WO2007091559A1 - 化学除染装置およびその除染方法 - Google Patents

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WO2007091559A1
WO2007091559A1 PCT/JP2007/052028 JP2007052028W WO2007091559A1 WO 2007091559 A1 WO2007091559 A1 WO 2007091559A1 JP 2007052028 W JP2007052028 W JP 2007052028W WO 2007091559 A1 WO2007091559 A1 WO 2007091559A1
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ozone
reactor
water
decontamination
pressure vessel
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PCT/JP2007/052028
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Masami Enda
Nagayoshi Ichikawa
Masayuki Kaneda
Takeshi Kanasaki
Toshihiro Yoshii
Yumi Yaita
Ichiro Inami
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Kabushiki Kaisha Toshiba
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    • G—PHYSICS
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    • G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
    • G21F9/002—Decontamination of the surface of objects with chemical or electrochemical processes
    • G—PHYSICS
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    • G21F9/002—Decontamination of the surface of objects with chemical or electrochemical processes
    • G21F9/004—Decontamination of the surface of objects with chemical or electrochemical processes of metallic surfaces

Definitions

  • the present invention relates to chemical decontamination technology using ozone, and in particular, for example, on the surface of a decontamination object such as a reactor constituent material in a primary reactor system such as nuclear reactor equipment or piping.
  • the present invention relates to a chemical decontamination apparatus for chemically dissolving and decontaminating an attached or generated oxide film and a decontamination method thereof.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-814908 discloses a technique for chemical decontamination by controlling the pH of ozone water to 5 or lower and increasing the dissolved ozone concentration.
  • Kokai 2002-250794 added at least one oxidation aid selected from carbonic acid, carbonate, boric acid, borate, sulfuric acid, sulfate, phosphoric acid and phosphate to ozone water, A chemical decontamination technique that suppresses corrosion of the material is disclosed.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-228796 discloses a chemical decontamination technique using ozone that supplies ozone gas by a multi-tube hollow fiber membrane mixer and efficiently dissolves ozone gas in water. It is written.
  • Patent Document 1 adds nitric acid to water to generate ozone water having a pH of 5 or lower, and performs an oxidation treatment in this aqueous pH solution to dissolve the oxide film. Chemical decontamination is performed.
  • the acid additive added to water is nitric acid, there is a problem that the corrosion of the reactor components by ozone water, which is weak in the acidity of the aqueous ozone solution, cannot be suppressed.
  • Patent Document 2 describes a technique in which phosphoric acid is added as an oxidation aid in order to suppress corrosion of the reactor constituent material.
  • phosphoric acid is close to a weak acid, even if phosphoric acid is added as an oxidation aid, corrosion of reactor components having weak oxidizing power cannot be effectively and effectively suppressed. It is necessary to add a large amount of phosphoric acid in order to have a large oxidizing power. As a result, secondary waste after decontamination As a result, a large amount of wastewater is generated, and a new problem arises that requires a large amount of labor and cost for the treatment of this secondary waste.
  • nuclear reactor equipment and various pipes are made of steel materials such as stainless steel and carbon steel.
  • Reactor equipment and the inner surface of piping are corroded by contact with high-temperature water, and an oxide film is formed. Radioactivity in the reactor water is taken into the reactor film exposed to the high-temperature water and the oxide film formed on the wetted part of the inner surface of the pipe, which becomes the radiation source.
  • the oxide film formed on the wetted parts on the inner surface of the nuclear reactor equipment and various pipes is chemically dissolved and removed by a chemical decontamination technique.
  • This chemical decontamination method is a radioactivity removal technology that chemically dissolves the oxide film. If the shape of the object to be decontaminated is complex, it is difficult to remove and chemical decontamination of parts that are used again after decontamination In recent years, a number of technologies that apply chemical decontamination have been reported.
  • the decontamination effect is enhanced by combining a decontamination agent that dissolves ferric oxide and an oxidizing agent that dissolves chromate.
  • a decontamination agent that dissolves ferric oxide
  • an oxidizing agent that dissolves chromate.
  • the oxidizing agent permanganic acid, potassium permanganate solution, ozone water or the like is used. In the case of ozone water, the self-degradability of ozone is so strong that it must be supplied constantly.
  • Patent Document 7 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-91692 discloses a technique that uses an ion exchange resin for a chemical cleaning apparatus for a nuclear reactor structure that removes radioactive contamination of the nuclear reactor structure. ing.
  • decontamination water In nuclear power plants, water circulating through decontamination objects such as reactor equipment and various pipes is high-temperature water, and the decontamination temperature is usually 70 ° C or higher. Since decontamination water is a gas-liquid mixture of water and ozone, ozone injection into the upstream side of the reactor recirculation pump pump is pumped by the injected ozone into the pump part of the recirculation pump. There is a risk of pump damage.
  • the upper flange force is more than a few meters, for example, about 6m, down to the elastic part (down force part) of the gap between the shroud where the reactor downflow occurs and the reactor pressure vessel.
  • An ozone injection jig that can withstand 1600m 3 Zh furnace flow and gas injection is required.
  • the inventors of the present invention have been able to obtain sufficient decontamination performance when the pH of ozone water is 3 or less in the chemical decontamination technology using ozone, while decontamination performance is obtained when the pH exceeds 3. From the repeated tests of chemical decontamination technology, it was newly found that the remarkably decreased.
  • An object of the present invention is to provide a chemical decontamination apparatus and its decontamination method using ozone which has improved decontamination performance and improved performance while maintaining the soundness of the object.
  • Another object of the present invention is to reduce the corrosion of the decontamination target by optimizing the corrosion control additive of the decontamination target such as the reactor constituent material, etc., with ozone water satisfying the condition of pH 3 or less. It is an object of the present invention to provide a chemical decontamination apparatus and a decontamination method that can efficiently and efficiently improve the effect of decontamination cleaning.
  • Still another object of the present invention is to provide an ozone diffuser tube that can stably supply ozone gas to obtain ozone water having an appropriate ozone concentration, increase decontamination efficiency, and withstand flow in the furnace.
  • In-furnace chemical decontamination equipment that has been installed stably above, obtained an appropriate ozone concentration by ozone gas that is continuously and stably injected, and improved decontamination efficiency by the location of the ozone diffuser and its To provide a decontamination method.
  • the chemical decontamination apparatus according to the present invention provided to solve the above-described problems is obtained by using ozone water to form an acid film containing a radioactive substance generated or attached to the surface of an object to be decontaminated.
  • a chemical decontamination device that chemically dissolves and decontaminates,
  • Ozone generating means for generating ozone gas
  • An ozone supply means for supplying the generated ozone gas to the ozone supply section in water, and a sintered metal element that is installed in the ozone supply section and receives the supply of ozone gas.
  • Ozone supply means force Ozone gas supplied to the inside of the sintered metal element is made to flow outside the element and supplied into water to generate ozone water.
  • a chemical decontamination apparatus provided to solve the above-described problem is provided with a core shroud in a reactor pressure vessel, and formed between the core shroud and the reactor pressure vessel.
  • a jet pump is provided in the down force portion to be provided, a reactor recirculation system for recirculating the water in the reactor pressure vessel is provided, and the reactor pressure vessel is driven by driving a recirculation pump of the reactor recirculation system.
  • a chemical decontamination device that applies flow to the water in the reactor to decontaminate the reactor pressure vessel or the reactor primary system.
  • Ozone generating means for generating ozone gas
  • Ozone supply means for supplying the generated ozone gas to the ozone supply section in the vicinity of the jet pump inlet or in the recirculation pipe of the reactor recirculation system;
  • the ozone gas supplied into the sintered metal element by the ozone supply means flows outside the element and is supplied into water to generate ozone water.
  • the chemical decontamination method according to the present invention provided to solve the above-described problem is a method in which an acid film containing a radioactive substance generated or attached to the surface of an object to be decontaminated is treated with ozone water.
  • the ozone water as a decontamination solution when chemically dissolving and decontaminating, the ozone water film of the decontamination target is chemically dissolved and decontaminated using this ozone water.
  • ozone water is dissolved in water to generate ozone water.
  • a chemical decontamination method according to the present invention provided to solve the above-described problem is provided in a down force portion between a reactor pressure vessel and a core shroud installed therein.
  • a jet pump that forcibly circulates water is provided. Reactor water from the jet pump is recirculated by driving the recirculation pump of the reactor recirculation system to impart flow to the ozone water, so that A chemical decontamination method for chemically decontaminating a furnace primary system with ozone,
  • Ozone water is generated by supplying the ozone gas to water to which the acid support agent and pH adjuster are added.
  • a chemical decontamination apparatus provided to solve the above-described problem is a reactor primary system decontamination object, an organic acid as a reducing agent, and ozone water as an oxidizing agent.
  • a decontamination liquid supply means for supplying a decontamination liquid into the nuclear reactor of the primary reactor, Ozone supply means for injecting ozone gas into the reactor of the primary reactor, ozone water generating means for generating ozone water with the injected ozone gas,
  • Ozone water circulation means for circulating the generated ozone water into the primary system of the reactor, wherein the ozone supply means is provided with an ozone diffuser pipe for aeration of ozone gas on the suction side of the ozone water generation means.
  • the chemical decontamination method according to the present invention provided to solve the above-described problems uses a primary reactor decontamination object using a reducing agent using organic acid and ozone water.
  • the reactor recirculation system is pumped to generate a flow of circulating water in the reactor recirculation system and reactor,
  • Ozone diffuser installed in the upper part of the reactor internals, injecting ozone gas, supplying the injected ozone gas to the circulating water to generate ozone water of dissolved ozone, and using decontamination liquid supply means A decontamination solution supplied in the reactor and ozone water of dissolved ozone are combined to chemically decontaminate the decontamination target of the reactor primary system.
  • the decontamination performance is achieved by dissolving the acid film while maintaining the soundness of the object to be decontaminated. Can be improved.
  • the chemical decontamination apparatus and the decontamination method thereof according to the present invention in another preferred embodiment of the present invention described above satisfy the condition that ozone water has a pH of 3 or less, and It is possible to optimize the corrosion inhibitor additive, efficiently and efficiently suppress the corrosion of the object to be decontaminated, and increase the effect of decontamination cleaning.
  • ozone gas is stably and continuously supplied into the nuclear reactor. Then, ozone water with a predetermined concentration is efficiently generated by the supplied ozone gas, and this ozone water is circulated in the reactor pressure vessel and the reactor primary system to efficiently contaminate the reactor primary system contamination target. Chemical decontamination can be performed stably and the decontamination efficiency can be improved.
  • FIG. 1 An oxide film of the chemical decontamination method using ozone according to the first embodiment of the present invention. The figure which shows the relationship between the amount of dissolution and pH.
  • FIG. 2 is a diagram showing the amount of secondary waste generated by the chemical decontamination method using ozone according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a system diagram showing a chemical decontamination apparatus as a second embodiment according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view of an ozone dissolution mixer applied to the chemical decontamination apparatus of FIG.
  • FIG. 5 is a distribution diagram of dissolved ozone concentration of the chemical decontamination method using ozone applied to the chemical decontamination apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between pH and dissolved ozone self-decomposition constant in the chemical decontamination method using ozone applied to the chemical decontamination apparatus according to the present invention.
  • FIG. 7 shows a chemical decontamination apparatus as a third embodiment according to the present invention, and is a schematic view for decontamination inside a reactor pressure vessel of a BWR.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of an in-furnace chemical decontamination apparatus according to the present invention.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the in-furnace chemical decontamination apparatus according to the present invention.
  • FIG. 10 Graph of dissolved ozone concentration measured at various locations in the reactor.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams each simply showing the measurement locations in the reactor where ozone concentration is measured.
  • FIG. 12 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the in-furnace chemical decontamination apparatus according to the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a seventh embodiment of the in-furnace chemical decontamination apparatus according to the present invention.
  • FIG. 14 is a configuration diagram showing an eighth embodiment of an in-furnace chemical decontamination device according to the present invention.
  • FIG. 15 is a configuration diagram showing a ninth embodiment of an in-furnace chemical decontamination device according to the present invention.
  • b Nozzle suction ozone concentration
  • c Nozzle suction ozone concentration
  • d Nozzle suction ozone concentration
  • e Nozzle suction ozone concentration
  • f Nozure suction ozone concentration
  • g Reactor recirculation system outlet Nozzle part ozone concentration
  • h pump discharge ozone concentration
  • i pump discharge ozone concentration
  • j pump discharge ozone concentration
  • k pump discharge ozone concentration
  • 1 pump discharge ozone concentration.
  • the chemical decontamination apparatus of the present invention uses an ozone water having a pH of 3 or lower to decontaminate an object such as a raw material. Efficiently decomposes and chemically decontaminates the oxide film containing radioactive substances attached to the surface of the reactor core material, improving the decontamination performance while maintaining the soundness of the reactor core material .
  • the chemical decontamination method according to the first embodiment of the present invention is suitable, for example, for decontamination of reactor constituent materials and corrosion inhibition.
  • a nickel-based alloy such as Inconel
  • Inconel a nickel-based alloy
  • the size of Inconel 182 test piece is 30 X 10 X 2mm 3
  • the immersion condition of this test piece is the dissolved ozone concentration of ozone water 3ppm, temperature 80 ° C, soaking time 1 Oh.
  • Test parameters are:
  • the Inconel test piece was observed on the surface of the test piece before and after immersion in ozone water, and visually and using an optical microscope.
  • Table 1 shows the ozone water immersion test results of Inconel 182 specimens.
  • ozone water to which phosphoric acid, for example, is added as an oxidizing aid and nitric acid, for example, is added as a pH adjusting agent can suppress corrosion of the nickel-based alloy due to the corrosion preventing effect of phosphoric acid.
  • the corrosion-inhibiting effect of the nickel-based alloy can ensure and maintain the soundness of reactor components, for example, the material in the reactor pressure vessel of nuclear power plants and after decontamination of the primary reactor system.
  • the acid-reduction potential as an index of the acidity of ozone water is large in acidity and small in alkalinity.
  • the oxide film was made from SUS304 specimens in boiling water reactor (BWR) —water under high temperature and high pressure (288 ° C, 8.3 MPa, oxygen concentration 200 ppb) simulating the water quality conditions of the secondary cooling system for 3000 hours. It was produced by soaking.
  • the dissolution test procedure for the acid film is to immerse a stainless steel with an oxide film, such as SUS304, in ozone water at 80 ° C for 2 hours, and then add it to 95 ° C, 20 OOppm oxalic acid aqueous solution. It was immersed for 2 hours and the weight reduction of the SUS specimen was measured.
  • the treatment conditions of the ozone water were carried out in the range of pH 3 to pH 5 (adjusted by the addition amount of phosphoric acid and nitric acid) with the dissolved ozone concentration fixed at 3 ppm.
  • Fig. 1 shows the results of the dissolution test of the oxide film of the SUS304 test piece.
  • the dissolved amount of the oxide film increased as the pH of the ozone water decreased.
  • the pH of the ozone water was 3 or less, a tendency to become almost constant was observed.
  • the dissolved amount of the oxide film of ozone water pH3 was approximately 5 times the dissolved amount of ozone water pH5.
  • the ozone water has an acidity of pH 3 or less.
  • the condition that the ozone water has a pH of 3 is phosphoric acid 2 as an oxidizing aid.
  • phosphoric acid is an acid close to a weak acid, so about 50 times the basic concentration (20ppm), for example, about lOOOppm is added. There is a need to.
  • Phosphoric acid and nitric acid in water indicate the amount of anion-exchanged resin produced in comparison with Example A. As can be seen from FIG. 2, in this embodiment, the amount of anion-exchanged resin generated can be reduced to 1Z25 of Conventional Example B.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a chemical decontamination apparatus as a second embodiment according to the present invention.
  • FIG. 3 shows a dissolved ozone concentration confirmation test apparatus simulating a BWR to which the chemical decontamination apparatus according to the present invention is applied.
  • This dissolved ozone concentration confirmation test apparatus 10 has a cylindrical tank 11 simulating a reactor pressure vessel.
  • the tank 11 has a substantially cylindrical shape for controlling the flow of water in the tank.
  • This internal structure 12 simulates a core shroud.
  • the tank capacity of the cylindrical tank 11 is, for example, 3.5 m 3 . In this case, the cylindrical tank 11 and the internal structure 12 correspond to the decontamination target.
  • sampling nozzles 13a to 13f are attached to the inner peripheral wall surface of the cylindrical tank 11 at a plurality of positions, for example, six positions in order to measure the concentration of dissolved ozone water in the tank 11.
  • the water in the cylindrical tank 11 is circulated through the A and B circulation systems 15A and 15B.
  • the system B circulation system 15B is configured in the same manner as the system A circulation system 15A, and the water flowing through the system B circulation system 15B is supplied by the system B circulation pump 21 to the system B lower suction pipe 22 and the system B upper suction pipe. 23 is sucked in and discharged from the B system discharge pipe 24 into the cylindrical tank 11.
  • a porous sintered metal element 27 is installed at the bottom of the cylindrical tank 11, and ozone gas (O 2) generated from the ozone generator 28 is eleme- rated into the sintered metal element 27.
  • a gas supply pipe 29 is connected to the interior of the cylinder.
  • an A system ozone dissolution mixer 31 and a B system ozone bed mixer 32 are installed in the A system discharge pipe 19 and the B system discharge pipe 24 of the A system and B system circulation systems 15A and 15B.
