(57)【要約】【課題】原子力プラントの構成部材である炭素鋼部材の表面に皮膜を形成する工程を短縮することができ、炭素鋼部材の表面への放射性核種の付着を抑制する効果を確実に得ることができる、炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法とその装置を提供する。【解決手段】  原子力プラントを構成する炭素鋼部材の表面に、ｐＨ調整剤と酸化剤とを含みｐＨの値が２〜７である皮膜形成液を接触させることで、炭素鋼部材の表面にヘマタイト皮膜を形成する。酸化剤は、例えば、六価クロム化合物を含むのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力プラントを構成する炭素鋼部材の表面に、ｐＨ調整剤と酸化剤とを含みｐＨの値が２〜７である皮膜形成液を接触させることで、前記炭素鋼部材の表面にヘマタイト皮膜を形成する、
ことを特徴とする炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法。
【請求項２】
前記酸化剤は、六価クロム化合物を含む、請求項１に記載の炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法。
【請求項３】
前記皮膜形成液が接触した前記炭素鋼部材の表面の電位の値は、−０．３〜１．４Ｖである、請求項１又は２に記載の炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法。
【請求項４】
化学除染が実施された前記炭素鋼部材の表面に前記ヘマタイト皮膜を形成する、請求項１に記載の炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法。
【請求項５】
前記皮膜形成液は、温度が５０〜１００℃である、請求項１に記載の炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法。
【請求項６】
前記原子力プラントの運転停止中に、前記炭素鋼部材の表面に前記ヘマタイト皮膜を形成する、請求項１に記載の炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法。
【請求項７】
前記原子力プラントの稼働前に、前記炭素鋼部材の表面に前記ヘマタイト皮膜を形成する、請求項１に記載の炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法。
【請求項８】
原子力プラントを構成する炭素鋼配管に接続された付着抑制装置からシュウ酸を含む液体を前記炭素鋼配管に供給することで、前記炭素鋼配管の内表面の化学除染を実施するステップと、
前記化学除染を実施するステップの後に、前記付着抑制装置において過酸化水素水溶液又は酸素を用いて前記液体に含まれるシュウ酸を分解するステップと、
前記シュウ酸を分解するステップの後に、前記付着抑制装置において前記液体にギ酸を添加するステップと、
前記ギ酸を添加するステップの後に、前記付着抑制装置において前記液体にｐＨ調整剤と酸化剤を注入して前記液体のｐＨの値を２〜７とし、前記液体を前記付着抑制装置から前記炭素鋼配管に供給して前記液体を前記炭素鋼配管の内表面に接触させることで、前記炭素鋼配管の内表面にヘマタイト皮膜を形成するステップと、
前記ヘマタイト皮膜を形成するステップの後に、前記付着抑制装置において過酸化水素水溶液を用いて前記液体に含まれるギ酸を分解するステップと、
を有することを特徴とする炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法。
【請求項９】
液体が流れ、原子力プラントを構成する炭素鋼配管に接続可能な配管と、
前記配管に接続され、前記配管を流れる前記液体にｐＨ調整剤を注入する装置と、
前記配管に接続され、前記配管を流れる前記液体に酸化剤を注入する装置と、を備え、
前記ｐＨ調整剤と前記酸化剤とが注入された前記液体のｐＨの値は、２〜７である、
ことを特徴とする炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法とその装置に関し、より詳細には、原子力プラントを構成する炭素鋼配管への放射性核種の付着抑制方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントとして、例えば、沸騰水型原子力発電プラント（以下、「ＢＷＲプラント」と称する）及び加圧水型原子力発電プラント（以下、「ＰＷＲプラント」と称する）が知られている。例えば、ＢＷＲプラントは、原子炉圧力容器（以下、「ＲＰＶ」と称する）内に炉心を内蔵した原子炉を有する。再循環ポンプ（又はインターナルポンプ）によって炉心に供給された冷却水は、炉心内に装荷された燃料集合体内の核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、一部が蒸気になる。この蒸気は、原子炉からタービンに導かれ、タービンを回転させる。タービンから排出された蒸気は、復水器で凝縮され、水になる。この水は、給水として原子炉に供給される。この給水からは、原子炉内での放射性腐食生成物の発生を抑制するために、給水配管に設けられたろ過脱塩装置で主として金属不純物が除去される。
【０００３】
ＢＷＲプラント及びＰＷＲプラント等の発電プラントでは、原子炉圧力容器などの主要な構成部には、腐食を抑制するために、水が接触する接水部にステンレス鋼及びニッケル基合金などを用いている。また、原子炉冷却材浄化系、余熱除去系、原子炉隔離時冷却系、炉心スプレイ系、給水系及び復水系などの構成部には、プラントの製造所要コストを低減する観点、又は給水系や復水系を流れる高温水に起因するステンレス鋼の応力腐食割れを避ける観点などから、主として炭素鋼部材が用いられる。
【０００４】
また、放射性腐食生成物の元となる腐食生成物は、ＲＰＶ及び再循環系配管等の接水部からも発生することから、主要な一次系の構成部材には、腐食の少ないステンレス鋼やニッケル基合金などの不銹鋼が使用されている。また、低合金鋼製のＲＰＶには、内面にステンレス鋼の肉盛りが施され、低合金鋼が炉水（ＲＰＶ内に存在する冷却水）と直接接触することを防いでいる。さらには、炉水の一部を炉水浄化系のろ過脱塩装置によって浄化し、炉水中に僅かに存在する金属不純物を積極的に除去している。
【０００５】
