JP2818943B2 - 原子力プラント及びその運転方法 - Google Patents
原子力プラント及びその運転方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は原子力プラント及びその運転方法に係り、特
に、原子炉のイオン交換樹脂が一次冷却水中に漏洩した
ときに、漏洩樹脂から生成する酸基の樹脂に好適な原子
力プラント及びその運転方法に関する。
に、原子炉のイオン交換樹脂が一次冷却水中に漏洩した
ときに、漏洩樹脂から生成する酸基の樹脂に好適な原子
力プラント及びその運転方法に関する。
原子炉の炉水あるいは復水中の不純物を除去するため
にイオン交換樹脂が用いられている。イオン交換樹脂が
水中にリークすると熱分解あるいは放射線照射による損
傷を受け、炉水中に高濃度の酸基が形成される。このよ
うな酸基の代表例としては硫酸、硝酸、炭酸、蟻酸など
が挙げられる。樹脂リークが発生した場合、復水浄化系
は系統数が多く、リークの検知とともに直ちにその系統
を隔離すればよいので比較的対策が容易である。しかし
熱損失等の制約から炉浄化系は通常２系統しか無く、対
策が難しい。一度、樹脂リークがあった場合、炉水水質
が平常に戻るまでに平均約100時間を要する。このため
米国等では樹脂インリークの対策等に要する時間が原子
炉の総稼働時間の11％に達すると報告されている。
にイオン交換樹脂が用いられている。イオン交換樹脂が
水中にリークすると熱分解あるいは放射線照射による損
傷を受け、炉水中に高濃度の酸基が形成される。このよ
うな酸基の代表例としては硫酸、硝酸、炭酸、蟻酸など
が挙げられる。樹脂リークが発生した場合、復水浄化系
は系統数が多く、リークの検知とともに直ちにその系統
を隔離すればよいので比較的対策が容易である。しかし
熱損失等の制約から炉浄化系は通常２系統しか無く、対
策が難しい。一度、樹脂リークがあった場合、炉水水質
が平常に戻るまでに平均約100時間を要する。このため
米国等では樹脂インリークの対策等に要する時間が原子
炉の総稼働時間の11％に達すると報告されている。
樹脂インリークによって炉水中に持ち込まれる酸基
は、材料のSCC感受性に悪影響を及ぼすことが知られて
いる。第４図及び第５図は、鋭敏化SUS304鋼のCERT試験
における亀裂進展速度が各種の酸基をベースにした添加
剤によって影響を受ける報告例を示したものである。樹
脂から形成される酸基のうち硫酸は、特に影響が大きい
ことが分かる。第６図は、SUS304鋼の亀裂進展速度の硫
酸濃度依存性についての報告例を示したもので、硫酸が
低濃度でも亀裂進展に大きく影響することが報告されて
いる。第７図は、低合金鋼の亀裂進展速度に対する硫酸
の影響を示したもので、硫酸が著しい亀裂進展の加速効
果を持つことが分かる。
は、材料のSCC感受性に悪影響を及ぼすことが知られて
いる。第４図及び第５図は、鋭敏化SUS304鋼のCERT試験
における亀裂進展速度が各種の酸基をベースにした添加
剤によって影響を受ける報告例を示したものである。樹
脂から形成される酸基のうち硫酸は、特に影響が大きい
ことが分かる。第６図は、SUS304鋼の亀裂進展速度の硫
酸濃度依存性についての報告例を示したもので、硫酸が
低濃度でも亀裂進展に大きく影響することが報告されて
いる。第７図は、低合金鋼の亀裂進展速度に対する硫酸
の影響を示したもので、硫酸が著しい亀裂進展の加速効
果を持つことが分かる。
このような樹脂インリークの対策として、従来は浄化
装置内の樹脂の保持構造の改良などが加えられてきた
が、樹脂リークが起きた場合の対策は特に取られてこな
かった。本発明に関連する従来技術として、沸騰水型原
子炉への水素注入技術に関連して特開昭54−134292号公
報、特開昭56−111010号公報、あるいは特開昭60−1087
52号公報記載のものが挙げられる。
装置内の樹脂の保持構造の改良などが加えられてきた
が、樹脂リークが起きた場合の対策は特に取られてこな
かった。本発明に関連する従来技術として、沸騰水型原
子炉への水素注入技術に関連して特開昭54−134292号公
報、特開昭56−111010号公報、あるいは特開昭60−1087
52号公報記載のものが挙げられる。
樹脂インリークが起きた場合に生じる問題の第１は、
その対策のために必要な時間が、米国では総稼働時間の
11％に達するなどの原子炉の稼働率を下げる大きな原因
となる点にある。第２の問題は樹脂リークから生成され
る酸基の影響は炉水水質が回復した後も残るとされてい
る点で、電子炉の寿命を決定する一因となっている。そ
こで、樹脂インリークを防ぐ対策も重要であるが、樹脂
リークがあった場合にその影響を可能な限り速やかに除
去することも重要である。
その対策のために必要な時間が、米国では総稼働時間の
11％に達するなどの原子炉の稼働率を下げる大きな原因
