放射能蓄積抑制対策としての表面処理
Surf"eTrec[11men†forControling

Accumdcrrion

1.he

Rc[dio耶Iiyil.yof

技術開発本部和田Koichi

ln

the

power

nuclearofaccum山ation
Surfacetreatment
glasteel⑳

ま

え

が

are

it is necessaryplant,

for savmg

radioactivity
for

very

equipment

techniques

and

to

the
reduceinspection.

of fixed

cost

especiallymaterials,
the accumulation
reducetoeffective

developtoman‑rem

electropolislling
of

耕

Wada

and

radioactivity.

る｡

き原子力発電所においては,一次系機器,配管へのクラックラッドの発生と移行R:ついて数多くの研究があり,メドの付着がそれらの表面線量を上昇させている｡そのためカニズムが次第に明らかになりつつある｡そのメカニズム
はおおよそ次の5つの過程からなると考えられている｡

ほほ年1回の割に実施されている発電所の定期検査時の作業員の個人被ばく量を増加させることVLなる｡それに対1 )炉水による機器材料の腐食(腐食生成物の発生)

し,発電所では,作業員を増員し通常1人で済む作業を22)腐食生成物の機器表面からの放出
3 )腐食生成物の燃料棒表面への付着(腐食生成物の放射･‑3人で交代で実施するなど,個人被はく量の低減を計っている｡このため,作業時間が士曽加し,それに伴なって定期検査期間の増加とコスllの増大をまねいている｡現在

化)4 )燃料棒表面からの放射性腐食生成物の離脱

110万KW級の原子力発電所を1日休ませると約1億円の損失になるといわれており,原子力発電所にとって,5 )放射性腐食生成物の機器表面への付着

1次

この状況を模式図的に表わすと第1図1)のようになる｡

系機器,配管のクラッド蓄積抑制対策はきわめて重大な課

1.1.2

クヲッド低減対策
現在,原子力発電所ではさまぎまな低減対策がとられて題となっている｡

1.放射能抑制対策の現状いる｡

BWRとPWRとでは,炉の形式が異なるため,対策も異なる方法がとられる｡

1.1一次系の放射能抑制対策
原子炉の一次冷却系で発生する不溶性の懸濁物をクラッと呼ばれていた略称である｡
炉水化学上の専門用語として,

1)給水系‑の02の注入
2)低コパル†材の使用

River

ド(CRUD)という｡カナダのAECL所属のCbalk
Chalk
River
Unidentified
研究所で発見され,(沸騰水型)BWRo

1.1.1クヲッドの発生機構

Deposit3 )復水脱塩器の性能向上

4)原子炉浄イヒ系の容量アップ
PWR(加圧水型)

0.45ミクロンのミリポア｡

1 )高耐食材料の使用

フィルタを通過するものをイオン,通過しないものをクラ2)低コバ)I,†材の使用
3 )冷却水のpH調整(7LiOHの添加)ッドと呼んでいる.クラッドの主成分は‑マタイ十(Fe203･nH20)またはマグネタイト(Fe804)型の鉄系酸化物であ

4OutsideDepositedi

products

鈍particle/#M(ron orn＋

一ー‑‑FeNib)補給水中の溶存酸素量の制限㌔㌔

colloid)㌔､≒

St rtlCt uralrneta

M*1汁(Ioll

.̲?

1

ll

PWRに共通する低減対策の考え
方は,材料の腐食を抑制すること(ステンレ

NetltrOI1ス鋼などの使用と冷却水水質の管理),材料

ヾヾ＼oが腐食しても主要放射能源である60Coが少

i‑2FS

e lelllellt

Acct汀aCy

COrrOSionlaye'1nlaryoolalュtNoll‑radioactive○

Purification
system

第1園c)水素ガスの注入BWR,β,γ く‑Cr
radia tionMn■‑‑Coa)プラント起動時の冷却水中の溶存酸素除去操作

Reactorreactorcorrosion

RadioactiveI(ol. 29

1

SchematicNo.

2

diagram(1985/9)of translationand deposition

Mn＋

M*

く〉

◆

of corrosion

なくなるよう紅すること(材料中のコバ)I,Tl
含有量の抑制),および発生したクラブドの除去(除染)である｡■
Ll＋

腐食生成物の移行および堆積モデル

Fig.

