JP4541011B2 - 小さく浅い割れ内部の電気化学的腐食電位を測定するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に原子炉の点検に関し、より具体的には、材料試料の電気化学的腐食電位（ＥＣＰ）を測定することに関する。

沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器（ＲＰＶ）は、ほぼ円筒形の形状を有し、例えば底部ヘッド及び取外し可能な上部ヘッドにより両端において閉じられている。一般的に、上部ガイドが、ＲＰＶ内部で炉心プレートの上方に間隔を置いて配置される。炉心シュラウド又はシュラウドが、一般的に炉心を囲み、シュラウド支持構造体により支持されている。具体的には、シュラウドは、ほぼ円筒形の形状を有しており、炉心プレート及び上部ガイドの両方を囲む。円筒形の原子炉圧力容器と円筒形の形状のシュラウドとの間には空間すなわちアニュラスが設置されている。

運転中の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の放射線場は、酸素及び過酸化水素のような強力な酸化種を発生させる。このような酸化種の存在が、原子炉内部の３０４ステンレス鋼製構成部品の粒界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）の一因となる。ＩＧＳＣＣは、ＢＷＲ内部の環境関連材料性能の大きな問題であることが知られている。原子炉水内のイオン不純物及び酸化種の濃度を低下させることによって、ＩＧＳＣＣを軽減するのを助長することができる。ステンレス鋼及び他の活性金属の電気化学的腐食電位（ＥＣＰ）は、ＢＷＲ水中の溶存酸素、水素、及び過酸化水素濃度と水路中の流体力学的流動状態に支配されることが知られている。材料性能（時間の関数としてのＩＧＳＣＣを含む）を評価又は予測するためには、原子炉圧力容器内部で高温の水に曝される構造材料のＥＣＰ値を知ることが望ましい。

減速水素水化学法（ＨＷＣ）においては、ＩＧＳＣＣを軽減するのを助長するために、水素がＢＷＲの供給水に添加される。水素を添加する目的は、原子炉水内の溶存酸化物質の濃度を低下させることであり、従って、標準の水素電極（ＳＨＥ）に対して測定されたＥＣＰを、ＩＧＳＣＣの発生率が減少するおよそ−２３０ｍＶよりも低い値に低下させる。原子炉水中の水素レベルは、酸素又は過酸化水素のどちらかと反応して水を生成するのに必要な化学量論的量を超えた状態に維持される。しかしながら、減速ＨＷＣを使用することには、タービンに持ち込まれる窒素−１６を増大させること及びコバルト−６０の被着速度を高めることのような幾つかの副次的作用がある。また、ＩＧＳＣＣを防止するのに必要とされる臨界ＥＣＰ値を、高酸化及び／又は高水流方式において達成するのは困難である。

貴金属化学注入法（ＮＭＣＡ）は、水素／酸素又は過酸化水素／水素のどちらかが再結合して水を生成するように金属表面の触媒特性を向上させ、またＮＭＣＡは、より低い水素添加率で低い金属表面ＥＣＰ値を達成することを可能にする。この接触作用法は、金属表面における酸素濃度をおよそゼロにまで低下させ、従って、ＥＣＰを、摂氏２８８度での純水内でのその熱力学的最小値であるおよそ−５５０ｍＶ ＳＨＥにまで低下させる。化学量論的水素過剰量を得るためには、供給水の水素添加が、２：１よりも大きい水素：酸素モル比、又は原子炉水内での１：８よりも大きい水素：酸素の重量比を達成するように調節される。ＮＭＣＡ化学物質を原子炉水中に直接注入することにより、貴金属を原子炉水に曝される原子炉構成部品の表面上に被着させる。原子炉構成部品の表面は、一般的に酸化物外側層で覆われる。貴金属は、酸化物層上に被着され、従って水素／酸素及び水素／過酸化水素の両方の再結合反応のための触媒部位を形成する。ＩＧＳＣＣから構成部品を保護するのを保証するのに必要なＥＣＰ値は、その場合にはより少ない水素量の添加により達成することが可能であり、従って、より高い水素濃度で遭遇することの多いマイナスの副次的作用の多くを回避することができる。現存する割れの内部に被着される貴金属の有効性を評価することは、現在の技術の及ばないところである。
米国特許第 2993366号明細書 米国特許第 3627493号明細書 米国特許第 5465278号明細書 米国特許第 6391173号明細書 米国特許第 6440297号明細書

