JPH02163699A

JPH02163699A - 原子炉冷却材ｐｈ制御システム

Info

Publication number: JPH02163699A
Application number: JP63318122A
Authority: JP
Inventors: Tsunaaki Fujioka; 藤岡　綱昭
Original assignee: Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1990-06-22
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPH07119829B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野Ｊこの発明は原子力発電所の原子炉一次冷却材のＰＨ制御
システムに関するものである。

［従来の技術］原子炉においては、被曝低減をのために一次冷却材中の
Ｐａｌを一定に調整する水質管理とすることが望まれる
。この一次冷却材中のＰ　ｌ−１を調整するためには、
一次冷却材中のＰＨを下げる性質のほう素濃度の変化に
対応させて、ＰＨを」二げろ性質のリチウムの濃度を調
整する必要がある。

現在までＰ　Ｗ　ＲＩの原子力発電所において、次系冷
却材中リチウム濃度の調整は、定期的に冷ｊ」材のザン
ブリング分析を行いほう索、リチウム濃度を確認して、
必要に応じて（間欠的に）カチオン型樹脂、または、カ
チオン型／アニオン型ミックス樹脂を入れた脱塩塔に冷
却材を手動切替によるバイパス通水する方法であり、こ
れによって、炉内でのＢ　（ｎ、α）反応により発生し
、上昇しでいく冷却材中リブ−ラム濃度を下げる。すな
わち、−・次冷却材を抽出して、カチオン型樹脂を含む
冷却材陽イオン脱塩塔に間欠的に手動切替通水すること
により、リヂウｌ＼を脱塩塔カチオン型（Ｈ＋望）樹脂
に吸着させ、冷却材リチウム濃度を下げることがＣきる
システムとしている。

この従来の技術において、冷却材ほう素濃度の測定は、
約１回／日程度の電位差滴定法等の手分析をベースにし
ており、液に中性子源をあて、１０Ｂ計測をする中性子
源方式、または、マンニラ１〜液を使用づるマンニラ１
〜方式の連続／間欠の計器を使用している。

また、リチウム濃度の測定も、手分析をベースにしてい
る。

［発明が解決しようとする課題］しかるにこのような従来の一次冷却材のｐ　＋−＋調整
技術においてはリヂウムＩ！麿を下げるための脱塩塔に
手動切替にてバイパス通水する場合、冷ｌ」材中リチウ
ム濃度の」二部が速いために、第６図に示すようにリチ
ウムの調整範囲が大きくなる。

またリチウム濃度を下げるための脱ｉ　Ｒ１の手動切替
頻度が多く、運転員の負担が大ぎい。

更に冷却材中ＰＨを高目に一定に維持することにより一
次系の放射性物質の付着量が少なくなり、線量率が下が
るために被暉低誠の効果があるが、上記の理由により、
目標ＰＨより低目の運転時間も長くなる。

なお、第６図中鎖線−・−・−で示す冷１’ＪＩ材リチ
ウム濃度の上限は、一次冷却設億の腐蝕防止のために設
（プており現状はこれ以下の水質管理どしている。また
冷却材中のリチウム濃度は、冷却材中ほう素の炉内のＢ
　（ｎ、α）反応によりリチウムが発生するので上昇す
るが、陽イオン脱塩塔に通水することにより下げ、これ
をくりかえす。この様子を実線で示している。炉心燃料
が燃焼するにつれて冷却材ほう素濃度を下げていくので
、これに対応してリチウム発生率が徐々に下がっていく
いくために、ほう素濃度が高い運転時期にリチウム除去
によるリチウム濃度低下の回数が多い。

この発明はＬ記のような事情に鑑みてなされたものであ
って、一次冷却材のＰＨを最適値に保つにうに冷却材リ
チウム濃度を制御することが可能かつ容易であり、更に
、その様な制御運転操作の省力化を図ることができる原
子力発電所の冷却材Ｐ　Ｒ制御技術を提供Ｍることを目
的とするものである。

ら分岐しているリチウム制御系を有し、前記リチウム制
御系は主配管と前記主配管に接続する脱塩系とリチウム
添加系を有し、前記主配管は主配管制御弁を有し、前記
脱塩系は前記主配管制御弁をバイパスするバイパス管と
前記バイパス管に接続する陽イオン脱塩塔とバイパス管
制御弁を有することを特徴としている。

［作用コ原子炉一次系冷却材ループの冷却材のＰ　Ｈを制御する
場合には、１ｌｌｌＩＩＩｌ信号でリチウム制御系の主
配管制御弁とバイパス管制御弁を開閉制御させ、脱塩塔
への通水を制御してリチウム除去量を制御し、また、リ
チウム添加系により必要量のリチウムを添加して一次冷
却材中のリチウム濃度を制御し、結梁としてＰ　Ｈの調
整を行う。

