JP6006261B2 - 金属表面の高放射性酸化物層を除去するための酸化除染剤およびその製造方法、当該酸化除染剤を用いた酸化除染方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本願は、韓国特許庁に２０１３年６月１３日に提出した韓国特許出願第10-2013-0070500号に基づく優先権の利益を主張し、その内容は、その全体が参照として本明細書に組み込まれる。

本発明は、金属表面の高放射性酸化物層を除去するための酸化除染剤およびそれを用いた酸化除染方法に関する。より具体的には、本発明は、酸化剤、金属イオンおよび無機酸を含む、金属表面の高放射性酸化物層を除去するための酸化除染剤およびそれを用いた酸化除染方法に関する。

原子力発電プラントシステムを構成する大部分の金属部分は、原子力発電プラントを循環する蒸気または冷却材によって腐食する可能性があり、高放射性金属酸化物（dense metal oxide）が、小規模な腐食物として金属表面に形成される可能性がある。金属酸化物は、放射性物質により汚染され、原子力発電プラントシステムにおいて、かかる放射性物質の蓄積をもたらす。

さらに、我々をさらに案じさせることは、一旦、放射性物質がプラントシステムにおいて蓄積すると放射線を発することが避けられない、原子力発電プラント内およびその周囲にいる作業者（例えば、発電プラントのオペレーターおよび保守要員など）に対する放射線被ばくの発生である。金属酸化物は、原子力発電プラントシステムの周囲の放射線レベルを増加させる放射性核種を含んでいる。

原子力発電プラントの作業者に対する放射線被ばくを低減する努力の一部として、研究は、世界的に、蒸気発生器の水室と冷却ポンプの放射能付着物（radioactivity sticking）の排除に焦点が当てられてきた。すなわち、放射能物（radioactivity）は、作業者への放射線被ばくを低減するための主要な関心と標的となってきた。最新の種々の方法は、放射能物を排除することを試み、放射能物によって汚染された金属酸化物を排除する技術が開発中である。

化学的な除染方法は、原子力発電プラントシステムの金属部分の除染のための技術である。最適な除染を行うために、放射性汚染対象物は、金属部分自体にダメージを与えることなく、腐食した酸化物層とともに排除しなければならない。また、除染プロセスの間に産生する二次廃棄物を最小化することも必要である。

従来の原子力発電プラントシステムの除染方法は、過マンガン酸窒素（nitric permanganate）（ＮＰ）除染剤およびアルカリ性過マンガン酸塩（alkaline permanganate）（ＡＰ）除染剤に依存している。

しかしながら、従来のＡＰ除染剤は、金属部分の腐食耐性が優れているのではあるが、二次廃棄物を大量に産生するという欠点を有する。そして、ＮＰ除染剤は、二次廃棄物の低産生の利点を有するのではあるが、金属部分の高い腐食率という欠点を有する。

加圧水リアクターの蒸気発生器の熱交換チューブの材料は、インコネル（Inconel）ニッケル合金で作られている。残留応力がＵバンドまたはかかる熱パイプの拡張管板の一部で観察され、応力腐食割れ（ＳＣＣ）や粒界腐食アタック（intergranular corrosing attack）（ＩＣＡ）などの局所腐食の発生率がプラントの通常動作中でも高いことを示唆している。残留応力を示すこれらの部分が酸化除染剤に曝されると、該剤が、腐食した酸化物層の空孔またはクラックを介して浸透する可能性があり、金属部分の腐食を引き起こす。酸化物層が酸化除染の間に分解すると、金属部分は曝され、そこの局部腐食が進行する。そこで、かかる局部腐食を防止する方法を開発することが求められている。

従来の方法の例としては、日本国特許第4083607号公報（特許文献１）には、放射能物の化学的除染の方法および装置が記載されている。特に、放射能物に汚染された標的物質を、酸を含む除染液に浸漬し、そのため、標的物質の表面は、標的物質の電位をその中の腐食領域のレベルまで下げることによって分解され、次いで、除染液における金属イオンを、カチオン交換樹脂を用いて排除する。しかしながら、前記化学除染方法は、金属部分の腐食を防止することが困難であるという問題を有している。

