図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2019年9月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

部品交換を伴わずに、給復水系統の材料からのコバルト溶出量を低レベルに制御することによって従事者被ばく量を従来に比べて低減することが可能な被ばく低減方法を提供する。

解決手段

給復水系統に、水素注入装置32と、腐食電位センサ25と、を設置し、運転中に腐食電位センサ25によりBWRプラント100Aの給復水系統に設けられた冷却材と接触した状態で使用される部材のうち、コバルトを含有する材料で構成される部材の腐食電位を測定し、測定された電位が−0.2Vvs.SHE以下を維持するよう、冷却材中注入する還元剤の量を制御する。

概要

背景

高温の水にさらされる部品腐食を低減、応力腐食割れの低減、腐食電位の低下および腐食電位を低下させるための高温水中注入する水素の量を減少させることを目的として、特許文献1には、炭素鋼合金鋼ステンレス鋼ニッケル基合金およびコバルト基合金より成る群の中から選択された合金で形成され、高温水中の酸化性化学種と結合する還元性化学種を提供し、また白金族金属触媒層をもつよう部品を形成することが記載されている。

概要

部品交換を伴わずに、給復水系統の材料からのコバルト溶出量を低レベルに制御することによって従事者被ばく量を従来に比べて低減することが可能な被ばく低減方法を提供する。給復水系統に、水素注入装置32と、腐食電位センサ25と、を設置し、運転中に腐食電位センサ25によりBWRプラント100Aの給復水系統に設けられた冷却材と接触した状態で使用される部材のうち、コバルトを含有する材料で構成される部材の腐食電位を測定し、測定された電位が−0.2Vvs.SHE以下を維持するよう、冷却材中に注入する還元剤の量を制御する。

目的

本発明が上述のような課題に対してなされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、部品交換を伴わずに、給復水系統の材料からのコバルトの溶出量を低レベルに制御することによって従事者の被ばく量を従来に比べて低減することが可能な被ばく低減方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

沸騰水型原子力発電プラントにおける被ばく低減方法であって、前記沸騰水型原子力発電プラントの給復水系統に設けられた冷却材と接触した状態で使用される部材のうち、コバルトを含有する材料で構成される部材の腐食電位を−0.2Vvs.SHE以下に維持制御することを特徴とした被ばく低減方法。

請求項2

請求項1に記載の被ばく低減方法において、前記給復水系統に、還元剤注入装置と、腐食電位測定装置と、を設置し、前記沸騰水型原子力発電プラントの運転中に前記腐食電位測定装置により前記部材の腐食電位を測定し、測定された電位が−0.2Vvs.SHE以下を維持するよう、前記冷却材に注入する還元剤の量を制御することを特徴とした被ばく低減方法。

請求項3

請求項2に記載の被ばく低減方法において、前記給復水系統に、更に貴金属注入装置を設置し、前記沸騰水型原子力発電プラントの運転中に前記腐食電位測定装置により前記部材の腐食電位を測定し、測定された電位が−0.2Vvs.SHE以下を維持するよう、前記冷却材に注入する還元剤の量を制御するとともに、前記冷却材に貴金属を注入することを特徴とした被ばく低減方法。

請求項4

請求項2に記載の被ばく低減方法において、前記給復水系統の前記コバルトを含有する材料で構成される部材に貴金属を成分元素として含有させることを特徴とした被ばく低減方法。

請求項5

請求項2に記載の被ばく低減方法において、前記給復水系統に、更に水質測定装置を設置し、前記沸騰水型原子力発電プラントの運転中に前記水質測定装置により前記冷却材中コバルト濃度を測定し、測定されたコバルト濃度が所定濃度を上回らないよう、前記冷却材中に注入する還元剤の量を制御することを特徴とした被ばく低減方法。

請求項6

請求項1に記載の被ばく低減方法において、前記コバルトを含有する材料を、ステライトステンレス鋼高ニッケル合金のうち少なくともいずれか1つ以上とすることを特徴とした被ばく低減方法。

請求項7

請求項1に記載の被ばく低減方法において、前記コバルトを含有する材料で構成される部材を、配管、弁、熱交換器加熱器継手のうち少なくともいずれか1つ以上とすることを特徴とした被ばく低減方法。

請求項8

請求項2に記載の被ばく低減方法において、前記還元剤を、水素ヒドラジンエタノールのうち少なくともいずれか1つ以上とすることを特徴とした被ばく低減方法。

請求項9

請求項3または4に記載の被ばく低減方法において、前記貴金属を、金、白金パラジウムロジウムイリジウムルテニウムオスミウムのうち少なくともいずれか1つ以上とすることを特徴とした被ばく低減方法。

