JPH0718831B2 - 液体循環プラントにおける循環液の管理方法、特に加圧水型原子炉における一次冷却水の管理方法および装置 - Google Patents
液体循環プラントにおける循環液の管理方法、特に加圧水型原子炉における一次冷却水の管理方法および装置Info
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- JPH0718831B2 JPH0718831B2 JP62177052A JP17705287A JPH0718831B2 JP H0718831 B2 JPH0718831 B2 JP H0718831B2 JP 62177052 A JP62177052 A JP 62177052A JP 17705287 A JP17705287 A JP 17705287A JP H0718831 B2 JPH0718831 B2 JP H0718831B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は液体循環プラントにおける循環液の管理方法に
関し、特に加圧水型原子炉における一次冷却水の各種成
分濃度およびpH値を決定する一次冷却水の管理方法およ
び装置に関するものである。
関し、特に加圧水型原子炉における一次冷却水の各種成
分濃度およびpH値を決定する一次冷却水の管理方法およ
び装置に関するものである。
工業分野においては、一般に液体循環プラントにおける
循環液を管理するために、例えば循環液中に含有される
各種成分の濃度やpH値など複数の変量を測定する必要が
ある。これら複数の変量を測定するため、従来これら変
量の個数と同じ数の測定を行なうのが通例である。すな
わち、例えば循環液中にA,BおよびＣの三成分が含有さ
れ、これら三成分の濃度を決定すると共に循環液のpH値
を決定しようとする場合、A,BおよびＣの三成分につき
それぞれ濃度を何らかの手段でそれぞれ測定し、かつpH
値を別途にpHメータなどにより測定するのが通例であ
る。換言すれば、成分A,BおよびＣならびにpH値の４個
の変量につき４つの測定が別々に行なわれる。１例とし
て加圧水型原子炉における一次冷却水について見ると、
この一次冷却水を管理するにはそこに含有される成分
（硼素および必要に応じてリチウム）の濃度と冷却水の
pH値とを定期的に決定する必要がある。この目的で、従
来例えば本出願人に係る特公昭58−16466号公報に開示
されているように、一次冷却水にマンニトール溶液を添
加し、その添加前後の導電率を測定することにより硼素
およびリチウムの濃度を決定する手段が知られている
が、この場合pH値を測定するには前記各成分の濃度の決
定とは別途にpH値を例えばガラス電極などにより測定せ
ねばならない。
循環液を管理するために、例えば循環液中に含有される
各種成分の濃度やpH値など複数の変量を測定する必要が
ある。これら複数の変量を測定するため、従来これら変
量の個数と同じ数の測定を行なうのが通例である。すな
わち、例えば循環液中にA,BおよびＣの三成分が含有さ
れ、これら三成分の濃度を決定すると共に循環液のpH値
を決定しようとする場合、A,BおよびＣの三成分につき
それぞれ濃度を何らかの手段でそれぞれ測定し、かつpH
値を別途にpHメータなどにより測定するのが通例であ
る。換言すれば、成分A,BおよびＣならびにpH値の４個
の変量につき４つの測定が別々に行なわれる。１例とし
て加圧水型原子炉における一次冷却水について見ると、
この一次冷却水を管理するにはそこに含有される成分
（硼素および必要に応じてリチウム）の濃度と冷却水の
pH値とを定期的に決定する必要がある。この目的で、従
来例えば本出願人に係る特公昭58−16466号公報に開示
されているように、一次冷却水にマンニトール溶液を添
加し、その添加前後の導電率を測定することにより硼素
およびリチウムの濃度を決定する手段が知られている
が、この場合pH値を測定するには前記各成分の濃度の決
定とは別途にpH値を例えばガラス電極などにより測定せ
ねばならない。
このように、各成分をそれぞれ測定しかつpH値を別途に
測定すること、すなわち複数の変量を循環液の管理の目
的で全て個別に測定することが、従来一般的に行われて
いるが、この方式は或る場合には循環液の管理を著しく
困難にすることがある。例えば、前記原子炉の一次冷却
水を管理する場合、（この一次冷却水を管理する場
合）、この一次冷却水は硼素、リチウム、溶存水素ガス
などを成分として含有し、これら各成分を測定すると共
に冷却水のpH値を決定するには手分析ラインを設けてそ
こから試料水を採取した後にオフラインのガラス電極pH
メータにかけてpH値を決定する方法が採用されている。
しかしながら、一次冷却水の管理は土曜日、日曜日、祭
日などの無人運転中においても行なわねばならない。硼
素やリチウムの濃度についてはその要請に応えるべく自
動記録方式が既に開発されているが、pH値をガラス電極
pHメータにより別途に測定するには次の難点を伴う： （１）インライン監視が不可能である。何故なら、電極