［課題を解決する１＝めの手段］この目的に対応して、この発明の原子炉冷却材Ｐ１１制
御システムは、原子炉一次冷却材ループか［実施例］第１図において、１はＰ　Ｈ制御系であり、Ｐ　１−１
制御系１はサンプリング系２とリチウム制御系３と演わ
処理装置４とを備えている。ザンプリング系２及びリチ
ウム＄す卯系３は原子炉一次冷却材ルーブ５に接続して
いる。原子炉一次冷却材ループ５は原子炉６、蒸気発生
器７、一次冷却材ボンプ８及びイれらを結ぶ配管１１．
１２．１３とを含ん−Ｃ゛いる。、リンブリング系２は上流端が配管１１から分岐し２土流
喘が体積制御タンク１４に達する１±ンブリング配管１
５を右し、サンプリング配管１５の途中には上流からト
流に向かってサンプル冷却器１６、ｊ′ンモニア除去装
置１７、並列に設けられたほう素８１１８、電導度計２
１が設けられている。

リンブリング配管１５の分岐部には温度語２２が設けら
れている。

ノヂウム制御系３は上流端が配管１２から分岐しＩ一部
端が一次冷却材ボンプ８の出口側に合流するリチウム制
御配管２３とを有し、リチウム制御配管２３の途中には
」二部から下流に向かって、非ｆＵ　’４玲ＪＪＩ器２
４、冷却祠混床式説塩堝２５、主配管制御弁２Ｇ、体積
制御タンク２７、リチウム添加系２８、充填ポンプ３１
、を設け、かつ、主配管制御弁２６をバイパスして脱塩
系３２が設Ｇノられている。

脱塩系３２は主配管制御弁２６をバイパスするバイパス
管３３とバイパス管３３の途中に設置Ｊられた陽イオン
脱塩塔３４とバイパス制御弁３５どを有する。

リチウム添加系２８はリチウム添加タンク３６、リチウ
ム添加ポンプ３７及びリチウム制御片３８を有している
。

なお、４ノンプリング系２にお（プるアンモニア除去装
置１７は一次冷却材中にアンモニアが含Ｊ：れるブラン
１〜の場合にのみ設けられるものである。

第２図に真空脱気法によるアンモニア除去装置１７ａを
示す。アンモニア除去装置１７ａは水位計４１をもつザ
ンブリングタンク４２、サンプル液流量水位調整弁／Ｉ
３、リンプルタンクポンプ４４と及びそれらを結ぶ配管
４５を有している。

また、クナンブルタンク４２の気相部にサンプルガス真
空ポンプ４６を介して廃ガス処理系５６に接続している
。

第３図には高温脱気法に」；る７′ンモニア除去装置１
７ｂが示されている。

アンモニア除去装置１７ｂはザンプルヒーク４７、水位
３１４８をもつり一ンｆルタンク５１、リーンプル液流
準水位調整弁５２、リンプルタンク液冷却器５３及びそ
れらを結ぶ配管５４が接続している。またり′ンブルタ
ンク５１の気相部はり一ンブルタンク圧力調整弁５５を
介して廃ガス処理系５６に接続している。

このＪ、うな楊成のＰ　ｔ（制御系１におけるＰ　Ｈ制
御系の１．を木となるリブウノ＼制御（１次のようにし
てなされる。

一次系の配管１１から高温Ｔｌ＋の一次冷却材の一部を
抽出し、１ノンプル冷ｍ器１６により室温Ｔ　程庶まで
冷却してほう累淵度語１８と電導度ｉｉｌ　２１に通し
−Ｃ湿度Ｔ、（室温）でのほう素濃度、電導度を測定す
る。

ほう素澗度語１８、電導度訓２１は、一般に市販され（
いるので、これらを使用（る。ほう素濃度肝はウェステ
ィングハウス社製等の中性子源方式と日揮装製のマンニ
ット方式等がある。

これらの泪器１８．２１に通した後の液は体積制御タン
ク１４へ戻し、一次冷却材として再使用する。

一次冷却材中にアンモニアが含まれているプラントの場
合には、このアンモニアが電導度に影響を与え、電導度
からリチウム濃度への換算に悪影響を及ぼすので、真空
脱気または大気圧〜数気圧、１００℃〜１５０℃の高温
脱気により連続してアンモニアを除去した後電導度旧に
通水する。このためにアンモニア除去装置１７はリンプ
ル冷却器１６と電導度計２１の間に設置される。真空脱
気法によるアンモニア除去装置１７ｂの場合はリンプル
冷却器１６にて室温以下に冷却材を冷却し−Ｃ１リーン
プリングタンク４２に流し、アンモニアを含むガスはサ
ンプルガス真空ポンプ４６により真空脱気し、廃ガス処
理系５６へ送られ、またアンモニアが除去された液は、
サンプル液ポンプ／１７１にで、電導度計２１に移送覆
る。

