JP6415072B2

JP6415072B2 - 原子力設備

Info

Publication number: JP6415072B2
Application number: JP2014066910A
Authority: JP
Inventors: 正人金留; 石原　伸夫; 伸夫石原; 泰彦莊田; 慎吾山▲崎▼; 三井　裕之; 裕之三井; 哲治川上; 前田　哲宏; 哲宏前田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: JP2015188804A

Description

本発明は、蒸気発生器の二次冷却水の経路に供給される冷却水の処理を行う水処理装置を備える原子力設備に関する。

一般に、原子炉に一次冷却水が流通する経路を介して接続される蒸気発生器と、蒸気発生器の二次冷却水の経路に設けられるタービンとを備えた原子力設備が知られている。この種の原子力設備では、非常時に、原子炉の冷却のために、プラント内に保有している系統水（純水および濾過水）を優先的に使用するが、これらの水源が枯渇した場合には、二次冷却水の経路に海水や河川水等の外部水を供給することが想定される。海水や河川水等の外部水には、蒸気発生器の構造材（例えば、伝熱管）の腐食要因となる腐食要素（例えば、塩化物イオンや溶存酸素）が高濃度に含まれている。このため、蒸気発生器の二次冷却水の経路に外部水を継続して供給した場合、蒸気発生器の伝熱管の腐食が進行し、伝熱管が腐食で損傷するおそれがあった。伝熱管の腐食は、塩化物イオン等の不純物と溶存酸素との共存により発生することが判明しているため、これら不純物および溶存酸素の一方または両方を蒸気発生器内に流入させないことが求められている。

このため、従来、水性媒体（冷却水）に水素ガスを注入して、水性媒体と水素ガスとを混合すると共に、水素ガスが混合された水性媒体を加圧することで、水性媒体中の溶存酸素を除去する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開昭６０−１７５５９６号公報

しかし、従来の構成では、水素ガスを注入する設備や、水素ガスが混合された水性媒体を加圧する設備が必要なうえ、水素ガスの防爆対策が必要となり装置構成が煩雑になる問題があった。さらに、この技術を蒸気発生器に用いた場合、注入された水素ガスが蒸気発生器内の気層部に移行するため、溶存酸素を継続的に除去することが困難となる問題があった。

本発明は上述した課題を解決するものであり、簡単な構成で、蒸気発生器の二次冷却水の経路に供給される外部水に含まれる腐食要素を継続して除去できる原子力設備を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の水処理装置は、蒸気発生器の二次冷却水が流通する経路に冷却水を供給する冷却水供給部と、冷却水として外部水源から取得した外部水を使用する場合に、外部水に含まれる腐食要素を除去する腐食要素除去剤を注入する腐食要素除去剤注入部とを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、外部水に腐食要素除去剤を注入する腐食要素除去剤注入部を設けるという簡単な構成で、二次冷却水の経路に供給される外部水に含まれる溶存酸素や塩化物イオン等の腐食要素を除去することができる。また、注入された腐食要素除去剤は、蒸気発生器内で気層部に移行することなく、外部水中に留まるため、外部水中の溶存酸素や塩化物イオンを継続的に除去することができる。従って、腐食要素量を低減した外部水を蒸気発生器の二次冷却水の経路に供給することができ、蒸気発生器の伝熱管の腐食の進行を抑えることができる。

また、腐食要素除去剤注入部は、外部水中の腐食要素除去剤の濃度を直接または間接的に計測する計測部を備え、計測値が少なくとも所定の基準値に達するまで腐食要素除去剤を注入することが好ましい。この構成によれば、計測部が計測した計測値が少なくとも所定の基準値に達するまで腐食要素除去剤を注入すれば良いため、計測値が基準値に達しているか否かを定期的に確認すれば良く、腐食要素除去剤の注入量の管理を容易に行うことができる。