液（通常Kcl液）が循環液中に浸出して汚染し、さらに
加圧下では測定の信頼性が低いからである。
測定すること、すなわち複数の変量を循環液の管理の目
的で全て個別に測定することが、従来一般的に行われて
いるが、この方式は或る場合には循環液の管理を著しく
困難にすることがある。例えば、前記原子炉の一次冷却
水を管理する場合、（この一次冷却水を管理する場
合）、この一次冷却水は硼素、リチウム、溶存水素ガス
などを成分として含有し、これら各成分を測定すると共
に冷却水のpH値を決定するには手分析ラインを設けてそ
こから試料水を採取した後にオフラインのガラス電極pH
メータにかけてpH値を決定する方法が採用されている。
しかしながら、一次冷却水の管理は土曜日、日曜日、祭
日などの無人運転中においても行なわねばならない。硼
素やリチウムの濃度についてはその要請に応えるべく自
動記録方式が既に開発されているが、pH値をガラス電極
pHメータにより別途に測定するには次の難点を伴う： （１）インライン監視が不可能である。何故なら、電極
液（通常Kcl液）が循環液中に浸出して汚染し、さらに
加圧下では測定の信頼性が低いからである。
（２）手分析ラインからの試料水の採取作業が必要であ
り、pHメータ自身は導電率計に比較して検正の頻度が高
く、作業者に対する被爆の危険が避けれられず、さらに
無人の自動記録が出来ないなどオフラインにおける保守
管理が極めて困難である。
り、pHメータ自身は導電率計に比較して検正の頻度が高
く、作業者に対する被爆の危険が避けれられず、さらに
無人の自動記録が出来ないなどオフラインにおける保守
管理が極めて困難である。
これら従来技術の難点を解消するため、複数の変量のう
ちその１部を測定することなく他の変量の測定に基づい
て未測定の変量をも決定する手段が要求される。例え
ば、上記一次冷却水のpH値をオフラインで測定する必要
なしに硼素（およびリチウム）濃度の測定に基づいて決
定できれば好都合である。本発明者等は鋭意検討および
試験を重ねた結果、複数の変量の全部を別々に測定する
ことなく、或る変量を他の変量の測定から演算して決定
しうることを突き止め、本発明に至った。その一例とし
て、加圧水型原子炉における一次冷却水のpH値を冷却水
中の硼素（およびリチウム）濃度（導電率）から特定の
演算式により決定しうることを突き止め、本発明に至っ
た。
ちその１部を測定することなく他の変量の測定に基づい
て未測定の変量をも決定する手段が要求される。例え
ば、上記一次冷却水のpH値をオフラインで測定する必要
なしに硼素（およびリチウム）濃度の測定に基づいて決
定できれば好都合である。本発明者等は鋭意検討および
試験を重ねた結果、複数の変量の全部を別々に測定する
ことなく、或る変量を他の変量の測定から演算して決定
しうることを突き止め、本発明に至った。その一例とし
て、加圧水型原子炉における一次冷却水のpH値を冷却水
中の硼素（およびリチウム）濃度（導電率）から特定の
演算式により決定しうることを突き止め、本発明に至っ
た。
したがって、本発明の第１の目的は、複数の変量を決定
するに際しその一部の変量の測定を省略しうる方法を提
供することである。
するに際しその一部の変量の測定を省略しうる方法を提
供することである。
本発明の第２の目的は、硼素、リチウム、アンモニア等
の濃度並びにpH値をインライン監視にて無人で可能に
し、pH計などのメンテナンス性の悪い計器類の使用を必
要とせず、作業者に対し被爆などの危険を伴わない加圧
水型原子炉における一次冷却水の管理方法を提供するこ
とである。
の濃度並びにpH値をインライン監視にて無人で可能に
し、pH計などのメンテナンス性の悪い計器類の使用を必
要とせず、作業者に対し被爆などの危険を伴わない加圧
水型原子炉における一次冷却水の管理方法を提供するこ
とである。
さらに、本発明の第３の目的は、前記加圧水型原子炉に
おける一次冷却水の管理方法を実施するための装置を提
供することである。
おける一次冷却水の管理方法を実施するための装置を提
供することである。
前記の目的を達成するため、本発明の液体循環プラント
における循環液の管理方法は、循環液に含有される複数
成分の各濃度および循環液のpH値を測定管理するに際
し、 循環液へマンニトール試薬を添加する前後の前記循環液
の導電率をそれぞれ測定し、 前記マンニトール試薬の添加前における循環液の第１の
導電率測定値から第１の成分濃度を算出し、 前記マンニトール試薬の添加後における循環液の第２の
導電率測定値と前記第１の成分濃度の算出値との関係か
ら第２の成分濃度を算出し、 前記第２の成分濃度の算出値と前記第１の成分濃度の算
出値との関係から循環液のpH値を算出することを特徴と
する。
における循環液の管理方法は、循環液に含有される複数
成分の各濃度および循環液のpH値を測定管理するに際
し、 循環液へマンニトール試薬を添加する前後の前記循環液
の導電率をそれぞれ測定し、 前記マンニトール試薬の添加前における循環液の第１の
導電率測定値から第１の成分濃度を算出し、 前記マンニトール試薬の添加後における循環液の第２の
