JPH01110294A

JPH01110294A - 原子炉一次冷却系の構造材

Info

Publication number: JPH01110294A
Application number: JP62266522A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Uruma; 裕閏間; Takao Baba; 馬場　隆男
Original assignee: Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1987-10-23
Publication date: 1989-04-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、原子炉一次冷却系の構造材に係り、特に沸騰
水型原子力発電プラントにおける原子炉冷却系での放射
能蓄積を低減するのに好適な原子炉一次冷却系の構造材
に関する。

（従来の技術）一般に、沸騰水型原子炉の一次冷却系では粒子状および
イオン状の放射能が循環し、その放射能はさまざまなメ
カニズムで一次冷却系構造物の内表面に蓄積され、その
構造物の放射線量率を上昇させている。

例えば、一次冷却系構造物のうち最も接液面積の大きな
ステンレス鋼の構造物では、高温高圧水（７０気圧、２
５０℃以上）により、ステンレス鋼内表面に鉄、クロム
、ニッケルを主成分とした腐食酸化皮膜が生成される。

その腐食酸化皮膜の成長時にイオン状の放射能が取りこ
まれる。また、このイオン状放射能は下記の同位体交換
によっても取りこまれることがある。

６０ｃｏ２＋＋ｃｏ、６０ｃｏ＋ｃｏ２＋さらに、粒子
状の放射能は腐食酸化皮膜上に沈積する形で蓄積される
。

つまり、この腐食酸化皮膜が存在することにより、イオ
ン状および粒子状の放射能が原子炉一次冷却系構造物の
内表面に蓄積されるのである。その結果、原子炉一次冷
却系の点検時等に、その点検作業を行なう作業者が被曝
する恐れが生ずる。

また、その被曝を回避するためにメンテナンスコストの
上昇を来たすという問題点もある。

（発明が解決しようとする問題点）そこで、放射能が蓄積した構造材表面を機械的もしくは
化学的に処理し、放射能を除去しようとする手法が各種
研究され、また一部のプラントでは実際に行なわれてい
る。しかしながら、これらの技術は未だ開発中のもので
あり確立されたものではない。

つまり、機械的除染は表面を研磨し、皮膜を除去しよう
とするものであり、解体中のプラントでは有効であるが
、運転中のプラントでは実際上、不可能に近い。一方、
化学的除染では、薬液を循環させて表面皮膜を溶解させ
、その溶解液中に含有する放射能をイオン交換樹脂等で
回収しようとするものであるが、各種の材料に共通に有
効である薬液を選択することは困難であり、かつ薬液を
洗浄しきれずに除染後に残留した不純物が応力腐食割れ
の原因となるという報告もある。また、化学的除染では
放射能の除去率が低いのが通例である。

このように現時点で研究・検討されている除染法におい
ては、実施にあたり、かなりの問題があるばかりでなぐ
、実際に実施する場合にかなり大がかりな設備と費用を
要することが予想されている。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、原子炉
一次冷却系の構造材内表面に放射能が蓄積することを防
止することができるとともに、蓄積した場合でも容易に
除去することができ、その結果、点検時等における作業
員の被ＩＩ量を低減することができるとともに、メンテ
ナンスコストを低下させることができる原子炉一次冷却
系の構造材を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明に係る原子炉一次冷却系の構造材は、原子炉内で
発生した蒸気をタービンへ導く主蒸気系と、タービンで
仕事をした蒸気を復水とし、この復水を原子炉に導く原
子炉復水系および原子炉給水系と、原子炉内の冷却材を
炉心へ強制循環させる原子炉再循環系と、原子炉内で発
生した不純物を除去して冷却材を浄化する原子炉冷却材
浄化系とを有してなる原子炉一次冷却系を構成する原子
炉一次冷却系の構造材において、放射性不純物を含む冷
却材と接触する構造材の内表面に、−層または多層の金
属膜を形成したものである。

（作用）原子炉一次冷却系の構造材のうち放射性不純物を含む冷
却材と接触する構造材の内表面に、−層または多層の金
属膜を形成したから、この金属膜として腐食しない金属
を用いることにより、構造材の内表面に放射能が蓄積す
ることを防止することができる。

