KR20020064042A - 원전 부식환경 감시를 위한 기준전극 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Ag/AgCl과 hydrazine의 유입을 억제할 수 있는 ZrO2 액상단자와 고온,고압 수화학 환경에 적용 가능한 지르코니아 튜브를 밑단이 길게 형성하고, 세라믹 접합 기술을 사용하여 접합하도록 구성하므로 서, 사용가능한 온도를 높여 고온 부식 환경을 보다 잘 측정할 수 있도록 하였으며, 이를 위해 세라믹/세라믹 접합기술을 적용하였으며, Ag/AgCl 전극 끝단에 조임장치를 설치하여, 전극의 수명을 연장하도록 한 것이다.

Description

원전 부식환경 감시를 위한 기준전극{an atomic power generator corrode enviroment guard for a standard pole}

본 발명은 원전 부식환경 감시를 위한 기준전극에 관한 것으로, Ag/AgCl과 hydrazine의 유입을 억제할 수 있는 ZrO2 액상단자와 고온,고압 수화학 환경에 적용 가능한 지르코니아 튜브를 밑단이 길게 형성하고, 세라믹 접합 기술을 사용하여 접합하도록 구성하므로 서, 고온,고압수 환경하의 주요 손상 유형별 진전 특성들은 부식전위(Electrochemical Corrosion Potential 또는 ECP) 및 산도(pH)의 함수로 예측될 수 있으며, 고온 고압 계통의 주요 부품에 대한 수명관리에 긴요한 변수인 국지 부식전위와 산도를 측정할 수 있게 한 것이다.

기존 기술로 해외의 다양한 기준 전극의 개발 경험을 검토한 결과, 부식전위 측정용으로 Ag/AgCl(Silver-Silver Chloride Electrode, SSCE)가 널리 쓰이고 있으며 다른 전극에 비해 정밀도가 높으며, 특히 산도의 변화의 영향을 받지 않는다는 점에서 우수하지만 고온 환원 환경에서 AgCl의 분해 속도가 높아서 수명이 단축되는 문제가 해결되지 않아서 AgCl의 저온 유지 방식인 외부 전극 설계가 주도하고 있다.

이는 기존의 설계가 열수축재료인 PTFE와 다공성 ZrO2 액상단자를 사용하여 고온 국지 탐촉부를 구성하였기 때문에 장기간 사용할 때에 PTFE의 수축력의 감소로 인하여 기준전극내부의 표준용액의 농도 및 전위의 불안정화를 야기하는 문제점이 있다.

또한, 기존의 SSCE 외부 전극 전위는 내부 표준 용액다리 (solution bridge)의 온도 구배로 인하여 열확산현상과 분극효과가 나타나서, 대형 구조물의 경우, 표준 용액다리의 장대화로 측정 전위에 불안정성과 편향성 오차를 유발한다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로, Ag/AgCl과 hydrazine의 유입을 억제할 수 있는 ZrO2 액상단자와 고온,고압 수화학 환경에 적용 가능한 지르코니아 튜브를 밑단이 길게 형성하고, 세라믹 접합 기술을 사용하여 접합하도록 구성하고, 기준전극 끝단에 다공성지르코니아가 빠지는 것을 방지하기 위해 롤론어뎁터에 형성되어 있는 나사부에 너트를 조여 고정하도록 구성하므로 서, 사용가능한 온도를 높여 고온 부식 환경을 보다 잘 측정할 수 있도록 하였으며, 이를 위해 세라믹/세라믹 접합기술을 적용하였다.

또한, Ag/AgCl 전극 끝단에 조임장치를 설치하여, 전극의 수명을 연장하도록 함은 물론, compression-fitting을 이용한 보강법을 사용하여 최고 285℃인 기존 PTFE형 전극의 적용온도를 300℃까지 제고 하였으며, 나아가 최근에 개발되고 있는 고온 내식성 금속/비금속 접합 기술을 적용하여 견고한 수밀성을 확보하여 고환원성 환경인 100ppb hydrazine을 포함하며 320℃의 슬러지층속에서 장기간의 사용이 가능하도록 함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 발명의 구성을 나타낸 예시도.

도 2는 본 발명의 구성을 나타낸 예시도.

도 3은 본 발명의 다른 구성을 나타낸 예시도.

