JPH0784090A - Method and device for injecting metal ion into reactor primary coolant - Google Patents

Method and device for injecting metal ion into reactor primary coolant

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JPH0784090A
JPH0784090A JP5225408A JP22540893A JPH0784090A JP H0784090 A JPH0784090 A JP H0784090A JP 5225408 A JP5225408 A JP 5225408A JP 22540893 A JP22540893 A JP 22540893A JP H0784090 A JPH0784090 A JP H0784090A
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JP
Japan
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metal
reactor
metal ions
metal ion
ions
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Uruma
裕 閏間
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin

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  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress the rise of space dose rate and reduce the exposure of workers by controlling the isotope rate of used element and injecting metal ions not generating secondary radiation due to activation. CONSTITUTION:As for metal ions not generating secondary radiation due to activation, Mg, Cr and the like are used. Owing to the coexistence of these ions, radioactive ion adhesion to the structure in contact with coolant is suppressed. In the device generating this metal ions, carbondioxide gas, for example, is dissolved from a carbondioxide saturation tank 1 and a solution with carbondioxides ions in dissociation state is sent to an electrolysis tank 3 to cause electrode reaction. For the positive electrode 16 and the negative electrode 17, metal plates with controlled isotope ratios are used. A direct current source 19 impresses voltage to the electrode plates 16 and 17 through lead cables 18. By this, metal ion species concentration becomes arbitrarily and exactly controllable by controlling the current value and flow-in of unnecessary ion species can be prevented.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は原子力プラントにおける
原子炉一次冷却材中への金属イオンの注入方法およびそ
の装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for injecting metal ions into a reactor primary coolant in a nuclear power plant.

【0002】[0002]

【従来の技術】沸騰水型原子炉(BWR)においては、
給水系から持ち込まれた粒子状の金属酸化物(一般にク
ラッドと呼ばれる)やイオン性不純物が沸騰濃縮現象に
よって、燃料被覆管の表面に固定される。また、加圧水
型原子炉(PWR)においては燃料表面で沸騰現象が存
在しないため、クラッドの付着量はBWRと比較して少
ないものの付着現象が観察される。
2. Description of the Related Art In a boiling water reactor (BWR),
Particulate metal oxides (generally called clad) and ionic impurities brought in from the water supply system are fixed on the surface of the fuel cladding tube by the boiling concentration phenomenon. Further, in a pressurized water nuclear reactor (PWR), since the boiling phenomenon does not exist on the fuel surface, the adhesion phenomenon is observed although the clad adhesion amount is smaller than that of the BWR.

【0003】燃料表面で、それらは中性子の照射を受け
放射化されて放射性腐食生成物となる。生成された放射
能は全量燃料表面にそのまま固定されるのでなく、一部
は粒子状で剥離したり、またイオン状で溶出したりし
て、一次冷却材中の放射能濃度を高めることとなる。
At the surface of the fuel, they are exposed to neutrons and activated to become radioactive corrosion products. The whole amount of generated radioactivity is not fixed on the fuel surface as it is, but part of it is exfoliated in the form of particles or eluted in the form of ions, increasing the radioactivity concentration in the primary coolant. .

【0004】また、放射能の発生プロセスとしては、炉
内構造材から剥離ないしは溶出して同様に燃料表面に固
定され放射化する過程や、炉心構造材がその部位で直接
放射化され、放射能として溶出する過程なども考えられ
ている。
Further, as a process of generating radioactivity, a process of peeling or eluting from the internal structural material and similarly being fixed on the fuel surface to be activated, or the core structural material being directly activated at that site, The process of eluting as is also considered.

【0005】各種のプロセスを経て発生した放射能は、
一次冷却材を媒体としてプラントの一次系全領域に達
し、各系統を汚染させることとなる。また、一次冷却材
の接液部はほぼ金属材料であり、汚染と言うことは局所
的にみれば、この金属材料に放射能が取り込まれる現象
にほかならない。
Radioactivity generated through various processes is
Using the primary coolant as a medium, it reaches the entire primary system of the plant and pollutes each system. Further, the liquid contact portion of the primary coolant is almost a metallic material, and contamination is nothing but a phenomenon that radioactivity is incorporated into this metallic material.

【0006】粒子状の放射能の取り込みは、金属材料表
面における物理的な吸着や重力沈降による付着が主なプ
ロセスであり、一方、イオン状の放射能は、金属材料が
腐食する際、表面に生成される腐食皮膜中に酸化物とし
て共析したり、同位体交換反応によって取り込まれたり
する。例えば、60Co2+は鉄鋼材料の腐食にともない以
下の2式で皮膜中に取り込まれると考えられている。
[0006] The incorporation of particulate radioactivity is mainly a process of physical adsorption on the surface of a metal material or adhesion by gravity settling, while ionic radioactivity is the surface of a metal material when it corrodes. It is co-deposited as an oxide in the formed corrosion film or is incorporated by an isotope exchange reaction. For example, 60 Co 2+ is considered to be incorporated into the film by the following two equations with the corrosion of steel materials.

【0007】[0007]

【数1】 このようにして一次冷却材と接した金属材料は、放射能
を取り込み、その量は腐食皮膜の成長によって経年的に
増加する量と、放射能壊変によって取り込まれた放射能
量が減少する速度とバランスするまで増加の一途をたど
ることになる。配管表面や機器表面に放射能が蓄積され
ると、空間線量率が高まり、付近で作業を行う作業員の
被ばく線量が増加し、ひいては、プラントの定期検査期
間における総被ばく線量(トータルマンレム)を押し上
げる。
[Equation 1] In this way, the metal material in contact with the primary coolant takes up radioactivity, and its amount balances with the amount that increases over time due to the growth of the corrosion film and the rate that the amount of radioactivity taken in by radioactive decay decreases. It will continue to increase until you do. When radioactivity is accumulated on the surface of pipes and equipment, the air dose rate increases and the exposure dose of workers working in the vicinity increases, which in turn increases the total exposure dose during the periodic inspection period of the plant (total manrem). Push up.

【0008】その結果、作業員数の増加による定期検査
の費用の増加や定期検査の期間延長を招くことになり、
そこで例えば特公平3-14155 号公報(以下、公報と記
す)記載の放射性イオン付着抑制方法や、放射能の蓄積
を抑制する方法および、一旦、蓄積した放射能を除去す
る方法(除染)などが精力的に提案されている。
As a result, an increase in the number of workers causes an increase in the cost of the regular inspection and an extension of the period of the regular inspection.
Therefore, for example, the radioactive ion attachment suppression method described in Japanese Examined Patent Publication No. 3-14155 (hereinafter referred to as the “Gazette”), the method of suppressing the accumulation of radioactivity, the method of removing the accumulated radioactivity (decontamination), etc. Is enthusiastically proposed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来技術の公報には、
「放射性イオンを含む冷却材と接触する構造材に放射性
イオンが付着することを抑制する方法において、原子力
プラントの運転中に、前記冷却材中の金属イオンの量を
測定し、この測定値に基づいて前記冷却材中の金属イオ
ン量が所定値となるようにMg,Cr,V,Ti,C
u,Ni,ZnおよびCdからなる群から選ばれた少な
くとも1種の物質の金属イオンを前記冷却材中に注入す
ることを特徴とする放射能イオン付着抑制方法」が開示
されている。そこで本発明者らは、この公報の記載内容
に沿って同様な試験を行い、その有効性の確認とそのメ
カニズムの解明を図った。その結果、本公報はイオン状
の放射能が構造材の接液部の腐食に伴ない、それらの腐
食皮膜中に取り込まれる過程で、これら放射性イオンの
取り込み速度が、共存する金属イオン種との競争反応に
よって支配されており、この原理を利用していることを
明らかにした。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
"In a method for suppressing the attachment of radioactive ions to a structural material that is in contact with a coolant containing radioactive ions, during operation of a nuclear power plant, the amount of metal ions in the coolant is measured, and based on this measurement value, Mg, Cr, V, Ti, C so that the amount of metal ions in the coolant becomes a predetermined value.
A method for suppressing the deposition of radioactive ions, characterized in that metal ions of at least one substance selected from the group consisting of u, Ni, Zn and Cd are injected into the coolant. Therefore, the present inventors conducted a similar test in accordance with the description of this publication to confirm the effectiveness and elucidate the mechanism thereof. As a result, the present publication discloses that, in the process in which ionic radioactivity is taken into the corrosion film accompanying the corrosion of the wetted part of the structural material, the uptake rate of these radioactive ions is different from that of the coexisting metal ion species. It is clarified that it is governed by a competitive reaction and uses this principle.

