(57)【要約】【課題】原子力プラントにおける被ばくをより低減すること。【解決手段】原子力プラント１は、原子炉２の核燃料２Ｃが核分裂することによって発生する熱エネルギーによって蒸気を発生させ、この蒸気でタービン８を駆動して発電機１０によって発電する原子力発電プラントである。原子力プラント１が新たに建設された後、原子炉２の一次冷却系が初めて出力運転温度近くに昇温する際に、亜鉛注入装置２０によって、一次冷却系に存在する一次冷却材Ｃ１へ亜鉛を注入する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉の建設後、温態機能試験の実行中に、前記原子炉の一次冷却系に存在する冷却材へ亜鉛を注入することを特徴とする原子力プラントの運転方法。
【請求項２】
前記冷却材の温度が所定の温度以上になった場合に、前記亜鉛を前記冷却材へ注入することを特徴とする請求項１に記載の原子力プラントの運転方法。
【請求項３】
前記冷却材に含まれる前記亜鉛の濃度が予め定めた所定の値よりも小さい場合、前記亜鉛の注入速度をこれまでよりも大きくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の原子力プラントの運転方法。
【請求項４】
前記亜鉛の注入の前期における前記亜鉛の注入速度の増加量は、前記亜鉛の注入の後期における前記亜鉛の注入速度の増加量よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の原子力プラントの運転方法。
【請求項５】
前記冷却材中に含まれる前記亜鉛の濃度が予め定めた所定の値以上である場合、前記亜鉛の注入速度をこれまでよりも小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の原子力プラントの運転方法。
【請求項６】
前記亜鉛の注入の後期における前記亜鉛の注入速度の減少率は、前記亜鉛の注入の前期における前記亜鉛の注入速度の減少率よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の原子力プラントの運転方法。
【請求項７】
前記冷却材の加熱を停止したら、前記冷却材に対する前記亜鉛の注入を停止することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の原子力プラントの運転方法。
【請求項８】
前記亜鉛の注入の前期に前記冷却材へ注入される前記亜鉛の量は、前記亜鉛の注入の後期に前記冷却材へ注入される前記亜鉛の量よりも大きいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の原子力プラントの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新たに建設された原子炉の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
数年〜数十年運転されてきた原子力プラントの被ばく低減対策のため、原子炉の臨界後、原子炉の冷却材に亜鉛を注入することが行われている。例えば、特許文献１には、原子炉の一次冷却材が接触する一次冷却系の配管の内面に酸化皮膜が形成されている状態から、一次冷却材に亜鉛を注入する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１３８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
原子力プラントにおいて、被ばくはできる限り低減されることが好ましく、更なる被ばくの低減が求められている。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、原子力プラントにおける被ばくをより低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る原子力プラントの運転方法は、原子炉の建設後、温態機能試験の実行中に、前記原子炉の一次冷却系に存在する冷却材へ亜鉛を注入することを特徴とする。
【０００６】
このように、本発明に係る原子力プラントの運転方法では、温態機能試験中に亜鉛を注入する。温態機能試験において、一次冷却系（主として一次冷却材）は初めて出力運転温度（約３００℃）となるので、原子炉の冷却材（一次冷却系）が通過する配管の内面、蒸気発生器伝熱管及び水室の内面、冷却材が接触する炉内構造物等の表面に酸化皮膜が形成されていない状態で、亜鉛が注入される。これにより、酸化膜の成長とともに亜鉛が酸化膜に取り込まれて亜鉛の腐食抑制作用が効果的に発揮される。その結果、原子炉の臨界前に、被ばく線源であるＣｏ−５８の親元素であるＮｉが冷却材中へ溶け出すことを抑制できるので、被ばく線源であるＣｏ−５８の発生量が低減する。また、酸化皮膜に亜鉛が取り込まれることにより、被ばく線源であるＣｏ−５８の酸化皮膜への取り込みが抑制される。これらの作用により、更なる被ばく低減効果が得られる。
【０００７】
本発明の望ましい態様としては、前記原子力プラントの運転方法において、前記冷却材の温度が所定の温度（例えば６０℃〜９０℃）以上になった場合に、前記亜鉛を前記冷却材へ注入することが好ましい。冷却材の温度が低い場合には酸化皮膜がほとんど生成されないので、亜鉛を注入しても酸化皮膜に取り込まれる割合が低くなり、脱塩塔で除去される亜鉛の割合が大きくなるが、上記構成により、酸化皮膜が形成され始めてから亜鉛が供給されるので、亜鉛を酸化皮膜により効果的に取り込ませることができる。その結果、亜鉛の過剰な消費を抑制できるという効果が得られる。
【０００８】
本発明の望ましい態様としては、前記原子力プラントの運転方法において、前記冷却材に含まれる前記亜鉛の濃度が予め定めた所定の値よりも小さい場合、前記亜鉛の注入速度をこれまでよりも大きくすることが好ましい。これによって、亜鉛の注入量の不足を回避して、効率的に酸化膜へ亜鉛を取り込ませることができる。
【０００９】
本発明の望ましい態様としては、前記原子力プラントの運転方法において、前記亜鉛の注入の前期における前記亜鉛の注入速度の増加量は、前記亜鉛の注入の後期における前記亜鉛の注入速度の増加量よりも大きいことが好ましい。これによって、冷却材中の亜鉛の濃度を、酸化皮膜の生成速度及び酸化皮膜の亜鉛の取り込み量に応じた適切な値に維持できる。