また、腐食要素除去剤注入部は、腐食要素除去剤として脱酸素剤を注入した後の外部水の水素イオン濃度を計測するｐＨ計測部を備え、注入前後の水素イオン濃度の差分値が少なくとも所定の基準値に達するまで脱酸素剤を注入することが好ましい。脱酸素剤の注入量と水素イオン濃度とは相関関係が認められることに加え、水素イオン濃度は簡単に計測することができる。このため、注入前後の水素イオン濃度の差分値が基準値に達しているか否かを定期的に確認すれば良く、脱酸素剤の注入量の管理を容易に行うことができる。

また、腐食要素除去剤注入部は、腐食要素除去剤を貯留するタンクと、タンクと冷却水供給部とを並列に接続する複数の注入ラインと、注入ラインにそれぞれ設けられた開閉弁とを備え、計測値または差分値が所定の基準値に達するまで、開閉弁を順次開放することが好ましい。この構成によれば、腐食要素除去剤の注入量が足りないと判断される場合には、計測値または差分値が所定の基準値に達するまで、単純に開閉弁を開放すれば良いため、腐食要素除去剤の注入作業、および、注入量の管理を容易に行うことができる。

また、冷却水供給部は、腐食要素除去剤が外部水中の腐食要素と反応する十分な時間、外部水が滞留する反応槽を備えることが好ましい。この構成によれば、脱酸素剤と外部水中の腐食要素とが反応槽内で反応して、腐食要素を除去できる。

また、外部水は、海水、河川水、湖沼水または地下水のいずれかを含むことが好ましい。この構成によれば、非常時においても、各外部水源から取得された外部水を用いて原子炉を冷却することができる。

また、本発明の原子力設備では、原子炉に一次冷却水が流通する経路を介して接続される蒸気発生器と、蒸気発生器の二次冷却水が流通する経路を流れる冷却水の処理をする上記水処理装置とを備えることが好ましい。この構成によれば、外部水に腐食要素除去剤を注入する腐食要素除去剤注入部を設けるという簡単な構成で、二次冷却水の経路に供給される外部水に含まれる溶存酸素や塩化物イオン等の腐食要素を除去することができる。また、注入された腐食要素除去剤は、蒸気発生器内で気層部に移行することなく、外部水中に留まるため、外部水中の溶存酸素や塩化物イオンを継続的に除去することができる。従って、蒸気発生器の二次冷却水として外部水を使用した場合であっても、蒸気発生器の伝熱管の腐食の進行を抑えつつ、原子炉を冷却することができる。

また、蒸気発生器は、二次冷却水が流通する経路を通じて外部水が流通する空間と、この空間内で濃縮された外部水中の不純物を器外に排出するブローダウン管とを備えることが好ましい。この構成によれば、空間内に不純物が濃縮された外部水が滞留することが防止されるため、外部水が上記空間を循環することにより、脱酸素剤と腐食要素との反応効率の向上を図ることができる。

本発明によれば、外部水に腐食要素除去剤を注入する腐食要素除去剤注入部を設けるという簡単な構成で、二次冷却水の経路に供給される外部水に含まれる溶存酸素や塩化物イオン等の腐食要素を除去することができる。また、注入された腐食要素除去剤は、蒸気発生器内で気層部に移行することなく、外部水中に留まるため、外部水中の溶存酸素や塩化物イオンを継続的に除去することができる。従って、腐食要素量を低減した外部水を蒸気発生器の二次冷却水の経路に供給することができ、蒸気発生器の伝熱管の腐食の進行を抑えることができる。

図１は、本実施形態に係る原子力設備の一例の概略構成図である。図２は、本実施形態に係る水処理供給装置の概略構成図である。図３は、別の実施形態に係る水処理供給装置の概略構成図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではなく、該実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る原子力設備１０の一例の概略構成図である。原子力設備１０は、原子炉１０１として加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）が用いられている。図１に示すように、原子力設備１０は、原子炉格納容器１００内に、原子炉１０１、加圧器１０２、蒸気発生器１０３および一次冷却水ポンプ１０４を備える。これら原子炉１０１、加圧器１０２、蒸気発生器１０３および一次冷却水ポンプ１０４は、一次冷却水管１０５により順次接続され、一次冷却水の循環経路（一次冷却水が流通する経路）１１が構成されている。

