日本原子力学会「水化学部会」 第２５回定例研究会
於 高松市 四国電力株式会社 総合研修所

プラント再稼働に向けた１，２次系
水化学管理要領への提案
三菱重工業（株）
原子力事業部石原 伸夫
10.22.2015© 2015 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

1. 背景¾ 2年以上の長期保管後のプラント再稼働は数例以上あり，これまで大きな不具合は報告されていない。
¾ しかし，日本では，約4年を超える長期保管後の再稼働が多く予定されており，これらを成功させるためには，水化学管理においても入念な準備が強く求められている。
¾ 川内1号機の再稼働成功を例に，再稼働時の水化学管理要領の提案を紹介する。
北米での2年以上保管後の再稼働例

日本での再稼働実績と予定(2015年10月20日時点）

Plant

Outage Dates

Outage Duration,years

Plant

Outage Dates

Outage Duration,years

TMI-12/79–10/85

6.7

川内1号機

4/11–8/15

4.4

Bruce A Unit 3 (Canada)

4/98–1/04

5.8

川内2号機

8/11–10/15

4.2

Bruce A Unit 4 (Canada)

1/98–10/03

5.8

高浜3号機

2/12－

3.7

Point Lepreau (Canada)

3/08–11/12

4.7

高浜4号機

6/11－

4.4

Ft. Calhoun

4/11－

4.5

伊方3号機

4/11－

4.6

Cook-2

9/97–6/00

2.8

大飯3号機

9/13－

2.1

Davis-Besse

2/02–3/04

2.1

大飯4号機

9/13－

2.1

玄海3号機

12/10－

4.9

玄海4号機

12/11－

3.8

泊3号機

4/12－

3.6

(Rocky Thompson et. al., 16th ENVIRONMENT DEGRADATION,2013, Asheville, NC, USA）

他11ユニット© 2015 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

12. 管理項目のリストアップ
長期保管の影響について，これまでの約200の起動時異常事象から抽出・選別した。重要度が高いものを以下に記す。
(1) 1次系• 燃料のγ線線量率低下によるO2スカベンジ時のヒドラジンと酸素の反応性低下• TOC増加によるRCP(Reactor Coolant Pump)シールおよびフィルタへの影響• 気中保管による亜鉛被膜，外層酸化被膜への影響(2) 2次系• 腐食による錆増加。3-Loopプラントの復水・給水系統で最大7.4 kgの錆発生を見込む。
• 不純物, Na, Cl, SO4の持込増加• TOCの持込増加• 上記に対して，起動前2次系クリーンアップ，起動時浄化運転の対策を実施© 2015 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

23. 1次系の管理要領
3.1 1次系系統図と主要課題• O2スカベンジ時のヒドラジン反応性• TOC増加によるRCPシールおよびフィルタへの影響• 気中保管による亜鉛被膜，外層酸化被膜への影響
Steam Generator
Reactor Coolant Pump

Reactor Vessel
Chemical Volume Control System© 2015 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

3

3. 1次系の管理要領
3.2 O2スカベンジ時のヒドラジン反応性• RCS(Reactor Coolant System)ヒートアップ前の酸素除去操作• 真空減圧，スタティックベント，ヒドラジン投入，ダイナミックベントを実施• ヒドラジンの反応 O2 + N2H4 + γ線 -> 2H2O + N2
• 反応はγ線によって加速される。反応時間は以下の通り。
通常起動時：1～2時間 vs γ線がない試運転初回起動時: > 100時間• 長期保管によるγ線の減衰は，燃料の種類や停止期間に依存• プラント状況に対応した反応モニタ方法，ヒドラジンの追添加方法を手順化
10,00010,000

