JPH0387643A - Electrochemical electrode and electrochemical cell using this electrode - Google Patents

Electrochemical electrode and electrochemical cell using this electrode

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JPH0387643A
JPH0387643A JP2131315A JP13131590A JPH0387643A JP H0387643 A JPH0387643 A JP H0387643A JP 2131315 A JP2131315 A JP 2131315A JP 13131590 A JP13131590 A JP 13131590A JP H0387643 A JPH0387643 A JP H0387643A
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JP
Japan
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electrode
aqueous solution
silver
layer
reference electrode
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Application number
JP2131315A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanori Sakai
政則 酒井
Katsumi Mabuchi
勝美 馬渕
Hiroshi Yamauchi
博史 山内
Takuya Takahashi
卓也 高橋
Noriyuki Onaka
大中 紀之
Masakiyo Izumitani
泉谷 雅清
Isao Masaoka
正岡 功
Fumio Sato
文夫 佐藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide the longer life and higher stability of the Ag/AgX (X: Cl, Br, I) electrode as represented by Ag/AgCl by coating a solid electrolyte, which is hardly soluble in an aq. sol., with a porous insulating layer. CONSTITUTION:Ag/AgX (X: Cl, Br, I) is sealed into ceramics or synthetic resin having fine pores so that the liquid junction with reactor water is executed not by the direct contact of the AgX with the soln. but by the contact thereof with the soln. impregnated into the fine pores of the ceramics or the synthetic resin. Namely, the electrode is formed by welding a molten silver halide 7 on the front end of a silver wire 1 and mechanically pressure-molding a ceramics layer 6 around this silver. The ceramics layer 2 is pressure-molded in the upper part of the silver wire 1 in order to prevent the direct contact of the silver wire 1 with the reactor water or cooling water. Alumina powder, magnesia powder, etc., are used for the ceramics layers 6, 2. The electrode is stably supported by means of a holder 3 of a lock fitting, the lock fitting 4 and a structural material 5. A lead wire is connected to the other end of the silver wire 1.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は原子力、火力プラント等の電気的、電気化学的
水質診断システム、モニタリング技術に必要な基準電極
として今日用いられている銀塩化銀電極の長寿命化、高
耐久性、高安定化を図る電極構造、及び、それを用いた
電気化学センサーに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a silver-silver chloride electrode that is used today as a reference electrode necessary for electrical and electrochemical water quality diagnosis systems and monitoring techniques in nuclear power plants, thermal power plants, etc. This invention relates to an electrode structure that achieves long life, high durability, and high stability, and an electrochemical sensor using the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、高温水中における参照電極については、近年、リ
ファレンス、エレクトロード、フォー・ビー・ダブリュ
・アール(1987年)コピーライト、1987エレク
トリツク、パワー、リサーチ、インステイチュート、イ
ンク(ReferenceElectrode for
 PWRs、Copyright 1987 Elec
tricPower Re5earch In5tit
ute Inc、 )に論じられている。この中で論じ
られ、実際に使用に供されているA g / A a 
CQ参照電極は全て銀塩化銀がCQ−イオンを含む溶液
の中に入れられた構造のものである。A g / A 
a CQ電極は電気化学計測の基本的、かつ、代表的な
基準電極で温度係数も小さく優れた参照電極である。
Conventionally, regarding reference electrodes in high-temperature water, in recent years Reference Electrode for B.R. (1987) Copyright 1987 Electric, Power, Research, Institute, Inc.
PWRs, Copyright 1987 Elec
tricPower Re5search In5tit
ute Inc.). A g / A a discussed in this and actually put into use
All CQ reference electrodes have a structure in which silver silver chloride is placed in a solution containing CQ- ions. A g/A
a The CQ electrode is a basic and typical reference electrode for electrochemical measurement, and is an excellent reference electrode with a small temperature coefficient.

しかし、今までこのA g / A g Cnに代表さ
れる銀ハロゲン化銀Ag/AgX (X:CQ、Br。
However, until now, silver silver halide Ag/AgX (X: CQ, Br) typified by this Ag/A g Cn.

■)をセラミックス、又は、多孔質性合成樹脂で包み込
んだ構造で構成されたA g / A g X系参照電
極は見当らない。
There are no A g / A g

また、特開昭63−67134号公報に記載されている
ような、圧力平衡型の構造をもつ事により電解液の流出
を抑えようとする試みもある。
There have also been attempts to suppress the outflow of the electrolyte by providing a pressure-balanced structure, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-67134.

特開昭59−174748号公報には隔膜を使いセル内
に電解質を入れ、電解するものが開示されている。
JP-A-59-174748 discloses a device in which an electrolyte is introduced into a cell using a diaphragm for electrolysis.

この電気化学セルは隔膜を使い分析化学種を選択する手
法であり、透過選択性に優れ、高温高圧水の環境条件下
かつ放射線場で高い耐久性に優れた隔膜の使用が必須条
件であり、このような条件を満足する樹脂隔膜を現在見
当らない。さらに電気化学セル構造も複雑で、原子炉内
装置が原理的に困難であり、電解液を予め注入し電気化
学セルのインピーダンス及び参照電極のインピーダンス
を下げており、隔膜が放射線状でキ裂発生等により一部
微小部でも破れた場合は選択的に溶存酸素を原理的に分
離定量できなくなる。
This electrochemical cell uses a diaphragm to select the chemical species to be analyzed, and it is essential to use a diaphragm that has excellent permselectivity and is highly durable under high temperature, high pressure water environmental conditions and in radiation fields. Currently, no resin diaphragm has been found that satisfies these conditions. Furthermore, the electrochemical cell structure is complex, and the equipment inside the reactor is difficult in principle. Electrolyte is injected in advance to lower the impedance of the electrochemical cell and the impedance of the reference electrode, and the diaphragm is radial and cracks can occur. If even a small portion is broken due to such reasons, it becomes impossible to selectively separate and quantify dissolved oxygen in principle.

特開昭58−215549号公報に記載のように溶存水
素を分離定量する手法が考えられているが、前述と同様
に選択性水素透過膜を使用しており前述と同様の問題が
ある。
A method of separating and quantifying dissolved hydrogen has been considered, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-215549, but it uses a selective hydrogen permeable membrane as described above, and has the same problems as described above.

特開昭56−77751号公報に記載のように酸化ジル
コニウム等を水素イオン感知素子用の膜として用いるこ
とにより高温水のpHを測定するようにしたものである
が、p H一定の条件下では基準電極として用いる事も
可能であり現在、高温高圧木下のpH電極としてその基
本的な構成を与える重要なものである。又この特許公報
は初めて酸素イオン電導性セラミックスが水素イオン感
知素子用の膜として機能し得る事を示したものであり基
本的な発明としての位置付けられる。しかし本特許公報
で用いられたセラミックス膜間電位を基にして参照電極
として用い、対極2作用極を合せて具備する3@極系の
電気化学セルを構成するのは参照極として用いるセラミ
ックス膜の高インピーダンス性により大きな困難を伴な
う。又参照極と対極を兼用する事はこの場合不可能に等
しい。さらにセラミックス材特有の温度勾配、又は衝撃
にも弱く、耐久性にも問題があり、プラントの定期点検
と定期点検の間の使用に耐え得る見通しが立たない。
As described in JP-A-56-77751, the pH of high-temperature water is measured by using zirconium oxide as a membrane for a hydrogen ion sensing element, but under conditions of a constant pH. It can also be used as a reference electrode, and is currently an important element that provides the basic structure of the high-temperature, high-pressure Kinoshita pH electrode. Furthermore, this patent publication is the first to show that oxygen ion conductive ceramics can function as a membrane for a hydrogen ion sensing element, and is therefore regarded as a fundamental invention. However, based on the ceramic membrane potential used in this patent publication, the ceramic membrane used as a reference electrode is used as a reference electrode, and a 3@polar system electrochemical cell comprising two counter electrodes and two working electrodes is constructed. This poses great difficulties due to its high impedance properties. Also, in this case, it is almost impossible to use both the reference electrode and the counter electrode. Furthermore, it is susceptible to temperature gradients and shocks peculiar to ceramic materials, and has durability problems, so there is no prospect that it will be able to withstand use between periodic plant inspections.

電気化学協会第57回大会(於京都、1990)講演要
旨集番号2C21において、酸素、過酸化水素、及び水
素の分離定量法の原理が示されているが、高温高圧水化
どのような電気化学セルにどのようなインピーダンスの
低い参照電極を装着すれば良いか全く触れられていない
In the 57th Annual Conference of the Electrochemical Society (Kyoto, 1990) Abstracts No. 2C21, the principle of the separation and quantitative method of oxygen, hydrogen peroxide, and hydrogen is presented. There is no mention of what kind of low impedance reference electrode should be attached to the cell.

