JP3270200B2 - 原子炉圧力容器炉底部水質環境測定装置 - Google Patents

原子炉圧力容器炉底部水質環境測定装置

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JP3270200B2 JP15494193A JP15494193A JP3270200B2 JP 3270200 B2 JP3270200 B2 JP 3270200B2 JP 15494193 A JP15494193 A JP 15494193A JP 15494193 A JP15494193 A JP 15494193A JP 3270200 B2 JP3270200 B2 JP 3270200B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉(以下
BWRという。)における一次冷却材の水質を把握する
ための原子炉圧力容器炉底部水質環境測定装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】原子力プラントにおいては原子炉冷却材
に高温高圧水を用いており、その厳しい環境条件のもと
では構造材料の腐食挙動が重要な問題となっている。特
にBWRではオーステナイト系ステンレス鋼配管におい
て、溶接部等の熱影響部に応力腐食割れ(以下SCCと
記す。SCCはStress Corrosion Cracking の略。)と
いう事象が発生した例がある。
【0003】このSCCという事象は3つの要因、すな
わち、材料、応力、環境という因子が重畳した時に発生
すると一般に言われている。材料の因子としては特にSU
S304系のステンレス鋼の溶接部という条件が挙げられ
る。すなわち、溶接時の熱影響によって炭化クロムの析
出が起こるためにクロム欠乏層が生じ、耐力が低下する
点が問題となっている。また、応力の因子としては、や
はり溶接時に生じる部材への残留熱応力が挙げられ、溶
接法の改善等により残留応力除去を施すことが行われて
いる。一方、環境側の因子としては、塩素イオン等の不
純物、溶存酸素等が、高温水という腐食環境下で存在す
ることが挙げられる。原子力プラントにおいては原子炉
冷却材の水質管理が厳重に行われており、BWRプラン
トでは一次系水を極力、中性純水に保つ努力が払われて
いる。従って不純物濃度は低く保たれている。一方、溶
存酸素濃度については炉心での水の放射線分解により酸
素が発生するため、200 〜300ppb程度の溶存酸素が存在
することは避けられない。よって、SCCに対する環境
因子としては不純物イオンの存在とともに、溶存酸素の
存在がより重要となっている。原子炉温度(285 ℃)に
おいては200ppb前後の溶存酸素はSCCを発生させるの
に十分なレベルである。
【0004】さらに、最近では炉心外配管よりも一段と
厳しい腐食環境にある炉内構造物あるいは炉底部等の原
子炉圧力容器耐圧バウンダリについては材料健全性の維
持、長寿命化を図るため、炉内の腐食環境の把握が重要
な課題となっている。計算機シミュレーションによるB
WRプラント一次系水質のモデル解析によれば、炉心部
の溶存酸素濃度は500ppb〜800ppb程度また炉底部でも20
0ppb〜300ppb程度になることが示されており、さらに、
酸素と同等、あるいは、それ以上の腐食性が予想される
過酸化水素も数100ppb程度存在するとされている。
【0005】このように、炉内は高放射線場であるため
に酸化性の強い放射線分解生成物が高濃度で存在し、材
料の腐食環境としては極めて苛酷であると考えられる。
従来、BWRプラント一次系の炉水水質は、原子炉再環
境系、あるいは原子炉冷却材浄化系に設けられた試料採
取点から炉水をサンプリングし、常温に冷却した後、測
定している。この様子を図7に示す。すなわち、図7は
BWR一次系の水素注入システムの構成を示す系統図で
ある。炉心1で発生した蒸気は高圧タービン2、および
低圧タービン3で仕事をした後、復水器4に導かれ、冷
却凝縮されて水に戻る。この復水は復水ポンプ5、復水
浄化系6を経て、高圧復水ポンプ7、給水加熱器8およ
び給水ポンプ9により昇温加圧され、原子炉圧力容器10
に注入される。一方、原子炉水は原子炉再循環ポンプ11
によってその一部または全部が炉外を強制再循環してお
り、この原子炉再循環系12から分岐して原子炉冷却浄化
系13が設けられている。通常、このどちらかの系統から
サンプリングライン14を介して炉水のサンプリングを行
い、分析ラック15において溶存酸素濃度、導電率等を測
定している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
炉水水質測定においては、図7に示されるように炉心外
配管に備えられた試料採取点から炉水が導かれており、
必ずしも炉心1内の水質を直接測定しているわけではな
い。そして、すでに計算機シミュレーション結果にも示
されているように、炉心1部の水質と炉心外配管におけ
る水質とは大きく異なることが予想される。すなわち、
高温で熱的に不安定な過酸化水素の挙動の影響およびダ
ウンカマ一部における酸素と水素との再結合の効果によ
り、炉心部と炉外とではその水質に大きな隔たりがある
ものと考えられる。
【0007】従って、従来の炉水水質測定においては炉
内構造物等が位置するところの炉内腐食環境を正確には
評価できないという課題があった。特に、炉底部等の原
子炉圧力容器耐圧バウンダリーの材料健全性を維持する
