JP2003028985A - 亜鉛注入システムおよびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 亜鉛注入における溶解度を考慮した運転制御
を容易にし、溶解操作頻度を低減するとともに、装置の
小型化を実現してシステム全体の装置規模低減に資する
システムを提供する。 【解決手段】 高濃度ホウ酸水溶液で亜鉛を完全に溶解
する、溶解タンクと、該溶解タンクから導入される高濃
度亜鉛溶解液を所定の亜鉛濃度まで希釈して、原子炉冷
却材中に注入する、注入タンクと、さらに必要に応じ
て、前記溶解タンクの前段に、純水又はホウ酸水溶液へ
亜鉛を供給して、亜鉛化合物粒子スラリを調製する、ス
ラリータンクと、を含むことを特徴とする亜鉛注入シス
テム、並びに、その運転方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧水型原子炉冷
却材への亜鉛注入を担うシステムおよびその運転方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】加圧水型原子炉冷却材への亜鉛注入を担
う装置に関しては、これまで具体的な技術は提案されて
いない。それに対して、沸騰水型原子炉冷却材への亜鉛
注入を担う装置に関しては、特開平7-159593と特開平8-
86899が公開されている。いずれの発明も沸騰水型原子
炉発電プラントを対象としており、加圧水型原子炉発電
プラントに適用するには、次のような課題があった。特
開平7-159593に開示された技術は、図８に示すように、
亜鉛を溶解度の低い純水に溶解させる必要があることか
らその溶解度を高めるための高温高圧の溶解容器などが
必要であり、かつ亜鉛の溶解速度を規定する亜鉛源とし
て充填されている酸化亜鉛粒子の表面積は、溶解程度に
応じて変化するため、その制御が難しかった。

【０００３】一方、特開平8-86899には、図９に示すよ
うに、炭酸ガスで飽和した水溶液中では亜鉛を高濃度で
溶解できるため「純水に対する亜鉛の溶解度は温度が高
いと大きくなる」課題を解決し、低温常圧で操作できる
ようにしたものであると記載されている。しかしなが
ら、炭酸等の電解質を含む水溶液では、亜鉛の溶解度は
40ppm強にしかならず、高濃度の限度が低いものであ
り、装置規模の低減、溶解操作頻度の低減への効果が小
さいものであった。更に、炭酸ガス等これまでの原子炉
冷却材中に含まれていない物質の添加が原子炉運転に与
える影響も無視できないものである。例えば、炭酸ガス
を原子炉冷却材中に注入すると、原子炉での放射線照射
により、半減期が5,730年という長寿命放射性核種であ
るＣ-14の生成増大につながり、炉水浄化、廃水処理、
装置開放時の廃ガス処理に余計な装置、設備が必要とな
る可能性、および燃料棒表面への炭化物析出による異常
昇温に伴う燃料被覆管損傷につながる危険性などがあ
る。また、高濃度亜鉛水溶液は注入点において復水と混
合するが、復水には炭酸ガスが溶解していないため、混
合水の亜鉛溶解度は急激に減少し、ここで希釈された亜
鉛濃度が溶解度を上回った部分では、亜鉛が粒子として
析出、器壁に付着することになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、亜鉛注入における溶解度を考慮した運転制
御を容易にし、溶解操作頻度を低減するとともに、装置
の小型化を実現してシステム全体の装置規模低減に資す
るシステムを開発すべく、鋭意検討した。その結果、本
発明者らは、先ず、加圧水型原子炉冷却材として用いら
れるホウ酸水溶液の室温付近において、温度の低い方が
亜鉛の溶解度が高く、溶解度の最も低い温度で設計して
おけば、溶解タンク以降の設備で亜鉛の析出の危険性を
回避可能であること、さらに、ホウ酸水溶液中の亜鉛の
溶解度はホウ素濃度に対して下に凸の曲線であり、ホウ
素濃度が2,000ppm程度以上ではその曲線以上に溶解度が
増大することを見出した。そして、亜鉛溶解度の高い極
めて高濃度のホウ酸水で亜鉛を完全に溶解してから、必
要に応じた亜鉛濃度まで希釈する方法によって、上記問
題点が解決されることを見い出した。本発明は、かかる
見地より完成されたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、高
濃度ホウ酸水溶液で亜鉛を完全に溶解する、溶解タンク
と、該溶解タンクから導入される高濃度亜鉛溶解液を必
要に応じた所定の亜鉛濃度まで希釈して、原子炉冷却材
中に注入する、注入タンクと、を含む亜鉛注入システム
を提供するものである。ここで、前記溶解タンクの前段
には、純水又はホウ酸水溶液へ亜鉛を供給して、亜鉛化
合物粒子スラリを調製する、スラリータンクを備えるこ
とができる。前記亜鉛化合物としては、酸化亜鉛、水酸
化亜鉛又はホウ酸亜鉛が挙げられる。前記スラリータン
クでは、亜鉛粒子を均一濃度スラリとして調製すること
が好ましい。また、前記スラリータンクから溶解タンク
へ供給される亜鉛化合物粒子スラリについては、該スラ
リを弁操作により計量容器で正確に計量する態様が好適
である。

