(57)【要約】【課題】放射性コバルトの酸化皮膜への取り込み抑制効果のために注入する亜鉛使用量を低減することができる原子力発電プラントの運転方法を提供する。【解決手段】原子炉炉水に亜鉛を注入する原子力発電プラントの運転方法において、亜鉛を原子炉炉水に注入し、その後、亜鉛注入の停止及び亜鉛注入の再開を１回以上繰り返す。亜鉛注入を停止した後、亜鉛注入を再開することにより、放射性コバルトの酸化皮膜への取り込み抑制効果のために注入する亜鉛使用量を低減することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉炉水に亜鉛を注入する原子力発電プラントの運転方法において、１サイクルの運転期間の間に、亜鉛を原子炉炉水への注入し、その注入後、前記運転期間の間で亜鉛の注入停止及び再注入を行うことを特徴とする原子力発電プラントの運転方法。
【請求項２】
請求項１において、亜鉛を再注入している間に原子炉を停止することを特徴とする原子力発電プラントの運転方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、亜鉛の注入を停止してから再注入するまでの期間は、亜鉛の注入を停止してから再注入するまでの間に酸化皮膜へ取り込まれた放射性核種をその後の亜鉛の再注入により原子炉炉水中に脱離できる期間であることを特徴とする原子力発電プラントの運転方法。
【請求項４】
請求項１又は２において、亜鉛の注入を停止してから再注入するまでの期間は、４２時間以下であることを特徴とする原子力発電プラントの運転方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかにおいて、亜鉛を再注入してからその停止をするまでの期間は、亜鉛の注入を停止してから再注入するまでの間に酸化皮膜へ取り込まれた放射性核種を当該亜鉛の再注入により原子炉炉水中に脱離できる期間であることを特徴とする原子力発電プラントの運転方法。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れかにおいて、亜鉛を再注入してからその停止をするまでの期間は、４５時間以上であることを特徴とする原子力発電プラントの運転方法。
【請求項７】
請求項１乃至４の何れかにおいて、亜鉛を再注入してからその停止をするまでの期間は、２０時間以上４２時間以下であることを特徴とする原子力発電プラントの運転方法。
【請求項８】
原子炉炉水に亜鉛を注入する原子力発電プラントの運転方法において、１サイクルの運転期間の間に、
原子炉炉水の亜鉛の濃度を原子炉炉水と接触する配管内面に形成される酸化皮膜への放射性核種の取り込みを抑制する濃度とし、
その濃度となった後、原子炉炉水の亜鉛濃度を酸化皮膜への放射性核種の取り込みが増加する濃度とし、
その濃度となった後、原子炉炉水の亜鉛濃度を酸化皮膜へ取り込まれた放射性核種が原子炉炉水中に脱離する濃度とすることを特徴とする原子力発電プラントの運転方法。
【請求項９】
請求項８において、原子炉炉水の亜鉛濃度が酸化皮膜へ取り込まれた放射性核種を原子炉炉水中に脱離する濃度である間に原子炉を停止することを特徴とする原子力発電プラントの運転方法。
【請求項１０】
請求項８又は９において、原子炉炉水の亜鉛濃度が酸化皮膜への放射性核種の取り込みを増加する濃度である期間は、４２時間以下であることを特徴とする原子力発電プラントの運転方法。
【請求項１１】
請求項８乃至１０の何れかにおいて、原子炉炉水の亜鉛濃度が酸化皮膜へ取り込まれた放射性核種を原子炉炉水中に脱離する濃度である期間は、４５時間以上であることを特徴とする原子力発電プラントの運転方法。
【請求項１２】
