(57)【要約】      （修正有）【課題】原子炉底部溶接部などの複雑な曲面形状でも、エッチング液を多量に放出することなく簡易に電解エッチングを行い、原子炉炉内構造物表面の結晶粒界を視認可能とする電解エッチング方法及び装置を提供する。【解決手段】原子炉炉内構造物表面１３を電解エッチングするに当たり、穴が連結構造となるスポンジとエッチング液を一体としてゲル化して電極１，５前方に配置し、当該電極１，５を直流電源９の陰極１１と電気的に接続して、直流電源９の陽極１２と電気的に接続した炉内構造物表面１３に接触または接近させた状態で電圧を印加して通電する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉炉内構造物の表面を水中にて電解エッチングする装置において、少なくとも、穴が連通構造となるスポンジ，電極，ゲル化したエッチング液により構成され、ゲル化したエッチング液はスポンジと一体となって電極前方に配置されることを特徴とする、電解エッチング用電極。
【請求項２】
原子炉炉内構造物の表面を水中にて電解エッチングする装置において、少なくとも、一部の穴が連通構造となるスポンジ，電極，ゲル化したエッチング液により構成され、ゲル化したエッチング液はスポンジと一体となって電極前方に配置されること、一部連通構造とならない独立した気泡の存在により、ゲル化したエッチング液と一体となったスポンジの比重が１未満となることを特徴とする、電解エッチング用電極。
【請求項３】
原子炉炉内構造物の表面を水中にて電解エッチングする装置において、少なくとも、請求項１または請求項２の電解エッチング用電極，直流電源，炉内構造物表面と直流電源の陽極を電気的に接続する手段により構成され、直流電源の陰極は電解エッチング用電極と電気的に接続されており、直流電源の陽極は炉内構造物表面と電気的に接続できることを特徴とする、電解エッチング装置。
【請求項４】
原子炉炉内構造物の表面を大気中にて電解エッチングする方法において、少なくとも、請求項３の電解エッチング装置を用い、直流電源の陰極と電気的に接続した電解エッチング用電極を、直流電源の陽極と電気的に接続した炉内構造物表面に、大気中で接触させた状態で通電することを特徴とする、原子炉炉内構造物表面の電解エッチング方法。
【請求項５】
原子炉炉内構造物の表面を水中にて電解エッチングする方法において、少なくとも、請求項３の電解エッチング装置を用い、直流電源の陰極と電気的に接続した電解エッチング用電極を、直流電源の陽極と電気的に接続した炉内構造物表面に、水中で接触または接近させた状態で通電することを特徴とする、原子炉炉内構造物表面の電解エッチング方法。
【請求項６】
請求項５の原子炉炉内構造物表面の電解エッチング方法において、通電中に電解エッチング用電極近傍の水を吸引することを特徴とする、原子炉炉内構造物表面の電解エッチング方法。
【請求項７】
原子炉炉内構造物の表面を観察する方法において、請求項４もしくは請求項５の原子炉炉内構造物表面の電解エッチング方法を適用した後で、原子炉炉内構造物表面を拡大観察することを特徴とする、原子炉炉内構造物表面の観察方法。
【請求項８】
原子炉炉内構造物の表面を観察する方法において、請求項４もしくは請求項５の原子炉炉内構造物表面の電解エッチング方法を適用した後で、原子炉炉内構造物の表面性状をレプリカに転写し、回収したレプリカの表面を拡大観察することを特徴とする、原子炉炉内構造物表面の観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントの原子炉炉内構造物表面に対する電解エッチング方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解エッチング方法および装置に関し、電解エッチング液を電極近傍で局所的に保持した状態で金属表面を電解エッチングする代表的な公知例としては、特許文献１と特許文献２が挙げられる。
【０００３】
特許文献１は金属表面を研磨する方法に関し、イオン伝導性膜に囲まれた領域にエッチング液を保持する特徴を有している。
【０００４】
特許文献２は原子力発電プラントにおける装置や機器の金属表面に付着した放射能を含む酸化皮膜などを除去する除染法に関し、金属表面に電解質フィルムを接触させ、電解質フィルムと接触する電極に通電することで除去する特徴を有している。
【０００５】
