JP3400518B2 - Water quality control method for boiling water nuclear power plant - Google Patents

Water quality control method for boiling water nuclear power plant

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JP3400518B2
JP3400518B2 JP01256994A JP1256994A JP3400518B2 JP 3400518 B2 JP3400518 B2 JP 3400518B2 JP 01256994 A JP01256994 A JP 01256994A JP 1256994 A JP1256994 A JP 1256994A JP 3400518 B2 JP3400518 B2 JP 3400518B2
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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力発電プラ
ントおよび水質制御方法に係り、特に制御棒駆動機構
(CRD)ハウジングや炉内計装管(ICM)ハウジン
グなどのように原子炉底部領域に設けられた構造物材料
(ステンレス材)の応力腐食割れ(SCC)亀裂進展遅
延、及び原子炉冷却材浄化系等の炉廻りの炭素鋼材料の
減肉を抑制するのに好適な水素注入を制御する沸騰水型
原子力発電プラント水質制御方法に関する。 【0002】 【従来の技術】一般に沸騰水型原子力発電プラントの炉
内では水の放射性分解により酸素分子と水素分子が生
じ、原子炉底部における酸素濃度と過酸化水素濃度とで
定義される実効酸素濃度が運転中に原子炉再循環系で約
200ppbにまで上昇する。この実効酸素濃度が高い
とステンレス材の応力腐食割れ(SCC)に影響し、そ
の感受性を高めるということが知られている。このた
め、特公昭63−19838号公報に記載のように、一
次冷却水の腐食電位、溶存酸素及び溶存水素を測定し、
この各測定値に従い水素注入量を制御することにより水
の放射性分解を抑制し、炉水の溶存酸素濃度を低減する
ことが考えられている。この場合、その公知例に示され
るように一次冷却水の測定は原子炉再循環系や給水系な
どにサンプリングラインを設けて行なうのが一般的であ
る。 【0003】また、特開平3−85495号公報に記載
のように、原子力発電プラントにおいて、原子炉底部に
設けたボトムドレインラインにサンプリングラインを接
続し、このサンプリングラインを介して原子炉底部の水
質を腐食環境モニターを用いて直接測定し、水素注入量
を制御するものがある。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題がある。特公昭63−198
38号公報に記載の従来技術では、上記のように原子炉
水を原子炉再循環系に設けた溶存酸素濃度測定装置の測
定結果に基づいて給水系の水素注入量を制御している。
しかしながら、原子炉底部の水質が原子炉再循環系の水
質と多少異なり、原子炉再循環系の溶存酸素濃度を制御
しても原子炉底部の溶存酸素濃度を正確には制御できな
い。このため、CRDハウジングやICMハウジングな
どのように原子炉底部に設けられた構造物材料のSCC
の抑制が適切とはいえなかった。また、ステンレス材の
Cの進展を遅延させるには炉水の溶存酸素濃度を低
減すればよいが、原子炉底部に接続された配管や原子炉
冷却材浄化系の配管機器には炭素鋼材料を使用している
プラントの場合、溶存酸素濃度が下がりすぎると炭素鋼
の腐食が促進する。このため原子炉底部の溶存酸素濃度
を正確に制御できないとその溶存酸素濃度が下がりす
ぎ、炭素鋼材料の腐食が促進される懸念もあった。 【0005】また、特開平3−85495号公報記載の
従来技術では、圧力容器ボトムドレインラインの水質を
測定しながら給水系の水素注入量を制御している。しか
し、炉底部のボトムドレインにサンプリングラインを設
けることは沈降性クラッドによる配管内の閉塞や線量率
の上昇等の心配があり、モニターの信頼性維持及び機器
のメインテナンスに困難が予想され、長期間の使用には
適していない。長期的なモニタリングの方法としては従
来通りの再循環系、給水系などにサンプリングラインを
設けることが望ましい。 【0006】本発明の目的は、炉底部の実効酸素濃度を
正確に制御しその実効酸素濃度を適正に維持することに
より、原子炉底部機器などの腐食環境を適正に緩和する
ことのできる沸騰水型原子力発電プラントの水質制御方
法を提供することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、原子炉底部に接続された配管や原
子炉冷却材浄化系の配管機器に炭素鋼材料を使用してい
沸騰水型原子力発電プラントの水質制御方法におい
て、原子炉再循環系または原子炉冷却材浄化系におい
て、酸素濃度と過酸化水素濃度とで定義される実効酸素
濃度を測定すること、予め求めておいた原子炉再循環系
または原子炉冷却材浄化系の実効酸素濃度と原子炉底部
の実効酸素濃度との相関に基づいて、前記測定値から原
子炉底部の実効酸素濃度を求めること、該求めた原子炉
底部の実効酸素濃度が15ppb以上50ppb以下の
範囲内になるように原子炉水中への水素の注入量を制御
することを特徴とする沸騰水型原子力発電プラントの水
質制御方法が提供される。 【0008】 【0009】 【0010】 【0011】 【0012】 【0013】 【0014】 【作用】本願発明者等による原子炉内の水質の解析評価
の結果、原子炉再循環系又は原子炉冷却材浄化系の実効
酸素濃度と原子炉底部の実効酸素濃度と給水系の水素濃
度との間の相関を定量的に把握できることが分かった。
本発明はこの知見に基づくものであり原子炉再循環系
または原子炉冷却材浄化系の実効酸素濃度と原子炉底部
の実効酸素濃度との相関を予め求めておき、実効酸素濃
度の測定はメインテナンスが容易である原子炉再循環系
または原子炉冷却材浄化系で行い、前記相関に基づいて
その原子炉再循環系または原子炉冷却材浄化系の酸素濃
度の測定値から原子炉底部の実効酸素濃度を求め、原子
炉底部の実効酸素濃度が所定の範囲内(すなわち適正な
範囲内)となるよう水素の注入量を制御する 【0015】このように相関を用いて水素の注入量を制
御することにより、原子炉底部の腐食環境を監視しなが
ら水素注入量を制御することになるので、取替が困難な
原子炉底部の機器に対してより正確な水質制御をするこ
とが可能であり、また注入量は必要最小限(すなわち適
正な注入量)に制御されることになり、原子炉底部領域
の構造物材料のSCC亀裂進展を遅延させかつ原子炉冷
却材浄化系等の炉廻りの炭素鋼材料の腐食減肉を抑制す
ることができる。また、サンプリングラインの設置位置
は原子炉再循環系または原子炉冷却材浄化系に限定され
るので、水質の計測装置のメンテナンス等についても通
常運転中に接近が可能な原子炉格納容器外の原子炉建屋
内に設置できるため、炉底部からの接続ラインの計測系
にくらべて極めて容易である。また、機器の信頼性維持
も容易である。 【0016】また、実験データより、水素注入によって
溶存酸素濃度を50ppb以下に下げると、SCCの亀
裂進展速度は通常の1/10程度にまで下がり、実効酸
素濃度を15ppb以下に下げると炭素鋼の腐食速度は
上昇しはじめ、実効酸素濃度を5ppb以下にまで下げ
ると、炭素鋼の腐食速度は数百mdmまで上昇すること
が分かった。 【0017】したがって、炉底部に接続された配管や原
子炉冷却材浄化系の配管機器に炭素鋼材料を使用してい
るプラントに対し、実効酸素濃度の制御範囲を5ppb
〜50ppb、より好ましくは、15ppb≦[O
eff≦50ppb とすることにより腐食を抑制また
は防止することが可能となる。 【0018】 【0019】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。まず、本発明の第1の実施例による沸騰水型原子力
発電プラントの水質制御方法及び沸騰水型発電プラント
を図1から図10を用いて説明する。図1において、本
実施例の沸騰水型原子力発電プラントは、原子炉1と、
