(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器内に設置されたシュラウドとの間に炉水を強制循環させるジェットポンプが設けられ、このジェットポンプからの炉水を前記原子炉圧力容器の下部外面に接続した再循環系入口ノズルおよび出口ノズルを通して循環させる再循環系配管および再循環ポンプが設けられ、この再循環ポンプの駆動により前記原子炉圧力容器内に供給した除染液に流動を付与する原子炉圧力容器内の化学除染方法において、前記原子炉圧力容器内の底部または前記ジェットポンプの底部近傍に流す除染液の流速を少なくとも１cm／秒に選定して前記除染液に流動を付与し、前記原子炉圧力容器内底部の除洗液を所定の流速に維持するとともに、前記原子炉圧力容器内底部から貫通して林立する複数の制御棒駆動機構案内管の上端開口にキャップを被せて前記原子炉圧力容器底部の除染液の流れを分散させて流動を促進させることを特徴とする原子炉圧力容器内の除染方法。
【請求項２】
原子炉圧力容器内に設置されたシュラウドとの間に炉水を強制循環させるジェットポンプが設けられ、このジェットポンプからの炉水を前記原子炉圧力容器の下部外面に接続した再循環系入口ノズルおよび出口ノズルを通して循環させる再循環系配管および再循環ポンプが設けられ、この再循環ポンプの駆動により前記原子炉圧力容器内に供給した除染液に流動を付与する原子炉圧力容器内の化学除染方法において、前記原子炉圧力容器内の底部または前記ジェットポンプの底部近傍に流す除染液の流速を少なくとも１cm／秒に選定して前記除染液に流動を付与し、前記原子炉圧力容器内底部の除洗液を所定の流速に維持するとともに、前記原子炉圧力容器内の中央部に大径仮設タンクを設置して前記原子炉圧力容器底部の除染液の流動を促進させることを特徴とする原子炉圧力容器内の除染方法。
【請求項３】
原子炉圧力容器内に設置されたシュラウドとの間に炉水を強制循環させるジェットポンプが設けられ、このジェットポンプからの炉水を前記原子炉圧力容器の下部外面に接続した再循環系入口ノズルおよび出口ノズルを通して循環させる再循環系配管および再循環ポンプが設けられ、この再循環ポンプの駆動により前記原子炉圧力容器内に供給した除染液に流動を付与する原子炉圧力容器内の化学除染方法において、前記原子炉圧力容器内の底部または前記ジェットポンプの底部近傍に流す除染液の流速を少なくとも１cm／秒に選定して前記除染液に流動を付与し、前記原子炉圧力容器内底部の除洗液を所定の流速に維持するとともに、前記ジェットポンプ底部に除染液の出口または入口あるいはその両者を設け除染液の流動を促進させることを特徴とする原子炉圧力容器内の除染方法。
【請求項４】
原子炉圧力容器内に設置されたシュラウドとの間に炉水を強制循環させるジェットポンプが設けられ、このジェットポンプからの炉水を前記原子炉圧力容器の下部外面に接続した再循環系入口ノズルおよび出口ノズルを通して循環させる再循環系配管および再循環ポンプが設けられ、この再循環ポンプの駆動により前記原子炉圧力容器内に供給した除染液に流動を付与する原子炉圧力容器内の化学除染方法において、前記原子炉圧力容器内の底部または前記ジェットポンプの底部近傍に流す除染液の流速を少なくとも１cm／秒に選定して前記除染液に流動を付与し、前記原子炉圧力容器内底部の除洗液を所定の流速に維持するとともに、前記原子炉圧力容器の底部を貫通し林立して設けられた制御棒駆動機構案内管を取り外し除染液の抜き出し口を形成して前記原子炉圧力容器内底部の除染液の流動を促進させることを特徴とする原子炉圧力容器内の除染方法。
【請求項５】
前記再循環ポンプを定格運転時の20％から30％の回転数で運転して前記除染液に流動を付与することを特徴とする請求項１乃至４記載の原子炉圧力容器内の除染方法。
【請求項６】
前記原子炉圧力容器内の機械的除染機能を併用することを特徴とする請求項１乃至５記載の原子炉圧力容器内の除染方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子力発電所において、原子炉圧力容器内の化学除染作業時の除染液の流速を確保し、所定の流量に制御して化学除染を効率的に行うことができる原子炉圧力容器内の除染方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所においては炉水中放射能が機器や配管の表面の酸化皮膜中に取り込まれて被曝線源になるため、保守、点検、補修期間の前にこの放射能を除去する方策が採られている。その一つに化学除染技術が知られている。
【０００３】
