JP2687780B2 - 原子炉の水素注入設備 - Google Patents
原子炉の水素注入設備Info
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- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/02—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator
- G21C17/022—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
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- G21C17/022—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators
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- 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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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原子炉の水素注入設備に
係り、特に沸騰水型原子炉の構造材料の腐食損傷防止お
よび長寿命化を実現する水素注入設備に関する。
係り、特に沸騰水型原子炉の構造材料の腐食損傷防止お
よび長寿命化を実現する水素注入設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】（１）原子炉水質評価技術 溶存酸素・水素・過酸化水素 原子炉一次冷却系では、炉水が炉心近傍で中性子やガン
マ線の強い照射を受ける結果、腐食性の酸素・過酸化水
素をはじめとしたラジカルが形成される。従来は一次冷
却水を一度冷却して、溶存酸素，水素，過酸化水素など
の濃度を測定していた。しかし、この方法では冷却過程
で過酸化水素が分解し、成分相互のバランスが変化する
ため、再循環配管に限定しても正しい水質を測定できて
いるとは言えなかった。また、高温・高放射線照射下で
使用に耐える測定器は現在のところ無い。
マ線の強い照射を受ける結果、腐食性の酸素・過酸化水
素をはじめとしたラジカルが形成される。従来は一次冷
却水を一度冷却して、溶存酸素，水素，過酸化水素など
の濃度を測定していた。しかし、この方法では冷却過程
で過酸化水素が分解し、成分相互のバランスが変化する
ため、再循環配管に限定しても正しい水質を測定できて
いるとは言えなかった。また、高温・高放射線照射下で
使用に耐える測定器は現在のところ無い。
【０００３】 腐食電位（ＥＣＰ）計 材料の応力腐食割れ（ＳＣＣ）感受性は図２に示す如く
腐食電位と相関づけられる。そこで、腐食電位計を炉水
中に浸漬して腐食環境を直接モニタする試みが数多く試
みられている。図３は米国Duan Arnold 炉における直接
測定の結果を示したもので、原子炉一次冷却系の部位に
応じて水質環境即ち腐食電位が著しく変わることが分か
る。
腐食電位と相関づけられる。そこで、腐食電位計を炉水
中に浸漬して腐食環境を直接モニタする試みが数多く試
みられている。図３は米国Duan Arnold 炉における直接
測定の結果を示したもので、原子炉一次冷却系の部位に
応じて水質環境即ち腐食電位が著しく変わることが分か
る。
【０００４】 亀裂進展モニタ 原子炉炉水中にあらかじめ亀裂を施した試験片を浸漬
し、亀裂進展速度を電気的に測定する手段が普及しつつ
ある。代表的なものはＤＣＢ(Double CantileverBeam)
センサで、特開平3−146900号公報に記載されたタイプ
がある。図４に実機の炉心（炉内）および再循環系に設
けられたＤＣＢの出力例を示す。再循環系におかれたＤ
ＣＢより炉心に設けたＤＣＢの出力の変化量が大きく炉
心内の腐食環境の厳しさを示している。
し、亀裂進展速度を電気的に測定する手段が普及しつつ
ある。代表的なものはＤＣＢ(Double CantileverBeam)
センサで、特開平3−146900号公報に記載されたタイプ
がある。図４に実機の炉心（炉内）および再循環系に設
けられたＤＣＢの出力例を示す。再循環系におかれたＤ
ＣＢより炉心に設けたＤＣＢの出力の変化量が大きく炉
心内の腐食環境の厳しさを示している。
【０００５】 高温導電率計 交流法で３電極を用いることにより電極表面抵抗をキャ
ンセルして溶液抵抗のみを測定するものであり、代表例
として特開平1−53146号公報に記載されたものがある。
ンセルして溶液抵抗のみを測定するものであり、代表例
として特開平1−53146号公報に記載されたものがある。
【０００６】 主蒸気中放射性窒素１３（13Ｎ）の化
学形態測定装置 主蒸気凝縮水中の放射性窒素１３の濃度をアニオン，カ
チオン，中性成分毎に測定するものがある。
学形態測定装置 主蒸気凝縮水中の放射性窒素１３の濃度をアニオン，カ
チオン，中性成分毎に測定するものがある。
【０００７】（２）原子炉水質緩和技術 原子炉構造材料の応力腐食割れは、材料・水質・応力の
３要素が共に好ましく無い時にのみ発生する。そこで、
炉水中の溶存酸素などを十分低く保てばＳＣＣの発生を
抑制できるという根拠のもとに、近年は数多くの沸騰水
型プラントで水素注入が実施されている。しかしなが
ら、この方法は図５に示す如く、主蒸気系即ちタービン
系の放射線線量率がある閾値を境にして急増すること
や、同じ水素注入量でも、図６に示す如くプラントの設
計・運転条件や水中の不純物の存在により、酸素・過酸
化水素の濃度は大きくばらつき、単純な水質の推測は困
難である。
３要素が共に好ましく無い時にのみ発生する。そこで、
炉水中の溶存酸素などを十分低く保てばＳＣＣの発生を
抑制できるという根拠のもとに、近年は数多くの沸騰水
型プラントで水素注入が実施されている。しかしなが
ら、この方法は図５に示す如く、主蒸気系即ちタービン
系の放射線線量率がある閾値を境にして急増すること
や、同じ水素注入量でも、図６に示す如くプラントの設
計・運転条件や水中の不純物の存在により、酸素・過酸
化水素の濃度は大きくばらつき、単純な水質の推測は困
難である。
【０００８】水素の注入量に応じた水の分解生成物の濃
度分布の計算がある程度の精度で可能である。実際、計
算コードを用い、計算上のパラメータをフィッティング
して実測の酸素濃度などに合わせることにより、適当な
