JPS63243743A - 導電率測定用セル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は工業用水、ボイラ給水、各種洗浄用水などの水
質管理に使用される導電率測定計の測定用セルに係り、
特に原子力発電プラントにおける一次冷却水のように高
温高圧状態にある試料溶液の導電率２１１？定に適した
導電率１１１１定用セルに関する。

（従来の技術） 沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の−次冷却系を循環する原子
炉冷却水は、運転時において温度が約２８５℃、圧力が
７０気圧という高温高圧状態にある。

この原子炉冷却水には、原子炉の運転に伴って電解腐食
生成物などの種々の不純物が生成する。

特に電解成分の増加により導電率が上がすると系内の構
造物の腐食速度が急激に加速され、また、腐食生成物が
中性子により放射化され、系内の放射線レベルを増加せ
しめる一方、電解性不純物が燃料棒の表面に沈着して円
滑な熱伝導を阻害し、原子炉の運転効率を低下せしめる
という弊害があるため、−次冷却水は適宜高純度に浄化
され、または新たに補給されて、常に一定の水質を維持
するように管理される。特に、電解成分聞の指標となる
導電率の管理は一次冷却水の水質管理を行なう上で重要
な管理項目となっている。

従来、原子炉の一次冷却水のｙｇ導電率測定する場合は
、第２図〜第６図に示すような導電率測定用セルが一般
に使用されていた。

すなわち、第２図に示す導電率測定用セル１は、円筒形
に形成したガラス管２の両端面に平行に２枚の金属電極
板３．３を配設し、両金届電極板３゜３からリード線４
を導出して構成する。

導電率を測定する際は、例えばサンプリング配管５のノ
ズルに装着した導電率測定用セル１内に一次冷却水の試
料溶液を導入して測定する。このとき、試料溶液は、導
電率測定用セル１に熱衝撃を与えることを防止するため
に、予め冷却された状態で供給される。供給された試料
溶液は流通口６を通り金属電極板３，３間に導入される
。金属電極板間には交流電圧が印加され、金属電極板間
に介在する試料溶液の電気抵抗がリード線４の末端に設
けたブリッジなどの計測回路にて計測され、導電率は電
気抵抗の逆数として測定される。

次に第３図に示す導電率測定用セルの電極は、白金等で
形成した２枚の金属電極板３ａ、３ａを互いに絶縁状態
でスペーサ７を介して平行に所定間隔をおいて配設して
構成される。スペーサ７間に導入された試料溶液の導電
率は同様にリード線４ａの計測信号から計測される。

また第４図に示す導電率測定用セルの電極は、取付架台
８の端面に突設した２本の白金棒９と、各白金棒９から
導出されたリード線４ｂとから構成される。この電極が
試料溶液を収容した容器または配管内に装着され、白金
棒９．９問に介在する試料溶液の導電率が測定される。

さらに第５図に示す導電率測定用セル１ａは、筒状の耐
圧容器１０内に棒状の絶縁体１１を立設し、絶縁体１１
の外面に軸方向に所定間隔をおいて、例えば白金等で形
成した金属電極板３ｂを巻回し、さらに各金属電極板３
ｂ、３ｂからリード１！４Ｃを導出して構成している。

導電率を測定する場合は、耐圧容器１０に設けた流入口
１２および流出口１３をそれぞれ原子炉圧力容器廻りの
再循環配管またはサンプリング配管等に接続し、耐圧容
器１０内に一次冷却水を導入した状態で金属電極板３ｂ
、３ｂ間の電気抵抗を計測する。

また第６図に示す導電率測定用セル１ｂにおいては、耐
圧容器１０の内面および絶縁体１１の外面に、金属電極
板３ｃ、３ｃをそれぞれ取付け、各金属電極板３ｃ、３
ｃからリード線４ｄを導出して構成している。