  • the A system ozone dissolution mixer 31 has an A system gas supply pipe 33 for supplying ozone gas generated from the ozone generator 28, and the B system ozone dissolution mixer 32 has a B system gas supply pipe 3 4 in the same manner. , Each connected.
  • the ozone melting mixers 31, 32 have the same configuration and function in the A system and the B system, the A system ozone melting mixer 31 will be described as an example.
  • FIG. 4 shows the configuration of the A-system ozone melting mixer 31.
  • the A-system ozone melting mixer 31 includes a substantially T-shaped tubular holder 36 installed in a part of the A-system discharge pipe 19 and a porous sintered metal element 37 accommodated in the holder 36.
  • the holder 36 is connected to the A system discharge pipe 19 by outer peripheral flanges 38a and 38b which are pipe connecting flanges.
  • the sintered metal element 27 and the sintered metal element 37 of the A-system ozone melting mixer 31 that are grounded to the bottom of the cylindrical tank 11 are sealed, and the other is sealed with the gas supply pipe 29 and the A-system.
  • ozone gas is supplied into the element.
  • the sintered metal element of the B system ozone melting mixer 32 is the same as the sintered metal element 37 of the A system.
  • the central opening of the T-shaped tubular holder 36 is covered with a lid-shaped flange cover 39.
  • the A-system gas supply pipe 33 is fixed by a lid-shaped flange cover 39 at the top of the holder 36.
  • the sintered metal elements 27 and 37 are known to be made of stainless steel or bronze. In the embodiment shown in FIG. 4, stainless steel, for example, SUS316L is used in consideration of chemical resistance.
  • the pore diameter formed in the sintered metal elements 27 and 37 is a minimum ⁇ ⁇ force, for example 63 m, and the maximum ⁇ max is, for example, 850 m.
  • a test for dissolving ozone gas in water in the cylindrical tank 11 was performed using the dissolved ozone concentration confirmation test apparatus 10 shown in FIG. 3 and FIG.
  • the conditions of the water in the cylindrical tank 11 are as follows: the liquid volume is 3.5 m 3 , the temperature is 80 ° C, for example, 20 ppm phosphoric acid as an oxidizing aid and 40 ppm nitric acid as a pH adjuster, The pH of the ozone water was adjusted to 3.
  • the water flow conditions for the A and B lines are, for example, 80 m 3 Zh for a total of 160 m.
  • the supply condition of ozone gas is that gas phase ozone concentration is, for example, 120 gZm 3 , ozone gas supply
  • the amount of A line and B line is 45gZh, for example, for a total of 90gZh.
  • FIG. 5 shows the measurement results of the dissolved ozone concentration when the water conditions, flow conditions, and ozone gas supply conditions in the cylindrical tank 11 are set as described above.
  • the horizontal axis shown in FIG. 5 represents the sampling device (sampling nozzles 13a to 13a shown in FIG.
  • the vertical axis indicates the dissolved ozone concentration in water.
  • ⁇ indicates that ozone gas is supplied from the A system and B system ozone melting mixers 31, 32, and ⁇ indicates that ozone gas is supplied from the sintered metal element 27 installed at the bottom of the cylindrical tank 11.
  • the dissolved ozone concentration when (O) is supplied is shown.
  • the dissolved ozone concentration changed in the range of 0.6 to 0.8 ppm, as indicated by the ⁇ mark.
  • ozone gas is supplied to the water flowing in a narrow space like the A system and B system discharge pipes 19, 24, so that the water and ozone gas are almost completely mixed. It turns out to be effective.
  • a porous sintered metal element 37 having a high mechanical strength and a high pressure resistance is applied to the A-system and B-system ozone melting mixers 31 and 32.
  • the sintered metal element 37 one having a small pore diameter is preferably used.
  • Sintered metal element 37 is a force commonly used for water filtration, liquid foaming and agitation, as shown in FIG. As shown in the solution test results, it can be used as a mixer that dissolves ozone gas in water efficiently and efficiently.
  • dissolved ozone in water is relatively stable in acidic solutions.
  • dissolved ozone decomposes rapidly as the acidity in water decreases, and as the pH and temperature increase.
  • the degree of ozone self-decomposition is reported to be in the range of 1.0 to 2.0 (dimensionless).
  • the temperature condition of the acquired data is almost 60 ° C or less.
  • the dissolved ozone concentration confirmation test apparatus shown in Figs. 3 and 4 was used to measure the self-decomposition rate order of dissolved ozone at 80 ° C, which is the decontamination condition of ozone water. did.
  • Fig. 6 shows the measurement results of the self-decomposition rate constant of dissolved ozone.
  • Figure 6 shows that the self-decomposition reaction of ozone follows the linear equation, and shows the pH dependence of the self-decomposition rate constant.
  • the self-decomposition rate constant of dissolved ozone tends to increase linearly with increasing pH (recognized).
  • the decomposition rate constant of pH 3 ozone water adjusted with phosphoric acid and nitric acid was found to be about 1 ⁇ 2 of ⁇ 3.5 ozone water adjusted with phosphoric acid alone, and about 1Z 10 of ⁇ 4 adjusted with phosphoric acid alone.
  • phosphoric acid or phosphate for example, is added to ozone water as an oxidizing aid, and nitric acid, for example, is added as a pH adjuster, and sintered metal installed in the vertical and vertical discharge pipes 19, 24.
  • Ozone gas is supplied from the genus element 37 into the water flowing through the pipe, and this ozone gas supply can suppress the efficient dissolution of ozone and the self-decomposition of dissolved ozone. A large chemical decontamination effect can be obtained.
  • FIG. 7 is a schematic view showing a chemical decontamination apparatus as a third embodiment according to the present invention.
  • This embodiment shows a chemical decontamination apparatus 51 that decontaminates a reactor pressure vessel 50 of a boiling water reactor (BWR) with ozone.
  • BWR boiling water reactor
  • a reactor core 53 is formed in the reactor pressure vessel 50, and a large number of fuel assemblies are supported by the core support plate 54 and the upper lattice plate 55 formed in the reactor core 53. Further, control rods (not shown) are put in and out of the reactor core 53 by the control rod drive mechanism 56.
  • Fig. 7 shows the state where the fuel assemblies and control rods, steam separators, steam dryers and other in-furnace equipment are removed.
  • the reactor core 53 is surrounded by a core shroud 57, and a jet pump 59 is provided in a down force portion 58 that is an annular space between the core shroud 57 and the reactor pressure vessel 50.
  • a plurality of jet pumps 59 are provided at intervals in the circumferential direction of the down force force portion 58.
  • two reactor recirculation systems 60 are provided below the reactor pressure vessel 50, and a recirculation pump 62 is provided in each of the recirculation system pipes 61 of the reactor recirculation system 60. It is provided.
  • the reactor water in the reactor pressure vessel 50 is returned to the reactor pressure vessel 50 through the recirculation system piping 61, and the jet pump 59
  • the reactor water is drawn down and guided to the lower plenum 64 of the core.
  • a control rod drive mechanism housing 65 is provided through the bottom.
  • a porous sintered metal element 66 is installed in the vicinity of the upper portion of the jet pump 59 installed in the down force portion 58.
  • a plurality of sintered metal elements 66 are provided along the inner peripheral wall of the reactor pressure vessel 50 in the vicinity of the upper portion of the jet pump 59.
  • Each sintered metal element 66 is connected to an ozone generator 67 through an ozone gas supply pipe 68.
  • Ozone gas (O) generated in the ozone generator 67 is sintered through the ozone gas supply pipe 68.
  • Ozone gas is supplied to the inside of the element 66 and from each element 66 to the outside of the element, specifically, toward the down force portion 58 in the reactor pressure vessel 50.
  • the supplied ozone gas is sucked into the jet pump 59 together with the surrounding reactor water and led to the lower plenum 64 of the core.
  • the reactor pressure vessel 50 is filled with water (hereinafter referred to as ozone water), and the recirculation pump 62 of the reactor recirculation system 60 is operated at a rotational speed of, for example, 20% during the rated operation.
  • ozone water water
  • the recirculation pump 62 of the reactor recirculation system 60 is operated at a rotational speed of, for example, 20% during the rated operation.
  • ozone water for example, 20 ppm of phosphoric acid as an acid support agent and, for example, nitric acid as a pH adjuster are added, and the pH of the ozone water is adjusted to 3 or less, for example, 3. Then, water (ozone water) in the reactor pressure vessel 50 is heated to about 80 ° C.
  • ozone gas is generated from the ozone generator 67 of the chemical decontamination apparatus 51, and the generated ozone gas is supplied to the sintered metal element 66 installed near the upper portion of the jet pump 59 through the ozone gas supply pipe 68.
  • Ozone gas is supplied to the inside of the sintered metal element 66, and the supplied ozone gas is also supplied to the ozone water outside the element, and the fine bubbles in the ozone water are supplied to the ozone water outside the element. It becomes. Ozone gas becomes fine bubbles in ozone water, sucked into the jet pump 59, mixed with the reactor water, melted into some reactor water, discharged to the lower plenum 64 at the bottom of the reactor, and reversed by this lower plenum 64 And moved to 53 parts of the reactor core.
  • the flow state of the ozone gas bubbles in the reactor pressure vessel 50 is substantially the same as the example shown in FIG. 3, the ozone gas is efficiently dissolved in water by the jet pump 59.
  • the amount of water held in the reactor pressure vessel 50 is 800 to: 300 to 400 m 3 in the LlOOMWe class.
  • the dissolved ozone concentration in the cylindrical tank 11 is 2 by adding 90 gZh of ozone gas to 3.5 m 3 of water. Can be kept in the range of 0 to 2.5 p pm.
  • the actual BWR has approximately 100 times the amount of water held in the reactor pressure vessel 50. Therefore, the dissolved ozone concentration in the reactor pressure vessel 50 of the actual machine is less than 9000gZh and the ozone water flow It can be 2 ppm or more.
  • phosphoric acid or phosphate for example, is added to ozone water as an acid-assisting aid, and for example, nitric acid is added as a pH adjuster. Therefore, the integrity of the nuclear reactor materials can be maintained even when the target is chemical decontamination.
  • the ozone water that is the decontamination solution satisfies the condition of pH 3 or less, and the corrosion of the components constituting the chemical decontamination object, for example, reactors, is efficient.
  • the additive that suppresses corrosion can be optimized, the soundness of the nuclear reactor constituent material can be maintained, and the decontamination performance can be improved.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the in-furnace chemical decontamination apparatus according to the present invention.
  • This in-reactor chemical decontamination apparatus 110 is for decontamination of decontamination objects such as reactor equipment and various pipes in a nuclear power plant, and boiling water nuclear power generation is used as the decontamination object.
  • decontamination objects for the primary reactor such as the reactor pressure vessel 111, the piping 113 of the reactor recirculation system 112, and the recirculation pump 114.
  • Decontamination objects include boiling water reactors (BWR, ABWR) as well as pressurized water reactor reactor vessels and reactor primary systems.
  • Reactor recirculation system 112 is normally provided in two systems, and is provided in reactor pressure vessel 111.
  • the core shroud 116 is housed in the reactor pressure vessel 111, and the core 117 is formed in the core shroud 116.
  • the core 117 is supported by the core support plate 118 and the upper support plate 119.
  • a lower core plenum 121 is formed below the core 117, and an upper core plenum 122 is formed thereabove.
  • a gap between the reactor pressure vessel 111 and the core shroud 116 is formed as a sleeve-like or annular spiral portion 123.
  • a plurality of jet pumps 124 of 6 to 12 units to 10 to 20 units are provided in the circumferential portion 123 along the circumferential direction.
  • the jet pump 124 reverses the jet pump riser pipe 126 connected to the header pipe 125 branched from the recirculation pipe 113 via the inlet nozzle 115b and the upward flow rising up the jet pump riser pipe 126.
  • the jet pump nozzle 127 is divided into two parts; the jet pump 124 formed around the pump nozzle 127; the throat section (mixing chamber) 128 that sucks and mixes the system water (reactor water) from the suction port; And a diffuser 129 for guiding the generated water to the lower core plenum 121.
  • the in-core chemical decontamination apparatus 110 includes a temporary decontamination loop 130 attached to the lower outside of the reactor pressure vessel 111.
  • the temporary decontamination loop 130 includes a temporary circulation line 132 connected to a control rod housing 131 of a control rod drive mechanism (CRD) provided at the bottom of the reactor pressure vessel 111, and a circulation pump provided in the temporary circulation line 132.
  • CCD control rod drive mechanism
  • 133 and a chemical decontamination equipment 134, and the downstream side of the chemical decontamination equipment 134 is connected to a temporary spraying 135 to constitute a decontamination supply means!
  • the temporary spraying 135 is attached to the upper part of the reactor pressure vessel 111, and a decontamination solution such as oxalic acid is sprayed from the spraying 135 into the reactor pressure vessel 111 during chemical decontamination work.
  • the temporary circulation loop 130 extracts the decontamination liquid from the lower part of the reactor pressure vessel 111 through the temporary circulation line 132 by the circulation pump 133 and sends it to the chemical decontamination equipment 134.
  • the chemical decontamination equipment 134 is a device that performs chemical decontamination, for example, a heater, an ion-exchange resin tower that collects radioactivity, a decontamination solution that decomposes the decontamination agent after decontamination is completed. It consists of a device and a chemical injection pump that injects decontaminating agents (liquid) such as oxalic acid.
  • the decontamination liquid from the chemical decontamination equipment 134 is sprayed into the reactor pressure vessel 111 by the spraying 135 from the upper side.
  • the temporary circulation loop 130 includes a chemical decontamination equipment 134 and constitutes a decontamination liquid supply means!
  • the in-core chemical decontamination apparatus 110 includes in-reactor equipment such as the reactor pressure vessel 111, the core shroud 116, the core support plate 118, the upper lattice plate 119, the jet pump 124, and the like. And chemicals for decontamination of the decontamination target in the reactor primary system of the reactor recirculation system 112. In order to increase the decontamination efficiency, the atoms necessary for the in-reactor flow in the reactor pressure vessel 111 are used. The furnace recirculation pump 114 is operated.
  • the jet pump 124 constitutes ozone water generating means for generating ozone water by mixing the ozone gas supplied from the ozone supply means 140, and the reactor recirculation system 112 supplies the generated ozone water to the primary system of the reactor. Construct ozone water circulation means to circulate inside!
  • the reactor recirculation pump 114 By operating the reactor recirculation pump 114, the ozone water or the decontamination liquid in the reactor pressure vessel 111 passes through the reactor recirculation system 112, and from the recirculation system piping 113, the jet pump riser 126 passes through. Ascending, surrounding water is taken in from the pump nozzle 127 of the jet pump 124 and discharged to the lower plenum 121 of the core. The decontamination liquid discharged to the core lower plenum 121 is reversed here, moves up in the core shroud 116, and is guided to the alaser part 123 again. The decontamination liquid guided to the circulator 123 is lowered and guided again to the reactor recirculation system 112 provided at the lower portion of the circulator 123. In-reactor structure in the reactor pressure vessel 111 The in-reactor equipment and the reactor recirculation system 112 constitute a reactor primary system.
  • An organic acid such as oxalic acid is usually used as a decontamination solution used for chemical decontamination, and this organic acid decontamination solution (decontamination agent) is used in the reduction decontamination step.
  • this organic acid decontamination solution decontamination agent
  • the radiation ability of iron oxide and Co-60, Co-58 and the like incorporated in the oxide is eluted (dissolved) in the decontamination solution.
  • ozone supply means 140 for supplying ozone gas into the reactor pressure vessel 111 is provided above the reactor pressure vessel 111.
  • the ozone supply means 140 is supplied with the ozonizer 141 constituting the ozone generator and the ozone (O) gas generated by the ozonizer 141.
  • the ozone diffuser 143 is also provided above the reactor pressure vessel 111, for example, an operation floor (not shown) force, and its tip is guided to the circular portion 123, so that the jet pump nozzle 127 of the jet pump 124 It is installed upright near the top.
  • the ozone gas generated by the ozonizer 141 is blown out from an ozone diffuser 143 that opens near the suction port (throat) of the jet pump nozzle 127.
  • Ozone diffuser 143 is reactor pressure A plurality of, for example, six to twelve, for example, are arranged in the circumferential direction so that the tip thereof faces the alasus portion 123 in the container 111.
  • the internal structure of the reactor which is the object to be decontaminated by the decontamination liquid contained in the reactor pressure vessel 111, adhered to the metal surface of the reactor primary system of the reactor recirculation system 112.
  • Oxidation treatment that dissolves metal oxides such as iron with decontaminating agents such as oxalic acid, dissolves and purifies them, while operating ozone supply means 140 to dissolve the oxide film. The process proceeds to the oxidation process.
  • the oxidation treatment in chemical decontamination is to dissolve the radioactivity incorporated into the chromium oxide in the inner layer of the metal surface of the decontamination object.
  • ozone water having a predetermined ozone concentration of 1 ppm or more is used as the oxidizing agent.
  • ozone is a self-decomposing gas and has a short life, it is necessary to continuously inject ozone gas from the ozone supply means 140 into the water in the reactor pressure vessel 111. Ozone gas is generated by the ozonizer 141, diffused through the ozone diffuser 143, and injected into the furnace
  • the injection point of the ozone gas is forcibly sucked into the jet pump 124 on the flow of the in-reactor of the reactor recirculation pump 114 on the upper portion of the alaser portion 123.