ことは、プラント稼働率の向上、プラントの長寿命化を
図る上で極めて重要である。しかしながら、原子炉底部
の水質環境を直接把握しようという試みは、これまでな
されていない。
【0008】本発明は上記の点を考慮してなされたもの
で、炉底部の水質環境(腐食電位、溶存酸素、き裂進展
速度等)を直接測定することができる原子炉圧力容器炉
底部水質環境測定装置を提供することを目的としてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では原子炉圧力容器の底部を貫通するインコ
アモニタハウジング内に配置された炉心内計装用カバー
チューブの原子炉圧力容器炉底部下鏡近傍に孔を明け、
この炉心内計装用カバーチューブの内部に設置した水質
環境測定器と、この水質環境測定器からの測定信号を測
定信号伝達用ケーブルを介して入力して処理する測定信
号処理装置とからなる原子炉圧力容器炉底部水質環境測
定装置を提供する。
【0010】
【作用】このように構成することにより、水質環境測定
装置はハウジング内に配置され、しかも原子炉圧力容器
の炉底部とは、炉心内計装用カバーチューブに明けられ
た孔によって連通している。 このため、ハウジング内に
配置された水質環境測定装置によって、原子炉底部の水
質を直接的に測定することが出来る。 また、炉心内計装
の交換時に、同時に容易に交換することが出来る。
【0011】
【実施例】以下、図1および図2を参照しながら本発明
に係る原子炉圧力容器炉底部水質環境測定装置の第1の
実施例について説明する。図1はBWR一次系構成を示
す系統図である。炉心1で発生した蒸気は高圧タービン
2および低圧タービン3で仕事をした後、復水器4に導
かれ、冷却凝縮されて水に戻る。この復水は復水ポンプ
5、復水浄化系6を経て高圧復水ポンプ7、給水加熱器
8および給水ポンプ9により昇温加圧され、原子炉圧力
容器10に注入される。一方、原子炉水は原子炉再循環ポ
ンプ11によってその一部または全部が炉外を強制再循環
しており、この原子炉再循環系12から分岐して原子炉冷
却浄化系13が設けられている。
【0012】この実施例においては、水質環境測定器21
を原子炉圧力容器10の炉底部下鏡25を貫通するハウジン
グであるインコアモニタハウジング26内の炉底部の位置
に挿入している。この水質環境測定器21からの測定信号
21aを伝達するために水質環境測定器21には測定信号伝
達用ケーブル22が接続されている。この測定信号伝達用
ケーブル22は、インコアモニタハウジング26の底部を貫
通し、原子炉圧力容器10を出た後は、更に格納容器23を
貫通して、この格納容器23の外部に設置された測定信号
処理装置24に接続されている。
【0013】次にこのような構成からなる第1の実施例
の作用について説明する。図2は、図1における炉底部
を拡大して示す縦断面図である。この炉底部の水質環境
として特に重要な箇所は図中のb部およびc部である。
即ち原子炉圧力容器10の炉底部下鏡25とインコアモニタ
ハウジング26の間には溶接部があり、このインコアハウ
ジング26側には、材料健全性上問題となる溶接熱影響部
27が存在する。一方インコアモニタハウジング26の内部
には、LPRMを構成するLPRMカバーチューブ28が
存在し、このLPRMカバーチューブ28の内部には、移
動式炉心内計装(以下TIPという。)が挿入されてい
る。このLPRMカバーチューブ28とインコアモニタハ
ウジング26との間隙部が図中のb部である。従って、こ
のb部の水質環境が悪ければ、インコアモニタハウジン
グ26の内面から、またc部の水質が悪ければインコアモ
ニタハウジング26の外面から材料健全性が損われ、応力
腐食割れのような損傷を生じ、ひいては原子炉圧力容器
10からの炉水の漏洩といった事態に至る。
【0014】なお、インコアモニタハウジング26の代り
に、制御棒駆動機構(以下CRDという。)ハウジング
31の場合は、図3に示すように、炉底部鏡板25とスタブ
チューブ32、このスタブチューブ32とCRDハウジング
31の間の2箇所の溶接部32a,32bが存在する。
【0015】このような第1の実施例による効果につい
て説明する。水質環境測定器21は、図2のa部に設置さ
れている。このa部は前記b部と同温度、同放射線量率
であり、炉水はb部を下降してLPRMカバーチューブ
28最下部にある冷却用細孔を経由してLPRMカバーチ
ューブ28内に入り上昇流となってa部に到達する。この
ためa部の水質はb部の水質とほぼ同等と考えられる。
このように、水質環境測定器21をa部に設置することに
よりb部の水質を測定することができる。
【0016】次に第2の実施例を図4を用いて説明す
る。図4においては、LPRMカバーチューブ28のb部
位置に細孔28aを1個ないし複数個を形成し、b部の炉
水が直接a部に流入し、水質環境測定器21に接触する構
造としている。
【0017】この第2の実施例では、b部の水質環境を
より直接的に測定できる長所がある。さらに第3の実施
例を図5を用いて説明する。図5においては、第2の実
施例におけるLPRMカバーチューブ28に形成した細孔
28aに加えて、インコアモニタハウジング26にも細孔26
aを1個ないし数個を形成し、c部の炉水がb部を経由
してa部に直接流入し、水質環境測定器に接触する構造
としている。
【0018】この第3の実施例では溶接部cが直接炉水
に触れる部分の炉水の水質環境を直接測定することがで
きる長所がある。水質環境測定器21の種類としては、例
