(57)【要約】【課題】除染に際し、過研削を防止して二次廃棄物の発生量を抑えること。【解決手段】熱交換器の伝熱管内を除染する熱交換器の除染方法において、研磨材が混合された噴流を伝熱管の第一の口から第二の口に至り伝熱管の内部に流入させる正流入回路とする工程と（ステップＳ５１〜ステップＳ５３）、次に、伝熱管の第二の口側が噴流の下流から上流に切り換えられることで伝熱管の第一の口側の内面および第二の口側の内面が同時に目標研削量になるまでの設定時間の半分を経過したとき（ステップＳ５４：Ｙｅａ）、研磨材が混合された噴流を伝熱管の第二の口から第一の口に至り伝熱管の内部に流入させる逆流入回路とする工程と（ステップＳ５５）、を含む。【選択図】        図７
2010122076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器の伝熱管内を除染する熱交換器の除染方法において、
研磨材が混合された噴流を前記伝熱管の第一の口から第二の口に至り前記伝熱管の内部に流入させる工程と、
次に、前記伝熱管の第二の口側が噴流の下流から上流に切り換えられることで前記伝熱管の第一の口側の内面および第二の口側の内面が同時に目標研削量になるまでの設定時間の半分を経過したとき、研磨材が混合された前記噴流を前記伝熱管の第二の口から第一の口に至り前記伝熱管の内部に流入させる工程と、
を含むことを特徴とする熱交換器の除染方法。
【請求項２】
研磨材が混合された前記噴流を前記伝熱管の内部に流入させているとき、
前記噴流の下流側から出た前記研磨材を回収する工程と、
次に、回収した前記研磨材を前記噴流の上流側に戻す工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の除染方法。
【請求項３】
熱交換器の伝熱管内を除染する熱交換器の除染装置において、
研磨材が混合された噴流を前記伝熱管の第一の口から第二の口に至り前記伝熱管の内部に流入させる正流入回路と、
研磨材が混合された前記噴流を前記伝熱管の第二の口から第一の口に至り前記伝熱管の内部に流入させる逆流入回路と、
前記正流入回路または前記逆流入回路に選択的に切り換える切換部と、
前記伝熱管の第二の口側が噴流の下流から上流に切り換えられることで前記伝熱管の第一の口側の内面および第二の口側の内面が同時に目標研削量になるまでの設定時間を予め記憶し、前記切換部を前記正流入回路に選択してから前記設定時間の半分を経過したとき、前記逆流入回路に前記切換部を切り換える制御手段と、
を備えたことを特徴とする熱交換器の除染装置。
【請求項４】
前記正流入回路と前記逆流入回路とに共通して設けられ、前記噴流の下流側から出た前記研磨材を回収し、この回収した前記研磨材を前記噴流の上流側に戻す研磨材循環手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器の除染装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、原子力プラントで一次冷却水の熱交換を行う熱交換器にかかり、この熱交換器の伝熱管を除染するための除染方法および除染装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントである原子力発電設備では、発電器に接続されたタービンを駆動させるための蒸気を得るための蒸気発生器（熱交換器）が採用されている。蒸気発生器は、例えば、縦置で逆Ｕ字形とされた複数の伝熱管を円筒形の胴部内に配置している。原子力発電設備では、蒸気発生器の伝熱管内に原子炉で加熱された一次冷却水を通過させつつ再び原子炉に戻す循環系を有している。蒸気発生器の胴部の中程には、二次冷却水の入口が設けられており、１次冷却水が伝熱管内を流通する間に二次冷却水と熱交換する。この熱交換により発生した蒸気は、胴部内に配置された気水分離器および湿分分離器を経て胴部の最上部から排出されタービンに送られる。また、原子力発電設備では、上記循環系を循環する一次冷却水に含まれる不純物を除去するため、脱塩塔が設けられている。一次冷却水の脱塩処理系は、循環系から取り出した一次冷却水を、再生熱交換器および非再生熱交換器を介して脱塩塔に供給する。そして、脱塩塔にて脱塩処理された一次冷却水を、再生熱交換器を介して再び循環系に戻す。この脱塩処理系においても、再生熱交換器および非再生熱交換器により一次冷却水が熱交換される。
【０００３】
上記原子力プラントにおいて、蒸気発生器、再生熱交換器および非再生熱交換器などの熱交換器では、熱交換を行う伝熱管内に一次冷却水が通過することから、伝熱管の内面が放射線により汚染される。そして、このような熱交換器を経年劣化などにより交換した場合には、使用済みとなった熱交換器を解体する際の作業員への放射線照射を軽減するため、伝熱管内を除染する必要がある。
【０００４】
従来、原子力発電設備において、点検を行う際、作業員が近づく機器を予め除染する除染方法および装置が知られている。かかる除染方法および装置では、研磨材（ガラス、ビーズ、金属またはセラミックなどの粒状体）が混合された噴流を被除染物の表面に衝突させるものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
