JPH05215892A - 給水鉄濃度の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】鉄分をプラント外から加えることなく、迅速か
つ正確に給水鉄濃度を制御でき、原子力発電プラントの
放射能を低下させて作業被曝線量の低減を図る。 【構成】復水浄化系７の下流側に酸素を注入する酸素注
入装置11が設けられており、酸素注入装置11には流量調
整弁12が接続されている。復水浄化系７の下流側給水配
管10から分岐して給水サンプリングライン13が接続さ
れ、原子炉１から分岐されて炉水サンプリングライン14
が接続されている。給水および炉水サンプリングライン
13，14から採取された給水および炉水は分析装置15，16
で分析される。その分析装置15，16の出力信号は制御系
17に入力され、制御系17からの出力信号は信号ライン18
を通って酸素注入装置11に入力し、流量調整弁12により
適当量の酸素を復水浄化系７の下流側から注入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子力発電プラントの復
水浄化系における給水鉄濃度の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、原子力発電プラントでは、給水
系から原子炉内に持ち込まれる腐食生成物が原子炉内で
放射化され配管に沈積することにより、放射線量が上昇
して作業被曝量の増大につながることが知られている。
そのため、原子力発電プラントでは腐食生成物低減の観
点から種々の防錆および除去の方法を実施している。

【０００３】特に、沸騰水型原子力発電プラントでは原
子炉から流出した蒸気がタービンを回転し復水器で凝縮
して復水となる。この場合、復水器では非凝縮性の気体
は系外に放出されることから、一部溶解した酸素の濃度
は復水中で 20ppb以下になる。これらの系統で発生した
腐食生成物は下流の復水浄化系で除去される。さらに復
水浄化系の下流で酸素注入を実施し、腐食を抑制してい
る。

【０００４】その結果、給水中の鉄分濃度は極低レベル
となり、原子炉内および原子炉配管の内面に沈積される
放射性クラッドによる放射線量は激減している。

【０００５】しかしながら、給水鉄濃度が極低レベルに
なると、コバルトに比較して炉水中に大量に存在し、コ
バルトと化学的性質が類似しているニッケルなどの２価
の遷移金属イオンの炉水中の濃度によってコバルトイオ
ンの挙動は大きく支配される。すなわち、ニッケルイオ
ンが鉄クラッドと反応してニッケルフェライトを生成
し、炉水中の鉄濃度が不足するためで、結果的に炉水中
の放射性コバルト58，コバルト60のイオン濃度が高めら
れ、原子炉配管等の内面に酸化被膜が形成される過程
で、放射性コバルト58，コバルト60がより多く取込まれ
て放射線量が上昇する。

【０００６】したがって、炉水中のニッケル濃度に応じ
て給水鉄濃度を最適低レベルに制御し、放射性クラッド
の原子炉配管への沈積による放射線量を上昇させること
なく、必要量の鉄を存在させることにより、原子炉水中
の放射性コバルトイオン濃度を低減し、原子炉配管への
取込みによる放射線量の上昇を極力抑える必要がある。

【０００７】従来、給水系の鉄濃度の制御装置では復水
浄化系の水処理装置のバイパス流量を調節する方法、水
処理装置の鉄除去性能の制御を行う方法あるいは復水浄
化系の水処理装置の下流に鉄を注入する方法によって行
われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
復水浄化系の水処理装置は復水ろ過装置および復水脱塩
装置からなるが、復水脱塩装置は復水器チューブの海水
リーク対応が大きな役割であり、簡単にバイパスするこ
とができない。そこで、水処理装置のバイパス流量調節
は復水ろ過装置についてのみ行うため、復水脱塩装置の
鉄分に対する負荷が増大するという課題がある。

【０００９】また、復水浄化系の水処理装置の下流に鉄
を注入する場合にはプラント内で発生する鉄クラッド以
外に故意に鉄分をプラント内に加えること、および鉄の
形態や粒径の制御が困難であることなどの課題がある。

【００１０】つまり、従来例では水処理装置からの鉄リ
ーク量を調節するが、水処理装置の鉄除去効率はそれま
での鉄の流入量、入口側の鉄濃度等によって変動するた
め、対応が必要な場合迅速かつ正確に給水鉄濃度を制御
することが困難であるという課題がある。

【００１１】さらに、復水浄化系の水処理装置の下流に
鉄を注入する場合にはプラント内で発生する鉄クラッド
以外に故意に鉄分をプラント内に加えることおよび鉄の
形態や粒径の制御が困難であることなどの課題がある。