請求項８乃至１０の何れかにおいて、原子炉炉水の亜鉛濃度が酸化皮膜へ取り込まれた放射性核種を原子炉炉水中に脱離する濃度である期間は、２０時間以上４２時間以下であることを特徴とする原子力発電プラントの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は沸騰水型原子力発電プラント（以下「ＢＷＲ」という。）における原子炉炉水中への亜鉛の注入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＷＲでは燃料で発生した熱を効率的に原子炉圧力容器内の冷却水に移して蒸気にするため、冷却水は再循環ポンプやインターナルポンプによって強制循環される。原子炉内で発生した蒸気は炉心上部に設けられたセパレータ及びドライヤで湿分を除去した後タービンへ送られる。タービンへ送られた蒸気の一部はタービン抽気として取り出され高圧及び低圧ヒータの熱源として利用されるが、他の大部分の蒸気は発電に利用された後復水器で凝縮されて水に戻る。復水器内で復水はほぼ完全に脱気され、炉心での水の放射線分解によって発生した酸素及び水素もほぼ完全に除去される。復水は再び給水として原子炉に供給されるが、原子炉での放射性腐食生成物の発生を抑制するため、復水中の主として金属不純物を除去する目的で復水全量を脱塩基などのイオン交換樹脂濾過装置で処理され、続いて多段の低圧及び高圧ヒータで２００℃近くまで加熱される。一方、腐食生成物の発生は圧力容器内や再循環系等の接水部からも起こり、炉内を循環する放射性腐食生成物の源となるため、これらの主要な一次系構造材は腐食の少ないステンレス鋼やステライト鋼などの不銹鋼の使用が原則となっている。また、炭素鋼製の原子炉圧力容器にはステンレス鋼の内面肉盛りがなされ、炭素鋼が直接炉水と接触することを防いでいる。この様な材料上の配慮に加えて、炉水の一部を炉水浄化装置によって浄化し、炉水中に僅かに生成する金属不純物を積極的に除去している。
【０００３】
しかし、この様な材料及び水質管理による腐食抑制対策によっても炉水中の極僅かな金属不純物の存在は避けられず、一部の金属不純物は金属酸化物として燃料棒の沸騰表面に付着する。燃料棒表面に付着した金属元素は燃料から放射される中性子の照射を受けて原子核反応を起こし、コバルト６０，コバルト５８，クロム５１，マンガン５４等の放射性核種を生成する。これらの放射性核種は大部分が酸化物の形態で燃料棒表面に付着したままであるが、一部は取り込まれている酸化物の溶解度に従って溶出したり、クラッドと呼ばれる不溶性固体として炉水中に再放出される。これらの放射性物質は炉水浄化系によって取り除かれるが、除去できなかったものは再循環系などを循環している間に構造材接水部表面に蓄積する。このため構造材表面から放射線が放射され、定検作業時の従事者の放射線被曝が生じる。そこで配管への放射性核種付着を低減する方法や、配管への放射性核種付着の駆動力となる炉水放射性核種濃度を低減する方法が検討されている。
【０００４】
このような方法の一つとして、亜鉛などの金属イオンを炉水中に共存させ、炉水と接触する配管内面や構造材表面に亜鉛を含む緻密な酸化皮膜を形成することにより、酸化皮膜中へのコバルト６０やコバルト５８等の放射性核種の取り込みを抑制する方法がある。ここで、亜鉛注入によるコバルト６０やコバルト５８等の放射性核種の酸化皮膜への取り込み抑制は、炉水中に亜鉛が共存する期間だけ作用する。従って、炉水への亜鉛注入は連続して行うことが必要となる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｗａｔｅｒ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｆｏｒ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ４，  ＢＮＥＳ，  Ｌｏｎｄｏｎ，  １９８６，  ｐｐ１１３−１１９
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
亜鉛注入による被曝低減効果を維持するためには、上述のように、亜鉛注入を連続して行うことが必要となる。また、亜鉛注入による放射性コバルトの酸化皮膜への取り込み抑制効果は、炉水中の亜鉛濃度が高いほど大きくなる傾向にある。このため、より高い被曝低減効果を求める場合、高濃度の亜鉛注入を行うことになるが、高濃度の亜鉛注入により放射性の亜鉛６５の生成による新たな線量上昇という問題が起こる。従って、放射性亜鉛６５生成の問題を考慮すると亜鉛使用量は少ない方が望ましいが、被曝低減からの要求と相反することになる。
【０００７】
本発明の目的は、放射性コバルトの酸化皮膜への取り込み抑制効果のために注入する亜鉛使用量を低減することができる原子力発電プラントの運転方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