すなわち、例えば、蒸気発生器の伝熱管内を除染する場合、伝熱管の第一の口から第二の口に至り伝熱管の内部に研磨材が混合された噴流を通過させることが考えられる。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１７６８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
蒸気発生器の伝熱管は、管内径が２０ｍｍほどの細管であって、全長が２０ｍである。そして、このような伝熱管の第一の口から噴流を流入させた場合、流入当初では噴流の空気の流速に研磨材が乗り難く研磨材の速度が遅い。その後、伝熱管の第二の口側に噴流が進むに連れて次第に研磨材が噴流の流速に乗り研磨材の速度が増すことになる。このため、噴流の流入当初の伝熱管の第一の口側（上流側）では、伝熱管の内面への研磨材の衝突力が弱く、そこから第二の口側（下流側）に向かうに連れて次第に研磨材の衝突力が上がることから、下流側が上流側よりも研削量が多くなる。この結果、上流側を目標まで除染するように研削すると、下流側が目標を超えて過研削となり、放射性を有する二次廃棄物が大量に発生してしまう（図８（ａ）参照）。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決するものであり、過研削を防止して二次廃棄物の発生量を抑えることのできる熱交換器の除染方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明の熱交換器の除染方法では、熱交換器の伝熱管内を除染する熱交換器の除染方法において、研磨材が混合された噴流を前記伝熱管の第一の口から第二の口に至り前記伝熱管の内部に流入させる工程と、次に、前記伝熱管の第二の口側が噴流の下流から上流に切り換えられることで前記伝熱管の第一の口側の内面および第二の口側の内面が同時に目標研削量になるまでの設定時間の半分を経過したとき、研磨材が混合された前記噴流を前記伝熱管の第二の口から第一の口に至り前記伝熱管の内部に流入させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
この熱交換器の除染方法によれば、除染工程の途中で噴流の上流側と下流側と切り換えており、このタイミングを伝熱管の第二の口側が噴流の下流から上流に切り換えられることで伝熱管の第一の口側の内面および第二の口側の内面が同時に目標研削量になるまでの設定時間の半分を経過したときとした。このため、伝熱管の第一の口から第二の口までの全体の研削量を目標研削量までの除染としたので、過研削を防止して二次廃棄物の発生量を抑えられる。
【００１１】
しかも、研削量の少ない噴流の上流側を、途中で研削量の多く下流側に切り換えたことで、伝熱管の全長において、研削量を平均化されるので、伝熱管全長での除染効果を平均化できる。
【００１２】
しかも、研削量の少ない噴流の上流側を、途中で研削量の多く下流側に切り換えたことで、従来の除染時間と比較して、除染時間を短縮できる。
【００１３】
また、本発明の熱交換器の除染方法では、研磨材が混合された前記噴流を前記伝熱管の内部に流入させているとき、前記噴流の下流側から出た前記研磨材を回収する工程と、次に、回収した前記研磨材を前記噴流の上流側に戻す工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
この熱交換器の除染方法によれば、噴流の下流側から出た研磨材を再び除染に用いることで、二次廃棄物の発生量をさらに抑えられる。
【００１５】
上述の目的を達成するために、本発明の熱交換器の除染装置では、熱交換器の伝熱管内を除染する熱交換器の除染装置において、研磨材が混合された噴流を前記伝熱管の第一の口から第二の口に至り前記伝熱管の内部に流入させる正流入回路と、研磨材が混合された前記噴流を前記伝熱管の第二の口から第一の口に至り前記伝熱管の内部に流入させる逆流入回路と、前記正流入回路または前記逆流入回路に選択的に切り換える切換部と、前記伝熱管の第二の口側が噴流の下流から上流に切り換えられることで前記伝熱管の第一の口側の内面および第二の口側の内面が同時に目標研削量になるまでの設定時間を予め記憶し、前記切換部を前記正流入回路に選択してから前記設定時間の半分を経過したとき、前記逆流入回路に前記切換部を切り換える制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この熱交換器の除染装置によれば、上記除染方法を実施することができ、過研削を防止して二次廃棄物の発生量を抑えられる。しかも、伝熱管の全長において研削量を平均化され、伝熱管全長での除染効果を平均化できる。しかも、従来の除染時間と比較して、除染時間を短縮できる。
【００１７】