【００１０】
本発明の望ましい態様としては、前記原子力プラントの運転方法において、前記冷却材中に含まれる前記亜鉛の濃度が予め定めた所定の値以上である場合、前記亜鉛の注入速度をこれまでよりも小さくすることが好ましい。これによって、亜鉛の過剰な供給を抑制できる。
【００１１】
本発明の望ましい態様としては、前記原子力プラントの運転方法において、前記亜鉛の注入の後期における前記亜鉛の注入速度の減少率は、前記亜鉛の注入の前期における前記亜鉛の注入速度の減少率よりも大きいことが好ましい。これによって、冷却材中の亜鉛の濃度を、酸化皮膜の生成速度及び酸化皮膜の亜鉛の取り込み量に応じた適切な値に維持できる。
【００１２】
本発明の望ましい態様としては、前記原子力プラントの運転方法において、前記冷却材の加熱を停止したら、前記冷却材に対する前記亜鉛の注入を停止することが好ましい。これによって、亜鉛の過剰な供給を抑制して、亜鉛の消費量を低減できる。
【００１３】
本発明の望ましい態様としては、前記原子力プラントの運転方法において、前記亜鉛の注入の前期に前記冷却材へ注入される前記亜鉛の量は、前記亜鉛の注入の後期に前記冷却材へ注入される前記亜鉛の量よりも大きいことが好ましい。これによって、冷却材中の亜鉛の濃度を、酸化皮膜の生成速度及び酸化皮膜の亜鉛の取り込み量に応じた適切な値に維持できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、原子力プラントにおける被ばくをより低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の説明により本発明が限定されるものではない。また、下記の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【実施例】
【００１６】
図１は、原子力プラントを示す模式図である。本実施例は、原子炉の建設後、原子炉の冷却系（ＰＷＲでは一次冷却系）が初めて出力運転温度近くに昇温する際（ＰＷＲでは温態機能試験の実行中）に、前記冷却系に存在する冷却材（ＰＷＲでは一次冷却材）に亜鉛（Ｚｎ）を注入する点に特徴がある。
【００１７】
本実施例において、原子力プラント１は、原子力発電設備である。原子力プラント１を構成する原子炉２は、ＰＷＲ（Pressurized Water Reactor：加圧水型原子炉）である。なお、本実施例に係る原子力プラントの運転方法は、特に、原子炉が初臨界となる前に、一次冷却系が出力運転温度近くになる温態機能試験を実行する必要のあるＰＷＲに好適である。
【００１８】
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、一次冷却材ポンプ５、再生熱交換器１１が配置される。また、格納容器１Ｗの外には、タービン８、復水器９及び発電機１０が配置される。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材（冷却水に相当し、例えば軽水が用いられる）Ｃ１が満たされている。一次冷却材ポンプ５と原子炉２とは一次冷却材第１供給通路６Ａで接続され、原子炉２と蒸気発生器３とは、一次冷却材第２供給通路６Ｂで接続される。また、蒸気発生器３と一次冷却材ポンプ５とは、一次冷却材回収通路６Ｃで接続される。
【００１９】
このような構成により、一次冷却材ポンプ５から吐出された一次冷却材Ｃ１は、一次冷却材第１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材Ｃ１が加熱される。加熱された一次冷却材Ｃ１は、一次冷却材第２供給通路６Ｂを通って蒸気発生器３へ供給される。そして、一次冷却材Ｃ１は、蒸気発生器３の伝熱管３Ｔを通過した後、蒸気発生器３から流出し、一次冷却材回収通路６Ｃを通って一次冷却材ポンプ５へ戻り、再び一次冷却材第１供給通路６Ａから原子炉２の圧力容器内へ吐出される。
【００２０】
蒸気発生器３は、前述した伝熱管３Ｔを複数備えており、伝熱管３Ｔ内を流れる一次冷却材Ｃ１によって伝熱管３Ｔ外の二次冷却材Ｃ２が加熱されて沸騰し、二次冷却材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、二次冷却材回収通路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材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機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材Ｃ２は、復水器９で液体となり、二次冷却材回収通路７Ｒを通って再び蒸気発生器３へ送られる。
【００２１】
原子炉２は、加圧水型原子炉であり、加圧器４が一次冷却材第２供給通路６Ｂに接続されている。そして、加圧器４が一次冷却材第２供給通路６Ｂ内の一次冷却材Ｃ１に圧力を与える。このような構造により、一次冷却材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及びその冷却系を循環する。ここで、原子炉２の冷却系は、一次冷却材ポンプ５、一次冷却材第１供給通路６Ａ、一次冷却材第２供給通路６Ｂ、蒸気発生器３、一次冷却材回収通路６Ｃで構成される一次冷却材Ｃ１が流れる系である。
【００２２】
一次冷却材Ｃ１に含まれる不純物を除去するため、脱塩塔１６が設けられる。脱塩塔１６は、第１脱塩塔１６Ａ及び第２脱塩塔１６Ｂで構成されており、格納容器１Ｗの外側に設けられる。第１脱塩塔１６Ａは冷却材温床式脱塩塔であり、第２脱塩塔１６Ｂは、冷却材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、一次冷却材ポンプ５の入口側（上流側）から取り出された一次冷却材Ｃ１が供給されて脱塩処理が施され、脱塩後の一次冷却材Ｃ１は、一次冷却材ポンプ５の出口側（下流側）に戻される。
【００２３】