  • the position where the ozone diffuser 143 is installed is preferably close to the suction port (throat) of the jet pump 124, but in order to overcome the water depth of the ozone gas pressure and stably inject it, a booster such as a pressure pump is used. If there is no, the upper end force of the core shroud 116 is also provided within a required distance, for example, in the range of about lm.
  • a plurality of, for example, several to ten, ozone diffusers 143 are provided in the circumferential direction near the upper portion of the jet pump 124 and above the circular portion 123.
  • the purpose of the oxidation treatment with ozone water is to dissolve the acid-rich film with high chromium content in the inner layer of the decontamination object.
  • the acidifying process for performing the treatment is completed. Even after the acidification process is completed, it is necessary to rely on the self-decomposition of ozone, which does not require any particular decomposition of ozone, and then injecting oxalic acid in the subsequent reduction process.
  • reference numeral 145 is a water supply sparger connected to the reactor water supply system via a header pipe, and reference numeral 146 is a core spray pipe.
  • In-reactor chemical decontamination equipment 110 is installed in the reactor pressure vessel 111 to decontaminate the reactor primary system such as the reactor pressure vessel 111, reactor structure, reactor equipment, reactor recirculation system 112, etc. Large-scale chemical decontamination of objects is carried out at regular periodic inspections or maintenance inspections when the reactor has been shut down.
  • the recirculation pump 1 of the reactor recirculation system 112 that circulates the primary water of the reactor primary system is operated to generate a flow in the reactor pressure vessel 111 while supplying ozone.
  • the ozone gas generated by the ozone generator 141 is efficiently injected into the suction port of the jet pump 124,
  • the reactor pressure vessel 111 is circulated. That is, the generated ozone gas is sucked from the suction port of the jet pump 124 and stirred with pump water in the mixing chamber 128 and the diffuser 129 to generate ozone water, which is actively mixed.
  • the generated ozone water is guided to the lower core plenum 121.
  • the mixed flow (ozone water) guided to the lower core plenum 121 is reversed here and guided into the core shroud 116 and becomes an upward flow in the core shroud 116.
  • the bubbles of ozone gas guided from the suction part of the jet pump 124 through the mixing chamber 128 to the diffuser 129 are agitated by mixing effect and become ozone water, which is discharged to the furnace bottom (core lower plenum). Then, the oxide film on the bottom of the furnace is oxidized and dissolved. After this oxidative dissolution, the ozone water sequentially contacts with the core support plate 118, the inner wall of the core shroud 116, and the upper lattice plate 119, which are internal structures, and sequentially dissolves the acid film formed on the surface. On the other hand, surplus ozone gas that could not be dissolved due to the mixing effect moves from the water surface in the center of the furnace to the gas phase and is exhausted to the outside.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the in-furnace chemical decontamination apparatus according to the present invention.
  • FIG. 9 shows a plan view of the inside of the reactor pressure vessel 111 provided in the boiling water nuclear power plant.
  • the reactor pressure vessel 111, the core shroud 116, the jet pump 124, and the ozone diffuser tube are shown.
  • FIG. FIG. 9 shows an example in which 10 to 20 jet pumps 124 are installed in the spiral portion 123 formed between the reactor pressure vessel 111 and the core shroud 116.
  • the jet pumps 124 are installed at a predetermined interval in the circumferential direction of the radius portion 123.
  • An ozone diffuser 143 constituting the ozone gas supply means 140 is provided in the vicinity of the upper part of the jet pump 124 making a pair.
  • the configuration in the reactor pressure vessel 111 of the nuclear power plant, the reactor recirculation system, and the configuration of the temporary decontamination loop as a decontamination solution supply device are not different from those shown in the fourth embodiment, so the same reference numerals are used. In addition, the illustration and explanation of the configuration are omitted or simplified.
  • Reference numeral 142 denotes a diffuser pipe conduit to the ozone diffuser pipe 143. (Ozone supply pipe), reference numeral 150 is an access hole cover.
  • the system water flow in the reactor pressure vessel 111 is changed by the operation of the recirculation pump 114 of the reactor recirculation system 112.
  • the riser pipe 126 of the jet pump 124 is raised from the circulation system 112 through the header pipe (ring header), branched into two branches by the jet pump nozzle 127, and guided to the one-to-two jet pumps 124.
  • the ozone diffuser 143 of the ozone gas supply means 140 is provided near or directly above the upper part of the ten pairs of jet pump nozzles 127.
  • the ozone diffuser 143 is divided into one pair corresponding to the jet pump pair.
  • the reactor water led to the alaser part 123 flows downward and is led to the outlet of the reactor recirculation system 112 below the alasus, but is guided to the reactor recirculation system 112.
  • the reactor water contains almost no ozone gas blown out from the ozone diffuser 143. Therefore, there is no need to worry about the occurrence of cavity in the recirculation pump 114 of the reactor recirculation system 112.
  • the ozone water discharged from the recirculation pump 114 is guided to the jet pump 124, and when discharged from the pump nozzle 127 of the jet pump 124, surrounding furnace water (circulation water in the furnace) is entrained together with ozone gas. , Led to the mixing chamber 128 of the jet pump 124.
  • the ozone gas guided to the mixing chamber 1 28 is dissolved into the water by the mixing effect, and is guided from the diffuser 129 to the lower plenum 121 of the core.
  • Support plate 118, shroud inner wall, upper lattice plate 119 oxide skin Dissolve the membrane sequentially.
  • the outlet nozzle of the reactor recirculation system 111 exists at the 0 ° and 180 ° positions of the reactor pressure vessel 111 of the reactor pressure vessel 111 where the ozone diffuser 143 is not installed. Since the downward flow of 123 proceeds as a deflected flow, it is not necessary to install an ozone diffuser at the 0 ° and 180 ° positions of the circular portion 123! /.
  • the in-furnace chemical decontamination apparatus 110A shown in the second embodiment can also carry out large-scale in-furnace chemical decontamination work. Also in this chemical decontamination work, ozone water with a predetermined ozone concentration can be distributed to the entire reactor primary system of the reactor pressure vessel 111 and the reactor recirculation system 112.
  • the broken line in Fig. 10 shows the relationship between the ozone concentration evaluation points (each place in the reactor of the reactor pressure vessel) a to l and the dissolved ozone concentration at the evaluation point position when 10 ozone diffuser tubes 143 are installed. It is a graph to show.
  • the ozone concentration evaluation points a to l in FIG. 10 correspond to the respective locations a to l in the reactor pressure vessel shown in FIGS. 11A and 11B.
  • the ozone gas discharged from the ozone diffuser 143 is, for example,
  • Non-Patent Document 1 (Aoi et al., “Development of ozone decontamination technology (Part 2) —Evaluation of decontamination performance and its impact on materials” “The Japan Society of Atomic Energy Society“ 2001 Spring Annual Meeting ”, lecture number M38, Abstract III of the lecture (p. 691) reports that a sufficient removal effect can be obtained with a dissolved ozone concentration of lppm or more.
  • FIG. 12 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the in-furnace chemical decontamination apparatus according to the present invention.
  • FIG. 12 shows a cross section of the reactor pressure vessel 111 provided in the boiling water nuclear power plant.
  • 10 to 20 jet pumps 124 are installed in an elastic part 123 formed between the reactor pressure vessel 111 and the core shroud 116.
  • the jet pumps 124 are installed at a predetermined interval in the circumferential direction of the radius portion 123.
  • An ozone diffuser 143 constituting the ozone gas supply device 140 is provided above the middle part between each pair of the jet pumps 124.
  • the ozone diffusing pipe 143 is arranged in an upright state in the vicinity of the upper part of the intermediate portion between adjacent jet pump pairs.
  • the ozone diffuser 143 is located between each pair of jet pumps 124 and adjacent jet pump pairs, except for the circumferential position of 0 °, 180 °, for example, where the outlet nozzle 115 of the reactor recirculation system 112 is located. Provided.
  • the flow of the system water (circulated water) in the reactor circulating through the reactor recirculation system 112 is branched by the header piping (ring header) of the reactor recirculation system 112 and then jetted through the inlet nozzle 115b.
  • the pump riser pipe 126 is lifted and branched into two branches by a jet pump nozzle 127 and enters a one-to-two jet pump 124.
  • the ozone diffuser 143 of the ozone gas supply means 140 is installed between each pair of 10 to 20 jet pumps 124.
  • the ozone diffuser 143 is Eight are installed.
  • the number of ozone diffuser tubes 143 is not limited to 8, but select from 6 to 10 or more.
  • ozone gas is injected from an ozone diffuser pipe 143 installed near the upper part of the jet pump nozzle 127, and this ozone gas is jetted between adjacent jet pump pairs. It is almost sucked into each suction port of pumps 124 and 124.
  • the ozone gas sucked into the jet pump 124 is agitated and mixed in the throat part 128, while the ozone part guided down to the outlet nozzle 115a of the reactor recirculation system 112 by descending the alaser part 123 exists. do not do.
  • Bubbles of ozone gas guided to the mixing chamber 128 of the jet pump 124 dissolve into the water by the mixing effect, descend in the diffuser 129, and are discharged to the lower plenum 121 of the core.
  • the oxide film on the bottom of the furnace is dissolved by acid treatment with water discharged to the lower plenum 121 of the core.
  • the acid film on the reactor internal structure (core support plate 118, shroud inner peripheral wall, upper grid plate 119) is dissolved in sequence.
  • Excess ozone gas is transferred to the water surface gas phase section at the center of the reactor in the reactor pressure vessel 111 and exhausted to the outside.
  • the ozone diffuser 143 is not installed at, for example, 0 ° and 180 ° circumferential positions. Ozone air diffuser 143 is not installed. a is provided, and the downward flow of the spiral portion 123 becomes a deflected flow toward the outlet nozzle 115a, so that the dissolution effect of the acid film is not reduced.
  • the in-reactor chemical decontamination apparatus 110B large-scale in-reactor chemical decontamination work is effectively and efficiently performed in the reactor pressure vessel 111 and the entire reactor recirculation system 112. be able to.
  • water with a predetermined ozone concentration ozone water
  • this ozone water is operated in the entire reactor pressure vessel 111 or by the operation of the recirculation pump 114 of the reactor recirculation system 112. It is possible to carry out an acid treatment that circulates throughout the reactor recirculation system 112 and efficiently dissolves the internal structure and the acid film formed in the reactor recirculation system 112. it can.
  • the solid line in FIG. 10 is a graph showing an example of ozone concentration measurement values at various locations (concentration evaluation points a to l) in the reactor pressure vessel 111 when the number of ozone diffuser tubes 143 is eight.
  • ozone gas is supplied into the reactor pressure vessel 111 at a predetermined rate, for example, 11.5 kgZh.
  • lppm or more was obtained even at the lowest ozone concentration in the reactor a to l (see Fig. 11A, Fig. 1 IB) in the reactor pressure vessel 111.
  • a sufficient decontamination effect can be obtained by the above dissolved ozone concentration.
  • the reactor pressure vessel 111 By combining the acid-soaking process using a dissolved ozone concentration of 1 ppm or more and the reductive decontamination process using a decontamination agent before and after this oxidation treatment, the reactor pressure vessel 111, the reactor internal structure In addition, the radioactivity of the reactor recirculation system 112 other than the activation of the primary reactor system can be removed, and a significant reduction in radiation dose can be achieved.
  • a decontaminating agent such as oxalic acid is injected from the temporary spraying 135 into the reactor pressure vessel 111.
  • FIG. 13 is a configuration diagram showing a seventh embodiment of the in-furnace chemical decontamination device according to the present invention.
  • This embodiment is characterized by the mounting structure of the ozone diffuser 143 of the ozone gas supply device 140. Since the other configuration is not different from the in-furnace chemical decontamination apparatus 110B shown in FIG. 8, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
  • the in-furnace chemical decontamination apparatus 110C shown in FIG. A plurality of ozone diffuser tubes 143 are stably installed in the reactor pressure vessel 111 in a standing state.
  • the tip of the ozone diffuser 143 is suspended downward from an operation floor (not shown), and is disposed on the upper portion 123 of the reactor 123 between the reactor pressure vessel 111 and the core shroud 116.
  • the ozone diffuser 143 is a long SUS pipe having a length of about several meters, for example, about 6 m, and the upper end of the diffuser is located above the reactor pressure vessel 111.
  • the ozone diffuser tube 143 is disposed using a dead space near the peripheral wall of the reactor pressure vessel 111, and can effectively prevent interference with other in-reactor equipment.
  • Fig. 13 is a longitudinal sectional view showing the lower left half of the reactor pressure vessel 111.
  • a plurality of ozone diffuser tubes 143 installed in the reactor pressure vessel 111 in a standing state are shown in the reactor.
  • the pressure vessel 111 is fixed at a plurality of upper and lower locations, for example, at least two locations at the top and bottom.
  • the ozone diffuser 143 is fixed to the upper shroud ring 150 by the clamp device 151 near the lower end thereof, and to the water supply sparger 145 near the upper end thereof. Fixed at 152.
  • a bolt bracket of a shroud head bolt standing on the upper shroud ring 150 can be used.
  • a plurality of shroud head bolts are erected along the circumferential direction at the top of the upper shroud ring 150, and a bolt bracket is provided on the shroud head bolt.
  • the in-furnace chemical decontamination apparatus 110C shown in the seventh embodiment has the ozone diffuser 143 of the ozone gas supply apparatus 140 attached to the reactor pressure vessel 111 at a plurality of locations at the top and bottom, and the ozone diffuser 143 By fixing the lower end side to the upper shroud ring 150, the injection point of ozone gas can be maintained stably and accurately.
  • the upper part of the fuser part 123 is vigorously oscillated by the water flow of the reversing and descending flow of the upward flow rising in the core shroud 116 and the ozone gas jet flow that is also blown out at the tip of the ozone diffuser 143.
  • the ozone diffuser 143 can be stably held and the ozone injection point can be accurately maintained.
  • the in-core chemical decontamination apparatus 110C shown in the seventh embodiment it is possible to always supply ozone gas into the reactor pressure vessel 111 in a stable and safe state, with a predetermined ozone concentration.
  • ozone water can be circulated and distributed throughout the reactor pressure vessel 111 and the entire recirculation piping 113 of the reactor recirculation system 112 outside the reactor core.
  • the oxide film produced in the primary reactor system can be efficiently dissolved and oxidized.
  • the ozone gas supply device 140 supplies ozone gas into the reactor pressure vessel 111 to dissolve the acid film, and the reductive decontamination process using the decontamination agent before and after the acid film.
  • FIG. 14 is a configuration diagram showing an eighth embodiment of the in-furnace chemical decontamination apparatus according to the present invention.
  • This embodiment relates to a structure for mounting the ozone diffuser 143 of the ozone gas supply means (device) 140 in the reactor pressure vessel 111. Since other configurations are not different from the in-furnace chemical decontamination apparatus 110 shown in the fourth embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
  • the in-core chemical decontamination apparatus 110D shown in Fig. 14 hangs down the ozone diffuser 143 of the ozone gas supply means 140 below the operation floor force (not shown), and the tips of the diffuser pipe are connected to the reactor pressure vessel 111 and the core shroud. 116 is arranged in an upright state so as to face the upper part of the spiral portion 123 formed between them.
  • the ozone diffusing pipe 143 is a long SUS pipe having a length of about several meters, for example, about 6 m, and the upper end of the diffusing pipe is located in the upper part of the reactor pressure vessel 111.
  • FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing the lower left half of the reactor pressure vessel 111.
  • the ozone diffuser 143 installed in the reactor pressure vessel 111 in a standing state is a reactor pressure vessel.
  • the container 111 is fixed at a plurality of upper and lower positions, for example, at least two positions at the upper and lower positions.
  • the ozone diffusing pipe 143 is fixed to the upper shroud ring 150 by the clamp device 151 near the lower end thereof, and the core spray pipe 146 near the upper end thereof. It is fixed by a clamping device 153.
  • a downward flow is generated due to the reversal of the upward flow rising in the core shroud 116, and is intense due to the jet flow of ozone gas blown out from the tip nozzle portion of the ozone diffuser 143.
  • the ozone diffuser 143 can be stably held by fixing the tip of the ozone diffuser 143 to the upper shroud ring 150, and the ozone injection point is accurately maintained. be able to.
  • the ozone diffuser 143 and the diffuser pipe (ozone supply pipe) 142 do not cause excessive vibration of the long stainless steel pipe.
  • the load on the coupling portion can be reduced.
  • the ozone diffuser 143 is arranged using a dead space along the circumferential direction in the reactor pressure vessel 111.
  • the in-core chemical decontamination apparatus 110D shown in Fig. 14 can also supply ozone gas into the reactor pressure vessel 111 in a stable and safe state at all times. Can be circulated throughout the reactor pressure vessel 111 and the entire reactor recirculation system 112 outside the reactor core, and the internal structure of the reactor pressure vessel 111 and the recirculation of the reactor recirculation system 112 can be recirculated. An oxidation treatment can be performed to efficiently dissolve the oxide film generated in the primary reactor system in the pipe 113.
  • the reactor pressure vessel 111 can be treated as follows. Radioactivity other than activation of the reactor internals and the recirculation piping 113 of the reactor recirculation system 112 is eliminated, and a significant reduction in radiation dose can be achieved.