１つの態様では、ＥＣＰ検出アレイを含む検出装置を用いて材料試験片の電気化学的腐食電位（ＥＣＰ）を測定する方法が記載される。この方法は、ＥＣＰ検出アレイの面に緊密接触させてオフセットスペーサを設置する段階と、測定面を有する検出装置内部にオフセットスペーサに緊密接触させて材料試験片を設置する段階と、検出装置を通る流れを確立する段階と、検出装置の接地と電極ワイヤとの間の電位を測定する段階とを含む。

別の態様では、材料試験片の電気化学的腐食電位を測定するための装置が記載される。この装置は、第１の端部と流体出口に取外し可能に結合された第２の端部とを備えたホルダを含む。ホルダは、それを貫通する複数のボアを有しかつ検出面と第２の反対側の面とを有する本体を備えた検出器アレイを含む。検出器アレイは、ホルダの第１の端部内に収容され、チップとワイヤとを備えた少なくとも１つの電極を含む。この少なくとも１つの電極は、チップが検出面から外向きに延び、ワイヤがチップからボアを貫通して延びかつ第２の面から延び、チップ及びワイヤが摩擦によりボア内部で所定の位置に保持されるように、複数のボアの一部分内に配置される。流体入口がホルダに結合されて、入口に入る流体が複数のボアの一部分を通って第２の面から検出面まで流れるようになっている。

更に別の態様では、材料試験片の電気化学的腐食電位を測定するための装置が記載される。この装置は、第１の端部と、流体出口に取外し可能に結合された第２の端部と、流体出口と圧縮スペーサとの間に嵌合されて、長手方向の圧縮力が流体出口からそれを介して圧縮スペーサの第１の面に加えられるようになっている弾性部材とを備えたホルダを含む。弾性部材、流体出口コネクタ及び圧縮スペーサは、同軸に整列される。ホルダは、それを貫通する複数のボアを有し、検出面と第２の反対側の面とを有する本体を備えた検出器アレイを含む。検出器アレイ本体は、ホルダの第１の端部内に収容される。検出器アレイは、拡大部分を有するチップとワイヤとを備えた少なくとも１つの白金ワイヤ電極を含む。電極は、チップが検出面から外向きに延び、ワイヤがチップからボアを貫通して延びかつ第２の面から延び、チップ及びワイヤが摩擦によりボア内部で所定の位置に保持されるように、複数のボアの一部分内に配置され、また流体入口が、ホルダに結合されて、入口に入る流体が複数のボアの一部分を通って第２の面から検出面まで流れるようになっている。

ＮＭＣＡの基本原理は、構成部品表面上の貴金属が、過剰の水素を添加することで表面ＥＣＰを低下させて、それが次ぎに割れ先端における化学イオン濃度を上昇させる可能性がある化学的電位推進力を低下させることである。割れ先端は、割れが材料内に広がる場所である。過酸化物質（酸素及び過酸化水素）が、貴金属触媒によりバルク水中の過剰の水素と反応してほとんどゼロになるような構成部品表面においてまた小さく浅い割れ口開口の場合に、このことは当てはまる。

割れ口が開いていると、バルク濃度の過酸化物質は、流れ誘発性渦（割れ長さの配向が、流れに対してほぼ垂直になっているクロスフロー形態において発生する）により、又は拡張領域流れ（平行な割れ長さ配向の形態において発生する）により割れの中に押し込まれる可能性がある。流れが被着された触媒の深さ（電気化学的口、ＥＣＭ）より下方まで割れの中に多くの量の過酸化物質を運び込んだ場合には、割れ内の触媒浸透部を越えた領域内に内部ＥＣＰ推進力が生じるおそれがある。この状態は、割れ先端にイオンを集中させ、表面ＥＣＰ測定により検出されない割れ速度を生じさせる。

割れシミュレーションモニタ組立体が、浸透深さに応じて貴金属濃度が変化する、シミュレートされる割れ内部の貴金属を収集する。以下に述べるＥＣＰ測定装置が、割れ被着モニタで取得されたシミュレートされる割れ表面上でＥＣＰ測定を実行して、触媒浸透深さを求める。