主蒸気管P1と、原子炉1から発生した蒸気が主蒸気管
P1を介して送られ発電機を駆動するタービン2と、タ
ービン2下部の復水器2aで回収された復水を原子炉1
へと循環させて戻す給水系50と、原子炉1内の炉心を
濾過した炉水を炉心底部に戻す原子炉再循環系51と、
原子炉再循環系51から分岐し炉水を浄化して給水系5
0に戻す原子炉冷却材浄化系52と、炉水の水抜きを目
的とした原子炉ボトムドレイン系53とを備えている。
給水系50は、復水ポンプ23と、復水浄化装置3と、
給水加熱器4A,4Bと、供給ポンプ20と、それらを
つなぐ配管P2〜P7とで構成されている。原子炉再循
環系51は、再循環ポンプ21と、再循環ポンプ21を
原子炉1につなぐ配管P8,P9とで構成されている。
原子炉冷却材浄化系52は浄化系ポンプ24と、浄化水
加熱器5A,5Bと、濾過脱塩器6と、これらをつなぐ
配管P17〜P23で構成されている。原子炉ボトムド
レイン系53はドレインラインを構成する配管P12〜
P14及びバルブ31,32とで構成されている。ドレ
ンラインの配管P12からはバルブ33を備えた配管P
15,P16が分岐し、配管P16は原子炉冷却材浄化
系52に接続され、原子炉冷却水も原子炉冷却材浄化系
52により一部浄化が行なわれる。また、本実施例のプ
ラントは、上記構成に加え、原子炉底部の水質を制御す
るための水素注入系54を備えている。この水素注入系
54は、原子炉冷却材浄化系52より分岐しサンプリン
グラインを構成する配管P24,P25及びバルブ35
と、このサンプリングラインの末端に設置されたO2
ニター11と、O2モニター11の検出値を用いて原子
炉再循環系の酸素濃度[O2]と過酸化水素濃度[H2
2]で定義される実効酸素濃度[O2effの値を原子炉
底部の実効酸素濃度に換算する制御装置12と、給水系
50に設置された水素注入設備55とを備えている。水
素注入設備55は水素供給源13と、水素供給源13を
給水系50につなげる配管P26,P27,及びバルブ
36とで構成される水素注入ラインとを有している。バ
ルブ36は制御装置12から出力される電気信号に応じ
て開度が制御されるものであり、制御装置12は上記換
算して求めた原子炉底部での実効酸素濃度に応じてバル
ブ36の開度を制御するための電気信号を発生する。 【0020】O2モニター11で測定される原子炉水の
酸素濃度と過酸化水素濃度とで決定される実効酸素濃度
は、過酸化水素濃度[H22]の化学量論比を考慮し
て、以下の式で定義される。 [O2eff=[O2]+1/2[H22] ただし[O2eff:実効酸素濃度 [O2]:酸素濃度 [H22]:過酸化水素濃度 通常は、H22はサンプリングラインP24,P25で
ほぼ完全に分解するため、O2モニター11により
[O2]+1/2[H22]に相当する溶存酸素濃度を測
定することができる。なお、本実施例では原子炉冷却材
浄化系52からサンプリングラインを分岐させ実効酸素
濃度の測定を行う構成としたが、原子炉再循環系51か
らサンプリングラインを分岐し、実効酸素濃度を測定す
る構成としてもよい。 【0021】制御装置12の制御機能の詳細を図2に示
すフローチャートを用いて説明する。O2モニター11
により原子炉再循環系の実効酸素濃度が測定され、その
電気信号が制御装置12に入力されると(ステップ10
0)、その実効酸素濃度の測定値を図3に示す原子炉再
循環系の実効酸素濃度と原子炉底部の実効酸素濃度との
相関に基づいて変換し、原子炉底部の実効酸素濃度を求
める(ステップ101)。この原子炉再循環系の実効酸
素濃度と原子炉底部の実効酸素濃度との相関は予め解析
又は実験により求めておいたものをメモリーに記憶させ
たものである。このようにして求めた原子炉底部の実効
酸素濃度が5ppb以上かどうかを判断し(ステップ1
02)、実効酸素濃度が5ppb未満と判断されるとバ
ルブ36の開度を小さくする電気信号を発生し、水素注
入設備55から給水系への水素の注入量を減少させる
(ステップ103)。 【0022】一方、実効酸素濃度が5ppb以上と判断
されると、実効酸素濃度が50ppb以上かどうかを判
断し(ステップ104)、実効酸素濃度が50ppb以
下と判断されると、バルブ36の開度を保持する電気信
号を発生し、水素注入設備55からの水素の注入量を保
持する(ステップ105)。 【0023】また、原子炉底部の実効酸素濃度が50p
pb以上と判断されると、バルブ36の開度を大きくす
る電気信号を発生し、水素注入設備55から給水系への
水素の注入量を増大させる(ステップ106)。 【0024】バルブ36の開度の制御による水素注入量
の制御は水素注入量と水質(実効酸素濃度)の相関を制
御装置12に予め入力しておくことにより実施可能であ
る。このようにして本実施例では原子炉底部の実効酸素
濃度が5ppb〜50ppbの範囲内となるよう制御さ
れる。 【0025】次に、本実施例におけるプラント水質制御
方法の考え方及び作用効果を説明する。最近の水放射線
分解解析によるモデル計算結果によれば、原子炉内の水
質分布は図4に示すように炉内の各領域で大きく異なる
のが特徴となっている。また、図5にも示すように、ジ
ェットポンプを有するプラントの評価例では原子炉の底
部と他の領域の水質が異なっている。この図5は給水に
0.4ppmの水素を注入した場合における原子炉内の
水質のモデル解析結果の例を示したものである。モデル
解析は反応定数等に一部仮定を含んでいるものの解析結
果は実測値に比較的良く一致することが一般に知られて
いる。さらに、原子炉再循環系と原子炉底部の溶存酸素
濃度は最近の調査では図6に示すようにかなり異なるこ
とが分かってきた。これはダウンカマ部における酸素、
過酸化水素と水素の再結合効果によるものであり、特に
流速が高いジェットポンプを有するプラントではダウン
カマ領域における再結合効果が劣るため、炉底部の実効
酸素濃度が高くなるものである。 【0026】これらのことから分かるように、水素注入
量に対する炉水溶存酸素の低減効果も炉内の位置によっ
て異なるため、この点を考慮したモニタリングシステム
が必要である。また、図4及び図5に示すように、原子
炉再循環系又は原子炉冷却材浄化系の実効酸素濃度と原
子炉底部の実効酸素濃度と給水系の水素濃度との間の相
関を定量的に把握できることも分かった。 【0027】一方、プラントに設置できるサンプリング
ラインはモニター信頼性の維持及びメインテナンスの容
易性を考慮すると設置位置は限定されることから、これ
らの限定された位置での測定値に基づいて水素の注入量
を制御することが望ましい。本実施例はまず以上の知見
に基づいており、予め図3に示すような原子炉再循環系
または原子炉冷却材浄化系と炉底部の実効酸素濃度の相
関を求めておき、メインテナンスが容易である原子炉再
循環系あるいは冷却材浄化系における酸素濃度測定値を
指標として水素の注入量を制御することにより、原子炉
底部の水質を正確に制御することが可能となる。また、
サンプリングラインの設置位置は原子炉再循環系または
原子炉冷却材浄化系に限定されるので、水質の計測装置
のメンテナンス等についても通常運転中に接近が可能な
原子炉格納容器外の原子炉建屋内に設置できるため、炉
底部からの接続ラインの計測系にくらべて極めて容易で
ある。また、機器の信頼性維持も容易である。 【0028】図3に示す相関は解析又は試験のいずれに
よって求めてもよい。図は、図6に示す解析と同様の
モデル解析により、再循環系の実効酸素濃度と原子炉底
部の実効酸素濃度との相関を求めたものである。図3に
示す相関を解析で求める場合、図に示す相関の相関の
平均値をとることにより求められる。 【0029】原子炉再循環系の実効酸素濃度と原子炉底
部の実効酸素濃度との相関を試験で求める場合は、短期
的な注入試験により、水素の注入量を給水水素濃度が例
えば0ppmから約2.4ppmまで段階的に変わるよ
うに変化させて求めることができる。この場合、短期試
験時の測定系は特開平3−85495号公報に示すよう
な圧力容器ボトムドレイン配管または炉底部にサンプリ
ングラインを仮設にて設けて対処することができる。 【0030】一方、原子炉底部の水質を制御する場合、
原子炉底部SC抑制及び炭素鋼腐食減肉抑制の視点か
ら実効酸素濃度の制御範囲を把握しておくことが重要で
ある。図8に実験データ等から得た溶存酸素濃度とステ