  • FIG. 15 is a configuration diagram showing a ninth embodiment of the in-furnace chemical decontamination device according to the present invention.
  • This embodiment relates to a structure for mounting the ozone diffuser 143 of the ozone gas supply means 140. Since the other configuration is not different from the in-furnace chemical decontamination apparatus 110 shown in FIG. 8, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
  • FIG. 15 shows an embodiment relating to the attachment of the ozone diffuser 143 in the reactor pressure vessel 111.
  • the ozone diffuser 143 of the ozone gas supply device 140 is fixed in the reactor pressure vessel 111 at a plurality of upper and lower positions, for example, at least two positions at the upper and lower positions.
  • the ozone diffuser 143 is installed using the dead space in the reactor pressure vessel 111 while standing in the reactor pressure vessel 111.
  • the ozone diffuser 143 is a long stainless steel pipe having a length of about several meters, for example, about 6 m, and is a jet disposed in the alaser part 123 between the reactor pressure vessel 111 and the core shroud 116.
  • a plurality, for example, 8 to 10, are provided corresponding to the pump pairs.
  • the front end (lower end) of the ozone diffuser 143 is located at the upper part of the spiral portion 123, and the upper end thereof is located at the upper part in the reactor pressure vessel 111.
  • the ozone diffuser 143 is fixed to the upper shroud ring 150 near the lower end by the clamp device 151 and close to the upper end for in-furnace chemical decontamination. It is fixed to a temporary spraying 155 to be used by a clamping device 156.
  • Temporary spraying 155 is installed at a position that does not submerge even at the highest water level WHL during chemical decontamination, and the ozone diffuser 143 is fixed at a higher position than in the fourth and fifth embodiments. Thus, it is stable against the flow in the furnace.
  • the intermediate part may be fixed to at least one of the water supply sparger 145 and the core spray pipe 146 as required.
  • a shroud head bolt bracket can be used.
  • the ozone gas injection point can be accurately maintained and stabilized by fixing the lower end of the ozone diffuser 143 of the ozone gas supply apparatus 140 to the upper shroud ring 150. be able to.
  • the in-core chemical decontamination apparatus 110E of the ninth embodiment can be applied to large-scale in-core chemical decontamination in the reactor pressure vessel and the reactor recirculation system.
  • Ozone gas can always be supplied in a stable and safe state during work.
  • Ozone gas is supplied from the ozone gas supply device 140 into the reactor pressure vessel 111, and the operation of the reactor recirculation system 112 circulates ozone water with a predetermined ozone concentration in the reactor pressure vessel 111 and the reactor recirculation system 112.
  • the reactor internals of the reactor pressure vessel 111, the reactor internal structure, the reactor recirculation system 112 outside the core, and the recirculation pipe 113 of the reactor are formed into ozone water. It can be efficiently dissolved by the acid treatment.
  • This in-reactor chemical decontamination apparatus 110E has a reactor pressure vessel 111 by combining it with an acid-soaking process (acid-soaking process) using ozone water before and after the reductive decontamination process using a decontamination agent. Radioactivity other than activation of the internal and reactor recirculation system 112 is eliminated, and a significant reduction in radiation dose can be achieved.
  • the example in which the chemical decontamination apparatus using ozone is mainly applied to the reactor pressure vessel of the boiling water reactor and the primary reactor system is shown.
  • the present invention can also be applied to the reactor vessel and primary reactor of a pressurized water reactor, and in addition, an oxide film containing radioactive material generated or attached to the surface of the decontamination target is chemically analyzed. It can also be applied to an apparatus that dissolves and decontaminates.

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Abstract

　本発明に係る化学除染装置は、除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸化皮膜をオゾン水を用いて化学的に溶解し、除染するものである。この化学除染装置は、オゾンガスを生成するオゾン発生手段と、生成されたオゾンガスを水中のオゾン供給部に供給するオゾン供給手段と、前記オゾン供給部に設置され、前記オゾン供給手段からオゾンガスの供給を受ける焼結金属エレメント３７とを有し、オゾン供給手段から焼結金属エレメント内部に供給されるオゾンガスをそのエレメント外部に流動させて水中に供給し、オゾン水を生成するようにしたものである。

Description

明 細 書
化学除染装置およびその除染方法
技術分野
[0001] 本発明は、オゾンを用いたィ匕学除染技術に係り、特に、例えば、原子炉機器や配 管等の原子炉一次系における原子炉構成材料等の除染対象物の表面に付着また は生成された酸化皮膜を化学的に溶解し、除染する化学除染装置およびその除染 方法に関する。
背景技術
[0002] オゾンを用いたィ匕学除染技術に関して、数多くの特許が出願されて、化学除染技 術が実機の化学除染作業にも適用されている。
[0003] 特許文献 1 (特開 2000— 81498号公報）には、オゾン水の pHを 5以下にコントロー ルし、溶存オゾン濃度を高めて化学除染する技術が、また、特許文献 2 (特開 2002 — 250794号公報）には、オゾン水に炭酸、炭酸塩、硼酸、硼酸塩、硫酸、硫酸塩、 燐酸および燐酸塩から選ばれた少なくとも一種の酸化助剤を添加し、原子炉構成材 料の腐食を抑制する化学除染技術が開示されている。さらに、特許文献 3 (特開 200 2— 228796号公報）には、多管式中空糸膜ミキサによりオゾンガスを供給し、水中に オゾンガスを効率よく溶解させるオゾンを用いたィ匕学除染技術が記載されて ヽる。
[0004] 特許文献 1に記載されたィ匕学除染技術は、水に硝酸を添加し、 pH5以下のオゾン 水を生成し、この pH水溶液中で酸化処理を行い、酸化皮膜を溶解させ、化学除染 を行なうものである。しかしながら、水に添加される酸ィ匕助剤が硝酸では、オゾン水溶 液の酸ィ匕力が弱ぐオゾン水による原子炉構成材料の腐食を抑制できない課題があ る。
[0005] また、特許文献 2には、原子炉構成材料の腐食を抑制するために、酸化助剤として 燐酸を添加する技術が記載されている。しかし、燐酸は弱酸に近いため、酸化助剤と して燐酸を添加しても、酸化力が弱ぐ原子炉構成材料の腐食を効率よぐ有効的に 抑制させることができず、また、燐酸を酸化助剤として添加し、大きな酸化力を有する ためには、多量の燐酸を添加する必要がある。この結果、除染終了後に二次廃棄物 が多量に発生し、この二次廃棄物の処理に大きな労力とコストを必要とする新たな課 題が生じる。
[0006] さらに、特許文献 3に記載された多管式中空糸膜ミキサを用いたィ匕学除染技術で は、多管式中空糸膜ミキサの材質が榭脂であるため、破損を受け易い問題があった
[0007] 一方、原子力発電プラントにおいては、原子炉機器や各種配管がステンレス鋼や 炭素鋼等の鉄鋼材料で製作されている。原子炉機器や配管内表面は高温水との接 触によって腐食作用を受け、酸化皮膜が形成される。高温水に晒される原子炉機器 や配管内表面の接液部位に形成される酸化皮膜に炉水中の放射能が取り込まれ、 これが被曝線源となる。
[0008] 原子炉機器や各種配管内表面の接液部位に形成される酸化皮膜は化学除染技 術により化学的に溶解され、除去される。この化学除染法は、酸化皮膜を化学的に 溶解させる放射能除去技術であり、除染対象物の形状が複雑である場合や取外しが 困難で除染後に再び使用される部位の化学除染に適しており、近年ィ匕学除染を適 用した多くの技術が報告されて 、る。
[0009] 化学除染においては、鉄酸ィ匕物を溶解させる除染剤とクロム酸ィ匕物を溶解させる 酸化剤を組み合せることで除染効果を高めている。酸化剤には、過マンガン酸、過マ ンガン酸カリウム溶液、オゾン水等が用いられる。オゾン水の場合、オゾンの自己分 解性が強 、ため常時供給しなければならな 、と 、う条件がある。
[0010] 原子炉一次系の炉内除染のように、除染対象物の規模が大きい場合、オゾンの自 己分解性のために、循環する間にオゾン濃度が減少し、充分な除染効果が得られな い虞がある。除染に必要なオゾン濃度は lppm以上であるとの報告がある。
[0011] また、原子炉関連施設の除染対象物の金属表面を除染するために、効率的なォゾ ン注入方法として原子炉再循環系の再循環ポンプ入口にオゾンを注入する例が、例 えば特許文献 4 (特開 2003— 98294号公報）に開示されている。また、気体を水に 効率よく混合させる方法としてェゼクタを用いて、このェゼクタに気体を吸い込ませて 混入させる技術が、例えば特許文献 5 (特開 2005— 34760号公報）に開示されてお り、さらに、オゾンを下降流に注入し、水に溶解させる技術力、例えば特許文献 6 (特 開平 8— 192176号公報）に記載されて 、る。
[0012] また、原子炉構造物の放射能汚染除去を行なう原子炉構造物の化学洗浄装置に イオン交換榭脂を用いる技術が、例えば特許文献 7 (特開 2001— 91692号公報）に 開示されている。
[0013] 原子力発電プラントにおいて、原子炉機器や各種配管等の除染対象物を循環する 水は高温水となっており、除染温度は通常 70°C以上である。除染水は水とオゾンの 気液混合流となるため、原子炉再循環ポンプのポンプ上流側へのオゾン注入は、注 入されたオゾンによるポンプキヤビテーシヨンが再循環ポンプのポンプ部に発生し、 ポンプ損傷の虞がある。
[0014] また、特許文献 5に記載された気体溶解装置のようにェゼクタを用いる技術を原子 炉の炉内化学除染装置やその除染方法に適用すると、原子炉内へのェゼクタの設 置は工事の遅延を招いたり、炉内構造物との干渉問題が生じ、実施が困難である。
[0015] ェゼクタの設置を簡素化し、容易にするため、仮設循環ループを設置し、この仮設 循環ループにェゼクタを設置することとなるが、原子炉一次系の炉内除染を行なう場 合、全体の系統容積が大きいため、高濃度のオゾンが要求され、オゾン濃度を充分 に確保し、維持することが困難である。
[0016] さらに、引用文献 6のように、下降流にオゾンを散気する方法も存在するが、このォ ゾン散気方法を原子炉の炉内化学除染装置に適用することは困難である。原子炉で は炉内下降流が生じるシュラウドと原子炉圧力容器との隙間のァ-ュラス部 (ダウン力 マ部）までは、上部フランジ力 数 m以上、例えば 6m程度下方にあり、多量、例えば 1600m3Zhの炉内流動と気体の噴出に耐えるオゾン注入治具が必要となる。
[0017] またさらに、特許文献 7に記載の原子炉構造物の化学洗浄装置では、放射能汚染 除去のために大型のイオン交換榭脂塔や逆洗型フィルタ装置を設ける必要があり、 装置が複雑化する。
[0018] 本発明者等は、オゾンを用いたィ匕学除染技術では、オゾン水の pHが 3以下であれ ば充分な除染性能が得られる一方、 pHが 3を超えると除染性能が著しく低下すること を、化学除染技術の繰返し試験の中から新たに知見した。
[0019] 本発明は、上述した事情を考慮し、酸ィ匕皮膜の分解と除染能力を向上させ、除染 対象物の健全性を維持しつつ、除染性能を向上させ、高性能化したオゾンを用いた 化学除染装置およびその除染方法を提供することを目的とする。
[0020] 本発明の他の目的は、オゾン水が pH3以下の条件を満たし、かつ原子炉構成材料 等の除染対象物の腐食抑制の添加剤を最適化し、除染対象物の腐食抑制を効率よ く能率的に図り、除染洗浄の効果を向上させることができる化学除染装置およびその 除染方法を提供することにある。
[0021] 本発明の更に他の目的は、オゾンガスを安定的に供給して適正オゾン濃度のォゾ ン水を得、除染効率の高め、炉内流動に耐えるオゾン散気管をァ-ュラス部の上方 に安定的に設置し、連続的にかつ安定的に注入されるオゾンガスによる適正オゾン 濃度を得、オゾン散気管の設置位置による除染効率を向上させた炉内化学除染装 置およびその除染方法を提供するにある。
[0022] 上述した課題を解決するために提供される本発明に係る化学除染装置は、除染対 象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸ィ匕皮膜をオゾン水を用いて 化学的に溶解し、除染する化学除染装置であって、
