CN102099869B - 原子能设备的运转方法 - Google Patents

Abstract

一种原子能设备的运转方法，课题是更加减少原子能设备的辐射。原子能设备(1)是利用原子反应堆(2)核燃料(2C)核分裂所产生的热能来发生蒸汽，利用该蒸汽驱动汽轮机(8)并由发电机(10)发电的原子能发电设备。在原子能设备(1)新建设后，在原子反应堆(2)的一次冷却系统初次向接近输出运转温度升温时，通过锌注入装置(20)向存在于一次冷却系统的一次冷却材料(C1)注入锌。

Description

原子能设备的运转方法

技术领域

本发明涉及新建设的原子反应堆的运转方法。 

背景技术

为了减少数年～数十年运转的原子能设备的辐射(被ばく)，作为对策是在原子反应堆临界后向原子反应堆的冷却材料进行锌注入。例如专利文献1就公开有：在从原子反应堆的一次冷却材料所接触的一次冷却系统配管的内面形成有氧化被膜的状态开始，就向一次冷却材料注入锌的技术。 

专利文献1：特开平2-13894号公报 

原子能设备优选尽可能地减少辐射，且被要求进一步减少辐射。 

发明内容

本发明是鉴于上述情况而开发的，目的是更减少原子能设备中的辐射。 

为了解决上述课题而达到目的，本发明原子能设备的运转方法在原子反应堆建设后的温态功能试验实行中，向存在于所述原子反应堆一次冷却系统的冷却材料注入锌。 

这样，本发明原子能设备的运转方法在温态功能试验中注入锌。由于在温态功能试验中一次冷却系统(主要是一次冷却材料)初次成为输出运转温度(约300℃)，所以在原子反应堆的冷却材料(一次冷却系统)所通过的配管内面、蒸汽发生器导热管和水室的内面、冷却材料所接触的反应堆内结构物等的表面还没形成有氧化被膜的状态下，注入锌。由此，在氧化膜生长的同时而锌进入氧化膜，有效地发挥锌的抑制腐蚀的作用。其结果是，在原子反应堆临界前能够抑制辐射线源即Co-58的母体元素Ni向冷却材料中析出(溶け出す)，因此，辐射线源即Co-58的发生量被减少。且利用锌进入氧化被膜来抑制辐射线源即Co-58进入氧化被膜。通过这些作用而能够得到进一步减少辐射的效果。 

作为本发明希望的形态，在所述原子能设备的运转方法中，优选在所述 冷却材料的温度成为规定温度(例如60℃～90℃)以上时向所述冷却材料注入所述锌。由于在冷却材料温度低的情况下几乎不生成氧化被膜，所以即使注入锌，进入氧化被膜的比例也低，被脱盐塔除去的锌的比例变大，但由于利用上述结构而从形成氧化被膜开始就供给锌，所以能够使锌更有效地进入氧化被膜。其结果是可得到能够抑制锌过度消费的效果。 

作为本发明希望的形态，所述原子能设备的运转方法中，在所述冷却材料所包含的所述锌的浓度比预先决定的规定值小的情况下，优选把所述锌的注入速度比以前增大。由此，能够避免锌的注入量不足，有效地使锌进入氧化膜。 

作为本发明希望的形态，所述原子能设备的运转方法中，优选所述锌注入前期的所述锌注入速度的增加量比所述锌注入后期的所述锌注入速度的增加量大。由此，能够把冷却材料中的锌浓度维持在与氧化被膜的生成速度和氧化被膜的锌进入量相应适当的值。 

作为本发明希望的形态，所述原子能设备的运转方法中，在所述冷却材料中所包含的所述锌的浓度是预先决定的规定值以上的情况下，优选把所述锌的注入速度比以前减小。由此，能够抑制锌的过度供给。 

作为本发明希望的形态，所述原子能设备的运转方法中，优选所述锌注入后期的所述锌注入速度的减少率比所述锌注入前期的所述锌注入速度的减少率大。由此，能够把冷却材料中的锌浓度维持在与氧化被膜的生成速度和氧化被膜的锌进入量相应适当的值。 

作为本发明希望的形态，所述原子能设备的运转方法中，优选若停止所述冷却材料的加热，则停止所述锌向所述冷却材料的注入。由此，能够抑制锌的过度供给，减少锌的消费量。 

作为本发明希望的形态，所述原子能设备的运转方法中，优选在所述锌注入前期向所述冷却材料注入的所述锌的量比在所述锌注入后期向所述冷却材料注入的所述锌的量大。由此，能够把冷却材料中的锌浓度维持在与氧化被膜的生成速度和氧化被膜的锌进入量相应适当的值。 