1,000
startup after extended outage
100

DO, ppb

DO, ppbmonitoring and hydrazine addition
1,000startup after extended outage
100
target value

target value
Ordinary startup
1010
X

X

X

X
X
Time, hX

X

© 2015 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

X

X

X

X
X
Time, hXX4

3. 1次系の管理要領
3.3 TOC増加によるRCPシールおよびフィルタへの影響• 1次系補給水のTOC濃度が上昇事例あり。要因は完全に究明できないことも多い。
• 水質悪化により，RCPシールへのTOC付着によるシールリークオフ流量変化，あるいは，フィルターの差圧上昇が発生する。
• TOCの確認，および，対応処置をまとめている。

RCP構造図

RCPの断面図(設置変更許可申請書より）(三菱重工技報 Vol.32 No.3 (1995)）© 2015 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

5

3. 1次系の管理要領
3.4 気中保管による亜鉛被膜，外層酸化被膜への影響(1/2)• 通常実施しないRV(Reactor Vessel)の水抜き長期保管の亜鉛被膜への影響を試験• 95 ºCの湿り気中で劣化加速された試験片Bと加速なし試験片Aを比較

Test

Simulationof Operation

AB
C

250℃ 1000hr
Zn : 10ppb

Simulationof Maintenance
Usual
Maintenance
R.T. 2000hr
Long Term
Maintenance
95℃ 2000hr

B : 500ppm
Li : 2.0ppm
DH : 30cc/kg(Accelerated Test)

Film Formation
with ZnStorage in Wet Air
Humidity ≒ 100%

Simulationof Re-Operation
Zn : 5ppb
290℃ 500hr
Co : 0.1ppb
B : 1200ppm
Li : 2.2ppm
DH : 30cc/kg

Analysisof Specimen

IMA
ChemicalAnalysis

Zn : 20ppb
Corrosion Test

長期保管試験の流れ(Atsushi Hirose et. al., NPC 2014, Sapporo, Japan, No. 10198, Oct. 2014 ）© 2015 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

6

3. 1次系の管理要領
3.4 気中保管による亜鉛被膜，外層酸化被膜への影響(2/2)• 試験により長期気中保管の影響はほとんどないことを確認• 念の為，起動中の1次系水をサンプリングし，起動時の酸化被膜剥離挙動の監視を提案
Relative-Intensity of Zn66( vs Cr53 x106)

Oxide

Relative-Intensity of Co59
( vs Cr53 x106)

Zn

Co

The Amount of Zn, Co in the Oxide

Base Metal
Long-term
Maintenance

Zn
Usual
Maintenance

CoLong-term
Maintenance

Usual
MaintenanceSputter Time (min)The Depth Profile of Zn66, Co59

通常定検と長期保管を模擬した試験片の比較(Atsushi Hirose et. al., NPC 2014, Sapporo, Japan, No. 10198, Oct. 2014 ）© 2015 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

7

4. 2次系の管理要領
4.1 2次系系統図と保管方法（FWPT）●(red) Dry air circulation●(orange) Natural drying●(green) N2 purge●(blue) N2H4 Water●(gray) wet or natural drying

MS Reheater
C11MSDP

BT, C6BT, C7C13BT, C8
SGBD FT

C1～10C14C15Makeup

C1Dea Tank

FilterC124Htr

BT, C4FWP

CONCPDea

SGBD（C5, Discharge）

6Htr

C11～15

FWBP

3Htr

2Htr

1Htr

BT

BT
BT, C9BT, C3CPS

LPDPC10LPDT
CBP

BT: Blowdown Tank

C2BT

(Nobuo Ishihara et. al., NPC 2014, Sapporo, Japan, No. 10178, Oct. 2014 ）© 2015 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

84. 2次系の管理要領
4.2 クリーンアップ方法(1/2) 通常方法例
ブロー

冷水CON水張B
CON F&B
CON再循環B

Dea水張B

LPワンスルー

HPワンスルー

系統別流量スイング
循環

温水系統別循環

MakeupCON

C1～10CDea

CPC1Dea Tank
SGBD
（C5, Discharge）

6Htr

BT
4Htr

3Htr

2Htr

1Htr

FilterBT, C4FWP

FWBP

BT
CPS

BT, C9BT, C3

BT: Blowdown Tank

CBP

C2BT
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94. 2次系の管理要領
4.2 クリーンアップ方法(2/2) 長期保管後の方法例
Dea水張BCON水張BCON F&B
CON再循環B

