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1 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

2 目次 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

3 1. はじめに 東京電力の線量概況 3

4 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 9 年間平均被ばく線量 ( 人 Sv/ 基 ) '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 年 Japan USA Germany Sweden Spain Finland France Korea 諸外国と比較した日本の年間平均被ばく線量 4

5 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 福島第一 (6 基 ) 全号機運転開始 総線量 ( 人 Sv) 福島第二 (4 基 ) 全号機運転開始 柏崎刈羽 (7 基 ) 全号機運転開始 20 0 '70 '75 '80 '85 '90 '95 '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

6 水化学管理における被ばく線量低減対策 配管線量率低減 (BWR プラントの場合 ) 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

7 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% 福島第二 6% 福島第一 23% 福島第一 福島第二 柏崎刈羽 東通 志賀 女川 敦賀 1 島根 浜岡 東海第二 敦賀 2 泊 川内 美浜 伊方 高浜 玄海 大飯 7

8 当社における中長期線量目標 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 ) Bottom Quartile 3rd Quartile 2nd Quartile Top Quartile 福島第一 中期 : 世界の最下位グループ脱出 福島第二 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 柏崎刈羽 長期 : 世界の 3/4 へ中期 : 世界の 1/4 へ 長期 : 世界のトップ 10 へ 8 線量人 Sv/ 年 炉 Tarapur(1) Perry(1) Quad Cities(2) Tokai-II(1) Fukushima Daiichi(6) Laguna Verde(2) Cofrentes(1) Ringhals(1) Browns Ferry(2) Clinton(1) Nine Mile Point(2) Columbia Gen Sta(1) Shimane(2) Tsuruga(1) Shika(1) Dresden(2) LaSalle(2) Kuosheng(2) Pilgrim(1) Vermont Yankee(1) Peach Bottom(2) Fukushima Daini(4) Hamaoka(5) Hope Creek(1) Kashiwazaki Kariwa(7) Fermi(1) River Bend(1) Cooper(1) Gundremmingen Npp(2) Brunswick(2) Chinshan(2) Monticello(1) Muehleberg(1) Grand Gulf(1) Hatch(2) Susquehanna(2) Leibstadt(1) FitzPatrick(1) Kruemmel(1) Oyster Creek(1) Philippsburg(1) Isar(1) Limerick(2) Duane Arnold(1) Oskarshamn(3) Olkiluoto(2) Forsmark(3) Onagawa(3) Santa Maria De Garona(1) Brunsbuettel(1) Higashidori (1)

9 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

10 給水鉄濃度と PLR 線量率の関係 (BWR-4) 福島第一 BWR-4 給水鉄濃度と炉水放射能 PLR 線量率の推移 2 炉水 Co60 イオン上昇 水素注入開始 C/D 樹脂交換 ( 高架橋度 ) 10 線量率 (msv/h) 給水鉄濃度低下 H F F 追設 C/D 樹脂交換 ( 低架橋度 ) C/D 樹脂交換 ( 従来 ) シュラウト PLR 配管取替 1 給水鉄濃度 (ppb) 放射能濃度 (Bq/cm 3 ) PLR 線量率上昇傾向 1A 1B サイクル PLR 線量率 ( Co60) PLR 線量率 ( Co58) PLR 線量率 ( Mn54) PLR 線量率 ( Fe-59) 給水鉄クラッド炉水 Co-60 イオン

11 給水鉄濃度と D/W 内ヘ テ 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 ライウェル内ヘ テ ィスタル線量率との相関 ペディスタル線量率 (msv/h) 2 1 給水鉄濃度が 1~2p pb を超えた当たりから線量率上昇傾向 1F-1 1F-2 1F-3 1F-4 1F-5 1F 給水鉄濃度 (ppb) 11

12 給水鉄低減対策 当面 コンデミ樹脂逆洗及び薬品再生増加 給水鉄濃度 1~2ppb 目標 中長期的 前置フィルタの増強 HFF100% 容量化 プリーツフィルタの導入 樹脂除鉄性能向上 カチオンオーバーレイ 12

13 カチオンオーバーレイ カチオンオーハ ーレイ手順及び C/D 脱塩塔内樹脂配置イメーシ 目的 期待効果 カチオン樹脂が選択的に鉄クラット 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 ミ出口及び給水鉄濃度低減を図る 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 オーハ ーレイ樹脂配置イメーシ 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 ) 復水出口 鉄リーク大 下層はカチオン / アニオン混合 ( 海水処理対応用 ) 鉄リーク少に期待 13

