第三セシウム吸着装置の設置について 追記 1 設置の目的 第三セシウム吸着装置は, 処理装置 ( セシウム吸着装置, 第二セシウム吸着装置, 除染装置 ) の信頼性向上及び建屋滞留水浄化の加速を目的として設置するものである 第三セシウム吸着装置は,1 号 ~4 号機タービン建屋等, 高温焼却炉建屋及

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1 第三セシウム吸着装置の設置に係る補足説明資料 2017 年 7 月 7 日 東京電力ホールディングス株式会社

2 第三セシウム吸着装置の設置について 追記 1 設置の目的 第三セシウム吸着装置は, 処理装置 ( セシウム吸着装置, 第二セシウム吸着装置, 除染装置 ) の信頼性向上及び建屋滞留水浄化の加速を目的として設置するものである 第三セシウム吸着装置は,1 号 ~4 号機タービン建屋等, 高温焼却炉建屋及びプロセス主建屋に貯留している汚染水 ( 以下, 滞留水 という ) に含まれる主要な放射性物質を除去する 第三セシウム吸着装置の設計について 第三セシウム吸着装置 (SARRYⅡ) は, 第二セシウム吸着装置 (SARRY) のコピー設計を基本とするが, 第二セシウム吸着装置での運転 保守経験を踏まえて, 合理的な範囲において設備信頼性の向上対策を施した設計としている

3 処理装置の今後の運用について 新規 2 第三セシウム吸着装置の設置により, 処理装置の信頼性向上 (2 台 3 台体制 ) による今後の安定運転が可能 また, 滞留水処理および建屋滞留水浄化の加速化により, 建屋貯留リスクの早期低減が実現可能 第三セシウム吸着装置の運用開始後は, 処理装置のうち, 廃棄物発生量が少ない第二セシウム吸着装置および第三セシウム吸着装置の運転を基本とし, 状況に応じて最適な運用を実施 : 除染装置 (AREVA) はポンプ 配管等の撤去について申請中 : 敷設済みライン : 建屋内 RO ライン : 滞留水浄化ライン ( 実施計画申請中 ) CST RO 処理水 #1~#3 R/B 原子炉注水 P #4 T/B 地下水他流入 P RO 装置 その他建屋 濃縮水 Sr 処理水 プロセス主建屋 / 高温焼却炉建屋 P SARRY/ KURION /SARRYⅡ SPT (B) RO 装置 ( 既設 ) 貯蔵タンク

4 第三セシウム吸着装置の設置場所について 3 第三セシウム吸着装置設置建屋

5 処理装置の全体系統図 4 第三セシウム吸着装置の系統構成は以下のようになる 1 1~4 号建屋地下滞留水の処理 2 プロセス主建屋地下滞留水の処理 3 高温焼却炉建屋地下滞留水の処理

6 全体配置図 5 第三セシウム吸着装置はサイトバンカ建屋 2 階に設置する N

7 第二セシウム吸着装置と第三セシウム吸着装置の比較 第二セシウム吸着装置からの主な変更点は以下の通り 新規 6 第二セシウム吸着装置第三セシウム吸着装置備考 装置の構成 吸着塔は5 塔で構成している吸着塔は4 塔で構成する 吸着塔数の合理 化 (P.7,8,9) 電源設備 放射線遮へい 所内の高圧母線から受電している 吸着塔の遮へいに鉛玉を使用している 所内の異なる 2 つの高圧母線から受電する 吸着塔の遮へいは鋳込の鉛ブロックにする 電源の信頼性向上 (P.17) 遮へい能力の向上 残水処理 吸着塔出口配管底部に残水を一部確認 吸着塔の最下部より内部水のドレンが可能な構造とする 腐食リスクの低減 漏えい対策 計装配管がねじ込み構造となっている 配管の接続部を突合せ溶接に変更する 保守性の向上, 腐食による漏えいリスク低減 (P.18) : 吸着塔内部水の排水方法は, 入口配管よりエアを送ることで出口配管及びドレンラインよりブローする

8 第三セシウム吸着装置の系統構成 追記 7 第三セシウム吸着装置の系統構成は現行 SARRYの運転実績を考慮した構成としている SARRY SARRYⅡ 備考 ろ過フィルタ 2 塔 2 塔 塔数, 仕様は現行 SARRYと同様 吸着塔 5 塔 4 塔 現行 SARRYの運転実績 1 を考慮 ( 吸着塔数の合理化 ) メディアフィルタ 1 塔 なし 現行 SARRYの運用実績 2 を考慮して削除 4 号 T/B PMB HTI SPT(B) Cs/Sr 同時吸着塔 4 塔メリーゴーランド ブースターポンプ ろ過フィルタ 吸着塔 1:2015 年 6 月より運用 2: 運用実績なし