割れ被着モニタからの材料試験片を、ＥＣＰ測定装置内に配置して、触媒浸透深さを求める。例示的な実施形態では、この測定装置を通る流れは、溶存気体（水素及び酸素）が、電極チップに接触する直前まで触媒表面と接触しないとことになるように検出アレイ端部から行われる。別の実施形態では、測定装置を通る流れは、材料試験片の挿入端部から行われる。

電極アレイは、およそ０．１２７mm（０．００５インチ）から１．２７０mm（０．０５０インチ）までの範囲内においてＥＣＰの非常に小さな区別を識別することができる。例示的な実施形態では、小型の検出器先端を測定表面に近接させて用いてこのような感度が得られる。別の実施形態では、このような感度の一部は、オーバサイズの区域を用いて反復及び曲線シミュレーションすることにより数学的に得られる。

この例示的な実施形態では、４つの検出器によりアレイが形成される。別の実施形態では、アレイ内の電極の数は、付加的な半径方向距離及び角度で電極を追加することにより増加されて確定度及び精度を改善するのを助ける。

図１は、沸騰水型原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０の一部を破断した断面図である。ＲＰＶ１０は、ほぼ円筒形の形状を有し、一端において底部ヘッド１２により閉じられ、また他端において取外し可能な上部ヘッド１４により閉じられる。側壁１６が、底部ヘッド１２から上部ヘッド１４まで延びる。側壁１６は、上部フランジ１８を含む。上部ヘッド１４は、上部フランジ１８に取付けられる。円筒形形状の炉心シュラウド２０が、原子炉炉心２２とレフレクタ２１と呼ばれるバイパス水領域とを囲む。炉心シュラウド２０は、一端においてシュラウド支持体２４により支持され、反対側の取外し可能なシュラウドヘッド２６を含む。下降管領域２８は、炉心シュラウド２０と側壁１６との間に形成されたアニュラスである。ポンプデッキ３０は、リング形状を有し、シュラウド支持体２４とＲＰＶ側壁１６との間で延びる。ポンプデッキ３０は、複数の円形の開口３２を含み、各開口はジェットポンプ３４を収納する。ジェットポンプ３４は、炉心シュラウド２０の周りで円周方向に分散配置される。入口上昇管３６が、移行組立体３８により２つのジェットポンプ３４に結合される。各ジェットポンプ３４は、入口ミキサ４０とディフューザ４２とを含む。入口上昇管３６及び２つの結合されたジェットポンプ３４は、ジェットポンプ組立体４４を形成する。

複数の核分裂性物質の燃料棒４６を含む炉心２２の内部で、熱を発生させる。炉心２２を通して循環して上がってくる水は、少なくとも一部は蒸気に変換される。複数の気水分離器４８が、水から蒸気を分離し、水は再循環される。複数の蒸気乾燥器５０が、蒸気から残留水を除去する。蒸気は、容器上部ヘッド１４近くの蒸気出口５２を通してＲＰＶ１０を出る。

炉心２２内で発生する熱量は、例えばハフニウムのような中性子吸収材からなる複数の制御棒５４を挿入したり引出したりすることにより調節される。制御棒５４が燃料棒４６に隣接して挿入される程度で、制御棒は、さもなければ炉心２２内で熱を発生する連鎖反応を促進するのに利用されることになる中性子を吸収する。

各制御棒５４は、制御棒駆動管５６を介して制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）５８に連結されて、制御棒装置６０を形成する。ＣＲＤＭ５８は、炉心支持プレート６４に対してかつ燃料棒４６に隣接して制御棒５４を移動させる。ＣＲＤＭ５８は、底部ヘッド１２を貫通して延び、制御棒駆動機構ハウジング６６内に収納される。制御棒案内管５６が、制御棒駆動機構ハウジング６６から炉心支持プレート６４まで垂直方向に延びる。制御棒案内管５６は、制御棒５４の挿入及び引出しの間に制御棒５４の非垂直方向の運動を制限する。制御棒案内管５６は、任意の数の形状、例えば十字形状、円筒形状、長方形状、Ｙ字形状、及び任意の他の適当な多角形状を有することができる。

