JPH06148110A - 水質診断方法及びその装置 - Google Patents

水質診断方法及びその装置

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JPH06148110A
JPH06148110A JP4296790A JP29679092A JPH06148110A JP H06148110 A JPH06148110 A JP H06148110A JP 4296790 A JP4296790 A JP 4296790A JP 29679092 A JP29679092 A JP 29679092A JP H06148110 A JPH06148110 A JP H06148110A
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JP
Japan
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water
impurities
reactor
conductivity
organic
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JP4296790A
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Makoto Nagase
誠 長瀬
Yamato Asakura
大和 朝倉
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • 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

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】冷却水中の全有機炭素濃度を測定し、測定値か
ら想定される有機不純物に対応する炉水導電率を算出
し、炉水導電率の実測値と比較することにより、不純物
の発生位置と種類を診断する。 【効果】炉水水質の高純度管理を支援することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水冷却直接サイクル型原
子力プラントに係り、特に、有機物が原因となる炉水導
電率上昇時の異常原因を同定するのに好適な原子力プラ
ント水質異常診断方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の水質異常診断方法としては、特開
平2−290595 号公報に記載されているように、複数のサ
ンプリングポイントにおける導電率とpHの相関関係を
解析し、その相関パターンの組合わせを予め作成してお
いた異常原因と相関パターンの組合わせと対比してその
異常原因を弁別するというものであった。しかし、有機
不純物が原子炉一次系に混入した場合、異常原因として
有機物であるという判定はできるが、有機物の発生源や
有機物の種類に関する情報を診断することに関しては十
分な考慮がなされていなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はオンラ
インで測定されている導電率とpHデータに基づき、そ
の相関関係から異常原因を速やかに弁別できるが、有機
不純物が原因である場合には、その発生源あるいは有機
物の種類に関する情報が得られないという問題点が残っ
ている。
【0004】本発明の目的は、有機物が原因で炉水中の
導電率が上昇した場合に、有機物の発生源と有機物の種
類に関する情報を得る手段を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、原子炉,タービン,復水器,浄化装置及
び給水ヒータを含む水冷却直接サイクル型原子力プラン
トにおいて、冷却水中の全有機炭素濃度を測定する装置
と、前記有機炭素濃度の測定データから予め求められて
いる混入可能性のある有機物の種類とそれに対応する炉
内での分解生成物の種類と分解速度に基づき炉水導電率
を解析的に評価し、炉水導電率計を用いて実測した炉水
導電率とを比較することにより、不純物の発生位置と不
純物の種類を同定する診断装置を設ける。
【0006】
【作用】本発明は、冷却水中の全有機炭素濃度を測定
し、測定されたデータと冷却水流量から原子炉圧力容器
内に持ち込まれる有機物量を求め、予め原子力発電所で
使用される有機物の種類に対応した有機物の分解生成物
と分解速度を用いて炉水の導電率を解析的に評価する。
この評価導電率と導電率計で実測された炉水導電率とを
比較することにより混入した有機不純物の種類と混入位
置、混入量を診断する。冷却水中に混入する可能性のあ
る有機不純物はイオン交換樹脂と機器の洗浄あるいは冷
媒として用いられるアルコール,ケトン,エーテル類が
多く、冷却水中に混入した場合のような稀薄状態では導
電率やpHに与える影響は小さいため、これらのセンサ
で混入位置を同定することはできない。そこで、全有機
炭素濃度として測定することによって有機不純物の混入
位置を知ることができる。しかし、炭素量として有機物
の量を測定しても水質や構造材料に与える影響は有機物
の種類によって異なるので、対策も異なってくる。そこ