従来はポンプケーシング，インペラ，弁などの機器単体、原子炉再循環系、原子炉浄化系などの系統に対して行われている。しかし、原子炉圧力容器内の補修作業を行うにあたり、どうしても遠隔、自動で実施できない部位については人手に頼らざるを得ない場合があり、原子炉圧力容器内全域にわたり除染が必要となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、原子炉圧力容器内においては原子炉圧力容器の内壁面などをジェット洗浄などの機械方式によって除染を行っているが、機械的な除染方法ではあまり高い除染効果は望めないうえに、長時間を要するという課題がある。
【０００５】
また、原子炉圧力容器内の化学除染を効果的に行う場合、除染液に浸漬させておくだけでなく、除染に必要な炉内流動を確保するため、原子炉再循環系（ＰＬＲ）ポンプを運転するという方法が考えられる。
【０００６】
後者の場合、原子炉圧力容器内から燃料集合体および制御棒を取り出した状態で再循環ポンプを通常通り運転すれば過剰流量となる。また、再循環ポンプの運転に伴いシール水を供給することが必要になるため、原子炉圧力容器から溢れることを防止するなんらかの措置を取る必要がある。さらに、水位が低いままの状態で運転すると原子炉圧力容器の内壁面を除染することができないため、原子炉圧力容器内の放射線量を十分に低減できない課題がある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、原子炉圧力容器内の化学除染時に再循環ポンプを運転して除染に必要な流速を確保し、除染液が浸らないか、または浸る時間の短い原子炉圧力容器内壁面に除染液を供給して原子炉圧力容器内の除染液流量を所定の値に制御し、化学除染を効率的に行うことができ、その結果として作業員の放射線被曝を低減することができる原子炉圧力容器内の除染方法およびその除染装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、原子炉圧力容器内に設置されたシュラウドとの間に炉水を強制循環させるジェットポンプが設けられ、このジェットポンプからの炉水を前記原子炉圧力容器の下部外面に接続した再循環系入口ノズルおよび出口ノズルを通して循環させる再循環系配管および再循環ポンプが設けられ、この再循環ポンプの駆動により前記原子炉圧力容器内に供給した除染液に流動を付与する原子炉圧力容器内の化学除染方法において、前記原子炉圧力容器内の底部または前記ジェットポンプの底部近傍に流す除染液の流速を少なくとも１cm／秒に選定して前記除染液に流動を付与し、前記原子炉圧力容器内底部の除洗液を所定の流速に維持するとともに、前記原子炉圧力容器内底部から貫通して林立する複数の制御棒駆動機構案内管の上端開口にキャップを被せて前記原子炉圧力容器底部の除染液の流れを分散させて流動を促進させることを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明によれば、原子炉圧力容器内底部に突設している制御棒駆動機構案内管にキャップを被せることにより、除染液の流れを分散させ原子炉圧力容器内中心部近傍から底部に均一に除染効率が得られる流速をいきとどかせて、除染液の流動性を向上させることができる。
【００１３】
請求項２の発明は、原子炉圧力容器内に設置されたシュラウドとの間に炉水を強制循環させるジェットポンプが設けられ、このジェットポンプからの炉水を前記原子炉圧力容器の下部外面に接続した再循環系入口ノズルおよび出口ノズルを通して循環させる再循環系配管および再循環ポンプが設けられ、この再循環ポンプの駆動により前記原子炉圧力容器内に供給した除染液に流動を付与する原子炉圧力容器内の化学除染方法において、前記原子炉圧力容器内の底部または前記ジェットポンプの底部近傍に流す除染液の流速を少なくとも１cm／秒に選定して前記除染液に流動を付与し、前記原子炉圧力容器内底部の除洗液を所定の流速に維持するとともに、前記原子炉圧力容器内の中央部に大径仮設タンクを設置して前記原子炉圧力容器底部の除染液の流動を促進させることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明によれば、原子炉圧力容器内にタンクを障害物として設置し、再循環ポンプの少ない回転数で除染液滞留部または低流速部となっている原子炉圧力容器内底部の除染液の流動性を向上させることができる。
【００１５】