原子力発電プラントの原子炉炉内構造物に生じたき裂が応力腐食割れであるかを評価する場合、き裂の主な進展経路が結晶粒界であるかを確認することが重要な評価指標となる。このため、原子炉炉内構造物表面の結晶粒界を簡易に視認可能とすることが望まれている。結晶粒界を視認可能とする方法としては、王水を用いたエッチングや、金属表面がシュウ酸水溶液等のエッチング液に接した状態で通電する電解エッチングがあるが、原子炉内での施工では炉水中にエッチング液を多量に放出しないことが望まれる。このため、容器開口部を施工面に水密に接触させてエッチング液を施工面近傍に保持することが必要となる。しかしながら、原子炉底部の溶接部など複雑な曲面形状のため、施工面に対して容器開口部を水密に接触させるのが困難な場合もあり、容器と施工面により水密な空間を作成する必要がないエッチング方法が望まれている。容器と施工面により水密な空間を作成する必要がないエッチング方法としては、金属表面の電解研磨方法と除染方法であるが、特許文献１と特許文献２の方法がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の場合、イオン伝導性膜のみでエッチング液を保持しているため、イオン伝導性膜が破損した場合、多量のエッチング液が原子炉内に放出される可能性がある。また、特許文献２の場合、シュウ酸水溶液など、酸性のエッチング液のゲルは脆いため、水中での遠隔操作により施工面までアクセスする過程で損傷する可能性も考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００８−５３９３３４号公報
【特許文献２】特開昭６０−６３４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みなされたものであり、その目的は、原子炉底部に存在する複雑な曲面形状の溶接部に対し、エッチング液を多量に放出することなく簡易に電解エッチングを施し、表面の結晶粒界を視認可能とする方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はかかる課題を解決するために、原子炉炉内構造物表面を電解エッチングするに当たり、少なくとも、穴が連結構造となるスポンジ，電極，ゲル化したエッチング液により構成され、ゲル化したエッチング液はスポンジと一体となって電極前方に配置されることを特徴とする、電解エッチング用電極と、直流電源を用い、直流電源の陰極と電気的に接続した電解エッチング用電極を、直流電源の陽極と電気的に接続した炉内構造物表面に、接触または接近させた状態で電圧を印加して通電する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ゲル化したエッチング液はスポンジと一体となって電極前方に配置されているため、施工面と容器により水密な空間を作成する必要がない。エッチング液の供給系統が不要なことから、電解エッチング装置の構造が単純化できる。また、エッチング液がスポンジと一体となってゲル状に固まっているため、ゲルが損傷し難く、遠方の施工面でも安定した施工が可能となる。
【００１１】
さらに、ゲルとスポンジの組合せにより形状追従性に優れることから、原子炉炉底部に存在する複雑な曲面形状に対しても密着性が良く、エッチングむらの少ない電解エッチングが可能となる。なお、本発明では施工に用いる電解エッチング液を予めゲル化しているため、原子炉内に放出されるエッチング液は少量となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】原子炉炉内構造物の表面を電解エッチングするための電解エッチング用電極の実施例を説明する図。
【図２】原子炉炉内構造物の表面を電解エッチングするための電解エッチング用電極の実施例を説明する図。
【図３】原子炉炉内構造物の表面を水中にて電解エッチングする装置の実施例を説明する図。
【図４】原子炉炉内構造物の表面を大気中にて電解エッチングする方法の実施例を説明する図。
【図５】原子炉炉内構造物の表面を水中にて電解エッチングする方法の実施例を説明する図。
【図６】原子炉炉内構造物表面の電解エッチング方法において、通電中に電解エッチング用電極近傍の水を吸引する方法の実施例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の原子炉炉内構造物の表面を電解エッチングするための電解エッチング用電極について、図１を用いて説明する。
【００１５】
本発明の電解エッチング用電極１は、少なくとも、穴が連通構造となるスポンジ２，電極３，ゲル化したエッチング液４により構成されており、ゲル化したエッチング液４は穴が連通構造となるスポンジ２と一体となって電極３前方に配置される。エッチング液には、例えば１０％シュウ酸水溶液を、ゲル化剤には、例えばアガロースを用いる。
【００１６】
エッチング液と穴が連通構造となるスポンジ２の一体化は、予め電極３の前方に取付けた穴が連通構造となるスポンジ２に、エッチング液とゲル化剤の混合液を滲み込ませてゲル化することにより実施する。
【００１７】
電極３にはオーステナイト系ステンレスや白金を用いるのが望ましい。
【実施例２】
【００１８】
更に、本発明の原子炉炉内構造物の表面を電解エッチングするための電解エッチング用電極について、図２を用いて説明する。
【００１９】