)冷却水中の溶存酸素量の抑制

products

神鋼ファウドラー技報

1.2

放射性廃棄物処理系の抑制対策

一次系の稼動中あるいは定検時忙さまぎまな性状形態の放射性廃棄物が発生する｡これ
らは廃棄物処理系をへて処分が行なわれる｡

8㊥

Cathode

Anode

㊨
T

H2

e)

o2

†

Rec

†
M＋

El ectrolyt e×500(S EM)(a)

Mechanically

写真1
Photo.

(b)polisbed

×500(S EM)

第2国ElectTOpOlisbed

Fig.

電解研磨の基本概念図
2

Schematic

1

Observationof SUS304

surfacebyof electropolishing

SEM

一次系から持込まれた放射性核種(主として60Co)は,処至系の機器内に付着沈積し機器を汚染する.これに対し除Residtlal

Pollution

Stlrface

stressgrain

臣を実施することで被はくの低減を計っている｡除染技術
二しては

Beilby
layer

layer

斗

q)
U
てロ

く匂

:高圧水,超音波など〜)化学的手法:酸洗など
i)電気化学的手法:電解研摩などさまざまな技術が開発されている｡

i<∽

Hardness?

亡L)物理的手法.3

diagram

SUS304表面の走査型電子顕徽鏡磯察

Plastic

ー

de‑

:⊃
∽

∈
く⊃
lq

C)
U
亡

Elasticde･formation

放射能抑制対策の中での表面処理効果

前節において述べたようVL,放射能抑制対策が種々実施

Work

hardening
CurVe

【弓
d)

Eon.e

tS

Model

吉ardnessof graintransform
atio ncurマe

写れているo‑次系忙おいては主として水質管理に重点が空かれ,一方廃棄物処理系では汚染は仕方がないとして,)つばら除染技術の方K1重点が置かれているのが現状のよぅである｡一次系むこおいて材料を高耐食性のもの例えばチアンやNi基合金(但しNi中に不純物として多く含まれる)oを除く必要あり)などへの変更は,効果はあるものの経

第3国
Fig･

金属加工表面の構造
3

Structureof worked

surfaceof metal(cross section)

2.2

加エ表面の構造
機械研摩面2)は表面が大気中で削られたり,つぶされ幹匝の面で対応出来ない方策である｡

たり,ならされたりして平面化するため,表面層は酸化を受けることはもちろんのこと,加えられた応力により変形

しかし,通常のステンレス鋼に電解研摩施工すると,放寸肯E蓄積に対し効果のあることが最近の研究で報告されて下数百オンダストロームから数ミクロン(,TLわたって存在し･る｡また電解研摩施工した表面は種々の優れた特性をもら,耐汚染性や洗浄性FL優れていることが明らかになりつ⊃ある｡さらにガラスのように化学的にきわめて安定な材
斗を鋼板表面にコーティングしたグラスチ‑)I,なども汚染
容積抑制と除染ケこ効果を発揮すると考えられている.そこCo以下紅電解研摩とグラスチ‑)I/の概要を述べるとともを受ゅ,母材とはまったく異なる性質を持つ変形層が表面ている｡第3国は金属の表面変形層の状態をモデル的に図示したものであるo表面から母材内部方向忙向かって,順吹,洗動層,破砕結晶,塑性変形,弾性変形という領域が存在している｡機械研摩面の表面層ほ,結晶が激しい加工
変形によって庵端に微細化され,かつ結晶格子に歪を受け

二,それらの汚染特性紅ついての報告も紹介する｡

た状態ケこなっている｡
電解研摩は,一般的に前処理として機械研摩を施工した≡.電解研摩処理の特性

後の最終仕上げ処理として施工されるo電解研摩VLより除

:.1電解研摩の原理
電解研摩とは,電気化学的反応に基づき,外部電流によ去される表面層の厚みほ,通常数十ミクロンであるため,前述の機械研摩の結果生ずる表面変形層が完全に除かれる,て金属表面を平滑および光沢化させる方法である｡その基本的概念図を第2囲に示す.

ことになる.また電解研摩は陽撞での均一溶解反応である

被研摩物を直流電源の陽極に技競し,それを電解液中紅⊂陰庵と相対させ,所定の外部電圧をかけることにより電亮化学反応を強制的に生じさせるo

その結果被研摩物表面⊃微少凹凸(数ミクロン高さの凹凸)を除去し光沢化させ
5.写真1に機械研摩面と電解研摩面の走査型電子顕微鏡(SEM)による観察結:果を示すo
上述のように電解研摩ほ金属表面を無応力状態で数十ミ7ロンの厚みを除去するため,処理された表面の諸特性は由の表面処理法とは異なる特色を持つことが予測される.

