖，而此去污系統係本發明之第一實施例；圖2係依據本發明之去污程序的槪略；圖3係顯示依據本發明之去污結果的槪念圖；圖4係圖1之高純度臭氧氣體產生單元實例的示意圖 y 圖5係液體臭氧製造裝置之一例的示意圖；圖6係去污系統之示意圖，而此去污系統係本發明之第三實施例；以及圖7係去污系統之示意圖，而此去污系統係本發明之第四實施例。符號說明經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 原子爐壓力容器 2 再循環管線 3 再循環泵 4 再循環泵入口閥 5 再循環泵出口閥 6 出氣管道 7 噴射泵本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 552586 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（5 ) 8 原子爐心 9 殘留熱去除系統管線 10 殘留熱去除系統泵 11 熱交換器 12，13，17，18，19，31，33，49 ，5 5，5 6，6 6 閥 14 原子爐水淨化系統管線 15 原子爐水淨化系統泵 16 脫鹽器 2 0 主蒸氣管線 2 1 主蒸氣隔離閥 22，24，32，6〇，68 通風管線 2 3 彎曲管線 2 5，2 6 去污座 2 7 再循環系統取樣管線 28 原子爐水淨化取樣管線 29 取樣管線 30 給水管線 34 臭氧氣體供應單元 35 臭氧氣體供應泵 3 6 臭氧氣體供應管線 38 液體臭氧泵 39 液體臭氧移送管線 4 0 t 氣化單元 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -8- 552586 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ______B7 五、發明説明（6 ) 4 1，4 7溫度控制單元 43 氧氣貯存器 4 4 放電型臭氧產生單元 46 臭氧冷凝管 48 液體臭氧槽 50 液體臭氧取出管線 5 1 暫時循環管線 5 2 暫時循環泵 5 3 臭氧溶解槽 5 4，6 4 旁通管線 57 臭氧分解塔 5 8 離子交換樹脂塔 59 臭氧氣體分解塔 6 1 去污槽 6 2 循環管線 6 3 循環泵 67 氧氣排出管線較佳實施例之詳細說明：下面將參照圖1來解釋本發明之第一實施例，此實施例應用一依據本發明，去除沸騰型核能發電廠之原子爐水再循環系統中之單元及管道內表面污染的去污裝置。圖1 係一去污系統實例，其包括一原子爐壓力容器、一原子爐水再循環系統、一原子爐水淨化系統、一殘留熱去除系統本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552586 A7 一_ ___ B7 五、發明説明（7 ) ' & 一*將臭氧氣體（係藉由液體臭氧之氣化來予以製備）供應給這些系統的裝置。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此實施例提供〜臭氧去污裝置，其包括一臭氧氣體供應單元3 4、一臭氧氣體供應管線3 6 ，具有一端連接至臭氧氣體供應單元3 4，且另一端連接至再循環系統之入口閥4的通風管線2 2、及一臭氧氣體供應泵3 5，此臭氧氣體供應栗3 5被置於臭氧氣體供應管線3 6中，並且將臭氧氣體從臭氧氣體供應單元3 4饋送至原子爐水再循環系統’臭氧氣體供應管線3 6能夠是一不銹鋼片管、一聚四氟乙烯管等等。原子爐壓力容器1被連接至一其中具有一主蒸氣隔離閥2 1的主蒸氣管線2 0、一其中具有一閥3 1之水供應管線、及一其中具有一閥3 3之通風管線3 2。原子爐水再循環系統包括一再循環管線，其被連接至原子爐壓力容器1 ，並且從上游側到下游側按照順序含有經濟部智慧財產局員工消費合作社印製一再循環栗入口閥4、一再循環泵3、及一再循環泵出口閥5。一連接再循環泵出口閥5之出口至原子爐壓力容器 1之管道被稱爲出氣管道6，再循環泵入口閥4及再循環泵出口閥5在他們的閥帽中分別具有通風管線2 2及2 4 ’再循環泵3也具有一彎曲'管線2 3，在再循環栗3之前或之後的再循環管線2分別具有去污座2 5及2 6。