図２は、電気化学的腐食電位（ＥＣＰ）測定装置１００の断面図である。装置１００は、円筒形ホルダ１０２を含み、該円筒形ホルダ１０２は、それを貫通する試験片中心ボア１０３、長手方向軸線１０４、ホルダ入口端部１０６、及びホルダ出口端部１０８を備える。ユニオン入口端部１１０が、例えば溶接１１２によりホルダ出口端部１０８に結合される。別の実施形態では、ユニオン入口端部１１０は、ねじによりホルダ出口端部１０８に結合される。ユニオン入口端部１１０は、雌ナット１１４に結合される。雌ナット１１４は、例えば螺合により雄ナット１２０に結合される。雄ナット１２０は、ユニオン出口端部１２２を受け入れるための該雄ナットを貫通するボアを含む。雄ナット１２０が雌ナット１１４に螺合されると、ユニオンは、ワッシャ１２８によりシールされる。ユニオン出口端部１２２の出口端部は、例えば溶接により出口配管１３０に固定結合される。構成部品のユニオン入口端部１１０、ユニオン出口端部１２２、ワッシャ１２８、雌ナット１１４、及び雄ナット１２０により、隙間ゼロのユニオン１３１が構成される。

ホルダ入口端部１０６は、Ｔ字管１３４の管部１３２に固定結合される。Ｔ字管１３４の別の管部１３６は、入口配管１３８に固定結合される。Ｔ字管１３４の分岐管１４０は、グランドシール取付け金具１４４の本体１４２に固定結合される。取付け金具１４４は、その中にそれぞれの絶縁電線（ワイヤ）１４８を受け入れるためのそれを貫通する少なくとも１つのボア１４７を備えたシーラ１４６を含む。１つの実施形態では、ワイヤ１４８は、直径がおよそ０．０２０インチの白金ワイヤである。別の実施形態では、ワイヤ１４８は、金属酸化物ワイヤである。フォロア１５０が、シーラ１４６の第１の面１５２に結合される。キャップ１５４は、グランドシール本体１４２に螺合されかつフォロア１５０に係合する。キャップ１５４が回転されてグランドシール本体１４２に螺合すると、キャップ１５４は、グランドシール本体１４２の方向に引き寄せられる。キャップ１５４はフォロア１５０の面に係合し、フォロア１５０は、シーラ１４６の面１５２に押し付けられているので、キャップ１５４が、グランドシール本体１４２の方向に引き寄せられると、シーラ１４６は圧縮され、変形して各ボア１４７をシールする。シーラ１４６は、ワイヤ１４８上に潰され、ボア１４７をシールし、Ｔ字管１３４の内部通路１６０と周囲圧力との間に圧密障壁を形成することを可能にする。

検出器アレイ１６２は、入口面１６８におけるＴ字管１３４のショルダ部と検出器面１６６におけるオフセットスペーサ１７４とによりホルダ１０２内部に保持される。検出器アレイ１６２は、検出器面１６６、反対側の入口面１６８、少なくとも１つの水ボア（図２には図示せず）、及び該検出器アレイを貫通する中心ボア１７０を含む。ワイヤ１４８の末端１７１は、電極チップ１７１を形成し、それぞれの電極ボア１７２において検出器アレイ１６２に入り、電極ボア１７２を貫通して、検出器面１６６から外向きに延びる。ワイヤ１４８は、電極ボア１７２に固定結合される。１つの実施形態では、ワイヤ１４８は、電極ボア１７２内に圧入される。

