JP2000146891A - センサー - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】センサーのシールの健全性を損なう原因である
金属とセラミックスとの接合部におけるクラック発生を
解決することである。 【解決手段】電気絶縁体用セラミックスとして不純物量
を３０ppb 以下とした高純度で転位密度，エッチピット
密度が２本／mm2 以下であるサファイアを採用し、金
属、特にコバールとの接合を形成したセンサー。
金属とセラミックスとの接合部におけるクラック発生を
解決することである。 【解決手段】電気絶縁体用セラミックスとして不純物量
を３０ppb 以下とした高純度で転位密度，エッチピット
密度が２本／mm2 以下であるサファイアを採用し、金
属、特にコバールとの接合を形成したセンサー。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はセンサー、特に軽水
炉プラント等で用いられる構造材料を取り巻く水質環境
のパラメータを計測するセンサーに関する。
炉プラント等で用いられる構造材料を取り巻く水質環境
のパラメータを計測するセンサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平4−256850 号公報には、中性子束
中で容易に劣化しない材料で構成され、原子炉内部で冷
却材を監視するのに適した銀／塩化銀基準電極について
記載されている。この電極の電気絶縁体には耐食性，電
気絶縁性の優れたアルミナまたはサファイアが用いられ
ている。しかし、上記特開平4−256850 号公報において
は、アルミナ素材、またはサファイア素材の純度等と電
極の耐水シール部の信頼性や耐中性子性との関係に関す
る記載はない。
中で容易に劣化しない材料で構成され、原子炉内部で冷
却材を監視するのに適した銀／塩化銀基準電極について
記載されている。この電極の電気絶縁体には耐食性，電
気絶縁性の優れたアルミナまたはサファイアが用いられ
ている。しかし、上記特開平4−256850 号公報において
は、アルミナ素材、またはサファイア素材の純度等と電
極の耐水シール部の信頼性や耐中性子性との関係に関す
る記載はない。
【０００３】プロシーディングス オブ インターナシ
ョナル シンポジウム オン プラント エイジング
アンド ライフ プレディクション オブ コローディ
ブルストラクチャーズ、１９９５年５月１５−１８日
日本 札幌、ｐ４１３（Proceedings of International
Symposium on Plant Aging and Life Predictio
n of Corrodible Stractures，May１５−１８，１９９
５，Sapporo，Japan，ｐ４１３)には、沸騰水型原子炉
のＬＰＲＭ系の高い位置と低い位置に、電気絶縁体とし
てサファイアを採用した腐食電位センサを３本ずつセッ
トし腐食電位をモニタリングした結果が記載されてい
る。
ョナル シンポジウム オン プラント エイジング
アンド ライフ プレディクション オブ コローディ
ブルストラクチャーズ、１９９５年５月１５−１８日
日本 札幌、ｐ４１３（Proceedings of International
Symposium on Plant Aging and Life Predictio
n of Corrodible Stractures，May１５−１８，１９９
５，Sapporo，Japan，ｐ４１３)には、沸騰水型原子炉
のＬＰＲＭ系の高い位置と低い位置に、電気絶縁体とし
てサファイアを採用した腐食電位センサを３本ずつセッ
トし腐食電位をモニタリングした結果が記載されてい
る。
【０００４】しかし、中性子束の大きいＬＰＲＭ系の高
い位置腐食電位データは１本の白金電極型腐食電位セン
サーによるものであり、２本の塩化銀電極型腐食電位セ
ンサーのデータは記載がない。中性子束の比較的小さい
ＬＰＲＭ系の低い位置の塩化銀電極型腐食電位センサー
については短絡の問題があるという記載がある。
い位置腐食電位データは１本の白金電極型腐食電位セン
サーによるものであり、２本の塩化銀電極型腐食電位セ
ンサーのデータは記載がない。中性子束の比較的小さい
ＬＰＲＭ系の低い位置の塩化銀電極型腐食電位センサー
については短絡の問題があるという記載がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】電気絶縁体としてセラ
ミックスを用い、このセラミックスと金属を接合したセ
ンサーにおいては、接合部のシールの健全性がセンサー
の寿命を左右する。その理由は、接合部のシールが破損