従来参照電極を用いる電気化学測定セルはその他、作用
電極(検出電極)、対極を有する3電極系、又は参照電
極と対極を兼用したセル構造の2電極系がある。今日こ
れ以外の測定法は精密さを欠くため用いられていない。
Conventional electrochemical measurement cells using a reference electrode include a three-electrode system having a working electrode (detection electrode) and a counter electrode, or a two-electrode system having a cell structure in which the reference electrode and the counter electrode are used together. Other measurement methods are not used today due to their lack of precision.

エレクトロケミカルメソッド、ジョンウィリー&サンズ
、インク。
Electrochemical Methods, John Wiley & Sons, Inc.

1980 ページ 553−573 (Electrochemical Method、J
ohn Wiley&5ons。
1980 pages 553-573 (Electrochemical Method, J
ohn Wiley&5ons.

Inc、、(1980)、pp553−573)で述べ
られているよう、この電気化学測定用の電位制御装置(
ポテンショスタット)の参照電極の電位の入力段がボル
テージフォロワー段になりコントロールアンブリファイ
ヤーへのフィードバック回路を基本とする。このため、
この入力段までのインピーダンスを極力低くする事が測
定の安定化。
Inc., (1980), pp553-573), this potential control device for electrochemical measurements (
The input stage for the potential of the reference electrode of the potentiostat is a voltage follower stage, which is basically a feedback circuit to the control amblifier. For this reason,
Measurement stability is achieved by keeping the impedance to this input stage as low as possible.

精密化につながる。そうでないと発振現象が呪われる。Leads to precision. Otherwise, the oscillation phenomenon will be cursed.

しかし今日まで原子炉内、プラント配管系に装着し、溶
存酸素等に限定せず一般の電気化学計測ができるインピ
ーダンスの低い参照電極特性をもった電気化学セルは見
当らず、実質的に電気化学計測に基づく水質モニタリン
グを特に原子炉。
However, to date, there has been no electrochemical cell with low impedance reference electrode characteristics that can be installed inside a nuclear reactor or in a plant piping system to perform general electrochemical measurements, not just dissolved oxygen. Based water quality monitoring especially in nuclear reactors.

冷却水系でin −5ituに実行できない状況下にあ
る。
The situation is such that it cannot be carried out in-5 in the cooling water system.

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

上記従来の参照電極に関する技術はAg/AgC1の電
極電位(AgCI2+e−*Ag+Cu−)を決定する
CQ−イオン濃度が、電解液の炉水。
The technique related to the conventional reference electrode described above is that the CQ- ion concentration that determines the Ag/AgC1 electrode potential (AgCI2+e-*Ag+Cu-) is based on reactor water in the electrolyte.

冷却水中への流出によって変化し、1か月足らずで10
0mV近い電位変動を起こすことである。
Changes due to leakage into cooling water, 10% in less than a month
This is to cause a potential fluctuation close to 0 mV.

また、AgCQそのものの溶解度が高温水中で常温に比
べて高くなりAg(11の溶出減少によるA g / 
A g CQの必然的な寿命限界がある。圧力平衡型ピ
ストン弁付参照電極も本質的な拡散現象、あるいは、ピ
ストン弁と接する壁面、あるいは、ジルコニアプラグと
接する壁面からの電解液のリーク等に対する対策はなく
、現在の問題、電位の不安定性(ハロゲンイオンを含む
電解液の流出)等はここに起因している。
In addition, the solubility of AgCQ itself becomes higher in high-temperature water than at room temperature, resulting in a decrease in the elution of Ag(11).
There is a natural lifespan limit for A g CQ. The pressure-balanced reference electrode with a piston valve does not have any countermeasures against the inherent diffusion phenomenon or leakage of electrolyte from the wall surface in contact with the piston valve or the wall surface in contact with the zirconia plug, and the current problem is potential instability. (Outflow of electrolytic solution containing halogen ions) etc. are caused by this.

上記従来技術は原子炉系でin −5itu電気化学分
析をする場合の低インピーダンスの参照電極の作製と該
参照電極と作用極、対極等との具体的な配置関係、形状
、全体構成としての電気化学セルに関しての配慮がされ
ておらず、したがって、特に原子力圧力容器内等過酷な
状況下において、いかにして装着するか等の問題、及び
耐久性の問題が全く手つかずの状態にある。
The above-mentioned conventional technology involves the preparation of a low-impedance reference electrode for in-5 in-itu electrochemical analysis in a nuclear reactor system, and the specific arrangement relationship, shape, and overall configuration of the reference electrode, working electrode, counter electrode, etc. No consideration has been given to chemical cells, and therefore, problems such as how to install them and durability, especially under harsh conditions such as inside a nuclear pressure vessel, remain completely untouched.

本発明は上記の2つの問題を解決し、Ag/AgCQに
代表されるAg/AgX (X:CLBr+I)電極の
長寿命化、高安定化を図る参照電極を提供することを目
的とする。
The present invention aims to solve the above two problems and provide a reference electrode that achieves a long life and high stability of the Ag/AgX (X:CLBr+I) electrode represented by Ag/AgCQ.

本発明は低インピーダンス、高耐久性かつコンパクトな
参照電極t pH電極を基本にし、高温高圧水中で電気
化学測定が行える電気化学セルを提供することを目的と
し、その結果、該電気化学セルを原子力圧力容器内に中
性子計装管よりそう人し、溶存酸素、溶存水素、溶存酸
化水素、pH+ECP (腐食電位)等のセンシングが
行えるようにしたものである。
An object of the present invention is to provide an electrochemical cell that is based on a low impedance, highly durable, and compact reference electrode t pH electrode, and is capable of performing electrochemical measurements in high-temperature, high-pressure water. A neutron instrumentation tube is installed inside the pressure vessel to enable sensing of dissolved oxygen, dissolved hydrogen, dissolved hydrogen oxide, pH + ECP (corrosion potential), etc.

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

本発明は、水溶液に対して難溶性の固体電解質を多孔質
絶縁層によって被覆したものであって、前記多孔質絶縁
層は前記水溶液が浸透し得、前記電解質が水溶液に溶解
して生成したイオンの侵出を抑制する微細孔を有するこ
とを特徴とする電気化学電極。
In the present invention, a solid electrolyte that is poorly soluble in an aqueous solution is coated with a porous insulating layer, and the porous insulating layer can be penetrated by the aqueous solution, and ions generated when the electrolyte is dissolved in the aqueous solution. An electrochemical electrode characterized by having micropores that suppress leaching of.

本発明は具体的には、銀線の先端にハロゲン化銀又は硫
酸銀を設け、該ハロゲン化銀又は硫酸銀を多孔質セラミ
ックス層又は多孔質樹脂層により被覆し、多孔質体は前
述のものよりなることを特徴とする参照電極にある。
Specifically, the present invention provides silver halide or silver sulfate at the tip of a silver wire, covers the silver halide or silver sulfate with a porous ceramic layer or a porous resin layer, and the porous body is the one described above. A reference electrode is characterized by comprising:

前記ハロゲン化銀又は硫酸銀と前記セラミックス層又は
多孔質樹脂層との間に前記多孔質セラミックス層又は多
孔質樹脂層の微細孔内に前記ハロゲン化銀又は硫酸銀を
分散させた分散層を有する参照電極にある。
A dispersion layer in which the silver halide or silver sulfate is dispersed in the micropores of the porous ceramic layer or porous resin layer is provided between the silver halide or silver sulfate and the ceramic layer or porous resin layer. Located at the reference electrode.

更に、本発明は銀線を多孔質セラミックス層を介して金
属筒によって覆い、該金属筒の一端に被検体の水溶液を
浸透させる穴を有し、前記セラミックス層は前記水溶液
が浸透し得、前記銀線が水溶液に溶解して生成したイオ
ンの侵出を抑制する微細孔を有し、前記金属筒の他端を
セラミック焼結体で封止し前記水溶液が前記多孔質セラ
ミックスを浸透して前記他端より外部に濡出するのを防
止し、前記銀線の前記水溶液が浸透する反対−側の端子
にセラミックス層によって絶縁されたリード線が接続さ
れていることを特徴とする参照電極にあり、また、溶液
の水素イオン濃度に対応した電位を示す固体物質を金属
線に担持させた線を多孔質セラミックス層を介して金属
筒によって覆い、前述と同様の構成としたpH電極にあ
る。
Further, in the present invention, the silver wire is covered with a metal cylinder through a porous ceramic layer, and one end of the metal cylinder has a hole through which an aqueous solution of the test object permeates, and the ceramic layer can be penetrated by the aqueous solution, and The silver wire has micropores that suppress the leakage of ions generated when dissolved in an aqueous solution, and the other end of the metal cylinder is sealed with a ceramic sintered body, and the aqueous solution permeates the porous ceramic and The reference electrode is characterized in that a lead wire insulated by a ceramic layer is connected to a terminal on the opposite side of the silver wire through which the aqueous solution permeates and prevents leakage to the outside from the other end. In addition, there is a pH electrode having a structure similar to that described above, in which a metal wire carrying a solid substance exhibiting a potential corresponding to the hydrogen ion concentration of the solution is covered with a metal cylinder via a porous ceramic layer.

