JPH0511259B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は腐食酸化皮膜の剥離別装置に係り、
特に、沸騰水型原子炉の一次冷却系構造物の表面
に生成された腐食酸化皮膜、あるいはこの一次冷
却系を模擬した試験装置において試料表面に生成
した腐食酸化皮膜をそれぞれ剥離させる腐食酸化
皮膜の剥離装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、沸騰水型原子炉の一次冷却系構造物に
はステンレス鋼が使用され、原子炉の運転ととも
に、このテスンレス鋼表面に鉄、クロムおよびニ
ツケル等を主成分とする腐食酸化皮膜が経時的に
生成される。この腐食酸化皮膜の成長過程におい
て、冷却材たる水中に溶解されたイン状の放射性
物質が取り込まれる。したがつて、一次冷却系構
造物に蓄積される放射性物質は、腐食酸化皮膜の
成長とともに、増加し、放射能汚染を高めるもの
と考えられる。そこで、腐食酸化皮膜量を測定
し、この腐食酸化皮膜の成長過程を認識すること
が、原子炉一次冷却系構造物における放射性物質
の蓄積挙動および放射能蓄積に関する将来予測に
とつて非常に重要なものとなる。

〔背景技術の問題点〕

従来、この腐食酸化皮膜の定量は、まず実際の
原子炉一次冷却系配管を数cm角に切断して金属試
料片とすることから始める。次に、この金属試料
片を0.1wt％程度のシユウ酸等の弱酸溶液中に浸
漬させて、金属試料片に生成された腐食酸化皮膜
を電気化学的に溶解させ、その溶解液を原子吸光
光度計等で分析する。その後、再び金属試料片を
溶解液に浸漬させ、溶解液を同様に分析する。そ
して金属試料片に金属光沢が現われるまで上記操
作を繰返す。このようにして、腐食酸化皮膜量の
測定が行なわれているが、この測定工程は非常に
複雑であり、多大な時間を要する。そのため、こ
の測定操作においては測定作業員に高度な伎倆お
よび熟練が要求されることになる。

〔発明の目的〕

この発明は上記事実を考慮してなされたもので
あり、金属表面に生成した腐食酸化皮膜を簡単か
つ迅速に剥離させることができる腐食酸化皮膜の
剥離装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、この発明に係る腐
食酸化皮膜の剥離装置は、陽極端子および陰極端
子を有し、この陽陰極端子間に定電流を発生せし
める定電流発生装置と、上記陽陰極端子に電気的
に接続され表面部に腐食酸化皮膜が形成された金
属試料片と、上記陰極端子に電気的に接続され上
記金属試料片を覆うように所定間隔をおいて配設
された金属ネツトと、上記金属試料片および金属
ネツトを浸漬可能とする電解液を貯留した電解槽
とから成るものであり、電解液中に浸漬した金属
試料片および金属ネツトに通電させることにより
金属試料片の表面部分の地金を電気的に溶解せし
め、この金属試料片の表面に生成された腐食酸化
皮膜を迅速に地金部分から剥離させるものであ
る。

ここで上記定電流発生装置としては、任意の直
流電流を発生することにより酸化皮膜の剥離とい
う目的は達成することが可能であるため、必ずし
も定電流である必要はないが、以下に述べる剥離
条件を最適に調整するために、一定の範囲におい
て電流値および電圧値が可変であり、各剥離操作
時において一定の電流値を与える汎用の定電流定
電圧発生装置（直流電源）を使用する。

すなわち本願の剥離装置を使用して腐食酸化皮
膜を剥離する際に、酸化皮膜が電解液中に溶解し
てしまうと、回収できる固形状の酸化皮膜量が減
少してしまい、酸化皮膜量を過少評価するおそれ
がある。

特に主たる測定対象である原子炉機器の構成材
であるステンレス鋼を金属試料片として使用する
場合には、ステンレス鋼の酸化皮膜の構成金属
は、やや組成比は異なるものの、地金としてのス
テンレス鋼（Fe−Cr−Ni）に近い組成となるた
め、電解液中に含まれる金属量を測定し、その測
定値から溶解した酸化皮膜量を補正することは困
難である。そのため剥離操作時における酸化皮膜
の溶解を極力抑制するように電流などの最適な剥
離条件を設定する必要がある。