請求項３の発明は、原子炉圧力容器内に設置されたシュラウドとの間に炉水を強制循環させるジェットポンプが設けられ、このジェットポンプからの炉水を前記原子炉圧力容器の下部外面に接続した再循環系入口ノズルおよび出口ノズルを通して循環させる再循環系配管および再循環ポンプが設けられ、この再循環ポンプの駆動により前記原子炉圧力容器内に供給した除染液に流動を付与する原子炉圧力容器内の化学除染方法において、前記原子炉圧力容器内の底部または前記ジェットポンプの底部近傍に流す除染液の流速を少なくとも１cm／秒に選定して前記除染液に流動を付与し、前記原子炉圧力容器内底部の除洗液を所定の流速に維持するとともに、前記ジェットポンプ底部に除染液の出口または入口あるいはその両者を設け除染液の流動を促進させることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明によれば、原子炉圧力容器内の除染液滞留部または低流速部となっているジェットポンプ底部近傍の除染液流速を確保するために、当該部に除染液の吸い込み口または吐き出し口あるいはその両者を設ける。
【００１７】
請求項４の発明は、原子炉圧力容器内に設置されたシュラウドとの間に炉水を強制循環させるジェットポンプが設けられ、このジェットポンプからの炉水を前記原子炉圧力容器の下部外面に接続した再循環系入口ノズルおよび出口ノズルを通して循環させる再循環系配管および再循環ポンプが設けられ、この再循環ポンプの駆動により前記原子炉圧力容器内に供給した除染液に流動を付与する原子炉圧力容器内の化学除染方法において、前記原子炉圧力容器内の底部または前記ジェットポンプの底部近傍に流す除染液の流速を少なくとも１cm／秒に選定して前記除染液に流動を付与し、前記原子炉圧力容器内底部の除洗液を所定の流速に維持するとともに、前記原子炉圧力容器の底部を貫通し林立して設けられた制御棒駆動機構案内管を取り外し除染液の抜き出し口を形成して前記原子炉圧力容器内底部の除染液の流動を促進させることを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明によれば、制御棒駆動機構を取り外して除染液の取り出し口とし低流速部となっている原子炉圧力容器内底部の除染液の流動性を向上させることができる。
【００１９】
請求項５の発明は、前記再循環ポンプを定格運転時の20％から30％の回転数で運転して前記除染液に流動を付与することを特徴とする。
請求項５の発明によれば、少なくとも１cm／秒の流速を得るためには再循環ポンプを定格運転時の20〜30％の回転数に選定する。この20％未満では所定の流速、つまり１cm／秒以上の流速を得ることができないため、除染に必要な流動が確保できない。一方、30％を超えると、再循環ポンプのシール水が必要以上に多く流れ込むことになって除染液が希薄となり、除染効率が低下するだけでなく、過剰流量となって原子炉圧力容器から溢れ出すことになるので不可である。
【００２０】
請求項６の発明は、前記原子炉圧力容器内の機械的除染機能を併用することを特徴とする。
請求項６の発明によれば、原子炉圧力容器内の底部やジェットポンプ底部に１cm／秒以上の流速が確保できない場合、機械的洗浄を併用することにより除染効果を高めることができる。すなわち、除染剤に放射能が十分溶解せず、スラッジとして堆積するのを機械除染の併用により系外に排出することで、除染効果を向上させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１および図２により本発明の原子炉圧力容器内の除染方法の第１および第２の実施の形態を説明する。
図１は第１の実施の形態に係る除染方法において除染に必要な最小流動性（流速）の実験データを示している。すなわち、たて軸は除染効率（ＤＦ）で、よこ軸は線流速（ｍ／sec ）であり、図１の実験データから必要最小流速は１cm／sec とすれば、除染効率が高まることが認められる。
【００２６】
この必要最小流速を達成するためには原子炉再循環系の再循環ポンプ流量を定格の20％から30％で運転することで、適正な流量、水位を確保することができる。なお、除染液としては還元剤および酸化剤を使用するが、これらの除染液の成分は汚染物の種類、付着状態によって取捨選択される。
【００２７】
図２は第２の実施の形態を説明するための図１の実験データを得る際に使用された原子炉圧力容器と再循環系を示し、炉内化学除染を行う場合のフロー図で、原子炉圧力容器１内からドライヤ，セパレータ，燃料集合体，制御棒などは取り外された状態となっている。
【００２８】
原子炉圧力容器１内の除染液の流動を得るために原子炉再循環系２を再循環ポンプ３によって循環させ、原子炉圧力容器１内の底部、ジェットポンプ４の底部近傍の除染液の流速を確保することができる。
【００２９】
図２において、符号29はシュラウドで上部格子板８と炉心支持板11を保持し、燃料集合体（図示せず）全体を包んで炉心を形成するものである。炉心支持板11は制御棒駆動機構（ＣＲＤ）５の制御棒案内管と燃料支持金具を介して燃料集合体を保持する。ジェットポンプ４はシュラウド29と原子炉圧力容器１との間に配置され、冷却材を強制循環させる。
【００３０】