韓国特許公開第10-2008-0056846号公報（特許文献２）には、放射性物質によって内部汚染されたＮＰリアクターの冷却ポンプの希釈された化学除染のための方法が記載されている。特に、該発明は、特定の手順、化学物質、濃度、動作時間および動作温度で行う除染のための方法を提供する。しかしながら、この方法の不都合は、除染のためのすべての条件が、原子力発電プラントシステムの材料および内部に従って変更する必要があり、金属部分の腐食の防止が未だ問題である。

韓国特許公開第10-2001-0108013号公報（特許文献３）には、原子力発電プラントの除染のための方法が記載されている。特に、この方法は、運転中の沸騰水リアクターの一次冷却材中に、低濃度の亜鉛イオンを導入することにより、金属表面の酸化物層の密着性を低下させることによって、金属部分から汚染物質を低減する。この方法は、除染に関連する技術というよりもむしろ運転中の一次冷却材への亜鉛注入により汚染物質を低減するための方法である。

原子力発電プラントシステムの金属部分の酸化除染のための方法を確立する研究過程において、本発明者らは、酸化剤、無機酸および付加的な金属イオンから構成される除染剤を添加することによって不動態である金属部分の電位を調節することに成功し、さらに、局部腐食の機会が少なく、二次廃棄物も少ないことを特徴とする酸化除染剤（ＭＯＮＡＰ（MOdified Nitric Acid Permanganate））を開発し、本発明を完成するに至った。

特許第4083607号公報 韓国特許公開第10-2008-0056846号公報 韓国特許公開第10-2001-0108013号公報

本発明の目的は、金属表面の高放射性酸化物層を除去するための酸化除染剤およびそれを用いた酸化除染方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明は、酸化剤、金属イオンおよび無機酸を含む、金属表面の高放射性酸化物層を除去するための酸化除染剤を提供する。
本発明はまた、次のステップ：
蒸留水に酸化剤を溶解し、溶液を調製すること（ステップ１）、
ステップ１で調製した溶液に無機酸を加えること（ステップ２）、および、
ステップ２で調製した無機酸含有溶液に金属イオンを加えること（ステップ３）
を含む、酸化除染剤の製造方法を提供する。

加えて、本発明は、原子力発電プラントシステムの主要部（primary parts）の酸化除染方法であって、放射性酸化物層が付着した金属部と酸化除染剤とを接触させるステップを包含する、前記酸化除染方法を提供する。

本発明はさらに、次のステップ：
放射性酸化物層が付着した金属部分を酸化除染剤を含む溶液に浸けること（ステップ１）、
ステップ１の金属部分を浸けた溶液に還元剤を加えること（ステップ２）、および、
ステップ２で還元し、除染した金属部分を排除した後に溶液を精製すること（ステップ３）
を含む、主要なシステム部分のためのマルチステップ除染方法を提供する。

本発明の酸化除染剤は、酸化剤および無機酸から構成される除染剤に金属イオンを加えることによって調製される。この酸化除染剤を原子力発電プラントの主要システムの金属部分を除染するために用いる場合、原子力発電プラントのシステムの金属部分の電位を、剤に包含される金属イオンによって制御することができ、不動態の電位が維持され得ることを示唆している。局部腐食を防止し、二次廃棄物を有意に低減するために、不動態状態であるべき金属部分の電位を維持することが重要である。

