JPH0792292A - プラント機器の健全性監視診断方法及び装置、プラント機器の保守点検時期確定方法及び装置並びに原子力発電プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】原子力発電プラント等において、循環水に接す
るプラント機器の不具合の発生時期を正確に予測し、プ
ラント機器の最大健全使用期間を把握保持しながら、プ
ラント機器の不具合発生に至る前にプラントの計画的な
停止時（定期点検時）に合わせてプラント機器の保守点
検を施すようにする。 【構成】再循環ポンプ１１４の構成部品に発生する循環
水腐食に起因したポンプ内の水質変化を導電率系４３ま
たはｐＨ計で計測し、ポンプ使用開始後水質変化が発生
するまでの時間λｉを算出し、これを予め準備しておい
た不具合発生時間と水質変化が発生するまでの時間λｂ
の相関に比較して不具合の発生時期を予測する。また、
予測した不具合の発生時期がプラントのｎ回目と（ｎ＋
１）回目の定期点検の間に存在するとき、ｎ回目の定期
点検時期をプラント機器の保守点検時期に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業用の利用分野】本発明は、原子力、火力、水力等
の発電プラントや化学プラント等において使用される循
環水ポンプ等の循環水に接するプラント機器の健全性監
視診断方法及び装置、保守点検時期確定方法及び装置並
びに原子力発電プラントに係わり、特に、循環水腐食に
起因したプラント機器の機能低下や破損等の不具合を事
前に検知し、不具合発生前に保守点検するのに好適なプ
ラント機器の健全性監視診断方法及び装置、保守点検時
期確定方法及び装置並びに原子力発電プラントに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】原子力、火力、水力等の発電プラントや
化学プラント等において使用される循環水ポンプは、そ
の機能低下や破損等の不具合を種々の検知システムによ
り把握し、不具合が発生した後、直ちにポンプ機能を停
止させ、ポンプ構成機器の点検及び交換修理等の保守を
実施していた。例えば、ポンプシャフトの不具合や異常
は、シャフト振動による位置変位や音響変化として検知
し、またメカニカルシールの不具合や異常は、上記に加
え、メカニカルシール部の圧力や温度の変化として検知
し保守していた。

【０００３】また、特開平２−２９０５９５号公報に記
載の原子力プラントの水質診断方法では、給・復水系
（一次冷却系）で生じる異常事象として、復水脱塩装置
のイオン交換樹脂のリーク、有機不純物の混入、海水リ
ーク、復水脱塩装置のカチオン交換樹脂イオン交換容量
のブレイクダウン、復水脱塩装置のアニオン交換樹脂イ
オン交換容量のブレイクダウン、復水脱塩装置のイオン
交換樹脂再生不良等の異常事象が生じたときにその種類
を同定するため、異常事象が生じたときに水質変化が起
こる場所において導電率とｐＨを測定して導電率とｐＨ
の相関関係を求め、この相関を予め準備しておいた異常
事象別の相関に比較することによって異常事象を同定し
ている。

【０００４】更に、特開平４−１２２８９３号公報に記
載の原子炉機器の異常診断方法では、機器が故障に至る
前段階で故障発生の予兆を検出するため、原子力プラン
トの一次冷却材に接する機器の一次冷却材接触面の表面
あるいは該表面から所定深さの材料中に、中性子を浴び
ると放射化するマーカ元素を付着あるいは分散させてお
き、一次冷却材中に特定エネルギのγ線を検出したとき
一次冷却材に接する機器で異常が生じ、上記マーカ元素
が一次冷却材中に流れ出たものと判定することで故障発
生の予兆を検出している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、循環水
ポンプの不具合や異常を位置変位や音響変化、更には圧
力や温度の変化として検知する従来技術では、ポンプが
破損に至る直前まで検知できないこと、さらに原子力発
電プラント等に用いられる循環水ポンプの不具合や異常
は、発電プラントの計画外停止を避けられないことか
ら、発電プラント自身の経済性、安全性、信頼性を損な
うという問題点があった。

【０００６】また、特開平２−２９０５９５号公報に記
載の従来技術は、異常事象が生じてから異常事象を同定
するものであり、上記と同様の問題がある。また、この
従来技術は、復水脱塩装置のイオン交換樹脂のリーク、
有機不純物の混入、海水リーク等、特定の化学的異常事
象を対象としており、循環ポンプの破損等の機械的不具
合を検出するものではない。

【０００７】特開平４−１２２８９３号公報に記載の従
来技術では、一次冷却材中に流れ出たマーカ元素が放射
化されるのは炉心内で中性子照射によるものであり、圧
力容器から遠い部位に位置する機器からマーカ元素が溶
出した場合には、炉心に至るまでの間に管壁に付着した
り、脱塩器等で捕捉されたりしてマーカ元素の量が減
り、不具合の発生時期を正確に予測することができない
という問題がある。

【０００８】本発明の第１の目的は、循環水に接するプ
ラント機器の不具合の発生時期を正確に予測し、不具合
発生前に保守点検することができるプラント機器の健全
性監視診断方法及び装置並びに原子力発電プラントを提
供することである。