しかし、上述のような腐食対策を講じても、炉水中における極僅かな金属不純物の存在は避けられないため、一部の金属不純物が、金属酸化物として、燃料集合体に含まれる燃料棒の表面に付着する。燃料棒表面に付着した金属不純物に含まれる金属元素は、燃料棒内の核燃料から放出される中性子の照射により原子核反応を起こし、コバルト６０、コバルト５８、クロム５１、及びマンガン５４等の放射性核種になる。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、一部の放射性核種は、炉水中にイオンとして溶出したり、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たりする。炉水中の放射性物質は、炉水浄化系によって取り除かれる。しかし、除去されなかった放射性物質は、炉水とともに再循環系などを循環している間に、再循環系などの構成部材の炉水と接触する表面に蓄積される。この結果、構成部材の表面から放射線が放射され、定期検査の作業時に従事者が放射線被曝する原因となる。従業者の被曝線量は、各人毎に規定値を超えないように管理されている。近年この規定値が引き下げられ、各人の被曝線量を経済的に可能な限り低くする必要が生じている。
【０００６】
そこで、炉水中の放射性核種の配管への付着を低減する方法、及び炉水中の放射性核種の濃度を低減する方法が様々検討されている。例えば、特許文献１と特許文献２には、化学除染後の原子力プラントの構成部材の表面にフェライト皮膜としてマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）皮膜を形成し、形成後のフェライト皮膜に酸化剤を含む処理液を接触させて、フェライト皮膜の一部をより安定なヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）皮膜に変化させることで、プラントの構成部材の表面に放射性核種が付着することを抑制する方法が記載されている。ヘマタイト皮膜は、マグネタイト皮膜よりも安定なため、放射性核種の付着を抑制する効果がより大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１１１６６１号公報
【特許文献２】特開２００８−５１５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１と特許文献２に記載の方法は、原子力プラントの稼働前や運転停止中に行うが、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）皮膜を形成する前に一度マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）皮膜を形成する必要があるので、プラントの構成部材の表面に皮膜を形成する工程が長くなり、プラントの稼働や運転再開までに時間がかかるという課題がある。また、プラントの構成部材の表面にはマグネタイト皮膜とヘマタイト皮膜とが混在するので、構成部材の表面への放射性核種の付着を抑制する効果が十分に得られないという課題もある。
【０００９】
本発明は、原子力プラントの構成部材である炭素鋼部材の表面に皮膜を形成する工程を短縮することができ、炭素鋼部材の表面への放射性核種の付着を抑制する効果を確実に得ることができる、炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法とその装置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】
【００１０】
本発明による炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法は、次のような特徴を備える。原子力プラントを構成する炭素鋼部材の表面に、ｐＨ調整剤と酸化剤とを含みｐＨの値が２〜７である皮膜形成液を接触させることで、前記炭素鋼部材の表面にヘマタイト皮膜を形成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、原子力プラントの構成部材である炭素鋼部材の表面に皮膜を形成する工程を短縮することができ、炭素鋼部材の表面への放射性核種の付着を抑制する効果を確実に得ることができる、炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法とその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１による炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】試験片Ａ〜ＣへのＣｏ−６０の付着試験の結果を示す図である
【図３】鉄系水酸化物の電位−ｐＨ図である。
【図４】鉄系酸化物の電位−ｐＨ図である。
【図５】炭素鋼試験片の表面に形成した皮膜のラマンスペクトルを示す図である。
【図６】実施例１による放射性核種の付着抑制装置を炉水浄化系に取り付けたＢＷＲプラントの系統図である。
【図７】実施例１による放射性核種の付着抑制装置の機器系統構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例２による炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法の手順を示すフローチャートである。
【図９】実施例２による放射性核種の付着抑制装置の機器系統構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者らは、原子炉の運転条件を模擬した水質環境で、原子炉の構造材料へのＣｏ−６０（コバルト６０）の付着に及ぼす水質や材料の影響を調べた。その結果、構造材料の表面へのＣｏ−６０の付着は、構造材料に形成される酸化皮膜にＣｏ−６０が取り込まれることによって生じることが分かり、これを抑制するためには酸化皮膜の形成の元となる腐食を抑制すること、及びＣｏ−６０を取り込み難い酸化皮膜を形成することが有効であると分かった。
【００１４】
この考察に基づき、本発明者らは、原子炉の運転条件における炭素鋼へのＣｏ−６０の付着抑制方法を検討し、Ｃｏ−６０の付着試験を実施した。試験では、未処理の炭素鋼からなる試験片Ａと、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）皮膜を炭素鋼の表面に形成した試験片Ｂと、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）皮膜を炭素鋼の表面に形成した試験片Ｃを作製した。ＢＷＲプラントの運転条件を反映した、Ｃｏ−６０を含み、温度２８０℃、圧力７ＭＰａの高温高圧の純水（模擬炉水）中に、３種類の試験片Ａ〜Ｃを設置して５００時間浸漬した後、試験片Ａ〜Ｃに付着したＣｏ−６０の量を測定した。
【００１５】