本発明の好ましい態様の適用は、添付の図面を参照してもっともよく理解される。

図１は、本発明の酸化除染剤を用いた酸化除染の原理を示した概念図である。

図２は、ＡＰ酸化除染およびＮＰ酸化除染におけるニッケルベース合金の分極曲線を示したグラフである。

図３は、本発明の酸化除染剤に含まれるＣｕ^２＋の添加後の電位を示した概念図である。

図４は、本発明の酸化除染剤を加えた後の、ニッケルベース合金が不動態の電位にあることを示す分極曲線およびｐＨ−電位を示したグラフである。

図５は、実施例１および比較例１において調製した酸化除染剤を用いた酸化除染後の、ニッケルベース合金およびステンレス鋼の重量の低減を示したグラフである。

図６は、実施例１および比較例１において調製した酸化除染剤を用いた酸化除染後の、ニッケルベース合金およびステンレス鋼のＯＭイメージを示した一連の写真である。

図７は、リサーチリアクターＦＴＬ（燃料テストループ（fuel test loop））の主要システムから得た汚染されたサンプルの除染の結果を示したグラフである。

本発明は、酸化剤、金属イオンおよび無機酸を含む、金属表面の高放射性酸化物層を除去するための酸化除染剤を提供する。

以下、本発明の酸化除染剤を詳細に記載する。

これまで最新に用いられてきた従来の酸化除染剤は、アルカリ性過マンガン酸塩（ＡＰ）除染剤および過マンガン酸窒素（ＮＰ）除染剤に大きく分けられる。従来のＡＰ除染剤は、金属部分の腐食耐性が優れているのではあるが、二次廃棄物を大量に産生するという欠点を有する。一方で、ＮＰ除染剤は、二次廃棄物の低産生の利点を有するのではあるが、金属部分の高い腐食率という欠点を有する。

上記の欠点を克服するために、本発明は、二次廃棄物の産生が少なく、システムの金属部分の腐食を防止する利点がある酸化除染剤（ＭＯＮＡＰ（MOdified Nitric Acid Permanganate））を提供する。さらに特に、本発明は、酸化剤、金属イオンおよび無機酸から構成される、金属表面の高放射性酸化物層を除去するための酸化除染剤を提供する。本発明の酸化除染剤は、特徴的には、金属イオンを含み、不動態の電位であるべき原子力発電プラントシステムの金属部分として用いられるニッケルベース合金の電位を制御することができる。

したがって、本発明の酸化除染剤は、有意に原子力発電プラントシステムにおける金属部分の腐食を防止するために不動態の状態であるべきシステムの電位を制御することができ、および、二次廃棄物を低減することができる有望な酸化除染剤である。

本発明の酸化除染剤において、その中に含まれる酸化剤は、ＫＭｎＯ_４、ＮａＭｎＯ_４、Ｈ_２ＣｒＯ_４およびＨＭｎＯ_４からなる群から選択される。

本発明の酸化除染剤において、その中に含まれる無機酸は、ＨＮＯ_３、Ｈ_３ＰＯ_４およびＨ_２ＳＯ_４からなる群から選択される。

本発明の酸化除染剤において、その中に含まれる金属イオンは、Ｃｕ^２＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｒ^３＋、Ｎｉ^２＋およびＺｎ^２＋からなる群から選択される。かかる金属イオンの添加は、金属部分の不動態の電位を保持する利点があり、酸化除染が標的とする金属部分の腐食を防止する効果がもたらされる。

本発明の酸化除染剤において、金属表面の高放射性酸化物層は、原子力発電プラントの内側で発生する。

本発明の酸化除染の原理を示した概念図および分極曲線を図１〜図４に示す。本発明は、ＮＰ酸化除染、ＡＰ酸化除染および本発明のＭＯＮＡＰ酸化除染を酸化除染の実施例として比較することによって、酸化除染の原理について、図１〜図４とともに、より詳細に示されている。

図１に示すように、酸化除染は、酸化クロム層を可溶性イオン成分に溶解する方法である。この図において、実線は、９０℃でのＣｒ−Ｈ_２Ｏシステムの電位−ｐＨ図を表し、点線は、Ｍｎ−Ｈ_２Ｏシステムの電位−ｐＨ図の上部を表している。