水素注入量をプラント毎に定める制御手法が、特開昭61
−86688 号公報に記載されている。しかし、パラメータ
の数が膨大であるためフィッティングは膨大な作業量に
なるうえ、解が求まることは必ずしも保証されていな
い。また、不純物の濃度なども運転期間中一定では無
い、などの制約から必ずしも現実的な制御方法では無
い。
度分布の計算がある程度の精度で可能である。実際、計
算コードを用い、計算上のパラメータをフィッティング
して実測の酸素濃度などに合わせることにより、適当な
水素注入量をプラント毎に定める制御手法が、特開昭61
−86688 号公報に記載されている。しかし、パラメータ
の数が膨大であるためフィッティングは膨大な作業量に
なるうえ、解が求まることは必ずしも保証されていな
い。また、不純物の濃度なども運転期間中一定では無
い、などの制約から必ずしも現実的な制御方法では無
い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記したように水質評
価用のセンサは次々に新しいものが開発されており、将
来にわたってその種類・数は増加していくことが予測さ
れる。原子炉水質の評価精度は向上するが、一次冷却系
の全ての領域にわたって水質測定用のセンサを設置する
ことは将来にわたって不可能であり、必ず一部の量は推
定に頼らなければならない状況が続くと予想される。情
報量が増せば増すほどその使い方は難しくなる。どこの
どのセンサの情報をどのように使うかは現在も定まって
いない。また、水質基準も研究の進行に伴い様々な変更
が将来にわたって生じることが予想される。即ち、原子
炉の水質制御は常に暫定的な基準に従って、不完全な情
報の中で最適化していく宿命を背負っている。新しいセ
ンシング技術，基準ができるたびにハードウェアを作り
かえるのは極めて不経済であるから、情報を総合的に判
定して水質の制御パラメータ・量を決定するためのフレ
キシブルなハードウェアがまず第１義的に要求される。
それに付随して個々のセンシング情報に関する演算・処
理のための各種のソフトウェアが受け入れられ易い構成
が要求される。一方、原子炉水質の評価に用いるセンサ
は、以下の各種の誤差要因のために単一では評価基準に
ならない。これに対して現実的解決策が望まれているも
のの、センサの種類を増やすことでは本質的な解決にな
らない。
価用のセンサは次々に新しいものが開発されており、将
来にわたってその種類・数は増加していくことが予測さ
れる。原子炉水質の評価精度は向上するが、一次冷却系
の全ての領域にわたって水質測定用のセンサを設置する
ことは将来にわたって不可能であり、必ず一部の量は推
定に頼らなければならない状況が続くと予想される。情
報量が増せば増すほどその使い方は難しくなる。どこの
どのセンサの情報をどのように使うかは現在も定まって
いない。また、水質基準も研究の進行に伴い様々な変更
が将来にわたって生じることが予想される。即ち、原子
炉の水質制御は常に暫定的な基準に従って、不完全な情
報の中で最適化していく宿命を背負っている。新しいセ
ンシング技術，基準ができるたびにハードウェアを作り
かえるのは極めて不経済であるから、情報を総合的に判
定して水質の制御パラメータ・量を決定するためのフレ
キシブルなハードウェアがまず第１義的に要求される。
それに付随して個々のセンシング情報に関する演算・処
理のための各種のソフトウェアが受け入れられ易い構成
が要求される。一方、原子炉水質の評価に用いるセンサ
は、以下の各種の誤差要因のために単一では評価基準に
ならない。これに対して現実的解決策が望まれているも
のの、センサの種類を増やすことでは本質的な解決にな
らない。
【００１０】（１）原子炉一次冷却系の腐食環境評価の
誤差要因 図７に模式的に示す沸騰水型原子炉一次系の炉心では、
冷却水が強い放射線照射場にさらされる結果、水が分解
し材料の腐食に影響を与えるＨ2，Ｏ2，Ｈ2Ｏ2，Ｈ
Ｏ2，ＨＯ2イオン，Ｈ，ＯＨ，Ｈイオン，ＯＨイオン，
水和電子など各種の分子，イオン，ラジカルが形成され
る。これらの水の分解生成物のうち、水素・酸素など気
体状の分子の大部分は炉心９の沸騰チャネルで蒸気相へ
移行すると共に、原子炉一次冷却系の各部位の線量率に
応じて生成，再結合するため、一次冷却系内では濃度分
布を持つ。
誤差要因 図７に模式的に示す沸騰水型原子炉一次系の炉心では、
冷却水が強い放射線照射場にさらされる結果、水が分解
し材料の腐食に影響を与えるＨ2，Ｏ2，Ｈ2Ｏ2，Ｈ
Ｏ2，ＨＯ2イオン，Ｈ，ＯＨ，Ｈイオン，ＯＨイオン，
水和電子など各種の分子，イオン，ラジカルが形成され
る。これらの水の分解生成物のうち、水素・酸素など気
体状の分子の大部分は炉心９の沸騰チャネルで蒸気相へ
移行すると共に、原子炉一次冷却系の各部位の線量率に
応じて生成，再結合するため、一次冷却系内では濃度分
布を持つ。
【００１１】近年、原子炉水質を制御して腐食環境を緩
和する方策として、還元剤である水素を注入して溶存酸
素濃度を低減する方式がとられているが、水素注入時に
おいても同じ理由により一次冷却系内に濃度分布が形成
される。水の放射線分解生成物は、各成分の生成，成分
相互の化学反応，炉心の沸騰チャネルにおける気体成分
の質量移行などを数値的に解くことにより評価できる。
図８は、（ａ）沸騰チャネル出口，（ｂ）バイパスチャ
ネル出口，（ｃ）炉心入口の水質環境を給水中の水素濃
度（横軸，ppm ）の関数として求めた計算結果である。
縦軸は炉水中の濃度（ppb ）で、白抜丸印はＨ2Ｏ2，黒
塗り三角印はＯ2 ，黒塗り丸印はＯ2*≡Ｏ2 ＋Ｈ2Ｏ2／
２，白抜四角印はＨ2 を表す。同図から主たる水の分解
生成物は過酸化水素Ｈ2Ｏ2であり、過酸化水素の濃度ま
たは実効酸素濃度Ｏ2*で見ると、沸騰チャネル出口が水
素添加量の少ない時を除き、最も環境が厳しく、ついで
バイパスチャネル出口，炉心入口の順になる。
和する方策として、還元剤である水素を注入して溶存酸
素濃度を低減する方式がとられているが、水素注入時に
おいても同じ理由により一次冷却系内に濃度分布が形成
される。水の放射線分解生成物は、各成分の生成，成分
相互の化学反応，炉心の沸騰チャネルにおける気体成分
の質量移行などを数値的に解くことにより評価できる。
図８は、（ａ）沸騰チャネル出口，（ｂ）バイパスチャ
ネル出口，（ｃ）炉心入口の水質環境を給水中の水素濃
度（横軸，ppm ）の関数として求めた計算結果である。
縦軸は炉水中の濃度（ppb ）で、白抜丸印はＨ2Ｏ2，黒
塗り三角印はＯ2 ，黒塗り丸印はＯ2*≡Ｏ2 ＋Ｈ2Ｏ2／
