JP4717388B2 - Hydrogen injection method for boiling water nuclear power plant - Google Patents

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Description

本発明は、沸騰水型原子力発電プラントの原子炉内腐食環境緩和に用いられる水素注入方法に関し、特に、沸騰水型原子力発電プラントの起動時に水素注入を行う方法に関するものである。   The present invention relates to a hydrogen injection method used for mitigating a corrosive environment in a nuclear reactor of a boiling water nuclear power plant, and more particularly to a method of performing hydrogen injection when starting a boiling water nuclear power plant.

金属材料に腐食環境下で応力が働いている場合、腐食環境にない場合よりも低い応力で金属材料が破壊することがある。この現象を応力腐食割れ(Stress Corrosion Cracking、以下「SCC」と称する。)という。炉内構造物や配管用の構造材料は、高温水環境下でSCCを起こすことがある。SCCは、材質的要因(ex.材質の鋭敏化:溶接の熱影響によって結晶粒界にクロム欠乏層を生じ耐食性が劣化する現象等)、応力要因(ex.溶接残留応力の存在等)、環境要因(ex.溶存酸素の存在等)の3要因が重複した場合に発生するとされている。したがって、上記3要因のうち1つ以上の要因を解消すれば、SCCの発生を防止すること可能となる。   When stress is applied to a metal material in a corrosive environment, the metal material may be broken at a lower stress than when the metal material is not in a corrosive environment. This phenomenon is called stress corrosion cracking (hereinafter referred to as “SCC”). In-furnace structures and piping structural materials may cause SCC in a high-temperature water environment. SCC is a material factor (ex. Material sensitization: Phenomenon in which corrosion resistance deteriorates due to a chromium-deficient layer at the grain boundary due to the thermal effect of welding), stress factor (ex. Presence of welding residual stress, etc.), environment This occurs when three factors (ex. Presence of dissolved oxygen, etc.) overlap. Therefore, the occurrence of SCC can be prevented by eliminating one or more of the above three factors.

沸騰水型原子力発電プラント(以下、「BWR(Boiling Water Reactor)発電プラント」と称する)の原子炉内構造材料のSCC対策の一つとして、水素注入(Hydrogen Water Chemistry、以下「HWC」と称する)がある。HWCは、炉内に注入する水素により水の放射線分解を抑制し、再結合を促進することで、SCC環境因子である溶存酸素や過酸化水素などの酸化剤濃度を低減する技術であり、多くのBWR発電プラントに適用されている。   Hydrogen injection (Hydrogen Water Chemistry, hereinafter referred to as “HWC”) as one of the SCC countermeasures for the structural material in the reactor of boiling water nuclear power plant (hereinafter referred to as “BWR (Boiling Water Reactor) power plant”) There is. HWC is a technology that reduces the concentration of oxidants such as dissolved oxygen and hydrogen peroxide, which are SCC environmental factors, by suppressing the radiolysis of water by hydrogen injected into the furnace and promoting recombination. It is applied to BWR power plant.

一般に、水素注入は、BWR発電プラントの給水系から水素ガスを注入し、給水に水素を溶存させた状態で原子炉内に送り込む方法が採られている(例えば特許文献1参照)。
特開平6−167596号公報
In general, hydrogen injection is performed by injecting hydrogen gas from a water supply system of a BWR power plant and feeding the hydrogen into the reactor in a state where hydrogen is dissolved in the water supply (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-6-167596

上述したように、BWR発電プラントでは、SCC発生及び進展の抑制策として、水素注入を行っている。しかしながら、従来の水素注入は、BWR発電プラントの通常運転時に行われており、BWR発電プラントの起動時には、水素注入はされていない。その理由としては、次の2点が挙げられる。   As described above, in the BWR power plant, hydrogen injection is performed as a measure for suppressing the occurrence and progress of SCC. However, conventional hydrogen injection is performed during normal operation of the BWR power plant, and no hydrogen is injected when the BWR power plant is started. The reason is as follows.

(1)BWR発電プラントの通常運転の期間は、約12ヶ月程度の長い期間にわたる一方で、定期検査等によるBWR発電プラント休止後の起動に要する期間は、わずか数日と短いことから、起動時に水素注入を実施しても、それによって付加されるSCC抑制効果は、小さいと考えられていたためである。また、起動時には原子炉出力、温度、圧力等のプラントパラメータが変動するため、適切な制御の下に水素を注入することには困難を伴うためである。   (1) While the period of normal operation of the BWR power plant extends over a long period of about 12 months, the period required to start up after stopping the BWR power plant by periodic inspections is only a few days. This is because even if hydrogen injection is performed, the SCC suppression effect added by the hydrogen injection is considered to be small. In addition, because plant parameters such as reactor power, temperature, and pressure fluctuate during startup, it is difficult to inject hydrogen under appropriate control.

(2)通常運転時の水素注入は、一般的にはBWR発電プラントの給水系から水素を注入する方式を採る。しかしながら、起動時には、この給水系はスタンバイ状態にあり、給水系から原子炉内に水が循環することはなく、炉心への水素注入が行えないためである。   (2) The hydrogen injection during normal operation generally employs a method of injecting hydrogen from the water supply system of the BWR power plant. However, at the time of start-up, this water supply system is in a standby state, water is not circulated from the water supply system into the reactor, and hydrogen cannot be injected into the core.

図8に示すように、BWR原子力発電プラントの起動時においては、BWR発電プラントが起動(図中のA)してから所定の時間を経過した後でないと給水系の水流量は上昇せず(図中のB)、水素注入を行うことができない期間が生じることとなる。   As shown in FIG. 8, when the BWR nuclear power plant is started, the water flow rate in the feed water system does not increase until a predetermined time has elapsed after the BWR power plant is started (A in the figure). B) in the figure, a period in which hydrogen injection cannot be performed occurs.

したがって、起動時に水素注入を行おうとすると、起動時にも原子炉内へ水が循環する別個の系を準備することが必要となるが、約1年おきに数日しかない起動時のために、別個の系をBWR発電プラントに設置することは、コスト面や設置場所の確保の面等、様々な面で困難である。   Therefore, if hydrogen injection is to be performed at start-up, it is necessary to prepare a separate system in which water is circulated into the reactor at start-up. It is difficult to install a separate system in the BWR power plant in various aspects such as cost and securing the installation location.

しかしながら、BWR発電プラントの通常運転時には、炉内の温度及び圧力はほぼ一定であるため、原子炉内構造材料に動的な荷重(ひずみ速度)が生じる環境とはならない。一方で、BWR発電プラントの起動時には、短期間ではあるが炉内の昇温、昇圧により原子炉内構造材料に応力腐食割れが生じうる動的な荷重(ひずみ速度)が生じていると推定される。   However, during normal operation of the BWR power plant, the temperature and pressure in the reactor are almost constant, so that an environment in which a dynamic load (strain rate) is generated in the structural material in the reactor does not occur. On the other hand, when a BWR power plant is started up, it is estimated that a dynamic load (strain rate) is generated that may cause stress corrosion cracking in the structural material in the reactor due to the temperature rise and pressure increase in the reactor, although it is a short period of time. The

したがって、BWR発電プラントの起動時における原子炉内構造材料は、通常運転時と比較してSCCがより生じやすい環境下におかれることになる。加えて、水素注入を適用しない(Normal Water Chemistry、以下「NWC」と称する。)起動時には、炉水中にはSCCを生じやすくさせる過酸化水素等の酸化剤の濃度が、核加熱による炉水の放射線分解により著しく上昇することがあり、SCCの3要因のうち、環境要因においてSCCが生じやすい環境であるといえる。   Therefore, the in-reactor structural material at the start-up of the BWR power plant is placed in an environment where SCC is more likely to occur than during normal operation. In addition, when hydrogen injection is not applied (Normal Water Chemistry, hereinafter referred to as “NWC”), the concentration of an oxidizing agent such as hydrogen peroxide that easily causes SCC in the reactor water is low. It may increase remarkably by radiolysis, and can be said to be an environment in which SCC is likely to occur among environmental factors among the three SCC factors.