原子炉１０１は、炉心である複数の燃料集合体１０１ａと、燃料集合体１０１ａを格納する容器本体１０１ｂと、燃料集合体１０１ａを挿抜できるように、容器本体１０１ｂの上部に装着される容器蓋１０１ｃとを備える。容器蓋１０１ｃは、容器本体１０１ｂに対して開閉可能に設けられている。容器本体１０１ｂは、上方が開口し、下方が半球形状とされて閉塞された円筒形状をなし、上部に一次冷却水としての軽水を給排する入口側管台１０１ｄおよび出口側管台１０１ｅが設けられている。出口側管台１０１ｅは、蒸気発生器１０３の入口側水室１０３ａに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。また、入口側管台１０１ｄは、蒸気発生器１０３の出口側水室１０３ｂに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。

蒸気発生器１０３は、円筒形状に形成された密閉容器１２を備え、この密閉容器１２の半球形状に形成された下部において、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとが仕切板１０３ｃによって区画されて設けられている。入口側水室１０３ａおよび出口側水室１０３ｂは、その天井部に設けられた管板１０３ｄによって蒸気発生器１０３の上部側空間１０３ｆと区画されている。蒸気発生器１０３の上部側空間１０３ｆには、逆Ｕ字形状の伝熱管１０３ｅが設けられている。伝熱管１０３ｅは、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとを繋ぐように端部が管板１０３ｄに支持されている。そして、入口側水室１０３ａは、入口側の一次冷却水管１０５が接続され、出口側水室１０３ｂは、出口側の一次冷却水管１０５が接続されている。また、蒸気発生器１０３は、密閉容器１２の上端部に気層部３３に連通する出口側の主蒸気管１０６ａが接続され、密閉容器１２の側部に、入口側の主給水管１０６ｂが接続されている。

蒸気発生器１０３は、原子炉格納容器１００外で主蒸気管１０６ａ、主給水管１０６ｂを介して蒸気タービン１０７に接続されて、二次冷却水（冷却水）の循環経路（二次冷却水が流通する経路）１３が構成されている。なお、蒸気発生器１０３は、図１において、１つとして図示されているが、複数設けられ、それぞれが原子炉１０１および蒸気タービン１０７に接続される。

蒸気タービン１０７は、高圧タービン１０８および低圧タービン１０９を有し、これら高圧タービン１０８および低圧タービン１０９の回転軸に発電機１１０が接続されている。また、高圧タービン１０８および低圧タービン１０９には、湿分分離加熱器１１１が、蒸気発生器１０３の出口側の主蒸気管１０６ａから分岐して接続されている。主蒸気管１０６ａは、上述したように蒸気発生器１０３に接続され、当該蒸気発生器１０３と高圧タービン１０８との間に主蒸気隔離弁１１２が設けられている。また、低圧タービン１０９は、復水器１１３に接続されている。復水器１１３は、蒸気発生器１０３の入口側の主給水管１０６ｂに接続されている。主給水管１０６ｂは、上述したように蒸気発生器１０３に接続され、復水器１１３と蒸気発生器１０３との間に、復水ポンプ１１４、低圧給水加熱器１１５、脱気器１１６、主給水ポンプ１１７、高圧給水加熱器１１８および主給水弁１１９が設けられている。

従って、原子力設備１０では、原子炉１０１にて一次冷却水が加熱されて高温・高圧となり、この一次冷却水は、加圧器１０２にて加圧されて圧力を一定に維持されつつ、一次冷却水管１０５を介して蒸気発生器１０３に供給される。蒸気発生器１０３では、伝熱管１０３ｅの内側を流れる一次冷却水と、伝熱管１０３ｅの外側に位置する上部側空間１０３ｆに流入する二次冷却水との熱交換が行われることにより、二次冷却水が蒸発して蒸気となる。熱交換によって冷却された一次冷却水は、一次冷却水管１０５を介して一次冷却水ポンプ１０４側に回収され、原子炉１０１に戻される。

