主蒸気湿分測定装置、主蒸気湿分測定方法及び原子力発電プラント
【課題】精度良く主蒸気中の湿分を測定することができる主蒸気湿分測定装置、主蒸気湿分測定方法及び原子力発電プラントを提供する。
【解決手段】給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加する薬剤注入部と、蒸気発生器と湿分分離加熱器との間に配置された機器に導入された蒸気の流量を計測する第１の蒸気流量計測部と、機器のドレンに導入された蒸気の流量を計測する第２の蒸気流量計測部と、蒸気発生器のブローダウン水に含まれるトレーサ元素濃度を計測する第１の計測部と、機器のドレン水に含まれるトレーサ元素濃度を計測する第２の計測部と、第１および第２の蒸気流量計測部で取得した蒸気の流量と、第１および第２の計測部で取得したトレーサ元素濃度と、に基づいて主蒸気中に含まれる湿分を算出する湿分算出部と、を備える。
【解決手段】給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加する薬剤注入部と、蒸気発生器と湿分分離加熱器との間に配置された機器に導入された蒸気の流量を計測する第１の蒸気流量計測部と、機器のドレンに導入された蒸気の流量を計測する第２の蒸気流量計測部と、蒸気発生器のブローダウン水に含まれるトレーサ元素濃度を計測する第１の計測部と、機器のドレン水に含まれるトレーサ元素濃度を計測する第２の計測部と、第１および第２の蒸気流量計測部で取得した蒸気の流量と、第１および第２の計測部で取得したトレーサ元素濃度と、に基づいて主蒸気中に含まれる湿分を算出する湿分算出部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントの主蒸気中の湿分を測定する主蒸気湿分測定装置、主蒸気湿分測定方法及び原子力発電プラントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントを構成する蒸気タービンには、原子炉内の蒸気発生器で生成される蒸気を用いる高圧タービンと、高圧タービンで一度使用した蒸気を再び用いる低圧タービンとがある。蒸気タービンの高効率化、及び蒸気タービンの品質を維持するためには、できるだけ湿分の少ない蒸気を蒸気タービンに送ることが望ましい。例えば、所定量以上の湿分が含有された蒸気を蒸気タービンに送った場合は、蒸気タービンのロータ等の耐久性が低下するおそれがある。
【０００３】
特許文献１には、蒸気タービンに送られる蒸気中の湿分を低い値に管理するために、蒸気タービンの入口近傍、または蒸気発生器の出口近傍の湿分を、カロリーメータを用いて測定する湿分計測方法が記載されている。この湿分計測方法は、主蒸気管を流通する蒸気を断熱膨張させた過熱蒸気の温度を計測して、得られる蒸気のエンタルピーから蒸気中の湿分を算出する方法である。
【０００４】
特許文献２には、主蒸気管内を流れる水蒸気から抽気された気体廃棄物処理系の排ガスをモニタする放射線モニタへのＮ−１３の影響を軽減し、放射線モニタの放射性希ガスへの感度を高めるとともに、燃料破損により発生する放射性希ガスの検出感度を高めることができる燃料破損検出装置およびその検出方法が記載されている。この燃料破損検出方法は、非放射性アルゴンガスをトレーサガスとして原子炉内に導入し、放射化されたＡｒ−４１を排ガス放射線モニタにより検出して、原子炉内の核燃料の破損を監視するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公昭６１−４５４６９号公報
【特許文献２】特許第３５９２４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
蒸気タービンに送られる蒸気中の湿分の値は好ましくは０．１％以下、より好ましくは０．０３％以下とすることが要求されている。しかしながら、特許文献１のカロリーメータ法による湿分計測方法は、±０．１％程度の測定誤差が生じてしまう。蒸気中の湿分測定では、この測定誤差は大きく、カロリーメータ法による精密な湿分測定を行うことが困難であるという問題があった。またカロリーメータ法は、高温・高圧配管近傍での作業を伴うため、作業安全性が悪いという問題があった。
【０００７】
また、気体廃棄物処理系に設置される排ガス放射線モニタは、核燃料から発生する放射性希ガスと、水の主成分である酸素原子が原子炉内で放射化して生成するＮ−１３の放射化ガス、およびインリーク空気に含まれる非放射性アルゴンガスが原子炉内で放射化されて生成するＡｒ−４１等からのγ線の総量を計測している。しかしながら、特許文献２の非放射性アルゴンガスをトレーサガスとして用いる方法では、核燃料の核分裂以外により生じるＮ−１３，Ａｒ−４１の影響を補正するために装置が複雑になるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、精度良く主蒸気中の湿分を測定することができる主蒸気湿分測定装置、主蒸気湿分測定方法及び原子力発電プラントを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の主蒸気湿分測定装置は、主蒸気中の湿分を測定する主蒸気湿分測定装置であって、給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加する薬剤注入部と、蒸気発生器と湿分分離加熱器との間に配置された機器に導入された蒸気の流量を計測する第１の蒸気流量計測部と、機器のドレンに導入された蒸気の流量を計測する第２の蒸気流量計測部と、蒸気発生器のブローダウン水に含まれるトレーサ元素濃度を計測する第１の計測部と、機器のドレン水に含まれるトレーサ元素濃度を計測する第２の計測部と、第１の蒸気流量計測部および第２の蒸気流量計測部が取得した蒸気の流量と、第１の計測部および前記第２の計測部が取得したトレーサ元素濃度と、に基づいて主蒸気中に含まれる湿分を算出する湿分算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、主給水ラインの二次冷却水に極微量のトレーサ元素を添加し、ＳＧブローダウン（ＳＧＢＤ）水中および主蒸気ラインに設置されている機器のドレン水中に含まれるトレーサ元素濃度および主蒸気ラインに設置されている機器に導入された蒸気の流量を測定し、得られたトレーサ元素濃度および蒸気流量から主蒸気中の湿分を算定することができる。
【００１１】
本発明の主蒸気湿分測定装置のトレーサ元素は、リチウム（Ｌｉ）であることが、好ましい。
【００１２】
この構成によれば、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することができる。
【００１３】
本発明の主蒸気湿分測定装置の薬剤注入部は、復水脱塩装置と蒸気発生器との間の給水ラインに設置されて、ここを流れる二次冷却水にトレーサ元素を添加することが、好ましい。
【００１４】
この構成によれば、既存の薬剤注入装置を利用してトレーサ元素を主給水ラインの二次冷却水に添加することができる。これにより、新たにトレーサ元素を添加するための装置等を設置する必要がない。
【００１５】
本発明の主蒸気湿分測定装置の機器のドレンは、高圧タービンの高圧ドレンと湿分分離器のＭＳドレンと湿分分離加熱器のＭＳＨ加熱蒸気ドレンと、であることが、好ましい。
【００１６】
この構成によれば、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することが可能となった。これにより、原子力発電プラント設備に悪影響を与えない極低濃度のリチウム（Ｌｉ）添加量でトレーサ元素濃度を測定することができる。
【００１７】
本発明の主蒸気湿分測定装置の湿分算出部は、下記式（１）により主蒸気中に含まれる湿分Ｍを算出することが、好ましい。
【数１】
（上記式（１）中、Ｍは湿分（％）を表し、ＣＭＳ−ｄはＭＳドレン水、高圧ドレン水、ＭＳＨ加熱蒸気ドレン水の何れか一つに含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳ−ｄは上記ＣＭＳ−ｄに対応する何れか一つのドレンに導入された蒸気の流量を表し、ＣＳＧはＳＧブローダウン水に含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳＲ−ｉｎは上記ＣＭＳ−ｄに対応する機器に導入された蒸気の流量を表す。）
【００１８】
この構成によれば、主給水ラインの二次冷却水に極微量のトレーサ元素を添加し、ＳＧブローダウン（ＳＧＢＤ）水中および主蒸気ラインに設置されている機器のドレン水中に含まれるトレーサ元素濃度および主蒸気ラインに設置されている機器に導入された蒸気の流量を測定し、得られたトレーサ元素濃度および蒸気流量から主蒸気中の湿分を算定することが可能となった。これにより、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することができる。
【００１９】
本発明の原子力発電プラントは、上記に記載の主蒸気湿分測定装置により算出された湿分に基づいて、蒸気発生器に給水する二次冷却水の給水流量を制御することを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、主蒸気湿分測定装置により得られた測定値を蒸気発生器の熱出力（給水流量）の制御にフィードバックすることができる。
【００２１】
本発明の主蒸気湿分測定方法は、主蒸気中の湿分を測定する主蒸気湿分測定方法であって、給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加する薬剤注入工程と、蒸気発生器と湿分分離加熱器との間に配置された機器に導入された蒸気の流量を計測する第１の蒸気流量計測工程と、機器のドレンに導入された蒸気の流量を計測する第２の蒸気流量計測工程と、蒸気発生器のブローダウン水に含まれるトレーサ元素濃度を計測する第１の計測工程と、機器のドレン水に含まれるトレーサ元素濃度を計測する第２の計測工程と、第１の蒸気流量計測工程および第２の蒸気流量計測工程が取得した蒸気の流量と、第１の計測工程および第２の計測工程が取得したトレーサ元素濃度と、に基づいて主蒸気中に含まれる湿分を算出する湿分算出工程と、を有することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、主給水ラインの二次冷却水に極微量のトレーサ元素を添加し、ＳＧブローダウン（ＳＧＢＤ）水中および主蒸気ラインに設置されている機器のドレン水中に含まれるトレーサ元素濃度および主蒸気ラインに設置されている機器に導入された蒸気の流量を測定し、得られたトレーサ元素濃度および蒸気流量から主蒸気中の湿分を算定することができる。
【００２３】
本発明の主蒸気湿分測定方法のトレーサ元素は、リチウム（Ｌｉ）であることが、好ましい。
【００２４】
この構成によれば、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することができる。
【００２５】
本発明の主蒸気湿分測定方法の薬剤注入工程は、復水脱塩装置と前記蒸気発生器との間の給水ラインに設置されて、ここを流れる二次冷却水に前記トレーサ元素を添加することが、好ましい。
【００２６】
この構成によれば、既存の薬剤注入装置を利用してトレーサ元素を主給水ラインの二次冷却水に添加することができる。これにより、新たにトレーサ元素を添加するための装置等を設置する必要がない。
【００２７】
本発明の主蒸気湿分測定方法の機器のドレンは、高圧タービンの高圧ドレンと湿分分離器のＭＳドレンと湿分分離加熱器のＭＳＨ加熱蒸気ドレンと、であることが、好ましい。
【００２８】
この構成によれば、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することが可能となった。これにより、原子力発電プラント設備に悪影響を与えない極低濃度のリチウム（Ｌｉ）添加量でトレーサ元素濃度を測定することができる。
【００２９】
本発明の主蒸気湿分測定方法の湿分算出工程は、下記式（１）により主蒸気中に含まれる湿分Ｍを算出することが、好ましい。
【数２】
