JP3156113B2 - 水質制御方法及び装置 - Google Patents
水質制御方法及び装置Info
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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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軽水炉及び重水炉にお
ける線量低減を効果的にかつ弊害なく実施する水質制御
方法及び装置に関する。
ける線量低減を効果的にかつ弊害なく実施する水質制御
方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より亜鉛等の金属イオンを注入して
配管の線量を低減する技術が提案されている（例えば特
許第1,654,414号及び特開昭63-172999号公報）。しか
し、亜鉛等の金属イオンの注入量は、給水または炉水中
の注入金属濃度のみを指標としているため、プラントに
よってその効果にバラツキがあった。これを解決する方
法の一つとして多量の亜鉛等を注入していかなる条件の
プラントでも十分な量を行き渡らせることがあるが、Ｚ
ｎＯが燃料表面に付着して燃料性能を悪化させる可能性
がある。また、亜鉛はそのままでは放射化して放射性核
種65Ｚｎを生成するために、同位体分離して親核種の64
Ｚｎを低減して用いることが考案されている（特開昭63
-172999号公報）。この方法では、同位体分離の故に注
入金属のコストは非常に高いものとなるので、有効性の
ある範囲内でできるだけその使用量を少なくする必要が
ある。
配管の線量を低減する技術が提案されている（例えば特
許第1,654,414号及び特開昭63-172999号公報）。しか
し、亜鉛等の金属イオンの注入量は、給水または炉水中
の注入金属濃度のみを指標としているため、プラントに
よってその効果にバラツキがあった。これを解決する方
法の一つとして多量の亜鉛等を注入していかなる条件の
プラントでも十分な量を行き渡らせることがあるが、Ｚ
ｎＯが燃料表面に付着して燃料性能を悪化させる可能性
がある。また、亜鉛はそのままでは放射化して放射性核
種65Ｚｎを生成するために、同位体分離して親核種の64
Ｚｎを低減して用いることが考案されている（特開昭63
-172999号公報）。この方法では、同位体分離の故に注
入金属のコストは非常に高いものとなるので、有効性の
ある範囲内でできるだけその使用量を少なくする必要が
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、原子力プラ
ントにおいて効果的に配管線量を低減できる水質制御方
法及び装置を提供することを目的とする。
ントにおいて効果的に配管線量を低減できる水質制御方
法及び装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１の発明は、水中で亜鉛イオンを生成する物質を注
入して炉水の放射能濃度を低減する水質制御方法におい
て、炉水または給水の鉄(Ｆｅ)の濃度に対する亜鉛イオ
ン(Ｚｎ)の濃度比（Ｚｎ／Ｆｅ比と略す)を第１の指標
とし、この第１の指標が０．５以上かつ４０以下の範囲
となるように、亜鉛イオンの濃度又は鉄の濃度を制御す
ることを特徴とする。
の第１の発明は、水中で亜鉛イオンを生成する物質を注
入して炉水の放射能濃度を低減する水質制御方法におい
て、炉水または給水の鉄(Ｆｅ)の濃度に対する亜鉛イオ
ン(Ｚｎ)の濃度比（Ｚｎ／Ｆｅ比と略す)を第１の指標
とし、この第１の指標が０．５以上かつ４０以下の範囲
となるように、亜鉛イオンの濃度又は鉄の濃度を制御す
ることを特徴とする。
【０００５】また第２の発明は、第１の発明における第
１の指標に加えて、炉水または給水のクロム(Ｃｒ)の濃
度に対する亜鉛イオン(Ｚｎ)の濃度比（Ｚｎ／Ｃｒ比と
略す）を第２の指標とし、この第２の指標が０．５以上
となるように亜鉛イオンの濃度又はクロムの濃度を制御
する方法である。
１の指標に加えて、炉水または給水のクロム(Ｃｒ)の濃
度に対する亜鉛イオン(Ｚｎ)の濃度比（Ｚｎ／Ｃｒ比と
略す）を第２の指標とし、この第２の指標が０．５以上
となるように亜鉛イオンの濃度又はクロムの濃度を制御
する方法である。
【０００６】上記第１及び第２の発明においては、第１
の指標(Ｚｎ／Ｆｅ比)が１〜１０以下の範囲となるよう
に制御するのがよい。
の指標(Ｚｎ／Ｆｅ比)が１〜１０以下の範囲となるよう
に制御するのがよい。
【０００７】第３の発明は、水中で亜鉛イオンを生成す
る物質を注入して炉水の放射能濃度を低減する水質制御
方法において、炉水または給水のクロムの濃度(Ｃｒ)に
対する亜鉛イオン(Ｚｎ)の濃度比(Ｚｎ／Ｃｒ比)を第１
