(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２基の蒸気発生器の胴側空間の底部を移送配管により互いに連通させ、一方の蒸気発生器の胴側空間に洗浄液を所定量供給し、しかる後、この洗浄液に不活性ガス圧を作用させて、前記移送配管を介して他方の蒸気発生器に前記洗浄液を移送し、所定時間後に、同様にして、前記洗浄液を前記他方の蒸気発生器から前記一方の蒸気発生器へ逆移送することを特徴とする原子力プラントの蒸気発生器内部洗浄方法。
【請求項２】
前記洗浄液の移送および逆移送を促進するために、前記移送配管に移送ポンプを備えたことを特徴とする請求項１記載の原子力プラントの蒸気発生器内部洗浄方法。
【請求項３】
少なくとも２基の蒸気発生器の胴側空間において、上部同士を上部連結管により連通させ、下部同士をＵ字管によりそれぞれ連通させ、このＵ字管の一方の脚部に窒素ガスを注入すると共に他方の脚部に洗浄液を注入し、Ｕ字管と上部連結管を介して複数の蒸気発生器間に洗浄液の循環流を形成させ、その後、一方の脚部に洗浄液を注入すると共に他方の脚部に窒素ガスを注入するように切り替え、流れ方向の逆転した循環流を形成させることを特徴とする原子力プラントの蒸気発生器内部洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は大型のシェルチューブ型熱交換器の内部を洗浄する方法に関し、特に原子力プラントの蒸気発生器の内部を洗浄する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在発電用として広く使用されている加圧水型原子炉は、一般に２乃至４基の蒸気発生器を使用している。この蒸気発生器は細部では構造が異なるが、シェルチューブ型熱交換器を蒸気発生器として使用したものである。即ち、多数の伝熱管の内部に高温の一次流体即ち原子炉冷却材を流し、伝熱管の外側の胴側空間に二次流体即ち給水を流し、この給水を蒸発せしめて主蒸気とする。而して、胴側空間（以下２次側空間という。）においては、給水が蒸発を繰り返すのでその中に含まれていた不純物が伝熱管の外表面及び２次側空間部機器表面にスケールとして付着する。このようなスケールは腐食などを促進するから伝熱管等の健全性維持などに好ましくなく、定期的或いは必要に応じてスケール除去の洗浄が行われる。
【０００３】
以上のような事情から、従来行われている蒸気発生器内部洗浄方法の一例を、図４を参照して説明する。図において、蒸気発生器１０の構造は概念的に示されているが、竪型の胴１１の下側は厚い管板１３に一体的に接続され、又図示しない汽水分離器などを収容する上方拡大部１１ａは、主蒸気弁１５を備えた主蒸気管に連絡している。管板１３の下側は鏡板１７によって囲まれ、その中に水室１９、２１が隔壁２３によって分けられて形成されている。そして、１本のみ概念的に示された逆Ｕ字形の伝熱管２５が胴１１の中に設けられ、その両端は管板１３の穴に挿入されてそれぞれ水室１９、２１に開口している。伝熱管２５は薄肉の細管であって、非常に狭い間隔で配置されて伝熱管束を形成しているが、その外面に鉄酸化物スケール２７が付着する。また胴１１内側表面、管板１３表面等２次側機器表面にも鉄酸化物スケールが付着する。洗浄はこの鉄酸化物スケール２７を除去しようとするものである。尚、通常運転時には、原子炉冷却材が水室２１、伝熱管２５及び水室１９を順次流れ、二次側の給水を加熱する。
【０００４】
このような構造の蒸気発生器内部を洗浄するには、図４（ａ）に示すように、胴１１の内部に化学洗浄液２９を入れ、被洗浄部を浸漬する。そして、主蒸気弁１５を閉じ、内部の温度を１７０℃、圧力を１０ataとする。化学洗浄液２７をこの温度に維持するには、伝熱管２５内を流れる一次流体の熱を使用しても良い。この状態では、化学洗浄液２９中の温度差により自然対流が生じ、化学洗浄液２９は流動する。そして、主蒸気弁１５を全開して図４（ｂ）に示すようにする。即ち、主蒸気弁１５の全開により、内部の圧力は大気圧となるから、化学洗浄液２９内の随所で沸騰が生じ、気泡は上昇し、化学洗浄液２９は激しく流動乃至撹拌される。このような沸騰作用により、鉄酸化物スケール２７の溶解作用が促進され、洗浄が促進される。このような洗浄は、化学洗浄液２９による鉄酸化物スケール２７の溶解反応が基になっており、その進行は溶解物の拡散により規制されているから、前述の沸騰撹拌により大きく促進される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の蒸気発生器内部洗浄方法においては、洗浄作業の進行を大きく規制する洗浄液撹拌を減圧沸騰に依存していたため、洗浄作業時間が長くなるという問題があった。これは又、蒸気発生器が、狭い遮蔽区画室の内部に設けられていて、通常の撹拌促進装置を使用しがたいという事情も影響している。更には、前述のように、蒸気発生器が複数設けられているため、一基毎に行う洗浄方法では長時間の洗浄作業が余儀なくされていた。