殘留熱去除系統包括一殘留熱去除系統管線9 ，其胃有連接至再循環泵入口閥4之前的再循環管線2之上游端，及連接至再循環泵出口閥5之後的再循環管線2之下游 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 552586 A7 B7 五、發明説明（8 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 端，並且從上游側到下游側按照順序含有一閥1 9、一閥 1 2、一殘留熱去除系統泵1 0、一熱交換器1 1 、及一閥1 3 ，在熱交換器1 1與閥1 3之間的殘留熱去除系統管線9具有一取樣管線2 9，一再循環系統取樣管線2 7 被設置而比殘留熱去除系統管線9之下側端的連接位置更接近原子爐壓力容器1。原子爐水淨化系統包括一原子爐水淨化系統管線1 4 ，其具有連接至該等閥1 9與1 2間之殘留熱去除系統管線9的上游端，並且從上游側到下游側按照順序含有一閥 1 7、一*原子爐水淨化系統栗1 5、一脫鹽器1 6、及一閥1 8。一原子爐水淨化取樣管線2 8被設置在脫鹽器 1 6與閥1 8之間的原子爐水淨化系統管線1 4中。當核能發電廠停止發電時，在分裂（parallel off)後之原子爐水的流動被分成三類，第一類流動爲原子爐壓力容器1、原子爐水再循環系統2、再循環泵、出氣管道6、原子爐壓力容器1、噴射泵7、壓力容器的底部、及原子爐心8 (按照此順序），第二類流動爲原子爐水再循環系經濟部智慧財產局員工消費合作社印製統2、分支至閥1 9及1 7、原子爐水淨化系統泵1 5、脫鹽器1 6、閥1 8、給水管線3 0、及回到原子爐壓力容器1 (按照此順序），第三類流動爲原子爐水再循環系統2、分支至閥1 9及1 2、殘留熱去除系統泵；[〇、熱交換器1 1、閥1 3、及原子爐水再循環系統2 (按照此順序）。這些流動去除了在原子爐心1中所產生之衰變熱，並且淨化原子爐水以保持高品質的原子爐水。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 552586 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 __B7五、發明説明（9 ) 圖2顯示原子爐水再循環系統2、再循環泵3、再循環泵入口閥4、再循環泵出口閥5、及出氣管道6之去污程序的槪略，在稍後之敘述中的”高品質臭氧氣體”係指藉由使液體臭氧氣化所獲得之氣體。圖2顯示主要的事件如何隨著時間的消逝而被實施，在分裂之後，殘留熱去除系統使原子爐水冷卻至1 0 0 °C (在1 2小時之後）。在此步驟中，再循環泵之流動速率變成最小，殘留熱去除系統仍然繼續冷卻，當原子爐水被冷卻至8 0 °C以下時，冷凝器的真空被破壞。在臭氧去污中，臭氧可能從原子爐水氣化，並且移動至原子爐壓力容器1之上側部分中的氣相，主蒸氣隔離閥 2 1在去污的開始之前被關閉，以防止所氣化之臭氧擴散進入渦輪機系統中。當臭氧水進入原子爐水淨化系統中之脫鹽器1 6內時，脫鹽器1 6中的離子交換樹脂可以被氧化及分解，而因此原子爐水中之有機碳（T〇C )的總量可能會增加。爲了防止這樣或者爲了使原子爐水淨化系統和原子爐再循環系統隔離，原子爐水淨化系統泵1 5在去污的開始之前被停止，並且閥1 7及1 8在去污的開始之前被關閉。當此系統準備好進行去污時，臭氧氣體供應單元3 4 藉由臭氧氣體供應泵3 5而將高純度臭氧經由臭氧氣體供應管線3 6饋入原子爐水再循環系統，圖2顯示一使臭氧氣體供應管線3 6連接至再循環泵入口閥4之通風管線 2 2以饋送氣體之實例，此連接之優點爲既有管道（其導本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552586 A7 B7 五、發明説明（1〇) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 致此系統的較少修改）之使用及去污範圍的擴大，因爲通風管線2 2係在再循環管線之比較上游側的位置。但是，我們不能夠期望此連接（使用通風管線2 2來饋送臭氧氣體）具有去除原子爐壓力容器1與再循環泵入口閥4間之再循環管線污染的功效，這是因爲所注入之臭氧將會分解，並且通過原子爐心之臭氧也可以被分解，而在此原子爐心中，藉由強的伽馬（gamma )射線來分解水（甚至在原子爐停止之後仍持續著）。