図２は、試験片Ａ〜ＣへのＣｏ−６０の付着試験の結果を示す図であり、試験片Ａ〜ＣへのＣｏ−６０の蓄積量を相対値で示した図である。図２より、Ｃｏ−６０の付着量は、未処理の炭素鋼の試験片Ａに対し、Ｆｅ３Ｏ４皮膜が形成された試験片Ｂでは約１／３に低減し、Ｆｅ２Ｏ３皮膜が形成された試験片Ｃでは約１／９に低減したことがわかる。
【００１６】
なお、この付着試験はＣｏ−６０について行ったが、Ｃｏ−６０の同位体であるＣｏ−５８（コバルト５８）に対しても同様の結果が得られることが期待でき、Ｆｅ２Ｏ３皮膜が形成された試験片ではＣｏ−５８の付着量が低減することが期待できる。以下では、代表して、Ｃｏ−６０の付着について説明する。
【００１７】
そこで、本発明者らは、Ｃｏ−６０の付着抑制により有効と考えられるＦｅ２Ｏ３を炭素鋼の表面に形成する方法を検討した。Ｆｅ２Ｏ３の成分であるＦｅは炭素鋼に含まれているため、炭素鋼のＦｅを利用してＦｅ２Ｏ３を形成できると考えた。ＦｅのイオンはＦｅ２＋及びＦｅ３＋が安定であり、Ｆｅ２Ｏ３を形成するためにはＦｅをＦｅ３＋に酸化する必要がある。また、鉄イオンは、Ｆｅ２Ｏ３以外にＦｅ３Ｏ４、ＦｅＯ、Ｆｅ（ＯＨ）３、Ｆｅ（ＯＨ）２などの酸化物や水酸化物を形成し、消費される可能性がある。そこで、Ｆｅの水酸化物及び酸化物の電位−ｐＨ図を参照し、炭素鋼の表面にＦｅ２Ｏ３皮膜が形成できる条件を検討した。
【００１８】
図３は、鉄系水酸化物の電位−ｐＨ図であり、図４は、鉄系酸化物の電位−ｐＨ図である。図３と図４を参照すると、図３と図４に記した斜線の領域は、鉄系の水酸化物が生成せず、鉄系の酸化物のみが生成する領域であり、鉄系の酸化物の中でＦｅ２Ｏ３が最も安定である領域であることが分かる。そこで、本発明者らは、炭素鋼の表面の電位Ｅ及びｐＨを図４に示した斜線の領域（Ｆｅ２Ｏ３が最も安定である領域）に制御することで、炭素鋼の表面にＦｅ２Ｏ３皮膜を形成できると考えた。具体的には、炭素鋼の表面の電位Ｅを−０．３〜１．４Ｖ（−０．３Ｖ以上、１．４Ｖ以下）にし、炭素鋼の表面のｐＨを２〜７（２以上、７以下）にすると、炭素鋼の表面にＦｅ２Ｏ３皮膜を形成できると考えた。
【００１９】
そこで発明者らは、炭素鋼の表面の電位とｐＨを前述のＦｅ２Ｏ３が最も安定である領域に制御する方法として、次のような方法を考え、皮膜形成試験を行った。
【００２０】
炭素鋼の表面の電位を前述のＦｅ２Ｏ３が最も安定である領域に制御するためには、この領域に酸化還元反応の電位がある酸化剤を用いることを考えた。皮膜形成試験では、このような酸化剤として、六価クロム化合物である二クロム酸（Ｈ２Ｃｒ２Ｏ７）を用い、式（１）で表わされる二クロム酸イオン（Ｃｒ２Ｏ７２−）の酸化反応を利用することにした。
Ｃｒ２Ｏ７２−＋１４Ｈ＋＋６ｅ−→２Ｃｒ３＋＋７Ｈ２Ｏ  ・・・（１）
二クロム酸水溶液を用いると、炭素鋼の表面で式（１）の反応を起こすことができ、二クロム酸水溶液に含まれる六価クロムＣｒ６＋が三価クロムＣｒ３＋に還元され、炭素鋼の表面のｐＨが２〜７であれば炭素鋼の表面の電位が−０．３〜１．４Ｖになる。
【００２１】
炭素鋼の表面のｐＨを前述のＦｅ２Ｏ３が最も安定である領域に制御するためには、ｐＨ調整剤を用いる。皮膜形成試験では、このようなｐＨ調整剤としてギ酸とアンモニアを用い、処理液（皮膜形成液）のｐＨが２〜７の範囲の値、例えば４となるように調整した。
【００２２】
皮膜形成試験では、上記の酸化剤及びｐＨ調整剤を純水に添加して処理液を作製し、この処理液を９０℃に加熱し、未処理の炭素鋼からなる試験片（炭素鋼試験片）を２時間処理液に浸漬して、皮膜形成処理を行った。皮膜形成処理後の炭素鋼試験片を取出した後、この炭素鋼試験片にラマン分光分析を行った。
【００２３】
図５は、炭素鋼試験片の表面に形成した皮膜のラマンスペクトルを示す図である。図５の最上部に、上述の皮膜形成処理（本発明による放射性核種の付着抑制方法で用いる皮膜形成方法）を行った炭素鋼試験片のラマンスペクトルを示した。図５には、参考のために、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＣｒ２Ｏ４、Ｃｒ２Ｏ３、及びＣｒ（ＯＨ）３のラマンスペクトルも併記した。図５から分かるように、皮膜形成処理後の炭素鋼試験片のラマンスペクトルには、Ｆｅ２Ｏ３のピークが見られた。つまり、皮膜形成処理後の炭素鋼試験片の表面には、Ｆｅ２Ｏ３皮膜が形成されたことが分かった。また、他の鉄系酸化物のピークは現れず、Ｆｅ２Ｏ３皮膜のみが形成されたことが分かった。
【００２４】
すなわち、酸化剤として六価クロム化合物である二クロム酸を用い、ｐＨ調整剤としてギ酸とアンモニアを用いて、酸化剤とｐＨ調整剤を含みｐＨの値が２〜７である処理液（皮膜形成液）を炭素鋼の表面に接触させて炭素鋼の表面のｐＨの値を２〜７にすると、炭素鋼の表面の電位の値を−０．３〜１．４Ｖにすることができ、炭素鋼の表面にＦｅ２Ｏ３皮膜を形成できることが分かった。なお、酸化剤には、酸化還元反応の電位が−０．３〜１．４Ｖの範囲にあれば、二クロム酸以外の薬剤を用いることができる。例えば、酸化剤には六価クロム化合物を含む薬剤を用いることができる。また、ｐＨ調整剤には、炭素鋼の表面のｐＨを２〜７の範囲の値にすることができれば、ギ酸とアンモニア以外の薬剤を用いることができる。
【００２５】
炭素鋼の表面へのＦｅ２Ｏ３皮膜の形成自体は上記の方法で可能であるが、この方法を供用中の原子力発電プラントに適用した場合、炭素鋼の表面には既に酸化皮膜が形成されているため、この酸化皮膜が炭素鋼と処理液との反応を妨害する。このため、本発明で用いる皮膜形成処理は、原子力発電所で一般的に行われている化学除染の実施後に連続して行うことが望ましい。具体的には、除染工程の終了段階から原子力発電プラントの起動までの間に行うことが望ましい。
【００２６】
化学除染とは、原子炉の構成機器の表面に形成された酸化皮膜と構成機器の表面に付着した放射性核種とを溶解して除去する方法である。従って、化学除染によって原子炉構成機器を構成する金属の表面が露出した状態、又は放射性核種が取り込まれた酸化皮膜が除去された後に生じる薄い腐食皮膜しか構成機器の表面にない状態で、本発明による放射性核種の付着抑制方法を適用する。この結果、本発明によって、原子炉の構成部材である炭素鋼部材の炉水と接する表面（炭素鋼部材が炭素鋼配管の場合は、炭素鋼配管の内表面）にＦｅ２Ｏ３皮膜を形成でき、炭素鋼部材の表面への放射性核種（特にコバルト６０とコバルト５８）の付着を好適に抑制することができる。
【００２７】
本発明は、沸騰水型原子力発電所の炭素鋼配管を使用した炉水浄化系に使用するのが最も好適であるが、この限りではなく、炉水の接する原子炉構成部材のうち、低合金鋼などＦｅが含まれる金属の表面に適用することができる。また、本発明は、沸騰水型原子力発電所だけでなく、加圧水型原子力発電所の水に接する原子炉構成部材にも同様に適用することができる。