また、本発明の熱交換器の除染装置では、前記正流入回路と前記逆流入回路とに共通して設けられ、前記噴流の下流側から出た前記研磨材を回収し、この回収した前記研磨材を前記噴流の上流側に戻す研磨材循環手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この熱交換器の除染装置によれば、噴流の下流側から出た研磨材を再び除染に用いることで、二次廃棄物の発生量をさらに抑えられる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、過研削を防止して二次廃棄物の発生量を抑えられる。しかも、伝熱管の全長において研削量を平均化され、伝熱管全長での除染効果を平均化できる。しかも、従来の除染時間と比較して、除染時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る熱交換器の除染方法および装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態にかかる熱交換器の除染方法および装置が適用される原子力プラントの概略図である。本実施の形態において、原子力プラント１は、原子力発電設備であり、原子炉２は、ＰＷＲ（Pressurized  Water  Reactor：加圧水型原子炉）である。
【００２２】
原子力プラント１は、格納容器１Ｗ内に原子炉２、蒸気発生器３、加圧器４、一次冷却水ポンプ５、再生熱交換器１１が配置されている。また、格納容器１Ｗの外には、タービン８、復水器９および発電器１０が配置されている。原子炉２は、圧力容器の内部に核燃料２Ｃが配置されている。また、前記圧力容器の内部には、一次冷却水（例えば、軽水）Ｃ１が満たされている。一次冷却水ポンプ５と原子炉２とは、一次冷却水第一供給通路６Ａで接続されている。また、原子炉２と蒸気発生器３とは、一次冷却水第二供給通路６Ｂで接続されている。さらに、蒸気発生器３と一次冷却水ポンプ５とは、一次冷却水回収通路６Ｃで接続されている。
【００２３】
このような構成により、一次冷却水ポンプ５から吐出された一次冷却水Ｃ１は、一次冷却水第一供給通路６Ａを通って原子炉２の圧力容器内へ供給される。そして、圧力容器の内部に配置される核燃料２Ｃの核分裂反応によって発生した熱エネルギーで一次冷却水Ｃ１が加熱される。加熱された一次冷却水Ｃ１は、一次冷却水第二供給通路６Ｂを通って蒸気発生器３へ供給される。そして、一次冷却水Ｃ１は、蒸気発生器３の伝熱管３０４を通過した後、蒸気発生器３から流出し、一次冷却水回収通路６Ｃを通って一次冷却水ポンプ５へ戻り、再び一次冷却水第一供給通路６Ａから原子炉２の圧力容器内へ吐出される。
【００２４】
蒸気発生器３は、伝熱管３０４を複数備えており、伝熱管３０４内を流れる一次冷却水Ｃ１によって伝熱管３０４外側の二次冷却水Ｃ２が加熱されて沸騰し、二次冷却水Ｃ２の高温高圧の蒸気が生成される。蒸気発生器３とタービン８とは、蒸気供給通路７Ｓで接続されており、復水器９と蒸気発生器３とは、二次冷却水回収通路７Ｒで接続されている。これによって、蒸気発生器３で生成された二次冷却水Ｃ２の高温高圧の蒸気は、蒸気供給通路７Ｓを通ってタービン８へ供給されてこれを駆動する。そして、タービン８の駆動軸に連結された発電器１０によって電力を発生させる。タービン８を駆動した後の二次冷却水Ｃ２は、復水器９で液体となり、二次冷却水回収通路７Ｒを通って再び蒸気発生器３へ送られる。
【００２５】
原子炉２は、加圧水型原子炉であり、加圧器４が一次冷却水第二供給通路６Ｂに接続されている。そして、加圧器４が一次冷却水第二供給通路６Ｂ内の一次冷却水Ｃ１に圧力を与える。このような構造により、一次冷却水Ｃ１は、核燃料２Ｃの核分裂反応によって発生した熱エネルギーで加熱されても沸騰せず、液相の状態で原子炉２およびその冷却系を循環する。ここで、原子炉２の冷却系は、一次冷却水ポンプ５、一次冷却水第一供給通路６Ａ、一次冷却水第二供給通路６Ｂ、蒸気発生器３、一次冷却水回収通路６Ｃで構成され一次冷却水Ｃ１が流れる系である。
【００２６】
また、原子力プラント１では、一次冷却水Ｃ１に含まれる不純物を除去するため、脱塩塔１６が設けられている。脱塩塔１６は、第一脱塩塔１６Ａおよび第二脱塩塔１６Ｂで構成されており、格納容器１Ｗの外側に配置されている。第一脱塩塔１６Ａは、冷却水温床式脱塩塔であり、第二脱塩塔１６Ｂは、冷却水陽イオン脱塩塔である。原子炉２の冷却系から脱塩塔１６へは、一次冷却水ポンプ５の入口側（上流側）から取り出された一次冷却水Ｃ１が供給されて脱塩処理が施され、脱塩後の一次冷却水Ｃ１は、一次冷却水ポンプ５の出口側（下流側）に戻される。
【００２７】
一次冷却水Ｃ１の脱塩処理系は、一次冷却水取り出し通路１３Ａ、再生熱交換器１１、一次冷却水通路１３Ｂ、非再生熱交換器１２、一次冷却水通路１３Ｃ、脱塩塔１６、一次冷却水通路１３Ｄ、体積制御タンク１４、一次冷却水戻し通路１３Ｅ、１３Ｆで構成されている。原子炉２の冷却系を構成する一次冷却水回収通路６Ｃと再生熱交換器１１とは、第一冷却水取り出し通路１３Ａで接続されている。再生熱交換器１１と非再生熱交換器１２とは一次冷却水通路１３Ｂで接続されている。非再生熱交換器１２と脱塩塔１６とは、一次冷却水通路１３Ｃで接続されている。脱塩塔１６と体積制御タンク１４とは、一次冷却水通路１３Ｄで接続されている。体積制御タンク１４と再生熱交換器１１とは、一次冷却水戻し通路１３Ｅで接続されている。再生熱交換器１１と一次冷却水第一供給通路６Ａとは、一次冷却水戻し通路１３Ｆで接続されている。一次冷却水戻し通路１３Ｅには、充填ポンプ１５が設けられている。