接者將解釋即將被添加進原子爐水中之臭氧的量，舉例來說，再循環泵3之最小流動速率（2 0 % )爲 2 0 0 0 m 3 /小時（在1 1 0 〇 M w e核能發電廠的情況中）。爲了讓臭氧在此原子爐水中的含量爲2 0 p p m ( 濃度）’必須以約4 0 K g /小時之速率來饋送臭氧，去污所需要的時間爲3小時到1 2小時，較佳爲5小時到6 小時。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製爲了決定去污所需要的時間，本案發明人採取下面的步驟，即準備一試驗片A，其係在普通水質環境（N W C )下以放射性鈷5 8來予以污染，而普通水質環境（ N W C )係指和真正的核能發電廠相同的水質、溫度條件，但沒有氧的添加，以及一試驗片B，其係在氫水質環境 (H W C )下以放射性鈷5 8來予以污染，而氫水質環境 (Η W C )係指和真正的核能發電廠相同的水質、溫度條件，且具有氫的添加；使這些試驗片Α及Β在常溫下浸漬於臭氧飽和的水（藉由將臭氧氣體注入水中來使之飽和） -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 552586 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（11) 中；以及在5小時的浸漬之後，測量試驗片A及B的放射肯g。由於5小時浸漬之後的測量結果’我們發現試驗片A (污染於N W C條件下）損失約原來之放射能的1 / 3 ，而試驗片B (污染於H W C條件下）損失約原來之放射能的 3 / 4。從上面來判斷，去污用的時間可以是3小時到1 2小時，較佳爲5小時到6小時。雖然看起來較長的去污時間增加去污的功效，但是，在1 0小時之試驗後的真正結果和在5小時之試驗後的真正結果幾乎是相同的。因此，爲了確定，去污用的時間可以是至少Γ 2小時，但是，較長的去污時間較不令人滿意，因爲可能會影響決定性的程序〇技術上有可能供應9 0 %或9 0 %以上之純度的臭氧，並且最佳使用高純度的臭氧，但是，臭氧的純度藉由其分解而下降，視溫度及臭氧供應管線的長度而定。從典型的臭氧產生器產生1 0 %到2 0 %之純度的臭氧來判斷，在由液體臭氧來製備臭氧的方法中臭氧的純度必須是以 3 0 %或3 0 %以上爲特徵。實際上，較佳的臭氧純度應該爲5 0%或5 0%以上，使得氣體中臭氧的分壓可以是支配的。雖然看起來較高的臭氧濃度可以縮短去污的時間，但是臭氧在水中的可溶解度不很高，或者甚至當使用高純度的臭氧時爲至少2 0 p p m。饋送更多的臭氧以增加臭氧濃度是沒有用的，過多的臭氧將會造成再循環泵3中的空 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -14- 552586 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（12) 穴現象。因此，去污用的最小可接受時間可以是3小時，但是，殘留熱去除系統要花約5小時來冷卻此系統，因此 ’去污用的時間不可以短於5小時。除了連接至再循環泵入口閥4之通風管線2 2之外，爲了饋送臭氧氣體，我們也可以使用連接至再循環泵3及再循環泵出口閥5之通風管線2 3及2 4、再循環系統取樣管線7、連接至原子爐水淨化系統中之脫鹽器1 6出口的取樣管線2 8、殘留熱去除系統中的取樣管線2 9、及在再循環泵之前及之後的去污座2 5及2 6。在這些之中 ’因爲泵3可能會造成空穴現象，所以連接至再循環泵3 之通風管線2 3係較不佳的。此外，因爲再循環泵入口閥 4及再循環泵3不能夠被去污，所以在再循環泵3之後的任何單一臭氧供應點係較不佳的。但是，當他們和通風管線2 2 —起被使用時，饋送至（通風管線2 2之）入口之臭氧的速率能夠被降低，而因此，能夠減少泵中的空穴現象。此外，當其本身分解之臭氧的量減少時，在再循環泵 3 (之下游中）之後的一點和通風管線2 2兩者的使用能夠增加出氣管道6中臭氧的濃度，假設即將被添加之臭氧的總量係相同的。當殘留熱去除系統中的取樣管線2 9通常是在原子爐容器之外側時，很容易將臭氧氣體饋入取樣管線2 9中，但是，因爲臭氧饋送點（富含臭氧之水被饋送至再循環系統的地方）係在再循環泵（之下游中）的後面，所以去污的範圍變得較小。