JP2856524B2 - 健全性モニタリング装置 - Google Patents

健全性モニタリング装置

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JP2856524B2 JP2245399A JP24539990A JP2856524B2 JP 2856524 B2 JP2856524 B2 JP 2856524B2 JP 2245399 A JP2245399 A JP 2245399A JP 24539990 A JP24539990 A JP 24539990A JP 2856524 B2 JP2856524 B2 JP 2856524B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、配管、機器等の物体の健全性、特に物体の
溶接部の健全性をモニタリングする装置に係り、特に原
子炉内の水質変化および原子炉内機器の溶接部の健全性
を、炉外にて常時評価確認できる健全性モニタリング装
置に関する。
(従来の技術) 一般に、沸騰水型原子炉(以下BWRと称す)において
は、その原子炉内機器や炉外の配管等の多くは溶接構造
でできている。そして、プラントの健全性や長寿命化を
検討する際には、この溶接部及び近傍の溶接時の熱影響
部(以下単に「溶接部」と記す。)の評価が重要となっ
てくる。このため、プラントの健全性をより強固なもの
とし、またプラントの長寿命化の観点から、原子炉内機
器材料、特にその溶接部の経年変化を炉外からモニタリ
ングし、プラントの予防診断に役立てる技術の開発が試
みられている。
近年、原子炉内及び周辺機器内の水質環境を調べ、原
子炉内機器、特にその溶接部の健全性評価に役立てるた
め、原子炉内及び周辺機器内に、機器と同一材質からな
る試験片と、基準となる参照電極(以下、基準電極と称
す)とを対設し、これらを用いて腐蝕電位を測定する試
みがなされている。
すなわち、例えば原子炉内に挿入可能な基準電極とス
テンレス鋼製の試験片とを、対にして原子炉内に設置
し、両者の電位差を測定して腐蝕電位の値を求め、水質
評価に利用している。また、この腐蝕電位の値は、ステ
ンレス鋼の健全性,特に応力腐蝕割れ性と関連があり、
腐蝕電位の値が低いほど、応力腐蝕割れ性も低くなるこ
とが判っている。したがって、腐蝕電位の値を常時モニ
タリングできれば、機器材料の健全性を常時評価確認で
きることになる。
一方、実験室での腐蝕電位の測定において、通常、水
質環境が一定であれば、材料表面の状態は一定であり、
したがって腐蝕電位も一定の値を示すが、試験片に割れ
が入ると、材料表面で金属地肌が水環境中に露出するた
め、腐蝕電位の値が急激に変化することは、しばしば経
験している。
このように、腐蝕電位は、材料の表面状態および割れ
感受性を評価するのに極めて有効な情報である。
(発明が解決しようとする課題) 前記従来の腐蝕電位の測定方法においては、実体では
なく試験片を用いており、金属の表面状態は、その実体
が過去から現在に亘って浸漬してきた水質環境に大きく
依存しているため、後から実体近傍に設置した試験片の
表面状態は、実体の表面状態とは必ずしも同一とはなら
ない。したがって、試験片を用いて測定した腐蝕電位の
値は、実体の腐蝕電位の値を真に反映しているとは限ら
ない。また、試験片を用いた測定では、万一実体の表面
状態に異常が生じても、それを検知することができない
という問題がある。
これらは、原子炉内の機器に限らず、他の配管や機器
等の物体についても同様である。
本発明は、このような点を考慮してなされたもので、
各種配管や機器等の物体の溶接部の健全性を、直接かつ
常時、遠隔でモニタリングできる健全性モニタリング装
置を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明は、前記目的を達成する手段として、健全性を
モニタリングすべき配管、機器等の物体の溶接部の近傍
位置に設けた基準電極と、前記溶接部から直接引き出し
た第1の計測用リード線と、前記基準電極から引き出し
た第2の計測用リード線と、前記第1の計測用リード線
と前記第2の計測用リード線との間の電位差を測定する
電位差測定手段と、を備え、前記基準電極は、前記第2
の計測用リード線が貫通するステンレス鋼製の外筒と、
この外筒に外筒部中間材を介して連結したセラミックス
製隔離容器と、この隔離容器に内蔵された反応電極とを
具備することを特徴とする。
(作 用) 本発明に係る健全性モニタリング装置においては、物
体の溶接部とその近傍位置に設置した基準電極との間の