従って、本発明の目的は、原子力プラントにある複数の蒸気発生器の内部を短時間で効率よく洗浄する方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明による原子力プラントの蒸気発生器内部洗浄方法は、少なくとも２基の蒸気発生器の胴側空間の底部を移送配管により互いに連通させ、一方の蒸気発生器の胴側空間に洗浄液を所定量供給し、しかる後、この洗浄液に不活性ガス圧を作用させて、前記移送配管を介して他方の蒸気発生器に前記洗浄液を移送し、所定時間後に、同様にして、前記洗浄液を前記他方の蒸気発生器から前記一方の蒸気発生器に逆移送し、複数の蒸気発生器に交互に給排するものである。洗浄液の駆動源としては、蒸気発生器の主蒸気弁を介する加圧不活性ガスの圧力を使用しても、これに移送配管に設けた移送ポンプを併用しても良い。又、本発明の別の態様によれば、原子力プラントの蒸気発生器内部洗浄方法は、少なくとも２基の蒸気発生器の胴側空間において、上部同士を上部連結管により連通させ、下部同士をＵ字管によりそれぞれ連通させ、このＵ字管の一方の脚部に窒素ガスを注入すると共に他方の脚部に洗浄液を注入して、Ｕ字管と上部連結管を介して複数の蒸気発生器間に洗浄液の循環流を形成させ、その後、一方の脚部に洗浄液を注入すると共に他方の脚部に窒素ガスを注入するように切り替え、流れ方向の逆転した循環流を形成させることを特徴とするものである。このようにして、循環する洗浄液が、その流れ方向を逆転させながら、伝熱管の外面の鉄酸化物スケールとの溶解反応部に順次流れ込むと、溶解物の拡散が促進され、溶解反応乃至洗浄が促進される。好適な実施形態によれば、循環流の流れ方向は適宜逆転され、又、伝熱管内に原子炉冷却材を流して加熱蒸発により拡散を更に促進させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。尚、従来技術に関する図面を含め、全図にわたり同一部分には同一の符号を付し、発明の迅速且つ正確な理解の一助とする。
先ず、図１に示すように２基の蒸気発生器１０のブローダウン配管３１を移送配管３３で繋ぐ。ブローダウン配管３１は、蒸気発生器１０の管板１３近傍に開口して元々設けられているもので、本来の目的は胴１１の内部の給水を排出するものである。移送配管３３には移送ポンプ３５が設けられているが、その取り付けスペースが原子力プラント内に確保できないときは、移送ポンプ３５を取り付けなくても良い。移送配管３３で繋がれた２基の蒸気発生器１０は同一構造であるが、以下の洗浄操作の説明では、これらを峻別するためそれぞれ符号を１０ａ、１０ｂとする。先ず、蒸気発生器１０ａに洗浄液２９を所定水位まで入れる。次いで主蒸気弁１５を経由して加圧窒素ガスを供給すると共に移送ポンプ３５を作動する。これにより、洗浄液２９は、蒸気発生器１０ａのブローダウン配管３１、移送配管３３及び蒸気発生器１０ｂのブローダウン配管３１を通り蒸気発生器１０ｂの中に移される。このとき、蒸気発生器１０ｂの主蒸気弁１５は開放されており、蒸気発生器１０ｂ内の空気は主蒸気弁１５を通って大気中に押し出される。所定時間後、同様な操作により、蒸気発生器１０ｂ内の洗浄液を移送ポンプ３５３を通って蒸気発生器１０ａ内へ逆移送する。この移送操作と逆移送操作を適宜繰り返す。
【０００８】
上述の洗浄液の移送操作により、洗浄液２９が押し出される蒸気発生器１０ａ内では、伝熱管２５の外面に沿って洗浄液が下向きに流れ、一方洗浄液が流入する蒸気発生器１０ｂ内では、洗浄液の液面が上昇するに際し伝熱管２５の外面の鉄酸化物スケール２７に洗浄液２９が次々と衝突、接触する。このような洗浄液の流動及び鉄酸化物スケールとの接触作用により、鉄酸化物スケール２７の溶解は促進され、洗浄が効果的に行われる。更に、洗浄作業は、少なくとも２基の蒸気発生器について同時に行うので、この面からも洗浄時間が短縮されると共に必要洗浄液量は１基分の容量となるので、材料の削減となると共に後から行う洗浄液処理作業も半減し、廃液処理コストも削減される。
【０００９】