２，白抜四角印はＨ2 を表す。同図から主たる水の分解
生成物は過酸化水素Ｈ2Ｏ2であり、過酸化水素の濃度ま
たは実効酸素濃度Ｏ2*で見ると、沸騰チャネル出口が水
素添加量の少ない時を除き、最も環境が厳しく、ついで
バイパスチャネル出口，炉心入口の順になる。
【００１２】以上の計算結果は図３に示した炉心のＥＣ
Ｐの値と定性的に一致する。単純に環境の面からは沸騰
チャネル出口の環境を望ましいレベルに低減できれば、
その他の部位でも望ましい環境が確保されるが、実際に
は沸騰チャネルでは注入した水素がほとんど気相に放出
されるため、十分な抑制は困難である。一方、沸騰チャ
ネルには交換容易で構造材料ではない燃料棒，燃料集合
体があるだけであるから、対策は必ずしも必要無い。ま
た、バイパスチャネルには上部格子板１２，下部格子板
１１が含まれるが、上部格子板１２は交換可能である。
従って、実際上最も重要な評価位置は炉心入口といえ
る。上部プレナム１３の上部のシュラウド１４は炉心の
上部構造を支えているため、この部位の環境評価も重要
である。
Ｐの値と定性的に一致する。単純に環境の面からは沸騰
チャネル出口の環境を望ましいレベルに低減できれば、
その他の部位でも望ましい環境が確保されるが、実際に
は沸騰チャネルでは注入した水素がほとんど気相に放出
されるため、十分な抑制は困難である。一方、沸騰チャ
ネルには交換容易で構造材料ではない燃料棒，燃料集合
体があるだけであるから、対策は必ずしも必要無い。ま
た、バイパスチャネルには上部格子板１２，下部格子板
１１が含まれるが、上部格子板１２は交換可能である。
従って、実際上最も重要な評価位置は炉心入口といえ
る。上部プレナム１３の上部のシュラウド１４は炉心の
上部構造を支えているため、この部位の環境評価も重要
である。
【００１３】（２）腐食電位の誤差要因 一般に、原子炉構造材料（例えばSUS304）の腐食電位を
一定値以下の卑の電位に制御すれば構造材料のＳＣＣが
抑制できるとされている。この従来技術は、例えば特開
昭57−3086号公報に記載されている。しかしながら、近
年、その境界となる電位は共存不純物イオンの濃度によ
り変動する事実が指摘されている。これらの相関関係は
様々な水質・材料・流動等の条件によって変動する、と
いう前提に立つ必要がある。基準に対して新しい認識を
随時取り入れることができ、複数の測定値から基準値を
定め、基準となるセンサをシステム自身が設定しうる構
成が必要である。
一定値以下の卑の電位に制御すれば構造材料のＳＣＣが
抑制できるとされている。この従来技術は、例えば特開
昭57−3086号公報に記載されている。しかしながら、近
年、その境界となる電位は共存不純物イオンの濃度によ
り変動する事実が指摘されている。これらの相関関係は
様々な水質・材料・流動等の条件によって変動する、と
いう前提に立つ必要がある。基準に対して新しい認識を
随時取り入れることができ、複数の測定値から基準値を
定め、基準となるセンサをシステム自身が設定しうる構
成が必要である。
【００１４】（３）導電率と材料の亀裂進展速度の相関 一般に、材料の亀裂進展速度は水中の酸化性成分の濃度
と導電率で相関づけられる。しかしながら、最近の実験
結果によれば、図９に示す如く添加物の種類によって亀
裂進展速度は著しく異なり、硝酸のように、純水よりも
若干低めの亀裂進展速度を示すものもある。さらに、発
明者らの行った実験によれば、図１０に示す如くガンマ
線照射下においても、同じ導電率，溶存酸素濃度でも水
中のイオンの種類によって亀裂進展速度が著しく異なる
ことが示されている。
と導電率で相関づけられる。しかしながら、最近の実験
結果によれば、図９に示す如く添加物の種類によって亀
裂進展速度は著しく異なり、硝酸のように、純水よりも
若干低めの亀裂進展速度を示すものもある。さらに、発
明者らの行った実験によれば、図１０に示す如くガンマ
線照射下においても、同じ導電率，溶存酸素濃度でも水
中のイオンの種類によって亀裂進展速度が著しく異なる
ことが示されている。
【００１５】以上のように、固有の誤差要因を有するも
のの、新しい水質センサが次々に開発されることで水質
評価の信頼性は高くなる。しかし、それらの情報を用い
て如何に水質を制御するかに関する手法は避けて通れな
い課題であるにも関わらず、考え方の基礎すら定まって
いない。問題は個々のセンサの持つ個性をどういう方向
で活かすか、という基本的な考え方が示されていない点
にある。
のの、新しい水質センサが次々に開発されることで水質
評価の信頼性は高くなる。しかし、それらの情報を用い
て如何に水質を制御するかに関する手法は避けて通れな
い課題であるにも関わらず、考え方の基礎すら定まって
いない。問題は個々のセンサの持つ個性をどういう方向
で活かすか、という基本的な考え方が示されていない点
にある。
【００１６】本発明の目的は、水質パラメータが実測不
可能な原子炉内の構造材料の応力腐食割れの発生及び進
展を抑制できる原子炉の水素注入設備を提供することに
ある。
可能な原子炉内の構造材料の応力腐食割れの発生及び進
展を抑制できる原子炉の水素注入設備を提供することに
ある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、原子炉外の一次冷却水の水質パラメータ
を測定する水質測定手段と、該水質測定手段による測定
値に基づいて原子炉外の一次冷却水中に注入する水素注
入量を制御する制御手段とを備えた原子炉の水素注入設
備において、前記水質測定手段による原子炉外の測定値
を用いて原子炉内の亀裂進展速度を推定する手段を備
え、前記制御手段は、推定した原子炉内の亀裂進展速度
を所定値以下に抑えるように、前記水素注入量を制御す
る。
に、本発明は、原子炉外の一次冷却水の水質パラメータ
を測定する水質測定手段と、該水質測定手段による測定
値に基づいて原子炉外の一次冷却水中に注入する水素注
入量を制御する制御手段とを備えた原子炉の水素注入設
備において、前記水質測定手段による原子炉外の測定値
を用いて原子炉内の亀裂進展速度を推定する手段を備
え、前記制御手段は、推定した原子炉内の亀裂進展速度
を所定値以下に抑えるように、前記水素注入量を制御す
る。
【００１８】
【作用】本発明によれば、原子炉外の一次冷却水の水質
パラメータの測定値を用いて原子炉内の亀裂進展速度を
推定し、この推定した原子炉内の亀裂進展速度を所定値
以下に抑えるように水素注入量を制御することにより、
原子炉内の構造材料に発生する応力腐食割れの進展速度
である亀裂進展速度そのものを制御指標にして、この亀