オゾンガスを生成するオゾン発生手段と、
生成されたオゾンガスを水中のオゾン供給部に供給するオゾン供給手段と、 前記オゾン供給部に設置され、前記オゾン供給手段力 オゾンガスの供給を受ける 焼結金属エレメントとを有し、
前記オゾン供給手段力 焼結金属エレメント内部に供給されるオゾンガスをそのェ レメント外部に流動させて水中に供給し、オゾン水を生成するようにしたことを特徴と する。
[0023] また、上述した課題を解決するために提供される本発明に係る化学除染装置は、 原子炉圧力容器内に炉心シュラウドを設け、この炉心シュラウドと原子炉圧力容器と の間に形成されるダウン力マ部にジェットポンプを設け、前記原子炉圧力容器の水を 再循環させる原子炉再循環系を設け、この原子炉再循環系の再循環ポンプの駆動 により、前記原子炉圧力容器内の水に流動を付与して原子炉圧力容器内または原 子炉一次系をィ匕学的に除染する化学除染装置であって、
オゾンガスを生成するオゾン発生手段と、 生成されたオゾンガスを前記ジェットポンプ吸込口近傍または原子炉再循環系の 再循環配管内のオゾン供給部に供給するオゾン供給手段と、
前記オゾン供給部に設置された焼結金属エレメントとを有し、
前記オゾン供給手段により焼結金属エレメント内部に供給されるオゾンガスをその エレメント外部に流動させて水中に供給してオゾン水を生成するようにしたことを特徴 とする。
[0024] さらにまた、上述した課題を解決するために提供される本発明に係る化学除染方法 は、除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸ィ匕皮膜をオゾン 水を用いて化学的に溶解し、除染する際、前記オゾン水を除染液として使用し、この オゾン水を用いて前記除染対象物の酸ィ匕皮膜をィ匕学的に溶解し、除染させる化学 除染方法であって、
前記除染対象物の母材腐食を抑制する酸化助剤と除染液中の溶存オゾン濃度を 高める pH調整材を水中に添加し、
その後、水中にオゾンガスを溶解してオゾン水を生成することを特徴とする。
[0025] さらにまた、上述した課題を解決するために提供される本発明に係る化学除染方法 は、原子炉圧力容器とその内部に設置された炉心シュラウドとの間のダウン力マ部に 炉水を強制循環させるジェットポンプが設けられ、このジェットポンプからの炉水を原 子炉再循環系の再循環ポンプの駆動により再循環させ、オゾン水に流動を付与して 原子炉圧力容器および原子炉一次系をオゾンにより化学除染する化学除染方法で あって、
前記ジェットポンプの吸込口近傍または原子炉再循環系の再循環配管内にオゾン ガスを供給し、
前記酸ィ匕助剤と pH調整剤を添加した水に前記オゾンガスを供給してオゾン水を生 成することを特徴とする。
[0026] さらにまた、上述した課題を解決するために提供される本発明に係る化学除染装置 は、原子炉一次系の除染対象物を、有機酸を還元剤に、オゾン水を酸化剤に用いて 化学除染する炉内化学除染装置であって、
原子炉一次系の原子炉内に除染液を供給する除染液供給手段と、 原子炉一次系の原子炉内にオゾンガスを注入するオゾン供給手段と、 注入されたオゾンガスでオゾン水を発生させるオゾン水発生手段と、
発生したオゾン水を原子炉一次系内に循環させるオゾン水循環手段とを有し、 前記オゾン供給手段はオゾン水発生手段の吸込側にオゾンガスを散気させるォゾ ン散気管を備えたことを特徴とする。
[0027] さらにまた、上述した課題を解決するために提供される本発明に係る化学除染方法 は、原子炉一次系の除染対象物を、有機酸を用いた還元剤とオゾン水を用いた酸化 剤で化学除染する炉内化学除染方法であって、
原子炉再循環系をポンプ運転させて原子炉再循環系および原子炉内に循環水の 流動を生じさせるとともに、
原子炉内ァ-ュラス部の上部に設置されたオゾン散気管力 オゾンガスを注入し、 注入されたオゾンガスを前記循環水に供給して溶存オゾンのオゾン水を生成させ、 除染液供給手段により原子炉内を供給される除染液と溶存オゾンのオゾン水とを組 み合せて前記原子炉一次系の除染対象物を化学除染させることを特徴とする。
[0028] 上述の本発明に係る好適な一実施例における化学除染装置およびその除染方法 においては、除染対象物の健全性を維持しつつ、酸ィ匕皮膜を溶解させて除染性能 を向上させることができる。
[0029] また、上述の本発明に係る好適な他の実施例における本発明に係る化学除染装 置およびその除染方法は、オゾン水が pH3以下の条件を満たし、かつ除染対象物 の腐食抑制の添加剤を最適化し、除染対象物の腐食抑制を効率よく能率的に行な い、除染洗浄の効果を増大させることができる。
[0030] さらにまた、上述の本発明に係る好適な他の実施例における炉内化学除染装置お よびその除染方法においては、原子炉内にオゾンガスを安定的にかつ連続的に供 給し、供給されたオゾンガスにより所定濃度オゾンのオゾン水を効率的に生成し、こ のオゾン水を原子炉圧力容器内および原子炉一次系内を循環させて原子炉一次系 の汚染対象物を効率よく安定的に化学除染し、除染効率を向上させることができる。 図面の簡単な説明
[0031] [図 1]本発明に係る第 1実施形態によるオゾンを用いたィ匕学除染方法の、酸化皮膜 の溶解量と pHとの関係を示す図。
[図 2]本発明に係る第 1実施形態によるオゾンを用いたィ匕学除染方法の二次廃棄物 の発生量を示す図。
[図 3]本発明に係る第 2実施形態としての化学除染装置を示す系統図。
[図 4]図 3の化学除染装置に適用されるオゾン溶解ミキサの概略図。
[図 5]本発明に係る化学除染装置に適用され、オゾンを用いたィ匕学除染方法の溶存 オゾン濃度の分布図。
[図 6]本発明に係る化学除染装置に適用され、オゾンを用いたィ匕学除染方法の pHと 溶存オゾン自己分解定数の関係図。
[図 7]本発明に係る第 3実施形態としての化学除染装置を示すもので、 BWRの原子 炉圧力容器内を除染するための概略図。
[図 8]本発明に係る炉内化学除染装置の第 4実施形態を示す構成図。
[図 9]本発明に係る炉内化学除染装置の第 5実施形態を示す構成図。
[図 10]原子炉内各所における溶存オゾン濃度を測定したグラフ。
[図 11]図 11 Aおよび図 11Bはオゾン濃度を測定する原子炉内の各所の測定場所を 簡略的にそれぞれ示す図。
[図 12]本発明に係る炉内化学除染装置の第 6実施形態を示す構成図。
[図 13]本発明に係る炉内化学除染装置の第 7実施形態を示す構成図。
[図 14]本発明に係る炉内化学除染装置の第 8実施形態を示す構成図。
[図 15]本発明に係る炉内化学除染装置の第 9実施形態を示す構成図。
[0032] 図 11において、 b :ノズル吸い込みオゾン濃度、 c :ノズル吸い込みオゾン濃度、 d: ノズル吸い込みオゾン濃度、 e :ノズル吸い込みオゾン濃度、 f:ノズノレ吸い込みオゾン 濃度、 g:原子炉再循環系出口ノズル部オゾン濃度、 h:ポンプ吐出オゾン濃度、 i:ポ ンプ吐出オゾン濃度、 j:ポンプ吐出オゾン濃度、 k:ポンプ吐出オゾン濃度、 1:ポンプ 吐出オゾン濃度。
発明を実施するための最良の形態
[0033] 本発明に係る化学除染装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
[0034] 本発明の化学除染装置は、 pH3以下のオゾン水を用いて除染対象物、例えば原 子炉構成材料の表面に付着した放射性物質を含む酸化皮膜を効率よく分解して化 学除染し、原子炉構成材料の健全性を維持しつつ、除染性能を向上させたものであ る。
[0035] [第 1の実施形態]
本発明に係る第 1実施形態としての化学除染方法は、例えば原子炉構成材料の除 染、腐食抑制に適したものである。
[0036] この除染方法にぉ ヽて、原子炉構成材料としてニッケル基合金、例えばインコネル
182を選定し、このインコネル試験片をオゾン水に浸漬させて腐食の有無の確認試 験を行なった。
[0037] 除染対象物として、例えばインコネル 182試験片の大きさは、 30 X 10 X 2mm3,こ の試験片の浸漬条件は、オゾン水の溶存オゾン濃度 3ppm、温度 80°C、浸漬時間 1 Ohである。
[0038] 試験パラメータは、
i )酸ィ匕助剤および pH調整剤の添加剤無し、
ii )酸化助剤として燐酸 20ppm添加、
iii) pH調整剤として硝酸 40ppm添加、
iv )酸化助剤として燐酸 20ppmおよび pH調整剤として硝酸 40ppm添加、 を用いてインコネル試験片の腐食の有無の確認試験を実施した。酸化助剤は除染 対象物の母材腐食を抑制するものであり、 pH調整剤は水（除染液）中の溶存オゾン 濃度を高めるためのものである。
[0039] インコネル試験片はオゾン水浸漬前後の試験片表面につ!、て、目視と光学顕微鏡 を用いて観察した。インコネル 182試験片のオゾン水浸漬試験結果を表 1に示す。
[表 1] 添加剤条件 インコネル試験片の表面状態
添加剤無し ピット状の腐食が発生 憐酸 20pp m添加 fej ¾無し
硝酸 40pp m添加 ピット状の腐食が発生 燐酸 20pp mと硝酸 40pP m添 腐食無し
加（本発明）
[0040] オゾン水への 10hの浸漬により、インコネル試験片には、添加剤無しのオゾン水と 硝酸 40ppm添加したオゾン水との場合に、ピット状の腐食が発生した。このピット状 腐食を抑制するため、特許文献 1ではオゾン水に燐酸を添加していた。燐酸を 20pp m添カ卩したオゾン水では腐食しな 、ことを、この腐食有無試験でも確認して 、る。
[0041] また、インコネル試験片の腐食有無確認試験にぉ 、て、添加剤として燐酸 20ppm と硝酸 40ppmを添カ卩したオゾン水でも、腐食しな!ヽことを確認することができる。
[0042] 本実施形態では、酸化助剤として例えば燐酸を、 pH調整剤として例えば硝酸を添 加したオゾン水は、燐酸の腐食防止効果によりニッケル基合金の腐食を抑制すること ができる。ニッケル基合金の腐食抑制効果により、原子炉構成材料、例えば原子力 発電所の原子炉圧力容器内および原子炉一次系を除染した後の材料の健全性を 確保し、維持することができる。
[0043] また、オゾン水の酸ィ匕力の指標となる酸ィ匕還元電位は、次式（1)および（2)に示す ように、酸性では大きぐアルカリ性では小さい。
[0044] [化 1]
<酸化溶液中 >
O + 2H+ + 2e = 0 +H O 2. 07vsSHE (at25°C)…… (1)
3 2 2
<アルカリ性溶液中 >
O +H 0 + 2e = 0 + 20H" 1. 24vsSHE (at25°C)…… (2)
3 2 2
次に、オゾン (O )水酸ィ匕力の pH影響を確認するため、例えば、 SUS304試験片
3
に付与した酸ィ匕皮膜の溶解試験を実施した。 [0045] 酸化皮膜は、 SUS304試験片を沸騰水型原子炉 (BWR)—次冷却系の水質条件 を模擬した高温高圧下（288°C, 8. 3MPa,酸素濃度 200ppb)の水に 3000時間浸 漬して生成した。酸ィ匕皮膜の溶解試験手順は、酸化皮膜が形成されたステンレス鋼 、例えば SUS304試験片を、 80°Cのオゾン水に 2時間浸漬させ、その後、 95°C、 20 OOppmのシユウ酸水溶液に 2時間浸漬させ、 SUS試験片の重量軽減を測定した。
[0046] オゾン水の処理条件は、溶存オゾン濃度を 3ppmに固定し、オゾン水の pH3〜pH 5 (燐酸と硝酸の添加量で調整）の範囲で実施した。
[0047] SUS304試験片の酸化皮膜の溶解試験結果を図 1に示す。酸化皮膜の溶解量は 、オゾン水の pHが小さくなるに連れて、大きくなつた。但し、オゾン水の pHが 3以下 では、略一定となる傾向が認められた。
[0048] オゾン水 pH3の酸化皮膜の溶解量は、オゾン水 pH5の溶解量の略 5倍であった。
この酸ィ匕皮膜の溶解試験結果から、酸化皮膜の溶解量は、オゾン水の pHが 3を超 えると漸次低下することが判明した。したがって、オゾン水による酸ィ匕皮膜の分解を 促進し、除染性能を向上させるためには、オゾン水が pH3以下の酸性を有することが 望ましい。
[0049] 次に、除染性能が向上する pH3のオゾン水について、本実施例と従来の化学除染 方法から発生する二次廃棄物量を試算した。
[0050] 本発明の化学除染方法では、オゾン水が pH3となる条件は、酸化助剤として燐酸 2
Oppmおよび pH調整剤として強酸の硝酸 40ppmを添加することでオゾン水が pH3と なる。
[0051] 一方、オゾン水を燐酸のみの添加で pH3にする従来の方法では、燐酸が弱酸に近 い酸であるため、基本濃度条件（20ppm)に対して約 50倍量、例えば約 lOOOppm 添加する必要がある。
[0052] 水中の燐酸および硝酸はァニオン交換榭脂発生量を本実施例 Aと比較して示すも のである。図 2から分かるように、本実施例ではァニオン交換榭脂発生量を従来例 B の 1Z25に低減させることができる。
[0053] [第 2の実施形態]
図 3は、本発明に係る第 2実施形態としての化学除染装置を示す模式図である。 [0054] 図 3は、本発明に係る化学除染装置が適用される BWRを模擬した溶存オゾン濃度 確認試験装置を示す。この溶存オゾン濃度確認試験装置 10は、原子炉圧力容器を 模擬した円筒型タンク 11を有し、このタンク 11内にタンク内の水の流動を制御する略 円筒状ある ヽはスリーブ状の内部構造物 12を有する。この内部構造物 12は炉心シ ユラウドを模擬したものである。円筒タンク 11のタンク容量は、例えば 3. 5m3である。 この場合、円筒型タンク 11および内部構造物 12が除染対象物に相当する。
[0055] また、円筒型タンク 11の内周壁面には、タンク 11内の水の溶存オゾン水濃度を測 定するために、サンプリングノズル 13a〜13fが複数箇所、例えば 6箇所取り付けられ ている。円筒型タンク 11内の水は、 A系および B系の循環系統 15A, 15Bにより循環 している。
[0056] A系循環系統 15Aを流れる水は、 A系循環ポンプ 16により、 A系下部吸込配管 17 と A系上部吸込配管 18より吸い込まれ、 A系吐出配管 19から円筒型タンク 11内に吐 さ出される。
[0057] B系循環系統 15Bも A系循環系統 15Aと同様に構成され、 B系循環系統 15Bを流 れる水は、 B系循環ポンプ 21により、 B系下部吸込配管 22と B系上部吸込配管 23よ り吸い込まれ、 B系吐出配管 24から円筒型タンク 11内に吐き出される。
[0058] 円筒型タンク 11内の水の流動は、タンク 11内下部に吹き出した水力 内部構造物 12の下方で反転して内部構造物 12内を上方に移動し、内部構造物 12の上部に達 した時点で、円筒型タンク 11と内部構造物 12の間の環状空間 25を下方に移動する 再循環流となる。
[0059] また、円筒型タンク 11の底部には、多孔質の焼結金属エレメント 27が設置され、こ の焼結金属エレメント 27にはオゾン発生器 28から発生するオゾンガス (O )をエレメ
3 ント内部に供給するガス供給管 29が接続されている。
[0060] さらに、 A系および B系循環系統 15A, 15Bの A系吐出配管 19および B系吐出配 管 24には A系オゾン溶解ミキサ 31および B系オゾン床ミキサ 32が設置される。 A系 オゾン溶解ミキサ 31には、オゾン発生器 28から発生するオゾンガスを供給する A系 ガス供給管 33が、また、 B系オゾン溶解ミキサ 32には、同様にして B系ガス供給管 3 4が、それぞれ接続される。 [0061] オゾン溶解ミキサ 31, 32は、 A系と B系とで同じ構成、機能を有するため、 A系ォゾ ン溶解ミキサ 31を例にして説明する。
[0062] 図 4は A系オゾン溶解ミキサ 31の構成を示す。 A系オゾン溶解ミキサ 31は、 A系吐 出配管 19の一部に設置される略 T字管状のホルダ 36と、このホルダ 36に収納される 多孔質の焼結金属エレメント 37とを備える。ホルダ 36は管接続フランジである外周フ ランジ 38a, 38bにより A系吐出配管 19に接続される。
[0063] また、円筒型タンク 11の底部に接地される焼結金属エレメント 27および A系オゾン 溶解ミキサ 31の焼結金属エレメント 37は、一方を封じ、他方をガス供給配管 29およ び A系ガス供給管 33に接続され、エレメント内部にオゾンガスが供給される。 B系ォ ゾン溶解ミキサ 32の焼結金属エレメントも A系の焼結金属エレメント 37と同様である。 T字管状ホルダ 36はその中央開口が蓋状フランジカバー 39で覆われる。 A系ガス供 給管 33は、ホルダ 36上部の蓋状フランジカバー 39で固定される。
[0064] 焼結金属エレメント 27および 37は、ステンレス製とブロンズ製が知られている。図 4 に示す実施形態では、耐薬品性を考慮してステンレス鋼製、例えば SUS316Lを用 いた。焼結金属エレメント 27, 37に形成される気孔径は最小 φ πΰη力 例えば 63 m、最大 φ maxが例えば 850 mである。この実施形態では、微細なオゾンガス気 泡を生成し、オゾンガスを水中に効率よく迅速に溶解させるために、気孔径ができる だけ小さい、例えば気孔径 φ min=63 mのものを用いる。
[0065] 図 3および図 4に示した溶存オゾン濃度確認試験装置 10を用いて円筒型タンク 11 内の水中にオゾンガスを溶解する試験を実施した。
[0066] この溶存オゾン濃度確認試験装置 10によるオゾンガス溶解試験に用いられる種々 の条件は次の通りである。
[0067] 円筒型タンク 11内の水の条件は、液量が例えば 3. 5m3、温度が 80°C、酸化助剤 として例えば燐酸 20ppmと pH調整剤として例えば硝酸 40ppmを添カ卩し、オゾン水 の pHを 3に調整した。
[0068] 水の流動条件は、 A系統および B系統が、それぞれ例えば 80m3Zhで合計 160m
3Zhである。
[0069] オゾンガスの供給条件は、気相オゾン濃度が、例えば 120gZm3、オゾンガス供給 量は A系統および B系統が、共に例えば 45gZhで、合計 90gZhである。