【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、鉄分をプラント外から加えることなく、迅速
かつ正確に給水鉄濃度を制御でき、原子力発電プラント
の放射能を低下させて作業被曝線量の低減を図ることが
できる原子力発電所の給水鉄濃度の制御装置を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明は原子炉から
主蒸気管を通して蒸気が供給されるタービンと、このタ
ービンの下流に設けられた復水器と、この復水器の下流
に設けられた復水浄化系と、この復水浄化系の下流に設
けられた給水加熱器と、この給水加熱器と前記復水器と
の間に設けられた酸素注入装置と、前記給水加熱器と前
記原子炉を結ぶ給水管と、この給水管から分岐した給水
サンプリングラインと、前記原子炉から分岐された炉水
サンプリングラインと、この炉水サンプリングラインお
よび前記給水サンプリングラインからの炉水および給水
中の不純物量に対応して前記酸素注入装置からの注入酸
素量を調整する流量調整弁とを具備したことを特徴とす
る。

【００１４】そして、炉水サンプリングラインからサン
プリングされた炉水中のニッケル濃度、コバルト58，コ
バルト60濃度、前記給水サンプリングラインからサンプ
リングされた給水中のニッケル濃度の少なくとも一種の
値または変化量によって前記酸素注入装置での酸素注入
量を変化させ、前記給水での鉄濃度を制御する。

【００１５】第２の発明は原子炉から主蒸気管を通して
蒸気が供給されるタービンと、このタービンの下流に設
けられた復水器と、この復水器の下流に設けられた復水
ろ過装置および復水脱塩装置からなる復水浄化系と、こ
の復水浄化系の下流に設けられた給水加熱器と、前記復
水ろ過装置および復水脱塩装置にそれぞれ設けられたバ
イパス弁と、前記給水加熱器と前記原子炉を結ぶ給水管
と、この給水管から分岐した給水サンプリングライン
と、前記原子炉から分岐された炉水サンプリングライン
と、この炉水サンプリングラインおよび前記給水サンプ
リングラインからの炉水および給水中の不純物量に対応
して前記復水ろ過装置のバイパス弁を作動させる指令信
号ラインとを具備したことを特徴とする。

【００１６】そして、復水ろ過装置のバイパス流量を変
化させ、下流へ流出する鉄腐食生成物濃度をコントロー
ルし、給水中のニッケル濃度，炉水中のニッケル濃度、
コバルト濃度、コバルト58，コバルト60濃度の少なくと
も一つの値または変化値により前記復水ろ過装置のバイ
パス流量をコントロールし、前記復水脱塩装置をバイパ
スすることによって下流へ流出する鉄腐食生成物濃度を
変化させ、給水での鉄濃度を制御する。

【００１７】

【作用】第１の発明では、たとえば給水中の鉄濃度とニ
ッケル濃度および炉水中のニッケル濃度とコバルト濃度
の値または変化に応じて酸素注入装置の弁の開閉または
給水中への酸素の注入量を調節することにより、給水中
への酸素の注入量を変化させるか、または調節して給水
中で発生する鉄の濃度を制御する。

【００１８】第２の発明では、たとえば給水中の鉄濃度
とニッケル濃度および炉水中のニッケル濃度とコバルト
濃度に応じて復水ろ過装置の出口側での鉄の濃度を制御
し、復水脱塩装置を 100％バイパスして給水に鉄を流入
させる。

【００１９】第２の発明においてはまた復水器チューブ
の海水リーク問題を耐海水腐食性のある材質に変更した
原子力プラントにおいて、さらに海水リーク検出のため
に設置された検出器の信号を解析して復水脱塩装置のバ
イパス弁を閉じることにより対応し、従来問題とされて
いた復水脱塩装置に 100％バイパスラインを設けて通水
できるようにする。

【００２０】したがって、鉄分をプラント内に加えるこ
となく、迅速かつ正確に給水鉄濃度を制御することがで
き、原子力発電プラントの放射能を低下させて作業被曝
線量の低減を図ることができる。

【００２１】

【実施例】本発明に係る給水鉄濃度の制御装置の第１の
実施例を図１および図２について説明する。図１は沸騰
水型原子力発電プラントに本発明の第１の実施例の制御
装置を設置した概略構成を示し、図２は溶存酸素と腐食
率の関係を示している。

【００２２】図１において、原子炉１で発生した高温高
圧の蒸気は、主蒸気配管２により高圧タービン３に導入
され、高圧タービン３を駆動した後、低圧タービン４を
駆動し、復水器５に送られる。

【００２３】復水器５で冷却され、凝縮した復水は復水
ポンプ６により復水浄化系７に送られ、この復水浄化系
７によって鉄クラッドなどの不純物が除去された後、低
圧給水加熱器８および高圧給水加熱器９によって加熱さ
れ給水配管10を通して原子炉１内へ供給される。