【０００９】本発明の第２の目的は、循環水に接するプ
ラント機器の不具合の発生時期を正確に予測し、プラン
ト機器の不具合の発生に起因したプラントの計画外停止
を避けることのできるプラント機器の保守点検時期確定
方法及び装置並びに原子力発電プラントを提供すること
である。

【００１０】本発明の第３の目的は、循環水に接するプ
ラント機器の不具合の発生時期を正確に予測し、プラン
ト機器の最大健全使用期間を把握保持しながら、プラン
ト機器の不具合発生に至る前にプラントの計画的な停止
時（定期点検時）に合わせてプラント機器の保守点検を
施すことのできるプラント機器の保守点検時期確定方法
及び装置並びに原子力発電プラントを提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明は、循環水に接するプラント機器の健
全性監視診断方法において、プラント機器の構成部品に
発生する循環水腐食に起因したプラント機器内の水質変
化を計測し、その計測値に基づいて循環水腐食に後続し
て起こるプラント機器の不具合の発生時期を予測するも
のである。

【００１２】上記プラント機器の健全性監視診断方法に
おいて、好ましくは、前記プラント機器内の水質変化の
計測値に基づいてプラント機器の使用開始後水質変化が
発生するまでの時間を算出し、この算出した時間を予め
準備しておいたプラント機器使用開始後の不具合発生時
間と水質変化が発生するまでの時間の相関に比較して不
具合の発生時期を予測する。

【００１３】また、好ましくは、前記プラント機器内の
水質変化としてプラント機器の内部または出口部分にお
ける循環水の導電率を測定する。前記プラント機器内の
水質変化としてプラント機器内部または出口部分におけ
る循環水のｐＨを測定してもよい。

【００１４】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明は、循環水に接するプラント機器の保守点検時期
確定方法において、プラント機器の構成部品に発生する
循環水腐食に起因したプラント機器内の水質変化を計測
し、その計測値に基づいて循環水腐食に後続して起こる
プラント機器の不具合の発生時期を予測し、この予測し
た不具合の発生前にプラント機器の保守点検時期を設定
するものである。

【００１５】更に、上記第３の目的を達成するために、
本発明は、上記プラント機器の保守点検時期確定方法に
おいて、好ましくは、前記予測した不具合の発生時期が
プラントのｎ回目と（ｎ＋１）回目の定期点検の間に存
在するとき、ｎ回目の定期点検時期をプラント機器の保
守点検時期に設定するものである。

【００１６】また、上記第１の目的を達成するために、
本発明は、循環水に接するプラント機器の健全性監視診
断装置において、プラント機器内部または出口部分に設
置され、プラント機器の構成部品に発生する循環水腐食
に起因したプラント機器内の水質変化を計測する水質計
測手段と、前記水質計測手段の計測値に基づき循環水腐
食に後続して起こるプラント機器の不具合の発生時期を
予測する第１の演算手段とを備えるものである。

【００１７】上記プラント機器の健全性監視診断装置に
おいて、好ましくは、前記第１の演算手段は、前記水質
計測手段の計測値に基づきプラント機器の使用開始後水
質変化が発生するまでの時間を算出する手段と、プラン
ト機器使用開始後の不具合発生時間と水質変化が発生す
るまでの時間の相関を予め記憶した手段と、前記算出し
た時間を前記予め記憶した相関に比較して不具合の発生
時期を予測する手段とを有する。

【００１８】また、好ましくは、前記水質計測手段は循
環水の導電率を測定する導電率計である。前記水質計測
手段は循環水のｐＨを測定するｐＨ計であってもよい。

【００１９】更に、上記第２の目的を達成するために、
本発明は、循環水に接するプラント機器の保守点検時期
確定装置において、プラント機器内部または出口部分に
設置され、プラント機器の構成部品に発生する循環水腐
食に起因したプラント機器内の水質変化を計測する水質
計測手段と、前記水質計測手段の計測値に基づき循環水
腐食に後続して起こるプラント機器の不具合の発生時期
を予測する第１の演算手段と、前記予測した不具合の発
生前にプラント機器の保守点検時期を設定する第２の演
算手段とを備えるものである。

【００２０】また、上記第３の目的を達成するために、
本発明は、上記プラント機器の保守点検時期確定装置に
おいて、好ましくは、前記第２の演算手段は、前記予測
した不具合の発生時期がプラントのｎ回目と（ｎ＋１）
回目の定期点検の間に存在するとき、ｎ回目の定期点検
時期をプラント機器の保守点検時期に設定するものであ
る。

【００２１】更に、上記第１〜第３の目的を達成するた
めに、本発明は、原子炉圧力容器、タービン、復水器、
復水脱塩器及び給水ヒータを繋ぐ一次冷却系配管、原子
炉水を浄化する原子炉水浄化系配管、原子炉水を循環さ
せる原子炉冷却材再循環系配管と、これら配管に設置さ
れた循環水ポンプとを備えた原子力発電プラントにおい
て、前記循環水ポンプの少なくとも１つに上記プラント
機器の健全性監視診断装置または保守点検時期確定装置
を設けたものである。