裂進展速度が十分小さくなるように水素注入量を制御で
きるので、原子炉内の構造材料の応力腐食割れの発生を
効果的に抑制できると共に、たとえ微細な応力腐食割れ
が発生したとしてもその進展も効果的に抑制できる。
パラメータの測定値を用いて原子炉内の亀裂進展速度を
推定し、この推定した原子炉内の亀裂進展速度を所定値
以下に抑えるように水素注入量を制御することにより、
原子炉内の構造材料に発生する応力腐食割れの進展速度
である亀裂進展速度そのものを制御指標にして、この亀
裂進展速度が十分小さくなるように水素注入量を制御で
きるので、原子炉内の構造材料の応力腐食割れの発生を
効果的に抑制できると共に、たとえ微細な応力腐食割れ
が発生したとしてもその進展も効果的に抑制できる。
【００１９】
【実施例】図１に本発明の一実施例である原子炉の水素
注入設備の概略構成を示す。異なった位置、例えば、給
水系，再循環系，圧力容器内，主蒸気配管などにそれぞ
れ水質センサ群１，２が設置され、それぞれの水質セン
サ群はそれぞれ独立に記録・警報装置３により記録・警
報を発することができる。常時監視用の水質センサ群１
はスイッチ４を介して演算装置６に接続され、水質緩和
剤注入装置８による緩和剤の注入により、モニタ値が適
正な範囲内にあることを確認する。その他の水質センサ
群２は必要に応じてスタンドアロンかまたはスイッチ５
を閉じて演算装置６に接続しても良い。
注入設備の概略構成を示す。異なった位置、例えば、給
水系，再循環系，圧力容器内，主蒸気配管などにそれぞ
れ水質センサ群１，２が設置され、それぞれの水質セン
サ群はそれぞれ独立に記録・警報装置３により記録・警
報を発することができる。常時監視用の水質センサ群１
はスイッチ４を介して演算装置６に接続され、水質緩和
剤注入装置８による緩和剤の注入により、モニタ値が適
正な範囲内にあることを確認する。その他の水質センサ
群２は必要に応じてスタンドアロンかまたはスイッチ５
を閉じて演算装置６に接続しても良い。
【００２０】まず、常時監視用水質センサ群１に異常が
現れた時、データベース７等を駆使した診断の結果、水
質緩和剤の濃度の変更が望ましいという結論が出たと仮
定する。水質緩和剤の濃度変更の結果、最も水質の変化
が大きいと予測される部位、または最も厳しい方向に条
件が変化する部位を推測し、可能な緩和剤の増減量の限
界を決定する。
現れた時、データベース７等を駆使した診断の結果、水
質緩和剤の濃度の変更が望ましいという結論が出たと仮
定する。水質緩和剤の濃度変更の結果、最も水質の変化
が大きいと予測される部位、または最も厳しい方向に条
件が変化する部位を推測し、可能な緩和剤の増減量の限
界を決定する。
【００２１】決定した増減量に応じて緩和剤の注入量を
変更するに際しては、上記で推測した部位の水質センサ
群を演算装置６に接続して基準の水質因子の測定値また
は推測値が基準値になるようにモニタしながら制御す
る。本システムにより、新しいセンサ，新水質基準の設
定に対しても臨機応変に対応することができ、個々のセ
ンサの持つ誤差をカバーしながらシステム全体としての
評価・制御の精度の向上が可能となる。
変更するに際しては、上記で推測した部位の水質センサ
群を演算装置６に接続して基準の水質因子の測定値また
は推測値が基準値になるようにモニタしながら制御す
る。本システムにより、新しいセンサ，新水質基準の設
定に対しても臨機応変に対応することができ、個々のセ
ンサの持つ誤差をカバーしながらシステム全体としての
評価・制御の精度の向上が可能となる。
【００２２】水質制御の指標とする基準点の基準量（実
測可能な量または実測可能な量から計算により求める実
測不可能量；以下基準指標と称する）には対策の要否の
閾値を設定し、適当な常時監視するセンサの種類・設置
場所を設定する。基準指標はあれこれのセンサの特定の
出力ではなく、特定のセンサに依存しない普遍的な物理
的，化学的物性値を選ぶことが望ましい。そうすること
によって、新しいセンサが開発される毎に基準指標を変
える必要もなく、全てのセンサが多かれ少なかれ基準指
標の評価精度向上に関与できる。基準指標以外のモニタ
量には監視を強化するか否かを判定する閾値を設ける。
実測不可能な基準指標は必要な水質センサ群の出力によ
り推定する。
測可能な量または実測可能な量から計算により求める実
測不可能量；以下基準指標と称する）には対策の要否の
閾値を設定し、適当な常時監視するセンサの種類・設置
場所を設定する。基準指標はあれこれのセンサの特定の
出力ではなく、特定のセンサに依存しない普遍的な物理
的，化学的物性値を選ぶことが望ましい。そうすること
によって、新しいセンサが開発される毎に基準指標を変
える必要もなく、全てのセンサが多かれ少なかれ基準指
標の評価精度向上に関与できる。基準指標以外のモニタ
量には監視を強化するか否かを判定する閾値を設ける。
実測不可能な基準指標は必要な水質センサ群の出力によ
り推定する。
【００２３】予め定めた基準指標に対する評価誤差が最
小となる種類・位置の水質センサ群を常時監視用として
用い基準指標を定量的に評価することにより、単一では
誤差要因を多く含む各種のセンサ出力を総合して信頼性
の高い水質制御が可能になる。
小となる種類・位置の水質センサ群を常時監視用として
用い基準指標を定量的に評価することにより、単一では
誤差要因を多く含む各種のセンサ出力を総合して信頼性
の高い水質制御が可能になる。
【００２４】基準指標が実測でき信頼性も高い場合は、
少なくとも基準指標が含まれる水質センサ群が常時モニ
タ用の水質センサ群（基準水質センサ群）になり、その
他の水質センサ群は基準指標の実測値の信頼性評価に用
いられる。実測可能でも信頼性の低い場合は、基準指標
を測定するセンサはバックアップとなり、基準指標と連
動して変化し得る信頼性の高いセンサを含む水質センサ
群が常時モニタ用の基準水質センサ群になる。
少なくとも基準指標が含まれる水質センサ群が常時モニ
タ用の水質センサ群（基準水質センサ群）になり、その
他の水質センサ群は基準指標の実測値の信頼性評価に用
いられる。実測可能でも信頼性の低い場合は、基準指標
を測定するセンサはバックアップとなり、基準指標と連
動して変化し得る信頼性の高いセンサを含む水質センサ
群が常時モニタ用の基準水質センサ群になる。
【００２５】本発明の水質センサ群の配置の一実施例を
図１１に示す。原子炉圧力容器内には、中性子計装管２
２等を利用して例えば炉心バイパスチャネル内に小型の
センサ群２３を配置する。一方、炉外の例えば給水系１
５，炉浄化系２４及び主蒸気系１６などに別なセンサ群
