志賀２号機 原子炉格納容器内ドライウェル冷却系凝縮水流量低下事象について
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カテゴリ: 第10回
１.はじめに
2011 年1 月15 日，志賀2 号機において，ドライウェル冷却系凝縮水流量が低下していること及び当該凝縮水が流入しているドライウェル高電導度廃液サンプ水位の上昇率が緩やかになったことが確認された。その後もこの傾向が改善されなかったため，1 月22 日に原子炉を手動停止し，凝縮水流路等の点検を行った。図-1 に原子炉格納容器内凝縮水計測装置の概要図を示す。 ２．ドライウェル冷却系の概要 ドライウェル冷却系は，冷却器，送風機，除湿冷却器およびダクトで構成される。 ドライウェル内の気体は冷却器にて冷却（一部は除湿冷却器に導かれ除湿・冷却）された後，ドライウェル各部に供給される。 ドライウェル冷却系の冷却器および除湿冷却器で発生した凝縮水は，各々の内部に設置されているドレンパンに収集された後，ステンレス製の凝縮水配管へ排水され，気体の流出を防止するために設置されたＵ字管を経て合流し，バケット式流量計である凝縮水流量計に流れ込む。バケット式流量計ではバケットが凝縮水で満たされた都度，下流側に凝縮水を排水する。排水された凝縮水は，ファンネルを経てＨＣＷサンプに流入し，ＨＣＷサンプ水位計に検知される。
Fig.1 Outline of the measuring systems of concentrated flow rate in the primary containment vessel ３．点検・調査結果 (1) ドライウェル冷却系点検結果 冷却器５台の内，除湿機能のある除湿冷却器(Ａ)，(Ｂ)出口凝縮水配管に設置されているＵ字管および除湿冷却器(Ｂ)出口凝縮水配管の水平配管内にアルミニウム化合物，鉄化合物等から成る泥状の堆積物が確認された。これによりＵ字管 部が閉塞し，凝縮水が下流側にほとんど流れなくなったものと判明した。除湿冷却器の冷却コイル（フィン：アルミニウム製）には，微細な鉄粉が付着し，赤茶色に変色していた。また，SEM 観察の結果，フィンの表面に孔食の跡が確認された。図-2 に点検結果を示す。 Fig.2 Result of the inspection of the drywell cooling system 堆積物 ＥＤＸ分析 冷却コイルフィン ＳＥＭ観察 ドライウェル冷却系除湿冷却器（Ａ） サンプ水位計凝縮水流量計ドライウェル高電導度廃液サンプ原子炉圧力容器原子炉格納容器ドライウェル冷却系除湿冷却器（Ｂ） 堆積物外観 除湿冷却器(A) Ｕ字管入口部 除湿冷却器(B) 水平配管内部堆積物外観除湿冷却器(B) Ｕ字管入口部堆積物外観・・・・・・ ・・・・・・ 除湿冷却器(A) 冷却コイル(フィン) 除湿冷却器(B) 冷却コイル(フィン) 赤茶色に変色(鉄粉付着) 赤茶色に変色(鉄粉付着) Ｕ字管Ｕ字管冷却コイル 冷却コイル PCV RPV DWC humidity control system (A) DWC humidity control system (B) Cooling coil U shaped pipe Flow mater Water gage of Sump Drywell Sump of HCW U shaped pipe Cooling coil of humidity control system (A) Become reddish brown (by Iron powder) Become reddish brown (by Iron powder) Cooling coil of humidity control system (B) Inside of horizontal pipe of humidity control system (B) Entrance of U shaped pipe of humidity control system (B) Appearance of sediment Appearance of sediment Appearance of sediment Entrance of U shaped pipe of humidity control system (A) EDX analysis of sediment SEM analysis of cooling coil Cooling coil (2) 堆積物の発生メカニズム 鉄を含む大量の粉塵が，ドライウェル冷却系に流入し，冷却コイルのフィン(アルミニウム製)の表面の結露水に捕らえられ，大気中の塩分および凝縮水の作用により化学的な反応（ガルバニック反応）を起こすことなどによりアルミニウムが溶出したものと推定した。