で、ガスクロマトグラフを利用して有機物の種類を知る
こともできるが、一般に分析時間が長くかかること、新
たな分析を行なわなくても、原子力発電所で使用される
有機物の種類が限られているため、各有機物の炉内での
分解速度と分解生成物に関する知見を用いて、流入,分
解,除去に関するマスバランス方程式から炉水導電率に
大きく影響する有機酸、炭酸の濃度を解析的に算出し、
炉水導電率を評価することができる。この解析値と導電
率計で測定された炉水導電率の値を比較すれば、混入し
た有機不純物の種類を推定することが可能となる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。図1は沸騰水型原子炉の系統図であり、復水器2を
出た復水は復水ポンプ3により復水プレフィルタ4及び
復水脱塩器5を通過する際に腐食生成物を中心とした不
純物の大部分が除去される。浄化された水は給水ポンプ
6,低圧給水加熱器7,昇圧ポンプ8,高圧給水加熱器
9を通って原子炉圧力容器10に導かれる。炉水はその
一部が炉水浄化装置11に導かれ、炉水中の不純物を取
り除かれた後、再び、給水と合流して原子炉圧力容器1
0に導かれる。原子炉で発生した蒸気と揮発性の不純物
は主蒸気配管を通ってタービン1に導かれる。
【0008】原子炉内に混入する可能性の最も高い有機
不純物は、復水プレフィルタ4,復水脱塩器5あるいは
炉水浄化装置11に用いられるイオン交換樹脂である。
パウデックスを用いる復水プレフィルタではパウデック
スのリークが考えられ、この場合には後段の復水脱塩器
5でかなりの部分が除去されるが、一部が給水を介して
炉内に持ち込まれることになる。また、復水脱塩器5や
炉水浄化装置11で使用されているイオン交換樹脂がリ
ークした場合には、そのまま炉内に持ち込まれることに
なる。定常運転中では、復水貯蔵タンク12の内面の塗
料が制御棒駆動機構冷却水に混入することも考えられ
る。原子炉起動時には、この他定期検査時に機器の洗浄
に使用したアセトン等の有機物が残留して冷却水中に混
入する可能性がある。
【0009】有機物の混入による水質の悪化は、まず炉
水導電率の上昇の形で検出されることになる。これは、
原子炉内に流入した有機不純物は高温、放射線場で分解
し、カチオン交換樹脂ではイオン交換基のスルホン酸基
から硫酸が、母材の分解により炭酸が主として生成し冷
却水の導電率を上昇させるためである。他の有機物の分
解生成物は、アニオン交換樹脂では、イオン交換基の分
解によりトリメチルアミン,メタノールが、母材の分解
によりやはり主として炭酸が生成する。アセトンでは、
酢酸や炭酸,エチレングリコールでは蟻酸,炭酸やメタ
ノールが主として生成することがγ線照射実験の結果、
明らかになっている。
【0010】炉水導電率が上昇し、他の一次系系統中の
導電率が変化しない場合には炉水導電率上昇の原因とし
て有機物が最有力候補となる。しかし、有機物の発生源
に関する情報はインラインで設置されている導電率やp
H計では得られない。そこで、復水脱塩器5の出口,炉
水浄化装置11の出口、復水貯蔵タンク12における一
次冷却水の全有機炭素濃度を濃度測定装置13を用いて
測定することにより、定常運転中における有機物の発生
源を特定することができる。復水脱塩器5や炉水浄化装
置11は、通常、複数系統存在しているが、どの系統か
ら有機物が流出しているかについては、復水浄化装置5
では逆洗や再生に伴う系統の切替に対応して流出が生じ
るので区別することができる。炉水浄化装置11では通
常2系統ともインサービスされているので、どちらか1
塔をアウトサービスすることで全有機炭素濃度の変化の
有無で区別することができる。
【0011】混入する有機不純物としては、復水脱塩器
5や炉水浄化装置11ではイオン交換樹脂自身あるいは
樹脂の分解生成物である場合がほとんどで、復水貯蔵タ
ンク12ではその種類は場所だけでは特定しがたい。し
かし、先に述べたように有機物の種類に応じて分解生成
物の種類や組成比が異なってくるので、想定される混入
有機物の種類ごとに次の形で示される連立微分方程式の
定常解から炉水中の不純物濃度を求めることができる。
【0012】
【数1】
【0013】
【数2】
【0014】ここで、 x:混入有機物の炉内への流入
量 y:混入有機物の炉水中濃度 Ci:分解生成物iの炉水中濃度 kt:混入有機物の分解速度定数 li:混入有機物の分解によるi成分の生成係数 kij:i成分からj成分への形態変化係数 α:混入有機物の蒸気相への移行係数 αi:i成分の蒸気相への移行係数 βi:i成分の炉水浄化系による除去係数 β:混入有機物の炉水浄化系による除去係数 V:炉水保有水量 n:考慮すべき分解生成物の数 この定常解から得られた不純物濃度と電荷バランス、水
のイオン積に関する以下の式を用いて水素イオン濃度及
び水酸化物イオン濃度を求めることができる。
【0015】
【数3】
【0016】
【数4】 H×OH=1×10-14 …(数4) ここで、 H:水素イオン濃度 OH:水酸化物イオン濃度 δi:i成分の電荷数 このようにして、炉水中の全てのイオン成分の濃度が求
まったので各イオンの当量イオン電導度を用いて炉水導
電率を次式により算出することができる。