[0070] 円筒型タンク 11内の水の条件、流動条件およびオゾンガス供給条件を上述した例 に設定した場合の溶存オゾン濃度の測定試験結果を図 5に示す。
[0071] 図 5に示された横軸は、図 3に示されたサンプリング装置（サンプリングノズル 13a〜
13fの設置位置）を、縦軸は水中の溶存オゾン濃度をそれぞれ示す。
[0072] 図 5において、〇印は、 A系および B系オゾン溶解ミキサ 31, 32からオゾンガスを供 給した場合、△印は、円筒型タンク 11の底部に設置した焼結金属エレメント 27から オゾンガス (O )を供給した場合の溶存オゾン濃度をそれぞれ示す。
3
[0073] A系および B系吐出配管 19, 24に設置したオゾン溶解ミキサ 31, 32からオゾンガ ス (O )を外部の水中に供給した場合、〇印で示すように溶存オゾン濃度は、 A系お
3
よび B系吐出配管 19, 24の吐出部近傍（13a, 13b)が 2. 5ppmで、それ以降は水 流動に沿って低下する傾向を示す。最下流の 13fでは、溶存オゾン濃度が 1. 9ppm まで低下した。
[0074] 一方、円筒型タンク 11の底部に設置した焼結金属エレメント 27からオゾンガス (O
3
)を水中に供給した場合、溶存オゾン濃度は△印で示すように、 0. 6〜0. 8ppmの 範囲で推移した。
[0075] 図 5に示された溶存オゾン濃度推移結果から、オゾンガス (O )を水中に効率的に
3
かつ有効的に溶解させるためには、 A系および B系吐出配管 19, 24のように、狭い 空間を流れる水に、オゾンガスを供給し、水とオゾンガスを完全混合に近い状態とす ることが効果的であることが判明した。
[0076] オゾンガスを効率よく溶解するエレメントとしては、特許文献 3に記載されている榭 脂製の多管式中空糸膜エレメントある 、はセラミックス (アルミナ)製散気管がある。伹 し、榭脂製エレメントやセラミックス製散気管は、金属と比べて破損し易い問題がある
[0077] 本実施形態では、機械的強度が強ぐ耐圧が大きい多孔質の焼結金属エレメント 3 7を、 A系および B系オゾン溶解ミキサ 31, 32に適用したものである。焼結金属エレメ ント 37には、気孔径の小さなものが好適に使用される。焼結金属エレメント 37は、水 の濾過、液体の発泡および撹拌に一般的に使用されている力、図 5のオゾンガス溶 解試験結果に示すように、オゾンガスを効率よぐ能率的に水に溶解させるミキサとし て用いることができる。
[0078] 一実施例において、水中の溶存オゾンは酸性溶液中では比較的安定している。し かし、水中の酸性度が低下したり、 pHの上昇や温度上昇に伴って、溶存オゾンが急 速に分解することが知られている。 "オゾンノヽンドブック"日本オゾン協会、 2004年に よれば、オゾンの自己分解反応次数は、 1. 0〜2. 0 (無次元）の範囲と報告されてい る。但し、取得データの温度条件は 60°C以下が殆どである。
[0079] この実施例では、図 3および図 4に示した溶存オゾン濃度確認試験装置を用いて、 オゾン水の除染条件である 80°Cにおける溶存オゾンの自己分解速度次数を測定し て取得した。
[0080] 溶存オゾンの自己分解速度定数の測定結果を図 6に示す。図 6は、オゾンの自己 分解反応が 1次式に従うと設定して整理したもので、自己分解速度定数の pH依存性 を示すものである。
[0081] 溶存オゾンの自己分解速度定数は、 pHの上昇に伴って直線的に大きくなる傾向 が存在する (認められる)。燐酸と硝酸とで調整した pH3のオゾン水の分解速度定数 は、燐酸のみで調整した ρΗ3. 5のオゾン水の約 1Ζ2、燐酸のみで調整した ρΗ4の 約 1Z 10であることが判明した。
[0082] このことから、オゾンを水に効率よく溶解しても、 pHが大きいとオゾン供給装置から 離れた場所の溶存オゾン濃度は大きく低下することがわ力つた。
[0083] 除染対象物を原子炉全体とした大規模化学除染に、オゾンを用いた化学除染を適 用する場合、オゾン水の pHを下げることで、溶存オゾン濃度の低下を防止でき、均 一な化学除染が可能となる。
[0084] 本実施例では、オゾン水に酸化助剤として例えば燐酸または燐酸塩、また、 pH調 整剤として例えば硝酸を添加し、 Α系および Β系吐出配管 19, 24に設置した焼結金 属エレメント 37から管内を流れる水中にオゾンガスを供給するものであり、このオゾン ガスの供給により、オゾンの効率的な溶解と溶存オゾンの自己分解を抑制することが できるため、適切なオゾンガス供給量で大きな化学除染効果を得ることができる。
[0085] [第 3の実施形態] 図 7は、本発明に係る第 3実施形態としての化学除染装置を示す概略図である。
[0086] この実施形態は、沸騰水型原子炉 (BWR)の原子炉圧力容器 50をオゾンにより除 染する化学除染装置 51を示すものである。
[0087] 原子炉圧力容器 50内には原子炉炉心 53が形成され、この原子炉炉心 53に形成 される炉心支持板 54および上部格子板 55により多数の燃料集合体が支持される。 また、原子炉炉心 53に制御棒駆動機構 56により制御棒（図示せず)が出し入れされ る。図 7には、燃料集合体および制御棒、気水分離器、蒸気乾燥器などの炉内機器 を取り除いた状態を示す。
[0088] 原子炉炉心 53は炉心シュラウド 57で囲橈され、この炉心シュラウド 57と原子炉圧 力容器 50との間の環状空間であるダウン力マ部 58にジェットポンプ 59が設けられる 。ジェットポンプ 59はダウン力マ部 58の周方向に間隔をおいて複数台設けられる。
[0089] また、原子炉圧力容器 50の下部には、 2系統の原子炉再循環系 60が設けられて おり、原子炉再循環系 60の再循環系配管 61には再循環ポンプ 62がそれぞれ設け られる。原子炉再循環系 60の再循環ポンプ 62の駆動により、原子炉圧力容器 50内 の炉水は再循環系配管 61を通って原子炉圧力容器 50内を戻され、ジェットポンプ 5 9により周囲の炉水を巻き込んで下降し、炉心下部プレナム 64に導かれる。原子炉 圧力容器 50の底部には、この底部を貫通して制御棒駆動機構ハウジング 65が設け られる。
[0090] また、ダウン力マ部 58に設置されるジェットポンプ 59の上部近傍には、多孔質の焼 結金属エレメント 66が設置される。この焼結金属エレメント 66はジェットポンプ 59の 上部近傍で原子炉圧力容器 50の内周壁に沿って複数個設けられる。各焼結金属ェ レメント 66はオゾン発生器 67にオゾンガス供給配管 68を介して接続される。オゾン 発生器 67で生成されたオゾンガス (O )はオゾンガス供給配管 68を介して焼結金属
3
エレメント 66のエレメント内部に供給され、この各エレメント 66からエレメント外部に、 具体的には、原子炉圧力容器 50内のダウン力マ部 58に向けてオゾンガスを供給す るものである。供給されたオゾンガスはジェットポンプ 59に周辺の炉水とともに吸い込 まれ、炉心下部プレナム 64に導かれる。
[0091] 次に、本実施形態に係るオゾンによる化学除染装置 51の作用を説明する。 [0092] 原子炉圧力容器 50に水（以下、オゾン水という。）を満たし、原子炉再循環系 60の 再循環ポンプ 62を、定格運転時の例えば 20%の回転数で運転する。
[0093] オゾン水には、酸ィ匕助剤として例えば燐酸 20ppmと pH調整剤として例えば硝酸を 添加し、オゾン水の pHを 3以下、例えば 3に調整する。そして、原子炉圧力容器 50 内の水（オゾン水）を約 80°Cに加温させる。
[0094] その後、化学除染装置 51のオゾン発生器 67からオゾンガスを発生させ、発生した オゾンガスを、オゾンガス供給配管 68を通してジェットポンプ 59の上部近傍設置の 焼結金属エレメント 66に供給する。
[0095] オゾンガスは焼結金属エレメント 66のエレメント内部に供給され、供給されたオゾン ガスは焼結金属エレメント 66の微小な気孔径カもエレメント外部のオゾン水に供給さ れ、オゾン水中で微細気泡となる。オゾンガスはオゾン水中で微細気泡となり、ジエツ トポンプ 59に吸い込まれ、炉水と混合され、一部の炉水に溶融して炉底部の炉心下 部プレナム 64に吐出され、この炉心下部プレナム 64で反転して原子炉炉心 53部に 移動せしめられる。
[0096] オゾンガスが原子炉炉心部の上部格子板 55に達したところから、一部のオゾンガス は気相に散逸して排ガス処理系（図示せず)へ、その他のオゾンガス気泡は、炉心シ ユラウド 57と原子炉圧力容器 50の内周壁面との間のダウン力マ部 58を下方に移動 し、原子炉再循環系 60を通り、再びジェットポンプに吸い込まれる。
[0097] 原子炉圧力容器 50内のオゾンガス気泡の流動状態は、図 3に示された例と略同様 であるため、オゾンガスはジェットポンプ 59により効率よく水に溶解される。
[0098] 実機の BWRの原子炉圧力容器 50を化学除染する場合、原子炉圧力容器 50内で の保有水量は 800〜： L lOOMWe級で 300〜400m3である。第 2実施形態に示され た図 3の例の溶存オゾン濃度確認試験では、円筒型タンク 11内の溶存オゾン濃度は 、 3. 5m3の水にオゾンガスを 90gZh供給することで溶存オゾン濃度を 2. 0〜2. 5p pmの範囲に保持できる。
[0099] 実機の BWRでは原子炉圧力容器 50内の保有水量が約 100倍であることから、実 機の原子炉圧力容器 50内の溶存オゾン濃度はオゾンガス供給量が 9000gZh以上 でオゾン水流動を 2ppm以上とすることができる。 [0100] このオゾンを用いた化学除染装置 51においては、オゾン水に酸ィ匕助剤として例え ば燐酸または燐酸塩を、 pH調整剤として例えば硝酸を添加することにより、例えば 原子炉構成材料を化学除染対象物とする場合にも、原子炉構成材料の健全性を維 持することができる。
[0101] また、オゾン水を酸化助剤および pH調整剤の添加により調整し、 pH3以下とするこ とにより、溶存オゾン濃度が向上し、し力も、溶存オゾンの自己分解が抑制されるため 、除染性能が向上する。
[0102] 微細気孔、例えば数十 μ m〜百数十 μ mの気孔径を有する焼結金属エレメントを 、除染液が循環する配管、例えば原子炉再循環系 60の吐出配管あるいはジェットポ ンプ 63の吸込口近傍に設置し、焼結金属エレメントからオゾンガスを供給することに より、除染液中にオゾンガスを効率よく溶解させることができ、充分な除染性能が得ら れる。
[0103] このオゾンを用いた化学除染装置 51では、除染液であるオゾン水に pH3以下の条 件を満足させ、かつ化学除染対象物である例えば原子炉構成材料の腐食を効率的 にかつ効果的に抑制可能であり、し力も、腐食を抑制する添加剤を最適化でき、原 子炉構成材料の健全性を維持し、除染性能を向上させることができる。
[0104] [第 4の実施形態]
図 8は、本発明に係る炉内化学除染装置の第 4実施形態を示す構成図である。
[0105] この炉内化学除染装置 110は、原子力発電プラントの原子炉機器や各種配管等の 除染対象物をィ匕学除染するものであり、除染対象物として沸騰水型原子力発電ブラ ントの原子炉圧力容器 111、原子炉再循環系 112の配管 113や再循環ポンプ 114 等、原子炉一次系の除染対象物がある。除染対象物には沸騰水型原子炉 (BWR, ABWR)だけでなく加圧水型原子炉の原子炉容器や原子炉一次系がある。原子炉 再循環系 112は通常 2系統設けられ、原子炉圧力容器 111に備えられる。
[0106] 沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器 111内に炉心シュラウド 116が収納され、炉 心シユラウド 116内に炉心 117が形成される。炉心 117は炉心支持板 118と上部格 子板 119により支持される。炉心 117の下方には炉心下部プレナム 121が形成され 、その上方に炉心上部プレナム 122が形成される。 [0107] 原子炉圧力容器 111と炉心シュラウド 116の間の隙間はスリーブ状あるいは環状の ァ-ュラス部 123として形成される。ァ-ュラス部 123には周方向に沿って複数台、 6 対 12基から 10対 20基のジェットポンプ 124が設けられる。ジェットポンプ 124は、再 循環配管 113から分岐されるヘッダ配管 125に入口ノズル 115bを介して接続される ジェットポンプライザ管 126と、このジェットポンプライザ管 126を上昇する上昇流を反 転させ、二又に分けるジェットポンプノズル 127と、このポンプノズル 127の周りに形 成されるジェットポンプ 124吸込口から系統水（炉水）を吸 、込んで混合させるスロー ト部（混合室） 128と、混合された水を炉心下部プレナム 121に案内するディフューザ 129とを有する。
[0108] また、炉内化学除染装置 110は、原子炉圧力容器 111の下部外側に付設される仮 設除染ループ 130を備える。仮設除染ループ 130は原子炉圧力容器 111の底部に 設けられた制御棒駆動機構 (CRD)の制御棒ハウジング 131に接続される仮設循環 ライン 132と、この仮設循環ライン 132に設けられた循環ポンプ 133と化学除染設備 134とを有し、化学除染設備 134の下流側は仮設のスプレイリング 135に接続され、 除染剤供給手段を構成して!/、る。仮設のスプレイリング 135は原子炉圧力容器 111 の上部に取り付けられ、化学除染作業時にスプレイリング 135からシユウ酸等の除染 液を原子炉圧力容器 111内に散布して 、る。
[0109] 仮設循環ループ 130は、循環ポンプ 133にて原子炉圧力容器 111の下部より仮設 循環ライン 132を通して除染液を抜き出して化学除染設備 134に送るようになつてい る。化学除染設備 134は、化学的に除染を行なう機器であり、例えば加熱用ヒータ、 放射能捕集を行なうイオン交換榭脂塔、除染終了後に除染剤を分解する除染剤分 解装置、およびシユウ酸等の除染剤 (液)を注入する薬液注入ポンプ等で構成される
[0110] 化学除染設備 134からの除染液はスプレイリング 135によって原子炉圧力容器 11 1内に上方カゝら散布される。仮設循環ループ 130は、化学除染設備 134を備えて除 染液供給手段を構成して!/、る。
[0111] また、炉内化学除染装置 110には、原子炉圧力容器 111内や炉心シュラウド 116、 炉心支持板 118、上部格子板 119の炉内構造物、ジェットポンプ 124等の炉内機器 や原子炉再循環系 112の原子炉一次系内の除染対象物を化学除染するもので、こ の除染効率を高める目的で、原子炉圧力容器 111内の炉内流動に必要な原子炉再 循環ポンプ 114の運転を行なう。ジェットポンプ 124はオゾン供給手段 140から供給 されたオゾンガスをミキシングしてオゾン水を発生させるオゾン水発生手段を構成し ており、原子炉再循環系 112は発生したオゾン水を原子炉一次系の系統内で循環さ せるオゾン水循環手段を構成して!/ヽる。
[0112] 原子炉再循環ポンプ 114を運転することにより、原子炉圧力容器 111内のオゾン水 または除染液は原子炉再循環系 112を通り、その再循環系配管 113からジェットボン プライザ 126を上昇し、ジェットポンプ 124のポンプノズル 127から周囲の水を巻き込 んで炉心下部プレナム 121に吐出している。炉心下部プレナム 121に吐出された除 染液はここで反転して炉心シュラウド 116内を上昇し、再びァ-ュラス部 123に導か れる。ァ-ュラス部 123に案内された除染液は下降し、ァ-ュラス部 123下部に設け られた原子炉再循環系 112に再び案内される。原子炉圧力容器 111内の炉内構造 物ゃ炉内機器、原子炉再循環系 112は原子炉一次系を構成している。
[0113] 化学除染に用いられる除染液には、通常シユウ酸などの有機酸が用いられ、この有 機酸による除染液 (除染剤）が還元除染工程で用いられる。還元除染工程の実施に より、鉄の酸化物およびこの酸化物に取り込まれている Co— 60, Co— 58などの放 射能を除染液中に溶出 (溶解)させる。
[0114] 他方、原子炉圧力容器 111の上方には、原子炉圧力容器 111内にオゾンガスを供 給するオゾン供給手段 140が設けられる。オゾン供給手段 140はオゾン発生装置を 構成するォゾナイザ 141と、ォゾナイザ 141で生成されたオゾン (O )ガスが供給され
3
るオゾン供給管 (散気管導管） 142と、このオゾン供給管 142の先端部に接続される オゾン散気管 143とを有する。
[0115] オゾン散気管 143は原子炉圧力容器 111の上方、例えばオペレーションフロア（図 示せず)力も垂設されて先端がァ-ュラス部 123に案内され、ジェットポンプ 124のジ エツトポンプノズル 127の上方近傍に立設状態で設置される。ォゾナイザ 141で生成 されたオゾンガスは、ジェットポンプノズル 127の吸込口（スロート）近傍に開口するォ ゾン散気管 143から吹き出されるようになつている。オゾン散気管 143は原子炉圧力 容器 111内で先端がァ-ュラス部 123を臨むように複数本、例えば 6本〜 12本、周 方向に配置される。
[0116] 一方、原子炉圧力容器 111に収容される除染液による除染対象物である炉内構造 物ゃ炉内機器、原子炉再循環系 112の原子炉一次系の金属表面に付着した放射 能の溶解が納まったことで、シユウ酸等の除染剤で鉄等の金属酸化物を溶解し、分 解'浄化する一方、オゾン供給手段 140を作動させて酸化皮膜を溶解する酸化処理 を行なう酸化工程に移行する。
[0117] 化学除染における酸化処理は、除染対象物の金属表面の内層のクロム酸化物に 取り込まれた放射能を溶解するためで、図 8に示された炉内化学除染装置 110では 所定オゾン濃度が例えば lppm以上のオゾン水が酸化剤として用いられる。
[0118] オゾンは自己分解性のある気体で短寿命のため、オゾン供給手段 140から原子炉 圧力容器 111内の水中にオゾンガスを常時注入し続ける必要がある。オゾンガスは ォゾナイザ 141で発生させ、オゾン散気管 143を通じて散気され、炉内に注入される
