JPS59143996A - 原子炉プラントの初期酸化運転法 - Google Patents

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】 〔発明の利用分計〕 本発明は、原子炉グランドにおいて、放射性物質の溶解
している冷却水に接して使用される一次冷却水系配管・
機器や原子炉圧力容器内部＋１す端物のような金属構造
材に放射性物質付７ｒ＋抑制用の酸化皮膜を予め形成す
るための原子炉プラント初期酸化運転法に関する。

〔従来技術〕

原子炉プラント、例えば原子力発電Ｊ’９ｒの−次冷加
水用に使用されている配管やポンプ、弁などの機器ある
いは気水分離器等の炉内構造物機器はステンレス鋼やイ
ンコネル等の金属材でｓ成されている。こ扛らの金属は
長い間に腐食し、その腐食生成物が放射性核種となって
プラントの放射線線最率の上昇ひいては従業員の被曝量
の増加をもたらす。これを防止するために、予めこれら
金属材の接液面に酸化皮膜を形成する方法が特開昭５５
−１２１１９７号で明らかにさ扛ておシ、また酸化皮膜
全形成するために金属機器に酸化剤を注入する方法が特
許受付Ａ　１１８２１３２４において本発明者らにより
提案されており、更に、不働態化処理として１２〜１７
容量褒硝酸水溶液中に金属材を浸漬する方法が受付Ａ、
　８１　Ａ　−４９３０で考えられている。

しかし、これらの方法には次の問題点がある。

（１）建設前に配管や機器に酸化剤への浸漬によ！ｌｌ
酸化皮膜を形成する方法を採った場合には、その後建設
からプラント運転までに通當要する約２年以上ものル」
間中の腐食によシ酸化皮膜が槓傷しないように通切な養
生をしたり、又は建設施工を極力短期間にし々ければな
らないという負担を１′↓う０ （２）建設終了後に酸化剤の系統内への注入処理により
配管や機器に酸化皮膜を形成する方法を採った場合には
、酸化処理後の処理廃液の排出処分及び酸化剤使用後の
系統内部の洗浄リンスという厄介で時間のかかる現場作
業が必要となる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の問題点（ｉ−に去し、放射性物
質溶存水と接して使用さるべき金属構造制に対して、プ
ラント建設後に系統内の該金丸構造拐の接液部分を全て
一括して且つ短期間に、放射性物質付着抑制のための酸
化皮膜形成処理を行う原子炉プラント初期酸化運転法全
提供するにある。

〔発明の概要〕

原子炉プラントの放射能を含む冷却水に接するステンレ
ス鋼等の金属材の表面に長年の間に生成する酸化皮膜は
、その生成過程中に冷却水中のＣ０６０イオン等の放射
性核種を取り込ひこと、しかも、ＣＯはＢｆＩｌｉ原子
であることからｆ１価金総原子を含む結晶構造を廂する
酸化皮膜内に比較的容易にその生成時に取り込まれるこ
とが知見され、また、原子炉運転温度（２８０℃）にお
ける冷却水中ではステンレス−１４の酸化皮膜は初期の
２５０時間以内に急速に成長し、その後の成長は極めて
僅かであることが知見された。

この知見に基づき、本発明方法は、原子炉プラントの建
設後で、しかも冷却水が未だ放射能を含んでいない初期
核加熱の開始前に、Ｆｅ３Ｏ４を主体とする酸化皮膜を
プラント系統内の冷却水に接すべきステンレス鋼等の金
属打衣ｍ」に強制的に予め形成することを特徴とするも
のであって、これにより以後に放射能を含むに至った冷
却水中のＣ０６０の該構造材表面への取り込みを極度に
減少させるようにしたものである。

上記酸化度ノ俣の形成を行うのに最適な時期について考
えると、一般に原子炉プラントの建設シーケンスでは原
子炉建屋ベースの建設、建屋の建設と並行して系統の配
管・機器の据付が施工され、施工が発成すると、系統耐
圧試験を行い、系統内を洗浄し、次に系統の憬能試験、
その後、プラント全体の起動試験に入る。起動試験は原
子炉に燃料を装荷し、大気圧条件下の起動試験、初期核
加熱、各出力ステージの試験を行うものである。原子炉
内で放射能が発生するのはこの初期核加熱以後である。

よって、前述の酸化皮膜形成のための処理は、初期核加
熱前で、しかも、原子炉−次冷却系の系統格成完了後の
気水分削、器やドライヤー等の圧力容器内構造物の装荷
及び圧力等器上蓋の閉止後に、行うのか最も適当である
。このようにすれば、放射性核種の生成前において、し
かも炉内装荷機器の全てに対し一括して酸化皮膜を形成
することがズきる〇 また前記酸化皮膜の形成は、対象系統内に純水または加
熱空気を２０〜２５０時間循頻させることによシ行う。