相反地，當連接至原子爐水淨化系統中 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 552586 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（13) 之脫鹽器出口的取樣管線2 8被用來饋送臭氧時，富含臭氧之水經由給水管線3 0而流入原子爐壓力容器1中，並且部份的水回到再循環管線2，此流動能夠去除再循環泵入口閥4之上游側的污染。但是，此連接之缺點在於其在臭氧的注入與到達即將被污染的部分之間花了許多時間，並且大部分的臭氧藉由噴射泵7而被載運到原子爐心1 ，而且被放射線沒有用地分解。在臭氧供應的預定時間期間之後停止臭氧供應，如上面所解釋的，臭氧本身自行分解，並且藉由原子爐心中之放射線而被分解，而且自系統中消失。但是，建議確定在從原子爐水淨化系統之原子爐水中去除放射性物質之前，原子爐水不含任何臭氧，因爲當通過脫鹽器1 6時，任何留在原子爐水中的臭氧將會氧化及分解脫鹽器1 6中的離子交換樹脂。在確定原子爐水不含任何臭氧之後，操作人員打開閥1 7及1 8，並且起動原子爐水淨化系統泵1 5 以淸潔此系統。如果臭氧分解係慢且不充分的，則貴金屬之觸媒及活性碳必須從原子爐水淨化系統中之脫鹽器1 6的入口被添加，以加速臭氧之分解。在原子爐水到達離子交換樹脂之前的此臭氧分解保護離子交換樹脂以防分解，並且使我們進行至下一個.淨化程序。這些簡單的步驟能夠從原子爐再循環系統中之單元及管道的內表面去除部分的放射性物質，而因此減少了原子爐容器中的大氣劑量率。當被應用來自原子爐水去除去污 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝.

、1T 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -16 - 552586 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（14) 劑時，依據本發明之原子爐水淨化系統中的裝置能夠遠端地收集及處理經溶離之放射性物質，這能夠減少在去污期間暴露於放射能及暫時的設施，其導致在去污成本上的縮減。在原子爐壓力容器1的頭（上蓋）被打開之前，原子爐壓力容器1中的上部氣相可能含有一些臭氧氣體，因此，如果氣體含有例如碘之氣體狀的放射性核種，我們能夠使用普通頭上之通風管線中的閥3 3來實施氣體置換。因爲普通的氣體處理系統配備有活性碳過濾器以吸附碘，所以任何殘留的臭氧能夠藉由活性碳來予以去除，並且對環境沒有任何影響。如圖4所示，高純度臭氧產生單元3 4能夠包括一液體臭氧貯存器3 7，用以儲存及輸送液體臭氧、一氣化單元4 0，以一液體臭氧移送管線3 9而被連接至此液體臭氧貯存器、以及一液體臭氧泵3 8，被設置於液體臭氧移送管線3 9中以移送液體臭氧。氣化單元4 0應該配備有一溫度控制單元4 1 ，以控制氣體產生的速率，也有可能使用固體臭氧貯存器當作一輸送單元，使固體臭氧液化，將液體臭氧送至氣化單元，以及使液體臭氧在那裡氣化。如圖5所例舉，高純度液體臭氧能夠被產生，其藉由將氧氣氣體從氧氣貯存器4 3移送至普通的放電型臭氧產生單元4 4，局部將氧氣轉變成爲臭氧，將臭氧-氧氣混合物移送進一臭氧冷凝管道4 6中，其溫度藉由一溫度控制單元4 7及一冷凍機而被保持在一 1 1 2 °C與一 1 8 2 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -17- 552586 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（15) °c之間，以及將氣體狀臭氧轉變成爲液體臭氧等諸步驟。液體臭氧被儲存在以相同的方式來予以冷凍的液體臭氧槽4 8中，並且當閥4 9被打開時能夠從液體臭氧取出管線5 0被抽取出，仍未被冷凝之氧氣氣體經由氧氣排出管線6 7而被排放出至大氣中。爲了去除即將藉由分解而被排放出之氧氣氣體中的微量臭氧，以活性碳來充塡臭氧氣體分解塔5 9 ，能夠用貴金屬之觸媒來取代活性碳，以防止塔中之塡料因爲氣體中大量的臭氧而被燃燒。也有可能使氧氣氣體饋送回到放電型臭氧產生單元 4 4的上游側，而不是使氧氣氣體排放至大氣中，這具有省卻臭氧氣體分解塔5 9 ，且減少所需之氧氣氣體量的優點。