一方、熱交換により蒸気となった二次冷却水は、分岐されて一方は、湿分分離加熱器１１１に送られる。湿分分離加熱器１１１は、分岐された他方の蒸気が送られた高圧タービン１０８からの排気から湿分を除去し、さらに加熱して過熱状態とした後に低圧タービン１０９に送る。蒸気タービン１０７は、二次冷却水の蒸気により駆動され、その動力が発電機１１０に伝達されて発電される。タービンの駆動に供された蒸気は、復水器１１３に排出される。復水器１１３は、取水管１１３ａを介してポンプ１１３ｂにより取水した復水用冷却水（例えば、海水）と、低圧タービン１０９から排出された蒸気とを熱交換し、当該蒸気を凝縮させて低圧の飽和液に戻す。熱交換に用いられた復水用冷却水は、排水管１１３ｃから排出される。また、凝縮された飽和液は、二次冷却水となり、復水ポンプ１１４によって主給水管１０６ｂを介して復水器１１３の外部に送り出される。さらに、主給水管１０６ｂを経る二次冷却水は、低圧給水加熱器１１５で、例えば、低圧タービン１０９から抽気した低圧蒸気により加熱され、脱気器１１６で不凝結ガス（アンモニアガス）等の不純物が除去された後、主給水ポンプ１１７により送水され、高圧給水加熱器１１８で、例えば、高圧タービン１０８から抽気した高圧蒸気により加熱された後、主給水管１０６ｂを介して蒸気発生器１０３に戻される。ここで、主給水管１０６ｂでは、蒸気発生器１０３の二次冷却水の水位を維持するため、主給水ポンプ１１７や主給水弁１１９等が制御される。

さて、原子力設備１０は、非常用の冷却設備として、二次冷却水の循環経路１３に外部水源から取得した水（外部水）を冷却水として供給可能な水処理供給装置（水処理装置）１４を備えている。外部水源から取得した水としては、海水、河川水、湖沼水、地下水等を採用することができ、本実施形態では海水を使用している。海水には、蒸気発生器１０３の構造材（例えば、伝熱管１０３ｅ）の腐食要因となる腐食要素としての不純物（例えば、塩化物イオン）や溶存酸素が高濃度に含まれている。このため、蒸気発生器１０３の二次冷却水の循環経路１３に海水を継続して供給した場合、蒸気発生器１０３の伝熱管１０３ｅの腐食が進行し、伝熱管１０３ｅが腐食で損傷するおそれがある。さらに、伝熱管１０３ｅの腐食は、塩化物イオン等の不純物と溶存酸素とが共存することにより発生することが判明しているため、これら不純物および溶存酸素の一方または両方を蒸気発生器１０３内に流入させない構成が要望されている。

本実施形態では、水処理供給装置１４は、腐食要素の一つである溶存酸素を蒸気発生器１０３内に流入させないための構成を備える。具体的には、水処理供給装置１４は、図２に示すように、海水を冷却水として二次冷却水の循環経路１３に供給する冷却水供給装置（冷却水供給部）１５と、供給される海水に脱酸素剤（腐食要素除去剤；例えば、ヒドラジン：Ｎ_２Ｈ_４）を注入する脱酸素剤注入装置（腐食要素除去剤注入部）１６とを備える。冷却水供給装置１５は、蒸気発生器１０３と主給水弁１１９との間で、主給水管１０６ｂから分岐する補助給水管４を備え、この補助給水管４に補助給水弁７、補助給水ポンプ５および復水タンク６が設けられている。非常時には、復水タンク６に仮設ポンプ（不図示）等を用いて、海水が汲み上げられて貯留される。

また、冷却水供給装置１５は、蒸気発生器１０３と主蒸気隔離弁１１２との間で、主蒸気管１０６ａから分岐する補助蒸気管１を備え、この補助蒸気管１に補助蒸気弁３、冷却用蒸気タービン２が設けられている。冷却用蒸気タービン２は、補助給水ポンプ５に連結されており、補助給水ポンプ５を駆動する。これにより、電力供給が遮断した場合であっても、二次冷却水の循環経路１３に海水を供給することが可能である。なお、本実施形態では、補助給水ポンプ５は、タービン駆動式のものとして説明したが、これに限るものではなく、電動モータ駆動式のポンプを用いてもよい。この場合、タービン駆動式のものと複数台を併用することが好ましい。