導電率測定値と前記第１の成分濃度の算出値との関係か
ら第２の成分濃度を算出し、 前記第２の成分濃度の算出値と前記第１の成分濃度の算
出値との関係から循環液のpH値を算出することを特徴と
する。
前記の管理方法において、循環液へマンニトール試薬を
添加する前後の前記循環液の導電率を測定して、循環液
に含有される複数成分の各濃度および循環液のpH値を算
出するに際しては、各反応ごとの化学平衡条件式、各成
分ごとの物質保存条件式、全イオンの電荷中性条件式、
活量係数のデバイ・ヒュッケル近似式および当量導電率
のデバイ・ヒュッケル・オンサーガ近似式に基づいて行
うことができる。
添加する前後の前記循環液の導電率を測定して、循環液
に含有される複数成分の各濃度および循環液のpH値を算
出するに際しては、各反応ごとの化学平衡条件式、各成
分ごとの物質保存条件式、全イオンの電荷中性条件式、
活量係数のデバイ・ヒュッケル近似式および当量導電率
のデバイ・ヒュッケル・オンサーガ近似式に基づいて行
うことができる。
また、前記の管理方法において、循環液は、加圧水型原
子炉における一次冷却水からなり、この一次冷却水の管
理を行うために濃度測定をする一次冷却水に含有される
複数成分としては、硼素、リチウム、アンモニアが好適
である。
子炉における一次冷却水からなり、この一次冷却水の管
理を行うために濃度測定をする一次冷却水に含有される
複数成分としては、硼素、リチウム、アンモニアが好適
である。
そこで、本発明において、加圧水型原子炉における一次
冷却水に含有される硼素およびリチウムの各濃度および
冷却水のpH値を測定管理するに際しては、 冷却水へマンニトール試薬を添加する前後の前記冷却水
の導電率をそれぞれ測定し、 各反応ごとの化学平衡条件式、各成分ごとの物質保存条
件式、全イオンの電荷中性条件式、活量係数のデバイ・
ヒュッケル近似式および当量導電率のデバイ・ヒュッケ
ル・オンサーガ近似式に基づいて、 まず前記冷却水へマンニトール試薬を添加する前の前記
冷却水の導電率の測定値に基づきリチウムの濃度を算出
し、 次いで前記冷却水へマンニトール試薬を添加した後の前
記冷却水の導電率の測定値と、リチウムの濃度の算出値
とに基づき、硼素の濃度を算出し、 さらに前記リチウムの濃度の算出値と硼素の濃度の算出
値とに基づいてpH値を算出することができる。
冷却水に含有される硼素およびリチウムの各濃度および
冷却水のpH値を測定管理するに際しては、 冷却水へマンニトール試薬を添加する前後の前記冷却水
の導電率をそれぞれ測定し、 各反応ごとの化学平衡条件式、各成分ごとの物質保存条
件式、全イオンの電荷中性条件式、活量係数のデバイ・
ヒュッケル近似式および当量導電率のデバイ・ヒュッケ
ル・オンサーガ近似式に基づいて、 まず前記冷却水へマンニトール試薬を添加する前の前記
冷却水の導電率の測定値に基づきリチウムの濃度を算出
し、 次いで前記冷却水へマンニトール試薬を添加した後の前
記冷却水の導電率の測定値と、リチウムの濃度の算出値
とに基づき、硼素の濃度を算出し、 さらに前記リチウムの濃度の算出値と硼素の濃度の算出
値とに基づいてpH値を算出することができる。
そして、この場合、一次冷却水に含有される複数成分が
硼素およびリチウムであり、その各濃度および冷却水の
pH値をマンニトール試薬の添加前後の導電率に基づき、
次式： pHORG＝log10CH+ KMXD＝（Λ°H+＋Λ°AH2）×Ｊ −（Λ°H+−Λ°Li+）×CLi,MXD −（0.2933Λ°H+＋30.1251）×Ｊ×（Ｊ−CLi,MXD） 〔上記式中、KORGはマンニトール試薬添加前の導電率、 KMXDはマンニトール試薬添加後の導電率、 Λ°ｊはｊイオンの極限当量導電率 Cjはｊ成分の濃度 Ｋは解離平衡定数である。〕 に従って算出することができる。
硼素およびリチウムであり、その各濃度および冷却水の
pH値をマンニトール試薬の添加前後の導電率に基づき、
次式： pHORG＝log10CH+ KMXD＝（Λ°H+＋Λ°AH2）×Ｊ −（Λ°H+−Λ°Li+）×CLi,MXD −（0.2933Λ°H+＋30.1251）×Ｊ×（Ｊ−CLi,MXD） 〔上記式中、KORGはマンニトール試薬添加前の導電率、 KMXDはマンニトール試薬添加後の導電率、 Λ°ｊはｊイオンの極限当量導電率 Cjはｊ成分の濃度 Ｋは解離平衡定数である。〕 に従って算出することができる。
さらに、前記管理方法を実施する本発明の管理装置は、
一次冷却水の試料を混合器に導入する手段と、前記試料
水に接触させてその導電率を測定する第１電極と、前記
混合器にマンニトール溶液を導入して前記各種成分とマ
ンニトールとの錯体を形成させる手段と、前記錯体を形
成した試料水の導電率を測定する第２電極と、前記第１
電極および第２電極による導電率の測定値から各成分の
濃度を計算する演算回路と、前記各成分の導電率に基づ
いてpH値を計算する演算回路と、前記演算回路で算出さ
れた各成分の濃度およびpH値を表示記録する手段とを備
えることを特徴とする。
一次冷却水の試料を混合器に導入する手段と、前記試料
