(57)【要約】【課題】原子炉の金属材料がクロムの含有量が非常に少ない金属材料である場合でも金属材料の表面に形成される酸化皮膜中への放射性物質の取り込みを抑制する放射性物質付着抑制方法を提供すること。【解決手段】本発明の放射性物質付着抑制方法は、軽水冷却型の原子炉を有する原子力発電プラントを構成するとともに冷却水に接液する金属材料の表面に、この金属材料の主成分である金属元素の酸化物を含む酸化皮膜が形成される場合に、この酸化皮膜中への放射性物質の取り込みを抑制する放射性物質付着抑制方法において、前記金属材料の材質は、Ｃｒ含有量が１質量％以下の鉄合金であり、前記金属材料またはこの金属材料の酸化皮膜の表面に、前記冷却水中の前記金属材料の腐食電位を低下させる物質を付着させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽水冷却型の原子炉を有する原子力発電プラントを構成するとともに冷却水に接液する金属材料の表面に、この金属材料の主成分である金属元素の酸化物を含む酸化皮膜が形成される場合に、この酸化皮膜中への放射性物質の取り込みを抑制する放射性物質付着抑制方法において、
前記金属材料の材質は、Ｃｒ含有量が１質量％以下の鉄合金であり、
前記金属材料またはこの金属材料の酸化皮膜の表面に、前記冷却水中の前記金属材料の腐食電位を低下させる物質を付着させることを特徴とする放射性物質付着抑制方法。
【請求項２】
前記腐食電位を低下させる物質は、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＳｒＴｉＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＭｎＴｉＯ３、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｇＦｅ２Ｏ４、ＮｉＦｅ２Ｏ４、ＭｎＯ２、ＭｏＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｎＯ２、ＳｉＯ２、ＰｂＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＺｎＦｅ２Ｏ４、ＺｎＡｌ２Ｏ４、ＺｎＣｏ２Ｏ４およびＴａ２Ｏ５から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質付着抑制方法。
【請求項３】
前記鉄合金は、炭素鋼であることを特徴とする請求項１または２に記載の放射性物質付着抑制方法。
【請求項４】
前記放射性物質は、コバルト６０を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の放射性物質付着抑制方法。
【請求項５】
前記腐食電位を低下させる物質を含む溶液または懸濁液を前記金属材料またはこの金属材料の酸化皮膜の表面に噴霧することにより、この金属材料または酸化皮膜の表面に前記腐食電位を低下させる物質を付着させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放射性物質付着抑制方法。
【請求項６】
前記原子炉の長期停止中に、前記腐食電位を低下させる物質を前記冷却水に注入することにより、前記金属材料またはこの金属材料の酸化皮膜の表面に前記腐食電位を低下させる物質を付着させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放射性物質付着抑制方法。
【請求項７】
前記冷却水の温度が、８０℃〜１００℃であることを特徴とする請求項６に記載の放射性物質付着抑制方法。
【請求項８】
前記原子炉の起動時、運転中または停止時に、前記腐食電位を低下させる物質を前記冷却水に注入することにより、前記金属材料またはこの金属材料の酸化皮膜の表面に前記腐食電位を低下させる物質を付着させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放射性物質付着抑制方法。
【請求項９】
前記冷却水の温度が１００℃〜２００℃であることを特徴とする請求項８に記載の放射性物質付着抑制方法。
【請求項１０】
前記冷却水への前記腐食電位を低下させる物質の注入の場所が、冷却水浄化系、給水系、再循環系、および残留熱除去系の少なくとも１種であることを特徴とする請求項６または８に記載の放射性物質付着抑制方法。
【請求項１１】
前記冷却水への前記腐食電位を低下させる物質の注入の場所が、冷却水浄化系であることを特徴とする請求項６または８に記載の放射性物質付着抑制方法。
【請求項１２】
前記金属材料の表面に形成された前記酸化皮膜を除染処理した後、前記金属材料の表面に、前記腐食電位を低下させる物質を付着させることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の放射性物質付着抑制方法。
【請求項１３】
前記除染処理は化学除染処理であり、この化学除染処理は、還元溶解工程および酸化溶解工程の少なくともいずれか一方を１回以上行う除染方法であることを特徴とする請求項１２に記載の放射性物質付着抑制方法。
【請求項１４】
前記金属材料または酸化皮膜の表面に前記腐食電位を低下させる物質を付着させた後、運転中の前記原子炉の冷却水中にさらに水素を注入することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の放射性物質付着抑制方法。
【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で使用される材料表面に形成される酸化皮膜中への放射性物質の付着抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉のうち軽水を冷却材として用いる軽水炉では、定期検査作業や予防保全工事等の作業の際に、作業員の放射線被ばく線量を低減する対策が重要になっている。被ばく線量低減のためには、冷却材である冷却水が接液する配管等の金属材料の表面に形成された酸化皮膜中への放射性物質の付着を抑制することにより、放射線の線量率を低減する必要がある。
【０００３】
従来、放射線の線量率の低減対策方法としては、金属材料の表面処理方法や冷却水の水質制御方法が提案されている。また、金属材料の表面処理方法としては、金属材料表面に放射性物質の付着を抑制する酸化皮膜を形成する表面改質方法が知られている。
【０００４】