ので,被研摩面での酸素の発生と相まって,研摩面は均一な酸化皮膜でおおわれると予想される｡.
2.3

表面の残留応力3)

機械研摩R:より表面虐に生じた残昏麻カが,その後に施工される電解研摩VLよりどのようVL変化するかを調べた｡
SUS

304忙対し稜々の表面加工を行なった表面の残留応力をⅩ線応力測定法により調べた.
X線応力測定法は,Braggの回折条件に基づきⅩ繰回折により結晶面間隔を測定し,その間隔の無応力状態からの変化量から,表面に存在する応力(表面から10ミクロン程度の探さまでに存在す

神鋼ファウドラ‑技報

VTol. 29No.

2

(1985/9)

第1表

Ⅹ巌による残留応力測定

Table

1

Resultsof measured

100

Residual
Surfacetreatment

stressbystress(kg/mm2)

residual

X

ray

#320

￡=ha11bel孟三ine
i autff?nOg
to

♯150

29.

♯150＋ACl)

6

9.6

‑43.

Cr

‑‑亡■･‑

一‑▲｢･････

Ni

一<ト‑

＋

蘇

i

7

＋

‑‑ロ･‑

80

6

‑40.

さ320EP

Fe

60

亡
くプ

=ロ

‡150＋E P2)♯320
蓉320＋A C‑♯320＋E P⊂NOTES〕

5

‑10.

‑

1) Pickling

ll.8

‑39.

6.8

‑63.

7.5

2) Electro

(弓

5

‑19.

.ら
亡
tD
U
⊂]

1

40

8
5

5

ー22.

20

polishing

る応力の平均値)を求めるものである｡測定結果を第1表〉0に示す,者150と#300のパフ研摩とその上VL酸洗または電解研摩施工したものとを比較した｡パフ研摩のパフ目vL平行

第4国

な方向とそれに直角な方向とを測定した｡

Fig.

2

4

8

10

time

(mh)

6

Spattering

12

14

AESによるSUS316の不動態皮膜の組成分析
4

Resultsofsurfaceanalysisbvof SUS316

AES

4.0

パフ研摩では,パフ目むこ平行な方向で引張の残留応力を示し,パフ砿粒の粒度が′J＼さくなるFLつれその値は/トさく

ロ

なる傾向を示す｡

Mechanicallypolishing⊂:コElectropolisbing

パフ研摩の前処理後酸洗あるいは電解研摩施コニしたもの
は,表面層を無応力状態で除去するため測定された残留応
力は内部の応力状態を示すことになるo酸洗の場合除去量

3.0

::
＼

はたかだか1‑2ミクロンであるため,#150パフ研摩のように大きな引張残留応力が存在する場合には圧縮応力忙変化している領域まで除去することは出来ず,わずかに引張

bD

2･0

q,
)

cC
一

己

残留応力を示すことになる｡一方電解研摩では数十ミクロ

⊂)

'誘
くつ

ンという厚みを除去してしまうため,内部に存在していた
圧縮応力領域が現出する｡
2.4

第5図

喜1.0
U

SUS304にお￠ナる
0. 10A硫酸腐食試験

Fig･. 5

不動態皮膜の組成

Resultof corrosion
inof SUS304
boilirlg 0.1% fI2SO4
test

ステンレス鋼の腐食特性は表面に形成されている不動態
皮膜の性状紅左右される｡機械研摩と電解研摩とでほ,不As･R動態皮膜の形成過程が異なっており,その性状もおのずと異なるものと考えられる｡
不動態鼓膜の厚みは通常数十オンダストロームといわれているが,最近になって表面から10′‑100オンブス一口‑
ム程度の深さまでの層を直接分析出来る宇.段がいくつか開発された｡その中で特にオ‑ジュ電子分光法(AES)は

S紅よってSUSAE

316の表面から内部方向への各組成の分布を測定した結果を第4国忙示すo
時間が0′‑4分の間では各組成が変化し,Weight loss
(g/m2)♯320 buff

0. 825

Electropol

ishingっている｡それより内部層でほ母材組成凍度に対し,わずかFL̲Feの減少とCrの濃縮が見られたo
一方電解研摩では,不動態皮膜中忙おいて著しいFeの減少とそれ忙対応2(1985/9)

Of SUSin

bigb

peratu∫e

pure

tem･
water

free)

×250br.