【０００６】本システムでは溶解タンクへの亜鉛の供給
に際しては、亜鉛粒子を蓄えるホッパーと重量測定器と
を備えた供給装置によって、遠隔で亜鉛粒子を自動計量
して供給することもできる。前記溶解タンクおよび前記
注入水タンク内の亜鉛溶解液を冷却する、冷却器を設け
ることが可能であり、この冷却器によって、溶解タンク
および注入水タンク内の亜鉛溶解液の温度を0〜15℃の
範囲に保持することが効果的である。本発明では前記溶
解タンクの前流には、供給する亜鉛スラリ液およびホウ
酸水溶液のそれぞれに積算流量計を設けて、溶解タンク
内の残留液量を検知し、添加する亜鉛量および液量を設
定して、演算処理によって液量制御を行うことができ
る。また、前記注入水タンクの前流には、供給する亜鉛
スラリ液および純水のそれぞれに積算流量計を設けて、
注入水タンク内の残留液量を検知し、添加する亜鉛量お
よび液量を設定して、演算処理によって液量制御を行う
ことができる。

【０００７】また本発明では、上記した亜鉛注入システ
ムの運転方法として、高濃度亜鉛溶解液を調製する前記
溶解タンクにおいて、ホウ素濃度をホウ酸溶解度の最も
低い設計温度の最低値から設定し、亜鉛濃度は亜鉛溶解
度／ホウ素濃度比の最も低い設計温度の最高値から設定
するとともに、亜鉛濃度／ホウ素濃度比が0.030より小
さいように運転制御する方法が挙げられる。さらに、前
記注入タンクにて、原子炉冷却材中のホウ素濃度と略同
濃度のホウ素濃度で溶解した亜鉛を、原子炉冷却材補給
水として注入する運転方法も挙げられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る亜鉛注入シス
テムおよびその運転方法について、添付図面を参照しな
がら、その具体的な実施形態を説明する。実施の形態（その１） 図１は、本実施の形態の亜鉛注入装置の系統図であり、
基本となる系統を示したものである。１スラリタンクは
２スラリタンク撹拌装置を具備し、４純水又はホウ酸水
溶液供給配管が接続されており、５亜鉛投入口を有す
る。出口は３スラリポンプ入口に接続されている。１１
溶解タンクは１２溶解タンク撹拌装置を具備し、１４ホ
ウ酸水溶液供給配管が接続されており、３スラリポンプ
出口からの６亜鉛スラリ液受入口を有する。出口は１３
溶解液移送ポンプ入口に接続されている。２１注入水タ
ンクは２２注入水タンク撹拌装置を具備し、２４純水供
給配管が接続されており、１３溶解液移送ポンプ出口か
らの１６亜鉛溶解液受入口を有する。出口は２３注入水
ポンプ入口に接続されている。２３注入水ポンプ出口配
管は、２１注入水タンクへの循環配管と３２補給水ポン
プ入口に分かれる。３２補給水ポンプ出口配管は原子炉
冷却材系統に接続されている（図示せず）。

