JPH0362235B2 - - Google Patents

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JPH0362235B2
JPH0362235B2 JP60242897A JP24289785A JPH0362235B2 JP H0362235 B2 JPH0362235 B2 JP H0362235B2 JP 60242897 A JP60242897 A JP 60242897A JP 24289785 A JP24289785 A JP 24289785A JP H0362235 B2 JPH0362235 B2 JP H0362235B2
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concentration
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JP60242897A
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Toshio Sawa
Michoshi Yamamoto
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は原子力プラントの1次冷却水中に含ま
れているクラツドの濃度及び形態を分析する方法
に関するものである。
〔発明の背景〕
原子力発電プラントの1次冷却水中には復水
器、ヒータ等の機器あるいは配管の腐食生成物が
僅かに存在する。この腐食生成物は鉄酸化物、水
酸鉄等が主成分であり、コバルト、ニツケル、マ
ンガン等のイオンも含んでいる。これらの成分を
クラツドと称している。このクラツドは原子炉に
持ち込まれると燃料棒表面に付着し、中性子照射
を受けてクラツド中の放射化物質であるコバル
ト、ニツケルが放射化される。したがつてこれら
のクラツド成分は原子炉に入る前に脱塩器、濾過
脱塩器の浄化装置で除去している。ところでこれ
らのクラツド成分はプラントにより異なるが、概
略10〜30ppbである。またその成分はα−Fe2O3
Fe3O4等の結晶質とFeOOH,Fe(OH)3等の非晶
質で構成されている。ところで、これらのクラツ
ド成分の分析はクラツドをフイルタで捕捉後、大
気中でX線回折で分析される。X線回折では結晶
質クラツドだけしか回折ピークが表われないので
非晶質クラツドの分析は出来ない。したがつて本
法では結晶質クラツド以外の成分は全て非晶質と
している。他の分析法としては赤外分光法、レー
ザ散乱光分析法も考えられるが、非晶質成分の含
有割合を算出できないのと、何よりもクラツドを
大気中にさらしているので水中での形態が変わつ
ているという問題点がある。このように水中の非
晶質成分を精度よく分析する手段は現在の所まだ
開発されていない。
例えば鉄イオンの分析についてはJIS規格の中
にTPTZ法が定められているが、これらの公知技
術によつてはパイプラインを循環している冷却水
中の金属イオンの濃度及び形態をインラインで分
析することはできない。
〔発明の目的〕
本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、
原子力プラント1次冷却水中のクラツドの濃度及
び形態をインラインで測定し分析することの出来
る方法を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明による方法は、原子力プラントの一次冷
却水中のクラツドの濃度とその形態とについて、
溶解速度のパターンから測定と判定とを行なうも
のである。
次に、本発明の分析方法について総括的に説明
するに先立ち、本発明の適用対象である原子力プ
ラントの1次冷却水の系統を第2図に示す。原子
炉1で発生した蒸気2はタービン3で仕事をした
後、復水器4で冷却して復水5となる。この復水
5は順次給水ヒータ6,7で加熱されて再び原子
炉に戻る系統となつている。さらにタービン3か
ら抽気した蒸気8は給水ヒータ6,7で熱交換さ
れてドレン9となり復水器4に戻される。これら
の冷却水系統におけるクラツドは、復水器4から
出た所ではα−Fe2O3、Fe3O4の結晶質と非晶質
が4対6位の割合で存在し、次の脱塩器10で大
部分のクラツドが除去される。除去率は非晶質よ
りも結晶質の方が大きい。その後、給水ヒータ
6,7で冷却水が加温されるにしたがい結晶質ク
ラツドの割合が大きくなる。
以上のように構成されている1次冷却水の循環
系統に本発明を適用して、クラツドの濃度及び形
態を分析する場合、この循環系統の任意の個所に
本発明を適用することができる。
説明の便宜上、第2図に示した脱塩器10の入
口側の冷却水母管11からサンプル系統配管12
を分岐させた状態の一例を第1図に示す。
分析試料として用いる冷却水を、冷却水母管1