よって、BWR発電プラントの起動時においても、原子炉内構造材料の応力腐食割れを防ぐ対策を施すことが望ましい。   Therefore, it is desirable to take measures to prevent stress corrosion cracking of the structural material in the reactor even when the BWR power plant is started up.

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、SCCの発生を抑制するBWR発電プラントの水素注入方法を提供しようとするものである。   The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a hydrogen injection method for a BWR power plant that suppresses the occurrence of SCC.

本願請求項1に記載の発明は、起動時に炉水が沸騰状態と非沸騰状態とを繰り返すことにより定格出力へ到達する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉炉水と接する原子炉内構造材料の応力腐食割れを抑制する沸騰水型原子力発電プラントの水素注入方法であって、沸騰水型原子力発電プラントの起動時に、炉水中に水素を注入し、炉水が沸騰状態のときの炉水中に水素を注入する量を、炉水が非沸騰状態のときの炉水中に水素を注入する量より多くして炉水中の酸化剤濃度を低下させることを特徴とする沸騰水型原子力発電プラントの水素注入方法である。 The invention according to claim 1 of the present invention relates to a reactor internal material in contact with reactor water of a boiling water nuclear power plant that reaches the rated output by repeating the boiling and non-boiling states of the reactor water during startup . A method for hydrogen injection in a boiling water nuclear power plant that suppresses stress corrosion cracking, wherein hydrogen is injected into the reactor water when the boiling water nuclear power plant is started up, and hydrogen is injected into the reactor water when the reactor water is in a boiling state. Injection of boiling water nuclear power plant characterized in that the amount of hydrogen injected is higher than the amount of hydrogen injected into the reactor water when the reactor water is in a non-boiling state to reduce the oxidant concentration in the reactor water Is the method.

本発明の水素注入方法によれば、応力腐食割れ環境の厳しい起動時に、原子炉内へ水素注入を行うことにより、原子炉構造材料の応力腐食割れの生じにくい原子炉内環境を作り出すことができる。   According to the hydrogen injection method of the present invention, it is possible to create an in-reactor environment in which stress corrosion cracking of a nuclear reactor structural material is unlikely to occur by performing hydrogen injection into the reactor at the time of severe start-up of the stress corrosion cracking environment. .

以下、本発明の実施形態であるBWR発電プラントについて、図を参照して詳細に説明をする。   Hereinafter, a BWR power plant according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本実施形態のBWR発電プラントの各系統を示す図である。図中の矢印は炉水の流れる方向を示している。   FIG. 1 is a diagram showing each system of the BWR power plant of this embodiment. The arrows in the figure indicate the direction in which the reactor water flows.

本発明者らは、BWR発電プラントの通常運転時だけではなく、起動時にも水素注入を実施して環境を改善することが、SCC発生までの期間を長くする効果があるのではないかと思い至った。そこで、起動時にも炉水に水素注入が行えるようBWR発電プラントを構成した。詳細は以下の通りである。   The present inventors have thought that not only during normal operation of the BWR power plant, but also at the start-up, hydrogen injection may improve the environment and have the effect of extending the period until SCC occurs. It was. Therefore, a BWR power plant was constructed so that hydrogen could be injected into the reactor water even at startup. Details are as follows.

BWR発電プラントは、原子炉圧力容器1及びタービン2を備える。原子炉圧力容器1の内部には炉心4が備わり、この炉心4を取り囲むように、炉心シュラウドやシュラウドサポートや炉心サポート等の原子炉内構造材料7が設置され、また、不図示の制御棒や燃料集合体が、炉心4内に載置されている。そして、原子炉構造材料7は、ステンレス鋼やニッケル基合金等の金属材料により構成されている。   The BWR power plant includes a reactor pressure vessel 1 and a turbine 2. A reactor core 4 is provided inside the reactor pressure vessel 1, and a reactor core shroud, a shroud support, a reactor core structural material 7 such as a reactor core support is installed so as to surround the reactor core 4, and a control rod (not shown) A fuel assembly is placed in the core 4. And the nuclear reactor structural material 7 is comprised with metal materials, such as stainless steel and a nickel base alloy.

炉心4に供給される炉水は、燃料集合体の核分裂反応によって加熱され、蒸気となる。この蒸気は、主蒸気管31によってタービン2へ導かれる。タービン2は、この蒸気によって駆動され、タービン2に連結された不図示の発電機を回し発電を行う。   The reactor water supplied to the core 4 is heated by the fission reaction of the fuel assembly and becomes steam. This steam is guided to the turbine 2 by the main steam pipe 31. The turbine 2 is driven by this steam and rotates a generator (not shown) connected to the turbine 2 to generate power.

また、この主蒸気管31の途中からは、タービンバイパス配管42が分岐し、タービンバイパス配管42の途中に設けられたタービンバイパス弁103を開閉することにより、蒸気はタービン2を経由せずに、復水器3へ供給される。   Further, from the middle of the main steam pipe 31, the turbine bypass pipe 42 branches, and by opening and closing the turbine bypass valve 103 provided in the middle of the turbine bypass pipe 42, the steam does not pass through the turbine 2, It is supplied to the condenser 3.

タービン2から排出された蒸気は、復水器3で凝集し、給水系55内のポンプ27、給水加熱器(CD)11、ポンプ26、ポンプ25、バルブ101の順に経由して、給水として給水配管32より原子炉圧力容器1へ給水される。   The steam discharged from the turbine 2 is condensed in the condenser 3 and supplied as water through the pump 27 in the water supply system 55, the feed water heater (CD) 11, the pump 26, the pump 25, and the valve 101 in this order. Water is supplied from the pipe 32 to the reactor pressure vessel 1.

原子炉圧力容器1内の炉水は、ポンプ24の駆動によって浄化系(CUW系)54の浄化系配管39内に導かれる。この浄化系配管39の一端は、再循環系配管40に接続し、他端は、給水配管32に接続している。また、浄化系配管39には、再生熱交換器(再生Hx)12、非再生熱交換器(非再生Hx)13及び脱塩器(F/D)14が、浄化系配管39には設けられている。浄化系54内の炉水は、再生熱交換器12、非再生熱交換器13、脱塩器(F/D)14、再生熱交換器12の順に経由して流れ、浄化されて給水配管32より原子炉圧力容器1へ戻る。   The reactor water in the reactor pressure vessel 1 is guided into the purification system pipe 39 of the purification system (CUW system) 54 by driving the pump 24. One end of the purification system pipe 39 is connected to the recirculation system pipe 40, and the other end is connected to the water supply pipe 32. The purification system pipe 39 is provided with a regenerative heat exchanger (regenerated Hx) 12, a non-regenerative heat exchanger (non-regenerated Hx) 13, and a desalter (F / D) 14. ing. The reactor water in the purification system 54 flows through the regenerative heat exchanger 12, the non-regenerative heat exchanger 13, the desalter (F / D) 14, and the regenerative heat exchanger 12 in this order, and is purified and supplied to the water supply pipe 32. Return to the reactor pressure vessel 1.