の指標とし、この第１の指標が所定の範囲となるよう
に、亜鉛イオンの濃度又はクロムの濃度を制御すること
を特徴とする。そして第３の発明においては、第１の指
標(Ｚｎ／Ｃｒ比)が０．５以上となるように制御するの
がよい。好ましくは第１の指標(Ｚｎ／Ｃｒ比)は１〜５
の範囲である。
る物質を注入して炉水の放射能濃度を低減する水質制御
方法において、炉水または給水のクロムの濃度(Ｃｒ)に
対する亜鉛イオン(Ｚｎ)の濃度比(Ｚｎ／Ｃｒ比)を第１
の指標とし、この第１の指標が所定の範囲となるよう
に、亜鉛イオンの濃度又はクロムの濃度を制御すること
を特徴とする。そして第３の発明においては、第１の指
標(Ｚｎ／Ｃｒ比)が０．５以上となるように制御するの
がよい。好ましくは第１の指標(Ｚｎ／Ｃｒ比)は１〜５
の範囲である。
【０００８】また第４の発明は、第３の発明における第
１の指標に加えて、炉水または給水の鉄(Ｆｅ)の濃度に
対する亜鉛イオン(Ｚｎ)の濃度比（Ｚｎ／Ｆｅ比）を第
２の指標とし、この第２の指標が４０以下となるように
亜鉛イオン又は鉄の濃度を制御するのがよい。
１の指標に加えて、炉水または給水の鉄(Ｆｅ)の濃度に
対する亜鉛イオン(Ｚｎ)の濃度比（Ｚｎ／Ｆｅ比）を第
２の指標とし、この第２の指標が４０以下となるように
亜鉛イオン又は鉄の濃度を制御するのがよい。
【０００９】上記第１〜第４の発明においては、亜鉛イ
オンは64Ｚｎの含有割合が天然組成のそれより低いもの
を用いるのが好ましい。
オンは64Ｚｎの含有割合が天然組成のそれより低いもの
を用いるのが好ましい。
【００１０】なお、亜鉛イオンの添加量を、Ｚｎ／Ｆｅ
比、Ｚｎ／Ｃｒ比のいずれか又は両方を指標として制御
するかは、本発明の方法を適用する原子力プラントの炉
水、運転状態等によって適宜決められる。
比、Ｚｎ／Ｃｒ比のいずれか又は両方を指標として制御
するかは、本発明の方法を適用する原子力プラントの炉
水、運転状態等によって適宜決められる。
【００１１】またＺｎ／Ｆｅ比を所定の値に維持する場
合には、鉄の濃度に応じて亜鉛イオンを添加するか、ま
たは鉄分を除去することもできる。実際、後述の実施例
の項で説明するように、原子力プラントの給水系には鉄
分を量可変にして除去する復水フィルタが設置されてお
り、ここで鉄の除去量を調整できる。
合には、鉄の濃度に応じて亜鉛イオンを添加するか、ま
たは鉄分を除去することもできる。実際、後述の実施例
の項で説明するように、原子力プラントの給水系には鉄
分を量可変にして除去する復水フィルタが設置されてお
り、ここで鉄の除去量を調整できる。
【００１２】また上記目的を達成するための第５の発明
は、亜鉛イオンを用いて炉水の放射能濃度を低減する水
質制御装置において、炉水または給水の鉄及び前記亜鉛
イオンの各濃度を測定する濃度測定装置と、給水に亜鉛
イオンを量可変に注入する注入装置と、給水に含む鉄を
量可変に除去する除去装置と、濃度測定装置により測定
された亜鉛イオンおよび鉄の各濃度から亜鉛イオンと鉄
の濃度比を演算し、各濃度比を基に注入装置及び除去装
置を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。
は、亜鉛イオンを用いて炉水の放射能濃度を低減する水
質制御装置において、炉水または給水の鉄及び前記亜鉛
イオンの各濃度を測定する濃度測定装置と、給水に亜鉛
イオンを量可変に注入する注入装置と、給水に含む鉄を
量可変に除去する除去装置と、濃度測定装置により測定
された亜鉛イオンおよび鉄の各濃度から亜鉛イオンと鉄
の濃度比を演算し、各濃度比を基に注入装置及び除去装
置を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。
【００１３】また第６の発明は、亜鉛イオンを用いて炉
水の放射能濃度を低減する水質制御装置において、炉水
または給水のクロム及び亜鉛イオンの各濃度を測定する
濃度測定装置と、給水に亜鉛イオンを量可変に注入する
注入装置と、濃度測定装置により測定された亜鉛イオン
およびクロムの各濃度から亜鉛イオンとクロムの濃度比
を演算し、該濃度比を基に注入装置を制御する制御装置
とを設けたことを特徴とする。
水の放射能濃度を低減する水質制御装置において、炉水
または給水のクロム及び亜鉛イオンの各濃度を測定する
濃度測定装置と、給水に亜鉛イオンを量可変に注入する
注入装置と、濃度測定装置により測定された亜鉛イオン
およびクロムの各濃度から亜鉛イオンとクロムの濃度比
を演算し、該濃度比を基に注入装置を制御する制御装置
とを設けたことを特徴とする。
【００１４】
【作用】炉水中の放射能は、主として、核燃料表面に付
着したＣｏ及びＮｉが放射化されて比較的長い半減期の
放射性核種60Ｃｏ及び58Ｃｏが生成し、核燃料表面から
溶出することにより生じる。このようにして生じた炉水
中の放射性核種は配管等に付着し、配管線量を上昇させ