【０００９】本実施の形態では、１スラリタンクで亜鉛
を水又はホウ酸水溶液に加える。亜鉛は水への溶解性が
低いので、この１タンクでは亜鉛を溶かすのではなく
て、スラリー状の粒子として均一に分散する。そこから
一定量を次の１１溶解タンクに移行して、この１１タン
クにて完全に溶解する。但し、ここでの溶解は通常の飽
和溶解度よりも低い濃度で溶解させておく。ここでの高
濃度の１６亜鉛溶解液を後段の２１注入水タンクに送っ
て、純水を加えて濃度を薄める。その低濃度になった注
入水を、３２補給水ポンプを用いて、加圧水型原子炉の
ループ水に注入する。以下、より具体的に説明する。

【００１０】酸化亜鉛、水酸化亜鉛もしくはホウ酸亜鉛
の化学形態の粒子状の亜鉛（以下、5a亜鉛粒子）を、５
亜鉛投入口より１スラリタンクに投入する。１スラリタ
ンクには、４純水またはホウ酸水溶液供給配管から純水
又はホウ酸水溶液を所定量張り込む。この張り込みは、
上記亜鉛の投入以前に行ってもよい。２スラリタンク撹
拌装置を運転し、１スラリタンク内亜鉛粒子濃度（以下
スラリ濃度と記載）を均一にする。３スラリポンプを運
転し、所定量の６亜鉛スラリ液を１１溶解タンクに供給
する。１１溶解タンクには１４ホウ酸水溶液供給配管か
ら所定量の高濃度ホウ酸水溶液が張り込まれており、１
２溶解タンク撹拌装置により亜鉛は所定の高濃度で完全
に溶解される。完全に溶解された所定高濃度の１６亜鉛
溶解液は１３溶解液移送ポンプにより所定量２１注入水
タンクに移送される。２１注入水タンクには所定量の２
４純水が供給され、２２注入水タンク撹拌装置により所
定濃度に均一に希釈される。２１注入水タンクで所定濃
度に調整された亜鉛溶液は、２３注入水ポンプにより、
３２補給水ポンプ入口に送られ、補給水と合流する。な
お、一部の亜鉛溶液は、２３注入水ポンプの最低流量確
保と２１注入水タンク内撹拌の目的で、２１注入水タン
クにもどされる。なお、２１注入水タンクおよびこれに
付随する設備は２系統設置される。これにより、一方の
２１注入水タンク系統が上記の希釈工程中にあっても、
もう一系統は原子炉冷却材系統への亜鉛の供給を実施で
きるので、常時亜鉛供給を行うことができる。

【００１１】これらの基本システムにより、次の効果が
得られる。 亜鉛の溶解は、１１溶解タンクにて亜鉛溶解度の極
めて高い高濃度ホウ酸水（通常ホウ素濃度2000ppm以
上）を用いて行うため、１２溶解タンクおよびそれに付
随する設備の規模を小さくすることができ、かつ溶解操
作頻度も低減することができる。 １２溶解タンクで完全に亜鉛は溶解されているた
め、２１注入水タンクでは溶解操作が不要で、単純に希
釈のみを行えばよいので、２１注入水タンクの容量を小
さくすることができ、装置規模、設備コストが小さくで
きる。 高濃度ホウ酸水中では亜鉛溶解度が極めて高く、溶
解速度も速いため、１２溶解タンクの容量を小さくで
き、設置面積、設備コストが小さくできる。 亜鉛の形態として酸化亜鉛、水酸化亜鉛もしくはホ
ウ酸亜鉛を用いても、上記項の特徴は損なわれること
はなく、これらを用いることができる。つまり、加圧水
型原子炉冷却材中に含まれていない元素の添加がなく、
原子炉運転に与える悪影響の懸念がない。 一度に多量の、例えば原子炉１サイクル運転分に必
要な、亜鉛を仕込めるため、亜鉛の投入頻度を低減で
き、省力化につながる。 亜鉛の仕込みのみ人手を要するが原則的に放射性物
質を扱う必要がなく、また、それ以降は自動運転が可能
となり、省力化されるとともに、信頼性が増大し、被曝
低減にも寄与する。 常温常圧の設備で対応でき、設備コスト、運転コス
トが低減する。

