原子力プラントの腐食電位測定装置及び腐食電位測定方法
【課題】ＢＷＲの圧力容器の下部プレナム領域内での腐食電位を測定する場合に、腐食電位センサを設置する機器の影響を受けにくくして、下部プレナム内のＳＣＣ対策機器の状態を正確に測定できる腐食電位の測定方法を提供する。
【解決手段】腐食電位センサを備えたＬＰＲＭ管を有する原子力プラントにおいて、ＬＰＲＭ外面に腐食電位センサー設置用の外筒管凹部を設け、外筒管凹部に腐食電位センサを設置し、腐食電位センサの上下位置に保護用のセンサ保護部材を設置し、腐食電位センサの電位検知部からＬＰＲＭ管の凹部外表面までの距離、腐食電位センサの電位検知部から腐食電位の匡体までの距離、および腐食電位センサの電位検知部からセンサ保護部材までの距離が、腐食電位センサの電位検知部からインコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるように前記腐食電位センサを設置する。
【解決手段】腐食電位センサを備えたＬＰＲＭ管を有する原子力プラントにおいて、ＬＰＲＭ外面に腐食電位センサー設置用の外筒管凹部を設け、外筒管凹部に腐食電位センサを設置し、腐食電位センサの上下位置に保護用のセンサ保護部材を設置し、腐食電位センサの電位検知部からＬＰＲＭ管の凹部外表面までの距離、腐食電位センサの電位検知部から腐食電位の匡体までの距離、および腐食電位センサの電位検知部からセンサ保護部材までの距離が、腐食電位センサの電位検知部からインコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるように前記腐食電位センサを設置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食電位測定装置及び腐食電位測定方法に係り、特に、原子力プラントに適用するのに好適な腐食電位測定装置及び腐食電位測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントにおいて、ステンレス鋼およびニッケル基合金等は構造材料と呼ばれ、原子炉機器および配管等の構造部材に用いられる。これらの構造材料は、特定の条件下で応力腐食割れ（ＳＣＣ）の感受性を示す。そこで、ＳＣＣの防止策が原子力プラントの健全性を維持するために適用されている。また、近年では、原子力プラントの設備利用率の向上および長寿命化のような経済性向上の観点からも、ＳＣＣの防止策が適用されている。ＳＣＣ防止策には、材料の耐食性向上、応力の改善、あるいは腐食環境の緩和を目的とした各種技術がある。
【０００３】
沸騰水型原子力プラントでは、ＳＣＣ防止策の１つとしてプラントの構造部材に接触する炉水（原子炉内の冷却水）の腐食環境を改善する水素注入が広く用いられている（特許文献１参照）。原子炉内の炉水は、炉水の放射線分解により生成されて構造部材の腐食原因となる酸素および過酸化水素を含み、腐食環境を形成している。水素注入は、給水配管等を介して炉水に水素を注入し、炉水に含まれている酸素および過酸化水素を水素と反応させて水に戻す技術であり、炉水中の酸素および過酸化水素の濃度が低下する結果、炉水に接触する構造部材の腐食電位（ＥＣＰ）が低下し、構造部材のＳＣＣが緩和される。
【０００４】
水素注入時の腐食電位の低下をさらに促進させる技術として、例えば特許文献２に記載された白金族貴金属元素を炉水に注入する貴金属注入が知られている。貴金属注入は水素注入と併用され、白金族貴金属元素が有する水素の電気化学反応への触媒作用により水素注入による腐食電位の低減幅をさらに大きくする。
【０００５】
これらのＳＣＣ防止策を実施する際、その効果を確認するため構造部材の腐食電位を精度良く測定する必要がある。そこで、原子炉内あるいは原子炉に接続された配管に腐食電位センサを設置して構造部材の腐食電位の測定が行われている。
【０００６】
腐食電位センサは、使用条件下で腐食電位測定の基準となる一定の電位（基準電位）を発生し、基準電極または参照電極と呼ばれている。沸騰水型原子力プラントの構造部材が接触する炉水の温度、炉水に含まれる酸素濃度および過酸化水素濃度、および炉水流速等の条件下で構造部材が有する電位と、腐食電位センサの有する基準電位との電位差をエレクトロメータを用いて測定することによって、その構造部材の腐食電位を知ることができる。
【０００７】