となる点にある。第２の問題は樹脂リークから生成され
る酸基の影響は炉水水質が回復した後も残るとされてい
る点で、電子炉の寿命を決定する一因となっている。そ
こで、樹脂インリークを防ぐ対策も重要であるが、樹脂
リークがあった場合にその影響を可能な限り速やかに除
去することも重要である。
本発明の目的は、後者に属する手段を提供し、原子炉
の稼働率向上、長寿命化に資することにある。
の稼働率向上、長寿命化に資することにある。
上記目的を達成するために、本発明の原子力プラント
の運転方法は、原子炉の一次冷却水を浄化するイオン交
換樹脂が炉水中にインリークしたことを検出する工程
と、このインリーク樹脂から炉水中で生成する酸基を還
元手段によって還元してガスに変換する工程と、を含む
ことを特徴とするものである。
の運転方法は、原子炉の一次冷却水を浄化するイオン交
換樹脂が炉水中にインリークしたことを検出する工程
と、このインリーク樹脂から炉水中で生成する酸基を還
元手段によって還元してガスに変換する工程と、を含む
ことを特徴とするものである。
また、本発明の原子力プラントの運転方法は、原子炉
の冷却水中の硫酸イオン、硝酸イオン及び炭酸イオンの
一成分以上について、その濃度が設定値を越えたことを
検出する工程と、前記イオンを還元手段によって還元し
てそれぞれSOx、NOx、COxに変換する工程と、を含むこ
とを特徴とするものである。
の冷却水中の硫酸イオン、硝酸イオン及び炭酸イオンの
一成分以上について、その濃度が設定値を越えたことを
検出する工程と、前記イオンを還元手段によって還元し
てそれぞれSOx、NOx、COxに変換する工程と、を含むこ
とを特徴とするものである。
また、本発明の原子力プラントは、原子炉の圧力容器
と、この圧力容器に注水する炉心注水系と、圧力容器で
生成した蒸気をターピンに送る蒸気ラインと、復水を圧
力容器へ戻す給水ラインと、イオン交換樹脂による炉水
浄化系と、を備えた原子力プラントにおいて、前記炉水
浄化系の水の浄化装置の下流、給水ライン及び炉心注水
系の少なくともいずれかに、インリーク樹脂から炉水中
で生成する酸基を還元してガスに変換する還元剤注入装
置を設けたことを特徴とするものである。
と、この圧力容器に注水する炉心注水系と、圧力容器で
生成した蒸気をターピンに送る蒸気ラインと、復水を圧
力容器へ戻す給水ラインと、イオン交換樹脂による炉水
浄化系と、を備えた原子力プラントにおいて、前記炉水
浄化系の水の浄化装置の下流、給水ライン及び炉心注水
系の少なくともいずれかに、インリーク樹脂から炉水中
で生成する酸基を還元してガスに変換する還元剤注入装
置を設けたことを特徴とするものである。
また、本発明の原子力プラントは、前記注入された還
元剤を含む炉水が接触する部位に前記還元剤の機能を加
速する触媒を配設したものである。
元剤を含む炉水が接触する部位に前記還元剤の機能を加
速する触媒を配設したものである。
また、本発明の原子力プラントは、前記還元剤の機能
を加速する触媒を粉末または可溶性成分として含む触媒
溶液を注入する手段を設けたものである。
を加速する触媒を粉末または可溶性成分として含む触媒
溶液を注入する手段を設けたものである。
また、本発明の原子力プラントは、前記還元剤は水
素、アンモニア又はヒドラジンであると共に、主蒸気系
の線量率が所定の値を越えないように還元剤の注入量を
制御する還元剤注入量制御部を設けたものである。
素、アンモニア又はヒドラジンであると共に、主蒸気系
の線量率が所定の値を越えないように還元剤の注入量を
制御する還元剤注入量制御部を設けたものである。
還元剤が樹脂から発生した酸基を還元し、気体分子状
の成分に置換するため、蒸気とともに放出され、速やか
に除去される。硫酸、炭酸、硝酸のそれぞれに対応する
主な気体成分はSO2,CO,CO2,NO,NO2などである。一例と
して硝酸に対して、水素を注入すると、以下の反応によ
ってNOxに還元される。
の成分に置換するため、蒸気とともに放出され、速やか
に除去される。硫酸、炭酸、硝酸のそれぞれに対応する
主な気体成分はSO2,CO,CO2,NO,NO2などである。一例と
して硝酸に対して、水素を注入すると、以下の反応によ
ってNOxに還元される。
H2＋OH→Ｈ＋H2O …（１） NO3 -＋Ｈ→OH-＋NO2↑ …（２） NO2 -＋Ｈ→OH-＋NO↑ …（３） 上の反応（１）〜（３）は、比較的速い反応である
が、硫酸根に対しては反応を加速するために触媒を利用
することが望ましい。このような触媒として白金系貴金
属（Pt,Rh,Pd,Os,Irなど）が挙げられる。
が、硫酸根に対しては反応を加速するために触媒を利用
することが望ましい。このような触媒として白金系貴金
属（Pt,Rh,Pd,Os,Irなど）が挙げられる。
以下、本発明の一実施例を第一図により説明する。原