(図-3) また，溶出したアルミニウムは，凝縮水配管内で水酸化物として結晶化し，さらに流速の遅いＵ 字管下部等でフロックを形成し，水酸化鉄，不溶解物等を取り込みながら堆積したものと推定した。 ４．原因 長期停止期間中に実施した耐震裕度向上工事(平成19 年２月～平成20 年３月)において，鉄を含む粉塵が大量に発生した可能性があること，冷却器に粉塵の流入を抑制する仮設フィルタが設置されていなかった期間が約２ヶ月間あったことを確認した。 今回の事象の原因は，耐震裕度向上工事を実施した際，ドライウェル冷却系への鉄を含む粉塵の流入抑制に対する配慮が必ずしも十分とはいえない状況の中で，鉄を含む粉塵が通常よりも多く同系統内に流入したこと，また， 定期点検毎に当該配管の洗浄を実施していたものの，泥状の堆積物までは除去できず，徐々に堆積が進み配管を閉塞させたものと推定した。 e- 保護皮膜 Al3+ Al2O3･3H2O Cl- Al Fe ５．対策 (1) 配管内の堆積物が確認された箇所について堆積物を除去するとともに，凝縮水が正常に流れることを確認した。 (2) 定期点検時にドライウェル内で作業を行う際の仮設フィルタ設置を徹底するとともに，工事内容に応じて，局所排風機の使用等，鉄を含む粉塵の流入抑制を適切に実施することした。 (3) 泥状の堆積物が堆積しやすい除湿冷却器出口水平配管部，Ｕ字管下部を，点検手入れが容易に行えるように取り外し可能な構造に変更し，毎定期点検時に配管内部の点検・清掃を実施することとした。(図-4) (4) ドライウェル冷却系への鉄を含む粉塵の流入抑制の重要性を踏まえ，除湿冷却器冷却コイルのフィンの洗浄を行った。また，ドライウェル内に浮遊する鉄の濃度を定期的に測定し，除湿冷却器出口凝縮水配管内部の点検結果とともに評価を行っていくことで更なる保全の改善に繋げていくこととした。 Fig.4 Reconstruction of the condensed water pipe （平成25 年6 月17 日） Installed additional flange pipe 【 Before 】【 After 】 humidity control system humidity control system To flow mater Fig.3 The mechanism of aluminum elution
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2011 年1 月15 日，志賀2 号機において，ドライウェル冷却系凝縮水流量が低下していること及び当該凝縮水が流入しているドライウェル高電導度廃液サンプ水位の上昇率が緩やかになったことが確認された。その後もこの傾向が改善されなかったため，1 月22 日に原子炉を手動停止し，凝縮水流路等の点検を行った。図-1 に原子炉格納容器内凝縮水計測装置の概要図を示す。 ２．ドライウェル冷却系の概要 ドライウェル冷却系は，冷却器，送風機，除湿冷却器およびダクトで構成される。 ドライウェル内の気体は冷却器にて冷却（一部は除湿冷却器に導かれ除湿・冷却）された後，ドライウェル各部に供給される。 ドライウェル冷却系の冷却器および除湿冷却器で発生した凝縮水は，各々の内部に設置されているドレンパンに収集された後，ステンレス製の凝縮水配管へ排水され，気体の流出を防止するために設置されたＵ字管を経て合流し，バケット式流量計である凝縮水流量計に流れ込む。バケット式流量計ではバケットが凝縮水で満たされた都度，下流側に凝縮水を排水する。排水された凝縮水は，ファンネルを経てＨＣＷサンプに流入し，ＨＣＷサンプ水位計に検知される。
Fig.1 Outline of the measuring systems of concentrated flow rate in the primary containment vessel ３．点検・調査結果 (1) ドライウェル冷却系点検結果 冷却器５台の内，除湿機能のある除湿冷却器(Ａ)，(Ｂ)出口凝縮水配管に設置されているＵ字管および除湿冷却器(Ｂ)出口凝縮水配管の水平配管内にアルミニウム化合物，鉄化合物等から成る泥状の堆積物が確認された。これによりＵ字管 部が閉塞し，凝縮水が下流側にほとんど流れなくなったものと判明した。除湿冷却器の冷却コイル（フィン：アルミニウム製）には，微細な鉄粉が付着し，赤茶色に変色していた。また，SEM 観察の結果，フィンの表面に孔食の跡が確認された。図-2 に点検結果を示す。 