⽇本原⼦⼒学会「⽔化学部会」第４０回定例研究会

大飯発電所３，４号機
再稼働後の２次系水質およびASCA洗浄における対応について
2021年6月30日
関⻄電⼒株式会社
大飯発電所 放射線管理課

内容

2

１．はじめに
２．再稼働後の２次系⽔質について
３．ASCA洗浄における対応について
３．１ 概要
３．２ 洗浄工程および条件
３．３ 洗浄イメージ
３．４ 洗浄実績（大飯３号機）
３．５ SGスラッジ除去量推移（大飯３･４号機）
３．６ プラント起動時の化学関連対応
３．７ プラント起動時の水質実績（大飯３号機）
４．まとめ

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１．はじめに■大飯発電所の概要
１号機

3２号機

原子炉

３号機

４号機

加圧水型軽水炉（PWR）

現在の状況

廃止措置中
（2019.12 廃止措置計画認可）

定格出⼒－■おおい町特産品

第18回定期検査中(2020.7〜)

第18ｻｲｸﾙ運転中（2021.1〜)

118.0万kW118.0万kW■大火勢（おおがせ）

福井県
美浜
高浜 大飯

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１．はじめに4■大飯１〜４号機の運転状況
︓実績

2011.3東日本大震災発生
2010年度

１号機

2011年度︓予定

2012年度

2013年度

2017年度

2018年度

25ｻｲｸﾙ2019年度

2020年度

2021年度

廃止措置計画認可

24ｻｲｸﾙ

廃止措置計画認可

２号機
15ｻｲｸﾙ

16ｻｲｸﾙ

14ｻｲｸﾙ

15ｻｲｸﾙ

新規制
基準
対応

17ｻｲｸﾙ

19ｻｲｸﾙ

18ｻｲｸﾙ

３号機
16ｻｲｸﾙ

17ｻｲｸﾙ

18ｻｲｸﾙ

４号機

特別な監視体制による再稼働

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内容

5

１．はじめに
２．再稼働後の２次系⽔質について
３．ASCA洗浄における対応について
３．１ 概要
３．２ 洗浄工程および条件
３．３ 洗浄イメージ
３．４ 洗浄実績（大飯３号機）
３．５ SGスラッジ除去量推移（大飯３･４号機）
３．６ プラント起動時の化学関連対応
３．７ プラント起動時の水質実績（大飯３号機）
４．まとめ

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２．再稼働後の２次系水質について

6■大飯３，４号機では、２次系給水処理としてアンモニアによる⾼ｐH運転を実施■アンモニア⾼ｐH運転での水質処理条件
⾼圧給水

pH ︓≧ 9.8 （最大 10.0）
NH3 ︓≧ 5ppm（最大 13ppm）■目標 Fe濃度
⾼圧給水 Fe: 約1ppb

ＳＧ
ＨＰﾀｰﾋﾞﾝ

サンプリング
5ﾋｰﾀ

3ﾋｰﾀ

SG伝熱管スケール付着による性能低下抑制に効果があるとされている濃度

3号機
4号機

16cy

2014

脱塩塔

2ﾋｰﾀ

低圧ヒータ

薬注点

1ﾋｰﾀ

図1．系統概略

アンモニアによる⾼ｐH運転実績
2013

ろ過器

4ﾋｰﾀ

脱気器ﾀﾝｸ

2012

補給水

復水器

⾼圧ﾋｰﾀ

⾼圧給水
pH:9.8NH3:≧5ppm

2011

ＬＰﾀｰﾋﾞﾝ

2015

2016

⽐較

2017

2018

2019

2020

実機調査

2021

本格運用

17cy

⻑期停止期間３号機16サイクル（実機調査）および17サイクル（本格運用初回）の2次系水質（給水Fe・SG不純物）について⽐較を実施
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運転中の２次系水質（1/3）

⾼圧給水ｐH、電気伝導率、アンモニア、全鉄

7■⻑期停止前（３ｕ１６サイクル）の同条件水質との⽐較→→→⻑期停止前と同等の水質
⾼ｐH運転①条件 ⇒ 給水ｐH:≧9.8、NH3:≧5ppm
⽐較箇所※︓ 高ｐH運転 ①※３ｕ１６サイクルについては、アンモニア⾼ｐH運転実機調査を実施していたため、１７サイクルと⽐較できる期間は約５か月
高圧給⽔ ｐH、電気伝導率、アンモニア高圧給⽔、SG 全鉄

第1７サイ
クル

第１６サ
イ
クル

⾼ｐH運転①中については、目標給水鉄濃度（約1ppb）程度であった。

C/D︓Condensate demineralizer
復水脱塩装置The Kansai Electric Power Co., Inc.

