JPH02243999A - Direct cycle type nuclear power plant and method of operating the plant - Google Patents

Direct cycle type nuclear power plant and method of operating the plant

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JPH02243999A
JPH02243999A JP1063753A JP6375389A JPH02243999A JP H02243999 A JPH02243999 A JP H02243999A JP 1063753 A JP1063753 A JP 1063753A JP 6375389 A JP6375389 A JP 6375389A JP H02243999 A JPH02243999 A JP H02243999A
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和彦 赤嶺
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新藤 紀一
Katsumi Osumi
大角 克己
Hisao Ito
久雄 伊藤
Hidefumi Ibe
英史 伊部
Hidetoshi Karasawa
唐沢 英年
Hisato Tagawa
久人 田川
Makoto Nagase
誠 長瀬
Shunsuke Uchida
俊介 内田
Eiji Kikuchi
菊池 英二
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Abstract

PURPOSE:To suppress the increase of a dose by N-16 of a turbine system without adversely affecting the dose rate of the plant by injecting an N oxide into a reactor and injecting an alkaline material, such as Na ions, therein. CONSTITUTION:An N oxide injecting device 2 is connected to a feed water system and an alkaline material injecting device 1 is connected to a reactor coolant cleaning system 7 in order to control the rate of injection in correspondence to the quality of reactor water. The injection rate of the alkaline material is controlled in such a manner that the pH of the reactor water is kept within a 7.0 to 8.5 range while the water quality is measured by a water quality monitor 3. The transfer of the pH to an acid side and the increase of an electrical conductivity are resulted from the injection of only the N oxide but can be suppressed if the alkaline material is previously added to the water. In general, impurity ions (SO4<2-> ions) coexist in the reactor water and, therefore, the change rate of the water quality with respect to the substrate rate varies slightly with the plants by the influence thereof. The control of the injection rate under direct monitoring of the reactor water quality is, therefore, effective.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放射性窒素原子”Nのキャリーオーバーに起因
する主蒸気系及びタービン系における線量率の低減に寄
与する直接サイクル型原子力プラント及びその運転方法
に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a direct cycle nuclear power plant and its operation that contributes to reducing the dose rate in the main steam system and turbine system caused by the carryover of radioactive nitrogen atoms. Regarding the method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

沸騰水型原子力プラント(BWR) 、新型転換炉を有
する原子カプラント(ATR)などのような直接サイク
ル型原子力プラントでは炉心の核分裂反応熱により原子
炉で発生した水蒸気により直接タービンを駆動するが、
炉心で原子炉炉水(以下、炉水と称す)の水分子中の酸
素原子が中性子照射により放射化される結果生成する放
射性の窒素原子18Nのキャリーオーバーがタービン系
線量率の原因となる。16Nによるタービン系の線量率
は主蒸気配管の表面線量率にして数R/hになるが、以
下の2つの点で更に低減が必要である。
In direct cycle nuclear power plants such as boiling water nuclear plants (BWR) and nuclear reactors with new converter reactors (ATR), the steam generated in the reactor by the heat of the nuclear fission reaction in the core directly drives the turbine.
Carryover of radioactive nitrogen atoms (18N) generated as a result of oxygen atoms in water molecules of reactor water (hereinafter referred to as reactor water) being activated by neutron irradiation in the reactor core causes the turbine system dose rate. The dose rate of the turbine system due to 16N is several R/h in terms of the surface dose rate of the main steam piping, but further reduction is required in the following two points.

(1)原子炉運転中における点検作業時の放射線被曝低
減。
(1) Reducing radiation exposure during inspection work during reactor operation.

(2)原子力発電所敷地境界における線量率規制。(2) Dose rate regulations at nuclear power plant site boundaries.

(スカイシャイン規制)。(Skyshine regulations).

上記の目的のため、従来は主蒸気配管の両側及び上部を
鉄板により遮蔽してきたが、原子炉における16Nの発
生及び放出を抑制する面からの対策は現象そのものの理
解が進んでいなかったために行なわれていなかった。
For the above purpose, conventionally both sides and the top of the main steam piping have been shielded with steel plates, but measures to suppress the generation and release of 16N in nuclear reactors have not been well understood due to the lack of understanding of the phenomenon itself. It had not been done.

我が国の原子炉で適用されているような応力。Stresses like those applied in our nuclear reactors.

材料面での鋭敏化ステンレス鋼の応力腐食割れ抑制策が
施されていないプラン1へでは、水素注入により原子炉
炉水中の酸素濃度の低減策が広く適用されつつあるが、
その場合、水素注入量を増すにつれ、主蒸気中の18N
濃度が増加するという問題が注入試験をしたプラントで
確認されており、上記のスカイシャインとの関連で水素
注入が実施できないプラントもある。このたぬに例えば
特開昭57−194399号公報あるいは特開昭62−
151797号公報に記載された原子カプラントが提案
されている。
In Plan 1, where measures to suppress stress corrosion cracking of sensitized stainless steel have not been implemented in terms of materials, measures to reduce the oxygen concentration in reactor water through hydrogen injection are being widely applied.
In that case, as the amount of hydrogen injection increases, the amount of 18N in the main steam increases.
The problem of increased concentration has been identified in plants where injection tests have been conducted, and some plants are unable to perform hydrogen injection due to the skyshine mentioned above. For example, JP-A-57-194399 or JP-A-62-
An atomic couplant described in Japanese Patent No. 151797 has been proposed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術のうち、特開昭57−194399号公報
記載のものは、NZを除去する装置を設けたものである
。しかし、実質的に16NはN2の化学形態では存在せ
ず、NOxの形態で水蒸気中に随伴してくる。従って、
Nz除去装置では該IONを効果的に除去することは到
底不可能である。又、特開昭62−151797号公報
記載のN2ガス注入装置の場合は、”NHaと1BNH
aの同位体交換反応効率が悪いという欠点がある。
Among the above-mentioned conventional techniques, the one described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-194399 is provided with a device for removing NZ. However, 16N does not substantially exist in the chemical form of N2, but accompanies water vapor in the form of NOx. Therefore,
It is completely impossible to effectively remove the ION using a Nz removal device. In addition, in the case of the N2 gas injection device described in JP-A-62-151797, "NHa and 1BNH
The drawback is that the isotope exchange reaction efficiency of a is low.

本発明の目的は、プラントの線量率と炉内の腐食環境に
悪影響を与えずに、タービン系のN−16による線量上
昇を抑制することを特徴とした直接サイクル型原子力プ
ラント及びその運転方法を提供することにある。
The purpose of the present invention is to provide a direct cycle nuclear power plant and its operating method, which are characterized by suppressing the increase in dose due to N-16 in the turbine system without adversely affecting the dose rate of the plant and the corrosive environment inside the reactor. It is about providing.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的は、炉内へ窒素酸化物を注入すると共に、ナト
リウムイオンのようなアルカリ物質を注入することによ
って達成することができる。
The above objective can be achieved by injecting nitrogen oxides into the furnace as well as an alkaline substance such as sodium ions.

〔作用〕[Effect]

本発明は第一には、113Nが半減期7.2秒で非放射
性の酸素原子に変換するという性質を用いる。
The present invention first uses the property that 113N converts into non-radioactive oxygen atoms with a half-life of 7.2 seconds.

即ち、16Nを半減期に相当する時間あるいはそれ以上
の時間、圧力容器内の液相に保持することができれば、
それだけで主蒸気中の18Nを半分以下の濃度にするこ
とができる。液相への保持手段は以下の発見に基づいて
いる。即ち、 (1)16Nは16NOの化学形態で主蒸気中に放出さ
れる。
That is, if 16N can be maintained in the liquid phase within the pressure vessel for a period of time corresponding to its half-life or longer,
This alone can reduce the concentration of 18N in the main steam to less than half. The retention means in the liquid phase are based on the following discoveries. (1) 16N is released into the main steam in the chemical form of 16NO.