放射線の線量率の低減対策方法のうち、金属材料表面に積極的に酸化皮膜を形成する表面改質方法としては、たとえば、特許文献１（特開２００４−２９４３９３号公報）に、金属材料表面に熱水や水蒸気を接触させて酸化皮膜を形成する方法、特許文献２（特開２００２−２３６１９１号公報）に、金属材料表面に酸素またはオゾンを含む気体を接触させて酸化皮膜を形成する方法、および特許文献３（特開２００６−３８４８３号公報）に、金属材料表面に鉄（II）イオンを吸着させ酸化してフェライト皮膜を成膜する方法、が開示されている。
【０００５】
また、放射線の線量率の低減対策方法のうち、冷却水の水質制御方法としては、たとえば、特許文献４（特開２００５−３０８１４号公報）、特許文献５（特開２００１−５１６０６１号公報）、および特許文献６（特表２００２−５４２４５８号公報）に、炉水中に亜鉛を注入する方法が開示されている。
【０００６】
さらに、放射線の線量率の低減対策方法のうち、前記金属材料表面に酸化皮膜を形成する表面改質方法に類似する方法としては、たとえば、特許文献７（特開２００６−１６５２２号公報）に、鉄鋼部材表面にＦｅ３Ｏ４等のＰ型半導体の性質を持つ酸化物を含む耐食性の皮膜を形成し、その上にＴｉＯ２等のＮ型半導体の性質を持つ触媒物質を付着させることにより、ステンレス鋼やニッケル基合金の、応力腐食割れを抑制する方法、特許文献８（特開２００５−１９５３４６号公報）に、原子炉構造材の表面にＴｉＯ２等の原子炉内で励起電流を生じる物質を付着させるとともに、原子炉冷却水中に水素を注入する腐食抑制方法、が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２９４３９３号公報
【特許文献２】特開２００２−２３６１９１号公報
【特許文献３】特開２００６−３８４８３号公報
【特許文献４】特開２００５−３０８１４号公報
【特許文献５】特開２００１−５１６０６１号公報
【特許文献６】特表２００２−５４２４５８号公報
【特許文献７】特開２００６−１６５２２号公報
【特許文献８】特開２００５−１９５３４６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】日本原子力学会編、「原子炉水化学ハンドブック」、コロナ社、２０００年１２月２７日、第３２頁、第１４４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、２および３等に記載される方法は、運転中の原子炉とは別に用意された取替え用の配管や除染処理後の配管等の、酸化皮膜が形成されてない金属が露出した金属材料については、初期腐食にともなう金属材料中への放射性物質の取り込み量を抑制することができるため有用である。
【００１０】
しかし、たとえば原子炉の運転中に金属材料の表面に酸化皮膜が形成された場合には、特許文献１、２および３等に記載される方法では、この酸化皮膜中に放射性物質が取り込まれることを充分に抑制することができない。このため、特許文献１、２および３等に記載される方法には、時間と共に酸化皮膜中への放射性物質の取り込み量が増加するという課題がある。
【００１１】
また、特許文献４および５等に記載される炉水中に亜鉛を注入する方法は、金属材料がクロムを含むステンレス鋼である場合は酸化皮膜中へのコバルト６０等の放射性物質の取り込みを抑制できて有用であるが、金属材料がクロムの含有量が非常に少ない炭素鋼等の金属材料である場合は酸化皮膜中への放射性物質の取り込みを充分に抑制できないおそれがある。
【００１２】
すなわち、非特許文献１（原子炉水化学ハンドブック）には、炉水中に亜鉛を注入することによりステンレス鋼からなる配管中へのコバルト等の放射性物質の取り込みが抑制されるメカニズムとして、ステンレス鋼の表面に形成される酸化皮膜中の酸化クロムの部分に亜鉛が取り込まれることにより、酸化皮膜中への放射性物質の取り込みが抑制されると記載されている。このため、クロムの含有量が非常に少ない炭素鋼等の金属材料の場合には、この酸化皮膜中への放射性物質の取り込みのメカニズムが当てはまらないからである。
【００１３】
このように、従来、原子炉の金属材料がクロムの含有量が非常に少ない金属材料である場合において、金属材料の表面に形成される酸化皮膜中への放射性物質の取り込みを抑制する技術が望まれていた。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するものであり、原子炉の金属材料がクロムの含有量が非常に少ない金属材料である場合でも、金属材料の表面に形成される酸化皮膜中への放射性物質の取り込みを抑制する放射性物質付着抑制方法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】
【００１５】
本発明は、クロムの含有量が非常に少ない炭素鋼等の金属材料の表面に形成される酸化皮膜において、酸化皮膜を化学的に不安定なものにすれば、酸化皮膜中への放射性物質の取り込みを抑制することができることを見出してなされたものである。
【００１６】
炭素鋼等の金属材料の表面に形成される酸化皮膜を化学的に不安定なものにすることにより、酸化皮膜中への放射性物質の取り込みが抑制されるメカニズムは以下のとおりであると推測される。
【００１７】
図６は、非特許文献１に記載されている、２９０℃におけるＦｅ−Ｈ２Ｏ系の電位−ｐＨ図である。非特許文献１には、高温水中の鉄が腐食電位とｐＨとに応じてＦｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４等の様々な形態を取ることが記載されている。
【００１８】
図６によれば、中性条件において、鉄の腐食電位が比較的高いときは鉄の酸化物は領域Ａに示される化学的に安定で溶解しにくいヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）であるが、腐食電位が低くなると鉄の酸化物は領域Ｂに示される化学的に不安定で溶解しやすいマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）になることが分かる。
【００１９】
このため、鉄の腐食電位を卑側に制御すると、鉄材料の表面に形成されている酸化皮膜をヘマタイトからマグネタイトに変化させて溶解させるとともに、鉄材料の表面でのマグネタイトの新たな発生、成長を抑制することにより、酸化皮膜へのコバルト等の放射性物質の取り込みおよび滞留を抑制することができると考えられる。
【００２０】