一般に,ステンレス鋼の耐食性はCr量が増加するにつれ向上することが知られており,それほとりもなおさず表

ス鋼は機械研J撃されたものに比較して耐食性の向上が期待

表面部(0分)でFeが異状R:濃縮しCrがほとんど無くな

No.

316

4分以上では各不動態皮膜中の各組成をみると,蕃320パフ研摩のものは

292 Corrosiorl面に形成される不動態皮膜中のCr量が増加するためと理解されている｡以上のことから,電解研摩されたステンレ

0′‑4分の間は不動態皮膜の領域で,それ以上は母材の領域と考えられるoVol.

高湿純水中でのSUS
316の腐食減量

Table

0. 130

Test･ conditiorl : 180oC(Air第2表

スパックl)ング

組成が一定値を示していることから,したCrの凍縮が見られた｡

SR

Treatment

迅速な分析が可能でイオンスパッタl)ング法(表面をごくわずかずつ除去するもの)を併用することで,厚さ方向の組成分布を定量的vL把超することが出来る｡

570oC.

される｡
2.5

耐食性

S US304を0.
1%硫酸の沸騰条件下で腐食試験した結果を第5図vL̲示す3)｡入手ままの材料と,当社において,

570oCの熱処理を施したものとに機械研摩(エメ1)‑#300)と電解研摩(機械研摩後に施工)を施工し,耐食性を比較した｡入手まま及び熱処理材共に電解研摩施工したものがまた高温純水に対する腐耐食性K:優れていることが判るo

神鋼ファウドラー技報

隻量を試験した結果を第2表に示す.
搾研摩処理されたS

第3表#320パフに較べて電US316は約6倍の耐食性を示していsuS304ステンVス鋼の表面条件と不動態皮膜破壊の限界塩素濃度

Table

ら.

3

Jackson4)らは,

S US304の各種表面処理試料FLついて針孔食性を検討し,第3表のような結果を得ている.不動

LB皮膜の破壊に必要な塩素イオン濃度は,電解研摩したもDが最も高く,耐孔食性‑こ優れていることを示している.
L6
応力腐食割れ特性
原子力分野VLおいて一般的な構造材料であるステンt/ス
剛ま,ある特定の環境条件下において応力腐食剤れを生ず
5ことが知られているo特に一次系の配管や機器R:おいて民力腐食割れを生ずると即放射能漏れ事故匠つながり,凍SnrfaceElectropolished

牛で試験した｡結果を第6図に示す｡電解研摩施工するこじにより応力腐食割れ感受性が低下することがわかる.特こ20 kg/mm2以下の低負荷応力では機械研摩と電解研摩(H2SO4S(%)＋H3PO4)

0. 61
0. 50

Fine

(belt) ground(240 grit)

0. 32

Sandbl asted

0. 37(wheel) ground

Coarse
Tests

:

0. 38

Done
starting
passivewith specimens
O.645 volt (H2 scale)in
0.3NH2SO4
at 40oCat

SUS
304ステンレス鋼の表面条件と応力腐食割れ
時間の変化

第4表
Table

4

Variation

timeof time‑to･fract□re, induction
timewithcrack propagation
specimensurfacedition.

Machined

Crack propaga･tion period(min)snrface(8 tests)

El ectropo

and
con‑

Tr(e:t:unr,teo〜hi;冨nSurface. conditionof speclmenS.

Iisb edsurface. (19tests)

25. 7

4.5

21.2

1O4. O

87. 0

17. 0

As

30

こ｡

U

NaCl

condition(240 grit)

ヒでは破断時間に著しい差を生ずることが明らかとなっ
Koh15)はS

per･(hand) groundステンレス鋼を電解研摩処理すると,前述のようVL表面
ウ引張残留応力の緩和と不動態皮膜中のCrの濃縮による酔食性の向上が認められた｡このことはすなわち,耐応力
亮食割れ性の向上も期待出来ることを示しているo
SUS304に.機械研摩(旋盤加工)したものとその上乾

corldition on
304

Fine

賢停止で受けるダメージは大きい｡

きら紅電解研摩したものとを定荷重応力腐食剤れ試験法で式験した｡3)試験液は42%塩化マグネシウムを用い沸騰条

Effect of surface
formanceof SUS･R

570℃･SR

…

o‑‑●

△Tlゝ

▲ ｢

Mechanical▲polishingElectro‑poli血ing

304について磯城研摩後不動態化したもDと摸械研摩後電解研摩したものとを42%;壕化マグネシウ
Lの沸騰落書夜中で試験を行い第4表の結果を得ている｡電揮研摩試料は機械研摩試料の約4倍の寿命を持っていることが示されている｡これは最初に割れが認められるまでの
秀導時間が電解研摩ではきわめて長いためである｡その理