また、浄化系配管39の途中の、脱塩器14の入口付近及び出口付近には、浄化系サンプリング配管62、63が各々設けられている。この浄化系サンプリング配管62、63を通じて、不図示の水質計測器に、各々炉水を導くことにより水質の検査が可能となっている。浄化系配管39からはCUWブロークダウン配管35が分岐し、バルブ102を開くことにより、浄化系配管39内の炉水が、復水器3へ給水される。   Further, purification system sampling pipes 62 and 63 are provided near the inlet and the outlet of the desalter 14 in the middle of the purification system pipe 39. Water quality can be inspected by introducing the reactor water to the water quality measuring instrument (not shown) through the purification system sampling pipes 62 and 63. A CUW blowdown pipe 35 branches from the purification system pipe 39 and the valve 102 is opened, so that the reactor water in the purification system pipe 39 is supplied to the condenser 3.

再循環系(PLR系)51は、再循環ポンプ21及び再循環系配管40により構成されている。原子炉圧力容器1内の炉水は、再循環ポンプ21の駆動によって再循環系配管40を通って原子炉圧力容器1内へ戻る。   The recirculation system (PLR system) 51 includes a recirculation pump 21 and a recirculation system pipe 40. Reactor water in the reactor pressure vessel 1 returns to the reactor pressure vessel 1 through the recirculation piping 40 by driving the recirculation pump 21.

また、再循環系配管40の途中には、再循環系サンプリング配管61が設けられている。この再循環系サンプリング配管61を通じて不図示の水質計測器に炉水を導くことにより水質の検査が可能となっている。   A recirculation sampling pipe 61 is provided in the middle of the recirculation pipe 40. Water quality can be inspected by introducing the reactor water to a water quality measuring instrument (not shown) through the recirculation system sampling pipe 61.

残留熱除去系52は、炉心4から出る崩壊熱を除去する系統であり、ポンプ22と熱交換機16と残留熱除去系配管41によって構成されている。ポンプ22を駆動させ、原子炉圧力容器1内の炉水を残留熱除去系配管41を通して熱交換機16へ炉水を送り、冷却後、残留熱除去系配管41を通って原子炉圧力容器1内へ戻る。   The residual heat removal system 52 is a system that removes decay heat from the core 4, and includes the pump 22, the heat exchanger 16, and the residual heat removal system piping 41. The pump 22 is driven, and the reactor water in the reactor pressure vessel 1 is sent to the heat exchanger 16 through the residual heat removal system piping 41, and after cooling, the reactor water is passed through the residual heat removal system piping 41 and inside the reactor pressure vessel 1 Return to.

制御棒駆動水系(CRD系)53は、ポンプ23と制御棒駆動水配管36からなり、この水系内の駆動水により不図示の制御棒を駆動し、原子炉の出力の制御を行う。   The control rod drive water system (CRD system) 53 includes a pump 23 and a control rod drive water pipe 36, and drives a control rod (not shown) with the drive water in the water system to control the output of the nuclear reactor.

酸素注入系6は、復水器3に接続するオフガス系配管64の空気抽出機15の出口部に設けられている。この酸素注入系6において、所定量の酸素をオフガス系配管64内に注入し、水素注入系5から注入した水素の再結合を行う。   The oxygen injection system 6 is provided at the outlet of the air extractor 15 of the offgas system pipe 64 connected to the condenser 3. In the oxygen injection system 6, a predetermined amount of oxygen is injected into the off-gas system pipe 64, and the hydrogen injected from the hydrogen injection system 5 is recombined.

水素注入系5は、浄化系(CUW系)54の浄化系配管39に接続して設けられている。水素注入系5は、バルブ501と水素供給部502から成る。水素供給部502は、例えば水素ボンベ等から構成される。バルブ501を開閉動作させることにより、浄化系54内の炉水へ、水素ボンベ内の水素ガスを注入する。そして、バルブ501の開閉動作を制御することにより、水素注入量を制御することができる。   The hydrogen injection system 5 is provided in connection with a purification system pipe 39 of a purification system (CUW system) 54. The hydrogen injection system 5 includes a valve 501 and a hydrogen supply unit 502. The hydrogen supply unit 502 is composed of, for example, a hydrogen cylinder. By opening and closing the valve 501, the hydrogen gas in the hydrogen cylinder is injected into the reactor water in the purification system 54. Then, by controlling the opening / closing operation of the valve 501, the hydrogen injection amount can be controlled.

なお、本実施形態の水素注入方法では、水素注入系5を浄化系54内の浄化系配管39の途中に設けているが、設置箇所はこれに限られるものではなく、起動時に炉水の連続的な循環のある系であればよい。起動時に連続的な炉水の循環のある系には、浄化系(CUW系)54以外に、例えば制御棒駆動水系(CRD系)53や再循環系(PLR系)51がある。   In the hydrogen injection method of the present embodiment, the hydrogen injection system 5 is provided in the middle of the purification system pipe 39 in the purification system 54. However, the installation location is not limited to this, and the reactor water continues during startup. Any system with a general circulation may be used. In addition to the purification system (CUW system) 54, for example, there are a control rod drive water system (CRD system) 53 and a recirculation system (PLR system) 51 as systems having continuous circulation of reactor water at the time of startup.

ただし、系統水量、機器への影響、制御性(注入流量の制限)、工事規模等を考慮した場合は、浄化系54の脱塩器(FD)14の出口(脱塩器14の下流にある浄化系配管39上の位置)が、水素注入点としては好適である。   However, when considering the amount of system water, influence on equipment, controllability (limitation of injection flow rate), construction scale, etc., the outlet of the desalinator (FD) 14 of the purification system 54 (downstream of the desalter 14) The position on the purification system pipe 39) is suitable as a hydrogen injection point.

図2に、注入位置を比較検討した結果を示す。なお、機器への影響の有無の列にある「*」印は、水素溜まりが生じるおそれのある位置を示している。   FIG. 2 shows the result of comparative examination of the injection position. Note that the “*” mark in the column indicating whether or not there is an influence on the device indicates a position where hydrogen accumulation may occur.

図2からわかるように、浄化系(CUW系)54の脱塩器(FD)14の出口は、原子炉起動時にも連続的な炉水の循環(系統流量)が十分にあり、炉水への水素の溶解性も高く、水素だまりの発生等による下流位置にある機器への影響も少なく、水素注入量の制御も容易であり、発電プラントを改造する際の工事の規模も抑えられるため、水素注入系5の設置箇所として好適である。また、再循環系(PLR系)51の出口も、水素注入系5の設置箇所として好適である。   As can be seen from FIG. 2, the outlet of the desalinator (FD) 14 of the purification system (CUW system) 54 has sufficient continuous circulation of the reactor water (system flow rate) even when the reactor is started up. Because of its high hydrogen solubility, there is little impact on downstream equipment due to the generation of hydrogen pools, etc., the amount of hydrogen injection can be easily controlled, and the construction scale when remodeling the power plant can be reduced. It is suitable as an installation location of the hydrogen injection system 5. An outlet of the recirculation system (PLR system) 51 is also suitable as an installation location of the hydrogen injection system 5.