また、金属膜に腐食する金属を用いた場合には、放射能
が蓄積した金属膜を剥離させることにより、容易に放射
能を除去することができる。この場合、金属膜が一層で
あれば、金属膜を除去した後、再び構造材の内表面に金
属膜を形成させる。一方、金属膜が多層であれば、−層
のみ剥離させ、そのまま使用することができる。

このように、構造材の内表面に放射能が蓄積することを
防止することができるとともに、蓄積した場合において
も容易に除去することができるため、点検時等における
作業員の被曝量を低減させることができ、さらにメンテ
ナンスコストを低下させることができる。

（実施例）本発明に係る原子炉一次冷却系の構造材の一実施例を図
面を参照して説明する。

第１図は、本発明に係る原子炉一次冷却系の構造材を用
いた機器、配管類を備えた原子炉一次冷却系を示す系統
図である。

沸騰水型原子炉１の原子炉圧力容器３内に炉心５が備え
られるとともに、冷却材７が収容される。

炉心５は、ウラン等の核燃料が核反応を行なうことによ
り、熱を発生させ、冷却材７を加熱して蒸気を発生させ
る。発生した蒸気は図示しない気水分離器で水と分離さ
れた後、図示しない蒸気乾燥器により乾燥される。乾燥
した蒸気は、主蒸気管９等からなる主蒸気系１１を経て
蒸気タービン１３に導かれ、この蒸気タービン１３を回
転させる。

蒸気タービン１３で仕事をした蒸気は復水器１５内で復
水となる。この復水は脱塩器１７にて浄化され、給水ポ
ンプ１９により昇圧され、給水ヒータ２１を経て加温後
、原子炉１に導かれる。これらの復水器１５、脱塩器１
７、給水ポンプ１９およびこれらを連結する復水系管２
０により原子炉復水系２４が構成される。さらに、給水
ポンプ１９、給水ヒータ２１および給水ポンプ１９、給
水ヒータ２１および原子炉１を連結する給水系管２２に
より、原子炉給水系２３が構成される。

一方、気水分離器で分離された水は流下して冷却材７と
一体となり、原子炉再循環系２５がこの水と一体化した
冷却材を原子炉圧力容器３内に強制循環させる。原子炉
再循環系２５は、原子炉圧力容器３内のダウンカマ部に
配設されたジェットポンプ２７と、このジェットポンプ
２７に再循環系管３０を介して接続される再循環ポンプ
３１とからなる。原子炉圧力容器３の下部プレナム２９
内の冷却水は、再循環系管３０を経て再循環ポンプ３１
により昇圧され、駆動水となって、ジェットポンプ２７
の上部に噴出される。この噴出流の減圧作用により、原
子炉圧力容器３内の冷却材としての水は、ジェットポン
プ２７を介して下部プレナム２９に至り、ここから炉心
５に導かれる。

さらに、下部プレナム２９内の冷却材としての水は、原
子炉冷却材浄化系３３の浄化系管３４を介して脱塩器３
５等に導かれる。冷却材７は脱塩器３５により不純物を
除去され、この後浄化系管３４、給水管２２を経て原子
炉１内へ供給される。

ところで、上記原子炉一次冷却系の構造物のうち沸騰水
型原子炉１、原子炉復水系２４、原子炉給水系２３、原
子炉再循環系２５および原子炉冷却材浄化系３３の各種
機器ならびに配管は、冷却材としての水に接する。そし
て、この接液箇所は主にステンレス鋼で構成されている
。

本実施例においては、上記各種機器や配管の内表面に、
−層または多層の剥離可能な金属膜を形成する。金属膜
としては、その膜内体が腐食せず、皮膜が生成されず、
かつその金属が冷却材中に溶出して原子炉１に持ち込ま
れた場合にも放射化せず、また中性子を吸収しない等の
特性を有するものが最良であるが、実際の適用に際して
は全てをかね備えている必要はない。具体的には、オー
ステナイト系のステンレス鋼が金属膜として好適である
。

オーステナイト系のステンレス鋼は、現在の技術レベル
で０．０５ｍ以下の薄板を工業的に生産することが可能
である。金属膜の層は、オーステナイト系のステンレス
鋼の薄板を一次系配管等の内表面に例えばライニングす
ることにより形成される。金属膜が多層に形成される場
合には、相互に剥離可能に形成される。