１ｆｉｌｆ率を測定する場合は、流入口１２から試料溶
液たる一次冷却水を導入して耐圧容器１０内を満たし、
その状態で金ｌｉ！！電極板３ｃ、３ｃ間の電気抵抗を
計測して行なう。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の導電率測定用セルは、構造強度、
耐熱性の面において難点があり、測定値に誤差を生じる
場合が多く、また保守管理が煩雑であるという問題点を
有していた。

すなわら、ガラス管等を使用した従来の構造では高温高
圧の一次冷却水を直接測定用セル内に導入すると熱衝撃
と圧力１！７撃によって損傷してしまうおそれがあった
ため、試料溶液となる一次冷１４】水を予め室温近（ま
で冷却して供給する必要があった。

しかしながら、試料溶液の温度が低下すると溶存してい
た電解質の解離平衡が変化し、金属イオンの一部が析出
してしまうために、実際の運転時における一次冷却水の
導電率より小さく測定され、誤差が大幅に増加する傾向
がある。したがって、正確な導電率を得るためには現実
に運転に供している試料溶液の温度において測定する必
要がある。

また、構造的に高強度に設計された導電率測定用セルで
あっても、高温度の試料溶液によって、セル本体に熱変
形を生じ、金属電極板間の間隔が変化し、正しい測定値
が得られない欠点がある。

寸なわら、ガラス管、スペーサ、取付架台、絶縁体の熱
膨張により測定用セルのヒル定数が変化し、測定精度が
低下する問題点がある。

一方第６図に示すように、対向する金属電極板を同心状
に配設した導電率測定用ビルにＪ５いては、熱膨張によ
る金属電極板間の間隔の変化は少ないが、リード線の配
設が困難であったり、また洗浄や分解補修が容易でない
ため、管理を行なう作業員の被曝量を増加するなど保守
管理上の問題点を有している。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
であり、高温高圧状態にある試料溶液を冷却することな
く直接導入して測定に供することが可能となる耐熱性、
耐圧強疫を有し、また高温高圧下においてもセル定数の
変化が少な（、高精度で導電率を測定することができる
上に、分解補昨が門生で保守管理が容易な５！ス電率測
定用セルを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る導電率測定用セルは、取付フランジを有す
る耐圧容器本体に試料溶液の流入口および流出口を設け
、上記耐圧容器内に所定間隔をＪ３いて同心状に内極と
外極とを配設し、対向する内極外面と外極内面とに白金
等の不活性金属で形成した内側電極層と外側電極層とを
それぞれ設けるとともに、上記取付フランジに名１悦自
在に嵌装する固定フランジを設け、上記外極を、固定フ
ランジの軸方向に延在するように固定フランジに固着す
る一方、上記内極は、固定フランジの軸心方向に穿設し
た中心孔に挿通した内極支持棒の先端に固着し、一体化
した内極および内極支持棒は、絶縁材を介“して固定フ
ランジにて支持され、さらに内側電極層と外側電極層と
の間隙を流通する試料溶液の電気抵抗を計測するための
リード線を上記内極支持棒の先端部および固定フランジ
から導出したことを特徴とする。

（作用） 試料溶液は流入口から耐圧容器内に導入され、内側電極
層と外側電極層との間隙を流通する間に試料溶液の電気
抵抗が測定される。すなわら、各電極層の電位はリード
線によって計測回路に伝送される。電極層間を流通した
試料溶液は流出口から流出する。

上記構成の導電率測定用セルにおいては、耐圧容器内に
所定間隔をおいて同心状に内極と外極とを配設し、対向
する内極外面と外極内面とにそれぞれ電極層を形成して
いるため、高温度の試料溶液が導入された場合において
も、内極と外挿とはほぼ等しい熱膨張率で膨張する。し
たがって、内側型＃Ｉｊ層と外側筒Ｉ４ｉ層との間隔の
変化が少なく、セル定数は常温における検定値にほぼ等
しい一定値に保持される。

一方、試料溶液を冷却することなく高温度のまま直接に
測定操作に供することができるため、試料溶液に含まれ
る電解質のイオンが温度低下によって析出することがな
い。したがって、試料溶液の導電率を安全かつ正確に測
定することができる。