[0119] オゾンガスの注入点は、ァ-ュラス部 123の上部に原子炉再循環ポンプ 114の炉 内流動に乗せてジェットポンプ 124に強制的に吸い込ませる。オゾン散気管 143の 設置位置は、ジェットポンプ 124の吸込口（スロート）に近い方が好ましいが、オゾン ガスの圧力の水深に打ち勝って安定的に注入させるために、加圧ポンプ等の昇圧装 置がない場合には、炉心シュラウド 116の上端力も所要距離、例えば lm程度の範囲 内に設けられる。オゾン散気管 143はジェットポンプ 124の上部近傍でァ-ュラス部 1 23の上方において、周方向に複数本、例えば数本から 10数本設けられる。
[0120] オゾン水による酸化処理の目的は、除染対象物内層のクロム含有率の高い酸ィ匕皮 膜の溶解であり、クロムを含む酸ィ匕皮膜の溶解が納まると、オゾン水により酸化処理 を行なう酸ィ匕工程は終了する。酸ィ匕工程が終了しても、オゾンの分解を特に行なう必 要がなぐオゾンの自己分解性に任せるカゝ、その後の還元工程でシユウ酸を注入す ること〖こより処理する。
[0121] なお、図 8において、符号 145は原子炉給水系にヘッダ配管を介して接続された給 水スパージャであり、符号 146は炉心スプレイ配管である。 [0122] 次に、炉内化学除染装置の作用、すなわち炉内化学除染方法を説明する。
[0123] 炉内化学除染装置 110を原子炉圧力容器 111に設けて、原子炉圧力容器 111や 炉内構造物、炉内機器、原子炉再循環系 112等の原子炉一次系の除染対象物を大 規模に化学除染する作業は、原子炉の運転を停止させた定期定検時あるいは保守 点検時に行なわれる。
[0124] 化学除染作業は、原子炉一次系の系統水を循環させる原子炉再循環系 112の再 循環ポンプ 1を運転させて、原子炉圧力容器 111内に流動を生じさせる一方、オゾン 供給手段 140を設け、オゾン散気管 143を炉内ァ-ュラス部の上部あるいは上方に 設置することで、オゾン発生装置のォゾナイザ 141で生成されたオゾンガスはジェット ポンプ 124の吸込口に効率よく注入され、原子炉圧力容器 111内を循環せしめられ る。すなわち、発生したオゾンガスは、ジェットポンプ 124吸込口から吸い込まれて混 合室 128およびディフューザ 129でポンプ水と撹拌されてオゾン水を生じさせ、積極 的に混合せしめられる。発生したオゾン水は炉心下部プレナム 121に案内される。炉 心下部プレナム 121に案内された混合流 (オゾン水）はここで反転して炉心シュラウド 116内に導かれ、炉心シュラウド 116内で上昇流となる。
[0125] 原子炉圧力容器 111内のァ-ュラス上部では、炉心シュラウド 116内を上昇してき た上昇流が反転して下降流となり、ジェットポンプ 124の吸込部（ジェットポンプインレ ットミキサ）に吸い込まれる。注入されたオゾンガスは、ジェットポンプ 124の吸込部に 殆ど巻き込まれて吸い込まれる。このため、ァ-ュラス部 123の下部に設けられる原 子炉再循環系 112の出口（出口ノズル 115a)にはオゾンが気泡状態で案内されるこ とはない。このため、原子炉再循環系 112の再循環ポンプ 114にポンプキヤビテーシ ヨンが生じる虞がない。
[0126] ァ-ュラス部 123を構成する原子炉圧力容器 111の内周壁や炉心シュラウド 116の 外周壁に形成された酸化皮膜は、オゾンガスを混入した下降流 (オゾン水）により溶 解され、除去される。
[0127] また、原子炉再循環系 112の再循環ポンプ 114にはオゾンガスの気泡は到達しな い。再循環ポンプ 114には循環水に溶解され、溶存オゾンとなったオゾン水が案内さ れるため、再循環ポンプ 114の再循環配管 113内をオゾン水により効率よく除染し、 酸ィ匕皮膜を溶解させることができる。
[0128] さらに、ジェットポンプ 124の吸込部から混合室 128を通りディフューザ 129に案内 されたオゾンガスの気泡は、ミキシング効果で撹拌されてオゾン水となって炉底部（炉 心下部プレナム）に吐出され、炉底部の酸化皮膜を酸化溶解させる。この酸化溶解 後、オゾン水は炉内構造物である炉心支持板 118、炉心シュラウド 116内周壁およ び上部格子板 119と順次接触し、表面に形成された酸ィ匕皮膜を順次溶解させる。一 方、ミキシング効果によっても溶解しきれな力つた余剰オゾンガスは炉中央の水面か ら気相部に移行し、外部に排気されるようになっている。
[0129] この炉内化学除染装置 110によれば、大規模な炉内化学除染作業においても、所 定オゾン濃度のオゾン水が、原子炉圧力容器 111内および原子炉再循環系 112全 体と原子炉一次系を効率よく行き渡り、循環させることができるので、炉内構造物およ び炉心外再循環配管に生成されている酸ィ匕皮膜を効率的に溶解することができる。
[0130] オゾン水の酸ィ匕皮膜の溶解工程と前後して除染剤、例えばシユウ酸を用いた除染 液の還元除染工程を組み合せることで、原子炉内の炉内構造物や原子炉再循環系 112の放射化を除く放射線が除去され、放射線量の大幅低減を図ることができる。
[0131] [第 5の実施形態]
図 9は、本発明に係る炉内化学除染装置の第 5実施形態を示す構成図である。
[0132] 図 9は、沸騰水型原子力発電プラントに備えられる原子炉圧力容器 111内の平断 面図を示すもので、原子炉圧力容器 111、炉心シュラウド 116、ジェットポンプ 124お よびオゾン散気管 143の配置関係を示す平面図である。図 9は、原子炉圧力容器 11 1と炉心シュラウド 116の間に形成されるァ-ュラス部 123に 10対 20基のジェットポン プ 124を設置した例を示す。ジェットポンプ 124はァ-ュラス部 123の周方向に所定 の間隔をおいて設置される。
[0133] 対をなすジェットポンプ 124の上方近傍にオゾンガス供給手段 140を構成するォゾ ン散気管 143が設けられる。原子力発電プラントの原子炉圧力容器 111内の構成や 原子炉再循環系、除染液供給装置としての仮設除染ループの構成は第 4実施形態 に示されたものと異ならないので、同一符号を付してそれらの図示ならびに構成の説 明を省略あるいは簡略ィ匕する。なお、符号 142はオゾン散気管 143への散気管導管 (オゾン供給管）であり、符号 150はアクセスホールカバーである。
[0134] 図 9に示された炉内化学洗浄装置 110Aにおいても、原子炉再循環系 112の再循 環ポンプ 114の駆動により、原子炉圧力容器 111内の系統水の流れは、原子炉再循 環系 112からヘッダ配管（リングヘッダ）を介してジェットポンプ 124のライザ管 126を 上昇し、ジェットポンプノズル 127で二股に分岐され、 1対 2基のジェットポンプ 124に 導かれる。
[0135] 一方、オゾンガス供給手段 140のオゾン散気管 143は 10対のジェットポンプノズル 127の上部近傍あるいは直上に備えられる。オゾン散気管 143をジェットポンプ対に 対応させて 1本 1本分割させたのは、ァ-ュラス部 123の上方に給水スパージャ 145 や炉心スプレイ配管 146があり、炉心シュラウド 116の外側にも取付ブラケット等の設 置上の干渉物があり、これらの干渉物と干渉を生じさせないためである。
[0136] オゾンガス供給手段 140のオゾン散気管 143から注入されるオゾンガスは、それぞ れ対をなすジェットポンプ 124の吸込口に周囲の炉水とともに吸い込まれ、スロート部 (混合室） 128に案内されて撹拌され、混合される。この混合水はディフューザ 129を 経て炉心下部プレナム 121に吐出される。
[0137] また、ァ-ュラス部 123に導かれた炉水は下降流となってァ-ュラス下部の原子炉 再循環系 112の出口に導かれるが、原子炉再循環系 112に案内される炉水にはォ ゾン散気管 143から吹き出されるオゾンガスは殆ど含まれない。このため、原子炉再 循環系 112の再循環ポンプ 114にキヤビテーシヨンの発生を心配する必要がな 、。
[0138] また、原子炉再循環系 112の再循環ポンプ 114にはオゾンガスの気泡は到達しな いが、所定濃度の溶存オゾンとなったオゾン水が循環してくるため、除染効果が悪く なることもない。
[0139] 再循環ポンプ 114から吐出されるオゾン水はジェットポンプ 124に導かれ、このジェ ットポンプ 124のポンプノズル 127から吐出された際に、オゾンガスとともに周囲の炉 水（炉内循環水）を巻き込み、ジェットポンプ 124の混合室 128に導かれる。混合室 1 28に案内されたオゾンガスはミキシング効果で水中に溶け込み、ディフューザ 129か ら炉心下部プレナム 121に案内され、ここで炉底部の酸化皮膜を酸化溶解させた後 、炉内構造物である炉心支持板 118、シュラウド内周壁、上部格子板 119の酸化皮 膜を順次溶解させる。
[0140] 余剰オゾンガスは炉中央の水面力 気相部に移行して排気される。
[0141] オゾン散気管 143が設置されない原子炉圧力容器 111のァ-ュラス部 123の 0° , 180°の位置は、原子炉再循環系 111の出口ノズルが存在し、この出口ノズルヘア- ユラス部 123の下降流が偏向流となって進むため、ァ-ュラス部 123の 0° , 180°の 位置へオゾン散気管を設置する必要はな！/、。
[0142] 第 2実施形態に示された炉内化学除染装置 110Aにおいても、大規模な炉内化学 除染作業を実施することができる。この化学除染作業においても、所定オゾン濃度の オゾン水を原子炉圧力容器 111および原子炉再循環系 112の原子炉一次系全体に 行さ渡らせることがでさる。
[0143] 原子炉圧力容器 111の炉内構造物、炉内機器および炉心外の原子炉再循環系 1 12に生成された酸ィ匕皮膜を効率的に溶解することができる。
[0144] 図 10の破線は、オゾン散気管 143を 10本設置した場合のオゾン濃度評価点 (原子 炉圧力容器の炉内各所) a〜lと、その評価点位置における溶存オゾン濃度の関係を 示すグラフである。図 10のオゾン濃度評価点 a〜lは、図 11Aおよび図 11Bに示され た原子炉圧力容器の炉内各所 a〜lにそれぞれ対応している。
[0145] 第 5実施形態においては、オゾン散気管 143から吐出されるオゾンガスは、例えば
11. 5kgZhの割合で供給した例である。図 11から原子炉圧力容器 111内の溶存ォ ゾン濃度が最も低 、場所でも lppm以上の溶存オゾン濃度が得られて 、る。非特許 文献 1 (青井他、 "オゾン法ィ匕学除染技術の開発 (その 2)—除染性能と材料への影 響評価一"日本原子力学会「2001年春の年会」講演番号 M38、講演要旨集 III分冊 p . 691)には lppm以上の溶存オゾン濃度で充分な除去効果が得られることが報告さ れている。
[0146] 所要溶存オゾン濃度を有するオゾン水による酸化と、この酸ィ匕工程前後に（除染液 供給装置を構成する)仮設除染ループ 130を活用した還元除染工程を組み合せるこ とにより、原子炉圧力容器 111および原子炉再循環系 112の放射化を除く放射能が 効率よく有効的に除去され、放射線量の大幅低減を達成することができる。
[0147] また、原子炉再循環系 112の再循環ポンプ 114を運転させても、再循環ポンプ 11 4にオゾンガスの気泡が混入されな!、ので、オゾンガスの気泡によるキヤビテーシヨン が生じるのを未然かつ確実に防止でき、キヤビテーシヨンの悪影響を受けな!/、。
[0148] [第 6の実施形態]
図 12は、本発明に係る炉内化学除染装置の第 6実施形態を示す構成図である。
[0149] この第 6実施形態の炉内化学除染装置 110Bを説明するに当り、第 4実施形態に 示された炉内化学除染装置 110と同じ構成には同じ符号を付して図示および説明を 簡素化ないし省略する。
[0150] 図 12は、沸騰水型原子力発電プラントに備えられる原子炉圧力容器 111の平断面 を示すもので、原子炉圧力容器 111、炉心シュラウド 116、ジェットポンプ 124および オゾン散気管 13の配置関係を示す平面図である。図 12には、原子炉圧力容器 111 と炉心シュラウド 116の間に形成されるァ-ュラス部 123に 10対 20基のジェットポン プ 124が設置される。ジェットポンプ 124はァ-ュラス部 123の周方向に所定の間隔 をおいて設置される。
[0151] ジェットポンプ 124の各対間の中間部上方にオゾンガス供給装置 140を構成する オゾン散気管 143が設けられる。オゾン散気管 143は、隣接するジェットポンプ対の 間の中間部上方近傍に立設状態で配置される。オゾン散気管 143は、原子炉再循 環系 112の出口ノズル 115が位置する、例えば 0° , 180° の周方向位置を除いて 、各対のジェットポンプ 124と隣接するジェットポンプ対の間に設けられる。
[0152] 原子力発電プラントの原子炉圧力容器 111の炉内構成、原子炉再循環系 112、除 染液供給装置を構成する仮設除染ループの構成は、第 4実施形態に示されたものと は異ならない。
[0153] 原子炉再循環系 112を循環する炉内の系統水 (循環水）の流れは、原子炉再循環 系 112のヘッダ配管（リングヘッダ）で分岐された後、入口ノズル 115bを経てジェット ポンプライザ管 126を上昇し、ジェットポンプノズル 127で二股に分岐され、 1対 2基 のジェットポンプ 124に入る。
[0154] 原子炉再循環系 112は通常 2系統あるので、ジェットポンプ 124は 10対 20基存在 する。図 12では 10対 20基のジェットポンプ 124の各対の間にオゾンガス供給手段 1 40のオゾン散気管 143が設置される。図 12に示される例では、オゾン散気管 143が 8本設置される。オゾン散気管 143は、ァ-ュラス部 123上部の片側に 4本、他側に 4 本設置した例を示す。オゾン散気管 143は 8本に限定されず、 6本〜 10数本の中か ら選択してちょい。
[0155] ジェットポンプ 124対の中間部において、ジェットポンプノズル 127の上方近傍に設 置されたオゾン散気管 143からオゾンガスが注入されており、このオゾンガスは、隣接 するジェットポンプ対間の隣り合うジェットポンプ 124, 124の各吸込口に殆ど吸い込 まれる。ジェットポンプ 124に吸 、込まれたオゾンガスはスロート部 128で撹拌され混 合せしめる一方、ァ-ュラス部 123を下降して原子炉再循環系 112の出口ノズル 11 5aに案内されるオゾンガスは殆ど存在しない。ァ-ュラス部 123を下降する下降流に オゾンガスが微量に含まれて 、ても、このオゾンガスは流れの途中で下降流に溶解 して溶存オゾンのオゾン水となり、このオゾン水が原子炉再循環ポンプ 114に導かれ る。このため、再循環ポンプ 114にポンプキヤビテーシヨンが発生する心配がない。
[0156] また、原子炉再循環系 112の再循環ポンプ 114にはオゾンガスの気泡が案内され ることは殆どな 、が、再循環配管 113内は所定濃度の溶存オゾンとなったオゾン水が 循環してくるため、オゾン水による酸ィ匕処理を促進させることができ、除染効果が悪く なることもない。再循環ポンプ 114から吐出され、ジェットポンプ 124に入口ノズル 11 5bから供給されるオゾン水は、ジェットポンプノズル 127から吐出された際に、オゾン ガスを含む炉水を巻き込んで、混合室 (スロート部） 128内で撹拌され、混合せしめら れる。
[0157] ジェットポンプ 124の混合室 128に案内されたオゾンガスの気泡は、ミキシング効果 で水中に溶け込んでディフューザ 129内を下降し、炉心下部プレナム 121に吐出さ れる。炉心下部プレナム 121に吐出される吐出水による酸ィ匕処理により、炉底部の酸 化皮膜を溶解させる。炉底部の酸化皮膜を溶解させた後、炉内構造物 (炉心支持板 118、シュラウド内周壁、上部格子板 119)の酸ィ匕皮膜を順次溶解させる。余剰のォ ゾンガスは、原子炉圧力容器 111内の炉中央の水面力 気相部に移行し、外部に排 気される。
[0158] オゾン散気管 143は、例えば 0° , 180° の周方向位置には設置されない。オゾン 散気管 143が設置されな ヽ周方向位置には原子炉再循環系 112の出口ノズル 115 aが設けられており、ァ-ュラス部 123の下降流は出口ノズル 115aに向う偏向流とな るため、酸ィ匕皮膜の溶解効果が減少することはない。
[0159] この炉内化学除染装置 110Bによれば、原子炉圧力容器 111内および原子炉再 循環系 112の全体に亘り、大規模な炉内化学除染作業を有効的に、効率よく行なう ことができる。炉内化学除染作業には、所定オゾン濃度の水 (オゾン水）が用いられ、 このオゾン水は原子炉再循環系 112の再循環ポンプ 114の運転により、原子炉圧力 容器 111内全体あるいは原子炉再循環系 112内全体に亘つて循環して行き渡り、炉 内構造物および原子炉再循環系 112に生成している酸ィ匕皮膜を効率的に溶解させ る酸ィ匕処理を行なうことができる。
[0160] 図 10の実線はオゾン散気管 143が 8本の場合における原子炉圧力容器 111の炉 内各所 (濃度評価点 a〜l)のオゾン濃度測定値の例を示すグラフである。この場合、 オゾンガスは所定の割合、例えば 11. 5kgZhの割合で原子炉圧力容器 111内に供 給した例を示す。この炉内化学除染装置 110Bでは、原子炉圧力容器 111内の炉内 各所 a〜l (図 11A、図 1 IB参照）のオゾン濃度が最も低い所でも、 lppm以上得られ ており、この lppm以上の溶存オゾン濃度により充分な除染効果を得ることができる。
[0161] lppm以上の溶存オゾン濃度を用いた酸ィ匕工程と、この酸化処理の前後に除染剤 を用いた還元除染工程を組み合せることにより、原子炉圧力容器 111内、炉内構造 物、原子炉再循環系 112の原子炉一次系の放射化を除く放射能を除去することがで き、放射線量の大幅低減を達成することができる。シユウ酸等の除染剤は、仮設のス プレイリング 135から原子炉圧力容器 111内に噴射される。
[0162] また、原子炉再循環系 112の再循環ポンプ 114にオゾンガスが気泡状態で案内さ れることがないので、気泡によるポンプキヤビテーシヨンを発生させることもない。
[0163] [第 7の実施形態]