完全に組立てられると、装置１００は更に、オフセットスペーサ１７４、材料試験片１７６、圧縮スペーサ１８０、及びばねなどの弾性部材１８２を含む。この例示的な実施形態では、オフセットスペーサ１７４は、ほぼ平坦な本体を有する円形のワッシャであり、該本体は、オフセットスペーサ１７４がホルダ１０２の内部に摺動嵌合するような外径を有する。オフセットスペーサ１７４は、電極チップ１７１が検出器面１６６から延びる距離に基づく所定の厚さを有する。オフセットスペーサ１７４は、その幅が、電極チップ１７１が検出器面１６６から外向きに延びる距離よりも大きくなるように選択される。この例示的な実施形態では、オフセットスペーサ１７４は、摂氏２８８度よりも高い温度に耐えられる例えばセラミックのような電気絶縁材料で構成される。材料試験片１７６は、それを貫通するボア１０３、測定面１８６及び第２の面を有する円筒形の本体を含む。材料試験片１７６の外径は、該材料試験片１７６がホルダ１０２の内部を摺動することができる大きさにされる。測定面１８６は、オフセットスペーサ１７４に突き合わされる。圧縮スペーサ１８０は、それを貫通する中心ボアと凹設面１９８とを有する円筒形の本体を含む。圧縮スペーサ１８０の外径は、該圧縮スペーサ１８０がホルダ１０２の内部を摺動する大きさにされる。弾性部材１８２は、ほぼ円筒形の形状である。弾性部材１８２の外径は、該弾性部材１８２が、凹設面１９８とユニオン出口端部１２２のショルダ部２０６とに対して摺動嵌合する大きさにされる。凹設面１９８及びショルダ部２０６は、弾性部材１８２を軸線１０４と同軸に整列させ、弾性部材１８２の半径方向位置を維持する。弾性部材１８２は、雄ナット１２０の締付け過程の間に雌ナット１１４により近づくように引き寄せられる該雄ナット１２０により圧縮される。この例示的な実施形態では、雄ナット１２０は、雌ナット１１４内にねじ込まれ、ねじ込む過程で雄ナット１２０を雌ナット１１４に引き寄せる。別の実施形態では、カムロック装置を用いて、雄ナット１２０及び雌ナット１１４を係合させ、それらを一緒に引き寄せる。雄ナット１２０を雌ナット１１４に引き寄せることにより生じる圧縮力は、圧縮スペーサ１８０を介して材料試験片１７６に伝達される。材料試験片１７６に作用する圧縮力は、測定面１８６上の割れギャップを維持しかつ測定面１８６と検出器面１６６との間に一定の間隔を維持する。

作動時、測定装置１００には、最初に適当な大きさのオフセットスペーサ１７４を選定することにより材料試験片１７６が装填される。オフセットスペーサ１７４は、その厚さが、電極チップ１７１が検出器面１６６から外向きに延びる距離よりも大きくなるような大きさにされる。オフセットスペーサ１７４をホルダ１０２内に挿入し、軸線１０４と同軸に整列された状態で検出器面１６６がオフセットスペーサ１７４と接触するように摺動させて押込むことができる。材料試験片１７６は、測定面１８６がオフセットスペーサ１７４に向いた状態でホルダ１０２内に挿入される。圧縮スペーサ１８０は、平坦な面が材料試験片１７６に向いた状態でホルダ１０２内に挿入される。弾性部材１８２は、該弾性部材１８２の第１の面２０４が、凹設面１９８と突き合わされるように、ホルダ１０２内に挿入される。ユニオン１３１が、組立てられてホルダ１０２内部の取外し可能な構成部品を取り囲み、ホルダ１０２の内部空間を周囲圧力からシールすることを保証する。

電極チップ１７１は、各電極延長ワイヤ１４８の接地抵抗を測定し、測定された抵抗値を所定の最小許容値と比較することにより、組立て工程の間に接地されないことが確かめられる。装置１００内の流体の温度が摂氏約２５０度から摂氏約３１０度の範囲に制御され、かつ装置１００内の流体の圧力が、約９００ポンド／平方インチゲージ（ｐｓｉｇ）（６２０５キロパスカル（ｋＰｓ））から約２２００ｐｓｉｇ（１５，１７０ｋＰａ）の範囲に制御されるように、装置１００を通して流れが開始される。別の実施形態では、装置１００内の流体の温度は、摂氏約２７０度から摂氏約３００度の範囲に制御され、かつ装置１００内の流体の圧力は、約９５０ｐｓｉｇ（６，５５０ｋＰａ）から約１２００ｐｓｉｇ（８２７４ｋＰａ）の範囲に制御される。更に別の実施形態では、装置１００内の流体の温度は、摂氏約２８８度に制御され、かつ装置１００内の流体の圧力は、約１０００ｐｓｉｇ（６８９５ｋＰａ）に制御される。装置１００を通る全流量は、装置１００の両側における圧力低下、中心ボア１７０の直径、水ボアの数及び直径、並びに電極チップ１７１を測定面１８６から分離するのに用いられたオフセットスペーサ１７４の厚さにより決定される。この例示的な実施形態では、溶存水素及び酸素の濃度は、約２モル比よりも大きくなるように制御される。別の実施形態では、溶存水素及び酸素の濃度は、約１モル比より大きくなるように制御される。上記の状態が安定した時、ＥＣＰ測定が、各電極ワイヤとホルダ１０２との間で行われて記録される。