原子力発電プラントの主要システムにおける多くの酸化物層成分の中で、不溶性であると知られている酸化クロムは、例えば、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＦｅＣｒ_２Ｏ_４およびＮｉＣｒ_２Ｏ_４が例示される。かかる酸化クロムを、ＣｒＯ_４ ^２−およびＨＣｒＯ_４ ⁻のような可溶性成分に溶解するため、酸化除染が用いられ、図１に示すように、例えば、（１）ＡＰ酸化除染および（２）ＮＰ酸化除染が例示される。

ＡＰ酸化除染は、大量の二次廃棄物を産生する欠点を有するが、一方で、ＮＰ酸化除染は高い腐食電位によって金属部分の損傷の高い危険性の問題を有する。

他方、図１に示すように、ＭＯＮＡＰ酸化除染である本発明の方法は、腐食阻害剤としてＮＰ酸化除染剤に添加されたＣｕ^２＋などの極めて安定な金属イオンによって、腐食電位を低くするのに効果的であり、従来のＮＰ酸化除染方法の欠点である金属部分における腐食が克服することができることを表し、また、ＡＰ酸化除染によって産生される二次廃棄物を低減するのに効果的である。

図２に示すように、従来のＮＰおよびＡＰ酸化除染剤を用いた方法に従ったニッケルベース合金の分極曲線が確認され、広い範囲の不動態領域が５００ｍＶ以上で過不動態（transpassive）に変化したことが見出された。一方で、ＮＰ酸化除染剤を用いた方法において、過不動態領域は、ＡＰ酸化除染剤と同様に、９５０ｍＶ以上で確認されたが、そこでの電流は容量においてＡＰ酸化除染剤の１０倍大きく、不動態領域は、より狭く、より高い腐食の可能性を示唆している。

前記問題を克服するために、図３および図４に示すように、従来のＮＰ酸化除染剤にＣｕ^２＋を加えることが１つの示唆である。この添加は、電位を不動態領域に動かすことができる。すなわち、高電位によって引き起こされる全体腐食および局所腐食の高い危険性は、局所腐食のない領域であるＨＣｒＯ_４ ⁻およびＣｒ（ＯＨ）^２＋の境界領域のレベルまで電位を低下させることによって、有意に低下し、ＮＰ酸化除染剤の腐食耐性が有意に増大することができる。

原子力発電プラントシステムを構成する大部分の金属部分の腐食は、システムを循環する蒸気または冷却水によって起こる。このとき、高放射性金属酸化物は、ただ少量の腐食産物として金属部分の表面に形成され得る。前記金属酸化物は放射性核種を含む。かかる放射性物質のシステムにおける蓄積は、作業者への放射性被ばくを増大させる。したがって、本発明の酸化除染剤は、原子力発電プラントシステムにおける金属表面に形成された高放射性酸化物層の除去に効果的である。

本発明の酸化除染剤において、高放射性酸化物層が形成された金属は、例えば、ステンレス鋼、ニッケルベースの合金およびジルコニウム合金などが例示される。

本発明の酸化除染剤において、酸化剤の濃度は、好ましくは、１．０×１０^−５〜１．０×１０^−２Ｍである。酸化剤の濃度が１．０×１０^−５Ｍよりも低い場合、酸化が十分に達成できない。濃度が１．０×１０^−２Ｍを超える場合、酸化除染プロセスの後に残っている過剰の酸化除染剤の分解のための大量の付加的な化学物質が要求され、二次廃棄物を産生する問題が生じる。

本発明の酸化除染剤において、金属イオンがＣｕ^２＋またはＺｎ^２＋である場合、かかるイオンの濃度は、好ましくは、２×１０^−５〜２×１０^−３Ｍである。かかるイオンの濃度が、２×１０^−５Ｍよりも低い場合、電位は不動態領域までうまく制御されない。他方、濃度が２×１０^−３Ｍを超える場合、金属元素の沈殿が問題である。

