2008.03.05（社）原子力学会水化学部会
第３回定例研究会資料

BWRプラントにおける被ばく線量低減への取り組み
東京電力株式会社
原子力運営管理部
放射線管理グループ
宮澤 晃

目次

2008.03.05（社）原子力学会水化学部会
第３回定例研究会資料

１．はじめに東京電力の被ばく線量概況
２．福島第一原子力発電所の状況
給水鉄低減の取り組み
３．福島第二原子力発電所の状況
化学除染後再汚染防止の取り組み
４．柏崎刈羽原子力発電所の現状と課題
ABWRプラントの線量低減
５．まとめ22008.03.05（社）原子力学会水化学部会
第３回定例研究会資料

１．はじめに東京電力の線量概況3

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被ばく線量の現状（日本vs諸外国）

 ８０年代～９０年代初頭にかけて，日本の原子力発電所は様々な線量低減対策を実施
 ９０年代以降，日本の線量は横ばい傾向（海外は低減傾向が継続）
10

年間平均被ばく線量（人・Sv／基）9876543210'80 '81 '82 '83 '84 '85 '86 '87 '88 '89 '90 '91 '92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 '00 '01 '02 '03 '04
Japan
Finland

USA
France

年
Germany
Korea

SwedenSpain

諸外国と比較した日本の年間平均被ばく線量42008.03.05（社）原子力学会水化学部会
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被ばく線量の推移（当社） 福島第一は，運転中のプラントに様々な追加対策を実施⇒全号機運転開始以降，被ばく線量は低減
 福島第二および柏崎刈羽は，設計段階で様々な対策を導入⇒全号機運転開始以降，被ばく線量はほぼ一定
10 0
福島第一（6基）
全号機運転開始

総 線 量 （ 人 ・ Sv ）80

福島第二（4基）
全号機運転開始60

柏崎刈羽（7基）
全号機運転開始

40

200'70'75'8 0'85'90'9 5'00'05

年度
総線量（福島第一）総線量（福島第二）総線量（柏崎刈羽）

当社原子力発電所の総線量の推移
5水化学管理における被ばく線量低減対策

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第３回定例研究会資料（BWRプラントの場合）’80
配管線量率低減’90‘00

Fe/Niコントロール
改良Fe/Niコントロール
極低Fe／高Ni運転
亜鉛注入
プレフィルミング
化学除染
ＲＨＲ低温投入

クラッド放射能低減

復水系プレフィルタ設置
HFF追設

プリーツフィルタ

ソフトシャットダウン
6

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被ばく線量の現状（日本vs当社）

国内被ばく線量の現状
 当社三発電所で日本の被ばくのほぼ半分（４３％）
 福島第一は日本の被ばくのほぼ１／４（２３％）⇒当社の線量低減が，日本全体の線量低減に直結
平成１７年度 日本国内総線量（ＰＷＲ＋ＢＷＲ）

柏崎刈羽
14%

福島第一23%

福島第二6%

福島第一
女川
敦賀２
高浜

福島第二
敦賀1
泊
玄海

柏崎刈羽
島根
川内
大飯

東通
浜岡
美浜

志賀
東海第二
伊方
7

Ringhals(1)Clinton(1)Cooper(1)Monticello(1)8Higashidori (1)Brunsbuettel(1)Santa Maria De Garona(1)Onagawa(3)Forsmark(3)Olkiluoto(2)Oskarshamn(3)Duane Arnold(1)2nd Quartile

Limerick(2)Isar(1)

Philippsburg(1)Oyster Creek(1)1.5Kruemmel(1)

福島第二Leibstadt(1)中期：世界の最下位グループ脱出

FitzPatrick(1)

福島第一Susquehanna(2)Hatch(2)柏崎刈羽Grand Gulf(1)2.0Muehleberg(1)3rd Quartile

Chinshan(2)Brunswick(2)Gundremmingen Npp(2)

長期：世界の３／４へRiver Bend(1)Fermi(1)Kashiwazaki Kariwa(7)Hope Creek(1)Hamaoka(5)Fukushima Daini(4)Peach Bottom(2)Vermont Yankee(1)Pilgrim(1)Bottom Quartile