本发明能够减少原子能设备的辐射。 

附图说明

图1是表示原子能设备的模式图； 

图2是表示对于TT690材料的锌注入量与pH7.3的腐蚀量关系的图； 

图3是表示TT690材料腐蚀量时效变化的图； 

图4是表示本实施例原子能设备运转方法顺序的流程图； 

图5是本实施例原子能设备运转方法的时序图； 

图6是本实施例变形例原子能设备运转方法的时序图。 

符号说明 

1原子能设备    1W容纳容器    2原子反应堆    2C核燃料 

3蒸汽发生器    3T导热管    4加压器    5一次冷却材料泵 

6A一次冷却材料第一供给通路    6B一次冷却材料第二供给通路 

6C一次冷却材料回收通路    7S蒸汽供给通路 

7R二次冷却材料回收通路    8汽轮机    9冷凝器 

10发电机    11再生热交换器    12非再生热交换器 

13A一次冷却材料取出通路    13B、13C、13D一次冷却材料通路 

13E、13F一次冷却材料返回通路    14体积控制罐 

15填充泵    16脱盐塔    20锌注入装置    21锌罐 

22锌注入泵    23流量调整阀    24锌供给通路 

25锌注入通路    26开关阀    28流量计 

29一次冷却材料采样点 

具体实施方式

以下，一边参照附图一边详细说明本发明。但以下的说明并不限定本发明。以下说明的结构元件包含有能够容易被业内人士估计到的、实质上同一的、所谓均等范围的内容。 

图1是表示原子能设备的模式图。本实施例具有特点的点在于：原子反应堆建设后在原子反应堆的冷却系统(PWR的一次冷却系统)初次向接近输出运转温度升温时(PWR的温态功能试验实行中)，向存在于所述冷却系统的冷却材料(PWR的一次冷却材料)注入锌(Zn)。 

本实施例中，原子能设备1是原子能发电设备。构成原子能设备1的原子反应堆2是PWR(Pressurize Water Reactor：加压水型原子反应堆)。本实施例原子能设备的运转方法特别适合于在原子反应堆成为初临界前进行一次冷却系统成为接近输出运转温度的温态功能试验的所需要的PWR。 

原子能设备1在容纳容器1W内配置有：原子反应堆2、蒸汽发生器3、加压器4、一次冷却材料泵5、再生热交换器11。在容纳容器1W外配置有：汽轮机8、冷凝器9和发电机10。另外，原子反应堆2在压力容器内部配置有核燃料2C。且在所述压力容器内部充满一次冷却材料(与冷却水相当，例如使用轻水)c1。一次冷却材料泵5与原子反应堆2由一次冷却材料第一供给通路6A连接，原子反应堆2与蒸汽发生器3由一次冷却材料第二供给通路6B连接，蒸汽发生器3与一次冷却材料泵5由一次冷却材料回收通路6C连接。 

利用这种结构，使从一次冷却材料泵5排出的一次冷却材料C1通过一次冷却材料第一供给通路6A而向原子反应堆2的压力容器内供给。且利用配置在压力容器内部的核燃料2C核分裂反应所产生的热能来加热一次冷却材料C1。被加热了的一次冷却材料C1通过一次冷却材料第二供给通路6B而向蒸汽发生器3供给。且一次冷却材料C1在通过蒸汽发生器3的导热管3T后从蒸汽发生器3流出，通过一次冷却材料回收通路6C向一次冷却材料泵5返回，并再次从一次冷却材料第一供给通路6A而向原子反应堆2的压力容器内吐出。 

蒸汽发生器3具备有多个上述的导热管3T，利用在导热管3T内流动的一次冷却材料C1而把在导热管3T外的二次冷却材料C2加热沸腾，生成二次冷却材料C2的高温高压蒸汽。蒸汽发生器3与汽轮机8由蒸汽供给通路7S连接，冷凝器9与蒸汽发生器3由二次冷却材料回收通路7R连接。由此，在蒸汽发生器3生成的二次冷却材料C2的高温高压蒸汽通过蒸汽供给通路7S而向汽轮机8供给并驱动之。通过与汽轮机8的驱动轴连结的发电机10来产生电力。驱动汽轮机8后的二次冷却材料C2在冷凝器9成为液体，通过二次冷却材料回收通路7R被再次向蒸汽发生器3送出。 

原子反应堆2是加压水型原子反应堆，加压器4与一次冷却材料第二供给通路6B连接。且加压器4向一次冷却材料第二供给通路6B内的一次冷却材料C1给予压力。利用这种结构，即使一次冷却材料C1被核燃料2C核分裂反应所产生的热能加热也不沸腾，以液相状态在原子反应堆2及其冷却系统循环。在此，原子反应堆2的冷却系统是由一次冷却材料泵5、一次冷却材料第一供给通路6A、一次冷却材料第二供给通路6B、蒸汽发生器3、一次冷却材料回收通路6C所构成的一次冷却材料C1进行流动的系统。 

为了把一次冷却材料C1所包含的杂质除去而设置有脱盐塔16。脱盐塔16包括第一脱盐塔16A和第二脱盐塔16B，被设置在容纳容器1W的外侧。第一脱盐塔16A是冷却材料温床式脱盐塔，第二脱盐塔16B是冷却材料阳离子脱盐塔。把从一次冷却材料泵5的入口侧(上游侧)取出的一次冷却材料C1从原子反应堆2的冷却系统向脱盐塔16供给以实施脱盐处理，脱盐后的一次冷却材料C1向一次冷却材料泵5的出口侧(下游侧)返回。 