原子炉炉水に亜鉛を注入する原子力発電プラントの運転方法において、１サイクルの運転期間の間に、亜鉛を原子炉炉水に注入し、その後、亜鉛注入の停止及び亜鉛の再注入を１回以上行う。
【０００９】
亜鉛注入を停止した後、亜鉛注入を再開することにより、放射性コバルトの酸化皮膜への取り込み抑制効果のために注入する亜鉛使用量を低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
発明者が亜鉛濃度とコバルト付着量の関係について検討した結果、一旦配管に付着したコバルトが、亜鉛注入によって脱離することを新たな知見として得た。以下、その実験方法と結果について説明する。
【００１１】
図２は、亜鉛注入を行わなかった場合と亜鉛注入を断続的に行った場合のステンレス配管へのコバルト５８の付着量の経時変化を示している。浸漬開始から約１２０時間の間、亜鉛注入を行うことによって配管へのコバルト５８の付着が抑制され、飽和傾向を示している。その後、亜鉛注入を停止すると、コバルト５８の付着量は急激に増加する。約１００時間の亜鉛注入停止期間の後に亜鉛注入を再開したところ、亜鉛注入再開後約２５時間の間に、コバルト５８の付着量が亜鉛注入再開から約５０時間前のコバルト５８の付着量まで減少することが分かった。浸漬開始から約３００時間のところで再び亜鉛注入の停止と再開を繰り返したところ、同様に、停止期間中に急激に付着したコバルト５８が亜鉛注入再開により脱離していく様子が見られた。この現象は、亜鉛注入停止によって急激に付着したコバルトは、完全に酸化皮膜中に固定されるまでにはある程度の時間が必要であることを示しているものと考えられる。つまり、コバルトが完全に酸化皮膜中に固定される前に亜鉛注入が再開されると、亜鉛注入停止によって急激に付着したコバルトは酸化皮膜から脱離していく。
【００１２】
この現象を用いることにより、亜鉛注入による配管等構造材料への放射性コバルト付着抑制効果を維持しながら、亜鉛使用量を低減することができる。すなわち、亜鉛注入を行っている原子力発電プラントにおいて、亜鉛注入の停止期間を設けることによって、亜鉛の使用量を低減する。亜鉛注入の停止によって配管等構造材料への放射性コバルトの付着が急激に増加するが、付着した放射性コバルトが完全に酸化皮膜中に固定化される前に亜鉛注入を再開することで、亜鉛注入停止によって急激に付着した放射性コバルト（酸化皮膜中に完全に固定化される前の放射性コバルト）は付着していた配管等構造材料から脱離する。従って、このような亜鉛注入の停止及び再開を繰り返すことで、亜鉛注入による配管等構造材料への放射性コバルト付着抑制効果を維持しながら、亜鉛使用量を低減することができる。
【００１３】
図３は、亜鉛注入停止期間に対する亜鉛注入再開後のコバルト５８の付着量の回復率を示している。亜鉛注入停止期間中に付着したコバルト５８が亜鉛注入再開によって亜鉛注入停止前の付着量に戻った場合を回復率１００％としている。図３から、亜鉛注入停止期間が４２時間以内であれば、その後の亜鉛注入再開によってほぼ完全にコバルト５８の付着量が亜鉛注入停止前の付着量に戻ることが分かった。
【００１４】
図４は、亜鉛注入再開期間に対する亜鉛注入停止期間中に付着したコバルト５８の付着量の回復率を示している。亜鉛注入停止期間中に付着したコバルト５８が亜鉛注入再開によって亜鉛注入停止前の付着量に戻った場合を回復率１００％としている。図４から亜鉛注入再開期間が２０時間までは、コバルト５８の回復率が急激に上昇していることが分かった。さらに、亜鉛注入再開期間が４５時間以上であれば、亜鉛注入停止期間中に蓄積したコバルト５８をほぼ完全に除去して亜鉛注入停止前の付着量に戻ることが分かった。
【００１５】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施例を図１により説明する。図１は、原子力発電プラントに亜鉛注入を行う場合に、亜鉛使用量の低減と亜鉛注入による放射性コバルト付着抑制効果の維持の両立を図るための給水中亜鉛濃度の変更パターンと、給水亜鉛濃度，給水流量，炉水浄化系流量，炉水保有量から推定される炉水亜鉛濃度の変化パターン、及び図２，図３，図４から推定されるコバルト６０の配管付着量の経時変化を示している。
