JP2012176336A - 原子力発電プラントにおける配管洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原子力発電プラントの配管洗浄工程において、純水の使用量を低減した洗浄方法を提供する。
【解決手段】純水製造装置１から供給された純水を供給系統３を経由して洗浄対象系統６に供給し、洗浄対象系統６を洗浄した後の洗浄水を回収系統７に回収し、さらに排水処理設備１２に接続する排水系統１１と、前記供給系統３に接続する循環系統１３とに分岐させる配管洗浄設備を有する原子力発電プラントの配管洗浄方法において、配管洗浄設備と洗浄対象系統６に純水を充填する水張り工程と、配管洗浄設備と洗浄対象系統６の保有水量の１乃至２倍程度の純水を供給系統３、洗浄対象系統６、回収系統７、排水系統１１を経由して排水処理設備１２に排水する押出し洗浄工程と、純水を前記供給系統３、洗浄対象系統６、回収系統７における循環ストレーナー８及びろ過フィルター１０、循環系統１３を経由して循環させる循環洗浄工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管洗浄方法であって、特に原子力発電所の建設時等における配管洗浄方法に関するものである。

原子力発電プラントにおける建設時の配管洗浄工程では、工程遅延ポテンシャルを抑えつつ、純水製造能力と貯水可能量を考慮しながら水使用計画を作成し、作業を実施するという課題がある。以下にその背景を説明する。

原子力発電プラントにおける配管洗浄作業は、各系統の使用流体別に、純水やろ過水を使用する水洗浄、油を使用するオイル洗浄、空気や窒素などの気体を使用する気体洗浄の３種類の洗浄方法を用いており、純水を洗浄流体として使用する洗浄方法がその大半を占める。

純水を用いる洗浄方法は、図３に示す様に「水張り」、「押出し洗浄」、「循環洗浄」、「水質判定」、「排水処理」の５つの作業工程で構成される。

Ｓ３１「水張り」は、配管内面に付着する配管防錆剤などの水溶性不純物を水に溶解除去させることを目的とし、洗浄対象系統と配管洗浄設備を満水状態にする。

Ｓ３２「押出し洗浄」は、Ｓ３１の「水張り」時に溶解した水溶性不純物や、微少粒径で沈殿せず水中に浮遊する微細粉塵（濁度成分）、溶接ノロなどの異物を系統外へ排出することを目的とし、洗浄対象となる洗浄対象系統と配管洗浄設備からなる配管系統の保有水量の４〜５倍程度の大容量の水を全洗浄対象系統に対し一気に押し流す。洗浄対象系統と配管洗浄設備は閉ループを構成せず、洗浄対象系統内を通過した水は直接排水設備へ排出される。Ｓ３３「循環洗浄」は、洗浄対象系統内を通過した水が循環ストレーナ（ろ過器）などの異物捕捉装置を経由してまた系統内へ戻るよう、洗浄対象系統と配管洗浄設備を閉ループで構成し、「押出し洗浄」を実施した後に水中に残留する濁度成分以外の固形異物を捕捉することを目的とする。

Ｓ３４「水質判定」は、「循環洗浄」作業後に、洗浄水の水質（不純物や濁度）および残留する異物が規定値以下であることを確認する。Ｓ３５「排水処理」は、上記洗浄作業中に洗浄対象系統と配管洗浄設備から排出した排水の水質が規定値以下となるよう中和や沈降分離等の水質処理を行う。

原子力発電プラントでは、その発電方法から水を貯水および製造する設備を有しており、その貯水可能量は純水用およびろ過水用の貯水設備を合計すると４、０００ｍ^３程度、純水製造能力は約７５０ｍ^３／日が通例である。

純水製造装置は、製造装置のメンテナンス性などから連続使用制限があり一週間の稼動日は６日程度が限界である。それを踏まえると、純水製造量は週換算で約４、５００ｍ^３／週、月換算で約１８、０００ｍ^３／月が通例である。

従来の配管洗浄方法では、月単位で水使用量を考えた場合、純水を１８、０００から２０、０００ｍ^３程度必要とする期間が２〜３ヶ月連続する。また、週単位で考えた場合、純水使用量のピーク期では、半月（２週）で７、０００ｍ^３を超える純水使用量が必要な洗浄作業がほぼ連続する。このため、純水製造能力を考慮し、系統毎の洗浄作業の実施間隔を空けることができるよう、工程を設定する必要がある。さらに、緻密な純水使用計画を立てないと、貯水量に制限があることから貯水可能量を超える可能性がある。特に同一プラントでの継続号機の建設では、既設号機の定期検査時の水使用量も考慮する必要があり、純水使用量の管理が非常に難しい問題となっている。