上記の最適な剥離条件は金属試料片の形状やそ
の履歴等によつて変化するため、一律に決定する
ことは困難であり、試行錯誤法によつて決定され
る。具体的には、一定電流を一時間（例えば１分
程度）流して金属試料片を電解槽から取り出し、
超音波洗浄を実施した後にその表面の剥離状況を
観察する。もし剥離していない場合には、さらに
定電流発生装置の電流値を上昇させて同様に剥離
状況を観察する。このように徐々に電流値を上昇
させると、ある電流値以下で酸化皮膜の剥離が起
き、この場合は、酸化皮膜の溶解は殆ど起こら
ず、固形分として電解液中に分散される。

一方、電流値を最適な剥離条件より高く設定し
た場合には、一瞬にして酸化皮膜が剥離すると同
時に酸化皮膜が粉々に砕けて、その一部は明らか
に電解液中に溶解するため、濾別して得られる酸
化皮膜量が減少し測定精度が低下してしまう。す
なわち最適な剥離条件とは最も低い電流値で剥離
が発生する条件を意味し、この条件を調整選択し
ながら剥離装置を実施することになる。したがっ
て電解用電源としては電流値が可変であり、各操
作時において一定の電流値を与える汎用の定電流
発生装置を使用するとよい。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明に係る腐食酸化皮膜の剥離装
置の一実施例を部分的に破断して示す概略側断面
図である。

電解槽１には、表面に腐食酸化皮膜３が生成さ
れた金属試料片５が収容される。この金属試料片
５は、実際の沸騰水型原子炉における一次冷却系
配管の一部を数cm角に切断した金属試料片である
か、またはこの原子炉一次冷却系を模擬した試料
装置において、表面に腐食酸化皮膜を生成させた
金属試料片である。

また、金属試料片５はリード線７を介して、定
電流を発生可能とする定電流発生装置９の陽極端
子９ａに接続される。したがつて、この金属試料
片５は電解槽１内において陽極として機能する。
一方、定電流発生装置の陽極端子９ｂにはリード
線１１を介し、陽極として機能する金属ネツト１
３が接続される。この金属ネツト１３は例えば白
金ネツトであり、金属試料片５を内部に収容する
大きさに形成される。さらに、金属ネツト１３は
フレキシブルに構成され、陽極としての金属試料
片５の形状に対応して自在に曲げ可能に設けられ
る。

また、電解槽１内には電解液１５が満たされ、
この電解液１５により金属試料片５および金属ネ
ツト１３が浸漬可能とされる。この電解液１５と
しては、腐食酸化皮膜３を溶解させない程度の低
濃度の強酸あるいは弱酸が用いられる。

次に作用を説明する。

まず、電解槽１に電解液１５を満たす。次に、
リード線７を接続した金属試料片５を金属ネツト
１３内に配置させ、これら金属試料片５および金
属ネツト１３を定電流発生装置９の陽極端子、陰
極端子にそれぞれリード線７，１１を介して電気
的に接続させる。その後、金属試料片５および金
属ネツト１３を電解液１５中に浸漬させ、これら
金属試料片５および金属ネツト１３に通電する。
通電後約１分間程すると金属試料片５の地金表層
部が電気分解作用を受けて、電解液１５中に溶解
し、その結果、金属試料片５の表面に生成された
腐食酸化皮膜３が迅速に剥離する。

このように、腐食酸化皮膜３の剥離を短時間か
つ簡単に行なうことができる。したがつて、この
剥離した腐食酸化皮膜を捕獲し、その重量を測定
することにより、金属試料片５の表面に生成され
た腐食酸化皮膜量を測定することができる。

上記腐食酸化皮膜３の捕獲および定量は、従来
の液体中の固形分の一般的な定量分析法に準拠し
て次のような操作手順で実施される。

すなわち、剥離した腐食酸化皮膜３は電解液５
１５中に浮遊するので、これを予め重量を測定し
ておいたフイルタ（濾紙等）を使用して濾過操作
によつてフイルタ上に濾別回収する。次にフイル
タ全体を乾燥後、重量を再度測定し、フイルタ自
体の乾物重量を差引き、その重量増加分としての
腐食酸化皮膜３の重量を算出する。そして上記重
量増加分と金属試料片５の表面積とから単位面積
当りの酸化皮膜量（mg／cm²）が算出される。なお
上記のような重量法によつて定量できない程、酸
化皮膜量が少ない場合には、蛍光Ｘ線分析法によ
つて酸化皮膜領域の金属量を定量し、測定値に酸
化物換算係数を掛けて、酸化皮膜量を決定するこ
ともできる。