また、耐圧容器に一体に設けた取付フランジに着脱自在
に嵌装する固定フランジを設け、固定フランジに外極を
一体的に固着する一方、内極は固定フランジの軸心方向
に穿設した中心孔に挿通した内極支持棒の先端に固着さ
れ、内極と外極とは絶縁材を介して固定フランジに支持
される構造を有しているため、固定フランジを取り外す
だけで内極および外極を共に耐圧容器外に簡単に取り出
すことができる。また、内極と一体化した内極支持棒を
中心孔から抜き出すことによって、内極と外極とを分離
することができる。したがって、電極部の分解、洗浄、
補修等の保守管理作業が容易である。

さらに、内側電極層と外側電極層との間隙を流通する試
料溶液の電気抵抗を計測するためのリード線を、内極支
持棒の先端部および固定フランジから導出しているため
、従来と比較して、リード線の配設が容易で簡素となる
。

（実施例） 次に、本発明に係る導電率測定用セルの一実施例につい
て添付図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。

本発明に係る導電率測定用レル１は、上部外周に取付フ
ランジ１４を有する耐圧容器１０本体に試料７Ｂ液の流
入口１２および流出口１３を備える。

ここで、耐圧容器１０は使用対象機器の運転圧力および
温度に応じた耐圧耐熱性能を有する部材で構成される。

一般的には、沸騰水型原子炉よりも運転圧力が高い加圧
水型原子炉への適用をも考慮して、約３００℃、２００
気圧程度の耐熱耐圧性能を有するように設計され、さら
に放射線による劣化が少なくかつ腐食性の少ないステン
レス鋼などの部材によって構成される。

耐圧容器１０内には所定間隔をおいて同心状に内極１５
を外極１６とを配設し、対向する内極１５外面と外極１
６内面とにそれぞれ内側電極層１７と外側電極層１８と
が形成される。

ここで、内極１５および外１ｆｉ１６は、高渇水中に浸
漬した状態においても耐食性を維持するために、ステン
レス鋼等の耐食鋼で形成され、内側および外側の電極層
１７．１８は、金または白金等の不活性金属をそれぞれ
コーティングして形成される。

一方、上記取付フランジ１４に着脱自在に嵌装する固定
フランジ１９が設けられ、固定フランジ１９は、耐圧容
器１０内に突出する取付ボス１９ａを有する。円筒状に
形成された外極１６は固定フランジ１９の軸方向に延在
するように固定フランジの取付ボス１９ａに一体的に固
着される。

また、固定フランジ１９の取付ボス１．９８には、軸心
方向に中心孔２０が穿設され、その中心孔２０に内極支
持棒２１が挿通され、その内極支持棒２１の先端部に、
円柱状に成形された内極１５が一体的に固着されている
。一体化した内極１５と内極支持棒２１は絶縁材２２を
介して固定フランジの取付ボス１９ａに支持される。

絶縁材２２としては、特に高温条件下で安定して絶縁機
能およびシール性を発揮するテフロン等が採用され、絶
縁材２２は中心孔２０と内極支持棒２１との間に形成さ
れる空間部に充填される。

充填された絶縁材２２はブツシュ２３によって軸方向に
押圧され、さらに、固定キャップ２４にて固定されるこ
とにより、取付ボス１９ａと内極支持棒２１どの絶縁状
態を維持するとともに、空間部からの試料溶液の漏洩を
防止する。また、取付ボス１９ａと内極１５との間には
絶縁スペーサ２５が介装され両者間は電気的に絶縁され
ている。

また、互いに絶縁された内側型８ｉ１１７および外側電
極層１８における電位を３１測するためのリード線４が
それぞれ内極支持棒２１の先端部および固定フランジ１
９の取付ボス１９ａの側面から導出される。

一方、外極１６を固着し、内極１５を絶縁状態で保持し
た固定フランジ１９は、シールパツキン２６を介して締
着ボルト２７によって取付フランジ１４に着脱自在に固
定される。

