JPH1114795A - 原子炉圧力容器内の除染方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】原子炉圧力容器内の底部やジェットポンプの底
部を化学除染する方法において、除染液を所定流速で流
動させて除染効果を向上させる。 【解決手段】原子炉圧力容器の底部やジェットポンプ底
部近傍に除染液を１cm／sec 以上の流速で流動させる。
この流動は再循環ポンプを定格運転時の20％から30％の
回転数で運転することにより得られる。原子炉圧力容器
内の底部に除染液を均一な流速で流すことにより、原子
炉容器内底部全体の除染効果の向上を図ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原子力発電所におい
て、原子炉圧力容器内の化学除染作業時の除染液の流速
を確保し、所定の流量に制御して化学除染を効率的に行
うことができる原子炉圧力容器内の除染方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所においては炉水中放射能が
機器や配管の表面の酸化皮膜中に取り込まれて被曝線源
になるため、保守、点検、補修期間の前にこの放射能を
除去する方策が採られている。その一つに化学除染技術
が知られている。

【０００３】従来はポンプケーシング，インペラ，弁な
どの機器単体、原子炉再循環系、原子炉浄化系などの系
統に対して行われている。しかし、原子炉圧力容器内の
補修作業を行うにあたり、どうしても遠隔、自動で実施
できない部位については人手に頼らざるを得ない場合が
あり、原子炉圧力容器内全域にわたり除染が必要となっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、原子炉圧力容器
内においては原子炉圧力容器の内壁面などをジェット洗
浄などの機械方式によって除染を行っているが、機械的
な除染方法ではあまり高い除染効果は望めないうえに、
長時間を要するという課題がある。

【０００５】また、原子炉圧力容器内の化学除染を効果
的に行う場合、除染液に浸漬させておくだけでなく、除
染に必要な炉内流動を確保するため、原子炉再循環系
（ＰＬＲ）ポンプを運転するという方法が考えられる。

【０００６】後者の場合、原子炉圧力容器内から燃料集
合体および制御棒を取り出した状態で再循環ポンプを通
常通り運転すれば過剰流量となる。また、再循環ポンプ
の運転に伴いシール水を供給することが必要になるた
め、原子炉圧力容器から溢れることを防止するなんらか
の措置を取る必要がある。さらに、水位が低いままの状
態で運転すると原子炉圧力容器の内壁面を除染すること
ができないため、原子炉圧力容器内の放射線量を十分に
低減できない課題がある。

【０００７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、原子炉圧力容器内の化学除染時に再循環ポン
プを運転して除染に必要な流速を確保し、除染液が浸ら
ないか、または浸る時間の短い原子炉圧力容器内壁面に
除染液を供給して原子炉圧力容器内の除染液流量を所定
の値に制御し、化学除染を効率的に行うことができ、そ
の結果として作業員の放射線被曝を低減することができ
る原子炉圧力容器内の除染方法およびその除染装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原子
炉圧力容器内に設置されたシュラウドとの間に炉水を強
制循環させるジェットポンプが設けられ、このジェット
ポンプからの炉水を前記原子炉圧力容器の下部外面に接
続した再循環系入口ノズルおよび出口ノズルを通して循
環させる再循環系配管および再循環ポンプが設けられ、
この再循環ポンプの駆動により前記原子炉圧力容器内に
供給した除染液に流動を付与する原子炉圧力容器内の化
学除染方法において、前記原子炉圧力容器内の底部また
は前記ジェットポンプの底部近傍に流す除染液の流速を
少なくとも１cm／秒に選定して前記除染液に流動を付与
することを特徴とする。

【０００９】請求項１の発明によれば、原子炉圧力容器
内の除染液滞留部または低流速部となる原子炉圧力容器
内底部またはジェットポンプ底部近傍の流速を少なくと
も１cm／秒とすることにより、当該部における除染効率
を高めることができる。なお、除染液の流速を少なくと
も１cm／秒に選定した理由は図１に示すように実験結果
に基づくものである。

【００１０】請求項２の発明は、前記再循環ポンプを定
格運転時の20％から30％の回転数で運転して前記除染液
に流動を付与することを特徴とする。請求項２の発明に
よれば、少なくとも１cm／秒の流速を得るためには再循
環ポンプを定格運転時の20〜30％の回転数に選定する。
この20％未満では所定の流速、つまり１cm／秒以上の流
速を得ることができないため、除染に必要な流動が確保
できない。一方、30％を超えると、再循環ポンプのシー
ル水が必要以上に多く流れ込むことになって除染液が希
薄となり、除染効率が低下するだけでなく、過剰流量と
なって原子炉圧力容器から溢れ出すことになるので不可
である。