リンブリングタンク４２は水位泪４１によりサンプリン
グタンク４２の水位が一定になるように配管４５に設（
Ｊたサンプル液流量水位調整弁４３により調整される。

リングリングタンク４２内には、脱気の効率を」１げる
ためにノズル５７を設けてサンプル冷却器１６からの液
をｊｉｂ状にしてガス液接触表面積を大きくする。

二りだ高温脱気払にＪ、るアン七ニア除去装置１７ｂの
場合は、サンプル冷Ｊ、Ｉｌ器１６にて室温まで、冷却
材を冷却した後にリンブルヒータ４７により１００℃〜
１５０℃程度に温度を上げてサンプルタンク５１に流し
て、アンモニアを含むガスは、サンプルタンク圧力調整
弁５５にて、廃ガス処理系へ送り、またアンニｔアが除
去された液はリンプルタンク液冷却器５３にて、室温ま
で冷却して、雷導度肝２１に移送する。サンプルタンク
５１は、水位計４８によりサンプルタンク５１の水位が
一定に４ｒるように配管５４に設けたサンプル液流量水
位調整弁５５により調整される。リンプルタンク５１内
には、脱気の効率を上げるためにノズル５７を設けて、
リンプルヒータ／１７の出口ラインからの液を粒状にし
て、ガス−液接触表面積を大きくする。

次に、ほう累計１８及び電導度胴２１におＩＪる測定結
果は演算処理装置４に入力し、これらの測定結果に基づ
いて演算処理装置４は目標値となるリチウム濃度を測定
する。

すなわち、リチウム濃度Ｃ１ｊば、Ｃ，、＝ｆ（電導度λ、温度Ｔ、（まう索漠度ＣＢ）と
電導度との相関関係があり、ほう索漠度と電導度と温度
が与えられればこの関係式によりリチウム濃度を求める
ことができる。従って、ほう累計１８と電導爪針２１の
測定結果からリチウム濃度を求めることができる。

一方、原子炉一次系冷却ループから抽出した高温冷却月
は、体積制御系統の再生熱交換器１１、非再生冷却器２
４にて、冷却された後、混床式脱塩塔２５にて浄化され
、体積制御タンク１４に流れる。

更に、この抽出水は、充填ポンプ３１により再生熱交換
器３０を経由して原子炉一次系冷却ループに充填される
。

次に冷却材リチウムａ度］ン１−１コールのだめの制御
は次のようになされる。冷却材ほう索漠度は、炉を運転
づ“るに従って、約ｉｏｏｏｐｐｍから約１Ｑｐｐｒｎ
程度までほぼ比例的に下げていく運用としている。

第４図のようにＰ）−１最適値ａを設定ブ′る。このＰ
　Ｉ−１最適値に＆（Ｊ　１ｍ幅を設定して、リチウム
濃度高信号工Ω定値ｂ−１、低信号設定値ｂ−２を決め
る。

冷却材リチウム濃度が上昇して、高設定値ｂ−１のリチ
ウム濃度となった場合、冷却材リチウム濃度を下げるた
めの陽イオン脱塩塔３／Ｉに通水するラインに切替える
信号と、この通水時間Ｔ（分／回／日）信号を与える。

これによりバイパス管制御弁３５が閉から開になった後
、主配管制御弁２６が間から開となり、Ｔ分間陽イオン
脱塩塔３７′Ｉに通水後、主配管制御弁２６が閉から開
へ、バイパス管制御弁３５１ま、間から閉どなる。また
、冷７ｊ１材リヂウム濃度が■がって、低設置値ｂ−２
のリチウム濃度となった場合、冷却材リチウム濃度を下
げないために陽イオン脱塩ｊｉ３４をバイパスするライ
ンに切替える信号を与える。これにより主配管制御弁２
６は、開状態バイパス管制御弁３５は開状態となる。ロ
ードフォロー運転の揚台は、炉出力を上下させるために
冷却材（よう索漠度調整操作による希釈率の方が炉心か
らのリブラム発生率よりも大きいために、冷却材リチウ
ム濃度は、一般に下がる傾向にあり、このような運転を
行うときには、リチウム添加タンク３Ｇ、リチウム添加
ポンプ３７及びリチウム制御弁３８によりリチウム濃度
低信号ｔ）−２にて、原子炉一次系冷却ループにリチウ
ムを一定間添加する。脱塩に１通水時間Ｔは、予め一定
に設定されるか、炉内のりヂウム発生率及び一次系補給
量、す１出坦をベースにした経時的な冷却材リチウム濃
度予測シミコレジョンプログラムにより冷却材Ｐ　ｌ−
１最適値にするための単位時間当たりのリヂウム除去喰
を演算処理装置４で計録して陽イオン脱塩塔３／Ｉへの
通水時間Ｔを油筒する設泪どすることもできる。