（上記式（１）中、Ｍは湿分（％）を表し、ＣＭＳ−ｄはＭＳドレン水、高圧ドレン水、ＭＳＨ加熱蒸気ドレン水の何れか一つに含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳ−ｄは上記ＣＭＳ−ｄに対応する何れか一つのドレンに導入された蒸気の流量を表し、ＣＳＧはＳＧブローダウン水に含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳＲ−ｉｎは上記ＣＭＳ−ｄに対応する機器に導入された蒸気の流量を表す。）
【００３０】
この構成によれば、主給水ラインの二次冷却水に極微量のトレーサ元素を添加し、ＳＧブローダウン（ＳＧＢＤ）水中および主蒸気ラインに設置されている機器のドレン水中に含まれるトレーサ元素濃度および主蒸気ラインに設置されている機器に導入された蒸気の流量を測定し、得られたトレーサ元素濃度および蒸気流量から主蒸気中の湿分を算定することが可能となった。これにより、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することができる。
【００３１】
本発明の原子力発電プラントは、上記に記載の主蒸気湿分測定方法により算出された湿分に基づいて、蒸気発生器に給水する二次冷却水の給水流量を制御することを特徴とする。
【００３２】
この構成によれば、主蒸気湿分測定方法により得られた測定値を蒸気発生器の熱出力（給水流量）の制御にフィードバックすることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の主蒸気湿分測定装置、主蒸気湿分測定方法及び原子力発電プラントによれば、低濃度のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本実施例に係る主蒸気湿分測定装置が適用される原子力発電プラントを模式的に表した概略構成図である。
【図２】図２は、本実施例に係る主蒸気湿分測定装置の構成図である。
【図３】図３は、本実施例に係る主蒸気湿分測定方法の流れを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に、本発明に係る主蒸気湿分測定装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００３６】
図１は、本発明の実施例に係る主蒸気湿分測定装置が適用される原子力発電プラントを模式的に表した概略構成図である。
【００３７】
本実施例が適用される原子力発電プラントの原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って二次冷却材と熱交換させることにより蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。なお、本実施例は、このＰＷＲに限らず、これを改良した改良型加圧水型原子炉（ＡＰＷＲ：Advanced Pressurized Water Reactor）に適用することができる。また、蒸気発生器と蒸気タービンとを備えている他の発電プラントにも適用可能である。
【００３８】
原子力発電プラントにおいては通常、原子炉の熱を利用した高温水を蒸気発生器に送り熱交換させた後に回収するいわゆる一次系と、蒸気発生器内で一次系の高温水を利用して蒸気を発生させ、この蒸気でタービンを回転させて発電し、その後、復水器で復水させた後、蒸気発生器に回収するいわゆる二次系とを備える。二次系には、蒸気発生器の器内水の一部を取り出して不純物を浄化した後に冷却水配管１６へ回収するＳＧ（Steam Generator）ブローダウン系（または蒸気発生器ブローダウン系）を備えている。ＳＧブローダウン系では、必要に応じてブローダウンした流体の熱回収が行われる。
【００３９】
図１に示すように、加圧水型原子力プラントの原子炉格納容器１内には、加圧水型原子炉２および蒸気発生器３が格納されている。加圧水型原子炉２と蒸気発生器３とは、冷却水配管４，５を介して連結されている。冷却水配管４には、加圧器６が設けられ、冷却水配管５には、冷却水ポンプ７が設けられている。
【００４０】
原子炉２は、上記したように加圧水型原子炉であり、その内部は原子炉冷却材（一次冷却水）で満たされている。そして、原子炉２は、多数の燃料集合体を収容すると共に、燃料集合体の燃料棒内の核燃料の核分裂を制御する多数の制御棒が、各燃料集合体に対し挿入可能に設けられている。
【００４１】
制御棒により核分裂反応を制御しながら燃料集合体の燃料棒内の核燃料を核分裂させると、この核分裂により熱エネルギーが発生する。発生した熱エネルギーは原子炉冷却材を加熱し、加熱された原子炉冷却材は、冷却水配管４を介して蒸気発生器３へ送られる。一方、冷却水配管５を介して各蒸気発生器３から送られてきた原子炉冷却材は、原子炉２内に流入して、原子炉２内を冷却する。
【００４２】
蒸気発生器３は、高温高圧となった原子炉冷却材（一次冷却水）を二次冷却材（二次冷却水）と熱交換させることにより、二次冷却材を蒸発させて蒸気を発生させ、かつ、高温高圧となった原子炉冷却材を冷却している。加圧器６は、高温となった原子炉冷却材を加圧することにより、原子炉冷却材の沸騰を抑制している。冷却水ポンプ７は、原子炉冷却系において原子炉冷却材を循環させており、原子炉冷却材を蒸気発生器３から冷却水配管５を介して原子炉２へ送り込むと共に、原子炉冷却材を原子炉２から冷却水配管４を介して蒸気発生器３へ送り込んでいる。原子炉冷却材は、原子炉２と蒸気発生器３との間を循環している。なお、原子炉冷却材は、冷却材及び中性子減速材として用いられる軽水である。
【００４３】
蒸気発生器３は、蒸気タービン１０に冷却水配管１１を介して連結されている。蒸気タービン１０は、高圧タービン１０Ａおよび低圧タービン１０Ｂを有すると共に、発電機が接続されている。また、高圧タービン１０Ａと低圧タービン１０Ｂとの間には、湿分分離器２６および湿分分離加熱器１２が設けられている。湿分分離加熱器１２は、高圧タービン１０Ａに低温再熱管１３を介して連結されていると共に、低圧タービン１０Ｂに高温再熱管１４を介して連結されている。さらに、蒸気タービン１０の低圧タービン１０Ｂは、復水器１５を有している。復水器１５は、冷却水（例えば、海水）を給排するように構成されている。この復水器１５は、冷却水配管１６を介して脱気器１７に連結されている。そして、冷却水配管１６には、復水器１５側から順に、復水ポンプ１８、復水脱塩装置１９、薬剤注入装置４０、復水ブースターポンプ２０、低圧給水加熱器２１が設けられている。また、脱気器１７は、冷却水配管２２を介して蒸気発生器３に連結されている。冷却水配管２２には、脱気器１７側から順に、貯留槽２３、給水ポンプ２４および高圧給水加熱器２５が設けられている。復水ポンプ１８、復水ブースターポンプ２０および給水ポンプ２４は、二次冷却系として、二次冷却水（純水）を、復水ポンプ１８により復水器１５から冷却水配管１６を介して復水脱塩装置１９に送り、復水ブースターポンプ２０により冷却水配管１６を介して低圧給水加熱器２１を経て脱気器１７に送る。そして二次冷却水を、給水ポンプ２４により冷却水配管２２を介して高圧給水加熱器２５を経て蒸気発生器３に送る。なお、脱気器１７からは、冷却水配管２２を介して脱気器１７で脱気された二次冷却水が送られる。
【００４４】
蒸気発生器３で高圧高温の一次冷却水と熱交換を行って生成された二次冷却水の蒸気は、冷却水配管１１を通して高圧タービン１０Ａと低温再熱管１３とに分配される。この分配率は任意に設定される。高圧タービン１０Ａに分配された蒸気は、高圧タービン１０Ａを駆動した後に高圧ヒータ２７に導入される。高圧ヒータ２７で分離された液体は高圧ドレン（ＨＰドレン）２７ａに回収される。また高圧タービン１０Ａの高圧排気は、湿分分離器２６に導入され、分離された液体はＭＳ（Moisture Separator）ドレン２６ａに回収され、気体は湿分分離加熱器１２に送られる。湿分分離加熱器（ＭＳＨ:Moisture Separator Heater）１２は、低温再熱管１３に分配されて導入した蒸気を加熱して液体と気体とに分離する。湿分分離加熱器１２で分離された液体は、湿分分離加熱器加熱蒸気ドレン（ＭＳＨ加熱蒸気ドレン）１２ａに回収される。湿分分離加熱器１２で分離された気体と湿分分離器２６から送られた気体とは、高温再熱管１４を介して低圧タービン１０Ｂに送られる。この蒸気（気体）により蒸気タービン１０（高圧タービン１０Ａおよび低圧タービン１０Ｂ）を駆動して発電機により発電を行う。つまり、蒸気発生器３からの蒸気は、高圧タービン１０Ａを駆動した後、湿分分離加熱器１２で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に、加熱されてから低圧タービン１０Ｂを駆動する。
【００４５】
蒸気タービン１０（高圧タービン１０Ａおよび低圧タービン１０Ｂ）を駆動した蒸気は、復水器１５で冷却されて液体となる。復水脱塩装置１９では復水に含まれる海水成分が除去される。復水（二次冷却水）は、薬剤注入装置４０でｐＨが調整され、低圧給水加熱器２１で低圧タービン１０Ｂから抽気した低圧蒸気により加熱された後、脱気器１７に送られて溶存酸素や不凝結ガス（アンモニアガス）などの不純物が除去される。その後、二次冷却水（復水）は、貯留槽２３に一旦貯留され、高圧給水加熱器２５で、高圧タービン１０Ａから抽気した高圧蒸気により加熱された後、蒸気発生器３に戻される。なお、二次冷却水（復水）のｐＨ調整薬剤としては、例えばアンモニア、ヒドラジンなど公知の薬剤が適用できる。
【００４６】
また、低圧給水加熱器２１では、低圧蒸気が凝縮された凝縮水を、低圧給水加熱器ドレンポンプにより低圧給水加熱器ドレンを介して冷却水配管２２に排水する。なお、低圧給水加熱器２１の凝縮水を復水器１５に排水してもよい。また、高圧給水加熱器２５では、高圧蒸気が凝縮された凝縮水を、高圧給水加熱器ドレンポンプにより低圧給水加熱器ドレンを介して脱気器１７に排水する。なお、高圧給水加熱器２５の凝縮水を復水器１５に排水してもよい。
【００４７】
ＳＧブローダウン系は以下のような主要構成を有する。蒸気発生器３はＳＧＢＤ（Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｂｌｏｗ Ｄｏｗｎ）管２９を備える。ＳＧＢＤ管２９の途中には、ＳＧＢＤ遮断弁３２、ＳＧＢＤ絞り弁３３が設けられている。ＳＧＢＤ絞り弁３３の下流側で、ＳＧＢＤ管２９はフラッシュタンク（Ｆ／Ｔ）３０に接続される。フラッシュタンク３０の下流側には、ブローダウン常用ライン３４が配置されている。ブローダウン常用ライン３４は、一端がフラッシュタンク３０に接続され、途中にＳＧＢＤ冷却器３５及び第１のＦ／Ｔ水位制御弁３６が設けられ、他端が復水ポンプ１８の下流側で、かつ復水脱塩装置１９の上流側の部分に接続される。また、フラッシュタンク３０の下流側かつＳＧＢＤ冷却器３５の上流側でブローダウン常用ライン３４からブローダウンバイパスライン３７が分岐している。ブローダウンバイパスライン３７は、途中に第２のＦ／Ｔ水位制御弁３８が設けられている。このブローダウンバイパスライン３７は、一端がフラッシュタンク３０に接続され、他端が復水器１５に接続される。ここで、第１のＦ／Ｔ水位制御弁３６および第２のＦ／Ｔ水位制御弁３８は、流量調節が可能な流量調節弁であり、流路決定手段を構成する。
【００４８】
さらに、フラッシュタンク３０には、低圧給水加熱器２１の下流側であって脱気器１７に接続される熱回収ライン３１が設けられている。フラッシュタンク３０で分離された蒸気は、この熱回収ライン３１を介して脱気器１７に送られる。
【００４９】
このようなＳＧブローダウン系を備えた原子力発電プラントにおいては、通常運転時には、例えば、自動でＳＧＢＤ遮断弁３２および切替弁を制御し、蒸気発生器３でブローダウンされた流体を、ＳＧブローダウンとしてフラッシュタンク３０に導入する。フラッシュタンク３０でフラッシュさせたフラッシュ蒸気は、脱気器１７に回収する。残った液体は、ＳＧブローダウン液体として、ＳＧＢＤ冷却器３５に導入され、復水脱塩装置１９の許容温度以下まで冷却された後、第１のＦ／Ｔ水位制御弁３６を介して復水脱塩装置１９に送られる。復水脱塩装置１９の許容温度とは、復水脱塩装置１９のイオン交換樹脂の耐熱温度から定まる値であって、例えば４０℃程度である。
【００５０】
＜主蒸気湿分測定装置＞
次に、本実施例の主蒸気湿分測定装置について説明する。
【００５１】