水に接触させてその導電率を測定する第１電極と、前記
混合器にマンニトール溶液を導入して前記各種成分とマ
ンニトールとの錯体を形成させる手段と、前記錯体を形
成した試料水の導電率を測定する第２電極と、前記第１
電極および第２電極による導電率の測定値から各成分の
濃度を計算する演算回路と、前記各成分の導電率に基づ
いてpH値を計算する演算回路と、前記演算回路で算出さ
れた各成分の濃度およびpH値を表示記録する手段とを備
えることを特徴とする。
上記、本発明による管理方式に到った理論的背景につき
加圧水型原子炉の一次冷却水を例として以下詳細に説明
する。なお、ここで説明する理論に基づけば、一次冷却
水中に硼素およびリチウム以外に若干の夾雑物が存在し
ても、そん因子を演算式中にパラメータとして組込むこ
とにより同様に処理することができる。
加圧水型原子炉の一次冷却水を例として以下詳細に説明
する。なお、ここで説明する理論に基づけば、一次冷却
水中に硼素およびリチウム以外に若干の夾雑物が存在し
ても、そん因子を演算式中にパラメータとして組込むこ
とにより同様に処理することができる。
なお、加圧水型原子炉の一次冷却水については、マンニ
トール試薬の添加前後において次の表２および３に示し
た化学反応が生じているものとして理論的に説明する。
トール試薬の添加前後において次の表２および３に示し
た化学反応が生じているものとして理論的に説明する。
理論の枠組 ORG液、MXD液では表2,3に示されている化学反応が生じ
ている。マンニトール試薬の作用は硼酸（微弱酸）と錯
体を形成し、1,2量体の一価弱酸を生じる事と考えられ
る。硼酸とマンニトール多量体の化学平衡定数は、L.Pe
tterson等によって決定されている。（表２の注２）〔O
RG液、MXD液とはそれぞれマンニトール添加前後の液を
意味する〕。
ている。マンニトール試薬の作用は硼酸（微弱酸）と錯
体を形成し、1,2量体の一価弱酸を生じる事と考えられ
る。硼酸とマンニトール多量体の化学平衡定数は、L.Pe
tterson等によって決定されている。（表２の注２）〔O
RG液、MXD液とはそれぞれマンニトール添加前後の液を
意味する〕。
従って、ORG、MXD液において化学方程式は、それぞれの
液ごとの次の関係 ｉ）化学平衡 ii）各成分物質の保存 iii）イオン電荷の中性条件 から成立する。これを解くことにより、各々のイオン濃
度Cj（電荷ej）が得られる。
液ごとの次の関係 ｉ）化学平衡 ii）各成分物質の保存 iii）イオン電荷の中性条件 から成立する。これを解くことにより、各々のイオン濃
度Cj（電荷ej）が得られる。
他方、電解液についての近似式としての次の式が知られ
ている。
ている。
iv）当量導電率についてのデバイ・ヒュッケル・オンサ
ーガの式 Ｖ）活量係数についてのデバイ・ヒュッケルの式 従って、各イオン濃度が求められると導電率とpHは計算
できる： すなわち、液中の硼酸濃度CB、リチウム濃度CLi、炭酸
濃度CH2CO3、マンニトール濃度CMを与えるとその液中の
導電率、pHを決定出来ることになる。
ーガの式 Ｖ）活量係数についてのデバイ・ヒュッケルの式 従って、各イオン濃度が求められると導電率とpHは計算
できる： すなわち、液中の硼酸濃度CB、リチウム濃度CLi、炭酸
濃度CH2CO3、マンニトール濃度CMを与えるとその液中の
導電率、pHを決定出来ることになる。
他方、上記理論に基づけば演算式により導電率から硼素
およびリチウムの濃度並びにpHを決定することも可能と
なる。そこで、本発明の基礎となる演算式は次のように
導出することができる。
およびリチウムの濃度並びにpHを決定することも可能と
なる。そこで、本発明の基礎となる演算式は次のように
導出することができる。
ある検水の硼素、リチウムのppm濃度をＣ°B、Ｃ°Liと
する。また、以下に述べる濃度Ｃはmol/I、導電率Ｋは
μｓ・cm-1、極限当量導電率Λ°はms・cm2・mol-1を単
位とする。
する。また、以下に述べる濃度Ｃはmol/I、導電率Ｋは
μｓ・cm-1、極限当量導電率Λ°はms・cm2・mol-1を単
位とする。
なお、以下の説明で硼酸をHA、マンニトールをＭと略記
した。また、酸解離平衡定数Kaの定義を用いた。
した。また、酸解離平衡定数Kaの定義を用いた。
（Ａ） ORG（第１）電極反応式 ・硼酸解離： ａ）１量体 HAH+＋A- ｂ）３量体 3HAH+＋H2A- ｃ）５量体 5HAH+＋H4A5 - ここで、 CB,ORG＝CHA＋CA -＋3CH2A3 -＋5CH4A5≒CHA ・水の解離：H2O H+＋OH- KW＝CH +・COH - ・イオン中性 CH +＋CLi,ORG＝CA -＋COH - ここで、 以上が化学方程式の全てである。またORG電極では、イ
オン濃度が低いので導電率は次のように近似できる。
オン濃度が低いので導電率は次のように近似できる。
・導電率 KORG＝Λ°H +・CH +＋Λ°Li +・CLi + ,DRG＋Λ°A -・CA -
＋Λ°H2A3 -・CH2A3 -＋Λ°H4A5 -・CH4A5 -＋Λ°OH -・C