(ii)  水素原子濃度が増加すると16 N O放
出量が増える。
(ii) As the hydrogen atom concentration increases, the amount of 16 N O released increases.

従って、18Nの低減は水素原子濃度を減らすか、OH
ラジカル濃度を増やし16NOの水中平衡濃度を低減す
る手段により達成される。
Therefore, the reduction of 18N will either reduce the hydrogen atom concentration or OH
This is achieved by increasing the radical concentration and reducing the equilibrium concentration of 16NO in water.

このためには、原子炉炉水中に放射性窒素酸化物を陰イ
オンに変換するために、水素原子と反応して水素原子濃
度を低減させる作用を有する水素ラジカル捕捉剤を原子
炉炉水中に注入すればよい。
To this end, a hydrogen radical scavenger that reacts with hydrogen atoms to reduce the concentration of hydrogen atoms must be injected into the reactor water to convert radioactive nitrogen oxides into anions. Bye.

原子炉炉水への注入は必ずしも原子炉内の水に直接挿入
する必要はなく、給水域は復水系統から注入してもよい
、また、水素原子濃度の低減あるいはOH濃度の増加と
いう点から考えられる対策の有効性をNOを例として解
析により18NO低減効果を評価する。第3図は注入量
を変えた時の水蒸気中の16NO濃度、炉水中の酸素、
過酸化水素。
Injection into the reactor reactor water does not necessarily have to be directly inserted into the water inside the reactor, and the water supply area may be injected from the condensate system. The effectiveness of possible countermeasures will be evaluated by analyzing the NO 18 NO reduction effect using NO as an example. Figure 3 shows the 16NO concentration in steam, oxygen in reactor water, and
hydrogen peroxide.

硝酸、亜硝酸濃度の計算値を示したものである。This shows the calculated values of nitric acid and nitrite concentrations.

炉心入口濃度にして10−6〜10−’mo Q / 
nの濃度に保持すれば約−桁16No濃度が低減できる
ことがわかる。さらに、酸化、過酸化水素の低減効果も
期待できることが分かる。
The core inlet concentration is 10-6 to 10-'mo Q/
It can be seen that if the concentration is maintained at n, the 16No concentration can be reduced by about a minus order. Furthermore, it can be seen that the effect of reducing oxidation and hydrogen peroxide can be expected.

以上の結果は次のように解釈できる。即ち、注入した成
分が水の放射線生成物と反応する結果。
The above results can be interpreted as follows. ie, the result of the injected components reacting with the radiation products of the water.

Noの濃度が増加する過程で、例えば、NOx−+H−
+NO+OH−=(1)NOz+H−+N0a−+H+
        ・−(z)などの反応により水素原子
の平衡濃度が低下しH+OH→Hto        
    −(3)などの反応も進行しにくくなり相対的
にOHラジカルの濃度も増加する。したがって炉心で生
成した18Nが16NOになっても、 ”NO+OH−+H++18NOz−−(4)によって
亜硝酸の形態をとりやすく、−底面硝酸になると。
In the process of increasing the concentration of No, for example, NOx-+H-
+NO+OH-=(1) NOz+H-+N0a-+H+
・The equilibrium concentration of hydrogen atoms decreases due to reactions such as -(z), and H+OH→Hto
Reactions such as -(3) also become difficult to proceed, and the concentration of OH radicals increases relatively. Therefore, even if the 18N produced in the reactor core becomes 16NO, it will easily take the form of nitrous acid due to ``NO+OH-+H++18NOz--(4), and become -basic nitric acid.

IBNOx−+H−+”NO+OH−−(5)の反応は
水素原子濃度が低いので進行しにくくなる0以上のよう
にして18NOの平衡濃度が低くなるので主蒸気中の1
8NO濃度も低減することになる。一方、過酸化水素や
酸素濃度が減るのは。
The reaction of IBNOx-+H-+"NO+OH--(5) is difficult to proceed because the hydrogen atom concentration is low. As the concentration of 18NO becomes higher than 0, the equilibrium concentration of 18NO becomes low, so 1 in the main steam
8NO concentration will also be reduced. On the other hand, hydrogen peroxide and oxygen concentrations decrease.

NOx−+HzOz−+N0s−+HzO−(6)など
の反応によると考えられる。
This is thought to be due to reactions such as NOx-+HzOz-+NOs-+HzO-(6).

一方、10−’moQ/Q程度まで注入すると硝酸。On the other hand, when injected to about 10-'moQ/Q, nitric acid.

亜硝酸が高濃度になり、また酸素の濃度も増加するので
、あまり大量の注入には問題があることが分かる。炉水
中のNO−とN Oa−イオン濃度を増加させることは
、炉水pHと導電率に影響するものである。炉水のpH
の低下や導電率の上昇は一般的には、材料腐食性や放射
能挙動へ影響すると考えられている。このためプラント
の線量レベルを上昇させるなど悪影響の要因になること
が予想されるため、これらの点に留意して水質をコント
ロールする必要がある。
It can be seen that there is a problem with injecting too large a quantity because the concentration of nitrite becomes high and the concentration of oxygen also increases. Increasing the NO- and NOa- ion concentrations in reactor water will affect reactor water pH and conductivity. Reactor water pH
It is generally believed that a decrease in conductivity and an increase in conductivity affect material corrosivity and radioactivity behavior. This is expected to cause negative effects such as increasing the radiation dose level in the plant, so it is necessary to keep these points in mind when controlling water quality.

本発明では、さらに窒素酸化物を注入する際、ナトリウ
ムイオンのようなアルカリ物質を添加することにより炉
水pHを常に中性〜アルカリ側にあるように水質を制御
する。
In the present invention, when nitrogen oxides are injected, an alkaline substance such as sodium ions is added to control the water quality so that the pH of the reactor water is always on the neutral to alkaline side.

又、硝酸イオンと亜硝酸イオンが不純物として存在する
系では当量導電率が高い水素イオン濃度が高いことによ
り、炉水の導電率が高くなる。しかしながら、ナトリウ
ムイオンを添加して、弱アルカリ側に水質をコントロー
ルした場合には、解離定数の関係により水素イオン濃度
が低下することより、相対的に導電率の変動は少なくな
る。
Furthermore, in systems where nitrate ions and nitrite ions exist as impurities, the conductivity of reactor water increases due to the high concentration of hydrogen ions that have a high equivalent conductivity. However, when sodium ions are added to control the water quality to the weakly alkaline side, the hydrogen ion concentration decreases due to the relationship of the dissociation constant, and the fluctuation in conductivity becomes relatively small.

以上のことより、炉水のpHと導電率は窒素酸化物を注
入しても極力変化しない・ように管理される。これによ
り、材料の腐食抑制を図ると共に、炉水の放射能濃度の
上昇抑制を図る。
From the above, the pH and conductivity of reactor water are managed so that they do not change as much as possible even when nitrogen oxides are injected. This will not only suppress corrosion of materials but also suppress the rise in radioactivity concentration in reactor water.

アルカリ物質の注入量は炉水pHと導電率を極カ一定に
維持するようにコントロールされるので窒素酸化物の注
入が中断する場合でも炉水のpHと導電率の変動は少な
い。
Since the amount of alkaline material injected is controlled to keep the reactor water pH and conductivity extremely constant, there is little variation in the reactor water pH and conductivity even if nitrogen oxide injection is interrupted.

以上の点を以下に図面とデータにより説明する。The above points will be explained below using drawings and data.