図６は、純粋な鉄を用いた場合における高温水中の電位−ｐＨ図であるが、本発明は、純粋な鉄に加えて炭素鋼等のクロムの含有量が非常に少ない金属材料にも応用しようとするものである。
【００２１】
なお、金属材料がステンレス鋼である場合は、ステンレス鋼が合金元素としてクロムを含み、ステンレス鋼の表面に形成される酸化皮膜は不動態化して化学的に安定になる。このため、ステンレス鋼の表面に形成される酸化皮膜中への放射性物質の取り込み抑制は、本発明の酸化皮膜中への放射性物質の取り込み抑制とはメカニズムが異なるものと思料される。
【００２２】
本発明の放射性物質付着抑制方法は、上記課題を解決するためのものであり、軽水冷却型の原子炉を有する原子力発電プラントを構成するとともに冷却水に接液する金属材料の表面に、この金属材料の主成分である金属元素の酸化物を含む酸化皮膜が形成される場合に、この酸化皮膜中への放射性物質の取り込みを抑制する放射性物質付着抑制方法において、前記金属材料の材質は、Ｃｒ含有量が１質量％以下の鉄合金であり、前記金属材料またはこの金属材料の酸化皮膜の表面に、前記冷却水中の前記金属材料の腐食電位を低下させる物質を付着させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の放射性物質付着抑制方法によれば、原子炉の金属材料がクロムの含有量が非常に少ない金属材料である場合でも金属材料の表面に形成される酸化皮膜中への放射性物質の取り込みを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る放射性物質付着抑制方法が用いられる原子力発電プラントの一例を示す概略構成図。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は各々従来技術において酸化皮膜が形成された炭素鋼製配管への炉水（冷却水）の接液直後および長時間経過後の状態変化を示す断面図。
【図３】（Ａ）および（Ｂ）は各々従来技術において酸化皮膜が形成されていない炭素鋼製配管への炉水（冷却水）の接液直後および長時間経過後の状態変化を示す断面図。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は各々本発明に係る放射性物質付着抑制方法を用いて図２に示す酸化皮膜の表面に二酸化チタンＴｉＯ２をさらに付着させた場合の炉水（冷却水）の接液直後および長時間経過後の状態変化を示す断面図。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は各々本発明に係る放射性物質付着抑制方法を用いて図３に示す炭素鋼製配管の表面に二酸化チタンＴｉＯ２をさらに付着させた場合の炉水（冷却水）の接液直後および長時間経過後の状態変化を示す断面図。
【図６】２９０℃におけるＦｅ−Ｈ２Ｏ系の電位−ｐＨ図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明に係る放射性物質付着抑制方法について説明する。
【００２６】
［原子力発電プラント］
図１は、本発明に係る放射性物質付着抑制方法が用いられる原子力発電プラントの一例を示す概略構成図である。
【００２７】
図１に示す原子力発電プラント１は、沸騰水型の原子力発電プラントであり、軽水冷却型の原子炉１１と、給水系２０と、再循環系３０Ａ、３０Ｂと、残留熱除去系４０と、冷却水浄化系５０とを備える。
【００２８】
（給水系）
給水系２０は、一方端が原子炉１１に接続された給水系配管２１と、給水系配管２１中の液体、たとえば冷却水を送液する給水ポンプ２５とを備える。冷却水としては、たとえば純水が用いられる。給水系２０は、原子炉１１に冷却水を供給する。
【００２９】
給水系２０の給水系配管２１には、給水系配管２１中の液体に、冷却水中の金属材料の腐食電位を低下させる物質を供給する注入点２７が設けられる。冷却水中の金属材料の腐食電位を低下させる物質については、後述する。
【００３０】
（再循環系）
再循環系３０Ａは、一方端と他方端とが原子炉１１にそれぞれ接続された再循環系配管３１Ａと、再循環系配管３１Ａ中の液体、たとえば冷却水を送液する再循環ポンプ３５Ａとを備える。再循環系３０Ｂは、一方端と他方端とが原子炉１１にそれぞれ接続された再循環系配管３１Ｂと、再循環系配管３１Ｂ中の液体、たとえば冷却水を送液する再循環ポンプ３５Ｂとを備える。再循環系３０Ａの再循環系配管３１Ａの途中には、残留熱除去系４０の残留熱除去系配管４１に分岐する分岐点３８が設けられている。
【００３１】
再循環系３０Ａ、３０Ｂは、それぞれが原子炉１１との間で冷却水を循環する。また、再循環系３０Ａは、残留熱除去系４０および冷却水浄化系５０に冷却水を供給することができるようになっている。
【００３２】
再循環系３０Ａの再循環系配管３１Ａには、再循環系配管３１Ａ中の液体に、冷却水中の金属材料の腐食電位を低下させる物質を供給する注入点３７が設けられる。
【００３３】
（残留熱除去系）
残留熱除去系４０は、一方端が再循環系３０Ａの再循環系配管３１Ａの分岐点３８に接続されるとともに他方端が原子炉１１に接続された残留熱除去系配管４１と、残留熱除去系配管４１中の液体、たとえば冷却水を送液する残留熱除去系ポンプ４５と、残留熱除去系配管４１の途中に設けられた熱交換器４２とを備える。
【００３４】
残留熱除去系４０の残留熱除去系配管４１には、残留熱除去系配管４１中の液体に、冷却水中の金属材料の腐食電位を低下させる物質を供給する注入点４７が設けられる。
【００３５】
（冷却水浄化系）
冷却水浄化系５０は、一方端が残留熱除去系４０の残留熱除去系配管４１の分岐点４８に接続されるとともに他方端が給水系２０の給水系配管２１の合流点２８に接続された冷却水浄化系配管５１と、冷却水浄化系配管５１の途中にそれぞれ設けられた熱交換器５２および５３と、冷却水浄化系配管５１中の液体、たとえば冷却水を送液する冷却水浄化系ポンプ５５と、冷却水浄化系配管５１中の液体をろ過・脱塩するろ過脱塩器５６とを備える。
【００３６】
冷却水浄化系５０の冷却水浄化系配管５１には、冷却水浄化系配管５１中の液体に、冷却水中の金属材料の腐食電位を低下させる物質を供給する注入点５７が設けられる。
【００３７】
（金属材料）
上記の原子力発電プラント１を構成する、原子炉１１、給水系２０、再循環系３０Ａおよび３０Ｂ、残留熱除去系４０、ならびに冷却水浄化系５０を構成する部材のうち、冷却水に接液する部分は、通常、金属材料で形成される。この原子力発電プラント１を構成する金属材料の材質としては、一般的には、炭素鋼等のＣｒ含有量が１質量％以下の鉄合金や、ステンレス鋼等のＣｒ含有量が１質量％を超える鉄合金等が用いられる。以下、Ｃｒ含有量が１質量％以下の鉄合金を、低Ｃｒ鉄合金という。また、Ｃｒ含有量が１質量％を超える鉄合金を、高Ｃｒ鉄合金という。