1からサンプル系統12、及びバルブ切換装置1
3を介して恒温槽14内に設置したフイルタ15
に通してクラツドを分離する。クラツドの捕捉量
はフイルタ前後に設置した圧力計16,17の差
圧から推定する。一定差圧になつた時点でフイル
タでのクラツド分離を止める。捕捉されたクラツ
ドは次に溶解特性を求める。
これにはバルブ切換装置13を介して一定濃度
の酸性液18をフイルタに送る。この時フイルタ
内の液温度は恒温槽14で一定になるように調整
される。クラツドの溶解と同時に、Fe3+イオン
には鉄イオンの発色液として酢酸アンモニウム液
19を、Fe2+イオンには同じくT.P.T.Z液(トリ
ピリジル−s−トリアジン)20を添加する。発
色したサンプル液は短時間に可視光波長をスキヤ
ンできる吸光度計21で計測する。その後サンプ
ル液はドレン22として系外に出される。
以上の方法でインライン分析を行なうにあた
り、クラツドの捕捉量と差圧との関係は、孔径
0.45μm程度のフイルタ上にクラツドが濾別され
る過程で、初めの体積濾過から次第に表面濾過に
移行する。表面濾過ではフイルタの入口、出口の
初期差圧を差し引いた差圧が濾過時間との間に一
定の関係がある。この関係を予めクラツド捕捉量
との間に求めておき、これを参考にして差圧上昇
によりクラツド捕捉量を求める。
次にクラツドの溶解性については、クラツドの
形態により溶解イオンとその速度が異なることを
利用する。例えば、Fe3O4はFe2+イオンとFe3+
オンで構成されており、溶解とともに2種類のイ
オンが溶解する。α−Fe2O3はFe3+イオンだけで
構成されているが、Fe3O4に比べてFe3+イオンの
溶解速度が小さい。またFeOOHは結晶形態によ
りα,γ,β型があるが、Fe3+イオンの溶解速
度はγ,β,αの順になる。さらにFeOOH,Fe
(OH)3等の非晶質では溶解速度が非常に大きく
なる。したがつてこれらのクラツド成分の溶解速
度の差を利用しマクラツド形態を分別することが
可能となる。
〔発明の実施例〕
本発明を適用して冷却系統内の冷却中に含まれ
ているクラツドの濃度と形態とを分析し得ること
について、その基本的な原理は前記の“概要”の
項に述べた如くである。
次いで、本発明方法の有効性を裏付けるための
実験例について説明する。
まずクラツド捕捉量と差圧変化に関する実験例
において用いた試験装置を第3図に示す。装置は
定速濾過実験ができるようになつており、47φの
フイルタが設置できる濾過ホルダ23にクラツド
粉末を分散した原水槽24から液をポンプ25で
一定量送る。流量は流量計26で検出し、この流
量が一定になるようにバルブ27で調整する。フ
イルタに捕捉されるクラツド量に応じてフイルタ
前後の圧力28を読みとるようにしている。原水
槽にはクラツドを撹拌できるように不活性ガス散
気管29を設置している。
この装置を用いて、ヘマタイト試薬(平均粒径
3μm)の濃度を10,5,25ppm(Fe換算)に変え
て6l/hの流速でフイルタで濾過した。濾過時間
に対する濾過差圧を第4図に示す。同図から各ク
ラツド濃度に対して差圧の上昇は濃度が低い方が
時間がかかつている。差圧1Kg/cm2に対応する濾
過時間は、10ppmクラツドで20min、5ppmで
38min、2.5ppmで78minであつた。
この図表(第4図)は、一定の差圧を生じるに
至る所要時間はクラツドの濃度によつて変化する
ことを示している。この事から、差圧を監視して
いればクラツド濃度を決めることができることに
なる。この実験結果はヘマタイト粒子での特性を
表わしているが、他の成分あるいは混合クラツド
においても同様の特性が得られることを確認して
いる。したがつて対象とするクラツドについての
差圧と捕捉量との関係を予め求めておけば差圧を
監視することによつて捕捉量を測定できる。
次にクラツドの溶解によるFeイオン濃度の時
間的変化を求めるための試料装置と実験結果につ
いて述べる。第5図は試験装置の構成を示す。装
置はクラツド含有原水槽30、恒温槽内に設置さ
れたフイルタ31、鉄イオン濃度検出計32で構
成されており、この他に溶解液槽33、発色液槽
34,35、溶解液と原水との注入を切換えるバ
ルブ36、フイルタ前、後の差圧検出のための圧
力計37,38が付属している。この試料装置を
用いる前に、鉄イオンの吸光度特性を求めた。実
験は、Fe2+イオン1ppm、Fe3+イオン50ppm含有
する溶液1lに酢酸アンモニウム(50%)を10ml、
T.P.T.Z液(0.001M)を10ml添加して発色させ、
この液の可視光に対する吸光度を求めた。吸光度
特性を第6図に示す。同図から、波長ν=350nm
の吸光度がFe3+イオンであり、ν=595nmの吸光
度がFe2+イオンを示しており、Fe2+イオンの方
が低濃度に対する感度がよいことがわかる。
次に第5図の試験装置を用い、クラツドの形態