【００２２】

【作用】本発明者らは、特に原子力発電プラントの配管
系に設置した原子炉水の再循環ポンプの不慮の不具合発
生による原子炉の計画外停止を避けるため、不具合発生
時期を何らかの方法により正確に予測することにより、
不具合発生に至る直前の原子力発電プラント定期点検時
に炉水循環ポンプの修理保守を実施する方法を検討し
た。その結果、不具合発生の前段階として、ポンプ構成
部品において循環水による腐食の発生すること、また、
この循環水腐食によりポンプ内の水質が変化することを
見出し、さらに不具合発生までの時間とポンプ内水質変
化に相関の存在することから、この水質変化を検知する
ことにより不具合発生までの時間を正確に予測できるこ
とを発見した。

【００２３】また、循環水腐食によるポンプ内水質変化
は、ポンプ内外の特定位置における導電率またはｐＨを
測定することにより比較的容易に検知できることも見出
した。

【００２４】本発明は以上の知見に基づくものであり、
プラント機器の構成部品に発生する循環水腐食に起因し
たプラント機器内の水質変化を計測し、その計測値に基
づいて循環水腐食に後続して起こるプラント機器の不具
合の発生時期を予測することにより、不具合発生までの
時間を正確に予測し、不具合発生前に保守点検すること
ができる。

【００２５】また、プラント機器内の水質変化の計測値
に基づいてプラント機器の使用開始後水質変化が発生す
るまでの時間を算出し、この算出した時間を予め準備し
ておいたプラント機器使用開始後の不具合発生時間と水
質変化が発生するまでの時間の相関に比較することによ
り、不具合の発生時期を正確に予測することができる。

【００２６】また、プラント機器の内部または出口部分
における循環水の導電率またはｐＨを測定することによ
り、プラント機器内の水質変化を計測することができ
る。

【００２７】また、上記のようにプラント機器の不具合
の発生時期を予測し、この予測した不具合の発生前にプ
ラント機器の保守点検時期を設定することにより、プラ
ント機器の不具合に発生に起因したプラントの計画外停
止を避けることができる。

【００２８】更に、上記のようにプラント機器の不具合
の発生時期を予測し、この予測した不具合の発生時期が
プラントのｎ回目と（ｎ＋１）回目の定期点検の間に存
在するとき、ｎ回目の定期点検時期をプラント機器の保
守点検時期に設定することにより、プラント機器の最大
健全使用期間を把握保持しながら、プラント機器の不具
合発生に至る前にプラントの計画的な停止時（定期点検
時）に合わせてプラント機器の保守点検を施すことがで
きる。

【００２９】

【実施例】まず、本発明に至った経緯と、本発明の原理
について図２〜図４を用いて詳述する。前述したよう
に、本発明者らは、特に原子力発電プラントの配管系に
設置した原子炉水の循環ポンプの不慮の不具合発生によ
る原子炉の計画外停止を避けるため、不具合発生時期を
何らかの方法により正確に予測することにより、不具合
発生に至る直前の原子力発電プラント定期点検時に炉水
循環ポンプの修理保守を実施する方法を検討した。その
結果、不具合発生の前段階として、ポンプ構成部品にお
いて循環水による腐食の発生すること、また、この循環
水腐食によりポンプ内の水質が変化することを見出し、
さらに不具合発生までの時間とポンプ内水質変化に相関
の存在することから、この水質変化を検知することによ
り不具合発生までの時間を正確に予測できることを発見
し、本発明をするに至った。

【００３０】また、循環水腐食によるポンプ内水質変化
は、ポンプ内外の特定位置における導電率またはｐＨを
測定することにより比較的容易に検知できることも見出
した。このような経緯により本発明をするに至った。

【００３１】そこで、本発明の原理についてさらに具体
的に述べる。図２は、沸騰水型原子炉の配管系に設置し
た原子炉水循環ポンプの典型的な構成を示す図である。
このポンプはモータシャフト１、モータ側カップリング
２、キー３、スペーサカップリング４、カービック歯
５、第１段メカニカルシール６、第２段メカニカルシー
ル７、スタッドボルト８、シャフト９、ジャーナル１
０、インペラリング１１、インペラ１２、モータ台１
３、シールフランジカバー１４、メカニカルシールカー
トリッジ１５、熱交換器１６、循環羽根１７、ケーシン
グカバー１８、水中軸受１９、ケーシング２０、ライナ
ーリング２１、スプリッタ２２の主構成部品からなって
いる。

【００３２】従来技術では、例えば主に第２段メカニカ
ルシール７の部分に装着しその部分の圧力変化を計測す
る圧力計、メカニカルシールカートリッジ１５内に装備
しその部分の温度変化を検出する温度計、シールフラン
ジカバー１４の部分に設置しスペーサカップリング４や
シャフト９の軸振動を計測する変位計、ケーシング２０
の外側に設けシャフト振動による音響スペクトル変化を
計測する音響スペクトル分析器により、ポンプの機能低
下等の不具合発生を検知し、不具合が発生した後、直ち
に原子炉の運転を計画外停止させ、ポンプ構成部品の点
検及び交換修理等の保守を実施していた。