一方、耐圧容器１０の下側部に温度検出センサ２８が一
体に取付けられる。温度検出レンサ２８は、例えば熱雷
対等で構成され、この温度検出センサ２８によって導電
率を測定ザる試料溶液の温度を同時に測定することがで
きる。

次に、作用を説明する。

流入口１２から耐圧容器１０内に尋人された一次冷却水
などのｉＩｌ！！ｉ温高圧の試料溶液は、内側電極層１
７と外側電極層１８との間隙を流通する間にその電極間
の電気抵抗が測定される。すなわち、内側Ｔｉ極層１７
の電位は内極支持棒２１の上端部から導出されたリード
線によって図示しない計測回路に伝送される。一方、外
側電極層１８の電位は、外極１６を通り、取付ボス１９
ａを経て固定フランジ１９の側面から導出さたリード線
によって計測回路に伝送されて、試料溶液の電気抵抗の
逆数として導電率が測定される。測定に供された試料溶
液は外極の上端部側面に穿設した透孔２９を通過し、流
出口１３を経て排出される。

本実施例の導電率測定用セル１によれば、耐圧容器１０
内に所定間隔をおいて同心状に内極１５および外ＮＡｌ
６とを配設し、対向する内極外面と外極内面とに内側お
よび外側電極ＦｉＭ１７．１８を形成しているため、高
温度の試料が導入された場合においても、電極層間の間
隔が熱膨張によって相対的に変化する割合は少なく、セ
ル定数は、常温における検定時のセル定数とほぼ同一の
値となる。

一方、試料溶液は高温高圧のまま導入され測定に供され
るため、試料溶液に含まれる電解質イオンが温度降下に
よって析出することが防止される。

したがって、試料溶液の導電率を安全かつ正確に測定す
ることができる。

ちなみに純水の温度を室温から２８８℃まで段階的に変
化させて、本実施例の導電率測定用セル１を使用し、純
水の導電率を各温度段階において測定しノだ結果、その
測定曲線は各温度にお（Ｊる水の解離度から得られる理
論曲線に一致し、本実施例の導電率測定用セルによる測
定精度の高さが実証されている。

また、本実流例では耐圧容器１０本体に設（〕た取付フ
ランジ１４に着脱自在に嵌装する固定フランジ１９が設
けられ、固定フランジ１９に内極１５および外極１６が
一体的に保持されているため、固定フランジ１９を取外
すだけで内４ｔｉ１５および外極１６を取り出すことが
可能である。

また、内極１５は、固定フランジ１９の取付ボス１９ａ
の軸方向に穿設した中心孔２０に挿通した内極支持棒２
１の先端に固着されているため、取付ボス１９ａから内
極１５を着脱することも容易であり、電極部の分解、洗
浄、補修等の保守管理作業が簡易になる。

さらに内側電極層１７および外側電ＶｉＡ層１８の電位
を計測回路に伝送するリード線４は、それぞれ内極支持
棒２１の先端部および固定フランジ１９の側面から導出
しているため、従来と比較しでリード線の配設が容易で
ある。

また、内極支持棒２１は固定フランジ１９の軸心方向に
穿設された長い中心孔２０によって強固に保持されるた
め、内極支持棒２１の先端部に同名した内ｊｆＡ１５が
揺動することが少ない。

したがって、主として内側′ｔｒｉ極唐１７と外側電極
層１８との間隔の良否で決定されるセル定数の変化が少
なく、常に高い精度で導電率を測定することが可能とな
る。

また、耐圧容器１０本体下部の流入口１２に対向して、
例えば熱電対など温１復検出センサ２８を装備すると、
試料溶液の温度も同時に測定することかできる。

さらに図示しないが、内極支持棒２１の外表面に熱収縮
シール材を被着しで絶縁膜を形成することにより、固定
フランジ１９と内極支持棒２１との絶縁特性を、より簡
易に、向上することができる。

以上本実施例でシよ、原子カプラントの一次冷却水の導
電率を測定する導電率測定１′７］ｔ？ルを例にとり説
明したが、本発明の導電率、ｉ＋１１定用セルは、上記
実施例に限定されるものではなく種々変更を加えること
が可能であり、工業用水、火力発電所等のボイラ給水、
工場廃水などの多くの分野において水質管理の手段とし
て品用されること（、Ｌいうまでもない。

〔発明の効果） 本発明の導電率測定用セルにおいては、耐圧容器内に同
心状に所定間隔をおいて内側゛電極層と外側電極層とを
配設しているため、高温の試料溶液を導入した場合にお
いても上記゛ｉ■極層間の間隔が熱膨張によって変化す
ることが少なく、セル定数は試料溶液の温度に拘らずほ
ぼ一定に保持される。

一方、試１′３Ｉ溶液の温度４１下がないため、測定＾
・１象となる電解質イオンの析出がない。したがって、
高い精度をもって導電率を測定することか可能となる上
に、高温高圧状態にある試料溶液を直１ａ導入して測定
に供することができるので測定作業が簡素化する。

また、着脱自在に設けた固定フランジに内棒および外挿
が一体的に保持されているため、固定フランジを取外す
だけでＭ４＋部す取出すことが可能である。さらに、固
定フランジに穿設した中心孔に挿通した内極支持棒の先
端に内極が固着されているため、内極を分ｔｉｌｌする
ことも容易である。そのため、電極部の分解、洗浄、補
＃父等の保守管理が容易になり、水質管理に要する労力
を大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る導電率測定用ヒルの一実施例を示
寸断面図、第２図は従来の導電率測定用セルを示す断面
図、第３図は従来の導電率測定用ヒルの電極部を示ず側
面図、第４図は従来の導電率測定用セルの電極部を示づ
斜視図、第５図および第６図は従来の導電率測定用セル
を示寸断面図である。 １、ｌａ、ｉｔ）・・・Ｓ電率測定用セル、２・・・ガ
ラス管、３，３ａ、３ｂ、３Ｃ・・・金属電極板、４゜
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ・・・リード線、５・・・サン
プリング配管、６・・・流通口、７・・・スベー１す、
８・・・取付架台、９・・・白金棒、１０・・・耐圧容
器、１１・・・絶縁体、１２・・・流入口、１３・・・
流出口、１４・・・取付フランジ、１５・・・内極、１
６・・・外極、１７・・・内側電極層、１８・・・外側
電極層、１９・・・固定フランジ、１９ａ・・・取付ボ
ス、２０・・・中心孔、２１・・・内極支持棒、２２・
・・絶縁材、２３・・・ブツシュ、２４・・・固定キャ
ップ、２５・・・絶縁スペーサ、２６・・・シールパツ
キン、２７・・・締着ボルト、２８・・・温度検出セン
サ、２９・・・透孔。 出願人代理人　　　波　多　野　　　久廿 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、取付フランジを有する耐圧容器本体に試料溶液の流
   入口および流出口を設け、上記耐圧容器内に所定間隔を
   おいて同心状に内極と外極とを配設し、対向する内極外
   面と外極内面とに白金等の不活性金属で形成した内側電
   極層と外側電極層とをそれぞれ設けるとともに、上記取
   付フランジに着脱自在に嵌装する固定フランジを設け、
   上記外極を、固定フランジの軸方向に延在するように固
   定フランジに固着する一方、上記内極は、固定フランジ
   の軸心方向に穿設した中心孔に挿通した内極支持棒の先
   端に固着し、一体化した内極および内極支持棒は、絶縁
   材を介して固定フランジにて支持され、さらに内側電極
   層と外側電極層との間隙を流通する試料溶液の電気抵抗
   を計測するためのリード線を上記内極支持棒の先端部お
   よび固定フランジから導出したことを特徴とする導電率
   測定用セル。 ２、耐圧容器は、試料溶液の温度を検出する温度検出セ
   ンサを備えてなる特許請求の範囲第１項記載の導電率測
   定用セル。 ３、内極支持棒は、外表面に熱収縮シール材を被着して
   形成した絶縁膜を備えてなる特許請求の範囲第１項記載
   の導電率測定用セル。