=王≡

20

=
＼

bJ)
.i:

玖
C)
I{

∽

10

白は,前述したように,電解研摩により(∋表面の引豪残留己力が漢和し, (む不動態皮膜が強化されたためであろうと考えられる｡〜. グラステールについて

50

500

1 ()0

1 000

5000

10000

i.1グラステールとは
グラステールとは鋼板にガラスを塗布し約900oCの高温
ご焼成し,鋼板とガラスとが化学的に結合したいわゆる複>材料である｡使用するガラスはその施=上,一般に下引

Fracture‑time

第6図
Fig.

(血)

SUS304跡こおける負荷応力ー破断時間曲線(測定値は3′‑5点の平均)
6

Curve

召ガラスと上引用ガラスの2種に分けられる.下引用ガラlOJ∠

ろは素地金属とガラスとを化学的に十分結合させる役目を
bち,上引用ガラスは耐薬品性のすぐれたガラスでこれにト⇒

of stress･fracttLretime

上り裸器の耐食性が決まる｡
上引用ガラスは一般にケイ酸塩ガラスで,その目的用途
こ応じてさまざまな種類のガラスが開発されている｡例え
ま非晶質中紅結晶を析出分散させて耐衝撃性を強化ガラス(商品名:ヌーセライll)
D何倍も改善した結晶化ガラス6)
二写真2)や,オ‑ステナイ十系ステンレス鋼に施工出来らガラス7)などである.これらのガラスは,従来のライニ/グ用ガラスの耐食性と同等の耐食性を持っている｡
i.2
グラステール機器の製造工程
第7図にグラスチール横幕の製造工程の概要を示す｡素粗金属の表面を清i争にするとともに活性化させ,下引用ガ
ヲスと素地との密着を向上させるため,前処理が必要であ

写真2
PI10tO.

神鋼ファウドラー技報2

ヌーセライトNlユCerlte

1ちg. 29No.

2(1985/9)

80

Design

P: Compression

70

strain

(

of

glass

l■士I

S

60

×

Fabrication

ミ 50
可

S
P re‑tre

a

tment

40

第8国

己
ノ

30

.9
o3

ガラス‑鋼熱膨張収縮曲線

J.J

bD∈コ

coo#iv̲O;〜,o;
Fig.

20

く⊃

Applyillg

ground

coat

glass

8

Tbermal

巨〕
10

and

contractionof glass
200

FiringiOO

TellユperatしIre

Applying

cover

coat

第5表

glass

Table

(oC)

Physicalpropertyof glass and

steel
Basic
Glass

layer

Manufacturing

diagramof glasteel⑳

s

Hardn

ess

Linear

グラスチール機器の製造コニ程
7

Young

温度で焼成が行なわれる｡冷却後こんどは上引用ガラスを施粘し下引用ガラスよりはやや低い温度で焼成される｡上
引ガラスの施工は欠陥が皆無になるまで何回も繰返して実施され,平均約1.5皿程度のガラス厚みが得られる｡
当社ではグラステール機器の焼成のため世界最大級の能力(焼成可能最大容量約250m3)をもつ電気炉を保有している｡この電気炉は,炉内雰囲気をコンピューターにより全自動で制御するS/ステムをそなえているので高品質のグラスチ‑)I,棟器を製造することが可能になっている｡
3.3
グラステールの機械的性質
第5表VLガラス及び鋼の物理的性質を示す｡グラスチー)I,の機械的特性に最も重要な影響を与える要素は線膨張係数である｡一般VLガラスは圧縮に強く引張り紅弱いため,
施=後のガラスに圧縮応力が作用するよう素材金属とガラスとの組合せが決められている｡第8園VL示すガラスー鋼
熱膨張収縮曲線で示すように,ガラスに対しPの大きさの圧縮歪を加えておくことで引張強さを高めている｡この結

expansion(kg/m皿2)80(kg/mm2)

coefficient(10￣6mm/OC)