一方、脱酸素剤注入装置１６は、ヒドラジンが貯留されタンク２０と、このタンク２０から並列に設けられた複数（本実施形態では３本）の注入管（注入ライン）２１とを備える。この注入管２１は、それぞれ手動によって開閉可能な開閉弁２２を備え、補助給水ポンプ５のサクション（吸い込み）側の補助給水管４に接続されている。タンク２０は、密閉可能に構成されており、このタンク２０には加圧管２３を介して窒素ガス（Ｎ_２）等の不活性ガスを充填したガスボンベ２４が接続されている。このガスボンベ２４のバルブが開かれると、窒素ガスがタンク２０に流入し、タンク２０内に貯留されたヒドラジンの液面を加圧する。これにより、開閉弁２２を開くと、ヒドラジンが注入管２１を通じて、補助給水管４内の海水に注入される。本実施形態では、海水が冷却水として供給される場合には、１本の注入管２１の開閉弁２２が開放され、残りの２本の注入管２１の開閉弁２２は閉鎖されている。なお、本実施形態では、電力供給が遮断した場合でも、ヒドラジンの供給を可能とするためにガス圧を用いて注入する構成を説明したが、電動の注入ポンプを用いても良いことは勿論である。

ヒドラジンは脱酸素剤であり、海水中の溶存する酸素と下記反応式のように反応して、酸素を除去する。

Ｎ_２Ｈ_４＋Ｏ_２→Ｎ_２＋２Ｈ_２Ｏ

通常、海水中の溶存酸素の濃度は、約８ｐｐｍである。発明者の実験等によれば、海水中の溶存酸素を除去するには、反応効率を考慮して溶存酸素の濃度に比べて過剰な濃度（約５０ｐｐｍ）のヒドラジンを注入するのが効果的であると判明している。従って、ヒドラジンの注入量の管理が重要となる。

本実施形態では、補助給水管４には、ヒドラジンを注入した後のｐＨ（水素イオン濃度）を計測するｐＨ計測センサ（ｐＨ計測部）２５が設けられている。ヒドラジンの濃度とｐＨとは相関関係があることが判明しており、ｐＨの値からヒドラジンの濃度を間接的に知ることができる。例えば、ヒドラジンが注入されていない状態での海水のｐＨは、通常、ｐＨ＝８．３程度であるが、この海水にヒドラジンの濃度が５０ｐｐｍとなるように、ヒドラジンを注入すると、注入後の海水のｐＨは、ｐＨ＝８．８となり、注入前に比べて約０．５上昇する。すなわち、注入前の海水のｐＨを予め計測しておき、この値とヒドラジンを注入した後の海水のｐＨの計測値との差分値が所定の基準値（例えば０．５）よりも大きくなれば、５０ｐｐｍ程度のヒドラジンが注入されたものと判断できる。ｐＨは、ヒドラジンを直接計測するものに比べて、比較的容易に計測できる。このため、ｐＨの計測値に基づいて、注入前後のｐＨの差分値が所定の基準値に達しているか否かを定期的に確認すれば良く、ヒドラジンの注入量管理を容易に行うことができる。

ｐＨ計測センサ２５は、補助給水ポンプ５の吐出側の補助給水管４内に設けても良いが、補助給水ポンプ５のドレン排出口（不図示）に設けるのが好ましい。この構成では、作業員が、定期的に、ドレンコックを開いてｐＨを計測できるため、装置構成を簡素化することができる。ｐＨを計測した結果、注入前後のｐＨの差分値が所定の基準値（例えば０．５）に達しない場合には、この基準値に達するまで、閉じている残り２つの開閉弁２２を順次開放する。これにより、ヒドラジンの注入作業を容易に行うことができると共に、ヒドラジンが十分に注入され、海水中の溶存酸素を効果的に除去することができる。この開閉弁２２の操作は、ｐＨを計測した作業員が行うのが好ましいが、ｐＨの計測値に基づき、電磁式の開閉弁を自動制御する構成としても良い。