運転中の２次系水質（2/3） A-SGBD水不純物

8■⻑期停止前（３ｕ１６サイクル）の同条件水質との⽐較→→前回と同様に水質管理値※2を満足⾼ｐH運転①条件 ⇒ 給水ｐH:≧9.8、NH3:≧5ppm
⽐較箇所※1︓ 高ｐH運転 ①※1︓３ｕ１６サイクルについては、アンモニア⾼ｐH運転実機調査を実施していたため、１７サイクルと⽐較できる期間は約５か月
高圧給⽔ ｐH、電気伝導率、アンモニアSGBD 不純物濃度

第1７サイクル

第１６サイ
クル

SGBD︓蒸気発生器ブローダウン※2︓【水質管理値】Na+ ≦0.8ppb,Cl- ≦1.6ppb,SO42- ≦1.7ppb

不純物濃度は、SGブロー量、補給水水質およびC/D通水塔数の影響を受けるが、管理値を満足しており問題ない。

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運転中の２次系水質（3/3） A-SGBD クレビスｐＨｔ（at 300℃）

9■1サイクルを通して、クレビスｐHｔ管理値（5.7※〜9.8）を満足⇒濃縮倍率は最も厳しい条件である1×10-7 で評価を実施※SG材質がTT690材かつ、SG器内水の全銅濃度が<0.1ppbの場合に限り、ｸﾚﾋﾞｽ部管理の下限値（5.7）を適用除外
9.8TT6900.8

電位 (V vs Ec)

管理値

5.7※

1.00.60.4

全銅濃度<0.1ppbの為、電位は低い

TT690
TT600TT600
MA600

MA6000.23u16,17ｻｲｸﾙ
023456789101112pH300℃

図2．蒸気発生器伝熱管材のIGA発生環境条件

出典︓発電技検「蒸気発生器伝熱管信頼性実証試験」定電位CERT試験（300℃）結果

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SGへの鉄持込量推移

10■ETA（13,14cy）およびNH3（16,17cy）注入による⾼ｐH運転時のSGへの鉄持込量を⽐較（15cyは⾼ｐH運転期間が短いため、⽐較対象外）
SGへの鉄持込（日平均）には大差なし。
ETA注入時0.02〜0.03kg/SG

NH3注入時0.04〜0.05kg/SG

NH3注入による⾼ｐH運転においてもSGへの鉄持込が低く抑えられている。
因みに⾼ｐH運転時以外の期間における鉄持込量と⽐較しても低いことがわかる（右下図）0.08〜0.12kg/SG

SG伝熱管の性能低下が緩和されている。

しかしながら、これまでにSGへ持込された鉄の蓄積により伝熱性能が大幅に低下しており発電機出⼒低下などに影響していることから、SG内の鉄除去を目的にASCA洗浄を実施した。
【次項で説明】
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内容

11

１．はじめに
２．再稼働後の２次系⽔質について
３．ASCA洗浄における対応について
３．１ 概要
３．２ 洗浄工程および条件
３．３ 洗浄イメージ
３．４ 洗浄実績（大飯３号機）
３．５ SGスラッジ除去量推移（大飯３･４号機）
３．６ プラント起動時の化学関連対応
３．７ プラント起動時の水質実績（大飯３号機）
４．まとめ

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３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．１ 概要■ＡＳＣＡ洗浄とは蒸気発生器伝熱管2次側のスケールを希薄キレート剤（ＥＤＴＡ）を用いて洗浄し、表層部を空隙化・脆弱化させる。

12■蒸気発生器（SG）■実施時期
プラント停止時■目的・伝熱性能低下の改善
・ＢＥＣ管⽳閉塞改善
・伝熱管付着スケール中の銅除去ASCA︓Advaned Scale Conditioning Agent
EDTA︓ｴﾁﾚﾝｼﾞｱﾐﾝ四酢酸 弱酸性の薬液（ｷﾚｰﾄ剤）
BEC︓Broached Egg Crate 四葉型管⽳

出典︓原子⼒発電桜蘭との水化学管理の実績と将来展望（日本原子⼒学会、1995）、清書版

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３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．２ 洗浄工程および条件
1⽇目
１次冷却材温度
（RCS）