第2図はタービン系の181tJの生成メカニズムの考
え方を示す0通常運転時においてタービン系の18Nは
一酸化窒素(NO)として炉水から主蒸気中に移行して
いると考えられている。又、窒素化合物は、炉内におい
て亜硝酸イオンや硝酸イオンとして存在し、第2図に示
すようにバランスしているものと考えられる。水素注入
、等により炉水が還元状態になった場合には、相対的に
揮発性NOが増大し、主蒸気中のNo濃度が増えるもの
と考えられている。NOは18NOも随伴するため、タ
ービン系の線量率も上昇するものと考えられている。炉
水中にNOz、No、Not−、Nz、Nz01等の窒
素酸化物を注入することにより、Noの主蒸気中への移
動量を抑えることが考えられている。
Figure 2 shows the concept of the generation mechanism of 181 tJ in the turbine system.During normal operation, 18N in the turbine system is thought to be transferred from the reactor water to the main steam as nitrogen monoxide (NO). In addition, nitrogen compounds exist in the furnace as nitrite ions and nitrate ions, and it is thought that they are balanced as shown in FIG. 2. It is believed that when reactor water is reduced to a reduced state due to hydrogen injection or the like, volatile NO increases relatively and the NO concentration in main steam increases. Since NO is accompanied by 18NO, it is thought that the dose rate of the turbine system will also increase. It has been considered to suppress the amount of No transferred into main steam by injecting nitrogen oxides such as NOz, No, Not-, Nz, and Nz01 into reactor water.

第3図に示すようにNOの注入により主蒸気中111N
O濃度が低減される。一方、NOの注入に伴い、炉水中
のN Ox−とN0a−の濃度が増加することが示され
ている。注入量としては炉心入口のNo濃度を10−’
woQ/Ωとした場合、生成するNO2−は約90pp
b 、 NO3−は約30ppbであることが示されて
いる。このことにより、アルカリ物質の注入量は、これ
ら、Not−、N0a−濃度に対し、少なくとも化学量
論的に中和できる量とする。例えばNaN0a(分子量
85)の場合にはNa:N0a=23:62を注入量の
目安とすることができる。
As shown in Figure 3, 111N is added to the main steam by injection of NO.
O concentration is reduced. On the other hand, it has been shown that the concentration of NOx- and NOa- in reactor water increases with the injection of NO. As for the injection amount, the No concentration at the core inlet was set to 10-'
When woQ/Ω, the generated NO2- is approximately 90pp
b, NO3− is shown to be approximately 30 ppb. Accordingly, the amount of the alkaline substance to be injected is set to an amount that can at least stoichiometrically neutralize these Not- and N0a- concentrations. For example, in the case of NaN0a (molecular weight 85), the injection amount can be set to Na:N0a=23:62.

次に、炉水放射能濃度抑制の観点より、アルカリ物質の
注入効果を示す、第4図は炉水pHを変えた場合の燃料
棒表面クラッドからのコバルト溶出速度に関する実験結
果を示す6本図に示すように炉水のpHをアルカリ側に
管理することによりコバルトフェライトからのコバルト
溶出速度は低下する。言い換えると炉水のpHが6のよ
うな酸性側であるとコバルト溶出速度が増大し、炉水の
放射能濃度の上昇をもたらすが、アルカリ側にすること
によりそれを防ぐことが可能となる。
Next, from the viewpoint of suppressing the radioactivity concentration in the reactor water, the effect of injection of alkaline substances is shown. Figure 4 shows the experimental results regarding the cobalt elution rate from the fuel rod surface cladding when the pH of the reactor water is changed. As shown in Figure 2, by controlling the pH of reactor water to be alkaline, the rate of cobalt elution from cobalt ferrite is reduced. In other words, if the pH of the reactor water is on the acidic side such as 6, the cobalt elution rate will increase, leading to an increase in the radioactivity concentration of the reactor water, but this can be prevented by setting it on the alkaline side.

さらに材料の腐食環境の面での硝酸イオンの影響を評価
した例を説明する。
Furthermore, an example will be explained in which the influence of nitrate ions on the corrosive environment of materials was evaluated.

第5図はC0RRO5ION VoQ44. &11.
1988. p791〜799でW、 E 、Ruth
erらの報告している水中不純物濃度と材料試験の結果
より、硝酸イオンに関連した結果のみ抜粋したものを示
す。本図に示されるように炉水中に、NOx−がHNO
aの形で存在すると純水に対して材料の応力腐食割れの
感受性が増す、しかしながらNo8−がNaN0aのよ
うにナトリウムイオンとの塩の形で存在した場合には応
力腐食割れの感受性はむしろ低下し、純水と同レベルで
不純物としての影響は無視できることが判る0本実験で
はN Ox−の影響性を評価しているが、NOx−につ
いても同様の効果があるものと考えられる。
Figure 5 shows C0RRO5ION VoQ44. &11.
1988. W, E, Ruth on p791-799
From the water impurity concentration and material test results reported by Er et al., only the results related to nitrate ions are shown. As shown in this figure, NOx- is converted to HNO in the reactor water.
If No8- exists in the form of a, the susceptibility of the material to stress corrosion cracking increases with respect to pure water.However, if No8- exists in the form of a salt with sodium ions, such as NaN0a, the susceptibility to stress corrosion cracking actually decreases. However, the influence of NOx- was evaluated in this experiment, which showed that the influence as an impurity is negligible at the same level as pure water, and it is thought that NOx- has a similar effect.

以上のことより、窒素酸化物を注入と併せて、それによ
って生成するN011−、NO3−と中和するだけのア
ルカリ物質、例えばNaOHを注入することにより、燃
料棒表面に付着しているクラッドからの放射性核種の溶
出による炉水放射能の濃度上昇、更には、プラントの線
量上昇を抑制できる共に、応力腐食割れの感受性を抑制
することができる。又、材料の全面腐食に関しても水質
が中性よりもむしろアルカリ側である方が材料表面に不
働態膜が形成され、腐食が抑えられ、この面からも望ま
しいと言える。又、このことは原子炉一次系の炭素鋼配
管等への放射性核種の蓄積を抑制する効果を期待できる
ものである。
Based on the above, by injecting nitrogen oxides and an alkaline substance such as NaOH that neutralizes the N011- and NO3- produced thereby, it is possible to remove the crud attached to the fuel rod surface. It is possible to suppress the increase in the concentration of radioactivity in the reactor water due to the elution of radionuclides, as well as the increase in the dose of the plant, and also to suppress the susceptibility to stress corrosion cracking. Also, with regard to general corrosion of the material, it is preferable for the water quality to be alkaline rather than neutral, since a passive film is formed on the surface of the material and corrosion is suppressed, which is also desirable. Moreover, this can be expected to have the effect of suppressing the accumulation of radionuclides in the carbon steel piping of the primary reactor system.

次に炉水中の溶存酸素濃度を水素原子と結合させ低減す
る方法において、−次冷却水中に水素を注入する方法が
考えられている。水素注入量を増すにつれ、主蒸気中の
放射性窒素18N濃度が増加し、タービン系線量率が増
加するという問題が生じることが知られている。この問
題を回避するために、16Nを原子炉炉水中に保持し気
相中への移行量を減らすことが必要となる。’8Nは1
8NOの形態で気相中へ移行しタービン系線量率を増加
させると考えられる。そこで18NOを陰イオン成分に
変化させ、IIINを原子炉炉水中に保持し気相への移
行量を減らすことが有効な手段となる。炉水中に水素と
窒素化合物を同時注入した場合の炉心出口における各成
分濃度と蒸気中IQNO濃度をシミュレーションした。
Next, as a method of reducing the dissolved oxygen concentration in reactor water by combining it with hydrogen atoms, a method of injecting hydrogen into secondary cooling water has been considered. It is known that as the amount of hydrogen injection increases, the concentration of radioactive nitrogen 18N in the main steam increases, causing the problem that the turbine system dose rate increases. In order to avoid this problem, it is necessary to maintain 16N in the reactor water to reduce the amount of 16N transferred into the gas phase. '8N is 1
It is thought that it migrates into the gas phase in the form of 8NO and increases the turbine system dose rate. Therefore, an effective means is to convert 18NO into an anion component and retain IIIN in the reactor water to reduce the amount transferred to the gas phase. We simulated the concentration of each component at the core exit and the IQNO concentration in steam when hydrogen and nitrogen compounds were simultaneously injected into reactor water.