【0010】つまり、腐食皮膜中へのイオンの取り込み
は、程度の大小はあるにしろ溶液中での放射性イオンと
その他の共存イオン種の濃度比によって支配され、共存
イオン種の濃度が高いと結果的に腐食皮膜中への放射性
イオンの取り込み量が抑制されることがわかった。
That is, the uptake of ions into the corrosion film is controlled by the concentration ratio of radioactive ions and other coexisting ionic species in the solution to a large or small extent, and the result is that the coexisting ionic species concentration is high. It was found that the uptake of radioactive ions into the corrosion film was suppressed.

【0011】また、前記公報には、「Mg,Cr,V,
Ti,Cu,Ni,ZnおよびCdの金属イオン注入に
よって、イオン性の放射能の取り込み抑制が期待できる
ものの、付随的に核反応が生じ、注入した各金属の放射
化によって27Mg,51Cr,55Cr,52V,51Ti,64
Cu,66Cu,65Ni,58Co,69Zn, 107Cd,
111Cd等の二次的な放射能を生成する。
Further, in the above publication, "Mg, Cr, V,
Although metal ion implantation of Ti, Cu, Ni, Zn and Cd can be expected to suppress the uptake of ionic radioactivity, a nuclear reaction occurs incidentally, and activation of each implanted metal causes 27 Mg, 51 Cr, 55 Cr, 52 V, 51 Ti, 64
Cu, 66 Cu, 65 Ni, 58 Co, 69 Zn, 107 Cd,
It produces secondary radioactivity such as 111 Cd.

【0012】これらの半減期は60Coに比べて短く、ま
た、これらが配管に付着しても短時間の内に放射能を低
下するので、運転停止後に所定時間待機して放射能量が
低減するのを待てば支障がない。」と結論している。
The half-life of these is shorter than that of 60 Co, and the radioactivity decreases in a short time even if they adhere to the pipe, so the amount of radioactivity decreases after waiting for a predetermined time after the operation is stopped. There is no problem if you wait for. Is concluded.

【0013】しかしながら、本発明者らは、アイソトー
プ便覧等で詳細に検証したところ、同位体比を調整すれ
ば、全く二次的な放射能を発生させない場合も有り得る
ことを見出した。
However, as a result of detailed verification in the isotope handbook and the like, the present inventors have found that adjusting the isotope ratio may cause no secondary radioactivity at all.

【0014】放射能の移行挙動を総括的に検討すること
により、放射性腐食生成物の一次系配管表面や機器表面
への付着にともなう空間線量率の上昇を抑制するために
は、(1)放射性腐食生成物を発生させない、(2)放
射能を発生部位にとどめ炉水中へ移行させない、(3)
炉水中に移行した放射能を除去し濃度を高めない、
(4)放射能を配管表面や機器に付着させない、(5)
付着した放射能を除去する、などの対策が考えられるこ
とがわかった。
In order to suppress the increase of the air dose rate due to the deposition of radioactive corrosion products on the surface of the primary system piping and the equipment surface by comprehensively examining the transfer behavior of radioactivity, (1) Does not generate corrosion products (2) Keeps radioactivity in the generation site and does not transfer it to reactor water (3)
It does not increase the concentration by removing the radioactivity transferred to the reactor water,
(4) Do not let radioactivity adhere to the pipe surface or equipment, (5)
It was found that measures such as removing the attached radioactivity can be considered.

【0015】本発明は、このうち(4)項の放射能を配
管表面や機器に付着させない技術に関するもので、この
技術により空間線量率の上昇抑制をはかり、作業員の被
ばく低減に寄与した原子炉一次冷却材中への金属イオン
の注入方法およびその装置を提供しようとするものであ
る。
The present invention relates to a technique for preventing the radioactivity of the item (4) from adhering to the surface of a pipe or equipment, and by this technique, the increase of the air dose rate is suppressed, and the atomic dose that contributes to the reduction of the exposure of workers is reduced. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for injecting metal ions into a furnace primary coolant.

【0016】また、本発明は従来の技術における2次的
な放射能を発生させる欠点や注入方法に欠点がある課題
を解決するために、イオン状の放射能が構造材の接液部
の腐食に伴ない、それらの腐食皮膜中に取り込まれる過
程で、これら放射性イオンの取り込み速度が、共存する
金属イオン種との競争反応によって支配されていること
を利用し、積極的に金属イオン種を添加する技術におい
て、注入する金属イオン種の同位体比を調整し、それら
が原子炉内に持ち込まれても、放射比によって二次的な
放射能を発生させずに、最も高い注入効果が得られるよ
うにした原子炉一次冷却中への金属イオンの注入方法お
よび装置を提供することにある。
Further, in order to solve the problems in the prior art that the secondary radioactivity is generated and the injection method is defective, the ionic radioactivity corrodes the wetted part of the structural material. As a result, the rate of uptake of these radioactive ions is controlled by the competitive reaction with the coexisting metal ion species in the process of being incorporated into the corrosion film, and metal ion species are actively added. In this technology, the isotope ratio of the metal ion species to be injected is adjusted, and even if they are brought into the reactor, the highest injection effect can be obtained without generating secondary radioactivity due to the radiation ratio. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for injecting metal ions into the reactor during primary cooling.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は放射性イオンが
構造材の接液部の腐食に伴い、それらの腐食皮膜中に取
り込まれる過程で、その取り込まれる放射能量を低減さ
せるために、原子力発電プラントにおける原子炉一次冷
却材中に金属イオンを注入する原子炉一次冷却材中への
金属イオンの注入方法において、前記注入するために用
いる元素の同位体比を調整し、それらが原子炉内に持ち
込まれても、放射化によって二次的な放射能を発生させ
ることのない金属イオンを注入することを特徴とする。
According to the present invention, in order to reduce the amount of radioactivity that is taken in during the process in which radioactive ions are taken into the corroded film of corroded parts of the structural material as they corrode. In the method of injecting metal ions into the reactor primary coolant to inject metal ions into the reactor primary coolant in the plant, adjusting the isotope ratio of the elements used for the injection, they are in the reactor It is characterized by injecting metal ions that do not generate secondary radioactivity by activation even when brought in.

【0018】また、本発明は原子炉内で発生した蒸気を
タービンへ導く主蒸気系と、タービンで仕事をした蒸気
を復水とし、この復水を原子炉に導く原子炉復水系およ
び原子炉給水系と、一次冷却材中の不純物を浄化する原
子炉浄化系とを少なくとも有してなる原子力プラント
に、注入するために用いる元素の同位体比を調整し、そ
れらが原子炉内に持ち込まれても、放射化によって二次
的な放射能を発生させることのない金属イオンを注入さ
せることのできる金属イオン装置を付帯させたことを特
徴とする。
Further, according to the present invention, the main steam system for guiding the steam generated in the reactor to the turbine and the steam working in the turbine as condensate, and the condensate system for guiding the condensate to the reactor and the reactor Adjust the isotope ratio of the elements used for injection into a nuclear power plant that has at least a water supply system and a reactor purification system that purifies impurities in the primary coolant, and bring them into the reactor. However, it is characterized in that a metal ion device capable of injecting metal ions which does not generate secondary radioactivity by activation is attached.

【0019】[0019]

【作用】例えば燃料被覆管表面に付着した腐食生成物が
中性子の照射により放射性腐食生成物に変換され、その
後、溶解や剥離によって原子炉水中に再放出され、構造
材の接液部の腐食に伴なってそれらの腐食皮膜中に取り
込まれる過程で、これら放射性イオンの取り込み速度が
共存する金属イオン種との競争反応によって支配されて
いることを利用し、積極的に金属イオン種を注入する。
[Function] For example, the corrosion products adhering to the surface of the fuel cladding are converted to radioactive corrosion products by neutron irradiation, and then re-released into the reactor water by melting or peeling, which causes corrosion of the wetted parts of the structural materials. The metal ion species are positively injected by utilizing the fact that the rate of uptake of these radioactive ions is governed by the competing reaction with the coexisting metal ion species in the process of being incorporated into the corrosion film.

【0020】本発明によれば、注入する金属イオン種の
同位体比を調整し、原子炉内に持ち込まれても二次的な
放射能が発生せず、最も効果的にイオン注入が行われ
る。
According to the present invention, the isotope ratio of the metal ion species to be implanted is adjusted so that secondary radioactivity is not generated even when brought into the reactor, and the ion implantation is most effectively performed. .

【0021】同位体比を調整すれば、全く二次的な放射
能を発生させることがない例として、Mgについて説明
する。Mgは自然界には24Mg,25Mg,26Mgの3種
類が存在比で各々 78.99, 10.00, 11.01%で存在す
る。26Mgは26Mg(n・γ)27Mgの反応式により中
性子を吸収して27Mgを発生する。
Mg will be described as an example in which no secondary radioactivity is generated when the isotope ratio is adjusted. In the natural world, there are three types of Mg, 24 Mg, 25 Mg, and 26 Mg in abundance ratios of 78.99, 10.00, and 11.01%, respectively. 26 Mg generates a 26 Mg (n · γ) 27 Mg 27 Mg absorbs the neutrons by the reaction equation of.

【0022】この際、同位体比を調整し、26Mgを除外
して24Mgと25Mgの一方、または2成分からなるMg
を用いれば、これらを注入することによって発生する二
次的な放射能が全くなしにイオン性放射能の付着抑制を
図ることができる。
At this time, the isotope ratio is adjusted so that 26 Mg is excluded and one of 24 Mg and 25 Mg, or Mg composed of two components.
By using, it is possible to suppress the attachment of ionic radioactivity without any secondary radioactivity generated by injecting these.

【0023】このように本発明で、同位体比を調整する
ことは上記の操作を意味している。上記の同位体比を調
整すれば、Mgばかりでなく、Cr,V,Ti,Ni,
ZnおよびCdの金属イオンについて適用が可能であ
る。次に上記金属イオンについて同位体比の調整方法を
記述する。
Thus, in the present invention, adjusting the isotope ratio means the above operation. If the above isotope ratio is adjusted, not only Mg but also Cr, V, Ti, Ni,
It is applicable to Zn and Cd metal ions. Next, a method for adjusting the isotope ratio of the above metal ion will be described.

【0024】Cr:50Cr(4.35%)を除外し、52
r,53Cr,54Crの1種もしくは、それらからなる多
成分体に同位体比を調整する。
Cr: 52 C excluding 50 Cr (4.35%)
The isotope ratio is adjusted to one of r, 53 Cr, 54 Cr or a multi-component body composed of them.

【0025】V:51V( 99.75%)を除外し、50Vのみ
になるように同位体比を調整する。 Ti:50Ti( 5.2%)を除外し、46Ti,47Ti,48
Ti,49Tiの1種もしくは、それらからなる多成分体
に同位体比を調整する。
V: 51 V (99.75%) is excluded, and the isotope ratio is adjusted to 50 V only. Ti: 50 Ti (5.2%) is excluded, 46 Ti, 47 Ti, 48
The isotope ratio is adjusted to one of Ti and 49 Ti or a multi-component body composed of them.

【0026】Ni:58Ni(68.3%),62Ni(3.59
%),64Ni(0.91%)を除外し、60Ni,61Niの1
種もしくは2成分に同位体比を調整する。
Ni: 58 Ni (68.3%), 62 Ni (3.59)
%), 64 Ni (0.91%) are excluded, and 1 of 60 Ni and 61 Ni
Adjust the isotope ratio to the species or two components.

【0027】Zn:64Zn(48.6%),68Zn(18.8
%),70Zn( 0.6%)を除外し、66Zn,67Znの1
種もしくは、2成分に同位体比を調整する。
Zn: 64 Zn (48.6%), 68 Zn (18.8
%), 70 Zn (0.6%) is excluded, and 1 of 66 Zn and 67 Zn is excluded.
Adjust the isotope ratio to the species or two components.

【0028】Cd: 114Cd(28.7%)を除外し、 106
Cd, 108Cd, 110Cd, 111Cd, 112Cd, 113
Cd, 116Cdの1種もしくは、それらからなる多成分
体に同位体比を調整する。
Cd: 114 Cd (28.7%) is excluded, 106
Cd, 108 Cd, 110 Cd, 111 Cd, 112 Cd, 113
The isotope ratio is adjusted to one of Cd and 116 Cd or a multi-component body composed of them.

【0029】上述のように、金属イオンの添加によって
イオン性放射能の取り込みが抑制される金属種では、同
位体比の調整によって注入にともなう二次的な放射能の
発生をなくし、金属イオンの注入をより一層効果的に行
うことができる。また、上記金属種のみならず、同様な
効果が期待できる金属種に対して、同位体比の調整を行
うことももちろん可能である。
As described above, in the case of metal species in which the incorporation of ionic radioactivity is suppressed by the addition of metal ions, adjustment of the isotope ratio eliminates the generation of secondary radioactivity associated with the injection, and the metal ions The injection can be performed more effectively. Further, it is of course possible to adjust the isotope ratio not only for the above-mentioned metal species but also for the metal species for which similar effects can be expected.

【0030】なお、Cuについては適用不能である。そ
の他イオン性放射能の取り込み抑制効果がある金属とし
てモリブデンおよびタングステンが適用できる。すなわ
ち、モリブデンおよびタングステンは金属イオンもしく
は金属酸イオンの形態でBWR一次冷却材中で存在する
が、本発明に適用できる。
Note that Cu is not applicable. In addition, molybdenum and tungsten can be applied as the metal having the effect of suppressing the uptake of ionic radioactivity. That is, molybdenum and tungsten are present in the BWR primary coolant in the form of metal ions or metal acid ions, but are applicable to the present invention.

【0031】Mo:98Mo(24.1%)を除外し、92
o,94Mo,95Mo.96Mo,97Mo, 100Moの1種
もしくは、それらからなる多成分体に同位対比を調整す
る。
Mo: Excludes 98 Mo (24.1%), 92 M
o, 94 Mo, 95 Mo. The isotope ratio is adjusted to one of 96 Mo, 97 Mo, 100 Mo or a multi-component body composed of them.

【0032】W: 184W(30.3%)と 186W(28.6%)
を除外し、 180W, 182W,183 Wの1種もしくは、そ
れらからなる多成分体に同位体比を調整する。
W: 184 W (30.3%) and 186 W (28.6%)
Is excluded, and the isotope ratio is adjusted to one of 180 W, 182 W, and 183 W or a multi-component body composed of them.

【0033】なお、Taは調整不能(二次的な放射能の
生成抑制不能)であり、また、Nbは調整不要(二次的
な放射能の発生なし)である。
Ta is unadjustable (secondary radioactivity cannot be suppressed), and Nb is unadjustable (secondary radioactivity is not generated).

【0034】[0034]

【実施例】図1および図2を参照しながら原子炉一次冷
却材中への金属イオンの注入方法およびその装置の第1
の実施例を説明する。図1は第1の実施例の方法および
装置を統一して説明しており、目的とする同位体比を調
整した金属イオンを発生させる金属イオンの注入装置を
示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first method and apparatus for injecting metal ions into a primary reactor coolant with reference to FIGS. 1 and 2.
An example will be described. FIG. 1 illustrates the method and apparatus of the first embodiment in a unified manner, and shows a metal ion implanting apparatus for generating a target metal ion having an adjusted isotope ratio.

【0035】図1中符号1は電解液を電解質にする炭酸
ガス飽和槽で第1の連通管2を介して電解槽3に接続さ
れ、電解槽3には第2の連通管4を介して炭酸ガス除去
タンク5が接続されている。炭酸ガス飽和槽1内には吐
出ノズル8を有するバブリングライン7が挿入されてお
り、バブリングライン7は炭酸ガスボンベ9に接続して
いる。
In FIG. 1, reference numeral 1 is a carbon dioxide gas saturation tank in which an electrolytic solution is used as an electrolyte, which is connected to an electrolytic tank 3 via a first communication pipe 2 and is connected to the electrolytic tank 3 via a second communication pipe 4. The carbon dioxide gas removal tank 5 is connected. A bubbling line 7 having a discharge nozzle 8 is inserted in the carbon dioxide gas saturation tank 1, and the bubbling line 7 is connected to a carbon dioxide gas cylinder 9.