一次冷却材料C1的脱盐处理系包括有：一次冷却材料取出通路13A、再生热交换器11、一次冷却材料通路13B、非再生热交换器12、一次冷却材料通路13C、脱盐塔16、一次冷却材料通路13D、体积控制罐14、一次冷却材料返回通路13E、13F。第一冷却材料取出通路13A连接构成原子反应堆2冷却系统的一次冷却材料回收通路6C与再生热交换器11。再生热交换器11与非再生热交换器12由一次冷却材料通路13B连接，另外，非再生热交换器12与脱盐塔16由一次冷却材料通路13C连接。 

脱盐塔16与体积控制罐14由一次冷却材料通路13D连接，体积控制罐14与再生热交换器11由一次冷却材料返回通路13E连接。再生热交换器11与一次冷却材料第一供给通路6A由一次冷却材料返回通路13F连接。在一次冷却材料返回通路13E设置有填充泵15。 

一次冷却材料C1被从一次冷却材料取出通路13A即一次冷却材料泵5的入口侧(上游侧)取出。从原子反应堆2的冷却系统取出的一次冷却材料C1被向再生热交换器11引导后，通过一次冷却材料通路13B、非再生热交换器12、一次冷却材料通路13C而向脱盐塔16引导，在此，进行脱盐处理。被脱盐处理的一次冷却材料C1通过一次冷却材料通路13D而被向体积控制罐14临时储存，然后通过设置在一次冷却材料返回通路13E的填充泵15而向再生热交换器11送出。通过了再生热交换器11的一次冷却材料C1通过一次冷却材料返回通路13F而返回到一次冷却材料第一供给通路6A即一次冷却材料泵5的出口侧(下游侧)。 

通过向一次冷却材料C1注入锌而能够谋求减少辐射。这被认为有下面的理由。利用锌比Co容易进入氧化被膜而把在构成一次冷却系统的配管(例如导热管3T和一次冷却材料第一供给通路6A等，以下叫做一次冷却系统配管)内面形成的氧化被膜中的Co置换成锌，由此来抑制成为辐射线源的Co-58向氧化被膜进入，谋求减少辐射。 

另外，原子反应堆2中，从蒸汽发生器3的与一次冷却材料C1接触部分的表面有成为辐射线源的放射性核籽Co-58的母体元素即镍(Ni)向一次冷却材料C1析出，由于核燃料2C核分裂反应所产生的放射线使一次冷却材料C1中的Ni被放射化而成为钴58(Co-58)。向一次冷却材料C1注入的锌通过进入到在母材(导热管3T等)表面形成的氧化被膜而具有使母材难于通过氧化被膜的作用。 

即通过注入锌而能够得到原子反应堆2一次冷却系统配管的抑制腐蚀效果。利用该锌的抑制腐蚀效果，通过向一次冷却材料C1注入锌而能够减少蒸汽发生器3的与一次冷却材料C1接触部分的母材所包含的Ni通过氧化被膜向一次冷却材料C1析出的量。其结果是由于能够减少在一次冷却材料C1中存在的成为辐射线源的Co-58的母体元素即镍Ni的量而能够得到减少辐射效果。 

本实施例为了向一次冷却材料C1注入锌而具备有锌注入装置20。本实施例中，把锌以贫化醋酸锌(DZA：Depleted Zinc Acetate)的形态从构成一次冷却材料C1脱盐处理系的体积控制罐14与填充泵15之间向一次冷却材料C1注入。 

锌注入装置20具备：锌罐21、锌注入机构即锌注入泵22、连接锌罐21与锌注入泵22的锌供给通路24和设置在锌供给通路24的流量调整阀23。贫化醋酸锌是液体，被贮存在锌罐21。利用流量调整阀23来调整锌的注入速度。也可以通过控制锌注入泵22来调整锌的注入速度。本实施例使用锌注入泵22和流量调整阀23的至少一个来调整锌的注入速度。 

锌注入泵22与一次冷却材料返回通路13E由锌注入通路25连接。在锌注入通路25设置有开关阀26。开关阀26在需要注入锌时打开，在不需要注入锌时则关闭。且在锌注入通路25设置有测量向一次冷却材料C1注入的锌的流量的流量计28。由此，能够测量向一次冷却材料C1注入的锌的流量。而且在构成一次冷却材料C1脱盐处理系的一次冷却材料通路13C设置有测量一次冷却材料C1中锌浓度的一次冷却材料采样点29。由此来测定一次冷却材料C1所含有的锌的浓度。锌注入泵22、流量调整阀23、开关阀26例如由作业员的手动操作来控制各自的动作。另外，流量计28所测量的锌流量和一次冷却材料采样点29所测定的锌浓度被本实施例原子能设备的运转方法使用。 

在向一次冷却材料C1注入锌时，为了能够以设定的注入速度注入锌而设定有流量调整阀23的开度和锌注入泵22的驱动条件。于是在手动操作打开开关阀26的同时，把流量调整阀23调整成设定的开度，且以设定的驱动条件来驱动锌注入泵22。由此，锌罐21内的贫化醋酸锌通过锌供给通路24和锌注入通路25而被向一次冷却材料返回通路13E内的一次冷却材料C1注入。 