【００２８】
一次冷却水Ｃ１は、一次冷却水取り出し通路１３Ａ、すなわち、一次冷却水ポンプ５の入口側（上流側）から取り出される。原子炉２の冷却系から取り出された一次冷却水Ｃ１は、再生熱交換器１１へ導かれた後、一次冷却水通路１３Ｂ、非再生熱交換器１２、一次冷却水通路１３Ｃを通って脱塩塔１６へ導かれ、ここで脱塩処理される。脱塩処理された一次冷却水Ｃ１は、一次冷却水通路１３Ｄを通って体積制御タンク１４へ一時的に貯められた後、一次冷却水戻し通路１３Ｅに設けられる充填ポンプ１５によって再生熱交換器１１へ送られる。再生熱交換器１１を通過した一次冷却水Ｃ１は、一次冷却水戻し通路１３Ｆを通って一次冷却水第一供給通路６Ａ、すなわち、一次冷却水ポンプ５の出口側（下流側）に戻される。
【００２９】
本実施の形態において、除染方法および除染装置の適用対象となる熱交換器は、原子炉２の圧力容器の内部に満たされた一次冷却水Ｃ１が通過する蒸気発生器３、再生熱交換器１１および非再生熱交換器１２である。なお、本実施の形態では、蒸気発生器３を主となる対象として説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかる蒸気発生器（熱交換器）の概略図である。
【００３０】
図２に示すように、蒸気発生器３は、上下方向に延在され、かつ密閉された中空円筒形状をなし、上半部に対して下半部が若干小径とされた胴部３０１を有している。胴部３０１の下半部内には、胴部３０１の内壁面と所定間隔をもって配置された円筒形状を成す管群外筒３０２が設けられている。管群外筒３０２は、その下端部が、胴部３０１の下半部内の下方に配置された管板３０３まで延設されている。管群外筒３０２内には、逆Ｕ字形状をなす複数の伝熱管３０４からなる伝熱管群３０４Ａが設けられている。各伝熱管３０４は、Ｕ字形状の円弧部を上方に向けて配置され、下方に向く端部が管板３０３に支持されていると共に、中間部が複数の管支持板３０５により支持されている。管支持板３０５には、多数の貫通孔（図示せず）が形成されており、この貫通孔内に各伝熱管３０４が非接触状態で貫通されている。
【００３１】
胴部３０１の下端部には、水室３０６が設けられている。水室３０６は、内部が隔壁３０７により入室３０６Ａと出室３０６Ｂとに区画されている。入室３０６Ａには、各伝熱管３０４の第一の口３０４ａが連通され、出室３０６Ｂには、各伝熱管３０４の第二の口３０４ｂが連通されている。また、入室３０６Ａには、胴部３０１の外部に通じる入口ノズル３０６ＡＡが形成され、出室３０６Ｂには、胴部３０１の外部に通じる出口ノズル３０６ＢＢが形成されている。そして、入口ノズル３０６ＡＡには、原子炉２から一次冷却水Ｃ１が送られる一次冷却水第二供給通路６Ｂが接続される一方、出口ノズル３０６ＢＢには、熱交換された後の一次冷却水Ｃ１を原子炉２に送る一次冷却水回収通路６Ｃが接続される。
【００３２】
胴部３０１の上半部には、給水を蒸気と熱水とに分離する気水分離器３０８、および分離された蒸気の湿分を除去して乾き蒸気に近い状態とする湿分分離器３０９が設けられている。気水分離器３０８と伝熱管群３０４Ａとの間には、外部から胴部３０１内に二次冷却水Ｃ２の給水を行う給水管３１０が挿入されている。さらに、胴部３０１の上端部には、蒸気排出口３１１が形成されている。また、胴部３０１の下半部内には、給水管３１０からこの胴部３０１内に給水された二次冷却水Ｃ２を、胴部３０１と管群外筒３０２との間を流下させて管板３０３にて折り返えさせ、伝熱管群３０４Ａに沿って上昇させる給水路３１２が設けられている。なお、蒸気排出口３１１には、タービン８に蒸気を送る蒸気供給通路７Ｓが接続され、給水管３１０には、タービン８で使用された蒸気が復水器９で冷却された二次冷却水Ｃ２を供給するための二次冷却水回収通路７Ｒが接続されている。
【００３３】
このような蒸気発生器３では、原子炉２で加熱された一次冷却水Ｃ１は、入室３０６Ａに送られ、多数の伝熱管３０４内を通って循環して出室３０６Ｂに至る。一方、復水器９で冷却された二次冷却水Ｃ２は、給水管３１０に送られ、胴部３０１内の給水路３１２を通って伝熱管群３０４Ａに沿って上昇する。このとき、胴部３０１内で、高圧高温の一次冷却水Ｃ１と二次冷却水Ｃ２との間で熱交換が行われる。そして、冷やされた一次冷却水Ｃ１は、出室３０６Ｂから原子炉２に戻される。一方、高圧高温の一次冷却水Ｃ１と熱交換を行った二次冷却水Ｃ２は、胴部３０１内を上昇し、気水分離器３０８で蒸気と熱水とに分離される。そして、分離された蒸気は、湿分分離器３０９で湿分を除去されてからタービン８に送られる。
【００３４】