本発明は作用電極及び参照電極を有し、又はこれに対極
を有する電気化学セルとすることができる。
The present invention can be an electrochemical cell having a working electrode and a reference electrode, or a counter electrode.

AgX (X:CQ、Br、I)を細孔をもつセラミッ
クス、又は、合成樹脂の内部に封し込め、炉水との液絡
はA、 g Xが、直接、溶接CCQBr−I−等を含
む溶液も含まない溶液も)と接することによりとるので
はなく、セラミックス、又は、合成樹脂の細孔内に含浸
してきた溶液に接することにより液絡をとるようにした
ものである。
AgX (X: CQ, Br, I) is sealed inside ceramics or synthetic resin with pores, and the liquid junction with reactor water is A, g X directly welds CCQBr-I-, etc. The liquid junction is created not by contacting with a solution containing or not containing a liquid, but by contacting a solution that has been impregnated into the pores of the ceramic or synthetic resin.

上記目的を達成するため、本発明においては電気化学セ
ルの参照電極及び水素イオン濃度に対応した電位を示す
pH電極としての特性を示す金属酸化物電極を直接微細
な多孔質のセラミックス又は樹脂でコートし、それぞれ
の電極が各温度で有する溶解度によって生じる電解質イ
オンが多孔質内に分散し、インピーダンスを下げる特長
を有するようにして構成した。このようにして得られた
電極をミクロ電極を基本とした作用電極と対極と一体と
なったコンパクトな電気化学セルを構成し電気化学測定
が行えるようにしたものである。
In order to achieve the above object, in the present invention, a reference electrode of an electrochemical cell and a metal oxide electrode that exhibits characteristics as a pH electrode that exhibits a potential corresponding to the hydrogen ion concentration are directly coated with fine porous ceramics or resin. However, the electrolyte ions generated due to the solubility of each electrode at each temperature are dispersed within the porous material, which has the feature of lowering impedance. The electrode thus obtained is integrated with a working electrode and a counter electrode based on a microelectrode to constitute a compact electrochemical cell in which electrochemical measurements can be performed.

また原子炉内への装着はMIケーブル(Mineral
Insulator Cable)を用い、電気化学セ
ルの電極に通じるリード線を該MIケーブルを通す事に
より可能にしたものであり、MIケーブルのシース材(
構造材と基本的に電気的にショートしている)とケーブ
ル内の電極のリード線(心線)はセラミックスのメタラ
イジング技術を用い結合し、高温高圧水がMIケーブル
の絶縁層内に浸入するのを妨いだ。
Additionally, MI cables (Mineral cables) are installed inside the reactor.
This is made possible by using the MI cable's sheath material (Insulator Cable) and passing the lead wire leading to the electrode of the electrochemical cell through the MI cable.
(basically electrically short-circuited with the structural material) and the lead wire (core wire) of the electrode in the cable are bonded using ceramic metallizing technology, and high-temperature, high-pressure water penetrates into the insulating layer of the MI cable. It prevented

〔作用〕[Effect]

セラミックス又は合成樹脂の細孔内を含浸してきた溶液
とAgXが接することにより、AgXは次のように溶解
する。
When AgX comes into contact with the solution that has impregnated the pores of the ceramic or synthetic resin, the AgX is dissolved as follows.

A、 g X−+A g” 十X この溶解反応でそれぞれのAgfのその環境における溶
解度積に定められた溶出量で溶出している。いわゆる、
飽和溶解度に対応する。AgXが溶液にじかに接してい
る場合は、AgX近傍のX−は炉水中へダイレクトに拡
散し易く、また、じかに接するAgXの溶液体積が大き
いため、このA、 g Xの溶出は現実問題として大き
いものとなっている。
A, g
Corresponds to saturation solubility. When AgX is in direct contact with the solution, X- in the vicinity of AgX easily diffuses directly into the reactor water, and since the volume of the solution of AgX in direct contact is large, the elution of A and gX is a real problem. It has become a thing.

しかし、A、 g Xが細孔内を通して含浸してきた溶
液と接している場合、AgXが接する溶液体積は、はぼ
、AgXのごく近くの細孔内の溶液体積に近似され、A
gXの溶出可能な溶液体積は従来のA g / A、 
g Xに比べて極めて小さい。また、−度溶出したX−
が細孔内をくぐり抜け、溶液バルブ中に出てゆくまでの
物質移動抵抗は大きく、AgXの7容液バルク中への溶
出を極力抑えることができる。これによりAgX近傍の
細孔内には、常に、安定したX−(飽和濃度近傍)が供
給され、細孔をもつセラミックス、又は、合成樹脂中に
封入されたA g / A g X @極は長寿命、高
安定電位を示すことになる。
However, when A, g
The elutable solution volume of gX is the conventional A g/A,
g Extremely small compared to X. In addition, the X-
The mass transfer resistance between passing through the pores and exiting into the solution valve is large, and the elution of AgX into the 7-volume liquid bulk can be suppressed as much as possible. As a result, stable X- (near the saturation concentration) is always supplied into the pores near AgX, and the A g / A g It exhibits long life and highly stable potential.

前述の電気化学セルは低インピーダンスかつ、微細な多
孔質層に守られた長寿命の参照電極を用いており、セル
のリード線はMIケーブルを基本として守られているの
で長期に渡り、電気化学測定を安定に実行することがで
きる。それによって高温高圧水のin −5itu水質
分析はプランl−運転中安定に行うことができるように
なり、回路の発振現象等が見られなくなり誤動作するこ
とがない。
The electrochemical cell mentioned above uses a low-impedance, long-life reference electrode protected by a fine porous layer, and the cell lead wire is basically protected by an MI cable, so the electrochemical cell can be used for a long period of time. Measurements can be performed stably. As a result, in-5 in-itu water quality analysis of high-temperature, high-pressure water can be performed stably during Plan I operation, and circuit oscillations and the like are not observed and malfunctions do not occur.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 第1図の電極は銀線1の先端に溶融したハロゲン化銀7
を溶着し、その周りをセラミックス層6を機械的に加圧
成形したものであるセラミックス層2も同様に加圧成形
されたものである。銀線がじかに炉水、又は、冷却水に
接するのを防ぐため銀線の上部にはセラミックスコート
2がされている。セラミックス層はアルミナ粉、マグネ
シア粉等が用いられる。この電極は3,4.5の締め付
は金具のホルダ、W6め付は金具、及び、構造材により
安定に支持されている。銀線の他の端部にはリード線が
接続される。
Example 1 The electrode shown in FIG.
Ceramic layer 2, which is obtained by welding and mechanically press-forming ceramic layer 6 around it, is also press-formed in the same way. To prevent the silver wire from coming into direct contact with reactor water or cooling water, a ceramic coat 2 is applied to the top of the silver wire. Alumina powder, magnesia powder, etc. are used for the ceramic layer. This electrode is stably supported by a metal fitting holder with tightening of 3 and 4.5, a metal fitting with W6 fitting, and a structural material. A lead wire is connected to the other end of the silver wire.