工程面では、工程を自由に変更できる裕度があれば、系統毎の洗浄作業の実施間隔を空けることができるよう工程を設定することも可能である。ただし、配管洗浄の実施時期は配管群の据付期間の最終盤となり、その直後には系統全体で実施する試運転が控えているため、配管洗浄作業期間の延長や実施時期の延期は非常に難しく、プラント建設工程全体のクリティカルパスを左右する問題に直結してしまうこととなる。

従来の工法では上記で述べた背景があり、配管洗浄では工程遅延ポテンシャルを抑えつつ、純水製造能力と貯水可能量を考慮しながら水使用計画を行い、作業を実施する必要があるという課題があった。

以下に特許文献１、２について図４の工程図を用いて説明する。特許文献１では「押出し洗浄」工程が省かれ、Ｓ４１の「水張り」の後に直ちにＳ４３の「循環洗浄」に移行する。Ｓ４４「水質判定」、Ｓ４５「排水処理」は図３と同様に行う。

Ｓ４３「循環洗浄」では、循環ストレーナと循環フィルタを用いて比較的大きな異物の捕捉と微細異物の捕捉とを行う。従って水使用量の問題は解決するが、押出し洗浄作業工程を実施せず懸濁物質を取り除くろ過装置を用いることにより別の課題が発生する。押出し洗浄を実施しない特許文献１では、懸濁物質を捕捉するため循環フィルタにろ過精度が１００μｍ以下の非常に微細なフィルタを用いる。このとき、押出し洗浄にてその大半を系統外へ排出していた懸濁物質が循環閉ループ内に留まり、その全てが循環通水の初期段階に高ろ過精度のフィルタに通水されるため循環フィルタの目詰まりが多発する。これに伴い、フィルタ逆洗回数の増加やフィルタ交換など高ろ過精度の循環フィルタのメンテナンス作業が洗浄作業工程中に発生し、洗浄作業工程自体の長期化をもたらし、建設全体のクリティカル工程を左右する工程遅延ポテンシャルが発生することとなる。

特許文献２においても、孔径２．５μｍ程度の非常に微細なフィルタを用いるため、特許文献１と同様にフィルタの日詰まりが多発し、循環フィルタのメンテナンス作業に伴う工程遅延ポテンシャルが発生することとなる。

特許文献３は、対象を超純水製造および供給装置に限定しており、また微粒子の剥離や分散に塩基性過酸化水素水を用いる特殊洗浄方法であるため、原子力発電設備の建設時等の配管洗浄作業とは技術分野が異なり、また洗浄の対象も水溶性不純物や溶接ノロ、粉塵などの異物を対象としていない。

特許文献４は、実施形態に示すように水洗浄のうち高圧ジェット洗浄を対象とするものであり、設備構成も図１とは異なり、またその廃液処理方法を示すものであるため対象とする技術分野が異なる。

特開特開２００３‐８８８１９号公報 特開２０００‐２７９９０６号公報 特開特開２００６‐２９７３４３号公報 特開特開２００４‐２５５３４６号公報

原子力発電所の建設時等に実施する配管洗浄作業において、従来工法および公知例で
は、以下の課題が挙げられる。
（１）循環洗浄工程において、微細フィルタを用い初期通水すると、有機配管防錆剤と、配管内の粉塵、溶接ノロなどの異物によりフィルタの目詰まりを起こす。この微細フィルタの目詰まりにより逆洗や清掃などの追加作業が発生し、洗浄期間延長の要因となる。
（２）今後計画されている原子力プロジェクトの建設（建築工程）は、環境影響やコスト縮減の観点から、現状よりも更なる工程短縮が要求されており、予想することが難しい建設工事終盤での（１）による工事工程遅延等の影響は非常に厳しい状況を産むため、抜本的な改善が一段と求められている。
（３）原子力発電所の配管洗浄作業は、膨大な純水使用量を要するため水使用量の低減が課題である。