OH - 以上で、硼酸についてのパラメータを除いては後記表４
の第４列、第５列に示した値とする。
＋Λ°H2A3 -・CH2A3 -＋Λ°H4A5 -・CH4A5 -＋Λ°OH -・C
OH - 以上で、硼酸についてのパラメータを除いては後記表４
の第４列、第５列に示した値とする。
以上より、各イオン濃度をCH +の関数で表すことができ
る。
る。
例えば、 ｉ）C゜B、C゜LiからKORGを求める場合。
導電率KORGについて整理すれば次の通りとなる。
なお、pHは上記CH +の式から次の通りとなる。
pHORG＝−log10CH + ii）C゜B、KORGからC゜Liを求める。
（符号はCLi,ORGがＯ近傍ならば＋、その他は−） ここで、 Ｋ′≡KORG Ｆ ≡（Λ°A -＋Λ°Li +）・KA -・CB,ORG ＋（Λ°H2A3 -＋Λ°Li +）・KH2A3 -・(CB,ORG)3 ＋（Λ°H4A5 -＋Λ°Li +）・KH4A5 -・(CB,ORG)5 ＋（Λ°OH-＋Λ°Li +）・KW 上記式から： すなわち、リチウムのppm濃度は次のようになる。
Ｃ°Li＝6.94・103・CLi,ORG （Ｂ） MXD（第２）電極反応式 ・硼酸・マンニトール 中性錯体： HA＋ＭHAM ・硼酸・マンニトール ２量体錯体： HA＋2M←→H+AM2 - ・硼酸・マンニトール保存 CB,MXD＝CHA＋CHAM＋CAM2 - CM,MXD＝CM＋CHAM＋２・CAM2 - ここで なお、Ｒはマンニトール試薬：検水の混合比で通常はＲ
＝２、この試薬の濃度は、10W/0＝10gマンニトール/10g
の水、この密度は1.029±0.001g・cm-3である。
＝２、この試薬の濃度は、10W/0＝10gマンニトール/10g
の水、この密度は1.029±0.001g・cm-3である。
・イオン中性 CH＋CLi,MXD＝CAM2 -≡Ｊ ここで、 Ｊはイオン強度 以上がMXD電極の化学方程式である。測定量は次の通
り； ・導電率 ここで、水素イオンについてのみデバイ・ヒュッケル・
オンサーガの式を用いた。
り； ・導電率 ここで、水素イオンについてのみデバイ・ヒュッケル・
オンサーガの式を用いた。
・PH ここで、活量補正はデバイ・ヒュッケルの式を用いた。
前記（Ａ）の場合と同様に、上記化学方程式から水素イ
オン濃度CH +について解けば次の通りとなる。
オン濃度CH +について解けば次の通りとなる。
CM≒CM,MXD・｛1-CB,MXD・（1-KHAM・CM,MXD）｝ 以上により、各イオン濃度が決定される。これらをイオ
ン中性の式、導電率の式に代入して求める関係を決定で
きる。
ン中性の式、導電率の式に代入して求める関係を決定で
きる。
iii）C゜B、C゜LiからKMXDを求める場合。
以上の式から、 iv）Ｃ°Li、KMXDからＣ°Ｂを求める場合 前記導電率の式は、Ｊと既知濃度（Ｃ°Ｂを含まない）
だけに依存するので、Ｊについて解ける。ニュートン−
ラプソン法により、次の通り決定される。
だけに依存するので、Ｊについて解ける。ニュートン−
ラプソン法により、次の通り決定される。
CH+＝Ｊ−CLi,MXD ここでＪは、次の２次式の解である。
J2−（CLi,MXD−Ｇ）・Ｊ＝Ｇ・GB,MXD ここでＧは、CB,MXDの関数であることを留意して上式を
解けば、次式が得られる。
解けば、次式が得られる。
式中、 Ｕ＝KHAM・CM,MXD Ｚ＝KAM2-・(CM,MXD)2 上記の関係から、Ｃ°Bが次式により求められる。
Ｃ°B＝（１＋Ｒ）・10.81・103・CB,MXD 上記各式を用いて、それぞれ一次冷却水中の硼素および
リチウムの濃度並びに冷却水のpH値を、導電率の測定に
基づき最終的に算出することができる。すなわち、Ｃ°
B、Ｃ°LiおよびpH値は、次の演算アルゴリズムで算出
することができる。
リチウムの濃度並びに冷却水のpH値を、導電率の測定に
基づき最終的に算出することができる。すなわち、Ｃ°
B、Ｃ°LiおよびpH値は、次の演算アルゴリズムで算出
することができる。
〔発明の実施例〕 以下、添付図面を参照して加圧水型原子炉における一次
冷却水の管理を例として本発明を詳細に説明するが、本
発明の原理に従って、一般に複数の変量を有する液体循
環プラントにおける循環液の管理に適用し得ることは勿
論である。
冷却水の管理を例として本発明を詳細に説明するが、本
発明の原理に従って、一般に複数の変量を有する液体循
環プラントにおける循環液の管理に適用し得ることは勿
論である。
第１図は、本発明による加圧水型原子炉における一次冷
却水の管理方式を示す工程系統図である。参照符号10は
加圧水型原子炉における一次冷却水系であり、一次冷却
水は元弁12、脱ガス器14および自動弁16を介して二連式
定量ポンプ18の一方のポンプ室へ供給される。また、参
照符号20はマンニトール溶液貯槽22から導出されるマン
ニトール溶液供給系であり、マンニトール溶液は自動弁
24を介して二連式定量ポンプ18の他方のポンプ室へ供給
される。このようにしてポンプ18の作用下に移送される
