日本原子力発電株式会社
東海第二発電所
安全管理室 阿部 剛之
1
知的財産

目的外使用禁止

関係者限り2021年10月 日本原子力発電株式会社

The Japan Atomic Power Company
Masayuki Abe2
知的財産

目的外使用禁止

関係者限り2021年10月 日本原子力発電株式会社

Tokai

TurugaTokai-Ⅱ

Tokai-Ⅰ

Tokyo

3
知的財産

目的外使用禁止

関係者限り2021年10月 日本原子力発電株式会社

東海第二発電所
過去に例のない長期プラント停止（25回定事検：2011年3月～）
長期停止期間中においても設備の健全性を維持するために各系統について長期保管管理を実施
再稼働時の懸念
通常とは異なる給復水浄化運転が必要となる可能性
給復水浄化運転に際して、腐食生成物の持ち込み量の増加
各系統の腐食量を評価＝適切な給復水浄化運転の期間を検討
4
知的財産

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関係者限り2021年10月 日本原子力発電株式会社

湿分分離器MSV

主蒸気ﾍｯﾀﾞ
主蒸気ヘッダCV

原子炉
原子炉TBV

LPTB

HPTB

給水流量計
給水流量計

復水器
復水器
低圧給水加熱器
低圧給水加熱器
高圧給水加熱器
高圧給水加熱器：未浄化ライン（起動前通水無）未浄化ライン(起動前通水無)：起動前浄化範囲（復給水浄化運転等）(起動前浄化範囲(給復水浄化運転等)

RFP
HPCP
LPCP
給 水 循環ライン
給水循環ライン（ 起 動 前 浄化）(起動前浄化)

評価対象系統再稼働の通水によって腐食生成物が原子炉に持ち込まれる可能性がある給復水系、ヒータドレン系、主蒸気系、抽気系

CD

5
知的財産

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関係者限り2021年10月 日本原子力発電株式会社

ホットウェル内部壁面の鉄錆量の推移
5

H/W(A)蒸気胴H/W(C)蒸気胴H/W(B)水胴H/W(B)蒸気胴H/W(A)水胴H/W(C)水胴付着鉄量(mg/cm2)

432

10

水胴はゆるやかな上昇傾向。
蒸気胴は現在の保管環境で腐食は進行していない。

年1回スミヤ採取6
知的財産

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関係者限り2021年10月 日本原子力発電株式会社

ホットウェル内部壁面の鉄錆量の推移

ホットウェル内部壁面の鉄錆量の推移
5H/W(A)
水胴
H/W(B)水胴H/W(C)
水胴2H/W(A)蒸気胴付着鉄量(mg/cm2)

付着鉄量(mg/cm2)

3

10-500

500

1500

2500

3500

4500

4H/W(B)蒸気胴H/W(C)蒸気胴

3

回帰直線2

100500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

経過日数[日]

経過日数[日]水胴鉄錆量：保管開始時0.52mg/cm2 再稼働時1.3mg/cm2
鉄錆発生量＝0.81mg/cm2
7
知的財産

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関係者限り2021年10月 日本原子力発電株式会社

評価条件
BOP系統の主要な機器・配管の接液面積と鉄錆測定値により算出した。
最も腐食が進行していると想定されるホットウェルの腐食量0.81mg/cm2を保守的評価として用いた。
炭素鋼の腐食速度は耐候性鋼の約2倍であることから、炭素鋼の腐食量をホットウェル(耐候性鋼)0.0081kg/m2の2倍である0.0162kg/m2として評価する。
ホットウェル鉄錆量の選定理由
・プラント運転時に高温水の通水による保護皮膜の形成が無い。
・長期保管中のBOP系統の各系統は乾燥保管であり、環境影響はほぼ同等である。
8知的財産

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関係者限り2021年10月 日本原子力発電株式会社

系統

機器・配管

材質

*2

接液面積
*1[m2]

単位面積

腐食量

腐食量[kg]

復給水浄化対象

浄化対象外[kg/m2]MS

主蒸気系配管

CS

1400

0.0162

22.7-

〇

ES

抽気系配管

LA34000.008127.5-〇2700*321.9-〇*312.2-〇HD
タービン

ヒータドレン系配管CS/LA

給水ヒータ胴0.0081

CS/LA

1500

0.0081CS52000.0162

84.2-

〇

上部

LA

14000

0.0081113.4-〇

ホットウェルLA

1100

0.00818.9〇-

復給水系配管（復水器～給水ヘッダ）

CS

2600

0.016242.1〇-

給水系配管（給水分岐～RPV）

CS

400

0.01626.5-〇

復給水循環系配管（給水ヘッダ～復水器）

CS

500

0.0162

8.1

〇

-

59.1

288.4

タービン
主復水器

C、FDW

腐食量[kg]：合計*1 十の位を切り上げで記載。
*2 CS:炭素鋼、LA：低合金鋼(耐候性鋼含む)*3 ヒータドレン系、給水ヒータ胴は低合金鋼(耐候性鋼含む)主体のため、耐候性鋼の腐食量を使用した。