本実施例の主蒸気湿分測定装置は、主給水ラインの二次冷却水に極微量のトレーサ元素を添加し、蒸気発生器ブローダウン（以下、ＳＧブローダウンと記述する）水中および主蒸気ラインに設置されている機器のドレン水中に含まれるトレーサ元素濃度および主蒸気ラインに設置されている機器に導入された蒸気の流量を測定し、得られたトレーサ元素濃度および蒸気流量から主蒸気中の湿分を算定することに特徴がある。このようにすることで、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いても、主蒸気中の湿分を精度良く測定することが可能となった。またトレーサ元素濃度測定部に高周波誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）を適用したことにより、原子力発電プラント設備に悪影響を与えない極低濃度のリチウム添加量でトレーサ元素濃度を測定することが可能となった。
【００５２】
図２は、本実施例に係る主蒸気湿分測定装置の構成図である。図１と同様な構成部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。なお以下では湿分分離器２６およびＭＳドレン２６ａを例にして説明するが、これに限定されるものではない。
【００５３】
実施例の主蒸気湿分測定装置１００は、計測部１０１と制御部１０２と記憶部１０３と演算部１０４と出力部１０５と表示部１０６と薬剤注入部４０と第１試料抽出部Ｓ１，第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４と第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４とを含む。
【００５４】
計測部１０１は、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma、略称ＩＣＰ）によってイオン化された原子を質量分析計（Mass Spectrometry、略称ＭＳ）に導入することで、元素の同定・定量を行うもので、誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）である。本実施形態では、質量分析計を用いるために、ｐｐｔレベルの超高感度分析が可能となっている。なお計測部１０１に適用する誘導結合プラズマ質量分析計は公知の装置が適用可能である。また、一般に原子力発電プラントには、水質管理などのために高周波誘導結合プラズマ質量分析装置が設置されているので、この既存の装置を計測部１０１として構成することも可能である。
【００５５】
制御部１０２は、主蒸気湿分測定装置１００全体を制御するものである。また制御部１０２は計測部１０１を構成する誘導結合プラズマ質量分析計と情報をやり取りして、誘導結合プラズマ質量分析計が測定したトレーサ元素濃度を記憶部１０３に格納し、演算部１０４に湿分を算出させる。また制御部１０２は、算出した値などの情報を出力部１０５および表示部１０６に出力させる。また制御部１０２は第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４と情報をやり取りして第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４が計測した蒸気流量を記憶部１０３に格納し、演算部１０４に湿分を算出させる。また制御部１０２は、薬剤注入部４０を制御して主給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加させる。
【００５６】
記憶部１０３は、計測部１０１で測定されたトレーサ元素濃度および第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４で計測された蒸気流量などを格納する。
【００５７】
演算部１０４は、計測部１０１で測定されたトレーサ元素濃度および第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４で計測された蒸気流量に基づいて湿分を算出する。
【００５８】
出力部１０５および表示部１０６は、各種の情報を出力および表示する。
【００５９】
薬剤注入部４０は、トレーサ元素濃度測定の対象となる主給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加する。なおトレーサ元素を添加したことにより変動するｐＨは公知の方法により調整することが可能である。添加するトレーサ元素としては、ナトリウム（Ｎａ）およびリチウム（Ｌｉ）が好適に挙げられる。なお原子炉補機冷却水（ＣＣＷ）に海水を利用している場合は、ナトリウム（Ｎａ）は海水リークを検出するためのトレーサ元素として測定対象となっているため、添加するトレーサ元素としてはリチウム（Ｌｉ）がさらに好適である。特にリチウム（Ｌｉ）は、自然界に一般的に存在しない元素なので、二次冷却水に混入しても測定誤差を生じさせるおそれは低い。トレーサ元素として添加するＬｉＯＨはアルカリ性であり、ＳＧクレビスで濃縮する。ＳＧクレビス周辺がアルカリ環境となることで伝熱管などが粒界腐食割れ（ＩＧＡ：IntergranularAttack）を引き起こすおそれがあるため、リチウム（Ｌｉ）の添加量は極微量であることが好ましい。ここでＳＧクレビスとは、蒸気発生器の伝熱管周囲と伝熱管を支持する管支持板との隙間を意味する。
【００６０】
第１試料抽出部Ｓ１，第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４は、添加されたトレーサ元素濃度を測定するための試料（サンプル水）を抽出する部分である。第１試料抽出部Ｓ１は、ＳＧブローダウン水を抽出する部分である。第２試料抽出部Ｓ２は、高圧タービン１０ＡのＨＰドレン２７ａ水を抽出する部分である。第３試料抽出部Ｓ３は、湿分分離器２６のＭＳドレン２６ａ水を抽出する部分である。第４試料抽出部Ｓ４は湿分分離加熱器１２のＭＳＨ加熱蒸気ドレン１２ａ水を抽出する部分である。主給水ライン中に含まれるトレーサ元素濃度は、第１試料抽出部Ｓ１で測定することができる。本実施例において第１試料抽出部Ｓ１が第１の計測部である。第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４で測定されるトレーサ元素濃度は、蒸気発生器３で発生した主蒸気中に含まれるトレーサ元素濃度である。本実施例において第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４が第２の計測部に対応する。なお主蒸気が各機器に分配される分配率（蒸気流量）により、第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４で測定されるトレーサ元素濃度レベルは異なる。例えば、分配率の高い湿分分離器２６のＭＳドレン２６ａ（第３試料抽出部Ｓ３）で測定されるトレーサ元素濃度は、高圧タービン１０ＡのＨＰドレン２７ａ（第２試料抽出部Ｓ２）で測定されるトレーサ元素濃度と比較して１桁高い値となることが分かっている。そこでトレーサ元素濃度を測定するための試料としては、第３試料抽出部Ｓ３の試料が好ましい。
【００６１】
第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４は、蒸気発生器３で発生した主蒸気が分配されて各機器に導入された蒸気の流量を測定する部分である。第１蒸気流量計測部ｆ１は、高圧タービン１０Ａの高圧排気から湿分分離器２６に導入された蒸気の流量を測定する部分である。第２蒸気流量計測部ｆ２は、高圧タービン１０Ａを駆動した蒸気からＨＰドレン２７ａに導入された蒸気の流量を測定する部分である。第３蒸気流量計測部ｆ３は、湿分分離器２６からＭＳドレン２６ａに導入された蒸気の流量を測定する部分である。第４蒸気流量計測部ｆ４は、湿分分離加熱器１２からＭＳＨ加熱蒸気ドレン１２ａに導入された蒸気の流量を測定する部分である。本実施例において第１蒸気流量計測部ｆ１が第１の蒸気流量計測部である。また上述した第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４が第２の蒸気流量計測部に対応する。なお第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４で測定される蒸気流量は原子力発電プラントの運転状態により変動するため、予め設定されている蒸気流量分配比に基づいて算出される設計値を各機器に導入された蒸気の流量の値として用いて主蒸気中の湿分を算出することも可能である。
【００６２】
＜主蒸気湿分測定方法＞
次に、図３を参照しながら、本実施例の主蒸気湿分測定方法について説明する。
【００６３】
図３は、本実施例に係る主蒸気湿分測定方法の流れを示すフローチャート図である。なお以下では湿分分離器とＭＳドレンを例にして説明するが、これに限定されるものではない。
【００６４】
計測部１０１は、主給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素としてのリチウム（Ｌｉ）を添加する前にＳＧブローダウン水（第１試料抽出部Ｓ１）の不純物濃度を測定する（ステップＳ１０）。そして測定した不純物濃度に基づいて演算部１０４は、ＳＧクレビスｐＨを算出する。次に演算部１０４は、リチウム（Ｌｉ）を添加した後のＳＧクレビスｐＨを推定し、推定した値に基づいて制御部１０２は、リチウム添加量を設定する（ステップＳ１１）。蒸気発生器が稼働している時において、ＳＧクレビスは高温雰囲気となるため、この高温雰囲気下でのＳＧクレビスｐＨが４以上１１以下になるようにリチウム添加量を設定することが好ましい。さらに好ましくはＳＧクレビスｐＨが５以上１０以下になるようにリチウム添加量を設定することが好ましい。
【００６５】
薬剤注入工程として制御部１０２は、トレーサ元素であるリチウム添加量を設定した後、薬剤注入部４０を制御して主給水ラインの二次冷却水にリチウムを添加させる（ステップＳ１２）。主給水ラインへのリチウムの添加は、例えば、図１の薬剤注入装置４０の薬剤タンクを利用して行うことができる。これにより、新たにリチウムを添加するための装置等を設置する必要がない。薬剤注入装置４０は、主給水ラインの二次冷却水のｐＨや溶存酸素濃度などの水質を管理するためのもので、ヒドラジンなどの薬剤を注入する装置である。本実施例では、ヒドラジン注入タンクにリチウムを混合して主給水ラインの二次冷水にトレーサ元素のリチウムを添加する。またヒドラジンと共にリチウムもｐＨを変動させる機能を有するが、ヒドラジン注入タンクにおけるリチウム濃度は、ヒドラジンの投入速度を調節することで調整することができる。
【００６６】
計測部１０１は、リチウムを添加した後、所定時間経過後、主給水ラインの二次冷水中およびＳＧブローダウン水中のリチウム濃度が安定してから、第１の計測工程として蒸気発生器３のＳＧブローダウン水に含まれるリチウム濃度測定を行う（ステップＳ１３）。リチウム濃度測定は、図２中の第１試料抽出部Ｓ１からＳＧブローダウン水をサンプリングチューブにて主蒸気湿分測定装置１００の計測部１０１に導入して行うようになっている。計測部１０１で測定されたＳＧブローダウン水中に含まれるリチウム濃度は計測部１０１から制御部１０２に送信され、記憶部１０３に格納される。
【００６７】
次に制御部１０２は、第１の蒸気流量計測工程として主蒸気から分配されて、湿分分離器２６に導入された蒸気の流量および第２の蒸気流量計測工程として湿分分離器２６からＭＳドレン２６ａに導入された蒸気の流量を測定する（ステップＳ１４）。蒸気流量測定は、図２中の第１蒸気流量計測部ｆ１（湿分分離器２６に導入された蒸気の流量）と第３蒸気流量計測部ｆ３（湿分分離器２６からＭＳドレン２６ａに導入された蒸気の流量）に設置された、例えば公知の質量流量計で行うようになっている。測定された各蒸気流量計測部の蒸気流量は、主蒸気湿分測定装置１００の制御部１０２に送信され、記憶部１０３に格納される。なお蒸気流量測定は上述した質量流量計に限ることはなく公知の流体の流量を計測できる装置であれば適用することができる。
【００６８】
制御部１０２は、蒸気流量を測定すると同時に第２の計測工程として計測部１０１でＭＳドレン２６ａ水に含まれるリチウム濃度測定を行う（ステップＳ１５）。リチウム濃度測定は、図２中の第３試料抽出部Ｓ３からＭＳドレン２６ａ水を、例えば、サンプリングチューブを介して主蒸気湿分測定装置１００の計測部１０１に導入して行うようになっている。計測部１０１で測定されたＭＳドレン２６ａ水中に含まれるリチウム濃度は計測部１０１から制御部１０２に送信され、記憶部１０３に格納される。