３０，２９及び２８などを設ける。水質緩和剤例えば水
素は、水素製造装置２６で製造され、水素貯蔵装置２７
に貯蔵される。センサ群２３，２８，２９，３０の出力
はインターフェイス２５を介して演算装置６に取り込ま
れる。
図１１に示す。原子炉圧力容器内には、中性子計装管２
２等を利用して例えば炉心バイパスチャネル内に小型の
センサ群２３を配置する。一方、炉外の例えば給水系１
５，炉浄化系２４及び主蒸気系１６などに別なセンサ群
３０，２９及び２８などを設ける。水質緩和剤例えば水
素は、水素製造装置２６で製造され、水素貯蔵装置２７
に貯蔵される。センサ群２３，２８，２９，３０の出力
はインターフェイス２５を介して演算装置６に取り込ま
れる。
【００２６】炉内のセンサの位置は炉心９の上下間の任
意の位置でよいが、交換が難しく、比較的厳しい水質環
境に曝される下部格子板１１、または最も厳しい環境を
代表する上部格子板１２の位置が好適である。本実施例
では炉心入口部に設けたDCBセンサによって測定した亀
裂進展速度を基準指標とする。同時に設置し得るセンサ
としては、腐食電位計，白金族電極の電位計，導電率計
などが好適である。
意の位置でよいが、交換が難しく、比較的厳しい水質環
境に曝される下部格子板１１、または最も厳しい環境を
代表する上部格子板１２の位置が好適である。本実施例
では炉心入口部に設けたDCBセンサによって測定した亀
裂進展速度を基準指標とする。同時に設置し得るセンサ
としては、腐食電位計，白金族電極の電位計，導電率計
などが好適である。
【００２７】亀裂進展モニタ（ＤＣＢセンサ）の指示値
に異常が現れた場合、それが誤信号である場合は、機械
的損傷あるいは絶縁破壊による可能性が高いから、同じ
基準水質センサ群に含まれるセンサ（基準センサ）の信
号の信頼性は低いと考えるべきである。そこで、こうし
た異常値の真偽を評価するために、これまでスタンドア
ロンで用いていた主蒸気系のセンサ群２８，再循環系の
センサ群の情報を演算装置６に導入し、基準水質センサ
群の信号が正しければ変動が生じ得るセンサをデータベ
ース７に格納した知識情報から選定し、それらのセンサ
の監視を強化する。実際に予想された通りの変動が観測
された場合、あるいは常時モニタ範囲を拡張したセンサ
相互の出力に矛盾がなければ、基準水質センサ群の出力
は真とみなせるから、次に基準水質センサ群およびその
他のセンサ群の情報を総合して原因を推定し、必要と認
められる場合には、水素注入量を増減する。
に異常が現れた場合、それが誤信号である場合は、機械
的損傷あるいは絶縁破壊による可能性が高いから、同じ
基準水質センサ群に含まれるセンサ（基準センサ）の信
号の信頼性は低いと考えるべきである。そこで、こうし
た異常値の真偽を評価するために、これまでスタンドア
ロンで用いていた主蒸気系のセンサ群２８，再循環系の
センサ群の情報を演算装置６に導入し、基準水質センサ
群の信号が正しければ変動が生じ得るセンサをデータベ
ース７に格納した知識情報から選定し、それらのセンサ
の監視を強化する。実際に予想された通りの変動が観測
された場合、あるいは常時モニタ範囲を拡張したセンサ
相互の出力に矛盾がなければ、基準水質センサ群の出力
は真とみなせるから、次に基準水質センサ群およびその
他のセンサ群の情報を総合して原因を推定し、必要と認
められる場合には、水素注入量を増減する。
【００２８】この場合、後述するように主蒸気中の13Ｎ
の成分組成から主蒸気の線量が増加を始めるまでの水素
濃度の余裕を評価しておき、その範囲で水素濃度の増減
量を決定する。また、図には明示していないが、還元剤
は炉水中で水の分解生成物との反応により形態が変化し
てしまうので、還元剤の注入量は給水系等の注入点で一
次冷却水と混合する前段階で計測することが好適な場合
もある。基準指標の実測値の信頼性が低い場合には、例
えば、再循環系に設けたセンサ群が常時モニタ用センサ
群となる。
の成分組成から主蒸気の線量が増加を始めるまでの水素
濃度の余裕を評価しておき、その範囲で水素濃度の増減
量を決定する。また、図には明示していないが、還元剤
は炉水中で水の分解生成物との反応により形態が変化し
てしまうので、還元剤の注入量は給水系等の注入点で一
次冷却水と混合する前段階で計測することが好適な場合
もある。基準指標の実測値の信頼性が低い場合には、例
えば、再循環系に設けたセンサ群が常時モニタ用センサ
群となる。
【００２９】センサとしては、亀裂進展モニタ，ＥＣＰ
計，導電率センサ，白金電位計，ｐＨ計，イオンクロマ
トグラフ等が好適である。図１２はこのようなシステム
構成による水質制御の階層的ロジックフローを示したも
ので、例えばＥＣＰ計，白金電位計のみに変動が表われ
その他のセンサに変動が無い場合、炉水中の酸素濃度ま
たは過酸化水素濃度が増加した可能性がある。あるい
は、さらに導電率が上昇しｐＨが酸側になれば、各種の
要因により、炉水中に硫酸，硝酸，炭酸などが形成され
ていると推測される。硝酸が混入した場合は基準センサ
の出力に変動が予想されるので、基準センサの監視を強
化する。こうした条件で基準センサに変動が表われれば
基準センサの出力は十分に信頼できるものと見なせるか
ら、必要な場合は直ちに対策を講じる。
計，導電率センサ，白金電位計，ｐＨ計，イオンクロマ
トグラフ等が好適である。図１２はこのようなシステム
構成による水質制御の階層的ロジックフローを示したも
ので、例えばＥＣＰ計，白金電位計のみに変動が表われ
その他のセンサに変動が無い場合、炉水中の酸素濃度ま
たは過酸化水素濃度が増加した可能性がある。あるい
は、さらに導電率が上昇しｐＨが酸側になれば、各種の
要因により、炉水中に硫酸，硝酸，炭酸などが形成され
ていると推測される。硝酸が混入した場合は基準センサ
の出力に変動が予想されるので、基準センサの監視を強
化する。こうした条件で基準センサに変動が表われれば
基準センサの出力は十分に信頼できるものと見なせるか
ら、必要な場合は直ちに対策を講じる。
【００３０】基準指標を実測不可能な推測値にする場合
は、常時監視用のセンサ群は複数系統選び、両者から基
準指標を推測する。
は、常時監視用のセンサ群は複数系統選び、両者から基
準指標を推測する。
【００３１】データベースには、個々のプラントの各種
の水素注入量に応じた水質解析結果を、一次系の各部位
毎に保存するものとする。例えば、基準指標を炉底の過
酸化水素濃度とする。これは現在の技術では実測不可能
である。常時モニタ用水質センサ群を、例えば図１１に
示す炉外の炉浄化系２４の水質センサ群２９とする。例
えば、Ｏ2及びＨ2Ｏ2 の濃度を個別に測定するか、白金