【００２８】
本発明による付着抑制方法は、原子力プラントの稼働前（供用の開始前、すなわち初めて運転する前）や運転停止中など、原子力プラントの運転が行われていない時期に実施することができる。以下では、一例として、原子力プラントの運転停止中に実施するものとして説明する。
【実施例１】
【００２９】
本発明の実施例１による炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法とその装置を、図６、図７、及び図１を用いて説明する。本実施例は、本発明をＢＷＲプラントの炉水浄化系配管に適用した例であり、炭素鋼からなる浄化系配管の内表面にＦｅ２Ｏ３皮膜を形成して、炉水中の放射性核種（特にコバルト６０とコバルト５８）の付着を抑制する例である。
【００３０】
図６は、本実施例による放射性核種の付着抑制方法（皮膜形成処理方法）を適用するＢＷＲプラントの系統図であり、本実施例による放射性核種の付着抑制装置を炉水浄化系に取り付けたＢＷＲプラントの系統図である。
【００３１】
原子力発電プラントであるＢＷＲプラントは、原子炉１、タービン３、復水器４、再循環系、炉水浄化系、及び給水系を備える。原子炉１は、原子炉建屋（図示せず）内に配置された原子炉格納容器１１内に設置され、炉心１３を内蔵する原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１２を有し、ＲＰＶ１２内にジェットポンプ１４を備える。炉心１３には、多数の燃料集合体（図示せず）が装荷されている。燃料集合体は、核燃料物質で製造された複数の燃料ペレットが充填された複数の燃料棒を含む。
【００３２】
再循環系は、再循環系配管２２、及び再循環系配管２２に設置された再循環ポンプ２１を有する。給水系は、復水ポンプ５、復水浄化装置（例えば、復水脱塩器）６、給水ポンプ７、低圧給水加熱器８、高圧給水加熱器９、及び復水器４とＲＰＶ１２を接続する給水配管１０を備える。復水ポンプ５、復水浄化装置６、給水ポンプ７、低圧給水加熱器８、及び高圧給水加熱器９は、復水器４からＲＰＶ１２に向って、この順に給水配管１０に設置される。炉水浄化系は、浄化系ポンプ２４、再生熱交換器２５、非再生熱交換器２６、炉水浄化装置２７、及び再循環系配管２２と給水配管１０を接続する浄化系配管２０を備える。浄化系ポンプ２４、再生熱交換器２５、非再生熱交換器２６、及び炉水浄化装置２７は、この順に浄化系配管２０に設置される。浄化系配管２０は、再循環ポンプ２１の上流で再循環系配管２２に接続される。
【００３３】
ＲＰＶ１２内の冷却水は、再循環ポンプ２１で昇圧され、再循環系配管２２を通ってジェットポンプ１４内に噴出される。ジェットポンプ１４のノズルの周囲に存在する冷却水も、ジェットポンプ１４内に吸引されて炉心１３に供給される。炉心１３に供給された冷却水は、燃料棒内の核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱される。加熱された一部の冷却水が蒸気になる。この蒸気は、ＲＰＶ１２から主蒸気配管２を通ってタービン３に導かれ、タービン３を回転させる。タービン３に連結された発電機（図示せず）が回転して、電力が発生する。タービン３から排出された蒸気は、復水器４で凝縮されて水になる。この水は、給水として、給水配管１０を通りＲＰＶ１２内に供給される。給水配管１０を流れる給水は、復水ポンプ５で昇圧され、復水浄化装置６で不純物が除去され、給水ポンプ７でさらに昇圧され、低圧給水加熱器８及び高圧給水加熱器９で加熱されてＲＰＶ１２内に導かれる。抽気配管１５でタービン３から抽気された抽気蒸気が、高圧給水加熱器９及び低圧給水加熱器８にそれぞれ供給され、給水の加熱源となる。
【００３４】
再循環系配管２２内を流れる冷却水の一部は、浄化系ポンプ２４によって炉水浄化系の浄化系配管２０内に流入し、再生熱交換器２５及び非再生熱交換器２６で冷却された後、炉水浄化装置２７で浄化される。浄化された冷却水は、再生熱交換器２５で加熱されて浄化系配管２０及び給水配管１０を経て、ＲＰＶ１２内に戻される。
【００３５】
図６に示すように、本実施例による放射性核種の付着抑制装置３０は、ＢＷＲプラントの炉水浄化系に、皮膜形成液を循環可能な循環配管３５で接続される。原子炉１の運転を停止したときに、例えば、再循環系配管２２から分岐している浄化系配管２０に設けられた弁２３のボンネットを開放し、循環配管３５を浄化系配管２０に弁２３のフランジを用いて接続して、付着抑制装置３０からの液体の流出路を形成する。また、浄化系配管２０に設けられた弁１０１のボンネットを開放し、循環配管３５を浄化系配管２０に弁１０１のフランジを用いて接続して、付着抑制装置３０への液体の流入路を形成する。なお、本実施例では付着抑制装置３０を浄化系配管２０に接続しているが、付着抑制装置３０を接続する位置はこれに限らない。付着抑制装置３０は、残留熱除去系統（図示せず）の配管など、プラントを構成する炭素鋼部材と水とが接触する部分へ通水する配管であれば、任意の配管に接続することができる。
【００３６】
本実施例による付着抑制装置３０は、後述するように、付着抑制処理（皮膜形成処理）と化学除染処理とをともに実施できるように構成される。
【００３７】
図７は、本実施例による放射性核種の付着抑制装置３０の機器系統構成を示す図である。図７を用いて、付着抑制装置３０の構成を説明する。付着抑制装置３０は、加熱器５３を内蔵したサージタンク３１、循環配管３５、及びカチオン交換樹脂塔６０を備える。循環配管３５には、開閉弁４７、循環ポンプ４８、弁４９、弁５５、５６及び５７、サージタンク３１、循環ポンプ３２、弁３３、及び開閉弁３４が、上流から下流へ（弁１０１から弁２３へ）この順に設けられる。
【００３８】
循環配管３５には、弁４９をバイパスする配管７１が接続され、配管７１には、弁５０及びフィルタ５１が設置される。さらに、循環配管３５には、弁５５をバイパスする配管６６が接続され、配管６６には、冷却器５８及び弁５９が設置される。さらに、循環配管３５には、弁５６をバイパスする配管６７が接続され、配管６７には、カチオン交換樹脂塔６０及び弁６１が設置される。配管６７には、カチオン交換樹脂塔６０及び弁６１をバイパスする配管６８が接続され、配管６８には、混床樹脂塔６２及び弁６３が設置される。循環配管３５には、弁５７をバイパスする配管６９が接続され、配管６９には、弁６５及び分解装置６４が設置される。分解装置６４は、内部に、例えば、ルテニウムを活性炭の表面に添着した活性炭触媒が充填されている。
【００３９】