【００１２】実施の形態（その２） 図２は、実施の形態（その２）の系統図であり、実施の
形態（その１）の１スラリタンクから１２溶解タンク入
口までの亜鉛スラリ供給部に該当する。ここでは実施の
形態（その１）に追加して記載した構成について、説明
する。１スラリタンクには1a液位計を具備しており、４
純水（もしくはホウ酸水）ラインには4b弁、4a積算流量
計が、7a窒素ガスラインには7c弁が、１スラリタンク気
相部には5a亜鉛投入口、7b圧力計が設置されている。６
亜鉛スラリラインには、6a四方弁、6b計量容器、6c三方
弁が設置されている。

【００１３】１スラリタンクへの亜鉛の投入は5a亜鉛投
入口から所定量を投入する。４純水の所定量張り込み
は、4a積算流量計の信号により4b弁の開閉により行うこ
とができる。4a積算流量計に代えて、1a液位計の信号に
よっても可能である。このとき、6a四方弁は、4b弁から
１スラリタンクへのラインのみが開である。４純水の張
り込みが終了すると（前の液が残っていた場合は継続し
て）２スラリタンク撹拌装置を運転し、１スラリタンク
内を撹拌状態にする。そこに５亜鉛を投入し、２スラリ
タンク撹拌装置運転を継続して、スラリ濃度を均一に維
持する。４純水の張り込みが終了すると、6a四方弁の流
路を６亜鉛スラリ液が１スラリタンクと３スラリポンプ
の間で循環するように切り替える。通常運転時には、6b
計量容器を流れるように6a四方弁の流路を設定する。こ
の時、6c三方弁も１スラリタンクへ戻るラインが開であ
る。

【００１４】この状態から、６亜鉛スラリ液は6b計量容
器を経由せず直接１スラリタンクに戻るラインを、４純
水は6b計量容器を流れるように6a四方弁を切り替える。
同時に6b計量容器から１１溶解タンクへ流れるように6c
三方弁を切り替える。これらの操作により、6b計量容器
で正確に計量された６亜鉛スラリ液が１１溶解タンクへ
移送される。４純水を１４ホウ酸水溶液と同ホウ酸濃度
のホウ酸水溶液にしておけば、次工程での１１溶解タン
ク内溶液のホウ酸濃度を調整する必要がなく、好適であ
る。ここでは、6a四方弁、6c三方弁を用いたが、普通の
二方弁の組み合わせでこれらと同機能を持たせることも
可能であり、それに代えられることは言うまでもない。
６亜鉛スラリ液のスラリ濃度は高ければ高いほど、１ス
ラリタンクの容量は小さくできるが、一方、スラリ均一
懸濁状態の維持、機器の摩耗の点からは低い方が望まし
い。これらを総合的に勘案すると、スラリ濃度は、0.1
〜10％程度が好適である。さらには、0.5〜5％程度が実
用的である。これらにより、正確に遠隔にて5a亜鉛粒子
を１１溶解タンクに供給できる。この装置、操作により
亜鉛の仕込み頻度が極めて低くできるとともに、取り扱
い物容積が極小化し、省力化、設備規模の極小化が図れ
る。なお、7a窒素ガス、7b圧力計、7c弁、7d逆止弁は、
６亜鉛スラリ液に酸素が混入するのをさけるためのカバ
ーガス系であり、本発明に本質的に関わるものではな
い。

【００１５】実施の形態（その３） 図３は、実施の形態（その３）の系統図であり、実施の
形態（その２）の部分に代えて用いるものである。した
がって、実施の形態（その１）の溶解タンクへの亜鉛の
供給は、実施の形態（その２）又は（その３）のいずれ
かを用いる。本実施の形態は、１１溶解タンク頂部の亜
鉛供給口に直接設置される。図３は、溶解タンク１１の
上部の機構図である。スラリータンク１の代わりに、直
接、粉体である亜鉛を重量測定器９ｅを用いて計量し
て、溶解タンク１１に導入する機構である。この重量測
定器９ｅでは、当初重量を測定した後、亜鉛粉体を載せ
て計量し、さらに空になった重量を測定することによっ
て、正確に溶解タンク１１に導入した重量を計測する。
その際の供給する水量も計量する。この際、下から水蒸
気が上昇してくると、粉体が付着して正確に落下しない
ような状況が考えられるため、本形態では９ｃおよび９
ｇにそれぞれ弁を設けて、亜鉛ホッパー９ａ等への水蒸
気の混入を防いでいる。以下、より具体的に説明する。