Steel
4 1′‑/507,(H∇)(50‑400oC)

equipment

る.下引用ガラスは湿式スプレーVLより素地金属表面に施和される｡温風乾燥にて水分を除去した後900/‑850oCのstrengthmodul□sI(kg/mm2)

strengtb

Compression

AssembleFig.

material

二tem

Tensile

第7国

21,

000

110

0. 9ノ‑′1.0

1.4

する時の高さは,通常のガラス単体(厚み約1.5mm)では約10cmであるの忙対し,グラスチ‑)I,面は1mの高さから何度落下させても破損しない｡二ヌ‑セライT.

(結晶化ガラス)の場合は通常のグラスチー/レと比較して4倍以上の衝撃エネ)I,ギ‑ FL耐える｡
2)熱衝撃
グラスチ‑ル試料を所定の温度紅加熱後,冷液中VL投入
した時ガラス表面にクラックを生じる時の試料加熱温度と冷水温度との差(AToC)でグラスチ‑)I,の熱衝撃特性を調べる｡通常このATはその時の機器の温度に左右されるがmax約150oCで,グラスチ‑ルはかなりの勲衝撃に耐える｡

3.4

グラスチールの耐食性

グラステールは,フッ酸を除くすべての有機･無機酸に対し100oCまでの温度で常に安定である｡また大部分の酸に対しその沸点以上の温度でも十分使用することができる｡第9国Rlその一例を示すo4.放射能汚染に対する表面処埋の影響§1で述べたようRl,溶液中の放射能はイオン状あるいクが入る時の応力ほ25‑30kg/cm2と,ほぼ鋼の降伏応力

はコロイド状で存在する｡機器に放射能が蓄積するため忙は,機器表面との物理化学的反応が生じなけれはならなに等しくなる｡
グラスチ‑/1/は過大な衝撃を受けると破壊することがあ
るo 衝撃VLは工具類を落下させた場合のような機械的衝撃と,高温もしくは低温の液体をガラス面に急激忙吹きかけた場合のような熱衝撃とがある｡
1)機械的衝撃
200gの鋼球をある高さから落下させた時ガラス面を破損
No.

2(1985/9)000

600

果,グラスチ‑ルの引張強さ,すなわちガラス面にクラッTrot. 29steel

ガラス及び鋼の物理野性質
54‑5 tillleSof glass

and600

Firillg

Inspection

curve

expansionい｡従って機器表面がイオン状またはコロイド状で存在す
る放射能VL対し,物理化学的に不精性であれは放射能の蓄積は生じないか,もしくは汚染を生じても洗浄により容易忙除去できると考えられる.
また,放射能の発生は一次冷却系における冷却水と磯暑旨酉己管材料との腐食反応によるものであり,機器配管材料の神鋼ファウドラー技報Corrosion
℃

0.20

230

rate

第6表

0:10

放射能汚染と除染に及ぼす表面処理の効果

Table

皿m/y

6

G)mparison
Exposedin
Refuel ing

0.05

200

Levelsforof Contamination
BWR
Fuel Transfer
ChannelSamplesDuringContamination

Level

a

RelativeaI+

S1∬face Finishal Decontaminated

As･Exposed

(勺
>
￠

P.

≡
a.)

As‑Received#1 (HRAP)#1 ＋80･Grit

Wheel

1)I

100

68

76

51

32

ll

ト

Glass

il＋#12
10

20

40

30

♯1＋80‑Grit Flapper

60

%

HNO3
oC
230

50

0.20

0.10

o.o5

Beads

y
1ロJ)/

Ⅶ1eel

32

15

#1＋FlapperWheel＋‡10 Glass Beads

27

10♯1＋ ElectropolishingllHotroll[NOTES]1)＋Anneal＋Pickling

200
め
Ll

≡;
也

第7表

lィ
Q

良

Table

≡
q)

接触角測定結果(測定時の温度28oC)
7

Result1

angle(28oC)

Contact

angle

contactof measuredf<(Utlit‑Degree)

SUS
316
304
shueraf:Centil ￡芸eer巨Glycerin
FSitoynroe:ee,%)ax
EGlycerin
EmsoT.emneer%)af語eer
SUS

00oTmo%

Ⅱ2 SO4

℃

0.20

230

0.10

町50 〜3･8

0.05

mmzn/y

♯150
＋EP

200

♯320

くD
i.ィ
:コ
く弓
〜+
C)

♯320

A

＋EP

≡

115. 5104. 533.3

3.3

109. 5105. 5

32. 2

2.0

74. 1

68. 2

ll.0

1.9

48.

