JPS62278497A - 原子力プラントの放射能低減方法 - Google Patents

原子力プラントの放射能低減方法

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JPS62278497A
JPS62278497A JP61121102A JP12110286A JPS62278497A JP S62278497 A JPS62278497 A JP S62278497A JP 61121102 A JP61121102 A JP 61121102A JP 12110286 A JP12110286 A JP 12110286A JP S62278497 A JPS62278497 A JP S62278497A
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健也 大橋
卓 本田
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古谷 保正
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

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】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は原子力プラント構成部材1例えば、−次冷却水
系配管のように放射性物質を含む冷却水と接する構成部
材への放射性物質の付着を抑制する方法に関する。
〔従来の技術〕
BWRプラントの一次冷却系に使用されている配管、ポ
ンプ、弁等はステンレス鋼及びステライト等(以下構成
部材と略称する)から構成されている。これらの金属は
長時間使用されると腐食損傷を受け、構成金属元素が原
子炉冷却水(以下冷却水と略称する)中に溶出し、原子
炉内に持ち込まれる、溶出金属元素は大半が燃料棒に付
着し。
中性子照射を受ける。その結果、” ’ Co H” 
Co 1”Cr、”Mn等の放射性核種が生成する。こ
れらの放射性核種は再溶出してイオン、あるいは、不溶
性固体成分として浮遊する。その一部は炉水浄化用の脱
塩器等で除去されるが、残りは、−次冷却系を循環して
いるうちに構成部材表面に付着する。このため、構成部
材表面における線量率が高くなり、保守1点検を実施す
る際の作業員の放射線被ばくが問題となっている。
従って、放射性物質の付着量を低減させるため、その源
である金属元素の溶出を抑制する方法が提案されている
0例えば、耐食性の材料の使用あるいは酸素を給水系内
に注入して構成部材の腐食を抑制は方法等がある。しか
し、いずれの方法を用いても給水系をはじめとし、−水
冷却水系の構成部材の腐食を十分に抑制することはでき
ず、−水冷却水中の放射性物質を十分に低減することは
できないため、構成部材への放射性物の質の付着による
表面線量率の増加がやはり問題として残っている。
また、構成部材に付着した放射性物質を除去する方法が
検討され、実施されている。除去方法には(1)機械的
洗浄、(2)電気分解による洗浄のほか、(3)化学的
洗浄がある。しかし、(1)。
(2)の方法は構成部材表面に強く密着した放射性物質
の除去が因業であり、また広い範囲を系統的に除染する
ことができない等の問題があるため。
現状では(3)の方法が広く用いられている。(3)の
方法は酸溶液等の薬剤を用いて化学反応により鋼表面の
酸化皮膜を溶解し、同皮膜中に存在する放射性物質を除
去するものである。この方法の問題点は、一時的に線量
率を低減しても、構成部材を再び高い濃度の放射性物質
を溶解する液にさらした場合に急速に再汚染されること
である。
そこで、構成部材の表面にあらかじめ酸化皮膜を形成し
、放射性物質の付着を抑制する方法が、特開昭55−1
21197号公報及び特開昭59−37498号公報で
開示された。しかし、あらかじめ形成しておく酸化皮膜
の性状により、放射性物質の付着挙動は著しく異なって
くる。たとえば、放射性イオンの挙動はあらかじめ形成
しておいた酸化皮膜の荷電状態により異なり、また、放
射性物質が溶解する液に浸漬したのちに構成部材表面に
新たに形成される酸化皮膜の成長速度も既存の皮膜の性
状により変わってくる。従って、構成部材を適用する液
に最も適した方法により酸化処理を行なうことが必要で
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、酸化皮膜の炉水環境中での成長速度が
、酸化皮膜の形成条件及び表面の金属組成に影響される
点についての考慮がされておらず。
放射能低減のための具体的な酸化処理条件、及び、表面
金属組成の適切な範囲の問題があった。
本発明の目的は、放射性物質が溶解している液と接して
使用される構造材の金属表面組成が放射能低減効果のあ
る範囲であること及び酸化皮膜の組成を定めることによ
り、原子力プラントの放射能を低減する方法を提供する
ことにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は1M子方力構成材をAlt有鉄有材系材料る
こと、又は、鉄系材料の接水面にAl皮膜、又は、A4
m含有金属皮膜を形成し、かつ、その接水面を加熱水や
加熱蒸気中にさらし、Alを含む酸化皮膜を形成するこ
とにより達成される。
〔作用〕
本発明は放射性物質を含む原子炉冷却水と接する構成部
材への放射性物質の付着を抑制するに当り、部材表面を
Afiを含んだ金属層とし、次いでその表面層をAlを
含んだ酸化物層にすることにある。この発明は次のよう
な事実に基づいている。
AMの酸化物はアルミナ(AfizC)+)で代表され
るように三価の酸化物となるため、Fs基合金表面でA
lを含んだ酸化物を形成する場合もF e A II 
xo4のようなスピネル型酸化物となり。
炉水条件下(温度288℃、溶存酸素濃度200ρpb
付近)では溶解し難く安定な酸化物となる。一方、鉄の
酸化物には二価と三価の酸化物があり、FaaOa と
いうスピネル型酸化物が炉水環境で形成された場合、酸
化物自体が溶解し易いため腐食を抑制することは困難で
ある。
即ち、発明者らは、特定の加熱水、あるいは。
加熱蒸気条件において、Anを含む金属表面を酸化させ
ることにより、炉水条件下で溶解する割合が低く、構成
部材との密着性が高く、かつ、腐食抑制効果をもつ表面
が形成されることを発見した。
Alはアノード溶解する場合、次の反応で三価になる。
A Q −)A (1’++3 e−・= (1)また
、この時、−価のイオンも生成されるが水が存在する場
合は、次式の反応により三価となる。
A n +−) 2 HzO−+A Q +’+ Hz
+ 20 H−−(2)Aλは電気化学列では非常に卑
であるため水に触れると不働態化するが、特定の条件の
加熱水、あるいは、加熱蒸気にAMが接する場合、ステ
ンレス鋼等のように非常に電気化学列の責な金属表面に
Alが付着しているならば、即ち、十分な表面積のステ