【００６９】
次に制御部１０１は、湿分算出工程として上記のステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５で取得した各リチウム濃度および各蒸気流量から演算部１０４にて、下記式（１）を用いて主蒸気中の湿分Ｍを算出する（ステップＳ１６）。
【００７０】
【数３】
上記式（１）中、Ｍは湿分（％）を表し、ＣＭＳ−ｄはＭＳドレン水に含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度（ｐｐｍ）を表し、ＱＭＳ−ｄは上記ＣＭＳ−ｄに対応するＭＳドレンに導入された蒸気の流量（ｋｇ／時間）を表し、ＣＳＧはＳＧブローダウン水に含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度（ｐｐｍ）を表し、ＱＭＳＲ−ｉｎは上記ＣＭＳ−ｄに対応する湿分分離器に導入された蒸気の流量（ｋｇ／時間）を表す。
【００７１】
上述した実施例は蒸気流量測定とリチウム濃度測定は、湿分分離器２６とＭＳドレン２６ａを測定対象とした例として説明した。蒸気流量測定とリチウム濃度測定は、高圧タービン１０ＡとＨＰドレン２７ａを対象とした場合、蒸気流量は、主蒸気から分配されて高圧タービン１０Ａに導入された蒸気の流量が全量ＨＰドレン２７ａに導入されるものとして湿分Ｍを算出する。また蒸気流量測定は第２蒸気流量計測部ｆ２で測定する。リチウム濃度測定は、図２中の第２試料抽出部Ｓ２からＨＰドレン２７ａ水を、例えば、サンプリングチューブを介して主蒸気湿分測定装置１００の計測部１０１に導入して行うようになっている。また、蒸気流量測定とリチウム濃度測定は、湿分分離加熱器１２とＭＳＨ加熱蒸気ドレン１２ａを対象とした場合、蒸気流量は、主蒸気から分配されて低温再熱管１３に導入された蒸気の流量と湿分分離器２６から導入された蒸気の流量を加算した値とする。この加算した蒸気流量が湿分分離加熱器１２に導入されるものとして湿分Ｍを算出する。ＭＳＨ加熱蒸気ドレン１２ａに導入された蒸気量は第４蒸気流量計測部ｆ４が測定する。リチウム濃度測定は、図２中の試料抽出部Ｓ４からＭＳＨ加熱蒸気ドレン１２ａ水を、例えば、サンプリングチューブを介して主蒸気湿分測定装置１００の計測部１０１に導入して行うようになっている。
【００７２】
なお上記の説明では、リチウム濃度測定は第１試料抽出部Ｓ１，第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４からサンプリングチューブを介して主蒸気湿分測定装置１００の計測部１０１に導入して行うとしたが、第１試料抽出部Ｓ１，第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４で採取した試料（サンプル水）を主蒸気湿分測定装置１００に持ち込んで、バッチ方式で計測部１０１に導入して測定する構成とすることも可能である。
【００７３】
＜主蒸気湿分測定方法の適用例＞
次に、本実施例の主蒸気湿分測定方法を適用して湿分を算出した例について説明する。主給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素としてのリチウム（Ｌｉ）を添加する前にＳＧブローダウン水の不純物濃度を測定した。そして測定した不純物濃度に基づいてリチウムを添加した後のＳＧクレビスｐＨを９以下と推定してリチウム添加量を設定した。この時、リチウム添加前の主給水ラインの二次冷却水中のリチウムのバックグランド濃度は、０．２ｐｐｔ以下であった。ＳＧクレビスｐＨの設定および確認方法については従来の公知の方法が適用できる。
【００７４】
次に、図１に示した薬剤注入装置４０の薬剤タンク（ヒドラジンタンク）に上記で設定したリチウム添加量を添加した。この時、ＳＧクレビスｐＨは４以上１１以下となるように設定した。また、添加したリチウム添加原液のリチウム濃度は０．０９質量％以上０．１１質量％以下となるように調製した。またリチウム添加原液の不純物濃度はナトリウム（Ｎａ）、塩素（Ｃｌ）、硫酸イオン（ＳＯ４）とも全て１０ｐｐｍ以下であった。
【００７５】
リチウムを添加した後に所定時間経過後、主給水ラインの二次冷水中およびＳＧブローダウン水中のリチウム濃度が安定してから、各部のリチウム濃度測定を行った。測定されたリチウム濃度は以下に示すとおりである。
・ＳＧブローダウン水のリチウム濃度： １ｐｐｂ
・ＨＰドレン水のリチウム濃度 ： １ｐｐｔ
・ＭＳドレン水のリチウム濃度 ：１０ｐｐｔ
【００７６】
同時にＨＰドレンとＭＳドレンに導入される蒸気の流量を測定し、主蒸気の蒸気流量分配比を算出した。算出した蒸気流量分配比は以下に示すとおりである。
・ＨＰドレン：ＭＳドレン＝１：１０
【００７７】
上記の結果から、上記式（１）を適用して算出した各部の主蒸気中の湿分は以下に示すとおりである。
・ＨＰドレン ０．１％
・ＭＳドレン ０．１％
【００７８】
従って、各ドレンで検出された蒸気発生器（ＳＧ）で発生した主蒸気中に含まれる湿分としては、約０．１％程度であった。おおよその目安として、ＨＰドレンで検出された湿分は、ＳＧブローダウンの湿分の１／１０００程度であり、ＭＳドレンで検出された湿分は、ＳＧブローダウンの湿分の１／１００程度である。言い換えれば、ＭＳドレンにおけるリチウム検出濃度はＨＰドレンよりも１桁高い値となることが分かる。ここで、上述した主蒸気の蒸気流量分配率がＨＰドレン：ＭＳドレン-＝１：１０であるため、蒸気流量分配率を加味して主蒸気中の湿分を算出した場合、ＨＰドレン＝ＭＳドレン＝０．１％となる。例えば、ＳＧブローダウン（ＳＧＢＤ）の湿分が１００％であった場合、ＨＰドレンやＭＳドレンでの湿分は約０．１％程度と見積もることができる。
【００７９】
このように、本実施例によれば、主給水ラインの二次冷却水に極微量のトレーサ元素を添加し、ＳＧブローダウン（ＳＧＢＤ）水中および主蒸気ラインに設置されている機器のドレン水中に含まれるトレーサ元素濃度および主蒸気ラインに設置されている機器に導入された蒸気の流量を測定し、得られたトレーサ元素濃度および蒸気流量から主蒸気中の湿分を算定することが可能となった。
【００８０】
また、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することが可能となった。
【００８１】
またトレーサ元素濃度測定に高周波誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）を適用したことにより、原子力発電プラント設備に悪影響を与えない極低濃度のリチウム（Ｌｉ）添加量でトレーサ元素濃度を測定することが可能となった。
【符号の説明】
【００８２】
２ 加圧水型原子炉
３ 蒸気発生器
１０ 蒸気タービン
１０Ａ 高圧タービン（ＨＰ−Ｔ）
１０Ｂ 低圧タービン（ＬＰ−Ｔ）
１２ 湿分分離加熱器（ＭＳＨ）
１２ａ ＭＳＨ加熱蒸気ドレン
１３ 低温再熱管
１４ 高温再熱管
１５ 復水器
１６、２２ 冷却水配管
１７ 脱気器
１８ 復水ポンプ
１９ 復水脱塩装置
２０ 復水ブースターポンプ
２１ 低圧給水加熱器
２４ 給水ポンプ
２５ 高圧給水加熱器
２６ 湿分分離器
２６ａ ＭＳドレン
２７ 高圧ヒータ
２７ａ 高圧ドレン（ＨＰドレン）
２９ ＳＧＢＤ管（ＳＧブローダウン管）
３０ フラッシュタンク（Ｆ／Ｔ）
３２ ＳＧＢＤ遮断弁
３４ ブローダウン常用ライン
４０ 薬剤注入装置
１００ 主蒸気湿分測定装置
１０１ 計測部
１０２ 制御部
１０３ 記憶部
１０４ 演算部
１０５ 出力部
１０６ 表示部
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 試料抽出部
ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４ 蒸気流量計測部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントの主蒸気中の湿分を測定する主蒸気湿分測定装置、主蒸気湿分測定方法及び原子力発電プラントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントを構成する蒸気タービンには、原子炉内の蒸気発生器で生成される蒸気を用いる高圧タービンと、高圧タービンで一度使用した蒸気を再び用いる低圧タービンとがある。蒸気タービンの高効率化、及び蒸気タービンの品質を維持するためには、できるだけ湿分の少ない蒸気を蒸気タービンに送ることが望ましい。例えば、所定量以上の湿分が含有された蒸気を蒸気タービンに送った場合は、蒸気タービンのロータ等の耐久性が低下するおそれがある。
【０００３】
特許文献１には、蒸気タービンに送られる蒸気中の湿分を低い値に管理するために、蒸気タービンの入口近傍、または蒸気発生器の出口近傍の湿分を、カロリーメータを用いて測定する湿分計測方法が記載されている。この湿分計測方法は、主蒸気管を流通する蒸気を断熱膨張させた過熱蒸気の温度を計測して、得られる蒸気のエンタルピーから蒸気中の湿分を算出する方法である。
【０００４】
特許文献２には、主蒸気管内を流れる水蒸気から抽気された気体廃棄物処理系の排ガスをモニタする放射線モニタへのＮ−１３の影響を軽減し、放射線モニタの放射性希ガスへの感度を高めるとともに、燃料破損により発生する放射性希ガスの検出感度を高めることができる燃料破損検出装置およびその検出方法が記載されている。この燃料破損検出方法は、非放射性アルゴンガスをトレーサガスとして原子炉内に導入し、放射化されたＡｒ−４１を排ガス放射線モニタにより検出して、原子炉内の核燃料の破損を監視するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公昭６１−４５４６９号公報
【特許文献２】特許第３５９２４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
蒸気タービンに送られる蒸気中の湿分の値は好ましくは０．１％以下、より好ましくは０．０３％以下とすることが要求されている。しかしながら、特許文献１のカロリーメータ法による湿分計測方法は、±０．１％程度の測定誤差が生じてしまう。蒸気中の湿分測定では、この測定誤差は大きく、カロリーメータ法による精密な湿分測定を行うことが困難であるという問題があった。またカロリーメータ法は、高温・高圧配管近傍での作業を伴うため、作業安全性が悪いという問題があった。
【０００７】
また、気体廃棄物処理系に設置される排ガス放射線モニタは、核燃料から発生する放射性希ガスと、水の主成分である酸素原子が原子炉内で放射化して生成するＮ−１３の放射化ガス、およびインリーク空気に含まれる非放射性アルゴンガスが原子炉内で放射化されて生成するＡｒ−４１等からのγ線の総量を計測している。しかしながら、特許文献２の非放射性アルゴンガスをトレーサガスとして用いる方法では、核燃料の核分裂以外により生じるＮ−１３，Ａｒ−４１の影響を補正するために装置が複雑になるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、精度良く主蒸気中の湿分を測定することができる主蒸気湿分測定装置、主蒸気湿分測定方法及び原子力発電プラントを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の主蒸気湿分測定装置は、主蒸気中の湿分を測定する主蒸気湿分測定装置であって、給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加する薬剤注入部と、蒸気発生器と湿分分離加熱器との間に配置された機器に導入された蒸気の流量を計測する第１の蒸気流量計測部と、機器のドレンに導入された蒸気の流量を計測する第２の蒸気流量計測部と、蒸気発生器のブローダウン水に含まれるトレーサ元素濃度を計測する第１の計測部と、機器のドレン水に含まれるトレーサ元素濃度を計測する第２の計測部と、第１の蒸気流量計測部および第２の蒸気流量計測部が取得した蒸気の流量と、第１の計測部および前記第２の計測部が取得したトレーサ元素濃度と、に基づいて主蒸気中に含まれる湿分を算出する湿分算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、主給水ラインの二次冷却水に極微量のトレーサ元素を添加し、ＳＧブローダウン（ＳＧＢＤ）水中および主蒸気ラインに設置されている機器のドレン水中に含まれるトレーサ元素濃度および主蒸気ラインに設置されている機器に導入された蒸気の流量を測定し、得られたトレーサ元素濃度および蒸気流量から主蒸気中の湿分を算定することができる。