次に上記実施例の作用について説明する。

通常、原子カプラントの運転中には水の放射線分解によ
り溶存酸素が約２００ｐ１）ｂ、溶存水素が約２５　ｐ
ｐｂ存在しており、この環境下でプラントが一定期間運
転されると、金属膜表面に腐食皮膜が生成し、放射能が
取り込まれる。

この腐食皮膜は、オーステナイト系ステンレス鋼の合金
成分が金属膜表面まで拡散し、そこで冷却材中のｍ素と
結合して表面に析出したものであり、黒色や赤色様の酸
化皮膜である。

プラントの運転継続により、腐食皮膜に含有される放射
能が許容レベルを超えたら、配管部を分解し、金属膜を
剥離させて回収する。放射能は金底膜に含有されている
ため、放射能を１００％近く除去することが可能である
。除去した金属膜は固体廃棄物であるが、非常に薄いた
めに圧縮加工により非常にコンパクト化することができ
、従来検討されている除染法によって発生する廃棄物の
総容量よりもかなり少量である。

除染した金属膜を除去した後、多層の金属膜構造の場合
はそのまま再び配管部を組み立て、−層の場合は再び新
しい金属膜をライニングする。

上記実施例によれば、原子炉一次冷却系配管等の内表面
に蓄積した放射能を容易に除去することができるため、
点検時等における作業員の被曝量を低減することができ
るとともに、メンテナンスコストを低下させることがで
きる。

また、一次冷却系の配管内表面に金属膜を形成すること
により、一次冷却系の配管材としてステンレス鋼を使用
する必要がなくなり、設計上の機械的強度を充足すれば
、安価な炭素鋼等を使用することができる。したがって
、生産コストを低下させることが可能となる。

上記実施例においては、金属膜としてオーステナイト系
ステンレス鋼を使用したが、金属膜として白金等の貴金
属を使用してもよい。貴金属を使用した場合には、腐食
しないことから金属膜には殆んど放射能が蓄積しないた
め、分解して金属膜を交換する作業を行なう必要がない
。したがって、貴金属を使用した場合には金属膜を一層
構造としてもよい。その伯、上記実施例と同様の効果が
ある。

〔発明の効果〕

本発明に係る原子炉一次冷却系の構造材は、放射性不純
物を含む冷却材と接触する構造材の内表面に、−層また
は多層の金属膜を形成したから、原子炉一次冷却系の構
造材内表面に放射能が蓄積することを防止することがで
きるとともに、蓄積した場合でも容易に除去することが
でき、その結果点検時等における作業員の被曝量を低減
することができるとともに、メンテナンスコストを大幅
に低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子炉一次冷却系の構造材の一実
施例を備えた原子炉一次冷却系の系統図である。１・・・沸騰水型原子炉、３・・・原子炉圧力容器、１
１・・・主蒸気系、１３・・・蒸気タービン、１５・・
・復水器、２３・・・原子炉給水系、２４・・・原子炉
復水系、２５・・・原子炉再循環系、３３・・・原子炉
冷却材浄化系。

Claims

【特許請求の範囲】１、原子炉内で発生した蒸気をタービンへ導く主蒸気系
と、タービンで仕事をした蒸気を復水とし、この復水を
原子炉に導く原子炉復水系および原子炉給水系と、原子
炉内の冷却材を炉心へ強制循環させる原子炉再循環系と
、原子炉内で発生した不純物を除去して冷却材を浄化す
る原子炉冷却材浄化系とを有してなる原子炉一次冷却系
を構成する原子炉一次冷却系の構造材において、放射性
不純物を含む冷却材と接触する構造材の内表面に、一層
または多層の金属膜を形成したことを特徴とする原子炉
一次冷却系の構造材。２、前記金属膜はオーステナイト系ステンレス鋼からな
り、剥離可能に形成された特許請求の範囲第１項記載の
原子炉一次冷却系の構造材。３、前記金属膜は白金等の貴金属からなる特許請求の範
囲第１項記載の原子炉一次冷却系の構造材。