【００１６】9a亜鉛ホッパ下部には亜鉛粒子切り出し用
9bフィーダが具備されている。9bフィーダ出口下部に、
十分大きな口径（開時、口径に近い開口）の9c弁があ
り、その下に9bフィーダ出口の真下となるように9d受容
器が設置されている。この9d受容器は9e重量測定器と下
部に9fゲートを有している。その下には、9c弁と同様十
分大きな口径の9g弁がある。したがって、9d受容器は9c
弁と9g弁に挟まれた大口径管の中に位置する。9g弁は同
様十分大きな口径の配管を通じ１１溶解タンク頂部の亜
鉛供給口に接続されている。

【００１７】9a亜鉛ホッパ内の5a亜鉛粒子は9bフィーダ
により一定速度で切り出され開状態の9c弁をそのまま落
下して9fゲートが閉状態の9d受容器に供給される。9e重
量測定器で所定量の5a亜鉛粒子が供給されたことを検知
すると9bフィーダの運転を停止し、9c弁を閉とする。次
に、それまで閉であった9g弁を開とする。9fゲートを開
とし、9d受容器に堆積した5a亜鉛粒子を１１溶解タンク
に落下供給する。9fゲートを閉とし、続いて9g弁を閉と
する。9e重量測定器で空となった9d受容器重量を測定
し、正確に落下供給された5a亜鉛粒子重量を求める。こ
れらにより、正確に遠隔にて5a亜鉛粒子を１１溶解タン
クに供給できる。この装置、操作により亜鉛の仕込み頻
度が極めて低くできるとともに、取り扱い物容積が極小
化し、省力化、設備規模の極小化が図れる。これら効果
は実施例２と同様であるが、この部分の機器容積は亜鉛
粒子をスラリにせずそのまま取り扱う分だけ更に小さく
なる。

【００１８】実施の形態（その４） 図４は実施の形態（その４）の溶解タンクにおける、希
釈操作要領をグラフで示したものである。図４におい
て、実線およびプロット点が亜鉛溶解度測定値、点線が
操作線の一例である。特開平8-86899に記載のように、
純水に対する亜鉛の溶解度は温度が高いと大きくなると
されていたが、加圧水型原子炉冷却材として用いられる
ホウ酸水溶液に対する室温付近におけるそれについて
は、詳細に調べられたことはなかった。そこで、本シス
テムを設置する加圧水型原子炉発電プラント建屋内の雰
囲気温度である、10〜40℃において、ホウ酸水溶液に対
する亜鉛の溶解度を綿密に調査測定した。その結果、こ
の温度範囲では、特開平8-86899に記載されている純水
の場合とは逆に、温度の低い方が亜鉛の溶解度が高いこ
とが判明した。このため、溶解度の最も低い40℃で設計
しておけば、溶解タンク以降の設備で亜鉛の析出の危険
性回避の点から最も安全側である。

【００１９】このことより、40℃における亜鉛の溶解度
を、ホウ酸濃度（図ではホウ酸中のホウ素[Ｂ]濃度で表
示）をパラメタに更に詳細に測定した。その結果が図４
である。この図から、ホウ酸水溶液中の亜鉛の溶解度
は、ホウ素濃度に対して下に凸の曲線であり、ホウ素濃
度が2,000ppm程度以上では2,000ppm程度までの溶解度曲
線以上に溶解度が増大することを見出した。注入水タン
クにおけるホウ素濃度を補給水と同一とするために、こ
こで純水による希釈を行う。この時の亜鉛濃度とホウ素
濃度の関係は同一倍率で希釈されていくので、図４の点
線で示されるように、原点を通る直線である。この直線
が亜鉛溶解度曲線を上回らないようにすることにより、
言い換えれば、亜鉛溶解度／ホウ素濃度の比の最小値よ
りも、小さい亜鉛濃度／ホウ素濃度比を維持することに
より、いずれのホウ素濃度においても亜鉛の析出のない
条件を作ることができる。