一次冷却水とマンニトール溶液とはそれぞれ逆止弁26,2
6を備えた導管28,30を介して混合器32に供給される。
却水の管理方式を示す工程系統図である。参照符号10は
加圧水型原子炉における一次冷却水系であり、一次冷却
水は元弁12、脱ガス器14および自動弁16を介して二連式
定量ポンプ18の一方のポンプ室へ供給される。また、参
照符号20はマンニトール溶液貯槽22から導出されるマン
ニトール溶液供給系であり、マンニトール溶液は自動弁
24を介して二連式定量ポンプ18の他方のポンプ室へ供給
される。このようにしてポンプ18の作用下に移送される
一次冷却水とマンニトール溶液とはそれぞれ逆止弁26,2
6を備えた導管28,30を介して混合器32に供給される。
なお、一次冷却水の導管28には第１電導度測定電極（OR
G電極）34を設けて、マンニトール溶液混合前の一次冷
却水の電導度KORG測定を行う。
G電極）34を設けて、マンニトール溶液混合前の一次冷
却水の電導度KORG測定を行う。
混合器32で一次冷却水とマンニトール溶液とが所定の配
合率で混合された後、混合水は導管36を介してドレンに
至る。そこで、この導管36に第２電導度測定電極（MXD
電極）38を設けて、マンニトール溶液混合後の一次冷却
水の電導度KMXD測定を行う。次いで、上記に詳述した理
論的演算式に基づき前記演算アルゴリズムに従って演算
回路40により、それぞれ硼素およびリチウム濃度並びに
pH値を算出し、各表示記録装置42,43,44に表示記録す
る。
合率で混合された後、混合水は導管36を介してドレンに
至る。そこで、この導管36に第２電導度測定電極（MXD
電極）38を設けて、マンニトール溶液混合後の一次冷却
水の電導度KMXD測定を行う。次いで、上記に詳述した理
論的演算式に基づき前記演算アルゴリズムに従って演算
回路40により、それぞれ硼素およびリチウム濃度並びに
pH値を算出し、各表示記録装置42,43,44に表示記録す
る。
なお、本発明装置において、一次冷却水およびマンニト
ール溶液の混合水を案内する導管36には温度補償器46を
設け、混合水の温度変化に伴う誤差を補正するよう構成
すれば好適である。
ール溶液の混合水を案内する導管36には温度補償器46を
設け、混合水の温度変化に伴う誤差を補正するよう構成
すれば好適である。
また、二連式定量ポンプ18の一方のポンプへ連通される
一次冷却水系10より分岐する較正用硼酸溶液供給系48を
設け、電磁弁50を介して硼酸溶液貯槽52に連通すること
により一次冷却水系10を閉塞して演算回路40の作動を随
時較正することもできる。
一次冷却水系10より分岐する較正用硼酸溶液供給系48を
設け、電磁弁50を介して硼酸溶液貯槽52に連通すること
により一次冷却水系10を閉塞して演算回路40の作動を随
時較正することもできる。
次に、上記装置による硼素およびリチウムの濃度並びに
pH値の測定例につき、下記表１に各実測値と論理式によ
る算出値とを対比して示す。さらに下記表４には本発明
の基礎となる新演算式で用いたパラメータを示す。
pH値の測定例につき、下記表１に各実測値と論理式によ
る算出値とを対比して示す。さらに下記表４には本発明
の基礎となる新演算式で用いたパラメータを示す。
なお、KORGとKMXDとの相関関係を添付第２図に示す。
上記表の結果から明らかなように、本発明による各測定
値（演算値）は従来方式による測定値と良く一致するこ
とが確認された。従って、精度において問題なく実用に
供することができる。
値（演算値）は従来方式による測定値と良く一致するこ
とが確認された。従って、精度において問題なく実用に
供することができる。
本発明によれば、多変量を有する液体循環プラントにお
ける循環液を管理するに際し、多変量の全てを個別に測
定することなく、より小数の変量の測定に基づいて演算
により決定することができる。従って、例えば、加圧水
型原子炉における一次冷却水の管理においては、インラ
インの監視記録が無人で可能となり、pHメータ等メンテ
ナンスの悪い計器の使用が避けられ、作業者に対する日
常の被爆がなく、しかも水質の主要素が１台の計器で測
定しうる等極めて有利な液体循環プラントにおける循環
液の管理方式が得られる。
ける循環液を管理するに際し、多変量の全てを個別に測
定することなく、より小数の変量の測定に基づいて演算
により決定することができる。従って、例えば、加圧水
型原子炉における一次冷却水の管理においては、インラ
インの監視記録が無人で可能となり、pHメータ等メンテ
ナンスの悪い計器の使用が避けられ、作業者に対する日
常の被爆がなく、しかも水質の主要素が１台の計器で測
定しうる等極めて有利な液体循環プラントにおける循環
液の管理方式が得られる。
以上、本発明を好適な実施例につき説明したが、本発明
の原理に従ってその範囲を逸脱することなく種々の設計
変更をなし得ることが了解されよう。
の原理に従ってその範囲を逸脱することなく種々の設計
変更をなし得ることが了解されよう。
第１図は本発明の一具体例である加圧水型原子炉におけ