電位差が、電位差測定手段によって連続測定される。こ
のため、物体の溶接部の健全性を、常時評価確認するこ
とが可能となる。また、物体の溶接部の表面に割れ等の
異常が発生した場合には、電位差が急激に変化するた
め、この瞬間を精度よく捉えることが可能となる。
(実施例) 以下、本発明の第1実施例を、第1図ないし第5図を
参照して説明する。
第1図は、本発明に係る健全性モニタリング装置の一
例として、原子炉内機器の健全性をモニタリングする装
置を示すもので、図中、符号1は基準電極であり、この
基準電極1は、任意の原子炉内機器2の近傍位置に対極
として設置されている。
この基準電極1からは、計測用リード線3が引出され
ており、この計測用リード線3は、原子炉内から炉外に
コナックス式シール4等の手法を用いて取出され、炉外
に設置した電位差計5に接続されるようになっている。
また、任意の原子炉内機器2の溶接部の任意の位置に
は、スポット溶接等によりリード線(図示せず)が取付
けられており、このリード線も、計測用リード線3と同
様の方法で炉外に取出され、電位差計5に接続されるよ
うになっている。そして、電位差計5は、原子炉内機器
2と基準電極1との間の電位差を連続して測定し、記録
計6に記録するとともに、コンピュータの記憶装置7に
格納して保存するようになっている。
第2図および第3図は、具体的な原子炉内機器2への
基準電極1の設置例をそれぞれ示すもので、第2図は、
原子炉内の上部格子板8の溶接部10に適用した場合を、
また第3図は、原子炉内のシュラウド9の溶接部12に適
用した場合をそれぞれ示す。
すなわち、第2図において、符号8は上部格子板であ
り、この上部格子板8の溶接部10の近傍位置には、この
溶接部10をモニタリングするための基準電極1が設置さ
れている。また、溶接部10には、リード線11がスポット
溶接により接続されており、このリード線11は、基準電
極1から引出される計測用リード線3と対として、第1
図に示す電位差計5に接続されるようになっている。
また、第3図において、符号9はシュラウドであり、
このシュラウド9の溶接部12近傍位置には、この溶接部
12をモニタリングするための基準電極1が設置されてい
る。また、溶接部12には、リード線13がスポット溶接に
より接続されており、このリード線13は、基準電極1か
ら引出される計測用リード線3と対として、第1図に出
す電位差計5に接続されるようになっている。
基準電極1は、第4図に示すように、銀線14と、この
銀線14の先端を螺旋状にして塩化銀を塗布した反応電極
部15とを備えており、この反応電極部15は、基準水溶液
16とともに、この基準水溶液16を測定対象溶液から隔離
する隔離容器17内に収納され、高温高圧下で使用できる
ようになっている。
この隔離容器17は、アルミナまたはサファイヤで形成
され、かつ液絡部18を有している。この隔離容器17は、
ステレンス鋼製の外筒19に、銀メッキされたコバルト製
の外筒部中間材20を介し連結されているとともに、銀線
ホルダ14aを介し銀線14に接続されている。この銀線ホ
ルダ14aは、アルミナあるいはサファイヤなどと溶接性
の良い材料により作られている。隔離容器17はアルミナ
あるいはサファイヤから成り、銀線14に直接溶接固着で
きないので、この銀線ホルダ14aを介して銀線14に固定
されている。
銀線ホルダ14aは、かしめ接続された接続フォイル21
を介してMIケーブル芯線22に接続されており、反応電極
部15に発生した基準電圧は、このMIケーブル芯線22を介
し原子炉炉外に導かれるようになっている。このMIケー
ブル芯線22は、MIケーブル絶縁材23を介しMIケーブルシ
ース24で被覆され、高温高圧下でも使用できるようにな
っている。
次に、本実施例の作用について説明する。
第1図において任意の原子炉内機器2の溶接部とその
近傍位置に設置した基準電極1との電位差は、原子炉外
の電位差計5で連続的に測定され、この測定結果は、記
録計6に連続的に記録されるとともに、記憶装置7に格
納される。
このように、中性子およびガンマ線照射下の原子炉内
機器2の腐蝕電位の値を、炉外から常時モニタリングで
き、原子炉内機器2の溶接部へ健全性を常時監視確認す
ることができる。
また、対象となる原子炉内機器2の溶接部に割れ等が
発生し、その表面の酸化被膜が破れて金属表面が水中に
露出してくると、第5図に示すように、連続的に電位差
計5で測定してきた電位差の値が、急激に低下すること
になる。したがって、この電位差の急激な変化を捉える
ことにより、原子炉内機器2の溶接部における万一の割
れ発生を、速やかに検知することができる。
