JPH04249796A - 原子炉用参照電極 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は参照電極の全体を測定対
象中に配置し、測定対象と同じ環境で使用する内部電極
式参照電極に係り、とくに高温高圧、放射線環境におい
ても破壊されることなく電位を一義的な値から逸脱する
ことのないように構成した原子炉用参照電極に関する。

【０００３】

【従来の技術】一般に、参照電極は図２に示したように
例えば、Ａｇ／ＡｇＣｌ／ＫＣｌ水溶液／液絡部やＨｇ
／ＨｇＯ／ＫＯＨ水溶液／液絡部等のように金属及びそ
の金属表面に形成された当該金属の難溶性塩または難溶
性酸化物から成る反応電極１と、前記難溶性塩に対して
は共通陰イオンを含む電解質または前記難溶性酸化物に
対しては易溶性水酸化物である電解質の基準溶液２と、
この基準溶液２を測定対象から隔離する四フッ化エチレ
ン製隔離容器３と、この隔離容器３の底部に形成した液
絡部４と反応電極部１に接続され信号を取り出す同軸ケ
ーブル５とから構成されている。

【０００４】原子炉用参照電極では高温高圧、放射線環
境という厳しい使用環境であるため、種々の制約をうけ
る。

【０００５】一般に、液絡部のみを測定対象環境におき
、参照電極本体を低温低圧または低温高圧という緩和な
環境に配置して測定を行う方式の参照電極が知られてい
る（外部電極方式）。しかし、外部電極方式の参照電極
による電圧測定値には、参照電極がおかれた環境と測定
対象の環境の違いによる電位差を誤差として含むため、
温度変化、圧力変化の影響をうけやすく、しかも、原子
炉安全上原子炉圧力容器内に液絡部のみ挿入することは
むずかしい。

【０００６】よって、原子炉用参照電極全体を測定対象
中に配置して、測定対象と同じ環境で使用する方式（内
部電極方式）の参照電極を用いている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原子炉
内は高温高圧であるだけでなく、放射線場であるため、
放射線損傷により構造材の機械的強度が低下し、また、
反応電極部１の構成核種が変わり異なる電位を示すこと
が課題となる。

【０００８】通常、高温高圧用の参照電極には第２図に
示すように四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）などの合成樹
脂材料が隔離容器４に用いられるが、放射線場ではこれ
ら樹脂は架橋を起こし、強度が硬化し損傷しやすい。ま
た、核変換により材料内部で発生したＨｅ等の気体が材
料内部に溜り体積が膨張するため、熱膨張とともに、そ
れら膨張率の違いにより材料接続部が破壊される。この
ように、放射線場では参照電極の隔離容器１の構造材が
破損しやすいため、外部環境の水溶液が多量に隔離容器
１内に侵入し基準溶液２の成分が変わったり、また、構
造材が破壊し電極内部に水が進入して反応電極部１以外
の同軸ケーブル５の芯線が浸水し誤差電位を示したり、
容器３と芯線の絶縁抵抗が低下して正確に腐食電位を測
定できないなど、正しい基準電位を長期にわたって得る
ことがむずかしくなる課題がある。

【０００９】また、このような高温高圧環境では安定し
た電位を示す電極材料が限定される。たとえば、塩化銀
電極を用いた場合には、基準溶液２が金属を腐食しやす
いものとなる。隔離容器３をセラミックス製で構成した
場合は隔離容器３と金属構造材との接続部が破壊し、と
くにろう付けを行う場合、通常セラミックス表面につく
られるメタライズ層などが腐食破壊し、電極内部に水溶
液が進入する。これによって、前記絶縁性の低下が起る
。また、電極部以外の金属部分が水溶液に接触するため
、基準電極と異なる電位を示すようになる。そのため、
強度の大きいステンレス鋼などを隔離容器３に使うこと
が考えらるが、この場合もセラミックス等で反応電極部
１との絶縁が必要であるため、前記と同様の接続部破壊
の課題があり、また、金属からの腐食溶出により基準水
溶液の成分が変化し、基準電位が変化する可能性がある
。