て作業者の被曝の原因となる。配管線量の低減には亜鉛
等の２価金属イオンの注入が有効であることが知られて
いるが、メカニズムの詳細は不明であった。しかし、検
討の結果、亜鉛イオンは核燃料表面からの放射性核種の
溶出抑制と配管付着の抑制の両方に効いていることがわ
かった。
着したＣｏ及びＮｉが放射化されて比較的長い半減期の
放射性核種60Ｃｏ及び58Ｃｏが生成し、核燃料表面から
溶出することにより生じる。このようにして生じた炉水
中の放射性核種は配管等に付着し、配管線量を上昇させ
て作業者の被曝の原因となる。配管線量の低減には亜鉛
等の２価金属イオンの注入が有効であることが知られて
いるが、メカニズムの詳細は不明であった。しかし、検
討の結果、亜鉛イオンは核燃料表面からの放射性核種の
溶出抑制と配管付着の抑制の両方に効いていることがわ
かった。
【００１５】亜鉛のない条件では、核燃料表面でＣｏ
は、付着時に、まずクロマイト（ＣｏＣｒ2Ｏ4）として
付着する。しかし、主な２価の金属イオンのクロマイト
形成のし易さはエネルギー的にみてＺｎ＞Ｃｏ＞Ｎｉの
序列であり、ＺｎのようにＣｏよりもクロマイトを形成
しやすいイオンが共存すると、Ｃｏはクロマイトとして
付着しにくくなり、モノオキサイドとして付着するよう
になる。クロマイトは酸化剤が共存しなければ安定であ
るが、炉心では強い放射線による水の放射線分解で１０
０ｐｐｂ以上の過酸化水素が存在するため、クロムが酸
化されてクロム酸として溶出する。この時に含有されて
いたＣｏも再溶出してしまう。最終的にはＣｏは付着後
長時間のゆっくりした反応で鉄酸化物と反応してフェラ
イトとして安定化される。なお、炉水中のクロム、鉄は
炉や配管を構成するステンレス鋼等から溶出される。
は、付着時に、まずクロマイト（ＣｏＣｒ2Ｏ4）として
付着する。しかし、主な２価の金属イオンのクロマイト
形成のし易さはエネルギー的にみてＺｎ＞Ｃｏ＞Ｎｉの
序列であり、ＺｎのようにＣｏよりもクロマイトを形成
しやすいイオンが共存すると、Ｃｏはクロマイトとして
付着しにくくなり、モノオキサイドとして付着するよう
になる。クロマイトは酸化剤が共存しなければ安定であ
るが、炉心では強い放射線による水の放射線分解で１０
０ｐｐｂ以上の過酸化水素が存在するため、クロムが酸
化されてクロム酸として溶出する。この時に含有されて
いたＣｏも再溶出してしまう。最終的にはＣｏは付着後
長時間のゆっくりした反応で鉄酸化物と反応してフェラ
イトとして安定化される。なお、炉水中のクロム、鉄は
炉や配管を構成するステンレス鋼等から溶出される。
【００１６】Ｃｏが燃料に付着する時に一旦クロマイト
を形成すると、最終的に安定な形態であるフェライトと
なる反応の進行が遅延し、Ｃｏの安定化が遅れて炉水放
射能の上昇につながる。これに対して、十分な量のＺｎ
等のＣｏよりもクロマイトを形成しやすい金属イオンが
存在すると、Ｃｏはクロマイトとして付着しないため
に、早くフェライトとして安定化され、炉水放射能の減
少が可能となる。これを実現するには、炉水中のクロム
がすべて注入金属イオンと反応してしまう必要があり、
注入金属をＭとすると、化学式ＭＣｒ2Ｏ4形にすべての
クロムをするだけの量が必要であり、結果としてＭ／Ｃ
ｒ比が０．５以上になるようにする必要がある。
を形成すると、最終的に安定な形態であるフェライトと
なる反応の進行が遅延し、Ｃｏの安定化が遅れて炉水放
射能の上昇につながる。これに対して、十分な量のＺｎ
等のＣｏよりもクロマイトを形成しやすい金属イオンが
存在すると、Ｃｏはクロマイトとして付着しないため
に、早くフェライトとして安定化され、炉水放射能の減
少が可能となる。これを実現するには、炉水中のクロム
がすべて注入金属イオンと反応してしまう必要があり、
注入金属をＭとすると、化学式ＭＣｒ2Ｏ4形にすべての
クロムをするだけの量が必要であり、結果としてＭ／Ｃ
ｒ比が０．５以上になるようにする必要がある。
【００１７】一方、配管表面ではクロム酸化物が存在す
ることが知られており、Ｃｏはステンレス酸化膜中のク
ロム酸化物に吸着されて反応し、最終的にはクロマイト
を形成する。Ｃｏの放射性同位体でも同様なことが生
じ、結果として放射性核種が配管に残留し、線量が上昇
する。しかし、Ｚｎ等のＣｏよりもクロマイトになりや
すい金属イオンが多量に共存すると先にこれらの金属イ
オンがクロマイトになり、Ｃｏはクロム酸化物と反応で
きず、水中に残留する。また、クロム酸化物表面にＣｏ
が吸着されてもＺｎイオンにより置換されて水中に出て
しまう。これらのことはＣｏの放射性同位体についても
生じるため、Ｚｎ等が共存すると、結果として配管への
放射性核種の付着が抑制され、配管線量の上昇を防ぐこ
とができる。これを実現するためには、燃料の表面上に
すべてのＺｎ等のクロマイトを形成しやすい金属Ｍが安