一次冷却材Ｃ１の脱塩処理系は、一次冷却材取り出し通路１３Ａ、再生熱交換器１１、一次冷却材通路１３Ｂ、非再生熱交換器１２、一次冷却材通路１３Ｃ、脱塩塔１６、一次冷却材通路１３Ｄ、体積制御タンク１４、一次冷却材戻し通路１３Ｅ、１３Ｆで構成される。第１冷却材取り出し通路１３Ａは、原子炉２の冷却系を構成する一次冷却材回収通路６Ｃと再生熱交換器１１とを接続している。再生熱交換器１１と非再生熱交換器１２とは一次冷却材通路１３Ｂで接続されており、また、非再生熱交換器１２と脱塩塔１６とは一次冷却材通路１３Ｃで接続される。
【００２４】
脱塩塔１６と体積制御タンク１４とは一次冷却材通路１３Ｄで接続されており、体積制御タンク１４と再生熱交換器１１とは一次冷却材戻し通路１３Ｅで接続される。また、再生熱交換器１１と一次冷却材第１供給通路６Ａとは、一次冷却材戻し通路１３Ｆで接続される。一次冷却材戻し通路１３Ｅには充填ポンプ１５が設けられている。
【００２５】
一次冷却材Ｃ１は、一次冷却材取り出し通路１３Ａ、すなわち、一次冷却材ポンプ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材Ｃ１は、再生熱交換器１１へ導かれた後、一次冷却材通路１３Ｂ、非再生熱交換器１２、一次冷却材通路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材Ｃ１は、一次冷却材通路１３Ｄを通って体積制御タンク１４へ一時的に貯められた後、一次冷却材戻し通路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材Ｃ１は、一次冷却材戻し通路１３Ｆを通って一次冷却材第１供給通路６Ａ、すなわち、一次冷却材ポンプ５の出口側（下流側）に戻される。
【００２６】
亜鉛を一次冷却材Ｃ１へ注入することにより、被ばくの低減を図ることができる。これは、次の理由によると考えられる。亜鉛がＣｏよりも酸化被膜に取り込まれやすいことを利用して、一次冷却系を構成する配管（例えば、伝熱管３Ｔや一次冷却材第１供給通路６Ａ等、以下、一次冷却系配管という）の内面に形成される酸化被膜中のＣｏを亜鉛に置き換えることで、被ばく線源となるＣｏ−５８が酸化皮膜へ取り込まれることを抑制して、被ばくの低減を図っている。
【００２７】
また、原子炉２においては、蒸気発生器３の一次冷却材Ｃ１が接する部分の表面から、被ばく線源となる放射性核種のＣｏ−５８の親元素であるニッケル（Ｎｉ）が一次冷却材Ｃ１に溶け出して、核燃料２Ｃの核分裂反応によって発生する放射線で一次冷却材Ｃ１中のＮｉが放射化されてコバルト５８（Ｃｏ−５８）となる。一次冷却材Ｃ１へ注入された亜鉛は、母材（伝熱管３Ｔ等）の表面に形成される酸化被膜に取り込まれることにより、母材が酸化皮膜を通過しにくくする作用を有する。
【００２８】
すなわち、亜鉛注入により、原子炉２の一次冷却系配管の腐食抑制効果が得られる。この亜鉛の腐食抑制効果によって、一次冷却材Ｃ１へ亜鉛を注入することにより、蒸気発生器３の一次冷却材Ｃ１が接する部材の母材に含まれるＮｉが、酸化皮膜を通過して一次冷却材Ｃ１へ溶け出す量を低減できる。その結果、一次冷却材Ｃ１中に存在する、被ばく線源となるＣｏ−５８の親元素であるＮｉの量を低減できるので、被ばく低減効果が得られる。
【００２９】
本実施例では、一次冷却材Ｃ１に亜鉛を注入するため、亜鉛注入装置２０を備える。本実施例において、亜鉛は、減損酢酸亜鉛（ＤＺＡ：Depleted Zinc Acetate）の形態で、一次冷却材Ｃ１の脱塩処理系を構成する体積制御タンク１４と充填ポンプ１５との間から一次冷却材Ｃ１に注入される。
【００３０】
亜鉛注入装置２０は、亜鉛タンク２１、亜鉛注入手段である亜鉛注入ポンプ２２、亜鉛タンク２１と亜鉛注入ポンプ２２とを接続する亜鉛供給通路２４及び亜鉛供給通路２４に設けられる流量調整弁２３を備える。減損酢酸亜鉛は液体であり、亜鉛タンク２１に貯められる。また、流量調整弁２３によって、亜鉛の注入速度が調整される。なお、亜鉛注入ポンプ２２を制御することで、亜鉛の注入速度を調整してもよい。本実施例では、亜鉛注入ポンプ２２と流量調整弁２３との少なくとも一方を用いて、亜鉛の注入速度を調整する。
【００３１】
亜鉛注入ポンプ２２と一次冷却材戻し通路１３Ｅとは、亜鉛注入通路２５で接続される。亜鉛注入通路２５には、開閉弁２６が設けられる。開閉弁２６は、亜鉛の注入が必要な場合に開かれて、亜鉛の注入が不要な場合には閉じられる。また、亜鉛注入通路２５には、一次冷却材Ｃ１に注入される亜鉛の流量を計測する流量計２８が設けられる。これによって、一次冷却材Ｃ１に注入される亜鉛の流量が計測される。さらに、一次冷却材Ｃ１の脱塩処理系を構成する一次冷却材通路１３Ｃには、一次冷却材Ｃ１中における亜鉛の濃度を計測する一次冷却材サンプル採取点２９が設けられる。これによって、一次冷却材Ｃ１に含まれる亜鉛の濃度を測定する。亜鉛注入ポンプ２２、流量調整弁２３、開閉弁２６は、例えば、作業員によるマニュアル操作によってそれぞれの動作が制御される。また、流量計２８が計測した亜鉛の流量及び一次冷却材サンプル採取点２９で測定した亜鉛の濃度は、本実施例に係る原子力プラントの運転方法で用いられる。
【００３２】
一次冷却材Ｃ１に亜鉛を注入する場合、設定された注入速度で亜鉛を注入できるように流量調整弁２３の開度や亜鉛注入ポンプ２２の駆動条件が設定される。そして、マニュアル操作により、開閉弁２６が開かれるとともに、流量調整弁２３が設定された開度に調整され、亜鉛注入ポンプ２２が設定された駆動条件で駆動される。これによって、亜鉛タンク２１内の減損酢酸亜鉛が亜鉛供給通路２４及び亜鉛注入通路２５を通って、一次冷却材戻し通路１３Ｅ内の一次冷却材Ｃ１へ注入される。
【００３３】
このように、体積制御タンク１４と充填ポンプ１５との間から一次冷却材Ｃ１へ注入された亜鉛は、充填ポンプ１５によって一次冷却材Ｃ１とともに再生熱交換器１１へ送られる。そして、前記亜鉛及び一次冷却材Ｃ１は、一次冷却材戻し通路１３Ｆを通って一次冷却材第１供給通路６Ａ、すなわち、一次冷却材ポンプ５の出口側（下流側）へ流入した後、原子炉２の冷却系全体に行き渡る。このようにして、原子炉２の冷却系に存在する一次冷却材Ｃ１に亜鉛が供給される。
【００３４】