Kuosheng(2)LaSalle(2)Dresden(2)Shika(1)Tsuruga(1)4.5

Shimane(2)Columbia Gen Sta(1)Nine Mile Point(2)3.5

Browns Ferry(2)3.0

Cofrentes(1)Laguna Verde(2)Fukushima Daiichi(6)Tokai-II(1)Quad Cities(2)Perry(1)Tarapur(1)

線量 人Ｓｖ／年・炉

当社における中長期線量目標
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世界のＢＷＲ発電所における原子炉１基あたりの年度線量（平成１５年度～平成１７年度 ３年間の平均）

4.0

Top Quartile

出典：WANO 2006Q1データ
発電所名のカッコ内の数字はプラント数を表す

2.5

中期：世界の１／４へ
長期：世界のトップ１０へ

1.0

0.50.02008.03.05（社）原子力学会水化学部会
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２．福島第一原子力発電所の状況
給水鉄低減の取り組み

9給水鉄濃度とＰＬＲ線量率の関係（BWR-4）

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第３回定例研究会資料【福島第一】
BWR-4給水鉄濃度と炉水放射能、 ＰＬＲ線量率の推移▼C/D樹脂交換▼水素注入開始 （ 高架橋度）

炉水Co60ｲｵﾝ上昇

10

線 量 率 (m Sv/h)

1. 5▼C/D樹脂交換（ 従来）▼Ｈ Ｆ Ｆ 追設1▼C/D樹脂交換（ 低架橋度）

給水鉄濃度低下1▼ｼｭﾗｳﾄﾞ ･PLR配管取替

給 水 鉄 濃 度 (ppb)
放 射 能 濃 度 (Bq/cm 3 )20. 5

PLR線量率上昇傾向
00. 1
1A 1B 23456

PLR線量率( Co60)
PLR線量率( Fe-59)

78

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
PLR線量率(
PLR線量率( Mn54)
サイ ク ルCo58)
給水鉄ク ラ ッ ド

炉水Co-60イ オン
10

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給水鉄濃度とD/W内ﾍﾟﾃﾞｨｽﾀﾙ線量率の関係

福島第一における給水鉄濃度とﾄﾞﾗｲｳｪﾙ内ﾍﾟﾃﾞｨｽﾀﾙ線量率との相関

ペ デ ィス タル 線 量 率 （ｍ Ｓ ｖ／ ｈ）

2
給水鉄濃度が１～２ｐｐｂを超えた当たりから線量率上昇傾向1F-1
1F-2
1F-3
1F-4

11F-5
1F-6001234567
給水鉄濃度（ｐｐｂ）

8910111211

給水鉄低減対策

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第３回定例研究会資料【当面】コンデミ樹脂逆洗及び薬品再生増加¾給水鉄濃度１～２ｐｐｂ目標【中長期的】
前置フィルタの増強¾ HFF100%容量化¾ プリーツフィルタの導入

樹脂除鉄性能向上¾ カチオンオーバーレイ
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2008.03.05（社）原子力学会水化学部会
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カチオンオーバーレイ

ｶﾁｵﾝｵｰﾊﾞｰﾚｲ手順及びC/D 脱塩塔内樹脂配置ｲﾒｰｼﾞ

目的・期待効果 「 ｶﾁｵﾝ樹脂が選択的に鉄ｸﾗｯﾄﾞを捕捉する効果に着目し、脱塩塔内の上層にｶﾁｵﾝ樹脂層を形成することで、除鉄性能向上に期待し、ｺﾝﾃﾞﾐ出口及び給水鉄濃度低減を図る」