【0036】また、炭酸ガス飽和槽1は上端から排気管
10を介してシールポット11が接続し、下部側面に給水管
12を介して流調弁13が接続し、流調弁13には炭酸ガス飽
和槽1に純水を供給する純水供給ライン15が接続してい
る。電解槽3内には陽極16と陰極17が設けられ、この陽
極16と陰極17はそれぞれリード線18を介して直流電源19
に接続している。
The carbon dioxide gas saturation tank 1 has an exhaust pipe from the upper end.
Seal pot 11 is connected via 10, and the water supply pipe is on the lower side
A flow control valve 13 is connected via 12 and a pure water supply line 15 for supplying pure water to the carbon dioxide saturated tank 1 is connected to the flow control valve 13. An anode 16 and a cathode 17 are provided in the electrolytic cell 3, and the anode 16 and the cathode 17 are connected via a lead wire 18 to a DC power source 19 respectively.
Connected to.

【0037】炭酸ガス除去タンク5内には噴出ノズル20
を有する脱気ガスバブリングライン21が設けられ、この
ライン21は脱気ガスボンベ23に接続している。炭酸ガス
除去タンク5の上端には排気管22と吐出管24が接続し、
排気管22はポンプ27を介し排気ライン26に接続し、吐出
管24はシールポット25に接続している。
A jet nozzle 20 is provided in the carbon dioxide removing tank 5.
Is provided with a degassing gas bubbling line 21, which is connected to a degassing gas cylinder 23. An exhaust pipe 22 and a discharge pipe 24 are connected to the upper end of the carbon dioxide removal tank 5,
The exhaust pipe 22 is connected to an exhaust line 26 via a pump 27, and the discharge pipe 24 is connected to a seal pot 25.

【0038】ところで、純水供給ライン15から流調弁13
を調節して一定量の純水を連続的に炭酸ガス飽和槽1に
供給する。炭酸ガス飽和槽1へは炭酸ガスボンベ9から
炭酸ガスがバブリングライン7を介して供給されてい
る。その結果、金属イオン飽和槽1の溶液中に炭酸ガス
が溶解し、以下の解離反応を起こして、電解質となり電
極反応を容易にする。
By the way, from the pure water supply line 15 to the flow control valve 13
Is adjusted to continuously supply a constant amount of pure water to the carbon dioxide gas saturation tank 1. Carbon dioxide gas is supplied to the carbon dioxide gas saturation tank 1 from a carbon dioxide gas cylinder 9 through a bubbling line 7. As a result, carbon dioxide gas is dissolved in the solution in the metal ion saturation tank 1 to cause the following dissociation reaction and become an electrolyte to facilitate the electrode reaction.

【0039】[0039]

【数2】 なお、過剰な炭酸ガスは排気管10を通してシールポット
11から系外に放出される。
[Equation 2] Excess carbon dioxide gas is passed through the exhaust pipe 10 to the seal pot.
It is released from the system from 11.

【0040】次に、炭酸ガスが溶解し、炭酸イオンが解
離状態にある溶液が電解槽3に送られ電極反応が行われ
る。陽極16および陰極17には同位体比を調整した金属板
を用いる。図では、陽極16および陰極17は2枚の電極か
ら構成されているが、複数枚の電極をセットし、発生量
を増加させたり、異なる金属種からなる電極をセット
し、異なるイオン種をブレンド状態で発生させることも
できる。
Next, a solution in which carbon dioxide gas is dissolved and carbonate ions are in a dissociated state is sent to the electrolytic cell 3 to cause an electrode reaction. A metal plate having an adjusted isotope ratio is used for the anode 16 and the cathode 17. In the figure, the anode 16 and the cathode 17 are composed of two electrodes, but a plurality of electrodes are set to increase the generation amount, or electrodes made of different metal species are set to blend different ionic species. It can also be generated in the state.

【0041】直流電源19は電極16,17板にリード線18を
通して直流電圧を印加させる。直流電圧の極性は、一定
時間ごとに切り替え、電極16,17板の減肉を均等化させ
ると、材料の有効利用が図れる。
The DC power supply 19 applies a DC voltage to the electrodes 16 and 17 through the lead wire 18. If the polarity of the DC voltage is switched at regular intervals to equalize the thinning of the plates of the electrodes 16 and 17, the material can be effectively used.

【0042】金属イオンが溶解した電解液は、次に、溶
解している炭酸イオンを除去させるために、炭酸ガス除
去タンク5に送られる。炭酸ガス除去タング5では、脱
気用ガスが脱気ガスボンベ23からバブリングライン21を
介して送られる。すると、溶解している炭酸イオンが解
離反応の逆反応によってガス状態で回収される。回収さ
れる炭酸ガスと過剰な脱気ガスは吐出管24を流れシール
ポット25によって系外に除去される。
The electrolytic solution in which the metal ions are dissolved is then sent to the carbon dioxide gas removal tank 5 in order to remove the dissolved carbonate ions. In the carbon dioxide gas removing tongue 5, the degassing gas is sent from the degassing gas cylinder 23 through the bubbling line 21. Then, the dissolved carbonate ions are recovered in a gas state by the reverse reaction of the dissociation reaction. The recovered carbon dioxide gas and excess degassed gas flow through the discharge pipe 24 and are removed outside the system by the seal pot 25.

【0043】ところで、前述した公報には、金属イオン
の注入方法について、タンク中に金属イオンを充填させ
ておき、必要に応じてポンプで、Crの注入について述
べられている。そこでは、Crイオンをタンク内に充填
すると記述されている。
By the way, the above-mentioned publication describes a method of implanting metal ions, in which the tank is filled with metal ions and then, if necessary, pumping Cr. It is described therein that the tank is filled with Cr ions.

【0044】しかしながら、金属クロムをイオン状態
で、かつ、プラント規模の注入に対応すべく高濃度に充
填するためには、Crが溶解する溶液のpHを極端に酸
性にしない限り不可能である。この方法を採用した場合
には、酸性溶液がイオン種の注入に付随してプラント内
に導入される問題点が明らかである。
However, it is impossible to fill the chromium metal in an ionic state and at a high concentration to cope with the injection on a plant scale unless the pH of the solution in which Cr is dissolved is extremely acidic. When this method is adopted, it is obvious that the acidic solution is introduced into the plant along with the injection of the ionic species.

【0045】どの様な酸性溶液を用いるかによって、不
必要に導入されるイオン種が異なるが、Cl- ,SO4
2-,NO3 - などが一般的である。これらのアニオン種
は、構造材の健全性を脅かし、SCC(応力腐食割れ)
の加速因子であることが知られている。いずれにしろ、
対象とする金属イオン以外の注入は防止すべきであるこ
とは言うまでもない。
Although the ionic species introduced unnecessarily differs depending on what kind of acidic solution is used, Cl , SO 4
2-, NO 3 -, or the like is generally used. These anionic species threaten the integrity of structural materials and cause SCC (stress corrosion cracking).
It is known to be an accelerating factor of. in any case,
It goes without saying that implantation of metal ions other than the target metal ions should be prevented.

【0046】本発明では、注入する金属イオン種を製造
しながら注入するため、タンク内の濃度も低く、かつ電
解液中の炭酸イオンは脱気によって除去されるため不必
要なイオン種の導入が抑制され、目的の金属イオンのみ
が注入される。
In the present invention, since the metal ion species to be injected are injected while being manufactured, the concentration in the tank is low, and the carbonate ions in the electrolytic solution are removed by degassing, so that unnecessary introduction of ion species is not required. It is suppressed and only the target metal ions are implanted.

【0047】また、同様にMg,V,Ti,Ni,Z
n,Cdについても、タンク内に貯留させる方法ではア
ニオン種の付随的な注入が懸念される。
Similarly, Mg, V, Ti, Ni, Z
With respect to n and Cd as well, there is a concern that incidental injection of anion species will occur in the method of storing in the tank.

【0048】炭酸ガスの脱気によって、溶解していた金
属イオンは、一部は、微粒子の水酸化物として溶液中に
析出する。ただし、これらの微粒子が高温水中に持ち込
まれると、再びイオン状態となる。これは、これらの金
属の溶解度が、目的とする濃度(例えば、10ppb )と比
較して十分に高いからであり、その結果、付随的に不要
なイオン種を原子炉内に持ち込むことなく、初期の目的
を達成することが可能となる。目的とした金属イオン種
を含む溶液は、ポンプ27を用い、目的とするポイントに
注入される。
Due to the degassing of carbon dioxide gas, some of the dissolved metal ions are precipitated in the solution as hydroxides of fine particles. However, when these fine particles are brought into high temperature water, they become ionic state again. This is because the solubilities of these metals are sufficiently high compared to the desired concentration (eg 10 ppb), which results in the initial introduction of unwanted ionic species into the reactor. It is possible to achieve the purpose of. The solution containing the target metal ion species is injected at the target point using the pump 27.

【0049】上記の図1に示した金属イオンの注入装置
では、対象とする同位体比を調整した金属イオン種を、
その元素単独からなる金属板、もしくはこれを一部含む
金属板を複数枚用い直流電圧を加えて発生させ、これを
注入に用いることによって、金属イオン種濃度を電流値
の調整により任意にかつ、微妙な値にも正確に制御可能
となり、不必要な金属イオン種の流入も防止できる。
In the metal ion implanter shown in FIG. 1, the target metal ion species whose isotope ratio is adjusted is
A metal plate consisting of the element alone, or a plurality of metal plates containing a part thereof is used to generate a DC voltage, and by using this for injection, the metal ion species concentration can be arbitrarily and by adjusting the current value, It is possible to accurately control even a delicate value and prevent the inflow of unnecessary metal ion species.

【0050】さらに、電極板の入れ替えによって、注入
イオン種を変更したり、電極板に複数種の金属板を用い
ることにより、注入イオン種のブレンドも容易に可能で
ある。もちろん電極板の数を増すことによって、実験室
規模から実プラント規模の注入も可能である。
Furthermore, the ion species to be implanted can be changed by exchanging the electrode plates, or the ion species can be easily blended by using a plurality of metal plates for the electrode plates. Of course, by increasing the number of electrode plates, injection from a laboratory scale to an actual plant scale is possible.

【0051】図2は図1に示した金属イオンの注入装置
を沸騰水型原子力発電プラントに適用した実施例を示し
ている。図2において、原子炉圧力容器29内に炉心30が
設置されており、核反応によって蒸気を発生する。発生
した蒸気は、主蒸気ライン31を通して、タービン32に送
られて仕事をする。仕事をした蒸気は、復水器33によっ
て水に戻る。この水をポンプ34で復水浄化系35に送り、
不純物を除去する。その後給水加熱器36で予熱され原子
炉へ戻る。
FIG. 2 shows an embodiment in which the metal ion implanter shown in FIG. 1 is applied to a boiling water nuclear power plant. In FIG. 2, a reactor core 30 is installed in a reactor pressure vessel 29, and steam is generated by a nuclear reaction. The generated steam is sent to the turbine 32 through the main steam line 31 for work. The steam that has worked returns to the water by the condenser 33. This water is sent to the condensate purification system 35 by the pump 34,
Remove impurities. After that, it is preheated by the feed water heater 36 and returns to the reactor.

【0052】一方、原子炉の水は、再循環ライン37およ
び再循環ポンプ38によって強制循環されている。再循環
ライン37の一部から原子炉浄化系ポンプ39で原子炉水が
取り出され、原子炉浄化系に送られる。
On the other hand, the water in the nuclear reactor is forcibly circulated by the recirculation line 37 and the recirculation pump 38. The reactor water is taken out from a part of the recirculation line 37 by the reactor cleaning system pump 39 and sent to the reactor cleaning system.

【0053】ここで、原子炉水は再生熱交換器40、非再
生熱交換器41を通って降温され、浄化系42で浄化され
る。浄化系で不純物が除去された原子炉水は再び再生熱
交換器40で予熱された後、給水ライン28から原子炉圧力
容器29内へ戻る。
Here, the reactor water is cooled through the regenerative heat exchanger 40 and the non-regenerative heat exchanger 41, and purified by the purification system 42. The reactor water from which impurities have been removed by the purification system is again preheated by the regenerative heat exchanger 40, and then returns from the water supply line 28 into the reactor pressure vessel 29.

【0054】上記のようなフローを持つ、沸騰水型原子
力発電プラントにおいて、原子炉再循環ライン37に金属
イオンモニター装置45が取り付けられている。金属イオ
ンモニター装置45には、インラインのイオンクロマトグ
ラフィ装置などが最適であろう。
In the boiling water nuclear power plant having the above flow, the metal ion monitor device 45 is attached to the reactor recirculation line 37. For the metal ion monitor device 45, an in-line ion chromatography device or the like may be optimal.

【0055】この装置によれば、一定時間おきに原子炉
水中の金属イオン濃度を測定することができる。金属イ
オンモニター装置45の出力に応じてバルブ43の開閉や、
金属イオン注入装置44の金属イオン発生量を制御するこ
とができる。これらのシステムによって、原子炉水中の
金属イオン濃度を所定の値に維持できる。
According to this apparatus, the metal ion concentration in the reactor water can be measured at regular intervals. Depending on the output of the metal ion monitoring device 45, opening and closing the valve 43,
The amount of metal ions generated by the metal ion implanter 44 can be controlled. With these systems, the metal ion concentration in the reactor water can be maintained at a predetermined value.

【0056】本実施例では、金属イオンの注入装置44を
炉水浄化系42出口に設置したが、もちろんこの位置に限
定するものではなく、炉水温度と同程度の高温水が流れ
ている部位(例えば再循環ライン、給水ライン等)にも
設置が可能である。
In the present embodiment, the metal ion implanting device 44 is installed at the outlet of the reactor water purifying system 42, but it is of course not limited to this position, and a portion in which high-temperature water of the same temperature as the reactor water temperature flows It can also be installed in a recirculation line, water supply line, etc.

【0057】図3は本発明の第2の実施例を説明するた
めのもので、目的とする同位体比を調整した金属イオン
を発生させるために、対象とする元素を金属状態とし、
高温系に設置して高温水を通水させ、腐食放出反応によ
って所定濃度を得る金属イオンの注入装置を模式的に示
している。本図では、円筒状のカラムに微小金属粒子を
充填し、供試する方法について述べる。
FIG. 3 is for explaining the second embodiment of the present invention. In order to generate a target metal ion having an adjusted isotope ratio, a target element is brought into a metal state,
1 schematically shows an apparatus for implanting metal ions, which is installed in a high-temperature system to allow high-temperature water to pass therethrough and to obtain a predetermined concentration by a corrosion release reaction. In this figure, a method of filling a cylindrical column with fine metal particles and performing a test is described.

【0058】図3中、47,48,49はバルブを示し、高温
水はバルブ47上流側から導入され、金属粒子51が充填さ
れているカラム46を通過する。その結果、金属表面で腐
食放出反応が生じ、金属イオンが高温水中へ放出され
る。
In FIG. 3, reference numerals 47, 48 and 49 denote valves. High temperature water is introduced from the upstream side of the valve 47 and passes through the column 46 filled with the metal particles 51. As a result, a corrosion release reaction occurs on the metal surface, and metal ions are released into high temperature water.

【0059】なお、金属粒子51は 0.1〜1mmに分布を持
つべく分粒し、比表面積を増加させるとともに、カラム
46内での充填密度を向上させている。金属粒子51はスク
リーン50によって高温系に保持されている。その後、目
的とする金属イオンを含んだ高温水はバルブ48を通過し
て再び、高温系に戻る。
The metal particles 51 are sized to have a distribution of 0.1 to 1 mm to increase the specific surface area and
The packing density within 46 is improved. The metal particles 51 are held in a high temperature system by the screen 50. Then, the high-temperature water containing the target metal ions passes through the valve 48 and returns to the high-temperature system again.

【0060】このカラム46にはバイパスライン14が併設
されており、バイパスバルブ49を介して高温水をバイパ
ス出来る。また、バルブ48,49は流量調節機能を有して
おり、プラントの金属イオン濃度を監視しながら、その
開度を常時調節している。
The column 46 is provided with the bypass line 14, and high temperature water can be bypassed via the bypass valve 49. Further, the valves 48, 49 have a flow rate adjusting function and constantly adjust the opening degree while monitoring the metal ion concentration of the plant.

【0061】つまり、金属イオン濃度が所定値より低い
場合には、バイパスバルブ49を絞り、カラム46に流れる
流量を多くする。一方、所定値より高い場合には、カラ
ム46を通過する流量を絞り込み、金属イオン発生量を増
加させる。
That is, when the metal ion concentration is lower than the predetermined value, the bypass valve 49 is throttled to increase the flow rate of the column 46. On the other hand, when it is higher than the predetermined value, the flow rate passing through the column 46 is narrowed down to increase the metal ion generation amount.

【0062】図3のカラム46内の金属微粒子51の代わり
に、微粒子化した酸化物を充填し、高温系に設置して高
温水を通水させることにより所定の金属イオンを発生さ
せることもできる。また、酸化物を用いる場合には、そ
の酸化物の溶融温度の半分以上の温度で焼成し、焼結状
態にして供すると、高温水を通過させても焼結状態を保
つため、焼結微粒子が誤って高温系に直接流入するよう
なことがないなど、高温系での保持が容易となる。
Instead of the fine metal particles 51 in the column 46 of FIG. 3, finely divided oxides may be filled and placed in a high temperature system to pass high temperature water to generate predetermined metal ions. . When an oxide is used, if it is fired at a temperature not lower than half of the melting temperature of the oxide and placed in a sintered state, the sintered state is maintained even when high-temperature water is passed through. Will not flow into the high temperature system by mistake, which makes it easy to maintain the high temperature system.

【0063】さらに、目的とする同位体比を調整した金
属イオンを発生させる為に、金属微粒子や酸化物を利用
する場合には、装置構成が単純であり、供試前に金属中
や酸化物中に含有する不純物量を低減することによっ
て、付随的に持ち込まれる不要イオン種を容易に防止で
きる。
Furthermore, in the case of using fine metal particles or an oxide to generate a desired metal ion with an adjusted isotope ratio, the apparatus configuration is simple, and before the test, in the metal or the oxide. By reducing the amount of impurities contained therein, unnecessary ionic species that are incidentally brought in can be easily prevented.

【0064】図4は、目的とする同位体比を調整した金
属イオンを発生させるために、対象とする金属を微粒子
化したもの、もしくは酸化物状態に加工し、高温系に設
置して高温水を通水させ腐食放出反応によって所定濃度
を得る方法を、沸騰水型原子力発電プラントに適用した
実施例を示している。なお、この実施例では、カラムに
流れる流量の調整を図3のような流量調節弁によらず、
高圧ポンプの流量を調整することによって行っている。
FIG. 4 shows that, in order to generate a target metal ion with an adjusted isotope ratio, the target metal is processed into fine particles or an oxide state, and the metal is placed in a high temperature system and placed in high temperature water. An example is shown in which a method of passing water to obtain a predetermined concentration by a corrosion release reaction is applied to a boiling water nuclear power plant. In this embodiment, the adjustment of the flow rate flowing through the column does not depend on the flow rate control valve as shown in FIG.
This is done by adjusting the flow rate of the high pressure pump.

【0065】まず、符号29〜42は、図2においてすでに
説明した構成部品と同じものなので、その説明は省略す
る。ここで、金属イオンモニター装置45で原子炉水中の
金属イオン濃度を監視しながら、目的とする同位体比を
調整した金属イオンを発生させるために、対象とする金
属を微粒子化したもの、もしくは酸化物を充填したカラ
ムを符号52で示す。このカラム52は、バルブ53,54を開
いて、再循環ライン37と接続される。55は高圧ポンプを
示しており、カラム52において発生する圧力損失を補償
し、かつ、カラム52に流れる流量を調節する。このよう
な装置構成によって、金属イオンモニターの出力でカラ
ム52に流れる流量を調整し、原子炉水中における所定の
金属イオン濃度を達成する。
First, since the reference numerals 29 to 42 are the same as the components already described in FIG. 2, the description thereof will be omitted. Here, while monitoring the metal ion concentration in the reactor water with the metal ion monitoring device 45, in order to generate the metal ion with the target isotope ratio adjusted, the target metal is finely divided or oxidized. The column packed with material is shown at 52. This column 52 is connected to the recirculation line 37 by opening the valves 53 and 54. Reference numeral 55 denotes a high-pressure pump, which compensates for the pressure loss generated in the column 52 and regulates the flow rate flowing into the column 52. With such a device configuration, the flow rate of the gas flowing through the column 52 is adjusted by the output of the metal ion monitor to achieve a predetermined metal ion concentration in the reactor water.

【0066】本実施例では、金属イオンの注入装置を原
子炉再循環ライン37において、再循環ポンプ38の上流側
に設置したが、もちろんこの位置に限定するものではな
く、炉水温度と同程度の高温水が流れている部位(再循
環ポンプ下流側、給水ライン、炉水浄化系出口等)に設
置が可能である。
In this embodiment, the apparatus for implanting metal ions is installed upstream of the recirculation pump 38 in the reactor recirculation line 37, but of course the present invention is not limited to this position, and is approximately the same as the reactor water temperature. It can be installed in the area where high temperature water is flowing (downstream side of the recirculation pump, water supply line, reactor water purification system outlet, etc.).

【0067】図5は本発明の第3の実施例を説明するた
めのもので、目的とする金属イオンを発生させるため
に、対象とする元素を酸化物以外で、水素化物ないしは
水酸化物、さらには金属酸塩のように水素と酸素の一
方、もしくは両者を含む化合物状態とし、スラリー状態
もしくは溶液状態で注入して所定濃度を得ることを特徴
とする金属イオンの注入装置を模式的に示している。
FIG. 5 is for explaining the third embodiment of the present invention. In order to generate a target metal ion, the target element is not an oxide but a hydride or hydroxide, Further, schematically shown is a metal ion injecting device, which is characterized in that it is in a compound state containing one or both of hydrogen and oxygen like a metal salt and is injected in a slurry state or a solution state to obtain a predetermined concentration. ing.

【0068】まず、純水の供給ライン56から、連続的に
純水が第1のタンク57に供給されている。この第1のタ
ンク57の上部には、水素化物ないしは水酸化物、さらに
は金属酸塩のように水素と酸素の一方、もしくは両者を
含む化合物が微粉末状態で充填されている第2のタンク
58が設置されている。
First, pure water is continuously supplied to the first tank 57 from the pure water supply line 56. A second tank in which an upper part of the first tank 57 is filled with a compound containing one or both of hydrogen and oxygen, such as a hydride or a hydroxide, and a metal salt in a fine powder state.
58 are installed.

【0069】第2のタンク58内の微粉末は、連続的もし
くは間欠的に第1のタンク57に供給されている。第1の
タンク57には、インペラーなどの強制攪拌機59が取り付
けられており、微粉末の沈降を防止している。これらの
スラリー状の懸濁液もしくは溶液は高圧ポンプ60で所定
のポイントに注入される。注入されたこれらのスラリー
は高温水と接触する事により金属イオン化す。
The fine powder in the second tank 58 is continuously or intermittently supplied to the first tank 57. A forced agitator 59 such as an impeller is attached to the first tank 57 to prevent the fine powder from settling. The slurry-like suspension or solution is injected at a predetermined point by the high-pressure pump 60. These injected slurries are metal ionized by contact with high temperature water.

【0070】図6は、目的とする同位体比を調整した金
属イオンを発生させるために、対象とする元素を酸化物
以外で、水素化物ないしは水酸化物、さらには金属酸塩
のように水素と酸素の一方、もしくは両者を含む化合物
状態とし、スラリー状態もしくは溶液状態で注入して所
定濃度を得る方法を、沸騰水型原子力発電プラントに適
用した実施例を示している。なお、符号29〜42は、図2
においてすでに説明した構成部品と同じものなので、そ
の説明は省略する。
FIG. 6 shows that, in order to generate a metal ion having a desired isotope ratio adjusted, a target element other than an oxide, a hydride or a hydroxide, and a metal salt such as a metal acid salt are used. An example is shown in which a method of injecting in a slurry state or a solution state to obtain a predetermined concentration in a compound state containing one or both of oxygen and oxygen is applied to a boiling water nuclear power plant. In addition, reference numerals 29 to 42 represent FIG.
Since the components are the same as those already described in, the description thereof will be omitted.

【0071】この実施例では、金属イオンモニター装置
45で原子炉水中の金属イオン濃度を監視しながら、目的
とする同位体比を調整した微粒子状化合物がスラリーに
懸濁している第1のタンク57の懸濁液を高圧ポンプ60で
プラントの給水ライン28に注入している。このシステム
では金属イオンモニター装置の出力で、高圧ポンプ60の
流量を調節し、原子炉水中における所定の金属濃度を達
成する。
In this embodiment, a metal ion monitor device is used.
While monitoring the metal ion concentration in the reactor water at 45, the suspension of the first tank 57, in which the particulate compound whose target isotope ratio is adjusted is suspended in the slurry, is supplied to the plant by the high-pressure pump 60. Injecting into line 28. In this system, the flow rate of the high pressure pump 60 is adjusted by the output of the metal ion monitoring device to achieve a predetermined metal concentration in the reactor water.