【００１０】本発明は上記課題を解決するめになされた
もので、従来の内部電極方式の参照電極の欠点を解消し
、原子炉内でも破損することなく、原子炉環境において
基準電位を長期にわたり安定して示す原子炉用参照電極
を提供することにある。［発明の構成］

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は液絡部を有しか
つ基準溶液を封入するセラミックス製隔離容器と、この
隔離容器内に収容された反応電極部と、この反応電極部
に接続された導電棒と、この導電棒に接続した信号線と
、この導電棒と気密に接続したセラミックス製気密端子
と、このセラミックス製気密端子とともに前記信号線お
よび導電棒を中間部材を介して包囲した外筒とからなる
ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】隔離容器にセラミックスを用いることにより、
放射線による隔離容器の材質硬化およびスエリングを抑
え、隔離容器が破壊して外部の溶液が隔離容器内の基準
溶液と混入することを防ぎ、また、基準溶液への腐食溶
出もないため、基準溶液の成分が変化しない。

【００１３】一方、隔離容器内部に外部からの水溶液が
進入し、その水溶液が信号線に触れることを防止できる
ため、セラミックス製気密端子を使用してセラミックス
と親和性の優れた導電棒および中間材を介して気密接続
することによって両材質の熱膨張率の違いによる接続部
の破壊を防止することができる。そして、接続構造を隙
間のないものとしたうえ、メタライズ層のないＴｉ−Ｎ
ｉ活性ろう付けを行い、基準溶液に対向する金属表面に
金属めっきを施すことで、基準溶液が酸塩基水溶液の場
合でも腐食しない。

【００１４】一方、信号線と反応電極部を接続フォイル
を介して接続することにより、信号線及び反応電極部の
熱膨張によるセラミックス製気密端子に加わる熱応力も
少なくできる。

【００１５】

【実施例】図１を参照しながら本発明に係る原子炉用参
照電極の一実施例を説明する。

【００１６】図１に示す原子炉用参照電極１０は先端に
塩化銀を付着させた反応電極部１１を有し、この反応電
極部１１は純水又は塩素イオンを含む基準溶液１２が収
容され、この基準溶液１２を測定対象溶液から隔離する
サファイヤまたはアルミナ製隔離容器１３に収納されて
いる。この隔離容器１３には１個または数個の液絡部１
４が設けられている。反応電極部１１には導電棒１５が
電気的に接続されている。この導電棒１５の上部を包囲
して原子炉環境に強い例えば低炭素ステンレス，インコ
ネル，ハステロイ等の材質からなる外筒１６を有してい
る。この外筒１６の下端部は中間材１７を介して外筒１
６と前記導電棒１５を電気的に絶縁するセラミックス製
気密端子１８に接続している。反応電極部１に発生した
基準電圧を外部の原子炉炉心外に導くＭＩケーブル芯線
１９が接続フォイル２０を介して導電棒１５と接続して
いる。ＭＩケーブル芯線１９の外側を絶縁材２２を介し
て包囲したＭＩケーブルシース２１は外筒１６と気密に
溶接れされている。ＭＩケーブルはＭＩケーブル芯線１
９とＭＩケーブルシース２１およびＭＩケーブル絶縁材
２２から構成されている。またセラミックス製気密端子
１８とセラミックス製隔離容器１３とはその外側に図示
しないワイヤを巻付けて固定されている。

【００１７】つぎに上記構成の原子炉用参照電極の作用
を説明する。

【００１８】隔離容器１３に材質の硬化およびスエリン
グ等の放射線損傷の少ないアルミナまたはサファイヤを
用いることで、隔離容器１３が放射線により破損せず、
外部溶液が隔離容器１３内に侵入し基準溶液１２の電解
質成分が変化することはない。

【００１９】また、同様に参照電極１０内に外部からの
水溶液が進入しないように設けた気密端子１８にもアル
ミナまたはサァイヤを用い、金属との接続はセラミック
スと熱膨張率等の特性が近いＮｉ−Ｆｅ合金を介して行
うことで、接合部に加わる熱応力を少なくし、破損を防
ぐことができる。