定なフェライトとして固定化されてしまわず、配管で十
分な濃度で存在するように維持する必要がある。フェラ
イトは化学式ＭＦｅ2Ｏ4で表されるので、すべてのＭが
固定化されるのを防ぐにはＭ／Ｆｅ比が０．５以上にな
るようにする必要がある。
ることが知られており、Ｃｏはステンレス酸化膜中のク
ロム酸化物に吸着されて反応し、最終的にはクロマイト
を形成する。Ｃｏの放射性同位体でも同様なことが生
じ、結果として放射性核種が配管に残留し、線量が上昇
する。しかし、Ｚｎ等のＣｏよりもクロマイトになりや
すい金属イオンが多量に共存すると先にこれらの金属イ
オンがクロマイトになり、Ｃｏはクロム酸化物と反応で
きず、水中に残留する。また、クロム酸化物表面にＣｏ
が吸着されてもＺｎイオンにより置換されて水中に出て
しまう。これらのことはＣｏの放射性同位体についても
生じるため、Ｚｎ等が共存すると、結果として配管への
放射性核種の付着が抑制され、配管線量の上昇を防ぐこ
とができる。これを実現するためには、燃料の表面上に
すべてのＺｎ等のクロマイトを形成しやすい金属Ｍが安
定なフェライトとして固定化されてしまわず、配管で十
分な濃度で存在するように維持する必要がある。フェラ
イトは化学式ＭＦｅ2Ｏ4で表されるので、すべてのＭが
固定化されるのを防ぐにはＭ／Ｆｅ比が０．５以上にな
るようにする必要がある。
【００１８】亜鉛等の金属イオンは単独では燃料表面で
の加熱等により高密度の酸化物として燃料表面に密着す
る圧密化を引き起こす。このため、熱伝達率を悪くして
腐食の加速や燃料性能の低下を引き起こす可能性があ
る。これにたいしてフェライトは粒子状に結晶成長する
ために凝集体として多孔質のやわらかい組織を形成して
付着するため、このような燃料性能の低下を生じない。
実際にはこの両方が積み重なって燃料に付着するので、
全体の組織として圧密化を防止してやれば良い。金属イ
オンが多すぎるとフェライトの効果がなくなるので、こ
の点から金属の濃度に上限が設定できることになる。通
常、容積で組織の５％以上を一つの成分が占めていれ
ば、その成分は上から下まで連続してつながった組織を
作る。従って鉄クラッドが最低５％を占める組織を形成
出来れば圧密化しない付着層の形成が期待できる。一つ
の成分として付着鉄クラッドは５０％程度の空孔を有し
ているので、この点からＭ／Ｆｅ比の上限として約４０
が設定でき、これ以下の値になるようにコントロールす
れば良い。
の加熱等により高密度の酸化物として燃料表面に密着す
る圧密化を引き起こす。このため、熱伝達率を悪くして
腐食の加速や燃料性能の低下を引き起こす可能性があ
る。これにたいしてフェライトは粒子状に結晶成長する
ために凝集体として多孔質のやわらかい組織を形成して
付着するため、このような燃料性能の低下を生じない。
実際にはこの両方が積み重なって燃料に付着するので、
全体の組織として圧密化を防止してやれば良い。金属イ
オンが多すぎるとフェライトの効果がなくなるので、こ
の点から金属の濃度に上限が設定できることになる。通
常、容積で組織の５％以上を一つの成分が占めていれ
ば、その成分は上から下まで連続してつながった組織を
作る。従って鉄クラッドが最低５％を占める組織を形成
出来れば圧密化しない付着層の形成が期待できる。一つ
の成分として付着鉄クラッドは５０％程度の空孔を有し
ているので、この点からＭ／Ｆｅ比の上限として約４０
が設定でき、これ以下の値になるようにコントロールす
れば良い。
【００１９】以上のようにＭ／Ｃｒ比を０．５以上、Ｍ
／Ｆｅ比を０．５以上及びＭ／Ｆｅ比の上限を４０とす
る三つの基準は、目的により単独で用いてもよいし、こ
れらを組み合わせて運用しても良い。Ｆｅ及びクロムと
金属イオンの濃度は炉水濃度を基準とするのが正確であ
るが、鉄クラッドやクロムの大部分は給水として持ち込
まれるので、注入金属イオンが給水へ注入されるのであ
れば、給水濃度で管理しても良い。
／Ｆｅ比を０．５以上及びＭ／Ｆｅ比の上限を４０とす
る三つの基準は、目的により単独で用いてもよいし、こ
れらを組み合わせて運用しても良い。Ｆｅ及びクロムと
金属イオンの濃度は炉水濃度を基準とするのが正確であ
るが、鉄クラッドやクロムの大部分は給水として持ち込
まれるので、注入金属イオンが給水へ注入されるのであ
れば、給水濃度で管理しても良い。
【００２０】注入金属は、鉄またはクロムとスピネル酸
化物を形成するものである必要があり、この点から２価
の金属イオンに限定される。また、注入金属自体の放射
化により生成した放射性核種の影響が元々のＣｏの放射
性同位体の影響を下まわる必要があり、放射化断面積が
小さいか、生成核種の寿命が短い金属を選択する必要が
ある。これが出来ない場合には、同位体分離を行ない問
題のある同位体を減少させて置く必要がある。亜鉛の場
合は64Ｚｎだけが問題であり、同位体分離技術を用いて