【００２０】試験測定の結果、亜鉛溶解度／ホウ素濃度
比の最小値は、0.030であることが確かめられた。上記
条件を満たすためには、亜鉛濃度／ホウ素濃度比が0.03
0より小さいことが必要である。図４では、若干の余裕
（最大でも溶解度の93％の亜鉛濃度）を持った亜鉛濃度
／ホウ素濃度比が0.028の場合を点線で示した。上述し
た通り、注入水タンクで希釈される前の原液、すなわち
溶解タンクの亜鉛、ホウ素濃度はこの直線上にある。溶
解タンクのホウ素濃度が高ければ高いほど、溶解タンク
における亜鉛濃度を高くでき溶解タンク系統の容量を小
さくできるが、ホウ酸の純水に対する溶解度があり、む
やみに高くすることはできない。ホウ酸の純水に対する
溶解度は温度の低い方が小さく、雰囲気温度の最低温度
10℃では約6,000ppmである。よって設計・運転上は約5,
000ppm程度とすることが妥当である。例えば、ホウ素濃
度が5,000ppmの場合の亜鉛溶解度測定値は280ppm(ｂ点)
であり、亜鉛溶解度／ホウ素濃度比は280/5,000＝0.056
と、上記した最小値0.030のほぼ２倍であり、先程と同
様に亜鉛濃度／ホウ素濃度比を0.028で設定すると、い
ずれのホウ素濃度においても亜鉛の析出のない条件（図
４の操作線）となるようにできる。

【００２１】実施の形態（その５） 図５a,bは実施の形態（その５）の系統図であり、実施
の形態（その１）の11溶解タンク、21注入水タンク廻り
のみを示したものである。実施の形態（その１）に付加
したものについてのみ、説明する。17は冷却水、18,28
は冷却器、29は温度検出端と17冷却水流量制御を組み合
わせた温度調節系である。溶解度は温度に依存するが、
温度が低い方が亜鉛は溶解性が高い。よって、11溶解タ
ンクおよび21注入水タンクにて18冷却器を設置して溶解
率を高めることができる。溶解度が上昇するので、同じ
量の亜鉛を溶解させる場合、少ない量の溶解液で足り、
11溶解タンクあるいは21注入水タンクも小型化できる。
ａは冷却器をタンク内部に設けた一例であり、ｂは冷却
器をタンク外部に設けた一例である。以下、より具体的
説明する。

【００２２】図５aは、11溶解タンクおよび21注入水タ
ンク内に18a,28a冷却器を挿入したもので、この中を17
冷却水が流れるようになっている。図５bは、13溶解液
移送ポンプ出口および23注入水移送ポンプ出口に18b,28
b冷却器を設けたもので、この18b,28b冷却器にて亜鉛溶
解液は17冷却水により冷却され11溶解タンクおよび21注
入水タンクに循環して戻る。図５a,bいずれの場合も、1
9,29温度調節系により、亜鉛溶解液の温度を所定の低温
に保つ。10℃における亜鉛溶解度は40℃の時の約２倍あ
ることが確かめられており、11溶解タンクおよび21注入
水タンク内の液温度を10℃に冷却することにより、これ
らタンクの亜鉛濃度を40℃の実施の形態（その４）の場
合の約２倍にすることができ、逆にこれらタンクの容量
を半分にすることができ、タンクその他付随機器のコス
ト低減、および設置スペースの低減による収納建屋縮減
にも寄与する。

【００２３】実施の形態（その６） 図６は、実施の形態（その６）の系統図であり、本希釈
操作に関わる部分のみを図示している。実施の形態（そ
の１）に付加して図示した部分についてのみ説明する。
6v,14vは弁、6f,14fは積算流量計、19は液位計、40は演
算処理、制御装置である。ここでは11溶解タンクの前流
に、供給する亜鉛スラリ液およびホウ酸水溶液のそれぞ
れに積算流量計を設けて、溶解タンク内の残留液量を検
知し、添加する亜鉛量および液量を設定して、演算処理
によって流量制御を行うシステムである。