海水にヒドラジンを注入した場合であっても、溶存酸素は瞬時に除去されるものではなく、ある程度の反応時間を確保することが好ましい。蒸気発生器１０３は、図２に示すように、密閉容器１２の内部に、伝熱管１０３ｅの周囲を覆う内筒３０が設けられている。主給水管１０６ｂを通じて、蒸気発生器１０３内に流入した海水は、矢印Ａで示すように、密閉容器１２と内筒３０との間の空間（ダウンカマー）３１内を下降し、内筒３０の下端から内筒３０の内側３２に入り、この内側３２を上昇する間に伝熱管１０３ｅで加熱されて蒸発する。蒸発した蒸気は、密閉容器１２の気層部３３に一旦溜まり、主蒸気管１０６ａを通じて排出される。

この構成では、密閉容器１２と内筒３０との間の空間３１内での滞留時間を確保することができるため、密閉容器１２内に流入した海水が伝熱管１０３ｅに接触する前に脱酸素反応を終えることができる。また、上記空間３１内は、加温された水（海水）が循環するため、脱酸素剤による脱酸素反応を効率よく行うことができる。この構成では、上記空間３１を水（海水）が循環する限りにおいては、どのような循環量であっても脱酸素を確実に行えることが判明している。例えば、循環量が多い場合には、上記空間３１を循環する時間が短くなるものの、多量の循環水により溶存酸素の希釈が進み、海水に含まれる溶存酸素濃度が低くなる。また、循環量が少ない場合には、海水に含まれる溶存酸素濃度が高くなるが、上記空間３１を循環する時間が長くなるため、海水が伝熱管１０３ｅに接触する前に脱酸素反応を終えることができる。

また、海水を冷却水として使用する場合、海水には不純物が多量に含まれているため、この不純物が密閉容器１２と内筒３０との間の空間３１内で濃縮される。この不純物が濃縮された水（海水）は、比重が重く、このような濃縮された水が空間３１内に多く溜まると、蒸気発生器１０３に新たに流入する海水の循環不良が生じるため好ましくない。本実施形態では、蒸気発生器１０３は、上記した空間３１の下部に、不純物を含む水を排出するブローダウン管４０が設けられている。このブローダウン管４０には、開閉弁４１が設けられ、この開閉弁４１を定期的に開放することにより、不純物を含む濃縮された水が器外に排出される。開閉弁４１を開放する間隔は、使用する海水の汚れ等によって変更されるが、蒸気発生器１０３内での不純物の濃縮を抑制するために、例えば、２日ごとに行うのが好ましい。

以上、説明したように、本実施形態によれば、蒸気発生器１０３の二次冷却水の循環経路１３に冷却水を供給する冷却水供給装置１５と、冷却水として海水を使用する場合に、海水にヒドラジンを注入する脱酸素剤注入装置１６とを備えたため、海水にヒドラジンを注入する脱酸素剤注入装置１６を設けるという簡単な構成で、二次冷却水の循環経路１３に供給される海水に含まれる溶存酸素を除去することができる。また、注入されたヒドラジンは、蒸気発生器１０３内で気層部３３に移行することなく、海水中に留まるため、海水中の溶存酸素を継続的に除去することができる。従って、溶存酸素量を低減した海水を蒸気発生器１０３に供給することができ、蒸気発生器１０３の伝熱管１０３ｅの腐食の進行を抑えることができる。

また、脱酸素剤注入装置１６は、ヒドラジンを注入した後の海水の水素イオン濃度を計測するｐＨ計測センサ２５を備え、ヒドラジンの注入前後の水素イオン濃度の差分値が少なくとも所定の基準値に達するまでヒドラジンを注入する。ヒドラジンの注入量と水素イオン濃度とは相関関係が認められることに加え、水素イオン濃度は比較的簡単に計測することができる。このため、注入前後の水素イオン濃度の差分値が基準値に達しているか否かを定期的に確認すれば良く、ヒドラジンの注入量の管理を容易に行うことができる。