64Ｚｎを減少させておくと効果的である。同位体分離を
した亜鉛イオンを注入する場合には、コストをできるだ
け低く抑える必要があり、この点から注入量はできるだ
け少なくした方が良い。あまり下限に近いと効果が不十
分であるので、実際にはＺｎ／Ｆｅ比が１から１０の間
で、Ｚｎ／Ｃｒ比が１から５の間くらいにコントロール
するのが適切と考えられる。
化物を形成するものである必要があり、この点から２価
の金属イオンに限定される。また、注入金属自体の放射
化により生成した放射性核種の影響が元々のＣｏの放射
性同位体の影響を下まわる必要があり、放射化断面積が
小さいか、生成核種の寿命が短い金属を選択する必要が
ある。これが出来ない場合には、同位体分離を行ない問
題のある同位体を減少させて置く必要がある。亜鉛の場
合は64Ｚｎだけが問題であり、同位体分離技術を用いて
64Ｚｎを減少させておくと効果的である。同位体分離を
した亜鉛イオンを注入する場合には、コストをできるだ
け低く抑える必要があり、この点から注入量はできるだ
け少なくした方が良い。あまり下限に近いと効果が不十
分であるので、実際にはＺｎ／Ｆｅ比が１から１０の間
で、Ｚｎ／Ｃｒ比が１から５の間くらいにコントロール
するのが適切と考えられる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を用いて説明
する。図１に本発明を、同位体分離した亜鉛イオンを復
水脱塩器出口より注入する場合に適用した例を示す。タ
ービン１から出た蒸気は復水器２で水にもどされ、ここ
から出た復水は復水ポンプ３により復水フィルタ４を通
り復水脱塩器５に送給され、この間に不純物を除去され
る。復水脱塩器５出口には注入量調節弁６を介して亜鉛
イオン注入系７が接続されている。ここで亜鉛イオンを
注入された水は給水ポンプ８、低圧給水加熱器９、昇圧
ポンプ１０、高圧給水加熱器１１を通って原子炉圧力容
器１２に導かれる。原子炉圧力容器１２には核燃料１３
が設置されており、熱の発生に伴い沸騰が生じている。
この核燃料１３には、給水系で発生した鉄クラッド、コ
バルトイオン等の金属イオン及び注入された亜鉛イオン
が付着する。
する。図１に本発明を、同位体分離した亜鉛イオンを復
水脱塩器出口より注入する場合に適用した例を示す。タ
ービン１から出た蒸気は復水器２で水にもどされ、ここ
から出た復水は復水ポンプ３により復水フィルタ４を通
り復水脱塩器５に送給され、この間に不純物を除去され
る。復水脱塩器５出口には注入量調節弁６を介して亜鉛
イオン注入系７が接続されている。ここで亜鉛イオンを
注入された水は給水ポンプ８、低圧給水加熱器９、昇圧
ポンプ１０、高圧給水加熱器１１を通って原子炉圧力容
器１２に導かれる。原子炉圧力容器１２には核燃料１３
が設置されており、熱の発生に伴い沸騰が生じている。
この核燃料１３には、給水系で発生した鉄クラッド、コ
バルトイオン等の金属イオン及び注入された亜鉛イオン
が付着する。
【００２２】原子炉圧力容器１２には、再循環系配管１
４が接続されており、再循環ポンプ１５により炉水が循
環されている。このうちの一部は分流して炉水浄化系１
６を通り、ここで不純物を除去され、高圧給水加熱器１
１からの給水と合流して原子炉圧力容器１２に入る。こ
の炉水浄化系１６入口にはバルブ１７を介してサンプリ
ングライン１８が設置されており、金属濃度測定装置１
９により鉄（Ｆｅ），クロム（Ｃｒ）および亜鉛（Ｚ
ｎ）の濃度をモニタリングしている。一方、核燃料１３
で発生した水蒸気は主蒸気系２０を通してタービン１に
送られ、発電に供せられる。金属濃度測定装置１９によ
るＦｅ，Ｃｒ，Ｚｎの測定結果からＺｎ／Ｆｅ比とＺｎ
／Ｃｒ比を計算して、その値がＺｎ／Ｆｅ＝１０±５、
Ｚｎ／Ｃｒ≧１の範囲内に収まるように、注入量調節弁
６により亜鉛イオンの注入量を調節する。これでもコン
トロール出来ない場合には、復水フィルタ４（並列する
複数のフィルタから適宜数のフィルタ機能させるように
構成）をバイパスする等により鉄濃度をコントロールす
る。
４が接続されており、再循環ポンプ１５により炉水が循
環されている。このうちの一部は分流して炉水浄化系１
６を通り、ここで不純物を除去され、高圧給水加熱器１
１からの給水と合流して原子炉圧力容器１２に入る。こ
の炉水浄化系１６入口にはバルブ１７を介してサンプリ
ングライン１８が設置されており、金属濃度測定装置１
９により鉄（Ｆｅ），クロム（Ｃｒ）および亜鉛（Ｚ
ｎ）の濃度をモニタリングしている。一方、核燃料１３
で発生した水蒸気は主蒸気系２０を通してタービン１に
送られ、発電に供せられる。金属濃度測定装置１９によ
るＦｅ，Ｃｒ，Ｚｎの測定結果からＺｎ／Ｆｅ比とＺｎ
／Ｃｒ比を計算して、その値がＺｎ／Ｆｅ＝１０±５、
Ｚｎ／Ｃｒ≧１の範囲内に収まるように、注入量調節弁
６により亜鉛イオンの注入量を調節する。これでもコン