ンレス鋼のSCCによる亀裂進展速度の関係を示す。こ
の図から、水素注入によって溶存酸素濃度を50ppb
以下に下げれば、SCCの亀裂進展速度は通常の1/1
0程度にまで下がることが分かる。一方、図9は、実効
酸素濃度に対する炭素鋼の腐食率を示す図である。この
図9に示す実験データから、実効酸素濃度を15ppb
以下に下げると炭素鋼の腐食速度は上昇し始め、5pp
b以下にまで下げると、炭素鋼の腐食速度は数百mdm
(mg/dm2・mo)(配管厚さ2mm程度)まで上昇する
ことが分かる。実際に炉底部に接続された配管や原子炉
冷却材浄化系の配管機器は炭素鋼材料を使用しているプ
ラントがあり、このようなプラントで水素注入を行う場
合、その点を考慮しておく必要がある。 【0031】本実施例は以上の知見にも基づいており、
図8及び図9の結果から原子炉底部の実効酸素濃度が5
ppb〜50ppbになるように水素の注入量を制御す
る。この考え方をまとめて示したの図10である。す
なわち、水素注入の導入に際して相反する2つの条件を
考慮する。1の条件は、原子炉底部領域の構造物材料の
SCC亀裂進展遅延であり、耐SCC寿命を改善するた
めに炉底部の実効酸素濃度を50ppb以下にする。も
う1つの条件は、ボトムドレイン配管の腐食防止であ
り、炭素鋼配管減肉抑制のために炉底部の実効酸素濃度
を5ppb以上にする。よって、炉底部に接続された配
管や原子炉冷却材浄化系の配管機器に炭素鋼材料を使用
しているプラントの場合、5ppb≦[O2eff≦50
ppb となるように水素注入量を制御することによ
り、最小量の水素注入量で原子炉圧力容器底部材料のS
CC亀裂進展遅延させ、かつ原子炉周りの炭素鋼材料の
腐食減肉を防止することができる。 【0032】以上のように本実施例によれば、沸騰水型
原子力発電プラントにおけるCRDハウジングやICM
ハウジングなどの原炉底部の実効酸素濃度を正確に制
御することができるので、適正な水素注入量によって原
子炉底部の実効酸素濃度を適正範囲に維持することがで
きる。したがって、原子炉底部領域の構造物材料のSC
C亀裂進展を遅延させるなど原子炉底部機器などの腐食
環境を緩和することが可能となり、取替が困難な原子炉
底部の機器材料の健全性を維持することができる。 【0033】また、原子炉底部に接続された配管や原子
炉冷却材浄化系の配管機器には炭素鋼材料を使用してい
るプラントの場合、実効酸素濃度の制御範囲を5ppb
≦[O2eff≦50ppbとすることにより炭素鋼材料
の腐食減肉を確実に防止もしくは抑制することが可能と
なる。 【0034】また、原子炉再循環系や給水系統に設置し
ている従来のサンプリングラインを使用可能であるため
新たなサンプリングラインの設置は不要である。また炉
底部に接続したサンプリングラインに比べて沈降性クラ
ッドが蓄積し線量率が上昇する可能性も少なく、システ
ム、計器、等のメインテナンスが容易であり、さらに信
頼性維持も容易である。なお、上記実施例では、実効酸
素濃度を5ppb〜50ppbの範囲で制御したが、炭
素鋼材料の腐食をより一層抑制するためには、図9の解
析結果より15ppb〜50ppbの範囲で制御するの
が好ましい。また、炭素鋼材料の肉厚は設計段階で約数
mmの腐食代を考慮しており5ppb≦[O2eff≦1
5ppbとした場合に腐食は進行することは予想される
が、定期的に適切な腐食監視を行いながらプラント運転
寿命期間中に腐食代が十分な余裕を持つことを確認しな
がら対応することが代案として考えられる。したがって
実効酸素濃度を5ppbから15ppbとすることも可
能である。 【0035】本発明の第2実施例を図11〜図13を用
いて説明する。図11において、図1に示す部材と同等
の部材には同じ符号を付している。本実施のプラント
は、原子炉底部の水質を制御するための水素注入系54
Aを備えている。この水素注入系54Aは、給水系50
より分岐しサンプリングラインを構成する配管P26,
P27及びバルブ36と、このサンプリングラインの末
端に設置されたH2モニター14と、H2モニター14に
よる給水系50の水素濃度の検出値を原子炉底部の実効
酸素濃度に換算する制御装置12Aと、給水系50に設
置された水素注入設備55とを備えている。バルブ36
は制御装置12Aから出力される電気信号に応じて開度
が制御されるものであり、制御装置12Aは上記換算し
て求めた原子炉底部での実効酸素濃度に応じてバルブ3
6の開度を制御するための電気信号を発生する。 【0036】制御装置12Aの制御機能の詳細を図12
に示すフローチャートを用いて説明する。H2モニター
14により給水系50の水素濃度が測定され、その電気
信号が制御装置12Aに入力されると(ステップ30
0)、その水素濃度の測定値を図13に示す給水系の水
素濃度と原子炉底部の実効酸素濃度との相関に基づいて
変換し、原子炉底部の実効酸素濃度を求める(ステップ
301)。この給水系の水素濃度と原子炉底部の実効酸
素濃度との相関も予め解析又は試験により求めておいた
ものをメモリーに記憶させたものである。この後の操作
は第1実施例と同じである。すなわち、求めた原子炉底
部の実効酸素濃度が5ppb以上かどうかを判断し(ス
テップ302)、実効酸素濃度が5ppb未満と判断さ
れるとバルブ36の開度を小さくする電気信号を発生
し、水素注入設備55から給水系50への水素の注入量
を減少させる(ステップ303)。実効酸素濃度が5p
pb以上と判断されると、実効酸素濃度が50ppb以
上かどうかを判断し(ステップ304)実行酸素濃度が
50ppb以下と判断されると、バルブ36の開度を保
持する電気信号を発生し、水素注入設備55からの水素
の注入量を保持する(ステップ305)。原子炉底部の
実効酸素濃度が50ppb以上と判断されると、バルブ
36の開度を大きくする電気信号を発生し、水素注入設
備55から給水系への水素の注入量を増大させる(ステ
ップ306)。このようにして本実施例でも原子炉底部
の実効酸素濃度が5ppb〜50ppbの範囲内となる
よう制御される。図13に示す相関は解析又は試験のい
ずれかによって求めてもよい。図13に示す相関を解析
で求める場合、図6に示す原子炉底部水についての給水
水素濃度と炉内溶存酸素の平均値をとることにより求め
られる。また、試験により求める場合は、短期的な注入
試験により、水素の注入量を給水水素濃度が例えば0p
pmから約2.4ppmまで段階的に変わるように変化
させて、原子炉底部の実効酸素濃度を測定することで求
められる。 【0037】本実施例によっても第1の実施例と同様の
効果を得ることができる。また、本実施例によれば、給
水の水素濃度を直接的に制御するためより給水濃度に対
して安定な注入運転が期待できる。 【0038】本発明の第3実施例を図14を用いて説明
する。本実施例は、第1の実施例において、炭素鋼材料
の腐食を監視するものである。すなわち、図14におい
て、O2モニター11には腐食モニター15が配管P2
8を介して接続されている。この腐食モニター15は炭
素鋼材料の腐食率を測定し腐食速度を監視するものであ
る。腐食モニター15としては例えば超音波計測計を用
い、その検出信号を制御装置12に入力し、計測結果を
知らしめる。腐食モニターとしては腐食試験片を侵漬
し、その腐食状態を監視してもよい。これより炭素鋼の
腐食防止に関してより信頼性の高い運転が可能である。 【0039】また、本実施例では、実効酸素濃度を5p
pb以下にまで下げると炭素鋼の腐食速度は数百mdm
まで上昇することを考慮して、実際に炉底部に接続され
た配管や原子炉冷却材浄化系の炭素鋼材料を使用してい
る配管機器の近傍で腐食を監視するものである。これに
より、第1の実施例で述べたように、炉底部の実効酸素
濃度が5ppb〜15ppbの範囲内となるように制御
する場合でも適切な腐食監視を行いながらプラント運転
寿命期間中に腐食代が十分な余裕を持つことを確認しな
がら対応することができる。 【0040】 【発明の効果】本発明によれば、炉底部の実効酸素濃度
を正確に制御できるので、適正な水素 注入量によって炉
底部の実効酸素濃度を適正に維持することが可能とな
る。したがって、CRDハウジングやICMハウジング
などの原子炉底部機器などの腐食環境を適正に緩和する
ことが可能となる。このことにより、取替が困難な原子