【００２４】11溶解液タンクに残留している液量を、19
液位計により検知した液位から40演算処理、制御装置に
より算出する。希釈後の液量との差から、6f,14f積算流
量計の信号出力設定値を40演算処理、制御装置により設
定する。6亜鉛スラリ液、14ホウ酸水溶液を送液し、各
々6f,14f積算流量計の信号出力設定値に達すると、6v,1
4v弁は開から閉となり、設定された各液量が11溶解液タ
ンクに送られる。この操作により自動的に所定の亜鉛濃
度となるように6亜鉛スラリ液、14ホウ酸水溶液が送ら
れる。これにより、11溶解液タンクに残留している液を
廃棄することなく、有効に次の溶解操作に利用すること
ができる。また、11溶解液タンクでなく21注入水タンク
の場合にも、6亜鉛スラリ液を16亜鉛溶解液、14ホウ酸
水溶液を24純水と読み替えれば、全く同一操作で同一の
効果が得られる。

【００２５】実施の形態（その７） 図７は、実施の形態（その７）の系統図である。本希
釈、注入操作に関わる部分のみを図示している。実施の
形態（その１）に付加して図示した部分についてのみ説
明する。16v,24v,28vは弁、28fは流量計、16f,24fは積
算流量計、19は液位計、41は演算処理、制御装置であ
る。21注入水タンクの前流に、供給する16亜鉛スラリ液
および24純水のそれぞれに積算流量計を設けて、注入水
タンク内の残留液量を検知し、添加する亜鉛量および液
量を設定して、演算処理によって流量制御を行うシステ
ムである。

【００２６】原子炉冷却材中ホウ素濃度の測定値を41演
算処理、制御装置に入力し、21注入水タンクでのホウ素
濃度がこれに等しくなるように、実施例６に従って16f,
24fは積算流量計の設定値を決め、希釈操作を行う。こ
の希釈倍率に基づいて21注入水タンクの亜鉛濃度は一義
的に決まる。亜鉛の原子炉冷却材への必要注入量から41
演算処理、制御装置により希釈された亜鉛溶解液流量が
演算され、28f流量計の設定値となし、この設定値とな
るように28v弁の開度が調節される。これにより、原子
炉冷却材中ホウ素濃度は外乱を受けることなく、既存の
原子炉冷却材中ホウ素濃度制御設備がそのまま使用でき
る。必要な亜鉛量が注入できることは言うまでもない。

【００２７】以上、本発明の実施の形態につき述べた
が、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変
形及び変更を加え得るものである。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る亜鉛注入システムによれ
ば、亜鉛の溶解は、溶解タンクにて亜鉛溶解度の極めて
高い高濃度ホウ酸水（通常ホウ素濃度2000ppm以上）を
用いて行うため、溶解タンクおよびそれに付随する設備
の規模を小さくすることができ、かつ溶解操作頻度も低
減することができる。また、溶解タンクで完全に亜鉛は
溶解されているため、注入水タンクでは溶解操作が不要
で、単純に希釈のみを行えばよいので、注入水タンクの
容量を小さくすることができ、装置規模、設備コストが
小さくできる。さらに、高濃度ホウ酸水中では亜鉛溶解
度が極めて高く、溶解速度も速いため、溶解タンクの容
量を小さくでき、設置面積、設備コストが小さくでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態（その１）の亜鉛注入装置の系統図
であり、基本となる系統を示したものである。