【００３３】本願発明者らは、ポンプの不具合は音響ス
ペクトル変化により検知される場合が多いことに着目
し、かつその不具合はインペラ１２部のエロージョン・
コロージョンに起因するものと推測し、不具合発生に至
るまでのポンプ内の水質変化を計測すべく、ケーシング
２０内部またはケーシング２０から配管に続く出口部分
に導電率計及びｐＨ計を装着し導電率とｐＨを測定し
た。この結果、図３に示すように音響変化により不具合
が検知される前段階の現象として、導電率が上昇し、ｐ
Ｈが低下する挙動の存在することが明らかとなった。但
し、音響変化は図４に示す３次元音響スペクトルの波長
（周波数）Ａ₀ からＡ₁ への変化として検知した。

【００３４】不具合発生の前段階としてポンプ内水質の
導電率が上昇し、ｐＨが低下する理由は、エロージョン
・コロージョンによりポンプ内に溶け込んだ金属カチオ
ンの発生に起因するものと考えられる。

【００３５】また、複数のエロージョン・コロージョン
不具合に対して同様の検討を重ねた結果、ポンプ運転
（使用）開始後から不具合に至る時間をλｂとし、ポン
プ運転（使用）開始後から導電率上昇及びｐＨ低下の発
生する時間をλｉとすると、必ずλｂ＞λｉであり、か
つその比が一定であるという相関が得られた。あるポン
プに対してはλｂ／λｉ＝約３００であった。そこでさ
らに、種々のポンプに対してλｂ／λｉを予め測定して
おき、一方、運転中ポンプ内の導電率またはｐＨを連続
的に測定してλｉ値を検知したとき、その後発生する不
具合の発生時間λｂを予測することが可能となった。

【００３６】さらに、λｂ−λｉ＝λａを算出すること
によりいわゆる不具合発生までの可能運転時間λａを知
ることができるので、将来に予定されている原子炉の定
期検査の何回目と何回目の間に不具合が発生するかも予
測できるようになった。例えば、不具合がｎ回目と（ｎ
＋１）回目の原子炉定期検査間に発生することが予測さ
れる場合、ｎ回目の原子炉定期検査期間にポンプの保守
点検または修理・取替えを行うことにより、不具合を発
生させずに、かつ余剰の点検無しにポンプの健全性を保
持できる最大の期間使用できるようになった。

【００３７】また、一部の試験結果では、導電率がある
値より上昇したとき、またはｐＨがある値を下まわった
とき不具合が発生する相関のある場合も存在することが
明らかになった。また、循環水腐食による水質変化はｐ
Ｈが上昇する箇所では、ｐＨがある値を上まわったとき
不具合が発生する相関が存在することが明らかになっ
た。これらの場合には、不具合が発生する導電率及びｐ
Ｈを限界値として設定し、限界値に至るまでの期間を、
予め準備した導電率−時間相関またはｐＨ−時間相関か
ら算出してもよく、これによっても上記の方法と同様に
不具合を発生させずに、かつ余剰の点検無しにポンプの
健全性を保持できる最大の期間、ポンプを運転すること
ができる。

【００３８】さらに、本発明の方法は循環水ポンプだけ
でなく、エロージョン・コロージョンの発生する水に接
する種々の機器、例えば配管系に設けられたバルブや弁
等の機器、原子力発電プラント以外の循環水に接するプ
ラント機器の健全性監視診断や不具合発生前の保守点検
時期を確定する方法としても有効に用いることができ
る。

【００３９】更に、上記の方法は不具合が音響スペクト
ル変化により検知される場合について説明したが、圧力
計や温度計等その他の検出手段によって検知される不具
合に対しても不具合発生時間λｂと導電率上昇またはＨ
低下の発生時間λｉを測定することにより同様に不具合
の発生時期を予測し、不具合発生前の保守点検時期を確
定する方法としても有効に用いることができる。

【００４０】次に、本発明の実施例を図面を用いて具体
的に説明する。図５は、本発明を一実施例に係わる沸騰
水型原子力発電プラントの概略系統図である。図５にお
いて、炉心１００を内蔵する原子炉圧力容器１０１には
一次冷却系１０２、冷却材再循環系１０３、原子炉水浄
化系１０４が設けられている。一次冷却系１０２におい
て、原子炉圧力容器１０１内で発生した蒸気は主蒸気ラ
イン１０５を通りタービン１０６を駆動した後、復水器
１０７で凝縮されて復水となり、その復水は復水ライン
１０７Ａに設けられた復水ポンプ１０８により復水脱塩
器１０９を通過し浄化され、給水ポンプ１１０、給水加
熱器１１１を通って給水配管１１２を経由し原子炉圧力
容器１０１に戻される。冷却材再循環系１０３には再循
環ライン１１３と再循環ポンプ１１４が設けられ、原子
炉圧力容器１０１内の一次冷却水は再循環ポンプ１１４
により再循環ライン１１３を循環して圧力容器１０１に
戻る。原子炉水浄化系１０４には浄化系ライン１１５と
浄化系ポンプ１１６と炉水浄化装置１１７とが設けら
れ、再循環系１０３を循環する一次冷却水の一部は原子
炉水浄化系１０４に導かれ、不純物が浄化されて給水配
管１１２の給水に合流する。復水ポンプ１０８、給水ポ
ンプ１１０、再循環ポンプ１１４、浄化系ポンプ１１６
には本実施例による保守点検時期画定装置を兼ねた健全
性監視診断装置が設けられている。以下この装置の具体
的構成を再循環ポンプ１１４で代表して説明する。