도 4는 Ag/AgCl 전극 끝단에 조임장치를 설치하였을 때와 하지 않을 때의 실험결과를 비교한 예시도.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

10 : 지르코니아튜브 20 : 기준전극

30 : 세라믹접합 40 : 다공성 지르코니아

50 : 롤론어뎁터

60 : 고정장치 61 : 나사부

62 : 너트

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 첨부 도면 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 고온 고압의 냉각수에서 발생하는 부식현상을 감시하기 위해 테프론 튜브를 사용한 기준전극에 있어서,

상기 기준전극을, Ag/AgCl과 hydrazine의 유입을 억제할 수 있는 ZrO2 액상단자와 고온,고압 수화학 환경에 적용 가능한 지르코니아 튜브를 밑단이 길게 형성하고, 세라믹 접합 기술을 사용하여 접합하도록 구성하였다.

여기서, 테프론 튜브를 사용하는 기준전극 끝단에 다공성지르코니아가 빠지는 것을 방지하기 위해 롤론어뎁터에 형성되어 있는 나사부에 너트를 조여 고정하하는 고정장치를 구성할 수 도있다.

상기와 같은 본 발명을 이하에 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 기존의 SSCE 기준전극에 고온 환경에서 사용할 수 있도록 지르코니아 튜브(1)를 사용하며, Ag/AgCl전극(2) 주변의 Cl-이온의 농도를 알고 있는 값으로 일정하게 유지하고 하이드러진 등의 환원제의 침투를 막기 위해 다공성 지르코니아(3)를 사용한 내부전극의 모습을 도시한 것이다.

도 2는 지르코니아 튜브(10) 끝단의 길이를 길게 하여 극한 환경을 측정하기 용이하게 하였으며, 상기 지르코니아 튜브(10)의 끝단이 접합되는 다공성 지르코니아(40)를 세라믹접합(30) 기술을 이용하여 접합하도록 구성한 모습을 도시한 것이다.

또한, 도 3도는 일반적으로 사용되는 기준전극(20)의 끝단에 조임장치(60)를 사용하여 사용가능한 온도범위를 높인 모습을 도시한 것이다.

도1, 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 기존의 기준전극(20)에 고온에서 사용하기 어려운 테프론 튜브 대신 지르코니아 튜브(10) 끝단의 길이를 길게 형성하여사용함으로써, 사용가능한 온도를 높여 고온 부식환경을 보다 잘 측정하도록 한 데 그 특징이 있으며, 이를 위해 세라믹접합(30) 기술을 적용하였다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이 기존 개발된 테프론 튜브를 사용하는 기준전극 끝단에 다공성 지르코니아(40)가 빠지는 것을 방지하기 위해 롤론어뎁터(50)에 형성되어 있는 나사부(61)에 너트(62)를 조여 고정하는 조임장치(60)를 설치하여 사용가능한 온도를 높였다.

도 4에는 Ag/AgCl 전극 끝단에 조임장치를 설치하였을 때와 하지 않을 때의 실험 결과를 비교한 것이다. 전위값이 떨어지기 시작하는 시각이 더 늘어난 것을 알 수 있다. 이는 전극 수명의 향상을 의미한다.

본 발명은 Ag/AgCl과 hydrazine의 유입을 억제할 수 있는 ZrO2 액상단자와 고온,고압 수화학 환경에 적용 가능한 지르코니아 튜브를 밑단이 길게 형성하고, 세라믹 접합 기술을 사용하여 접합하도록 구성하므로 서, 사용가능한 온도를 높여 고온 부식 환경을 보다 잘 측정할 수 있도록 하였으며, 이를 위해 세라믹/세라믹 접합기술을 적용하였으며, Ag/AgCl 전극 끝단에 조임장치를 설치하여, 전극의 수명을 연장하도록 하는 등 매우 신규한 발명이다.

Claims (2)

1. 고온 고압의 냉각수에서 발생하는 부식현상을 감시하기 위해 테프론 튜브를 사용한 기준전극에 있어서,

   상기 기준전극(20)을, Ag/AgCl과 hydrazine의 유입을 억제할 수 있는 ZrO2 액상단자와 고온,고압 수화학 환경에 적용 가능한 지르코니아 튜브(20)를 밑단이 길게 형성하고, 세라믹접합(30) 기술을 사용하여 접합하도록 구성함을 특징으로 하는 원전 부식감시를 위한 기준전극.
2. 제 1 항에 있어서,

   테프론 튜브를 사용하는 기준전극 끝단에 다공성 지르코니아(40)가 빠지는 것을 방지하기 위해 롤론어뎁터(50)에 형성되어 있는 나사부(61)에 너트(62)를 조여 고정하는 고정장치(60)를 형성하도록 구성함을 특징으로 하는 원전 부식감시를 위한 기준전극.