此外，氧氣貯存器4 3能夠是從空氣中抽出氧氣的裝置，同樣地，能夠用液體氮氣代替冷凍機，以冷卻臭氧冷凝管道4 6及液體臭氧槽4 8，當被冷卻至其沸點（ - 1 8 2 °C )時，液體臭氧能夠被轉變成固體臭氧。爲了輸送，因爲液體臭氧可能因爲快速的溫度改變而爆炸，所以固體臭氧遠比液體臭氧更爲安全。有可能使用一臭氧產生裝置就地來製備去污用的臭氧，但是，一以極高速率（4 0 k g/小時）產生臭氧之臭氧產生裝置係非常大而且需要大的安裝空間，在某些情況中，不可能於原子爐容器中在臭氧供應點的附近維持如此大的安裝空間。也有可能將臭氧產生裝置放置在原子爐容器的外面，但是當臭氧分解於長的臭氧供應管線中時，臭氧的濃度可能會下降。因此，製備液體臭氧或固體臭氧當本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 552586 A7 B7 五、發明説明（16) 作原子爐容器之外側的高純度臭氧原料、將液體或固體臭氧移送進原子爐容器中、以及在原子爐容器中使其氣化成爲氣體狀的臭氧係合理的。在此情況中，我們能夠花足夠的時間來製造臭氧’並且減少臭氧產生裝置的設備成本及臭氧製造成本（藉由使用夜間電力服務）。就像已經解釋的，難以單獨藉由透過臭氧來去污，以降低剩餘的放射能之等級至原來之放射能的2 / 3到1 / 4以下。當拆裝及檢查再循環泵3及其入口閥及出口閥4 及5時，首先藉由臭氧來去除這樣的部件之污染，而後化學性地處理他們以完成去污係較佳的。實際上，我們能夠在9 0 °C時用約2 0 0 p p m之有機酸的水溶液來淸洗此等部件至少一次，而此有機酸的水溶液主要含有草酸。如果此淸洗不足以去污，我們能夠採取在有過氧化氫參與的情況下，藉由觸媒或紫外線來分解含草酸溶劑、以臭氧或含有高錳酸離子之氧化分解劑來處理他（用於氧化分解）、以及再度以含草酸溶劑來處理他（用於還原分解）等步驟。能夠重複這些氧化及還原分解，直到獲得到所想要的去污效果爲止。藉由臭氧之去污，而同時原子爐沒有正在運作能夠高的去污功效，其相等於在藉由有機酸來使經臭氧處理之部件氧化去污之後的去污功效，因此，此實施例能夠使去污後之連續的氧化及還原去污縮短，並且減少安裝暫時設備之操作人員暴露於輻射的劑量。依據上面的實施例，本發明不僅能夠在短時間內藉由 1T (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I) 裝. 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -19 - 552586 Μ Β7 五、發明説明（17) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一簡單裝置來降低原子爐水中的劑量速率，而且也能夠減少對維修工程人員及操作人員的輻射暴露。此外，因爲用於氧化去污之臭氧很容易被分解成氧氣’所以本發明幾乎不會產生起因於去污之二次廢棄物。接著，下面將解釋本發明的第二實施例，該第一實施例使用臭氧去污程序，而同時原子爐係在停工狀態中，但是，再循環泵3在去污期間正在運作’而因此大量的原子爐水流經原子爐水循環系統。因此，有可能實施去污，而同時在再循環泵3被關閉之後，再循環泵3以其慣性正在運作。在此情況中，能夠藉由控制即將依據流動速率來予以添加之氣體的速率來減少即將被使用之臭氧的總量，此方法能夠抑制再循環泵3中之空穴現象的產生。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製但是，在此情況中，原子爐壓力容器1的上蓋即將在再循環泵3停止之後被打開（這被稱爲”上蓋打開”）。當此蓋被打開時，臭氧氣體可能會流過操作平面上（原子爐壓力容器1的上側開口係位於其上），爲了避免此，在檢查期間，上蓋打開操作在一段去污的時間期間應該被抑制，以確保在原子爐壓力容器1之上側部分中氣相之通風期間，在原子爐水中沒有任何臭氧，並且直到經溶離之放射性物質被淨化及去除爲止。下面將解釋本發明的第三實施例，該第一及第二實施例之特徵在於使用再循環泵3的驅動力或慣性來使原子爐水流動，以及使用原子爐水淨化系統中之脫鹽器1 6來去除經溶離之放射性物質。