図 13は、本発明に係る炉内化学除染装置の第 7実施形態を示す構成図である。
[0164] この実施形態は、オゾンガス供給装置 140のオゾン散気管 143の取付構造に特徴 を有するものである。他の構成は図 8に示された炉内化学除染装置 110Bと異ならな いので、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略ないし簡素化する。
[0165] 図 13に示された炉内化学除染装置 110Cは、オゾンガス供給手段 (装置） 140の 複数本のオゾン散気管 143を原子炉圧力容器 111内に立設状態で安定的に設置し たものである。オゾン散気管 143の先端は、図示しないオペレーションフロアから下 方に垂下させ、原子炉圧力容器 111と炉心シュラウド 116の間のァ-ュラス部 123上 部に配置される。オゾン散気管 143は数 m程度、例えば 6m程度の長さの長尺 SUS 配管であり、その散気管上端は原子炉圧力容器 111上部に位置される。オゾン散気 管 143は原子炉圧力容器 111の周壁近くのデッドスペースを利用して配置され、他 の炉内機器と干渉するのを有効的に防止することができる。
[0166] 図 13は原子炉圧力容器 111の下側左半分を示す縦断面図であり、この原子炉圧 力容器 111内に立設状態で設置される複数本のオゾン散気管 143は原子炉圧力容 器 111内に上下複数箇所、例えば少なくとも上下 2箇所で固定される。図 13に示さ れた炉内化学除染装置 110Cでは、オゾン散気管 143はその下端に近いところで、 上部シュラウドリング 150にクランプ装置 151で固定され、その上端に近いところで、 給水スパージャ 145にクランプ装置 152で固定される。
[0167] 上部シュラウドリング 150にオゾン散気管 143の下部を固定する際、上部シュラウド リング 150に立設されるシュラウドヘッドボルト（図示せず)のボルトブラケットを利用す ることができる。シュラウドヘッドボルトは上部シュラウドリング 150の頂部に周方向に 沿って複数本が立設され、このシュラウドヘッドボルトにボルトブラケットが設けられる
[0168] この第 7実施形態に示された炉内化学除染装置 110Cは、オゾンガス供給装置 14 0のオゾン散気管 143を上下複数箇所で原子炉圧力容器 111内に取り付け、オゾン 散気管 143の下端側を上部シュラウドリング 150に固定することで、オゾンガスの注 入点を安定的にかつ正確に維持することができる。
[0169] ァ-ュラス部 123の上部は炉心シュラウド 116内を上昇する上昇流の反転下降流 の水流とオゾン散気管 143の先端ノズル部力も吹き出されるオゾンガスの噴出流とに より激しい揺動を伴なう流れが生じるが、オゾン散気管 143の先端部を上部シュラウド リング 150に固定させることで、オゾン散気管 143を安定的に保持でき、オゾン注入 点を正確に維持することができる。
[0170] また、オゾン散気管 143の上部を給水スパージャ 145に固定することで長尺のステ ンレス配管が過剰な振動を起こすことがなぐオゾン散気管 143と散気導管 (オゾン 供給管） 142との結合部への負荷を軽減させることができる。
[0171] 第 7実施形態に示された炉内化学除染装置 110Cにおいても、原子炉圧力容器 1 11内に常に安定した安全な状態でオゾンガスを供給することが可能となり、所定のォ ゾン濃度のオゾン水を原子炉圧力容器 111内および炉心外の原子炉再循環系 112 の再循環配管 113の全体に循環させ、行き渡らせることができ、炉内構造物および 原子炉再循環系 112等の原子炉一次系内に生成されて ヽる酸化皮膜を効率的に溶 解させ、酸化処理を施すことができる。
[0172] したがって、オゾンガス供給装置 140からオゾンガスを原子炉圧力容器 111内に供 給して酸ィ匕皮膜を溶解させる酸ィ匕工程とその前後の除染剤を用いた還元除染工程 とを組み合せることで原子炉圧力容器 111内、炉内構造物 (炉心支持板 118、炉内 シュラウド 116、上部格子板 19)や原子炉再循環系 112の再循環配管 113内の原子 炉一次系の放射化を除く放射能が除去され、放射線量の大幅低減を達成することが できる。
[0173] [第 8の実施形態]
図 14は、本発明に係る炉内化学除染装置の第 8実施形態を示す構成図である。
[0174] この実施形態は、原子炉圧力容器 111内でのオゾンガス供給手段 (装置） 140のォ ゾン散気管 143の取付構造に関するものである。他の構成は第 4実施形態に示され た炉内化学除染装置 110と異ならないので、同じ構成には同じ符号を付して説明を 省略ないし簡素化する。
[0175] 図 14に示された炉内化学除染装置 110Dは、オゾンガス供給手段 140のオゾン散 気管 143を図示しないオペレーションフロア力 下方に垂下させ、散気管先端を原子 炉圧力容器 111と炉心シュラウド 116の間に形成されるァ-ュラス部 123の上部を臨 むように立設状態で配置したものである。オゾン散気管 143は数 m程度、例えば 6m 程度の長さを有する長尺 SUS配管であり、散気管上端は原子炉圧力容器 111内上 部に位置される。
[0176] また、図 14は、原子炉圧力容器 111の下側左半分を示す縦断面図である。この原 子炉圧力容器 111内に立設状態で設置されるオゾン散気管 143は、原子炉圧力容 器 111内に上下複数箇所、例えば少なくとも上下 2箇所で固定される。この第 8実施 形態に示された炉内化学除染装置 110Dでは、オゾン散気管 143はその下端に近 いところで上部シュラウドリング 150にクランプ装置 151により固定され、その上端に 近いところで炉心スプレイ配管 146にクランプ装置 153で固定される。
[0177] 上部シュラウドリング 150にオゾン散気管 143の下部を固定させる際、炉心シュラウ ド 116の頂部のシュラウドヘッドボルトブラケットを利用することもできる。
[0178] オゾンガス供給手段 140のオゾン散気管 143を上部シュラウドリング 150に固定す ることで、オゾンガスの注入点を正確にかつ安定的に維持できる。
[0179] ァ-ュラス部 123の上部では、炉心シュラウド 116内を上昇する上昇流の反転によ る下降流が生じ、オゾン散気管 143の先端ノズル部から吹き出されるオゾンガスの噴 出流により激しい揺動を伴なう流れが生じるが、オゾン散気管 143の先端部を上部シ ユラウドリング 150に固定させることで、オゾン散気管 143を安定的に保持でき、ォゾ ン注入点を正確に維持することができる。
[0180] また、オゾン散気管 143の上部を炉心スプレイ配管 146に固定することで長尺のス テンレス配管が過剰な振動を起こすことなぐオゾン散気管 143と散気導管 (オゾン供 給管） 142との結合部への負荷を軽減させることができる。オゾン散気管 143は原子 炉圧力容器 111内の周方向に沿ってデッドスペースを利用して配置される。
[0181] 図 14に示された炉内化学除染装置 110Dにおいても、原子炉圧力容器 111内に 常に安定した安全な状態でオゾンガスを供給することが可能となり、所定のオゾン濃 度のオゾン水を原子炉圧力容器 111内および炉心外の原子炉再循環系 112の全体 に循環させ、行き渡らせることができ、原子炉圧力容器 111内ゃ炉内構造物、原子 炉再循環系 112の再循環配管 113内の原子炉一次系に生成されて!ヽる酸化皮膜を 効率的に溶解させる酸化処理を施すことができる。
[0182] したがって、オゾンガスによる酸ィ匕皮膜を溶解させる酸ィ匕工程と、この酸化工程の 前後に除染剤を用いた還元除染工程とを組み合せることで、原子炉圧力容器 111内 ゃ炉内構造物、原子炉再循環系 112の再循環配管 113の放射化を除く放射能が除 去され、放射線量の大幅低減を達成することができる。
[0183] [第 9の実施形態] 図 15は、本発明に係る炉内化学除染装置の第 9実施形態を示す構成図である。
[0184] この実施形態は、オゾンガス供給手段 140のオゾン散気管 143の取付構造に関す るものである。他の構成は、図 8に示された炉内化学除染装置 110と異ならないので 、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略ないし簡素化する。図 15は原子炉圧力 容器 111内におけるオゾン散気管 143の取付に関する実施形態である。
[0185] オゾンガス供給装置 140のオゾン散気管 143は、原子炉圧力容器 111内に上下複 数箇所、例えば少なくとも上下 2箇所で固定される。オゾン散気管 143は原子炉圧力 容器 111内に立設状態で原子炉圧力容器 111内のデッドスペースを利用して設置さ れる。オゾン散気管 143は、数 m程度、例えば 6m程度の長さを有する長尺ステンレ ス配管であり、原子炉圧力容器 111と炉心シュラウド 116との間のァ-ュラス部 123に 配設されるジェットポンプ対に対応して複数本、例えば 8本〜 10本設けられる。
[0186] オゾン散気管 143の先端 (下端）はァ-ュラス部 123の上部に位置され、その上端 は原子炉圧力容器 111内上部に位置される。第 9実施形態の炉内化学除染装置 11 OEにおいては、オゾン散気管 143はその下端に近いところで上部シュラウドリング 15 0にクランプ装置 151で固定され、その上端に近いところで炉内化学除染に用いられ る仮設のスプレイリング 155にクランプ装置 156により固定される。
[0187] 仮設スプレイリング 155は、化学除染時の最高水位 WHLにおいても水没しない位 置に設置されており、オゾン散気管 143は第 4および第 5実施形態に比べて高い位 置での固定となり、炉内流動に対して安定ィ匕する。オゾン散気管 143をより安定的に 固定するために、中間部を給水スパージャ 145および炉心スプレイ配管 146の少な くとも一方に必要に応じて固定させてもよい。オゾン散気管 143の下端部を上部シュ ラウドリング 150に固定する際、シュラウドヘッドボルトブラケットを利用することもでき る。
[0188] この炉内化学除染装置 110Eにおいては、オゾンガス供給装置 140のオゾン散気 管 143の下端部を上部シュラウドリング 150に固定させることでオゾンガスの注入点を 正確に維持でき、安定化させることができる。
[0189] また、オゾン散気管 143の上部を仮設のスプレイリング 155に固定することで、長尺 のオゾン散気管 143が過剰な振動を起こすことなぐオゾン散気管 143と散気導管（ オゾン供給配管 142)の結合部への負荷を軽減させることができる。
[0190] 第 9実施形態の炉内化学除染装置 110Eにおいては、原子炉圧力容器内や原子 炉再循環系の大規模な炉内化学除染に適用することができ、炉内化学除染作業に お ヽてオゾンガスを常に安定した安全な状態で供給することができる。オゾンガス供 給装置 140からオゾンガスを原子炉圧力容器 111内に供給し、原子炉再循環系 112 の運転により、原子炉圧力容器 111内や原子炉再循環系 112に所定オゾン濃度の オゾン水を循環させ、全体に行き渡らせることができ、原子炉圧力容器 111内ゃ炉内 構造物、炉心外の原子炉再循環系 112の再循環配管 113内に生成されて 、る酸ィ匕 皮膜をオゾン水の酸ィ匕処理により効率的に溶解させることができる。
[0191] この炉内化学除染装置 110Eは、オゾン水による酸ィ匕工程 (酸ィ匕処理）との前後で 除染剤を用いた還元除染工程との組合せにより、原子炉圧力容器 111内および原 子炉再循環系 112の放射化を除く放射能が除去され、放射線量の大幅低減を達成 することができる。
[0192] なお、上述の本発明の実施形態では、オゾンを用いた化学除染装置を、沸騰水型 原子炉の原子炉圧力容器および原子炉一次系に主に適用した例を示したが、本発 明は、加圧水型原子炉の原子炉容器および原子炉一次系にも適用することができ、 さらに、除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸化皮膜をィ匕 学的に溶解し、除染する装置にも適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸ィ匕皮膜をオゾン水を 用いて化学的に溶解し、除染する化学除染装置であって、
オゾンガスを生成するオゾン発生手段と、
生成されたオゾンガスを水中のオゾン供給部に供給するオゾン供給手段と、 前記オゾン供給部に設置され、前記オゾン供給手段力 オゾンガスの供給を受ける 焼結金属エレメントとを有し、
前記オゾン供給手段力 焼結金属エレメント内部に供給されるオゾンガスをそのェ レメント外部に流動させて水中に供給し、オゾン水を生成するようにしたことを特徴と する化学除染装置。
[2] 前記オゾン供給部を流体配管に設け、この流体配管内に焼結金属エレメントを設置 した請求項 1記載の化学除染装置。
[3] 原子炉圧力容器内に炉心シュラウドを設け、この炉心シュラウドと原子炉圧力容器と の間に形成されるダウン力マ部にジェットポンプを設け、前記原子炉圧力容器の水を 再循環させる原子炉再循環系を設け、この原子炉再循環系の再循環ポンプの駆動 により、前記原子炉圧力容器内の水に流動を付与して原子炉圧力容器内または原 子炉一次系をィ匕学的に除染する化学除染装置にであって、
オゾンガスを生成するオゾン発生手段と、
生成されたオゾンガスを前記ジェットポンプ吸込口近傍または原子炉再循環系の 再循環配管内のオゾン供給部に供給するオゾン供給手段と、
前記オゾン供給部に設置された焼結金属エレメントとを有し、
前記オゾン供給手段により焼結金属エレメント内部に供給されるオゾンガスをその エレメント外部に流動させて水中に供給してオゾン水を生成するようにしたことを特徴 とする化学除染装置。
[4] 前記除染対象物の母材腐食を抑制する酸化助剤と溶存オゾン濃度を高める pH調 整材を水中に添加させ、前記オゾン水の pHを 3以下に調節設定したことを特徴とす る請求項 1または 3記載の化学除染装置。
[5] 除染対象物の表面に生成または付着した放射性物質を含む酸ィ匕皮膜をオゾン水を 用いて化学的に溶解し、除染する際、前記オゾン水を除染液として使用し、このォゾ ン水を用いて前記除染対象物の酸ィ匕皮膜をィ匕学的に溶解し、除染させる化学除染 方法であって、
前記除染対象物の母材腐食を抑制する酸化助剤と除染液中の溶存オゾン濃度を 高める pH調整材を水中に添加し、
その後、水中にオゾンガスを溶解してオゾン水を生成することを特徴とする化学除 染方法。
[6] 原子炉圧力容器とその内部に設置された炉心シュラウドとの間のダウン力マ部に炉 水を強制循環させるジェットポンプが設けられ、このジェットポンプからの炉水を原子 炉再循環系の再循環ポンプの駆動により再循環させ、オゾン水に流動を付与して原 子炉圧力容器および原子炉一次系をオゾンにより化学除染する化学除染方法であ つて、
前記ジェットポンプの吸込口近傍または原子炉再循環系の再循環配管内にオゾン ガスを供給し、
前記酸ィ匕助剤と pH調整剤を添加した水に前記オゾンガスを供給してオゾン水を生 成することを特徴とする化学除染方法。
[7] 前記酸化助剤は燐酸または燐酸塩であり、前記 pH調整剤は硝酸であり、前記ォゾ ン水を pH3以下に調節設定することを特徴とする請求項 5または 6記載の化学除染 方法。
[8] 原子炉一次系の除染対象物を、有機酸を還元剤に、オゾン水を酸化剤に用いて化 学除染する炉内化学除染装置であって、
原子炉一次系の原子炉内に除染液を供給する除染液供給手段と、
原子炉一次系の原子炉内にオゾンガスを注入するオゾン供給手段と、 注入されたオゾンガスでオゾン水を発生させるオゾン水発生手段と、
発生したオゾン水を原子炉一次系内に循環させるオゾン水循環手段とを有し、 前記オゾン供給手段はオゾン水発生手段の吸込側にオゾンガスを散気させるォゾ ン散気管を備えたことを特徴とする炉内化学除染装置。
[9] 前記除染液供給手段は、原子炉圧力容器内上部に仮設された除染液のスプレイリ ングを備える一方、前記オゾン発生手段は原子炉圧力容器と炉心シュラウドの間の ァ-ュラス部に設けられたジェットポンプで構成され、前記オゾン水循環手段は原子 炉再循環系で構成された請求項 8記載の炉内化学除染装置。
[10] 前記オゾン供給手段のオゾン散気管は、原子炉圧力容器と炉心シュラウドとの間に 形成されるァ-ュラス部に設置された複数対のジェットポンプの上方近傍あるいはジ エツトポンプ対間の上方近傍に複数本設置された請求項 8記載の炉内化学除染装 置。
[11] 前記オゾン供給手段のオゾン散気管は、原子炉圧力容器内上部に立設状態で設 置された長尺管であり、上記オゾン供給管は原子炉圧力容器内に上下複数箇所で 固定された請求項 10記載の炉内化学除染装置。
[12] 前記オゾン供給手段のオゾン散気管は、その下端部が炉心シュラウドの上部シユラ ウドリングに固定された請求項 11記載の炉内化学除染装置。
[13] 前記オゾン供給手段のオゾン散気管の上部は、給水スバージャ、炉心スプレイ配管 あるいは除染液散布用スプレイリングに固定された請求項 11記載の炉内化学除染 装置。
[14] 原子炉一次系の除染対象物を、有機酸を用いた還元剤とオゾン水を用いた酸化剤 で化学除染する炉内化学除染方法であって、
原子炉再循環系をポンプ運転させて原子炉再循環系および原子炉内に循環水の 流動を生じさせるとともに、
原子炉内ァ-ュラス部の上部に設置されたオゾン散気管力 オゾンガスを注入し、 注入されたオゾンガスを前記循環水に供給して溶存オゾンのオゾン水を生成させ、 除染液供給手段により原子炉内を供給される除染液と溶存オゾンのオゾン水とを組 み合せて前記原子炉一次系の除染対象物を化学除染させることを特徴とする炉内 化学除染方法。
[15] オゾン散気管力 注入されるオゾンガスは、原子炉圧力容器と炉心シュラウドとで形 成されるァ-ュラス部に設置された複数のジェットポンプ対の上方近傍あるいはジェ ットポンプ対間の上方近傍力もァ-ュラス部の上部に注入される請求項 14記載の炉 内化学除染方法。
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