【００２０】とくに、導電棒１５との接続には導電棒１
５を上記特性を有する材質にすると共に隙間の少ない構
造とし、かつ腐食に弱いメタライズ層がなく酸塩基環境
でも破壊しないＴｉ−Ｎｉ活性ろう付けを用い、金属表
面を白金めっき加工することで、基準溶液１２が酸塩基
水溶液でもセラミックス製気密端子１８と導電棒１５と
の接続部が破損せず、参照電極１０内に基準水溶液１２
が漏洩しない。

【００２１】また、Ｎｉ−Ｆｅ合金等のセラミックス製
気密端子１８と外筒１６の接続にも中間材１７を使用し
、接続にＴｉ−Ｎｉ活性ろう付けを行うことで、熱膨張
率の違いによって発生する応力が小さくなり、また、原
子炉の水環境による接続部の腐食を防ぐことができる。

【００２２】そして、反応電極部１１に電気的に接続さ
れた導電棒１５と反応電極部１１に発生した基準電圧を
測定環境外に導く信号線のＭＩケーブル芯線１９を接続
フォイル２０を介して接続することにより、ＭＩケーブ
ル芯線１９及び導電棒１５の熱膨張によるセラミックス
製気密端子１８に加わる熱応力が少なくし、余分な応力
が気密端子１８に加わることはない。

【００２３】また、基準溶液１２に接する導電棒１５を
白金めっきを施すことによって前記導電棒１５に含まれ
る鉄など、反応電極材の銀・塩化銀以外の電極構成材料
が基準溶液１２に溶解することを防止し、これら溶解し
た不純物により発生する誤差電圧の影響を少なくできる
。

【００２４】本実施例によれば、高温高圧、放射線環境
でも、余分な応力が隔離容器１３に加わらず、外部から
の水溶液が基準溶液１２に急激に混ざることはない。

【００２５】また、気密端子１８も基準溶液１２および
外部からの水溶液により金属との接続部が腐食せず、か
つ熱応力も少ないため、破損しない。それにより、基準
溶液１２または外部からの水溶液が参照電極１０内に進
入し、導電棒１５および芯線１９が水溶液に触れること
で誤差電位が発生することを防ぎ、また外筒１６と芯線
１９と絶縁抵抗の減少を防ぐ。これにより長期にわたり
反応電極部１１がしめす原子炉環境における一定の基準
電位を原子炉外部に伝えることができる。

【００２６】一方、基準溶液１２に対向する電極中間材
１７の面に白金めっきを施すことにより、銀以外の金属
成分、例えば電極中間材中の鉄等不純物によって示され
る誤差電圧の影響をおさえることが出来る。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、原子炉内の放射線場、
高温高圧環境下においても、基準電解質基準溶液を隔離
する隔離容器およびこの容器と外筒，気密端子などが接
合する接合部がスエリング等の放射線損傷または熱応力
により破壊することがなく、長期にわたり安定して原子
炉環境における基準電圧を呈することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子炉用参照電極の一実施例を示
す縦断面図。

【図２】従来の参照電極を示す縦断面図。

【符号の説明】

１０…原子炉用参照電極、１１…反応電極部、１２…基
準水溶液、１３…セラミックス製隔離容器、１４…液絡
部、１５…導電棒、１６…外筒、１７…中間材、１８…
セラミックス製気密端子、１９…ＭＩケーブル芯線（信
号線）、２０…接続フォイル、２１…ＭＩケーブルシー
ス、２２…ＭＩケーブル絶縁材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液絡部を有しかつ基準溶液を封入する
   セラミックス製隔離容器と、この隔離容器内に収容され
   た反応電極部と、この反応電極部に接続された導電棒と
   、この導電棒に接続した信号線と、この導電棒と気密に
   接続したセラミックス製気密端子と、このセラミックス
   製気密端子とともに前記信号線および導電棒を中間部材
   を介して包囲した外筒とからなることを特徴とする原子
   炉用参照電極。