這些裝置3及1 6爲工廠組件， -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 552586 A7 _______B7_^ 五、發明説明（18) 並且他ίΝ的使用被限制，爲了解決此問題，第三實施例包括一暫時循環管線5 1 ，其連接再循環泵出口閥5之通風管線2 4與再循環泵入口閥4的通風管線2 2，並且含有一暫時循環泵52、一閥56、一臭氧分解塔57、一離卞父換樹脂ί合5 8、及一臭氧溶解槽5 3，一旁通管線5 4，其使暫時循環泵5 2與閥5 6之間的暫時循環管線5 1連接至離子交換樹脂塔5 8與臭氧溶解槽5 3之間的暫時循環管線5 1，一臭氧氣體分解塔5 9，其利用一通風管線2 4而被連接至臭氧分解塔5 7，一通風管線6 0，其連接臭氧溶解槽5 3與通風管線 6 8，一臭氧氣體供應單元3 4，一臭氧氣體供應管線3 6，其連接臭氧氣體供應單元 3 4與臭氧溶解槽5 3，以及一臭氧氣體供應泵3 5，被設置於臭氧氣體供應管線 3 6中，以使臭氧氣體饋送至臭氧溶解槽5 3。此系統組態致能再循環泵入口閥4、再循環泵3、胃循環泵出口閥5、及再循環管線2之去污，而和其他的序無關。暫時循環管線5 1被連接至一旁通管線5 4，並且，經過暫時循環管線5 1之流動能夠藉由閥5 5及5 6來予以改變。爲了比高濃度的臭氧來加速放射性物質的溶離，打本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) -21 - " '~~~ (請先閱讀背面之注意事項存填寫本頁) •装· 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 552586 A7 __B7 五、發明説明（19) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 開閥5 5 ，關閉閥5 6 ，並且使暫時循環泵5 2運作以使原子爐水循環’而同時使臭氧從高純度臭氧氣體供應單元 3 4被饋入臭氧溶解槽5 3中，臭氧溶解槽5 3之通風管線6 0排出過多之被分解於臭氧氣體分解塔中的臭氧。在放射性物質的溶離似乎足夠之後，閥5 6被打開，而閥 5 5被關閉。有此，殘留在原子爐水中之離子藉由臭氧分解ί合3 7來予以分解，並且溶解於原子爐水中之放射性物質藉由離子交換樹脂塔5 8來予以去除，臭氧分解塔5 7 中之所分解的氣體經由通風管線6 8而被送至臭氧分解塔 5 9° 使用此暫時系統之優點在於去污程序係和維修程序分開’以及即將被去污的範圍被限定且所需臭氧的量能夠減少。相反地，此方法之缺點在於其需要許多暫時的裝置，並且結果，這增加構造成本。此外，另一缺點在於僅當再循環泵的出口與入口間之區域被去污時，去污的效果係非常受限。經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製去污的範圍能夠藉由將暫時循環管線5 1連接至再循環系統取樣管線2 7來予以擴大，而不是連接至再循環泵之出口閥5的通風管線2 4，但是，這具有取樣管線僅存在於兩個原子爐水再循環系統的其中一者之中、當再循環水和來自殘留熱去除系統中的水合倂時，部分的混合物會回到原子爐壓力容器1中、以及任何的殘餘臭氧可能會流過操作平面上。此問題之解決能夠藉由以一插塞來關閉原子爐壓力容本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） - 22 : ~ 552586 A7 B7 五、發明説明（2〇) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 器1與再循環管線2間之連接處的管道末端，以使包含出氣管道之整個再循環管線2和原子爐壓力容器1隔離，並且藉由插塞之連接機構而使再循環管線2連接至暫時循環管線5 1 。但是，原子爐壓力容器1的上蓋必須被打開，以便用一插塞來關閉再循環管線2 ，並且這相關於維修（分裂）而延遲去污程序，並且連接至插塞之暫時循環管線必須被做成較長。因此，臭氧本身將會分解更多。實施例2及3能夠藉由簡單的裝置來減少原子爐水再循環系統之速率的劑量，以及對服務人員及操作人員的輻射暴露，但沒有影響核能發電廠之定期維修的決定性程序。此外’這些實施例使用臭氧以使放射性物質氧化及去污，臭氧很容易被分解，並且在去污之後，幾乎不會產生任何二次廢棄物。