这样，从体积控制罐14与填充泵15之间向一次冷却材料C1注入的锌被填充泵15与一次冷却材料C1一起向再生热交换器11送出。所述锌和一次冷却材料C1通过一次冷却材料返回通路13F而向一次冷却材料第一供给通路6A即一次冷却材料泵5的出口侧(下游侧)流入后，达到原子反应堆2的整个冷却系统。这样就把锌向存在于原子反应堆2冷却系统的一次冷却材料C1供给。 

当原子能设备1被新建设，在原子反应堆2内装填核燃料2C而在达到初临界前，为了确认原子能设备1的功能而要实行冷态功能试验和温态功能试验。冷态功能试验是在常温常压下实行，温态功能试验是在高温高压下实行。温态功能试验是PWR特有的试验。冷态功能试验是对于安全注入系、废弃物处理系、电源系等所有的系统，对于系统的结构和流量等而尽可能地模拟设备的运转状态，实行联锁试验、警报试验、系统运转试验、流量调整试验等，确认系统按照其目的发挥功能的情况。 

温态功能试验是向原子反应堆2装填核燃料2C前的试验，实行一次冷却系统设备的耐压试验，在实行具备升温升压系统的健全性确认后，通过一次冷却材料泵5的运转等而使一次冷却系统达到高温高压(例如一次冷却材料的温度是286℃，一次冷却材料的压力是15.4MPa)，实行加压器4的水位控制、压力控制、安全阀等试验和一次冷却系统的热膨胀测定试验等，进行高温高压状态下的机器安装状态和动作确认。温态功能试验还使用蒸汽发生器3产生的蒸汽来实行汽轮机8的旋转上升试验。温态功能试验是在原子能设备1(包括原子反应堆2)建设后原子反应堆2的一次冷却系统初次向接近输出运转温度升温。在温态功能试验后向原子反应堆2装填核燃料2C，然后经过临界前试验、零输出反应堆物理试验、输出上升试验来确认原子能设备1的安全运转性能，向营业运转转移。 

在原子反应堆2达到初临界后，原子反应堆2的一次冷却系统已经暴露 在高温高压的一次冷却材料C1下，在一次冷却系统配管的内面被形成氧化被膜。由于以前在初临界后向一次冷却材料注入了锌，所以在一次冷却系统配管的内面以形成有氧化被膜的状态被注入锌。本实施例中，在原子反应堆2的一次冷却系统配管(至少蒸汽发生器3的导热管3T)使用TT690材料。TT690材料是把镍铬铁耐热耐蚀合金(インコネル)(Ni基合金)690材料实施热处理，Ni被包含60％左右。 

在PWR反应堆运转条件温度(300℃左右)的轻水(一次冷却材料)中，从TT690材料没形成氧化被膜的状态以锌浓度10ppb(parts per billion：十亿分之一)的条件注入锌情况与没形成氧化被膜的TT690材料不注入锌的情况比较，能够得到10000小时减少约20％～40％左右腐蚀量的结果。如上所述，TT690材料是包含60％左右Ni的合金，由于上述减少腐蚀量的效果而能够减少由腐蚀而从TT690材料释放的Ni生成的放射性核籽Co-58的发生量。 

下面说明，在PWR反应堆运转条件温度(300℃左右)的轻水(一次冷却材料)中，向没形成氧化被膜的TT690材料以锌浓度10ppb的条件注入锌并经过了2000小时的情况与在PWR反应堆运转条件温度(300℃左右)的轻水(一次冷却材料)中，把没形成氧化被膜的TT690材料暴露1000小时后以锌浓度10ppb的条件注入锌并经过了2000小时的情况的比较试验。在该比较试验中，只要比较从经过了2000小时后的腐蚀量减去经过了1000小时后的腐蚀量的在各自试验条件下的值，就能够把在没形成氧化被膜的状态下，实行注入锌的情况和从已经形成了氧化被膜的状态实行注入锌的情况进行比较。 

把在PWR反应堆运转条件温度(300℃左右)的轻水(一次冷却材料)中，向没形成氧化被膜的TT690材料以锌浓度10ppb的条件注入锌的状态并经过了1000小时后的腐蚀量作为Q1、把经过了2000小时后的腐蚀量作为Q2。在PWR反应堆运转条件温度(300℃左右)的轻水(一次冷却材料)中，把没形成氧化被膜的TT690材料暴露1000小时后时的腐蚀量作为Q3、把然后以锌浓度10ppb的条件注入锌的状态并经过了1000小时后的腐蚀量作为Q4。 