原子力プラント１が新たに建設されると、原子炉２内に核燃料２Ｃを装荷し、初臨界を達成する前に、原子力プラント１の機能を確認するための冷態機能試験及び温態機能試験が実行される。冷態機能試験は常温常圧下で実行され、温態機能試験は高温高圧下で実行される。温態機能試験は、ＰＷＲ特有の試験である。冷態機能試験は、安全注入系、廃棄物処理系、電源系等、すべての系統について、系統の構成や流量等について可能な限りプラントの運転状態を模擬して、インターロック試験、警報試験、系統運転試験、流量調整試験等が実行され、系統がその目的通りに機能することを確認するものである。
【００３５】
温態機能試験は、原子炉２に核燃料２Ｃが装荷される前の試験であって、一次冷却系設備の耐圧試験を実行して、昇温昇圧に備えた系統の健全性確認を実行した後、一次冷却材ポンプ５の運転等により一次冷却系を高温高圧（例えば、一次冷却材の温度が２８６℃、一次冷却材の圧力が１５．４ＭＰａ）にして、加圧器４の水位制御、圧力制御、逃し弁等の試験や一次冷却系の熱膨張測定試験等を実行して、高温高圧状態での機器の据付状態や動作確認を行うものである。また、温態機能試験は、蒸気発生器３で発生した蒸気を用いて、タービン８の回転上昇試験も実行される。温態機能試験では、原子力プラント１（原子炉２を含む）の建設後、原子炉２の一次冷却系が初めて出力運転温度近くに昇温するものである。温態機能試験の後、原子炉２に核燃料２Ｃが装荷され、その後臨界前試験、ゼロ出力炉物理試験、出力上昇試験を経て原子力プラント１の安全な運転性能を確認し、営業運転へ移行する。
【００３６】
原子炉２が初臨界を達成した後は、原子炉２の一次冷却系がすでに高温高圧の一次冷却材Ｃ１に曝され、一次冷却系配管の内面に、酸化皮膜が形成される。これまでは、初臨界後に一次冷却材へ亜鉛が注入されていたので、一次冷却系配管の内面に酸化皮膜が形成された状態で亜鉛が注入されていた。本実施例においては、原子炉２の一次冷却系配管（少なくとも蒸気発生器３の伝熱管３Ｔ）にＴＴ６９０材を用いる。ＴＴ６９０材は、インコネル（Ｎｉ基の合金）６９０材に熱処理を施したものであり、Ｎｉを６０％程度含んでいる。
【００３７】
ＴＴ６９０材は、ＰＷＲ炉の運転条件における温度（３００℃程度）の軽水（一次冷却材）中において、酸化被膜が形成されていない状態から亜鉛濃度１０ｐｐｂ（parts per billion：１０億分の１）の条件で亜鉛を注入した場合、酸化皮膜が形成されていないＴＴ６９０材に亜鉛注入をしない場合と比較して、１００００時間で約２０％〜４０％程度の腐食量が低減する結果が得られている。上述したように、ＴＴ６９０材は、６０％程度のＮｉを含む合金であり、上記腐食量低減効果によって、腐食してＴＴ６９０材から放出されたＮｉから生成する放射性核種であるＣｏ−５８の発生量が低減される。
【００３８】
次に、ＰＷＲ炉の運転条件における温度（３００℃程度）の軽水（一次冷却材）中で、酸化被膜が形成されていないＴＴ６９０材に亜鉛濃度１０ｐｐｂの条件で亜鉛を注入して２０００時間経過した場合と、ＰＷＲ炉の運転条件における温度（３００℃程度）の軽水（一次冷却材）中に酸化被膜が形成されていないＴＴ６９０材を１０００時間曝した後、亜鉛濃度１０ｐｐｂの条件で亜鉛を注入して２０００時間経過した場合との比較試験について説明する。この比較試験において、２０００時間経過後における腐食量から１０００時間経過後における腐食量を減算したそれぞれの試験条件での値を比較すれば、酸化皮膜が形成されていない状態で亜鉛注入を実行した場合と、すでに酸化皮膜が形成された状態から亜鉛注入を実行した場合との比較ができる。
【００３９】
ＰＷＲ炉の運転条件における温度（３００℃程度）の軽水（一次冷却材）中で、酸化被膜が形成されていないＴＴ６９０材に亜鉛濃度１０ｐｐｂの条件で亜鉛を注入した状態で、１０００時間経過した後の腐食量をＱ１、２０００時間経過した後の腐食量をＱ２とする。また、ＰＷＲ炉の運転条件における温度（３００℃程度）の軽水（一次冷却材）中に、酸化被膜が形成されていないＴＴ６９０材を１０００時間曝した場合の腐食量をＱ３、その後、亜鉛濃度１０ｐｐｂの条件で亜鉛を注入した状態で１０００時間経過した後の腐食量をＱ４とする。
【００４０】
図２は、ＴＴ６９０材に対する亜鉛注入量とｐＨ７．３における腐食量との関係を示す図である。図２は、ｐＨ７．３の水中にＴＴ６９０材を合計２０００時間浸漬した腐食試験の結果を示している。図３は、ＴＴ６９０材の腐食量の経時変化を示す図である。亜鉛の注入なしの条件において２０００時間腐食試験したもの（Ｚｎ０ｐｐｂ  ２０００ｈ）、最初の１０００時間は亜鉛の注入なしで腐食試験した後、次の１０００時間は１０ｐｐｂの亜鉛条件で２０００時間腐食試験したもの（０ｐｐｂ  １０００ｈ＋１０ｐｐｂ  １０００ｈ）、２０００時間１０ｐｐｂの亜鉛条件で腐食試験したもの（１０ｐｐｂ  ２０００ｈ）である。この結果から、わずかではあるが２０００時間亜鉛注入条件で腐食試験をしたＴＴ６９０材の腐食量は、亜鉛の注入なしの条件よりも腐食量が低下している。これに対して、最初の１０００時間は亜鉛の注入なしの条件で腐食試験した後、次の２０００時間は１０ｐｐｂの亜鉛注入条件で腐食試験した場合の腐食量は、亜鉛の注入なしの条件と同程度である。この結果から、耐食性の高いＴＴ６９０材においても、最初から亜鉛を注入した方が腐食量を低減できると考えられる。
【００４１】
このように、酸化皮膜が形成されていない状態で亜鉛注入を実行した場合の方が、すでに酸化皮膜が形成された状態から亜鉛注入を実行した場合よりも腐食量は少なくなる。すなわち、酸化皮膜が形成されていない状態で亜鉛注入を実行すれば、腐食してＴＴ６９０材から放出されるＮｉの量は、すでに酸化皮膜が形成された状態から亜鉛注入を実行した場合よりも低減される。その結果、Ｎｉから生成される放射性核種であるＣｏ−５８の発生量が低減され、被ばくが低減できる。
【００４２】