第2図(A)は第1図に示される電極を二本用い、その
電極の電位差を時間を横軸にとって測定したものである
。二本の電極間の電位差は、図に示されるように、測定
開始後、約5か月経っても電位差が現われなかった。第
1図に示される構造の銀塩化銀電極が安定した単極電位
を示せば、その同じ@極を二本用意し、その電極間の電
位を測定すれば、電位差は原理的にゼロになる。それぞ
れの電極が不安定であり、その経時変化が二本とも五ケ
月間以上にわたり全く同一であるとは、まず、考えられ
ないので、第2図(A)は本発明による電極が極めて安
定し、優れた耐久性をもっていることを示している。こ
れはこれまで用いられる基準電極としての銀塩化銀電極
がKCQ<塩化カリウム)などの溶液を介して用いられ
KCIIk等の炉水、冷却水中への流出、A g / 
A g C(lの溶解により約−カ月余りで電位変動を
示すものと大きく異なる。また、第2図(B)に示され
るように一つの電極に第工図に示される電極、他の一つ
に第1図のセラミックス6を設けていない裸のA、 g
 / A g CΩ電極間の電位差を測定すれば、約1
0日余りで急激な電位差が現われた。これはAg/Ag
Cl11を基準にして+500mV前後の電位差である
ことより、A g/A g+系中心の単極電位とA g
 / A g Cf)、系との電位差に近く、裸のA 
g / A g CQ電極のAgCQの溶出により裸の
銀(Ag)線が現われたことによるものと思われる。電
位の変動は流れ下に裸の電極がさらされているため、銀
線近傍における平衡状態が十分満足されていないことに
よるものと思われる。第2図より第1図に示される構成
をもつ電極は極めて安定、かつ、耐久性に優れたもので
あることが明らかになった。第2図(A)に示されるA
g/AgCQ電極の電位安定性は高温純水中環境でのA
gCQの溶解により生成した塩素イオンCQがセラミッ
クス細孔内に飽和状態で分布しその濃度が時間変化に対
して一定であると思われる。また、耐久性の向上はセラ
ミックス細孔を通しての溶出したAgCQの拡散が通常
の裸で溶液に接しているAg(1!に比し、はるかに小
さい事に起因していると考えられる。多孔質セラミック
ス層はAgイオンの溶出速度を10−12molll 
/aJ−8以下になるような微細孔を有する密度にする
のがよい。
In FIG. 2(A), the two electrodes shown in FIG. 1 were used, and the potential difference between the electrodes was measured with time as the horizontal axis. As shown in the figure, no potential difference appeared between the two electrodes even after about 5 months from the start of the measurement. If the silver-silver chloride electrode with the structure shown in Figure 1 shows a stable unipolar potential, if you prepare two of the same @ electrode and measure the potential between the electrodes, the potential difference will be zero in principle. . Since each electrode is unstable and it is impossible to imagine that the changes over time for both electrodes would be exactly the same for more than five months, Figure 2 (A) shows that the electrode according to the present invention is extremely stable. , indicating that it has excellent durability. This is because the silver-silver chloride electrode that has been used as a reference electrode has been used via a solution such as KCQ<potassium chloride, and KCIIk and other substances may leak into the reactor water or cooling water, causing A g /
It is greatly different from that which shows potential fluctuation in about - months due to the dissolution of A g C (l).Also, as shown in Fig. 2 (B), one electrode is shown in the first drawing, and the other is Bare A, g without ceramics 6 in Figure 1
/ A g C If you measure the potential difference between the electrodes, it will be approximately 1
A rapid potential difference appeared after a little over 0 days. This is Ag/Ag
Since the potential difference is around +500 mV with respect to Cl11, the unipolar potential at the center of the A g/A g+ system and the A g
/ A g Cf), close to the potential difference with the system, bare A
This is probably due to the appearance of bare silver (Ag) lines due to the elution of AgCQ from the g/AgCQ electrode. The fluctuation in potential is thought to be due to the fact that the equilibrium state near the silver wire is not fully satisfied because the bare electrode is exposed to the flow. From FIG. 2, it has become clear that the electrode having the configuration shown in FIG. 1 is extremely stable and has excellent durability. A shown in Figure 2 (A)
The potential stability of the g/AgCQ electrode is A in a high-temperature pure water environment.
It appears that the chloride ions CQ generated by the dissolution of gCQ are distributed in the ceramic pores in a saturated state, and the concentration remains constant over time. In addition, the improvement in durability is thought to be due to the fact that the diffusion of eluted AgCQ through the ceramic pores is much smaller than the normal bare Ag (1!) in contact with the solution.Porous The ceramic layer reduces the elution rate of Ag ions to 10-12 mol.
It is preferable to set the density to have micropores such that /aJ-8 or less.

実施例2 第3図に示される銀塩化銀電極(Ag/AgBr)は内
層7にAgCQ、外層にAgCI2を細孔内に含浸させ
たセラミックス層をもつ構造のAg/AgCQ電極であ
る。この電極は初期の電位安定性は第1図に示されるも
のに比べて劣るが電極のインピーダンスが低い。他は実
施例1と同様である。
Example 2 The silver-silver chloride electrode (Ag/AgBr) shown in FIG. 3 is an Ag/AgCQ electrode having a structure including an inner layer 7 of AgCQ and an outer layer of a ceramic layer in which pores are impregnated with AgCI2. Although the initial potential stability of this electrode is inferior to that shown in FIG. 1, the impedance of the electrode is low. The rest is the same as in Example 1.

実施例3 第4図はAg/AgCQ電極で内層7にAgCQ、中間
層9にAgCQを細孔内に含浸させたセラミックス層、
炉水、冷却水と、直接、接する最外層にセラミックス層
6をもつ構造であり、実施例−1、実施例−2で示され
る電極構造を併せもっている。そして、優れた耐久性と
安定性をもつ。他は前述と同様である。
Example 3 Figure 4 shows an Ag/AgCQ electrode, with an inner layer 7 containing AgCQ, an intermediate layer 9 containing a ceramic layer with pores impregnated with AgCQ,
This structure has a ceramic layer 6 as the outermost layer that is in direct contact with reactor water and cooling water, and also has the electrode structure shown in Example-1 and Example-2. It also has excellent durability and stability. Others are the same as above.

実施例4 第5図は内層9にAgCQを細孔内に含浸させたセラミ
ックス層、外層6にセラミックス層をもつ構成になって
いる。銀線上に接続される内層9が接続強度を増す効果
を生じる構造になっている。
Embodiment 4 In FIG. 5, the inner layer 9 has a ceramic layer in which the pores are impregnated with AgCQ, and the outer layer 6 has a ceramic layer. The structure is such that the inner layer 9 connected to the silver wire has the effect of increasing the connection strength.

他は前述と同様である。The rest is the same as above.

実施例5 第6図は内M9にAgCQを細孔内に含浸させたセラミ
ックス層、中間層7にAgC1層、最外層6にセラミッ
クス層をもつ構成になっている。
Embodiment 5 In FIG. 6, the inner M9 has a ceramic layer in which the pores are impregnated with AgCQ, the intermediate layer 7 has an AgC1 layer, and the outermost layer 6 has a ceramic layer.

本構成電極は第5図のものに比へ、長寿命化を図ること
ができる。他は前述と同様である。
The electrode of this construction can have a longer life compared to the electrode shown in FIG. Others are the same as above.

実施例6 第7図は内層9にAgCQを細孔内に含浸させたセラミ
ックス層、中間層7にAgCQ層、最外層にAg(lを
含浸させたセラミックス層からなる構成の電極である。
Embodiment 6 FIG. 7 shows an electrode composed of an inner layer 9 of a ceramic layer impregnated with AgCQ in its pores, an intermediate layer 7 of an AgCQ layer, and an outermost layer of a ceramic layer impregnated with Ag(l).

この電極は第6図に示される構成の電極に比ベインピー
ダンスが低い。他は前述と同様である。
This electrode has a lower specific vane impedance than the electrode having the configuration shown in FIG. Others are the same as above.

実施例7 第8図は内層9にAgCQを細孔内に含浸させたセラミ
ックス層をもち、最外層にセラミックス6、中間層に内
層ヨiJ A g CQ、及び、AgCQを細孔内に含
浸させたセラミックス層7及び9をもち、第7図に示さ
れる構成のものに比べて耐久性が高い。他は前述と同様
である。
Example 7 In Fig. 8, the inner layer 9 has a ceramic layer in which the pores are impregnated with AgCQ, the outermost layer is the ceramic layer 6, and the middle layer is the inner layer. It has ceramic layers 7 and 9, and has higher durability than the structure shown in FIG. Others are the same as above.