9 参考 第二セシウム吸着装置の吸着性能 8 第二セシウム吸着装置の処理実績において,Cs-137 は 1 塔目の出口で 10 0 オーダー Bq/cc 以下となる (Cs-134 は更に低い値となる ) Cs 除去に関する要求能力は出口濃度 10 2 オーダー Bq/cc 以下であり,1 塔以上吸着塔を通水することで要求能力を満たすことができる

10 参考 第二セシウム吸着装置の吸着性能 9 第二セシウム吸着装置の処理実績において Sr は,1 塔目の出口で 10 1 オーダー Bq/cc 以下となる Sr が Cs と同じ程度の出口濃度となるためには,2 塔以上吸着塔を通水する必要がある 第二セシウム吸着装置の現状の運用としては,3 塔 +1 塔予備としていることから, 第三セシウム吸着装置は,4 塔構成で十分に出口濃度を低減可能である

11 漏えい発生防止, 漏えい検知 漏えい拡大防止対策 追記 10 漏えい検知 漏えい拡大防止対策 機器 ( 弁ユニット 吸着塔架台, ブースターポンプ ) の周囲に漏えい受けパンおよび漏えい検知器を設け, 万一の漏えいを早期に検知する ( 図 1) 漏えいを検知した場合は, 免震重要棟集中監視室に警報を発報 表示し, 運転員が停止操作する等 の必要な措置を講ずる 第三セシウム吸着装置は, 装置の設置エリアを覆う全体架台上に堰 ( 堰内には漏えい検知器 ) を設置するため, 機器等の内包水が流出した場合においても全量が堰内にとどまり, 堰外へ漏えいすることはない ( 表 1) 状況に応じて ITV カメラによる確認, 現場確認を実施 表 1: 漏えい拡大防止に必要な堰高さの評価 ブースターポンプ 吸着塔 対象設備 ブースターポンプバルブラック砂ろ過塔 (2 塔 ) 吸着塔 (4 塔 ) 移送配管 保有水量 貯留可能な堰面積 必要な堰高さ 漏えい拡大防止堰高さ a b c=a/b d 11.2 (m 3 ) 101 (m 2 ) 111 (mm) 以上 120 (mm) 図 1 検出器配置図サイトバンカ建屋 2 階

12 ( 参考 )SARRYⅡ の全体架台堰について 新規 11 SARRYⅡ は, 装置の設置エリアを覆う全体架台上に堰 ( 堰内には漏えい検知器 ) が設置されているため, 機器等の内包水が流出した場合においても全量が堰内にとどまり, 系外へ漏えいすることはない 表 1: 漏えい拡大防止に必要な堰高さの評価 ブースターポンプ 吸着塔 対象設備 ブースターポンプバルブラック砂ろ過塔 (2 塔 ) 吸着塔 (4 塔 ) 移送配管 保有水量 1 貯留可能な堰面積 2 必要な堰高さ 漏えい拡大防止堰高さ a b c=a/b d 11.2 (m 3 ) 101 (m 2 ) 111 (mm) 以上 120 (mm) 図 1 検出器配置図サイトバンカ建屋 2 階 1: 吸着塔 6 塔の全塔同時漏えい事象が発生する可能性は極めて低いと考えるが, 系統保有量として考慮 2: 堰面積の算出にあたっては, 下記を考慮 機器設置スペースには貯留できないため, 機器容積を除外 評価にあたって支配的ではないスキッド類 ( サンプリングラック, 電気品室室外機ラック, 除湿機 ) については, 貯留可能な構造であっても保守的に貯留可能な堰面積に見込まず

13 漏えい発生防止, 漏えい検知 漏えい拡大防止対策 追記 12 漏えい検知 漏えい拡大防止対策 第三セシウム吸着装置設置に伴い新規で敷設する移送配管について, 以下の対応を行う 屋内に設置する配管のうち, ポリエチレン管と鋼管または鋼管と鋼管の取り合いでフランジ接続となる箇所については, 漏えい受けパンまたは堰と漏えい検知器により漏えいの早期検知を図る ( 図 2) 屋外配管 ( ポリエチレン管 ) については, 原則 として耐紫外線性を有するコルゲート管で覆う二重構造とし, 漏えいの拡大防止を図る 配管から漏えいした系統水は, コルゲート管を通じて建屋内に導かれ, 建屋内の受けパンまたは堰内に設置された漏えい検知器で漏えいを検知する ( 図 3) コルゲート管設置が困難なところは板金カバーで覆う二重構造とする 受けパン ( 堰 )+ 漏えい検知器 受けパン ( 堰 )+ 漏えい検知器 漏えい検知器 受けパン ( 堰 )+ 漏えい検知器 コルゲート管 図 2 屋内配管漏えい対策概要図 屋内 屋外 図 3 屋外配管漏えい対策概要図 屋内