電位計，SUS304鋼のＥＣＰの出力から測定点でのＯ2*が
求まる。データベースに納められた炉浄化系のＯ2*の計
算値は水素注入量に対して必ずしも一致しない。これ
は、計算結果が必ずしも正確に評価されているとはいい
難いプラント定数（線量率分布など）に大きく依存する
ためであるが、特定の部位の濃度が既知であれば、他の
部位の水質の計算上の相対的な関係は比較的信頼でき
る。
の水素注入量に応じた水質解析結果を、一次系の各部位
毎に保存するものとする。例えば、基準指標を炉底の過
酸化水素濃度とする。これは現在の技術では実測不可能
である。常時モニタ用水質センサ群を、例えば図１１に
示す炉外の炉浄化系２４の水質センサ群２９とする。例
えば、Ｏ2及びＨ2Ｏ2 の濃度を個別に測定するか、白金
電位計，SUS304鋼のＥＣＰの出力から測定点でのＯ2*が
求まる。データベースに納められた炉浄化系のＯ2*の計
算値は水素注入量に対して必ずしも一致しない。これ
は、計算結果が必ずしも正確に評価されているとはいい
難いプラント定数（線量率分布など）に大きく依存する
ためであるが、特定の部位の濃度が既知であれば、他の
部位の水質の計算上の相対的な関係は比較的信頼でき
る。
【００３２】そこで、図１３に示すように、測定点の酸
化性成分Ｏ2及びＨ2Ｏ2 の濃度、又はＯ2*と一致する解
析解をデータベースの中から探しだし、その解を含む濃
度分布を正しい濃度分布を示すものとして採用する。こ
の場合、還元性成分（例えば水素）の濃度の実測値・計
算値の適合性を無視することが本発明の重要なポイント
であり、これにより従来提案されてきた水質制御法のロ
ジックを大幅に簡略化できる。厳密に一致する酸化性成
分に関する解が無ければ、内挿等の手法により、分布
（図１３の破線）を求める。平均または大きい方など何
らかの方法により代表値を決め、さらにＯ2*へのＨ2Ｏ2
の寄与分を計算結果から比例配分させて求め、炉底のＯ
2*の推測値とする。この値が設定値となるように、即ち
しきい値より小さくなるように水素注入量を調整する。
制御フローを図１４に示す。
化性成分Ｏ2及びＨ2Ｏ2 の濃度、又はＯ2*と一致する解
析解をデータベースの中から探しだし、その解を含む濃
度分布を正しい濃度分布を示すものとして採用する。こ
の場合、還元性成分（例えば水素）の濃度の実測値・計
算値の適合性を無視することが本発明の重要なポイント
であり、これにより従来提案されてきた水質制御法のロ
ジックを大幅に簡略化できる。厳密に一致する酸化性成
分に関する解が無ければ、内挿等の手法により、分布
（図１３の破線）を求める。平均または大きい方など何
らかの方法により代表値を決め、さらにＯ2*へのＨ2Ｏ2
の寄与分を計算結果から比例配分させて求め、炉底のＯ
2*の推測値とする。この値が設定値となるように、即ち
しきい値より小さくなるように水素注入量を調整する。
制御フローを図１４に示す。
【００３３】さらに、基準指標を実測できない場所にお
ける材料の腐食電位，亀裂進展速度（ｄａ／ｄｔ）に関
する感受性評価は、以下に示す４項目に代表されるプラ
ント情報をもとに、計算および実機を模擬したデータベ
ースを用いて求める。
ける材料の腐食電位，亀裂進展速度（ｄａ／ｄｔ）に関
する感受性評価は、以下に示す４項目に代表されるプラ
ント情報をもとに、計算および実機を模擬したデータベ
ースを用いて求める。
【００３４】 構造材料の種類 着目点における流速 着目点におけるγ線強度 着目点における中性子強度 ここで、上記４項目のうち、材料の種類は材料表面での
水の分解生成物の電子移動反応の過電圧，亀裂進展に関
する感受性を中心としたデータを含む。流速は酸化還元
反応種の補給速度，拡散層に関するデータを含む。γ線
強度は水の分解生成物の種類と濃度に関するデータを含
む。中性子強度は構造材に及ぼす鋭敏化を中心にした材
料特性のデータを含む。
水の分解生成物の電子移動反応の過電圧，亀裂進展に関
する感受性を中心としたデータを含む。流速は酸化還元
反応種の補給速度，拡散層に関するデータを含む。γ線
強度は水の分解生成物の種類と濃度に関するデータを含
む。中性子強度は構造材に及ぼす鋭敏化を中心にした材
料特性のデータを含む。
【００３５】この中で腐食電位計の基本ロジックは構造
材表面における水の分解生成物の電気化学反応に基づく
混成電位論である。この理論は最低２種類の酸化還元反
応を対とする電池反応に基づきそれぞれの酸化反応と還
元反応の速度が等しくなる電位が系全体の電位、即ち混
成電位になるというものであり、速度論的な取扱いが必
要である。速度論は最も単純な電子移動反応に関する下
記の絶対反応速度式を基本にした取扱いに基づく。すな
わち、構造材表面での酸化還元反応対の反応に基づく。
材表面における水の分解生成物の電気化学反応に基づく
混成電位論である。この理論は最低２種類の酸化還元反
応を対とする電池反応に基づきそれぞれの酸化反応と還
元反応の速度が等しくなる電位が系全体の電位、即ち混
成電位になるというものであり、速度論的な取扱いが必
要である。速度論は最も単純な電子移動反応に関する下
記の絶対反応速度式を基本にした取扱いに基づく。すな
わち、構造材表面での酸化還元反応対の反応に基づく。
【００３６】
【数１】 Ｘ＝Ｙ＋ｎｅ ｉ＝ｉ0[（Ｃx／Ｃx 0）exp(αｎＦη／ＲＴ） −（Ｃy／Ｃy 0）exp(−(１−α)ｎＦη／ＲＴ）] …（数１） ここで、ｉは構造材上の電子移動反応速度を示す電流密
度、ｉ0 は構造材上での交換電流密度、Ｃx は構造材表
面の反応種Ｘの濃度、Ｃx 0はバルクのＸの濃度、αは酸
化方向の遷移係数、ｎは反応電子数、Ｆはファラデー定
数、ηは過電圧、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度、Ｃy は
反応種Ｙの濃度、Ｃy 0はバルクのＹの濃度である。
度、ｉ0 は構造材上での交換電流密度、Ｃx は構造材表
面の反応種Ｘの濃度、Ｃx 0はバルクのＸの濃度、αは酸
化方向の遷移係数、ｎは反応電子数、Ｆはファラデー定
数、ηは過電圧、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度、Ｃy は
反応種Ｙの濃度、Ｃy 0はバルクのＹの濃度である。
【００３７】ここで、過電圧ηはη＝Ｅ−Ｅ0 である。
Ｅは電子移動反応速度を示す電流密度ｉが観測される時
の構造材の電位であり、Ｅ0 は平衡電位である。過電圧
ηの値は、同じ反応種でも構造材の種類により異なり、
予め実験室，実験炉で測定しておく。対となる酸化還元