この場合、次の点ヲ番魅、して行う。

すなわち、原子炉−次冷却系に用いられるステンレスＶ
４は一般にオーステナイト系のものであるが、この材料
は高温純水中で応力ＪＰＪ’ｆｌν；すれ（ＳＣＣ）の
感受性が高く、特に塩素イオン及び？６杓、醒累湿バし
か高い場合にはそうである。良好な酸化皮膜の形成には
水温を２００〜３００℃に保つ必要があり、従って、塩
素イオン濃度及び溶存酸素濃度は低く保つことが必要で
ある。塩素イオン濃度はＳＣＣの発生限界から、多くと
も０．２ｐｐｍ以下に、また溶存酸素も０．２ｐｐｍ以
下の濃度に保つことが望ましい。

しかし、溶存酸素の濃度を０．Ｏ２ｐｐｍ以下にすると
、逆に鋼の全面腐食による溶出が起るので、鋼の不働態
化のために最適な溶存酸素濃度として、溶存酸素濃度は
０．０２〜０．２ｐｐｍに保つことが望ましい。

〔発明の実施例〕

第１図によって本発明の一実施例を説明する。

フラフトの建設が完・了し、原子炉圧力容器内外の機器
や配管の設置接続が完了した後、初期核加熱前に、原子
炉圧力容器１内にほぼ定常水位近傍まで純水’４１だし
、該圧力容器１の圧力ドーム部に窒素ガス供給装置１９
から配管１８と弁１７を介して屋索ガスを封入し、１４
〜１８　ａｔａに加圧する。なおこの加圧は封入によフ
初期に該ドーム部に残留していた空気を窒素ガスに置換
した後に行う。この＆換の過程で耀累ガスケがムレなが
ら、圧力容器１内の純水の溶存酸素濃度を０．２ｐｐｍ
以下に低下させてから、再循環ライン３のＰ）循ｇ　、
ｊ？ソングの回転数を上げてポンプ入熱にょシ縄水を昇
温させる。この場合、温度差に基づき圧力容器１に加わ
る応力の緩和のために、圧力容器１の上部と底部間の温
度差を８０℃以内に保つように圧力容器１の底部ドレン
ライン４がら配管５及び原子炉冷却水浄化系ポンゾロを
通り、紙性化系の書生熱交換器７をパイノぐスするバイ
パスＬ′・２３及びバイノ９ス弁２４を通って圧力容器
１の上部に反る経路で純水を循環させる。また必吸に応
じ圧力容器内の］■部スルイを通して純水ケ炉内て循環
させる。

また、原子炉残留熱除去系ポンプ３６を運転することに
よシ、残留熱除去用熱交振器１３をパイ４　ス−Ｊ−ル
弁３７を通って純水を循汝させ、該ポンプ３６の入熱に
より純水を昇温させてもよい。さらに昇温を速めるため
に、加熱装置＊　２２　（蒸気又は電気ヒータ利用）に
ょフ外部から純水を加熱するようにしてもよい。

他方、上記の循環する水の一部流量を原子炉冷却水浄化
系の再生熱交換器７及び非再生熱交換器８全通して濾過
脱塩装置９に通すことにより、純水を浄化して原子炉圧
力容器１に戻し、これにより圧力容器１内の純水を先に
述べた塩素濃度０．２ｐｐｍ以下に保つ。このときの純
水の導電率は好ましくは０１−０．３μＳ／、ｒｍとす
る。これは鋼の表面に均一な皮膜を形成するに有効であ
る。

圧力容器内の水位を一定に保つために、必要に応じ弁２
６を開けて純水を主復水器１０又は廃棄′吻処理系にブ
ローする。

以上のようにして温度２００〜３００℃、溶存酸素濃度
０．２〜０．０２　ｐｐｍに保ちつつ２０〜２５０時間
循環を行なうことによって、良好な酸化皮膜がステンレ
ス；關表面に形成さｎる。本実施例においてこの６に化
皮膜が形成される領域は、第１図の太線で示した範囲の
全ての機器、配置′の表面である。

第２図は他の実施例を示す。この図において、第１図に
示したのと同じ部分には同じ番号を付しである。本実施
例の前記第１図の実施例との相違点のみを述べれば、本
実施例では、原子炉圧力容器１内全体を純水で満たす。

この純水中の溶存酸素濃度制御のための脱気をするため
にヒドラジンＮ２Ｈ４’に添加する。すなわち、原子炉
冷却水浄化系ボンｆ６の入口配管５に接続された配管３
０を介してヒドラジン注入装置３１から、純水中の溶存
酸素濃度が０．０２〜０．２ｐｐｍに低下するように、
２０〜３０　ｐｐｍのヒドラジンを注入する。ヒドラジ
ンを添加することによシＰＨが高くなると共に、溶存酸
素はヒドラジンで還元され、その嫉度が低下する。