【００１１】
本発明の主蒸気湿分測定装置のトレーサ元素は、リチウム（Ｌｉ）であることが、好ましい。
【００１２】
この構成によれば、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することができる。
【００１３】
本発明の主蒸気湿分測定装置の薬剤注入部は、復水脱塩装置と蒸気発生器との間の給水ラインに設置されて、ここを流れる二次冷却水にトレーサ元素を添加することが、好ましい。
【００１４】
この構成によれば、既存の薬剤注入装置を利用してトレーサ元素を主給水ラインの二次冷却水に添加することができる。これにより、新たにトレーサ元素を添加するための装置等を設置する必要がない。
【００１５】
本発明の主蒸気湿分測定装置の機器のドレンは、高圧タービンの高圧ドレンと湿分分離器のＭＳドレンと湿分分離加熱器のＭＳＨ加熱蒸気ドレンと、であることが、好ましい。
【００１６】
この構成によれば、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することが可能となった。これにより、原子力発電プラント設備に悪影響を与えない極低濃度のリチウム（Ｌｉ）添加量でトレーサ元素濃度を測定することができる。
【００１７】
本発明の主蒸気湿分測定装置の湿分算出部は、下記式（１）により主蒸気中に含まれる湿分Ｍを算出することが、好ましい。
【数１】
（上記式（１）中、Ｍは湿分（％）を表し、ＣＭＳ−ｄはＭＳドレン水、高圧ドレン水、ＭＳＨ加熱蒸気ドレン水の何れか一つに含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳ−ｄは上記ＣＭＳ−ｄに対応する何れか一つのドレンに導入された蒸気の流量を表し、ＣＳＧはＳＧブローダウン水に含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳＲ−ｉｎは上記ＣＭＳ−ｄに対応する機器に導入された蒸気の流量を表す。）
【００１８】
この構成によれば、主給水ラインの二次冷却水に極微量のトレーサ元素を添加し、ＳＧブローダウン（ＳＧＢＤ）水中および主蒸気ラインに設置されている機器のドレン水中に含まれるトレーサ元素濃度および主蒸気ラインに設置されている機器に導入された蒸気の流量を測定し、得られたトレーサ元素濃度および蒸気流量から主蒸気中の湿分を算定することが可能となった。これにより、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することができる。
【００１９】
本発明の原子力発電プラントは、上記に記載の主蒸気湿分測定装置により算出された湿分に基づいて、蒸気発生器に給水する二次冷却水の給水流量を制御することを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、主蒸気湿分測定装置により得られた測定値を蒸気発生器の熱出力（給水流量）の制御にフィードバックすることができる。
【００２１】
本発明の主蒸気湿分測定方法は、主蒸気中の湿分を測定する主蒸気湿分測定方法であって、給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加する薬剤注入工程と、蒸気発生器と湿分分離加熱器との間に配置された機器に導入された蒸気の流量を計測する第１の蒸気流量計測工程と、機器のドレンに導入された蒸気の流量を計測する第２の蒸気流量計測工程と、蒸気発生器のブローダウン水に含まれるトレーサ元素濃度を計測する第１の計測工程と、機器のドレン水に含まれるトレーサ元素濃度を計測する第２の計測工程と、第１の蒸気流量計測工程および第２の蒸気流量計測工程が取得した蒸気の流量と、第１の計測工程および第２の計測工程が取得したトレーサ元素濃度と、に基づいて主蒸気中に含まれる湿分を算出する湿分算出工程と、を有することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、主給水ラインの二次冷却水に極微量のトレーサ元素を添加し、ＳＧブローダウン（ＳＧＢＤ）水中および主蒸気ラインに設置されている機器のドレン水中に含まれるトレーサ元素濃度および主蒸気ラインに設置されている機器に導入された蒸気の流量を測定し、得られたトレーサ元素濃度および蒸気流量から主蒸気中の湿分を算定することができる。
【００２３】
本発明の主蒸気湿分測定方法のトレーサ元素は、リチウム（Ｌｉ）であることが、好ましい。
【００２４】
この構成によれば、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することができる。
【００２５】
本発明の主蒸気湿分測定方法の薬剤注入工程は、復水脱塩装置と前記蒸気発生器との間の給水ラインに設置されて、ここを流れる二次冷却水に前記トレーサ元素を添加することが、好ましい。
【００２６】
この構成によれば、既存の薬剤注入装置を利用してトレーサ元素を主給水ラインの二次冷却水に添加することができる。これにより、新たにトレーサ元素を添加するための装置等を設置する必要がない。
【００２７】
本発明の主蒸気湿分測定方法の機器のドレンは、高圧タービンの高圧ドレンと湿分分離器のＭＳドレンと湿分分離加熱器のＭＳＨ加熱蒸気ドレンと、であることが、好ましい。
【００２８】
この構成によれば、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することが可能となった。これにより、原子力発電プラント設備に悪影響を与えない極低濃度のリチウム（Ｌｉ）添加量でトレーサ元素濃度を測定することができる。
【００２９】
本発明の主蒸気湿分測定方法の湿分算出工程は、下記式（１）により主蒸気中に含まれる湿分Ｍを算出することが、好ましい。
【数２】
（上記式（１）中、Ｍは湿分（％）を表し、ＣＭＳ−ｄはＭＳドレン水、高圧ドレン水、ＭＳＨ加熱蒸気ドレン水の何れか一つに含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳ−ｄは上記ＣＭＳ−ｄに対応する何れか一つのドレンに導入された蒸気の流量を表し、ＣＳＧはＳＧブローダウン水に含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳＲ−ｉｎは上記ＣＭＳ−ｄに対応する機器に導入された蒸気の流量を表す。）
【００３０】
この構成によれば、主給水ラインの二次冷却水に極微量のトレーサ元素を添加し、ＳＧブローダウン（ＳＧＢＤ）水中および主蒸気ラインに設置されている機器のドレン水中に含まれるトレーサ元素濃度および主蒸気ラインに設置されている機器に導入された蒸気の流量を測定し、得られたトレーサ元素濃度および蒸気流量から主蒸気中の湿分を算定することが可能となった。これにより、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することができる。
【００３１】
本発明の原子力発電プラントは、上記に記載の主蒸気湿分測定方法により算出された湿分に基づいて、蒸気発生器に給水する二次冷却水の給水流量を制御することを特徴とする。
【００３２】
この構成によれば、主蒸気湿分測定方法により得られた測定値を蒸気発生器の熱出力（給水流量）の制御にフィードバックすることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の主蒸気湿分測定装置、主蒸気湿分測定方法及び原子力発電プラントによれば、低濃度のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本実施例に係る主蒸気湿分測定装置が適用される原子力発電プラントを模式的に表した概略構成図である。
【図２】図２は、本実施例に係る主蒸気湿分測定装置の構成図である。
【図３】図３は、本実施例に係る主蒸気湿分測定方法の流れを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に、本発明に係る主蒸気湿分測定装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００３６】
図１は、本発明の実施例に係る主蒸気湿分測定装置が適用される原子力発電プラントを模式的に表した概略構成図である。
【００３７】
本実施例が適用される原子力発電プラントの原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って二次冷却材と熱交換させることにより蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。なお、本実施例は、このＰＷＲに限らず、これを改良した改良型加圧水型原子炉（ＡＰＷＲ：Advanced Pressurized Water Reactor）に適用することができる。また、蒸気発生器と蒸気タービンとを備えている他の発電プラントにも適用可能である。
【００３８】
原子力発電プラントにおいては通常、原子炉の熱を利用した高温水を蒸気発生器に送り熱交換させた後に回収するいわゆる一次系と、蒸気発生器内で一次系の高温水を利用して蒸気を発生させ、この蒸気でタービンを回転させて発電し、その後、復水器で復水させた後、蒸気発生器に回収するいわゆる二次系とを備える。二次系には、蒸気発生器の器内水の一部を取り出して不純物を浄化した後に冷却水配管１６へ回収するＳＧ（Steam Generator）ブローダウン系（または蒸気発生器ブローダウン系）を備えている。ＳＧブローダウン系では、必要に応じてブローダウンした流体の熱回収が行われる。
【００３９】
図１に示すように、加圧水型原子力プラントの原子炉格納容器１内には、加圧水型原子炉２および蒸気発生器３が格納されている。加圧水型原子炉２と蒸気発生器３とは、冷却水配管４，５を介して連結されている。冷却水配管４には、加圧器６が設けられ、冷却水配管５には、冷却水ポンプ７が設けられている。
【００４０】
原子炉２は、上記したように加圧水型原子炉であり、その内部は原子炉冷却材（一次冷却水）で満たされている。そして、原子炉２は、多数の燃料集合体を収容すると共に、燃料集合体の燃料棒内の核燃料の核分裂を制御する多数の制御棒が、各燃料集合体に対し挿入可能に設けられている。
【００４１】
制御棒により核分裂反応を制御しながら燃料集合体の燃料棒内の核燃料を核分裂させると、この核分裂により熱エネルギーが発生する。発生した熱エネルギーは原子炉冷却材を加熱し、加熱された原子炉冷却材は、冷却水配管４を介して蒸気発生器３へ送られる。一方、冷却水配管５を介して各蒸気発生器３から送られてきた原子炉冷却材は、原子炉２内に流入して、原子炉２内を冷却する。
【００４２】
蒸気発生器３は、高温高圧となった原子炉冷却材（一次冷却水）を二次冷却材（二次冷却水）と熱交換させることにより、二次冷却材を蒸発させて蒸気を発生させ、かつ、高温高圧となった原子炉冷却材を冷却している。加圧器６は、高温となった原子炉冷却材を加圧することにより、原子炉冷却材の沸騰を抑制している。冷却水ポンプ７は、原子炉冷却系において原子炉冷却材を循環させており、原子炉冷却材を蒸気発生器３から冷却水配管５を介して原子炉２へ送り込むと共に、原子炉冷却材を原子炉２から冷却水配管４を介して蒸気発生器３へ送り込んでいる。原子炉冷却材は、原子炉２と蒸気発生器３との間を循環している。なお、原子炉冷却材は、冷却材及び中性子減速材として用いられる軽水である。
【００４３】