サージタンク３１は、弁５７と循環ポンプ３２の間で循環配管３５に設置される。循環配管３５には、循環ポンプ３２と弁３３の間とサージタンク３１とを接続する配管７０が接続される。配管７０には、弁３６及びエゼクタ３７が設けられる。エゼクタ３７には、シュウ酸をサージタンク３１内に供給するためのホッパ（図示せず）が設けられている。シュウ酸は、還元除染剤であり、浄化系配管２０の内表面に付着して放射性核種を取り込んだ酸化皮膜を還元溶解するために用いる。ホッパは、シュウ酸とともにヒドラジンをサージタンク３１内に供給する場合がある。
【００４０】
本実施例による付着抑制装置３０は、上述したように、付着抑制処理（皮膜形成処理）と化学除染処理とをともに実施できる。例えば、サージタンク３１は、処理に用いる水が充填され、循環ポンプ３２は、サージタンク３１内の水を弁３３、３４を介して浄化系配管２０（図６）に供給する。また、配管７０により、循環ポンプ３２の吐出側から弁３６とエゼクタ３７を介してサージタンク３１に戻る流路が形成されている。エゼクタ３７に設けられたホッパにより、還元除染剤であるシュウ酸をサージタンク３１に注入できる。
【００４１】
ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）皮膜を形成するのに用いる処理液（皮膜形成液）には、２種類の薬剤、すなわちｐＨ調整剤と酸化剤とを用いる。本実施例では、ｐＨ調整剤（第１薬剤）としてアンモニア水及びギ酸水溶液を用い、酸化剤（第２薬剤）として二クロム酸水溶液を用いる。しかし、炭素鋼の表面のｐＨと電位を前述のＦｅ２Ｏ３が最も安定である領域に維持することができれば、他のｐＨ調整剤と酸化剤を用いてもよい。例えばｐＨ調整剤には、処理液のｐＨの値を２〜７の範囲の値にすることができ、炭素鋼の表面のｐＨを２〜７に調整可能なものであれば、任意のものを用いることができる。
【００４２】
ただし、ｐＨ調製剤と酸化剤が反応し消費されてしまうと、炭素鋼の表面のｐＨと電位を前述のＦｅ２Ｏ３が最も安定である領域に維持することが困難である。例えば、ｐＨ調整剤として還元性の強いシュウ酸やヒドラジンの水溶液を用い、酸化剤として二クロム酸水溶液を用いた場合には、シュウ酸やヒドラジンは、二クロム酸と即座に反応してしまう。一方、本実施例でｐＨ調整剤として用いるギ酸は還元性が弱く、アンモニアは還元性がないため、ｐＨ調製剤と酸化剤との反応を抑え、炭素鋼の表面のｐＨと電位を前述のＦｅ２Ｏ３が最も安定である領域に維持することができる。
【００４３】
循環配管３５には、アンモニア水を注入するアンモニア水注入装置８５が接続される。アンモニア水注入装置８５は、薬液タンク４５、注入ポンプ４３、弁４１、及び注入配管７２を備える。薬液タンク４５は、注入ポンプ４３及び弁４１を備える注入配管７２によって、循環配管３５に接続される。薬液タンク４５には、アンモニアを水に溶解して調製した薬剤（アンモニア水）が充填される。
【００４４】
循環配管３５には、さらに、過酸化水素水溶液注入装置８６が接続される。過酸化水素水溶液注入装置８６は、薬液タンク４６、注入ポンプ４４、弁４２、及び注入配管７３を備える。薬液タンク４６は、注入ポンプ４４及び弁４２を備える注入配管７３によって、循環配管３５に接続される。薬液タンク４６には、過酸化水素水溶液が充填される。注入配管７３と循環配管３５との接続点を注入点７９と呼ぶ。循環配管３５には、注入点７９から過酸化水素水溶液が注入される。また、過酸化水素水溶液注入装置８６は、配管７５によって配管６９に接続される。配管７５には、弁５４が設けられる。
【００４５】
循環配管３５には、さらに、ギ酸水溶液注入装置８７が接続される。ギ酸水溶液注入装置８７は、薬液タンク４０、注入ポンプ３９、弁３８、及び注入配管７４を備える。薬液タンク４０は、注入ポンプ３９及び弁３８を備える注入配管７４によって、循環配管３５に接続される。薬液タンク４０には、ギ酸水溶液が充填される。
【００４６】
循環配管３５には、さらに、二クロム酸水溶液注入装置９４が接続される。二クロム酸水溶液注入装置９４は、薬液タンク９３、注入ポンプ９２、弁９１、及び注入配管９５を備える。薬液タンク９３は、注入ポンプ９２及び弁９１を備える注入配管９５によって、循環配管３５に接続される。薬液タンク９３には、二クロム酸水溶液が充填される。
【００４７】
循環配管３５には、二クロム酸水溶液注入装置９４と開閉弁３４との間に、ｐＨ計７６が設けられる。ｐＨ計７６は、循環配管３５を流れて浄化系配管２０に供給される液体のｐＨの値を計測する。
【００４８】
図１は、本実施例による放射性核種の付着抑制方法の手順を示すフローチャートである。本実施例による付着抑制方法を、図１を用いて詳細に説明する。図１に示す手順は、炭素鋼配管の内表面にヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）皮膜を形成する手順だけでなく、化学除染処理の手順も含んでいる。
【００４９】
ステップＳ１で、放射性核種の付着抑制装置３０を、皮膜を形成すべき炭素鋼配管からなる配管系に接続する。例えば、ＢＷＲプラントの運転停止期間（例えば、ＢＷＲプラントの定期検査中の期間）やＢＷＲプラントの稼働前に、付着抑制装置３０の循環配管３５を、皮膜形成対象の炭素鋼配管である浄化系配管２０に接続する。
【００５０】
ステップＳ２、Ｓ３で、皮膜形成対象の炭素鋼配管に化学除染を実施する。炉水と接触する配管の内表面には、酸化皮膜が形成されている。ＢＷＲプラントにおいては、この酸化皮膜が放射性核種を含んでいる。ステップＳ２、Ｓ３では、一例として、化学的な処理により、この酸化皮膜を浄化系配管２０の内表面から取り除く。炭素鋼配管へのＦｅ２Ｏ３皮膜の形成は、その配管の内表面への放射性核種の付着の抑制を目的とするが、その形成に際しては、配管の線量率を下げるとともに形成する皮膜の密着性を良くするために、配管の内表面に既存する酸化皮膜を除去しておく方がよい。このため、皮膜形成対象の配管の内表面に対して予め化学除染を実施しておくことが好ましい。Ｆｅ２Ｏ３皮膜を形成する前に皮膜形成対象の部材の表面が露出されていればよいので、本実施例で説明する化学除染の替りに、機械的な除染処理を実施することも可能である。
【００５１】
ステップＳ２、Ｓ３で実施する化学除染は、既存の方法（例えば、特開２０００−１０５２９５号公報を参照）を用いることができる。以下、化学除染処理の一例を簡単に説明する。
【００５２】
まず、ステップＳ２で、付着抑制装置３０から浄化系配管２０の内部に還元除染液を供給する。弁４７、４９、５５、５６、５７、３３、３４をそれぞれ開き、他の弁を閉じた状態で、循環ポンプ４８、３２を駆動する。これにより、浄化系配管２０内にサージタンク３１内の水を循環させる。加熱器５３により循環する水を加熱し、この水の温度が９０℃になったときに弁３６を開く。すると、エゼクタ３７に設けられたホッパから供給された必要量のシュウ酸が、配管７０内を流れる水によりサージタンク３１内に供給される。サージタンク３１内では、シュウ酸が水に溶解して、シュウ酸水溶液が生成される。このシュウ酸水溶液は、循環ポンプ３２の駆動によって、サージタンク３１から循環配管３５を流れて２０に供給される。この時、エゼクタ３７に設けられたホッパからサージタンク３１内にヒドラジンを注入する。ヒドラジンの注入量は、ｐＨ計７６で計測するシュウ酸水溶液のｐＨの値が予め定めた所定の値、例えば２．５を維持するように調整する。