る一次冷却水の管理装置の工程系統図であり、第２図は
第１図の装置において一次冷却水にマンニトールを添加
する前後の導電率の相関関係を示す特性曲線図である。 10……一次冷却水、12……元弁 14……脱ガス器、16……自動弁 18……二連式定量ポンプ 20……マンニトール溶液供給系 22……マンニトール溶液貯槽 24……自動弁、26……逆止弁 28,30……導管、32……混合器 34……第１電導度測定電極 36……導管 38……第２電導度測定電極 40……演算回路 42,43,44……表示記録計器 46……温度補償器 48……較正用硼酸溶液供給系 50……電磁弁 52……硼酸溶液貯槽
る一次冷却水の管理装置の工程系統図であり、第２図は
第１図の装置において一次冷却水にマンニトールを添加
する前後の導電率の相関関係を示す特性曲線図である。 10……一次冷却水、12……元弁 14……脱ガス器、16……自動弁 18……二連式定量ポンプ 20……マンニトール溶液供給系 22……マンニトール溶液貯槽 24……自動弁、26……逆止弁 28,30……導管、32……混合器 34……第１電導度測定電極 36……導管 38……第２電導度測定電極 40……演算回路 42,43,44……表示記録計器 46……温度補償器 48……較正用硼酸溶液供給系 50……電磁弁 52……硼酸溶液貯槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長田 文夫 東京都渋谷区恵比寿３丁目43番２号 日機 装株式会社内 (72)発明者 渡辺 弘行 東京都渋谷区恵比寿３丁目43番２号 日機 装株式会社内 (72)発明者 南 寿孝 東京都渋谷区恵比寿３丁目43番２号 日機 装株式会社内 (72)発明者 中尾 勝久 東京都渋谷区恵比寿３丁目43番２号 日機 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−16466（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】液体循環プラントにおける循環液中に含有
される複数成分の各濃度および循環液のpH値を測定管理
するに際し、 循環液へマンニトール試薬を添加する前後の前記循環液
の導電率をそれぞれ測定し、 前記マンニトール試薬の添加前における循環液の第１の
導電率測定値から第１の成分濃度を算出し、 前記マンニトール試薬の添加後における循環液の第２の
導電率測定値と前記第１の成分濃度の算出値との関係か
ら第２の成分濃度を算出し、 前記第２の成分濃度の算出値と前記第１の成分濃度の算
出値との関係から循環液のpH値を算出する、 ことを特徴とする液体循環プラントにおける循環液の管
理方法。 - 【請求項２】循環液へマンニトール試薬を添加する前後
の前記循環液の導電率を測定して、循環液に含有される
複数成分の各濃度および循環液のpH値を算出するに際
し、 各反応ごとの化学平衡条件式、各成分ごとの物質保存条
件式、全イオンの電荷中性条件式、活量係数のデバイ・
ヒュッケル近似式および当量導電率のデバイ・ヒュッケ
ル・オンサーガ近似式に基づいて行うことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の液体循環プラントにおける
循環液の管理方法。 - 【請求項３】循環液は、加圧水型原子炉における一次冷
却水からなり、この一次冷却水の管理を行うために濃度
測定をする一次冷却水に含有される複数成分は、硼素、
リチウム、アンモニアからなる特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の管理方法。 - 【請求項４】加圧水型原子炉における一次冷却水に含有
される硼素およびリチウムの各濃度および冷却水のpH値
を測定管理するに際し、 冷却水へマンニトール試薬を添加する前後の前記冷却水
の導電率をそれぞれ測定し、 各反応ごとの化学平衡条件式、各成分ごとの物質保存条
件式、全イオンの電荷中性条件式、活量係数のデバイ・
ヒュッケル近似式および当量導電率のデバイ・ヒュッケ
ル・オンサーガ近似式に基づいて、 まず前記冷却水へマンニトール試薬を添加する前の前記
冷却水の導電率の測定値に基づきリチウムの濃度を算出
し、 次いで前記冷却水へマンニトール試薬を添加した後の前
記冷却水の導電率の測定値と、リチウムの濃度の算出値
とに基づき、硼素の濃度を算出し、 さらに前記リチウムの濃度の算出値と硼素の濃度の算出
値とに基づいてpH値を算出する、 ことを特徴とする加圧水型原子炉における一次冷却水の
管理方法。 - 【請求項５】一次冷却水に含有される複数成分が硼素お
よびリチウムであり、その各濃度および冷却水のpH値を
マンニトール試薬の添加前後の導電率に基づき、次式： pHORG＝log10CH+ KMXD＝（Λ°H+＋Λ°AH2）×Ｊ −（Λ°H+−Λ°Li+）×CLi,MXD −（0.2933Λ°H+＋30.1251）×Ｊ×（Ｊ−CLi,MXD） 〔上記式中、KORGはマンニトール試薬添加前の導電率、 KMXDはマンニトール試薬添加後の導電率、 Λ°ｊはｊイオンの極限当量導電率 Cjはｊ成分の濃度 Ｋは解離平衡定数である。〕 に従って算出する特許請求の範囲第４項記載の加圧水型