【００１６】
ここで、給水への亜鉛供給を停止して炉水の亜鉛濃度が下がると配管等構造材料への放射性コバルトの付着量が急激に増大する。しかし、発明者の実験結果から、亜鉛注入停止により付着した放射性コバルトは、炉水の亜鉛濃度を約４２時間以内に回復させ、亜鉛濃度が４５時間以上維持されるとほぼ完全に脱離することがわかった。そこで、例えば、図１のように給水への亜鉛供給停止期間を２日、亜鉛供給再開期間を２日としてこれを繰り返すことによって、亜鉛使用量の低減と亜鉛注入による放射性コバルト付着抑制効果の維持を両立させることができる。
【００１７】
図１の炉水亜鉛濃度推移の推定について説明する。給水流量，炉水浄化系流量，炉水保有水量はプラントによって異なるが、１１０万ｋＷクラスのＢＷＲの代表的な値としてそれぞれ、６４００ｔｏｎ／ｈ，１２０ｔｏｎ／ｈ，４１５ｔｏｎ／ｈ  を用いた。給水から炉水に持ち込まれた亜鉛は炉水浄化系で炉水から除去される他に、燃料表面や炉内構造材料表面への付着によっても炉水から除去される。本実施例では、炉水亜鉛濃度の推移が、注入亜鉛濃度と炉水浄化系が支配的である場合について検討した。燃料や炉内構造材料表面での挙動を考慮したものは実施例２で検討する。
【００１８】
給水へ亜鉛供給を行っているときの給水亜鉛濃度をＣｉｎ（一定）、亜鉛注入開始からｔ時間後の炉水の亜鉛濃度をＣ（ｔ）とすると、炉水における亜鉛の収支式は数１のようになり、これを亜鉛注入開始時の炉水亜鉛濃度ゼロの初期条件でＣ（ｔ）について解くと数２のようになる。
【００１９】
【数１】
2005030814.tif 000003
【００２０】
【数２】
2005030814.tif 000004
【００２１】
数２から、給水亜鉛濃度に対する炉水亜鉛濃度の濃縮倍率の最大値は約５０倍であり、亜鉛注入開始から約６時間で最大値の８０％まで到達することが分かる。
【００２２】
一方、亜鉛注入停止時については、亜鉛注入停止直前の炉水亜鉛濃度をＣＴ  、給水亜鉛濃度をゼロとして数１を解いて数３のようになる。
【００２３】
【数３】
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【００２４】
数３から、亜鉛注入停止後の炉水亜鉛濃度は注入停止から約６時間で注入停止直後の炉水亜鉛濃度の２０％以下に減少することが分かる。
【００２５】
これより、図１のように亜鉛注入と亜鉛注入停止の期間を二日置きに繰り返すことによって、約６時間程度の時間遅れを伴って炉水亜鉛濃度の高い状態と低い状態が二日置きに繰り返される。亜鉛注入によって得られていた放射性コバルトの付着抑制効果は、亜鉛注入停止による炉水亜鉛濃度の低下と共にその効力を失い、炉水亜鉛濃度が低くなっている２日間の間、放射性コバルトは配管等構造材料へ急激に付着する。しかし、２日後に亜鉛注入を再開して炉水亜鉛濃度が亜鉛注入停止前の状態に戻ると、亜鉛注入停止期間中に急激に付着した放射性コバルト（炉水亜鉛濃度が亜鉛注入停止前の状態に戻る前の２日間に付着した放射性コバルト）は配管等構造材料の酸化皮膜内に固定化されていないため、炉水中に存在する亜鉛によって脱離する。
【００２６】
（実施例２）
以下、本発明の第２の実施例を、図５により説明する。図５は、ＢＷＲにおける給水，炉水及び蒸気の流れを示している。給水系１から原子炉圧力容器２へ持ち込まれた炉水は核燃料３の核分裂による熱によって加熱される。加熱された炉水は蒸気となってタービン４へ送られ、発電が行われる。炉水は核燃料３から効率的に熱を取るため再循環系５によって強制循環されるが、一部の炉水は炉水浄化系６へ導入され熱交換器７で冷却された後、濾過脱塩装置８によって不純物を取り除かれてから給水側に戻される。また発生した蒸気の一部は高圧給水ヒータ９及び低圧給水ヒータ１０で給水の予熱に使用される。発電を行った後の蒸気は復水器１１で水に戻され、給水系１から腐食生成物が持ち込まれることを抑制するため復水浄化系１２により不純物が除去される。亜鉛注入は、復水浄化系１２の後段の給水系１に亜鉛注入のための亜鉛溶液タンク１３と亜鉛注入ポンプ１４を接続して行う。炉水の水質については再循環系５或いは炉水浄化系６の入口に接続したサンプリングライン１５からサンプリングを行って分析する。