亜鉛注入前に酸化皮膜が形成されているＴＴ６９０材に亜鉛注入をした場合よりも、酸化被膜が形成されていないＴＴ６９０材に亜鉛注入をした場合の方が腐食量低減効果が大きくなるのは、次の理由が考えられる。酸化皮膜が形成されていない状態で高温の軽水（一次冷却材）に曝されるＴＴ６９０材は、時間の経過とともに表面に酸化皮膜が形成されるが、この酸化皮膜の成長とともに亜鉛を注入することで、亜鉛は効率的に酸化皮膜に取り込まれ、酸化皮膜の成長の初期から亜鉛による腐食量抑制効果が得られると考えられる。これによって、酸化皮膜を通過して軽水中に溶け出すＮｉの量が抑制される。一方、亜鉛注入の前に、ＴＴ６９０材の表面に酸化皮膜が形成されている場合、亜鉛が酸化皮膜中に取り込まれる効率が低くなり、亜鉛注入による腐食量抑制効果が十分に得られなかったと考えられる。
【００４３】
本発明の発明者らは、鋭意研究の結果上記知見を見出し、この知見に基づき、一次冷却材Ｃ１と接触する部分にＴＴ６９０材が用いられる部材を含む一次冷却系配管において、一次冷却系配管の内面に酸化皮膜が形成されていない状態から亜鉛を注入するようにした。すなわち、酸化皮膜の成長時に亜鉛を注入することとした。これによって、ＴＴ６９０材の腐食量が低減されるので、Ｃｏ−５８の発生量が低減され、被ばくが低減できる。
【００４４】
なお、ＴＴ６９０材は、酸化皮膜が形成されていないものに対して亜鉛を注入、すなわち、酸化皮膜の成長時に亜鉛を注入しても、一次冷却材の水質に起因する応力腐食割れは発生しないことが確認されている。また、ＭＡ６００材（インコネル６００材にミルアニールという熱処理を施した材料）においても、一次冷却系配管の内面に酸化皮膜が形成されていない状態から亜鉛を注入することによる腐食量の低減効果は得られる。次に、本実施例に係る原子力プラントの運転方法の手順を説明する。
【００４５】
図４は、本実施例に係る原子力プラントの運転方法の手順を示すフローチャートである。図５は、本実施例に係る原子力プラントの運転方法のタイミングチャートである。本実施例に係る原子力プラントの運転方法は、冷態機能試験後であって、温態機能試験中に実行される。本実施例において、ステップＳ１０３までを亜鉛注入の初期とし、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０９までを亜鉛注入の前期とし、ステップＳ１１０〜ステップＳ１１５までが亜鉛注入の後期とする。
【００４６】
亜鉛注入の前期は、温態機能試験の全期間のうち、試験開始からおよそ半分までの期間である。また、亜鉛注入の後期は、亜鉛注入の前期が終了したときから温態機能試験が終了するまでの期間である。亜鉛注入の初期は、亜鉛注入の前期のうち、亜鉛注入の開始から数時間の間、一定の注入速度で亜鉛が注入される期間である。
【００４７】
温態機能試験が開始されると、一次冷却材Ｃ１が加熱されて昇温する。ステップＳ１０１において、一次冷却材Ｃ１の温度（冷却材温度）Ｔが、予め定めた亜鉛注入開始温度Ｔｓ以上になったか否かが判定される。そして、Ｔ≧Ｔｓとなった時点で、運転が開始される。亜鉛注入開始温度Ｔｓは、ＴＴ６９０材で構成される一次冷却配管の内面に酸化皮膜が形成され始める温度である。亜鉛注入開始温度Ｔｓは、例えば、６０℃以上９０℃以下であり、好ましくは８０℃である。
【００４８】
一次冷却材Ｃ１が常温Ｔｂであるときから亜鉛を注入してもよいが、一次冷却材Ｃ１がある程度の温度に昇温しないと一次冷却配管の内面に酸化皮膜はほとんど形成されない。したがって、一次冷却材Ｃ１がある程度の温度まで昇温するまでに亜鉛を注入しても、それを取り込む酸化皮膜がほとんど存在しないため、その分は無駄になってしまう。本実施例のように、一次冷却材Ｃ１がある程度昇温してから亜鉛を注入することによって、亜鉛の過剰な消費を抑制できるので好ましい。少なくとも、一次冷却材Ｃ１の加熱開始とともに、亜鉛を注入することが好ましい。
【００４９】
ステップＳ１０１でＮｏと判定された場合、すなわち、Ｔ＜Ｔｓであると判定された場合、Ｔ≧Ｔｓとなるまで待機する。ステップＳ１０１でＹｅｓと判定された場合、すなわち、Ｔ≧Ｔｓであると判定された場合、ステップＳ１０２へ進み、開閉弁２６が開かれるとともに流量調整弁２３の開度が調整されて、亜鉛注入ポンプ２２が駆動される（図５のｔ＝ｔ０）。このとき、注入速度Ｖｎ＝Ｖ１で亜鉛（減損酢酸亜鉛）が注入されるように、亜鉛注入ポンプ２２の駆動条件及び流量調整弁２３の開度が設定される。
【００５０】
ここで、注入速度Ｖに付される下付のｎは、現時点の注入速度を意味する。また、注入速度Ｖが変更された場合においては、変更後の注入速度がＶｎ、変更前の注入速度がＶｎ−１となる。注入速度Ｖｎは、一時間あたりにＲ（ｍ３）の一次冷却材Ｃ１を、図１に示す充填ポンプ１５が原子炉２の一次冷却系へ流入させることを前提としたときにおいて、一時間あたりに原子炉２の一次冷却系へ注入される亜鉛の質量ｍ（ｇ）である。亜鉛の質量ｍは、亜鉛タンク２１内の亜鉛の濃度Ｄｔと、亜鉛注入通路２５から一次冷却材戻し通路１３Ｅへ供給される亜鉛の体積Ｒｓとに基づいて求めることができる。一次冷却材戻し通路１３Ｅへ供給される亜鉛の体積Ｒｓは、流量計２８から求めることができる。
【００５１】
本実施例において、ステップＳ１０２における注入速度Ｖｎは、温態機能試験において亜鉛を注入する際の初期に最大の注入速度（最大注入速度）Ｖｍａｘ１の１／２とする。なお、最大注入速度Ｖｍａｘ１は、充填ライン（一次冷却材戻し通路１３Ｅ）で亜鉛が析出しない濃度（４０ｐｐｂ）から定められる。
【００５２】
亜鉛の注入を開始した時点（図５のｔ＝ｔ０）から数時間の間（ｔ＝ｔ１まで）は、注入速度Ｖｎ＝Ｖｍａｘ１／２が維持される。亜鉛の注入を開始した直後は、一次冷却配管を構成するＴＴ６９０材の表面に形成される酸化皮膜の亜鉛取り込み量は比較的大きいが、一次冷却材Ｃ１の亜鉛濃度は低い。このため、亜鉛の注入を開始した直後は、速やかに一次冷却材Ｃ１の亜鉛濃度を目標値まで上昇させることが好ましいが、最大注入速度Ｖｍａｘ１で亜鉛を注入すると、早期に一次冷却材Ｃ１の亜鉛濃度の目標値を超えてしまうおそれがあり、亜鉛濃度の制御が困難になるおそれがある。このため、亜鉛の注入を開始した時点から数時間の間（亜鉛注入の初期）は、注入速度Ｖｎ＝Ｖｍａｘ１／２で亜鉛が注入される。
【００５３】