本実施例では、圧力容器内を満水にするので、圧力容器
の上蓋部も含めて内部の銅表面全てに酸化皮膜を形成す
ることができる。

第３図は更に他の実施例を示す。前記実施例で示したの
と同一部分は同一符号で表わしである。

本実施例の前記実施例と相違する点は、原子炉圧力容器
に加熱空気を満たし、こｎを再循環させて酸化皮膜を形
成することにあ−るー。すなわち、空気加熱装置４２に
より空気を２００〜３００℃に加熱し、配管４３，４４
．４５から圧力容器１及び再循環系３に入ｎて圧力容器
１を底部から上部にかけて加熱した後、弁１６から配管
４０に空気循環用ブロワ−４１に戻して循環させる。本
実施例では、空気の比熱０．２５　Ｋｃａｌ／ｋｇ　℃
は水の比熱Ｉ　Ｋ　ｃａｌ／ｋｙ℃に比べて四分の−で
あって加熱源の容量を小さくし得ること、純水加熱のよ
うな圧力上昇なしに加温し得るために運用が容易である
ことによシ酸化皮膜が強固に生成さｎるという長所があ
る。

なお、以上の実施例は沸騰水型原子炉プラントを例に説
明したが、本発明は加圧水型プラントやＡＴＲ重水原子
炉にも応用し得るものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、原子炉の初期核加熱を行う前に、非放
射性の酸化皮膜ヲ原子炉−次冷却系の配管・機器の鋼材
表面に形成するので、その後生成する酸化皮膜の形成を
極力少くすることが可能であシ、従って、放射性核種金
属の酸化皮膜層への取シ込みを極力減少させることがで
きる。

また、上記非放射性の酸化皮膜形成処理は配管・機器の
建設後で核加熱運転前に行なうものであるから、建設前
に酸化皮膜形成をする従来技術のよう々皮膜形成後の長
期間の養生や極力短ル」の建設施工のような負担はなく
、また建設仮に酸化剤の系統内注入によシ酸化皮膜を形
成する従来技術における処理廃液の排出処分及び酸化剤
使用後の系統内部の洗浄リンス等の必要性も解消される
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明の異る各実施例を示す
系統図である。 １・・・原子炉圧力容器　　　　　　２・・・再循環ポ
ンプ３・・・再循環系配管　　　　　　　６・・・冷却
水浄化糸ボンノア・・・冷却水浄化系再生熱交換器　８
・・・同非再生熱交換器９・・・Ｐ、ｉＭ脱塩器　　　
　　　　１０・・・主仮水器１３・・・残留熱除去系熱
交換器　　１９・・・屋素ガス供給装値２２・・・加熱
装置　　　　　　　　　３１・・・ヒドラジン注入装置
４１・・・ブロワ−４２・・・空気加熱装置Ｉ“、ｆ。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　放荊性物仙を含む原子炉冷却水と接して使用さる
   べき原子炉プラントの機器・配管の金属材の表面に、原
   子炉プラントの建設終了後で且つ初期核加熱の開始前に
   、Ｆｅ３Ｏ４を主体とする酸化皮Ｂｇを形成することを
   特徴とする原子炉プラントの初期酸化運転法。 ２、上記酸化皮膜の形成は、原子炉圧力容器内に純水を
   満杯に満たし、ヒドラジンを飽加して溶存酸素を００２
   〜０２　　の漉朋に保ちながら２００℃ｐｍ 〜３００℃の温度で該純水を原子炉内に２０〜２５０時
   間「盾博させることによシ行うことを特徴とするｔＦ、
   ν許Ｒ「”１求の岬、囲第１頓記載の原子炉プラントの
   初期酸化運転法。 ３、　前記酸化皮膜の形成は、原子炉圧力容器内にＤ１
   定水位１で純水を満たし、原子炉圧力容器内♀素ガスを
   封入加圧して溶存配索濃度を０．０２〜０．２ｐｐｍに
   保ちながら該純水を２００〜３００℃の温度で原子炉内
   に２０〜２５０時間循環させることにより行うことを特
   徴とする特許箱求の範囲第１項記載の原子炉プラントの
   初期酸化退転法。 ４、　前記酸化皮膜の形成は、原子炉圧力容器内に２０
   ０〜３００℃の加熱空気を原子炉圧力容器の底部から入
   り上部から出るように２（）〜２ｓｏｏ６；間循環させ
   ることによシ行うことを１１存徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の原子炉プラントの初期酸化運転法。