【００２７】
給水への亜鉛注入開始後、炉水の亜鉛濃度の変化を連続的に測定し、計算される給水亜鉛濃度に対する炉水亜鉛濃度の応答挙動を調べ、炉水亜鉛濃度の給水亜鉛濃度に対する濃縮倍率，定常濃度までの応答速度を調べる。続いて、炉水亜鉛濃度が定常濃度となった後に給水への亜鉛供給を停止し、炉水亜鉛濃度の応答速度を調べる。炉水亜鉛濃度の推移が、注入亜鉛濃度と炉水浄化系が支配的である場合は実施例１と同様になる。一方、炉水亜鉛濃度の推移が、注入亜鉛濃度と燃料や炉内構造材料表面での亜鉛の付着溶出に大きく影響を受ける場合は到達濃縮倍率や定常濃度までの応答時間が実施例１の場合とは大きく異なる場合がある。その場合には到達濃縮倍率の低下や応答時間の遅れを考慮した給水亜鉛濃度の制御が必要になる。
【００２８】
例えば濃縮倍率が２５倍で炉水亜鉛濃度の目標が５ｐｐｂ  であったとすると、給水亜鉛濃度を０．２ｐｐｂとするように亜鉛溶液タンク１３の亜鉛溶液濃度と亜鉛注入ポンプ１４の注入速度を調整する。また給水への亜鉛供給を開始してから炉水の亜鉛濃度が定常濃度になるまでに長い時間が必要となる場合（応答速度が遅い場合）、例えば亜鉛注入を開始してから定常濃度の８０％に達するのに１日かかるような場合は、炉水中亜鉛濃度を亜鉛注入期間の定常濃度にするための亜鉛注入の再開時期を実施例１のような場合に比べて１日早くする必要がある。逆に給水への亜鉛供給を停止しても炉水亜鉛濃度が直ちに低下しないような場合、例えば給水への亜鉛供給を停止して１日後に炉水亜鉛濃度が亜鉛注入期間の定常濃度の８０％までしか低下しないような場合は、炉水中亜鉛濃度を亜鉛注入期間の定常濃度にするための亜鉛注入の再開時期を実施例１のような場合に比べて１日延ばすことが可能となる。
【００２９】
図６に、上述したような炉水亜鉛濃度挙動を示す場合に、本発明を適用して亜鉛注入による放射性コバルトの配管等構造材料への付着抑制効果を維持しながら亜鉛使用量を低減するための給水亜鉛濃度の変更パターンの一例を示す。給水への亜鉛供給を停止してから炉水亜鉛濃度が連続注入時定常濃度の８０％に低下するまでの応答時間遅れが１日あることから、この間は放射性コバルトの配管等構造材料への付着抑制効果が維持される。その後は炉水亜鉛濃度が低下し、放射性コバルトの付着が急激に増加する。ここで、付着した放射性コバルトが完全に固着するためには付着から約４２時間を要するので、その前に給水への亜鉛供給を再開して炉水亜鉛濃度を上げる必要がある。給水への亜鉛供給を再開してから炉水亜鉛濃度が連続注入時定常濃度の８０％に達するまでの応答時間遅れが１日あることを考慮して、炉水亜鉛濃度が連続注入時定常濃度の８０％を下回ってから１日後に給水への亜鉛供給を再開すると応答時間遅れを含めても炉水亜鉛濃度の低い状態は２日以内とすることができる。ここで、亜鉛濃度の低い期間に急激に付着した放射性コバルトを除去するためには亜鉛濃度の高い期間を４５時間以上確保する必要がある。給水への亜鉛供給期間を２日とすると、最初の１日間は応答時間遅れのため連続注入時定常濃度の８０％に達しないが、２日目からの１日間は連続注入時定常濃度の８０％以上となる。また、給水への亜鉛供給の２日目終了後に亜鉛供給を停止しても亜鉛供給停止による炉水亜鉛濃度変化の応答時間遅れが１日あることから、停止後１日間も炉水亜鉛濃度の高い期間として算定することができる。これにより、亜鉛濃度の低い期間に急激に付着した放射性コバルトを除去するのに必要な亜鉛濃度の高い期間を４５時間以上である２日間確保することができる。
【００３０】
給水への亜鉛供給の停止及び再開による炉水亜鉛濃度の応答時間遅れはプラントの運転時間の経過と共に変化する。従って、サンプリングライン１５から得られる最新の試料の炉水亜鉛濃度分析値から得られる応答時間遅れを、亜鉛供給の停止及び再開の判断材料に用いることが望ましい。
【００３１】