【0017】
【数5】
【0018】ここで、 κ:炉水導電率 κi:i成分の当量イオン導電率 κH:水素イオンの当量イオン導電率 κOH:水酸化物イオンの当量イオン導電率 この手順で求めた炉水導電率の計算値と導電率計14を
用いて実測された値を比較することにより、混入不純物
を同定することができる。このように全有機炭素濃度を
測定し、炉水導電率とから解析的に混入不純物を同定す
ることは、ガスクロマトグラフを用いた有機物の種類の
分析,同定に比べて診断に要する時間が短縮される効果
がある。
【0019】また、混入不純物と発生源が同定され、対
策が実施された後の炉水導電率の過渡応答及び定常値は
数1から数5を用いて予測することが可能である。この
ため、単にクロマトグラフを用いた有機物の種類の分
析,同定に比べて、より多くの情報を運転員に提供する
ことが可能となる。
【0020】(変形例)第一の実施例では、不純物の同
定を解析的に行なったが図2に示すようにガスクロマト
グラフを用いて行なうこともできる。この場合、分析に
要する時間は実施例1より長く要するが、有機物の種類
に関しての確度が高くなる。したがって、まず全有機炭
素濃度を測定し、解析的に不純物を同定した後、有機不
純物発生位置に対応する位置の有機物の種類をガスクロ
マトグラフを用いて分析し確認する。このような診断手
順による確認手段を併用することによって診断の迅速性
と信頼性の両立を図ることができる。
【0021】
【発明の効果】インラインで測定されている導電率やp
Hデータだけでは識別できない有機不純物が炉内に混入
した場合の不純物発生源と不純物の種類を速やかに診断
することができ、対応策も早期に実施できるため炉水水
質を高純度に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すための沸騰水型原子炉
の一次冷却系の系統図。
【図2】本発明の一変形例を示すための沸騰水型原子炉
の一次冷却系の系統図。
【符号の説明】
1…タービン、2…復水器、3…復水ポンプ、4…復水
プレフィルタ、5…復水脱塩器、6…給水ポンプ、7…
低圧給水加熱器、8…昇圧ポンプ、9…高圧給水加熱
器、10…原子炉圧力容器、11…炉水浄化装置、12
…復水貯蔵タンク、13…濃度測定装置、14…導電率
計、15…診断装置、16…ガスクロマトグラフ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原子炉,タービン,復水器,浄化装置及び
    給水ヒータを主たる構成要素として、順次、含む水冷却
    直接サイクル型原子力プラントにおいて、冷却水中の全
    有機炭素濃度を測定し、前記有機炭素濃度の測定データ
    から予め求められている混入可能性のある有機物の種類
    とそれに対応する炉内での分解生成物の種類と分解速度
    に基づき炉水導電率を解析的に評価し、導電率計を用い
    て実測した炉水導電率と比較することにより、不純物の
    発生位置と不純物の種類を同定することを特徴とする水
    質診断方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記全有機炭素の濃度
    を測定する位置として、復水脱塩器の出口,前記浄化装
    置の出口、復水貯蔵タンクのうちの複数カ所とする水質
    診断方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、解析的に不純
    物の種類を同定した後、ガスクロマトグラフを用いて確
    認する水質診断方法。
  4. 【請求項4】原子炉,タービン,復水器,浄化装置及び
    給水ヒータを含む水冷却直接サイクル型原子力プラント
    において、冷却水中の全有機炭素濃度を測定する装置
    と、前記有機炭素濃度の測定装置により測定されたデー
    タと炉水導電率とから有機不純物の発生位置と種類を診
    断する装置とを備えたことを特徴とする水冷却直接サイ
    クル型原子力プラント。
  5. 【請求項5】請求項4において、前記全有機炭素濃度測
    定装置を、復水脱塩器出口,浄化装置出口、復水貯蔵タ
    ンクのうちの複数カ所に設置している水冷却直接サイク
    ル型原子力プラント。
  6. 【請求項6】請求項4または5において、前記全有機炭
    素濃度測定装置と合わせてガスクロマトグラフを設置し
    ている水冷却直接サイクル型原子力プラント。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100444162B1 (ko) * 2001-10-25 2004-08-11 한국전력공사 고감도 수중 이온성 불순물 감시 방법 및 장치
CN113030002A (zh) * 2021-03-15 2021-06-25 中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中电力试验研究院 一种基于红外光谱法的水汽品质异常判定方法及监测设备

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