トロール出来ない場合には、復水フィルタ４（並列する
複数のフィルタから適宜数のフィルタ機能させるように
構成）をバイパスする等により鉄濃度をコントロールす
る。
【００２３】これにより配管系にも十分な量のＺｎが供
給され、60Ｃｏ等の放射性核種の配管への付着が抑制さ
れる。また、燃料表面では60Ｃｏ等の放射性核種がフェ
ライトとして固定化されやすくなるので、炉水の放射能
濃度が低く抑えられ、最終的には配管への放射能の蓄積
が少なくなる。上記のように放射性核種の配管への付着
抑制および放射性核種のフェライトとしての固定化の二
つの効果により配管線量が低減でき、定検等における被
曝線量の低減が達成できる。
給され、60Ｃｏ等の放射性核種の配管への付着が抑制さ
れる。また、燃料表面では60Ｃｏ等の放射性核種がフェ
ライトとして固定化されやすくなるので、炉水の放射能
濃度が低く抑えられ、最終的には配管への放射能の蓄積
が少なくなる。上記のように放射性核種の配管への付着
抑制および放射性核種のフェライトとしての固定化の二
つの効果により配管線量が低減でき、定検等における被
曝線量の低減が達成できる。
【００２４】本発明の他の実施例を図２を用いて説明す
る。高圧給水加熱器１１の出口には亜鉛イオン注入ライ
ン２１が設置されており、その上流にはＺｎＯ粒子を充
填した酸化亜鉛溶解槽２２と酸化亜鉛溶解槽２２の温度
を上げるためのヒーター２３が設置されており、ＺｎＯ
が溶解して生成した亜鉛イオンを注入ポンプ２４で給水
に注入できるようになっている。一方、給水系の炉心入
口付近にはサンプリング配管が設置されており、バルブ
２５を介して給水をサンプリングして金属濃度モニタリ
ング装置２６で鉄と亜鉛の濃度を測定する。この測定結
果はデータ処理装置２７に送られＺｎ／Ｆｅ比を算出し
てＺｎ／Ｆｅ比が１０になるようにヒーター２３の出力
を制御して酸化亜鉛溶解槽２２の温度を変化させ、亜鉛
イオンの注入量を常時コントロールする。これにより自
動的に配管系に十分な量のＺｎが供給され、60Ｃｏ等の
放射性核種の配管への付着が抑制され、定検等における
被曝線量の低減が達成できる。
る。高圧給水加熱器１１の出口には亜鉛イオン注入ライ
ン２１が設置されており、その上流にはＺｎＯ粒子を充
填した酸化亜鉛溶解槽２２と酸化亜鉛溶解槽２２の温度
を上げるためのヒーター２３が設置されており、ＺｎＯ
が溶解して生成した亜鉛イオンを注入ポンプ２４で給水
に注入できるようになっている。一方、給水系の炉心入
口付近にはサンプリング配管が設置されており、バルブ
２５を介して給水をサンプリングして金属濃度モニタリ
ング装置２６で鉄と亜鉛の濃度を測定する。この測定結
果はデータ処理装置２７に送られＺｎ／Ｆｅ比を算出し
てＺｎ／Ｆｅ比が１０になるようにヒーター２３の出力
を制御して酸化亜鉛溶解槽２２の温度を変化させ、亜鉛
イオンの注入量を常時コントロールする。これにより自
動的に配管系に十分な量のＺｎが供給され、60Ｃｏ等の
放射性核種の配管への付着が抑制され、定検等における
被曝線量の低減が達成できる。
【００２５】以上は主として沸騰水型軽水炉への適用例
を中心に説明してきたが、加圧水型原子炉及び重水炉へ
の適用も可能である。
を中心に説明してきたが、加圧水型原子炉及び重水炉へ
の適用も可能である。
【００２６】
【発明の効果】第１及び第５の発明によれば、炉水また
は給水の鉄の濃度に対する２価の金属イオンの濃度比
を、配管へのコバルトの付着を抑制できる範囲に制御で
きるので、配管の線量を効果的に低減できる。
は給水の鉄の濃度に対する２価の金属イオンの濃度比
を、配管へのコバルトの付着を抑制できる範囲に制御で
きるので、配管の線量を効果的に低減できる。
【００２７】第２の発明によれば、第１の発明におい
て、炉水または給水のクロムの濃度に対する２価の金属
イオンの濃度比を、燃料棒にコバルトを安定固着できる
範囲にも制御できる。従って、燃料棒からのコバルトの
溶出も抑制できるので、第１の発明よりも配管の線量を
更に効果的に低減できる。
て、炉水または給水のクロムの濃度に対する２価の金属
イオンの濃度比を、燃料棒にコバルトを安定固着できる
範囲にも制御できる。従って、燃料棒からのコバルトの
溶出も抑制できるので、第１の発明よりも配管の線量を
更に効果的に低減できる。
【００２８】第３及び第６の発明によれば、炉水又は給
水のクロムの濃度に対する２価の金属イオンの濃度比
を、燃料棒にコバルトを安定固着できる範囲に制御でき
るので、燃料棒からのコバルトの溶出を抑制でき、配管
の線量を効果的に低減できる。
水のクロムの濃度に対する２価の金属イオンの濃度比
を、燃料棒にコバルトを安定固着できる範囲に制御でき
るので、燃料棒からのコバルトの溶出を抑制でき、配管
の線量を効果的に低減できる。
【００２９】第４の発明によれば、第３の発明におい