图2是表示对于TT690材料的锌注入量与pH7.3的腐蚀量关系的图。图2表示在pH7.3的水中把TT690材料合计浸渍2000小时的腐蚀试验的结 果。图3是表示TT690材料腐蚀量时效变化的图。是在没注入锌的条件下腐蚀试验2000小时的(Zn 0ppb 2000h)、是在最初的1000小时没注入锌而腐蚀试验后在接着的1000小时以10ppb的锌条件腐蚀试验2000小时的(0ppb 1000h+10ppb 1000h)、以10ppb的锌条件腐蚀试验2000小时的(10ppb 2000h)。从其结果看，虽然少，但以2000小时锌注入条件进行腐蚀试验的TT690材料的腐蚀量比没有锌注入条件的腐蚀量降低。对此，在最初的1000小时以没注入锌的条件腐蚀试验后在接着的2000小时以10ppb的锌注入条件腐蚀试验时的腐蚀量与没注入锌条件的是同程度。从其结果看，认为即使是耐腐蚀性高的TT690材料，也是从最初注入锌的方法能够减少腐蚀量。 

在没形成氧化被膜的状态就实行注入锌的情况比从已经形成氧化被膜的状态实行注入锌的情况腐蚀量减少。即只要在没形成氧化被膜的状态就实行注入锌，则由腐蚀而从TT690材料释放的Ni的量就比从已经形成氧化被膜的状态实行注入锌的情况能够减少。其结果是从Ni生成的放射性核籽Co-58的发生量减少，能够减少辐射。 

之所以向没形成氧化被膜的TT690材料注入锌的情况比在注入锌前形成有氧化被膜的TT690材料注入锌的情况而减少腐蚀量的效果大，认为有下面的理由。以没形成氧化被膜的状态被暴露于高温轻水(一次冷却材料)的TT690材料随着时间的经过而在表面形成氧化被膜，但在该氧化被膜生长的同时被注入锌，锌有效地进入氧化被膜，认为从氧化被膜的生长初期就能够得到锌的抑制腐蚀量效果。由此，能够抑制通过氧化被膜而向轻水中析出的Ni的量。另一方面，注入锌前而在TT690材料的表面形成有氧化被膜的情况下，锌进入氧化被膜中的效率降低，认为不能充分得到注入锌的抑制腐蚀量效果。 

本发明的发明者们锐意研究的结果是发现了上述见解，根据该见解，包含在与一次冷却材料C1接触的部分使用TT690材料的部件的一次冷却系统配管中，设定从没形成氧化被膜的状态就向一次冷却系统配管的内面注入锌。即在氧化被膜生长时就被注入锌。由此，TT690材料的腐蚀量被减少，Co-58的发生量减少，能够减少辐射。 

TT690材料即使在没形成氧化被膜的情况下被注入锌，即在氧化被膜生长时被注入锌，被确认也不会发生以一次冷却材料的水质为起因的应力腐蚀 裂纹。对于MA600材料(对镍铬铁合金材料实施被叫做压轧退火(ミルアニ一ル)热处理的材料)，也能够得到从没形成氧化被膜的状态就向一次冷却系统配管的内面注入锌的减少腐蚀量的效果。下面说明本实施例原子能设备运转方法的顺序。 

图4是表示本实施例原子能设备运转方法顺序的流程图。图5是本实施例原子能设备运转方法的时序图。本实施例原子能设备的运转方法是冷态功能试验后在温态功能试验中被实行。本实施例中，把步骤S103之前作为注入锌的初期，把步骤S104～步骤S109作为注入锌的前期，把步骤S110～步骤S115作为注入锌的后期。 

注入锌的前期是在温态功能试验的整个期间中从试验开始到大约一半的期间。注入锌的后期是从注入锌的前期结束时开始到温态功能试验结束的期间。注入锌的初期是在注入锌的前期中从注入锌开始数小时之间以一定的注入速度注入锌的期间。 

当温态功能试验开始，则一次冷却材料C1被加热升温。在步骤S101中，判断一次冷却材料C1的温度(冷却材料温度)T是否在预定的注入锌开始温度Ts以上。且在T≥Ts的时刻点开始运转。注入锌开始温度Ts是在TT690材料构成的一次冷却配管内面开始形成氧化被膜的温度。注入锌开始温度Ts例如是60℃以上90℃以下，优选是80℃。 

也可以从一次冷却材料C1是常温Tb时就注入锌，但若一次冷却材料C1不升温到某程度的温度，则在一次冷却配管的内面就几乎不形成氧化被膜。因此，在一次冷却材料C1升温到某程度的温度之前即使注入锌，由于几乎不存在其进入的氧化被膜，所以这部分就浪费了。如本实施例这样，在一次冷却材料C1升温某程度后注入锌，由于能够抑制锌的过度消费而被优选。至少优选在一次冷却材料C1开始加热的同时注入锌。 

在步骤S101判断No的情况下，即，判断T＜Ts时，则待机到T≥Ts。在步骤S101判断Yes的情况下，即，判断T≥Ts时，则向步骤S102前进，在打开开关阀26的同时调整流量调整阀23的开度，驱动锌注入泵22(图5的t＝t0)。这时，设定锌注入泵22的驱动条件和流量调整阀23的开度，以按照注入速度V_n＝V1来注入锌(贫化醋酸锌)。 