1例として、炉水中に水素を100PPb注入し、同時
に窒素化合物として、No、NO2,N0z−、N0a
−、NHa、NHa+をI X 10−BwoQ/ Q
注入した場合のシミュレーション結果を第1表に示す。
As an example, 100PPb of hydrogen is injected into the reactor water, and at the same time, as nitrogen compounds, No, NO2, NOz-, NOa
-, NHa, NHa+ I X 10-BwoQ/Q
Table 1 shows the simulation results for the case of injection.

これより、いずれの窒素化合物を注入した場合において
も、注入しなかった場合に比べて蒸気中16NO濃度を
低減できることがわかる。さらにこの場合には、水素の
みを注入する場合よりも溶存酸素濃度は1桁以上低減で
きることがわかる0以上の結果は次のように解釈できる
。すなわち、注入した窒素化合物が1例えば。
This shows that no matter which nitrogen compound is injected, the 16NO concentration in the steam can be reduced compared to the case where no nitrogen compound is injected. Furthermore, in this case, the result of 0 or more, which shows that the dissolved oxygen concentration can be reduced by one order of magnitude or more compared to when only hydrogen is injected, can be interpreted as follows. That is, if the implanted nitrogen compound is 1, for example.

NOx−+H−+NO+0H− NOx+H→N Ox−+ H+ などの反応により水素原子の濃度を低下させH+OH→
H20 などの反応が進行しにくくなり相対的にOHラジカルの
濃度が増加する。水素と酸素はOHラジカルを介して水
となるので、炉水中の溶存酸素と注入水素の結合反応が
加速され、溶存酸素濃度が低下すると考えられる。また
、この場合においても窒素化合物を注入した場合に生成
するNot−やN0a−による炉水のpH変化は、給水
中にアルカリイオンを添加して中和することにより調整
することができる。
NOx-+H-+NO+0H- NOx+H→N Ox-+ H+ decreases the concentration of hydrogen atoms through reactions such as H+OH→
Reactions such as H20 become difficult to proceed, and the concentration of OH radicals increases relatively. Since hydrogen and oxygen become water via OH radicals, it is thought that the bonding reaction between dissolved oxygen in the reactor water and injected hydrogen is accelerated and the dissolved oxygen concentration decreases. Also in this case, pH changes in reactor water due to Not- and N0a- generated when nitrogen compounds are injected can be adjusted by neutralizing by adding alkali ions to the feed water.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面により本発明の詳細な説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第1図はBWRの概略図である。第1図では、沸騰水型
原子力プラントの概略構成を示したもので、窒素酸化物
注入装置2は給水系に接続され、アルカリ物質注入装置
は原子炉浄化系7に接続される。窒素酸化物注入装置の
注入点は給水系の他に原子炉浄化系7.制御棒駆動装置
、炉内計装管、等が考えられる。一方、アルカリ物質注
入装置1は、原子炉炉水水質に対応して注入量制御を行
なうため原子炉水の存在する系統、即ち、原子炉再循環
系6や原子炉冷却材浄化系7に接続される。
FIG. 1 is a schematic diagram of a BWR. FIG. 1 shows a schematic configuration of a boiling water nuclear power plant, in which a nitrogen oxide injection device 2 is connected to a water supply system, and an alkali material injection device is connected to a reactor purification system 7. In addition to the water supply system, the injection point of the nitrogen oxide injection device is the reactor purification system7. Possible sources include control rod drive devices, in-core instrumentation tubes, etc. On the other hand, the alkaline substance injection device 1 is connected to the system where reactor water exists, that is, the reactor recirculation system 6 and the reactor coolant purification system 7, in order to control the injection amount according to the reactor water quality. be done.

本実施例ではアルカリ物質の注入量は、炉水のpHモニ
タ等の水質モニタ3で水質を計測しながら、炉水のpH
を7.0〜8.5の範囲内になるよう制御される0本実
施例では炉水水質のモニタリングをpHで行なっている
がその他に導電率を計測しながら注入量を制御すること
も考えられる。
In this example, the amount of alkaline substance injected is determined by adjusting the pH of the reactor water while measuring the water quality with a water quality monitor 3 such as a pH monitor of the reactor water.
In this example, the reactor water quality is monitored using pH, but it is also possible to control the injection amount while measuring conductivity. It will be done.

又、その他に材料腐食電位やき裂進展速度をモニタしな
がら注入量を制御することも考えられる。
In addition, it is also possible to control the injection amount while monitoring the material corrosion potential and crack growth rate.

さらに、炉水サンプリング系でのオンラインイオンクロ
マトグラフによる硝酸イオン濃度の実測値に基づく注入
量の制御方式も考えられる。又、アルカリ物質の注入点
を給水系にすると給水水質を変化させる心配があるため
、原子炉水の存在する系統での注入が特に有効である。
Furthermore, a method of controlling the injection amount based on the actual measured value of nitrate ion concentration by online ion chromatography in the reactor water sampling system is also considered. Furthermore, if the alkaline material is injected into the water supply system, there is a risk that the quality of the water supply will change, so injection into the system where reactor water is present is particularly effective.

次に本発明を実施した場合の炉水P H+導電率に対す
る効果を第6図により説明する。本図に示すように無注
入時水質のケース、窒素酸化物のみ注入したケース、窒
素酸化物とアルカリ物質を同時注入したケースの3ケー
スについてのpHと導電率の評価例を示す0本図に示す
ようにケース2のように窒素酸化物のみの注入では、p
Hの敵側への移行と導電率の増大をもたらすが、ナトリ
ウムイオンのようなアルカリ物質を添加しておくことに
よりこれを抑えることができる。ただし第6図は不純物
が含まれないケースをベースとしているが一般的には炉
水中にはSO4”−イオン、等の不純物イオンが共存し
ているケースが一般的であるのでそれらの影響によりプ
ラントにより注入量に対する水質変化量は多少パラつく
と考えられる。
Next, the effect on the reactor water P H+ conductivity when the present invention is implemented will be explained with reference to FIG. As shown in this figure, this figure shows an evaluation example of pH and conductivity for three cases: the case of water quality without injection, the case where only nitrogen oxides were injected, and the case where nitrogen oxides and alkaline substances were simultaneously injected. As shown in Case 2, when only nitrogen oxide is implanted, p
This results in H migration to the enemy side and an increase in electrical conductivity, but this can be suppressed by adding an alkaline substance such as sodium ions. However, although Figure 6 is based on the case where no impurities are included, in general there are cases where impurity ions such as SO4''-ions coexist in the reactor water. Therefore, it is thought that the amount of change in water quality with respect to the amount of injection varies somewhat.

従って、炉水水質を直接モニタリングしながら注入量を
制御することが適格な制御に有効である。
Therefore, controlling the injection amount while directly monitoring the reactor water quality is effective for proper control.

第7図には、窒素酸化物の注入量に対するpHと導電率
の効果を説明する評価例示す、上図はアルカリ物質を添
加しないケース、下図はアルカリ物質をあらかじめ添加
しておき、窒素酸化物の注入量を変えたケースである6
本図でも判るようにアルカリ物質を添加していないケー
スでは窒素酸化物の注入により水質は悪い方向に変化す
るが、アルカリイオンの存在下で窒素酸化物を注入する
ケースの方は導電率、pHへの影響がむしろ緩和され、
変化が少なくなることが示される。BWRの原子炉水は
水質基準により、pHと導電率の基準値が各々5.6〜
8.6.<1μS / 3と決められており、基本的に
はこの基準を逸脱することなく、十分に満足する方向と
なるのが特徴となる。
Figure 7 shows an evaluation example to explain the effects of pH and conductivity on the amount of nitrogen oxides injected. This is a case in which the injection amount of 6 was changed.
As can be seen in this figure, in the case where no alkaline substances are added, the water quality changes for the worse due to the injection of nitrogen oxides, but in the case where nitrogen oxides are injected in the presence of alkaline ions, the conductivity and pH change. If anything, the impact on
It is shown that there are fewer changes. BWR reactor water has standard values of pH and conductivity of 5.6 to 5.6, respectively, according to water quality standards.
8.6. <1μS/3, and is characterized by the fact that it basically does not deviate from this standard and satisfies it.