ステップＳ１０３へ進み、亜鉛の注入が開始されてからの経過時間（注入時間）ｔがｔ１以下であるか否かが判定される。ｔ１は、注入速度Ｖｎ＝Ｖｍａｘ１／２で注入する時間であり、例えば、６時間程度である。ステップＳ１０３でＹｅｓと判定された場合、すなわち、ｔ≦ｔ１であると判定された場合、注入速度Ｖｎ＝Ｖｍａｘ１／２で注入する時間は経過していないので、ｔ＞ｔ１となるまで注入速度Ｖｎ＝Ｖｍａｘ１／２で亜鉛が注入される。
【００５４】
ステップＳ１０３でＮｏと判定された場合、すなわち、ｔ＞ｔ１であると判定された場合、注入速度Ｖｎ＝Ｖｍａｘ１／２で注入する時間が経過したので、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４以降（図５のｔ＝ｔ１以降）、すなわち、亜鉛注入の前期においては、一次冷却材Ｃ１の亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎが、一次冷却材Ｃ１の亜鉛濃度の目標値Ｄａとなるように、注入速度Ｖｎを保つように運転される。
【００５５】
ステップＳ１０４において、図１に示す一次冷却材サンプル採取点２９で測定された一次冷却材Ｃ１の亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎが目標値Ｄａよりも小さいか否かが判定される。ステップＳ１０４においてＹｅｓと判定された場合、すなわち、Ｄ＿ｚｎ＜Ｄａであると判定された場合、現時点における亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎは目標値Ｄａに到達していない。亜鉛注入の前期においては、一次冷却配管を構成するＴＴ６９０材の表面に形成される酸化皮膜の亜鉛取り込み量が比較的大きいため、Ｄ＿ｚｎ＜Ｄａである場合は、酸化皮膜への亜鉛の取り込みが追い付いていない状態であると判定できる。このため、ステップＳ１０５へ進み、注入速度Ｖｎをこれまでの注入速度Ｖｎ−１よりもΔＶ１分増加させる。すなわち、Ｖｎ＝Ｖｎ−１＋ΔＶ１となる。ここで、ΔＶ１は、前期注入速度増加分であり、本実施例において、ΔＶ１はＶｍａｘ１／４＝Ｖ１／２である。
【００５６】
次に、ステップＳ１０６へ進み、注入速度Ｖｎと最大注入速度Ｖｍａｘ１とが比較される。これは、注入速度Ｖｎが最大注入速度Ｖｍａｘ１を超えないようにするためである。ステップＳ１０６でＹｅｓと判定された場合、すなわち、Ｖｎ≦Ｖｍａｘ１であると判定された場合、ステップＳ１０５で設定された注入速度Ｖｎで亜鉛が注入されるとともに、ステップＳ１０９に進む。また、ステップＳ１０６でＮｏと判定された場合、すなわち、Ｖｎ＞Ｖｍａｘ１であると判定された場合、ステップＳ１０７で注入速度Ｖｎが最大注入速度Ｖｍａｘ１に設定されて亜鉛が注入されるとともに、ステップＳ１０９に進む。
【００５７】
ステップＳ１０９において、注入時間ｔがｔ３（図５参照）以下であるか否かが判定される。これによって、亜鉛注入の前期が終了したか否かが判定される。ｔ３は、亜鉛注入の前期が終了したか否かを判定するための閾値であり、本実施例では、亜鉛の注入開始（図５のｔ＝ｔ０）から３５０時間である。
【００５８】
ステップＳ１０９でＹｅｓと判定された場合、すなわち、ｔ≦ｔ３であると判定された場合、まだ亜鉛注入の前期は終了していないので、ステップＳ１０４へ戻り、ステップＳ１０４以降の手順を繰り返す。ステップＳ１０９でＮｏと判定された場合、すなわち、ｔ＞ｔ３であると判定された場合、亜鉛注入の前期は終了したので、ステップＳ１１０へ進む。次に、ステップＳ１０４へ戻って説明する。
【００５９】
ステップＳ１０４においてＮｏと判定された場合、すなわち、Ｄａ≧Ｄ＿ｚｎであると判定した場合（図５のｔ＝ｔ２）、現時点における亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎは目標値Ｄａに到達したか、目標値Ｄａを超えている。この場合、ステップＳ１０８へ進み、注入速度Ｖｎをこれまでの注入速度Ｖｎ−１よりも減少させる。減少のさせ方は、現時点における亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎと目標値Ｄａとの差分（Ｄ＿ｚｎ−Ｄａ）に相当する注入速度であるΔＶ２×（Ｄ＿ｚｎ−Ｄａ）を、これまでの注入速度Ｖｎ−１から減ずる。すなわち、注入速度Ｖｎ＝Ｖｎ−１−ΔＶ２×（Ｄ＿ｚｎ−Ｄａ）となる。ここで、ΔＶ２は現時点における亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎと目標値Ｄａとの差分を注入速度に換算する係数である。
【００６０】
例えば、一時間あたりに２７ｍ３（２７ｍ３／ｈ）の一次冷却材Ｃ１を原子炉２の一次冷却系へ流入させることを前提とした場合、一次冷却材Ｃ１の亜鉛濃度１ｐｐｂに相当する注入速度Ｖｎは、０．０２７ｇ／ｈ（１時間）となる。この場合、ΔＶ２＝０．０２７ｇ／ｈとなる。
【００６１】
このように、現時点における亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎと目標値Ｄａとの差分に相当する注入速度ΔＶ２×（Ｄ＿ｚｎ−Ｄａ）をこれまでの注入速度Ｖｎ−１から減ずることにより、一次冷却材Ｃ１の亜鉛の濃度を、速やかに目標値Ｄａとすることができる。ステップＳ１０８で設定された注入速度Ｖｎで亜鉛が注入されて、ステップＳ１０９へ進む。例えば、ステップＳ１０９でＹｅｓと判定された場合、ステップＳ１０４に戻るが、このときステップＳ１０４でＹｅｓと判定されると、注入速度Ｖｎがこれまでの注入速度Ｖｎ−１よりもΔＶ１分増加される（図５のｔ＝ｔ＿ｆ１）。そして、ステップＳ１０９でＮｏと判定されるまで、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０８を繰り返す。次に、ステップＳ１１０以降の手順を説明する。
【００６２】
ステップＳ１１０は、ステップＳ１０９でＮｏと判定された場合に実行される。すなわち、亜鉛注入の前期が終了した後に実行される。ステップＳ１１０以降は、亜鉛注入の後期である。ステップＳ１１０以降（図４のｔ＝ｔ３以降）、すなわち、亜鉛注入の後期においても、一次冷却材Ｃ１の亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎが、一次冷却材Ｃ１の亜鉛濃度の目標値Ｄａとなるように、注入速度Ｖｎが制御される。