蒸気発生器３は、蒸気タービン１０に冷却水配管１１を介して連結されている。蒸気タービン１０は、高圧タービン１０Ａおよび低圧タービン１０Ｂを有すると共に、発電機が接続されている。また、高圧タービン１０Ａと低圧タービン１０Ｂとの間には、湿分分離器２６および湿分分離加熱器１２が設けられている。湿分分離加熱器１２は、高圧タービン１０Ａに低温再熱管１３を介して連結されていると共に、低圧タービン１０Ｂに高温再熱管１４を介して連結されている。さらに、蒸気タービン１０の低圧タービン１０Ｂは、復水器１５を有している。復水器１５は、冷却水（例えば、海水）を給排するように構成されている。この復水器１５は、冷却水配管１６を介して脱気器１７に連結されている。そして、冷却水配管１６には、復水器１５側から順に、復水ポンプ１８、復水脱塩装置１９、薬剤注入装置４０、復水ブースターポンプ２０、低圧給水加熱器２１が設けられている。また、脱気器１７は、冷却水配管２２を介して蒸気発生器３に連結されている。冷却水配管２２には、脱気器１７側から順に、貯留槽２３、給水ポンプ２４および高圧給水加熱器２５が設けられている。復水ポンプ１８、復水ブースターポンプ２０および給水ポンプ２４は、二次冷却系として、二次冷却水（純水）を、復水ポンプ１８により復水器１５から冷却水配管１６を介して復水脱塩装置１９に送り、復水ブースターポンプ２０により冷却水配管１６を介して低圧給水加熱器２１を経て脱気器１７に送る。そして二次冷却水を、給水ポンプ２４により冷却水配管２２を介して高圧給水加熱器２５を経て蒸気発生器３に送る。なお、脱気器１７からは、冷却水配管２２を介して脱気器１７で脱気された二次冷却水が送られる。
【００４４】
蒸気発生器３で高圧高温の一次冷却水と熱交換を行って生成された二次冷却水の蒸気は、冷却水配管１１を通して高圧タービン１０Ａと低温再熱管１３とに分配される。この分配率は任意に設定される。高圧タービン１０Ａに分配された蒸気は、高圧タービン１０Ａを駆動した後に高圧ヒータ２７に導入される。高圧ヒータ２７で分離された液体は高圧ドレン（ＨＰドレン）２７ａに回収される。また高圧タービン１０Ａの高圧排気は、湿分分離器２６に導入され、分離された液体はＭＳ（Moisture Separator）ドレン２６ａに回収され、気体は湿分分離加熱器１２に送られる。湿分分離加熱器（ＭＳＨ:Moisture Separator Heater）１２は、低温再熱管１３に分配されて導入した蒸気を加熱して液体と気体とに分離する。湿分分離加熱器１２で分離された液体は、湿分分離加熱器加熱蒸気ドレン（ＭＳＨ加熱蒸気ドレン）１２ａに回収される。湿分分離加熱器１２で分離された気体と湿分分離器２６から送られた気体とは、高温再熱管１４を介して低圧タービン１０Ｂに送られる。この蒸気（気体）により蒸気タービン１０（高圧タービン１０Ａおよび低圧タービン１０Ｂ）を駆動して発電機により発電を行う。つまり、蒸気発生器３からの蒸気は、高圧タービン１０Ａを駆動した後、湿分分離加熱器１２で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に、加熱されてから低圧タービン１０Ｂを駆動する。
【００４５】
蒸気タービン１０（高圧タービン１０Ａおよび低圧タービン１０Ｂ）を駆動した蒸気は、復水器１５で冷却されて液体となる。復水脱塩装置１９では復水に含まれる海水成分が除去される。復水（二次冷却水）は、薬剤注入装置４０でｐＨが調整され、低圧給水加熱器２１で低圧タービン１０Ｂから抽気した低圧蒸気により加熱された後、脱気器１７に送られて溶存酸素や不凝結ガス（アンモニアガス）などの不純物が除去される。その後、二次冷却水（復水）は、貯留槽２３に一旦貯留され、高圧給水加熱器２５で、高圧タービン１０Ａから抽気した高圧蒸気により加熱された後、蒸気発生器３に戻される。なお、二次冷却水（復水）のｐＨ調整薬剤としては、例えばアンモニア、ヒドラジンなど公知の薬剤が適用できる。
【００４６】
また、低圧給水加熱器２１では、低圧蒸気が凝縮された凝縮水を、低圧給水加熱器ドレンポンプにより低圧給水加熱器ドレンを介して冷却水配管２２に排水する。なお、低圧給水加熱器２１の凝縮水を復水器１５に排水してもよい。また、高圧給水加熱器２５では、高圧蒸気が凝縮された凝縮水を、高圧給水加熱器ドレンポンプにより低圧給水加熱器ドレンを介して脱気器１７に排水する。なお、高圧給水加熱器２５の凝縮水を復水器１５に排水してもよい。
【００４７】
ＳＧブローダウン系は以下のような主要構成を有する。蒸気発生器３はＳＧＢＤ（Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｂｌｏｗ Ｄｏｗｎ）管２９を備える。ＳＧＢＤ管２９の途中には、ＳＧＢＤ遮断弁３２、ＳＧＢＤ絞り弁３３が設けられている。ＳＧＢＤ絞り弁３３の下流側で、ＳＧＢＤ管２９はフラッシュタンク（Ｆ／Ｔ）３０に接続される。フラッシュタンク３０の下流側には、ブローダウン常用ライン３４が配置されている。ブローダウン常用ライン３４は、一端がフラッシュタンク３０に接続され、途中にＳＧＢＤ冷却器３５及び第１のＦ／Ｔ水位制御弁３６が設けられ、他端が復水ポンプ１８の下流側で、かつ復水脱塩装置１９の上流側の部分に接続される。また、フラッシュタンク３０の下流側かつＳＧＢＤ冷却器３５の上流側でブローダウン常用ライン３４からブローダウンバイパスライン３７が分岐している。ブローダウンバイパスライン３７は、途中に第２のＦ／Ｔ水位制御弁３８が設けられている。このブローダウンバイパスライン３７は、一端がフラッシュタンク３０に接続され、他端が復水器１５に接続される。ここで、第１のＦ／Ｔ水位制御弁３６および第２のＦ／Ｔ水位制御弁３８は、流量調節が可能な流量調節弁であり、流路決定手段を構成する。
【００４８】
さらに、フラッシュタンク３０には、低圧給水加熱器２１の下流側であって脱気器１７に接続される熱回収ライン３１が設けられている。フラッシュタンク３０で分離された蒸気は、この熱回収ライン３１を介して脱気器１７に送られる。
【００４９】
このようなＳＧブローダウン系を備えた原子力発電プラントにおいては、通常運転時には、例えば、自動でＳＧＢＤ遮断弁３２および切替弁を制御し、蒸気発生器３でブローダウンされた流体を、ＳＧブローダウンとしてフラッシュタンク３０に導入する。フラッシュタンク３０でフラッシュさせたフラッシュ蒸気は、脱気器１７に回収する。残った液体は、ＳＧブローダウン液体として、ＳＧＢＤ冷却器３５に導入され、復水脱塩装置１９の許容温度以下まで冷却された後、第１のＦ／Ｔ水位制御弁３６を介して復水脱塩装置１９に送られる。復水脱塩装置１９の許容温度とは、復水脱塩装置１９のイオン交換樹脂の耐熱温度から定まる値であって、例えば４０℃程度である。
【００５０】
＜主蒸気湿分測定装置＞
次に、本実施例の主蒸気湿分測定装置について説明する。
【００５１】
本実施例の主蒸気湿分測定装置は、主給水ラインの二次冷却水に極微量のトレーサ元素を添加し、蒸気発生器ブローダウン（以下、ＳＧブローダウンと記述する）水中および主蒸気ラインに設置されている機器のドレン水中に含まれるトレーサ元素濃度および主蒸気ラインに設置されている機器に導入された蒸気の流量を測定し、得られたトレーサ元素濃度および蒸気流量から主蒸気中の湿分を算定することに特徴がある。このようにすることで、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いても、主蒸気中の湿分を精度良く測定することが可能となった。またトレーサ元素濃度測定部に高周波誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）を適用したことにより、原子力発電プラント設備に悪影響を与えない極低濃度のリチウム添加量でトレーサ元素濃度を測定することが可能となった。
【００５２】
図２は、本実施例に係る主蒸気湿分測定装置の構成図である。図１と同様な構成部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。なお以下では湿分分離器２６およびＭＳドレン２６ａを例にして説明するが、これに限定されるものではない。
【００５３】
実施例の主蒸気湿分測定装置１００は、計測部１０１と制御部１０２と記憶部１０３と演算部１０４と出力部１０５と表示部１０６と薬剤注入部４０と第１試料抽出部Ｓ１，第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４と第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４とを含む。
【００５４】
計測部１０１は、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma、略称ＩＣＰ）によってイオン化された原子を質量分析計（Mass Spectrometry、略称ＭＳ）に導入することで、元素の同定・定量を行うもので、誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）である。本実施形態では、質量分析計を用いるために、ｐｐｔレベルの超高感度分析が可能となっている。なお計測部１０１に適用する誘導結合プラズマ質量分析計は公知の装置が適用可能である。また、一般に原子力発電プラントには、水質管理などのために高周波誘導結合プラズマ質量分析装置が設置されているので、この既存の装置を計測部１０１として構成することも可能である。
【００５５】
制御部１０２は、主蒸気湿分測定装置１００全体を制御するものである。また制御部１０２は計測部１０１を構成する誘導結合プラズマ質量分析計と情報をやり取りして、誘導結合プラズマ質量分析計が測定したトレーサ元素濃度を記憶部１０３に格納し、演算部１０４に湿分を算出させる。また制御部１０２は、算出した値などの情報を出力部１０５および表示部１０６に出力させる。また制御部１０２は第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４と情報をやり取りして第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４が計測した蒸気流量を記憶部１０３に格納し、演算部１０４に湿分を算出させる。また制御部１０２は、薬剤注入部４０を制御して主給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加させる。
【００５６】
記憶部１０３は、計測部１０１で測定されたトレーサ元素濃度および第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４で計測された蒸気流量などを格納する。
【００５７】
演算部１０４は、計測部１０１で測定されたトレーサ元素濃度および第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４で計測された蒸気流量に基づいて湿分を算出する。
【００５８】
出力部１０５および表示部１０６は、各種の情報を出力および表示する。
【００５９】
薬剤注入部４０は、トレーサ元素濃度測定の対象となる主給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加する。なおトレーサ元素を添加したことにより変動するｐＨは公知の方法により調整することが可能である。添加するトレーサ元素としては、ナトリウム（Ｎａ）およびリチウム（Ｌｉ）が好適に挙げられる。なお原子炉補機冷却水（ＣＣＷ）に海水を利用している場合は、ナトリウム（Ｎａ）は海水リークを検出するためのトレーサ元素として測定対象となっているため、添加するトレーサ元素としてはリチウム（Ｌｉ）がさらに好適である。特にリチウム（Ｌｉ）は、自然界に一般的に存在しない元素なので、二次冷却水に混入しても測定誤差を生じさせるおそれは低い。トレーサ元素として添加するＬｉＯＨはアルカリ性であり、ＳＧクレビスで濃縮する。ＳＧクレビス周辺がアルカリ環境となることで伝熱管などが粒界腐食割れ（ＩＧＡ：IntergranularAttack）を引き起こすおそれがあるため、リチウム（Ｌｉ）の添加量は極微量であることが好ましい。ここでＳＧクレビスとは、蒸気発生器の伝熱管周囲と伝熱管を支持する管支持板との隙間を意味する。
【００６０】
第１試料抽出部Ｓ１，第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４は、添加されたトレーサ元素濃度を測定するための試料（サンプル水）を抽出する部分である。第１試料抽出部Ｓ１は、ＳＧブローダウン水を抽出する部分である。第２試料抽出部Ｓ２は、高圧タービン１０ＡのＨＰドレン２７ａ水を抽出する部分である。第３試料抽出部Ｓ３は、湿分分離器２６のＭＳドレン２６ａ水を抽出する部分である。第４試料抽出部Ｓ４は湿分分離加熱器１２のＭＳＨ加熱蒸気ドレン１２ａ水を抽出する部分である。主給水ライン中に含まれるトレーサ元素濃度は、第１試料抽出部Ｓ１で測定することができる。本実施例において第１試料抽出部Ｓ１が第１の計測部である。第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４で測定されるトレーサ元素濃度は、蒸気発生器３で発生した主蒸気中に含まれるトレーサ元素濃度である。本実施例において第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４が第２の計測部に対応する。なお主蒸気が各機器に分配される分配率（蒸気流量）により、第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４で測定されるトレーサ元素濃度レベルは異なる。例えば、分配率の高い湿分分離器２６のＭＳドレン２６ａ（第３試料抽出部Ｓ３）で測定されるトレーサ元素濃度は、高圧タービン１０ＡのＨＰドレン２７ａ（第２試料抽出部Ｓ２）で測定されるトレーサ元素濃度と比較して１桁高い値となることが分かっている。そこでトレーサ元素濃度を測定するための試料としては、第３試料抽出部Ｓ３の試料が好ましい。