なお、蒸気発生器３において、複数の伝熱管３０４からなる伝熱管群３０４Ａは、その上端部が、伝熱管３０４の逆Ｕ字形状の円弧部により半球形状に形成されている。具体的には、伝熱管群３０４Ａの中心部では、最も曲率の小さい円弧部の伝熱管３０４が配置され、半球の外側に向けて円弧部の曲率が大きな伝熱管３０４が順に配列されている。そして、この配列したものを重ねつつ外側の伝熱管３０４を順に減らすことで、伝熱管群３０４Ａの上端部が半球形状に形成される。
【００３５】
上述したように、蒸気発生器３では、熱交換を行う伝熱管３０４内に一次冷却水Ｃ１が通過することから、伝熱管３０４の内面が放射線により汚染される。そして、このような蒸気発生器３を経年劣化などにより交換した場合には、使用済みとなった蒸気発生器３を解体する際の作業員への放射線照射を防ぐため、伝熱管３０４内を除染する必要がある。
【００３６】
以下、本実施の形態にかかる除染装置について説明する。図３は、本発明の実施の形態にかかる熱交換器の除染装置の概略斜視図、図４および図５は、本発明の実施の形態にかかる熱交換器の除染装置の概略図である。除染装置１００は、正流入回路１０１と、逆流入回路１０２と、研磨材循環手段１０３と、回路接続手段１０４と、制御手段１０５とを有している。
【００３７】
正流入回路１０１は、図４で実線の矢印で示すように、研磨材が混合された噴流を伝熱管３０４の第一の口３０４ａから第二の口３０４ｂに至り伝熱管３０４の内部に流入させるものである。正流入回路１０１は、圧縮機１０６、供給通路１０７、研磨材供給部１０８、切換部１０９、第一供給回収通路１１０、第二供給回収通路１１１、回収通路１１２、および回収分離部１１３により構成されている。
【００３８】
圧縮機１０６は、空気を圧縮して高圧状態とするものである。圧縮機１０６にて圧縮された空気は、この圧縮機１０６に接続された供給通路１０７を介して噴流として送り出される。供給通路１０７の途中には、研磨材供給部１０８が介在されている。研磨材供給部１０８は、例えばホッパとして構成され、所定量の研磨材を供給通路１０７に供給して噴流に混合させるものである。研磨材としては、セラミックスや金属（ステンレス、鉄など）などの粒状体が用いられ、その粒径は直径０．１〜０．３ｍｍ程度である。また、供給通路１０７は、切換部１０９を介して第一供給回収通路１１０に接続されている。切換部１０９については後述する。第一供給回収通路１１０は、伝熱管３０４の第一の口３０４ａに接続されるものである。第二供給回収通路１１１は、伝熱管３０４の第二の口３０４ｂに接続されるものである。この第二供給回収通路１１１は、切換部１０９を介して回収通路１１２に接続されている。回収通路１１２は、回収分離部１１３に接続されている。回収通路１１２には、伝熱管３０４内を経た噴流が通過する。回収分離部１１３は、回収通路１１２を通過する噴流に混合されている研磨材と研磨材で研削された二次廃棄物とを回収し、これらを分離するものである。分離された二次廃棄物は、回収分離部１１３に貯留され、分離された研磨材は、研磨材供給部１０８に戻される。また、研磨材と二次廃棄物とが回収された後の噴流は、回収分離部１１３からブロア（図示せず）を介して排気される。
【００３９】
すなわち、正流入回路１０１は、圧縮機１０６で圧縮された空気の噴流を、供給通路１０７→切換部１０９→第一供給回収通路１１０→伝熱管３０４→第二供給回収通路１１１→切換部１０９→回収通路１１２→回収分離部１１３の順で送ることにより、研磨材供給部１０８で研磨材が混合された噴流を伝熱管３０４の第一の口３０４ａから第二の口３０４ｂに至り伝熱管３０４の内部に流入させる。
【００４０】
逆流入回路１０２は、図４で一点鎖線の矢印で示すように、研磨材が混合された噴流を伝熱管３０４の第二の口３０４ｂから第一の口３０４ａに至り伝熱管３０４の内部に流入させるものである。逆流入回路１０２は、正流入回路１０１と同様に、圧縮機１０６、供給通路１０７、研磨材供給部１０８、切換部１０９、第一供給回収通路１１０、第二供給回収通路１１１、回収通路１１２、および回収分離部１１３により構成されている。
【００４１】
ここで、切換部１０９は、供給通路１０７を第一供給回収通路１１０に接続すると共に回収通路１１２を第二供給回収通路１１１に接続する一方で、供給通路１０７を第二供給回収通路１１１に接続すると共に回収通路１１２を第一供給回収通路１１０に接続するように選択的に切り換えるものである。この切換部１０９により、供給通路１０７が第一供給回収通路１１０に接続されると共に回収通路１１２が第二供給回収通路１１１に接続された回路が正流入回路１０１である。一方、切換部１０９により、供給通路１０７が第二供給回収通路１１１に接続されると共に回収通路１１２が第一供給回収通路１１０に接続された回路が逆流入回路１０２である。
【００４２】
すなわち、逆流入回路１０２は、圧縮機１０６で圧縮された空気の噴流を、供給通路１０７→切換部１０９→第二供給回収通路１１１→伝熱管３０４→第一供給回収通路１１０→切換部１０９→回収通路１１２→回収分離部１１３の順で送ることにより、研磨材供給部１０８で研磨材が混合された噴流を伝熱管３０４の第二の口３０４ｂから第一の口３０４ａに至り伝熱管３０４の内部に流入させる。
【００４３】