図３は、図２に示す測定装置１００の拡大断面図である。検出器アレイ１６２は、少なくとも部分的にホルダ１０２の入口端部１０６内に固定取付けされる。電極ワイヤ１４８は、直径がおよそ０．０２０インチの絶縁白金ワイヤであり、検出器アレイ１６２の電極ボア１７２内に挿入される。各電極ボア１７２に対応する水ボア１６９が、各それぞれの電極ボア１７２から半径方向外側に形成される。この例示的な実施形態では、ワイヤ１４８は、該ワイヤ１４８が電極ボア１７２内に無理に押し込まれて、測定装置１００の使用中に移動不能になるように、電極ボア１７２内に圧入される。別の実施形態では、ワイヤ１４８は、電極ボア１７２内に挿入された後にかしめられて、該ワイヤ１４８の直径が、かしめ位置の近傍で拡大され、測定装置１００の使用中に該ワイヤ１４８が電極ボア１７２内で移動不能に保持されることを可能にする。更に別の実施形態では、電極ボア１７２は、少なくとも部分的にテーパが付けられ、ワイヤ１４８の対応する拡大端部を受けるように構成にされる。電極チップ１７１は、測定面１８６から距離３０４に位置する。オフセットスペーサ１７４の厚さを減少させることにより距離３０４がより小さくされた場合には、電極チップ１７１は、測定面１８６のより小さい区域に対して敏感になり、従って、ＥＣＰの測定値は、距離３０４がより大きい場合に行われた測定値よりも一層正確である。

隙間幅３００は、検出器面１６６と測定面１８６との間の距離である。電極露出距離３０２は、電極チップ１７１が検出器面１６６から外向きに延びる距離である。検出器アレイ１６２において複数の電極を用いることができ、また各電極チップは各他の電極チップ１７１とは異なる距離だけ検出器面１６６から外向きに延びることができるので、電極露出距離３０２は、各電極が検出器面１６６から外向きに延びる距離である。隙間幅３００は、装置１００の組立て時に検出器面１６６と測定面１８６との間に配置されるオフセットスペーサ１７４により設定される。オフセットスペーサ１７４の厚さは、隙間幅３００が電極露出距離３０２よりも大きくて距離３０４を形成するように、選択される。

図４は、図３に示す断面線４−４に沿って取った検出器アレイ１６２の端面図である。第１の電極ボア４０２が、半径４０４上で、第１の電極ボア中心線４０８と長手方向軸線１０４との間の距離４０６に置かれる。第１の水ボア４１０もまた、半径４０４上で、第１の水ボア中心線４１４と長手方向軸線１０４との間の距離４１２に置かれる。この例示的な実施形態では、電極ボア４１６、４３０及び４４４とそれぞれの水ボア４２４、４３８及び４５２が、長手方向軸線１０４から異なる半径方向距離の位置に示されている。電極ボア４３０の軸線１０４からの距離は、電極４０２の軸線１０４からの距離よりも小さく、電極ボア４０２の軸線１０４からの距離は、電極ボア４４４の軸線１０４からの距離よりも小さく、また電極ボア４１６は軸線１０４に最も近接している。各電極ボアと長手方向軸線１０４との間の距離は、測定面１８６上の異なる半径方向区域におけるＥＣＰを測定することと相関している。別の実施形態では、アレイの周りでの電極ボア位置の軸線１０４からの半径方向距離は、異なるものとすることができる。