請求項10

請求項3に記載の被ばく低減方法において、前記貴金属を注入する時期を、前記沸騰水型原子力発電プラントの建設時、試運転起動試験中、炉停止中、運転中のうち少なくともいずれか1つ以上とすることを特徴とした被ばく低減方法。

請求項11

請求項4に記載の被ばく低減方法において、前記部材に貴金属を含有させる方法は、無電解めっき、電解めっき、蒸着肉盛のうち少なくともいずれか1つ以上の方法により、前記貴金属を含有する層を前記部材の表面に形成するものとすることを特徴とした被ばく低減方法。

請求項12

請求項1乃至11のいずれか1項に記載の被ばく低減方法において、前記コバルトを含有する材料で構成される部材の腐食電位を−0.2Vvs.SHE以下に維持制御することにより、腐食によって系統内の冷却材中へと溶出するコバルト59の溶出量を低下させることを特徴とした被ばく低減方法。

技術分野

0001

本発明は、原子力発電プラントにおける従事者被ばくを低減するための方法に係る。

背景技術

0002

高温の水にさらされる部品腐食を低減、応力腐食割れの低減、腐食電位の低下および腐食電位を低下させるための高温水中注入する水素の量を減少させることを目的として、特許文献1には、炭素鋼合金鋼ステンレス鋼ニッケル基合金およびコバルト基合金より成る群の中から選択された合金で形成され、高温水中の酸化性化学種と結合する還元性化学種を提供し、また白金族金属触媒層をもつよう部品を形成することが記載されている。

先行技術

0003

特開平5−148674号公報

発明が解決しようとする課題

0004

例えば、沸騰水型原子力発電プラント(以下、BWR(Boiling Water Reactor)プラントという)は、原子炉圧力容器(以下、RPV(Reactor Pressure Vessel)と称する)内に炉心を内蔵した原子炉を有している。このようなBWRプラントでは、原子炉冷却材として純水が使用される。

0005

再循環ポンプ(またはインターナルポンプ)によって炉心に供給された冷却材は、炉心内装荷された燃料集合体内の核燃料物質核分裂で発生する熱によって加熱され、一部が蒸気になる。この蒸気は、RPVからタービンに導かれ、タービンを回転させる。タービンから排出された蒸気は、復水器凝縮され、水になる。

0006

この水は、給復水系統を通じて再び給水としてRPVに供給される。給水は、RPV内での放射性腐食生成物の発生を抑制するために、給復水系統に設けられた復水ろ過装置復水脱塩装置によって金属不純物が除去されている。

0007

このような給復水系統において、冷却材に接触する構造部材には、腐食の少ないステンレス鋼及びニッケル基合金などの不銹合金が使用されている。また、バルブ弁体制御棒ピンローラーなどの冷却材に接する摺動部材には、耐磨耗性に優れるステライト登録商標)などのコバルト基合金が使用されている。これらの部材を用いることによって、冷却材中への放射性核種の元になる腐食生成物の生成が抑制されている。

0008

しかしながら、前述のような腐食対策を講じても、極僅かな金属不純物が冷却材中に残ることが避けられない。また、給復水系統のうち、特に復水ろ過装置と復水脱塩装置の下流側の高圧復水ポンプ低圧給水加熱器給水ポンプ高圧復水加熱器、ならびに給水加熱器ドレン系からの腐食生成物として溶出する金属不純物もまた冷却材中に僅かに存在する。

0009

前述の腐食対策を講じても除去されない一部の金属不純物が、金属酸化物として炉心内の燃料棒の表面に付着する。燃料棒に付着した金属不純物は、燃料棒内の核燃料物質の核分裂により放出される中性子照射によって原子核反応を起こし、コバルト60コバルト58クロム51,マンガン54等の放射性核種になる。

0010

これらの放射性核種の一部は、取り込まれている酸化物の溶解度に応じて冷却材中にイオンとして溶出したり、クラッドと呼ばれる不溶性固体として冷却材中に再放出されたりする。

0011

原子炉浄化系で除去されなかった冷却材に含まれる放射性物質は、冷却材とともに再循環系などを循環している間に、BWRプラントの構造部材(例えば、配管)の冷却材と接触する表面に形成される酸化皮膜中蓄積される。蓄積された放射性物質は、BWRプラントの保守点検作業を行う従事者の放射線被ばくの原因となっている。

0012

ここで、従事者の被ばく線量は、従事者毎に規定値を超えないように管理されている。近年この規定値が引き下げられ、各従事者の被ばく線量を可能な限り低くする必要が生じている。