子炉の圧力容器２に設けられている炉水浄化系１におい
て樹脂インリークがあった場合、熱交換器の下流では、
樹脂の熱分解により導電率が上昇またはpHが低下する。
原子炉の炉水浄化系１の上流では水温が低いため、この
ような導電率の上昇またはpHの低下は顕著には検出され
ない。こうして導電率モニタ13により樹脂インリークが
検出された時、還元剤を注入する。また必要に応じて触
媒を含む粉末又は可溶性成分として含む触媒溶液を注入
する。注入点は還元剤と触媒溶液が同一である必要は無
く、給水ポンプ11が設けられている給水系、炉水浄化系
１、制御棒駆動機構冷却系６、炉心高／低圧注水系７な
どが適当である。10は還元剤注入装置、14は触媒注入装
置を示す。
子炉の圧力容器２に設けられている炉水浄化系１におい
て樹脂インリークがあった場合、熱交換器の下流では、
樹脂の熱分解により導電率が上昇またはpHが低下する。
原子炉の炉水浄化系１の上流では水温が低いため、この
ような導電率の上昇またはpHの低下は顕著には検出され
ない。こうして導電率モニタ13により樹脂インリークが
検出された時、還元剤を注入する。また必要に応じて触
媒を含む粉末又は可溶性成分として含む触媒溶液を注入
する。注入点は還元剤と触媒溶液が同一である必要は無
く、給水ポンプ11が設けられている給水系、炉水浄化系
１、制御棒駆動機構冷却系６、炉心高／低圧注水系７な
どが適当である。10は還元剤注入装置、14は触媒注入装
置を示す。
本実施例によれば、炉水中に樹脂の分解により持ち込
まれる硫酸基、炭酸基、硝酸基は還元剤の注入により還
元されて、それぞれSOx、COx、NOx等の安定なガスに形
態を変えて蒸気に同伴して系外に放出される。環境への
ガスの放出は軽微であり問題にはならないが、バックア
ップとしてガス処理装置８を設けている。該処理装置８
の具体例としては脱硫装置、NOx装置等が挙げられる。
還元剤としては水素、アンモニア、ヒドラジンなどが適
当であるが、これらの還元剤は注入量が多すぎると、通
常時、硝酸の形で溶存している放射性の16Nをも気体成
分に置換してタービン系の線量率上昇の原因となる。そ
こで、本実施例では主蒸気配管15の線量率のモニタ12の
信号出力に上限を設け、その上限を越えない範囲で還元
剤の注入率を制御する還元剤注入量制御部が設けられて
いる。
まれる硫酸基、炭酸基、硝酸基は還元剤の注入により還
元されて、それぞれSOx、COx、NOx等の安定なガスに形
態を変えて蒸気に同伴して系外に放出される。環境への
ガスの放出は軽微であり問題にはならないが、バックア
ップとしてガス処理装置８を設けている。該処理装置８
の具体例としては脱硫装置、NOx装置等が挙げられる。
還元剤としては水素、アンモニア、ヒドラジンなどが適
当であるが、これらの還元剤は注入量が多すぎると、通
常時、硝酸の形で溶存している放射性の16Nをも気体成
分に置換してタービン系の線量率上昇の原因となる。そ
こで、本実施例では主蒸気配管15の線量率のモニタ12の
信号出力に上限を設け、その上限を越えない範囲で還元
剤の注入率を制御する還元剤注入量制御部が設けられて
いる。
本発明は炉水の水質が正常値から外れた場合のみが対
象であるので、触媒は還元剤を注入している間だけ炉水
に何らかの形で接していればよく、この思想に基いて適
宜設計変更し得るものである。本発明によれば、触媒の
還元剤が短時間で炉水中にいきわたるので酸基を効率的
に除去することができる。同図において、３は炉心、４
はタービン、11は給水ポンプを示す。
象であるので、触媒は還元剤を注入している間だけ炉水
に何らかの形で接していればよく、この思想に基いて適
宜設計変更し得るものである。本発明によれば、触媒の
還元剤が短時間で炉水中にいきわたるので酸基を効率的
に除去することができる。同図において、３は炉心、４
はタービン、11は給水ポンプを示す。
第２図は本発明の他の実施例を示す。同図に示すよう
に任意の原子炉炉水配管に還元剤と炉水中に溶存してい
る酸基との反応を促進する触媒の充填槽５を設けても良
い。炉心３内の燃料棒被覆管表面あるいはその他の炉内
構造物の表面に触媒層を形成しても良い。触媒材料とし
ては白金系貴金属（白金、パラジウム、ロジウム、イリ
ジウム、オスミウムなど）が好適である。
に任意の原子炉炉水配管に還元剤と炉水中に溶存してい
る酸基との反応を促進する触媒の充填槽５を設けても良
い。炉心３内の燃料棒被覆管表面あるいはその他の炉内
構造物の表面に触媒層を形成しても良い。触媒材料とし
ては白金系貴金属（白金、パラジウム、ロジウム、イリ
ジウム、オスミウムなど）が好適である。
第３図は本発明を適用した時の炉水の導電率の典型的
な推移を示したもので、樹脂インリークがあった場合、
炉水の導電率は急速に上昇する。ある上限値を越えた場
合、従来の方法ではリークのあった系統を止めて対策を
施している間は残りの系統で対処するというものである