した場合はセンサーの内部に水等が浸入し、電気的短絡
が生じ、センサーの機能を失うからである。
ミックスを用い、このセラミックスと金属を接合したセ
ンサーにおいては、接合部のシールの健全性がセンサー
の寿命を左右する。その理由は、接合部のシールが破損
した場合はセンサーの内部に水等が浸入し、電気的短絡
が生じ、センサーの機能を失うからである。
【０００６】接合部にはセラミックスと金属との熱膨張
係数の差に起因する応力や、中性子束が大きい環境中に
おいてはセラミックスのスエリングに起因する応力が発
生する。この応力により電気絶縁体であるセラミックス
にクラックが生じる確率が高くなり、シールの健全性を
損なう原因となっている。
係数の差に起因する応力や、中性子束が大きい環境中に
おいてはセラミックスのスエリングに起因する応力が発
生する。この応力により電気絶縁体であるセラミックス
にクラックが生じる確率が高くなり、シールの健全性を
損なう原因となっている。
【０００７】本発明の目的は、シールの健全性を損なう
原因である金属セラミックスとの接合部におけるクラッ
ク発生を防止したセンサーを提供することである。
原因である金属セラミックスとの接合部におけるクラッ
ク発生を防止したセンサーを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】電気絶縁体であるセラミ
ックスと金属との接合部の応力は、主に、セラミックス
と金属との熱膨張係数の差と、中性子束が大きい環境中
ではセラミックスのスエリングとに起因して生じる。セ
ラミックスの種類と金属の種類の組み合わせや接合部の
幾何学的形状を既に最適化している場合は、同一環境に
おいて生じる接合部応力をそれ以上低減することは困難
である。
ックスと金属との接合部の応力は、主に、セラミックス
と金属との熱膨張係数の差と、中性子束が大きい環境中
ではセラミックスのスエリングとに起因して生じる。セ
ラミックスの種類と金属の種類の組み合わせや接合部の
幾何学的形状を既に最適化している場合は、同一環境に
おいて生じる接合部応力をそれ以上低減することは困難
である。
【０００９】従って、生じた応力に対してクラックを発
生しにくいセラミックスを電気絶縁体として採用するこ
とことが、接合シールの健全性を保つ上で有効である。
そこで、電気絶縁体用セラミックスとして高純度で転位
密度，エッチピット密度の小さいサファイアを採用し、
金属、特にコバールとの接合部を形成しセンサーを構成
する。本発明によれば、モリブデン濃度は１ppm 以下、
エッチピット密度は２本／mm2 以下に調整される。
生しにくいセラミックスを電気絶縁体として採用するこ
とことが、接合シールの健全性を保つ上で有効である。
そこで、電気絶縁体用セラミックスとして高純度で転位
密度，エッチピット密度の小さいサファイアを採用し、
金属、特にコバールとの接合部を形成しセンサーを構成
する。本発明によれば、モリブデン濃度は１ppm 以下、
エッチピット密度は２本／mm2 以下に調整される。
【００１０】通常の製法のサファイアにおいては、その
製作工程においてサファイア原料を溶解する坩堝の成分
であるモリブデン等の不純物を巻き込み、その結果不純
物を中心として転位が集積する。転位が集積した部分は
クラックの起点となりやすい。高純度化したサファイア
においては、転位密度，エッチピット密度が小さく転位
の集積する点もなく、応力に対してクラックを発生しに
くい素材となる。
製作工程においてサファイア原料を溶解する坩堝の成分
であるモリブデン等の不純物を巻き込み、その結果不純
物を中心として転位が集積する。転位が集積した部分は
クラックの起点となりやすい。高純度化したサファイア
においては、転位密度，エッチピット密度が小さく転位
の集積する点もなく、応力に対してクラックを発生しに
くい素材となる。
【００１１】このような高純度で転位密度，エッチピッ
ト密度が小さいサファイアを採用して接合部を構成する
ことにより、熱サイクルがある環境や中性子体が大きい
環境中においても接合部のシール健全性が向上する。接
合部のシール健全性が向上したセンサーはモニタリング
情報を安定に供給することができ、ひいてはプラント運
転の高信頼化につながる。
ト密度が小さいサファイアを採用して接合部を構成する
ことにより、熱サイクルがある環境や中性子体が大きい
環境中においても接合部のシール健全性が向上する。接
合部のシール健全性が向上したセンサーはモニタリング
情報を安定に供給することができ、ひいてはプラント運
転の高信頼化につながる。
【００１２】前述に記載のセンサーは原子炉の炉内計装
管等の原子炉炉内またはボトムドレインラインに設置
し、炉水の腐食電位，ｐＨ，溶存過酸化水素濃度，溶存