3

46. 0

15.5

1.8

112.

2

102. 8

43. 3

1.3

90. 0

91.5

34. 7

1.0

80. 2

75. 7

16. 5

0.9

55.

0

52. 5

13.

0.9

91.

6

93. 8

32. 5

0.8

79. 0

78. 1

27. 3

0.8

80. 6

63. 7

13.2

0.8

67. 0

61.7

12.8

solvents

diffused

0

q)

ト

♯400
♯400
＋EP
1

00ト冊￣￣￣誌
EClGrasteel ⑧9a)rrosion

15.0

Unablemoasllre

1)%〔NOTES〕1) Unable

第9国各種酸に対するグラスチールの耐食性
Fig.

7.0

0.9

to

data of glasteel⑧ for various

surfacetomeasurebecausetoo

quicklyacids

耐食性を向上させることは発生する放射能を低減すること

汚染性を示している.一般に配管材料やポンプなどはパフ紅つながる.

研摩のような表面加工を行なわず,そのままの状態で使用

近年以上の観点に基づき表面状況と放射能蓄積あるいは添染効果といったデ‑タが発表されているので,ここに紹介する｡

することが多いが,それに電解研摩を施工することで耐汚染性が10倍も向上するということは注目忙値する｡
さらに注目すべきことほ,電解研摩された表面ほ除染に4.1電解研摩処理面と放射能汚染

おいても高い除染係数を示すことである｡第6表の試験はSUS304Lを用いてさま
パテル研究所のAnen8)らは,ざまな表面処理面に対する放射能汚染とその後の除染効果

Waterを調べ第6表のような結果を得ている｡
第6表中の入手ままの素材(HRAP)は,我が国VLおいては,水滴の表面に衝突した後の表面R:対して広がる時の力は6mm以上の板厚のステンレス鋼の表面状態と同等と考ありさら乾永の表面むこ対してのぬれ易さなどがあろうo
第7表9)に水および他の溶媒のステンレス鋼に対する接触(パフ研摩)は我が国のパフ研摩でほ,sprayを用いているが,この場合,水の表面忙対する衝撃力は同一であるため除染係数に差を生ずる要因と考えられる｡このカのパラメ‑クとしては,表面粗さがえられる｡当社での表面粗さの測定例ではHRAP材はRmaxで20′‑30/∠mの値を示し,それを電解研摩した後の
岸80gritのFlapper
Rma又は10′‑15FLm程度であったo
Wheel

on

of glass.

♯100‑120

番ケこ相当し,その表面粗さほ7‑10j皿程度である｡

角の汎定結果を示すが,電解研摩面はパフ研摩面に比べ接触角が′J＼さく水などケこ対してぬれ易いことを示しているo
近年米国の原発では一次冷却系酉己管の応力腐食割れが問るが,それ以外に表面の物理化学的特性も大きな要因であ題となっており配管取替工事が行なわれている｡それに先立ち,各原発において電解研摩処理の評価試験を実施している｡10)ナインマイ)t'ボインTll号機ではステンレス鋼にると考えられる.電解研摩面ほ機械研摩面に比べ約3倍の耐汚染性を示し,入手ままの素材Rl比べると約10倍もの耐機械研摩,電解研摩などの表面処理を実施したものを試験
60Coの付着量を調片として実際の原子炉)I,‑プ内に設け,この結果から推測すると表面粗さは汚染に大きく影響す神鋼ファウドラー技報

VTol. 29

No.

2

(I985/9)cm

uCi/sq

8

ED

̲̲̲

7

As

received

RCT

1

Concrete,1.

モふ

Brick,

Wood
Tile

2.

6

for floor

3. Carbon

5E;
̲‑一■‑一′steel
Stairlless steel
5. Ebonite

4.

10

ij
【q
し=

PbellOlite

6.

/
/

7. DiabaseC〉

l=■■■一■■■/T弓

8.

Textolite

r‑1I<

9.

Enameling

10.

Glass

〜

/

讃

【弓

/

亡

･l･･+

/

〔)
U

1 000

3000

2 000
Exposure

boしIrS

第10国

前処理試験片上の放射能蓄積(Co‑60)

Fig.