【００６１】
第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４は、蒸気発生器３で発生した主蒸気が分配されて各機器に導入された蒸気の流量を測定する部分である。第１蒸気流量計測部ｆ１は、高圧タービン１０Ａの高圧排気から湿分分離器２６に導入された蒸気の流量を測定する部分である。第２蒸気流量計測部ｆ２は、高圧タービン１０Ａを駆動した蒸気からＨＰドレン２７ａに導入された蒸気の流量を測定する部分である。第３蒸気流量計測部ｆ３は、湿分分離器２６からＭＳドレン２６ａに導入された蒸気の流量を測定する部分である。第４蒸気流量計測部ｆ４は、湿分分離加熱器１２からＭＳＨ加熱蒸気ドレン１２ａに導入された蒸気の流量を測定する部分である。本実施例において第１蒸気流量計測部ｆ１が第１の蒸気流量計測部である。また上述した第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４が第２の蒸気流量計測部に対応する。なお第１蒸気流量計測部ｆ１，第２蒸気流量計測部ｆ２，第３蒸気流量計測部ｆ３，第４蒸気流量計測部ｆ４で測定される蒸気流量は原子力発電プラントの運転状態により変動するため、予め設定されている蒸気流量分配比に基づいて算出される設計値を各機器に導入された蒸気の流量の値として用いて主蒸気中の湿分を算出することも可能である。
【００６２】
＜主蒸気湿分測定方法＞
次に、図３を参照しながら、本実施例の主蒸気湿分測定方法について説明する。
【００６３】
図３は、本実施例に係る主蒸気湿分測定方法の流れを示すフローチャート図である。なお以下では湿分分離器とＭＳドレンを例にして説明するが、これに限定されるものではない。
【００６４】
計測部１０１は、主給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素としてのリチウム（Ｌｉ）を添加する前にＳＧブローダウン水（第１試料抽出部Ｓ１）の不純物濃度を測定する（ステップＳ１０）。そして測定した不純物濃度に基づいて演算部１０４は、ＳＧクレビスｐＨを算出する。次に演算部１０４は、リチウム（Ｌｉ）を添加した後のＳＧクレビスｐＨを推定し、推定した値に基づいて制御部１０２は、リチウム添加量を設定する（ステップＳ１１）。蒸気発生器が稼働している時において、ＳＧクレビスは高温雰囲気となるため、この高温雰囲気下でのＳＧクレビスｐＨが４以上１１以下になるようにリチウム添加量を設定することが好ましい。さらに好ましくはＳＧクレビスｐＨが５以上１０以下になるようにリチウム添加量を設定することが好ましい。
【００６５】
薬剤注入工程として制御部１０２は、トレーサ元素であるリチウム添加量を設定した後、薬剤注入部４０を制御して主給水ラインの二次冷却水にリチウムを添加させる（ステップＳ１２）。主給水ラインへのリチウムの添加は、例えば、図１の薬剤注入装置４０の薬剤タンクを利用して行うことができる。これにより、新たにリチウムを添加するための装置等を設置する必要がない。薬剤注入装置４０は、主給水ラインの二次冷却水のｐＨや溶存酸素濃度などの水質を管理するためのもので、ヒドラジンなどの薬剤を注入する装置である。本実施例では、ヒドラジン注入タンクにリチウムを混合して主給水ラインの二次冷水にトレーサ元素のリチウムを添加する。またヒドラジンと共にリチウムもｐＨを変動させる機能を有するが、ヒドラジン注入タンクにおけるリチウム濃度は、ヒドラジンの投入速度を調節することで調整することができる。
【００６６】
計測部１０１は、リチウムを添加した後、所定時間経過後、主給水ラインの二次冷水中およびＳＧブローダウン水中のリチウム濃度が安定してから、第１の計測工程として蒸気発生器３のＳＧブローダウン水に含まれるリチウム濃度測定を行う（ステップＳ１３）。リチウム濃度測定は、図２中の第１試料抽出部Ｓ１からＳＧブローダウン水をサンプリングチューブにて主蒸気湿分測定装置１００の計測部１０１に導入して行うようになっている。計測部１０１で測定されたＳＧブローダウン水中に含まれるリチウム濃度は計測部１０１から制御部１０２に送信され、記憶部１０３に格納される。
【００６７】
次に制御部１０２は、第１の蒸気流量計測工程として主蒸気から分配されて、湿分分離器２６に導入された蒸気の流量および第２の蒸気流量計測工程として湿分分離器２６からＭＳドレン２６ａに導入された蒸気の流量を測定する（ステップＳ１４）。蒸気流量測定は、図２中の第１蒸気流量計測部ｆ１（湿分分離器２６に導入された蒸気の流量）と第３蒸気流量計測部ｆ３（湿分分離器２６からＭＳドレン２６ａに導入された蒸気の流量）に設置された、例えば公知の質量流量計で行うようになっている。測定された各蒸気流量計測部の蒸気流量は、主蒸気湿分測定装置１００の制御部１０２に送信され、記憶部１０３に格納される。なお蒸気流量測定は上述した質量流量計に限ることはなく公知の流体の流量を計測できる装置であれば適用することができる。
【００６８】
制御部１０２は、蒸気流量を測定すると同時に第２の計測工程として計測部１０１でＭＳドレン２６ａ水に含まれるリチウム濃度測定を行う（ステップＳ１５）。リチウム濃度測定は、図２中の第３試料抽出部Ｓ３からＭＳドレン２６ａ水を、例えば、サンプリングチューブを介して主蒸気湿分測定装置１００の計測部１０１に導入して行うようになっている。計測部１０１で測定されたＭＳドレン２６ａ水中に含まれるリチウム濃度は計測部１０１から制御部１０２に送信され、記憶部１０３に格納される。
【００６９】
次に制御部１０１は、湿分算出工程として上記のステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５で取得した各リチウム濃度および各蒸気流量から演算部１０４にて、下記式（１）を用いて主蒸気中の湿分Ｍを算出する（ステップＳ１６）。
【００７０】
【数３】
上記式（１）中、Ｍは湿分（％）を表し、ＣＭＳ−ｄはＭＳドレン水に含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度（ｐｐｍ）を表し、ＱＭＳ−ｄは上記ＣＭＳ−ｄに対応するＭＳドレンに導入された蒸気の流量（ｋｇ／時間）を表し、ＣＳＧはＳＧブローダウン水に含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度（ｐｐｍ）を表し、ＱＭＳＲ−ｉｎは上記ＣＭＳ−ｄに対応する湿分分離器に導入された蒸気の流量（ｋｇ／時間）を表す。
【００７１】
上述した実施例は蒸気流量測定とリチウム濃度測定は、湿分分離器２６とＭＳドレン２６ａを測定対象とした例として説明した。蒸気流量測定とリチウム濃度測定は、高圧タービン１０ＡとＨＰドレン２７ａを対象とした場合、蒸気流量は、主蒸気から分配されて高圧タービン１０Ａに導入された蒸気の流量が全量ＨＰドレン２７ａに導入されるものとして湿分Ｍを算出する。また蒸気流量測定は第２蒸気流量計測部ｆ２で測定する。リチウム濃度測定は、図２中の第２試料抽出部Ｓ２からＨＰドレン２７ａ水を、例えば、サンプリングチューブを介して主蒸気湿分測定装置１００の計測部１０１に導入して行うようになっている。また、蒸気流量測定とリチウム濃度測定は、湿分分離加熱器１２とＭＳＨ加熱蒸気ドレン１２ａを対象とした場合、蒸気流量は、主蒸気から分配されて低温再熱管１３に導入された蒸気の流量と湿分分離器２６から導入された蒸気の流量を加算した値とする。この加算した蒸気流量が湿分分離加熱器１２に導入されるものとして湿分Ｍを算出する。ＭＳＨ加熱蒸気ドレン１２ａに導入された蒸気量は第４蒸気流量計測部ｆ４が測定する。リチウム濃度測定は、図２中の試料抽出部Ｓ４からＭＳＨ加熱蒸気ドレン１２ａ水を、例えば、サンプリングチューブを介して主蒸気湿分測定装置１００の計測部１０１に導入して行うようになっている。
【００７２】
なお上記の説明では、リチウム濃度測定は第１試料抽出部Ｓ１，第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４からサンプリングチューブを介して主蒸気湿分測定装置１００の計測部１０１に導入して行うとしたが、第１試料抽出部Ｓ１，第２試料抽出部Ｓ２，第３試料抽出部Ｓ３，第４試料抽出部Ｓ４で採取した試料（サンプル水）を主蒸気湿分測定装置１００に持ち込んで、バッチ方式で計測部１０１に導入して測定する構成とすることも可能である。
【００７３】
＜主蒸気湿分測定方法の適用例＞
次に、本実施例の主蒸気湿分測定方法を適用して湿分を算出した例について説明する。主給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素としてのリチウム（Ｌｉ）を添加する前にＳＧブローダウン水の不純物濃度を測定した。そして測定した不純物濃度に基づいてリチウムを添加した後のＳＧクレビスｐＨを９以下と推定してリチウム添加量を設定した。この時、リチウム添加前の主給水ラインの二次冷却水中のリチウムのバックグランド濃度は、０．２ｐｐｔ以下であった。ＳＧクレビスｐＨの設定および確認方法については従来の公知の方法が適用できる。
【００７４】
次に、図１に示した薬剤注入装置４０の薬剤タンク（ヒドラジンタンク）に上記で設定したリチウム添加量を添加した。この時、ＳＧクレビスｐＨは４以上１１以下となるように設定した。また、添加したリチウム添加原液のリチウム濃度は０．０９質量％以上０．１１質量％以下となるように調製した。またリチウム添加原液の不純物濃度はナトリウム（Ｎａ）、塩素（Ｃｌ）、硫酸イオン（ＳＯ４）とも全て１０ｐｐｍ以下であった。
【００７５】
リチウムを添加した後に所定時間経過後、主給水ラインの二次冷水中およびＳＧブローダウン水中のリチウム濃度が安定してから、各部のリチウム濃度測定を行った。測定されたリチウム濃度は以下に示すとおりである。
・ＳＧブローダウン水のリチウム濃度： １ｐｐｂ
・ＨＰドレン水のリチウム濃度 ： １ｐｐｔ
・ＭＳドレン水のリチウム濃度 ：１０ｐｐｔ
【００７６】
同時にＨＰドレンとＭＳドレンに導入される蒸気の流量を測定し、主蒸気の蒸気流量分配比を算出した。算出した蒸気流量分配比は以下に示すとおりである。
・ＨＰドレン：ＭＳドレン＝１：１０
【００７７】
上記の結果から、上記式（１）を適用して算出した各部の主蒸気中の湿分は以下に示すとおりである。
・ＨＰドレン ０．１％
・ＭＳドレン ０．１％
【００７８】
従って、各ドレンで検出された蒸気発生器（ＳＧ）で発生した主蒸気中に含まれる湿分としては、約０．１％程度であった。おおよその目安として、ＨＰドレンで検出された湿分は、ＳＧブローダウンの湿分の１／１０００程度であり、ＭＳドレンで検出された湿分は、ＳＧブローダウンの湿分の１／１００程度である。言い換えれば、ＭＳドレンにおけるリチウム検出濃度はＨＰドレンよりも１桁高い値となることが分かる。ここで、上述した主蒸気の蒸気流量分配率がＨＰドレン：ＭＳドレン-＝１：１０であるため、蒸気流量分配率を加味して主蒸気中の湿分を算出した場合、ＨＰドレン＝ＭＳドレン＝０．１％となる。例えば、ＳＧブローダウン（ＳＧＢＤ）の湿分が１００％であった場合、ＨＰドレンやＭＳドレンでの湿分は約０．１％程度と見積もることができる。
【００７９】
このように、本実施例によれば、主給水ラインの二次冷却水に極微量のトレーサ元素を添加し、ＳＧブローダウン（ＳＧＢＤ）水中および主蒸気ラインに設置されている機器のドレン水中に含まれるトレーサ元素濃度および主蒸気ラインに設置されている機器に導入された蒸気の流量を測定し、得られたトレーサ元素濃度および蒸気流量から主蒸気中の湿分を算定することが可能となった。
【００８０】
また、極微量のリチウム（Ｌｉ）元素をトレーサに用いることで、主蒸気中の湿分を精度良く測定することが可能となった。