また、脱酸素剤注入装置１６は、ヒドラジンを貯留するタンク２０と、タンク２０と冷却水供給装置１５の補助給水管４とを並列に接続する複数の注入管２１と、注入管２１にそれぞれ設けられた開閉弁２２とを備え、注入前後の水素イオン濃度の差分値が所定の基準値に達しない場合には、この基準値に達するまで、各開閉弁２２を順次開放する。このため、ヒドラジンの注入量が足りないと判断される場合には、注入前後の水素イオン濃度の差分値が所定の基準値に達するまで、単純に開閉弁２２を順次開放すれば良いため、ヒドラジンの注入作業、および、注入量の管理を容易に行うことができる。

また、本実施形態の原子力設備１０は、原子炉１０１に一次冷却水の循環経路１１を介して接続される蒸気発生器１０３と、蒸気発生器１０３の二次冷却水の循環経路１３を流れる海水の処理をする上記水処理供給装置１４とを備えたため、海水にヒドラジンを注入する脱酸素剤注入装置１６を設けるという簡単な構成で、二次冷却水の循環経路１３に供給される海水に含まれる溶存酸素を除去することができる。また、注入されたヒドラジンは、蒸気発生器１０３内で気層部３３に移行することなく、海水中に留まるため、海水中の溶存酸素を継続的に除去することができる。従って、蒸気発生器１０３の二次冷却水に海水を使用した場合であっても、蒸気発生器１０３の伝熱管１０３ｅの腐食の進行を抑えつつ、原子炉１０１を冷却することができる。

また、蒸気発生器１０３は、二次冷却水の循環経路１３を通じて海水が流通する空間３１と、この空間３１内で濃縮された海水中の不純物を器外に排出するブローダウン管４０とを備えるため、空間３１内に不純物が濃縮された海水が滞留することが防止され、海水が空間３１を効率良く循環することにより、ヒドラジンと溶存酸素との反応効率の向上を図ることができる。

次に、別の実施形態について説明する。図３は、別の実施形態に係る水処理供給装置４４の概略構成図である。上記した水処理供給装置１４とは、冷却水供給装置４５の構成が異なるものであるため、構成が同一なものについては、同一の符号を付して説明を省略する。冷却水供給装置４５は、上記した冷却水供給装置１５と比べて、補助給水管４の補助給水ポンプ５と補助給水弁７との間に、反応槽２６と、この反応槽２６の出口側に第２補助給水ポンプ２７とが設けられている点で異なる。

反応槽２６は、ヒドラジンと海水中の溶存酸素とが反応するために十分な時間滞留するだけの容量を有するタンクである。この反応槽２６は、反応槽２６内の空気（酸素）と海水とが接触しないように、反応槽２６への流入、流出管を除いて密閉され、内部は海水で充填されている。第２補助給水ポンプ２７は、補助給水ポンプ５と同様に、冷却用蒸気タービン２に連結され、反応槽２６に流入した海水量と同量の海水を主給水管１０６ｂに送っている。

この別の実施形態では、ヒドラジンと海水中の溶存酸素とが反応槽２６内で反応して、溶存酸素を除去できるため、溶存酸素を含まない海水を蒸気発生器１０３に供給することができる。従って、蒸気発生器１０３の伝熱管１０３ｅの腐食の進行をより確実に抑えることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、脱酸素剤として、ヒドラジンを使用しているが、これに限るものではなく、例えば、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_３）を使用することもできる。亜硫酸ナトリウムは、海水中の溶存する酸素と下記反応式のように反応して、酸素を除去する。

２Ｎａ_２ＳＯ_３＋Ｏ_２→２Ｎａ_２ＳＯ_４

亜硫酸ナトリウムは、標準状態（１気圧、２５℃）で結晶化しているため、取り扱いおよび管理が容易という利点がある。

また、上記実施形態では、脱酸素剤注入装置１６は、海水のｐＨを計測することで、海水中のヒドラジン濃度を間接的に把握していたが、このヒドラジン濃度を直接計測しても構わないのは勿論である。さらに、海水中の溶存酸素量を計測し、この計測値に基づいて、注入量を管理しても良い。