2⽇目

3⽇目

4⽇目

解列

鉄洗浄

約292℃

13

5⽇目

6⽇目

銅洗浄

7⽇目

8⽇目

洗浄液
排⽔リンス

約80℃
約65℃

SG水位
（広域）約73%

約95%
約72%

約7%

約70%

■大飯3，4号機

約95%

約75%

約0%

ASCA洗浄条件

0%

約0%

鉄洗浄

銅洗浄

EDTA濃度

目標10,000ppm（1%）

目標4,100ppm（0.41%）※

その他添加薬品

N2H4︓1,000ppm

NH3HCO3︓300ppm

ｐH9.0〜9.2（9.0目標）

9.5以上（10.0目標）

洗浄温度

80±5℃

65℃以下（40℃以上目標）

SG水位

WL 72±0.5%

WL 75±0.5%

洗浄時間

約24hr

約24hr

洗浄時雰囲気還元性雰囲気（N2バブリング）

酸化性雰囲気（Airバブリング）

備考

還元性雰囲気でマグネタイトを溶解し、鉄キレートとして溶液中保持する。

酸化性雰囲気で⾦属銅を酸化銅として溶解し、銅キレートを生成させ、排出する。

※SG器内の残留銅除去に必要なEDTA量に1.5倍余裕を考慮して設定

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３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．３ 洗浄イメージ

14

鉄洗浄

銅洗浄

洗浄液排⽔

リンス

鉄洗浄用薬液注入＋N2バブリング24時間実施

銅洗浄用薬液注入＋Airバブリング
24時間実施銅洗浄後、排水リンス液（純水）
水張り、水質確認
後、排水The Kansai Electric Power Co., Inc.

３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．４ 洗浄実績（大飯３号機）（1/3）■ASCA洗浄中のSG器内水水質挙動

15

pH

10.0
9.6
9.2
2,500

鉄洗浄

2,000

Fe

4,000

未反応の余剰EDTAが残留規定濃度を達成
1,500

5,000

銅洗浄

3,000

EDTA消費。
鉄溶解反応が完了
N2H4安定推移で還元性維持1,000

空気による酸化分解
でN2H4は減少

2,000

EDTA,N2H4濃度 ppm

Fe,Cu濃度（ppm）
Fe,Cu濃度 ppm

8.8

飽和傾向を達成
5000

1,000

Cu010203040500鉄洗浄薬注開始からの経過時間, Hr

図3．ASCA洗浄時のSG器内水水質挙動

鉄洗浄・銅洗浄ともに結果は良好 ⇒ 鉄・銅溶解効果は十分得られたと判断
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３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．４ 洗浄実績（大飯３号機）（2/3）■ASCA洗浄による鉄・銅の除去量

16 鉄除去量は、EDTA 1％に対する理論溶解量140kg-Fe/SGとほぼ同程度であり、SG器内鉄インベントリーに対する鉄除去率も12%程度で目標通りであった。

 銅除去量は、SG器内スケール量と伝熱管剥離スケールの銅含有率から事前評価したSG器内銅インベントリー（全量溶解）の約60％と⼩さいが、以下の理由から洗浄液が浸透した範囲の銅は、ほぼ除去できたと判断した。
・銅洗浄中のSG器内が酸化性雰囲気に維持されたこと
・銅洗浄開始10時間以降で銅濃度が飽和したこと
・銅溶解で消費されなかったFree-EDTAが残留して安定推移したこと

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３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．４ 洗浄実績（大飯３号機）（3/3）

17■ASCA洗浄効果（SG伝熱性能回復効果）

社外秘のため開⽰不可

社外秘のため開⽰不可

図4．SG伝熱管汚れ係数の推移

図5．タービン入⼝蒸気圧⼒の推移

SG伝熱管汚れ係数・タービン入⼝蒸気圧⼒ともに、18サイクル定熱運転到達後4ヶ月間と前サイクルを⽐較し、4サイクル前と同程度まで回復している。

ASCA洗浄実施プラントと同等であり、良好な伝熱性能回復が得られたと評価
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３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．５ SGスラッジ除去量推移（大飯３・４号機）