【００４１】図１において、冷却材再循環ポンプ１１４
は再循環ライン１１３の配管４１に設けられ、再循環ポ
ンプ１１４の出口部分には再循環ポンプ１１４に配管４
１を通して流れ込んだポンプ内の水質をオンラインで測
定するための高温電導率計４２が設けられている。高温
電導率計４２の測定値は電算機４３に送られ処理され
る。その処理結果は監視室に設置したディスプレイ４４
に表示される。電算機４３で行われる処理内容を図６に
フローチャートで示す。本実施例では不具合に至る時間
λｂと導電率上昇が発生する時間λｉの相関関係式とし
て、予め再循環ポンプ１１４と同種のポンプについて実
験により求めたλｂ／λｉ＝約３００が電算機４３内に
記憶させてある。

【００４２】図６において、高温導電率計４２から電算
機４３に導電率の測定値を連続的に入力し（ステップ２
００）、その測定値により導電率が変化したかどうかを
判定し（ステップ２０１）、導電率が変化しないときは
測定を継続する（ステップ２０２）。導電率が上昇した
と判定されるとタイマー機能に基づき導電率上昇が発生
した時間λｉを算出し（ステップ２０３）、予め記憶し
てあるλｉとλｂとの上記の関係式λｂ／λｉ＝約３０
０を用いて不具合に至る時間λｂを算出し（ステップ２
０４）、更に予め記憶してあるλａ＝λｂ−λｉに基づ
き不具合発生までの可能運転時間λａを算出する（ステ
ップ２０５）。また、導電率が上昇したと判定されたと
き、予め記憶してある原子炉定期検査スケジュール情報
に基づき将来に予定されている原子炉の定期検査までの
運転時間λ(1) ，λ(2) ，…λ(n) ，λ(n+1) ，…を算
出し（ステップ２０６）、この原子炉定期検査までの運
転時間λ(1) ，λ(2) ，…λ(n) ，λ(n+1) ，…と上記
の可能運転時間λａを比較して（ステップ２０７）、不
具合の発生が予測される期間が定期検査ｎ回目と（ｎ＋
１）回目の間に存在するｎ値を最終的に求め（ステップ
２０８〜２１０）、ｎ回目定期検査期間中にポンプの保
守点検または修理・取替えを行うことを決定する（ステ
ップ２１１）。また、ｎ回目定期検査期間中にポンプの
保守点検または修理・取替えを行うことにより不具合を
発生させずに、かつ余剰の点検無しにポンプの健全性を
保持できる最大の期間使用できることを、監視室に設置
したディスプレイ４４に表示させる（ステップ２１
１）。

【００４３】以上により、循環水腐食に起因した再循環
ポンプ１１４の機能低下や破損等の不具合発生時期を事
前に正確に検知し、不具合発生前に再循環ポンプ１１４
を保守点検することができる。また、発電プラントの計
画外停止を避け、かつ再循環ポンプ１１４の最大健全使
用期間を把握保持しながら、発電プラント等の計画的な
停止時（定期点検時）に合わせてポンプ構成部品の最小
限の点検及び交換修理等の保守を施すことのでき、ひい
ては発電プラント等の経済性、安全性、信頼性の向上に
効果がある。

【００４４】さらに、本実施例の冷却材再循環ポンプ１
１４に高温導電率計４２の代わりにｐＨ計を用いてもよ
い。この場合も電算機５６において図６に示す処理と同
様の処理を行うことにより、ｎ回目定期検査期間中にポ
ンプの保守点検または修理・取替えを行うことを決定
し、かつその保守点検または修理・取替えにより不具合
を発生させずに、かつ余剰の点検無しにポンプの健全性
を保持できる最大の期間使用できることが監視室に設置
したディスプレイ４４に表示させ、これにより上記実施
例と同様の効果が得られる。

【００４５】なお、上記実施例は本発明の健全性監視診
断装置を再循環ポンプ１１４で代表して説明したが、復
水ポンプ１０８、給水ポンプ１１０、浄化系ポンプ１１
６の健全性監視診断装置についても同様であり、この場
合はλｂ／λｉの値にそれぞれ実験で求めた固有の値
（後述）を用いれば良く、これによっても同様の効果が
得られる。

【００４６】本発明の第２の実施例を図７により説明す
る。本実施例は、本発明を図５に示す原子炉水浄化系ポ
ンプ１１６に適用したものである。

【００４７】図７において、原子炉水浄化系ポンプ１１
６は浄化系ライン１１５の配管５１に設けられ、再循環
ポンプ１１４の出口部分にはポンプ通過直後の一次冷却
水を取出すための配管５２が設けられ、配管５２には冷
却系５３と、この冷却系５３を通過した一次冷却水の導
電率を計測し、浄化系ポンプ１１６に配管５１を通して
流れ込んだポンプ内の水質をオンラインで測定するため
の高温電導率計５４と、高温電導率計５４を通過した水
を排出するためのドレン５５が設けられている。高温電
導率計５４の測定値は電算機５６に送られ処理される。
その処理結果は監視室に設置したディスプレイ５７に表
示される。電算機５６には、ポンプ１１６が不具合に至
る時間λｂと導電率上昇が発生する時間λｉの相関関係
式として、予め浄化系ポンプ１１６と同種のポンプにつ
いて実験により求めたλｂ／λｉ＝約３５０が記憶して
ある。また、電算機５６で行われる処理内容は、図６に
フローチャートで示した第１の実施例のものと同じであ
る。