また、ボトムドレンライン65が、原子炉圧力容器1の下部に設けられ、原子炉圧力容器1からの取水を可能としている。そして、不図示の水質計測器に炉水を導くことにより水質の検査が可能となっている。   Further, a bottom drain line 65 is provided at the lower part of the reactor pressure vessel 1 to allow water intake from the reactor pressure vessel 1. And water quality can be inspected by introducing the reactor water to a water quality measuring instrument (not shown).

次に、上記の構成を有するBWR発電プラントの起動時の運転について、主に炉水の昇温変化に着目して説明をする。   Next, the operation at the time of start-up of the BWR power plant having the above configuration will be described mainly focusing on the temperature rise change of the reactor water.

図3は、本実施形態のBWR発電プラントの原子炉圧力容器1内の炉水の温度変化を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing a temperature change of the reactor water in the reactor pressure vessel 1 of the BWR power plant of the present embodiment.

縦軸は、炉水の温度(℃)及び炉水中に注入する水素の量(Nm/hr)を示している。横軸は、BWR発電プラントの起動開始からの経過時間(hr)を示している。また、点線は、炉水温度の変化を示し、実線は、水素注入量の変化を示している。 The vertical axis represents the temperature of the reactor water (° C.) and the amount of hydrogen (Nm 3 / hr) injected into the reactor water. The horizontal axis indicates the elapsed time (hr) from the start of the start of the BWR power plant. The dotted line indicates the change in the reactor water temperature, and the solid line indicates the change in the hydrogen injection amount.

起動開始から通常運転の定格状態に到達するまで、起動時全体で約3.5日必要とされる。この間の原子炉圧力容器1内の炉水の温度及び圧力は、不図示の制御装置によって厳密に管理される。   It takes about 3.5 days at the time of start-up until the rated state of normal operation is reached after the start of start-up. During this time, the temperature and pressure of the reactor water in the reactor pressure vessel 1 are strictly managed by a control device (not shown).

BWR発電プラントの起動時とは、原子炉の起動開始から通常運転の状態に到達するまでの期間のことをいい、この期間は、次の4段階に分けることができる。すなわち、制御棒引抜き前の主復水器の真空度達成(第1段階)、制御棒引抜きによる炉水の昇温昇圧期間(第2段階)、タービン起動/発電機併列(第3段階)、及び、定格出力への出力上昇(第4段階)である。BWR発電プラントの出力上昇は、第2段階までは制御棒の引抜きにより、また、第3段階以降は制御棒の引抜きと再循環ポンプ21の速度上昇(すなわち炉水流量の増加)により行われる。その間、原子炉出力あるいは原子炉圧力の上昇にしたがって、原子炉およびタービン発電機の運転に必要な機器を適正なタイミングで起動していく。   The start-up time of the BWR power plant refers to a period from the start of the start-up of the nuclear reactor until the normal operation state is reached, and this period can be divided into the following four stages. That is, the degree of vacuum of the main condenser before pulling out the control rod is achieved (first stage), the temperature rise / boosting period of the reactor water by pulling out the control rod (second stage), the turbine startup / generator combination (third stage), And the output rise to the rated output (fourth stage). The output of the BWR power plant is increased by pulling out the control rod until the second stage, and by pulling out the control rod and increasing the speed of the recirculation pump 21 (that is, increasing the reactor water flow rate) after the third stage. In the meantime, the equipment necessary for the operation of the nuclear reactor and the turbine generator is started at an appropriate timing according to the increase in the reactor power or the reactor pressure.

ここで、炉水の昇温昇圧期間である第2段階は、以下のごとく進行する。まず、原子炉モードスイッチを起動にし、次に不図示の制御棒を予め決められた操作順序にしたがって炉心4から徐々に引抜く。   Here, the second stage, which is the temperature rise / pressurization period of the reactor water, proceeds as follows. First, the reactor mode switch is activated, and then a control rod (not shown) is gradually pulled out from the core 4 in accordance with a predetermined operation sequence.

制御棒が、引抜かれ原子炉が臨界に達すると、原子炉出力は徐々に上昇する。炉水(内)の昇温昇圧に際しては、原子炉圧力容器1に過大な熱応力を発生させないよう、炉水の温度の上昇率が規定値以下にあることを監視しながら、制御棒の操作により原子炉出力を上昇させる。こうして原子炉圧力容器1とタービン2入口までの系を定格温度まで昇温していく。この昇温昇圧期間は約1日である。   When the control rod is withdrawn and the reactor reaches criticality, the reactor power gradually increases. Control the operation of the control rod while monitoring the temperature rise rate of the reactor water below the specified value so that excessive thermal stress is not generated in the reactor pressure vessel 1 when the temperature of the reactor water (inside) is increased. To increase the reactor power. In this way, the system up to the reactor pressure vessel 1 and the turbine 2 inlet is heated up to the rated temperature. This temperature increase / pressurization period is about one day.

なお、この起動時において、原子炉圧力容器1への炉水の連続的な循環があるのは、浄化系54と制御棒駆動水系53と再循環系51とであり、給水系55には炉水の循環はない。   In this startup, the reactor water is continuously circulated to the reactor pressure vessel 1 in the purification system 54, the control rod drive water system 53, and the recirculation system 51. There is no water circulation.

ここで、図3に示すように、実際の炉水の温度は上昇状態と略一定状態を繰り返すことにより温度が上昇し、通常運転時の定格温度に到達する。   Here, as shown in FIG. 3, the actual temperature of the reactor water rises by repeating a rise and a substantially constant state, and reaches the rated temperature during normal operation.

これは、あらかじめ所定の炉水温で一定となるようBWR発電プラントの起動運転するからである。BWR発電プラントは、炉内の水−蒸気系を飽和状態に置いて使用するため、炉内の温度と圧力は一対一に対応することとなる。なお、BWR発電プラントでは、直接に炉水の温度を制御しているわけではなく、あらかじめ定めた炉水温に対応する圧力に到達したところで、タービンバイパス弁103を開けて蒸気を逃がすことにより圧力を一定値にしている。そして、圧力と一対一に対応する温度を、一定に保持する制御を行っている。   This is because the start-up operation of the BWR power plant is performed so as to be constant at a predetermined reactor water temperature in advance. Since the BWR power plant uses the water-steam system in the furnace in a saturated state, the temperature and pressure in the furnace have a one-to-one correspondence. In the BWR power plant, the temperature of the reactor water is not directly controlled, and when the pressure corresponding to the predetermined reactor water temperature is reached, the pressure is increased by opening the turbine bypass valve 103 and releasing the steam. A constant value is set. And the control corresponding to the pressure and the temperature corresponding to one to one is performed.