本発明は、純水製造装置から供給された純水を洗浄用ポンプを有する供給系統を経由して洗浄対象系統に供給し、洗浄対象系統得を洗浄した後の洗浄水を循環ストレーナーとろ過フィルターと水質判定装置を有する回収系統に回収し、さらに排水処理設備に接続する排水系統と、前記供給系統に接続する循環系統とに分岐させる配管洗浄設備を有する原子力発電プラントの配管洗浄方法において、前記配管洗浄設備と洗浄対象系統に純水を充填する水張り工程と、前記配管洗浄設備と洗浄対象系統の保有水量の１乃至２倍程度の純水を前記供給系統、洗浄対象系統、回収系統、排水系統を経由して前記排水処理設備に排水する押出し洗浄工程と、純水を前記供給系統、洗浄対象系統、回収系統における前記循環ストレーナー及び前記ろ過フィルター、前記循環系統を経由して循環させる循環洗浄工程とを有することを特徴とする。

また、原子力発電プラントの配管洗浄方法において、前記洗浄対象系統は原子力発電プラントの建設時の配管系統であることを特徴とする。

また、原子力発電プラントの配管洗浄方法において、前記ろ過フィルターのろ過精度は、前記循環ストレーナーのろ過精度より細かく、水中に浮遊する微細異物を捕捉するサイズであることを特徴とする。

また、原子力発電プラントの配管洗浄方法において、前記ろ過フィルターのろ過精度は、０．１〜１００ミクロンであり、前記循環ストレーナーのろ過精度は６０〜１２０メッシュであることを特徴とする。

また、原子力発電プラントの配管洗浄方法において、前記洗浄対象系統を洗浄後の純水の水質が規定値以下であることを確認する水質判定工程を有することを特徴とする。

また、原子力発電プラントの配管洗浄方法において、前記配管洗浄設備は、前記純水製造装置により製造した純水を貯留する貯水タンクを有することを特徴とする。

本発明は、系統保有水量の１乃至２倍程度の水を使用する押出し洗浄を実施することで、従来工法の問題点であった水使用量を大幅に削減するとともに、水張り作業で水に溶解した不純物の残留を防ぎ系統外排出を行うことが可能となる。

また、ろ過フィルタを含む設備構成において循環洗浄を実施することで、水使用量を低減した押出し洗浄を採用することに伴う残留微細異物の捕捉を行うとともに、捕捉時間増加とともにフィルターに蓄積する微細異物について、低水使用量で事前に押出し洗浄を行うことでその大半を排出することが可能となり、フィルターの目詰まり回数を低減し、逆洗や清掃等の追加作業を削減することが可能となる。

本発明の実施例に係わる配管洗浄設備を示す概要図。 本発明の実施例に係わる工程図。 従来の配管洗浄工法を示す工程図。 従来の他の配管洗浄工程を示す工程図。

図１および図２にて、本発明に係わる実施形態について詳細に例を述べる。図１は本発明に係わる設備構成の概要を示すものであり、従来例からの特徴は水中に浮遊する微細な異物（濁度成分）を捕捉するろ過フィルターを有する点である。

図１に示す配管洗浄設備において、純水製造装置１で製造された純水は貯水タンク２に貯蔵される。３は洗浄用ポンプ４と複数の切替弁５を有する供給系統で、プラント配管等からなる洗浄対象系統６に、洗浄時に純水を供給する。ここで洗浄対象系統は、水が滞留するおそれのある機器類を外した状態の配管系を準備する。このようにすることによって、適切な水量で円滑な洗浄が可能となる。

７は洗浄後の純水を回収する回収系統であり、循環ストレーナー８、水質判定装置９、濾過フィルター１０及び複数の切替弁５を有する。回収系統７を通過した洗浄水（洗浄後の純水）は、排水系統１１を経由して排水処理設備１３に排水されるか、或いは循環系統１２を経由して再び供給系統３に供給される。上記配管洗浄設備の各装置は、図示しない制御装置に接続され、一定のシーケンスで作業工程に従って運用される。