て、炉水または給水の鉄の濃度に対する２価の金属イオ
ンの濃度比を、燃料棒の性能を低下させない範囲にも抑
制できる。従って、第３の発明の効果に加えて、更に燃
料棒の性能低下を防止できる効果も得られる。
て、炉水または給水の鉄の濃度に対する２価の金属イオ
ンの濃度比を、燃料棒の性能を低下させない範囲にも抑
制できる。従って、第３の発明の効果に加えて、更に燃
料棒の性能低下を防止できる効果も得られる。
【図１】本発明を復水脱塩器出口に亜鉛イオンを注入す
る場合に適用した実施例の模式図である。
る場合に適用した実施例の模式図である。
【図２】本発明を給水加熱器出口に亜鉛イオンを注入す
る場合に適用した実施例の模式図である。
る場合に適用した実施例の模式図である。
１ タービン ２ 復水器 ３ 復水ポンプ ４ 復水フィルタ ５ 復水脱塩器 ６ 注入量調節弁 ７ 亜鉛イオン注入系 ８ 給水ポンプ ９ 低圧給水加熱器 １０ 昇圧ポンプ １１ 高圧給水加熱器 １２ 原子炉圧力容
器 １３ 核燃料 １４ 再循環系配管 １５ 再循環ポンプ １６ 炉水浄化系 １７ バルブ １８ サンプリング
ライン １９ 金属濃度測定装置 ２０ 主蒸気系 ２１ 亜鉛イオン注入ライン ２２ 酸化亜鉛溶解
槽 ２３ ヒーター ２４ 注入ポンプ ２５ バルブ ２６ 金属濃度モニ
タリング装置 ２７ データ処理装置
器 １３ 核燃料 １４ 再循環系配管 １５ 再循環ポンプ １６ 炉水浄化系 １７ バルブ １８ サンプリング
ライン １９ 金属濃度測定装置 ２０ 主蒸気系 ２１ 亜鉛イオン注入ライン ２２ 酸化亜鉛溶解
槽 ２３ ヒーター ２４ 注入ポンプ ２５ バルブ ２６ 金属濃度モニ
タリング装置 ２７ データ処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長瀬 誠 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 エネルギー研究 所内 (72)発明者 近藤 政義 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 エネルギー研究 所内 (72)発明者 細川 秀幸 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 エネルギー研究 所内 (72)発明者 朝倉 大和 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 (56)参考文献 特開 平５−288893（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−172999（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−98998（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21D 1/00 G21D 3/08
Claims (10)
- 【請求項１】 水中で亜鉛イオンを生成する物質を注入
して炉水の放射能濃度を低減する水質制御方法におい
て、炉水または給水の鉄の濃度に対する前記亜鉛イオン
の濃度比を第１の指標とし、該第１の指標が０．５以上
かつ４０以下の範囲となるように前記亜鉛イオンの濃度
又は前記鉄の濃度を制御することを特徴とする水質制御
方法。 - 【請求項２】 請求項１において、炉水または給水のク
ロムの濃度に対する前記亜鉛イオンの濃度比を第２の指
標とし、該第２の指標が０．５以上となるように前記亜
鉛イオンの濃度又は前記クロムの濃度を制御する水質制
御方法。 - 【請求項３】 請求項１または２において、前記第１の
指標が１以上１０以下の範囲となるように制御する水質
制御方法。 - 【請求項４】 水中で亜鉛イオンを生成する物質を注入
して炉水の放射能濃度を低減する水質制御方法におい
て、炉水または給水のクロムの濃度に対する前記亜鉛イ
オンの濃度比を第１の指標とし、該第１の指標が所定の
範囲となるように、前記亜鉛イオンの濃度又は前記クロ
ムの濃度を制御することを特徴とする水質制御方法。 - 【請求項５】 請求項４において、前記第１の指標が
０．５以上となるように制御する水質制御方法。 - 【請求項６】 請求項５において、炉水または給水の鉄
の濃度に対する亜鉛イオンの濃度を第２の指標とし、該
第２の指標が４０以下となるように前記亜鉛イオンの濃
度又は前記鉄の濃度を制御する水質制御方法。 - 【請求項７】 請求項５において、前記第１の指標が１
以上５以下の範囲となるように制御する水質制御方法。 - 【請求項８】 請求項１ないし７の何れかにおいて、前
記亜鉛イオンは64Ｚｎの含有割合が天然組成のそれより
低いものを用いる水質制御方法。 - 【請求項９】 亜鉛イオンを用いて炉水の放射能濃度を
低減する水質制御装置において、炉水または給水の鉄及
