JP6162155B2 - スラッジ低減蒸気発生器及びスラッジ低減蒸気発生器用管板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、加圧水型軽水炉の蒸気発生器の内部において、スラッジ沈殿物を効果的に除去することのできる、スラッジ低減蒸気発生器及びスラッジ低減蒸気発生器用管板の製造方法に関する。
加圧水型軽水炉型の原子力発電所は、核燃料から発生した熱を蒸気発生器に伝達し、二次側から供給された給水を加熱することで蒸気に変換し、その蒸気を用いて、タービンを稼働させることにより、電気を生産する。
蒸気発生器の二次側では、系統構造物の腐食生成物を含有する大流量の給水が相変化を引き起こし、蒸気に変換される。このとき、流量の速度が減少し、給水に含まれた鉄腐食生成物が蒸気発生器の二次側の下部に沈殿される。
この鉄腐食生成物は、９５．８％を占めるヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）とマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、その他の金属酸化物からなるが、このような鉄腐食生成物により蒸気発生器の伝熱管の腐食が促進される。特に、伝熱管支持板（管板）に堆積された鉄腐食生成物は、冷却水の流路を妨げ、蒸気発生器の水位の急変動（Oscillation）を誘発し、これが、原電の出力減少運転や不時停止の原因となる。
このような鉄腐食生成物の沈殿物は、毎年数百ｋｇも蒸気発生器の下部に堆積される。よって、蒸気発生器の下部に堆積された腐食生成物を除去するために、蒸気発生器のブローダウン系（Blow-down System）を運用し、計画予防整備時毎に除去作業を行っているが、鉄酸化物は蒸気発生器の底部に固着する性質があるため、ブローダウン系による除去が容易ではないという問題点があった。
また、近年では、分散剤という薬品が、鉄腐食生成物の蒸気発生器の下部への堆積を減少させることに効果的に適用されているが、分散剤の使用には高いコストがかかり、水質汚染という副作用が伴われるという問題点があった。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、鉄腐食生成物が管板に堆積付着しないようにし、蒸気発生器のブローダウン系の腐食生成物の除去効率を顕著に向上させる、スラッジ低減蒸気発生器及びスラッジ低減蒸気発生器用管板の製造方法を提供することにある。
上述した目的を達成するために、本発明によるスラッジ低減蒸気発生器は、圧力容器の内部に熱交換用加熱水を流すようにＵ字状に設置される複数の伝熱管２と、前記伝熱管２により貫通され結合された、前記伝熱管２を支持する一つ以上の管板３と、を有し、前記管板３は、一定の範囲内において、鉄腐食生成物と同一の界面動電電位（ゼータ電位）を有するセラミック材質によりコートされたコート層３０を備えることを特徴とする。
また、本発明によるスラッジ低減蒸気発生器用管板の製造方法は、圧力容器の内部に熱交換用加熱水を流すようにＵ字状に設置される複数の伝熱管２を支持する管板３の製造方法であって、成形が完了した前記管板３の表面に、一定の範囲内において、鉄腐食生成物と同一の界面動電電位（ゼータ電位）を有するセラミック材質によりコートされたコート層３０を形成するコート工程を含むことを特徴とする。
前記コート工程は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）やプラズマ蒸着法により、蒸気発生器１の伝熱管２を支持する管板３の表面をコートする工程であることを特徴とする。
前記セラミック材質は、チタンセラミック（ＴｉО２）またはジルコニアセラミック（ＺｒО２）であることを特徴とする。
本発明によれば、蒸気発生器の下部の伝熱管支持板（管板）の上部にコートされたチタンセラミック（ＴｉО２）やジルコニアセラミック（ＺｒО２）のコート層３０が、蒸気発生器の二次側のスラッジの主成分であるＦｅ２О３とＦｅ３О４の堆積を防ぎ、表面流動性を増加させるため、蒸気発生器のブローダウン系によりスラッジを容易に除去することができる。
また、蒸気発生器のスラッジの効果的な除去により、蒸気発生器の流路詰まり現象と、蒸気発生器の伝熱管のファウリング現象を減少させ、これにより、熱効率を増加させることができる。
また、スラッジによる伝熱管支持板（管板）における伝熱管の損傷を減少させることができる。
また、蒸気発生器のチューブとチューブシートとの間隙腐食を防止し、蒸気発生器の伝熱管の寿命を増加させることができる。