【００６３】
ステップＳ１１０において、図１に示す一次冷却材サンプル採取点２９から取得された一次冷却材Ｃ１の亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎが目標値Ｄａよりも小さいか否かが判定される。ステップＳ１１０においてＹｅｓと判定された場合、すなわち、Ｄ＿ｚｎ＜Ｄａであると判定された場合、現時点における亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎは目標値Ｄａに到達していない。この場合、酸化皮膜への亜鉛の取り込みが追い付いていない状態であると判定できるので、ステップＳ１１１へ進み、注入速度Ｖｎをこれまでの注入速度Ｖｎ−１よりもΔＶ３分増加させる。すなわち、Ｖｎ＝Ｖｎ−１＋ΔＶ３となる。ここで、ΔＶ３は、後期注入速度増加分であり、本実施例において、ΔＶ３はＶｍａｘ１／８＝Ｖ１／４である。
【００６４】
ここで、亜鉛注入の前期における亜鉛の注入速度の増加量である前期注入速度増加分ΔＶ１はＶｍａｘ１／４なので、亜鉛注入の後期における亜鉛の注入速度の増加量である後期注入速度増加分ΔＶ３よりも大きい。亜鉛注入の後期においては、一次冷却配管を構成するＴＴ６９０材の表面に形成される酸化皮膜の亜鉛の取り込みが進行しており、また、酸化皮膜の生成速度も亜鉛注入の前期より低下している。このため、後期注入速度増加分ΔＶ３を前期注入速度増加分ΔＶ１よりも小さくして、一次冷却材Ｃ１の亜鉛濃度の急激な上昇を回避する。
【００６５】
次に、ステップＳ１１２へ進み、注入速度Ｖｎと後期最大注入速度Ｖｍａｘ２とが比較される。これは、注入速度Ｖｎが後期最大注入速度Ｖｍａｘ２を超えないようにするためである。上述したように、亜鉛注入の後期においては、酸化皮膜の生成速度が亜鉛注入の前期よりも低下し、また、酸化皮膜の亜鉛の取り込みが進行している。このため、注入速度Ｖｎが過度に大きくなると、一次冷却材Ｃ１の亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎが目標値Ｄａを超えるおそれがある。これを抑制するため、亜鉛注入の後期においては、後期最大注入速度Ｖｍａｘ２を最大注入速度Ｖｍａｘ１よりも小さくする。本実施例では、Ｖｍａｘ２＝Ｖｍａｘ１／２とする。
【００６６】
ステップＳ１１２でＹｅｓと判定された場合、すなわち、Ｖｎ≦Ｖｍａｘ２であると判定された場合、ステップＳ１１１で設定された注入速度Ｖｎで亜鉛が注入されるとともに、ステップＳ１１５に進む。また、ステップＳ１１２でＮｏと判定された場合、すなわち、Ｖｎ＞Ｖｍａｘ２であると判定された場合、ステップＳ１１３で注入速度Ｖｎが最大注入速度Ｖｍａｘ２に設定されて亜鉛が注入されるとともに、ステップＳ１１５に進む。
【００６７】
ステップＳ１１５において、注入時間ｔがｔ５（図４参照）以下であるか否かが判定される。これによって、亜鉛注入の後期が終了したか否かが判定される。ｔ５は、亜鉛注入の後期が終了したか否かを判定するための閾値であり、本実施例では、亜鉛の注入開始（図４のｔ＝ｔ０）から７００時間である。亜鉛注入の後期が終了した後、初臨界や原子力プラント１の営業運転開始後も、亜鉛の注入が実行される。
【００６８】
ステップＳ１１５でＹｅｓと判定された場合、すなわち、ｔ≦ｔ５であると判定された場合、まだ亜鉛注入の後期は終了していないので、ステップＳ１１０へ戻り、ステップＳ１１０以降の手順を繰り返す。ステップＳ１１５でＮｏと判定された場合、すなわち、ｔ＞ｔ５であると判定された場合、亜鉛注入の後期は終了したので、温態機能試験が終了されるとともに、本実施例に係る原子力プラントの運転方法は終了する。温態機能試験の終了により、一次冷却材Ｃ１の加熱も停止するが、一次冷却材Ｃ１の加熱の停止とともに、一次冷却材Ｃ１への亜鉛の注入も終了する。これによって、亜鉛の過剰な消費を抑制する。次に、ステップＳ１１０へ戻って説明する。
【００６９】
ステップＳ１１０においてＮｏと判定された場合、すなわち、Ｄ＿ｚｎ≧Ｄａであると判定された場合（図５のｔ＝ｔ４）、現時点における亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎは目標値Ｄａに到達したか、目標値Ｄａを超えている。この場合、ステップＳ１１４へ進み、注入速度Ｖｎをこれまでの注入速度Ｖｎ−１よりも減少させる。減少のさせ方は、現時点における亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎと目標値Ｄａとの差分（Ｄ＿ｚｎ−Ｄａ）に相当する注入速度である２×ΔＶ２×（Ｄ＿ｚｎ−Ｄａ）を、これまでの注入速度Ｖｎ−１から減ずる。すなわち、注入速度Ｖｎ＝Ｖｎ−１−２×ΔＶ２×（Ｄ＿ｚｎ−Ｄａ）となる。ここで、ΔＶ２は現時点における亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎと目標値Ｄａとの差分を注入速度に換算する係数であり、その内容は上述したので、説明を省略する。
【００７０】
このように、現時点における亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎと目標値Ｄａとの差分に相当する注入速度２×ΔＶ２×（Ｄ＿ｚｎ−Ｄａ）をこれまでの注入速度Ｖｎ−１から減ずることにより、一次冷却材Ｃ１の亜鉛の濃度を、速やかに目標値Ｄａとすることができる。ステップＳ１１４で設定された注入速度Ｖｎで亜鉛が注入されて、ステップＳ１１５へ進む。例えば、ステップＳ１１５でＹｅｓと判定された場合、ステップＳ１１０に戻るが、このときステップＳ１１０でＹｅｓと判定されると、注入速度Ｖｎがこれまでの注入速度Ｖｎ−１よりもΔＶ１分増加される（図５のｔ＝ｔ＿ｆ２）。そして、ステップＳ１１５でＮｏと判定されるまで、ステップＳ１１０〜ステップＳ１１４を繰り返す。
【００７１】