14 腐食による漏えい発生防止対策 13 第三セシウム吸着装置の機器については, 腐食による漏えい発生を防止するため, 耐腐食性を有する SUS316L の使用を基本とし, 移送配管は SUS316L 材または耐腐食性を有するポリエチレン管を使用する ( 第二セシウム吸着装置と同じ ) 第三セシウム吸着装置における選定材料 部位機器接液部 ( 吸着塔, ポンプ等 ) ブースタポンプスキッド配管接液部吸着塔周り配管 ( バルブラック ) 接液部滞留水移送配管 材質 SUS316L SUS316L SUS316L PE 管

15 可燃性ガス滞留防止対策および水素評価 14 可燃性ガス滞留防止対策 第三セシウム吸着装置の吸着塔内において, 水の放射線分解により発生する可能性のある可燃性ガスは, 通水時には処理水とともに排出される 通水がない状態においては, 吸着塔上部に設けたオートベント弁 ベント管を介して可燃性ガスを屋外に排出する 第三セシウム吸着装置で発生する使用済み吸着塔は 可燃性ガス発生抑制のため, 内部の水抜きを実施する なお, 抜き取った水については, プロセス主建屋地下に排水する ( 第二セシウム吸着装置では高温焼却炉建屋地下に排水している ) 使用済み吸着塔一時保管施設においては, ベントを開けた状態で保管することにより, 可燃性ガスを大気に放出する 水素評価および評価結果 使用済み吸着塔内部の水素濃度について評価を実施 水素は, 吸着した核種の崩壊エネルギーが容器内に残留する水に吸収され発生する 使用済み吸着塔は, 可燃性ガス滞留防止対策として, 内部の水抜きを実施するが, ここでは吸着材充填領域に水が張られた ( 保守的な ) 状態で評価を実施 その結果, 水素ガスの濃度は 2.58% となり, 可燃限界である 4% を下回ることを確認した

16 崩壊熱除去 15 第三セシウム吸着装置吸着塔内に捕獲した放射性物質の崩壊熱は処理水を通水することにより除熱する ( 第二セシウム吸着装置と同様 ) 通水がない状態においては, 遮へい容器上下にある空気出入口を流れる空気の自然通風により吸着塔外表面および遮へい容器内表面を除熱する 大気への放熱が定常となる際の吸着塔内の温度上昇は, 吸着塔および吸着材の耐熱温度未満となることを確認した 評価温度 耐熱温度 吸着材 510 ( 中心部 ) 1000 容器表面 鉛遮へい体 吸着塔解析モデル

17 放射線遮へい 追記 16 第三セシウム吸着装置吸着塔は, 放射線業務従事者の被ばく低減のため, 機器表面の線量当量率が 2mSv/h 以下となるように遮へいする 吸着塔については, 吸着塔交換等の際, 放射線業務従事者が近づく可能性があることから, 吸着塔表面の線量当量率等の表示により注意喚起することで, 放射線業務従事者の被ばく低減を図る 第三セシウム吸着装置のポンプ及び配管等については, 放射線業務従事者の過度な被ばく防止を図るために, 鉛板マットによる遮へいを設ける 敷地境界への影響について第三セシウム吸着装置の吸着塔による最寄りの敷地境界への影響を評価した結果, msv/ 年となり, 敷地境界への影響は極めて小さい

18 第三セシウム吸着装置の電源設備 17 第三セシウム吸着装置は, 二つの異なる高圧母線から受電する構成とすることにより, 所内高圧母線の点検等による電源停止においても, 何れかの処理装置により, 滞留水の処理が可能な設計とする 第二セシウム吸着装置 第三セシウム吸着装置 M/C(B) Tr 480V MCC(A) P/C(A) P/C(B) 480V MCC(B) 480V MCC ホ ンフ (A) ホ ンフ (B) ホ ンフ (A) Tr Tr ホ ンフ (B) Tr Tr 210V MCC(A) 210V MCC(B) 105V 分電盤 制御盤 空調 照明 (A) 210V MCC 空調 照明 (B) ホ ンフ (A) 空調 照明 (A) 105V 分電盤 空調 照明 (B) ホ ンフ (B) ホ ンフ (A) ホ ンフ (B) 制御盤

19 第三セシウム吸着装置の計装設備 18 第三セシウム吸着装置では, 計器の取合いをフランジ取合い + 元弁設置とすることで, 系統停止せずに交換 メンテナンスを可能とする また, 配管との接続部は突合せ溶接に変更することで, 腐食による漏えい対策を図る