0013

このため、プラント停止中に化学除染技術を適用して、材料表面に蓄積した放射性物質を酸化皮膜ごと除去する技術がある。その一例としての化学除染は、放射性核種を含む酸化皮膜を構造部材の表面から除去する技術である。しかし、プラントの運転再開した後は、再度の酸化皮膜の形成に伴って放射性物質が再付着、蓄積するため、停止のたびに化学除染を行う必要があり、手間とコストが掛かる、との課題がある。

0014

これに対し、配管の冷却材と接触する表面にフェライト皮膜を形成してその表面への放射性核種の付着を低減する方法や、原子力プラント運転停止中において原子力プラントの構造部材の表面の化学除染を行い、その表面にフェライト皮膜を形成する際にこのフェライト皮膜の表面に白金を付着させる方法がある。上述した特許文献1は、このうち後者のフェライト皮膜の表面に白金を付着させる方法について記載しているものである。これらの方法により配管等表面への放射性核種の取り込み量を抑制することは可能である。

0015

しかしながら、上述された従来技術は、配管等の表面に蓄積した放射性核種を取り除く、あるいは、配管等の表面への放射性核種の付着・蓄積を抑制することが記載されているが、放射化するコバルトの冷却材中の量を減じることについては言及されていない。このため、更なる従事者の被ばく量の低減を図る余地があることが本発明者らの検討によって明らかとなった。

0016

また、上述された従来技術において材料に含まれるコバルト量を減じる場合は、既に使用されている部品を交換しなければならず、多くの手間とコストが掛かる、との課題がある。

0017

ここで、特許文献1のような貴金属を注入する方法は、上流から添加すると途中の配管表面で付着して炉内の濃度の制御性が低下するため、比較的原子炉に近い給水系配管から注入する必要がある。よって、炉内、再循環系など炉周りのみに付着し、給復水系統配管には付着しないため、更なる改善の余地があることが本発明者らの検討によって明らかとなった。

0018

更に、従来技術では、腐食電位を低下させることによりコバルト基合金の腐食を抑制して、コバルトの付着を抑制することが記載されているが、電位低下による腐食速度の低下量を評価できないため、コバルトの溶出量を低レベルに制御することができず、更なる改善の位置があることが本発明者らの検討によって明らかとなった。

0019

本発明が上述のような課題に対してなされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、部品交換を伴わずに、給復水系統の材料からのコバルトの溶出量を低レベルに制御することによって従事者の被ばく量を従来に比べて低減することが可能な被ばく低減方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0020

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、沸騰水型原子力発電プラントにおける被ばく低減方法であって、前記沸騰水型原子力発電プラントの給復水系統に設けられた冷却材と接触した状態で使用される部材のうち、コバルトを含有する材料で構成される部材の腐食電位を−0.2Vvs.SHE以下に維持制御することを特徴とした。

発明の効果

0021

本発明によれば、部品交換を伴わずに、給復水系統の材料からのコバルトの溶出量を低レベルに制御することができ、従事者の被ばく量を従来に比べて低減することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

図面の簡単な説明

0022

本発明者らによって明らかとなった、コバルト基合金の電流−電位曲線測定結果を示した図である。
本発明の実施例1のBWRプラントの1次冷却系の概略を示した図である。
本発明の実施例2のBWRプラントの1次冷却系の概略を示した図である。
本発明の実施例4のBWRプラントの1次冷却系の概略を示した図である。

実施例

0023

以下に本発明の被ばく低減方法の実施例を、図面を用いて説明する。

0024

最初に、本発明に至った経緯について図1を用いて以下説明する。

0025

コバルト60,コバルト58,クロム51,マンガン54等の放射性核種のなかでも、BWRの1次冷却系の配管・機器類線量率の上昇の主要因はコバルト60であることが知られている。

0026

コバルト60は、コバルト59が中性子を照射されることで生じる59Co(n,γ)60Coなる核反応により生成される。このコバルト60の基となるコバルト59は、弁体などに使用されるステライトなどのコバルト基合金から冷却材中へ溶出する。

0027

また、ニッケルには不純物としてコバルトが含まれているので、高ニッケル合金は勿論のこと、オーステナイト系ステンレス鋼などのニッケルを含むステンレス鋼にも、不純物として0.2%程度のコバルトが含まれる。そのため、コバルト59は、コバルト基合金に限らず、ステンレス鋼や高ニッケル合金などからも溶出する。