在此，注入速度V所附属的下标n的意思是现时刻点的注入速度。在注入速度V变更的情况下，变更后的注入速度是V_n，变更前的注入速度就成为V_n-1。在以图1所示的填充泵15每一小时使R(m³)的一次冷却材料C1向原子反应堆2的一次冷却系统流入为前提时，注入速度V_n是每一小时向原子反应堆2的一次冷却系统注入的锌的质量m(g)。锌的质量m根据锌罐21内锌的浓度Dt和从锌注入通路25向一次冷却材料返回通路13E供给的锌的体积Rs来求。向一次冷却材料返回通路13E供给的锌的体积Rs能够从流量计28来求。

本实施例中，步骤S102的注入速度V_n是温态功能试验中注入锌时初期最大的注入速度(最大注入速度)Vmax1的1/2。最大注入速度Vmax1要根据在填充线(一次冷却材料返回通路13E)锌不析出的温度(40ppb)来决定。 

从开始注入锌的时刻点(图5的t＝t0)数小时之间(到t＝t1)维持注入速度V_n＝Vmax1/2。在刚开始注入锌后，在构成一次冷却配管的TT690材料表面所形成的氧化被膜的锌进入量比较大，但一次冷却材料C1的锌浓度低。因此，在刚开始注入锌后，优选使一次冷却材料C1的锌浓度快速上升到目标值，但若以最大注入速度Vmax1来注入锌，则有可能在早期就超过一次冷却材料C1的锌浓度目标值，担心难于控制锌浓度。因此，从开始注入锌的时刻点数小时之间(注入锌的初期)以注入速度V_n＝Vmax1/2来注入锌。 

向步骤S103前进，判断开始注入锌后所经过的时间(注入时间)t是否是t1以下。t1是以注入速度V_n＝Vmax1/2进行注入的时间，例如是6小时左右。在步骤S103判断Yes的情况下，即判断t≤t1时，由于没有经过以注入速度V_n＝Vmax1/2进行注入的时间，所以直到锌到t＞t1，以注入速度V_n＝Vmax1/2注入。 

在步骤S103判断No的情况下，即，判断t＞t1时，由于经过了以注入速度V_n＝Vmax1/2进行注入的时间，所以向步骤S104前进。在步骤S104以后(图5的t＝t1以后)，即，在注入锌的前期中，为了使一次冷却材料C1的锌浓度D_zn成为一次冷却材料C1锌浓度的目标值Da，保持注入速度V_n地来运转。 

在步骤S104判断被图1所示一次冷却材料采样点29所测定的一次冷却材料C1的锌浓度D_zn是否比目标值Da小。在步骤S104判断Yes的情况下，即判断D_zn＜Da时，是现时刻点的锌浓度D_zn没到达目标值Da。由 于在注入锌的前期在构成一次冷却配管的TT690材料表面所形成的氧化被膜的锌进入量比较大，所以D_zn＜Da时就能够判断向氧化被膜的锌的进入是没追上的状态。因此，向步骤S105前进，使注入速度V_n比以前的注入速度V_n-1增加ΔV1部分。即成为V_n＝V_n-1+ΔV1。在此，ΔV1是前期注入速度增加部分，本实施例中，ΔV1是Vmax1/4＝V1/2。 

接着向步骤S106前进，比较注入速度V_n与最大注入速度Vmax1。这是为了使注入速度V_n不要超过最大注入速度Vmax1。在步骤S106判断Yes的情况下，即判断V_n≤Vmax1时，则以在步骤S105设定的注入速度V_n来注入锌，且向步骤S109前进。在步骤S106判断No的情况下，即判断V_n＞Vmax1时，则在步骤S107把注入速度V_n设定成最大注入速度Vmax1地注入锌，且向步骤S109前进。 

在步骤S109判断注入时间t是否是t3(参照图5)以下。由此来判断注入锌的前期是否结束。t3是用于判断注入锌的前期是否结束的界限值，本实施例中是从开始注入锌(图5的t＝t0)的350小时。 

在步骤S109判断Yes的情况下，即，判断t≤t3时，由于注入锌的前期尚未结束，所以向步骤S104返回，反复步骤S104以后的顺序。在步骤S109判断No的情况下，即，判断t＞t3时，由于注入锌的前期结束，所以向步骤S110前进。下面返回到步骤S104来说明。 

在步骤S104判断No的情况下，即，判断Da≥D_zn时(图5的t＝t2)，是现时刻点的锌浓度D_zn到达了目标值Da或超过目标值Da。这时则向步骤S108前进，使注入速度V_n比以前的注入速度V_n-1减少。减少的方法是从以前的注入速度V_n-1减去与现时刻点锌浓度D_zn与目标值Da的差的部分(D_zn-Da)相当的注入速度即ΔV2×(D_zn-Da)。即，成为注入速度V_n＝V_n-1-ΔV2×(D_zn-Da)。在此，ΔV2是把现时刻点锌浓度D_zn与目标值Da的差的部分换算成注入速度的系数。 

例如，以每一小时使27m³(27m³/h)的一次冷却材料C1向原子反应堆2的一次冷却系统流入为前提时，与一次冷却材料C1的锌浓度1ppb相当的注入速度V_n是0.027g/h(1小时)。这时，ΔV2＝0.027g/h。 