第8図には、炉水水質条件での粒界型応力腐食割れ(I
GSCC)の発生有無に関して導電率と腐食電位との関
係を示す1本図に示されるように一般的には導電率が高
くなると応力腐食割れ発生例は増すことが判る。このこ
とから、アルカリイオンの添加による導電率の低減は、
応力腐食割れ対策の観点からも有効な処置であると考え
られる。
Figure 8 shows intergranular stress corrosion cracking (I) under reactor water quality conditions.
As shown in this figure, which shows the relationship between electrical conductivity and corrosion potential with respect to the occurrence of GSCC), it can be seen that, in general, as the electrical conductivity increases, the occurrence of stress corrosion cracking increases. From this, the reduction in conductivity due to the addition of alkali ions is
This is also considered to be an effective measure from the perspective of stress corrosion cracking countermeasures.

注入するアルカリ物質についてはNaOHやKOH,L
iOHのようなアルカリ金属水酸化物。
Regarding the alkaline substances to be injected, NaOH, KOH, L
Alkali metal hydroxides such as iOH.

Ca(OH)zのようなアルカリ土類金属酸化物、等が
考えられる。この中でもアルカリ金属水酸化物はより一
般的であり、その中でも通常のBWR炉水中に微量に確
認されているNa+イオンが有望と考えられる。Na+
イオンは放射線照射下で放射化によって23 N a 
(半減期15hr)を生成するため、炉水中の濃度が増
えると主蒸気中への23Naのキャリーオーバーも増大
してしまう。しかしながら、本発明によれば、炉水Na
濃度はNo’−、Not−を中和する程度で数十PPb
オーダであるため 28Naキヤリーオーバーによるタ
ービン系線量率の増大は無視できる。従って、窒素酸化
物注入そのものにより期待されているタービン系線量率
の低減効果に悪影響を与えることはない、上記実施例に
よれば、原子炉水中への窒素酸化物の注入により直接サ
イクル型原子力プラントの運転中において、炉水の水分
子中の酸素原子が中性子照射によって放射化されて生成
する放射性窒素原子18Nの原子炉から主蒸気系、更に
はタービン系へのキャリーオーバーを著しく抑制するこ
とができ、線量率の大幅な低減が可能である。又、炉水
中へのアルカリ物質の同時注入により、炉水のpHは、
中性〜弱アルカリ側での管理がなされ、燃料棒表面から
の放射性クラッドからの核種溶出の抑制を図ることがで
きる。更に、タービン建屋内の空間線量率が低減できる
のでタービン建屋全体の縮小化が可能となる。
Possible examples include alkaline earth metal oxides such as Ca(OH)z. Among these, alkali metal hydroxides are more common, and among them, Na + ions, which have been found in trace amounts in normal BWR reactor water, are considered to be promising. Na+
The ions become 23N a by activation under radiation irradiation.
(Half-life: 15 hr) Therefore, as the concentration in the reactor water increases, the carryover of 23Na into the main steam also increases. However, according to the present invention, reactor water Na
The concentration is several tens of PPb to the extent that it neutralizes No'- and Not-.
The increase in the turbine system dose rate due to the 28Na carry over can be ignored. Therefore, the nitrogen oxide injection itself does not have an adverse effect on the expected effect of reducing the turbine system dose rate. During operation, the carryover of 18N radioactive nitrogen atoms, which are generated when oxygen atoms in water molecules in the reactor water are activated by neutron irradiation, from the reactor to the main steam system and further to the turbine system can be significantly suppressed. It is possible to significantly reduce the dose rate. In addition, by simultaneously injecting alkaline substances into the reactor water, the pH of the reactor water is
Management is performed on the neutral to slightly alkaline side, and it is possible to suppress elution of nuclides from the radioactive cladding from the surface of the fuel rod. Furthermore, since the air dose rate within the turbine building can be reduced, the entire turbine building can be downsized.

本発明においては、窒素酸化物の注入はタービン系線量
率の一時的低減を目的として、注入を一時的に実施され
る運用も考えられているがこの際、炉水の水質変化、も
しくは注入量の増減に応じてアルカリ物質の注入量が制
御されるため、炉水P He導電率が大きく変動するこ
とはない、その結果として炉水水質のトランジェントな
変動、例えばCrイオンの増加等を抑制することが可能
となる。この他に、アルカリ物質の注入量コントロール
において炉水のpHは弱アルカリ側pH7,0〜8.5
 に管理することが考えられておりこの場合には必ずし
もpHを常に一定値に維持するような高い注入精度は要
求されない。従って、このような炉水水質の弱アルカリ
化のための水質管理法として、復水脱塩装置14もしく
は原子炉冷却材浄化系ろ過説塩装置11内のイオン交換
樹脂にあらかじめアルカリイオンを負荷しておいて、プ
ラント運転時の通水状態において、樹脂よりアルカリイ
オンをリークさせながら炉水水質を管理する方法が考え
られる。この方法によれば設備面でも簡素化が図られる
。又、さらに原子炉冷却材浄化系ろ過脱塩装置の入口側
に注入装置を設は樹脂にアルカリイオンを供給できる注
入装置を設けることにより、容易に樹脂アルカリイオン
を負荷する運転操作を行なうことができる。
In the present invention, the injection of nitrogen oxides is considered to be carried out temporarily for the purpose of temporarily reducing the turbine system dose rate. Since the amount of alkaline material injected is controlled according to the increase or decrease in becomes possible. In addition, in controlling the injection amount of alkaline substances, the pH of the reactor water is on the weakly alkaline side, pH 7.0 to 8.5.
In this case, high injection accuracy such as always maintaining the pH at a constant value is not required. Therefore, as a water quality control method for making the reactor water weakly alkaline, it is possible to load alkali ions in advance to the ion exchange resin in the condensate desalination device 14 or the reactor coolant purification system filtration salting device 11. One possible method is to manage the quality of reactor water while leaking alkali ions from the resin during water flow during plant operation. This method also simplifies equipment. In addition, by installing an injection device on the inlet side of the reactor coolant purification system filtration desalination equipment that can supply alkali ions to the resin, it is possible to easily carry out operations that load resin alkali ions. can.

第9図はこのような方法により炉水の水質を管理した場
合の水質の変化を説明するものである。
FIG. 9 explains changes in the water quality when the water quality of the reactor water is managed by such a method.

本図に示すように窒素酸化物の注入量をステップ状に変
えながら水質を制御することも可能となる。
As shown in this figure, it is also possible to control water quality by changing the amount of nitrogen oxides injected in steps.

次に本発明の他の実施例を第10図、第11図及び第1
2図に示す。
Next, other embodiments of the present invention are shown in FIGS. 10, 11, and 1.
Shown in Figure 2.

第10図は、あらかじめ窒素酸化物の注入量と炉水水質
の変化と相互関係を評価しておき、窒素酸化物の注入量
に応じて、アルカリ物質の注入量をこれに応じてコント
ロールするものである。これにより、炉水pHや導電率
を変動させる他の要因、例えば樹脂リークによる不純物
の炉内への流入や復水器チューブのリークによる海水中
塩素イオンの炉内への流入によるpHや導電率の変動が
生じたとしてもこれに対して、アルカリ物質の注入量が
必要以上に増すような誤動作は生じない。
Figure 10 shows a system in which the amount of nitrogen oxides injected and changes in reactor water quality and their interaction are evaluated in advance, and the amount of alkaline substances injected is controlled accordingly according to the amount of nitrogen oxides injected. It is. This eliminates other factors that can cause changes in reactor water pH and conductivity, such as impurities entering the reactor due to resin leaks and chlorine ions in seawater entering the reactor due to condenser tube leaks. Even if fluctuations occur, malfunctions such as increasing the amount of alkaline material injected more than necessary will not occur.