反応についても同様の取扱いを基本とし、それぞれの電
子移動反応速度を示す電流密度ｉが等しくなる電位Ｅを
求める。この共通のＥがいわゆる対となる酸化還元系の
酸化方向と還元方向の速度が等しくなる電位、即ち混成
電位である。数１のＣx／Ｃx 0，Ｃy／Ｃy 0は下式で表さ
れる。
Ｅは電子移動反応速度を示す電流密度ｉが観測される時
の構造材の電位であり、Ｅ0 は平衡電位である。過電圧
ηの値は、同じ反応種でも構造材の種類により異なり、
予め実験室，実験炉で測定しておく。対となる酸化還元
反応についても同様の取扱いを基本とし、それぞれの電
子移動反応速度を示す電流密度ｉが等しくなる電位Ｅを
求める。この共通のＥがいわゆる対となる酸化還元系の
酸化方向と還元方向の速度が等しくなる電位、即ち混成
電位である。数１のＣx／Ｃx 0，Ｃy／Ｃy 0は下式で表さ
れる。
【００３８】
【数２】 Ｃx／Ｃx 0＝１−ｉ／ｉ+ …（数２） ここで、ｉ+ は数１の酸化方向に関する限界電流密度で
ある。
ある。
【００３９】
【数３】 Ｃy／Ｃy 0＝１−ｉ／ｉ~ …（数３） ここで、ｉ~ は数１の還元方向に関する限界電流密度で
ある。
ある。
【００４０】酸化方向，還元方向に関する限界電流密度
は、それぞれの反応種の拡散係数，拡散層厚さに係り、
流速の情報は、限界電流即ち構造材界面での反応種の供
給速度に係るものである。これらの値は、水の分解生成
物の計算により得られるＣx 0，Ｃy 0の値を基に予め実験
的に決定できるパラメータである。この混成電位を求め
る手順により、それぞれの環境に晒された構造材料の腐
食電位をマッピングすることができる。
は、それぞれの反応種の拡散係数，拡散層厚さに係り、
流速の情報は、限界電流即ち構造材界面での反応種の供
給速度に係るものである。これらの値は、水の分解生成
物の計算により得られるＣx 0，Ｃy 0の値を基に予め実験
的に決定できるパラメータである。この混成電位を求め
る手順により、それぞれの環境に晒された構造材料の腐
食電位をマッピングすることができる。
【００４１】クラックセンサ（ＤＣＢセンサ）を設置で
きない場所の構造材の亀裂進展感受性の評価方法は、次
のように行う。即ち、上記の手順で得られた腐食電位，
中性子照射量と、それに対応する種々材料の鋭敏化度，
着目点における流速，γ線強度等を基に、共通の実験室
データである種々材料の亀裂進展速度（ｄａ／ｄｔ）を
用いて、ＤＣＢセンサのその場環境でのデータが得られ
ない値を推測し、それぞれの環境に晒された構造材料の
亀裂進展速度（ｄａ／ｄｔ）をマッピングすることがで
きる。
きない場所の構造材の亀裂進展感受性の評価方法は、次
のように行う。即ち、上記の手順で得られた腐食電位，
中性子照射量と、それに対応する種々材料の鋭敏化度，
着目点における流速，γ線強度等を基に、共通の実験室
データである種々材料の亀裂進展速度（ｄａ／ｄｔ）を
用いて、ＤＣＢセンサのその場環境でのデータが得られ
ない値を推測し、それぞれの環境に晒された構造材料の
亀裂進展速度（ｄａ／ｄｔ）をマッピングすることがで
きる。
【００４２】図１５は、実測不可能な場所の構造材の腐
食電位と亀裂進展速度(ｄａ／ｄｔ)を推定するアルゴリ
ズムを示したものである。主な推定手順を以下に示す。
まず、計算対象とする場所を設定する。γ線強度，流速
等を入力し、これらを基にラジオリシス（放射線分解）
を計算し、放射線分解生成物濃度を求める。着目する材
料の酸素，過酸化水素に関する電気化学反応の過電圧，
遷移係数，それぞれの拡散係数，律速過程までの反応電
子数，全反応の反応電子数，電極反応速度定数，拡散層
厚さ等の電気化学的パラメータを入力する。これらの電
気化学的パラメータを、電極反応に関する絶対反応速度
式に基づく混成電位計算コードに代入し、腐食電位を求
める。中性子照射量を入力し、求めた腐食電位と、中性
子照射による材料の鋭敏化度、及び放射線分解生成物濃
度，炉水の導電率を基に、実験室，実験炉データベース
を用いて、亀裂進展速度ｄａ／ｄｔを推定する。
食電位と亀裂進展速度(ｄａ／ｄｔ)を推定するアルゴリ
ズムを示したものである。主な推定手順を以下に示す。
まず、計算対象とする場所を設定する。γ線強度，流速
等を入力し、これらを基にラジオリシス（放射線分解）
を計算し、放射線分解生成物濃度を求める。着目する材
料の酸素，過酸化水素に関する電気化学反応の過電圧，
遷移係数，それぞれの拡散係数，律速過程までの反応電
子数，全反応の反応電子数，電極反応速度定数，拡散層
厚さ等の電気化学的パラメータを入力する。これらの電
気化学的パラメータを、電極反応に関する絶対反応速度
式に基づく混成電位計算コードに代入し、腐食電位を求
める。中性子照射量を入力し、求めた腐食電位と、中性
子照射による材料の鋭敏化度、及び放射線分解生成物濃
度，炉水の導電率を基に、実験室，実験炉データベース
を用いて、亀裂進展速度ｄａ／ｄｔを推定する。
【００４３】図１６は、図１５で示したアルゴリズムを
もとに得られた材料／環境パラメータを実際に使用し
て、実測監視不可能な原子炉内対象部位を水素注入によ
り保護する場合のフロー図を示したものである。まず、
腐食環境の緩和対策を行う対象部位（材料場所）を設定
し、水質センサの実測値から水の分解生成物濃度，腐食
電位，亀裂進展速度ｄａ／ｄｔを求めるのに必要なパラ
メータを入力する。入力したパラメータと水質センサの
実測値を用いて、対象部位の溶存酸素濃度，過酸化水素
濃度，腐食電位，亀裂進展速度ｄａ／ｄｔの推測値を求
める。それぞれの値が予め設定した基準値を満足するま
で（しきい値より小さくなるまで）、水素ガス注入バル
ブを開いて水素注入を行う。それぞれの値が基準値を満
足したら、水素ガス注入バルブを閉じる。
もとに得られた材料／環境パラメータを実際に使用し
て、実測監視不可能な原子炉内対象部位を水素注入によ
り保護する場合のフロー図を示したものである。まず、
腐食環境の緩和対策を行う対象部位（材料場所）を設定
し、水質センサの実測値から水の分解生成物濃度，腐食
電位，亀裂進展速度ｄａ／ｄｔを求めるのに必要なパラ
メータを入力する。入力したパラメータと水質センサの
実測値を用いて、対象部位の溶存酸素濃度，過酸化水素
濃度，腐食電位，亀裂進展速度ｄａ／ｄｔの推測値を求
める。それぞれの値が予め設定した基準値を満足するま
で（しきい値より小さくなるまで）、水素ガス注入バル
ブを開いて水素注入を行う。それぞれの値が基準値を満
足したら、水素ガス注入バルブを閉じる。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、水質パラメータが実測