【００３８】
なお、原子力発電プラント１等の原子力発電プラントにおいて用いられる、本発明に係る放射性物質付着抑制方法は、金属材料の材質としてＣｒ含有量が１質量％以下の鉄合金（低Ｃｒ鉄合金）について用いられる方法である。本発明に係る放射性物質付着抑制方法における金属材料の材質については、本発明に係る放射性物質付着抑制方法の説明の項において後述する。
【００３９】
炭素鋼等の低Ｃｒ鉄合金は、ステンレス鋼等の高Ｃｒ鉄合金に比べて、Ｃｒ含有量が低いために純粋な鉄に近い組成になっている。
【００４０】
このため、原子力発電プラント１の運転中において、低Ｃｒ鉄合金が、原子力発電プラント１の運転中の温度の冷却水、すなわち２９０℃程度の冷却水に接液すると、低Ｃｒ鉄合金の電位−ｐＨ図は、図６とほぼ同様になる。
【００４１】
すなわち、中性条件において、低Ｃｒ鉄合金の腐食電位が比較的高いときは低Ｃｒ鉄合金のうち冷却水に接液する部分は領域Ａに示される化学的に安定で溶解しにくいヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）になり、低Ｃｒ鉄合金の腐食電位が低いときは低Ｃｒ鉄合金のうち冷却水に接液する部分は領域Ｂに示される化学的に不安定で溶解しやすいマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）になる。
【００４２】
原子力発電プラント１の通常の運転中においては、冷却水の条件は、図６における鉄の腐食電位が比較的高い場合に相当する。
【００４３】
このため、本発明に係る放射性物質付着抑制方法を用いない従来技術を用いた場合の、原子力発電プラント１の通常の運転中において、金属材料を構成する低Ｃｒ鉄合金が２９０℃程度の冷却水に接液すると、低Ｃｒ鉄合金の表面には、通常、化学的に安定で溶解しにくいヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を主成分とする酸化皮膜が形成される。
【００４４】
一方、沸騰水型の原子炉の冷却水には、通常、コバルト６０等の放射性物質が含有されている。このため、低Ｃｒ鉄合金の表面に形成されたヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を主成分とする酸化皮膜が冷却水に接液すると、冷却水中のコバルト６０等の放射性物質が酸化皮膜中に取り込まれる。すなわち、金属材料の表面に形成された酸化皮膜は、放射性物質を含んだものになる。
【００４５】
この酸化皮膜中に冷却水中の放射性物質が取り込まれる作用を、図面を参照して説明する。
【００４６】
図２は、従来技術において酸化皮膜が形成された炭素鋼製配管への炉水（冷却水）の接液直後および長時間経過後の状態変化を示す断面図である。このうち、図２（Ａ）は、炉水の接液直後の状態を示し、図２（Ｂ）は、炉水の接液から長時間経過後の状態を示す。
【００４７】
図２（Ａ）に示されるように、従来技術において、原子力発電プラント１中に冷却水が存在する場合、表面にヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を主成分とする酸化皮膜７２が形成された炭素鋼製配管７１の酸化皮膜７２は、放射性物質であるコバルト６０粒子７４を含む２９０℃程度の冷却水７５に接液している。
【００４８】
この炭素鋼製配管７１が酸化皮膜７２側で冷却水７５に接液する状態が長時間続くと、炭素鋼製配管７１の酸化が進行して酸化皮膜７２の厚さが増加するとともに、冷却水７５中のコバルト６０粒子７４が酸化皮膜７２中に取り込まれる。
【００４９】
このように、冷却水７５に長時間接液した、酸化皮膜７２を有する炭素鋼製配管７１は、図２（Ｂ）に示されるように、コバルト６０粒子７４が含まれた厚い酸化皮膜７２が表面に形成された炭素鋼製配管７１になる。
【００５０】
図２では、原子力発電プラント１の金属材料が、酸化皮膜が形成された炭素鋼製配管である場合の炉水（冷却水）への接液直後および長時間経過後の状態変化について説明した。しかし、原子力発電プラント１の金属材料は、化学除染等で酸化皮膜が除去されることにより、炉水（冷却水）への接液当初には、表面に酸化皮膜が形成されていない炭素鋼製配管である場合もある。
【００５１】
この表面に酸化皮膜が形成されていない炭素鋼製配管が炉水（冷却水）に接液した場合において、炭素鋼製配管の表面に形成された酸化皮膜中に冷却水中の放射性物質が取り込まれる作用を、図面を参照して説明する。
【００５２】
図３は、従来技術において酸化皮膜が形成されていない炭素鋼製配管への炉水（冷却水）の接液直後および長時間経過後の状態変化を示す断面図である。このうち、図３（Ａ）は、炉水の接液直後の状態を示し、図３（Ｂ）は、炉水の接液から長時間経過後の状態を示す。
【００５３】
図３（Ａ）に示されるように、従来技術において、原子力発電プラント１中に冷却水が存在する場合、化学除染等により表面に酸化皮膜７２が形成されていない炭素鋼製配管７１は、放射性物質であるコバルト６０粒子７４を含む２９０℃程度の冷却水７５に接液している。
【００５４】
この炭素鋼製配管７１が冷却水７５に接液する状態が長時間続くと、炭素鋼製配管７１の酸化が進行して炭素鋼製配管７１の表面に酸化皮膜７２が形成されるとともに、冷却水７５中のコバルト６０粒子７４が酸化皮膜７２中に取り込まれる。
【００５５】
このように、冷却水７５に長時間接液した炭素鋼製配管７１は、図３（Ｂ）に示されるように、コバルト６０粒子７４が含まれた酸化皮膜７２が表面に形成された炭素鋼製配管７１になる。
【００５６】
本発明に係る放射性物質付着抑制方法は、図２および図３に示されるような酸化皮膜７２中へのコバルト６０粒子７４の取り込みを抑制するものである。
【００５７】
［放射性物質付着抑制方法］
本発明に係る放射性物質付着抑制方法は、軽水冷却型の原子炉を有する原子力発電プラントを構成するとともに冷却水に接液する金属材料の表面に、この金属材料の主成分である金属元素の酸化物を含む酸化皮膜が形成される場合に、この酸化皮膜中への放射性物質の取り込みを抑制する放射性物質付着抑制方法である。
【００５８】
（金属材料）