炉底部の機器材料の健全性を維持することができる 【0041】また、原子炉再循環系や給水系統に設置し
ている従来のサンプリングラインを使用可能であるため
新たなサンプリングラインの設置は不要である。また、
炉底部に接続したサンプリングラインに比べて沈降性ク
ラッドが蓄積し線量率が上昇する可能性も少なく、シス
テム、計器、等のメインテナンスが容易であり、さらに
モニターの信頼性維持が可能である。 【0042】さらに、炉底部に接続された配管や原子炉
冷却材浄化系の配管機器に炭素鋼材料を使用しているプ
ラントに対し、実効酸素濃度の制御範囲を15ppb以
上50ppb以下とすることにより、原子炉底部SCC
の抑制に加え、炭素鋼材料の腐食減肉を確実に防止もし
くは抑制することが可能となった。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a boiling water nuclear power plant.
Control rod drive mechanism and water quality control method
(CRD) housing and furnace instrumentation tube (ICM) housing
Structural materials provided in the reactor bottom area, such as
Stress corrosion cracking (SCC) crack growth of (stainless steel)
Of carbon steel materials around the reactor such as
Boiling water type controlling hydrogen injection suitable for suppressing wall thinning
Nuclear power plantofIt relates to a water quality control method. [0002] 2. Description of the Related Art In general, furnaces of a boiling water nuclear power plant
Oxygen and hydrogen molecules are generated by radioactive decomposition of water
The oxygen concentration and hydrogen peroxide concentration at the bottom of the reactor
The defined effective oxygen concentration is about
It rises to 200 ppb. This effective oxygen concentration is high
And stress corrosion cracking (SCC) of stainless steel.
It is known to increase the sensitivity of others
As described in JP-B-63-19838,
Measure the corrosion potential of the secondary cooling water, dissolved oxygen and dissolved hydrogen,
By controlling the amount of hydrogen injection according to each measurement, water
Of radioactive decomposition of the reactor water to reduce the concentration of dissolved oxygen in the reactor water
It is thought that. In this case, as shown in the known example,
As described above, the primary cooling water measurement is performed in the reactor recirculation system and the water supply system.
It is common practice to provide a sampling line
You. [0003] Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-85495 describes
In a nuclear power plant,
Connect the sampling line to the bottom drain line
Then, the water at the bottom of the reactor is
Quality is measured directly using a corrosive environment monitor and the hydrogen injection
There is something to control. [0004] SUMMARY OF THE INVENTION
Conventional technologies have the following problems. JP-B-63-198
In the prior art described in Japanese Patent Publication No. 38-38, as described above,
Measurement of dissolved oxygen concentration measurement equipment provided with water in the reactor recirculation system
The amount of hydrogen injected into the water supply system is controlled based on the results.
However, the water quality at the bottom of the reactor
Controls dissolved oxygen concentration in reactor recirculation system, slightly different from quality
Does not accurately control the dissolved oxygen concentration at the bottom of the reactor.
No. For this reason, CRD housing and ICM housing
How SCC of Structural Materials Provided at the Bottom of the Reactor
Was not appropriate. In addition, stainless steel
SCTo delay the progress of C, lower the dissolved oxygen concentration in the reactor water.
Pipes connected to the bottom of the reactor or reactor
Carbon steel material is used for coolant purification system piping equipment
In the case of a plant, if the dissolved oxygen concentration is too low, carbon steel
Accelerates corrosion. Therefore, the dissolved oxygen concentration at the bottom of the reactor
If the concentration cannot be controlled accurately, the dissolved oxygen concentration will decrease.