この例示的な実施形態では、水ボア４１０、４２４、４３８及び４５２は、それぞれ電極ボア４０２、４１６、４３０及び４４４から直ぐ半径方向外側寄りに示されている。別の実施形態では、水ボア４１０、４２４、４３８及び４５２は、該水ボア４１０、４２４、４３８及び４５２を流出する水が、触媒被着表面、又は測定面１８６上ではない材料試験片１７６上の面に接触する前に、それぞれ電極ボア４０２、４１６、４３０及び４４４を越えて流れるように、異なる位置に置かれることができる。電極ボア４０２、４１６、４３０及び４４４を越えて流れる水は、材料試験片１７６の測定面１８６以外の部分には接触していない水でなければならない。

端縁４５８は、測定面１８６上の測定可能区域の半径方向外側境界である。円形の境界４６０は、検出器アレイ１６２の外周境界を表す。端縁４５８と境界４６０との間の区域４６２は、装置１００が完全に組立てられた時、オフセットスペーサ１７４により覆われ、従って測定には利用できない。内周端縁４６４は、材料試験片１７６の内径を表す。区域４６６もまた、測定には利用できない。

作動時、装置１００内に導入される流体は、所定の圧力降下により水ボア１７０、４１０、４２４、４３８及び４５２内に分配される。水ボア４１０、４２４、４３８及び４５２を流出する流体は、該流体が水ボア４１０、４２４、４３８及び４５２を流出する検出器面１６６から測定面１８６が隙間幅３００の距離だけ離れているために、軸線１０４に向かって半径方向内方に強制的に向きを変えられることになる。流体が半径方向内向きに流れると、該流体は、各々がその中に電極チップ１７１を収納している電極ボア４０２、４１６、４３０及び４４４上をそれぞれ通過する。流体は、半径方向内向きに流れ続けて中心ボア１７０を流出する流体と合流し、その後流体は、先ずボア１０３を通って流れ、出口管１３０に流れ続けて装置１００から流出する。

上記のＥＣＰ測定装置は、費用効果がありかつ高い信頼性がある。この装置は、測定される材料試験片を位置決めしかつ固定するホルダと、測定を行う検出器アレイと、測定するために典型的な環境をもたらすための流れシステムとを含む。このような装置は、割れ内の貴金属浸透深さを評価するのを可能にする。その結果、このＥＣＰ測定装置は、費用効果がありかつ信頼性がある方法で原子炉設備の運転及び維持を改善するのを可能にする。

ＥＣＰ測定装置の例示的な実施形態を、上に詳細に説明している。このシステムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ各装置の構成部品は、本明細書に記載した他の構成部品から独立してかつ別個に用いることができる。このＥＣＰ測定装置の構成部品はまた、他のＥＣＰ測定装置の構成部品と組み合わせて用いることも可能である。

なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。

沸騰水型原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の一部を破断した断面図。 電気化学的腐食電位（ＥＣＰ）測定装置の断面図。 図２に示すＥＣＰ測定装置の拡大断面図。 図３に示す断面線４−４に沿って取った検出器アレイの端面図。

符号の説明

１００ ＥＣＰ測定装置
１０２ ホルダ
１３０ 出口配管
１３１ ユニオン
１３４ Ｔ字管
１３８ 流体入口
１４４ グランドシール取付け金具
１４８ ワイヤ
１６２ 検出器アレイ
１６６ 検出器面
１６９ 水ボア
１７０ 中心ボア
１７１ 電極チップ
１７２ 電極ボア
１７４ オフセットスペーサ
１７６ 材料試験片
１８０ 圧縮スペーサ
１８２ 弾性部材
１８６ 測定面

Claims (8)