本発明に係る放射性物質付着抑制方法に用いられる金属材料の材質は、Ｃｒ含有量が１質量％以下の鉄合金（低Ｃｒ鉄合金）である。低Ｃｒ鉄合金としては、たとえば炭素鋼が挙げられる。金属材料の材質が炭素鋼であると、Ｃｒ含有量が非常に少なく、炭素鋼の腐食の挙動が図６に示されるＦｅ−Ｈ２Ｏ系の電位−ｐＨ図と略同じであることから、酸化皮膜中への放射性物質の取り込みの抑制を十分に行えるため、好ましい。
【００５９】
なお、金属材料の材質が、ステンレス鋼等の高Ｃｒ鉄合金であると、この鉄合金の腐食の挙動が図６に示されるＦｅ−Ｈ２Ｏ系の電位−ｐＨ図と大きく異なることから、酸化皮膜中への放射性物質の取り込みの抑制が不十分になりやすいため、好ましくない。
【００６０】
（酸化皮膜）
本発明に係る放射性物質付着抑制方法において、酸化皮膜とは、金属材料の主成分である金属元素の酸化物を含み、金属材料の表面に形成される皮膜である。本発明に係る放射性物質付着抑制方法に用いられる金属材料の材質は低Ｃｒ鉄合金であるため、金属材料の主成分である金属元素は鉄である。このため、金属材料の主成分である金属元素の酸化物を含む酸化皮膜とは、酸化鉄を含む皮膜を意味する。
【００６１】
酸化鉄としては、図６の領域Ａに示されるようなヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）、領域Ｂに示されるマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）等が挙げられる。しかし、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）等の酸化鉄の組成は、図６に示されるように腐食電位により変化するため、本発明に係る放射性物質付着抑制方法において酸化鉄の組成は特に限定されない。
【００６２】
酸化皮膜は、酸化鉄以外に、不純物や放射性物質を含んでいてもよい。この酸化皮膜に含まれる放射性物質としては、たとえば、コバルト６０を含む粒子が挙げられる。
【００６３】
なお、本発明に係る放射性物質付着抑制方法において、冷却水中の金属材料の腐食電位を低下させる物質を付着させる対象は、金属材料または酸化皮膜の表面である。すなわち、冷却水中の金属材料の腐食電位を低下させる物質を付着させる対象は、表面に酸化皮膜が形成されていない金属材料であってもよいから、本発明に係る放射性物質付着抑制方法において、酸化皮膜は必須の要件ではない。
【００６４】
冷却水中の金属材料の腐食電位を低下させる物質を付着させる対象が、表面に酸化皮膜が形成されていない金属材料である場合、この金属材料は、たとえば、表面に酸化皮膜が形成された金属材料に対して、化学除染等の除染処理をすることにより得られる。
【００６５】
（冷却水中の金属材料の腐食電位を低下させる物質）
本発明に係る放射性物質付着抑制方法では、金属材料または酸化皮膜の表面に、冷却水中の金属材料の腐食電位を低下させる物質を付着させる。以下、冷却水中の金属材料の腐食電位を低下させる物質を、適宜、腐食電位を低下させる物質という。
【００６６】
本発明において、腐食電位を低下させる物質とは、低Ｃｒ鉄合金からなる金属材料を２９０℃の冷却水に接液させたときに、金属材料の腐食電位を低下させる物質を意味する。ここで、冷却水の温度を２９０℃としたのは、原子力発電プラント１の通常の運転中の冷却水の温度が２９０℃程度だからである。
【００６７】
腐食電位を低下させる物質としては、たとえば、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＳｒＴｉＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＭｎＴｉＯ３、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｇＦｅ２Ｏ４、ＮｉＦｅ２Ｏ４、ＭｎＯ２、ＭｏＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｎＯ２、ＳｉＯ２、ＰｂＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＺｎＦｅ２Ｏ４、ＺｎＡｌ２Ｏ４、ＺｎＣｏ２Ｏ４およびＴａ２Ｏ５から選ばれる少なくとも１種が用いられる。
【００６８】
これらの腐食電位を低下させる物質は、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
腐食電位を低下させる物質は、上記物質のうちの二酸化チタン（ＴｉＯ２）であると、粒子状または粉末状のものが入手容易でかつ安価であるため好ましい。
【００６９】
腐食電位を低下させる物質の形状は、粒子状または粉末状であると、腐食電位を低下させる物質を冷却水に注入したり、腐食電位を低下させる物質を含む溶液または懸濁液を噴霧した場合に、腐食電位を低下させる物質が金属材料または酸化皮膜の表面に付着しやすいため好ましい。
【００７０】
腐食電位を低下させる物質は、平均粒径が、通常１μｍ以下、好ましくは０．０２μｍ〜１μｍ、さらに好ましくは０．０２μｍ〜０．３μｍである。
【００７１】
腐食電位を低下させる物質の平均粒径が１μｍ以下であると、腐食電位を低下させる物質が金属材料または酸化皮膜の表面に付着しやすいとともに腐食電位を低下させる物質の表面積が大きくなることにより、金属材料である低Ｃｒ鉄合金の腐食電位を低下させる効果が大きくなるため、好ましい。
【００７２】
腐食電位を低下させる物質の平均粒径が１μｍを超えると、腐食電位を低下させる物質が金属材料または酸化皮膜の表面に付着しにくいとともに腐食電位を低下させる物質の表面積が小さくなることにより、金属材料である低Ｃｒ鉄合金の腐食電位を低下させる効果が小さくなるおそれがある。
【００７３】
腐食電位を低下させる物質は、金属材料または酸化皮膜の表面への付着量が、通常１μｇ／ｃｍ２以上、好ましくは１０μｇ／ｃｍ２〜１００μｇ／ｃｍ２、さらに好ましくは４０μｇ／ｃｍ２〜６０μｇ／ｃｍ２である。
【００７４】
腐食電位を低下させる物質の金属材料または酸化皮膜の表面への付着量が１μｇ／ｃｍ２以上であると、腐食電位を低下させる物質が金属材料または酸化皮膜の表面に、腐食電位を低下させる物質の表面積が十分に大きくなることにより、金属材料である低Ｃｒ鉄合金の腐食電位を低下させる効果が大きくなるため好ましい。
【００７５】
腐食電位を低下させる物質の金属材料または酸化皮膜の表面への付着量が１μｇ／ｃｍ２未満であると、腐食電位を低下させる物質が金属材料または酸化皮膜の表面に、腐食電位を低下させる物質の表面積が不十分であることにより、金属材料である低Ｃｒ鉄合金の腐食電位を低下させる効果が小さくなるため好ましくない。