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製街著將解釋本發明的第四實施例。如上面所解釋的，實施例1至3之去污方法係一種系統去污方法，其使原子爐水再循環系統中之單元及管道去污。相反地，實施例4 參照圖7去除小的部件之污染，其放射能能夠藉由氧化去污來予以減少。參照圖7，係本發明之第四實施例的去污裝置包括一去污槽6 2，一循環管線6 2，其具有連接至去污槽6 1之相反埠的上游端及下游端兩者，並且從上游側到下游側按照順序含有一循環泵6 3、一閥6 6、一臭氧分解塔5 7、一離子交換樹脂塔5 8、一臭氧溶解槽5 3， -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（21〇 X 297公釐） 552586 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（21 ) 一旁通管線6 4，其使循環泵6 3與閥6 6之間循環管線6 2的一部分連接至離子交換樹脂塔5 8與臭氧溶解槽5 3之間循環管線6 2的另一部分，一臭氧氣體分解塔5 9，其以一通風管線6 8而被連接至臭氧溶解槽5 3 ’ 一通風管線6 0 ’其連接臭氧溶解槽5 3與通風管線6 8，一臭氧氣體供應單元3 4，一臭氧氣體供應管線3 6 ，其連接臭氧氣體供應單元 3 4與臭氧溶解槽5 3 ’以及一臭氧氣體供應泵3 5 ’被設置於臭氧氣體供應管線 3 6中，以使臭氧氣體饋送至臭氧溶解槽5 3。爲了去污，實施例4之裝置採取以水當作去污用的流體來充塡去污槽6 1 ，將受污染之單元及部件放置在去污槽6 1中，打開閥6 5且關閉閥6 6 ，以便以高濃度之臭氧來加速放射性物質的溶離，運作循環管線2中的循環栗 6 3以使水經由循環管線6 2而流動至及自去污槽6 1 ，以及使臭氧從臭氧氣體供應單元3 4饋送至臭氧溶解槽 5 3中以做成富含臭氧之水等步驟。在臭氧氣體分解塔 5 9中所分解之過多的氣體經由臭氧溶解槽5 3的通風管; 線6 0而被排出。在臭氧溶解槽5 3中所製備之富含臭氧的水使沉積在去污槽6 1中受污染之單元及部件表面上的放射性物質氧化及溶離，而同時讓富含臭氧之水能夠通過去污槽6 1。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _24 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝- 訂 4 552586 A7 B7 五、發明説明（22) 當放射性物質被充分溶離時，閥6 6被打開且閥6 5被關閉以使水經由臭氧分解塔5 7及離子交換樹脂塔5 8而流動至及自去污槽6 1。臭氧分解塔5 7分解水中的臭氧，而離子交換樹脂塔5 8去除經溶離之放射性物質’在臭氧氣體分解塔5 7中所分解之氣體經由通風管線6 8而被送到臭氧氣體分解塔5 9 ，並且從塔5 9而被排放出至大氣中〇依據此實施例，沉積在受污染之單元及部件上的放射性物質藉由係可溶解於水之臭氧來予以氧化，藉由離子交換樹脂塔5 8而被捕捉及去除，因此’僅被離子交換樹脂塔5 8所捕捉及去除之放射性物質爲放射性廢棄物，並且在那裡不會產生任何其他的二次廢棄物，換句話說，放射性廢棄物的量將永遠不會增加。本發明能夠抑制由於去污之額外二次廢棄物的產生。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims

552586 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 1 、一種自被放射性核種污染之金屬表面去除放射性核種的方法，其包括步驟： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 使臭氧液體氣化成爲臭氧氣體；將臭氧氣體吹入水中以溶解；讓富含臭氧之水和受污染之金屬表面相接觸；以及因此，去除含有該放射性核種之沉積物。 2、如申請專利範圍第1項之自被放射性核種污染之金屬表面去除放射性核種的方法，其中，氣化自該臭氧液體之臭氧氣體的純度係等於或大於3 0 %。 