【0072】本実施例では、金属イオンの注入装置を給
水ライン28に設置したが、もちろんこの位置に限定する
ものではなく、炉水温度と同程度の高温水が流れている
部位(再循環ライン、炉水浄化系出口等)に設置が可能
である。また、プラントの各部において流量が大きく、
ラインにおける沈降が無視できるような部位において
は、高温系ばかりでなく低温系での設置も何等問題はな
い。
In the present embodiment, the metal ion implanting device is installed in the water supply line 28, but of course it is not limited to this position, and a portion (recirculation line) in which high-temperature water having the same temperature as the reactor water temperature is flowing. , Reactor water purification system outlet). In addition, the flow rate is large in each part of the plant,
There is no problem not only in the high temperature system but also in the low temperature system where the sedimentation in the line is negligible.

【0073】さらに本発明はつぎの実施態様を採ること
もできる。
Furthermore, the present invention can also adopt the following embodiments.

【0074】(1)電極板に印加する直流電圧の極性を
一定時間ごとに切り替えて、電極板の減肉を均等化する
こと。
(1) The polarity of the DC voltage applied to the electrode plate is switched at regular intervals to equalize the thinning of the electrode plate.

【0075】(2)直流電圧を印加して金属イオンを発
生させる際に、電解液中に予め炭酸ガスを溶解させ、溶
液を電解質とし電極反応を容易に行えるようにしたこ
と。
(2) When a DC voltage is applied to generate metal ions, carbon dioxide gas is previously dissolved in the electrolytic solution, and the solution is used as an electrolyte so that the electrode reaction can be easily performed.

【0076】(3)直流電圧を印加して金属イオンを発
生させる際に、電解液中に予め炭酸ガスを溶解させ、溶
液を電解質とし電極反応を容易に行えるようにしたの
ち、炭酸ガスを脱気ガスによって溶液中から除去し、炭
酸イオンがプラント内に持ち込まれるのを抑制したこ
と。
(3) When a DC voltage is applied to generate metal ions, carbon dioxide gas is dissolved in the electrolytic solution in advance, and the solution is used as an electrolyte to facilitate the electrode reaction, and then the carbon dioxide gas is removed. It was removed from the solution by air gas to suppress the introduction of carbonate ions into the plant.

【0077】(4)用いる金属を微粒子化し、その直径
が 0.1〜1mmに分布をもつように分粒して、比表面積の
増加と充填密度の向上を図ったこと。
(4) The metal used is made into fine particles and sized so that the diameter thereof has a distribution of 0.1 to 1 mm in order to increase the specific surface area and the packing density.

【0078】(5)用いる酸化物を微粒子化し、かつ、
その酸化物の溶融温度の半分以上の温度で焼成し、焼結
状態にして供給すること。
(5) The oxide used is made into fine particles, and
Bake at a temperature that is at least half the melting temperature of the oxide, and supply in the sintered state.

【0079】なお、上記本発明の各実施例は、ジェット
ポンプによって原子炉水を強制循環させるタイプの沸騰
水型原子力発電プラントについて述べているが、炉型に
ついてはこれに限定するものではなく、ジェットポンプ
を持たない自然循環式の沸騰水型原子力発電プラント
や、外部再循環ラインを持たず、インターナルポンプに
よって炉水を強制循環させるABWR、さらには加圧水
型原子力発電プラント(PWR)などを含む全ての軽水
炉、重水炉に対しても適用可能である。
The above embodiments of the present invention describe the boiling water nuclear power plant of the type in which the reactor water is forcedly circulated by the jet pump, but the reactor type is not limited to this. Includes a natural circulation type boiling water nuclear power plant that does not have a jet pump, an ABWR that does not have an external recirculation line and forcibly circulates reactor water by an internal pump, and a pressurized water nuclear power plant (PWR). It is also applicable to all light water reactors and heavy water reactors.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明によれば、イオン状の放射能が構
造材の接液部の腐食に伴ない、それらの腐食皮膜中に取
り込まれる過程で、これら放射性イオンの取り込み速度
が、共存する金属イオン種との競争反応によって支配さ
れていることを利用し、積極的に金属イオン種を添加す
る技術において、注入する金属イオン種の同位体比を調
節し、特定の同位体金属イオン種のみを注入するため、
二次的な放射能の発生を防止し、最も効果的に金属イオ
ン種を注入することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, in the process in which ionic radioactivity is incorporated into the corroded film of the structural material in association with the corrosion of the liquid contact portion, the incorporation rates of these radioactive ions coexist. Utilizing the fact that it is dominated by the competitive reaction with the metal ion species, in the technology of actively adding the metal ion species, the isotope ratio of the metal ion species to be injected is adjusted so that only specific isotope metal ion species To inject
It is possible to prevent the generation of secondary radioactivity and most effectively inject the metal ion species.

【0081】また、対象とする金属イオン種を、その元
素単独からなる金属板、もしくはこれを一部含む金属板
を複数枚用い直流電圧を加えて目的とする同位体比を調
節した金属イオンを発生させ、これを注入に用いるた
め、イオン種濃度を任意にかつ、微妙な値にも正確に制
御可能となり、不必要な金属イオン種の注入を阻止でき
る。
The target metal ion species is a metal plate consisting of a single metal element or a metal plate containing a part of the metal ion, and a DC voltage is applied to the target metal ion to adjust the target isotope ratio. Since this is generated and used for implantation, the ion species concentration can be controlled arbitrarily and accurately to a delicate value, and unnecessary implantation of metal ion species can be prevented.

【0082】また、金属微粒子や酸化物を利用する場合
には、装置構成が単純であり、供試前に金属中や酸化物
中に含有する不純物量を低減することによって、付随的
に持ち込まれる不要イオン種を容易に防止できる。
When metal fine particles or oxides are used, the structure of the device is simple, and the amount of impurities contained in the metal or oxides before the test is reduced to bring them incidentally. Unwanted ionic species can be easily prevented.

【0083】さらに、対象とする元素を酸化物以外で、
水素化物ないしは水酸化物さらには金属酸塩のように水
素と酸素の一方、もしくし両者を含む化合物状態とし、
スラリー状態もしくは溶液状態で注入して所定濃度を得
る場合には、装置構成が単純であるばかりでなく、沈降
が無視できるような高流速部位であれば、プラントの高
温系ばかりでなく低温系にも設置が可能である。
Furthermore, if the target element is other than oxide,
One of hydrogen and oxygen, such as hydride or hydroxide or metal acid salt, or a compound state containing both,
When injecting in a slurry state or a solution state to obtain a predetermined concentration, not only the equipment configuration is simple, but also if it is a high flow rate part where sedimentation can be ignored, not only the high temperature system of the plant but also the low temperature system Can also be installed.

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

【図1】本発明に係る金属イオンの注入装置の第1の実
施例を示す系統図。
FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of a metal ion implantation apparatus according to the present invention.

【図2】図1における金属イオンの注入装置をBWR発
電プラントに適用した系統図。
FIG. 2 is a system diagram in which the metal ion implanter in FIG. 1 is applied to a BWR power plant.

【図3】本発明に係る金属イオンの注入装置の第2の実
施例を示す系統図。
FIG. 3 is a system diagram showing a second embodiment of the apparatus for implanting metal ions according to the present invention.

【図4】図3における金属イオンの注入装置をBWR発
電プラントに適用した系統図。
4 is a system diagram in which the metal ion implanter in FIG. 3 is applied to a BWR power plant.

【図5】本発明に係る金属イオンの注入装置の第3の実
施例の系統図。
FIG. 5 is a system diagram of a third embodiment of a metal ion implanter according to the present invention.