【００７６】
（腐食電位を低下させる物質を金属材料または酸化皮膜の表面に付着させる方法）
腐食電位を低下させる物質を金属材料または酸化皮膜の表面に付着させる方法としては、腐食電位を低下させる物質を含む溶液または懸濁液を金属材料または酸化皮膜の表面に噴霧することにより、金属材料または酸化皮膜の表面に腐食電位を低下させる物質を付着させる第１の方法と、腐食電位を低下させる物質を原子力発電プラント１の冷却水に注入することにより、金属材料または酸化皮膜の表面に腐食電位を低下させる物質を付着させる第２の方法とがある。
【００７７】
＜第１の方法＞
第１の方法は、腐食電位を低下させる物質を含む溶液または懸濁液を作製した後、この腐食電位を低下させる物質を含む溶液または懸濁液を金属材料または酸化皮膜の表面に噴霧することにより、金属材料または酸化皮膜の表面に腐食電位を低下させる物質を付着させる方法である。
【００７８】
腐食電位を低下させる物質を含む溶液または懸濁液は、たとえば、原子力発電プラント１中から取り出した冷却水または原子力発電プラント１に供給する冷却水に、腐食電位を低下させる物質を添加し、混合して溶解または分散させることにより得られる。
【００７９】
腐食電位を低下させる物質を含む溶液または懸濁液の金属材料または酸化皮膜の表面への噴霧方法としては、たとえば、原子炉１１の定期点検中等の長期停止中において、酸化皮膜が形成されていない金属材料の表面または金属材料の表面に形成された酸化皮膜の表面のうちの冷却水に接液していない部分に噴霧する方法や、原子力発電プラント１に取り付けられる前の原子力発電プラント１の交換用部品の、酸化皮膜が形成されていない金属材料の表面または金属材料の表面に形成された酸化皮膜の表面に噴霧する方法が挙げられる。
【００８０】
金属材料または酸化皮膜の表面に噴霧された腐食電位を低下させる物質を含む溶液または懸濁液は、溶液または懸濁液中の水等の液体分が蒸発等で除去されることにより、腐食電位を低下させる物質になるとともに金属材料または酸化皮膜の表面に付着する。
【００８１】
＜第２の方法＞
第２の方法は、腐食電位を低下させる物質を原子力発電プラント１の冷却水に注入することにより、金属材料または酸化皮膜の表面に腐食電位を低下させる物質を付着させる方法である。
【００８２】
ここで、原子力発電プラント１の冷却水とは、原子力発電プラント１中に存在する冷却水と、原子力発電プラント１に供給される冷却水との両方を含む概念で用いる。
【００８３】
原子力発電プラント１中に存在する冷却水としては、たとえば、図１に示される、原子炉１１、冷却水浄化系５０、給水系２０、再循環系３０、または残留熱除去系４０に存在する冷却水が挙げられる。
【００８４】
第２の方法において、冷却水に注入される腐食電位を低下させる物質は、固形分からなる腐食電位を低下させる物質自体の形態であってもよいし、第１の方法と同様に調製された腐食電位を低下させる物質を含む溶液または懸濁液の形態であってもよい。腐食電位を低下させる物質を含む溶液または懸濁液の形態であると、腐食電位を低下させる物質を、原子力発電プラント１の冷却水に注入することおよび注入量の調節が容易であるため好ましい。
【００８５】
腐食電位を低下させる物質の注入の場所としては、たとえば、図１に示される、冷却水浄化系５０、給水系２０、再循環系３０、および残留熱除去系４０の少なくとも１種が挙げられる。
【００８６】
原子力発電プラント１における腐食電位を低下させる物質の具体的な注入の場所、すなわち注入点としては、たとえば、図１に示される、冷却水浄化系５０の冷却水浄化系配管５１に設けられた注入点５７、給水系２０の給水系配管２１に設けられた注入点２７、再循環系３０Ａ（３０）の再循環系配管３１Ａに設けられた注入点３７、および残留熱除去系４０の残留熱除去系配管４１に設けられた注入点４７が挙げられる。
【００８７】
これらの注入点５７等において、図１に図示しないポンプ等を用いて、腐食電位を低下させる物質を原子力発電プラント１の冷却水に注入すると、注入された腐食電位を低下させる物質は、冷却水と共に系統全体を循環した後、原子力発電プラント１の金属材料または酸化皮膜の表面に付着する。
【００８８】
冷却水浄化系５０の注入点５７、給水系２０の注入点２７、再循環系３０の注入点３７、および残留熱除去系４０の注入点４７は、各系統、すなわち、冷却水浄化系５０、給水系２０、再循環系３０、および残留熱除去系４０の施設に設けられる限り、図１に示される場所以外に設けられてもよい。
【００８９】
たとえば、注入点３７は、再循環系３０Ｂの再循環系配管３１Ｂに設けられていてもよいし、再循環系３０Ａの再循環系配管３１Ａおよび３０Ｂの再循環系配管３１Ｂの両方に設けられていてもよい。
【００９０】
上記腐食電位を低下させる物質の注入の場所のうち、冷却水浄化系５０は、冷却水の水質管理が容易であるため好ましい。また、腐食電位を低下させる物質の注入の場所は、冷却水浄化系５０のうちでも、ろ過脱塩器５６と合流点２８との間の冷却水浄化系配管５１の部分であると、腐食電位を低下させる物質を浄化後の冷却水に注入するため、水質管理をより正確に行えるため好ましい。
【００９１】
第２の方法で、腐食電位を低下させる物質を原子力発電プラント１の冷却水に注入する場合、金属材料または酸化皮膜の表面への腐食電位を低下させる物質の付着を促進するため、原子力発電プラント１の稼働状況に応じて、注入時または注入後の冷却水の温度を調整することが好ましい。
【００９２】
原子力発電プラント１の稼働状況としては、たとえば、原子炉１１の長期停止中や、原子炉１１の起動時、運転中または停止時が挙げられる。ここで、長期停止とは、運転中または運転終了時の一時的な停止時ではなく、定期点検による停止等の停止時間が長い状態を意味する。
【００９３】
原子力発電プラント１の稼働状況が長期停止中である場合、金属材料または酸化皮膜の表面へ腐食電位を低下させる物質を付着させるときの冷却水の温度は、通常８０℃〜１００℃、好ましくは８５℃〜９５℃である。
冷却水の温度が８０℃〜１００℃であると、腐食電位を低下させる物質の金属材料または酸化皮膜の表面への付着性が高いため好ましい。
【００９４】
なお、この冷却水の温度８０℃〜１００℃は、金属材料または酸化皮膜の表面へ腐食電位を低下させる物質を付着させるときの温度である。このため、腐食電位を低下させる物質を冷却水に注入するときの冷却水の温度は、８０℃〜１００℃以外の温度、たとえば、常温や１００℃を超える温度であってもよい。