次に、図２に示す洗浄作業工程において、Ｓ２１「水張り」では、貯水タンク２の純水を供給して洗浄対象系統と配管洗浄設備を満水状態にし、配管防錆剤等の水溶性不純物を純水に溶解させる。次にＳ２２「押出し洗浄」では、満水にした洗浄対象系統と配管洗浄設備の保有水量の１乃至２倍程度の使用水量を洗浄用ポンプ４により供給系統３、洗浄対象系統６、回収系統７、排水系統１１を経由して排水処理設備１２に流出させ、水溶性不純物や微細異物を排出する。次にＳ２３「循環洗浄」で、供給系統３、洗浄対象系統６、回収系統７、循環系統１２からなる閉ループを構成し、循環ストレーナー８で比較的大きな異物を捕捉し、ろ過フィルター１０で洗浄水中の微細異物を捕捉する。循環ストレーナー８のろ過精度を６０〜１２０メッシュ、ろ過フィルター１０のろ過精度を０．１〜１００ミクロン程度とすれば、上記異物を適切に除去できる。

その後Ｓ２４「水質判定」で洗浄水の水質と残留異物が規定値以下であることを確認し、Ｓ２５「排水処理」で水質処理を行う。

本実施形態では、押出し洗浄工程において系統保有水量の１から２倍程度の水を使用し、水溶性不純物および微細異物の大部分を系統外へ排出する押出し洗浄を実施する。その後に循環洗浄工程において、図１に示す循環ストレーナー８、ろ過フィルター１０を含む配管洗浄設備の閉ループによって循環洗浄を実施し、残留した一部の微細異物の捕捉と比較的大きな異物の捕捉を行う。なお、水張り工程、水質判定工程、排水処理工程については、従来工法および公知例同様に作業を実施する。

このように、従来洗浄対象の洗浄対象系統および配管洗浄設備の保有水量の４〜５倍の容量の純水を用いていたものに比較し１〜２倍程度の水量で足りるため、従来水量の２０〜４０％の水量で洗浄が可能となり、大幅な水量削減が可能となる。

１：純水製造装置
３：供給系統
４：洗浄用ポンプ
６：洗浄対象系統
８：循環ストレーナー
７：回収系統
９：水質判定装置
１０：ろ過フィルター
１１：排水系統
１２：排水処理設備
１３：循環系統

Claims (6)

1. 純水製造装置から供給された純水を洗浄用ポンプを有する供給系統を経由して洗浄対象系統に供給し、洗浄対象系統得を洗浄した後の洗浄水を循環ストレーナーとろ過フィルターと水質判定装置を有する回収系統に回収し、さらに排水処理設備に接続する排水系統と、前記供給系統に接続する循環系統とに分岐させる配管洗浄設備を有する原子力発電プラントの配管洗浄方法において、
   前記配管洗浄設備と洗浄対象系統に純水を充填する水張り工程と、前記配管洗浄設備と洗浄対象系統の保有水量の１乃至２倍程度の純水を前記供給系統、洗浄対象系統、回収系統、排水系統を経由して前記排水処理設備に排水する押出し洗浄工程と、純水を前記供給系統、洗浄対象系統、回収系統における前記循環ストレーナー及び前記ろ過フィルター、前記循環系統を経由して循環させる循環洗浄工程と
   を有することを特徴とする原子力発電プラントの配管洗浄方法。
2. 請求項１に記載された原子力発電プラントの配管洗浄方法において、前記洗浄対象系統は原子力発電プラントの建設時の配管系統であることを特徴とする原子力発電プラントの配管洗浄方法。
3. 請求項１または２に記載された原子力発電プラントの配管洗浄方法において、前記ろ過フィルターのろ過精度は、前記循環ストレーナーのろ過精度より細かく、水中に浮遊する微細異物を捕捉するサイズであることを特徴とする原子力発電プラントの配管洗浄方法。
4. 請求項３に記載された原子力発電プラントの配管洗浄方法において、前記ろ過フィルターのろ過精度は、０．１〜１００ミクロンであり、前記循環ストレーナーのろ過精度は６０〜１２０メッシュであることを特徴とする原子力発電プラントの配管洗浄方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された原子力発電プラントの配管洗浄方法において、前記洗浄対象系統を洗浄後の純水の水質が規定値以下であることを確認する水質判定工程を有することを特徴とする原子力発電プラントの配管洗浄方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載された原子力発電プラントの配管洗浄方法において、前記配管洗浄設備は、前記純水製造装置により製造した純水を貯留する貯水タンクを有することを特徴とする原子力発電プラントの配管洗浄方法。

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