通过这样从以前的注入速度V_n-1减去与现时刻点锌浓度D_zn与目标值Da的差的部分相当的注入速度ΔV2×(D_zn-Da)，能够使一次冷却材料C1的锌浓度迅速变成目标值Da。在步骤S108以设定的注入速度V_n注入锌， 向步骤S109前进。例如，在步骤S109判断Yes的情况下，向步骤S104返回，但这时若步骤S104判断Yes，则使注入速度V_n比以前的注入速度V_n-1增加ΔV1部分(图5的t＝t-f1)。反复步骤S104～步骤S108直到在步骤S109判断No。下面说明步骤S110以后的顺序。 

步骤S110实行在步骤S109判断No的情况。即在注入锌的前期结束后实行。步骤S110以后是注入锌的后期。在步骤S110以后(图4的t＝t3以后)即注入锌的后期，也控制注入速度V_n，以使一次冷却材料C1的锌浓度D_zn成为一次冷却材料C1锌浓度的目标值Da。 

在步骤S110判断从图1所示一次冷却材料采样点29所取得的一次冷却材料C1的锌浓度D_zn是否比目标值Da小。在步骤S110判断Yes的情况下，即判断D_zn＜Da时，是现时刻点的锌浓度D_zn没到达目标值Da。这时，由于能够判断向氧化被膜的锌的进入是没追上的状态，所以向步骤S111前进，使注入速度V_n比以前的注入速度V_n-1增加ΔV3部分。即成为V_n＝V_n-1+ΔV3。在此，ΔV3是后期注入速度增加部分，本实施例中，ΔV3是Vmax1/8＝V1/4。 

在此，注入锌前期的锌注入速度增加量即前期注入速度增加部分ΔV1是Vmax1/4，比注入锌后期的锌注入速度增加量即后期注入速度增加部分ΔV3大。在注入锌后期，在构成一次冷却配管的TT690材料表面所形成的氧化被膜的锌进入在进行，而氧化被膜的生长速度也比注入锌的前期降低。因此，使后期注入速度增加部分ΔV3比前期注入速度增加部分ΔV1小，避免一次冷却材料C1的锌浓度急剧上升。 

接着向步骤S112前进，比较注入速度V_n与后期最大注入速度Vmax2。这是为了使注入速度V_n不要超过后期最大注入速度Vmax2。如上所述，在注入锌的后期，氧化被膜的生长速度比注入锌的前期降低，而氧化被膜的锌进入在进行。因此，若注入速度V_n过度大，则有可能一次冷却材料C1的锌浓度D_zn超过目标值Da。为了抑制这种情况，在注入锌的后期使后期最大注入速度Vmax2比最大注入速度Vmax1小。本实施例中是Vmax2＝Vmax1/2。 

在步骤S112判断Yes的情况下，即，判断V_n≤Vmax2时，则以在步骤S111设定的注入速度V_n来注入锌，且向步骤S115前进。在步骤S112判断No的情况下，即，判断V_n＞Vmax2时，则在步骤S113把注入速度V_n设定 成最大注入速度Vmax2并进行注入锌，且向步骤S115前进。 

在步骤S115判断注入时间t是否是t5(参照图4)以下。由此来判断注入锌的后期是否结束。t5是用于判断注入锌的后期是否结束的界限值，本实施例中是从开始注入锌(图4的t＝t0)的700小时。注入锌的后期结束后，初临界和原子能设备1的营业运转开始后也被实行锌的注入。 

在步骤S115判断Yes的情况下，即，判断t≤t5时，由于注入锌的后期尚未结束，所以向步骤S110返回，反复步骤S110以后的顺序。在步骤S115判断No的情况下，即，判断t＞t5时，由于注入锌的后期结束，所以温态功能试验结束，且本实施例原子能设备的运转方法结束。通过温态功能试验结束而一次冷却材料C1的加热也停止，随着一次冷却材料C1加热的停止而向一次冷却材料C1的注入锌也停止。由此，抑制锌的过度消费。下面返回到步骤S110来说明。 

在步骤S110判断No的情况下，即，判断D_zn≥Da时(图5的t＝t4)，是现时刻点的锌浓度D_zn到达了目标值Da或超过目标值Da。这时则向步骤S114前进，使注入速度V_n比以前的注入速度V_n-1减少。减少的方法是从以前的注入速度V_n-1减去与现时刻点锌浓度D_zn与目标值Da的差的部分(D_zn-Da)相当的注入速度即2×ΔV2×(D_zn-Da)。即，成为注入速度V_n＝V_n-1-2×ΔV2×(D_zn-Da)。在此，ΔV2是把现时刻点锌浓度D_zn与目标值Da的差的部分换算成注入速度的系数，其内容在上面叙述过，所以省略说明。 

通过这样从以前的注入速度V_n-1减去与现时刻点锌浓度D_zn与目标值Da的差的部分相当的注入速度2×ΔV2×(D_zn-Da)，能够使一次冷却材料C1的锌浓度迅速变成目标值Da。在步骤S114以设定的注入速度V_n注入锌，向步骤S115前进。例如，在步骤S115判断Yes的情况下，向步骤S110返回，但这时若步骤S110判断Yes，则使注入速度V_n比以前的注入速度V_n-1增加ΔV1部分(图5的t＝t-f2)。反复步骤S110～步骤S114直到在步骤S115判断No。 