実施例１及び実施例２において、炉水中亜鉛濃度の高い状態と低い状態を区別するものとして、０．１ｐｐｂ等のある給水亜鉛濃度を連続的に維持して達成される定常的な炉水亜鉛濃度の８０％という境界値を設定して用いた。しかし、この値は亜鉛注入による放射性コバルトの配管等構造材料への付着抑制効果を優先させるのか、或いは亜鉛使用量の低減を優先させるのか、どちらをより重視するかによって他の値にすることができる。例えば、亜鉛の使用量低減よりも放射性コバルトの付着抑制効果に重点を置く場合は、この境界値を１００％未満の例えば９０％のように上げることができる。逆に放射性コバルトの付着抑制効果よりも亜鉛使用量低減に重点をおく場合は、この境界値を７０％等のように下げることができる。境界値１００％では連続注入になるので、被曝低減効果の維持と亜鉛使用量の低減の両立を図るという本発明の目的と異なる。また、境界値が５０％等のように低いと、亜鉛注入再開期間における炉水亜鉛濃度の平均値が、給水亜鉛濃度を連続的に維持したときに達成される定常的な炉水亜鉛濃度と大きく異なることがある。この場合、目標となる放射性コバルトの付着抑制効果は、給水亜鉛濃度を連続的に維持したときに達成される定常的な炉水亜鉛濃度によってもたらされる付着抑制効果ではなく、亜鉛注入再開期間における炉水亜鉛濃度の平均値を連続的に維持した場合の付着抑制効果に近くなる。
【００３２】
実施例１及び実施例２において、１回当たりの亜鉛注入停止期間を２日間とした実施例を示した。この期間は、発明者の実験結果から、亜鉛注入量の低減と放射性コバルト付着抑制効果の維持を両立できると考えた期間である。しかし、この期間は、亜鉛注入による放射性コバルトの配管等構造材料への付着抑制効果を優先させるのか、或いは亜鉛使用量の低減を優先させるのか、どちらをより重視するかによって他の値にすることができる。つまり、亜鉛注入停止期間は２日間に限られず、亜鉛注入の停止及び再開を行うことにより、本発明の目的である亜鉛注入量の低減と放射性コバルトの付着抑制効果の維持を両立することができる。ここで、亜鉛注入の停止期間を４２時間より長くすると、亜鉛注入量をより低減することができる。亜鉛注入の停止期間を４２時間より短くすると、応答時間遅れのため炉水亜鉛濃度が十分に下がりきらないような場合は低濃度の亜鉛注入を連続して行った場合と同等になるので、本発明の効果である亜鉛注入停止期間に付着した放射性コバルトを亜鉛注入再開時に脱離させるという効果は得られない。従って亜鉛供給停止期間は、炉水亜鉛濃度が十分に下がる期間を設定する必要がある。これはプラントの状況によって異なるのでサンプリングライン１５から得られる炉水亜鉛濃度から、例えば亜鉛供給停止前の炉水亜鉛濃度の１／１０になるのに必要な期間よりも長く設定することが必要である。
【００３３】
また、実施例１及び実施例２において、１回当たりの亜鉛供給再開期間を２日間とした実施例を示した。この期間は、発明者の実験結果から、亜鉛注入量の低減と放射性コバルト付着抑制効果の維持を両立できると考えた期間である。しかし、この期間は、亜鉛注入による放射性コバルトの配管等構造材料への付着抑制効果を優先させるのか、或いは亜鉛使用量の低減を優先させるのか、どちらをより重視するかによって他の値にすることができる。つまり、亜鉛注入再開期間は２日間に限られず、亜鉛注入の停止及び再開を行うことにより、本発明の目的である亜鉛注入量の低減と放射性コバルトの付着抑制効果の維持を両立することができる。発明者の実験結果から、炉水亜鉛濃度が低い期間に急激に付着した放射性コバルトを除去するためには、炉水亜鉛濃度の高い期間として４５時間以上が必要であった。実施例１及び実施例２において、亜鉛供給期間を２日間としたのは、実機では亜鉛供給再開時に炉水亜鉛濃度が上昇するまで応答時間の遅れが存在するためである。例えば実施例２では亜鉛供給を再開して１日目は応答時間遅れのため炉水亜鉛濃度の高い状態が達成されず、２日目から１日間亜鉛供給を続けることで１日間の炉水亜鉛濃度の高い状態が維持され、炉水亜鉛濃度の低い期間に急激に付着した放射性コバルトを除去できる。応答時間遅れは亜鉛供給停止時にも存在するため、実施例１及び実施例２において、炉水亜鉛濃度の高い状態が２日間持続することとなる。このため、亜鉛供給停止時の応答時間遅れによる炉水亜鉛濃度の高い状態の維持期間を考慮すると、亜鉛供給期間を短くすることが可能である。一方、１回当たりの亜鉛供給期間を長くしても本発明の効果である亜鉛使用量の低減と亜鉛による放射性コバルトの付着抑制効果維持を達成することができる。
【００３４】