酸素濃度，溶存水素濃度，導電率等の水質に関わるパラ
メータを計測し、該センサーによりこれらのパラメータ
の内少なくとも１つをモニタリングすること、または該
モニタリング情報を基に原子力発電プラントの運転方法
を制御することができる。
管等の原子炉炉内またはボトムドレインラインに設置
し、炉水の腐食電位，ｐＨ，溶存過酸化水素濃度，溶存
酸素濃度，溶存水素濃度，導電率等の水質に関わるパラ
メータを計測し、該センサーによりこれらのパラメータ
の内少なくとも１つをモニタリングすること、または該
モニタリング情報を基に原子力発電プラントの運転方法
を制御することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】〔実施例１〕図１，図２は本発明
の一実施例を示すもので、図１に示す銀塩化銀電極型セ
ンサーおよび図２に示す白金電極型センサーを、図６に
示す沸騰水型原子炉の炉内に原子炉内計装管を通して装
着し、センサーを基準電極として炉内構造材の腐食電位
を測定し、炉水の水質制御を試みた例である。
の一実施例を示すもので、図１に示す銀塩化銀電極型セ
ンサーおよび図２に示す白金電極型センサーを、図６に
示す沸騰水型原子炉の炉内に原子炉内計装管を通して装
着し、センサーを基準電極として炉内構造材の腐食電位
を測定し、炉水の水質制御を試みた例である。
【００１４】図１に、高純度サファイアを電気絶縁体と
して採用した銀塩化銀電極型センサーの構造例を示す。
水中に設置され、主に腐食電位を計測する目的に使用さ
れる。電気絶縁体１は、エッチピット密度が２本／mm2
以下、二酸化アルミニウム以外の不純物濃度が２２ppm
以下で、その中のモリブデン濃度が１ppm 以下の高純度
サファイアからなり、円筒状の形状を有する。
して採用した銀塩化銀電極型センサーの構造例を示す。
水中に設置され、主に腐食電位を計測する目的に使用さ
れる。電気絶縁体１は、エッチピット密度が２本／mm2
以下、二酸化アルミニウム以外の不純物濃度が２２ppm
以下で、その中のモリブデン濃度が１ppm 以下の高純度
サファイアからなり、円筒状の形状を有する。
【００１５】サファイアは、不純物として、Ｍｏ，Ｓ
ｉ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｙ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｎａ，Ｋ，Ｃ
ａ，Ｓ，Ｐなどが含まれる。本発明に使用している高純
度サファイアの成分の一例を従来用いられていたものと
対比して表１（単位はppm である）に示した。表１に示
す様に本発明品は従来品に対し、Ｍｏ量が極端に低くな
っており、特に、Ｍｏ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｎａ，Ｋ,
Ｃａ及びＳ量は１０ppm以下である。更にいずれも５ppm
以下である。これら不純物量は合計で２２ppm以下と少
ないものである。
ｉ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｙ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｎａ，Ｋ，Ｃ
ａ，Ｓ，Ｐなどが含まれる。本発明に使用している高純
度サファイアの成分の一例を従来用いられていたものと
対比して表１（単位はppm である）に示した。表１に示
す様に本発明品は従来品に対し、Ｍｏ量が極端に低くな
っており、特に、Ｍｏ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｎａ，Ｋ,
Ｃａ及びＳ量は１０ppm以下である。更にいずれも５ppm
以下である。これら不純物量は合計で２２ppm以下と少
ないものである。
【００１６】
【表１】 電気絶縁体１の外側に装着された外部スリーブ２は、コ
バールからなり、電気絶縁体１と銀ロウ付により接合さ
れる。ステンレスSUS316L からなる金属製の電極ボディ
３は外部スリーブ２と溶接されている。内部スリーブ４
はコバールからなり、電気絶縁体１と銀ロウ付により接
合される。
バールからなり、電気絶縁体１と銀ロウ付により接合さ
れる。ステンレスSUS316L からなる金属製の電極ボディ
３は外部スリーブ２と溶接されている。内部スリーブ４
はコバールからなり、電気絶縁体１と銀ロウ付により接
合される。
【００１７】円筒状の電気絶縁体１に設けられた空洞内
には銀塩化銀電極５がマウントされる。円筒状の電気絶
縁体１の先端に設けられた蓋６により空洞内の液は外部
との間の移動が制限されるため、円筒状の電気絶縁体１
の内部は塩化銀の溶解度積によって決定される塩化物イ