び亜鉛イオンの各濃度を測定する濃度測定装置と、給水
に亜鉛イオンを量可変に注入する注入装置と、給水に含
む鉄を量可変に除去する除去装置と、前記濃度測定装置
により測定された亜鉛イオンおよび鉄の各濃度から亜鉛
イオンと鉄の濃度比を演算し、該濃度比を０．５以上か
つ４０以下の範囲とするように前記注入装置及び前記除
去装置を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする
水質制御装置。 - 【請求項１０】 亜鉛イオンを用いて炉水の放射能濃度
を低減する水質制御装置において、炉水または給水のク
ロム及び亜鉛イオンの各濃度を測定する濃度測定装置
と、給水に亜鉛イオンを量可変に注入する注入装置と、
前記濃度測定装置により測定された亜鉛イオンおよびク
ロムの各濃度から亜鉛イオンとクロムの濃度比を演算
し、該濃度比を基に前記注入装置を制御する制御装置と
を設けたことを特徴とする水質制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31515893A JP3156113B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 水質制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31515893A JP3156113B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 水質制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07167989A JPH07167989A (ja) | 1995-07-04 |
| JP3156113B2 true JP3156113B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=18062122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31515893A Expired - Fee Related JP3156113B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 水質制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156113B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8033262B2 (en) | 2007-12-05 | 2011-10-11 | Ford Global Technologies | Valve operating system for variable displacement internal combustion engine |
| JP7162733B2 (ja) | 2019-04-19 | 2022-10-28 | 株式会社日進製作所 | ロッカアーム |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ20011865A3 (cs) * | 1999-10-08 | 2001-11-14 | General Electric Company | Způsob regulace přidávání zinku do energetického reaktoru |
| US7132651B2 (en) * | 2004-04-23 | 2006-11-07 | Framatome Anp, Inc. | In-situ BWR and PWR CRUD flake analysis method and tool |
-
1993
- 1993-12-15 JP JP31515893A patent/JP3156113B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8033262B2 (en) | 2007-12-05 | 2011-10-11 | Ford Global Technologies | Valve operating system for variable displacement internal combustion engine |
| JP7162733B2 (ja) | 2019-04-19 | 2022-10-28 | 株式会社日進製作所 | ロッカアーム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07167989A (ja) | 1995-07-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |