JPH07287094A - Method of preventing stress corrosion cracking and plant applying the same - Google Patents

Method of preventing stress corrosion cracking and plant applying the same

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JPH07287094A
JPH07287094A JP6081671A JP8167194A JPH07287094A JP H07287094 A JPH07287094 A JP H07287094A JP 6081671 A JP6081671 A JP 6081671A JP 8167194 A JP8167194 A JP 8167194A JP H07287094 A JPH07287094 A JP H07287094A
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JP
Japan
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oxygen concentration
stress corrosion
dissolved oxygen
corrosion cracking
alkaline substance
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Application number
JP6081671A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Kikuchi
英二 菊池
Noriyuki Onaka
紀之 大中
Jiro Kuniya
治郎 国谷
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a method which prevents the stress corrosion cracking of a structure inside a reactor for a BWR plant. CONSTITUTION:The pH and the dissolved-oxygen concentration of reactor water are adjusted within a range of a pH of about 6 to 10 and a dissolved oxygen concentration of 50 to 150ppb. In this case, operating data as a combination of the pH and the dissolved-oxygen concentration as targets is provided inside a control device 10. Then, according to an actual operating state or the like, the optimum operating data is selected, and the pH and the dissolved- oxygen concentration of the reactor water are adjusted so as to obtain numerical values prescribed in the operating data. Consequently, a large stress- corrosion-cracking suppression effect can be obtained by the small injection amount of hydrogen, and the degree of freedom of an operation is increased.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プラント、特に、ＢＷ
Ｒプラント及び火力プラントの炉内構造物の応力腐食割
れを防止するのに適した応力腐食割れ防止方法およびこ
れを適用したプラントに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a plant, and in particular to a BW.
The present invention relates to a method for preventing stress corrosion cracking suitable for preventing stress corrosion cracking of internal structures of an R plant and a thermal power plant, and a plant to which the method is applied.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ＢＷＲプラントの炉内構造材には、オー
ステナイト系ステンレス綱及びニッケル基合金が多く使
用されている。該プラントには、溶接部が多数存在する
ことから、溶接熱影響部での材料の鋭敏化による応力腐
食割れの発生が懸念されている。応力腐食割れは、冶金
的、力学的諸因子に、環境の腐食作用が重畳して発生す
るため、これら各方面からの対策が提案されてきた。こ
のうち、水素注入法は環境側からの応力腐食割れ対策と
して有効であることが知られ、国外のプラントでは既に
実用化されている。なお、水素注入法とは、炉水中に水
素を注入して酸化剤の濃度を低減することにより応力腐
食割れを防止するという技術である。2. Description of the Related Art Austenitic stainless steel and nickel-based alloys are often used as structural materials in the core of BWR plants. Since there are many welds in the plant, it is feared that stress corrosion cracking may occur due to the sensitization of the material in the heat affected zone. Since stress corrosion cracking occurs when metallurgical and mechanical factors are superimposed on the corrosive action of the environment, measures have been proposed from each of these aspects. Of these, the hydrogen injection method is known to be effective as a countermeasure against stress corrosion cracking from the environment side, and has already been put to practical use in plants outside Japan. The hydrogen injection method is a technology of preventing stress corrosion cracking by injecting hydrogen into reactor water to reduce the concentration of the oxidizer.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】水素注入はタービン系
の放射能レベルの上昇を招く。サイト面積の狭い我が国
のＢＷＲプラントにおいて水素注入を行うと、敷地境界
の線量率制限（スカイシャイン）を超えてしまうことが
予想される。そのため、我が国では水素注入は実施され
てない。しかし、交換が困難な炉内材料の健全性向上及
び長寿命化等を考慮すると、国内プラントに対しても水
素注入運転の必要性が高まっている。Hydrogen injection causes an increase in the radioactivity level of the turbine system. If hydrogen is injected into a BWR plant in Japan, where the site area is small, it is expected that the dose rate limit (skyshine) at the site boundary will be exceeded. Therefore, hydrogen injection has not been implemented in Japan. However, considering the improvement of the soundness of the material in the furnace, which is difficult to replace, and the prolongation of the service life, the need for hydrogen injection operation is increasing even for domestic plants.

【０００４】火力プラントにおいては硼酸ナトリウムと
水酸化アンモニウムの混合溶液を用いたボラタイル処理
が実施されているが、これは金属材料表面からの全面溶
解を防止することを目的として開発されたものであり、
ヒドラジン等を添加して溶存酸素濃度を約１０ｐｐｂ以
下にまで低減するものである。このようなボラタイル処
理法を発電プラントに適用すれば、運転中の炉水の溶存
酸素が完全に除去され、揮発性Ｎ16の濃度が増大するこ
とが懸念されるので応力腐食割れ防止対策として必ずし
も得策ではない。また、溶存酸素濃度を不用意に低減す
ることは粒内型の応力腐食割れを助長することになるの
で応力腐食割れ対策として望ましくはない。Volatile treatment using a mixed solution of sodium borate and ammonium hydroxide is carried out in a thermal power plant, which was developed for the purpose of preventing complete dissolution from the metal material surface. ,
By adding hydrazine or the like, the dissolved oxygen concentration is reduced to about 10 ppb or less. When such a volatile tile treatment method is applied to a power plant, it is feared that dissolved oxygen in the reactor water during operation will be completely removed and the concentration of volatile N 16 will increase. Not a good idea. Moreover, careless reduction of the dissolved oxygen concentration promotes intragranular stress corrosion cracking, and is not desirable as a measure against stress corrosion cracking.

【０００５】したがって、現状ではこのような水処理方
式による応力腐食割れ対策は講じられておらず、炉内構
造物の応力腐食割れを効果的に防止する手段はなかっ
た。Therefore, at present, no countermeasure against stress corrosion cracking by such a water treatment system has been taken, and there is no means for effectively preventing stress corrosion cracking of the internal structure of the reactor.

【０００６】本発明は、このような状況を鑑みて材料の
応力割れ防止方法、特に、少ない水素注入量でＳＣＣの
発生を抑制できる応力腐食割れ防止方法を提供すること
を目的とする。In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a method for preventing stress cracking of a material, and in particular, a method for preventing stress corrosion cracking which can suppress the generation of SCC with a small hydrogen injection amount.

【０００７】また、本発明は、構造材の応力腐食割れを
抑えることのできるプラントを提供することを目的とす
る。It is another object of the present invention to provide a plant capable of suppressing stress corrosion cracking of structural materials.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本願発明者は、様々な実
験を行った結果、応力腐食割れの抑制効果が現れる溶存
酸素濃度はｐＨによって異なるという知見を得た（具体
的なデータについては、後ほど実施例１として説明す
る。）。溶存酸素濃度５０ｐｐｂの場合にはｐＨ６〜１
０の範囲で効果が認められた。溶存酸素濃度１００ｐｐ
ｂの場合にはｐＨ７〜１０の範囲で効果が認められた。
溶存酸素濃度１５０ｐｐｂの場合にはｐＨ８〜９の範囲
で効果が認められた。つまり、炉水のｐＨを所定の範囲
内に保つことによって、少ない注入水素量で応力腐食割
れの発生及び進展を防止できるとの知見を得た。本発明
は係る知見に基づいてなされたものである。As a result of various experiments, the inventor of the present application has found that the dissolved oxygen concentration at which the effect of suppressing stress corrosion cracking appears is different depending on pH (for concrete data, This will be described later as Example 1.). PH 6 to 1 when the dissolved oxygen concentration is 50 ppb
The effect was recognized in the range of 0. Dissolved oxygen concentration 100pp
In the case of b, the effect was recognized in the range of pH 7-10.
When the dissolved oxygen concentration was 150 ppb, the effect was observed in the pH range of 8-9. That is, it was found that by maintaining the pH of the reactor water within a predetermined range, the occurrence and development of stress corrosion cracking can be prevented with a small amount of injected hydrogen. The present invention has been made based on such findings.

【０００９】本発明は上記目的を達成するためになされ
たものであり、その一態様としては、水溶液中における
材料の応力腐食割れ防止方法において、水溶液中におけ
る材料の応力腐食割れ防止方法において、ｐＨ６〜１
０、溶存酸素濃度１５０ｐｐｂ以下の条件を満たす範囲
内で、上記水溶液のｐＨおよび溶存酸素濃度を互いに連
携して調整することを特徴とする材料の応力腐食割れ防
止方法が提供される。The present invention has been made in order to achieve the above object, and in one aspect thereof, a method for preventing stress corrosion cracking of a material in an aqueous solution, a method for preventing stress corrosion cracking of a material in an aqueous solution, has a pH of 6 ~ 1
Provided is a method for preventing stress corrosion cracking of a material, characterized in that the pH and the dissolved oxygen concentration of the aqueous solution are adjusted in cooperation with each other within a range satisfying the condition of 0 and the dissolved oxygen concentration of 150 ppb or less.

【００１０】上記ｐＨの調整は、アルカリ性物質の添加
により行なうものであってもよい。上記記載のアルカリ
性物質には、ＬｉＯＨ、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）2、ＮＨ4ＯＨからなる群のうちの少なくとも１つが
含まれることが好ましい。The pH adjustment may be carried out by adding an alkaline substance. The alkaline substances described above include LiOH, KOH, NaOH, Ca (O
It is preferable that at least one of the group consisting of H) 2 and NH 4 OH is included.

【００１１】上記酸素濃度の調整は、水素の注入により
行なってもよい。The oxygen concentration may be adjusted by injecting hydrogen.

【００１２】上記材料は、ステンレス鋼または、ニッケ
ル基合金であることが好ましい。The above material is preferably stainless steel or a nickel-based alloy.

【００１３】本発明の第２の態様としては、水を保持す
る反応炉と、上記反応炉中の水のｐＨを調整するｐＨ調
整装置と、上記反応炉中の水の溶存酸素濃度を調整する
溶存酸素濃度調整装置と、上記水のｐＨと、上記水中の
溶存酸素濃度と、の予め定められた対応関係を規定した
運転データを備え、該運転データに規定されているｐＨ
と溶存酸素濃度との対応関係が実現されるように上記ｐ
Ｈ調整装置および溶存酸素濃度調整装置を制御する制御
装置と、を有することを特徴とするプラントが提供され
る。As a second aspect of the present invention, a reaction furnace for holding water, a pH adjusting device for adjusting the pH of water in the reaction furnace, and a dissolved oxygen concentration of water in the reaction furnace are adjusted. A dissolved oxygen concentration adjusting device, operation data defining a predetermined correspondence relationship between the pH of the water and the dissolved oxygen concentration in the water are provided, and the pH specified in the operation data is provided.
So that the corresponding relationship between the
There is provided a plant having a control device that controls the H adjustment device and the dissolved oxygen concentration adjustment device.

【００１４】上記溶存酸素濃度調整装置は、上記水中に
水素を注入することによって、溶存酸素濃度を低減させ
るものであることが好ましい。It is preferable that the dissolved oxygen concentration adjusting device reduces the dissolved oxygen concentration by injecting hydrogen into the water.

【００１５】上記ｐＨ調整装置は、上記水中にアルカリ
性物質を注入することによって、ｐＨを調整するもので
あることが好ましい。The pH adjusting device preferably adjusts the pH by injecting an alkaline substance into the water.

【００１６】上記アルカリ性物質は、リチウム元素を含
んだものであることが好ましい。The alkaline substance preferably contains lithium element.

【００１７】上記ｐＨ調整装置は、上記アルカリ性物質
を上記水中から除去する除去手段を更に有することが好
ましい。It is preferable that the pH adjusting device further comprises a removing means for removing the alkaline substance from the water.

【００１８】上記除去手段は、上記アルカリ性物質を吸
着するイオン交換樹脂であってもよい。The removing means may be an ion exchange resin that adsorbs the alkaline substance.

【００１９】[0019]

【作用】制御装置は、運転データに規定されているｐＨ
と溶存酸素濃度との対応関係が実現されるように、ｐＨ
調整装置および溶存酸素濃度調整装置を制御する。ｐＨ
調整装置は、アルカリ性物質（例えば、ＬｉＯＨ、ＫＯ
Ｈ、ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2、ＮＨ4ＯＨ）を水に注入
して、ｐＨを調整する。また、注入したアルカリ性物質
は、イオン交換樹脂を用いてアルカリ性物質を除去す
る。溶存酸素濃度調整装置は水中に水素を注入して、溶
存酸素濃度を調整する。[Operation] The control device controls the pH specified in the operation data.
So that the corresponding relationship between the
Control the adjusting device and the dissolved oxygen concentration adjusting device. pH
The adjusting device is an alkaline substance (for example, LiOH, KO).
Inject H, NaOH, Ca (OH) 2 , NH 4 OH) into water to adjust pH. Further, the injected alkaline substance is removed by using an ion exchange resin. The dissolved oxygen concentration adjusting device injects hydrogen into water to adjust the dissolved oxygen concentration.

【００２０】反応炉を構成する材料が、ステンレス鋼、
ニッケル基合金である場合には、上記水溶液のｐＨを６
〜１０に調整し、かつ、溶存酸素濃度を５０ｐｐｂ〜１
５０ｐｐｂに調整する。運転データを、この範囲内で適
当なものとしておくことによって、様々な運転条件等に
あわせて最適な運転を行うことができる。例えば、水素
注入量をできるだけ抑えた運転、あるいは、逆に、アル
カリ性物質の注入量をできるだけ抑えた運転とすること
ができる。The material forming the reaction furnace is stainless steel,
In the case of a nickel-based alloy, the pH of the above aqueous solution should be 6
Adjusted to 10 and the dissolved oxygen concentration is 50 ppb to 1
Adjust to 50 ppb. By setting the operation data to be appropriate within this range, optimum operation can be performed according to various operating conditions. For example, the operation in which the hydrogen injection amount is suppressed as much as possible, or conversely, the operation in which the injection amount of the alkaline substance is suppressed as much as possible can be performed.

【００２１】なお、ｐＨ調整装置に、アルカリ性物質の
除去手段としてイオン交換樹脂を設けておけば、ｐＨ調
整の応答性が向上する。If the pH adjusting device is provided with an ion exchange resin as a means for removing the alkaline substance, the response of the pH adjustment is improved.

【００２２】[0022]

【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【００２３】実施例１ 図１は、応力腐食割れに対するｐＨの影響を調べた結果
である。Example 1 FIG. 1 shows the results of examining the effect of pH on stress corrosion cracking.

【００２４】試験は、溶存酸素２００ｐｐｂを含む炉水
水質模擬環境下において、定荷重応力腐食割れ試験方法
により行った。被試験材には、主要炉内機器構成材料と
して使用され、溶接等の熱影響により応力腐食割れ感受
性を有するＳＵＳ３０４鋼を用いた。ｐＨの調整には硫
酸及び水酸化リチウムを用いた。付加応力は設計許容応
力の２．５倍とした。試験の結果（図１）からわかると
おり、ｐＨ１．０〜６．０の範囲では０．３〜１０時間
の範囲で破断した。しかし、ｐＨ７．５〜１０の範囲で
は１０００時間経過後も破断しなかった。このことか
ら、応力腐食割れが酸性側で発生し易く、アルカリ側で
は発生しないことがわかった。The test was carried out by a constant load stress corrosion cracking test method in a reactor water water quality simulated environment containing 200 ppb of dissolved oxygen. As the material to be tested, SUS304 steel, which is used as a constituent material of main reactor equipment and has a sensitivity to stress corrosion cracking due to a thermal effect such as welding, was used. Sulfuric acid and lithium hydroxide were used to adjust the pH. The additional stress was 2.5 times the design allowable stress. As can be seen from the test results (FIG. 1), the fracture occurred in the range of 0.3 to 10 hours in the range of pH 1.0 to 6.0. However, in the pH range of 7.5 to 10, it did not break even after 1000 hours had elapsed. From this, it was found that stress corrosion cracking is likely to occur on the acidic side and not on the alkaline side.

【００２５】図２は、溶存酸素濃度の低減による応力腐
食割れ抑制効果に及ぼすｐＨの影響を調べた結果であ
る。図２は、溶存酸素を２００ｐｐｂ含む通常炉水水質
模擬環境下における、ＳＵＳ３０４鋼の応力腐食割れ感
受性について定歪速度引張試験法による試験結果であ
る。ｐＨ１〜１０の全ての範囲で割れが認められるが、
ｐＨ７の領域で応力腐食割れの破面率が最も小さい。こ
れよりｐＨが高くても低くても破面率が増加する傾向が
みられる。FIG. 2 shows the results of examining the effect of pH on the stress corrosion cracking suppression effect by reducing the dissolved oxygen concentration. FIG. 2 shows the test results of the constant strain rate tensile test method for the stress corrosion cracking susceptibility of SUS304 steel in a normal reactor water quality simulated environment containing 200 ppb of dissolved oxygen. Cracks are observed in the entire range of pH 1-10,
The surface area of stress corrosion cracking is the smallest in the pH 7 region. If the pH is higher or lower than this, the fracture rate tends to increase.

【００２６】図３〜図５は、溶存酸素濃度を、それぞれ
５０ｐｐｂ，１００ｐｐｂ及び１５０ｐｐｂまで低減し
た場合の鋭敏化ＳＵＳ３０４鋼の応力腐食割れ感受性に
ついて低歪速度引張試験法により検討した結果である。
溶存酸素濃度１５０ｐｐｂの場合、ｐＨ８．０〜９．０
の範囲では応力腐食割れの発生がみられなかった。応力
腐食割れの抑制効果がみられるｐＨ領域は、溶存酸素濃
度が低下するにつれて拡大する傾向がみられる。FIGS. 3 to 5 show the results of examination by the low strain rate tensile test method on the stress corrosion cracking susceptibility of the sensitized SUS304 steel when the dissolved oxygen concentration was reduced to 50 ppb, 100 ppb and 150 ppb, respectively.
When the dissolved oxygen concentration is 150 ppb, the pH is 8.0 to 9.0.
No stress corrosion cracking was observed in the range of. The pH region where the effect of suppressing stress corrosion cracking is seen tends to expand as the dissolved oxygen concentration decreases.

【００２７】図６は、アルカリ性物質の種類による応力
腐食割れ抑制効果の違いを検討した結果である。試験
は、低歪速度引張試験法により行った。また、アルカリ
性物質としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ4ＯＨの３種
類を用いた。図６から明らかなように、応力腐食割れの
ｐＨ依存性は、アルカリ性物質の種類にはよらず、一定
である。このことから、溶存酸素濃度の低減による応力
腐食割れの抑制効果はアルカリ性物質の種類ではなく、
溶液中のｐＨに依存することがわかった。FIG. 6 shows the results of examining the difference in the effect of suppressing stress corrosion cracking depending on the type of alkaline substance. The test was performed by the low strain rate tensile test method. Further, as the alkaline substance, three kinds of NaOH, KOH and NH 4 OH were used. As is clear from FIG. 6, the pH dependence of stress corrosion cracking is constant regardless of the type of alkaline substance. From this, the effect of suppressing stress corrosion cracking by reducing the dissolved oxygen concentration is not the type of alkaline substance,
It was found to depend on the pH in the solution.

【００２８】図７は、ｐＨ上昇による応力腐食割れの抑
制効果が、ニッケル基合金にも認められるか否かを検討
した結果である。試験は、溶存酸素を１００ｐｐｂ含む
高温水中において低歪速度引張試験法により行った。被
験材は、インコネル６００である。図７から明らかなよ
うに、ステンレス鋼の場合と同様インコネル６００につ
いても、ｐＨ７．５〜１０の範囲で応力腐食割れ抑制効
果がみられた。FIG. 7 shows the results of a study on whether or not the effect of suppressing stress corrosion cracking due to an increase in pH is also observed in the nickel-base alloy. The test was carried out by a low strain rate tensile test method in high temperature water containing 100 ppb of dissolved oxygen. The test material is Inconel 600. As is clear from FIG. 7, in the case of Inconel 600 as well as in the case of stainless steel, the effect of suppressing stress corrosion cracking was observed in the pH range of 7.5 to 10.

【００２９】第１表は、本発明の効果を実証することを
目的として、ｐＨの違い（つまり、アルカリ性物質添加
の有無）による、材料の応力腐食割れ発生寿命を比較検
討したものである。本実験は、全て実機と同一の環境条
件下で実施したものであるが、応力レベル及び鋭敏化度
については実機環境より過酷な加速条件下で行ったもの
である。Table 1 is a comparative study of the stress corrosion cracking life of materials depending on the difference in pH (that is, the presence or absence of addition of an alkaline substance) for the purpose of demonstrating the effect of the present invention. This experiment was carried out under the same environmental conditions as those of the actual machine, but the stress level and the degree of sensitization were carried out under accelerating conditions severer than those of the actual machine environment.

【００３０】[0030]

【表１】 [Table 1]

【００３１】表１から明らかなように、アルカリ性物質
を添加しない場合に比べてアルカリ性物質を添加した場
合の方が、応力腐食割れ破断寿命が約３０倍以上に延び
ることがわかる。つまり、本発明により応力腐食割れ対
策を立てた場合のプラント寿命は少なくとも３０倍以上
延びることになる。このことから本発明は、実際の応力
腐食割れ対策として極めて有効であることがわかる。As is clear from Table 1, the stress corrosion cracking rupture life is extended by about 30 times or more when the alkaline substance is added, as compared with when the alkaline substance is not added. That is, the life of the plant when the measures against stress corrosion cracking are taken according to the present invention is extended at least 30 times or more. From this, it is understood that the present invention is extremely effective as an actual countermeasure against stress corrosion cracking.

【００３２】以上述べたように、溶存酸素濃度が１００
ｐｐｂ以下の場合、ｐＨ７．５〜１０の範囲では応力腐
食割れの発生は認められなかった。このように、ｐＨを
７．５〜１０に保つことは、応力腐食割れ抑制の効果を
高める上で極めて有効であることがわかった。As described above, the dissolved oxygen concentration is 100
In the case of ppb or less, stress corrosion cracking was not observed in the pH range of 7.5 to 10. Thus, it was found that maintaining the pH at 7.5 to 10 is extremely effective in enhancing the effect of suppressing stress corrosion cracking.

【００３３】水素注入と、ｐＨ調整とを組み合わせたこ
とにより、実際のプラント運転に適用した場合のプラン
ト制御の自由度が高まる。例えば、なんらかの理由によ
って、水素注入量を最小限に抑えたい場合には、ｐＨを
８〜９にする。このようにすれば、酸素濃度が１５０ｐ
ｐｂ程度であっても応力腐食割れを防止できる。一方、
ｐＨをあまり高くしたくない場合には、その代わりに水
素の注入量を増大させる。例えば、水素注入量を増やし
て酸素濃度を５０ｐｐｂ程度にまで下げる。このように
すれば、ｐＨが６程度であっても応力腐食割れを防止で
きる。なお、ここで述べたようなｐＨと溶存酸素濃度と
の組合せが、後述する運転データ１００に相当するもの
である。The combination of hydrogen injection and pH adjustment increases the degree of freedom in plant control when applied to actual plant operation. For example, if it is desired to minimize the hydrogen injection amount for some reason, the pH is set to 8-9. By doing this, the oxygen concentration is 150p.
Even if it is about pb, stress corrosion cracking can be prevented. on the other hand,
If the pH is not desired to be too high, the hydrogen injection amount is increased instead. For example, the hydrogen injection amount is increased to reduce the oxygen concentration to about 50 ppb. In this way, stress corrosion cracking can be prevented even if the pH is about 6. The combination of pH and dissolved oxygen concentration described here corresponds to operation data 100 described later.

【００３４】第２の実施例を図８を用いて説明する。A second embodiment will be described with reference to FIG.

【００３５】本実施例は、本発明の応力腐食割れ抑制方
法を適用したＢＷＲ型原子力プラントである。The present embodiment is a BWR type nuclear power plant to which the stress corrosion cracking suppressing method of the present invention is applied.

【００３６】該ＢＷＲプラントは、原子炉１、アルカリ
性物質注入装置２、水素注入装置３、再循環系４、原子
炉炉心５、再循環ポンプ６、ジェットポンプ７、主蒸気
系８、主給水系９、制御装置１０を含んで構成されてい
る。原子炉１等の各構造部材は、ステンレス（ＳＵＳ３
０４）を用いて構成されている。The BWR plant comprises a reactor 1, an alkaline substance injection device 2, a hydrogen injection device 3, a recirculation system 4, a reactor core 5, a recirculation pump 6, a jet pump 7, a main steam system 8, a main water supply system. 9 and the control device 10. Each structural member such as the reactor 1 is made of stainless steel (SUS3
04).

【００３７】原子炉１中の炉水が沸騰してできた蒸気
は、主蒸気系８によって発電タービンに導かれる。そし
て、復水器を経て、主給水系９を通じて再び原子炉１に
戻される。また、これとは別に、原子炉１中の炉水は、
炉内ジェットポンプ７および再循環ポンプ６によって、
原子炉１と再循環系４との間を循環されている。アルカ
リ性物質注入装置２および水素注入装置３は、該再循環
系４に設けられている。The steam produced by boiling the reactor water in the nuclear reactor 1 is guided to the power generation turbine by the main steam system 8. Then, after passing through the condenser, it is returned to the reactor 1 through the main water supply system 9. Separately from this, the reactor water in the reactor 1 is
By the in-furnace jet pump 7 and the recirculation pump 6,
It is circulated between the reactor 1 and the recirculation system 4. The alkaline substance injecting device 2 and the hydrogen injecting device 3 are provided in the recirculation system 4.

【００３８】アルカリ性物質注入装置２は、再循環系４
にアルカリ性物質を注入するためのものである。本実施
例においては、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）を注入す
る。また、アルカリ性物質注入装置２は、ｐＨを検出す
るための機器も備えている。検出したｐＨ値は、制御装
置１０へ出力している。この他、アルカリ性物質注入装
置２は、炉水中の様々な不純物などを除去するためのイ
オン交換樹脂も備えている。該イオン交換樹脂は、注入
するアルカリ性物質を除去しないように、Ｌｉ型のもの
を使用している。The alkaline substance injection device 2 includes a recirculation system 4
It is for injecting an alkaline substance into. In this embodiment, lithium hydroxide (LiOH) is injected. Further, the alkaline substance injection device 2 is also equipped with a device for detecting pH. The detected pH value is output to the control device 10. In addition, the alkaline substance injection device 2 also includes an ion exchange resin for removing various impurities in the reactor water. The ion exchange resin is of Li type so as not to remove the alkaline substance to be injected.

【００３９】水素注入装置３は、水素を注入して、炉水
中の溶存酸素濃度を低減させるためのものである。水素
注入装置３は、溶存酸素濃度を検出するための機器も備
えている。検出した溶存酸素濃度は、制御装置１０へ出
力している。The hydrogen injection device 3 is for injecting hydrogen to reduce the concentration of dissolved oxygen in the reactor water. The hydrogen injection device 3 also includes a device for detecting the dissolved oxygen concentration. The detected dissolved oxygen concentration is output to the control device 10.

【００４０】アルカリ性物質注入装置２および水素注入
装置３は、制御装置１０からの指示に従って作動してい
る。The alkaline substance injecting device 2 and the hydrogen injecting device 3 operate according to the instruction from the control device 10.

【００４１】炉内ジェットポンプ７は、ダウンカマ−の
炉水を直接吸込むように設計され、その流量はプラント
の大きさによって若干異なるが２Ｎｍ3／ｓ程度であ
る。The in-reactor jet pump 7 is designed to directly suck the downcomer reactor water, and its flow rate is about 2 Nm 3 / s, although it slightly varies depending on the size of the plant.

【００４２】制御装置１０は、本実施例の原子力プラン
ト全体を制御するものであり、コンピュータ、記憶装
置、表示装置等を含んで構成されている。該制御装置１
０は、検出されたｐＨ値、溶存酸素濃度に基づいて、ア
ルカリ性物質注入装置２および水素注入装置３をフィー
ドバック制御し、炉水の溶存酸素濃度及びｐＨをコント
ロールする構成となっている。この場合の炉水の酸素濃
度およびｐＨは、上記第１の実施例で示した範囲内（す
なわち、酸素濃度５０〜１５０ｐｐｂ、ｐＨ６〜１０）
となるようにする。該制御装置１０の記憶装置内には、
放射性廃棄物の増大等を考慮して決定された、［ｐＨ−
−酸素濃度］の組合せを規定した運転データ１００が格
納されており、実際の制御は該運転データ１００を参照
しつつ行う。該運転データ１００として格納されるｐＨ
と酸素濃度との組合せは１組だけに限らない。該組合せ
を複数用意しておき、その時のプラントの状態等に応じ
て、適宜最適な組合せを選択し、該選択した組合せの
［ｐＨ−−酸素濃度］を実現するようにアルカリ注入装
置２、水素注入装置３を制御してもよい。例えば、本実
施例においてはアルカリ性物質としてリチウムを含んだ
ものを使用しているが、該リチウムは放射化しないとい
う利点がある反面、燃料棒に付着（あるいは燃料棒内に
侵入）しやすいという問題がある。従って、燃料棒を取
り替えてからの期間が長くなるにつれてアルカリ物質の
注入量をできるだけ少なくした運転データ１００を選択
して運転を行うようにしてもよい。あるいは、敷地面積
が小さいＢＷＲにおいては、できるだけ水素注入量が少
ない運転データ１００を選択して運転を行うようにして
もよい。The control device 10 controls the entire nuclear power plant of this embodiment, and includes a computer, a storage device, a display device, and the like. The control device 1
0 is configured to feedback-control the alkaline substance injecting device 2 and the hydrogen injecting device 3 based on the detected pH value and dissolved oxygen concentration to control the dissolved oxygen concentration and pH of the reactor water. The oxygen concentration and pH of the reactor water in this case are within the range shown in the first embodiment (that is, oxygen concentration of 50 to 150 ppb, pH of 6 to 10).
So that In the storage device of the control device 10,
It was determined in consideration of the increase of radioactive waste, etc. [pH-
-Oxygen concentration] is stored in the operation data 100, and actual control is performed with reference to the operation data 100. PH stored as the operation data 100
And the oxygen concentration are not limited to one set. A plurality of such combinations are prepared, an optimum combination is appropriately selected according to the state of the plant at that time, and an alkali injecting device 2 and hydrogen are provided so as to realize the [pH-oxygen concentration] of the selected combination. The injection device 3 may be controlled. For example, although an alkaline substance containing lithium is used in the present embodiment, it has the advantage of not activating the lithium, but on the other hand, it tends to adhere to the fuel rod (or penetrate into the fuel rod). There is. Therefore, as the period after the replacement of the fuel rods becomes longer, the operation data 100 in which the injection amount of the alkaline substance is reduced as much as possible may be selected to perform the operation. Alternatively, in a BWR having a small site area, operation may be performed by selecting operation data 100 in which the hydrogen injection amount is as small as possible.

【００４３】該プラントについて、水素注入量と酸素濃
度との対応関係が予めわかっているのであれば、上記運
転データ１００として、［ｐＨ−−水素注入量］の組合
せを示すデータを有するようにしてもよい。同様に、ア
ルカリ物質注入量とｐＨとの関係が予めわかっているの
であれば、［アルカリ物質注入量−−酸素濃度（あるい
は、水素注入量）］の組合せを運転データ１００として
備えるようにしてもよい。For the plant, if the correspondence relationship between the hydrogen injection amount and the oxygen concentration is known in advance, the operation data 100 should have data indicating a combination of [pH--hydrogen injection amount]. Good. Similarly, if the relationship between the alkaline substance injection amount and the pH is known in advance, a combination of [alkaline substance injection amount--oxygen concentration (or hydrogen injection amount)] may be provided as the operation data 100. Good.

【００４４】該運転データ１００は、本発明の応力腐食
割れ方法を適用するプラントの目的、種類、運転上の制
約に応じて、最適なものを用意することが好ましい。例
えば、本発明の方法を火力発電プラント等に適用する場
合には、放射性廃棄物の増大等の問題が生じることはな
いため、運転データ１００は、ＢＷＲプラントにおける
それとは異なるものとなるはずである（もちろん、同じ
になることもあり得る。）。It is preferable to prepare the optimum operation data 100 according to the purpose, type, and operational restrictions of the plant to which the stress corrosion cracking method of the present invention is applied. For example, when the method of the present invention is applied to a thermal power plant or the like, problems such as increase of radioactive waste do not occur, so the operation data 100 should be different from that in the BWR plant. (Of course, it could be the same.).

【００４５】以上説明したとおり、本実施例では、アル
カリ性物質注入装置２によって、炉水のｐＨを６〜１０
の所望の値にすることができる。これにより、水素の注
入量をできるだけ少なくしつつ、応力腐食割れを抑制す
ることができる。従って、プラントの寿命が長くするこ
とができる。As described above, in this embodiment, the alkaline substance injection device 2 is used to adjust the pH of the reactor water to 6 to 10.
Can be set to a desired value. This makes it possible to suppress the stress corrosion cracking while reducing the hydrogen injection amount as much as possible. Therefore, the life of the plant can be extended.

【００４６】本実施例では、注入するアルカリ性物質と
してＬｉＯＨを採用している。リチウムは、中性子を吸
収せず放射化することがないため放射性廃棄物（特に、
放射性Ｎ16）の増大を招くこともない。これは、運転コ
ストの低減、安全性の向上につながる。アルカリ性物質
は、これに限定されるものではなく、他にも、ＫＯＨ、
ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2、ＮＨ4ＯＨ等を適用すること
ができる。但し、これにあわせて、イオン交換樹脂も適
宜最適なものに変更する必要がある。例えば、ＮＨ4Ｏ
Ｈを使用する場合には、ＮＨ4ＯＨ型イオン交換樹脂を
用いる。In this embodiment, LiOH is adopted as the alkaline substance to be injected. Lithium does not absorb neutrons and does not activate, so radioactive waste (especially,
It does not cause an increase in radioactive N 16 ). This leads to reduced operating costs and improved safety. The alkaline substance is not limited to this, and KOH,
NaOH, Ca (OH) 2 , NH 4 OH or the like can be applied. However, in accordance with this, it is necessary to change the ion exchange resin to an optimal one. For example, NH 4 O
When H is used, NH 4 OH type ion exchange resin is used.

【００４７】上記実施例においては、原子力プラントに
ついて説明したが、本発明の適用対象はこれに限定され
るものではない。他のプラント、特に、発電プラントへ
適用することもできる。Although the nuclear power plant has been described in the above embodiments, the application of the present invention is not limited to this. It can also be applied to other plants, especially power plants.

【００４８】上記実施例においては、注入するアルカリ
性物質を除去しないようなイオン交換樹脂を用いてい
た。しかし、注入するアルカリ性物質も吸着するような
イオン交換樹脂を用いてもよい。この場合には、水のｐ
Ｈは、アルカリ性物質の注入量と、イオン交換樹脂によ
るアルカリ性物質の吸着能力と、のバランスの上に成立
することになる。その結果、ｐＨを下げようとする作用
が強まるため、ｐＨ調整（特に、ｐＨを下げること）を
より迅速に行うことができる。In the above-mentioned embodiment, the ion exchange resin which does not remove the injected alkaline substance is used. However, an ion exchange resin that also adsorbs the injected alkaline substance may be used. In this case, p of water
H will be established on the balance between the injection amount of the alkaline substance and the adsorption ability of the alkaline substance by the ion exchange resin. As a result, the action of lowering the pH is strengthened, so that pH adjustment (particularly, lowering the pH) can be performed more quickly.

【００４９】[0049]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば注
入する水素濃度を最小限に抑えつつ応力腐食割れ防止効
果を上げることができる。水素注入量が同じであれば、
応力腐食割れ破断寿命を大幅（約１３倍以上）に延ばす
ことができる。また、アルカリ性物質として、リチウム
を含んだものを使用すれば、主蒸気系に揮発するＮ16の
問題がなく、Ｎ16の抑制にも有効である。As described above, according to the present invention, the effect of preventing stress corrosion cracking can be enhanced while minimizing the concentration of hydrogen to be injected. If the hydrogen injection amount is the same,
The stress corrosion cracking rupture life can be significantly extended (about 13 times or more). Further, if an alkaline substance containing lithium is used, there is no problem of N 16 evaporating in the main steam system, and it is also effective in suppressing N 16 .

【００５０】さらには、その時のプラントの状態に合わ
せて、［水素注入量（酸素濃度）−−アルカリ物質注入
量（ｐＨ）］の組合せを、適宜、変更して適用すること
ができる。従って、プラント運転上の自由度が高い。例
えば、アルカリ性物質の注入量を抑えて、水素注入量を
増やすといったことも可能である。Furthermore, the combination of [injection amount of hydrogen (oxygen concentration) -injection amount of alkaline substance (pH)] can be appropriately changed and applied according to the state of the plant at that time. Therefore, the degree of freedom in operating the plant is high. For example, it is possible to suppress the injection amount of the alkaline substance and increase the injection amount of hydrogen.

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

【図１】応力腐食割れ発生時間と、ｐＨとの関係を示し
たグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between stress corrosion cracking initiation time and pH.

【図２】溶存酸素濃度２００ｐｐｂの条件下における、
応力腐食割れの破面率とｐＨとの関係を示すグラフであ
る。FIG. 2 shows a condition of a dissolved oxygen concentration of 200 ppb,
It is a graph which shows the relationship between the fracture surface rate of stress corrosion cracking, and pH.

【図３】溶存酸素濃度５０ｐｐｂの条件下における、応
力腐食割れの破面率とｐＨとの関係を示すグラフであ
る。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the surface area of stress corrosion cracking and pH under the condition of a dissolved oxygen concentration of 50 ppb.

【図４】溶存酸素濃度１００ｐｐｂの条件下における、
応力腐食割れの破面率とｐＨとの関係を示すグラフであ
る。FIG. 4 shows a condition of a dissolved oxygen concentration of 100 ppb,
It is a graph which shows the relationship between the fracture surface rate of stress corrosion cracking, and pH.

【図５】溶存酸素濃度１５０ｐｐｂの条件下における、
応力腐食割れの破面率とｐＨとの関係を示すグラフであ
る。FIG. 5: Under the condition of a dissolved oxygen concentration of 150 ppb,
It is a graph which shows the relationship between the fracture surface rate of stress corrosion cracking, and pH.

【図６】ｐＨ調整に用いるアルカリ性物質の種類毎の、
応力腐食割れの破面率とｐＨとの関係を示すグラフであ
る。[FIG. 6] For each type of alkaline substance used for pH adjustment,
It is a graph which shows the relationship between the fracture surface rate of stress corrosion cracking, and pH.

【図７】本発明をニッケル基合金およびステンレス鋼に
適用した場合の効果を比較したグラフである。FIG. 7 is a graph comparing effects when the present invention is applied to a nickel base alloy and stainless steel.

【図８】本発明の第２の実施例である原子力プラントの
概要構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a nuclear power plant that is a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…原子炉、 ２…アルカリ性物質注入装置、 ３…水
素注入装置、 ４…再循環系、 ５…原子炉炉心、 ６
…再循環ポンプ、 ７…ジェットポンプ、 ８…主蒸気
系、 ９…主給水系配管、 １０…制御装置、 １００
…運転データDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reactor, 2 ... Alkaline substance injection device, 3 ... Hydrogen injection device, 4 ... Recirculation system, 5 ... Reactor core, 6
... Recirculation pump, 7 ... Jet pump, 8 ... Main steam system, 9 ... Main water supply system piping, 10 ... Control device, 100
… Driving data

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】水溶液中における材料の応力腐食割れ防止
方法において、 ｐＨ６〜１０、溶存酸素濃度１５０ｐｐｂ以下の条件を
満たす範囲内で、上記水溶液のｐＨおよび溶存酸素濃度
を互いに連携して調整することを特徴とする材料の応力
腐食割れ防止方法。1. A method of preventing stress corrosion cracking of a material in an aqueous solution, wherein the pH and the dissolved oxygen concentration of the aqueous solution are adjusted in cooperation with each other within a range satisfying conditions of pH 6 to 10 and dissolved oxygen concentration of 150 ppb or less. A method for preventing stress corrosion cracking of a material characterized by: 【請求項２】上記ｐＨの調整は、アルカリ性物質の添加
により行なうこと、 を特徴とする請求項１記載の応力腐食割れ防止方法。2. The method for preventing stress corrosion cracking according to claim 1, wherein the pH is adjusted by adding an alkaline substance. 【請求項３】上記記載のアルカリ性物質には、ＬｉＯ
Ｈ、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2、ＮＨ4ＯＨから
なる群のうちの少なくとも１つが含まれること、 を特徴とする請求項２記載の応力腐食割れ防止方法。3. The alkaline substance described above is LiO.
The method for preventing stress corrosion cracking according to claim 2, further comprising at least one selected from the group consisting of H, KOH, NaOH, Ca (OH) 2 and NH 4 OH. 【請求項４】上記酸素濃度の調整は、水素の注入により
行なうこと、 を特徴とする請求項１記載の応力腐食割れ防止方法。4. The method for preventing stress corrosion cracking according to claim 1, wherein the oxygen concentration is adjusted by injecting hydrogen. 【請求項５】上記材料は、ステンレス鋼または、ニッケ
ル基合金であること、 を特徴とする請求項１記載の応力腐食防止方法。5. The method for preventing stress corrosion according to claim 1, wherein the material is stainless steel or a nickel-based alloy. 【請求項６】水を保持する反応炉と、 上記反応炉中の水のｐＨを調整するｐＨ調整装置と、 上記反応炉中の水の溶存酸素濃度を調整する溶存酸素濃
度調整装置と、 上記水のｐＨと上記水中の溶存酸素濃度との予め定めら
れた対応関係を規定した運転データを備え、該運転デー
タに規定されているｐＨと溶存酸素濃度との対応関係が
実現されるように上記ｐＨ調整装置および溶存酸素濃度
調整装置を制御する制御装置と、 を有することを特徴とするプラント。6. A reactor for holding water, a pH adjuster for adjusting the pH of water in the reactor, a dissolved oxygen concentration adjuster for adjusting the dissolved oxygen concentration of water in the reactor, Operational data defining a predetermined correspondence relationship between the pH of water and the dissolved oxygen concentration in the water is provided, and the above-mentioned correspondence is provided so as to realize the correspondence relationship between the pH and the dissolved oxygen concentration specified in the operation data. A plant that has a control device that controls the pH adjusting device and the dissolved oxygen concentration adjusting device. 【請求項７】上記溶存酸素濃度調整装置は、上記水中に
水素を注入することによって、溶存酸素濃度を低減させ
るものであること、 を特徴とするプラント。7. A plant characterized in that the dissolved oxygen concentration adjusting device reduces the dissolved oxygen concentration by injecting hydrogen into the water. 【請求項８】上記ｐＨ調整装置は、上記水中にアルカリ
性物質を注入することによって、ｐＨを調整するもので
あること、 を特徴とするプラント。8. A plant characterized in that the pH adjusting device adjusts the pH by injecting an alkaline substance into the water. 【請求項９】上記アルカリ性物質は、リチウム元素を含
んだものであること、 を特徴とする請求項８記載のプラント。9. The plant according to claim 8, wherein the alkaline substance contains a lithium element. 【請求項１０】上記ｐＨ調整装置は、上記アルカリ性物
質を上記水中から除去する除去手段を更に有すること、 を特徴とする請求項８記載のプラント。10. The plant according to claim 8, wherein the pH adjusting device further comprises a removing means for removing the alkaline substance from the water. 【請求項１１】上記除去手段は、上記アルカリ性物質を
吸着するイオン交換樹脂であること、 を特徴とする請求項１０記載のプラント。11. The plant according to claim 10, wherein the removing means is an ion exchange resin that adsorbs the alkaline substance.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000058974A1 (en) * 1999-03-26 2000-10-05 Hitachi, Ltd. Method of operating reactor

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