原子炉における一次冷却水の管理方法。 - 【請求項６】加圧水型原子炉の一次冷却水を管理するに
際し、一次冷却水にマンニトール溶液を混合して電導度
測定装置により一次冷却水中の各種成分を連続的に測定
する装置において、 一次冷却水の試料を混合器に導入する手段と、前記試料
水に接触させてその導電率を測定する第１電極と、前記
混合器にマンニトール溶液を導入して前記各種成分とマ
ンニトールとの錯体を形成させる手段と、前記錯体を形
成した試料水の導電率を測定する第２電極と、前記第１
電極および第２電極による導電率の測定値から各成分の
濃度を計算する演算回路と、前記各成分の導電率に基づ
いてpH値を計算する演算回路と、前記演算回路で算出さ
れた各成分の濃度およびpH値を表示記録する手段とを備
えることを特徴とする加圧水型原子炉における一次冷却
水の管理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62177052A JPH0718831B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | 液体循環プラントにおける循環液の管理方法、特に加圧水型原子炉における一次冷却水の管理方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62177052A JPH0718831B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | 液体循環プラントにおける循環液の管理方法、特に加圧水型原子炉における一次冷却水の管理方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6421344A JPS6421344A (en) | 1989-01-24 |
| JPH0718831B2 true JPH0718831B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=16024292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62177052A Expired - Lifetime JPH0718831B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | 液体循環プラントにおける循環液の管理方法、特に加圧水型原子炉における一次冷却水の管理方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718831B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101950524B1 (ko) * | 2010-12-17 | 2019-02-20 | 지이 헬스케어 바이오-사이언시스 에이비 | 액체 혼합물의 전도도 예측 방법 |
| WO2015047173A1 (en) | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Ge Healthcare Bio-Sciences Ab | Method for preparation of liquid mixtures |
| EP3654350A1 (en) * | 2017-07-11 | 2020-05-20 | Joint-Stock Company Scientific Research and Design Institute for Energy Technologies Atomproekt | Method for controlling the rate of corrosion of coolant loop equipment in nuclear power plants |
| CN110136858B (zh) * | 2019-04-25 | 2022-11-01 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 适用于小型堆的无硼单锂弱碱性水质调节系统及方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK163546C (da) * | 1981-06-17 | 1992-08-10 | Hellesens As | Fremgangsmaade til fremstilling af et batteri |
-
1987
- 1987-07-17 JP JP62177052A patent/JPH0718831B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6421344A (en) | 1989-01-24 |
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