【００８１】
またトレーサ元素濃度測定に高周波誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）を適用したことにより、原子力発電プラント設備に悪影響を与えない極低濃度のリチウム（Ｌｉ）添加量でトレーサ元素濃度を測定することが可能となった。
【符号の説明】
【００８２】
２ 加圧水型原子炉
３ 蒸気発生器
１０ 蒸気タービン
１０Ａ 高圧タービン（ＨＰ−Ｔ）
１０Ｂ 低圧タービン（ＬＰ−Ｔ）
１２ 湿分分離加熱器（ＭＳＨ）
１２ａ ＭＳＨ加熱蒸気ドレン
１３ 低温再熱管
１４ 高温再熱管
１５ 復水器
１６、２２ 冷却水配管
１７ 脱気器
１８ 復水ポンプ
１９ 復水脱塩装置
２０ 復水ブースターポンプ
２１ 低圧給水加熱器
２４ 給水ポンプ
２５ 高圧給水加熱器
２６ 湿分分離器
２６ａ ＭＳドレン
２７ 高圧ヒータ
２７ａ 高圧ドレン（ＨＰドレン）
２９ ＳＧＢＤ管（ＳＧブローダウン管）
３０ フラッシュタンク（Ｆ／Ｔ）
３２ ＳＧＢＤ遮断弁
３４ ブローダウン常用ライン
４０ 薬剤注入装置
１００ 主蒸気湿分測定装置
１０１ 計測部
１０２ 制御部
１０３ 記憶部
１０４ 演算部
１０５ 出力部
１０６ 表示部
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 試料抽出部
ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４ 蒸気流量計測部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主蒸気中の湿分を測定する主蒸気湿分測定装置であって、
給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加する薬剤注入部と、
蒸気発生器と湿分分離加熱器との間に配置された機器に導入された蒸気の流量を計測する第１の蒸気流量計測部と、
前記機器のドレンに導入された蒸気の流量を計測する第２の蒸気流量計測部と、
前記蒸気発生器のブローダウン水に含まれる前記トレーサ元素濃度を計測する第１の計測部と、
前記機器のドレン水に含まれる前記トレーサ元素濃度を計測する第２の計測部と、
前記第１の蒸気流量計測部および前記第２の蒸気流量計測部が取得した前記蒸気の流量と、前記第１の計測部および前記第２の計測部が取得した前記トレーサ元素濃度と、に基づいて前記主蒸気中に含まれる湿分を算出する湿分算出部と、
を備えることを特徴とする主蒸気湿分測定装置。
【請求項２】
前記トレーサ元素は、リチウム（Ｌｉ）であることを特徴とする請求項１に記載の主蒸気湿分測定装置。
【請求項３】
前記薬剤注入部は、復水脱塩装置と前記蒸気発生器との間の給水ラインに設置されて、ここを流れる二次冷却水に前記トレーサ元素を添加することを特徴とする請求項１に記載の主蒸気湿分測定装置。
【請求項４】
前記機器のドレンは、高圧タービンの高圧ドレンと湿分分離器のＭＳドレンと湿分分離加熱器のＭＳＨ加熱蒸気ドレンと、であることを特徴とする請求項１に記載の主蒸気湿分測定装置。
【請求項５】
前記湿分算出部は、下記式（１）により前記主蒸気中に含まれる湿分Ｍを算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の主蒸気湿分測定装置。
【数１】
（上記式（１）中、Ｍは湿分（％）を表し、ＣＭＳ−ｄはＭＳドレン水、高圧ドレン水、ＭＳＨ加熱蒸気ドレン水の何れか一つに含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳ−ｄは上記ＣＭＳ−ｄに対応する何れか一つのドレンに導入された蒸気の流量を表し、ＣＳＧはＳＧブローダウン水に含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳＲ−ｉｎは上記ＣＭＳ−ｄに対応する機器に導入された蒸気の流量を表す。）
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の主蒸気湿分測定装置により算出された湿分に基づいて、蒸気発生器に給水する二次冷却水の給水流量を制御することを特徴とする原子力発電プラント。
【請求項７】
主蒸気中の湿分を測定する主蒸気湿分測定方法であって、
給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加する薬剤注入工程と、
蒸気発生器と湿分分離加熱器との間に配置された機器に導入された蒸気の流量を計測する第１の蒸気流量計測工程と、
前記機器のドレンに導入された蒸気の流量を計測する第２の蒸気流量計測工程と、
前記蒸気発生器のブローダウン水に含まれる前記トレーサ元素濃度を計測する第１の計測工程と、
前記機器のドレン水に含まれる前記トレーサ元素濃度を計測する第２の計測工程と、
前記第１の蒸気流量計測工程および前記第２の蒸気流量計測工程が取得した前記蒸気の流量と、前記第１の計測工程および前記第２の計測工程が取得した前記トレーサ元素濃度と、に基づいて前記主蒸気中に含まれる湿分を算出する湿分算出工程と、
を有することを特徴とする主蒸気湿分測定方法。
【請求項８】
前記トレーサ元素は、リチウム（Ｌｉ）であることを特徴とする請求項７に記載の主蒸気湿分測定方法。
【請求項９】
前記薬剤注入工程は、復水脱塩装置と前記蒸気発生器との間の給水ラインに設置されて、ここを流れる二次冷却水に前記トレーサ元素を添加することを特徴とする請求項７に記載の主蒸気湿分測定方法。
【請求項１０】
前記機器のドレンは、高圧タービンの高圧ドレンと湿分分離器のＭＳドレンと湿分分離加熱器のＭＳＨ加熱蒸気ドレンと、であることを特徴とする請求項７に記載の主蒸気湿分測定方法。
【請求項１１】
前記湿分算出工程は、下記式（１）により前記主蒸気中に含まれる湿分Ｍを算出することを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の主蒸気湿分測定方法。
【数２】
（上記式（１）中、Ｍは湿分（％）を表し、ＣＭＳ−ｄはＭＳドレン水、高圧ドレン水、ＭＳＨ加熱蒸気ドレン水の何れか一つに含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳ−ｄは上記ＣＭＳ−ｄに対応する何れか一つのドレンに導入された蒸気の流量を表し、ＣＳＧはＳＧブローダウン水に含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳＲ−ｉｎは上記ＣＭＳ−ｄに対応する機器に導入された蒸気の流量を表す。）
【請求項１２】
請求項７から１１のいずれか１項に記載の主蒸気湿分測定方法により算出された湿分に基づいて、蒸気発生器に給水する二次冷却水の給水流量を制御することを特徴とする原子力発電プラント。
【請求項１】
主蒸気中の湿分を測定する主蒸気湿分測定装置であって、
給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加する薬剤注入部と、
蒸気発生器と湿分分離加熱器との間に配置された機器に導入された蒸気の流量を計測する第１の蒸気流量計測部と、
前記機器のドレンに導入された蒸気の流量を計測する第２の蒸気流量計測部と、
前記蒸気発生器のブローダウン水に含まれる前記トレーサ元素濃度を計測する第１の計測部と、
前記機器のドレン水に含まれる前記トレーサ元素濃度を計測する第２の計測部と、
前記第１の蒸気流量計測部および前記第２の蒸気流量計測部が取得した前記蒸気の流量と、前記第１の計測部および前記第２の計測部が取得した前記トレーサ元素濃度と、に基づいて前記主蒸気中に含まれる湿分を算出する湿分算出部と、
を備えることを特徴とする主蒸気湿分測定装置。
【請求項２】
前記トレーサ元素は、リチウム（Ｌｉ）であることを特徴とする請求項１に記載の主蒸気湿分測定装置。
【請求項３】
前記薬剤注入部は、復水脱塩装置と前記蒸気発生器との間の給水ラインに設置されて、ここを流れる二次冷却水に前記トレーサ元素を添加することを特徴とする請求項１に記載の主蒸気湿分測定装置。
【請求項４】
前記機器のドレンは、高圧タービンの高圧ドレンと湿分分離器のＭＳドレンと湿分分離加熱器のＭＳＨ加熱蒸気ドレンと、であることを特徴とする請求項１に記載の主蒸気湿分測定装置。
【請求項５】
前記湿分算出部は、下記式（１）により前記主蒸気中に含まれる湿分Ｍを算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の主蒸気湿分測定装置。
【数１】
（上記式（１）中、Ｍは湿分（％）を表し、ＣＭＳ−ｄはＭＳドレン水、高圧ドレン水、ＭＳＨ加熱蒸気ドレン水の何れか一つに含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳ−ｄは上記ＣＭＳ−ｄに対応する何れか一つのドレンに導入された蒸気の流量を表し、ＣＳＧはＳＧブローダウン水に含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳＲ−ｉｎは上記ＣＭＳ−ｄに対応する機器に導入された蒸気の流量を表す。）
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の主蒸気湿分測定装置により算出された湿分に基づいて、蒸気発生器に給水する二次冷却水の給水流量を制御することを特徴とする原子力発電プラント。
【請求項７】
主蒸気中の湿分を測定する主蒸気湿分測定方法であって、
給水ラインの二次冷却水にトレーサ元素を添加する薬剤注入工程と、
蒸気発生器と湿分分離加熱器との間に配置された機器に導入された蒸気の流量を計測する第１の蒸気流量計測工程と、
前記機器のドレンに導入された蒸気の流量を計測する第２の蒸気流量計測工程と、
前記蒸気発生器のブローダウン水に含まれる前記トレーサ元素濃度を計測する第１の計測工程と、
前記機器のドレン水に含まれる前記トレーサ元素濃度を計測する第２の計測工程と、
前記第１の蒸気流量計測工程および前記第２の蒸気流量計測工程が取得した前記蒸気の流量と、前記第１の計測工程および前記第２の計測工程が取得した前記トレーサ元素濃度と、に基づいて前記主蒸気中に含まれる湿分を算出する湿分算出工程と、
を有することを特徴とする主蒸気湿分測定方法。
【請求項８】
前記トレーサ元素は、リチウム（Ｌｉ）であることを特徴とする請求項７に記載の主蒸気湿分測定方法。
【請求項９】
前記薬剤注入工程は、復水脱塩装置と前記蒸気発生器との間の給水ラインに設置されて、ここを流れる二次冷却水に前記トレーサ元素を添加することを特徴とする請求項７に記載の主蒸気湿分測定方法。
【請求項１０】
前記機器のドレンは、高圧タービンの高圧ドレンと湿分分離器のＭＳドレンと湿分分離加熱器のＭＳＨ加熱蒸気ドレンと、であることを特徴とする請求項７に記載の主蒸気湿分測定方法。
【請求項１１】
前記湿分算出工程は、下記式（１）により前記主蒸気中に含まれる湿分Ｍを算出することを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の主蒸気湿分測定方法。
【数２】
（上記式（１）中、Ｍは湿分（％）を表し、ＣＭＳ−ｄはＭＳドレン水、高圧ドレン水、ＭＳＨ加熱蒸気ドレン水の何れか一つに含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳ−ｄは上記ＣＭＳ−ｄに対応する何れか一つのドレンに導入された蒸気の流量を表し、ＣＳＧはＳＧブローダウン水に含まれるリチウム（Ｌｉ）濃度を表し、ＱＭＳＲ−ｉｎは上記ＣＭＳ−ｄに対応する機器に導入された蒸気の流量を表す。）
【請求項１２】
請求項７から１１のいずれか１項に記載の主蒸気湿分測定方法により算出された湿分に基づいて、蒸気発生器に給水する二次冷却水の給水流量を制御することを特徴とする原子力発電プラント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１９４０１０（Ｐ２０１２−１９４０１０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５７２９７（Ｐ２０１１−５７２９７）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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