第11図は、窒素酸化物の注入点を原子炉冷却浄化系と
した場合のシステム構成を示す。これにより、窒素酸化
物とアルカリ物質の注入点は一箇所とすることも可能で
あり、システムの簡素化が可能となる。又、窒素酸化物
が給水系統で材料や水質に影響を与える可能性もなくな
゛る。同様の注入点としてはこの他に制御棒駆動装a 
(CHD)冷却水系や原子炉計装配管、等が考えられる
FIG. 11 shows a system configuration in which the nitrogen oxide injection point is the reactor cooling and purification system. Thereby, the injection point of nitrogen oxides and alkaline substances can be set to one place, and the system can be simplified. Also, there is no possibility that nitrogen oxides will affect materials or water quality in the water supply system. Other similar injection points include control rod drive unit a.
(CHD) Cooling water system, reactor instrumentation piping, etc. can be considered.

第12図は、炉水の溶存酸素低減を目的とした水素注入
を行なっているケースのプラントでの応用例を示す、こ
れにより水素注入・と窒素酸化物により炉水溶存酸素濃
度を下げ、炉内の腐食環境をより緩和した状態を維持し
た上生成する硝酸、亜硝酸イオンの影響を受けないでさ
らにタービン系の線量率を低減することが可能となる。
Figure 12 shows an example of application in a plant where hydrogen injection is performed for the purpose of reducing dissolved oxygen in the reactor water. It becomes possible to further reduce the dose rate of the turbine system without being affected by the generated nitric acid and nitrite ions while maintaining a more relaxed corrosive environment inside the turbine system.

次に水素と窒素酸化物を同時に注入する場合を述べる。Next, the case where hydrogen and nitrogen oxide are simultaneously implanted will be described.

この場合法の技術的な課題への対応が必要である。In this case, it is necessary to address the technical issues of the law.

■ 窒素酸化物が水素および水の分解生成物と反応する
ため、例えば給水系から両者を注入する場合には相対的
に線量率の高いダウンカマーで放射線化学反応が進行し
、注入した亜硝酸が別の化学形態に変わってしまう。
■ Because nitrogen oxides react with hydrogen and water decomposition products, for example, when both are injected from the water supply system, a radiochemical reaction proceeds in the downcomer with a relatively high dose rate, and the injected nitrous acid It turns into a different chemical form.

■ 注入した窒素酸化物は一部は揮発性のNOxガス、
残りは不揮発性の亜硝酸、硝酸、その他N/H系のラジ
カルになる。不揮発性の成分は再循環系を循環する間に
炉水中に蓄積する。揮発性の成分はほぼ全量が炉心の沸
騰チャンネル。
■ Part of the injected nitrogen oxide is volatile NOx gas,
The remainder becomes nonvolatile nitrous acid, nitric acid, and other N/H radicals. Non-volatile components accumulate in the reactor water as it circulates through the recirculation system. Almost all of the volatile components are in the boiling channel of the reactor core.

上部プレナム、上昇管部で蒸気相へ移行されるためその
放出量と、注入量のバランスで定常濃度が定まる。
Since it is transferred to the vapor phase in the upper plenum and riser, the steady-state concentration is determined by the balance between the amount released and the amount injected.

■ 揮発性の成分である例えばNOは窒素酸化物が水素
によって還元されてできるので、その放出量は水素注入
量によって決まる。
(2) Volatile components such as NO are produced by reducing nitrogen oxides with hydrogen, so the amount of NO released is determined by the amount of hydrogen injected.

第13図はこれを示す計算例である。計算は注入する窒
素酸化物を亜硝酸としてBWR−次冷却系を循環する過
程の中で進行する化学反応を数値的に解析したものであ
る。横軸は一次冷却系を回る循環数であって、縦軸は炉
心出口亜硝酸濃度である0表1に示した計算結果によれ
ば炉心入口ないしは炉心出口濃度にしてl X 10−
8Mを確保する必要がある。計算結果は給水中硝酸濃度
l×10−’Mの場合であるが水素注入率が大きい場合
(給水中I X 10−”−B M )には水素の還元
作用により注入した亜硝酸の大部分はNoガスに置換さ
れ主蒸気系に放出される。すなわち1二の場合に−は水
素、亜硝酸とも給水から注入した全量が炉心およびその
近傍で気相に放出され系統全体がワンスルーシステムに
等しくなるため、比較的少ない循環数で定常濃度に達す
る。ところが、水素注入量が少ない場合(第13図中、
水素注入無し、および給水中水素濃度3X10″″4M
の場合)には不揮発性成分濃度が相対的に高いため循環
毎に炉水に蓄積する。以上述べたごとく、水素と18N
Oの低減剤を同時に注入する場合も最も技術的に困難な
のは水素注入による溶存酸素濃度の制御と添加剤から生
成する成分の濃度制御およびモニタ手法である。添加成
分は炉心部近傍のみで存在すれば良いが、水素はダウン
カマ、再循環配管、圧力容器下部プレナムの溶存酸素低
減がねらいであるため、給水ノズル近傍からの注入が理
想的である。
FIG. 13 is a calculation example showing this. The calculation is based on a numerical analysis of the chemical reaction that progresses during the process of circulating the injected nitrogen oxides as nitrite through the BWR-secondary cooling system. The horizontal axis is the number of cycles around the primary cooling system, and the vertical axis is the core outlet nitrite concentration. According to the calculation results shown in Table 1, the core inlet or core outlet concentration is l x 10-
It is necessary to secure 8M. The calculation results are for the case where the nitric acid concentration in the feed water is l x 10-'M, but when the hydrogen injection rate is large (I x 10-''-B M in the feed water), most of the injected nitrous acid is lost due to the reducing action of hydrogen. is replaced with No gas and released into the main steam system.In other words, in case 12, the entire amount of hydrogen and nitrous injected from the feed water is released into the gas phase in the core and its vicinity, making the entire system equivalent to a one-through system. Therefore, the steady concentration is reached with a relatively small number of cycles.However, when the amount of hydrogen injection is small (in Fig. 13,
No hydrogen injection and hydrogen concentration in feed water 3X10''4M
), the concentration of non-volatile components is relatively high and accumulates in the reactor water during each cycle. As mentioned above, hydrogen and 18N
Even when injecting an O reducing agent at the same time, the most technically difficult thing to do is to control the dissolved oxygen concentration by hydrogen injection and to control and monitor the concentration of components generated from the additive. The additive component only needs to be present near the core, but since hydrogen is intended to reduce dissolved oxygen in the downcomer, recirculation piping, and pressure vessel lower plenum, it is ideal to inject it near the water supply nozzle.

したがって、水素は給水配管から、18N低減のための
添加物はダウンカマ下流、炉心入口までの範囲で注入す
ることが望ましい。特に、LBH低減は炉心の沸騰チャ
ンネル内でのみ効果があれば良い。
Therefore, it is desirable to inject hydrogen from the water supply piping, and the additive for reducing 18N in the range downstream of the downcomer and up to the core inlet. In particular, LBH reduction only needs to be effective within the boiling channel of the reactor core.

窒素酸化物は炉心の沸騰チャンネルに直接、水素はダウ
ンカマ、再循環配管、圧力容器下部プレナムの腐食環境
改善に用いるという分離注入システムが理想的である。
An ideal separate injection system would be to use nitrogen oxides directly into the boiling channel of the reactor core, and hydrogen to improve the corrosive environment in the downcomer, recirculation piping, and lower pressure vessel plenum.

注入する窒素酸化物としてはNOの他に、NOx。In addition to NO, the nitrogen oxide to be implanted is NOx.