本発明の電解エッチング用電極５は、少なくとも、一部の穴が連通構造となるスポンジ６，電極３，ゲル化したエッチング液４により構成されており、ゲル化したエッチング液４は一部の穴が連通構造となるスポンジ６と一体となって電極３前方に配置される。エッチング液には、例えば１０％シュウ酸水溶液を、ゲル化剤には、例えばアガロースを用いる。
【００２０】
エッチング液と一部の穴が連通構造となるスポンジ６の一体化は、予め電極３の前方に取付けた一部の穴が連通構造となるスポンジ６に、エッチング液とゲル化剤の混合液を滲み込ませてゲル化することにより実施する。
【００２１】
電極３にはオーステナイト系ステンレスや白金を用いるのが望ましい。
【００２２】
なお、一部の穴が連通構造となるスポンジ６には独立した気泡７を、ゲル化したエッチング液と一体となった状態でのスポンジ全体の比重が施工位置の水圧で１未満となる比率で点在させる。
【００２３】
これにより、ゲル化したエッチング液と一体となったスポンジが電極３から外れた場合には、浮力が作用することで水上に浮上するため、回収が容易となる。
【実施例３】
【００２４】
本発明の原子炉炉内構造物の表面を水中にて電解エッチングする装置について、図３を用いて説明する。
【００２５】
本発明の電解エッチング装置８は、少なくとも、請求項１または請求項２の電解エッチング用電極１，５、直流電源９、炉内構造物表面と直流電源の陽極を電気的に接続する手段１０により構成される。
【００２６】
直流電源９の陰極１１は電解エッチング用電極１，５と電気的に接続されており、直流電源９の陽極１２は炉内構造物表面と直流電源の陽極を電気的に接続する手段１０を介して炉内構造物表面と電気的に接続される。
【実施例４】
【００２７】
本発明の原子炉炉内構造物の表面を大気中にて電解エッチングする方法について、図４を用いて説明する。
【００２８】
炉内構造物表面１３の大気中における電解エッチングは、少なくとも、請求項３の電解エッチング装置８を用いて実施する。電解エッチングは、直流電源９の陰極１１と電気的に接続した電解エッチング用電極１を、直流電源９の陽極１２と電気的に接続した炉内構造物表面１３に接触させた状態で直流電源９の電源をＯＮにして、所定の電圧を印加することで実施する。
【００２９】
なお、直流電源９の陽極１２と炉内構造物表面１３は、炉内構造物表面と直流電源の陽極を電気的に接続する手段１０を介して電気的に接続する。
【実施例５】
【００３０】
本発明の原子炉炉内構造物の表面を水中にて電解エッチングする方法について、図５を用いて説明する。
【００３１】
炉内構造物表面１３の水中における電解エッチングは、少なくとも、請求項３の電解エッチング装置８を用いて実施する。電解エッチングは、直流電源９の陰極１１と電気的に接続した電解エッチング用電極１，５を、直流電源９の陽極１２と電気的に接続した炉内構造物表面１３に接触または接近させた状態で直流電源９の電源をＯＮにして、所定の電圧を印加することで実施する。
【００３２】
なお、直流電源９の陽極１２と炉内構造物表面１３は、炉内構造物表面と直流電源の陽極を電気的に接続する手段１０を介して電気的に接続する。
【実施例６】
【００３３】
本発明の原子炉炉内構造物表面の電解エッチング方法において、通電中に電解エッチング用電極近傍の水を吸引する方法について、図６を用いて説明する。
【００３４】
請求項３の電解エッチング装置８を用いて、直流電源９の陰極１１と電気的に接続した電解エッチング用電極１，５を、直流電源９の陽極１２と電気的に接続した炉内構造物表面１３に接触または接近させた状態で直流電源９の電源をＯＮにして、所定の電圧を印加すると、炉内構造物表面１３が電解エッチングされる。この際、金属イオンが溶出するため、吸水手段１４を用いて電解エッチング用電極近傍の金属イオンが溶出した水を吸引して回収する。吸水手段１４による吸水は、例えば、ポンプにより原子炉内の水を吸水し、吸水口を電解エッチング用電極近傍に配置することで実施する。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は表面状態の調査に対して水中遠隔操作で適用することが可能であり、特に原子力発電プラントの原子炉炉内構造物に対する調査に利用できる。また、施工対象が原子炉底部の様に、複雑な曲面形状の場合でも調査に利用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１，５  本発明の電解エッチング用電極
２  穴が連通構造となるスポンジ
３  電極
４  ゲル化したエッチング液
６  一部の穴が連通構造となるスポンジ
７  独立した気泡
８  本発明の電解エッチング装置
９  直流電源
１０  炉内構造物表面と直流電源の陽極を電気的に接続する手段
１１  陰極
１２  陽極
１３  炉内構造物表面
１４  吸水手段
【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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