ｵｰﾊﾞｰﾚｲ樹脂配置ｲﾒｰｼﾞ

現状の脱塩塔内樹脂配置（ｱﾆｵﾝ、ｶﾁｵﾝ混合）復水入口

ｶﾁｵﾝ樹脂ｱﾆｵﾝ樹脂樹脂量比：ｶﾁｵﾝ「２」：ｱﾆｵﾝ「１」ｶﾁｵﾝ樹脂 鉄捕捉効果促進

上層にｶﾁｵﾝ樹脂の一部を敷き詰める。
（ｶﾁｵﾝ樹脂の鉄捕捉選択性に期待）
下層はｶﾁｵﾝ /ｱﾆｵﾝ混合（海水処理対応用）

鉄ﾘｰｸ大
復水出口

鉄ﾘｰｸ少に期待

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カチオンオーバーレイ試験結果

インサービス後数日間効果が持続
脱塩塔出口鉄ｸﾗｯﾄﾞ濃度推移

鉄クラッド濃度※150ｵｰﾊﾞｰﾚｲ後ｵｰﾊﾞｰﾚｲ前

100【条件】
ｶﾁｵﾝ樹脂4,250㍑のうち約2,800㍑をｵｰﾊﾞｰﾚｲ

カチオンオーバーレイでは、インサービス後、５日程度までは除鉄性能がアップ

50

0123456789101112

インサービス後経過日数（※インサービス１０日後の濃度を１００とした値）
14カチオンオーバーレイの被ばく低減効果

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コンデミカチオンオーバーレイ
全塔適用時の鉄濃度低減効果予想

コンデミ出口鉄濃度（ppb）

10至近の給水鉄濃度範囲（平均約3ppb）

ｶﾁｵﾝ樹脂ｵｰﾊﾞｰﾚｲ全塔適用予想（２日１塔逆洗） ２．０～２．４ppb（平均：２．２ｐｐｂ）
ｶﾁｵﾝ樹脂ｵｰﾊﾞｰﾚｲ全塔適用予想（３日１塔逆洗） ２．２～２．４ppb（平均：２．３ｐｐｂ）

1020406080100120

経過日数15今後の課題

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復水浄化系設備の増強による給水鉄低減¾ 当面はCD樹脂の除鉄性能向上による鉄濃度低減¾ 将来的にはHFF/プリーツフィルタ等の導入（費用対効果の検討が必須）¾ 給水鉄濃度の目標を設定
92F/KKと同様に極低鉄運転を指向するのか，給水鉄濃度管理を行うのかを検討

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３．福島第二原子力発電所の状況
化学除染後再汚染防止の取り組み

17化学除染後の再汚染状況

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１号機Ｄ／Ｗ内線量状況

OP28(ﾗｲｻﾞｰﾌﾛｱ)
線量率相対値※

21.5
1

化学除染
0.50
第17回

第17回起動前

第18回

３号機Ｄ／Ｗ内線量状況

ライザーフロア

ＯＰ２７(ライザーフロア)
3線量率相対値※

2.5
21.5
1

化学除染

0.50
第13回

起動前

14Cy中間停止※除染前線量率を１とした場合の値

182008.03.05（社）原子力学会水化学部会
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線量率と化学除染DFの関係
1uPLR配管再汚染率とDFの相関

3uPLR配管再汚染率とDFの相関

454

再汚染率

再汚染率

※

※

32

132

1000204060
DF80

1000102030DF※除染前線量率と除染後1運転サイクル経過後の線量率の比

DF１０以下の部位で再汚染が顕著
19

再汚染抑制対策

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保護皮膜形成による再付着抑制¾例えばＨｉ－Ｆコート技術の適用など

化学除染時のDF確保¾配管加温による除染効率向上

20

2008.03.05（社）原子力学会水化学部会
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ライザー部の化学除染DF※モーターフロアのＤＦを１とした場合の値

化学除染DF※

10.5

0
ライザーフロア①

ライザーフロア②

ライザーフロア③

１号機

ライザーフロア④

モーターフロア

３号機

ライザー部はモーター部に比べＤＦが低い
21

化学除染時のDF確保

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 ヒーターにより配管を加温し除染液の温度維持→ 除染温度低／薬液停滞部の除染効率の向上を期待
ヒーター

除染温度低停滞部
除染温度高
線流速大

22

2008.03.05（社）原子力学会水化学部会
第３回定例研究会資料

配管加温対策による線量率状況
ヒーター⑤ 配管を加温により除染DFは１０以上を確保
DF ＞10④ DF ＞10③

DF ＞20DF＞30

除染前を大きく上回る再汚染なし② DF ＞30①※化学除染前の③の線量率を１とした場合の値

線量率相対値※

21.5
10.50①②③
除染前④⑤

1Cy経過後23

今後の課題2008.03.05（社）原子力学会水化学部会
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再汚染の原因と対策の検討¾再汚染メカニズムの検討
9水素注入等による腐食電位低下の影響
9除染DFの影響¾メカニズムに立脚した対策の検討
9保護皮膜の形成技術導入
9化学除染の高度化
9再汚染を予防する水質管理24