実施例8 第9図は電子集電体として銀コーティング層上↓をもつ
白金線、又は、他の電気良導体1oから成るAg/Ag
CΩ電極である。7,6は第1図と同じくそれぞれAg
CQ、セラミックスである。この構成の電極は構造材5
に電極を固定する際の機械的強度を上げたり、セラミッ
クスコーティング2との接着力を向上させることが可能
である。このセラミックスコーティング2と集電体10
との密着性、及び、接着力は電極の電位安定性に大きく
影響を与えうる。即ち、集電体上0が冷却水、炉水8と
、直接、接すると、その接触面を通しての酸化還元反応
が進行する可能性があり、基準電極としての電位は、も
はや、A g CQ +e→Ag+CI2  の反応の
単極電位でなく混成電位として出力される。他は前述と
同様である。
Example 8 Figure 9 shows an Ag/Ag wire made of a platinum wire with a silver coating layer or other good electrical conductor 1o as an electron current collector.
It is a CΩ electrode. 7 and 6 are respectively Ag as in Figure 1.
CQ, ceramics. The electrode with this configuration is the structural material 5
It is possible to increase the mechanical strength when fixing the electrode to the electrode, and to improve the adhesive force with the ceramic coating 2. This ceramic coating 2 and current collector 10
The adhesion and adhesion force can greatly affect the potential stability of the electrode. That is, when the current collector 0 comes into direct contact with cooling water or reactor water 8, there is a possibility that an oxidation-reduction reaction will proceed through the contact surface, and the potential as a reference electrode will no longer be A g CQ +e →It is output as a hybrid potential instead of the unipolar potential of the Ag+CI2 reaction. Others are the same as above.

実施例9 第IO図は内層12に単一のAgCQの他に単一のAg
I(ヨウ化銀)、又は、AgBr (臭化銀)を含む構
造のものである。銀ヨウ化銀(Ag/AgI)電極、銀
臭化銀(Ag/AgBr)電極もA g / A g 
CQ系と同様に参照電極として使用可能である。Ag/
AgIはAgI+e−+Ag+I の電極電位を与え、
Ag/AgBrはAgB r+e+Ag+B r  の
それを与える。
Example 9 FIG. IO shows that the inner layer 12 contains a single Ag
It has a structure containing I (silver iodide) or AgBr (silver bromide). Silver silver iodide (Ag/AgI) electrodes and silver silver bromide (Ag/AgBr) electrodes are also A g / A g
It can be used as a reference electrode like the CQ system. Ag/
AgI gives an electrode potential of AgI+e-+Ag+I,
Ag/AgBr gives that of AgB r+e+Ag+B r .

AgCQと同様、Ag I、AgB rについてもセラ
ミックス層6で包むことによりA、gI 、 AgB 
rの溶出速度を抑えることができ、高耐久性、長寿命化
を図ることができた。他は前述と同様である。
Similar to AgCQ, by wrapping Ag I and AgBr with the ceramic layer 6, A, gI, AgB
The elution rate of r could be suppressed, and high durability and long life could be achieved. Others are the same as above.

実施例10 第11図は内JW12にハロゲン化銀(A g CR。Example 10 In Figure 11, JW12 contains silver halide (Ag CR).

AgI、A、gBr)の周りを微細な細孔をもつ多孔質
性樹脂16を最外層にもち、銀線1のシールド材として
セラミックスコーティングの代りに樹脂コーティング、
又は、チューブを用いた構成から成る電極である。この
構成電極もこれまでと同様、ハロゲン化銀の溶出速度を
抑えて長寿命化を図ることができる。他は前述と同様で
ある。
The outermost layer is a porous resin 16 with fine pores surrounding the silver wire 1 (AgI, A, gBr), and a resin coating instead of a ceramic coating is used as a shielding material for the silver wire 1.
Alternatively, it is an electrode constructed using a tube. As with the previous electrodes, this electrode structure can suppress the elution rate of silver halide and extend its life. Others are the same as above.

実施例11゜ 第二2図は内[12にハロゲン化銀、中間層15にハロ
ゲン化銀を含有したセラミック層、外M6にセラミック
層をもつ構成から成る電極である。本電極もハロゲン化
銀電極として優れた耐久性と安定性をもつ。他は前述と
同様である。
Embodiment 11 FIG. 22 shows an electrode having a structure in which the inner layer 12 is silver halide, the intermediate layer 15 is a ceramic layer containing silver halide, and the outer layer M6 is a ceramic layer. This electrode also has excellent durability and stability as a silver halide electrode. Others are the same as above.

実施例工2 第13図は内層にハロゲン化銀12、中間層にハロゲン
化銀を含有した多孔質性樹脂上6、外層にセラミックス
層6、銀線のシールドとして第−層に樹脂コーティング
、又は、チューブ13、第二層、即ち、外層にセラミッ
クスコーティング層をもつ構造で構成される電極である
。集電体である銀線のシールドをより向上させるため、
樹脂コーティングをしたものであり、高耐久性、長寿命
化のハロゲン化銀電極の構成になっている。
Example Work 2 Figure 13 shows silver halide 12 in the inner layer, porous resin containing silver halide in the middle layer 6, ceramic layer 6 in the outer layer, resin coating on the third layer as a shield for the silver wire, or , tube 13, which is an electrode having a structure having a second layer, that is, a ceramic coating layer on the outer layer. In order to further improve the shielding of the silver wire that is the current collector,
It is coated with resin and has a silver halide electrode structure with high durability and long life.

実施例13 第14図は炉水及び冷却水の流束を直接受けることを避
けるため、電極収納セルエフをもつ電極である。この電
極収納セルをもつ電極は電極周辺部の流動を抑えること
によりハロゲン化銀の冷却水系への溶出拡散を、さらに
、低下させる高耐久性、長寿命化を実現することができ
る。セラミックスエ8又は多孔質樹脂プラグの使用によ
り電極周辺部の流動を極力抑えることができる。
Embodiment 13 FIG. 14 shows an electrode with an electrode storage cell F to avoid direct exposure to the flux of reactor water and cooling water. By suppressing the flow around the electrode, the electrode having this electrode housing cell can further reduce elution and diffusion of silver halide into the cooling water system, thereby achieving high durability and long life. By using ceramic 8 or a porous resin plug, the flow around the electrode can be suppressed as much as possible.

実施例14 第15図は第14図と同様に炉水、及び、冷却水の流束
の影響を受けることを避けるための電極収納セル17を
もつ参照電極である。ハロゲン化銀12は電極収納セル
17中にセラミックス等のコーティングなしに、直接、
納められている。セラミックス18、又は、多孔質性樹
脂プラグの使用により実施例14と同様、収納セル17
内のイオン種の炉水中への拡散、流動を抑える。ハロゲ
ン化銀は電極収納セル内で飽和濃度に近い状態にあり、
プラグ18を通してのハロゲン化銀の炉水中への流出を
抑えているため、第二5図に示す電極はこれまでの実施
例と同様に安定した電極電位を示すことができる。他は
前述と同様である。
Embodiment 14 Similar to FIG. 14, FIG. 15 shows a reference electrode having an electrode housing cell 17 to avoid being affected by the flux of reactor water and cooling water. The silver halide 12 is directly inserted into the electrode storage cell 17 without coating with ceramics or the like.
It is stored. By using ceramics 18 or porous resin plugs, storage cells 17 are formed as in Example 14.
suppresses the diffusion and flow of ionic species inside the reactor water. Silver halide is in a state close to saturation concentration in the electrode storage cell,
Since the outflow of silver halide into the reactor water through the plug 18 is suppressed, the electrode shown in FIG. 25 can exhibit a stable electrode potential as in the previous embodiments. Others are the same as above.

実施例15 第16図は原子炉内中性子計装管内の電気化学セルの断
面を示すものである。21は電気化学セルの各電極を収
納するケースであり、5US316L鋼で作られている
。21の上部には炉水と液の出入りがあるように穴が設
けである。この穴を設ける事により、炉水の情報を把握
しつつ、かつ炉水の流動による、電気化学セル内の対流
による電気化学分析、pH測定、腐食電位測定の撹乱を
最小に抑え、測定することができる。22は低インピー
ダンスの銀/銀イオン参照電極を示す。23は直径20
μmのミクロ白金線をU字形にした作用電極を示す。2
4は炉水中の水素イオン濃度に電極電位が応答する白金
/酸化第二タリウム(T Q 203)型p H電極を
示す。25は50μmの白金線でできた対極を示す。2
6は酸化アルミニウム(Al2O2)焼結体表面にタン
グステンメタライズし、27のMIケーブル(Mine
ral In5ulator Cable)の心線と対
極を結び付ける際、MIケーブルのセラミックス絶縁体
に炉水が浸入し、ケーブルのシースと心線との絶縁抵抗
の低下を妨ぐためのシール部材である。23の作用電極
部の26についても全く同一の役目をになっている。2
8は溶接部を示す。
Example 15 FIG. 16 shows a cross section of an electrochemical cell in a neutron instrumentation tube in a nuclear reactor. 21 is a case that houses each electrode of the electrochemical cell, and is made of 5US316L steel. A hole is provided at the top of 21 to allow reactor water and liquid to enter and exit. By providing this hole, it is possible to measure while grasping information on reactor water while minimizing disturbance of electrochemical analysis, pH measurement, and corrosion potential measurement due to convection in the electrochemical cell due to the flow of reactor water. I can do it. 22 indicates a low impedance silver/silver ion reference electrode. 23 is diameter 20
This figure shows a U-shaped working electrode made of μm microplatinum wire. 2
4 shows a platinum/thallium oxide (T Q 203) type pH electrode whose electrode potential responds to the hydrogen ion concentration in the reactor water. 25 indicates a counter electrode made of a 50 μm platinum wire. 2
6 has tungsten metallized on the surface of aluminum oxide (Al2O2) sintered body, and 27 MI cable (Mine
This is a sealing member to prevent reactor water from entering the ceramic insulator of the MI cable and lowering the insulation resistance between the cable sheath and the core wire when connecting the core wire and the counter electrode of the MI cable. The working electrode section 26 of the working electrode section 23 also has exactly the same role. 2
8 indicates a welded portion.