炉水の温度が略一定の状況下では、原子炉圧力容器1内で炉水の沸騰現象が生じている。そのため、核加熱によるエネルギーは、かなりの部分が炉水の沸騰のために消費され、炉水の温度上昇に寄与せず、炉水の温度が略一定の状態となる。沸騰現象が収束すると、核加熱によるエネルギーは、再び炉水温度の上昇に消費され、炉水温度が上昇状態となる。以後はこの一定状態と上昇状態とを繰り返すこととなる。   Under the condition where the temperature of the reactor water is substantially constant, the boiling phenomenon of the reactor water occurs in the reactor pressure vessel 1. Therefore, a considerable part of the energy by the nuclear heating is consumed for the boiling of the reactor water, does not contribute to the temperature rise of the reactor water, and the temperature of the reactor water becomes substantially constant. When the boiling phenomenon converges, the energy from the nuclear heating is consumed again to increase the reactor water temperature, and the reactor water temperature rises. Thereafter, this constant state and the rising state are repeated.

図3に、起動時における水素の注入量(Nm/hr)の変化が表されている。上述したように、水素は、浄化系54の脱塩器14の出口に設けられた水素注入系5から炉水に注入される。バルブ501を操作し、水素供給部502から水素の注入を行う。 FIG. 3 shows the change in the hydrogen injection amount (Nm 3 / hr) at the time of startup. As described above, hydrogen is injected into the reactor water from the hydrogen injection system 5 provided at the outlet of the demineralizer 14 of the purification system 54. The valve 501 is operated to inject hydrogen from the hydrogen supply unit 502.

ここで、炉水内の溶存水素濃度は、50ppb以上であることが望ましい。炉水内の溶存水素濃度が、50ppb以上となる場合には、炉水の酸化環境が緩和され、炉内構造物の応力腐食割れの発生が抑制されるからである。   Here, the dissolved hydrogen concentration in the reactor water is preferably 50 ppb or more. This is because when the dissolved hydrogen concentration in the reactor water is 50 ppb or more, the oxidation environment of the reactor water is relaxed and the occurrence of stress corrosion cracking in the reactor internal structure is suppressed.

逆に、炉水内の溶存水素濃度が50ppb未満では、酸化剤濃度を必ずしも十分に低く(酸化剤濃度を1ppb以下に)抑制できない可能性がある。   Conversely, if the dissolved hydrogen concentration in the reactor water is less than 50 ppb, the oxidant concentration may not necessarily be sufficiently low (the oxidant concentration is 1 ppb or less).

酸化剤濃度を低減する観点からいえば、溶存水素濃度の上限には特に限定はないが、実際には110ppb以下とすることが望ましい。溶存水素濃度が110ppbを越える場合には、水素の水に対する溶解度には十分な余裕があり安全上の問題はないものの、過剰な水素注入となる。すなわち、酸化剤濃度の低減効果が飽和しており、水素が無駄に消費されるという問題があるからある。したがって、炉水中の溶存水素濃度を110ppb以下とすることが望ましい。   From the viewpoint of reducing the oxidant concentration, there is no particular limitation on the upper limit of the dissolved hydrogen concentration, but actually it is preferably 110 ppb or less. When the dissolved hydrogen concentration exceeds 110 ppb, the hydrogen solubility in water is sufficient and there is no safety problem, but excessive hydrogen injection occurs. That is, the effect of reducing the oxidant concentration is saturated and there is a problem that hydrogen is wasted. Therefore, it is desirable that the dissolved hydrogen concentration in the reactor water be 110 ppb or less.

なお、炉水の溶存水素の測定位置は、浄化系サンプリング配管63である。系統水が、フィルターに入る前に設けた浄化系サンプリング配管63から系統水を取出して測定を行う。また、溶存水素量の測定方法は、ガス分離膜による熱伝導度検出方式の検出器を有した溶存水素計を用い、この溶存水素計を浄化系サンプリング配管63に接続し、系統水を通水することで測定を行う。   Note that the measurement position of dissolved hydrogen in the reactor water is the purification system sampling pipe 63. System water is taken out from the purification system sampling pipe 63 provided before entering the filter, and measurement is performed. In addition, the dissolved hydrogen amount is measured by using a dissolved hydrogen meter having a thermal conductivity detection type detector using a gas separation membrane, connecting this dissolved hydrogen meter to the purification system sampling pipe 63, and passing the system water through. To measure.

炉水中の溶存水素濃度が、50ppb以上(好ましくは50〜110ppb)となるよう、水素注入系5から炉水へ水素を注入する。なお、水素注入量は上記濃度の範囲になるよう推定した値の量を注入する。ただし、実際の水素注入量は適度に余裕を持たせて、多めに投入することが好ましい。   Hydrogen is injected into the reactor water from the hydrogen injection system 5 so that the dissolved hydrogen concentration in the reactor water is 50 ppb or more (preferably 50 to 110 ppb). The hydrogen injection amount is an amount estimated to be within the above concentration range. However, it is preferable that the actual hydrogen injection amount is added with a moderate margin.

本実施形態のBWR発電プラントにおける水素注入量について、以下に説明をする。図3に示すように、炉水への水素の注入量は、炉水温度が上昇の状態にあるときは、約2.5Nm/hrの量の水素を注入する。一方、炉水温度が一定の局面にあるときは、約7.5Nm/hr(炉水温度190℃のとき)、約12Nm/hr(炉水温度250℃のとき)、約17Nm/hr(炉水温度280℃のとき)と、炉水温度が上昇の局面にある場合より注入量を大きくし、かつ、炉水温度が高くなるにつれ注入量も大きくする。 The hydrogen injection amount in the BWR power plant of this embodiment will be described below. As shown in FIG. 3, the amount of hydrogen injected into the reactor water is about 2.5 Nm 3 / hr when the reactor water temperature is in an elevated state. On the other hand, when the reactor water temperature is constant aspect, from about 7.5 nm 3 / hr (when the reactor water temperature 190 ° C.), (when the reactor water temperature 250 ° C.) to about 12Nm 3 / hr, about 17 Nm 3 / hr (when the reactor water temperature is 280 ° C.) and the case where the reactor water temperature is rising, the injection amount is increased, and the injection amount is increased as the reactor water temperature is increased.

これは、炉水温度が一定の状態にある場合には、炉水が原子炉圧力容器1内で沸騰状態にあり、この沸騰に伴い炉水中に溶存している水素も蒸気層に逃げだし、タービンバイパス弁103の開閉に応じて、水素がタービン2を介しオフガス系配管64からプラント外部に逃げ出すため、水素の逃げる分を補って溶存水素の濃度を50ppb以上の範囲に維持するためである。   This is because when the reactor water temperature is in a constant state, the reactor water is in a boiling state in the reactor pressure vessel 1, and hydrogen dissolved in the reactor water escapes to the steam layer along with this boiling. This is because hydrogen escapes from the off-gas piping 64 to the outside of the plant via the turbine 2 in response to opening and closing of the bypass valve 103, so that the amount of escape of hydrogen is compensated and the concentration of dissolved hydrogen is maintained in a range of 50 ppb or more.