また、基準電極1は、隔離容器17にアルミナあるいは
サファイヤを用いているので、中性子およびガンマ線照
射場でも比較的長時間安定して使用できる。また、反応
電極部15を、螺旋状にして表面積を増大させているの
で、反応電極部15の寿命を大幅に延ばすことができる。
このため、基準電極1の健全性を長期間確保でき、測定
された腐蝕電位の値の信頼性を、大幅に向上させること
ができる。
第6図は、本発明の第2実施例を示すもので、前記第
1実施例における基準電極1に代え、基準電極31を用い
るようにしたものである。
すなわち、この基準電極31は、基本的には前記第1実
施例における基準電極1と同一構成となっているが、反
応電極部35は、白金で直状に形成されている。
なお、その他の点については、前記実施例と同一構成
となっており、作用も同一である。
この基準電極31を用いて測定された電位差の値は、前
記第1実施例における基準電極1を用いて測定された電
位差の値とは異なっている。
すなわち、基準電極31から得られる電位は、白金上の
ある特定な電極反応の値であるため、水質条件によって
変化しており、水素電極基準等に換算することができな
い。したがって、塩化銀を塗布した反応電極部15を有す
る基準電極1を使用した場合と異なり、基準電極31を使
用して測定した電位差の値は、原子炉内機器2の腐蝕電
位の値ではない。
しかしながら、例えば原子炉内のように、運転中の水
質がほとんど変化しない環境では、白金製の反応電極部
35を有する基準電極31は、常時一定の値を示すことがで
き、原子炉内機器2の溶接部とこの基準電極31との電位
差も、原子炉内機器2の溶接部が健全であれば、常に一
定の値を示す。このため、連続測定された電位差の値に
変化が生じなければ、原子炉内機器2の溶接部の表面状
態に異常はなく、原子炉内機器2は健全であると判断で
きる。
一方、対象となる原子炉内機器2の溶接部に割れ等が
発生し、その表面の酸化被膜が破れて金属表面が水中に
露出してくると、変化のなかった電位差の値が、第5図
に示す場合と同様に急激に低下する。したがって、この
変化を正確に捉えることにより、原子炉内機器2の溶接
部における万一の割れ発生を速やかに検知することがで
きる。
また、反応電極部35には白金が用いられているので、
反応電極部35の寿命が半永久的に保証され、基準電極31
の信頼性を、極めて長期間維持することができる。
第7図ないし第10図は、本発明の第3実施例を示すも
ので、以下これについて説明する。
第7図において、符号2は原子炉内機器であり、この
原子炉内機器2の近傍位置には、前記各実施例における
基準電極1,31のいずれかが設置されている。この基準電
極1,31および対象となる原子炉内機器2から引出された
計測リード線3およびリード線41は、コナックス式シー
ル42等の手段を介して炉外に取出され、炉外に設置した
電位差計5に接続されるようになっている。そして、こ
の電位差計5で測定した両者の電位差は、記録計6に連
続して記録されるとともに、コンピュータの記憶装置7
に格納されるようになっている。
原子炉内機器2のリード線41接続部近傍位置には、第
8図にシュラウド9の接続部12について示すように、溶
接部12を挟むように、一対の電流供給用リード線43およ
び複数対の電位差測定用リード線44が、スポット溶接等
によりそれぞれ取付けられている。これら各リード線4
3,44は、リード線41と同様、コナックス式シール42等の
手段を介し炉外に引出されるようになっている。そし
て、電流供給用リード線43は、定電流供給装置45にリバ
ースイングスイッチ46を介して接続されている。また電
位差測定用リード線44は、各対間の電位差を任意の時間
に計測するためのボルトメータ47に接続されている。こ
のボルトメータ47で得られたデータは、コンピュータ48
で制御されるデータ収録装置49に格納されるようになっ
ている。
次に、本実施例の作用について説明する。
任意の原子炉内機器2の溶接部12とその近傍に設置し
た基準電極1,31との電位差は、計測用リード線3および
リード線41を介し接続される電位差計5により測定さ
れ、測定結果は、記録計6に連続的に表示されるととも
に、記憶装置7に格納される。
ところで、万一対象となる原子炉内機器2の溶接部12
に割れ等が発生し、その表面の酸化被膜が破れて金属表
面が水中に露出してくると、連続的に電位差計5で測定
してきた電位差の値が、第5図に示すように急激に低下
する。したがって、この変化を捉えることにより、原子
炉内機器2の溶接部12における万一の割れ発生を、速や
かに検知することができる。
