JPH03218452A - 電気化学センサ - Google Patents
電気化学センサInfo
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
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。
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〕
本発明は高温水の水質の変化（ｐ Ｈ）による金属の腐
食速度を検出する電気化学センサに関する。
食速度を検出する電気化学センサに関する。
従来の装置は、特開昭６２ − ２５９０５４号に記載
されているように、高温水中の金属表面の電極電位を銀
／塩化銀電極の照合電極を用いて計測するものである・
この装置では単に金属表面の電極電位のみ検出するもの
であり、腐食状態までは検出出来ない。
されているように、高温水中の金属表面の電極電位を銀
／塩化銀電極の照合電極を用いて計測するものである・
この装置では単に金属表面の電極電位のみ検出するもの
であり、腐食状態までは検出出来ない。
加えて、電気的絶縁と高温高圧水からのシーリングはテ
フロンのような合成樹脂により行われている。しかし、
原子炉冷却水系の高温水環境では約３００℃位まで水温
が上昇するため、これらの環境では合成樹脂の機械的強
度は著しく損われ、高温高圧水のシーリングは不十分で
ある。
フロンのような合成樹脂により行われている。しかし、
原子炉冷却水系の高温水環境では約３００℃位まで水温
が上昇するため、これらの環境では合成樹脂の機械的強
度は著しく損われ、高温高圧水のシーリングは不十分で
ある。
また、特願平１−４２９８７号に記載されている電気化
学センサは高温高圧水中の金属表面の電極電位及び環境
因子である水質のＰ Ｈを計測するものである。
学センサは高温高圧水中の金属表面の電極電位及び環境
因子である水質のＰ Ｈを計測するものである。
したがって、水質環境の変化により腐食がどの程度進行
しているかなどの腐食速度までは検出出来ないなどの難
点がある。
しているかなどの腐食速度までは検出出来ないなどの難
点がある。
上記従来技術は高温高圧の原子炉冷却水中で用いられる
熱中性子遮蔽材であるジルコニウム合金の腐食状態をＩ
ｎ − Ｓ ｉ Ｔ ｕに計測するには、機能上及び
シーリングの面で不十分である。
熱中性子遮蔽材であるジルコニウム合金の腐食状態をＩ
ｎ − Ｓ ｉ Ｔ ｕに計測するには、機能上及び
シーリングの面で不十分である。
高温高圧水におけるジルコニウム合金の耐食性は、その
酸化皮膜であるＺｒＯｚにより維持される。一般にＺｒ
Ｏｚの耐食性は中性域で最も良く、酸性ではＺｒ÷’
ｅ Ｚ ｒＯ−２となって水と反応し、アルカリ性では
ＨＺｒＯ；どなって水に溶解して不動態化しないと云わ
れている。
酸化皮膜であるＺｒＯｚにより維持される。一般にＺｒ
Ｏｚの耐食性は中性域で最も良く、酸性ではＺｒ÷’
ｅ Ｚ ｒＯ−２となって水と反応し、アルカリ性では
ＨＺｒＯ；どなって水に溶解して不動態化しないと云わ
れている。
本発明の目的はジルコニウム合金が使用される環境でジ
ルコニウムの腐食状態をその腐食電流の計測と電極電位
とからモニタし、水質の劣化を推定する電気化学センサ
を提供することにある。
ルコニウムの腐食状態をその腐食電流の計測と電極電位
とからモニタし、水質の劣化を推定する電気化学センサ
を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明はジルコニウム合
金からなる試料極，薄膜状に成形した銀／塩化銀照合電
極と白金からなる対極をセル室に配置してこれをセラミ
ックで固定、シーリングして一体化した電極センサとこ
れを制御して腐食電流を検出するシステムを構成したも
のである。
金からなる試料極，薄膜状に成形した銀／塩化銀照合電
極と白金からなる対極をセル室に配置してこれをセラミ
ックで固定、シーリングして一体化した電極センサとこ
れを制御して腐食電流を検出するシステムを構成したも
のである。
本発明は，均一な不動態膜を形成しており、あらかじめ
Ｐ Ｈと腐食速度の関係が判っている試料極，対極，照