【図6】図5における金属イオンの注入装置をBWR発
電プラントに適用した系統図。
FIG. 6 is a system diagram in which the metal ion implanter in FIG. 5 is applied to a BWR power plant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…炭酸ガス飽和槽、2…第1の連通管、3…電解槽、
4…第2の連通管、5…炭酸ガス除去タンク、7…炭酸
ガスバブリングライン、8…吐出ノズル、9…炭酸ガス
ボンベ、10…ガス配管、11…シールポット、12…給水
管、13…流量調節弁、14…バイパスライン、15…純水供
給ライン、16…陽極、17…陰極、18…リード線、19…直
流電源、20…噴出ノズル、21…脱気ガスバブリングライ
ン、22…排気管、23…脱気ガスボンベ、24…吐出管、25
…シールポット、26…排気ライン、27…ポンプ、28…給
水ライン、29…原子炉圧力容器、30…炉心、31…主蒸気
ライン、32…タービン、33…復水器、34…ポンプ、35…
復水浄化系、36…給水加熱器、37…再循環ライン、38…
再循環ポンプ、39…ポンプ、40…再生熱交換器、41…非
再生熱交換器、42…炉水浄化系、43…バルブ、44…イオ
ン注入装置、45…金属イオンモニター装置、46…充填カ
ラム、47,48,49…バルブ、50…スクリーン、51…金属
微粒子もしくは金属酸化物、52…充填カラム、53,54…
バルブ、55…高圧ポンプ、56…純水供給ライン、57…第
1のタンク、58…第2のタンク、59…攪拌機構、60…高
圧ポンプ。
1 ... Carbon dioxide saturation tank, 2 ... First communication pipe, 3 ... Electrolysis tank,
4 ... Second communication pipe, 5 ... Carbon dioxide removal tank, 7 ... Carbon dioxide bubbling line, 8 ... Discharge nozzle, 9 ... Carbon dioxide cylinder, 10 ... Gas pipe, 11 ... Seal pot, 12 ... Water supply pipe, 13 ... Flow rate Control valve, 14 ... Bypass line, 15 ... Pure water supply line, 16 ... Anode, 17 ... Cathode, 18 ... Lead wire, 19 ... DC power supply, 20 ... Jet nozzle, 21 ... Degassing gas bubbling line, 22 ... Exhaust pipe , 23 ... Degassing gas cylinder, 24 ... Discharge pipe, 25
... Seal pot, 26 ... Exhaust line, 27 ... Pump, 28 ... Water supply line, 29 ... Reactor pressure vessel, 30 ... Core, 31 ... Main steam line, 32 ... Turbine, 33 ... Condenser, 34 ... Pump, 35 …
Condensate purification system, 36 ... Feed water heater, 37 ... Recirculation line, 38 ...
Recirculation pump, 39 ... Pump, 40 ... Regenerative heat exchanger, 41 ... Non-regenerative heat exchanger, 42 ... Reactor water purification system, 43 ... Valve, 44 ... Ion implantation device, 45 ... Metal ion monitor device, 46 ... Filling Column, 47, 48, 49 ... Valve, 50 ... Screen, 51 ... Metal fine particles or metal oxide, 52 ... Packed column, 53, 54 ...
Valves, 55 ... High pressure pumps, 56 ... Pure water supply line, 57 ... First tank, 58 ... Second tank, 59 ... Stirring mechanism, 60 ... High pressure pump.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放射性イオンが構造材の接液部の腐食に
伴い、それらの腐食皮膜中に取り込まれる過程で、その
取り込まれる放射能量を低減させるために、原子力発電
プラントにおける原子炉一次冷却材中に金属イオンを注
入する原子炉一次冷却材中への金属イオンの注入方法に
おいて、前記金属イオンを注入するために用いる元素の
同位体比を調整し、放射化によって二次的な放射能を発
生させることのない金属イオンを注入することを特徴と
する原子炉一次冷却材中への金属イオンの注入方法。
1. A primary coolant for a nuclear reactor in a nuclear power plant in order to reduce the amount of radioactivity taken in during the process in which radioactive ions are taken into the corroded film of the structural material due to corrosion of the wetted part of the structural material. In a method of injecting metal ions into a reactor primary coolant in which metal ions are injected into the reactor, the isotope ratio of the element used to inject the metal ions is adjusted, and secondary radioactivity is generated by activation. A method of implanting metal ions into a primary reactor coolant, characterized by implanting metal ions that are not generated.
【請求項2】 前記放射化によって二次的な放射能を発
生させることのない金属イオンは、Mg,Cr,V,T
i,Ni,Zn,Cd,Mo,Wからなる一群から選ば
れた少なくとも1種の物質の金属イオンであることを特
徴とする請求項1記載の原子炉一次冷却材中への金属イ
オンの注入方法。
2. The metal ions which do not generate secondary radioactivity by the activation are Mg, Cr, V, T.
The injection of metal ions into the reactor primary coolant according to claim 1, which is a metal ion of at least one substance selected from the group consisting of i, Ni, Zn, Cd, Mo and W. Method.
【請求項3】 原子炉内で発生した蒸気をタービンへ導
く主蒸気系と、タービンで仕事をした蒸気を復水とし、
この復水を原子炉に導く原子炉復水系および原子炉給水
系と、一次冷却材中の不純物を浄化する原子炉浄化系と
を少なくとも有してなる原子力プラントに、注入するた
めに用いる元素の同位体比を調整し、放射化によって二
次的な放射能を発生させることのない金属イオンを注入
させることのできる金属イオン注入装置を付帯させたこ
とを特徴とする原子炉一次冷却材中への金属イオンの注
入装置。
3. A main steam system for guiding steam generated in a nuclear reactor to a turbine, and steam working in the turbine as condensate,
A reactor condensate system that guides this condensate to the reactor and a reactor water supply system, and a nuclear reactor purification system that purifies impurities in the primary coolant, at least Into the primary reactor coolant, which is equipped with a metal ion implanter that can adjust the isotope ratio and inject metal ions that do not generate secondary radioactivity by activation. Metal ion implanter.
【請求項4】 前記金属イオンの注入装置は、目的とす
る金属イオンを発生させるために、対象とする元素から
なる金属板、またはこれを一部含む金属板を複数枚用
い、直流電圧を印加させる電解槽を有することを特徴と
する請求項3記載の原子炉一次冷却材中への金属イオン
の注入装置。
4. The metal ion implanting apparatus uses a plurality of metal plates made of a target element or a metal plate containing a part thereof in order to generate a target metal ion, and applies a DC voltage thereto. The apparatus for injecting metal ions into the primary reactor coolant as claimed in claim 3, further comprising an electrolytic cell for making it.
【請求項5】 前記金属イオンの注入装置は、目的とす
る金属イオンを発生させるために、対象とする元素を金
属状態とし、高温系に設置して、高温水を通水させ、腐
食放出反応によって所定濃度を得る装置を有することを
特徴とする請求項3記載の原子炉一次冷却材中への金属
イオンの注入装置。
5. The apparatus for implanting metal ions, in order to generate a target metal ion, sets a target element in a metal state, installs it in a high temperature system, passes hot water through it, and causes a corrosion release reaction. 4. An apparatus for injecting metal ions into a primary reactor coolant according to claim 3, further comprising an apparatus for obtaining a predetermined concentration according to.
【請求項6】 前記金属イオンの注入装置は、目的とす
る金属イオンを発生させるために、対象とする元素を酸
化物状態とし、高温系に設置して、高温水を通水させ、
腐食放出反応によって所定濃度を得る装置を有すること
を特徴とする請求項3記載の原子炉一次冷却材中への金
属イオンの注入装置。
6. The metal ion implanting apparatus, in order to generate a target metal ion, sets a target element in an oxide state, installs it in a high temperature system, and allows high temperature water to pass therethrough,
The apparatus for injecting metal ions into a primary reactor coolant according to claim 3, further comprising an apparatus for obtaining a predetermined concentration by a corrosion release reaction.
【請求項7】 前記金属イオンの注入装置は、目的とす
る金属イオンを発生させるために、対象とする元素を酸
化物以外で、水素化物ないしは水酸化物さらには金属酸
塩のように水素と酸素の一方、もしくは両者を含む化合
物状態とし、スラリー状態もしくは溶液状態で注入して
所定濃度を得る装置を有することを特徴とする請求項3
記載の原子炉一次冷却材中への金属イオンの注入装置。
7. The device for implanting metal ions comprises, in order to generate a target metal ion, a target element other than an oxide, a hydride or a hydroxide, and a hydrogen salt such as a metal salt. 4. A device for obtaining a predetermined concentration by injecting oxygen in a compound state containing one or both of oxygen and injecting it in a slurry state or a solution state.
Apparatus for injecting metal ions into the reactor primary coolant described.
JP5225408A 1993-09-10 1993-09-10 Method and device for injecting metal ion into reactor primary coolant Pending JPH0784090A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008007851A (en) * 2006-05-31 2008-01-17 Toshiba Corp Method for forming corrosion inhibition film and nuclear power generation plant
JP2014106074A (en) * 2012-11-27 2014-06-09 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd Zinc injection method and zinc injection device

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