【００９５】
たとえば、常温の腐食電位を低下させる物質を含む溶液または懸濁液を、冷却水に注入する場合でも、溶液または懸濁液の注入量を制御したり適宜加熱したりすることにより原子力発電プラント１内に存在する冷却水の温度が８０℃〜１００℃になっていればよい。
【００９６】
原子力発電プラント１の稼働状況が起動時、運転中または停止時である場合、金属材料または酸化皮膜の表面へ腐食電位を低下させる物質を付着させるときの冷却水の温度は、通常１００℃〜２００℃、好ましくは１５０℃〜２００℃である。
冷却水の温度が１００℃〜２００℃であると、腐食電位を低下させる物質の金属材料または酸化皮膜の表面への付着性が均一になるため好ましい。
【００９７】
（酸化皮膜の除染処理）
本発明に係る放射性物質付着抑制方法では、必要により金属材料からの酸化皮膜の除染処理が行われる。
【００９８】
本発明に係る放射性物質付着抑制方法において酸化皮膜の除染処理を行う場合、金属材料の表面に形成された酸化皮膜を除染処理した後、除染処理されて露出した金属材料の表面に、腐食電位を低下させる物質を付着させる。
【００９９】
金属材料の表面に酸化皮膜が形成されている場合、酸化皮膜中には既に放射性物質が取り込まれていることが多い。このため、酸化皮膜の除染処理を行って金属材料から酸化皮膜を予め除去しておき、除染処理されて露出した金属材料の表面に、腐食電位を低下させる物質を付着させると、冷却水に接液した金属材料の表面に酸化皮膜が新たに形成される場合の、酸化皮膜への放射性物質の取り込みをより抑制することができるため好ましい。
【０１００】
除染処理の種類としては、化学除染処理、物理除染処理等のいずれも用いることができる。これらの除染処理のうち、化学除染処理は、配管の隅々まで除染が可能であるため好ましい。
【０１０１】
また、化学除染処理は、還元溶解工程および酸化溶解工程の少なくともいずれか一方を１回以上行う除染方法であることが好ましい。
【０１０２】
還元溶解工程としては、たとえば、還元剤としてシュウ酸を用いて、酸化皮膜を溶解する工程が挙げられる。還元溶解工程を行うと、酸化皮膜中の酸化鉄は溶解して、たとえば、鉄イオンＦｅ２＋、Ｆｅ３＋等として溶出する。また、酸化皮膜が放射性物質であるコバルト６０を含む場合には、酸化皮膜中のコバルト６０もコバルトイオンＣo２＋として溶出する。
【０１０３】
酸化溶解工程としては、たとえば、酸化剤として過マンガン酸塩やオゾンを用いて、酸化皮膜を溶解する工程が挙げられる。酸化皮膜が酸化クロムを含む場合に酸化溶解工程を行うと、酸化クロムは酸化により溶解して、二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−として溶出する。
【０１０４】
これらの還元溶解工程および酸化溶解工程の少なくともいずれか一方を１回以上行うと、金属材料の表面に形成された酸化皮膜の除染の度合いが高くなるため好ましい。
【０１０５】
また、還元溶解工程および酸化溶解工程の両方をそれぞれ１回以上行うと、金属材料の表面に形成された酸化皮膜の除染の度合いがより高くなるため好ましい。
【０１０６】
（作用）
本発明に係る放射性物質付着抑制方法の作用を、図面を参照して説明する。
【０１０７】
以下、金属材料としての炭素鋼製配管７１の表面に酸化皮膜７２が形成されている状態（第１の状態）における作用と、金属材料としての炭素鋼製配管７１の表面に酸化皮膜７２が形成されていない状態（第２の状態）における作用とについて、分けて説明する。なお、第２の状態は、化学除染等の除染により酸化皮膜７２が除去された場合等に生じる。
【０１０８】
＜第１の状態における作用＞
第１の状態では、金属材料としての炭素鋼製配管７１の表面に酸化皮膜７２が形成されているため、腐食電位を低下させる物質としての二酸化チタン７３は酸化皮膜７２の表面に付着する。
【０１０９】
図４は、本発明に係る放射性物質付着抑制方法を用いて図２に示す酸化皮膜の表面に二酸化チタン（ＴｉＯ２）をさらに付着させた場合の炉水（冷却水）の接液直後および長時間経過後の状態変化を示す断面図である。このうち、図４（Ａ）は、炉水の接液直後の状態を示し、図４（Ｂ）は、炉水の接液から長時間経過後の状態を示す。
【０１１０】
第１の状態において、表面に酸化皮膜７２が形成された炭素鋼製配管７１は、腐食電位を低下させる物質を付着させる前は、酸化皮膜７２がヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を主成分とするものになっている。
【０１１１】
次に、腐食電位を低下させる物質を金属材料または酸化皮膜の表面に付着させる方法である上記第１の方法または第２の方法を用いて、原子力発電プラント１の炭素鋼製配管７１の表面に形成されたヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を主成分とする酸化皮膜７２の表面に、腐食電位を低下させる物質としての二酸化チタン７３を付着させる。
【０１１２】
これにより、図４（Ａ）に示されるように、酸化皮膜７２の表面に、二酸化チタン７３が二酸化チタン７３同士離間して付着する。二酸化チタン７３同士が離間して付着するため、酸化皮膜７２の表面は、部分的に冷却水に接液するようになっている。
【０１１３】
酸化皮膜７２の表面に二酸化チタン７３が付着した炭素鋼製配管７１は、図４（Ａ）に示されるように、原子力発電プラント１の運転中の液性が中性で２９０℃程度の冷却水に接液すると、付着した二酸化チタン７３の作用により金属材料としての炭素鋼製配管７１の腐食電位が低下する。
【０１１４】
炭素鋼製配管７１の腐食電位が低下すると、酸化皮膜７２に含まれる酸化鉄は、図６に示されるように、化学的に安定で溶解しにくいヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）（領域Ａ）から、化学的に不安定で溶解しやすいマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）（領域Ｂ）に変化する。
【０１１５】
マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）は化学的に不安定で溶解しやすいため、酸化皮膜７２は炭素鋼製配管７１から剥離しやすくなる。このため、酸化皮膜７２は、厚さの増加がほとんどなく薄いままであるとともに、酸化皮膜７２に一旦取り込まれた放射性物質であるコバルト６０粒子７４も酸化皮膜７２の剥離とともに酸化皮膜７２から除去されやすくなる。