研磨材循環手段１０３は、上述した研磨材供給部１０８および回収分離部１１３により構成されている。上述したように、研磨材供給部１０８は、所定量の研磨材を供給通路１０７に供給して噴流に混合させる。また、回収分離部１１３は、回収通路１１２を通過する噴流に混合されている研磨材と二次廃棄物とを回収かつ分離し、二次廃棄物を貯留する一方で、研磨材を研磨材供給部１０８に戻す。すなわち、研磨材循環手段１０３は、正流入回路１０１および逆流入回路１０２に共通して設けられ、噴流の下流側から出た研磨材を回収し、この回収した前記研磨材を前記噴流の上流側に戻し、研磨材を循環して用いるものである。
【００４４】
なお、研磨材循環手段１０３は、備えなくてもよい。その場合、図５に示すように、回収分離部１１３に換え、回収通路１１２を通過する噴流に混合されている研磨材および二次廃棄物を回収して貯留する回収部１２０を回収通路１１２に設ける。
【００４５】
回路接続手段１０４は、図３に示すように、蒸気発生器３の入室３０６Ａと出室３０６Ｂとにそれぞれ設置され、複数並設された何れかの伝熱管３０４の口に対し、各前記回路１０１，１０２の第一供給回収通路１１０および第二供給回収通路１１１を接続するものである。回路接続手段１０４は、接続ノズル１１４を有している。
【００４６】
接続ノズル１１４は、第一供給回収通路１１０および第二供給回収通路１１１を伝熱管３０４の口に接続させる接続部をなす。接続ノズル１１４は、一本の伝熱管３０４に対し第一供給回収通路１１０および第二供給回収通路１１１を一対一で接続する形態でもよいが、複数本の伝熱管３０４に対し第一供給回収通路１１０および第二供給回収通路１１１を他対一で接続する形態であることが、除染の作業効率を向上するうえで好ましい。この接続ノズル１１４は、入室３０６Ａと出室３０６Ｂとに配置される支持部材（図示せず）に設けられ、例えば、アクチュエータ（図示せず）により伝熱管３０４の口に対して接続または離脱される。
【００４７】
制御手段１０５は、マイコンなどで構成されている。制御手段１０５には、記憶部１０５ａおよび計時部１０５ｂが設けられている。記憶部１０５ａは、ＲＡＭやＲＯＭなどから構成され、プログラムやデータが格納されている。計時部１０５ｂは、時間を計測するものである。制御手段１０５は、記憶部１０５ａに予め格納されたプログラムやデータ、および計時部１０５ｂからの時間データに従って、上述した圧縮機１０６、切換部１０９、および回路接続手段１０４を統括的に制御する。
【００４８】
記憶部１０５ａに格納されるプログラムやデータは、圧縮機１０６、切換部１０９、および回路接続手段１０４を駆動するためのものである。特に、記憶部１０５ａには、切換部１０９による正流入回路１０１と逆流入回路１０２との切換により、伝熱管３０４の第二の口３０４ｂが噴流の下流から上流に切り換えられることで伝熱管３０４の第一の口３０４ａ側の内面および第二の口３０４ｂ側の内面が同時に目標研削量になるまでの設定時間のデータが予め記憶されている。この設定時間は、前もって行われた実験結果から得られるものであり、伝熱管３０４の長さ、伝熱管３０４の内径、伝熱管３０４の円弧部の曲率、噴流の流速、および研磨材の種類や粒径などによって異なる。また、設定時間は、キーボードやマウスなどの外部入力手段（図示せず）により制御手段１０５に入力される。
【００４９】
上述した除染装置１００の動作である除染方法について、図６および図７のフローチャートを参照して説明する。
【００５０】
本実施の形態では、熱交換器を経年劣化などにより交換した場合において、使用済みとなった熱交換器を解体する際の作業員への放射線照射を防ぐため、伝熱管内を除染する作業にかかり除染装置および除染方法が適用される。
【００５１】
除染作業を行う場合、図６の除染作業のフローチャートに示すように、まず、使用済みの蒸気発生器３の水室３０６側を覆うようにグリーンハウス１１８（図３参照）を設置する（ステップＳ１）。これにより、水室３０６の周囲を隔離して放射線の飛散を防ぐ。
【００５２】
次に、蒸気発生器３外部の除染装置１００を用意する（ステップＳ２）。すなわち、グリーンハウス１１８の外側にて、上述した除染装置１００を設置する。具体的には、圧縮機１０６に供給通路１０７を接続し、この供給通路１０７に研磨材供給部１０８を接続すると共に、供給通路１０７を切換部１０９に接続する。また、回収分離部１１３に回収通路１１２を接続すると共に、回収通路１１２を切換部１０９に接続する。さらに、第一供給回収通路１１０および第二供給回収通路１１１を切換部１０９に接続する。
【００５３】
次に、蒸気発生器３の水室３０６のマンホールを開け、入室３０６Ａの入口ノズル３０６ＡＡ、および出室３０６Ｂの出口ノズル３０６ＢＢを開放する（ステップＳ３）。
【００５４】
次に、蒸気発生器３内部の除染装置１００を用意する（ステップＳ４）。すなわち、回路接続手段１０４を入室３０６Ａと出室３０６Ｂとに設置する。この際、作業者は、放射線に曝されることを防ぐために放射線防護衣を着用する。
【００５５】