【００５３】
ステップＳ３では、シュウ酸水溶液（還元除染液）により、化学除染を実施する。ヒドラジンを含んでｐＨが所定の値に調整されたシュウ酸水溶液は、弁３４を通って付着抑制装置３０から浄化系配管２０の弁２３に供給され、浄化系配管２０を流れる。また、浄化系配管２０を流れたシュウ酸水溶液は、弁１０１から付着抑制装置３０の循環配管３５に流れ込んで、弁４７に到達する。続いて、シュウ酸水溶液は、ポンプ４８で加圧されて循環配管３５を流れ、弁４９、５５、５６、５７を通ってサージタンク３１へ戻る。還元除染液であるシュウ酸水溶液をこのように循環させることにより、シュウ酸の酸化皮膜溶解力で炭素鋼配管の内表面に形成された酸化皮膜を溶解する。
【００５４】
以下では、上記のように付着抑制装置３０と浄化系配管２０を流れる液体のことを「循環液体」と称する。循環液体は、還元除染液の他に、以下で説明する、分解中の還元除染液、分解された還元除染液、及びＦｅ２Ｏ３皮膜を形成するための皮膜形成液のことも指す。
【００５５】
酸化皮膜の溶解が進むと還元除染液中の放射能濃度やＦｅ濃度が上昇するため、還元除染液中の放射性核種と金属カチオンを除去する目的で、カチオン交換樹脂塔６０を運用する。カチオン交換樹脂塔６０は、弁６１を開いて弁５６を閉じて運用する。
【００５６】
炭素鋼のシュウ酸による除染の場合、炭素鋼配管の内表面に難溶解性のシュウ酸鉄（ＩＩ）が形成され、酸化皮膜の溶解が抑制されることがある。この場合は、過酸化水素水溶液を還元除染液に注入し、過酸化水素によりシュウ酸鉄（ＩＩ）を溶解する。ただし、この際には、カチオン交換樹脂の過酸化水素による劣化を防止するために、カチオン交換樹脂塔６０の運用を止める必要がある。弁５６を開いて弁６１を閉じることでカチオン交換樹脂塔６０の運用を止めてから、弁４２を開いて注入ポンプ４４を起動して、薬液タンク４６内の過酸化水素水溶液を注入点７９から循環配管３５を流れる還元除染液に注入する。これにより、式（２）に示すように、シュウ酸鉄（ＩＩ）中のＦｅ２＋は、Ｆｅ３＋に酸化されて、シュウ酸鉄（ＩＩＩ）錯体として溶解する。
２Ｆｅ（ＣＯＯ）２＋Ｈ２Ｏ２＋２（ＣＯＯＨ）２→２Ｆｅ［（ＣＯＯ）２］２−＋２Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋  ・・・（２）
過酸化水素水溶液の注入を停止し、炭素鋼配管の内表面のシュウ酸鉄（ＩＩ）が溶解するとともに、還元除染液に注入した過酸化水素水溶液が反応によって消失したことを確認した後、再びカチオン交換樹脂塔６０を運用して、還元除染液中の陽イオン性の放射性核種と金属カチオンを除去する。
【００５７】
ステップＳ４からステップＳ７では、還元除染液の成分であるシュウ酸とヒドラジンを分解する。
【００５８】
ステップＳ４では、炭素鋼配管の線量率が目標値まで低下した、又は還元除染時間が所定の時間に達したところで、シュウ酸とヒドラジンの分解を開始する。弁６５と弁５７の開度を調整して、循環している還元除染液の一部が分解装置６４に流入するようにする。続いて、弁４２が閉じているのを確認して弁５４を開き、ポンプ４４を起動して、薬液タンク４６内の過酸化水素水溶液を、分解装置６４に流入する還元除染液に注入する。
【００５９】
分解装置６４は、内部に活性炭触媒が充填されており、この触媒の表面では、式（３）、（４）のように、過酸化水素とシュウ酸、過酸化水素とヒドラジンがそれぞれ反応する。
（ＣＯＯＨ）２＋Ｈ２Ｏ２→２ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ  ・・・（３）
Ｎ２Ｈ４＋２Ｈ２Ｏ２→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ          ・・・（４）
式（３）、（４）の反応により、シュウ酸とヒドラジンは、それぞれ分解される。注入した過酸化水素水溶液は、分解装置６４で完全に分解されるように注入速度を調整し、分解装置６４から流出する循環液体（分解装置６４で分解された還元除染液）に過酸化水素が混じらないようにする。
【００６０】
ステップＳ５では、注入点７９から循環液体に過酸化水素水溶液を添加する。シュウ酸とヒドラジンの分解工程でも、シュウ酸があると炭素鋼配管の内表面にシュウ酸鉄（ＩＩ）が形成される可能性がある。そこで、分解工程がある程度進んだ段階で、循環液体に過酸化水素水溶液を添加して、炭素鋼配管の内表面のシュウ酸鉄（ＩＩ）を除去する。弁６１を閉じて弁５６を開き、弁４２の開度を調整して注入点７９から循環液体に過酸化水素水溶液を注入することで、炭素鋼配管の内表面に過酸化水素を供給する。これにより、式（２）の反応によって、炭素鋼配管の内表面に形成されているシュウ酸鉄（ＩＩ）のＦｅ２＋はＦｅ３＋に酸化され、シュウ酸鉄（ＩＩ）を除去することができる。
【００６１】
ステップＳ６では、循環液体（還元除染液）にギ酸を添加する。分解工程が進んでいるため、シュウ酸が不足し、Ｆｅ３＋の溶解状態を維持できなくなりＦｅ（ＯＨ）３が析出することが考えられる。このため、Ｆｅ３＋の溶解状態を維持するために、ギ酸を循環液体に注入する。例えば、エゼクタ３７に設けられたホッパ（図示せず）にギ酸を入れ、弁３６を開いてホッパからサージタンク３１へギ酸を注入する。このとき、循環液体には、濃度の低下したシュウ酸とヒドラジンに加え、新たに添加した過酸化水素とギ酸が存在する。そして、循環液体は、カチオン交換樹脂塔６０をバイパスしながら流れ、分解装置６４での分解が継続している。
【００６２】
ステップＳ７では、循環液体（還元除染液）に含まれるシュウ酸とヒドラジンの分解を終了する。シュウ酸とヒドラジンの分解工程を終了するため、循環液体中の過酸化水素の濃度を下げて、カチオン交換樹脂塔６０を運用する。このため、過酸化水素水溶液の注入を止めるために弁４２を閉じ、ギ酸の注入を止めるために弁３６を閉じる。循環液体への過酸化水素とギ酸の注入がなくなると、これらの濃度が低下する。過酸化水素の濃度が予め定めた所定の値以下、例えば１ｐｐｍ以下になったところで、カチオン交換樹脂塔６０の運用を開始し、循環液体中のカチオン濃度を低下させる。シュウ酸、ヒドラジン、及びギ酸の分解は継続する。ただし、分解の容易さの関係から、これらのうちヒドラジンが先に分解され、次いでシュウ酸が分解され、ギ酸が残った状態が出現する。この状態で分解工程を終了する。