【００１１】請求項３の発明は、原子炉圧力容器内の底
部または前記原子炉圧力容器内に設置されたジェットポ
ンプの底部近傍に仮設水中ポンプを吊り降ろして前記水
中ポンプの駆動により前記除染液に流動を付与すること
を特徴とする。

【００１２】請求項３の発明によれば、仮設水中ポンプ
を設置することにより、原子炉圧力容器内の除染液滞留
部または低流速部となっている原子炉圧力容器内底部ま
たはジェットポンプ底部近傍の除染液の流速を１cm／秒
以上に確保できる。

【００１３】請求項４の発明は、原子炉圧力容器内底部
から貫通して林立する複数の制御棒駆動機構案内管の上
端開口にキャップを被せて前記原子炉圧力容器底部の除
染液の流動を促進させることを特徴とする。

【００１４】請求項４の発明によれば、原子炉圧力容器
内底部に突設している制御棒駆動機構案内管にキャップ
を被せることにより、除染液の流れを分散させ原子炉圧
力容器内中心部近傍から底部に均一に除染効率が得られ
る流速をいきとどかせて、除染液の流動性を向上させる
ことにより請求項１の条件を達成できる。

【００１５】請求項５の発明は、原子炉圧力容器内の底
部または前記ジェットポンプの底部に回転体を設けて前
記各底部の除染液の撹拌を促進することを特徴とする。
請求項５の発明によれば、原子炉圧力容器内の除染液滞
留部または低流速部となっている原子炉圧力容器の底
部、またはジェットポンプの底部近傍の除染液を仮設回
転体の駆動により撹拌し、除染液の流速を確保して請求
項１の条件を達成できる。

【００１６】請求項６の発明は、原子炉圧力容器内の中
央部に大径仮設タンクを設置して前記原子炉圧力容器底
部の除染液の流動性を向上させることを特徴とする。請
求項６の発明によれば、原子炉圧力容器内にタンクを障
害物として設置し、再循環ポンプの少ない回転数で除染
液滞留部または低流速部となっている原子炉圧力容器内
底部の除染液流動性を向上させ、請求項１の条件を達成
できる。

【００１７】請求項７の発明は、前記原子炉圧力容器内
の機械的除染機能を併用することを特徴とする。請求項
７の発明によれば、原子炉圧力容器内の底部やジェット
ポンプ底部に１cm／秒以上の流速が確保できない場合、
機械的洗浄を併用することにより除染効果を高めること
ができる。すなわち、除染剤に放射能が十分溶解せず、
スラッジとして堆積するのを機械除染の併用により系外
に排出することで、除染効果を向上させることができ
る。

【００１８】請求項８の発明は、原子炉圧力容器内の底
部または前記ジェットポンプ底部に除染液の流動を促進
する除染液の出口または入口あるいはその両者を設ける
ことを特徴とする。

【００１９】請求項８の発明によれば、原子炉圧力容器
内の除染液滞留部または低流速部となっている原子炉圧
力容器内の底部またはジェットポンプ底部近傍の除染液
流速を確保するために、当該部に除染液の吸い込み口ま
たは吐き出し口あるいはその両者を設けることにより請
求項１の条件を達成することができる。

【００２０】請求項９の発明は、原子炉圧力容器内の底
部または前記ジェットポンプの底部近傍に気泡発生口を
設けて除染液の流動を促進することを特徴とする。請求
項９の発明によれば、原子炉圧力容器内の除染液滞留部
または低流速部となっている原子炉圧力容器内の底部、
ジェットポンプ底部近傍の除染液流速を確保するために
当該部に気泡を発生させる口を設け、この気泡によって
除染液の流動を促進させることで請求項１の条件を達成
できる。

【００２１】請求項10の発明は、原子炉圧力容器の底部
を貫通し林立して設けられた制御棒駆動機構案内管を取
り外し除染液の抜き出し口を形成して前記原子炉圧力容
器内底部の除染液の流動を促進することを特徴とする。

【００２２】請求項10の発明によれば、制御棒駆動機構
を取り外して除染液の取り出し口とし低流速部となって
いる原子炉圧力容器内底部の除染液流動性を向上させ請
求項１の条件を達成できる。

【００２３】請求項11の発明は、原子炉圧力容器のボト
ムドレンラインを使用して除染液の抜き出し口を形成し
て前記原子炉圧力容器内底部の除染液の流動を促進する
ことを特徴とする。