There was also concern that corrosion of carbon steel materials would be accelerated. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-85495 describes
In the conventional technology, the water quality of the pressure vessel bottom drain line
The amount of hydrogen injected into the water supply system is controlled while measuring. Only
A sampling line at the bottom drain of the furnace bottom.
To prevent clogging in pipes due to sedimentation cladding and dose rate
There are concerns about the rise of the monitor, etc.
Is expected to be difficult to maintain for long-term use
SuitableAbsent. As a long-term monitoring method,
Sampling line for recirculation system, water supply system, etc.
It is desirable to provide. An object of the present invention is to reduce the effective oxygen concentration at the bottom of the furnace.
To accurately control and maintain the effective oxygen concentration properly
To appropriately mitigate corrosive environments such as reactor bottom equipment
Water quality control for boiling water nuclear power plants
The lawTo provide. [0007] [MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
According to the present invention,Pipes and sources connected to the bottom of the reactor
Carbon steel material is used in the piping system of the reactor coolant purification system.
ToWater quality control method for boiling water nuclear power plant.
In the reactor recirculation system or reactor coolant purification system
Effective oxygen defined by the oxygen concentration and hydrogen peroxide concentration
Measuring concentration, reactor recirculation system determined in advance
Or the effective oxygen concentration of the reactor coolant purification system and the reactor bottom
Based on the correlation with the effective oxygen concentration of
Determining the effective oxygen concentration at the bottom of the reactor,Reactor found
The effective oxygen concentration at the bottom is not less than 15 ppb and not more than 50 ppb
To be within the rangeControls the amount of hydrogen injected into reactor water
To doFeatures of boiling water nuclear power plant water
A quality control method is provided. [0008] [0009] [0010] [0011] [0012] [0013] [0014] [Function] Analysis and evaluation of water quality in a nuclear reactor by the present inventors
As a result, the effectiveness of the reactor recirculation system or reactor coolant purification system
Oxygen concentration, effective oxygen concentration at the bottom of the reactor, and hydrogen concentration in the water supply system
It was found that the correlation between degree and degree could be grasped quantitatively.
The present invention is based on this finding.,Reactor recirculation system
Or the effective oxygen concentration of the reactor coolant purification system and the reactor bottom
The correlation with the effective oxygen concentration of
Reactor recirculation system for easy maintenance
Or in the reactor coolant purification system, based on the correlation
Oxygen concentration in the reactor recirculation system or reactor coolant purification system
The effective oxygen concentration at the bottom of the reactor is calculated from the measured
The effective oxygen concentration at the bottom of the furnace is within a predetermined range (that is,
Control the amount of hydrogen injected so that. As described above, the injection amount of hydrogen is controlled using the correlation.
Control to monitor the corrosive environment at the bottom of the reactor.
Control the amount of hydrogen injected, making replacement difficult
More accurate water quality control for equipment at the bottom of the reactor
And the injection amount is the minimum necessary (That is,
Positive injection volume)Will be controlled in the reactor bottom area
Of SCC crack growth in structural materials and reactor cooling
Suppress corrosion thinning of carbon steel materials around furnaces such as waste material purification systems
Can be Also, the installation position of the sampling line
Is limited to reactor recirculation or reactor coolant purification systems
Therefore, the maintenance of water quality measurement equipment is also required.
Reactor building outside reactor containment that can be accessed during normal operation
Measurement system for the connection line from the furnace bottom
It is much easier than. Also, maintain equipment reliability
Is also easy. According to experimental data, hydrogen injection
When the dissolved oxygen concentration is reduced to 50 ppb or less,
The crack growth rate drops to about 1/10 of the normal
When the elemental concentration is reduced to 15ppb or less, the corrosion rate of carbon steel becomes
Starting to rise, lowering the effective oxygen concentration to below 5 ppb
Then, the corrosion rate of carbon steel rises to several hundred mdm
I understood. [0017] Therefore, pipes and raw materials connected to the furnace bottom are
Carbon steel material is used in the piping system of the reactor coolant purification system.
PlantAgainst, The control range of the effective oxygen concentration is 5 ppb
5050 ppb, more preferably 15 ppb ≦ [O2]
eff≤50 ppb to suppress corrosion and
Can be prevented. [0018] [0019] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
You. First, the boiling water nuclear power according to the first embodiment of the present invention
Power plantWater quality control methodAnd boiling water power plant
Will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the book
The boiling water nuclear power plant according to the embodiment includes a reactor 1,
The main steam pipe P1 and the steam generated from the reactor 1
A turbine 2 sent via P1 to drive the generator;
The condensate collected by the condenser 2a at the bottom of the
The water supply system 50 which circulates and returns to the
A reactor recirculation system 51 for returning filtered reactor water to the core bottom,
Branching from the reactor recirculation system 51, purifying the reactor water and supplying water 5
Reactor coolant purification system 52 to return to 0 and draining of reactor water
And a target reactor bottom drain system 53.
The water supply system 50 includes a condensate pump 23, a condensate purification device 3,
Feed water heaters 4A, 4B, feed pump 20, and
It is composed of connecting pipes P2 to P7. Reactor recirculation
The ring system 51 includes the recirculation pump 21 and the recirculation pump 21.
It is composed of pipes P8 and P9 connected to the reactor 1.
The reactor coolant purification system 52 includes a purification system pump 24 and purified water.
Heaters 5A and 5B, filter desalter 6 and connect these
It is composed of pipes P17 to P23. Reactor bottomed
The rain system 53 includes pipes P12 to P12 forming a drain line.
P14 and valves 31, 32. Dre
From the pipeline P12 of the pipeline, a pipe P with a valve 33
15 and P16 branch, and piping P16 cleans the reactor coolant.
Reactor cooling water is connected to the system 52
52 performs partial purification. In addition, the program of this embodiment
The runt controls the water quality at the bottom of the reactor in addition to the above configuration.
And a hydrogen injection system 54 for performing the operation. This hydrogen injection system
Reference numeral 54 denotes a branch from the reactor coolant purification system 52 and
Pipes P24, P25 and valve 35 constituting the grin
And O installed at the end of this sampling lineTwoMo
Nita 11 and OTwoUsing the detection values of the monitor 11
Oxygen concentration in the furnace recirculation system [OTwo] And the concentration of hydrogen peroxide [HTwoO
TwoThe effective oxygen concentration [OTwo]effThe value of the reactor
A control device 12 for converting into an effective oxygen concentration at the bottom, and a water supply system
And a hydrogen injection facility 55 installed at 50. water
The element injection equipment 55 includes the hydrogen supply source 13 and the hydrogen supply source 13.
Pipes P26 and P27 to connect to the water supply system 50, and valves
36, and a hydrogen injection line composed of Ba
The lube 36 responds to an electric signal output from the control device 12.