【００６３】
ステップＳ８からステップＳ１２では、炭素鋼配管の内表面にヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）皮膜を形成する。Ｆｅ２Ｏ３皮膜を形成するための薬剤には、酸化剤として二クロム酸水溶液を用い、ｐＨ調整剤としてアンモニア水及びギ酸水溶液を用いる。
【００６４】
ステップＳ８では、二クロム酸水溶液注入装置９４を用い、酸化剤である二クロム酸水溶液を、循環配管３５を流れる循環液体に添加する。弁９１を開いてポンプ９２を起動し、薬液タンク９３から二クロム酸水溶液を循環液体に注入する。このとき、図示しない計測装置により循環液体中の二クロム酸濃度を計測し、二クロム酸濃度が予め定めた所定の値、例えば２００ｐｐｍとなるように、二クロム酸水溶液の注入量を制御する。二クロム酸濃度が所定の値となるように二クロム酸水溶液を注入した後、ポンプ９２を停止し、弁９１を閉じる。この二クロム酸濃度の所定の値は、実験などで予め定めることができ、Ｆｅ２Ｏ３皮膜が炭素鋼配管の内表面に形成できるのに十分な値であり、なるべく小さい値が好ましい。
【００６５】
ステップＳ９では、アンモニア水注入装置８５とギ酸水溶液注入装置８７を用い、ｐＨ調整剤であるアンモニア水とギ酸水溶液を、循環配管３５を流れる循環液体に添加する。弁４１を開いてポンプ４３を起動し、薬液タンク４５からアンモニア水を循環液体に注入するとともに、弁３８を開いてポンプ３９を起動し、薬液タンク４０からギ酸水溶液を循環液体に注入する。ｐＨ計７６により循環液体のｐＨを測定し、循環液体のｐＨの値が予め定めた所定の値になるように、アンモニア水とギ酸水溶液の注入速度を制御する。この所定のｐＨの値は、２〜７（図４に示したＦｅ２Ｏ３の安定領域でのｐＨの値）の範囲に含まれる値であり、例えば４にすることができる。ｐＨの値が所定の値に到達したら、ポンプ４３、３９を停止し、弁４１、３８を閉じる。
【００６６】
ステップＳ１０では、ステップＳ８とステップＳ９の処理により調製した皮膜形成液により、炭素鋼配管の内表面にＦｅ２Ｏ３皮膜が形成される。ステップＳ８とステップＳ９でＦｅ２Ｏ３が安定である領域の電位とｐＨとなるように調製した循環液体（皮膜形成液）が、炭素鋼配管の内表面に接触することで、炭素鋼配管の内表面にＦｅ２Ｏ３皮膜を形成することができる。このとき、Ｆｅ２Ｏ３皮膜の形成を促進させるために、循環液体（皮膜形成液）の温度を５０〜１００℃（５０℃以上、１００℃以下）にするのが好ましい。循環配管３５を流れる循環液体は、サージタンク３１に内蔵された加熱器５３で加熱することができ、循環配管３５に設けられた温度計（図示せず）で温度を計測することができる。
【００６７】
Ｆｅ２Ｏ３皮膜の形成量が予め定めた目標量に到達したら、循環液体の循環を停止し、Ｆｅ２Ｏ３皮膜の形成を終了する。Ｆｅ２Ｏ３皮膜の形成量は、実験などで事前に求めた皮膜の形成速度と、皮膜の形成に要した時間とから、推定することができる。また、目標とするＦｅ２Ｏ３皮膜の形成量は、予め任意に定めることができ、例えば、炭素鋼配管の内表面をほぼ全面的に被覆できる５０μｇ／ｃｍ２とすることができる。
【００６８】
ステップＳ１１では、皮膜形成液（循環液体）を分解する。すなわち、皮膜形成液に含まれる薬剤を除去し、皮膜形成液を浄化する。弁６１を開き、弁５６を閉じて、Ｃｒ３＋とＮＨ４＋イオンをカチオン交換樹脂塔６０で除去する。続いて、弁６５、５７の開度を調整して、分解装置６４に循環液体の一部が流入するようにする。そして、弁４２が閉じているのを確認して弁５４を開き、ポンプ４４を起動して、過酸化水素水溶液を分解装置６４へ流入する循環液体に注入する。これにより、過酸化水素とギ酸は、分解装置６４内の触媒上で反応して分解される。過酸化水素とギ酸の分解終了後、循環液体の温度を６０℃まで下げる。弁５９を開いて弁５５を閉じ、循環液体を冷却器５８に流して循環液体の温度を下げる。循環液体の温度が６０℃になったところで、循環液体中の不純物を除去するため、混床樹脂塔６２に循環液体を流す。弁６３を開いて弁５６、６１を閉じ、循環液体を混床樹脂塔６２に流す。
【００６９】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１の処理により循環液体が浄化されたので、皮膜形成処理を終了する。皮膜形成処理が終了したら、付着抑制装置３０の循環配管３５を浄化系配管２０から取り外して、炉水浄化系を復旧する。
【００７０】
このように、本実施例による付着抑制方法と付着抑制装置を、炉水浄化系の炭素鋼配管へ化学除染後に適用すると、炭素鋼へのコバルト（Ｃｏ−６０とＣｏ−５８）の付着の抑制効果が大きいＦｅ２Ｏ３皮膜を炭素鋼配管の内表面に形成できる。このため、Ｆｅ３Ｏ４皮膜を炭素鋼配管の内表面に形成する場合に比べて、炭素鋼配管の内表面へのコバルトの付着をさらに抑制できる。また、本実施例では、ｐＨ調整剤及び酸化剤を含む皮膜形成液を、対象の炭素鋼配管内を循環させることでＦｅ２Ｏ３皮膜を形成できる。このため、Ｆｅ２Ｏ３皮膜を形成する前に一度Ｆｅ３Ｏ４皮膜を形成する必要がなく、皮膜形成の工程を短くすることができる。さらに、本実施例で形成したＦｅ２Ｏ３皮膜はＦｅ３Ｏ４を含まないため、炭素鋼へのコバルトの付着の抑制効果が大きく、確実にコバルトの付着を抑制することができる。
【００７１】
本実施例では、Ｆｅ２Ｏ３皮膜の形成に使用する皮膜形成液に塩化物イオンや硫酸イオンを含む薬剤を用いていないため、ＢＷＲプラントの構成部材の健全性（例えば、耐腐食性）を害することがない。また、本実施例による付着抑制装置３０は、化学除染装置としての機能も有しており、本実施例で示した皮膜形成液に用いる薬剤であるギ酸を分解することが可能であり（図１のステップＳ１１）、廃棄物量を低減することが可能である。
【実施例２】
【００７２】
本発明の実施例２による炭素鋼部材への放射性核種の付着抑制方法とその装置を、図８及び図９を用いて説明する。本実施例は、本発明をＢＷＲプラントの炉水浄化系配管に適用した例であり、炭素鋼配管の内表面にＦｅ２Ｏ３皮膜を形成して放射性核種（特にコバルト６０とコバルト５８）の付着を抑制する例である。本実施例では、シュウ酸鉄（ＩＩ）の除去に酸素を利用する。
【００７３】
図９は、本実施例による放射性核種の付着抑制装置３０の機器系統構成を示す図である。図９において、図７と同一の符号は、図７の付着抑制装置３０と同一の又は対応する構成要素を示し、これらの構成要素についての説明は省略する。本実施例による付着抑制装置３０は、酸素供給装置９６と、酸素供給装置９６とサージタンク３１とを接続する配管９７とを備え、過酸化水素水溶液注入装置８６と、配管７５と、弁５４とを備えない点が実施例１による付着抑制装置３０と異なる。本実施例による付着抑制装置３０は、サージタンク３１内に貯留された還元除染液（循環液体）に、酸素供給装置９６から酸素をバブリングして供給する。