【００２４】請求項11の発明によれば、原子炉圧力容器
のボトムラインから除染液を抜き出し、原子炉圧力容器
内底部の除染液の流動を促進させ、請求項１の条件を達
成できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１および図２により本発明の請
求項１および２に対応する原子炉圧力容器内の除染方法
の第１および第２の実施の形態を説明する。図１は第１
の実施の形態に係る除染方法において除染に必要な最小
流動性（流速）の実験データを示している。すなわち、
たて軸は除染効率（ＤＦ）で、よこ軸は線流速（ｍ／se
c ）であり、図１の実験データから必要最小流速は１cm
／sec とすれば、除染効率が高まることが認められる。

【００２６】この必要最小流速を達成するためには原子
炉再循環系の再循環ポンプ流量を定格の20％から30％で
運転することで、適正な流量、水位を確保することがで
きる。なお、除染液としては還元剤および酸化剤を使用
しするが、これらの除染液の成分は汚染物の種類、付着
状態によって取捨選択される。

【００２７】図２は第２の実施の形態を説明するための
図１の実験データを得る際に使用された原子炉圧力容器
と再循環系を示し、炉内化学除染を行う場合のフロー図
で、原子炉圧力容器１内からドライヤ，セパレータ，燃
料集合体，制御棒などは取り外された状態となってい
る。

【００２８】原子炉圧力容器１内の除染液の流動を得る
ために原子炉再循環系２を再循環ポンプ３によって循環
させ、原子炉圧力容器１内の底部、ジェットポンプ４の
底部近傍の除染液の流速を確保することができる。

【００２９】図２において、符号29はシュラウドで上部
格子板８と炉心支持板11を保持し、燃料集合体（図示せ
ず）全体を包んで炉心を形成するものである。炉心支持
板11は制御棒駆動機構５の制御棒案内管と燃料支持金具
を介して燃料集合体を保持する。ジェットポンプ４はシ
ュラウド29と原子炉圧力容器１との間に配置され、冷却
材を強制循環させる。

【００３０】原子炉再循環系２は原子炉圧力容器１の外
側に持続した再循環出口ノズル12，再循環配管６，２個
の再循環出入口弁14，再循環ポンプ３および再循環入口
ノズル13とからなっている。再循環ポンプ３は例えば竪
形単段斜流うず巻ポンプで、ポンプ軸は２段のメカニカ
ルシールでシールされ、軸封はポンプ軸に設けたポンプ
によって冷却水を流して冷却している。符号７は原子炉
圧力容器１内に冷却水を供給するための給水ノズル，９
は炉心スプレイライン，10は給水パージャを示してい
る。

【００３１】本実施の形態によれば、原子炉圧力容器１
内の除染液の流動を得るために原子炉再循環系２を再循
環ポンプ３を運転して除染液を循環させ、原子炉圧力容
器１の底部およびジェットポンプ４の底部近傍の流速を
少なくとも１cm／秒に確保することができる。

【００３２】以下、図３から図11により本発明の請求項
３から請求項11にそれぞれ対応する原子炉圧力容器内の
除染方法の第３から第11の実施の形態を説明する。な
お、図３から図11中で図２と同一部分には同一符号を付
して重複する部分の説明は省略し、各実施の形態におい
ては第２の実施の形態と異なる要点のみを説明する。

【００３３】すなわち、第３の実施の形態が第２の実施
の形態と異なる点は図３に示すように原子炉圧力容器１
の底部に仮設水中ポンプ15を設置したことにある。この
仮設ポンプ15により局所的な流動をつくり除染効率を向
上させることができる。すなわち通常図３中Ａで示す直
線的な流れになるところを仮設水中ポンプ15の駆動によ
り図３中Ｂで示すように噴水形の流れを形成することが
でき、第１の実施の形態の条件を達成することができ
る。

【００３４】第４の実施の形態においては図４に示した
ように制御棒駆動機構５の案内管にＣＲＤ案内管キャッ
プ24を被せて原子炉圧力容器１内の底部の除染液の流動
を促進させたことにある。本実施の形態によれば、キャ
ップ24を被せることにより、案内管が閉塞されるので、
除染液が案内管内に流れ込むことがなく、原子炉圧力容
器１内の底部の除染液を所定の流速に維持することがで
きる。

【００３５】第５の実施の形態においては図５に示した
ように原子炉圧力容器１内の底部およびジェットポンプ
４の底部にそれぞれ炉底部撹拌機18を吊りワイヤ30によ
り吊り下げて設けたことにある。この撹拌機18は仮設回
転体を設けることができ、この撹拌機18により原子炉圧
力容器１内の底部およびジェットポンプ４の底部の除染
液の撹拌を促進して所定の流速を確保できる。