本实施例中，注入锌后期的锌注入速度减少率即现时刻点锌浓度D_zn与目标值Da的差的部分的系数2×ΔV2，比注入锌前期的锌注入速度减少率即现时刻点锌浓度D_zn与目标值Da的差的部分的系数ΔV2大。由于能够使锌浓度D_zn迅速降低，所以避免一次冷却材料C1的锌浓度急剧上升。 

本实施例中，在注入锌前期中，锌注入速度增加量比注入锌后期的锌注入速度增加量大。且注入锌后期的锌注入速度减少率比注入锌前期的锌注入速度减少率大。进而，注入锌前期的锌注入速度的最大值比注入锌后期的锌注入速度的最大值大。由此，在注入锌的前期向一次冷却材料C1注入的锌的量比在注入锌的后期向一次冷却材料C1注入的锌的量大。 

其结果是，在构成一次冷却配管的TT690材料表面所形成的氧化被膜的锌的进入量大且氧化被膜的生长速度也大的注入锌的前期，使更多的锌在一次冷却材料C1中存在，能够使锌有效地进入氧化被膜。另一方面，在构成一次冷却配管的TT690材料表面所形成的氧化被膜的锌的进入在进行而氧化被膜的生长速度降低的注入锌的后期，由于锌的供给被抑制，所以能够抑制锌的过度消费。 

图6是本实施例变形例原子能设备运转方法的时序图。如上所述，在注入锌的前期(t＝t2～t3)中，氧化被膜的锌的进入量大且氧化被膜的生长速度也大，但在注入锌的后期(t＝t4～t5)中，氧化被膜的锌的进入在进行而氧化被膜的生长速度降低。因此，在注入锌的前期增大注入速度V，在注入锌的后期降低注入速度V。 

更具体说就是，在注入锌的所述开始时(t＝t2)使注入速度V最大，然后，随着时间t的进行即温态功能试验的进行而使注入速度V降低。其结果是在注入锌的前期向一次冷却材料C1注入的锌的量比在注入锌的后期向一次冷却材料C1注入的锌的量大。由此，能够把一次冷却材料C1中锌的浓度维持在与氧化被膜的生长速度和氧化被膜的锌进入量相应的恰当的值。在图6所示的例中，也是当停止一次冷却材料C1的加热(t＝t1、t3、t5)，则停止向一次冷却材料C1注入锌。t＝t0～t＝t1的期间相当于是注入锌的初期，是逐渐使注入速度上升的期间。 

以上，本实施例在原子反应堆建设后在原子反应堆的冷却系统(PWR的一次冷却系统)初次向接近输出运转温度升温时(PWR的温态功能试验实行中)，向存在于所述冷却系统的冷却材料(PWR的一次冷却材料)注入锌。即，在原子反应堆的冷却材料所通过的配管内面、冷却材料所接触的反应堆内结构物和蒸汽发生器结构物等的表面没形成氧化被膜的状态下，注入锌。 

由此，利用锌的抑制腐蚀效果，使临界前向冷却材料析出的Ni(辐射 线源即Co-58的母体元素)被抑制，所以能够得到减少辐射效果。且利用锌进入氧化被膜而使辐射线源即Co-58的进入氧化被膜被抑制，所以能够得到减少辐射效果。利用这些减少辐射效果，使从事反应堆定期检查作业的人员的辐射计量当量至少降低10％左右，作为辐射计量而估计至少降低约20人-mSv。在原子反应堆的冷却材料所通过的配管内面、冷却材料所接触的反应堆内结构物和蒸汽发生器结构物等由TT690材料构成的情况下，本实施例原子能设备的运转方法更适合。 

如上，本发明原子能设备的运转方法对于利用锌注入而减少辐射是有用的，特别适合具备加压水型反应堆的原子能设备。 

Claims (4)

1.一种原子能设备的运转方法，其在原子反应堆建设后的温态功能试验实行中，向存在于所述原子反应堆一次冷却系统的冷却材料注入锌，其特征在于，

在所述冷却材料所包含的所述锌的浓度比预先决定的规定值小的情况下，使所述锌的注入速度比以前增大，

所述锌注入前期的所述锌注入速度的增加量比所述锌注入后期的所述锌注入速度的增加量大。

2.如权利1所述的原子能设备的运转方法，其特征在于，在所述冷却材料的温度成为规定温度以上时向所述冷却材料注入所述锌。

3.一种原子能设备的运转方法，其在原子反应堆建设后的温态功能试验实行中，向存在于所述原子反应堆一次冷却系统的冷却材料注入锌，其特征在于，

在所述冷却材料中所包含的所述锌的浓度是预先决定的规定值以上的情况下，使所述锌的注入速度比以前减小，

所述锌注入后期的所述锌注入速度的减少率比所述锌注入前期的所述锌注入速度的减少率大。

4.如权利1至3中任一项所述的原子能设备的运转方法，其特征在于，若停止所述冷却材料的加热，则停止所述锌向所述冷却材料的注入。

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