0028

このように、コバルトは、給復水系統、特に弁、給水ヒーターからの溶出が多いことが知られている。配管からは腐食によって、弁などは腐食と摺動によって、材料の化学成分がイオン、あるいは不溶性粒子として冷却材中へと溶出する。したがって、給復水系統のコバルトを含有する材料から冷却材中に移行するコバルト59の溶出量を、部品を交換することなく減じることが手間やコストの面から望まれている。

0029

このコバルト59の溶出量を減じるために、冷却材によって形成される腐食環境強度を把握・制御することで達成できないか本発明者らは検討した。

0030

腐食環境強度は、冷却材に係る様々なパラメータによって決定されるが、BWRの場合は冷却材に含まれる酸素などの酸化剤の濃度で代表される。この腐食環境強度は、冷却材の温度・圧力下で実測が可能な腐食電位で代表される。腐食環境強度が高い場合は腐食電位が高くなり、腐食環境強度が低い場合は腐食電位が低くなる。

0031

したがって、コバルトを含有する材料から溶出するコバルト59の溶出量を低いレベルに制御するためには、腐食電位を把握して、かつ溶出量を低減することが必要である。さらには、どのような腐食電位でどのようなコバルト溶出量となるかを把握することが必要である。

0032

そこで、本発明者らは、分極曲線測定により腐食電位とコバルト溶出量の相関について評価を行った。コバルトを含有する代表的な材料として、コバルト基合金のステライトNo.6を選定し、代表的な冷却材温度である553K、8MPaの純水中において、ステライトNo.6の電位走査しながら腐食速度を電流密度として測定した。その結果を図1に示す。

0033

その結果、図1に示すように、電位を−0.2Vvs.SHE(標準水素電極基準)以下に制御・維持することにより、ステライトからのコバルトの溶出量を、+0.2Vvs.SHEのときの1/20以下に低減できることが明らかとなった。

0034

この知見から、給復水系統に対して腐食電位を低減させるための手段と腐食電位を評価するための手段とを設けて電位を−0.2Vvs.SHE以下に制御・維持することにより、給復水系統の任意の部位におけるコバルト含有材料から冷却材へと溶出するコバルトの溶出量を、低いレベルに制御・維持することが可能となることが明らかとなった。

0035

すなわち、系統中材料から冷却材中に溶出するコバルト59の量が低減すれば、炉心近傍で放射化するコバルト60の総量も当然に減るので、配管表面への放射性核種の蓄積量も減じることができ、ひいては従事者の被ばく量を減らせる。

0036

本発明は以上の知見を基になされたものである。

0037

<実施例1>
本発明の被ばく低減方法の実施例1について図2を用いて説明する。図2は、従事者の被ばく量を低減する本発明の被ばく低減方法を好適に実施するBWRプラントの1次冷却系の系統図である。

0038

図2に示すようなBWRプラント100Aでは、原子炉の炉心13で冷却材が沸騰して生成した蒸気が、主蒸気系5を通ってタービン6を駆動し、電力を発生させている。

0039

タービン6を出た蒸気は復水器7で凝縮され、この凝縮水復水として復水系1を流れる。この復水は、低圧給水加熱器10、給水ポンプ12および高圧給水加熱器11を通って、給水として給水系2を通じてRPV3に戻る。

0040

また、冷却材は、再循環ポンプ4aによって再循環系4を循環している。ジェットポンプを有するプラントの場合には、ダウンカマ14内にジェットポンプがあるが、図2ではジェットポンプのないものを挙げた。再循環系4には、残留熱除去系33が接続されている。

0041

蒸気にならなかった大部分の冷却材は、RPV3の上部で蒸気と分離され、炉心13の周囲のダウンカマ14を通ってRPV3の下方に流れる。下方に流れた冷却材は、再循環系4に流入し、再循環ポンプ4aによって再び炉心13に戻される。

0042

蒸気の生成により減少した冷却材は、給水の供給により補充される。

0043

冷却材を浄化するために、再循環系4と原子炉下部プレナム15のボトムレン16から冷却材の一部が抜かれ、炉浄化系17に送られる。炉浄化系17では、冷却材中の不純物イオンが炉浄化系脱塩器18により除去される。炉浄化系脱塩器18によって浄化された冷却材は給水系2に接続された配管17cを介して給水系2に供給されて給水と混合され、RPV3に戻される。

0044

また、非常時に、原子炉格納容器42に接続されたサプレッションチェンバ41内に貯留された純水をRPV3内に注入する高圧スプレイ系40が設置されている。

0045

図2に示すように、BWRの1次冷却系は、RPV3、主蒸気系5、タービン6、復水系1、給水系2、再循環系4、炉浄化系17などから構成される。

0046

復水系1は、復水器7、復水ポンプ8および復水脱塩器9とそれらの各機器を接続する配管や、その配管中に設けられた弁や継手から構成されている。

0047

また、復水器7には、オフガス系28が接続されている。このオフガス系28には、蒸気抽出器27および再結合器30が設置されている。また、オフガス系28の復水器7と蒸気抽出器27の間の配管には酸素注入装置29が接続されている。