14 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 150 脱塩塔出口鉄クラット 濃度推移 オーハ ーレイ後オーハ ーレイ前 鉄クラッド濃度 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 条件 カチオン樹脂 4,250 リットルのうち約 2,800 リットルをオーハ ーレイ 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

15 カチオンオーバーレイの被ばく低減効果 10 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) 至近の給水鉄濃度範囲 ( 平均約 3ppb) カチオン樹脂オーハ 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 ーレイ全塔適用予想 (3 日 1 塔逆洗 ) 2.2~2.4ppb( 平均 :2.3ppb) 経過日数 15

16 今後の課題 復水浄化系設備の増強による給水鉄低減 当面は CD 樹脂の除鉄性能向上による鉄濃度低減 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 ) 給水鉄濃度の目標を設定 2F/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 16

17 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

18 化学除染後の再汚染状況 1 号機 D/W 内線量状況 2 OP28( ライサ ーフロア ) 線量率相対値 化学除染 0 第 17 回第 17 回起動前第 18 回 3 号機 D/W 内線量状況 OP27( ライザーフロア ) 3 ライザーフロア 線量率相対値 化学除染 0 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

19 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 再汚染率 2 再汚染率 DF DF 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

20 再汚染抑制対策 保護皮膜形成による再付着抑制 例えば Hi-F コート技術の適用など 化学除染時の DF 確保 配管加温による除染効率向上 20

21 ライザー部の化学除染 DF 1 モーターフロアの DF を 1 とした場合の値 化学除染 DF ライザーフロア 1 ライザーフロア 2 ライザーフロア 3 ライザーフロア 4 モーターフロア 1 号機 3 号機 ライザー部はモーター部に比べ DF が低い 21

22 化学除染時の DF 確保 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ーター線流速大ヒ除染温度低停滞部 除染温度高 22

23 ータ配管加温対策による線量率状況ヒ 5 DF >10 配管を加温により除染 DF は 10 以上を確保 4 DF >10 ー1 2 3 DF >20 除染前を大きく上回る再汚染なし DF>30 2 DF >30 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 除染前 1Cy 経過後 23

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

25 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

26 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 配管付着放射能相対値 CUW 配管付着放射能 v.s. 原子炉水 Co60 濃度 KK-6 KK-7 上流回収下流回収下流回収 炉水中放射能濃度相対値 運転サイクル Co60 RxW_Co60_total KK-7 第 1 運転サイクルの値を1とした場合の値 26

27 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 対策 : 給水中の鉄濃度を増加 ( 給水鉄コントロール ) Step1: 不溶性クラッドへの形態変化を促進 ( 鉄が必要 ) Co Fe Ni 付着 溶出 溶解性クラッド 付着せず溶出 対策前後比較 現状 浮遊性クラッド 対策給水金属 極低鉄 放射化 形態変化 放射性クラッド 不溶性クラッド 付着 燃料棒表面に安定付着 構造放射線材燃料棒表面 Step1 Step2 Step3 燃料付着量炉水放射能構造材付着量 減少 増加 増加 被ばく 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 Step3: 構造材への放射能付着量が減少 改善後 給水鉄コントロール 増加 減少 減少 被ばく線量低下? 27

28 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 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 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 3 1F-4 第運転サイクルの値を 1 とした場合の値 被ばく線量 ( 原子炉ウェル除染 2 回実施 ) 2.5 被ばく線量 ( 原子炉ウェル除染 1 回実施 ) 給水鉄 被ばく線量相対値 給水鉄相対値 給水鉄濃度高 除染作業被ばく高 給水鉄濃度低 除染作業被ばく低 給水鉄濃度高 除染作業被ばく高? F-4 2F-2 KK-3 KK-6 KK-7 28

29 今後の課題 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 CUW 線量上昇原因の詳細検討 給水鉄濃度の最適化検討 極低鉄運転の継続 or 給水鉄濃度管理 LPHD 水の回収ライン選択 CDバイパス運転可否 29

30 5. まとめ サイト毎に被ばく低減の課題 1F: 給水鉄低減が最優先課題 2F: 化学除染後の再汚染顕著 KK: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 給水鉄低減対策 CD 樹脂オーバーレイ運用 化学除染後再汚染防止 配管加温による DF 向上 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

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