オン濃度の溶液となり、銀塩化銀電極５の電極電位が定
まる。
には銀塩化銀電極５がマウントされる。円筒状の電気絶
縁体１の先端に設けられた蓋６により空洞内の液は外部
との間の移動が制限されるため、円筒状の電気絶縁体１
の内部は塩化銀の溶解度積によって決定される塩化物イ
オン濃度の溶液となり、銀塩化銀電極５の電極電位が定
まる。
【００１８】蓋６により電気絶縁体１の空洞は閉鎖され
ているが、空洞内の液と被検液との間は液絡がある。蓋
６は高純度サファイアまたは単結晶イットリア安定化ジ
ルコニアからなる。芯線７は銀塩化銀電極５から内部ス
リーブ４を介して電極ボディ３の内側に延びている。し
たがって、電気絶縁体１の一端は被検出体である液体に
曝され、その空洞内に設けた電極が液体と接触するが、
他端は内部スリーブ４によって完全に密閉されている。
ているが、空洞内の液と被検液との間は液絡がある。蓋
６は高純度サファイアまたは単結晶イットリア安定化ジ
ルコニアからなる。芯線７は銀塩化銀電極５から内部ス
リーブ４を介して電極ボディ３の内側に延びている。し
たがって、電気絶縁体１の一端は被検出体である液体に
曝され、その空洞内に設けた電極が液体と接触するが、
他端は内部スリーブ４によって完全に密閉されている。
【００１９】芯線７は銀ロウ付により内部スリーブ４に
接合される。電極ボディ３の内側に延びた芯線７が伝達
する銀塩化銀電極５の電位信号は、内部スリーブ４，ミ
ネラルインシュレーテッドケーブル８を介して電極ボデ
ィ３の外側に伝達される。
接合される。電極ボディ３の内側に延びた芯線７が伝達
する銀塩化銀電極５の電位信号は、内部スリーブ４，ミ
ネラルインシュレーテッドケーブル８を介して電極ボデ
ィ３の外側に伝達される。
【００２０】図２に、高純度サファイアを電気絶縁体と
して採用した白金電極型センサーの構造例を示す。水中
に設置され、主に腐食電位を計測する目的に使用され
る。図２において、電気絶縁体９は不純物濃度が２２pp
m 以下、その中のモリブデン濃度が１ppm 以下の高純度
サファイアからなり、円筒状の形状を有する。その他の
成分も図１で用いられているサファイアと同じである。
して採用した白金電極型センサーの構造例を示す。水中
に設置され、主に腐食電位を計測する目的に使用され
る。図２において、電気絶縁体９は不純物濃度が２２pp
m 以下、その中のモリブデン濃度が１ppm 以下の高純度
サファイアからなり、円筒状の形状を有する。その他の
成分も図１で用いられているサファイアと同じである。
【００２１】コバール製の外部スリーブ１０は、電気絶
縁体９の外側に銀ロウ付により接合される。ステンレス
SUS316L 製の電極ボディ１１は外部スリーブ１０と溶接
されている。電気絶縁体９に設けられた空洞の一端後述
する感知部となる白金電極１３が取り付けられ、他端に
はコバール製の内部スリーブ１２によって完全に封鎖さ
れている。内部スリーブ１２は、電気絶縁体９と銀ロウ
付により接合される。
縁体９の外側に銀ロウ付により接合される。ステンレス
SUS316L 製の電極ボディ１１は外部スリーブ１０と溶接
されている。電気絶縁体９に設けられた空洞の一端後述
する感知部となる白金電極１３が取り付けられ、他端に
はコバール製の内部スリーブ１２によって完全に封鎖さ
れている。内部スリーブ１２は、電気絶縁体９と銀ロウ
付により接合される。
【００２２】円筒状の電気絶縁体９の先端には白金電極
１３が銀ロウ付により接合される。白金電極型センサー
が置かれる水中に水素がある濃度以上溶存していれば、
白金電極１３は水素電極として作用し、白金電極１３の
電極電位が定まる。
１３が銀ロウ付により接合される。白金電極型センサー
が置かれる水中に水素がある濃度以上溶存していれば、
白金電極１３は水素電極として作用し、白金電極１３の
電極電位が定まる。
【００２３】芯線１４は白金電極１３から内部スリーブ
１２を介して電極ボディ１１の内側に延びている。芯線
１４は銀ロウ付により内部スリーブ１２に接合される。
電極ボディ１１の内側に延びた芯線１４が伝達する白金
電極１３の電位信号は、ミネラルインシュレーテッドケ
ーブル１５により電極ボディ１１の外側に伝達される。
１２を介して電極ボディ１１の内側に延びている。芯線
１４は銀ロウ付により内部スリーブ１２に接合される。
電極ボディ１１の内側に延びた芯線１４が伝達する白金
電極１３の電位信号は、ミネラルインシュレーテッドケ
ーブル１５により電極ボディ１１の外側に伝達される。
【００２４】図３と図４は、従来のサファイアと、図１
の電気絶縁体１および図２の電気絶縁体９として用いら
れる高純度サファイアとの組織の比較である。サファイ
ア表面を鏡面研磨した後、化学腐食液でエッチングして