ＢＷＲでは炉水内に酸素や過酸化水素濃度の分布があり場所によって腐食電位が異なり、またＢＷＲの炉水導電率が低いために、腐食電位センサで測定できる領域は腐食電位センサに最近接している部位に限定されてしまう。そのため、腐食電位を測定する場合には、可能な限りＳＣＣ対策の効果を得たい部位の近傍でその部位の腐食電位を直接測定することが好ましい。図１の測定例においても、測定場所が異なると水素注入量に対する腐食電位の応答が異なってくる。また、同一のフランジ内に腐食電位センサを設置したでも、フランジ内の腐食電位センサの設置深さが異なると腐食電位の応答が異なることが知られている。
【０００８】
ＢＷＲの圧力容器下部プレナム内は、保全工事の際のアクセスに時間がかかること、圧力境界になっていること、下部シュラウドの溶接部内面は応力が高くシュラウドの点検頻度決定に重要である等により、ＳＣＣ対策において重要な部位である。そのため、腐食環境緩和によるＳＣＣ対策でもこの部位の腐食電位測定が重要である。
【０００９】
例えば、特許文献３では原子炉のＬＰＲＭ（局所出力領域モニタ）用カバーチューブに穴をあけてカバーチューブ内部に設置した水質測定器を用いて炉底部下鏡付近の腐食電位を測定する技術を開示している。現状では、定期的に交換があり、電気信号の取り出せるペネトレーション（穿孔）を備え、炉内の種々の水平および垂直方向にセンサ類を設置できることから、ＬＰＲＭ管を利用した腐食電位測定はＢＷＲにおいて重要な方法となっている。
【００１０】
従来の腐食電位センサおよび腐食電位センサの設置方法並びに設置位置の例が、非特許文献１および非特許文献２に記載されている。これらの例によれば、実機プラントの配管から炉水を導いたオートクレーブ内、ボトムドレンフランジ内、再循環系配管フランジ内、および局所出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）管内に設置した腐食電位センサと測定値が示されている。ＢＷＲに水素注入を適用した時の効果が腐食電位の測定によって調べられている。
【００１１】
腐食電位測定例として、図１に、ＢＷＲで水素注入を実施したときの、給水中水素濃度に対する、サンプリング系で測定した溶存酸素濃度（●印）の変化とＥＣＰ（○印）の変化を測定した結果を示す。給水水素濃度が上昇すると溶存酸素濃度が低下し、それに追従してＥＣＰが低下する様子がわかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第２６８７７８０号公報
【特許文献２】特開平４−２２３２９９号公報
【特許文献３】特許３２７０２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献３の方法では、ＬＰＲＭカバーチューブ内に腐食電位センサを設置するため、腐食電位の測定場所がＬＰＲＭカバーチューブの内面またはＬＰＲＭカバーチューブ内部の腐食電位センサ固定部材の表面となってしまう。例えばカバーチューブに穴を開けても、上述のように腐食電位センサは最近接部位の腐食電位を測定するのでカバーチューブ内の腐食電位を測定することになる。
【００１４】
水質解析や流動解析を用いれば、ＬＰＲＭ内には短時間で炉水が流入するので水質の変化はなく、流動条件も炉内機器に合わせて設計することができる。したがって、カバーチューブを炉内構造物と同じ材料で作れば材料の違いの影響もない。しかしながら、測定値を解釈するために解析モデルを用いた場合には、解析の前提となる物理モデルや入力に用いる物性値が変更された際にＳＣＣ対策の効果が変わってしまうため、できる限りＳＣＣ対策部位の近傍で直接その部位の腐食電位を測定することが望ましい。
【００１５】
そこで、本発明は、ＢＷＲの圧力容器の下部プレナム領域内で腐食電位を測定する場合に、腐食電位センサを設置するための機器の影響を受けにくくして、下部プレナム内のＳＣＣ対策を行った機器の状態を代表して表示する腐食電位の測定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、局所出力領域モニタを収納するＬＰＲＭ外筒管と、該ＬＰＲＭ外筒管を収納するインコアモニタ案内管およびインコアモニタハウジングと、ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間においてＬＰＲＭ外筒管の外面に設けた腐食電位センサを原子炉圧力容器下部に備えてなる原子力プラントの腐食電位測定装置において、ＬＰＲＭ外筒管外面に設けた腐食電位センサーを設置する外筒管凹部と、外筒管凹部に設置した腐食電位センサと、ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間において腐食電位センサの上下位置に設置したセンサ保護部材とを有し、腐食電位センサの電位検知部からＬＰＲＭ管の外筒管凹部表面までの距離と、腐食電位センサの電位検知部から腐食電位センサを支持する腐食電位センサ匡体までの距離が、腐食電位センサの電位検知部からインコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるように、腐食電位センサを設置することを特徴とする。