このように、炉水の沸騰に応じて炉水に注入する水素量を変化させることにより、炉水中の溶存水素濃度を50ppb以上の範囲に保つことができる。また、炉水の沸騰により消費される水素の量を見越して水素注入量を細かく調節するため、必要以上の量の水素を炉水に注入することがなくなり、結果として注入する水素の消費量を節約することが可能となる。   Thus, by changing the amount of hydrogen injected into the reactor water according to the boiling of the reactor water, the dissolved hydrogen concentration in the reactor water can be kept in the range of 50 ppb or more. In addition, in order to finely adjust the hydrogen injection amount in anticipation of the amount of hydrogen consumed by boiling the reactor water, it is no longer necessary to inject more hydrogen into the reactor water, resulting in less hydrogen consumption. It is possible to save.

なお、水素注入量の制御は、BWR発電プラントの起動運転時にあらかじめ設定された炉水温度の上昇曲線に基づいて、水素注入量をあらかじめ設定してもよいし、また、起動運転中における炉水の温度や沸騰状態を逐次測定し、この測定結果に基づいて水素注入量を増減する制御をしてもよい。また、上記水素注入量は一例であり、炉水中の溶存水素濃度が50ppb以上を維持するための水素注入量は、BWR発電プラントの規模や設計等により増減するものである。   The control of the hydrogen injection amount may be performed by setting the hydrogen injection amount in advance based on the reactor water temperature rise curve set in advance during the start-up operation of the BWR power plant. The temperature and boiling state of the water may be sequentially measured, and the hydrogen injection amount may be controlled based on the measurement result. The above hydrogen injection amount is an example, and the hydrogen injection amount for maintaining the dissolved hydrogen concentration in the reactor water at 50 ppb or more is increased or decreased depending on the scale and design of the BWR power plant.

以上、説明したように本実施形態の沸騰水型原子力発電プラントの水素注入方法によれば、SCCが生じやすい環境である沸騰水型原子力発電プラントの起動時にも原子炉炉水に水素を注入するため、炉水の酸化剤濃度が低下し、原子炉構造材料の応力腐食割れの生じにくい炉内環境を作り出すことができる。これにより原子炉構造材料のSCCの発生を効果的に抑制することができる。   As described above, according to the hydrogen injection method of the boiling water nuclear power plant of the present embodiment, hydrogen is injected into the reactor water even when the boiling water nuclear power plant, which is an environment in which SCC is likely to occur, is started. As a result, the oxidant concentration in the reactor water decreases, and it is possible to create an in-reactor environment in which stress corrosion cracking of the reactor structural material is unlikely to occur. Thereby, generation | occurrence | production of SCC of a nuclear reactor structural material can be suppressed effectively.

そして、水素を沸騰水型原子力発電プラントの起動時に、炉水の循環のある浄化系54から注入することにより、起動時にも原子炉構造材料に水素が溶存した炉水を行き渡らせることができる。   Then, by injecting hydrogen from the purification system 54 with circulation of reactor water at the time of starting the boiling water nuclear power plant, the reactor water in which hydrogen is dissolved in the nuclear reactor structural material can be distributed even at the time of startup.

また、炉水中の溶存水素濃度が50ppb以上、望ましくは50〜110ppbとなるように水素を注入することにより効果的に炉水中の酸化剤濃度を低減することができる。   Moreover, the oxidant concentration in the reactor water can be effectively reduced by injecting hydrogen so that the dissolved hydrogen concentration in the reactor water is 50 ppb or more, preferably 50 to 110 ppb.

そして、炉水沸騰時の炉水中への水素の注入量を、炉水がしていないときの炉水中への水素の注入量より大きくすることにより、炉水中の溶存水素濃度を所定の範囲に維持することができ、かつ、水素の消費量を抑えることができる。   Then, by making the amount of hydrogen injected into the reactor water at the time of boiling the reactor water larger than the amount of hydrogen injected into the reactor water when there is no reactor water, the dissolved hydrogen concentration in the reactor water is kept within a predetermined range. It can be maintained and the consumption of hydrogen can be suppressed.

以上説明した実施形態は、様々な変更や改良が加えられて実施されうるものである。   The embodiment described above can be implemented with various changes and improvements.

本発明の実施例について以下に説明をする。   Examples of the present invention will be described below.

図4は、起動時に水素注入を行うことによる、SCC発生抑制効果の確認実験を行った結果を示す図である。グラフの縦軸が、SCC発生可能性の指標(ハザード関数)を示し、横軸が、試験時間(hr)を示している。   FIG. 4 is a diagram illustrating a result of an experiment for confirming the effect of suppressing the occurrence of SCC by performing hydrogen injection at startup. The vertical axis of the graph shows an index (hazard function) of the possibility of occurrence of SCC, and the horizontal axis shows the test time (hr).

BWR発電プラントの実機でSCC発生の実験を行うことは困難であるため、実機における環境を模した環境を作り出し、模擬実験を行った。   Since it is difficult to conduct an experiment of SCC generation with an actual machine of a BWR power plant, an environment simulating the environment of the actual machine was created and a simulation experiment was conducted.

実験の概要について簡単に説明をする。実験に使用した試験片は、ステンレス(SUS304)に、鋭敏化処理(意図的に応力腐食割れが起こりやすくなる熱処理のこと)を行ったものである。   An outline of the experiment is briefly explained. The test piece used in the experiment was obtained by subjecting stainless steel (SUS304) to sensitization (a heat treatment that intentionally causes stress corrosion cracking).

試験片への繰り返し荷重条件は、(i)3Smから4Smまで5.3時間をかけて一定の増加率で荷重を増加する。(ii)その後急速に3Smまで荷重を戻す。以後、(ii)と(ii)の荷重を繰り返す。なお、Smとは、構造の規格で規定される設計用の応力強さを表す単位のことである。   The repeated load conditions on the test piece are (i) increasing the load at a constant rate over 3 hours from 3 Sm to 4 Sm. (Ii) The load is then rapidly returned to 3 Sm. Thereafter, the loads of (ii) and (ii) are repeated. Note that Sm is a unit representing the stress intensity for design defined by the structure standard.

試験片への繰り返し温度条件は、(i)50℃を5.3時間、(ii)その後16時間をかけて288℃まで一定の増加率で温度を上昇させ、(iii)8時間をかけて50℃まで一定の減少率で温度を下降させる。以後、(ii)と(iii)の温度条件を繰り返す。   The repeated temperature conditions for the test piece were (i) 50 ° C. for 5.3 hours, (ii) 16 hours thereafter, increasing the temperature to 288 ° C. at a constant rate, and (iii) 8 hours. The temperature is lowered at a constant rate of decrease to 50 ° C. Thereafter, the temperature conditions (ii) and (iii) are repeated.

そして、原子炉内構造材料に、動的ひずみを負荷しつつ、炉水の溶存水素濃度が50ppb以上となるよう水素注入をする環境(以下、「起動時HWC」と称する)とした材料のグループと、水素注入をしない環境(以下、「起動時NWC」と称する)とした材料のグループとに分けたBWR発電プラントの起動時の模擬試験を実施した。   Then, a group of materials that is an environment in which hydrogen is injected so that the dissolved hydrogen concentration of the reactor water becomes 50 ppb or more while applying dynamic strain to the structural material in the reactor (hereinafter referred to as “startup HWC”). And a start-up simulation test of the BWR power plant divided into a group of materials designated as an environment without hydrogen injection (hereinafter referred to as “start-up NWC”).