また、上記実施形態では、塩化物イオン等の不純物と溶存酸素とを含む腐食要素のうち、溶存酸素を除去する構成について説明したが、塩化物イオンを除去する構成としても構わないのは勿論である。塩化物イオンを除去する場合には、イオン交換樹脂やＲＯ膜（逆浸透膜）を用いて除去すれば良い。

６復水タンク
１０原子力設備
１１一次冷却水の循環経路（一次冷却水が流通する経路）
１３二次冷却水の循環経路（二次冷却水が流通する経路）
１４水処理供給装置（水処理装置）
１５冷却水供給装置（冷却水供給部）
１６脱酸素剤注入装置（腐食要素除去剤注入部）
２０タンク
２１注入管（注入ライン）
２２開閉弁
２３加圧管
２４ガスボンベ
２５ｐＨ計測センサ（ｐＨ計測部）
２６反応槽
３１空間
３３気層部
４０ブローダウン管
４４水処理供給装置（水処理装置）
４５冷却水供給装置（冷却水供給部）
１０１原子炉
１０３蒸気発生器
１０３ｄ管板
１０３ｅ伝熱管

Claims

加圧水型原子炉の一次冷却水が流通する経路に接続される蒸気発生器と、前記一次冷却水と熱交換される前記蒸気発生器の二次冷却水が流通する経路を流れる冷却水の処理をする水処理装置とを備えた原子力設備であって、
前記水処理装置は、前記蒸気発生器の前記二次冷却水が流通する経路に接続される補助給水管、及び、前記補助給水管に配置される補助給水ポンプを有し、前記二次冷却水が流通する経路に前記冷却水を供給する冷却水供給部と、前記冷却水として外部水源から取得した外部水を使用する場合に、前記外部水に含まれる腐食要素としての溶存酸素を除去する腐食要素除去剤（水素ガスを除く）を貯留するタンク、前記タンクに接続されるとともに不活性ガスが充填されて前記タンク内を加圧するガスボンベ、前記補助給水ポンプの吸い込み側の前記補助給水管と前記タンクとを接続する注入ライン、及び、前記注入ラインに設けられた開閉弁を有し、前記外部水に前記腐食要素除去剤を注入する腐食要素除去剤注入部と、を備え、
前記蒸気発生器は、密閉容器と、前記密閉容器の内部に配置され、内側を前記一次冷却水が流通する伝熱管と、前記密閉容器の内部に前記伝熱管の周囲を覆って配置される内筒とを備え、前記内筒は、前記密閉容器との間に空間を形成し、前記二次冷却水が流通する経路を通じて密閉容器内に流入した前記外部水は、前記密閉容器と前記内筒との間の前記空間内を下降し、前記内筒の下端を介して該内筒の内側空間に流入し、この内側空間を上昇する間に前記伝熱管にて加熱されることを特徴とする原子力設備。
前記腐食要素除去剤注入部は、前記外部水中の前記腐食要素除去剤の濃度を直接または間接的に計測する計測部を備え、計測値が少なくとも所定の基準値に達するまで前記腐食要素除去剤を注入することを特徴とする請求項１に記載の原子力設備。
前記腐食要素除去剤注入部は、前記腐食要素除去剤として脱酸素剤を注入した後の前記外部水の水素イオン濃度を計測するｐＨ計測部を備え、注入前後の水素イオン濃度の差分値が少なくとも所定の基準値に達するまで前記脱酸素剤を注入することを特徴とする請求項１に記載の原子力設備。
前記腐食要素除去剤注入部は、前記腐食要素除去剤を貯留するタンクと、前記タンクと前記冷却水供給部とを並列に接続する複数の注入ラインと、前記注入ラインにそれぞれ設けられた開閉弁と、を備え、前記計測値または前記差分値が所定の基準値に達するまで、前記開閉弁を順次開放することを特徴とする請求項２または３に記載の原子力設備。
前記外部水は、海水、河川水、湖沼水または地下水のいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の原子力設備。
前記蒸気発生器は、前記密閉容器と前記内筒との間の前記空間内で濃縮された前記外部水中の不純物を器外に排出するブローダウン管を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の原子力設備。