JP5986363B2 - 腐食電位センサおよび腐食電位センサの設置構造 - Google Patents
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Description
被測定用電極が腐食電位測定対象物と同じ材質で構成され、検知部と被測定用電極の間に絶縁体が存在しており、
ケーブルの金属外筒管であって電位計測装置に接続されるその金属外筒管が、センサ胴に電気的に接続され、ケーブルの、金属外筒管内に配置される芯線であってその電位計測装置に接続されるその芯線が、基準電極に接続されていることにある。
AgCl+e−=Ag+Cl− ……(1)
衡反応の際生じる基準電位は塩素イオン濃度に依存するので、この腐食電位センサの内部では、(a)一定濃度の塩化カリウム(KCl)の水溶液またはKClを過剰に入れて飽和濃度にする、あるいは(b)AgClがわずかに溶解したときのClイオン濃度で一定の基準電位を保つ、ことが行われている。
金属相(II)における平衡関係は式(3)で表される。
イオン導電体相(III)における平衡関係は式(4)で表される。
炉水相(IV)における平衡関係は式(5)で表される。
このとき、相(I)〜(IV)全体としての熱力学的バランスを考えると、腐食電位センサとして相(I)と相(IV)の間に生じる電位は、式(6)の金属M/金属酸化物MxOy間の半反応の電位として与えられる。
この金属/金属酸化物電極の電位を水素電極電位に対して考える場合には、式(7)の半
H2=2H++2e− ……(7)
反応(水素電極反応)を考え、式(5)および式(6)と合わせることによって、式(8)を得ることができる。
高温では、腐食電位センサ内の酸化物相(I)において、式(9)で表される熱分解が
MxOy = xM + (y/2)O2 ……(9)
生じ、金属/金属酸化物の間に非電気化学的平衡系を形成している。これは、前述した電気化学的平衡系の濃度に影響を与えている。したがって、腐食電位センサ内の酸素分圧および式(6)で示される炉水のpHによって、本電気化学システムを採用した腐食電位センサの基準電位が決定されることになる。式(6)におけるH+がpHに相当する。前述したように、沸騰水型原子炉のpHはほぼ中性付近の一定値になるので、腐食電位センサ内の酸素分圧を一定にすれば、基準電位が一定になり、疑似的に腐食電位センサとして機能する。式(8)は、この腐食電位センサが本来pH測定のために発明されたことを意味している。
H2+2e−=2H+ ……(10)
めに、炉水のpHおよびと水素濃度を知ることが必要となる。沸騰水型原子炉では、pHは炉水をサンプリングするサンプリング配管の出口における室温値がほぼ7前後の中性であり、炉水の水素濃度を測定すれば、良く知られているネルンストの式を用いてその水素濃度での電位を求めることができる。炉水温度が280℃で炉水の水素濃度が50ppb程度であるとき、電位は−500mVvs.SHE程度の値を持つ。加圧水型原子炉でも、炉水のpHおよび水素濃度を測定により得ることができるができるので、同様に、基準電位を求めることができる。
ここでe−は電子を表す。
[実効酸素濃度] = [酸素]+1/2[過酸化水素] ……(12)
ばしば行われている、式(12)で定義される実効酸素濃度によって整理し、図5に示す。ここで、図5の横軸の括弧はモルで表した濃度を意味している。ジルコニウムの試験片であるワイヤは300ppb以下の実効酸素濃度で−750mVvs.SHEの値を示した。このような特性を利用することにより、腐食電位センサの電極に金属ジルコニウムを用いることができる。
基準電極である金属/金属酸化物ペレット(金属/金属酸化物部材)16に替え、絶縁体
キャップ14および集電体15を新たに設けた構成を有する。腐食電位センサ1Cの他の
構成は腐食電位センサ1と同じである。
Claims (9)
- 絶縁体と、前記絶縁体内に配置された基準電極と、前記絶縁体の一端部を取り囲んで前記絶縁体に取り付けられ、プラントの構造部材である腐食電位測定対象物に取り付けられたときにこの腐食電位測定対象物に電気的に接続される、導電材で作られたセンサ胴と、前記絶縁体の、前記センサ胴で取り囲まれた以外の側面を取り囲み、前記絶縁体の先端面であって前記センサ胴が取り付けられた前記一端部とは反対側に存在する絶縁体先端面の周辺部を覆い、前記センサ胴と電気的に接続される被測定用電極と、前記センサ胴が前記腐食電位測定対象物に取り付けられたときに、前記腐食電位測定対象物に接触する水に接触して基準電位を発生する検知部とを備え、
前記被測定用電極が前記腐食電位測定対象物と同じ材質で構成され、
前記検知部と前記被測定用電極の間に前記絶縁体が存在しており、
ケーブルの金属外筒管であって電位計測装置に接続される前記金属外筒管が、前記センサ胴に電気的に接続され、前記ケーブルの、前記金属外筒管内に配置される芯線であって前記電位計測装置に接続される前記芯線が、前記基準電極に接続されていることを特徴とする腐食電位センサ。 - 前記基準電極の前記水と接触する基準電極先端面が、前記腐食電位センサの軸方向において、前記絶縁体先端面よりも前記センサ胴側に配置されている請求項1に記載の腐食電位センサ。
- 前記検知部が、前記基準電極の前記水と接触する基準電極先端面である請求項1に記載の腐食電位センサ。
- 前記基準電極がジルコニウム及び白金のいずれかで構成されている請求項2または3に記載の腐食電位センサ。
- 前記検知部が前記絶縁体内に配置された基準電極と液絡される請求項1に記載の腐食電位センサ。
- 前記基準電極が前記絶縁体内に形成された電極収納部に配置され、絶縁体キャップ部材が、前記基準電極よりも前記絶縁体先端面側に配置されて前記電極収納部内に配置され、前記絶縁体に取り付けられ、前記液絡が前記絶縁体と前記絶縁体キャップ部材の間に形成される隙間を通して行われる請求項5に記載の腐食電位センサ。
- 前記検知部と前記基準電極が電気化学的に接続されている請求項1に記載の腐食電位センサ。
- 前記基準電極が前記絶縁体内に形成された電極収納部に配置され、絶縁体キャップ部材が、前記基準電極よりも前記絶縁体先端面側に配置されて前記電極収納部内に配置され、前記基準電極が金属及び金属酸化物を含む電極部材であり、前記検知部が前記絶縁体キャップ部材の前記水と接触する絶縁体キャップ部材先端面である請求項7に記載の腐食電位センサ。
- 請求項1ないし8のいずれか1項に記載された腐食電位センサが、プラントの、前記腐食電位測定対象物である構造部材に設置した筒状の支持部材内に配置されており、
前記腐食電位センサの前記センサ胴が前記支持部材に取り付けられていることを特徴とする腐食電位センサの設置構造。
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