撹拌による洗浄作用の効果を実証すべく、次のような比較試験を行った。被洗浄物は鉄酸化物として代表的なマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）を使用し、洗浄液はマロン酸７％、アスコルビン酸３％を含む液を用いた。試験温度は６０℃である。その結果を図２に示す。図２のグラフにおいて、曲線Ｉが撹拌した場合の溶出鉄イオンの経時変化、曲線IIが撹拌をしない場合の溶出鉄イオンの経時変化を示している。ここではマグネタイトを洗浄液中に静止したケースと、定期的にステーラー撹拌による水位上下振動を積極的に実施撹拌したケース、の２ケースの結果を示した。図２のグラフから判るように、マグネタイト１０ｇを溶解せしめるのに要した時間は、撹拌をした場合は約５時間程度であるのに対し、撹拌しない場合では、２５時間経過した後でも撹拌をした場合の溶解は得られない。
【００１０】
次に図３を参照して別の実施形態を説明する。先ず、図示するように２基の蒸気発生器１０（これらも同一構造であるが作用の説明に便なるように符号１０ａ、１０ｂを付けて区別する。）の胴１１の上部を上部連結管４１により連通させる。具体的にはその部分にあるマンホールの蓋と同形のフランジを上部連結管４１の両端に取り付けることにより、上部連結管４１の取着は容易に行われる。次に蒸気発生器１０ａ、１０ｂの下部にあるブローダウン配管３１をＵ字管４３により連結する。Ｕ字管４３の下方脚部には、対応する位置にジョイント４３ａ、４３ｂを備え、これらは後述するように窒素ガス注入ライン４５、洗浄液注入ライン４７に着脱自在に連結可能である。自明のことであるが、上部連結管４１及びＵ字管４３の取付は、洗浄の準備作業であるので同時並行的に行っても、先後入れ替えて行っても良い。
【００１１】
前述のように準備が完了したら、窒素ガス供給ライン４５をジョイント４３ａに、洗浄液注入ライン４７をジョイント４３ｂに接続して、窒素ガスと洗浄液とをＵ字管４３にそれぞれ注入する。このようにすると、窒素ガスはそのまま上向きに流れ、蒸気発生器１０ａに流入するが、洗浄液もこの流れに導かれて蒸気発生器１０ａに流れ込む。この際、蒸気発生器１０ａの主蒸気弁１５は開放されていて、窒素ガスは大気中に逃れるから、窒素ガス流は好適に維持される。洗浄液の水位が、上部連結管４１の位置に達すれば、蒸気発生器１０ａ、１０ｂ、上部連結管４１及びＵ字管４３を通る時計回りの洗浄液循環流が生じる。この洗浄液循環流を所定時間続け、その後窒素ガス供給ライン４５と洗浄液注入ライン４７の接続関係を入れ替え、窒素ガス注入と洗浄液注入とを行う。そうすると、洗浄液循環流の向きは反時計方向に切り替わる。このような、洗浄液の循環流により、伝熱管２５の外面の鉄酸化物スケール２７と洗浄液との溶解反応は、反応部の溶液が迅速に入れ替わるので、促進される。
【００１２】
選択的な操作ではあるが、前述の洗浄液循環流の維持に合わせ、伝熱管２５の中に相対的には高温の原子炉冷却材を流す。このようにすると、洗浄液は加熱されて昇温し、蒸気を発生する。このような蒸気発生を効果的に行うため、窒素ガス流入側の蒸気発生器１０の主蒸気弁１５を開閉する。このようにして、加圧減圧が繰り返され、沸騰乃至蒸気発生が繰り返され、撹拌される。窒素ガスが流入しない側の蒸気発生器１０の主蒸気弁１５は閉じておく。このようにして、伝熱管２５の外面の鉄酸化物スケールの外面には、循環流及び蒸気発生による洗浄液循環流の流動が生じ、溶解反応乃至洗浄が促進される。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも２基の蒸気発生器を連通し、蒸気発生器のみの洗浄に必要な量の洗浄液を往復移送させ又は流れの向きを替えて循環させて洗浄液を流動させつつ洗浄を行うので、流動により撹拌が促進され、効率よく短時間で多くの蒸気発生器を洗浄することができる。なお、洗浄液を２基の蒸気発生器間で往復移送する場合には、使用洗浄液の量は１基分でよいので、廃液も少なく、廃液処理コストも大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す系統図である。
【図２】前記実施形態の作用効果を説明するための試験結果を示すグラフである。
【図３】本発明の別の実施の形態を示す系統図である。
【図４】従来技術を説明するための系統図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ  蒸気発生器
１１  胴
１３  管板
１５  主蒸気弁
１７  鏡板
１９、２１  水室
２３  隔壁
２５  伝熱管
２７  鉄酸化物スケール
２９  洗浄液
３１  ブローダウン配管
３３  移送配管
３５  移送ポンプ
４１  上部連結管
４３  Ｕ字管
４５  窒素ガス供給ライン
４７  洗浄液注入ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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