Accumtllatiotl

10

Of Co‑60atothe various

surfacelo草

3

conditions

4

5

Ceram

lC

E

Cycle

ベた｡その結果電解研摩処理の付着量が最も少なかったo
またクーパー原発では炉水浄化系の再生熱交換器の上流側
紅各種表面処理を行なった2インチの試験用SUS配管を取付けて放射能の蓄積状況を観察している｡結果を第10国に示すが電解研摩十空気飽和蒸気酸化(600oF

x

150 hr)(R

第11国

5サイクルの汚染‑除染の後の除染係数

Fig.

DF

ll

for various

materials

壊しない｡また衝撃に対してもきわめて強いことが実証されている｡このような特長をもつグラス≠‑ルを放射性廃cTl)の処理は汚染の蓄積が少ない結果となっているo

液などの貯槽等に使用すれば汚染の蓄積も少なくまた除染

RCT社の空気飽和蒸気酸化処理は,ステンレス表面を酸化する際に酸素の供給を抑制し,ち密な酸化皮膜を形成し作業も容易となり,作業者の被ばく低減忙大きく貢献する

ょうとするものと考えられる｡そのための電解研摩処盤面

むの特性をそこなうことなくより厚い皮膜の形成ができ,結果として放射能蓄積が抑制されるのであろうo
当社では1984年FLクーパ‑原発向けの一次系配管のRCについて述べた｡当社は電解研摩施工ケこ対し10年以上の経験を持ち,10‑100m3の圧力容器内面を施=した実績はT処理忙おける電解研摩施工を実施したo本年度もバ‑モ
ソナヤンキー向けの一次冷却系配管の電解研摩施工を受注し現在施工中である｡
電解研摩処理面は第2表忙示したようV‑高温純水中においてきわめて耐食性が良い｡このことは一次冷却系機器表面を電解研摩施工しておくことでクラッドの発生をかなり抑制しうることを示唆している｡また前述のように表面への蓄積も抑制されかつ除染効果も高いことから,電解研摩
処理はきわめて安価できわめて効果の高い放射能低減対策であるといえよう｡
4.2
グラステールと放射能汚染

ものと考えられる｡
ぴす
放射能抑制対策の1つとして,槙器材料の表面処理効果

100台以上にのぼる｡またグラステール機器の製造には30年の経験をもち,施工実績は数知れないoグラスチ‑ル磯若は高圧ガス特定設備に該当する圧力容器として製造されるなど,化学工業界むこおいて広く使用され,その安全性は高く評価されている.原子力分野むこおいても,放射性廃液貯槽として十数年の使用突放があり,また最近でほ化学的再処理プロセスのプロセス機器として使用されたり,放射性廃液処理プロセスの耐酸機器として計画されたりしている｡

以上放射能抑制にきわめて効果的な電解研摩とグラスチ

ジモン11)はさまぎまな材料VLついて放射能除染係数を調ド)I,についてその特性等を述べた｡拙著がユ‑ザむこおける
放射能蓄積抑制対策の一助になれは幸いである｡

べ第11囲に示す結果を得ている｡汚染一除染サイクルを5回繰返してもガラス及び施軸セラミック板の除染係数は100を下廻らずきわめて除染しやすいことを示しているo
これに対しステンレス鋼(おそらく入手ままの状態と推測される)などは5同の汚染一除染の繰返しで除染係数は20程度にとどまっている｡この結果V‑おいて,ガラスはきわめて化学的VL安定で,また表面も滑らかであること,さらに第7表で示されるようVL,水に対する接触角が7度ときわめてぬれ易いことなどが除染係数を高く維持している原因であろうと推測される｡
当社の施工しているグラステールは前述したようV‑機械的強度がきわめて大きく,素地金属の降伏応力以下では破
Vol.

29

No.

2

(1985/9)〔参考文献〕
放射能蓄積抑制対策と除染
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8月, P･80
2)高橋:材料加工(1973),(1976)
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4)
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7)神飼ファウドラ‑技報‥Vol･Transaction
8) R.P.Allenほか:
9)神鋼ファウドラー･ニュ‑ス:Vol･

28, Not

1of ANS,

Vol･ 38
24,(1984)
No･

2(1981), P･621(1980)｢除染･廉葉物管理調査団+報告香10)日本原子刀産業会議:ll) A. D.ジモン=放射能汚典と除染の物理化学,現代=学社

神鋼ファウドラー技報