実施例１及び実施例２において、亜鉛供給の中断及び再開は周期的に行ったが、これは周期的に行う方が亜鉛注入の中断と再開の操作を行い易いためである。しかしながら、中断期間と再開期間のところで示したようにそれぞれの期間は幅を持っており、中断期間と再開期間が毎回異なっていても、これを繰り返す操作を行うことで、本発明の効果である亜鉛使用量の低減と放射性コバルトの付着抑制効果の維持を達成することができる。
【００３５】
（実施例３）
以下、本発明の第３の実施例を、図７により説明する。本実施例では、サンプリングライン１５の後に炉水分析装置１６を接続している。炉水分析装置１６はイオンクロマトグラフィー，原子吸光分析装置，誘導結合プラズマ発光分光分析装置，誘導結合プラズマ質量分析装置等の元素分析装置を１台以上有しており、サンプリングライン１５からサンプリングした炉水をインラインで測定することができる。炉水分析装置１６により、分析された炉水亜鉛濃度のデータが信号線１７によって亜鉛注入制御装置１８へ送信される。亜鉛注入制御装置１８により、給水への亜鉛供給及び亜鉛供給停止に伴う炉水亜鉛濃度の応答時間に関するデータが蓄積され、蓄積された応答時間に関するデータ及び炉水分析装置１６から送られてくる最新の炉水亜鉛濃度の分析値を基に亜鉛注入開閉バルブ１９の開閉操作を制御する。
【００３６】
亜鉛注入制御装置１８による給水への亜鉛供給制御として、例えば、プラント運転開始時に給水への亜鉛供給を行い、炉水亜鉛濃度の応答時間に関するデータを蓄積させる。ここでは、例えば炉水亜鉛濃度が一定値になるその一定値の８０％に達するまで１日かかったとする。炉水亜鉛濃度がほぼ一定になってから、例えば炉水亜鉛濃度の時間当たりの変化量が５％以内の状態が４日間続いたら給水への亜鉛供給を停止するようにする。炉水亜鉛濃度の低い期間を２日間とするためには、亜鉛供給再開から炉水亜鉛濃度が連続注入時亜鉛濃度の８０％まで達するのに１日の応答時間遅れがあることを考慮し、炉水亜鉛濃度が亜鉛供給停止前の８０％を下回ってから１日間亜鉛供給を停止した状態を持続し、その後亜鉛供給を再開するようにする。このときも亜鉛供給再開に対する炉水亜鉛濃度の応答時間に関するデータを蓄積しておき、次回亜鉛供給再開時の炉水亜鉛濃度応答時間遅れのデータとして用いる。亜鉛供給を再開して炉水亜鉛濃度が連続亜鉛注入時炉水定常亜鉛濃度の８０％を超えてから１日間、亜鉛供給を持続するようにして、その後、亜鉛供給を停止する制御を行う。このような制御を１サイクルの間繰り返すことで、亜鉛使用量の低減と亜鉛による放射性コバルトの配管等構造材料への付着抑制効果を維持できる。
【００３７】
（実施例４）
以下、本発明の第４の実施例を、図８により説明する。図８は、本発明の亜鉛注入方法を適用したＢＷＲの給水亜鉛濃度と炉水亜鉛濃度の原子炉停止操作開始直前の経時変化、及び図２，図３，図４から推定されるコバルト６０付着量経時変化を示している。亜鉛注入と亜鉛注入の停止を繰り返す運転方法においては、亜鉛注入停止期間中に配管等構造材料に対して放射性コバルトが急激に付着する。
【００３８】
このため、原子炉停止直前に炉水亜鉛濃度が低い状態の場合、配管等構造材料に余分な放射性コバルトが付着することになる。ここで、原子炉停止後の原子力発電プラントにおける定検作業時の被曝線量を考慮すると、原子炉停止操作開始前に炉水亜鉛濃度を高い状態とし、原子炉停止後において放射性コバルトの配管等構造材に対する付着量を低い状態で維持することが望ましい。より好ましくは原子炉停止操作開始前約４５時間以上、炉水亜鉛濃度の高い状態を維持すれば前回の炉水亜鉛濃度の低い状態の期間に急激に付着した放射性コバルトを完全に除去することができる。
【００３９】
（実施例５）
以下、本発明の第５の実施例を、図９により説明する。本実施例では、亜鉛注入系は、亜鉛溶液の注入量を制御することができる注入量調整器付き亜鉛注入ポンプ２０を有する。実施例１及び実施例２においては、亜鉛注入ポンプ１４を停止して炉水亜鉛濃度の低い状態を達成した。本実施例では、亜鉛濃度の低い状態においても亜鉛供給を完全には停止せず、微量の亜鉛（例えば、炉水亜鉛濃度の高い状態を維持するのに必要な量の１／１０）を供給して運転を行う。微量の亜鉛を供給し続けることにより、亜鉛供給再開時の炉水亜鉛濃度の応答時間遅れを短縮し、亜鉛注入再開及び停止の判断を容易とすることができる。また、亜鉛注入系統を連続使用することで、注入ポンプの停止に伴う配管系統の目詰まり等の不具合を避けることが可能となる。