また、原子炉一次冷却系の冷却材たる水または
試験装置の試験水への接液時間が異なり、その結
果、腐食酸化皮膜量が異なる多数の金属試料片に
ついて各試料片毎にその皮膜量を測定すれば、腐
食酸化皮膜量と接液時間との関係、すなわち腐食
酸化皮膜の生成速度が判明する。例えば金属試験
片を液体中に浸漬した場合、金属試験片表面に生
成される酸化皮膜量は浸漬時間（接液時間）に対
して一般に放射線則や対数則に近似した相関をも
つて増加する。具体的には、浸漬時間ｔにける酸
化皮膜量をＭ(t)とすると、下記(1)，(2)式に示すよ
うな関係式が成立する。

Ｍ(t)＝K₁t^1/2 ……(1) Ｍ(t)＝K₂ｎ（at＋１） ……(2) ここで、K₁，K₂，ａは定数であり、金属試験
片の組成，種類、および液体の腐食性、温度等に
よつて一定の値を持つ。すなわち酸化皮膜の生成
速度は一定ではなく、初期に腐食が早く進行し、
次第に進行が緩速化するのが一般的な傾向であ
る。この原因としては生成した酸化皮膜が防食的
に機能するからである。一般的に浸漬時間が比較
的に短い場合には(1)式で示すような放物線則に近
似した相関が得られる一方、長期に亘る場合には
(2)式に示す対数則に近似した相関が得られる。し
たがつて浸浸時間が異なる数個の金属試料片の腐
食酸化皮膜量Ｍ(t)を実測し、そのデータを(1)，(2)
式によつて回帰し、各定数を求めることにより、
任意の時間ｔにおける腐食酸化皮膜量Ｍ(t)を高い
精度で推定することができる。それ故、この腐食
酸化皮膜の生成速度からその皮膜に取り込まれる
放射能の蓄積速度や機構が容易に把握でき、原子
炉一次冷却系構造物における放射能の蓄積挙動お
よびその予測が可能となる。

また、この実施例では、金属ネツト１３がフレ
キシブルに構成され、金属試料片５の形状に対応
して曲げられることから、金属試料片５が複雑形
状を有する場合であつても金属試料片５の各表面
部に作用する電場が均一となり、金属試料片５の
表面から腐食酸化皮膜３をむらなく均一に剥離さ
せることができる。

なお、この実施例では金属ネツト１３が白金製
の場合につき述べたが、金属試料片を構成する元
素を含まず導電性を有する金または銀またはカー
ボンフアイバーであつてもよい。

また、この実施例では、電解槽１内における陽
極としての金属試料片５がステンレス製であるも
のにつき述べたが、炭素鋼の場合２ついても同様
に適用することができる。

さらに、上記実施例では、陽極側に金属試料片
５を接続した場合につき説明したが、この陽極側
に原子炉一次冷却系の機器等を接続することもで
きる。この場合には、原子炉一次冷却系の機器か
ら腐食酸化皮膜を剥離させて、これらの機器等の
除染を効率的に行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る腐食酸化皮膜の
剥離装置によれば、腐食酸化皮膜が形成された金
属試料片を電解液中に浸漬し、かつこの試料片を
定電流発生装置の陽極端子に接続する一方、上記
金属試料片を覆うように配設した金属ネツトを同
じ電解液中に浸漬し、かつこの金属ネツトを定電
流発生装置の陰極端子に接続されることから、電
解液に浸漬された金属試料片および金属ネツトに
通電することにより、金属試料片表面に生成され
た腐食酸化皮膜を簡単かつ迅速に剥離させること
ができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る腐食酸化皮膜の剥離装置
の一実施例を部分的に破断して示す概略側断面図
である。 １……電解槽、３……腐食酸化皮膜、５……金
属試料片、７……リード線、９……定電流発生装
置、９ａ……陽極端子、９ｂ……陰極端子、１１
……リード線、１３……金属ネツト、１５……電
解液。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陽極端子および陰極端子を有し、この陽陰極
   端子間に定電流を発生せしめる定電量流発生装置
   と、上記陽極端子に電気的に接続され表面部に腐
   食酸化皮膜が形成された金属試料片と、上記陰極
   端子に電気的に接続され上記金属試料片を覆うよ
   うに所定間隔をおいて配設された金属ネツトと、
   上記金属試料片および金属ネツトを浸漬可能とす
   る電解液を貯留した電解槽とから成ることを特徴
   とする腐食酸化皮膜の剥離装置。 ２ 電解液は腐食酸化皮膜を溶解させない溶液に
   より構成された特許請求の範囲第１項記載の腐食
   酸化皮膜の剥離装置。 ３ 金属ネツトは、その形状が金属試料片の形状
   に対応して曲げ得るようフレキシブルに構成され
   た特許請求の範囲第１項記載の腐食酸化皮膜の剥
   離装置。