9知的財産

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関係者限り2021年10月 日本原子力発電株式会社

長期停止中のRHRは満水保管であり、定期的に通水試験を実施しており、定期試験では、サプレッションチェンバ水を循環している。
RHR系で発生した鉄錆はサプレッションチェンバに蓄積する。
サプレッションチェンバの水質（鉄濃度変化）からRHR系配管の腐食速度を評価する。
腐食速度
定期試験間に発生した腐食量は、定期試験前後の全鉄濃度差が定期試験でサプレッションチェンバに流入する鉄量によって生じるものとして評価し、定期試験間隔から腐食速度を求める。
保守的に鉄濃度が最も高くなった時期の腐食速度を評価する。
10
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関係者限り2021年10月 日本原子力発電株式会社

項目単位値

備考

開始時点

-

2013年7月4日

開始日を1日とした。

終了時点

-

2013年11月22日
定期試験範囲の配RHR系配管内面積(A系B系の合計)

m2

470

管 面積。 SUS管、 熱交換器は除く。

サプレッションチェンバ水量

ton3400

鉄濃度上昇

ppm

0.83

文献値では大気飽和、流れ無しの場合、腐食速度は300～600mdm、東海-2のRHR配管腐食速度は13mdmと文献値より小さかった。
腐食速度が低い要因

鉄発生量 = 2.8×106[mg]
経過月数 = 4.7[月]RHR面積 = 4.7×104[dm2]
腐食速度 = 鉄発生量 / 経過月数 / RHR面積= 12.9[mg/dm2/month = mdm]

・満水保管時の隔離によって酸素の供給が抑制されたこと・長期間の使用で保護被膜が生成している11
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関係者限り2021年10月 日本原子力発電株式会社

過去の浄化系運転
10塔中3塔の樹脂塔を稼働しており、3塔運転を継続するために一定期間ごとに樹脂塔をローテーションしている。
鉄濃度が10ppb程度に低下または低濃度で安定するまでの時間は1～5日。
4000

起動前浄化系運転の必要日数評価

3500

浄化日数*51.0*310ppb

6日

3塔

1.0*310ppb

8日

ケース3890ppb*14塔

1.3*410ppb

5日

ケース43500ppb*2

4塔

1.3*410ppb

6日

初期鉄濃度

通水塔数 除鉄係数

ケース1890ppb*13塔

ケース23500ppb*2

3000

3500

初期鉄濃度[ppb]
初期鉄濃度[ppb]

ベース鉄濃度項目

上側信頼度99%
上側信頼度99%

2500
2000
1500

890

22

1000

y=7.7x+428

19500
20002421

1810203060kg40

給復水系鉄発生量[kg]
給復水系鉄発生量[kg]5060

ラベルは定検回数
ラベルは定検回数12
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過去の浄化系運転

1000

起動前浄化系運転日数10000
１８回定検鉄濃度

ケース１（890ppb，k=1)

２０回定検鉄濃度
２１回定検鉄濃度100

２２回定検鉄濃度
２４回定検鉄濃度101

ケース２（3500ppb，k=1)

鉄クラッド濃度[ppb]

鉄クラッド濃度[ppb]

１９回定検鉄濃度1000

ケース３（890ppb，k=1.3)
ケース４（3500ppb，k=1.3)

10010102468101214024

経過日数[日]68101214経過日数[日]従来より1～3日程度多くの時間を要する。
通水塔数を3塔から4塔にすることで浄化日数を1～3日短縮できるが、4塔通水の実績がないため試験等より除鉄性能を確認する必要がある。
13
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関係者限り2021年10月 日本原子力発電株式会社

蓄積鉄量(case1：100%，300ppb)
蓄積鉄量(case2：90%，300ppb)
蓄積鉄量(case3：100%，510ppb)
蓄積鉄量(case4：90%，510ppb)
蓄積鉄量(case5：100%，2350ppb)
蓄積鉄量(case6：90%，2350ppb)

ホットウェル蒸気胴の腐食は進行していないため、過去の起動時鉄濃度から大きくかけ離れることはない。
⇒差圧管理目標230kPaを超える可能性は低い。
流量[t/h]差圧[日]，蓄積鉄量[kg]

差圧(case1：100%，300ppb)
差圧(case2：90%，300ppb)
差圧(case3：100%，510ppb)
差圧(case4：90%，510ppb)
差圧(case5：100%，2350ppb)
差圧(case6：90%，2350ppb)
流量

入口鉄濃度が高い場合は差圧管理目標を超える可能性があるため、1回/1日の頻度で逆洗ができるよう準備する。

起動からの経過時間[日]

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まとめ
・起動前給復水浄化運転で除去可能な系統で発生する鉄錆量は60kg⇒10ppbまで浄化するには、3塔通水時は6～8日、4塔通水時は5～6日必要。
・腐食量推定の精度向上のため、スミヤ法による定量的なデータ収集を継続する。
・RHRや原子炉浄化系配管の腐食は進行していないと考える。
・再稼働時のプラント起動から定格運転までの復水脱塩樹脂塔の差圧は、腐食が進行していないことから、過去の起動時鉄濃度から大きくかけ離れないと考えられる。
⇒目標差圧管理値230kPaを超える可能性は低い。
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