0048

給水系2は、低圧給水加熱器10、高圧給水加熱器11および給水ポンプ12とそれらの各機器を接続する配管や、その配管中に設けられた弁や継手から構成されている。

0049

また、給水の水質を測定するための水質測定装置20aが、サンプリング配管19を介して高圧給水加熱器11とRPV3の間の配管に接続されている。

0050

更に、給水の腐食電位を測定するための腐食電位センサ25が、給水系2に設置されている。

0051

炉浄化系17は、熱交換器17a、炉浄化系ポンプ17bおよび炉浄化系脱塩器18とそれらの各機器を接続する配管や、その配管中に設けられた弁や継手から構成されている。

0052

また、炉浄化系17における冷却材の水質を測定するための水質測定装置20bが、サンプリング配管21を介して炉浄化系17を構成する配管に接続されている。

0053

ボトムドレン16についても、腐食電位以外の冷却材の水質を測定するための水質測定装置(図示省略)がボトムドレン16を構成する配管に接続されている。また、ボトムドレン16には冷却材の腐食電位を測定するための腐食電位センサ(図示省略)が設置されている。

0054

主蒸気系5にも、主蒸気系5を構成する配管に水質測定装置(図示省略)がサンプリング配管(図示省略)を介して接続されている。主蒸気系5に接続される水質測定装置は、蒸気を凝縮して生成した凝縮水の水質を測定する。更に、主蒸気系5には主蒸気系の線量率を測定するための線量率モニタ26も設置されている。

0055

給水の水質(溶存酸素濃度溶存水素濃度、pH、導電率など)は、サンプリング配管19から採取した給水を減圧および冷却して、水質測定装置20aによりオンラインで測定される。

0056

冷却材の水質は、サンプリング配管21から採取した冷却材を減圧および冷却して、水質測定装置20bによりオンラインで測定される。冷却材の場合、腐食電位センサ(図示省略)によってその腐食電位も測定されるので、酸素濃度過酸化水素濃度の両方を定量することができる。

0057

主蒸気系5では、サンプリング配管から抽出した蒸気を凝縮し、この凝縮水を減圧および冷却して、その水質が水質測定装置によりオンラインで測定される。

0058

以上説明したように、水質測定装置20a,20b等は、水を減圧および冷却することにより、室温から約50℃の温度、大気圧から約5気圧の圧力の条件下で水質を測定している。

0059

本発明では、復水系1と給水系2とから構成される系を給復水系統と呼称する。

0060

この給復水系等のうち、復水系1や給水系2を構成する低圧給水加熱器10や高圧給水加熱器11は、主にステンレス鋼や高ニッケル合金から構成される。また、復水系1や給水系2を構成する弁は、弁体にステライトが、それ以外の部分は主にステンレス鋼から構成される。

0061

上述のように、これらの部材を構成する材料はコバルトを含有しており、また冷却材に接触している。これらの部材からのコバルト59の溶出量を低減させるためには、冷却材に対して腐食電位を低減させるための手段として還元剤を注入する方法がある。還元剤としては、おもに気体の水素や水素を含む気体,液体が用いられる。

0062

ここで、BWRプラント100Aの運転中、炉内や給復水系統内における冷却材の水素濃度は、配管表面における酸化反応によって減少する。また、一部は酸化剤を還元して水になる。

0063

このため、サンプリング配管19,21に設置された、本設または仮設の水質測定装置20a,20bおよびpH計を用いて、冷却材を採取していないときの、冷却材中の不純物成分濃度変化に伴う冷却材導電率、pH変化、および溶存水素濃度を監視して、炉内で所定濃度が維持されるように水素を注入している。

0064

本実施例では、これらの水素注入量の調整に加えて、給復水系統のうち、低圧給水加熱器10の入口側の配管に腐食電位を低減させるための手段として水素注入装置32を設置し、かつ、水素注入装置32の下流側に腐食電位センサ25を設置する。

0065

その上で、復水系1や給水系2を構成する配管や継手、弁、更には低圧給水加熱器10や高圧給水加熱器11の腐食電位をBWRプラント100Aの運転中に腐食電位センサ25によって連続的に測定する。