18■大飯３・４号機 各定検時におけるSGスラッジ除去量推移
ASCA洗浄の実施により過去定検時に⽐べ、SGスラッジ除去量に変化があったかを確認

ASCA洗浄後のSGスラッジ除去量は過去定検時に⽐べ増加しており、特に１回目のASCA洗浄後の次の定検時には大幅に増加した。（ASCA洗浄を１回しか実施していない４号機も同様の挙動）１回目のASCA洗浄でSG伝熱管スケールの表層部が空隙化・脆弱化し、運転中における熱変化やSG器内⽔の流動変動による影響でプラント停⽌後のSGスラッジランシングで⼤量のスラッジが排出されたものと推測
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３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．６ プラント起動時の化学関連対応

19■ASCA洗浄実施におけるプラント起動時の化学関連対応＜検討事項＞① プラント出⼒上昇時におけるSGブロー方法等の変更② 水質監視計器の復旧時期変更③ 運転中におけるSGBD水質監視計器の部材取替④ SGBDサンプル系統のフラッシング⑤ 純水（所内用水）の確保

SGBD︓蒸気発生器ブローダウン

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３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．６ プラント起動時の化学関連対応①（1/2）

20■プラント出⼒上昇時におけるSGブロー方法等の変更
ＡＳＣＡ洗浄実施後のプラント起動時においては、出⼒上昇に伴う温度上昇および流量変動によって脆弱化したスケールが剥離し、ＳＧブロー水の鉄および銅濃度が大幅に上昇する。

SＧ伝熱管健全性維持の観点からスケールを確実に排出することが必要であるため、プラント出⼒上昇時のSGブロー方法等を変更
プラント状況

SGブロー量（通常時）

並列〜75％負荷到達35t/h・SG

75％負荷〜定格熱出⼒運転到達35t/h・SG

SGブロー量
（今回）
減量
変更なし

15t/h・SG
35t/h・SG

図6．SGBD系統概要

排出先
系統回収→系外に変更⇒ASCA洗浄実施先⾏プラントの実績から、７５％負荷以降に鉄および銅濃度の上昇が懸念されたため、この間については最⼤流量35t/h･SGで実施することとした。
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３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．６ プラント起動時の化学関連対応①（2/2）

21■プラント出⼒上昇時における出⼒保持時間の変更

SGブローによる鉄・銅の排出促進の観点から、出⼒保持時間を⾒直した。
（変更時間については、MHI殿⾒解書および先⾏プラント実績をもとに設定）

プラント負荷出⼒保持時間
変更前

変更後

30％

約6時間

約11時間50％

約6時間

約10時間30分

75％

約17時間10分

約19時間40分
19時間40分

10時間30分
11時間
15%

100%

75%

50%

30%

並列

SGブロー

15t/h・SG

35t/h・SG35t/h・SG

系外系外回収The Kansai Electric Power Co., Inc.

３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．６ プラント起動時の化学関連対応②

22■水質監視計器の復旧時期変更

ASCA洗浄実施により発生するスラッジ等の閉塞による計器故障を防止するため、関係する水質監視計器については、計器への影響軽減を目的にスラッジ等の排出が抑制されたタイミングで計器を復旧する必要がある。

︓系統⽔流れＳＧ
主給⽔管

復水器
SGBD
SG計器

3

＜復旧時期＞
SGブローによる鉄･銅の排出が完了する定格
熱出⼒運転到達以降に実施
系統

⽔質監視計器

復水器（HW）※

カチオン電気伝導率１

復水ポンプ出⼝

カチオン電気伝導率２

カチオン電気伝導率３ｐH計４

蒸気発生器（SG)︓計器⽔流れ

主蒸気管

HW計器

451P

復⽔ポンプ

2復⽔ポンプ
出口計器

図７．水質監視計器設置場所

選定理由

連続型イオンクロマト装置 ５

入⼝フィルタおよびカチオン交換膜が閉塞する恐れがあるため電極が閉塞する恐れがあるため入⼝フィルタおよびカラムが閉塞する恐れがあるため※SGBD水が流入するA1,B1水室のみ対象
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３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．６ プラント起動時の化学関連対応③23■運転中におけるSGBD水質監視計器の部材取替

SGブローを十分に実施した後も、微量の鉄・銅排出によってプラント運転中にカチオン交換膜やフィルタ等が詰まり、計器が故障する可能性がある。

事象発生

運転中の水質管理に支障をきたす恐れあり

計器復旧後、水質挙動が安定したタイミングで部材の取替および点検を実施
取替部材︓カチオン電気伝導率計（カチオン交換膜、フィルタ、流量計※）
ｐH計（電極） ※清掃のみ