原子炉内機器2、例えばシュラウド9の溶接部12に割
れ等が発生した場合には、コンピュータ48からの指令に
より、定電流供給装置45から一対の電流供給用リード線
43を通して、溶接部12に電流が流されるとともに、電位
差測定用リード線44間の電位差が、ボルトメータ47によ
り計測される。
この計測された電位差は、溶接部12の割れが進展し始
めると、第9図に示すように増加する。
この電位差の増加と割れの長さの増加とは一定の関係
があり、前もって校正カーブを得ておけば、電位差の値
を割れの長さに換算することができる。第10図は、この
ようにして求めた割れの長さの変化を測定した結果の一
例を示す。
このように、炉外において、原子炉内機器2の溶接部
12の健全性を常時監視し、万一の割れ発生を速やかに検
知できるとともに、発生した割れの進展挙動も、精度よ
く測定、監視することができ、原子炉の信頼性を向上さ
せることができる。
また、モニタリングで得られた割れの進展挙動を「割
れの進展を予測し、また進展した割れを起点として破壊
の発生を評価できるシステム」の入力値とすれば、割れ
が許容される長さに至るまでの時間、すなわち余寿命の
速やかな解析が可能となり、原子炉内機器2のより一層
の健全性の確保および監視強化を図ることができる。
また、前記各実施例では、原子炉内機器2の溶接部の
モニタリングについて説明したが、原子炉外の配管や機
器の健全性モニタリングにも、容易に適用することがで
きる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、物体、特にその
溶接部と基準電極との間の電位差が、電位差測定手段に
より遠隔で連続的に測定されるので、物体、特にその溶
接部の腐蝕電位の値を連続監視して健全性を常時評価確
認することができる。また、万一溶接部材料表面に割れ
等の異常が生じた場合には、電位差の急激な変化によ
り、精度よく異常を検知することができ、信頼性を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例に係る健全性モニタリング
装置を示す構成図、第2図はおよび第3図は基準電極の
具体的な設置例をそれぞれ示す説明図、第4図は基準電
極の詳細図、第5図は電位差の値と割れ発生との関係を
示すグラフ、第6図は本発明の第2実施例を示す第4図
相当図、第7図は本発明の第3実施例を示す第1図相当
図、第8図はその基準電極の具体的な設置例を示す説明
図、第9図は割れの進展に伴なう電位差の変化を示すグ
ラフ、第10図は第9図の電位差の変化を割れ長さに換算
した場合に示すグラフである。 1,31……基準電極、2……原子炉内機器、3……計測用
リード線、11,13,41……リード線、5……電位差計、6
……記録計、7……記憶装置、14……銀線、15,35……
反応電極部、16……基準水溶液、17……隔離容器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G21C 17/00 G21C 17/02 G01N 27/26 351

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】健全性をモニタリングすべき配管、機器等
    の物体の溶接部の近傍位置に設けた基準電極と、前記溶
    接部から直接引き出した第1の計測用リード線と、前記
    基準電極から引き出した第2の計測用リード線と、前記
    第1の計測用リード線と前記第2の計測用リード線との
    間の電位差を測定する電位差測定手段と、を備え、前記
    基準電極は、前記第2の計測用リード線が貫通するステ
    ンレス鋼製の外筒と、この外筒に外筒部中間材を介して
    連結したセラミックス製隔離容器と、この隔離容器に内
    蔵された反応電極とを具備することを特徴とする健全性
    モニタリング装置。
JP2245399A 1990-09-14 1990-09-14 健全性モニタリング装置 Expired - Lifetime JP2856524B2 (ja)

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JP2017138139A (ja) * 2016-02-02 2017-08-10 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 化学除染方法並びに化学除染装置及びこれを用いる原子力プラント

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