本発明の酸化除染剤において、添加した金属イオンがＣｕ^２＋でもＺｎ^２＋でもない場合、ここで任意の金属イオンの濃度は、好ましくは、２×１０^−６〜２×１０^−５Ｍである。用いた金属イオンの濃度が、２×１０^−６Ｍよりも低い場合、電位は不動態領域までうまく制御されない。他方、金属イオンの濃度が、２×１０^−５Ｍを超える場合、金属の沈殿や加速された腐食が起き、好ましくない。

本発明の酸化除染剤において、無機酸の濃度は、好ましくは、１×１０^−３〜３×１０^−２Ｍである。無機酸の濃度が、１×１０^−３Ｍよりも低い場合、酸化除染の効果が低減する。無機酸の濃度が、３×１０^−２Ｍを超える場合、過剰な無機酸を中和するための中和剤が要求され、腐食が加速され得る。

本発明の酸化除染剤の好ましいｐＨは、１．５〜４．８である。ｐＨが１．５より低い場合、金属部分は容易に腐食し、ｐＨが４．８よりも高い場合、酸化除染の効果が低減し、望ましくない。

本発明はまた、以下のステップ：
蒸留水に酸化剤を溶解し、溶液を調製すること（ステップ１）、
ステップ１で調製した溶液に無機酸を加えること（ステップ２）、および、
ステップ２で調製した無機酸含有溶液に金属イオンを加えること（ステップ３）
を含む、酸化除染剤の製造方法を提供する。

以下、本発明の酸化除染剤の製造方法をより詳細に記載する。

本発明の酸化除染剤の製造方法において、ステップ１は、蒸留水に酸化剤を溶解することによって溶液を調製することである。

ステップ１の酸化剤は、好ましくは、ＫＭｎＯ_４、ＮａＭｎＯ_４、Ｈ_２ＣｒＯ_４およびＨＭｎＯ_４からなる群から選択され、かかる蒸留水に溶解される酸化剤の好ましい濃度は、１．０×１０^−５〜１．０×１０^−２Ｍである。

本発明の酸化除染剤の製造方法において、ステップ２は、ステップ１で調製した溶液に無機酸を加えることである。

ステップ２において加える無機酸は、好ましくは、ＨＮＯ_３、Ｈ_３ＰＯ_４およびＨ_２ＳＯ_４からなる群から選択され、無機酸の好ましい濃度は、１×１０^−３〜３×１０^−２Ｍである。

ステップ２の無機酸は、酸化除染剤のｐＨを制御するために、好ましくは、ｐＨを１．５〜４．８の範囲に制御するために機能している。

本発明の酸化除染剤の製造方法において、ステップ３は、ステップ２で調製した無機酸含有溶液に金属イオンを加えることである。

ここで、ステップ３の金属イオンは、好ましくは、Ｃｕ^２＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｒ^３＋、Ｎｉ^２＋およびＺｎ^２＋からなる群から選択される。Ｃｕ^２＋またはＺｎ^２＋が金属イオンとして用いられる場合、濃度は、好ましくは、２×１０^−５〜２×１０^−３Ｍである。添加される金属イオンがＣｕ^２＋でもＺｎ^２＋でもない場合、金属イオンの濃度は、好ましくは、２×１０^−６〜２×１０^−５Ｍである。

ステップ３の金属イオンは、夫々のイオンとして、または、他の金属塩と加えることによってイオン対として、加えることができる。このとき、前記金属塩は、金属カチオンと非金属アニオンとを対にすることで調製することができる。ここで対となるべきアニオンは、ＮＯ_３ ⁻、Ｓ_２ ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＣＯ_３ ^２−、ＨＳＯ_４ ⁻、ＨＣＯ_３ ⁻、酢酸などの有機酸アニオンおよびハロゲンイオンからなる群から選択され得るが、常にこれらに限定されるものではない。

本発明はまた、原子力発電プラントシステムの主要部分の酸化除染方法であって、放射性酸化物層が付着した金属部分と酸化除染剤とを接触させるステップを包含する、前記酸化除染方法を提供する。