1. 測定面（１８６）を有する材料試験片（１７６）の電気化学的腐食電位を測定するための装置（１００）であって、
   第１の端部（１０６）と、流体出口（１３０）に取外し可能に結合された第２の端部（１０８）とを含むホルダ（１０２）であって、測定時に前記試験片（１７６）を収納する構造を有するホルダ（１０２）と、
   複数のボア（１６９、１７０、１７２）に貫通された本体を有する検出器アレイ（１６２）であって、作動時に前記ホルダ（１０２）内に収納された前記試験片の前記測定面（１８６）に対向する検出面（１６６）と、この検出面と反対側の入口面（１６８）とを含み、前記ホルダの第１の端部内に収容されたところの前記本体を含む検出器アレイ（１６２）と、
   チップ（１７１）とワイヤ（１４８）とを含み、前記チップ（１７１）が前記検出面から外向きに延び、前記ワイヤ（１４８）が前記チップ（１７１）から前記ボア（１６９、１７０、１７２）を貫通して延びかつ前記入口面（１６８）から延び、前記チップ（１７１）及び前記ワイヤ（１４８）が摩擦により前記ボア内部で所定の位置に保持されるように、前記複数のボア（１７２）の一部分内に配置された少なくとも１つの電極（１４８）と、
   流体の入口（１３８）であって、この流体入口（１３８）に入る流体が前記複数のボア（１６９、１７０、１７２）の一部分を通って前記入口面（１６８）から前記検出面（１６６）まで流れるように、前記ホルダに結合された流体入口（１３８）と、
   を含むことを特徴とする装置（１００）。
2. 前記ホルダが、
   前記第１の端部から前記第２の端部までそれを貫通するボア（１０３）と、
   前記第２の端部に取外し可能に結合された流体出口コネクタ（１３１）と、
   前記流体出口コネクタと圧縮スペーサ（１８０）との間に嵌合された弾性部材（１８２）と、を更に含み、
   前記弾性部材、前記流体出口コネクタ、及び前記圧縮スペーサが同軸に整列されて、長手方向の圧縮力が、前記コネクタから前記弾性部材を介して前記圧縮スペーサの第１の面（１９８）に加えられるようになっている、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記検出器アレイが、
   前記本体の長手方向軸線（１０４）を中心として該本体を貫通し、前記検出面から前記第２の面まで延びる中心ボア（１７０）と、
   前記長手方向軸線に平行に前記本体を貫通し、前記長手方向軸線から半径方向に第１の距離（４１２）に置かれた少なくとも１つの水ボア（１６９）と、
   各前記少なくとも１つの水ボアに対応し、前記長手方向軸線に平行であり、前記長手方向軸線から半径方向に前記第１の距離よりも小さい第２の距離（４０６）に置かれた電極ボア（４０２）と、
   を更に含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 各前記水ボア及び対応する電極ボアが、同一半径ライン上に置かれていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 前記電極ボアの各々が、他のいずれの電極ボアとは異なる、前記長手方向軸線からの半径方向距離に置かれていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
6. 前記電極が、白金ワイヤを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
7. 前記電極が、金属酸化物ワイヤを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
8. 測定面（１８６）を有する材料試験片（１７６）の電気化学的腐食電位を測定するための装置であって、
   第１の端部（１０６）と、流体出口（１３０）に取外し可能に結合された第２の端部（１０８）と、前記流体出口と圧縮スペーサ（１８０）との間に嵌合された弾性部材（１８２）とを含み、測定時に前記試験片（１７６）を内部に収納し得るホルダ（１０２）であって、前記弾性部材（１８２）と前記流体出口のコネクタ（１３１）と前記圧縮スペーサ（１８０）が同軸に整列されて、長手方向の圧縮力が前記流体出口（１３０）から前記弾性部材（１８２）を介して前記圧縮スペーサの第１の面に加えられるようになっている前記弾性部材（１８２）とを含むホルダ（１０２）と、
   複数のボア（１６９、１７０、１７２）に貫通された本体を有する検出器アレイであって、作動時に前記ホルダ（１０２）内に収納された前記試験片の前記測定面（１８６）に対向する検出面（１６６）と反対側の入口面（１６８）とを含み、前記ホルダの前記第１の端部内に収容されたところの前記本体を含む検出器アレイ（１６２）と、
   拡大部分を含むチップ（１７１）とワイヤ（１４８）とを含み、前記チップが前記検出面（１６６）から外向きに延び、前記ワイヤが前記チップから前記ボアを貫通して延びかつ前記入口面（１６８）から延び、前記チップ及び前記ワイヤが摩擦により前記ボア内部で所定の位置に保持されるように、前記複数のボアの一部分内に配置された少なくとも１つの白金ワイヤ電極（１４８）と、
   流体の入口（１３８）であって、この流体入口（１３８）に入る流体が前記複数のボア（１６９、１７０、１７２）の一部分を通って前記検出器アレイの前記入口面（１６８）から前記検出面まで流れるように、前記ホルダに結合された流体入口（１３８）と、
   を含むことを特徴とする装置。

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