Not−I N20.Nz、等が考えられるが、いずれ
のケースにおいても注入により炉水中には亜硝酸イオン
と硝酸イオンが増加することになり、いずれも同様の課
題を有している。従って、いずれのケースに対しても以
上の手法が応用できる。
Not-I N20. Nz, etc., but in either case, nitrite ions and nitrate ions will increase in the reactor water due to injection, and both have the same problem. Therefore, the above method can be applied to any case.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、原子炉水中への窒素酸化物の注入によ
り直接サイクル型原子力プラントの運転中において、炉
水の水分子中の酸素原子が中性子照射によって放射化さ
れて生成する放射性窒素原子16Nが原子炉から主蒸気
系、更にはタービン系へキャリーオーバするのを著しく
抑制することができ、線量率の大幅な低減が可能である
According to the present invention, during operation of a direct cycle nuclear power plant by injecting nitrogen oxides into reactor water, radioactive nitrogen atoms (16N) are generated when oxygen atoms in water molecules in the reactor water are activated by neutron irradiation. carryover from the reactor to the main steam system and further to the turbine system can be significantly suppressed, and the dose rate can be significantly reduced.

又、材料の腐食および応力腐食割れ性への悪影響を抑制
することができる。
In addition, adverse effects on material corrosion and stress corrosion cracking properties can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例になる窒素化合物注入装置と
アルカリ物質注入装置から成る水質管理システムを備え
たBWRの概略図、第2図は炉内の窒素酸化物の挙動メ
カニズムを示す反応式、第3図は窒素酸化物注入による
主蒸気系1f3N低減効果と炉水水質の変化を示すグラ
フ、第4図はコバルトフェライトからのコバルト溶呂速
度のpH依存性を示すグラフ、第5図は硝酸又は硝酸ナ
トリウム存在下での材料耐食性を示すグラフ、第6図は
窒素酸化物及びアルカリ物質注入時のpH及び導電率を
示すグラフ、第7図は窒素酸化物注入量をパラメータと
したpHと導電率との関係を示すグラフ、第8図は腐食
電位、導電率及びIGSCC発生有無の関係を示すグラ
フ、第9図は炉水アルカリ注入後の窒素酸化物注入時間
に対するpH及び導電率の変化を示すグラフ、第10図
〜第12図は本発明の応用例であり、窒素酸化物の注入
量に応じてアルカリ物質の注入を制御するBWRの概略
図、第11図は注入点を原子炉浄化系としたBWRの概
略図、第12図は水素注入と併用したBWRの概略図で
ある。第13図は水素と窒素酸化物を同時注入した場合
の炉水水質変化を示す図である。 1・・・アルカリ物質注入装置、2・・・窒素酸化物注
入装置、3・・・炉水水質モニタ(pHモニター、他)
。 4・・・炉水水質制御用コントローラ、5・・・原子炉
、6・・・原子炉再循環系、7・・・原子炉冷却材浄化
系。 8・・・原子炉冷却浄化ポンプ、9・・・再生熱交換器
。 10・・・非再生熱交換器、11・・・原子炉冷却材浄
化系ろ過説塩装置、12・・・タービン復水器、13・
・・復水ポンプ、14・・・復水脱塩器、15・・・給
水加熱器、16・・・給水ポンプ、17・・・給復水ラ
イン、高1図 ¥3図 il?I(ン、ONo  4 K  (Trc′;L/
l)P”(−) ヲ主べ 荊S図 高−I凹 窒1「 瞭4ヒ、物班L?、1k (不目プ1上ヒ、)
帛9日 υ ド退時間 Xl0−6 宅13図 鴨環麩
Fig. 1 is a schematic diagram of a BWR equipped with a water quality control system consisting of a nitrogen compound injection device and an alkaline substance injection device, which is an embodiment of the present invention, and Fig. 2 shows a reaction mechanism showing the behavior mechanism of nitrogen oxides in the reactor. Figure 3 is a graph showing the main steam system 1f3N reduction effect due to nitrogen oxide injection and changes in reactor water quality, Figure 4 is a graph showing the pH dependence of cobalt melting rate from cobalt ferrite, Figure 5 is a graph showing material corrosion resistance in the presence of nitric acid or sodium nitrate, Figure 6 is a graph showing pH and conductivity when nitrogen oxides and alkaline substances are injected, and Figure 7 is a graph showing pH with the amount of nitrogen oxide injection as a parameter. Figure 8 is a graph showing the relationship between corrosion potential, electrical conductivity, and the presence or absence of IGSCC occurrence. Figure 9 is a graph showing the relationship between corrosion potential, electrical conductivity, and the presence or absence of IGSCC. Graphs showing changes, Figures 10 to 12, are application examples of the present invention, and Figure 11 is a schematic diagram of a BWR that controls the injection of alkaline substances according to the amount of nitrogen oxide injection. A schematic diagram of a BWR used as a furnace purification system, and FIG. 12 is a schematic diagram of a BWR used in combination with hydrogen injection. FIG. 13 is a diagram showing changes in reactor water quality when hydrogen and nitrogen oxides are simultaneously injected. 1... Alkaline substance injection device, 2... Nitrogen oxide injection device, 3... Reactor water quality monitor (pH monitor, etc.)
. 4... Controller for reactor water quality control, 5... Nuclear reactor, 6... Reactor recirculation system, 7... Reactor coolant purification system. 8... Reactor cooling purification pump, 9... Regenerative heat exchanger. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Non-regenerative heat exchanger, 11... Reactor coolant purification system filtration system, 12... Turbine condenser, 13.
... Condensate pump, 14... Condensate demineralizer, 15... Feed water heater, 16... Water feed pump, 17... Condensate water line, height 1 figure ¥ 3 figure il? I(n, ONo 4 K (Trc′;L/
l) P" (-) wo main base S figure high - I continuation 1 " 4 hi, monoban L?, 1k (bumepu 1 upper hi,)
9th day υ Retirement time