本発明の原子力発電プラントシステムの主要部分の酸化除染方法は、本発明の酸化除染剤において、高放射性酸化物層が付着した金属部分を浸すことによって、または、酸化除染剤を原子力発電プラントの主要システムまたはループを通すことによって行うことができる。

本発明の原子力発電プラントシステムの主要部分の酸化除染は、好ましくは、７０〜１１０℃の温度範囲で行われる。酸化除染が７０℃よりも低い温度で行われる場合、酸化除染の効果は低減される。温度が１１０℃よりも高い場合、増大した蒸気圧のため、プロセスはより複雑になる。

本発明の原子力発電プラントシステムの主要部分の酸化除染は、好ましくは、２〜１０時間で行われる。酸化除染の時間が２時間より短いと、反応が完了できない。酸化除染の時間が１０時間より長いと、酸化除染の効果はそれ以上に増大しない。

本発明の原子力発電プラントシステムの主要部分の酸化除染は、腐食阻害剤として添加された金属イオンによる二次廃棄物を低減することに極めて効果的であり、同時に、主要システム部分の腐食を防止することに極めて効果的である。

本発明はさらに、次のステップ：
放射性酸化物層が付着した金属部分を酸化除染剤を含む溶液に浸けること（ステップ１）、
ステップ１の金属部分を浸けた溶液に還元剤（ＨＹＢＲＩＤ）を加えること（ステップ２）、および、
ステップ２で還元し、除染した金属部分を排除した後に溶液を精製すること（ステップ３）
を含む、主要システム部分のためのマルチステップ除染方法を提供する。

以下、主要システム部分のためのマルチステップ除染方法をステップごとに記載する。

主要システム部分のためのマルチステップ除染方法において、ステップ１は、放射性酸化物層が付着した金属部分を酸化除染剤を含む溶液に浸けることである。

酸化除染剤を含む溶液を用いて、放射性酸化物層を金属表面から排除する過程において、本発明の酸化除染剤は、二次廃棄物を低減することにおいて、同時に、金属部分の腐食を防止することにおいて、より有利である。

特に、前記ステップは、放射性酸化物層が付着した金属部分を酸化除染剤溶液に浸けることによって行われる。

酸化除染剤溶液の好ましい温度は、７０〜１１０℃である。

放射性酸化物層が付着した金属部分の浸漬の好ましい時間は、２〜１０時間である。

主要システム部分のためのマルチステップ除染方法において、ステップ２は、ステップ１の金属部分が浸けられた溶液に還元剤を加えることによって還元除染を誘導することである。

酸化除染剤溶液に金属部分を浸けるステップを包含する酸化除染が完了するやいなや、腐食した酸化物層を完全に溶解するために還元剤を添加する。前記還元剤は、下記反応式１によって提示される還元−溶解反応を介して、金属表面から放射性酸化物層を排除する役割を果たしている。
［反応式１］
Ｆｅ_３Ｏ_４ ＋ ２ｅ⁻ ＋ ８Ｈ^＋ → ３Ｆｅ^２＋ ＋ ４Ｈ_２Ｏ
（Ｆｅ_３Ｏ_４は酸化鉄を示し、金属表面の放射性酸化物層の例である）

主要システム部分のためのマルチステップ除染方法において、ステップ３は、ステップ２における還元除染を終えた金属部分を排除した後に溶液を精製することである。

還元除染を終えた金属部分を排除した後の溶液に残った過剰な還元剤は、過マンガン酸または過酸化水素で分解することによって排除することができる。溶解した核種およびカチオンは、イオン交換によって排除することができる。

以下の実施例および実験例に示すように、本発明の実用的で現に好ましい態様を説明する。

しかしながら、本開示を考慮し、本発明の精神および範囲内での改変および改善を行い得ることは、当業者に理解されるであろう。

実施例１：酸化除染剤（ＭＯＮＡＰ）１の製造
酸化除染剤を次のステップで製造した：

ステップ１：酸化剤として、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ_４、Duksan Pure Chemical Co. Ltd）を６×１０^−３Ｍの濃度で蒸留水に溶解した。