合電極を一体化した電気化学センサを電位差検出回路と
無抵抗電流検出回路に接続して、環境の変化によって変
化する試料極の電極電位変化と、電位不平衡により発生
する無抵抗電流を読み、水質の劣化を判定するとともに
腐食速度を検出する。
Ｐ Ｈと腐食速度の関係が判っている試料極，対極，照
合電極を一体化した電気化学センサを電位差検出回路と
無抵抗電流検出回路に接続して、環境の変化によって変
化する試料極の電極電位変化と、電位不平衡により発生
する無抵抗電流を読み、水質の劣化を判定するとともに
腐食速度を検出する。
本発明のセンサ部分は基本的には第１図のように銀薄片
に塩化銀を溶融接着もしくは蒸着させてこれに多孔質セ
ラミックの逆浸透膜を被せた照合電極１、表面を酸化処
理したジルコニウム合金からなる試料極２、白金からな
る対極３をアルミナ（ＡＩ２２０３）を主体とするセラ
ミック４でモールド接着、もしくは拡散接合して各電極
を絶縁シーリングする。
に塩化銀を溶融接着もしくは蒸着させてこれに多孔質セ
ラミックの逆浸透膜を被せた照合電極１、表面を酸化処
理したジルコニウム合金からなる試料極２、白金からな
る対極３をアルミナ（ＡＩ２２０３）を主体とするセラ
ミック４でモールド接着、もしくは拡散接合して各電極
を絶縁シーリングする。
各電極には、表面をシリカ（Ｓ ｉ Ｏｘ ）繊維で絶
縁被覆した導電線５，６．７を接続して電極に電気的信
号の入出力を行う。
縁被覆した導電線５，６．７を接続して電極に電気的信
号の入出力を行う。
これら固定された電極集合体は耐食性の良いステンレス
鋼匡体８に拡散接合により固定する。この国体からの導
電線部分は伸縮自在なシーリングパイプ９により絶縁保
護されている。
鋼匡体８に拡散接合により固定する。この国体からの導
電線部分は伸縮自在なシーリングパイプ９により絶縁保
護されている。
次に本発明のシステムについて述べる。システムは二段
階の手法からなり、第一段階は初期設定であり、第二段
階で計測及び検出を行う。
階の手法からなり、第一段階は初期設定であり、第二段
階で計測及び検出を行う。
初期値設定の基本システムを第２図に示す。
初期値設定は、測定する以前に試料極の腐食反応を平衡
状態とする手法であり、仮りに，ｐＨや温度などの環境
条件が変化すれば試料極の平衡状態がくずれて腐食反応
が進行するので、その腐食電流が検出されることになる
。
状態とする手法であり、仮りに，ｐＨや温度などの環境
条件が変化すれば試料極の平衡状態がくずれて腐食反応
が進行するので、その腐食電流が検出されることになる
。
初期値の設定方法は第２図に示すようにセンサ１０中の
試料極２の電極電位と照合電極ｌの電極電位の電位差を
初期値設定回路１１の増幅器１２で増幅し、これを電圧
計ｖ１に表示する。
試料極２の電極電位と照合電極ｌの電極電位の電位差を
初期値設定回路１１の増幅器１２で増幅し、これを電圧
計ｖ１に表示する。
この得られた電位差は当該環境の初期値であるから、試
料極２と照合電極１の電位差がＺｅｒｏとなるよう電圧
調節器１３により電圧調整して電圧計■２に表示し、Ｖ
ｌに等しい電圧を対極３と試料極２との間に印加する。
料極２と照合電極１の電位差がＺｅｒｏとなるよう電圧
調節器１３により電圧調整して電圧計■２に表示し、Ｖ
ｌに等しい電圧を対極３と試料極２との間に印加する。
■は電源である。
これにより、環境条件が変化しない限り、ジルコニウム
合金の腐食反応は平衡状態が維持される。
合金の腐食反応は平衡状態が維持される。
これが本発明の初期値設定であり、第一段階システムで
ある。
ある。
仮りに、ｐＨが中性域からアルカリ性、もしくは、酸性
に変化するとジルコニウム合金の電極電位は界電位側に
遷移するため、対極の印加電位との間で、初期値よりも
貴電位が印加されることになり、ジルコニウム合金の腐
食反応の平衡状態はくずれる。
に変化するとジルコニウム合金の電極電位は界電位側に
遷移するため、対極の印加電位との間で、初期値よりも
貴電位が印加されることになり、ジルコニウム合金の腐
食反応の平衡状態はくずれる。
この場合の腐食電流を検出するのが本発明の第二段階シ
ステムであり，その基本システムを第３図に示す。
ステムであり，その基本システムを第３図に示す。