20 耐震設計 構造強度 追記 19 耐震設計 放射性物質を内包する設備であることから 耐震 Bクラスと位置づける 1 が,Sクラス相当で満足する設計とする ( 第二セシウム吸着装置と同じ ) なお第三セシウム吸着装置の機器は全て剛構造で設計している 代表として吸着塔の耐震評価結果を以下に示す 3 構造強度 部材材料応力算出応力許容応力 胴板 スカート 取付ボルト SUS316L SUS304 一次一般膜 σ 0 =52 S a =159 膜 + 曲げ σ 0 =52 S a =159 組合せ σ s =8 f t =205 圧縮と曲げの組合せ ( 座屈の評価 ) (η σ s1 )/f c + (η σ s1 /f c ) 1 廃棄物処理設備に相当する設備であることから 機器区分はクラス 3 となる 2 ( 第二セシウム吸着装置と同じ ) 代表として吸着塔の構造強度評価結果を以下に示す 3 機器名称 吸着塔 SUS316L 評価項目 0.04 引張 σ b =39 f ts =131 せん断 τ b =12 f sb =101 必要厚さ (mm) 厚さ (mm) 胴板の厚さ 鏡板の厚さ 単位 :MPa 上記は,S クラス相当 ( 水平震度 :0.8) の評価値 1: 発電用原子炉施設に関する耐震設計審査指針 による 2: JSME S NC-1 発電用原子力設備規格設計 建設規格 (2005 年版 ) による 3: 吸着塔とろ過フィルタの容器は同設計 管体及び内容物の違いを考慮して評価を行うと, 吸着塔の耐震評価はろ過フィルタよりも保守的な評価結果となることを確認

21 20 参考資料

22 参考 材料選定の妥当性 ( 孔食に対する評価 ) 21 使用環境における材料の適合性 孔食孔食の発生には, 使用温度と塩化物イオン濃度が影響する 温度及び塩化物イオン濃度が高いほど孔食は発生しやすく, 設計温度 40 のもとでは 塩化物イオン濃度 3000ppm 以上で孔食が発生する可能性がある 処理対象水の塩化物イオン濃度は過去 1 年を遡ると最大で約 330ppm 程度であることから,SUS316L において孔食は発生し難い [1] J.E.Truman, The Influence of Chloride Content, ph and Temperature Of Test Solution on The Occurrence of Stress Corrosion Cracking With Austenitic Stainless Steel, Corrosion Science,Vol.17,pp (1977)

23 参考 材料選定の妥当性 ( すきま腐食に対する評価 ) 22 使用環境における材料の適合性 すきま腐食すきま腐食の発生には, 使用温度と塩化物イオン濃度が影響する 温度及び塩化物イオン濃度が高いほどすきま腐食は発生しやすく, 設計温度 40 のもとでは 塩化物イオン濃度 2300ppm 以上ですきま腐食が発生する可能性がある 処理対象水の塩化物イオン濃度は過去 1 年を遡ると最大で約 330ppm 程度であることから,SUS316L においてすきま腐食は発生し難い [2] 宮坂ら ポンプの信頼性と材料 ターボ機械 第 36 巻 第 9 号

24 参考 材料選定の妥当性 ( 応力腐食割れに対する評価 ) 23 使用環境における材料の適合性 応力腐食割れ (SCC) 応力腐食割れ (SCC) の発生には, 使用温度と塩化物イオン濃度が寄与する 塩化物イオン濃度が 10ppm を超える条件においては一般的に 316 系の SCC 発生限界温度は 100 といった値がよく用いられており, 使用温度 40, 塩化物イオン濃度 330ppm 程度の使用環境では, 塩化物応力腐食割れ (SCC) が発生する可能性は低いと考えられる 1) 1) 化学工学協会編 : 多管式ステンレス鋼熱交換器の応力腐食割れ 化学工業社 (1984) 1)

25 確認事項 ( 漏えい検出装置および警報装置 )1 24 実施計画添付資料 30 別紙 (4) 抜粋 実施計画添付資料 30 別紙 (5) 抜粋

26 確認事項 ( 漏えい検出装置および警報装置 )2 25 : エリア放射線モニタ : 漏えい検知器 : 堰または受けパン : 全体堰 貯蔵プール (A) 貯蔵プール (B) サイトバンカ建屋 2 階

27 確認事項 ( 漏えい検出装置および警報装置 )3 26 : 漏えい検知器 : 堰 貯蔵プール (A) 貯蔵プール (B) サイトバンカ建屋 1 階

28 確認事項 ( 漏えい検出装置および警報装置 )4 27 : 漏えい検知器 : 堰または受けパン プロセス主建屋 1 階

29 確認事項 ( 漏えい検出装置および警報装置 )5 28 : 漏えい検知器 : 堰 (B) (A) SPT 建屋 1 階

30 確認事項 ( 第三セシウム吸着装置全体堰 ) 29 実施計画添付資料 30 別紙 (4) 抜粋 実施計画添付資料 30 別紙 (5) 抜粋 : 堰高さが 111(mm) 以上であることを確認する

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