えば腐食電位測定計、溶存酸素計、き裂進展測定計、溶
存水素計を挙げられる。更には、この他の測定項目とし
て温度、導電率、pH、過酸化水素などがある。
【0019】以上の実施例では、LPRM検出器のLP
RMカバーチューブ28を水質環境測定器21の収納容器と
して用いた場合であるが、この水質環境測定器21の収納
容器として専用の容器を設けて供してもよい。
【0020】すなわち、原子炉圧力容器10に挿入される
LPRM検出器は近時そのワイドレンジ化に伴い、予備
孔(ペネトレーション)が生じるようになっている。こ
の予備孔に従来のLPRM検出器とほぼ同一形状の容器
を設け、この容器内に収納した水質環境測定器21を炉底
部位置に設置することもできる。
【0021】さらに第4の実施例を図6に示す。この実
施例では、実プラントでは炉水溶存酸素濃度を低減のた
め水素注入装置31を介して水素注入を行っている。この
水素注入量を制御するために測定信号処理装置24の出力
信号24aを水素注入量制御装置32に入力し、この水素注
入量制御装置32からの出力信号24bにより水素注入量を
制御することができる。
【0022】例えば、水素環境測定器21が腐食電位測定
用計器の場合、その指示値が−230mV(SHE)以下
となるように水素注入量を制御し、炉底部の材料健全性
を確保することができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、これまで確認すること
のできなかった炉底部の水質を直接把握することができ
る。これにより、炉底部耐圧境界部の材料健全性に関し
て環境因子の面から評価を行うことが可能となり、プラ
ント長寿命化検討に資するなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る原子炉圧力容器炉底部環境測定装
置の第1の実施例を示す系統図。
【図2】図1に示す原子炉圧力容器炉底部環境測定装置
の炉底部を拡大して示す縦断面図。
【図3】制御棒駆動機構ハウジングの炉底部における溶
接部を示す縦断面図。
【図4】本発明に係る原子炉圧力容器炉底部環境測定装
置の第2の実施例の炉底部を拡大して示す縦断面図。
【図5】本発明に係る原子炉圧力容器炉底部環境測定装
置の第3の実施例の炉底部を拡大して示す縦断面図。
【図6】本発明に係る原子炉圧力容器炉底部環境測定装
置の第4の実施例の構成を示す系統図。
【図7】従来の水質測定装置の構成を示す系統図。
【符号の説明】
10…原子炉圧力容器 21…水質環境測定器 21a…測定信号 22…測定信号伝達用ケーブル 24…測定信号処理装置 25…炉底部下鏡 26…インコアモニタハウジング 27…溶接熱影響部 28…LPRMカバーチューブ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原子炉圧力容器の底部を貫通するインコ
    アモニタハウジング内に配置された炉心内計装用カバー
    チューブの原子炉圧力容器炉底部下鏡近傍に孔を明け、
    この炉心内計装用カバーチューブの内部に設置した水質
    環境測定器と、この水質環境測定器からの測定信号を測
    定信号伝達用ケーブルを介して入力して処理する測定信
    号処理装置とからなる原子炉圧力容器炉底部水質環境測
    定装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013061205A (ja) * 2011-09-13 2013-04-04 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 原子力プラントの腐食電位測定装置及び腐食電位測定方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6469972B2 (ja) * 2014-05-30 2019-02-13 東芝エネルギーシステムズ株式会社 局所出力領域中性子検出器集合体および局所出力領域中性子検出器集合体組立て方法
JP6921020B2 (ja) * 2018-03-06 2021-08-18 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 被ばく低減方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2581833B2 (ja) * 1989-09-11 1997-02-12 株式会社日立製作所 プラントの運転状態監視システム
JPH04178597A (ja) * 1990-11-14 1992-06-25 Toshiba Corp 原子炉内機器監視装置
JP2687780B2 (ja) * 1991-10-14 1997-12-08 株式会社日立製作所 原子炉の水素注入設備
JP2934100B2 (ja) * 1992-07-15 1999-08-16 株式会社日立製作所 軽水炉プラントを構成する材料の余寿命推定方法とその装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013061205A (ja) * 2011-09-13 2013-04-04 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 原子力プラントの腐食電位測定装置及び腐食電位測定方法

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