表面に現われるエッチピットを顕微鏡観察した結果を模
式的に表した。
の電気絶縁体１および図２の電気絶縁体９として用いら
れる高純度サファイアとの組織の比較である。サファイ
ア表面を鏡面研磨した後、化学腐食液でエッチングして
表面に現われるエッチピットを顕微鏡観察した結果を模
式的に表した。
【００２５】図３に示す従来のサファイアには、エッチ
ピット（図３中の小さな黒点）が多く約３０本／mm2 で
転位密度が高い。また、図１０に示すように従来のサフ
ァイアには、生成時にルツボの成分であるモリブデンそ
の他の物質が不純物として取り込まれており（図３中の
大きな黒点）、それを中心として転位が集中している。
ピット（図３中の小さな黒点）が多く約３０本／mm2 で
転位密度が高い。また、図１０に示すように従来のサフ
ァイアには、生成時にルツボの成分であるモリブデンそ
の他の物質が不純物として取り込まれており（図３中の
大きな黒点）、それを中心として転位が集中している。
【００２６】この転位の集中点がクラックの起点になり
やすい。一方、図４に示す高純度サファイアの方は、エ
ッチピット密度が少なく２本／mm2 以下であり、転位が
集中するような不純物も観察されない。従って、クラッ
クの起点になりやすい場所がなく、接合部の応力による
割れの発生が抑制される。
やすい。一方、図４に示す高純度サファイアの方は、エ
ッチピット密度が少なく２本／mm2 以下であり、転位が
集中するような不純物も観察されない。従って、クラッ
クの起点になりやすい場所がなく、接合部の応力による
割れの発生が抑制される。
【００２７】図５は、図１の電気絶縁体１および図２の
電気絶縁体９として用いられる高純度サファイアと、従
来のサファイアの不純物量の比較である。スパークリン
グイオン源質量分析法により分析した。従来のサファイ
アと比較して高純度サファイアのトータル不純物量は低
く、特にモリブデン量は７０ppm から１ppm に低減され
ている。
電気絶縁体９として用いられる高純度サファイアと、従
来のサファイアの不純物量の比較である。スパークリン
グイオン源質量分析法により分析した。従来のサファイ
アと比較して高純度サファイアのトータル不純物量は低
く、特にモリブデン量は７０ppm から１ppm に低減され
ている。
【００２８】図６は、図１および図２に示したセンサー
を沸騰水型原子炉に装着し、炉内構造材の腐食電位を該
センサーを基準電極として測定し、炉水のモニタリング
や水質制御を試みた例である。１６は原子炉圧力容器、
１７は給水系、１８は再循環系、１９は再循環系ポン
プ、２０は原子炉冷却材浄化系、２１は原子炉冷却材浄
化系ポンプ、２２は主蒸気系、２３は高圧タービン、２
４は低圧タービン、２５は復水器、２６は低圧復水ポン
プ、２７は復水脱塩装置、２８は高圧復水ポンプ、２９
は低圧給水加熱器、３０は原子炉給水ポンプ、３１は高
圧給水加熱器である。
を沸騰水型原子炉に装着し、炉内構造材の腐食電位を該
センサーを基準電極として測定し、炉水のモニタリング
や水質制御を試みた例である。１６は原子炉圧力容器、
１７は給水系、１８は再循環系、１９は再循環系ポン
プ、２０は原子炉冷却材浄化系、２１は原子炉冷却材浄
化系ポンプ、２２は主蒸気系、２３は高圧タービン、２
４は低圧タービン、２５は復水器、２６は低圧復水ポン
プ、２７は復水脱塩装置、２８は高圧復水ポンプ、２９
は低圧給水加熱器、３０は原子炉給水ポンプ、３１は高
圧給水加熱器である。
【００２９】図１および図２に示したセンサーのペア３
２，３３，３４は炉内計装管３５を通して装着される。
この炉内計装管３５を通して装着されたセンサーは、上
部に設置されるものほど強い中性子が照射される。ま
た、図１および図２に示したセンサーのペア３６はボト
ムドレインライン３７に設置される。この部位には、中
性子はほどんど照射されない環境にある。センサーのペ
ア３２，３３，３４，３６の信号は信号測定機３８に送
られ、腐食電位の値がモニタリングされる。
２，３３，３４は炉内計装管３５を通して装着される。
この炉内計装管３５を通して装着されたセンサーは、上
部に設置されるものほど強い中性子が照射される。ま
た、図１および図２に示したセンサーのペア３６はボト
ムドレインライン３７に設置される。この部位には、中
性子はほどんど照射されない環境にある。センサーのペ
ア３２，３３，３４，３６の信号は信号測定機３８に送
られ、腐食電位の値がモニタリングされる。
【００３０】図７は、給水水素注入濃度と図６中のセン
サーのペア３２，３３，３４，３６で評価された腐食電
位の関係を示す。水素は図６中の水素注入装置３９を用
いて給水系に注入され、時間の経過と共に水素注入濃度
を増加させている。センサーの組３２，３３，３４，３
６は各組とも水素注入濃度と共に低下する腐食電位を評
価しており、各センサーの組は全て正常にモニタリング
情報を供給していることがわかる。水素注入濃度に対す
る腐食電位の低減効果は、部位によって異なっている。
サーのペア３２，３３，３４，３６で評価された腐食電
位の関係を示す。水素は図６中の水素注入装置３９を用
いて給水系に注入され、時間の経過と共に水素注入濃度
を増加させている。センサーの組３２，３３，３４，３
６は各組とも水素注入濃度と共に低下する腐食電位を評
価しており、各センサーの組は全て正常にモニタリング
情報を供給していることがわかる。水素注入濃度に対す
る腐食電位の低減効果は、部位によって異なっている。
【００３１】図８は、図６中のセンサーのペア３２，３
３，３４，３６の代わりに、図３のようなエッチング表
面を持つ従来のサファイアを電気絶縁体として採用して
製作したセンサーを腐食電位評価に供した例である。図
６中のセンサーのペア３４，３６と同じ部位に設置され
た従来のサファイアを用いたセンサーのペアは、高純度
サファイアを用いたセンサーのペア３４，３６の腐食電
位評価結果（図７）と同様の評価結果を示す。
３，３４，３６の代わりに、図３のようなエッチング表
面を持つ従来のサファイアを電気絶縁体として採用して
製作したセンサーを腐食電位評価に供した例である。図
６中のセンサーのペア３４，３６と同じ部位に設置され
た従来のサファイアを用いたセンサーのペアは、高純度
サファイアを用いたセンサーのペア３４，３６の腐食電
位評価結果（図７）と同様の評価結果を示す。
【００３２】この結果は、センサーのペア３４，３６と
同じ部位に設置された従来のサファイアを用いたセンサ
ーの機能が健全であることを示す。図６中のセンサーの
ペア３２と同じ部位に設置された従来のサファイアを用
いたセンサーのペアは、約１９０(mV vs.SHE）の一定の
腐食電位を示す。この現象は、センサーの電気絶縁体と
外部スリーブまたは内部スリーブとの接合部のシールが
健全性を失い、センサーの内部に水が浸入し、ミネラル
インシュレーテッドケーブルの電気絶縁性が失われたこ
とに起因する。
同じ部位に設置された従来のサファイアを用いたセンサ
ーの機能が健全であることを示す。図６中のセンサーの
ペア３２と同じ部位に設置された従来のサファイアを用
いたセンサーのペアは、約１９０(mV vs.SHE）の一定の
腐食電位を示す。この現象は、センサーの電気絶縁体と
外部スリーブまたは内部スリーブとの接合部のシールが
健全性を失い、センサーの内部に水が浸入し、ミネラル
インシュレーテッドケーブルの電気絶縁性が失われたこ
とに起因する。
【００３３】接合部のシールが健全性を失った理由は、
比較的強い中性子照射により電気絶縁体である従来のサ
ファイアがスエリングを起こした結果接合部に応力が発
生し、その応力により従来のサファイアを用いた電気絶
縁体にクラックを生じたためである。
比較的強い中性子照射により電気絶縁体である従来のサ
ファイアがスエリングを起こした結果接合部に応力が発
生し、その応力により従来のサファイアを用いた電気絶
縁体にクラックを生じたためである。
【００３４】図７の結果において、高純度サファイアを
電気絶縁体に用いたセンサーのペア３２が機能の健全性
を保った理由は、高純度サファイアにも同様にスエリン
グが起こり接合部に応力が発生するものの、高純度サフ
ァイアの応力に対する耐久性が優れているためである。
図６中のセンサーのペア３３と同じ部位に設置された従
来のサファイアを用いたセンサーのペアの機能は、水素
注入の初期から健全性を失った。
電気絶縁体に用いたセンサーのペア３２が機能の健全性
を保った理由は、高純度サファイアにも同様にスエリン
グが起こり接合部に応力が発生するものの、高純度サフ
ァイアの応力に対する耐久性が優れているためである。
図６中のセンサーのペア３３と同じ部位に設置された従
来のサファイアを用いたセンサーのペアの機能は、水素
注入の初期から健全性を失った。
【００３５】図９は、図６中のセンサーのペア３４で評
価される腐食電位が約５０（mV vs.SHE ）を保つように
給水系への水素注入を行った例である。センサーのペア
３４の信号は図６中の信号測定機３８に送られ腐食電位
の値が測定される。
価される腐食電位が約５０（mV vs.SHE ）を保つように
給水系への水素注入を行った例である。センサーのペア
３４の信号は図６中の信号測定機３８に送られ腐食電位
の値が測定される。
【００３６】測定された腐食電位の値は図６中の水素注
入量制御用コンピュータ４０に送られ、図６中の水素注
入装置３９による水素注入量を決定する。水素注入量を
決定するアルゴリズムは水素注入量制御用コンピュータ