0066

そして、BWRプラント100Aで作業する従事者の被ばくを低減するために、測定されたこれらの部材の腐食電位が−0.2Vvs.SHE以下に維持されるように、水素注入装置32によって冷却材中に注入する還元剤の量を制御する。

0067

例えば、測定された腐食電位が上述のしきい値(−0.2Vvs.SHE)を上回った場合には、還元剤の注入量を増加させる。

0068

これにより、給復水系統のうち、特に低圧給水加熱器10よりも下流に設置されたコバルトを含有する上述の部材から冷却材中へ腐食によって溶出するコバルト59の溶出量を低下させて、従事者の被ばく量を低減する。

0069

本実施例における腐食電位を評価するための手段である腐食電位センサ25は公知の構成とすることができ、例えば、特開2003−4887号公報に記載されたような、ジルコニア隔膜を利用して、高温高圧水中で部材の腐食電位を測定するための腐食電位センサを用いることができる。また、特開2000−121780に記載されたような、原子力発電プラントの構造部材における腐食電位を解析するためのシミュレーション方法を用いることができる。これらの測定・解析手段を適用して、所望部位の腐食電位を評価する。

0070

本実施例において水素注入装置32によって冷却材中に注入する還元剤は、水素、ヒドラジンエタノールのうち少なくともいずれか1つ以上とすることが望ましい。これらの還元剤のうち、水素はガス状のまま注入し、ヒドラジンおよびエタノールは液体を注入することが望ましい。

0071

還元剤の注入量は、低圧給水加熱器10の入口配管に接続された水素注入装置32から給復水系等に供給する流量を、従事者の手動調整、或いは制御装置による自動調整、または従事者の手動調整と制御装置による自動調整とを組み合わせた半自動調整の何れかの方法で調整することで制御することが望ましい。

0072

また、本実施例では、BWRプラント100Aの運転中に、サンプリング配管19,21など一つ以上の系統から冷却材を採取し、本設または仮設の水質測定装置20a,20bおよびpH計を用いて、冷却材中の不純物成分濃度、特にコバルトの濃度を測定する。若しくは、一定時間ごと、または必要に応じてサンプリング配管19,21など一つ以上の系統から冷却材を採取し、冷却材中のコバルト59濃度を誘導結合プラズマ質量分析器あるいはフレームレス原子吸光などの分析機器により定量する。その結果、測定されたコバルト59の濃度が所定の値を上回った場合は、水素の注入量を増加させて、冷却材中のコバルト濃度が所定濃度を上回らないように制御することが望ましい。

0073

次に、本実施例の効果について説明する。

0074

上述した本発明の実施例1のBWRプラント100Aにおける被ばく低減方法は、給復水系統に、水素注入装置32と、腐食電位センサ25と、を設置し、運転中に腐食電位センサ25によりBWRプラント100Aの給復水系統に設けられた冷却材と接触した状態で使用される部材のうち、コバルトを含有する材料で構成される部材の腐食電位を測定し、測定された電位が−0.2Vvs.SHE以下を維持するよう、冷却材中に注入する還元剤の量を制御するものである。

0075

これによって、BWRプラント100Aの給復水系統を構成する部材のうちコバルトを含有する材料の、冷却材と接する表面から腐食によって冷却材中へと溶出するコバルトの量を従来に比べて低いレベルに制御・維持することができる。このため、冷却材中のコバルト59の濃度を従来に比べて低減することができ、燃料表面で中性子照射を受けて生成するコバルト60の量を低減することができる。従って、燃料表面から冷却材中へと再溶出するコバルト60の量を低減できるので、冷却材の流れに同伴して再循環系や炉水浄化系などの系統へと移行して配管類の表面に蓄積するコバルト60の量を低減でき、従事者の被ばく量を従来に比べて減じることができる。

0076

また、部材の交換は不要であり、手間やコストが増加することを抑制することができる。特に、部材の材料中のコバルトの含有量を低減することはコスト面で大きな不利となるが、本発明によればこのような特別な材料を用いる必要がないため、手間やコスト面でのメリットが非常に大きい、との利点がある。

0077

また、コバルトを含有する材料を、ステライト、ステンレス鋼、高ニッケル合金のうち少なくともいずれか1つ以上とし、またコバルトを含有する材料で構成される部材を、配管、弁、加熱器、継手のうち少なくともいずれか1つ以上とすることにより、主なコバルトの溶出源に対して効果的な対策を行うことができ、より効果的に冷却材中のコバルト59の濃度を従来に比べて低減することができる。

0078

更に、還元剤を、水素、ヒドラジン、エタノールのうち少なくともいずれか1つ以上とすることにより、効果的に冷却材中に還元剤として効果的な水素を供給することができ、より容易に対象部材の腐食電位が−0.2Vvs.SHE以下となるように維持制御することができる。