Fig.2 Result of the inspection of the drywell cooling system 堆積物 ＥＤＸ分析 冷却コイルフィン ＳＥＭ観察 ドライウェル冷却系除湿冷却器（Ａ） サンプ水位計凝縮水流量計ドライウェル高電導度廃液サンプ原子炉圧力容器原子炉格納容器ドライウェル冷却系除湿冷却器（Ｂ） 堆積物外観 除湿冷却器(A) Ｕ字管入口部 除湿冷却器(B) 水平配管内部堆積物外観除湿冷却器(B) Ｕ字管入口部堆積物外観・・・・・・ ・・・・・・ 除湿冷却器(A) 冷却コイル(フィン) 除湿冷却器(B) 冷却コイル(フィン) 赤茶色に変色(鉄粉付着) 赤茶色に変色(鉄粉付着) Ｕ字管Ｕ字管冷却コイル 冷却コイル PCV RPV DWC humidity control system (A) DWC humidity control system (B) Cooling coil U shaped pipe Flow mater Water gage of Sump Drywell Sump of HCW U shaped pipe Cooling coil of humidity control system (A) Become reddish brown (by Iron powder) Become reddish brown (by Iron powder) Cooling coil of humidity control system (B) Inside of horizontal pipe of humidity control system (B) Entrance of U shaped pipe of humidity control system (B) Appearance of sediment Appearance of sediment Appearance of sediment Entrance of U shaped pipe of humidity control system (A) EDX analysis of sediment SEM analysis of cooling coil Cooling coil (2) 堆積物の発生メカニズム 鉄を含む大量の粉塵が，ドライウェル冷却系に流入し，冷却コイルのフィン(アルミニウム製)の表面の結露水に捕らえられ，大気中の塩分および凝縮水の作用により化学的な反応（ガルバニック反応）を起こすことなどによりアルミニウムが溶出したものと推定した。(図-3) また，溶出したアルミニウムは，凝縮水配管内で水酸化物として結晶化し，さらに流速の遅いＵ 字管下部等でフロックを形成し，水酸化鉄，不溶解物等を取り込みながら堆積したものと推定した。 ４．原因 長期停止期間中に実施した耐震裕度向上工事(平成19 年２月～平成20 年３月)において，鉄を含む粉塵が大量に発生した可能性があること，冷却器に粉塵の流入を抑制する仮設フィルタが設置されていなかった期間が約２ヶ月間あったことを確認した。 今回の事象の原因は，耐震裕度向上工事を実施した際，ドライウェル冷却系への鉄を含む粉塵の流入抑制に対する配慮が必ずしも十分とはいえない状況の中で，鉄を含む粉塵が通常よりも多く同系統内に流入したこと，また， 定期点検毎に当該配管の洗浄を実施していたものの，泥状の堆積物までは除去できず，徐々に堆積が進み配管を閉塞させたものと推定した。 e- 保護皮膜 Al3+ Al2O3･3H2O Cl- Al Fe ５．対策 (1) 配管内の堆積物が確認された箇所について堆積物を除去するとともに，凝縮水が正常に流れることを確認した。 (2) 定期点検時にドライウェル内で作業を行う際の仮設フィルタ設置を徹底するとともに，工事内容に応じて，局所排風機の使用等，鉄を含む粉塵の流入抑制を適切に実施することした。 (3) 泥状の堆積物が堆積しやすい除湿冷却器出口水平配管部，Ｕ字管下部を，点検手入れが容易に行えるように取り外し可能な構造に変更し，毎定期点検時に配管内部の点検・清掃を実施することとした。(図-4) (4) ドライウェル冷却系への鉄を含む粉塵の流入抑制の重要性を踏まえ，除湿冷却器冷却コイルのフィンの洗浄を行った。また，ドライウェル内に浮遊する鉄の濃度を定期的に測定し，除湿冷却器出口凝縮水配管内部の点検結果とともに評価を行っていくことで更なる保全の改善に繋げていくこととした。 Fig.4 Reconstruction of the condensed water pipe （平成25 年6 月17 日） Installed additional flange pipe 【 Before 】【 After 】 humidity control system humidity control system To flow mater Fig.3 The mechanism of aluminum elution
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