【００３６】第６の実施の形態においては図６に示した
ように原子炉圧力容器１内の中央部に仮設タンク21を設
置して原子炉圧力容器１内の底部の除染液の流動性を向
上させたことにある。この仮設タンク21の設置により除
染液量の低減を図ることができることと相俟って、原子
炉圧力容器１内底部の除染液の流動性の向上とともに均
一に除染効率が得られる流速をいきとどかせることが容
易となる。

【００３７】第７の実施の形態においては図７に示した
ように原子炉圧力容器１内の底部およびジェットポンプ
４の近傍に機械洗浄機構として吸引洗浄装置26を設け、
この吸引洗浄装置26に仮設ポンプ27およびフィルタ28を
吸い込み配管31により接続し、かつフィルタ28の出口側
を戻り配管32により接続して、除染液を循環させること
によって除染効率を高めたことにある。

【００３８】本実施の形態によれば、原子炉圧力容器１
の底部や、ジェットポンプ４の底部近傍に１cm／秒の流
速が確保できない場合、化学除染後の吸引洗浄を行うも
ので、このような機械洗浄機構の併用によって除染効果
を高めることができる。機械洗浄機構としては吸引洗浄
のほかにジェット洗浄，散水洗浄，ブラシ洗浄，超音波
洗浄などを任意選択することができる。

【００３９】第８の実施の形態においては図８に示した
ように原子炉圧力容器１内の底部およびジェットポンプ
４の底部の除染液の流動を促進するために、除染液出入
口16と除染液循環ライン17を設けたことにある。

【００４０】本実施の形態によれば、循環ライン17には
循環ポンプ33が接続されており、循環ポンプ33により除
染液は循環し所定の流速を得ることができる。すなわ
ち、流速の乏しい部位に除染液出入口16を設けることに
よって流れが形成されるためより効果的に除染を行うこ
とができる。

【００４１】第９の実施の形態においては図９に示した
ように第８の実施の形態に準じて原子炉圧力容器１内の
底部およびジェットポンプの底部に除染液の流動を促進
するために、気泡発生口19と気泡発生装置20および気泡
供給配管34を設けたことにある。本実施の形態によれば
気泡発生口19から気泡を除染液中に送り込むことにより
気泡による撹拌効果で除染液の流動を促進させることが
できる。

【００４２】第10の実施の形態においては図10に示した
ように原子炉圧力容器１内の制御棒駆動機構５を取り外
して除染液抜き出し口としてＣＲＤからの仮設リングヘ
ッダ22を取り付け、この仮設リングヘッダ22に連結ライ
ン35の一端例を介して除染装置23を設けたことにある。
連結ライン35の他端側は原子炉圧力容器１内に開口して
いる。本実施の形態によれば除染液の抜き出し口を設け
ることにより原子炉圧力容器１内底部の除染液の流動を
促進できる。

【００４３】第11の実施の形態においては第10の実施の
形態に準じており、原子炉圧力容器１の底部にボトムラ
インとしてＲＰＶドレンライン25を設けて除染液の抜き
出し口を形成して原子炉圧力容器１の底部の除染液の流
動を促進することにある。すなわち、原子炉圧力容器１
の底部を貫通するＲＰＶドレンライン25を除染装置23を
備えた循環ラインを構成する連結ラインに接続する。

【００４４】本実施の形態によれば、原子炉圧力容器１
内の除染液の流動を促進して底部の均一な流速を得るこ
とができ、その底部全体の除染効率の向上を高めること
ができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、原子炉圧力容器内の狹
溢部となっている原子炉圧力容器内底部やジェットポン
プの底部近傍に除染液を少なくとも１cm／秒の流速で流
して流動を与えることにより化学除染効果を向上させる
ことができる。

【００４６】また、除染液の液滞留部をなくす全ての除
染対象部位で必要な少なくとも１cm／秒の流速を得るた
めに、既設または仮設のポンプや循環ラインを使用した
り、これらの組み合わせによって除染液流量を所定の値
に制御することができ、十分な化学除染効果を得ること
ができる。

【００４７】さらに、十分な流速が得られない場合には
機械洗浄の併用により除染効果を高めることができ、こ
れにより如何なる原子炉圧力容器内補修作業も実施可能
となり、そのうえ大幅な放射線被曝の低減を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第
１の実施の形態を説明するための実験データを示す曲線
図。