が、その方法では既に述べたように必要なレベルまで導
電率を回復するのに点線で示す様に平均として100時間
を要する。この時間遅れは酸基はシステムの淀み部分
や、構造材料の隙間に濃縮する上で十分な時間であり、
材料への影響を避けられない。これに対し本発明のよう
に主蒸気へ放出させるケースでは、炉水インベントリ
（約200トン）／炉水流量（50000トン/h）が脱気の時定
数になるので、炉水水質の回復に要する時間は高々数分
で済む。
な推移を示したもので、樹脂インリークがあった場合、
炉水の導電率は急速に上昇する。ある上限値を越えた場
合、従来の方法ではリークのあった系統を止めて対策を
施している間は残りの系統で対処するというものである
が、その方法では既に述べたように必要なレベルまで導
電率を回復するのに点線で示す様に平均として100時間
を要する。この時間遅れは酸基はシステムの淀み部分
や、構造材料の隙間に濃縮する上で十分な時間であり、
材料への影響を避けられない。これに対し本発明のよう
に主蒸気へ放出させるケースでは、炉水インベントリ
（約200トン）／炉水流量（50000トン/h）が脱気の時定
数になるので、炉水水質の回復に要する時間は高々数分
で済む。
以上説明したごとく、本発明に係る方法によれば原子
炉の浄化系から樹脂がリークした場合でも、樹脂から生
成する酸基を速やかに炉水中から除去できるので、原子
炉材料の健全性確保、原子炉の寿命延長の上で大きな効
果がある。
炉の浄化系から樹脂がリークした場合でも、樹脂から生
成する酸基を速やかに炉水中から除去できるので、原子
炉材料の健全性確保、原子炉の寿命延長の上で大きな効
果がある。
また、本発明に係る装置によれば、上記方法を構造簡
単にして実施することができる。
単にして実施することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の他の実施例を示した構成図、第３図は樹脂インリー
クが有った場合の炉水導電率の推移を従来例および本発
明を適用した時について示した図、第４図及び第５図は
BWR実機条件の温度、溶存酸素濃度の水の中に各種の酸
基をベースとして添加物を加えた時のSUS204鋼の亀裂進
展速度を示した図、第６図はSUS304鋼の亀裂進展速度の
硫酸濃度依存性を示した図、第７図は低合金鋼A533の亀
裂進展速度の硫酸濃度依存性を示した図である。 １……炉水浄化系、２……圧力容器、３……炉心、４…
…タービン、５……触媒充填槽、６……制御棒駆動機構
冷却系、７……炉心注水系、８……ガス処理装置、９…
…復水浄化系、10……還元剤注入装置、11……給水ポン
プ、12……主蒸気線量率モニタ、13……導電率計、14…
…触媒注入装置、15……主蒸気管。
明の他の実施例を示した構成図、第３図は樹脂インリー
クが有った場合の炉水導電率の推移を従来例および本発
明を適用した時について示した図、第４図及び第５図は
BWR実機条件の温度、溶存酸素濃度の水の中に各種の酸
基をベースとして添加物を加えた時のSUS204鋼の亀裂進
展速度を示した図、第６図はSUS304鋼の亀裂進展速度の
硫酸濃度依存性を示した図、第７図は低合金鋼A533の亀
裂進展速度の硫酸濃度依存性を示した図である。 １……炉水浄化系、２……圧力容器、３……炉心、４…
…タービン、５……触媒充填槽、６……制御棒駆動機構
冷却系、７……炉心注水系、８……ガス処理装置、９…
…復水浄化系、10……還元剤注入装置、11……給水ポン
プ、12……主蒸気線量率モニタ、13……導電率計、14…
…触媒注入装置、15……主蒸気管。
Claims (6)
- 【請求項１】原子炉の一次冷却水を浄化するイオン交換
樹脂が炉水中にインリークしたことを検出する工程と、
このインリーク樹脂から炉水中で生成する酸基を還元手
段によって還元してガスに変換する工程と、を含むこと
を特徴とする原子力プラントの運転方法。 - 【請求項２】原子炉の冷却水中の硫酸イオン、硝酸イオ
ン及び炭酸イオンの一成分以上について、その濃度が設
定値を越えたことを検出する工程と、前記イオンを還元
手段によって還元してそれぞれSOx、NOx、COxに変換す
る工程と、を含むことを特徴とする原子力プラントの運
転方法。 - 【請求項３】原子炉の圧力容器と、この圧力容器に注水
する炉心注水系と、圧力容器で生成した蒸気をターピン
に送る蒸気ラインと、復水を圧力容器へ戻す給水ライン
と、イオン交換樹脂による炉水浄化系と、を備えた原子
力プラントにおいて、前記炉水浄化系の水の浄化装置の
下流、給水ライン及び炉心注水系の少なくともいずれか
に、インリーク樹脂から炉水中で生成する酸基を還元し
てガスに変換する還元剤注入装置を設けたことを特徴と
する原子力プラント。 - 【請求項４】請求項３において、注入された還元剤を含
む炉水が接触する部位に前記還元剤の機能を加速する触