【００２４】給水配管10から分岐して給水サンプリング
ライン13が接続され、原子炉１から分岐して炉水サンプ
リングライン14が接続されている。給水および炉水サン
プリングライン13，14はそれぞれ分析装置15，16に接続
し、分析装置15，16は制御系17に接続されている。

【００２５】分析装置15，16で分析された給水および炉
水の分析値は制御系17に送られ、制御系17の出力信号は
信号ライン18を通して酸素注入装置11に入力される。酸
素注入装置11には流量調整弁12が設けられており、流量
調整弁12の出口側は復水浄化系７の下流側に接続されて
いる。復水浄化系７は復水ろ過装置と復水脱塩装置が連
接されたものからなっている。

【００２６】そして、この実施例では復水脱塩装置の出
口側に酸素注入装置11のラインを取付け給水系での酸素
濃度をコントロールする。ところで、図２に示すように
酸素濃度により材料の腐食量に差が出ることが知られて
おり、従来は腐食抑制の観点から充分効果がある量を注
入していた。

【００２７】本実施例ではこの酸素濃度の適度な増加に
より腐食量が減少し、また逆に酸素濃度が適度に減少す
ることにより腐食量が増加することから最適鉄腐食量に
なるように酸素濃度をコントロールするものである。

【００２８】給水サンプリングライン13で採取された給
水中の鉄およびニッケル濃度と、炉水サンプリングライ
ン14で採取された炉水中のニッケルおよびコバルト濃度
とに基づいて制御系17で算出される必要な給水鉄濃度に
より酸素注入装置11の流量調整弁12の開度を調整し、給
水中に注入する酸素の量を調節することによって給水鉄
濃度を制御する。たとえば給水中の鉄濃度が不足してい
るときは酸素注入装置11の流量調整弁12の開度を大にす
ることによって給水系での鉄クラッドの発生を抑制す
る。

【００２９】このように本実施例においては、復水脱塩
装置の出口側つまり下流側の給水系で鉄クラッドを発生
させることから復水脱塩装置での負荷を増大させること
なく、また、外部から鉄さびを持ち込むことなく、迅速
かつ正確にコントロールすることができる。

【００３０】さらに上記実施例において、給水中のニッ
ケル濃度、炉水中のニッケル濃度、コバルト濃度、Ｃｏ
−58濃度、Ｃｏ−60濃度の少なくとも１種の値または変
化値により酸素注入装置11での酸素注入量を変化させる
ことにより給水での鉄濃度を制御できる。

【００３１】なお、本実施例では上述した例以外に給水
サンプリングライン13，炉水サンプリングライン14で採
取・分析した値または変化値より酸素注入装置11の流量
調整弁12を手動で調整することも可能である。

【００３２】次に図３により本発明の第２の実施例を説
明する。図３中図１と同一部分には同一符号を付す。原
子炉１で発生した高温高圧の蒸気は、主蒸気配管２によ
り高圧タービン３に導入され、高圧タービン３を駆動し
た後、低圧タービン４を駆動し、復水器５に送られる。
復水器５内のチューブはチタンまたはチタン合金あるい
は耐海水腐食性ステンレス鋼で形成されている。

【００３３】復水器５で冷却され、凝縮した復水は復水
ポンプ６で導かれ、中空糸膜フィルタが組込まれた復水
ろ過装置７ａおよび復水脱塩装置７ｂからなる復水浄化
系７によって鉄クラッドなどの不純物が除去された後、
低圧給水加熱器８および高圧給水加熱器９によって加熱
され給水配管10を通して原子炉１内へ供給される。

【００３４】給水配管10から分岐されて給水サンプリン
グライン13が接続され、原子炉１から分岐して炉水サン
プリングライン14が接続されている。給水および炉水サ
ンプリングライン13，14にはそれぞれ分析装置15，16が
接続されている。

【００３５】分析装置15，16は制御系17に接続され、信
号ライン18を介して第１のバイパス弁19に接続されてい
る。復水脱塩装置７ｂには第２のバイパス弁20が設けら
れている。この第２のバイパス弁20は信号線22を介して
イオン交換クロマトグラフ21に接続し、イオン交換クロ
マトグラフ21はサンプリング管23により復水器５内のホ
ットウェルに接続している。

【００３６】この実施例では復水ろ過装置７ａの第１の
バイパス弁19により下流へ直接流れる復水量を調節して
得た鉄濃度で復水脱塩装置７ｂをバイパスして給水の鉄
濃度とすることが可能である。