ステップ２：無機酸として、硝酸（ＨＮＯ_３、Duksan Pure Chemical Co. Ltd）を２×１０^−３Ｍの濃度で、ステップ１で調製された溶液に添加し、ｐＨが２．７になるように調整した。

ステップ３：金属イオンとして、硝酸銅（Ｃｕ（ＮＯ_３）_２、Duksan Pure Chemical Co. Ltd）を５×１０^−４Ｍの濃度で、ステップ２の溶液に添加した。

比較例１：従来のＮＰ除染剤の製造
従来の酸化除染剤の１つを次のステップで製造した：

ステップ１：酸化剤として、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ_４、Duksan Pure Chemical Co. Ltd）を６×１０^−３Ｍの濃度で蒸留水に溶解した。

ステップ２：無機酸として、硝酸（ＨＮＯ_３、Duksan Pure Chemical Co. Ltd）を２×１０^−３Ｍの濃度で、ステップ１で調製された溶液に添加し、ｐＨが２．７になるように調整した。

実験例１：酸化除染剤の金属部分の腐食率の評価
本発明の酸化除染剤の抗腐食効果を調査するために、次のように、実施例１および比較例１において調製された酸化除染剤を用いて全体的な腐食率試験を行い、結果を図５に示した。

特に、全体的な腐食率を評価するため、ニッケルベース合金（Special Metals、インコネル（Inconel）-600）およびステンレス鋼（POSCO、304SS）を、実施例１および比較例１において調製された酸化除染剤に浸けた。９３℃で４時間の酸化除染を完了し、酸化除染に亘る重量損失を測定した。

図５に示すように、ステンレス鋼を実施例１で調製した酸化除染剤に浸けた場合とステンレス鋼を比較例１で調製した酸化除染剤に浸けた場合との間で、酸化除染に亘る重量損失において多くの違いはなかった。

ニッケルベース合金を実施例１で調製した金属イオンを含む酸化除染剤に浸けた場合、酸化除染に亘る重量損失は、およそ０．０６ｍｇ／ｃｍ^２であり、比較例１で調製した金属イオンなしの酸化除染剤に浸けたニッケルベース合金の酸化除染に対する重量損失（０．２５ｍｇ／ｃｍ^２）の約２５％程度に小さかった。

したがって、本発明の酸化除染剤が、添加した金属イオンでニッケルベース合金の電位を制御することによって不動態電位を維持することによって、従来の酸化除染剤と比較して、有意に腐食率を低減することができることが確認された。

実験例２：金属部分の表面の局部腐食の分析
本発明の酸化除染剤の局部腐食を防止する効果を調査するため、実施例１および比較例１で調製した酸化除染剤で次の実験を行い、結果を図６に示した。

特に、局部腐食を調査するため、ニッケルベース合金（Special Metals、インコネル（Inconel）-600）およびステンレス鋼（POSCO、304SS）を、実施例１および比較例１において調製された酸化除染剤に浸け、続いて、酸化除染の一般的な条件である９３℃で４時間の酸化除染を行った。次いで、酸化除染を終えたニッケルベース合金およびステンレス鋼の表面を光学顕微鏡（ＯＭ）下で観察した。

図６に示すように、実施例１および比較例１で調製した酸化除染剤にステンレス鋼を付けた場合、局所腐食はほとんど観察されなかった。

酸化除染のために比較例１で調製した金属イオンなしの酸化除染剤にニッケルベース合金を浸けた場合、局所腐食が観察された。一方、酸化除染のために実施例で調製した金属イオンを含む酸化除染剤にニッケルベース合金を浸けた場合、局所腐食はほとんど観察されなかった。

したがって、本発明の酸化除染剤が、添加した金属イオンでニッケルベース合金の電位を制御することにより、不動態の電位を維持することによって、局所腐食を阻害することができたことを確認した。