The opening degree is controlled by the controller 12, and the controller 12
According to the effective oxygen concentration at the bottom of the reactor
An electric signal for controlling the opening of the valve 36 is generated. OTwoReactor water measured by monitor 11
Effective oxygen concentration determined by oxygen concentration and hydrogen peroxide concentration
Is the hydrogen peroxide concentration [HTwoOTwo] Stoichiometric ratio
And is defined by the following equation: [OTwo]eff= [OTwo] +1/2 [HTwoOTwo] However, [OTwo]eff: Effective oxygen concentration [OTwo]: Oxygen concentration [HTwoOTwo]: Hydrogen peroxide concentration Usually, HTwoOTwoAre sampling lines P24 and P25
Because it is almost completely decomposed, OTwoBy monitor 11
[OTwo] +1/2 [HTwoOTwoMeasure the dissolved oxygen concentration corresponding to
Can be specified. In this embodiment, the reactor coolant
The sampling line is branched from the purification system 52 and the effective oxygen
The concentration was measured.
From the sampling line to measure the effective oxygen concentration.
Alternatively, the configuration may be as follows. FIG. 2 shows details of the control function of the control device 12.
This will be described with reference to a flowchart. OTwoMonitor 11
Measures the effective oxygen concentration in the reactor recirculation system.
When the electric signal is input to the control device 12 (step 10)
0), the measured value of the effective oxygen concentration was
Between the effective oxygen concentration in the circulation system and the effective oxygen concentration in the reactor bottom
Conversion based on the correlation to determine the effective oxygen concentration at the bottom of the reactor
(Step 101). Effective acid of this reactor recirculation system
Preliminary analysis of correlation between elemental concentration and effective oxygen concentration at reactor bottom
Or store what you have determined by experiment in memory
It is a thing. Effectiveness of reactor bottom obtained in this way
It is determined whether the oxygen concentration is 5 ppb or more (step 1).
02), if the effective oxygen concentration is determined to be less than 5 ppb,
Generates an electrical signal to reduce the opening of the
Reduce the amount of hydrogen injected into the water supply system from the input facility 55
(Step 103). On the other hand, it is determined that the effective oxygen concentration is 5 ppb or more.
If it is, it is determined whether the effective oxygen concentration is 50 ppb or more.
(Step 104), the effective oxygen concentration is 50 ppb or less.
If it is determined to be lower, an electric signal for maintaining the opening of the valve 36 is provided.
And the amount of hydrogen injected from the hydrogen injection equipment 55 is maintained.
(Step 105). The effective oxygen concentration at the bottom of the reactor is 50 p.
pb or more, the opening of the valve 36 is increased.
Generates an electrical signal from the hydrogen injection equipment 55 to the water supply system.
The injection amount of hydrogen is increased (step 106). The amount of hydrogen injected by controlling the opening of the valve 36
Control the correlation between the amount of hydrogen injected and the water quality (effective oxygen concentration)
This can be implemented by inputting the information to the control device 12 in advance.
You. Thus, in this embodiment, the effective oxygen at the bottom of the reactor is
The concentration is controlled to be in the range of 5 ppb to 50 ppb.
It is. Next, the plant in this embodimentWater quality control
MethodThe concept and the effect of the above will be described. Recent water radiation
According to the model calculation results from the decomposition analysis, the water inside the reactor
The quality distribution differs greatly in each region in the furnace as shown in Fig. 4.
Is characterized. Also, as shown in FIG.
In the example of evaluation of a plant with a water pump,
The water quality of the part and other areas are different. This Figure 5 is for water supply
In the reactor when 0.4 ppm of hydrogen is injected
This is an example of the results of a model analysis of water quality. model
Although the analysis includes some assumptions in the reaction constants, etc.
It is generally known that the results agree relatively well with the measured values.
I have. In addition, dissolved oxygen in the reactor recirculation system and reactor bottom
Concentrations can vary considerably in recent studies, as shown in Figure 6.
I knew it. This is the oxygen in the downcomer part,
Due to the recombination effect of hydrogen peroxide and hydrogen, especially
Down at plant with jet pump with high flow rate
Inferior recombination effect in flaking area
This increases the oxygen concentration. As can be seen from the above, hydrogen injection
The effect of reducing the water-soluble oxygen content in the furnace also depends on the location in the furnace.
Monitoring system that takes this point into account
is necessary. As shown in FIG. 4 and FIG.
Effective oxygen concentration and source of reactor recirculation system or reactor coolant purification system
Phase between the effective oxygen concentration in the reactor bottom and the hydrogen concentration in the water supply system
It was also found that Seki could be grasped quantitatively. On the other hand, sampling that can be installed in a plant
The line is for maintenance of monitor reliability and maintenance.
Since the installation position is limited considering easiness,
Hydrogen injection based on measurements at their limited location
It is desirable to control This example is based on the above knowledge.
Reactor recirculation system as shown in FIG. 3 in advance
Or the phase of the reactor coolant purification system and the effective oxygen concentration at the bottom of the reactor
Stakes are required, and reactor maintenance is easy.
Measure oxygen concentration in circulation or coolant purification system
By controlling the hydrogen injection rate as an indicator,
It is possible to accurately control the water quality at the bottom. Also,
The sampling line is installed at the reactor recirculation system or
Since it is limited to the reactor coolant purification system, a water quality measurement device
Maintenance can be approached during normal operation
Since it can be installed inside the reactor building outside the PCV, the reactor
Extremely easy compared to the measurement system of the connection line from the bottom
is there. Also, it is easy to maintain the reliability of the device. The correlation shown in FIG. 3 can be used for analysis or testing.
Therefore, it may be determined. Figure7Is similar to the analysis shown in FIG.
The effective oxygen concentration of the recirculation system and the reactor bottom
The correlation with the effective oxygen concentration of the part was calculated. In FIG.
If the correlation shown is determined by analysis,7Of the correlation shown in
It is determined by taking the average value. Effective oxygen concentration in reactor recirculation system and reactor bottom
If the correlation with the effective oxygen concentration of
Injection test shows how much hydrogen is injected
For example, it gradually changes from 0 ppm to about 2.4 ppm
It can be obtained by changing as follows. In this case, a short-term trial
The measurement system at the time of the test is as shown in JP-A-3-85495.
Pressure vessel bottom drain piping or sampler at furnace bottom
This can be dealt with by providing a temporary installation line. On the other hand, when controlling the water quality at the bottom of the reactor,
Reactor bottom SCPerspective of C control and carbon steel corrosion reduction
It is important to understand the control range of the effective oxygen concentration from
is there. FIG. 8 shows the dissolved oxygen concentration obtained from experimental data and the like.
4 shows the relationship between the crack growth rate of stainless steel by SCC. This
As shown in the figure, the dissolved oxygen concentration was reduced to 50 ppb by hydrogen injection.
Below, the crack growth rate of SCC is 1/1
It can be seen that it drops to about 0.On the other hand, FIG.
It is a figure which shows the corrosion rate of carbon steel with respect to oxygen concentration. this
From the experimental data shown in FIG. 9, the effective oxygen concentration was 15 ppb
When it is reduced below, the corrosion rate of carbon steel starts to increase and 5pp
b, the corrosion rate of carbon steel is several hundred mdm.
(mg / dmTwo・ Mo) (Pipe thickness is about 2mm)
You can see that. Pipes and reactors actually connected to the bottom of the reactor
Coolant purification piping systems use carbon steel materials.
Where hydrogen is injected and hydrogen is injected in such a plant.
In that case, it is necessary to consider that point. This embodiment is based on the above findings.