本図に見られるようにこの電気化学セル構造の上部のセ
ル容器内に炉水が直接浸入してくるが、下部に示される
空間部内には炉水は浸入できない構成になっている。こ
の空間部で4本のMIケーブルは29の金属管中に埋め
込まれ計装管から原子炉外へと送られ、通常のポテンシ
ョスタット、ファンクションジェネレータ、ポテンショ
メータに接続され通常のインターフェース技術によりコ
ンピュータに接続され、種々の電気化学計測(例えば、
パルスボルタアメ1−リー、ランダムパルスポルタンメ
トリー、等)が実行でき、29.28と電気的に短絡し
ている構造材にリード線を接続し、22との間の電位差
をエレクトロメータで測定すれば炉内水質環境下におけ
るステン゛レス鋼の腐食電位を測定することができる。
As seen in this figure, reactor water directly enters the cell container at the top of this electrochemical cell structure, but the structure is such that reactor water cannot enter into the space shown at the bottom. In this space, the four MI cables are embedded in 29 metal tubes and routed out of the reactor through instrumentation tubes, connected to conventional potentiostats, function generators, and potentiometers, and connected to computers using conventional interface techniques. and various electrochemical measurements (e.g.
Pulse voltammetry, random pulse portammetry, etc.) can be performed, connect the lead wire to the structural material that is electrically shorted to 29.28, and measure the potential difference between it and 22 with an electrometer. By doing so, it is possible to measure the corrosion potential of stainless steel under the water quality environment inside the reactor.

又、エレクトロメータを22と24に接続すれば22の
参照電極基準の24の電極電位を知ることができる。し
たがって22.24の電位差測定により炉水のp、 I
(を測定することができる。本電気化学セルは中性子計
装管内装着の必要性、及び低電導度の高温高圧水での測
定のセル抵抗等のインピーダンスを下げるため、22,
23,24.25の4本の電極は接近した位置に設置さ
れている。本図の場合、炉水で満された21内のセル内
径は20mmである。
Furthermore, by connecting an electrometer to 22 and 24, the potential of the 24 electrodes based on the reference electrode 22 can be determined. Therefore, by measuring the potential difference in 22.24, p, I of the reactor water
(This electrochemical cell can measure 22,
The four electrodes 23, 24, and 25 are placed close to each other. In the case of this figure, the inner diameter of the cell 21 filled with reactor water is 20 mm.

このセル内に4本の電極をできるだけ近く設置するため
、電極の配置が円を描くようになっている。
In order to install the four electrodes as close as possible within this cell, the electrodes are arranged in a circular pattern.

第エフ図は第16図に示した22の参照電極部の拡大詳
細図である。本参照電極は銀/銀イオン電極で構成され
ている。30は銀線、3工は酸化アルミニウム(AQz
Os)の微粉末(300メツシユ)の圧縮成形体で構成
されたものであり、39の液絡用の孔(直径0.5mm
)から浸入してきた炉水を満し、銀から溶出してきた銀
イオンを貯えることができる。31のA Q 203粉
末の圧縮成形の圧縮強度により、39から炉水中へ拡散
してゆく速度は変る。銀イオンの溶出速度を1O−f2
IIIoQ/d−8以下に抑える事は可能であった。
FIG. F is an enlarged detailed view of the 22 reference electrode sections shown in FIG. 16. This reference electrode consists of a silver/silver ion electrode. 30 is silver wire, 3rd wire is aluminum oxide (AQz
It is composed of a compression molded body of fine powder (300 mesh) of Os), and has 39 liquid junction holes (0.5 mm diameter
) and can store the silver ions eluted from the silver. The rate at which AQ 203 powder diffuses into the reactor water changes depending on the compression strength of the AQ 203 powder in 31. The elution rate of silver ions is 1O-f2
It was possible to suppress IIIoQ/d-8 or less.

36はA g / A g十電極シース、32はAQz
Oa焼結体からなり、その表面にタングステンメタライ
ジングを施したシールであり、金ろう34によって接続
される。これにより炉水が38のアダプターケース内に
浸入し、MIケーブル内に炉水が浸入し絶縁抵抗が下が
るを妨いでいる。33はA Q Z○3絶縁層。34は
28と同じ溶接箇所を示しである。35は5US304
のMIケーブル心線であり10の銀のリード線になる。
36 is A g / A g ten electrode sheath, 32 is AQz
The seal is made of an Oa sintered body and has tungsten metallized on its surface, and is connected by gold solder 34. This prevents reactor water from entering the adapter case 38 and into the MI cable, thereby preventing the insulation resistance from decreasing. 33 is the AQZ○3 insulating layer. 34 indicates the same welding location as 28. 35 is 5US304
MI cable core wire with 10 silver lead wires.

このリード線35は銀線30に接続される。37はMI
ケーブルのシースで心線と同じ5US304!l材であ
る。38はMIケーブルと電極部を結び付けるためのア
ダプタである。アルミナM縁ff31は水が浸透して来
る程度に加圧成形されたものであるが、反応した銀イオ
ンの溶出が抑制されるような微細孔になっているもので
ある。
This lead wire 35 is connected to the silver wire 30. 37 is MI
The cable sheath is the same as the core wire, 5US304! It is l material. 38 is an adapter for connecting the MI cable and the electrode section. The alumina M edge ff31 is pressure-molded to the extent that water can penetrate therethrough, but it has fine pores that suppress the elution of reacted silver ions.

第工8図は第16図24のpH電極の拡大詳細図である
。40がTQ203であり、41は電子集電体としての
役目をになっている白金である。この構造は実施例15
と同様である。TQ20sは炉水の侵入によってTQイ
オンがアルミナ成形体中に溶出してTQイオンとして貯
えられる。TQイオンについても同様の溶出速度にする
のがよい。
FIG. 8 is an enlarged detailed view of the pH electrode of FIG. 16.24. 40 is TQ203, and 41 is platinum which serves as an electron current collector. This structure is Example 15
It is similar to In TQ20s, TQ ions are eluted into the alumina compact due to the intrusion of reactor water and are stored as TQ ions. It is preferable to use a similar elution rate for TQ ions.

実施例16 第I9図は第16図と異なり、Ag/Ag十型参照電型
参照電極して兼用する事により、電極の本数を1本減ら
し、よりコンパクトに計装管内に装着し易いようにした
ものである。したがって42は第エフ図に示したインピ
ーダンスの低い特性を利用した列接兼参照電極である。
Example 16 Figure I9 differs from Figure 16 in that it doubles as an Ag/Ag 10 type reference electrode, reducing the number of electrodes by one and making it more compact and easier to install in the instrumentation pipe. This is what I did. Therefore, 42 is a column contact/reference electrode that utilizes the low impedance characteristic shown in FIG.

本図に示される電気化学セルはコンパクトであるが、作
用型Fi23と対極(A g / A g+参照電極)
間に大きな電解電流は流さないようにして用いる。なぜ
なら、作用電極の電気化学計測時における入出力電位に
作用電極23と対極42間のオーム損(IR損)が直接
加わるため正確な電位と電流のモニターが困難になる可
能性がある。又はA g / A g +はAg←→A
g++eの反応に基づく半電池反応の電位であり、高い
電気化学的な可逆性(反応抵抗の大小:反応速度大→高
い可逆性)をもつ反応の1種で少々の電流を外部から流
しても電位は大きくずれない電流値があるが、程度の差
こそあれ、電流を外部から流して電位が全く変動しない
ものはなく、本図に示される電気化学セルは、作用電極
としては電解電流値の小さいミクロ電極、又は、電解時
間が短いパルス測定用に使う事が望ましい。
The electrochemical cell shown in this figure is compact, but has a working Fi23 and a counter electrode (A g / A g + reference electrode).
It is used in such a way that no large electrolytic current is passed between them. This is because ohmic loss (IR loss) between the working electrode 23 and the counter electrode 42 is directly added to the input/output potential during electrochemical measurement of the working electrode, which may make it difficult to accurately monitor the potential and current. Or A g / A g + is Ag←→A
This is the potential of a half-cell reaction based on the g++e reaction, and is a type of reaction with high electrochemical reversibility (reaction resistance: large reaction rate → high reversibility), even when a small amount of current is applied from the outside. Although there is a current value at which the potential does not vary significantly, there is no case where the potential does not change at all when a current is applied externally, although there are differences in degree. It is desirable to use small microelectrodes or pulse measurements with short electrolysis time.