(化学的組成から見たクラツドの種類)を変えて
吸光度の時間変化を求めた。試験条件はクラツド
としてγ−FeOOH、α−FeOOH、α−Fe2O3
Fe3O4であり、各々1.2mgをフイルタに捕捉してお
き、溶解液にHCl液(1.2N)を60℃で2ml/min
で通した。吸光度は瞬間マルチ検出器で測定し
た。第7図にγ−FeOOH、α−FeOOH、α−
Fe2O3の溶解Fe3+イオンの時間変化を示してい
る。同図からこれらのクラツドはそれぞれ溶解速
度の形態が異なることがわかる。γ−FeOOHで
は急激に溶解するのに対し、α−Fe2O3は一定の
溶解速度が持続する。一方、α−FeOOHではほ
とんど溶解しない。
第8図にはFe3O4の溶解におけるFe2+イオンと
Fe3+イオンとの濃度変化を示す。Fe3+イオンに
ついては先のα−Fe2O3(第7図)とほぼ同じで
あるが、Fe2+イオンが溶解することに特徴を有
する。
以上のクラツドの単独成分に対する溶解特性か
らわかるように、各種類のクラツドについて、そ
れぞれ固有の溶解特性が得られる。種々のクラツ
ドあるいは混合クラツドの溶解指標を予め求めて
おくと成分不明のクラツドを同定できる。
以上の実施例においては、クラツドの主成分で
あるところの鉄を含むイオンについての濃度分析
と形態分析について述べたが、クラツドに含まれ
ているニツケルイオン、コバルトイオン、マンガ
ンイオン等についても同様にして本発明方法を適
用することができる。
例えばコバルトイオンを含むフエライト化合物
の場合は、発色剤としてタロイン試薬を用い、そ
の他の操作は前述のフエライトイオンと同様に実
施すればよい。このマタロイン試薬のコバルト濃
度に対応した吸収波長は445nmであり、これによ
つてコバルトイオンを含むフエライト化合物の濃
度変化を求めることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の分析方法によれ
ば、原子力プラント1次冷却水中のクラツドの濃
度及び形態を水中状態のまま、インラインで測定
し、分析することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の分析方法の一実施例の説明
図、第2図は原子力プラントの1次冷却水循環を
説明するための系統図である。第3図は本発明の
作用、効果を実証するために用いた実験装置の説
明図、第4図は上記実験の結果を示す図表であ
る。第5図は本発明の作用、効果を実証するため
の前記と異なる実験装置の説明図、第6図乃至第
8図はそれぞれ上記実験の結果を示す図表であ
る。 1……原子炉、3……タービン、4……復水
器、5……復水、6,7……給水ヒータ、10…
…脱塩器、11……冷却水母管、15……フイル
タ、21……吸光度計。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 原子力プラントの1次冷却水に含まれている
    クラツドの分析方法において、上記の冷却水をフ
    イルタに通してクラツドを捕捉するとともに、該
    フイルタ前、後における冷却水の差圧を測定して
    クラツドの濃度を分析し、かつ、前記のフイルタ
    に捕捉されたクラツドに所定濃度の酸を所定流速
    で流して溶解させ、その溶出液と発色液とを反応
    させるとともに、発色液と反応した溶出液の吸光
    度を所定の時間間隔で測定して前記の酸による溶
    解速度を求めて、クラツドの形態を分析すること
    を特徴とする水中クラツドの濃度及び形態の分析
    方法。 2 前記のクラツドは鉄酸化物であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載の水中クラツ
    ドの濃度及び形態の分析方法。 3 前記のクラツドは、鉄酸化物を主成分とし、
    コバルトイオン、ニツケルイオン、及びマンガン
    イオン内の少なくとも何れか一つを含むものであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の水中クラツドの濃度及び形態の分析方法。 4 前記の冷却水の差圧によるクラツド濃度の分
    析は、該差圧が所定値に達するまでの所要時間を
    実測するとともに、この実測値と、予め測定した
    データとを比較して推定するものであることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の水中クラ
    ツドの濃度及び形態の分析方法。
JP60242897A 1985-10-31 1985-10-31 水中クラツドの濃度及び形態分析法 Granted JPS62103600A (ja)

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