第３図について説明すると、回路構成の、それぞれの二
点鎖線はセンサ１０，検出増幅回路１５，警報，警告表
示用回路ｌ６を示す。
点鎖線はセンサ１０，検出増幅回路１５，警報，警告表
示用回路ｌ６を示す。
１？１，Ｒｚは固定抵抗，Ｒｓは可変抵抗、Ａは直流電
流計，■は電源である。
流計，■は電源である。
その機能は、仮りに試料極２の腐食が発生すると対極と
の間に腐食電流が流れる。この腐食電流は極めて微小で
あるため直流電流増幅器１６により増幅して直流電流計
Ａに表示する。さらに、これを増幅器１７で増幅して、
警告，表示用回路１５に出力する。
の間に腐食電流が流れる。この腐食電流は極めて微小で
あるため直流電流増幅器１６により増幅して直流電流計
Ａに表示する。さらに、これを増幅器１７で増幅して、
警告，表示用回路１５に出力する。
ここでは、可変抵抗Ｒｓを調節することにより、所定の
電流出力以上になればインバータｌ８に電流が流れて警
報や警告表示がなされる。
電流出力以上になればインバータｌ８に電流が流れて警
報や警告表示がなされる。
警報回路に出力されない場合には安全灯表示として、警
告灯表示された場合との区別などは以下の回路で容易に
設定出来るもので、この手法で大電力回路も遮断が可能
である。
告灯表示された場合との区別などは以下の回路で容易に
設定出来るもので、この手法で大電力回路も遮断が可能
である。
実用的な実施例を第４図により説明する。同図中、照合
電極１９は銅線２０を接続した直径２ＩＩＮＩ１の銀線
の表面に塩化銀を蒸着して、その表面をアルミナ（ＡＲ
ｚ０３）製逆浸透膜で被った。
電極１９は銅線２０を接続した直径２ＩＩＮＩ１の銀線
の表面に塩化銀を蒸着して、その表面をアルミナ（ＡＲ
ｚ０３）製逆浸透膜で被った。
試料極２１は、ジルコニウム合金を用い、その直径を５
■に加工し表面を４００℃の気液二相の蒸気中で二十四
時間の酸化処理を行い、これに銅１Ａ２０を接続した。
■に加工し表面を４００℃の気液二相の蒸気中で二十四
時間の酸化処理を行い、これに銅１Ａ２０を接続した。
対極２２は直径２Ｍの白金電極を用い、これに銅線２０
を接続した。
を接続した。
導電用銅線２０の周囲はシリカ（Ｓ ｉ Ｏ２）繊維で
絶縁被覆されている。
絶縁被覆されている。
各電極はセラミックモールド２３により拡散接合して固
定及びシーリングがなされている。さらに、電極をモー
ルド固定したセラミックモールドはＳＵＳ３１６ステン
レス鋼製匡体２４に拡散接合して固定及びシーリングが
なされている。
定及びシーリングがなされている。さらに、電極をモー
ルド固定したセラミックモールドはＳＵＳ３１６ステン
レス鋼製匡体２４に拡散接合して固定及びシーリングが
なされている。
匡体中には電極を固定した、いわゆる、電極室が構成さ
れて、高温高圧水は防塵用ネット２５やフィルタ２６が
設置された穴部から浸入，流出する。
れて、高温高圧水は防塵用ネット２５やフィルタ２６が
設置された穴部から浸入，流出する。
本センサをオートクレープ中に設置して、ｐ Ｉ−Ｉを
変化させた２８８℃の高温水中での試験の結果，第５図
に示すように酸性及びアルカリ性領域で腐食電流が大き
くなることが認められた。
変化させた２８８℃の高温水中での試験の結果，第５図
に示すように酸性及びアルカリ性領域で腐食電流が大き
くなることが認められた。
本発明によれば、供試体モデルの腐食モニタにより、本
体の腐食を推定することができ、腐食電流の測定から、
環境水質の劣化状況を把握することができる．
体の腐食を推定することができ、腐食電流の測定から、
環境水質の劣化状況を把握することができる．
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の電極センサ説明図、第２図
は初期値設定の基本システム回路図、第３図は検出の基
本システム回路図、第４図はセンサ部の一例の断面図、
第５図はジルコニウム合金の腐食電流に及ぼすｐ Ｈの
影響の説明図である。 １・・照合電極、２・・・試料極，３・・・対極，４・
・・セラ第 １ ロ 第 ２ （５） 第４ 口 ／’Ｈ −
は初期値設定の基本システム回路図、第３図は検出の基
本システム回路図、第４図はセンサ部の一例の断面図、
第５図はジルコニウム合金の腐食電流に及ぼすｐ Ｈの