また、本実施例では、亜鉛注入の後期における亜鉛の注入速度の減少率、すなわち、現時点における亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎと目標値Ｄａとの差分の係数２×ΔＶ２は、亜鉛注入の前期における亜鉛の注入速度の減少率、すなわち、現時点における亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎと目標値Ｄａとの差分の係数ΔＶ２よりも大きい。これによって、亜鉛濃度Ｄｚ＿ｎを速やかに低下させることができるので、一次冷却材Ｃ１の亜鉛濃度の急激な上昇を回避する。
【００７２】
本実施例では、亜鉛注入の前期においては、亜鉛の注入速度の増加量が亜鉛注入の後期における亜鉛の注入速度の増加量よりも大きい。また、亜鉛注入の後期における亜鉛の注入速度の減少率は、亜鉛注入の前期における亜鉛の注入速度の減少率よりも大きい。さらに、亜鉛注入の前期における亜鉛の注入速度の最大値は、亜鉛注入の後期における亜鉛の注入速度の最大値よりも大きい。これによって、亜鉛注入の前期に一次冷却材Ｃ１へ注入される亜鉛の量は、亜鉛注入の後期に一次冷却材Ｃ１へ注入される亜鉛の量よりも大きくなる。
【００７３】
その結果、一次冷却配管を構成するＴＴ６９０材の表面に形成される酸化皮膜の亜鉛の取り込み量が大きく、また、酸化皮膜の生成速度も大きい亜鉛注入の前期においては、より多くの亜鉛を一次冷却材Ｃ１中に存在させて、酸化皮膜へ亜鉛を効率的に取り込ませることができる。一方、一次冷却配管を構成するＴＴ６９０材の表面に形成される酸化皮膜の亜鉛の取り込みが進行し、また、酸化皮膜の生成速度が低下する亜鉛注入の後期においては、亜鉛の供給が抑制されるので、亜鉛の過剰な消費を抑制できる。
【００７４】
図６は、本実施例の変形例に係る原子力プラントの運転方法のタイミングチャートである。上述したように、亜鉛注入の前期（ｔ＝ｔ２〜ｔ３）においては、酸化皮膜の亜鉛の取り込み量が大きく、また、酸化皮膜の生成速度も大きいが、亜鉛注入の後期（ｔ＝ｔ４〜ｔ５）においては、酸化皮膜の亜鉛の取り込みが進行し、また、酸化皮膜の生成速度が低下する。このため、亜鉛注入の前期においては、注入速度Ｖを大きくし、亜鉛注入の後期においては、注入速度Ｖを低下させる。
【００７５】
より具体的には、亜鉛注入の前記の開始時（ｔ＝ｔ２）において注入速度Ｖが最大となり、その後時間ｔの進行、すなわち温態機能試験の進行とともに注入速度Ｖを低下させる。その結果、亜鉛注入の前期に一次冷却材Ｃ１へ注入される亜鉛の量は、亜鉛注入の後期に一次冷却材Ｃ１へ注入される亜鉛の量よりも大きくなる。これによって、一次冷却材Ｃ１中の亜鉛の濃度を、酸化皮膜の生成速度及び酸化皮膜の亜鉛の取り込み量に応じた適切な値に維持できる。なお、図６に示す例でも、一次冷却材Ｃ１の加熱を停止したら（ｔ＝ｔ１、ｔ３、ｔ５）、一次冷却材Ｃ１に対する亜鉛の注入を停止する。また、ｔ＝ｔ０〜ｔ＝ｔ１までの期間は、亜鉛注入の初期に相当し、徐々に注入速度を上昇させる期間である。
【００７６】
以上、本実施例では、原子炉の建設後、原子炉の冷却系（ＰＷＲでは一次冷却系）が初めて出力運転温度近くに昇温する際（ＰＷＲでは温態機能試験の実行中）に、前記冷却系に存在する冷却材（ＰＷＲでは一次冷却材）に亜鉛を注入する。すなわち、原子炉の冷却材が通過する配管の内面、冷却材が接触する炉内構造物や蒸気発生器の構造物等の表面に酸化皮膜が形成されていない状態で、亜鉛を注入する。
【００７７】
これにより、亜鉛の腐食抑制効果によって、臨界前に冷却材中に溶け出すＮｉ（被ばく線源であるＣｏ−５８の親元素）が抑制されるので、被ばく低減効果が得られる。また、酸化皮膜に亜鉛が取り込まれることにより、被ばく線源であるＣｏ−５８の酸化皮膜への取り込みが抑制されるので、被ばく低減効果が得られる。これらの被ばく低減効果により、原子炉の定期検査作業従事者の被ばく線量当量は少なくとも１０％程度の低下、被ばく線量としては少なくとも約２０人・ｍＳｖの低下が見込まれる。また、原子炉の冷却材が通過する配管の内面、冷却材が接触する炉内構造物や蒸気発生器の構造物等がＴＴ６９０材で構成される場合に、本実施例に係る原子力プラントの運転方法はより好適である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように、本発明に係る原子力プラントの運転方法は、亜鉛の注入により被ばくを低減することに有用であり、特に、加圧水型の原子炉を備える原子力プラントに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】原子力プラントを示す模式図である。
【図２】ＴＴ６９０材に対する亜鉛注入量とｐＨ７．３における腐食量との関係を示す図である。
【図３】ＴＴ６９０材の腐食量の経時変化を示す図である。
【図４】本実施例に係る原子力プラントの運転方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】本実施例に係る原子力プラントの運転方法のタイミングチャートである。
【図６】本実施例の変形例に係る原子力プラントの運転方法のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１  原子力プラント
１Ｗ  格納容器
２  原子炉
２Ｃ  核燃料
３  蒸気発生器
３Ｔ  伝熱管
４  加圧器
５  一次冷却材ポンプ
６Ａ  一次冷却材第１供給通路
６Ｂ  一次冷却材第２供給通路
６Ｃ  一次冷却材回収通路
７Ｓ  蒸気供給通路
７Ｒ  二次冷却材回収通路
８  タービン
９  復水器
１０  発電機
１１  再生熱交換器
１２  非再生熱交換器
１３Ａ  一次冷却材取り出し通路
１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ  一次冷却材通路
１３Ｅ、１３Ｆ  一次冷却材戻し通路
１４  体積制御タンク
１５  充填ポンプ
１６  脱塩塔
２０  亜鉛注入装置
２１  亜鉛タンク
２２  亜鉛注入ポンプ
２３  流量調整弁
２４  亜鉛供給通路
２５  亜鉛注入通路
２６  開閉弁
２８  流量計
２９  一次冷却材サンプル採取点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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