［発明の効果］この発明の原子炉冷却＋Ｊ　Ｐ　＋−１制御システムで
はＰｌ−１最適値にほぼ一ノイッディングした冷却材リ
チウム濃度の＝１ン１−ｆ］−ルができるために現行よ
り原子炉一次系冷却材の線量率が最少となる設定最適Ｐ
　Ｈを常に維持できる。これにより作業員の放射線被曝
低減の効果が出てくる。

しかもそれに必要なリンブリング、分析及び運転の省力
化を図ることができる。

第５図にこの発明の制御システムにより１回／日の陽イ
オン脱塩塔への通水時間を一定に設定した場合の運転時
リチウム濃度変化を示す。

毎の単位時間当たりのリチウム除去量が通水時間下（分
／回／日）を決めておき、陽イオン脱塩塔３４に定期的
にＴ分通水出来るように主配管制御弁２６、バイパス管
制御弁３５を開閉作動させるプログラムの制御系とする
こともできる。

また膏ナンプリング系２及び演算処理装置４を設置プな
いで、炉運転中に炉内ほう索漠度、一次補給吊、排出量
をベースに経時的な冷却材リチウム濃度予測シミュレー
ションプログラムにより、定期的に冷却ＵＰＨ最適値に
するための単位時間当たりのリチウム除去量及び通水時
間Ｔを設定しながら陽イオン脱塩塔３／４に通水できる
ように、主配管制御弁２６、バイパス管制御弁３５を開
閉作動させるプログラムの制御系とすることもできる。

［他の実施例］この発明は上記したもののほか、次に示す内容に１おい
てし実施づ−ることが（゛さる。

号なわら、リンブリング系２及び演算処理装置４を設け
ないで、炉運転前に１リ−イクル中の１日

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係わるＰ）ｌ制御系を示
す構成説明図、第２図はアンモニア除去装置の一例を示
す構成説明図、第３図はアンモニア除去装置の他の例を
示す構成説明図、第４図はリチラム濃度最適値の時間変
化を示すグラフ、第５図（ま運転時のリチウム濃度変化
を示すグラフ、及び第６図は冷却材中のほう索漠度に対
するリチウム濃度変化を示リグラフである。１・・・Ｐ）−１制御系、　２・・・リンブリング系、
３・・・リチウム制御弁、　４・・・演算処理装置、５
・・・原子炉一次冷却材ループ、　６・・・原子炉、７
・・・蒸気発生器、　８・・・一次冷却材ボンブ、１１
．１２，１３．１４・・・配管、１５・・・４Ｊンブリング配管、１６・・・リンプル冷却器、１７・・・アンモニア除去装置、　１８・・・ほう累計
、２１・・・電導爪針、　２２・・・温度計、２３・・
・リチウム制御弁管、　２４・・・非再生冷却器、２５
・・・混床式脱塩塔、　２６・・・主配管制御弁、２８
・・・リチウム添加系、３１・・・充填ポンプ、　３２・・・脱塩系、３３・・
・バイパス管、　３１・・・陽イオン脱塩塔、３５・・
・バイパス管制御弁、３６・・・リチウム添加タンク、３７・・・リチウム添加タンク、３８・・・リチウム制御弁、　４１・・・水位計、４２
・・・サンプルタンク、４３・・・サンプル液流量水位調整弁、４４・・・サン
プル液ポンプ、　４５・・・配管、４６・・・サンプル
ガス真空ポンプ、４７・・・サンプルヒータ、　７１８・・・水位耐、５
１・・・サンプルタンク、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原子炉一次冷却材ループから分岐しているリチウ
ム制御系を有し、前記リチウム制御系は主配管と前記主
配管に接続する脱塩系とリチウム添加系を有し、前記主
配管は主配管制御弁を有し、前記脱塩系は前記主配管制
御弁をバイパスするバイパス管と前記バイパス管に接続
する陽イオン脱塩塔とバイパス管制御弁を有することを
特徴とする原子炉冷却材ＰＨ制御システム
（２）原子炉一次冷却材ループから分岐しているサンプ
リング系とリチウム制御系と及び演算処理装置とを備え
、前記サンプリング系はほう素濃度計と電導度計を有し
、前記リチウム制御系は主配管と前記主配管に接続する
脱塩系とリチウム添加系を有し、前記主配管は主配管制
御弁を有し、前記脱塩系は前記主配管制御弁をバイパス
するバイパス管と前記バイパス管に接続する陽イオン脱
塩塔とバイパス管制御弁を有し、前記ほう素濃度計及び
電導度計の出力信号から前記演算処理装置により制御信
号を発生させ、前記制御信号により前記主配管制御弁と
前記バイパス管制御弁を制御するように構成したことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉冷却材Ｐ
Ｈ制御システム