【００３７】給水サンプリングライン13で採取された給
水中の鉄およびニッケル濃度と、炉水サンプリングライ
ン14で採取された炉水中のニッケルおよびコバルト濃度
とに基づいて制御系17で算出される必要な給水鉄濃度を
復水ろ過装置７ａの第１のバイパス弁19の開度を調整し
て下流へ直接流れる復水量を調節し給水での鉄濃度をコ
ントロールすることができる。

【００３８】また、上記実施例において、給水中のニッ
ケル濃度、炉水中のニッケル濃度、コバルト濃度、Ｃｏ
−58濃度、Ｃｏ−60濃度の少なくとも１つの値または変
化値により復水ろ過装置のバイパス量をコントロール
し、復水脱塩装置７ｂをバイパスすることによって下流
へ流出する鉄腐食生成物濃度をコントロールまたは変化
させることにより、給水での鉄濃度を制御することがで
きる。

【００３９】復水脱塩装置のバイパスラインを使用する
運転中に、復水器５に海水リークが発生した場合、復水
器ホットウェルに設置したイオン交換クロマトグラフ21
で検出し、復水脱塩装置７ｂの第２のバイパス弁20を閉
じ、復水脱塩装置７ｂで海水リークを含む復水を処理す
る。なお、イオン交換クロマトグラフ21の代りにナトリ
ウム（Ｎａ）計または導電率計を使用することもでき
る。

【００４０】このように本実施例においては、復水脱塩
装置７ｂの第２のバイパス弁20を 100％バイパスするこ
とから復水脱塩装置７ｂでの負荷を増大させることな
く、また、外部から鉄さびを持ち込むことがなく、迅速
かつ正確にコントロールすることができる。

【００４１】なお、本実施例では上述した例以外に復水
ろ過装置７ａとして中空糸膜フィルタの代りにプリコー
ト型の粉末イオン交換樹脂あるいはイオン交換繊維を用
いたフィルタも可能である。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば鉄分をプラント外から加
えることなく、迅速かつ正確に給水鉄濃度を制御するこ
とができ、原子力発電プラントの放射能を低下させて作
業被曝線量の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る給水鉄濃度の制御装置の第１の実
施例を示す配管系統図。

【図２】溶存酸素濃度と腐食率との関係を示す曲線図。

【図３】本発明に係る給水鉄濃度の制御装置の第２の実
施例を示す配管系統図。

【符号の説明】

１…原子炉、２…主蒸気配管、３…高圧タービン、４…
低圧タービン、５…復水器、６…復水ポンプ、７…復水
浄化系、７ａ…復水ろ過装置、７ｂ…復水脱塩装置、８
…低圧給水加熱器、９…高圧給水加熱器、10…給水配
管、11…酸素注入装置、12…流量調整弁、13…給水サン
プリングライン、14…炉水サンプリングライン、15，16
…分析装置、17…制御系、18…信号ライン、19…第１の
バイパス弁、20…第２のバイパス弁、21…イオン交換ク
ロマトグラフ、22…信号線、23…サンプリング管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉から主蒸気管を通して蒸気が供給
   されるタービンと、このタービンの下流に設けられた復
   水器と、この復水器の下流に設けられた復水浄化系と、
   この復水浄化系の下流に設けられた給水加熱器と、この
   給水加熱器と前記復水器との間に設けられた酸素注入装
   置と、前記給水加熱器と前記原子炉を結ぶ給水管と、こ
   の給水管から分岐した給水サンプリングラインと、前記
   原子炉から分岐された炉水サンプリングラインと、この
   炉水サンプリングラインおよび前記給水サンプリングラ
   インからの炉水および給水中の不純物量に対応して前記
   酸素注入装置からの注入酸素量を調整する流量調整弁と
   を具備したことを特徴とする給水鉄濃度の制御装置。
2. 【請求項２】 原子炉から主蒸気管を通して蒸気が供給
   されるタービンと、このタービンの下流に設けられた復
   水器と、この復水器の下流に設けられた復水ろ過装置お
   よび復水脱塩装置からなる復水浄化系と、この復水浄化
   系の下流に設けられた給水加熱器と、前記復水ろ過装置
   および復水脱塩装置にそれぞれ設けられたバイパス弁
   と、前記給水加熱器と前記原子炉を結ぶ給水管と、この
   給水管から分岐した給水サンプリングラインと、前記原
   子炉から分岐された炉水サンプリングラインと、この炉
   水サンプリングラインおよび前記給水サンプリングライ
   ンからの炉水および給水中の不純物量に対応して前記復
   水ろ過装置のバイパス弁を作動させる指令信号ラインと
   を具備したことを特徴とする給水鉄濃度の制御装置。