影響の説明図である。 １・・照合電極、２・・・試料極，３・・・対極，４・
・・セラ第 １ ロ 第 ２ （５） 第４ 口 ／’Ｈ −
Claims (1)
- １、ジルコニウム合金の使用環境条件におけるジルコニ
ウム合金の腐食を監視するセンサと、その検出システム
においてジルコニウム合金を試料電極とし、さらに銀に
塩化銀を蒸着し、その周囲をアルミナ質逆浸透膜で被覆
した照合電極、白金からなる対極の三電極をセラミック
モールドで固定、シーリングして、これを耐食性ステレ
ンス鋼匡体中に拡散接合して一体化したことを特徴とす
る電気化学センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012580A JPH03218452A (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 電気化学センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012580A JPH03218452A (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 電気化学センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03218452A true JPH03218452A (ja) | 1991-09-26 |
Family
ID=11809295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012580A Pending JPH03218452A (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 電気化学センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03218452A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020064042A (ko) * | 2001-01-31 | 2002-08-07 | 한국수력원자력 주식회사 | 원전 부식환경 감시를 위한 기준전극 |
| JP2008008744A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Hitachi Ltd | 隙間水質測定方法及び隙間水質測定装置 |
| JP2012127953A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc | 化学プローブ組立体及び原子炉内で化学プローブ組立体を用いる方法 |
-
1990
- 1990-01-24 JP JP2012580A patent/JPH03218452A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020064042A (ko) * | 2001-01-31 | 2002-08-07 | 한국수력원자력 주식회사 | 원전 부식환경 감시를 위한 기준전극 |
| JP2008008744A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Hitachi Ltd | 隙間水質測定方法及び隙間水質測定装置 |
| JP2012127953A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc | 化学プローブ組立体及び原子炉内で化学プローブ組立体を用いる方法 |
| US9001957B2 (en) | 2010-12-15 | 2015-04-07 | Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc | Chemistry probe assemblies and methods of using the same in nuclear reactors |
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