その後、運転中での計器故障等の不具合は発生していない。

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３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．６ プラント起動時の化学関連対応④

24■SGBDサンプル系統のフラッシング
SGBDサンプル系統に蓄積した鉄・銅を排出することを目的として、プラント起動時（臨界〜定格熱出⼒運転到達）にフラッシングを実施⇒実施頻度︓1回/日程度
通常ライン
フラッシングライン

試料採取系統

SGBDブロー弁

サンプルシンク

構内排水処理系統へ

警報 …流量低、温度⾼

SG

R-55
試料冷却器

海水管へ

放射線監視モニタ

フラッシング時は以下の点に注意が必要
・放射線監視モニタ（R-55）の流量低下 ⇒ 設定流量以下で警報
・放射線監視モニタ（R-55）の入⼝温度上昇 ⇒ インターロックあり
・上記パラメータ変動による放射線監視モニタの指⽰変動 ⇒ 対外事前連絡フラッシングにより懸濁物質（Fe等）の排出が確認できた。

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３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．６ プラント起動時の化学関連対応⑤25■純水（所内用水）の確保

SGブローの系外排出により純水を多く使用するため、以下の対応を実施
・プラント起動までに純水タンクの保有量を最大としておく
・鉄・銅の排出が⽐較的少ない「並列〜75%負荷到達」のSGブロー量を当初予定よりも減量（35t/h･SG → 15t/h･SG）
・事前に関係部署と調整し、純水不足時の対応などを検討⇒バックアップ設備の準備、SGブローのさらなる減量
使用箇所
A,B,C,D
SGブロー

時期

ブロー量・時間

純⽔使用量

並列〜75%負荷到達

15t/h･SG

約47時間

約2,820m3

75%負荷〜定熱到達

35t/h･SG

約31時間

約4,340m3

結果的に純水不足には陥らず、計画通りSGブローを実施できた

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３．ＡＳＣＡ洗浄における対応について
３．７ プラント起動時の水質実績（大飯３号機）

26■大飯３号機１７回定検起動時のA,C-SGBD鉄濃度推移
3000

6/28 （金）6/29 （土）

6/30 （日）7/1 （月）

7/2 （火）

100％

2500

約21時間10分75％Fe (p p b)

2000
1500
並列 15％

1000
T/B 回転上昇試験

約11時間

A-SGBD(17回)

約10時間30分

C-SGBD(17回)

50％

A-SGBD(16回)

MSD 回収LPD 回収HPD 回収

発電機出力

30％

100％
80％
60％
40％

500

20％

00％
SGブロー量15t/h･SG35t/h･SG35t/h･SG

系外系外系統回収 プラント起動時のSGBDの鉄濃度は、従来の定検起動時よりも大幅に上昇した。特に負荷３０％、５０％において、大きな鉄濃度の上昇がみられた。（最大約2400ppb)
 その後は、徐々に低濃度で推移し、定格熱出⼒運転到達には従来と同程度まで低下した。
 銅濃度については、従来の定検起動時と同程度（<3ppb）であり、上昇は⾒られなかった。
）であり、上昇は⾒られなかった。
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内容

27１．はじめに２．再稼働後の２次系⽔質について
３．ASCA洗浄における対応について
３．１ 概要
３．２ 洗浄工程および条件
３．３ 洗浄イメージ
３．４ 洗浄実績（大飯３号機）
３．５ SGスラッジ除去量推移（大飯３･４号機）
３．６ プラント起動時の化学関連対応
３．７ プラント起動時の水質実績（大飯３号機）
４．まとめ

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４．まとめ28

１．再稼働後の２次系⽔質について（⼤飯3号機）
⻑期停止前の運転サイクルと同等の水質挙動であり、大飯３号機第１７サイクルの⾼ｐH運転は良好であった。
２．ASCA洗浄における対応について■ASCA洗浄実施結果および効果の確認結果（⼤飯３号機）
・ASCA洗浄における鉄洗浄・銅洗浄については、SG器内水の水質挙動および鉄・銅除去量から結果は良好であったと判断する。
・ASCA洗浄後のSG伝熱性能を確認した結果、良好に回復しており、洗浄効果が得られていることが確認できた。
■ASCA洗浄実施におけるプラント起動時の化学関連対応
・ASCA洗浄後のプラント起動時における各種対応（SGブロー方法の変更、出⼒保持時間の変更など）を⾏うことで、水質管理に万全を期した。

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Thank you.