【図２】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第
２の実施の形態を示す概略断面図。

【図３】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第
３の実施の形態を示す概略断面図。

【図４】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第
４の実施の形態を示す概略断面図。

【図５】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第
５の実施の形態を示す概略断面図。

【図６】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第
６の実施の形態を示す概略断面図。

【図７】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第
７の実施の形態を示す概略断面図。

【図８】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第
８の実施の形態を示す概略断面図。

【図９】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第
９の実施の形態を示す概略断面図。

【図１０】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の
第10の実施の形態を示す概略断面図。

【図１１】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の
第11の実施の形態を示す概略断面図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…原子炉再循環系、３…再循環
ポンプ、４…ジェットポンプ、５…制御棒駆動機構（Ｃ
ＲＤ）、６…再循環配管、７…給水ノズル、８…上部格
子板、９…炉心スプレイライン、10…給水スパージャ、
11…炉心支持板、12…再循環出口ノズル、13…再循環入
口ノズル、14…再循環出入口弁、15…仮設水中ポンプ、
16…除染液出入口、17…除染液循環ライン、18…炉底部
撹拌機、19…気泡発生口、20…気泡発生装置、21…仮設
タンク、22…ＣＲＤからの仮設リングヘッダ、23…除染
装置、24…ＣＲＤ案内管キャップ、25…ＲＰＶドレンラ
イン、26…吸引洗浄装置、27…仮設ポンプ、28…フィル
タ、29…シュラウド、30…吊りワイヤ、31…吸込配管、
32…戻り配管、33…循環ポンプ、24…気泡供給配管、35
…連結ライン。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉圧力容器内に設置されたシュラウ
   ドとの間に炉水を強制循環させるジェットポンプが設け
   られ、このジェットポンプからの炉水を前記原子炉圧力
   容器の下部外面に接続した再循環系入口ノズルおよび出
   口ノズルを通して循環させる再循環系配管および再循環
   ポンプが設けられ、この再循環ポンプの駆動により前記
   原子炉圧力容器内に供給した除染液に流動を付与する原
   子炉圧力容器内の化学除染方法において、前記原子炉圧
   力容器内の底部または前記ジェットポンプの底部近傍に
   流す除染液の流速を少なくとも１cm／秒に選定して前記
   除染液に流動を付与することを特徴とする原子炉圧力容
   器内の除染方法。
2. 【請求項２】 前記再循環ポンプを定格運転時の20％か
   ら30％の回転数で運転して前記除染液に流動を付与する
   ことを特徴とする請求項１記載の原子炉圧力容器内の除
   染方法。
3. 【請求項３】 原子炉圧力容器内の底部または前記原子
   炉圧力容器内に設置されたジェットポンプの底部近傍に
   仮設水中ポンプを吊り降ろして前記水中ポンプの駆動に
   より前記除染液に流動を付与することを特徴とする請求
   項１記載の原子炉圧力容器内の除染方法。
4. 【請求項４】 原子炉圧力容器内底部から貫通して林立
   する複数の制御棒駆動機構案内管の上端開口にキャップ
   を被せて前記原子炉圧力容器底部の除染液の流れを分散
   させて流動を促進させることを特徴とする請求項１記載
   の原子炉圧力容器内の除染方法。
5. 【請求項５】 原子炉圧力容器内の底部または前記ジェ
   ットポンプの底部に回転体を設けて前記各底部の除染液
   の撹拌を促進することを特徴とする請求項１記載の原子
   炉圧力容器内の除染方法。
6. 【請求項６】 原子炉圧力容器内の中央部に大径仮設タ
   ンクを設置して前記原子炉圧力容器底部の除染液の流動
   性を向上させることを特徴とする請求項１記載の原子炉
   圧力容器内の除染方法。
7. 【請求項７】 前記原子炉圧力容器内の機械的除染機能
   を併用することを特徴とする請求項１記載の原子炉圧力
   容器内の除染方法。
8. 【請求項８】 原子炉圧力容器内の底部または前記ジェ
   ットポンプ底部に除染液の流動を促進する除染液の出口
   または入口あるいはその両者を設けることを特徴とする
   請求項１記載の原子炉圧力容器内の除染方法。
9. 【請求項９】 原子炉圧力容器内の底部または前記ジェ
   ットポンプの底部近傍に気泡発生口を設けて除染液の流
   動を促進することを特徴とする請求項１記載の原子炉圧
   力容器内の除染方法。
10. 【請求項１０】 原子炉圧力容器の底部を貫通し林立し
    て設けられた制御棒駆動機構案内管を取り外し除染液の
    抜き出し口を形成して前記原子炉圧力容器内底部の除染
    液の流動を促進することを特徴とする請求項１記載の原
    子炉圧力容器内の除染方法。
11. 【請求項１１】 原子炉圧力容器のボトムドレンライン
    を使用して除染液の抜き出し口を形成して前記原子炉圧
    力容器内底部の除染液の流動を促進することを特徴とす
    る請求項１記載の原子炉圧力容器内の除染方法。