４０の中にプログラミングされている。高純度サファイ
アを採用したセンサーがモニタリング情報を安定に供給
し、水素注入量制御によるプラント運転を可能にしてい
る。
入量制御用コンピュータ４０に送られ、図６中の水素注
入装置３９による水素注入量を決定する。水素注入量を
決定するアルゴリズムは水素注入量制御用コンピュータ
４０の中にプログラミングされている。高純度サファイ
アを採用したセンサーがモニタリング情報を安定に供給
し、水素注入量制御によるプラント運転を可能にしてい
る。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、中性子が照射されるよ
うな環境でも機能を損なわないようなセンサーが供給で
きる。従って、原子炉の炉内においても腐食電位等のデ
ータを安定に取得することが可能になり、炉水環境のモ
ニタリングや、モニタリング結果を反映したプラント運
転が可能になる。延いては、炉内構造材料に応力腐食割
れ等の損傷を防止することができ、プラントの高信頼性
に寄与することができる。
うな環境でも機能を損なわないようなセンサーが供給で
きる。従って、原子炉の炉内においても腐食電位等のデ
ータを安定に取得することが可能になり、炉水環境のモ
ニタリングや、モニタリング結果を反映したプラント運
転が可能になる。延いては、炉内構造材料に応力腐食割
れ等の損傷を防止することができ、プラントの高信頼性
に寄与することができる。
【図１】高純度サファイアを電気絶縁体として採用した
銀塩化銀電極型センサーの断面図。
銀塩化銀電極型センサーの断面図。
【図２】高純度サファイアを電気絶縁体として採用した
白金電極型センサーの断面図。
白金電極型センサーの断面図。
【図３】従来のサファイアの表面を鏡面研磨した後、化
学腐食液でエッチングして表面に現われるエッチピット
を顕微鏡観察した結果の模式図。
学腐食液でエッチングして表面に現われるエッチピット
を顕微鏡観察した結果の模式図。
【図４】高純度サファイアの表面を鏡面研磨した後、化
学腐食液でエッチングして表面に現われるエッチピット
を顕微鏡観察した結果の模式図。
学腐食液でエッチングして表面に現われるエッチピット
を顕微鏡観察した結果の模式図。
【図５】本発明のセンサーを沸騰水型原子炉に装着し、
炉内構造材の腐食電位を該センサーを基準電極として測
定し、炉水のモニタリングや水質制御を試みたシステム
図。
炉内構造材の腐食電位を該センサーを基準電極として測
定し、炉水のモニタリングや水質制御を試みたシステム
図。
【図６】高純度サファイアを採用したセンサーで評価さ
れた腐食電位と給水水素注入濃度との関係を示す線図。
れた腐食電位と給水水素注入濃度との関係を示す線図。
【図７】従来のサファイアを採用したセンサーで評価さ
れた腐食電位と給水水素注入濃度との関係を示す線図。
れた腐食電位と給水水素注入濃度との関係を示す線図。
【図８】高純度サファイアを採用したセンサーで評価さ
れる腐食電位を一定値に保つように給水系への水素注入
を行った腐食電位と時間との関係を示す線図。
れる腐食電位を一定値に保つように給水系への水素注入
を行った腐食電位と時間との関係を示す線図。
１，９…電気絶縁体（高純度サファイア）、２，１０…
外部スリーブ、３，１１…電極ボディ、４，１２…内部
スリーブ、５…銀塩化銀電極、６…蓋、７，１４…芯
線、８，１５…ミネラルインシュレーテッドケーブル、
１３…白金電極、１６…原子炉圧力容器、１７…給水
系、１８…再循環系、１９…再循環系ポンプ、２０…原
子炉冷却材浄化系、２１…原子炉冷却材浄化系ポンプ、
２２…主蒸気系、２３…高圧タービン、２４…低圧ター
ビン、２５…復水器、２６…低圧復水ポンプ、２７…復
水脱塩装置、２８…高圧復水ポンプ、２９…低圧給水加
熱器、３０…原子炉給水ポンプ、３１…高圧給水加熱
器、３２，３３，３４，３６…センサーのペア、３５…
炉内計装管、３７…ボトムドレインライン、３８…信号
測定機、３９…水素注入装置、４０…水素注入量制御用
コンピュータ。
外部スリーブ、３，１１…電極ボディ、４，１２…内部
スリーブ、５…銀塩化銀電極、６…蓋、７，１４…芯
線、８，１５…ミネラルインシュレーテッドケーブル、
１３…白金電極、１６…原子炉圧力容器、１７…給水
系、１８…再循環系、１９…再循環系ポンプ、２０…原
子炉冷却材浄化系、２１…原子炉冷却材浄化系ポンプ、
２２…主蒸気系、２３…高圧タービン、２４…低圧ター
ビン、２５…復水器、２６…低圧復水ポンプ、２７…復
水脱塩装置、２８…高圧復水ポンプ、２９…低圧給水加
熱器、３０…原子炉給水ポンプ、３１…高圧給水加熱
器、３２，３３，３４，３６…センサーのペア、３５…
炉内計装管、３７…ボトムドレインライン、３８…信号