0079

また、給復水系統に、更に水質測定装置20a,20bを設置し、運転中に水質測定装置20a,20bにより冷却材中のコバルト濃度を測定し、測定されたコバルト濃度が所定濃度を上回らないよう、冷却材中に注入する還元剤の量を制御することで、より確実に対象部材の腐食電位が−0.2Vvs.SHE以下となるように還元剤を冷却材に注入することができ、更に効果的に冷却材中のコバルト59の濃度を従来に比べて低減することができる。

0080

なお、腐食電位を測定し、測定された電位が−0.2Vvs.SHE以下を維持する対象の部材は復水系1や給水系2を構成する配管や継手、弁、更には低圧給水加熱器10や高圧給水加熱器11に限られず、炉浄化系17の熱交換器17aや炉浄化系17を構成する配管、弁、継手についても腐食電位を測定し、測定された電位が−0.2Vvs.SHE以下を維持する対象の部材とすることができる。

0081

<実施例2>
本発明の他の好適な実施例である実施例2の被ばく低減方法について図3を用いて説明する。実施例1と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。以下の実施例においても同様とする。

0082

図3に示すように、本実施例の被ばく低減方法が好適に実施されるBWRプラント100Bは、実施例1のBWRプラント100Aの構成に加えて、水素注入装置32の下流に貴金属注入装置31が接続された構成である。

0083

本実施例は、BWRプラント100Bの運転中に水素注入装置32を用いて給復水系統に水素を注入し、腐食電位センサ25を用いて連続的に対象部材の腐食電位を測定して、測定された腐食電位が−0.2Vvs.SHE以下を維持するように、冷却材への水素注入量を制御する点は、実施例1の被ばく低減方法と同じである。

0084

本実施例では、更に、原子炉停止中に、貴金属注入装置31を用いて給復水系統内の冷却材中に白金を注入して、低圧給水加熱器10、高圧給水加熱器11、および系統内既設弁類など、給復水系統において冷却材と接水した状態で使用されているコバルト含有材料の表面に白金を付着させる。

0085

なお、貴金属注入装置31を用いて給復水系統に白金を注入する工程は原子炉停止中に限られず、原子炉運転中や建設時、試運転起動試験中に行ってもよい。

0086

貴金属注入装置31は、例えば、白金を水酸化物あるいは硝酸化合物化学形態で水に溶解させた水溶液を冷却材へ注入する装置であり、これにより冷却材に白金が導入され、白金を含む冷却材と接触する構造部材(例えば、再循環系配管炉心隔壁等)の表面に冷却材に導入された白金が付着する。

0087

なお、導入する貴金属は白金(Pt)に限られず、白金の他に金(Au)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)のうち、少なくともいずれか1つ以上の元素とすることができる。

0088

その他の構成・動作は前述した実施例1の被ばく低減方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

0089

本発明の実施例2の被ばく低減方法においても、前述した実施例1の被ばく低減方法とほぼ同様な効果が得られる。

0090

また、給復水系統に、水素注入装置32と、貴金属注入装置31と、腐食電位センサ25とを設置し、BWRプラント100Bの運転中に腐食電位センサ25により部材の腐食電位を測定し、測定された電位が−0.2Vvs.SHE以下を維持するよう、冷却材中に注入する還元剤の量を制御するとともに、冷却材に貴金属を注入することにより、対象部材の表面に貴金属の触媒層を設けることができる。この触媒層の存在により、構造部材表面の腐食電位をより低く抑えられ、コバルト59の溶出量を低減できるため、実施例1に比べてより効果的に冷却材中のコバルト59の濃度を従来に比べて低減することができる。

0091

更に、貴金属を、金、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウムのうち少なくともいずれか1つ以上とすることで、効果的な応力腐食割れの進展抑制効果を得ることができる。

0092

また、貴金属を注入する時期を、BWRプラント100Bの建設時、試運転・起動試験中、炉停止中、運転中のうち少なくともいずれか1つ以上とすることにより、効果的に構造部材の表面に白金を付着させることができ、構造部材表面の腐食電位が低く抑えられ、コバルト59の溶出量を低減することができる。

0093

なお、貴金属注入装置31を設ける箇所は図3に示すような水素注入装置32の下流側、かつ低圧給水加熱器10の上流側に限られないが、復水脱塩器9より上流側に設置する場合、復水脱塩器9によって注入する貴金属の大部分が除去されてしまうことから、復水脱塩器9の下流側とすることが望ましい。