8 and 9 that the effective oxygen concentration at the reactor bottom is 5
Control the amount of hydrogen injected so as to be ppb to 50 ppb
You. I put this idea togetherButIt is FIG. You
In other words, two conditions that conflict with each other when introducing hydrogen
Take into account. The first condition is that the structural material in the reactor bottom region is
SCC crack propagation delay, improving SCC life
For this purpose, the effective oxygen concentration at the bottom of the furnace is set to 50 ppb or less. Also
Another condition is to prevent corrosion of the bottom drain piping.
To reduce the effective oxygen concentration at the bottom of the furnace
To 5 ppb or more. Therefore, the distribution connected to the furnace bottom
Use of carbon steel materials for pipes and piping equipment for reactor coolant purification system
5ppb ≦ [OTwo]eff≤50
ppb by controlling the hydrogen injection amount.
Of the bottom material of the reactor pressure vessel with a minimal amount of hydrogen injection
CC crack growth delay and carbon steel material around the reactor
Corrosion thinning can be prevented. As described above, according to the present embodiment, the boiling water type
CRD housing and ICM in nuclear power plants
Source such as housingChildPrecise control of the effective oxygen concentration at the bottom of the furnace
You can controlWith the proper amount of hydrogen injected,
The effective oxygen concentration at the bottom of the reactor can be maintained in an appropriate range.
Wear. Therefore,SC of structural material in reactor bottom region
Corrosion of reactor bottom equipment such as delaying C crack growth
environmentRelaxReactor that is difficult to replace
The integrity of the equipment material at the bottom can be maintained. In addition, the piping and the atom connected to the bottom of the reactor
Carbon steel material is used for piping equipment of the furnace coolant purification system.
In the case of a plant, the control range of the effective oxygen concentration is 5 ppb
≤ [OTwo]eff≤50ppb for carbon steel material
Corrosion can be reliably prevented or suppressed.
Become. In addition, it is installed in a reactor recirculation system or a water supply system.
Conventional sampling line is available
No new sampling line is required. Also furnace
In comparison with the sampling line connected to the bottom,
It is unlikely that the dose rate will increase due to accumulation of
Maintenance of instruments, instruments, etc.
It is easy to maintain reliability. In the above embodiment, the effective acid
The elemental concentration was controlled in the range of 5 ppb to 50 ppb.
In order to further suppress the corrosion of the steel material, the solution shown in FIG.
From the results of the analysis, control in the range of 15 ppb to 50 ppb
Is preferred. In addition, the thickness of carbon steel material is
mm ppb ≤ [OTwo]eff≦ 1
Corrosion is expected to proceed when 5 ppb is used.
Operates the plant while performing appropriate corrosion monitoring on a regular basis.
Make sure that the corrosion allowance has sufficient margin during the service life.
A countermeasure can be considered as an alternative. Therefore
Effective oxygen concentration can be changed from 5ppb to 15ppb
Noh. A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Will be described. In FIG. 11, equivalent to the members shown in FIG.
Are given the same reference numerals. Plant of this implementation
Is a hydrogen injection system 54 for controlling the water quality at the bottom of the reactor.
A is provided. The hydrogen injection system 54A includes a water supply system 50A.
The pipe P26, which branches off and forms a sampling line,
P27 and valve36And the end of this sampling line
H installed at the endTwoMonitor 14 and HTwoOn the monitor 14
Of the hydrogen concentration in the water supply system 50
A control device 12A for converting to an oxygen concentration and a water supply system 50 are provided.
And a hydrogen injection facility 55 installed. Valve 36
Is the opening according to the electric signal output from the controller 12A.
Is controlled by the controller 12A.
Valve 3 according to the effective oxygen concentration at the bottom of the reactor
6 to generate an electric signal for controlling the opening degree. FIG. 12 shows the details of the control function of the control device 12A.
This will be described with reference to the flowchart shown in FIG. HTwomonitor
14, the hydrogen concentration in the water supply system 50 is measured,
When the signal is input to the control device 12A (step 30)
0), the measured value of the hydrogen concentration is shown in FIG.
Based on correlation between elemental concentration and effective oxygen concentration at reactor bottom
To obtain the effective oxygen concentration at the bottom of the reactor (step
301). Hydrogen concentration in this water supply system and effective acid at the bottom of the reactor
Correlation with elemental concentration was determined in advance by analysis or test
The thing is stored in the memory. Subsequent operations
Is the same as in the first embodiment. That is, the calculated reactor bottom
It is determined whether the effective oxygen concentration of the part is 5 ppb or more (S
(Step 302), it is determined that the effective oxygen concentration is less than 5 ppb.
Generates an electrical signal to reduce the opening of the valve 36
And the amount of hydrogen injected from the hydrogen injection equipment 55 into the water supply system 50
Is reduced (step 303). Effective oxygen concentration is 5p
If it is determined that the effective oxygen concentration is 50 ppb or more,
It is judged whether or not it is above (step 304).
If it is determined to be 50 ppb or less, the opening of the valve 36 is maintained.
Generates an electrical signal to carry the hydrogen from the hydrogen injection equipment 55
Is maintained (step 305). At the bottom of the reactor
If the effective oxygen concentration is determined to be 50 ppb or more, the valve
Generates an electric signal to increase the opening of the
Increase the amount of hydrogen injected from the storage 55 into the water supply system (step
306). Thus, in this embodiment, the reactor bottom
Is within the range of 5 ppb to 50 ppb
Is controlled as follows. The correlation shown in FIG.
It may be determined according to the difference. Analyzing the correlation shown in Figure 13
In the case of, the water supply for the reactor bottom water shown in Fig. 6
Obtained by taking the average value of hydrogen concentration and dissolved oxygen in the furnace
Can be Also, if required by testing, short-term injection
According to the test, the amount of injected hydrogen was adjusted to, for example, 0p
Change from pm to about 2.4 ppm step by step
The effective oxygen concentration at the bottom of the reactor.
Can be In this embodiment, the same as in the first embodiment is used.
The effect can be obtained. In addition, according to the present embodiment,
Since the hydrogen concentration in water is directly controlled,
And stable injection operation can be expected. A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
I do. This embodiment is different from the first embodiment in that the carbon steel material
To monitor the corrosion of steel. That is, in FIG.
And OTwoThe monitor 11 has a corrosion monitor 15 connected to the pipe P2.
8 are connected. This corrosion monitor 15 is charcoal
It measures the corrosion rate of raw steel materials and monitors the corrosion rate.
You. For example, an ultrasonic measurement meter is used as the corrosion monitor 15.
The detection signal is input to the control device 12 and the measurement result is
Notify. Infiltration of corrosion test piece as corrosion monitor
Then, the corrosion state may be monitored. The carbon steel
A more reliable operation with regard to corrosion prevention is possible. In this embodiment, the effective oxygen concentration is 5 p.
When it is reduced to below pb, the corrosion rate of carbon steel is several hundred mdm.
Is actually connected to the bottom of the furnace, taking into account
Pipes and reactor coolant purification system using carbon steel materials
It monitors corrosion near piping equipment. to this
Thus, as described in the first embodiment, the effective oxygen
Control so that the concentration is in the range of 5ppb to 15ppb
Plant operation with appropriate corrosion monitoring
Make sure that the corrosion allowance has sufficient margin during the service life.