媒を配設した原子力プラント。 - 【請求項５】請求項３において、還元剤の機能を加速す
る触媒を粉末または可溶性成分として含む触媒溶液を注
入する手段を設けた原子力プラント。 - 【請求項６】請求項３において、還元剤は水素、アンモ
ニア又はヒドラジンであると共に、主蒸気系の線量率が
所定の値を越えないように還元剤の注入量を制御する還
元剤注入量制御部を設けた原子力プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63334767A JP2818943B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 原子力プラント及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63334767A JP2818943B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 原子力プラント及びその運転方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10092940A Division JP2946207B2 (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 原子力プラント及びその水質制御方法と装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02179499A JPH02179499A (ja) | 1990-07-12 |
| JP2818943B2 true JP2818943B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=18281004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63334767A Expired - Lifetime JP2818943B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 原子力プラント及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2818943B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6487265B1 (en) | 1999-07-09 | 2002-11-26 | Hitachi, Ltd. | Treatment method of nuclear reactor internal component |
| US6606368B2 (en) | 2000-04-24 | 2003-08-12 | Hitachi, Ltd. | Method of operating nuclear power plant, nuclear power plant, and method of controlling water chemistry of nuclear power plant |
| US6633624B1 (en) * | 1999-11-22 | 2003-10-14 | Organo Corporation | Condensate demineralization |
-
1988
- 1988-12-28 JP JP63334767A patent/JP2818943B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6487265B1 (en) | 1999-07-09 | 2002-11-26 | Hitachi, Ltd. | Treatment method of nuclear reactor internal component |
| US6633624B1 (en) * | 1999-11-22 | 2003-10-14 | Organo Corporation | Condensate demineralization |
| US6606368B2 (en) | 2000-04-24 | 2003-08-12 | Hitachi, Ltd. | Method of operating nuclear power plant, nuclear power plant, and method of controlling water chemistry of nuclear power plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02179499A (ja) | 1990-07-12 |
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