ンレス鋼表面と電気的につながれておれば、Alが水と
の反応で酸化物を形成する際に、Al’十と同様に溶出
したFe”+も反応し、Fe”+を含んだFeAα20
4型の微小酸化物がステンレス鋼表面を覆う6水と金属
の界面に両者の接触を妨げることの酸化物は、Alが非
常に卑であるために、Alのみの酸化物(AlzOa)
を形成する場合もあるが、FeAnz Oa同様に卑な
Alを含んでいるので金属との密着性に優れているため
に。
腐食抑制効果をもつことを見い呂した。
本発明は、このような知見に基づいて得られたものであ
って、その要件は、金属構造材の放射性物質が溶存して
いる液と接する部分の表面に酸化皮膜を構成する全金層
中の八Ωの割合が1重量%以上となるような酸化皮膜を
あらかじめ形成したものである。酸化皮膜を構成する全
金属中Alの割合(以下、単にAl含有率という)は1
重量%以上であればよいが、Alの母材での含有率が高
すぎる場合にはAlの溶出と酸化皮膜になる割合が一定
であるため、BWR冷却水にAI2’+イオンが多量に
含有され、Alが構造材に再付着する際に放射性物質の
イオンを含有した酸化物を形成ため望ましくない、その
ため、母材でのAl含有率は1%以上5%以下が望まし
い。
1%以上のA(Lを含有した酸化皮膜を予め形成させる
には、Alを含む母材ではそのまま加熱水中で酸化させ
れば良いが、原子力プラントで多用される18cr−8
Niステンレス鏑、炭素鋼、及び、低合金鋼では加熱水
中で酸化させただけではそのような酸化皮膜は形成しに
くい、このような材質に対しては1表面にAlを多量に
含んだ金属被覆を施した後、2oO℃以上の加熱水、あ
るいは、150℃以上の加熱蒸気中で酸化させることに
より、へ〇含有する密着性の良い酸化皮膜を形成するこ
とができる。Alを多量に含んだ金属被覆を施す方法は
、既に広く知られた方法、特にAMメッキ、アルミナイ
ジング処理、An蒸着などを施すのが好適である。
一方、加熱水で酸化皮膜を形成する際には、溶存酸素濃
度を200ppb〜500ppbとすればAlを含んだ
良好な酸化皮膜が形成される。ステンレス鋼の腐食電位
は溶存酸素濃度によって変化し。
200〜500ppでは−500〜−300mV(SH
E)となる1表面層にAlを被覆させた場合、この電位
間では、Feの溶出も同時に起こり、Al”+イオンが
FeAl1zOaを形成し易くなり、Aug÷イオンと
して加熱水中に溶出するのが困難となる。
このため、ステンレス鋼の表面には密着性の高いA2含
有酸化物が形成される。脱気加熱水中でも同様なFeの
溶出が起こるが腐食電流が増大しその反応速度が大きす
ぎるため、AI2被覆まで破壊してしまい、安定な酸化
物を形成するに至らない。
更に、溶存酸素濃度が高ずぎるとステンレス鋼ではCr
の溶出が増加し、Al自体の耐食性の増加よりも大きな
効果をもつため、安定皮膜を形成するに至らず皮膜の保
護性が失われる。従ってステンレス鋼等Alを含まない
金属にAl被被覆施した方法では、加熱水中の溶存酸素
濃度を200〜50 oppbとするのが望ましい。
加熱蒸気中でAlを含む表面を酸化させる場合は乾式に
よる腐食が進行するめ、Al含んだ酸化皮膜は150℃
以上の加熱蒸気中ですみやかに形2成される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について説明する。
〔実施例1〕 表1に示す化学組成をもつステンレス鋼の表面に、全金
属元素中に含めるAlの割合を0.5〜5重量%にとっ
た非放射性の皮膜をあらかじめ形成し、25〜1000
時間流速0.5m/sで流動する288℃の炉水に浸漬
して、80Goの付着速度を調べた。その結果を表1及
び第1図に示した。
表1 表2 漬時間の和(h) 表2及び第1図から明からなように、80Coの(前酸
化処理時間、to)と炉水への浸せき時間tlの和tに
反比例し、いず九の場合も式(3)で表わすことができ
る。
なお、には前酸化処理によって形成された皮膜の種類と
放射性物質が溶解している液60Co濃度。
温度等の条件に依存する定数である。
したがって、一定条件下での放射性物質が溶解している
液への浸せき後のgoco付着速度を小さくするために
は、前酸処理時間toを大きくとるか、あるいはkが小
さくなる前酸化処理条件を選べばよいことがわかる。し
かし、前酸化処理時間toを大きくとることは工業上の
面で有利ではないので、本発明で酸化皮膜中のAI2含
有率を1%以上となるような酸化皮膜の種類を選定する
ことによってkを小さくし、80Co付着速度を小さく
する。
〔実施例2〕 実施例1で使用したのと同様のステンレス鋼を。
種々の条件でアルミニウムメッキをした後1表面層のA
l濃度を一定とするため、拡散加熱処理を行い、288
℃の加熱水中に浸漬して酸化皮膜を形成した6表3はメ
ッキ浴の浸漬時間に対する酸化皮膜量と、酸化皮膜中の
An含有率を示す。メッキの浴の浸漬時間の増加に伴い
、酸化皮膜中のAn含有率は増加する。
表  3 〔実施例3〕 実施例1で使用したのと同様のステンレス鋼を、100
秒間Alメッキ浴に浸漬した後、100’〜300℃の
加熱水中で酸化処理した。100℃の加熱水中で100
時間酸化処理しても皮膜は形成されず、150”Cの加
熱水中で初めて酸化皮膜が形成され、Alも皮膜中から
約1%検出された。
〔実施例4〕 原子力プラントで使用された配管2機器等を化学的方法
等により除染し、再使用する場合、除染操作により構造
材表面の酸化皮膜は溶解、剥離しているので、金属素地
が露出しており、再使月時の放射性物質の付着量は第2
図のような経時変化を示す、そこで1本発明の酸化処理
を施したのちに再使用することで放射性物質の付着を抑
制することができる。
〔実施例5〕 原子力プラントにはいく種類もあるが、本発明はそれら
のいずれにも適用することができる。たとえば、沸騰水
型原子力プラントでは圧出容器、再循環系配管および一
次冷却材浄化系配管等が放射性物質を含む炉水と接して
おり、また加圧水型原子力プラントでは圧力容器、炉内
構造材および蒸気発生器等が同様な炉水と接している。
したがつて、これら放射性物質を含む液と接するステン
レス鋼、インコネル、炭素鋼およびステライトから選択
された一種または二種以上の金属からなる構造材の全部
あるいは一部に本発明の酸化処理を施した構造材を適用
することによって放射性物質の付着を抑制でき、ひいて
は従業者被曝の小さいプラントを提供しうる。
本発明の実施例によれば、ステンレス鋼のようなGoを
含む構成部材の場合、Goの溶出を抑制する効果も認め
られた。
〔発明の効果〕
本発明によれば放射性物質の金属からなる構造材への付
着を抑制でき、特に、原子力プラントに使用されるステ
ンレス鋼をはじめとする構造材に適用して線量率の上昇
を抑え、従事者の被曝を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の6°Co相対付相対変とA
l量の関係図、第2図は80Go付着量と時間の関係図
である。 @OCo・・・コバルト60