図4からわかるように、水素注入を行った材料のグループは、水素注入を行わない材料のグループに比べ、30倍以上にSCCによる破断時間が延びることが判明し、BWR発電プラントの起動時に水素を注入することがSCCの発生の抑制に非常に大きな効果があることがわかった。   As can be seen from FIG. 4, it was found that the fracture time due to SCC was 30 times longer in the group of materials subjected to hydrogen implantation than in the group of materials not subjected to hydrogen implantation. It has been found that injecting sucrose has a very large effect in suppressing the occurrence of SCC.

次に図5、6、7に、起動時に炉水に水素注入を実施しないとき(起動時NWC)と実施したとき(起動時HWC)の、原子炉圧力容器1内の水質測定結果(SCCの3要因の1つである環境要因)を示す。なお、いずれも、起動運転時の炉水の温度上昇(℃)及び水素の注入量(Nm/hr)に関しては、図3に示すものと同一の条件である。 Next, FIGS. 5, 6, and 7 show the results of measuring the water quality in the reactor pressure vessel 1 when the hydrogen is not injected into the reactor water at startup (NWC at startup) and when it is performed (HWC at startup). The environmental factor is one of the three factors). In all cases, the temperature rise (° C.) of the reactor water and the hydrogen injection amount (Nm 3 / hr) at the start-up operation are the same as those shown in FIG.

図5は、BWR発電プラントの起動時における、原子炉圧力容器内の炉水中に含まれるクロム酸イオン(CrO 2−)濃度を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the chromate ion (CrO 4 2− ) concentration contained in the reactor water in the reactor pressure vessel when the BWR power plant is started up.

縦軸は、炉水の温度(℃)及び炉水中に注入する水素の量(Nm/hr)及びクロム酸イオン濃度(ppb)を示している。横軸は、BWR発電プラントの起動開始からの経過時間(hr)を示している。 The vertical axis shows the temperature of the reactor water (° C.), the amount of hydrogen injected into the reactor water (Nm 3 / hr), and the chromate ion concentration (ppb). The horizontal axis indicates the elapsed time (hr) from the start of the start of the BWR power plant.

なお、クロム酸イオン濃度の測定位置は、浄化系サンプリング配管63である。また、クロム酸イオン濃度の測定法は、イオン交換樹脂を充填したカラムを用いて各イオンを分離し、イオン成分の導電率を測定することでイオン分析を行うイオンクロマトグラフ装置を浄化系サンプリング配管63に接続し、系統水を通水することで測定を行う。   The measurement position of the chromate ion concentration is the purification system sampling pipe 63. In addition, the chromate ion concentration measurement method uses a column packed with an ion-exchange resin to separate each ion and measure the conductivity of the ion component to purify an ion chromatograph that purifies the ion sampling system. It connects to 63 and it measures by passing system water.

SCCが発生する環境下では、原子炉内構造材料7を主に構成する材料であるステンレス鋼からクロム酸イオンが炉水中に溶出するため、炉水中のクロム酸イオン濃度は、SCCの発生の可能性の指標となるものである。   In an environment where SCC occurs, chromate ions elute into the reactor water from stainless steel, which is the material that mainly constitutes the structural material 7 in the reactor. Therefore, the chromate ion concentration in the reactor water is capable of generating SCC. It is an index of sex.

図5に示すように、起動時HWC(図中の黒四角■によりマーキングされた線)におけるクロム酸イオン濃度は、起動時NWC(図中の白四角□によりマーキングされた線)に比べて著しく低下(ほぼ0ppb)していることがわかる。すなわち、起動時HWCによって、原子炉内構造材料7の腐食が抑制されていることを示している。   As shown in FIG. 5, the chromate ion concentration in the start-up HWC (the line marked by the black square in the figure) is significantly higher than that in the start-up NWC (the line marked by the white square in the figure). It turns out that it has fallen (almost 0 ppb). That is, it shows that the corrosion of the in-reactor structural material 7 is suppressed by the startup HWC.

よって、BWR発電プラントの起動時に水素注入を行うことは、SCC発生の低減に大きな効果があることがわかる。   Therefore, it can be seen that performing hydrogen injection at the start-up of the BWR power plant has a great effect on reducing the occurrence of SCC.

図6は、BWR発電プラントの起動時における、原子炉圧力容器内の炉水中に含まれる、酸化剤である溶存酸素(DO)及び過酸化水素(H)の濃度を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing the concentrations of dissolved oxygen (DO) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), which are oxidants, contained in the reactor water in the reactor pressure vessel when the BWR power plant is started up. .

縦軸は、炉水の温度(℃)及び炉水中に注入する水素の量(Nm/hr)及び酸化剤濃度(ppb)を示している。横軸は、BWR発電プラントの起動開始からの経過時間(hr)を示している。 The vertical axis represents the temperature of the reactor water (° C.), the amount of hydrogen injected into the reactor water (Nm 3 / hr), and the oxidant concentration (ppb). The horizontal axis indicates the elapsed time (hr) from the start of the start of the BWR power plant.

なお、酸化剤濃度の測定位置は、浄化系サンプリング配管63である。酸化剤濃度の測定法は、溶存酸素濃度については、隔膜式の電気化学検出器を有した溶存酸素計を用い検出器を浄化系サンプリング配管63に接続し、系統水を通水することで測定を行い、また、過酸化水素濃度については、浄化系サンプリング配管63からサンプル容器に採取した系統水を分析室に運搬し、分光光度計を用いてチオシアン酸法にて測定を行う。   The measurement position of the oxidant concentration is the purification system sampling pipe 63. The measuring method of the oxidant concentration is to measure the dissolved oxygen concentration by connecting a detector to the purification system sampling pipe 63 using a dissolved oxygen meter having a diaphragm type electrochemical detector and passing the system water. In addition, the hydrogen peroxide concentration is measured by thiocyanic acid method using a spectrophotometer by transporting the system water collected in the sample container from the purification system sampling pipe 63 to the analysis chamber.

炉心4から放射される放射線により炉水が分解され、溶存酸素(DO)や過酸化水素(H)が炉水中に発生する。この酸化剤により、原子炉構造材料7の結晶粒界が腐食溶出するため、炉水中の酸化剤濃度はSCCの発生の可能性の指標となるものである。 The reactor water is decomposed by radiation radiated from the core 4, and dissolved oxygen (DO) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) are generated in the reactor water. Since the crystal grain boundary of the reactor structural material 7 is corroded and eluted by this oxidant, the oxidant concentration in the reactor water is an index of the possibility of occurrence of SCC.

図6が示すように、起動時NWCにおいては、溶存酸素濃度(図中の実線)及び過酸化水素濃度(図中の破線)は、起動初期に大きなピークがあったが、起動時HWCにおいては起動初期のピークがなくなり、酸化剤濃度は起動運転の大部分を通じて非常に低いレベルに維持された。   As shown in FIG. 6, in the startup NWC, the dissolved oxygen concentration (solid line in the figure) and the hydrogen peroxide concentration (broken line in the figure) had large peaks in the initial stage of startup, but in the startup HWC. The peak of the initial startup disappeared and the oxidant concentration was maintained at a very low level throughout most of the startup operation.