冷水

系統別流量スイング
循環

全系統
循環

温水系統別流量スイング
循環

全系統循環

ブローLPワンスルー

Dea再循環B

HPワンスルーCON

C1～10CDea

CPC1Dea Tank
SGBD
（C5, Discharge）

6Htr

BT
4Htr

3Htr

2Htr

1Htr

FilterBT, C4FWP

FWBP

BT
CPS

BT, C9BT, C3Makeup

BT: Blowdown Tank

CBP

C2BT
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10

4. 2次系の管理要領
4.3 起動時浄化(1/3)• 蒸気系，抽気・ドレン系は起動時に蒸気が流れた時に初めて浄化開始される。
• これらは，最初に系外にブローダウンし，次に復水器に回収してフィルター，復水脱塩装置を通して浄化し，浄化が進んでから系統に戻される。

（FWPT）MS Reheater
C11MSDPHP-dMS-dMSH-1stC13

SGBD（C5, Discharge）

BT, C7BT, C6
SGBD FT BT, C8CON
C14Dea
4Htr

3Htr

2Htr

1Htr

BT, C4CPSBTBTBT, C3CP
Filter

C12FWP

MakeupC1～10C15C1, BT

Dea Tank

6Htr

C11～15LP-d

MSH-2nd

LPDP

FWBP

BT, C9C10LPDTCBPC2BT

BT: Blowdown Tank
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11

4. 2次系の管理要領
4.3 起動時浄化(2/3)

プラント起動時のドレン運用は系外ブロー⇒復水器回収⇒常用回収と移行
Deaerator…
SGBD
Ext-5MSH-2ndMSH-1stMS-d
HP-d
LP-d
CP blowout－blowout
condenser
systempower

100%
50%
0%
0244872

96time, h120

144168192

系外ブロー： ドレン水を２次系ブローダウンタンクを経由し、系外に排水される
復水器回収： ドレン水を復水器へ回収し、復水フィルタや復水脱塩装置で浄化する
常用回収：
ドレン水を通常運転時の回収先に回収する© 2015 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

12

4. 2次系の管理要領
4.3 起動時浄化(3/3)
4,000

2,000

復水流量, ton/h

復水流量, ton/h

4,000

復水許容流量
復水(回収＋補給水）

補給水容量, ton

1,000
500
04,000排水増, ピット排出有

2,000

排水許容量

排水ピット許容量を評価（排水能力上限を考慮）

2,000
排水許容量
排水増, ピット排出有

01,200T/B排水流量,ton/h

T/B排水流量,ton/h

補給水使用量を評価

500
04,000

排水許容量
T/B排水

800
400
0排水許容量T/B排水800

排水流量を評価400
05,000

排水積算量, ton

5,000
排水積算量, ton

補給水許容量
補給水貯蔵減1,000

01,200

4,000
3,000

排水（補給水）

2,000
1,000

4,000

総排水量を評価

3,000
2,000
排水（補給水）

1,000
00②

Deaブロー
SGBD
Ext-5
MSH-2ndMSH-1stMS-dHP-dLP-dCP出口ブロー系外復水系統Deaブロー
SGBD
Ext-5
MSH-2ndMSH-1stMS-dHP-dLP-dCP出口ブロー

100%

100%

50%

50%

出力

出力

復水許容流量
復水(回収＋補給水）
01,500

補給水許容量
補給水貯蔵減排水容量, ton

排水容量, ton

補給水容量, ton

01,500復水ポンプ流量を評価（定格流量上限を考慮）

2,0000%02448時間, h7296系外③④復水系統

系統切替タイミング（赤丸：主な変更点）⑤①0%0© 2015 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.

2448時間, h72

9613

14© 2015 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. All Rights Reserved.