【００７４】
実施例１では、シュウ酸を用いた還元除染中に過酸化水素水溶液を注入し、過酸化水素により、炭素鋼配管の内表面に形成されたシュウ酸鉄（ＩＩ）を溶解していた（図１のステップＳ３）。このとき、実施例１では、カチオン交換樹脂の過酸化水素による劣化を防止するため、還元除染液に注入した過酸化水素が分解するまでカチオン交換樹脂塔６０に還元除染液が流れないようにして、カチオン交換樹脂塔６０の運用を止めていた。
【００７５】
本実施例では、バブリングした酸素をサージタンク３１に貯留された循環液体に供給し、この酸素を用いて炭素鋼配管の内表面に形成されているシュウ酸鉄（ＩＩ）を溶解する。シュウ酸鉄（ＩＩ）の溶解に過酸化水素を用いず酸素を用いるため、カチオン交換樹脂の劣化はごく僅かであり、カチオン交換樹脂塔６０を運用したままシュウ酸鉄（ＩＩ）を溶解することができる。
【００７６】
図８は、本実施例による放射性核種の付着抑制方法の手順を示すフローチャートである。図８において、図１と同一のステップ番号は、図１の処理と同一の又は対応する処理を示す。本実施例による付着抑制方法を、図８を用いて詳細に説明する。以下では、実施例１での処理と異なる処理について説明する。
【００７７】
ステップＳ１からステップＳ３までは、実施例１と同様である。ただし、ステップＳ３は、次の点（ステップＳ３−１）が実施例１と異なる。
【００７８】
ステップＳ３−１では、ステップＳ３での化学除染の実施中、サージタンク３１内の還元除染液に、酸素供給装置９６から配管９７を通して酸素をバブリングして供給する。実施例１では、過酸化水素水溶液を注入する前に、弁５６を開いて弁６１を閉じることでカチオン交換樹脂塔６０の運用を止めていた。実施例２では、実施例１と異なり、カチオン交換樹脂の劣化を考慮する必要がないので、カチオン交換樹脂塔６０の運用を続けることができる。
【００７９】
サージタンク３１内の還元除染液に供給された酸素は、還元除染液の循環に伴って炭素鋼配管の内表面に到達し、式（５）に示す反応により、炭素鋼配管の内表面に形成されているシュウ酸鉄（ＩＩ）を酸化して溶解する。
２Ｆｅ（ＣＯＯ）２＋１／２Ｏ２＋２（ＣＯＯＨ）２→２Ｆｅ［（ＣＯＯ）２］２−＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋  ・・・（５）
このように、バブリングした酸素を用いても、過酸化水素を用いた場合と同様に、炭素鋼配管の内表面からシュウ酸鉄（ＩＩ）を除去することができる。
【００８０】
実施例１では、還元除染液へ過酸化水素水溶液を注入するために、カチオン交換樹脂塔６０の運用を止める必要がある。しかし、本実施例では、還元除染液へ過酸化水素水溶液を注入しないので、カチオン交換樹脂塔６０の運用を継続して行うことができ、還元除染液中の放射性核種と金属カチオンを継続して除去することができる。
【００８１】
ステップＳ４では、化学除染が終了して、還元除染液の成分であるシュウ酸とヒドラジンの分解を開始する。本実施例では、実施例１と異なり、循環液体への過酸化水素水溶液の添加を行わず、バブリングした酸素をサージタンク３１内の循環液体へ継続して供給することで、シュウ酸とヒドラジンを分解する。
【００８２】
なお、実施例１で実施した循環液体（還元除染液）への過酸化水素水溶液の添加（図１のステップＳ５）は、実施しない。
【００８３】
ステップＳ６では、循環液体（還元除染液）にギ酸を添加する。還元除染液の分解が進んでくると、炭素鋼配管の内表面にＦｅ３＋由来の腐食生成物が析出する可能性があるため、この析出を抑制する目的でギ酸を注入する。
【００８４】
ステップＳ７からステップＳ１２までは、実施例１と同様の処理を行う。
【００８５】
以上の処理を実施することで、実施例１と同様に、炭素鋼へのコバルト（Ｃｏ−６０とＣｏ−５８）の付着の抑制効果が大きいＦｅ２Ｏ３皮膜を炭素鋼配管の内表面に形成でき、炭素鋼配管の内表面へのコバルトの付着を抑制できる。
【００８６】
また、本実施例では過酸化水素を用いないため、カチオン交換樹脂塔６０を継続して運用することができ、化学除染にかかる時間を短縮することができる。
【００８７】
また、皮膜形成液に酸化性の強い過酸化水素が混入すると、炭素鋼の表面の電位が変化してしまうので、炭素鋼の表面の電位を前述のＦｅ２Ｏ３が最も安定である領域に維持するためには、酸化剤の添加量を調整する（減らす）必要がある。しかし、本実施例では、過酸化水素を用いないため、Ｆｅ２Ｏ３皮膜の形成の際に、皮膜形成液に過酸化水素が混入する可能性がない。このため、本実施例では、酸化剤の添加量を調整せずにＦｅ２Ｏ３皮膜の形成が可能である。
【００８８】
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成を追加・置換したり、削除したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１…原子炉、２…主蒸気配管、３…タービン、４…復水器、５…復水ポンプ、６…復水浄化装置、７…給水ポンプ、８…低圧給水加熱器、９…高圧給水加熱器、１０…給水配管、１１…原子炉格納容器、１２…原子炉圧力容器（ＲＰＶ）、１３…炉心、１４…ジェットポンプ、１５…抽気配管、２０…浄化系配管、２１…再循環ポンプ、２２…再循環系配管、２３、３３、３６、３８、４１、４２、４９、５０、５４、５５、５６、５７、５９、６１、６３、６５、９１、１０１…弁、２４…浄化系ポンプ、２５…再生熱交換器、２６…非再生熱交換器、２７…炉水浄化装置、３０…放射性核種の付着抑制装置、３１…サージタンク、３２、４８…循環ポンプ、３４、４７…開閉弁、３５…循環配管、３７…エゼクタ、３９、４３、４４、９２…注入ポンプ、４０、４５、４６、９３…薬液タンク、５１…フィルタ、５３…加熱器、５８…冷却器、６０…カチオン交換樹脂塔、６２…混床樹脂塔、６４…分解装置、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７５、９７…配管、７２、７３、７４、９５…注入配管、７６…ｐＨ計、７９…注入点、８５…アンモニア水注入装置、８６…過酸化水素水溶液注入装置、８７…ギ酸水溶液注入装置、９４…二クロム酸水溶液注入装置、９６…酸素供給装置。
【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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