次に、除染を行う（ステップＳ５）。このステップＳ５において、本実施の形態の除染装置１００を作動させ、除染方法が適用される。
【００５６】
最後に、除染終了に伴い、除染装置１００を撤去する（ステップＳ６）。このステップＳ６の後は、伝熱管３０４内部が除染されているので蒸気発生器３の解体が可能になる。
【００５７】
上記ステップＳ５における除染装置１００の動作（除染方法）では、図７の本発明の実施の形態にかかる除染装置の動作（除染方法）のフローチャートに示すように、まず、制御手段１０５は、回路接続手段１０４により第一供給回収通路１１０を所望の伝熱管３０４の第一の口３０４ａに、第二供給回収通路１１１を所望の伝熱管３０４の第二の口３０４ｂに接続する（ステップＳ５１）。これと同時に、制御手段１０５は、正流入回路１０１をなすように切換部１０９を切り換える（ステップＳ５２）。次に、制御手段１０５は、圧縮機１０６を稼働する（ステップＳ５３）。これにより、正流入回路１０１において、研磨材が混合された噴流が、伝熱管３０４の第一の口３０４ａから第二の口３０４ｂに至り伝熱管３０４の内部に流入され、伝熱管３０４の内部が除染される。
【００５８】
次に、切換部１０９による正流入回路１０１と逆流入回路１０２との切換により伝熱管３０４の第二の口３０４ｂが噴流の下流から上流に切り換えられることで伝熱管３０４の第一の口３０４ａ側の内面および第二の口３０４ｂ側の内面が同時に目標研削量になるまでの設定時間の半分を経過したとき（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）、制御手段１０５は、逆流入回路１０２に切換部１０９を切り換える（ステップＳ５５）。これにより、逆流入回路１０２において、研磨材が混合された噴流が、伝熱管３０４の第二の口３０４ｂから第一の口３０４ａに至り伝熱管３０４の内部に流入され、引き続き伝熱管３０４の内部が除染される。
【００５９】
最後に、設定時間の残りの半分を経過したとき（ステップＳ５６：Ｙｅｓ）、制御手段１０５は、圧縮機１０６を停止する（ステップＳ５７）。これにより、除染が終了する。
【００６０】
なお、ステップＳ５１〜ステップＳ５７は、蒸気発生器３の全ての伝熱管３０４の除染が終わるまで、回路接続手段１０４により第一供給回収通路１１０および第二供給回収通路１１１を次の伝熱管３０４に接続しつつ、繰り返し行う。
【００６１】
このように、本実施の形態にかかる除染方法では、研磨材が混合された噴流を伝熱管３０４の第一の口３０４ａから第二の口３０４ｂに至り伝熱管３０４の内部に流入させる工程と、次に、伝熱管３０４の第二の口３０４ｂ側が噴流の下流から上流に切り換えられることで伝熱管３０４の第一の口３０４ａ側の内面および第二の口３０４ｂ側の内面が同時に目標研削量になるまでの設定時間の半分を経過したとき、研磨材が混合された噴流を伝熱管３０４の第二の口３０４ｂから第一の口３０４ａに至り伝熱管３０４の内部に流入させる工程とを含む。
【００６２】
すなわち、図８（ａ）に示すように、従来では、全研削工程において、研磨材が混合された噴流を伝熱管３０４の第一の口３０４ａから第二の口３０４ｂに至り伝熱管３０４の内部に流入させ、噴射の上流側（伝熱管３０４の第一の口３０４ａ側）が目標研削量に至るまで除染を行っていたので、噴射の下流側（伝熱管３０４の第二の口３０４ｂ側）が過研削となって二次廃棄物を大量に発生させていた。
【００６３】
これに対し、図８（ｂ）に示すように本実施の形態の除染方法では、全研削工程において、途中で研磨材が混合された噴流を伝熱管３０４の第二の口３０４ｂから第一の口３０４ａに至り伝熱管３０４の内部に流入するように切り換えており、このタイミングを伝熱管３０４の第二の口３０４ｂ側が噴流の下流から上流に切り換えられることで伝熱管３０４の第一の口３０４ａ側の内面および第二の口３０４ｂ側の内面が同時に目標研削量になるまでの設定時間の半分を経過したときとした。このため、伝熱管３０４の第一の口３０４ａから第二の口３０４ｂまでの全体の研削量を目標研削量までの除染としたので、過研削を防止して二次廃棄物の発生量を抑えることが可能になる。
【００６４】
しかも、研削量の少ない噴流の上流側を、途中で研削量の多く下流側に切り換えたことで、伝熱管３０４の全長において、研削量を平均化されるので、伝熱管３０４全長での除染効果を平均化することが可能になる。特に、蒸気発生器３の伝熱管３０４は、逆Ｕ字形状に形成されて円弧部分を有しており、この円弧部分の曲がり口では研磨材の衝突力が大きく過研削が懸念されるが、本実施の形態の研削方法によれば、円弧部分での検索量もほぼ平均化して、除染効果を平均化することが可能になる。
【００６５】
しかも、研削量の少ない噴流の上流側を、途中で研削量の多く下流側に切り換えたことで、従来の除染時間と比較して、除染時間を短縮することが可能になる。
【００６６】
また、本実施の形態の除染方法では、研磨材が混合された噴流を伝熱管３０４の内部に流入させているとき、噴流の下流側から出た研磨材を回収する工程と、次に、回収した研磨材を噴流の上流側に戻す工程とを含む。
【００６７】