以下、添付した図面に基づき、本発明について詳述する。
図１は、本発明の実施例による蒸気発生器１を示す断面図であり、図２は、図１のＩ‐Ｉ線による伝熱管支持板（管板）３を示す平面図であり、図３は、セラミックコート層３０が形成された管板３を示す概略断面図である。
図１及び図２に示すように、前記蒸気発生器１は、圧力容器の内部に熱交換用加熱水を流すようにＵ字状に設置される複数の伝熱管２と、前記伝熱管２により貫通され結合された、前記伝熱管２を支持する一つ以上の管板３と、を有し、前記管板３は、図３に示すように、一定の範囲内において、鉄腐食生成物と同一の界面動電電位（ゼータ電位）を有するセラミック材質によりコートされたコート層３０を備える。
前記圧力容器には、加熱された水が流入する複数の注入口４と、伝熱管２を通って移動し、熱交換を行った後、冷却された水が排出される複数の排出口５と、沈殿物６の除去のための複数の取出口７と、が形成される。
前記セラミック材質は、チタンセラミック（ＴｉО２）またはジルコニアセラミック（ＺｒО２）であってもよい。
前記セラミックコート層３０は、高温、高ｐＨの蒸気発生器の二次側の環境下で安定相で存在する物質として、ＴｉО２やＺｒО２を、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）やプラズマ蒸着法により、蒸気発生器１の伝熱管２を支持する管板３の表面にコートすることにより形成される。
蒸気発生器１の二次側は、高温、高圧及び高ｐＨの環境下で運転される。したがって、電気化学的腐食電位（ＥＣＰ、Electrochemical Potential）の変動範囲が、（＋）数十ｍＶから（−）５００ｍＶまで多様に変化するようになる。一般の蒸気発生器１の運転温度及びｐＨにおけるＦｅ２О３とＦｅ３О４のゼータ電位は、約−４ｍＶであり、同温度／ｐＨの条件におけるＴｉО２やＺｒО２も、同一の構成と類似した電位を有する。
上記した構成によるセラミックコート層３０は、このような蒸気発生器１の内部の長時間のＥＣＰ変動範囲と温度変化に耐え得る材質であり、ゼータ電位が系統水内においてコロイド状態で存在するマグネタイトと同じ極性を有するようになる。
以上により、ＴｉО２やＺｒО２で構成されたセラミックコート層３０は、Ｆｅ２О３とＦｅ３О４を含む沈殿物に対して電気的反発力を作用させ、更に、コート層３０の表面との摩擦力を減少させることにより、鉄成分の異物である沈殿物の表面流動性を増加させ、蒸気発生器１の取出口７を通って沈殿物が容易に除去されるように誘導する。これにより、蒸気発生器のブローダウン系による腐食生成物の除去効率も顕著に向上する。
Claims (3)
- 圧力容器の内部に熱交換用加熱水を流すようにＵ字状に設置される複数の伝熱管（２）と、前記伝熱管（２）によって貫通され結合された、前記伝熱管（２）を支持する一つ以上の管板（３）と、を有し、
前記管板（３）の上部表面は、Ｆｅ ２ Ｏ ３ 及び／又はＦｅ ３ Ｏ ４ を含む鉄腐食生成物に対して電気的反発力を誘発するように、蒸気発生器の運転条件において−４ｍＶの界面動電電位（ゼータ電位）を有し、マグネタイトと同一の極性を有する材質であるセラミック材質によりコートされたコート層（３０）を有し、
前記セラミック材質は、チタンセラミック（ＴｉО２）またはジルコニアセラミック（ＺｒО２）であることを特徴とするスラッジ低減蒸気発生器。 - 圧力容器の内部に熱交換用加熱水を流すようにＵ字状に設置される複数の伝熱管（２）を支持する管板（３）の製造方法であって、
成形が完了した前記管板（３）の上部表面に、Ｆｅ ２ Ｏ ３ 及び／又はＦｅ ３ Ｏ ４ を含む鉄腐食生成物に対して電気的反発力を誘発するように、蒸気発生器の運転条件において−４ｍＶの界面動電電位（ゼータ電位）を有し、マグネタイトと同一の極性を有する材質であるセラミック材質によりコートされたコート層（３０）を形成するコート工程を含み、
前記セラミック材質は、チタンセラミック（ＴｉО２）またはジルコニアセラミック（ＺｒО２）であることを特徴とするスラッジ低減蒸気発生器用管板の製造方法。 - 前記コート工程は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）やプラズマ蒸着法により、蒸気発生器（１）の伝熱管（２）を支持する管板（３）の表面をコートする工程であることを特徴とする請求項２に記載のスラッジ低減蒸気発生器用管板の製造方法。
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