測定機、３９…水素注入装置、４０…水素注入量制御用
コンピュータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｃ 17/02 ＧＤＬＦ Ｆターム(参考） 2G060 AA06 AC02 AE04 AE17 AE18 AE28 AE40 AF08 AF15 AG03 EA08 FA01 FA06 FB02 KA11 2G075 AA02 BA03 CA40 DA02 DA14 DA16 FA11 FC16 GA14
Claims (5)
- 【請求項１】一端に感知部が設けられ他端に内部スリー
ブが接続されているほぼ円筒状のサファイア製の電気絶
縁体を設け、前記内部スリーブを前記電気絶縁体の他端
に接合するとともに、前記感知部と前記内部スリーブを
前記電気絶縁体に設けた空洞を介して電気的に接続し、
円筒状の金属ボディの一端を前記電気絶縁体の外側に接
合したセンサーにおいて、前記サファイア中のモリブデ
ン量が１ppm 以下であることを特徴とするセンサー。 - 【請求項２】一端に感知部が設けられ他端に内部スリー
ブが接続されているほぼ円筒状のサファイア製の電気絶
縁体を設け、前記内部スリーブを前記電気絶縁体の他端
に接合するとともに、前記感知部と前記内部スリーブを
前記電気絶縁体に設けた空洞を介して電気的に接続し、
円筒状の金属ボディの一端を前記電気絶縁体の外側に接
合したセンサーにおいて、前記電気絶縁体を構成するサ
ファイア中のモリブデン量が１ppm 以下及びエッチピッ
ト密度が２本／mm2 以下であることを特徴とするセンサ
ー。 - 【請求項３】前記サファイアと接合される前記金属部材
および金属ボディがコバールである請求項１、または２
に記載のセンサー。 - 【請求項４】感知部が被検体液と接触し、この感知部が
銀ハロゲン化銀電極または白金電極である請求項１また
は２、または３に記載のセンサー。 - 【請求項５】一端に感知部が設けられ他端に内部スリー
ブが接続されているほぼ円筒状のサファイア製の電気絶
縁体を設け、前記内部スリーブを前記電気絶縁体の他端
に接合するとともに、前記感知部と前記内部スリーブを
前記電気絶縁体に設けた空洞を介して電気的に接続し、
円筒状の金属ボディの一端を前記電気絶縁体の外側に接
合したセンサーにおいて、前記サファイアは不純物濃度
が２２ppm 以下であることを特徴とするセンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10336490A JP2000146891A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10336490A JP2000146891A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | センサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000146891A true JP2000146891A (ja) | 2000-05-26 |
Family
ID=18299679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10336490A Pending JP2000146891A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000146891A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014052279A (ja) * | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 腐食電位センサ |
| JP2014173928A (ja) * | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 腐食電位センサ |
-
1998
- 1998-11-12 JP JP10336490A patent/JP2000146891A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014052279A (ja) * | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 腐食電位センサ |
| JP2014173928A (ja) * | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 腐食電位センサ |
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