2008.03.05（社）原子力学会水化学部会
第３回定例研究会資料

４．柏崎刈羽原子力発電所の状況
ABWRプラントの線量低減

252008.03.05（社）原子力学会水化学部会
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ABWRプラントの運転状況と線量率推移
LPHD（低圧ヒータードレン）の回収先
 K-6：CD上流回収→下流回収 K-7： CD下流回収
CUW配管付着放射能v.s. 原子炉水Co60濃度
2030KK-7KK-6

上流回収

下流回収

下流回収

25201015105

炉水中放射能濃度相対値

配管付着放射能相対値※※

155001234561
運転サイクルCo60
RxW_Co60_total

23456※KK-7第１運転サイクルの値を１とした場合の値

26

2008.03.05（社）原子力学会水化学部会
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配管線量率上昇要因推定

 給水鉄濃度管理による被ばく線量低下が可能か検討中
給水※金属成分の原子炉内への流入
CoFeNi

Step1：不溶性クラッドへの形態変化を促進（鉄が必要）
放射化

浮遊性クラッド

Step2：
燃料表面からの放射性クラッドの溶出量が減少し原子炉水中の溶解性放射能濃度が減少

付着放射性クラッド
構造材付着対策：給水中の鉄濃度を増加（給水鉄コントロール）
対策：

溶出
形態変化

溶解性クラッド※付着せず溶出

不溶性クラッド
燃料棒表面

放射線※燃料棒表面に安定付着被ばく【対策前後比較】

対策
給水金属

現状

極低鉄減少

増加

増加

改善後

給水鉄コントロール

増加

減少

減少

Step1
Step2
Step3
燃料付着量 炉水放射能 構造材付着量

Step3：構造材への放射能付着量が減少

被ばく線量低下？
27

2008.03.05（社）原子力学会水化学部会
第３回定例研究会資料

給水鉄持込のリスク
 クラッド放射能に起因する被ばく線量増大（例）清掃・除染関連作業による被ばく¾ 給水鉄濃度が高いプラントは除染作業被ばくも高い傾向¾ ＫＫ－６も給水鉄濃度上昇により更なる被ばく上昇の懸念あり※1F-4第運転サイクルの値を１とした場合の値

3

被ばく線量（原子炉ウェル除染２回実施）
被ばく線量（原子炉ウェル除染１回実施）
2.5

給水鉄給水鉄濃度高→除染作業被ばく高

被ばく線量相対値※給水鉄相対値※

2給水鉄濃度高→除染作業被ばく高？

1.5

給水鉄濃度低→除染作業被ばく低10.50181920１Ｆ－４141516２Ｆ－２789ＫＫ－３567ＫＫ－６56ＫＫ－７728

今後の課題2008.03.05（社）原子力学会水化学部会
第３回定例研究会資料

CUW配管線量率低減とクラッド放射能起因の被ばく低減を両立できる水質管理の実施¾CUW線量上昇原因の詳細検討¾給水鉄濃度の最適化検討
9極低鉄運転の継続 or 給水鉄濃度管理
9LPHD水の回収ライン選択
9CDバイパス運転可否

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５．まとめ2008.03.05（社）原子力学会水化学部会
第３回定例研究会資料

サイト毎に被ばく低減の課題¾1F：給水鉄低減が最優先課題¾2F：化学除染後の再汚染顕著¾KK：ABWRプラントの配管線量率低減
目標を達成する運用／技術を適用¾ 給水鉄低減対策 → CD樹脂オーバーレイ運用¾ 化学除染後再汚染防止 → 配管加温によるDF向上¾ CUW線量率低減 → 給水鉄濃度管理の要否検討

水質改善による被ばく線量率の低減により定検作
業線量をバランス良く低減30