原子炉再循環系２は原子炉圧力容器１の外側に持続した再循環出口ノズル12，再循環配管６，２個の再循環出入口弁14，再循環ポンプ３および再循環入口ノズル13とからなっている。再循環ポンプ３は例えば竪形単段斜流うず巻ポンプで、ポンプ軸は２段のメカニカルシールでシールされ、軸封はポンプ軸に設けたポンプによって冷却水を流して冷却している。
符号７は原子炉圧力容器１内に冷却水を供給するための給水ノズル，９は炉心スプレイライン，10は給水パージャを示している。
【００３１】
本実施の形態によれば、原子炉圧力容器１内の除染液の流動を得るために原子炉再循環系２を再循環ポンプ３を運転して除染液を循環させ、原子炉圧力容器１の底部およびジェットポンプ４の底部近傍の流速を少なくとも１cm／秒に確保することができる。
【００３２】
以下、図３から図11により本発明の原子炉圧力容器内の除染方法の第３から第11の実施の形態を説明する。
なお、図３から図11中で図２と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略し、各実施の形態においては第２の実施の形態と異なる要点のみを説明する。
【００３３】
すなわち、第３の実施の形態が第２の実施の形態と異なる点は図３に示すように原子炉圧力容器１の底部に仮設水中ポンプ15を設置したことにある。この仮設ポンプ15により局所的な流動をつくり除染効率を向上させることができる。すなわち通常図３中Ａで示す直線的な流れになるところを仮設水中ポンプ15の駆動により図３中Ｂで示すように噴水形の流れを形成することができ、第１の実施の形態の条件を達成することができる。
【００３４】
第４の実施の形態においては図４に示したように制御棒駆動機構（ＣＲＤ）５の案内管にＣＲＤ案内管キャップ24を被せて原子炉圧力容器１内の底部の除染液の流動を促進させたことにある。本実施の形態によれば、キャップ24を被せることにより、案内管が閉塞されるので、除染液が案内管内に流れ込むことがなく、原子炉圧力容器１内の底部の除染液を所定の流速に維持することができる。
【００３５】
第５の実施の形態においては図５に示したように原子炉圧力容器１内の底部およびジェットポンプ４の底部にそれぞれ炉底部撹拌機18を吊りワイヤ30により吊り下げて設けたことにある。この撹拌機18は仮設回転体を設けることができ、この撹拌機18により原子炉圧力容器１内の底部およびジェットポンプ４の底部の除染液の撹拌を促進して所定の流速を確保できる。
【００３６】
第６の実施の形態においては図６に示したように原子炉圧力容器１内の中央部に仮設タンク21を設置して原子炉圧力容器１内の底部の除染液の流動性を向上させたことにある。この仮設タンク21の設置により除染液量の低減を図ることができることと相俟って、原子炉圧力容器１内底部の除染液の流動性の向上とともに均一に除染効率が得られる流速をいきとどかせることが容易となる。
【００３７】
第７の実施の形態においては図７に示したように原子炉圧力容器１内の底部およびジェットポンプ４の近傍に機械洗浄機構として吸引洗浄装置26を設け、この吸引洗浄装置26に仮設ポンプ27およびフィルタ28を吸い込み配管31により接続し、かつフィルタ28の出口側を戻り配管32により接続して、除染液を循環させることによって除染効率を高めたことにある。
【００３８】
本実施の形態によれば、原子炉圧力容器１の底部や、ジェットポンプ４の底部近傍に１cm／秒の流速が確保できない場合、化学除染後の吸引洗浄を行うもので、このような機械洗浄機構の併用によって除染効果を高めることができる。機械洗浄機構としては吸引洗浄のほかにジェット洗浄，散水洗浄，ブラシ洗浄，超音波洗浄などを任意選択することができる。
【００３９】
第８の実施の形態においては図８に示したように原子炉圧力容器１内の底部およびジェットポンプ４の底部の除染液の流動を促進するために、除染液出入口16と除染液循環ライン17を設けたことにある。
【００４０】
本実施の形態によれば、循環ライン17には循環ポンプ33が接続されており、循環ポンプ33により除染液は循環し所定の流速を得ることができる。すなわち、流速の乏しい部位に除染液出入口16を設けることによって流れが形成されるためより効果的に除染を行うことができる。
【００４１】
第９の実施の形態においては図９に示したように第８の実施の形態に準じて原子炉圧力容器１内の底部およびジェットポンプの底部に除染液の流動を促進するために、気泡発生口19と気泡発生装置20および気泡供給配管34を設けたことにある。
本実施の形態によれば気泡発生口19から気泡を除染液中に送り込むことにより気泡による撹拌効果で除染液の流動を促進させることができる。
【００４２】