かかる除染方法によれば、噴流の下流側から出た研磨材を再び除染に用いることで、二次廃棄物の発生量をさらに抑えることが可能になる。
【００６８】
また、上述した本実施の形態にかかる除染装置１００では、研磨材が混合された噴流を伝熱管３０４の第一の口３０４ａから第二の口３０４ｂに至り伝熱管３０４の内部に流入させる正流入回路１０１と、研磨材が混合された噴流を伝熱管３０４の第二の口３０４ｂから第一の口３０４ａに至り伝熱管３０４の内部に流入させる逆流入回路１０２と、正流入回路１０１または逆流入回路１０２に選択的に切り換える切換部１０９と、伝熱管３０４の第二の口３０４ｂ側が噴流の下流から上流に切り換えられることで伝熱管３０４の第一の口３０４ａ側の内面および第二の口３０４ｂ側の内面が同時に目標研削量になるまでの設定時間を予め記憶し、切換部１０９を正流入回路１０１に選択してから設定時間の半分を経過したとき、逆流入回路１０２に切換部１０９を切り換える制御手段１０５とを備えている。
【００６９】
かかる除染装置１００によれば、上記除染方法を実施することができ、過研削を防止して二次廃棄物の発生量を抑えることが可能になる。しかも、伝熱管３０４の全長において研削量を平均化され、伝熱管３０４全長での除染効果を平均化することが可能になる。しかも、従来の除染時間と比較して、除染時間を短縮することが可能になる。
【００７０】
また、本実施の形態の除染装置１００は、噴流の下流側から出た研磨材を回収し、この回収した研磨材を噴流の上流側に戻す研磨材循環手段を備えている。
【００７１】
かかる構成によれば、噴流の下流側から出た研磨材を再び除染に用いることで、二次廃棄物の発生量をさらに抑えることが可能になる。
【００７２】
また、本実施の形態の除染装置１００は、伝熱管３０４が複数配列され、上記回路１０１，１０２を選択された伝熱管３０４の口に接続する回路接続手段１０４を備えている。
【００７３】
蒸気発生器３では、約３０００本を超える伝熱管３０４が配設されており、各口は２倍の数となり、かつ水室３０６の内部に入っての作業となるので、伝熱管３０４の口に各回路１０１，１０２を接続するのは容易ではない。かかる構成によれば、伝熱管３０４の口に各回路１０１，１０２を接続するのが容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本発明にかかる熱交換器の除染方法および除染装置は、過研削を防止して二次廃棄物の発生量を抑えることに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態にかかる熱交換器の除染方法および装置が適用される原子力プラントの概略図である。
【図２】発明の実施の形態にかかる蒸気発生器（熱交換器）の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる熱交換器の除染装置の概略斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる熱交換器の除染装置の概略図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる熱交換器の除染装置の概略図である。
【図６】除染作業のフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態にかかる除染装置の動作（除染方法）のフローチャートである。
【図８】従来と本発明とを比較する研削量−研削時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  原子力プラント（原子力発電設備）
３  蒸気発生器（熱交換器）
１１  再生熱交換器
１２  非再生熱交換器
１００  除染装置
１０１  正流入回路
１０２  逆流入回路
１０３  研磨材循環手段
１０４  回路接続手段
１０５  制御手段
１０５ａ  記憶部
１０５ｂ  計時部
１０６  圧縮機
１０７  供給通路
１０８  研磨材供給部
１０９  切換部
１１０  第一供給回収通路
１１１  第二供給回収通路
１１２  回収通路
１１３  回収分離部
１１４  接続ノズル
１１８  グリーンハウス
１２０  回収部
３０１  胴部
３０２  管群外筒
３０３  管板
３０４  伝熱管
３０４ａ  第一の口
３０４ｂ  第二の口
３０４Ａ  伝熱管群
３０５  管支持板
３０６  水室
３０６Ａ  入室
３０６ＡＡ  入口ノズル
３０６Ｂ  出室
３０６ＢＢ  出口ノズル
３０７  隔壁
３０８  気水分離器
３０９  湿分分離器
３１０  給水管
３１１  蒸気排出口
３１２  給水路
Ｃ１  一次冷却水
Ｃ２  二次冷却水
【図１】
2010122076.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010122076.tif 000007
【図６】
2010122076.tif 000008
【図７】
2010122076.tif 000009
【図８】
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