【図２】実施の形態（その２）の系統図であり、実施の
形態（その１）の１スラリタンクから１２溶解タンク入
口までの亜鉛スラリ供給部を示す。

【図３】実施の形態（その３）の系統図であり、実施の
形態（その２）の部分に代えて用いる供給装置の図ので
ある。

【図４】実施の形態（その４）の溶解タンクにおける、
希釈操作要領をグラス上に示したものである。

【図５】図５a,bは実施の形態（その５）の系統図であ
り、実施例１の11溶解タンク、21注入水タンク廻りのみ
を示したものである。

【図６】実施の形態（その６）の系統図であり、溶解タ
ンクの希釈操作を行う際のシステムの一例を示す図であ
る。

【図７】実施の形態（その７）の系統図であり、注入水
タンクの希釈操作を行う際のシステムの一例を示す図で
ある。

【図８】亜鉛を溶解させるための高温高圧の溶解容器を
用いた場合の従来装置の一例を示した図である。

【図９】炭酸ガスを内部に吹き込んで亜鉛を溶解させる
従来システムの一例を示す図である。

【符号の説明】

１ スラリタンク ４ 純水又はホウ酸水溶液 ６ 亜鉛スラリ液 １１ 溶解タンク １６ 亜鉛溶解液 ２１ 注入水タンク ２４ 純水 ３１ 補給水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅原 隆司 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 岩佐 佳成 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高濃度ホウ酸水溶液で亜鉛を完全に溶解
   する、溶解タンクと、 該溶解タンクから導入される高濃度亜鉛溶解液を所定の
   亜鉛濃度まで希釈して、原子炉冷却材中に注入する、注
   入タンクと、 を含むことを特徴とする亜鉛注入システム。
2. 【請求項２】 前記溶解タンクの前段に、純水又はホウ
   酸水溶液へ亜鉛を供給して、亜鉛化合物粒子スラリを調
   製する、スラリータンクを備えることを特徴とする請求
   項１に記載の亜鉛注入システム。
3. 【請求項３】 前記亜鉛化合物が、酸化亜鉛、水酸化亜
   鉛又はホウ酸亜鉛であることを特徴とする請求項２に記
   載の亜鉛注入システム。
4. 【請求項４】 前記スラリータンクにて、亜鉛粒子を均
   一濃度スラリとして調製することを特徴とする請求項２
   に記載の亜鉛注入システム。
5. 【請求項５】 前記スラリータンクから溶解タンクへ供
   給される亜鉛化合物粒子スラリについて、該スラリを弁
   操作により計量容器で正確に計量することを特徴とする
   請求項２〜４のいずれかに記載の亜鉛注入システム。
6. 【請求項６】 前記溶解タンクへの亜鉛の供給に際し
   て、亜鉛粒子を蓄えるホッパーと重量測定器とを備えた
   供給装置によって、遠隔で亜鉛粒子を自動計量して供給
   することを特徴とする請求項１に記載の亜鉛注入システ
   ム。
7. 【請求項７】 前記溶解タンクおよび前記注入水タンク
   内の亜鉛溶解液を冷却する、冷却器を設けたことを特徴
   とする請求項１〜６のいずれかに記載の亜鉛注入システ
   ム。
8. 【請求項８】 前記冷却器によって、溶解タンクおよび
   注入水タンク内の亜鉛溶解液の温度を0〜15℃の範囲に
   保持することを特徴とする請求項７に記載の亜鉛注入シ
   ステム。
9. 【請求項９】 前記溶解タンクの前流に、供給する亜鉛
   スラリ液およびホウ酸水溶液のそれぞれに積算流量計を
   設けて、溶解タンク内の残留液量を検知し、添加する亜
   鉛量および液量を設定して、演算処理によって液量制御
   を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載
   の亜鉛注入システム。
10. 【請求項１０】 前記注入水タンクの前流に、供給する
    亜鉛スラリ液および純水のそれぞれに積算流量計を設け
    て、注入水タンク内の残留液量を検知し、添加する亜鉛
    量および液量を設定して、演算処理によって液量制御を
    行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の
    亜鉛注入システム。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の亜鉛注入システムの運
    転方法であって、 高濃度亜鉛溶解液を調製する前記溶解タンクにおいて、
    ホウ素濃度をホウ酸溶解度の最も低い設計温度の最低値
    から設定し、亜鉛濃度は亜鉛溶解度／ホウ素濃度比の最
    も低い設計温度の最高値から設定するとともに、亜鉛濃
    度／ホウ素濃度比が0.030より小さくすることを特徴と
    する亜鉛注入システムの運転方法。
12. 【請求項１２】 前記注入タンクにて、原子炉冷却材中
    のホウ素濃度と略同濃度のホウ素濃度で溶解した亜鉛
    を、原子炉冷却材補給水として注入することを特徴とす
    る請求項１１に記載の亜鉛注入システムの運転方法。