第10の実施の形態においては図10に示したように原子炉圧力容器１内の制御棒駆動機構（ＣＲＤ）５を取り外して除染液抜き出し口としてＣＲＤ５からの仮設リングヘッダ22を取り付け、この仮設リングヘッダ22に連結ライン35の一端例を介して除染装置23を設けたことにある。連結ライン35の他端側は原子炉圧力容器１内に開口している。
本実施の形態によれば除染液の抜き出し口を設けることにより原子炉圧力容器１内底部の除染液の流動を促進できる。
【００４３】
第11の実施の形態においては第10の実施の形態に準じており、原子炉圧力容器１の底部にボトムラインとしてＲＰＶドレンライン25を設けて除染液の抜き出し口を形成して原子炉圧力容器１の底部の除染液の流動を促進することにある。すなわち、原子炉圧力容器１の底部を貫通するＲＰＶドレンライン25を除染装置23を備えた循環ラインを構成する連結ラインに接続する。
【００４４】
本実施の形態によれば、原子炉圧力容器１内の除染液の流動を促進して底部の均一な流速を得ることができ、その底部全体の除染効率の向上を高めることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、原子炉圧力容器内の狹溢部となっている原子炉圧力容器内底部やジェットポンプの底部近傍に除染液を少なくとも１cm／秒の流速で流して流動を与えることにより化学除染効果を向上させることができる。
【００４６】
また、除染液の液滞留部をなくす全ての除染対象部位で必要な少なくとも１cm／秒の流速を得るために、既設または仮設のポンプや循環ラインを使用したり、これらの組み合わせによって除染液流量を所定の値に制御することができ、十分な化学除染効果を得ることができる。
【００４７】
さらに、十分な流速が得られない場合には機械洗浄の併用により除染効果を高めることができ、これにより如何なる原子炉圧力容器内補修作業も実施可能となり、そのうえ大幅な放射線被曝の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第１の実施の形態を説明するための実験データを示す曲線図。
【図２】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第２の実施の形態を示す概略断面図。
【図３】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第３の実施の形態を示す概略断面図。
【図４】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第４の実施の形態を示す概略断面図。
【図５】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第５の実施の形態を示す概略断面図。
【図６】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第６の実施の形態を示す概略断面図。
【図７】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第７の実施の形態を示す概略断面図。
【図８】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第８の実施の形態を示す概略断面図。
【図９】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第９の実施の形態を示す概略断面図。
【図１０】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第10の実施の形態を示す概略断面図。
【図１１】本発明に係る原子炉圧力容器内の除染方法の第11の実施の形態を示す概略断面図。
【符号の説明】
１…原子炉圧力容器、２…原子炉再循環系、３…再循環ポンプ、４…ジェットポンプ、５…制御棒駆動機構（ＣＲＤ）、６…再循環配管、７…給水ノズル、８…上部格子板、９…炉心スプレイライン、10…給水スパージャ、11…炉心支持板、12…再循環出口ノズル、13…再循環入口ノズル、14…再循環出入口弁、15…仮設水中ポンプ、16…除染液出入口、17…除染液循環ライン、18…炉底部撹拌機、19…気泡発生口、20…気泡発生装置、21…仮設タンク、22…ＣＲＤからの仮設リングヘッダ、23…除染装置、24…ＣＲＤ案内管キャップ、25…ＲＰＶドレンライン、26…吸引洗浄装置、27…仮設ポンプ、28…フィルタ、29…シュラウド、30…吊りワイヤ、31…吸込配管、32…戻り配管、33…循環ポンプ、24…気泡供給配管、35…連結ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１１】
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