実施例17 第20図は第16図に示される50μm白金対wA25
を電気化学セルの収納ケース21に直接電気的に短絡さ
せ、さらに炉水に接つする下部溶接部28を減らし、M
Iケーブルを通し金属管29にネジ部を設けて電気化学
セルを固定する構成である。本図に示される電気化学セ
ルは第16図。
Example 17 Figure 20 shows the 50 μm platinum pair wA25 shown in Figure 16.
By directly electrically shorting the M
The structure is such that the I cable is passed through and a threaded portion is provided in the metal tube 29 to fix the electrochemical cell. The electrochemical cell shown in this figure is shown in FIG.

第19図と異なり対極の面積が作用電極に対し、極端に
大きいのが特徴であり、作用電極、対極間のIR損を極
力小さく抑える事が可能である。
Unlike FIG. 19, the area of the counter electrode is extremely larger than that of the working electrode, and it is possible to suppress the IR loss between the working electrode and the counter electrode to a minimum.

5US316L鋼は白金電極のような貴金属電極特性は
示さないため、この場合も大電流をセルケース1を陽極
側として長時間流せば、SUS材の腐食による電気化学
セル内の汚染、さらに進めばセルの接合部等の破壊につ
ながる。ミクロ電極を使用し、1年間分析実験(還元反
応による)を続け、セルケースのSUS材の鉄のみが仮
に選択的に溶出したとしても作用電極であるミクロ電極
での電解電流を0.1μAに設定すれば鉄の溶出は2■
/年である。したがって現実的にはセルケースからの溶
出問題はない6 〔発明の効果〕 本発明によれば、現在、モニタリングシステムの基準電
位を与える参照電極の長寿命化、高安定化を図ることが
でき、メインテナンスフリー化することができる。
5US316L steel does not exhibit noble metal electrode characteristics like platinum electrodes, so if a large current is passed for a long time with cell case 1 on the anode side, the SUS material will corrode and contaminate the electrochemical cell. This may lead to destruction of the joints, etc. Using a microelectrode, analysis experiments (based on reduction reactions) were continued for one year, and even if only iron from the SUS material of the cell case was selectively eluted, the electrolytic current at the microelectrode, which is the working electrode, was reduced to 0.1 μA. If set, iron elution will be 2■
/ year. Therefore, in reality, there is no problem of elution from the cell case.6 [Effects of the Invention] According to the present invention, it is possible to extend the life of the reference electrode that provides the reference potential of the monitoring system, and to achieve high stability. It can be maintenance free.

本発明によれば低インピーダンスの参照電極を用い、電
気化学分析を原子炉内で実行することができるので、又
微細な多孔質層で守られた参照電極構造であるので、又
参照電極と炉水界面からの参照電極構成物質イオンの溶
は出しをフラツクスで10”moα/ad−8以下に設
定することも可能であり、極めて長寿命(0,5g の
銀/銀イオン参照電極で15年以上)かつ安定な電気化
学分析が実行できる電気化学セルを構成することができ
る。したがってこれまで電気化学計測の分野で発達して
きた技術を原子炉内の水質分析に適用することができる
ので、人類が初めて原子炉内の水質をin −5Ltu
で分析し、炉内情報を正確に把握する方法が具体化でき
る。この技術により、原子炉の長寿命化計画を具体的な
水質データを基に検討することができる。
According to the present invention, electrochemical analysis can be performed in a nuclear reactor using a low-impedance reference electrode, and the reference electrode structure is protected by a fine porous layer. It is also possible to set the elution of reference electrode component ions from the water interface to less than 10"moα/ad-8 with flux, and it has an extremely long life (15 years with a 0.5g silver/silver ion reference electrode). (above), and can perform stable electrochemical analysis.Therefore, the technology that has been developed in the field of electrochemical measurement can be applied to the analysis of water quality in nuclear reactors. For the first time, the water quality inside the reactor was measured in -5Ltu.
A method for accurately grasping information inside the reactor can be realized. This technology makes it possible to consider reactor life extension plans based on specific water quality data.

又原子炉の定期点検期間以上の寿命をもつ電気化学セル
構造により水質センシング技術は飛詔的に高い信頼性を
得ることになる。
In addition, water quality sensing technology will gain dramatically higher reliability due to the electrochemical cell structure, which has a lifespan longer than the regular inspection period of a nuclear reactor.

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

第工図は本発明の一実施例のセラミックス−銀塩化銀(
Ag/AgCQ)型電極の断面図、第2図は電位測定結
果を示す特性図、第3図〜第15図は実施例2〜実施例
14に示す参照電極の断面図、第16図は参照電極2作
用電極、対極、pH電極一体型電気化学セルの断面図、
第17図はセラミックス一体型銀/銀イオン参照電極の
断面図。 第工8図はセラミックス一体型酸化第二タリウムp H
電極の断面図、第19図は参照電極/対極兼用、対極、
pH電極一体型電気化学セルの断面図。 第20図は対極を電気化学セルケースにもつ、参照電極
7作用電極、対極、pH電極一体型電気化学セルの断面
図である。 1・・・銀線、2・・・セラミックコート、3・・・締
め付は金具のホルダー、4・・締め付は金具、5・・・
構造材、6・・・セラミックス層、7・・・塩化銀、9
・・・塩化銀浸透セラミックス層、21・・・電気化学
セルケース、22・・・参照電極、23・・・作用電極
、24・・・pH電極、25・・・対極、26・・・セ
ラミックス端子、27・・MIケーブル、28・・・溶
接部、29・・MIケーブル配線管、30・・・銀、3
工・・・A Q 208圧縮粉末。 32・・・A Q 203キヤツプ、33・・・AQ2
03粉末絶縁層、34・・・溶接部、35・・・5US
304リード線、36・・・参照電極部のシース、37
・・・MIケーブルシース、38・・・MIケーブルと
参照電極部の接合アダプタ、39・・・液絡用孔、4o
・・・T Q 203(酸化第二タリウム)、41・・
・白金、42・・・参照第 1 図 第 図 (A) ○ 0.6 1.6 22.53 時間(月) 3.6 4.55 (B) 時間(月) 第 図 第 図 第 5 図 第 図 第 図 第 図 第 9 図 第10図 第11 図 第12図 第13図 第14図 第15 図 第 16図 第17図 第18図 第19図 第20図
The second construction drawing is a ceramic-silver silver chloride (
FIG. 2 is a characteristic diagram showing potential measurement results, FIGS. 3 to 15 are cross-sectional views of reference electrodes shown in Examples 2 to 14, and FIG. 16 is a cross-sectional view of a reference electrode shown in Examples 2 to 14. Cross-sectional view of an electrochemical cell integrated with electrode 2 working electrode, counter electrode, and pH electrode,
FIG. 17 is a cross-sectional view of a ceramic integrated silver/silver ion reference electrode. Figure 8 shows ceramic-integrated thallium oxide pH
Cross-sectional view of the electrode, Figure 19 shows the reference electrode/counter electrode, counter electrode,
A cross-sectional view of an electrochemical cell integrated with a pH electrode. FIG. 20 is a sectional view of an electrochemical cell integrated with a reference electrode 7, a working electrode, a counter electrode, and a pH electrode, which has a counter electrode in the electrochemical cell case. 1... Silver wire, 2... Ceramic coat, 3... Tightening is a metal fitting holder, 4... Tightening is a metal fitting, 5...
Structural material, 6... Ceramic layer, 7... Silver chloride, 9
... Silver chloride permeated ceramic layer, 21 ... Electrochemical cell case, 22 ... Reference electrode, 23 ... Working electrode, 24 ... pH electrode, 25 ... Counter electrode, 26 ... Ceramics Terminal, 27...MI cable, 28...Welded part, 29...MI cable conduit, 30...Silver, 3
Engineering...A Q 208 Compressed powder. 32...A Q 203 cap, 33...AQ2
03 Powder insulation layer, 34...Welded part, 35...5US
304 lead wire, 36... sheath of reference electrode section, 37
...MI cable sheath, 38...MI cable and reference electrode part connection adapter, 39...liquid junction hole, 4o
...T Q 203 (thallium oxide), 41...
・Platinum, 42...Reference Figure 1 Figure (A) ○ 0.6 1.6 22.53 Time (Month) 3.6 4.55 (B) Time (Month) Figure 5 Figure 5 Figure Figure Figure Figure 9 Figure 10 Figure 11 Figure 12 Figure 13 Figure 14 Figure 15 Figure 16 Figure 17 Figure 18 Figure 19 Figure 20