【００４８】すなわち、高温導電率計５４から電算機５
６に導電率の測定値を連続的に入力し（ステップ２０
０）、その測定値により導電率が変化したかどうかを判
定し（ステップ２０１）、導電率が変化しないときは測
定を継続する（ステップ２０２）。導電率が上昇したと
判定されるとタイマー機能に基づき導電率上昇が発生し
た時間λｉを算出し（ステップ２０３）、予め記憶して
あるλｉとλｂとの上記の関係式λｂ／λｉ＝約３５０
を用いて不具合に至る時間λｂを算出し（ステップ２０
４）、更に予め記憶してあるλａ＝λｂ−λｉに基づき
不具合発生までの可能運転時間λａを算出する（ステッ
プ２０５）。また、導電率が上昇したと判定されたと
き、予め記憶してある原子炉定期検査スケジュール情報
に基づき将来に予定されている原子炉の定期検査までの
運転時間λ(1) ，λ(2) ，…λ(n) ，λ(n+1) ，…を算
出し（ステップ２０６）、この原子炉定期検査までの運
転時間λ(1) ，λ(2) ，…λ(n) ，λ(n+1) ，…と上記
の可能運転時間λａを比較して（ステップ２０７）、不
具合の発生が予測される期間が定期検査ｎ回目と（ｎ＋
１）回目の間に存在するｎ値を最終的に求め（ステップ
２０８〜２１０）、ｎ回目定期検査期間中にポンプの保
守点検または修理・取替えを行うことを決定する（ステ
ップ２１１）。また、ｎ回目定期検査期間中にポンプの
保守点検または修理・取替えを行うことにより不具合を
発生させずに、かつ余剰の点検無しにポンプの健全性を
保持できる最大の期間使用できることを、監視室に設置
したディスプレイ４４に表示させる（ステップ２１
１）。

【００４９】本実施例によっても第１の実施例と同様の
効果が得られる。なお、本実施例でも高温導電率計５４
の代わりにｐＨ計を用いてもよい。また、本実施例は本
発明を浄化系ポンプ１１６に適用した場合について説明
したが、先の実施例と同様に復水ポンプ１０８、給水ポ
ンプ１１０及び再循環ポンプ１１４にも同様に適用し、
同様の効果が得られる。

【００５０】本発明の第３の実施例を図８により説明す
る。本実施例は、本発明を図５に示す復水ポンプ１０８
に適用したものである。

【００５１】図８において、復水ポンプ１０８は復水ラ
イン１０７Ａの配管６１に設けられ、復水ポンプ１０８
の出口部分にはポンプ通過直後の一次冷却水を取出すた
めの配管６２が設けられ、配管６２には冷却系６３と、
冷却系６３を通過した一次冷却水のｐＨを計測し、復水
ポンプ１０８に配管６１を通して流れ込んだポンプ内の
水質をオンラインで測定するｐＨ計６４とが設けられて
いる。配管６２の下流側は配管６１の復水ポンプ１０８
の入口部分に接続されている。ｐＨ計６４の測定値は電
算機６５に送られ処理される。その処理結果は監視室に
設置したディスプレイ６６に表示される。電算機６５に
は、ポンプ１０８が不具合に至る時間λｂとｐＨ減少が
発生する時間λｉの相関関係式として、予め同種のポン
プについて実験により求めたλｂ／λｉ＝約８３０が記
憶してある。電算機６６で行われる処理内容は、「導電
率」が「ｐＨ」になる点を除いて図６にフローチャート
で示した第１の実施例のものと同じである。

【００５２】すなわち、ｐＨ計６４から電算機６５にｐ
Ｈの測定値を連続的に入力し、その測定値によりｐＨが
変化したかどうかを判定し、ｐＨが変化しないときは測
定を継続する。ｐＨが減少したと判定されるとタイマー
機能に基づきｐＨ減少が発生した時間λｉを算出し、予
め記憶してあるλｉとλｂとの上記の関係式λｂ／λｉ
＝約８３０を用いて不具合に至る時間λｂを算出し、更
に予め記憶してあるλａ＝λｂ−λｉに基づき不具合発
生までの可能運転時間λａを算出する。また、ｐＨが減
少したと判定されたとき、予め記憶してある原子炉定期
検査スケジュール情報に基づき将来に予定されている原
子炉の定期検査までの運転時間λ(1) ，λ(2) ，…λ
(n) ，λ(n+1) ，…を算出し、この原子炉定期検査まで
の運転時間λ(1) ，λ(2) ，…λ(n) ，λ(n+1) ，…と
上記の可能運転時間λａを比較して、不具合の発生が予
測される期間が定期検査ｎ回目と（ｎ＋１）回目の間に
存在するｎ値を最終的に求め、ｎ回目定期検査期間中に
ポンプの保守点検または修理・取替えを行うことを決定
する。また、ｎ回目定期検査期間中にポンプの保守点検
または修理・取替えを行うことにより不具合を発生させ
ずに、かつ余剰の点検無しにポンプの健全性を保持でき
る最大の期間使用できることを、監視室に設置したディ
スプレイ６６に表示させる。