よって、BWR発電プラントの起動時に水素注入を行うことは、SCC発生の低減に大きな効果があることがわかる。   Therefore, it can be seen that performing hydrogen injection at the start-up of the BWR power plant has a great effect on reducing the occurrence of SCC.

図7は、BWR発電プラントの起動時における、原子炉圧力容器内の炉水中の腐食電位(ECP)を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing the corrosion potential (ECP) in the reactor water in the reactor pressure vessel when the BWR power plant is started.

縦軸は、炉水の温度(℃)及び炉水中に注入する水素の量(Nm/hr)及び腐食電位(ECP)(V vs SHE)を示している。横軸は、BWR発電プラントの起動開始からの経過時間(hr)を示している。 The vertical axis indicates the temperature of the reactor water (° C.), the amount of hydrogen injected into the reactor water (Nm 3 / hr), and the corrosion potential (ECP) (V vs SHE). The horizontal axis indicates the elapsed time (hr) from the start of the start of the BWR power plant.

なお、腐食電位の測定位置は、原子炉圧力容器ボトムドレンライン65である。また、腐食電位の測定法は、原子炉圧力容器ボトムドレンライン65に設置されている腐食電位センサーを用いて測定を行う。   The measurement position of the corrosion potential is the reactor pressure vessel bottom drain line 65. The corrosion potential is measured by using a corrosion potential sensor installed in the reactor pressure vessel bottom drain line 65.

図7が示すように、起動時HWCにおける腐食電位(図中の黒四角■によるプロット)は、起動時NWC(図中の白四角□によるプロット)に比べて低下し、起動初期の低温時を除き、SCC感受性の指標とされる−0.23V vs SHE(280℃換算)(図中の破線)レベル以下を起動運転の間を通じて満足した。   As shown in FIG. 7, the corrosion potential at the start-up HWC (plotted by the black square ■ in the figure) is lower than that at the start NWC (plotted by the white square □ in the figure). Except for the −0.23 V vs SHE (280 ° C. conversion) (broken line in the figure) level, which is an index of SCC sensitivity, was satisfied throughout the startup operation.

また、特にSCC感受性が高い領域とされる、炉水温度が150℃から200℃の間における腐食電位が、起動時HWCにおいて低減がみられ、本実施形態の水素注入方法が大きな効果を有することがわかる。   In addition, the corrosion potential when the reactor water temperature is between 150 ° C. and 200 ° C., which is considered to be a region with particularly high SCC sensitivity, is reduced in the startup HWC, and the hydrogen injection method of this embodiment has a great effect. I understand.

本実施形態のBWR発電プラントの各系統を示す図である。It is a figure which shows each system | strain of the BWR power plant of this embodiment. 本実施形態のBWR発電プラントの水素注入位置の比較結果を示す図である。It is a figure which shows the comparison result of the hydrogen injection position of the BWR power plant of this embodiment. 本実施形態のBWR発電プラントの炉水の温度変化及び水素注入量の変化を示す図である。It is a figure which shows the temperature change of the reactor water of the BWR power plant of this embodiment, and the change of the hydrogen injection amount. 本実施形態のBWR発電プラントのSCC抑制効果を示す図である。It is a figure which shows the SCC suppression effect of the BWR power plant of this embodiment. 本実施形態のBWR発電プラントの炉水中のクロム酸イオン濃度を示す図である。It is a figure which shows the chromate ion density | concentration in the reactor water of the BWR power generation plant of this embodiment. 本実施形態のBWR発電プラントの炉水中の酸化剤濃度を示す図である。It is a figure which shows the oxidizing agent density | concentration in the reactor water of the BWR power plant of this embodiment. 本実施形態のBWR発電プラントの炉水中の腐食電位を示す図である。It is a figure which shows the corrosion potential in the reactor water of the BWR power plant of this embodiment. BWR発電プラントの起動時の給水系の炉水の流量を示す図である。It is a figure which shows the flow volume of the reactor water of the feed water system at the time of starting of a BWR power plant.

符号の説明Explanation of symbols

1:原子炉圧力容器
2:タービン
3:復水器
4:炉心
5:水素注入系
7:原子炉内構造材料
51:再循環系
54:浄化系
1: Reactor pressure vessel 2: Turbine 3: Condenser 4: Core 5: Hydrogen injection system 7: Reactor internal structural material 51: Recirculation system 54: Purification system

Claims (6)

起動時に炉水が沸騰状態と非沸騰状態とを繰り返すことにより定格出力へ到達する沸騰水型原子力発電プラントの原子炉炉水と接する原子炉内構造材料の応力腐食割れを抑制する沸騰水型原子力発電プラントの水素注入方法であって、
前記沸騰水型原子力発電プラントの起動時に、前記炉水中に水素を注入し、前記炉水が沸騰状態のときの前記炉水中に水素を注入する量を、前記炉水が非沸騰状態のときの前記炉水中に水素を注入する量より多くして、前記炉水中の酸化剤濃度を低下させることを特徴とする沸騰水型原子力発電プラントの水素注入方法。
Boiling water nuclear power that suppresses stress corrosion cracking of structural materials in the reactor in contact with the reactor water of a boiling water nuclear power plant that reaches the rated output by repeating the boiling and non-boiling states of the reactor water at startup A hydrogen injection method for a power plant,
When starting up the boiling water nuclear power plant, hydrogen is injected into the reactor water, and the amount of hydrogen injected into the reactor water when the reactor water is in a boiling state is determined when the reactor water is in a non-boiling state. A method for injecting hydrogen into a boiling water nuclear power plant , wherein the amount of oxidant in the reactor water is decreased by increasing the amount of hydrogen injected into the reactor water.
前記水素を、前記沸騰水型原子力発電プラントの起動時に炉水の連続的な循環のある系から注入する、
ことを特徴とする請求項1に記載の沸騰水型原子力発電プラントの水素注入方法。
Injecting the hydrogen from a system with continuous circulation of reactor water at the start-up of the boiling water nuclear power plant,
The hydrogen injection method for a boiling water nuclear power plant according to claim 1.
前記起動時に炉水の連続的な循環のある系は、浄化系または再循環系であることを特徴とする請求項2に記載の沸騰水型原子力発電プラントの水素注入方法。   The method for hydrogen injection in a boiling water nuclear power plant according to claim 2, wherein the system having continuous circulation of reactor water at the time of startup is a purification system or a recirculation system. 前記炉水中の溶存水素濃度が、50ppb以上となるように前記水素を注入することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の沸騰水型原子力発電プラントの水素注入方法。   The hydrogen injection method for a boiling water nuclear power plant according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrogen is injected so that a dissolved hydrogen concentration in the reactor water is 50 ppb or more. 前記炉水中の溶存水素濃度が、50〜110ppbとなるように前記水素を注入することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の沸騰水型原子力発電プラントの水素注入方法。   The hydrogen injection method for a boiling water nuclear power plant according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrogen is injected so that a dissolved hydrogen concentration in the reactor water is 50 to 110 ppb. 前記沸騰状態のときの水素を注入する量を、炉水の温度が高くなるにつれて大きくすることを特徴とする請求項に記載の沸騰水型原子力発電プラントの水素注入方法。 The method for hydrogen injection in a boiling water nuclear power plant according to claim 1 , wherein the amount of hydrogen injected in the boiling state is increased as the temperature of the reactor water increases.
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