3、如申請專利範圍第1項或第2項之自被放射性核種污染之金屬表面去除放射性核種的方法，其中，受放射性核種所污染之該金屬含有構成沸騰水原子爐型核能發電廠之原子爐水再循環系統中之單元及管道的物質，並且該臭氧水洗去含有來自該金屬表面之該放射性核種而同時流經該等單元及管道的沉積物。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4、如申請專利範圍第3項之自被放射性核種污染之金屬表面去除放射性核種的方法，其中，該臭氧氣體被.吹入至少一選自一組在再循環泵之入口閥及出口閥的通風管線、在原子爐淨化管線中之取樣管線、以及在殘留熱去除系統中之取樣管線的管線中，以溶·解於流經該系統之水中，並且產生富含臭氧之水。 5、如申請專利範圍第3項之自被放射性核種污染之金屬表面去除放射性核種的方法，其中，一暫時循環管線被設置來連接在再循環泵之前和之後的原子爐水再循環管本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公ί! -26 - ' 552586 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 2 道’以使原子爐水經由此暫時循環管線及再循環泵而循環，並且臭氧氣體被吹入該再循環管線中的任何地方，而溶解入原子爐水中，並產生臭氧水。 6、如申請專利範圍第4項之自被放射性核種污染之金屬表面去除放射性核種的方法，其中，臭氧氣體被吹進而溶解入8 0 °C或8 0 °C.以下之原子爐水中，而且主蒸氣隔離閥被關閉。 7、如申請專利範圍第4項之自被放射性核種污染之金屬表面去除放射性核種的方法，其中，在臭氧氣體開始注入之前，原子爐水淨化系統和再循環系統隔離。 ’ 8、如申請專利範圍第5項之自被放射性核種污染之金屬表面去除放射性核種的方法，另包括設置一含有離子交換樹脂塔之管道及一不含離子交換樹脂塔之管道並聯於該暫時循環管線中、藉由該離子交換樹脂而從經臭氧處理之原子爐水中捕捉及去除放射性物質等步驟。 9、如申請專利範圍第3項之自被放射性核種污染之金屬表面去除放射性核種的方法，另包括在藉由臭氧氣.體的去污之後，去除在原子爐水淨化系統中所溶解之放射性核種的步驟。 1 0、如申請專利範圍第3項·之自被放射性核種污染之金屬表面去除放射性核種的方法，另包括以主要包括草酸之還原去污劑對藉由臭氧來予以去污之還原一去污部件或全部的單元及管道實施至少一次還原去污的步驟。 11、如申請專利範圍第9項之自被放射性核種污 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（qNS ) A4規格（210X297公釐） -27- 552586 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 3 染之金屬表面去除放射性核種的方法，另包括在以原子爐水淨化系統去除所溶解之放射性核種之前，將能夠分解殘餘臭氧及過氧化氫之貴金屬經由原子爐水淨化系統中之脫鹽器的入口而供應入原子爐水淨化系統內的步驟。 1 2、一種自被放射性核種污染之金屬表面去除放射性核種的臭氧去污裝置，_ 其包括一用以自液體臭氧產生高純度臭氧氣體之機構，以及一臭氧氣體供應管線，而該臭氧氣體供應管線被連接至該臭氧氣體產生機構，以導引臭氧氣體至臭氧目的地〇 1 3、一種自被放射性核種污染之金屬表面去除放射性核種的臭氧去污裝置，其包括：一去污槽，以容納即將被去污之材料；一循環管線，其連接至該去污槽，以使水循環於該槽中；一循環泵，被設置該循環管線中；一臭氧分解塔及一離子交換樹脂塔；以及，一用以將臭氧氣體注入該循環水中之注入機構，其中，該臭氧氣體注入機構被·連接至該臭氧產生機構，用以自液體臭氧產生高純度臭氧氣體，並且含有. 一用以自液體臭氧產生高純度臭氧氣體之機構，及一臭氧氣體供應管線，而該臭氧氣體供應管線被連接至該臭氧氣體產生機構，以導引臭氧氣體至臭氧目的地。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -28- 552586 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 4 4、如申請專利範圍第項或第1 3項之臭氧去污裝置，其中，該臭氧氣體供應管線含有一泵。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 29