【００５３】本実施例によっても第１の実施例と同様の
効果が得られる。また、この実施例では、ｐＨ測定終了
後のポンプ内水を復水ポンプ１０８の入口部配管側にフ
ィードバックさせることにより、ｐＨ減少の発生する時
間λｉ後のｐＨ減少割合が増幅して検知できる点で測定
上優位な方法である。なお、本実施例においてｐＨ計６
４の代わりに高温導電率計を用いてもよい。また、本実
施例は本発明を復水ポンプ１０８に適用した場合につい
て説明したが、本実施例の構成を給水ポンプ１１０、再
循環ポンプ１１４及び浄化系ポンプ１１６に同様に適用
し、同様の効果が得られる。

【００５４】なお、以上の説明は本発明を再循環ポン
プ、浄化系ポンプ及び復水ポンプに適用した場合につい
て具体的に説明したが、上記第１〜第３の実施例で示し
た構成を図５に示す給水ポンプ１１０に適用する場合、
λｂ／λｉの値はほぼ４２０であった。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、循環水腐食に起因した
プラント機器の機能低下や破損等の不具合を事前に正確
に検知し、不具合発生前に保守点検することができる。

【００５６】また、プラントの計画外停止を避け、かつ
プラント機器の最大健全使用期間を把握保持しながら、
プラントの計画的な停止時（定期点検時）に合わせて機
器構成部品の最小限の点検及び交換修理等の保守を施す
ことができる。したがって、発電プラント等の経済性、
安全性、信頼性の向上に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による原子力発電プラン
トの沸騰水型原子炉の配管系に設置した再循環ポンプの
健全性監視診断装置の概略図である。