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、直接サイクル型原子力プラントにおける原子炉内で
核反応によつて生じた放射性窒素化合物が炉水から主蒸
気中へ移行するのを抑制するための窒素酸化物を注入す
る装置及びアルカリ物質を注入する装置を設けたことを
特徴とする直接サイクル型原子力プラント。 2、直接サイクル型原子力プラントにおける原子炉内で
核反応によつて生じた放射性窒素化合物が炉水から主蒸
気中へ移行するのを抑制するための窒素酸化物を注入す
る装置、アルカリ物質を注入する装置及び原子炉水の水
質をモニタリングしながら、炉水のpHが7.0〜8.
5の範囲になるように、前記アルカリ物質の注入量を制
御する装置を設けたことを特徴とする直接サイクル型原
子力プラント。 3、直接サイクル型原子力プラントにおける原子炉内で
核反応によつて生じた放射性窒素化合物が炉水から主蒸
気中へ移行するのを抑制するための窒素酸化物を注入す
る装置及び原子炉水が循環する原子炉一次系に設けられ
たアルカリ物質を注入する装置とを設けたことを特徴と
する直接サイクル型原子力プラント。 4、直接サイクル型原子力プラントにおける原子炉内で
核反応によつて生じた放射性窒素化合物が炉水から主蒸
気中へ移行するのを抑制するための窒素酸化物を注入す
る装置及び不揮発性アルカリ物質を注入する装置を設け
たことを特徴とする直接サイクル型原子力プラント。 5、直接サイクル型原子力プラントにおける原子炉内で
核反応によつて生じた放射性窒素化合物が炉水から主蒸
気中へ移行するのを抑制するための窒素酸化物を注入す
る装置及び原子炉水が循環する原子炉一次系に設けられ
た不揮発性アルカリ物質を注入する装置とを設けたこと
を特徴とする直接サイクル型原子力プラント。 6、直接サイクル型原子力プラントにおける原子炉内で
核反応によつて生じた放射性窒素化合物が炉水から主蒸
気中へ移行するのを抑制するための窒素酸化物を注入す
る装置及びイオン交換樹脂に充填したカチオン交換樹脂
の一部を予めアルカリ金属型にしておくことによつて復
水又は炉水浄化時、該水中のカチオンとのイオン交換反
応によりアルカリイオンを生成せしめるように構成して
なるアルカリ物質を注入する装置を設けたことを特徴と
する直接サイクル型原子力プラント。 7、直接サイクル型原子力プラントにおける原子炉内で
核反応によつて生じた放射性窒素化合物が炉水から主蒸
気中へ移行するのを抑制するための窒素酸化物を注入す
る装置及び原子炉水が循環する原子炉一次系に設けられ
、イオン交換樹脂に充填したカチオン交換樹脂の一部を
予めアルカリ金属型にしておくことによつて炉水浄化時
、該水中のカチオンとのイオン交換反応によりアルカリ
イオンを生成せしめるように構成してなるアルカリ物質
を注入する装置とを設けたことを特徴とする直接サイク
ル型原子力プラント。 8、直接サイクル型原子力プラントにおける原子炉内で
核反応によつて生じた放射性窒素化合物が炉水から主蒸
気中へ移行するのを抑制するための窒素酸化物を注入す
る装置及び原子炉水が循環する原子炉一次系に設けられ
、イオン交換樹脂に充填したカチオン交換樹脂の一部を
予めアルカリ金属型にしておくことによつて炉水浄化時
、該水中のカチオンとのイオン交換反応によりアルカリ
イオンを生成せしめるように構成してなる不揮発性アル
カリ物質を注入する装置とを設けたことを特徴とする直
接サイクル型原子力プラント。 9、イオン交換樹脂に充填したカチオン交換樹脂の一部
を予めアルカリ金属型にしておくことによつて炉水浄化
時、該水中のカチオンとのイオン交換反応によりアルカ
リを生成せしめ、原子炉冷却水のpHを調整する装置と
、原子炉浄化系のろ過脱塩器の入口側にアルカリ物質を
注入するための装置とを設け、前記ろ過脱塩器内の樹脂
にアルカリイオンを供給できるシステムを有することを
特徴とした直接サイクル型原子力発電プラント。 10、直接サイクル型原子力プラントの炉水中に窒素酸
化物及びアルカリ物質を注入しながら運転することを特
徴とする直接サイクル型原子力プラントの運転方法。 11、直接サイクル型原子力プラントにおける原子炉内
で核反応によつて生じた放射性窒素化合物が炉水から主
蒸気中へ移行するのを抑制するための窒素酸化物を注入
すると共に、アルカリ物質を注入し、原子炉水の水質を
モニタリングしながら、炉水のpHが7.0〜8.5の
範囲になるように、前記アルカリ物質の注入量を制御し
ながら運転することを特徴とする直接サイクル型原子力
プラントの運転方法。 12、直接サイクル型原子力プラントにおける原子炉内
の溶存酸素濃度を水素原子と結合させて低減するための
水素注入設備、及び核反応によつて生じた放射性窒素化
合物が炉水から主蒸気中へ移行するのを抑制するための
窒素酸化物を注入する装置を設けたことを特徴とする直
接サイクル型原子力プラント。 13、直接サイクル型原子力プラントにおける原子炉内
の溶存酸素濃度を水素原子と結合させて低減するための
水素注入設備、及び核反応によつて生じた放射性窒素化
合物が炉水から主蒸気中へ移行するのを抑制するための
窒素酸化物を注入する装置及びアルカリ物質を注入する
装置を設けたことを特徴とする直接サイクル型原子力プ
ラント。
[Claims] 1. Injecting nitrogen oxides to suppress the transfer of radioactive nitrogen compounds generated by nuclear reactions in the reactor of a direct cycle nuclear power plant from reactor water to main steam. A direct cycle nuclear power plant characterized by being equipped with a device and a device for injecting an alkaline substance. 2. Equipment for injecting nitrogen oxides and alkaline substances to suppress the transfer of radioactive nitrogen compounds generated by nuclear reactions in the reactor from reactor water to main steam in direct cycle nuclear power plants. While monitoring the water quality of the reactor water and equipment, the pH of the reactor water is between 7.0 and 8.0.
5. A direct cycle nuclear power plant, characterized in that a device is provided for controlling the injection amount of the alkaline substance so that the amount falls within the range of 5. 3. A device for injecting nitrogen oxides to suppress the transfer of radioactive nitrogen compounds generated by nuclear reactions in the reactor from the reactor water to the main steam in a direct cycle nuclear power plant, and reactor water 1. A direct cycle nuclear power plant characterized by comprising a device for injecting an alkaline substance provided in a circulating reactor primary system. 4. Equipment for injecting nitrogen oxides and non-volatile alkaline substances to suppress the transfer of radioactive nitrogen compounds generated by nuclear reactions in the reactor from reactor water to main steam in direct cycle nuclear power plants. A direct cycle nuclear power plant characterized by being equipped with a device for injecting 5. Equipment for injecting nitrogen oxides to suppress the transfer of radioactive nitrogen compounds generated by nuclear reactions in the reactor from reactor water to main steam in direct cycle nuclear power plants, and reactor water A direct cycle nuclear power plant characterized by being equipped with a device for injecting a non-volatile alkaline substance provided in a circulating reactor primary system. 6. Equipment for injecting nitrogen oxides and ion exchange resin to suppress the transfer of radioactive nitrogen compounds generated by nuclear reactions in the reactor from reactor water to main steam in direct cycle nuclear power plants. An alkali having a structure in which a part of the filled cation exchange resin is made into an alkali metal type in advance so that when purifying condensate or reactor water, alkali ions are generated through an ion exchange reaction with cations in the water. A direct cycle nuclear power plant characterized by being equipped with a device for injecting substances. 7. Equipment for injecting nitrogen oxides to suppress the transfer of radioactive nitrogen compounds generated by nuclear reactions in the reactor from reactor water to main steam in direct cycle nuclear power plants, and reactor water A part of the cation exchange resin installed in the circulating reactor primary system and filled in the ion exchange resin is made into an alkali metal type in advance. 1. A direct cycle nuclear power plant, comprising: a device for injecting an alkaline substance configured to generate ions. 8. Equipment for injecting nitrogen oxides to suppress the transfer of radioactive nitrogen compounds generated by nuclear reactions in the reactor from reactor water to main steam in direct cycle nuclear power plants, and reactor water A part of the cation exchange resin installed in the circulating reactor primary system and filled in the ion exchange resin is made into an alkali metal type in advance. 1. A direct cycle nuclear power plant, comprising: a device for injecting a non-volatile alkaline substance configured to generate ions. 9. By making a part of the cation exchange resin filled in the ion exchange resin into an alkali metal type in advance, when purifying reactor water, an alkali is generated through an ion exchange reaction with the cations in the water, and the reactor cooling water is and a device for injecting an alkaline substance to the inlet side of a filter demineralizer in the reactor purification system, and a system capable of supplying alkali ions to the resin in the filter demineralizer. A direct cycle nuclear power plant characterized by: 10. A method for operating a direct cycle nuclear power plant, which comprises operating the direct cycle nuclear power plant while injecting nitrogen oxides and alkaline substances into the reactor water. 11. Injecting nitrogen oxides and alkaline substances to suppress the transfer of radioactive nitrogen compounds generated by nuclear reactions in the reactor from reactor water to main steam in direct cycle nuclear power plants. and the direct cycle is operated while monitoring the water quality of the reactor water and controlling the injection amount of the alkaline substance so that the pH of the reactor water is in the range of 7.0 to 8.5. How to operate a nuclear power plant. 12. Hydrogen injection equipment to reduce the dissolved oxygen concentration in the reactor in a direct cycle nuclear power plant by combining it with hydrogen atoms, and the transfer of radioactive nitrogen compounds generated by nuclear reactions from reactor water to main steam A direct cycle nuclear power plant characterized by being equipped with a device for injecting nitrogen oxides to suppress the occurrence of nitrogen oxides. 13. Hydrogen injection equipment to reduce the dissolved oxygen concentration in the reactor in a direct cycle nuclear power plant by combining it with hydrogen atoms, and the transfer of radioactive nitrogen compounds generated by nuclear reactions from reactor water to main steam A direct cycle nuclear power plant characterized by being equipped with a device for injecting nitrogen oxides and a device for injecting an alkaline substance to suppress
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63103999A (en) * 1986-10-20 1988-05-09 株式会社日立製作所 Method and device for inhibiting adhesion of radioactive substance

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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