不可能な原子炉内の構造材料に発生する応力腐食割れの
進展速度である亀裂進展速度そのものを制御指標にし
て、この亀裂進展速度が十分小さくなるように水素注入
量を制御できるので、原子炉内の構造材料の応力腐食割
れの発生及び進展を効果的に抑制できる。
不可能な原子炉内の構造材料に発生する応力腐食割れの
進展速度である亀裂進展速度そのものを制御指標にし
て、この亀裂進展速度が十分小さくなるように水素注入
量を制御できるので、原子炉内の構造材料の応力腐食割
れの発生及び進展を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である原子炉の水素注入設備
の概略構成図。
の概略構成図。
【図２】材料のＳＣＣ感受性と腐食電位の相関図。
【図３】米国Duan Arnold炉における一次系内のＥＣＰ
の実測例を示す図。
の実測例を示す図。
【図４】米国Nine Mile Point−１炉におけるＤＣＢの
出力例を示す図。
出力例を示す図。
【図５】水素注入時の主蒸気系の線量率の変化を示す
図。
図。
【図６】水素注入時の炉水中溶存酸素濃度の実測例を示
す図。
す図。
【図７】沸騰水型原子炉一次系の模式図。
【図８】炉水水質の計算結果を示す図で、（ａ）は沸騰
チャネル出口，（ｂ）はバイパスチャネル出口，（ｃ）
は炉心入口を示す。
チャネル出口，（ｂ）はバイパスチャネル出口，（ｃ）
は炉心入口を示す。
【図９】SUS304鋼の高温水中の亀裂進展速度に及ぼす添
加不純物の影響を示す図。
加不純物の影響を示す図。
【図１０】ガンマ線照射下のSUS304鋼の亀裂進展速度の
添加不純物の影響を示す図。
添加不純物の影響を示す図。
【図１１】本発明の水質センサ群の配置の一実施例を示
す図。
す図。
【図１２】本発明の制御ロジックの一例を示す図。
【図１３】炉外の水質の実測値から炉内の水質を推測す
る手法の説明図。
る手法の説明図。
【図１４】炉外の水質の実測値から炉内の水質を推測す
るフローを示す図。
るフローを示す図。
【図１５】実測不可能な場所の腐食電位と亀裂進展速度
を推定するアルゴリズムを示す図。
を推定するアルゴリズムを示す図。
【図１６】水素注入による腐食環境緩和対策のフローを
示す図。
示す図。
１，２…水質センサ群、３…記録・警報装置、４，５…
スイッチ、６…演算装置、７…データベース、８…水質
緩和剤注入装置、９…炉心、１０…再循環系、１１…下
部格子板、１２…上部格子板、１３…上部プレナム、１
４…シュラウド、１５…給水系、１６…主蒸気系、１７
…タービン、１８…復水浄化系、１９…給水ポンプ、２
１…復水器、２２…中性子計装管、２３，２８，２９，
３０…センサ群、２４…炉浄化系、２５…インターフェ
ース、２６…水素製造装置、２７…水素貯蔵装置。
スイッチ、６…演算装置、７…データベース、８…水質
緩和剤注入装置、９…炉心、１０…再循環系、１１…下
部格子板、１２…上部格子板、１３…上部プレナム、１
４…シュラウド、１５…給水系、１６…主蒸気系、１７
…タービン、１８…復水浄化系、１９…給水ポンプ、２
１…復水器、２２…中性子計装管、２３，２８，２９，
３０…センサ群、２４…炉浄化系、２５…インターフェ
ース、２６…水素製造装置、２７…水素貯蔵装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝倉 大和 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所 エネルギー研究所内 (72)発明者 長瀬 誠 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所 エネルギー研究所内 (72)発明者 大中 紀乏 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 酒井 政則 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 斎藤 隆 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 大角 克己 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 赤嶺 和彦 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 林 真琴 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 仲田 清智 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−86688（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−53146（ＪＰ，Ａ) 特許2523900（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】原子炉外の一次冷却水の水質パラメータを
測定する水質測定手段と、該水質測定手段による測定値
に基づいて原子炉外の一次冷却水中に注入する水素注入
量を制御する制御手段とを備えた原子炉の水素注入設備
において、 前記水質測定手段による原子炉外の測定値を用いて原子
炉内の亀裂進展速度を推定する手段を備え、 前記制御手段は、推定した原子炉内の亀裂進展速度を所
定値以下に抑えるように、前記水素注入量を制御するこ
とを特徴とする原子炉の水素注入設備。 - 【請求項２】請求項１において、前記水質パラメータ
が、溶存酸素濃度，水素濃度，過酸化水素濃度，腐食電
位，導電率の中から選ばれた少なくとも１つであること
を特徴とする原子炉の水素注入設備。
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|---|---|---|---|
| JP3264512A JP2687780B2 (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 原子炉の水素注入設備 |
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| JP3264512A JP2687780B2 (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 原子炉の水素注入設備 |
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