We can respond. [0040] According to the present invention,Effective oxygen concentration at furnace bottom
Hydrogen can be controlled accurately, Furnace by injection volume
It is possible to properly maintain the effective oxygen concentration at the bottom.
You. Therefore,CRD housing and ICM housing
Corrosion environment such as reactor bottom equipmentProperlyease
It becomes possible. This makes atoms difficult to replace
Maintain the integrity of equipment materials at the bottom of the furnace. Further, it is installed in a reactor recirculation system or a water supply system.
Conventional sampling line is available
No new sampling line is required. Also,
The sedimentation rate is lower than the sampling line connected to the bottom of the furnace.
It is unlikely that rad will accumulate and raise the dose rate.
System, instruments, etc. are easy to maintain, and
Monitor reliability can be maintained. Further, piping and a reactor connected to the bottom of the reactor
Plumbing equipment that uses carbon steel material for coolant purification system piping equipment
The effective oxygen concentration control range for the runt is 15 ppb or less.
Upper 50ppb or lessRukoWith the reactor bottom SCC
In addition to the reduction of
Can be suppressed.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1実施例の沸騰水型原子力発電プラ
ントの概略図である。 【図2】本発明の第1実施例の動作フローチャートであ
る。 【図3】第1実施例の原子炉再循環系の実効酸素濃度と
原子炉底部の実効酸素濃度との相関を示す図である。 【図4】原子炉内における実効酸素濃度の分布を示す図
である。 【図5】原子炉内部の代表点における給水水素の濃度に
対する実効酸素濃度の変化を示す図である。 【図6】解析から求められた給水系の水素濃度と原子炉
底部の実効酸素濃度との相関を示す図である。 【図7】解析から求められた原子炉再循環系の実効酸素
濃度と原子炉底部の実効酸素濃度との相関を示す図であ
る。 【図8】実効酸素濃度に対するSCC遅延速度相対比を
示す図である。 【図9】実効酸素濃度に対する炭素鋼の腐食率を示す図
である。 【図10】水素注入量制御範囲の考え方を示す図であ
る。 【図11】本発明の第2実施例の全体概略図である。 【図12】本発明の第2実施例の動作フローチャートで
ある。 【図13】第2実施例の給水系の水素濃度と原子炉底部
の実効酸素濃度との相関を示す図である。 【図14】本発明の第3実施例の全体概略図である。 【符号の説明】 1 原子炉 2 タービン 3 復水浄化装置 4A,4B 給水加熱器 5A,5B 浄化系加熱器 6 濾過脱塩器 11 O2モニター 12 制御装置 13 水素供給源 14 H2モニター 15 腐食モニター 50 給水系 51 原子炉再循環系 52 原子炉冷却系 53 原子炉ボトムドレイン系 54 水素注入系 55 水素注入設備
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a boiling water nuclear power plant according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an operation flowchart of the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a correlation between the effective oxygen concentration in the reactor recirculation system of the first embodiment and the effective oxygen concentration in the reactor bottom. FIG. 4 is a diagram showing a distribution of an effective oxygen concentration in a nuclear reactor. FIG. 5 is a diagram showing a change in the effective oxygen concentration with respect to the concentration of feedwater hydrogen at a representative point inside the reactor. FIG. 6 is a diagram showing a correlation between the hydrogen concentration in the water supply system and the effective oxygen concentration at the bottom of the reactor obtained from the analysis. FIG. 7 is a diagram showing a correlation between the effective oxygen concentration in the reactor recirculation system and the effective oxygen concentration in the reactor bottom obtained from the analysis. FIG. 8 is a view showing a relative ratio of an SCC delay speed to an effective oxygen concentration. FIG. 9 is a diagram showing the corrosion rate of carbon steel with respect to the effective oxygen concentration. FIG. 10 is a diagram showing a concept of a hydrogen injection amount control range. FIG. 11 is an overall schematic diagram of a second embodiment of the present invention. FIG. 12 is an operation flowchart of the second embodiment of the present invention. FIG. 13 is a diagram showing a correlation between the hydrogen concentration in the water supply system and the effective oxygen concentration at the reactor bottom according to the second embodiment. FIG. 14 is an overall schematic diagram of a third embodiment of the present invention. [EXPLANATION OF SYMBOLS] 1 reactor 2 turbine 3 condensate purifier 4A, 4B feedwater heaters 5A, 5B purifier system heater 6 filtration demineralizer 11 O 2 monitor 12 controller 13 hydrogen source 14 H 2 monitor 15 Corrosion Monitor 50 Water supply system 51 Reactor recirculation system 52 Reactor cooling system 53 Reactor bottom drain system 54 Hydrogen injection system 55 Hydrogen injection equipment

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 服部 成雄 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 安藤 昌視 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5−100087(JP,A) 特開 昭64−84192(JP,A) 特開 昭59−220687(JP,A) 特開 平6−3484(JP,A) 特公 昭63−19838(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21D 3/08 G21D 1/00 G21D 19/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Katsumi Ohkado 3-1-1 Sachimachi, Hitachi-City, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Inside Hitachi Plant (72) Inventor Shigeo Hattori 3-1-1 Sachimachi, Hitachi-City, Ibaraki No. 1 Hitachi, Ltd. Hitachi factory (72) Inventor Masami Ando 3-1-1, Sakaimachi, Hitachi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Hitachi factory (56) References JP-A-5-100087 (JP, A) JP-A-64-84192 (JP, A) JP-A-59-220687 (JP, A) JP-A-6-3484 (JP, A) JP-B-63-19838 (JP, B1) (58) Survey Fields (Int.Cl. 7 , DB name) G21D 3/08 G21D 1/00 G21D 19/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】原子炉底部に接続された配管や原子炉冷却
材浄化系の配管機器に炭素鋼材料を使用している沸騰水
型原子力発電プラントの水質制御方法において、 原子炉再循環系または原子炉冷却材浄化系において、酸
素濃度と過酸化水素濃度とで定義される実効酸素濃度を
測定すること、 予め求めておいた原子炉再循環系または原子炉冷却材浄
化系の実効酸素濃度と原子炉底部の実効酸素濃度との相
関に基づいて、前記測定値から原子炉底部の実効酸素濃
度を求めること、 該求めた原子炉底部の実効酸素濃度が15ppb以上5
0ppb以下の範囲内になるように原子炉水中への水素
の注入量を制御することを特徴とする沸騰水型原子力発
電プラントの水質制御方法
(57) [Claims] [Claim 1] Water quality control of a boiling water nuclear power plant using carbon steel material for piping connected to the reactor bottom and piping equipment for a reactor coolant purification system In the method, in a reactor recirculation system or a reactor coolant purification system, measuring an effective oxygen concentration defined by an oxygen concentration and a hydrogen peroxide concentration, a reactor recirculation system or a reactor determined in advance. Calculating the effective oxygen concentration at the reactor bottom from the measured values based on the correlation between the effective oxygen concentration of the coolant purification system and the effective oxygen concentration at the reactor bottom; More than 5
A method for controlling water quality of a boiling water nuclear power plant, comprising controlling an injection amount of hydrogen into reactor water so as to be within a range of 0 ppb or less .
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