実験例３：酸化−還元除染サイクルによる除染率の評価
本発明の酸化除染剤の除染効果を調査するため、原子力発電プラントの主要システムサンプルの複製である汚染サンプルを調製した。酸化−還元−酸化−還元除染を段階的に行い、続いて、除染効果を評価した。結果を図７に示す。

ここで用いた酸化除染剤は、比較例１で調製したＮＰ除染剤および本発明の酸化除染剤（ＭＯＮＡＰ）であった。ここで用いた還元除染剤は、ＨＹＢＲＩＤおよびＣｉｔｒｏｘ除染剤であった。これらの剤は、夫々、２回適用した。

除染のためのサンプルは、加圧水リアクターの主要システムのものと同じ条件で運転しているＨＡＮＡＲＯ燃料テストループの主要システムから取り出された。したがって、該サンプルは、加圧水リアクターの主要システムの汚染サンプルと同様の特定を有するものと推定された。

図７に示すように、ＮＰ−ＨＹＢＲＩＤ、ＭＯＮＡＰ−ＨＹＢＲＩＤおよびＭＯＮＡＰ−ＣＩＴＲＯＸを適用した。その結果、除染効果は、両方のＭＯＮＡＰ（本発明の酸化除染剤）および従来のＮＰ除染剤において優れていた。２サイクルの酸化−還元を適用した場合、少なくとも９８％の放射能が排除された。

したがって、本発明の酸化除染剤（ＭＯＮＡＰ）は、除染剤に添加した金属イオンの利点を生かし、不動態であるべきニッケルベース合金の電位を制御することによって、局所腐食を阻害するのに効果的であり、除染効率が従来のＮＰ除染剤に比べて劣らないことが確認された。

Claims (11)

1. インコネル鋼表面の高放射性酸化物層を除去するための酸化除染剤であって、酸化剤、濃度が２×１０^−５〜２×１０^−３ＭのＣｕ^２＋の金属イオンおよび硝酸（ＨＮＯ_３）を含む、前記酸化除染剤。
2. 酸化剤が、ＫＭｎＯ_４、ＮａＭｎＯ_４、Ｈ_２ＣｒＯ_４およびＨＭｎＯ_４からなる群から選択される１または２以上である、請求項１に記載の酸化除染剤。
3. 原子力発電プラントシステムの内部で発生するインコネル鋼表面の高放射性酸化物層を除去するための請求項１に記載の酸化除染剤。
4. 酸化剤の濃度が、１×１０^−５〜１×１０^−２Ｍである、請求項１に記載の酸化除染剤。
5. 硝酸の濃度が、２×１０^−５〜３×１０^−２Ｍである、請求項１に記載の酸化除染剤。
6. 酸化除染剤のｐＨが１．５〜４．８である、請求項１に記載の酸化除染剤。
7. 以下のステップ：
   蒸留水に酸化剤を溶解し、溶液を調製すること（ステップ１）、
   ステップ１で調製した溶液に硝酸を加えること（ステップ２）、および、
   ステップ２で調製した硝酸含有溶液に２×１０^−５〜２×１０^−３Ｍ濃度のＣｕ^２＋の金属イオンを加えること（ステップ３）
   を含む、インコネル鋼表面の高放射性酸化物層を除去するための酸化除染剤の製造方法。
8. 酸化除染剤のｐＨが、ステップ２の硝酸によって、１．５〜４．８に調節されている、請求項７に記載の酸化除染剤の製造方法。
9. 原子力発電プラントシステムの主要システムの酸化除染方法であって、高放射性酸化物層が付着した主要システムのインコネル鋼部分と請求項１に記載の酸化除染剤とを接触させるステップを含む、前記酸化除染方法。
10. 酸化除染方法が、高放射性酸化物層が付着したインコネル鋼部分を請求項１に記載の酸化除染剤中に浸すことによって行われる、請求項９に記載の原子力発電プラントシステムの主要部の酸化除染方法。
11. 酸化除染方法が、７０〜１１０℃で、２〜１０時間行われる、請求項９に記載の原子力発電プラントシステムの主要部の酸化除染方法。