【図２】沸騰水型原子炉の配管系に設置した原子炉水循
環ポンプの典型的な構成図である。

【図３】音響スペクトル変化、導電率及びｐＨとポンプ
運転時間との関係を示す図である。

【図４】３次元音響スペクトル分析結果を示す図であ
る。

【図５】図１に示す再循環ポンプを備えた本発明の一実
施例による原子力発電プラントを示す概略図である。

【図６】図１に示す電算機の処理内容を示すフローチャ
ートである。

【図７】本発明の第２の実施例による原子力発電プラン
トの沸騰水型原子炉の配管系に設置した炉水浄化系ポン
プの健全性監視診断装置の概略図である。

【図８】本発明の第３の実施例による原子力発電プラン
トの沸騰水型原子炉の配管系に設置した復水ポンプの健
全性監視診断装置の概略図である。

【符号の説明】

１…モータシャフト ２…モータ側カップリング ３…キー ４…スペーサカップリング ５…カービック歯 ６…第１段メカニカルシール ７…第２段メカニカルシール ８…スタッドボルト ９…シャフト １０…ジャーナル １１…インペラリング １２…インペラ １３…モータ台 １４…シールフランジカバー １５…メカニカルシールカートリッジ １６…熱交換器 １７…循環羽根 １８…ケーシングカバー １９…水中軸受 ２０…ケーシング ２１…ライナーリング ２２…スプリッタ ４２…導電率系 ４３…電算機 ４４…ディスプレイ ５２…配管 ５３…冷却計 ５４…導電率系 ５５…ドレイン ５６…電算機 ５７…ディスプレイ ６２…配管 ６３…冷却計 ６４…ｐＨ系 ６５…電算機 ６６…ディスプレイ １００…炉心 １０１…原子炉圧力容器 １０２…一次冷却系 １０３…冷却材再循環系 １０４…原子炉水浄化系 １０５…主蒸気ライン １０６…タービン １０７…復水器 １０７Ａ…復水ライン １０８…復水ポンプ １０９…復水脱塩器 １１０…給水ポンプ １１１…給水加熱器 １１２…給水配管 １１３…再循環ライン １１４…再循環ポンプ １１５…浄化系ライン １１６…浄化系ポンプ １１７…炉水浄化装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０８Ｂ 31/00 Ｂ 7323−5Ｇ Ｇ２１Ｃ 17/02 ＧＤＢ (72)発明者 堀内 哲男 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 朝倉 大和 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 赤嶺 和彦 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 循環水に接するプラント機器の健全性監
   視診断方法において、プラント機器の構成部品に発生す
   る循環水腐食に起因したプラント機器内の水質変化を計
   測し、その計測値に基づいて循環水腐食に後続して起こ
   るプラント機器の不具合の発生時期を予測することを特
   徴とするプラント機器の健全性監視診断方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプラント機器の健全性監
   視診断方法において、前記プラント機器内の水質変化の
   計測値に基づいてプラント機器の使用開始後水質変化が
   発生するまでの時間を算出し、この算出した時間を予め
   準備しておいたプラント機器使用開始後の不具合発生時
   間と水質変化が発生するまでの時間の相関に比較して不
   具合の発生時期を予測することを特徴とするプラント機
   器の健全性監視診断方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のプラント機器の健全性監
   視診断方法において、前記プラント機器内の水質変化と
   してプラント機器の内部または出口部分における循環水
   の導電率を測定することを特徴とするプラント機器の健
   全性監視診断方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載のプラント機器の健全性監
   視診断方法において、前記プラント機器内の水質変化と
   してプラント機器内部または出口部分における循環水の
   ｐＨを測定することを特徴とするプラント機器の健全性
   監視診断方法。
5. 【請求項５】 循環水に接するプラント機器の保守点検
   時期確定方法において、プラント機器の構成部品に発生
   する循環水腐食に起因したプラント機器内の水質変化を
   計測し、その計測値に基づいて循環水腐食に後続して起
   こるプラント機器の不具合の発生時期を予測し、この予
   測した不具合の発生前にプラント機器の保守点検時期を
   設定することを特徴とするプラント機器の保守点検時期
   確定方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載のプラント機器の保守点検
   時期確定方法において、前記予測した不具合の発生時期
   がプラントのｎ回目と（ｎ＋１）回目の定期点検の間に
   存在するとき、ｎ回目の定期点検時期をプラント機器の
   保守点検時期に設定することを特徴とするプラント機器
   の保守点検時期確定方法。
7. 【請求項７】 循環水に接するプラント機器の健全性監
   視診断装置において、プラント機器内部または出口部分
   に設置され、プラント機器の構成部品に発生する循環水
   腐食に起因したプラント機器内の水質変化を計測する水
   質計測手段と、前記水質計測手段の計測値に基づき循環
   水腐食に後続して起こるプラント機器の不具合の発生時
   期を予測する第１の演算手段とを備えることを特徴とす
   るプラント機器の健全性監視診断装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載のプラント機器の健全性監
   視診断装置において、前記第１の演算手段は、前記水質
   計測手段の計測値に基づきプラント機器の使用開始後水
   質変化が発生するまでの時間を算出する手段と、プラン
   ト機器使用開始後の不具合発生時間と水質変化が発生す
   るまでの時間の相関を予め記憶した手段と、前記算出し
   た時間を前記予め記憶した相関に比較して不具合の発生
   時期を予測する手段とを有することを特徴とするプラン
   ト機器の健全性監視診断装置。
9. 【請求項９】 請求項７記載のプラント機器の健全性監
   視診断装置において、前記水質計測手段は循環水の導電
   率を測定する導電率計であることを特徴とするプラント
   機器の健全性監視診断装置。
10. 【請求項１０】 請求項７記載のプラント機器の健全性
    監視診断装置において、前記水質計測手段は循環水のｐ
    Ｈを測定するｐＨ計であることを特徴とするプラント機
    器の健全性監視診断装置。
11. 【請求項１１】 循環水に接するプラント機器の保守点
    検時期確定装置において、プラント機器内部または出口
    部分に設置され、プラント機器の構成部品に発生する循
    環水腐食に起因したプラント機器内の水質変化を計測す
    る水質計測手段と、前記水質計測手段の計測値に基づき
    循環水腐食に後続して起こるプラント機器の不具合の発
    生時期を予測する第１の演算手段と、前記予測した不具
    合の発生前にプラント機器の保守点検時期を設定する第
    ２の演算手段とを備えることを特徴とするプラント機器
    の保守点検時期確定装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載のプラント機器の保守
    点検時期確定装置において、前記第２の演算手段は、前
    記予測した不具合の発生時期がプラントのｎ回目と（ｎ
    ＋１）回目の定期点検の間に存在するとき、ｎ回目の定
    期点検時期をプラント機器の保守点検時期に設定するこ
    とを特徴とするプラント機器の保守点検時期確定装置。
13. 【請求項１３】 原子炉圧力容器、タービン、復水器、
    復水脱塩器及び給水ヒータを繋ぐ一次冷却系配管、原子
    炉水を浄化する原子炉水浄化系配管、原子炉水を循環さ
    せる原子炉冷却材再循環系配管と、これら配管に設置さ
    れた循環水ポンプとを備えた原子力発電プラントにおい
    て、前記循環水ポンプの少なくとも１つに請求項７〜１
    ０のいずれか１項記載のプラント機器の健全性監視診断
    装置を設けたことを特徴とする原子力発電プラント。
14. 【請求項１４】 原子炉圧力容器、タービン、復水器、
    復水脱塩器及び給水ヒータを繋ぐ一次冷却系配管、原子
    炉水を浄化する原子炉水浄化系配管、原子炉水を循環さ
    せる原子炉冷却材再循環系配管と、これら配管に設置さ
    れた循環水ポンプとを備えた原子力発電プラントにおい
    て、前記循環水ポンプの少なくとも１つに請求項１１ま
    たは１２記載のプラント機器の保守点検時期確定装置を
    設けたことを特徴とする原子力発電プラント。