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、放射性物質を含む原子炉冷却水と接触する鉄系材料
    で構成された原子力プラントの構成部材への前記放射性
    物質の付着を抑制するに当り、前記構成部材をAl含有
    鉄系材料又は接水面にAl皮膜又はAl含有金属皮膜を
    形成した鉄系材料で構成し、かつ、前記構成部材の接水
    面を加熱水又は加熱水蒸気で処理し、前記接水面にAl
    を酸化皮膜中の全金属元素量に対する元素量の1重量%
    以上含む酸化皮膜を形成すること特徴とする原子力プラ
    ントの放射能低減方法。 2、温度200−300℃の加熱水を用いることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の原子力プラントの放
    射能低減方法。 3、温度150−1000℃の加熱水蒸気を用いること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の原子力プラン
    トの放射能低減方法。 4、Al皮膜又はAl含有金属皮膜はAlめっき皮膜、
    アルミナイジング処理皮膜又はAl蒸着皮膜であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の原子力プラン
    トの放射能低減方法。 5、溶存酸素濃度200〜500ppbの加熱水を用い
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の原子力
    プラントの放射能低減方法。
JP61121102A 1986-05-28 1986-05-28 原子力プラントの放射能低減方法 Granted JPS62278497A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013029401A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd プラント構成部材への放射性核種付着抑制方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013029401A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd プラント構成部材への放射性核種付着抑制方法

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