0094

<実施例3>
本発明の実施例3の被ばく低減方法について説明する。

0095

本実施例の被ばく低減方法が好適に実施されるBWRプラントの構造は、図2に示すBWRプラント100Aと略同じであるため、図2を参照して説明する。

0096

本実施例は、測定された腐食電位が−0.2Vvs.SHE以下を維持するように、冷却材への水素注入量を制御する点は、実施例1の被ばく低減方法と同じである。

0097

本実施例では、更に、コバルトを含有する材料で構成される部材、すなわち配管、弁、加熱器、継手に対して、貴金属を成分元素として含有させる。これにより、実施例2の形態と同様に対象部材の表面に貴金属の触媒層を設けて、構造部材表面の腐食電位を従来に比べて低く抑える。

0098

構造部材に貴金属を含有させる方法としては、BWRプラント100Aの運転停止期間中に、給復水系統の、弁・配管に使用されている対象部材の表面に、電解/無電解めっき、蒸着肉盛補修材への白金添加などの各種方法のうちいずれか1つ以上の方法により白金を含有する層を対象部材表面に形成する。

0099

このほかには、対象部材を予め貴金属を添加した母材を用いて作製する方法がある。

0100

本実施例においてコバルトを含有する材料で構成される部材に成分元素として含有させる貴金属も、実施例2と同様に、金、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウムのうちいずれか一つ以上の元素とすることが望ましい。

0101

なお、本実施例では、貴金属注入の効果が既に得られているため、実施例2のような貴金属注入装置31を用いた貴金属の注入は不要である。

0102

その他の構成・動作は前述した実施例1の被ばく低減方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

0103

本発明の実施例3の被ばく低減方法のように、給復水系統に、水素注入装置32と、腐食電位センサ25とを設置するとともに、コバルトを含有する材料で構成される部材に貴金属を成分元素として含有させ、運転中に腐食電位センサ25により部材の腐食電位を測定し、測定された電位が−0.2Vvs.SHE以下を維持するよう、冷却材中に注入する還元剤の量を制御することによっても、前述した実施例2の被ばく低減方法とほぼ同様な効果が得られる。

0104

また、部材に貴金属を含有させる方法は、無電解めっき、電解めっき、蒸着、肉盛のうち少なくともいずれか1つ以上の方法により、貴金属を含有する層を部材の表面に形成することで、母材中に不必要に貴金属を含有させる必要がなく、高価な貴金属の使用量を低減して、コスト削減を図ることができる。

0105

<実施例4>
本発明の実施例4の被ばく低減方法について図4を用いて説明する。

0106

図4に示すように、本実施例の被ばく低減方法が好適に実施されるBWRプラント100Cでは、図2に示す実施例1のBWRプラント100Aの復水系1のうち、復水ポンプ8の上流側に水素注入装置32Aを設け、復水ポンプ8の上流側から還元剤を注入するようにしたものである。

0107

その他の構成・動作は前述した実施例1のBWRプラント100Aと被ばく低減方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

0108

本発明の実施例4の被ばく低減方法においても、前述した実施例1の被ばく低減方法とほぼ同様な効果が得られる。

0109

なお、本実施例のように復水ポンプ8より上流側に水素注入装置を設ける形態は実施例1の形態に限られず、実施例2や実施例3の形態においても、同様に復水ポンプ8より上流側に水素注入装置を設けることができる。

0110

更には、水素注入装置を設ける個所は本実施例や実施例1の形態に限られず、給復水系統のいずれの箇所でも良いが、効果的に本発明における測定される腐食電位が−0.2Vvs.SHE以下を維持するためには、実施例1や本実施例のように系統中の上流側に相当する復水系1内に設けることが望ましい。

0111

<その他>
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。たとえば、本発明は給復水系に適用した実施例を述べたが、給水加熱器ドレン系に適用することも好適である。

0112

また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

0113

1…復水系
2…給水系
3…RPV
4…再循環系
4a…再循環ポンプ
5…主蒸気系
6…タービン
7…復水器
8…復水ポンプ
9…復水脱塩器
10…低圧給水加熱器
11…高圧給水加熱器
12…給水ポンプ
13…炉心
14…ダウンカマ
15…原子炉下部プレナム
16…ボトムドレン
17…炉浄化系
17a…熱交換器
17b…炉浄化系ポンプ
18…炉浄化系脱塩器
19,21…サンプリング配管
20a,20b…水質測定装置
25…腐食電位センサ(腐食電位測定装置
26…線量率モニタ
31…貴金属注入装置
32,32A…水素注入装置(還元剤注入装置
100A,100B,100C…BWRプラント

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