【００４０】
（実施例６）
以下、本発明の第６の実施例を、図１０により説明する。本実施例では、亜鉛注入系は、炉水亜鉛濃度の高い状態を維持するために用いる高濃度用亜鉛溶液タンク２１及び炉水亜鉛濃度の低い状態を維持するために用いる低濃度用亜鉛溶液タンク２２を備えている。実施例５においては、炉水亜鉛濃度を変更するために注入量調整器付き亜鉛注入ポンプ２０を用いた。本実施例では、炉水亜鉛濃度の低い状態を維持するために低濃度用亜鉛溶液タンク２２を用いることで炉水亜鉛濃度の変更を行う。低濃度用亜鉛溶液タンク２２を用いて炉水亜鉛濃度の変更を行うことで、亜鉛供給再開時の炉水亜鉛濃度の応答時間遅れを短縮し、亜鉛注入再開及び停止の判断を容易とすることができる。また、亜鉛注入系統を連続使用することで、注入ポンプの停止に伴う配管系統の目詰まり等の不具合を避けることが可能となる。
【００４１】
上記各実施例では、１サイクルの運転期間の間に、亜鉛を原子炉炉水に注入し、その後、亜鉛の注入停止及び再注入を行う。ここで、１サイクルの運転期間とは原子炉を起動して燃料交換のために原子炉を停止するまでの期間をいう。
【００４２】
上記各実施例によれば、１サイクルの運転期間の間に、亜鉛を原子炉炉水に注入し、その後、亜鉛の注入停止及び再注入を行うことにより、放射性コバルトの酸化皮膜への取り込み抑制効果のために注入する亜鉛使用量を低減することができる。
【００４３】
さらに、亜鉛注入停止期間を４２時間以下、亜鉛注入再開期間を４５時間以上とすることにより、亜鉛使用量を低減しつつ、連続亜鉛注入の場合と同様の放射性コバルトの配管等構造材料への付着抑制効果を維持することができる。
【００４４】
上記各実施例では、亜鉛注入再開期間を４５時間以上とした。ここで、図４から、回復率は亜鉛注入再開期間が２０時間までは急激に増加するが、亜鉛注入再開期間が２０時間以後は回復率が緩やかになる。従って、亜鉛注入再開期間を２０時間から４５時間とすることにより、放射性コバルトの酸化皮膜への取り込み抑制効果を維持しつつ、コバルト付着量の回復率の亜鉛注入量に対する効率を高めることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、亜鉛注入を停止した後、亜鉛注入を再開することにより、放射性コバルトの酸化皮膜への取り込み抑制効果のために注入する亜鉛使用量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例における給水亜鉛濃度の変更パターン，炉水亜鉛濃度及びコバルト付着量の経時変化を示す図。
【図２】亜鉛注入停止及び再開の繰り返しによるコバルト５８付着量の経時変化を示す図。
【図３】亜鉛注入停止期間と亜鉛注入再開後のコバルト付着量回復率の関係を示す図。
【図４】亜鉛注入再開期間と亜鉛注入再開後のコバルト付着量回復率の関係を示す図。
【図５】炉水亜鉛濃度をモニターしながら亜鉛注入の中断期間と再開期間を繰り返す亜鉛注入方式を行うＢＷＲの系統図。
【図６】本発明の第２実施例における給水亜鉛濃度の変更パターン，炉水亜鉛濃度及びコバルト付着量経時変化を示した図。
【図７】自動炉水分析装置とこれと接続した亜鉛注入制御装置とこれと接続した亜鉛注入装置を有するＢＷＲの系統図。
【図８】本発明の第４実施例における給水亜鉛濃度の変更パターン，炉水亜鉛濃度及びコバルト付着量経時変化を示す図。
【図９】亜鉛注入流量を減少させることのできる亜鉛注入ポンプを有するＢＷＲの系統図。
【図１０】炉水亜鉛濃度を変更するために亜鉛濃度の異なる二つのタンクを有するＢＷＲの系統図。
【符号の説明】
１…給水系、２…原子炉圧力容器、５…原子炉冷却材再循環系、６…原子炉炉水浄化系、１３…亜鉛溶液タンク、１４…亜鉛注入ポンプ、１５…炉水サンプリングライン、１６…炉水分析装置、１８…亜鉛注入制御装置、１９…亜鉛注入開閉バルブ、２０…注入量調整器付き亜鉛注入ポンプ、２１…高濃度用亜鉛溶液タンク、２２…低濃度用亜鉛溶液タンク。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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