【０１１６】
この結果、酸化皮膜７２の表面に二酸化チタン７３が付着した炭素鋼製配管７１は、冷却水に長時間接液しても、図４（Ｂ）に示されるように、酸化皮膜７２の厚さが薄いままであるとともに酸化皮膜７２中に取り込まれるコバルト６０粒子７４の量も少ない。
【０１１７】
＜第２の状態における作用＞
第２の状態では、金属材料としての炭素鋼製配管７１の表面に酸化皮膜７２が形成されていないため、腐食電位を低下させる物質としての二酸化チタン７３は炭素鋼製配管７１の表面に付着する。
【０１１８】
図５は、本発明に係る放射性物質付着抑制方法を用いて図３に示す炭素鋼製配管の表面に二酸化チタンＴｉＯ２をさらに付着させた場合の炉水（冷却水）の接液直後および長時間経過後の状態変化を示す断面図である。このうち、図５（Ａ）は、炉水の接液直後の状態を示し、図５（Ｂ）は、炉水の接液から長時間経過後の状態を示す。
【０１１９】
第２の状態において、炭素鋼製配管７１は、化学除染等で酸化皮膜７２が除去されることにより、表面に酸化皮膜７２が形成されていないものになっている。
【０１２０】
次に、腐食電位を低下させる物質を金属材料または酸化皮膜の表面に付着させる方法である上記第１の方法または第２の方法を用いて、原子力発電プラント１の炭素鋼製配管７１の表面に、腐食電位を低下させる物質としての二酸化チタン７３を付着させる。
【０１２１】
これにより、図５（Ａ）に示されるように、炭素鋼製配管７１の表面に、二酸化チタン７３が二酸化チタン７３同士離間して付着する。二酸化チタン７３同士が離間して付着するため、炭素鋼製配管７１の表面は、部分的に冷却水に接液するようになっている。
【０１２２】
表面に二酸化チタン７３が付着した炭素鋼製配管７１は、図５（Ａ）に示されるように、原子力発電プラント１の運転中の液性が中性で２９０℃程度の冷却水に接液すると、付着した二酸化チタン７３の作用により金属材料としての炭素鋼製配管７１の腐食電位が低下する。
【０１２３】
この腐食電位が低下した炭素鋼製配管７１が冷却水に接液すると、冷却水に接液する炭素鋼製配管７１の表面、および二酸化チタン７３と炭素鋼製配管７１との界面には、図５（Ｂ）に示されるように酸化鉄を含む酸化皮膜７２が形成される。このとき、炭素鋼製配管７１の腐食電位が低いため、酸化皮膜７２に含まれる酸化鉄は、図６の領域Ｂに示されるように化学的に不安定で溶解しやすいマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）になる。
【０１２４】
マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）は化学的に不安定で溶解しやすいため、酸化皮膜７２は炭素鋼製配管７１から剥離しやすくなる。このため、酸化皮膜７２は、薄いままであるとともに、酸化皮膜７２に一旦取り込まれた放射性物質であるコバルト６０粒子７４も酸化皮膜７２の剥離とともに酸化皮膜７２から除去されやすくなる。
【０１２５】
この結果、表面に二酸化チタン７３が付着した炭素鋼製配管７１は、冷却水に長時間接液しても、図５（Ｂ）に示されるように、酸化皮膜７２の厚さが薄いままであるとともに酸化皮膜７２中に取り込まれるコバルト６０粒子７４の量も少ない。
【０１２６】
（効果）
本発明に係る放射性物質付着抑制方法によれば、原子炉の金属材料がクロムの含有量が非常に少ない低Ｃｒ鉄合金からなる金属材料である場合でも金属材料の表面に形成される酸化皮膜中への放射性物質の取り込みを抑制することができる。
【０１２７】
なお、本発明に係る放射性物質付着抑制方法では、金属材料または酸化皮膜の表面に腐食電位を低下させる物質を付着させた後、運転中の原子炉の冷却水中にさらに水素を注入することが好ましい。
【０１２８】
冷却水中に腐食電位を低下させる物質が存在する場合において、運転中の原子炉の冷却水中にさらに水素を注入すると、腐食電位を低下させる物質が熱で励起されて生成した正孔により、冷却水中の水素が酸化される。冷却水中の水素が酸化されると、金属材料または酸化皮膜の表面でのアノード電流が増加し、一般的に、金属材料の腐食電位が低下する。
【０１２９】
このように、冷却水中にさらに水素を注入すると、腐食電位を低下させる物質の付着による金属材料の腐食電位の低下の効果と、水素の注入による金属材料の腐食電位の低下の効果との両方の効果が発現して、金属材料の腐食電位がより低下する。そして、金属材料の腐食電位がより低下することにより、酸化皮膜中への放射性物質の取り込みをより抑制することができる。
【０１３０】
水素の注入の場所としては、腐食電位を低下させる物質の注入の場所と同様に、たとえば、図１に示される、冷却水浄化系５０、給水系２０、再循環系３０、および残留熱除去系４０の少なくとも１種が挙げられる。
【０１３１】
水素の注入の場所は、腐食電位を低下させる物質の注入の場所に近接して設置してもよいし、離間して設置してもよい。
【０１３２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３３】
１  原子力発電プラント
１１  原子炉
２０  給水系
２１  給水系配管
２５  給水ポンプ
２７  注入点
２８  合流点
３０、３０Ａ、３０Ｂ  再循環系
３１、３１Ａ、３１Ｂ  再循環系配管
３５、３５Ａ、３５Ｂ  再循環ポンプ
３７  注入点
３８  分岐点
４０  残留熱除去系
４１  残留熱除去系配管
４２  熱交換器
４５  残留熱除去系ポンプ
４７  注入点
５０  冷却水浄化系
５１  冷却水浄化系配管
５２  熱交換器
５３  熱交換器
５５  冷却水浄化系ポンプ
５６  ろ過脱塩器
５７  注入点
５８  分岐点
７１  炭素鋼製配管（金属材料）
７２  酸化皮膜
７３  酸化チタン（ＴｉＯ２）（腐食電位を低下させる物質）
７４  コバルト６０粒子（放射性物質）
７５  冷却水
Ａ  ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の領域
Ｂ  マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）の領域
【図１】
2012145378.tif 000003
【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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