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、水溶液に対して難溶性の固体電解質を多孔質絶縁層
によつて被覆したものであつて、前記多孔質絶縁層は前
記水溶液が浸透し得、前記電解質が水溶液に溶解して生
成したイオンの侵出を抑制する微細孔を有することを特
徴とする電気化学電極。 2、銀線の先端にハロゲン銀材又は硫酸銀を設け、該ハ
ロゲン化銀又は硫酸銀を多孔質セラミックス層又は多孔
質樹脂層によりなる多孔質絶縁層によつて被い、該多孔
質絶縁層は前記水溶液が浸透し得、前記電解質が水溶液
に溶解して生成したイオンの侵出を抑制する微細孔を有
することを特徴とする参照電極。 3、請求項2において、前記ハロゲン化銀又は硫酸銀と
前記セラミックス層又は多孔質樹脂層との間に前記多孔
質セラミックス層又は多孔質樹脂層の微細孔内に前記ハ
ロゲン化銀又は硫酸銀を分散させた分散層を有する参照
電極。 4、請求項2において、前記ハロゲン化銀又は硫酸銀は
前記多孔質セラミックス層又は多孔質樹脂層の微細孔内
に分散した分散層によつて形成されている参照電極。 5、請求項4において、前記分散層の内層にハロゲン化
銀又は硫酸銀が形成されている参照電極。 6、銀線を多孔質セラミックス層を介して金属筒によつ
て覆い、前記セラミックス層は前記水溶液が浸透し得、
前記銀線が水溶液に溶解して生成したイオンの侵出を抑
制する微細孔を有し、前記金属筒の一端に被検体の水溶
液を浸透させる穴を有し、前記金属筒の他端をセラミッ
ク焼結体で封止し前記水溶液が前記多孔質セラミックス
を浸透して前記他端より外部に濡出するのを防止し、前
記銀線の前記水溶液が浸透する反対側の端子にセラミッ
クス層によつて絶縁されたリード線が接続されているこ
とを特徴とする参照電極。 7、水溶液の水素イオン濃度に対応した電位を示す固体
電解質を金属線に担持させた線を多孔質セラミックス層
を介して金属筒によつて覆い、前記セラミックス層は前
記水溶液が浸透し得、前記固体電解質が水溶液に溶解し
て生成したイオンの侵出を抑制する微細孔を有し、前記
金属筒の一端に被検体の水溶液を浸透させる穴を有し、
前記金属筒の他端をセラミック焼結体で封止し前記水溶
液が前記多孔質セラミックスを浸透して前記他端より外
部に濡出するのを防止し、前記銀線の前記水溶液が浸透
する反対側の端子にセラミックス層によつて絶縁された
リード線が接続されていることを特徴とするpH電極。 8、請求項7において、前記固体物質は酸化タリウムで
あることを特徴とするpH電極。9、作用電極及び基準
電位を与える参照電極を有する電気化学セルにおいて、
前記参照電極は水溶液に対して難溶性の固体電解質を多
孔質絶縁層によつて被覆したものであつて、前記多孔質
絶縁層は前記水溶液が浸透し得、前記電解質が水溶液に
溶解して生成したイオンの侵出を抑制する微細孔を有す
ることを特徴とする電気化学セル。 10、請求項9において、対極を具備する3電極系から
構成されることを特徴とする電気化学セル。 11、請求項10において、前記参照電極が対極として
機能を有し、その他作用電極を具備する2電極系から構
成されることを特徴とする電気化学セル。 12、請求項10及び11において、対極として構造材
と電気的に短絡した電極を具備することを特徴とする電
気化学セル。 13、請求項9〜12のいずれかにおいて、参照電極作
用電極、対極の構成において対極が参照電極、作用電極
を包み、対極によつて構成されるセル内に参照電極、作
用電極が具備されることを特徴とする電気化学セル。 14、請求項9〜13のいずれかにおいて、前記参照電
極、作用電極、対極、pH応答を示す4種の電極を具備
することを特徴とする電気化学セル。 15、請求項14において、前記参照電極を対極とを兼
用する参照電極を有し、作用電極、pH応答を示すpH
電極を具備することを特徴とする電気化学セル。
[Scope of Claims] 1. A solid electrolyte that is poorly soluble in an aqueous solution is covered with a porous insulating layer, the porous insulating layer is permeable to the aqueous solution, and the electrolyte is not soluble in the aqueous solution. An electrochemical electrode characterized by having micropores that suppress leaching of ions generated by dissolution. 2. A silver halide material or silver sulfate is provided at the tip of the silver wire, the silver halide or silver sulfate is covered with a porous insulating layer made of a porous ceramic layer or a porous resin layer, and the porous insulating layer is A reference electrode characterized in that it has micropores through which the aqueous solution can permeate and which suppresses leaching of ions generated by dissolving the electrolyte in the aqueous solution. 3. In claim 2, the silver halide or silver sulfate is placed between the silver halide or silver sulfate and the ceramic layer or porous resin layer in the micropores of the porous ceramic layer or porous resin layer. Reference electrode with dispersed dispersion layer. 4. The reference electrode according to claim 2, wherein the silver halide or silver sulfate is formed by a dispersion layer dispersed within the micropores of the porous ceramic layer or the porous resin layer. 5. The reference electrode according to claim 4, wherein the inner layer of the dispersion layer is formed with silver halide or silver sulfate. 6. Covering the silver wire with a metal cylinder through a porous ceramic layer, the ceramic layer being permeable to the aqueous solution,
The metal tube has micropores that suppress the leaching of ions generated when the silver wire is dissolved in an aqueous solution, one end of the metal tube has a hole that allows the aqueous solution of the test object to penetrate, and the other end of the metal tube is made of ceramic. The aqueous solution is sealed with a sintered body to prevent the aqueous solution from penetrating the porous ceramic and leaking out from the other end, and the terminal on the opposite side of the silver wire through which the aqueous solution permeates is sealed with a ceramic layer. A reference electrode characterized in that an insulated lead wire is connected to the reference electrode. 7. A metal wire carrying a solid electrolyte exhibiting a potential corresponding to the hydrogen ion concentration of the aqueous solution is covered with a metal cylinder via a porous ceramic layer, and the ceramic layer is permeable to the aqueous solution, and The solid electrolyte has fine pores that suppress the leaching of ions generated when dissolved in an aqueous solution, and has a hole at one end of the metal cylinder that allows the aqueous solution of the specimen to penetrate,
The other end of the metal tube is sealed with a ceramic sintered body to prevent the aqueous solution from penetrating the porous ceramic and seeping out from the other end, and to prevent the aqueous solution from penetrating the silver wire. A pH electrode characterized in that a lead wire insulated by a ceramic layer is connected to a side terminal. 8. The pH electrode according to claim 7, wherein the solid substance is thallium oxide. 9. In an electrochemical cell having a working electrode and a reference electrode providing a reference potential,
The reference electrode has a porous insulating layer covering a solid electrolyte that is poorly soluble in an aqueous solution, and the porous insulating layer can be penetrated by the aqueous solution, and the porous insulating layer is formed by dissolving the electrolyte in the aqueous solution. An electrochemical cell characterized by having micropores that suppress the leaching of ions. 10. The electrochemical cell according to claim 9, comprising a three-electrode system including a counter electrode. 11. The electrochemical cell according to claim 10, comprising a two-electrode system in which the reference electrode functions as a counter electrode and also includes a working electrode. 12. An electrochemical cell according to claims 10 and 11, comprising an electrode electrically shorted to the structural material as a counter electrode. 13. In any one of claims 9 to 12, in the structure of the reference electrode and the working electrode, the counter electrode surrounds the reference electrode and the working electrode, and the reference electrode and the working electrode are provided in a cell constituted by the counter electrode. An electrochemical cell characterized by: 14. An electrochemical cell according to any one of claims 9 to 13, comprising the reference electrode, the working electrode, the counter electrode, and four types of electrodes exhibiting pH response. 15. In claim 14, the reference electrode has a reference electrode that also serves as a counter electrode, and the working electrode has a pH response.
An electrochemical cell characterized by comprising an electrode.
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