【００１７】
また、原子力プラントの腐食電位測定装置において、さらに腐食電位センサの電位検知部からセンサ保護部材までの距離が、腐食電位センサの電位検知部からインコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるように、腐食電位センサを設置することを特徴とする。
【００１８】
また、原子力プラントの腐食電位測定装置において、インコアモニタ案内管の腐食電位センサの設置部位と対面する位置に腐食電位を測定する腐食電位測定窓を開け、原子炉圧力容器とインコアモニタ案内管の内部とを直接連通させることを特徴とする。
【００１９】
また、原子力プラントの腐食電位測定装置において、腐食電位測定窓の端面が小さくなるようにインコアモニタ案内管の表面を切削し、インコアモニタ案内管の外側の腐食電位を測定することを特徴とする。
【００２０】
さらに、局所出力領域モニタを収納するＬＰＲＭ外筒管と、該ＬＰＲＭ外筒管を収納するインコアモニタ案内管と、ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間においてＬＰＲＭ外筒管の外面に設けた腐食電位センサを原子炉圧力容器下部に備えてなる原子力プラントの腐食電位測定方法において、腐食電位センサの電位検知部からＬＰＲＭ管の外筒管凹部表面までの距離と、腐食電位センサの電位検知部から腐食電位センサを支持する腐食電位センサ匡体までの距離が、腐食電位センサの電位検知部からインコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるようにして、インコアモニタ案内管外部のＳＣＣ対策を行った機器の腐食電位を検知することを特徴とする。
【００２１】
さらに、原子力プラントの腐食電位測定方法において、さらに腐食電位センサの電位検知部からセンサ保護部材までの距離が、腐食電位センサの電位検知部からインコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるようにしたことを特徴とする。
【００２２】
さらに、原子力プラントの腐食電位測定方法において、インコアモニタ案内管の腐食電位センサの設置部位と対面する位置において原子炉圧力容器とインコアモニタ案内管の内部とを直接連通させることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、腐食電位センサとの最近接部が例えばインコアモニタ案内管となるため、腐食電位センサを固定するＬＰＲＭ外筒管の表面の腐食電位が混成する可能性を低減して腐食電位の値が影響を受けにくくなる。
【００２４】
また、同様に腐食電位センサの匡体は信号線に用いているステンレス製のＭＩケーブルが匡体に溶接してあること、また匡体はＬＰＲＭ管内で金属バンドなどによって固定され被測定部に接地状態になっており、位置関係によっては被測定部になる場合がある。したがって、本発明のように設置することによって腐食電位センサ匡体の腐食電位と混成する可能性を低減し、インコアモニタ案内管の腐食電位測定が適切に実施できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、局所出力領域モニタを収納するＬＰＲＭ外筒管と、該ＬＰＲＭ外筒管を収納するインコアモニタ案内管と、ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間においてＬＰＲＭ外筒管の外面に設けた腐食電位センサを原子炉圧力容器下部に備えてなる原子力プラントの腐食電位測定装置において、ＬＰＲＭ外筒管外面に設けた腐食電位センサーを設置する外筒管凹部と、外筒管凹部に設置した腐食電位センサと、ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間において腐食電位センサの上下位置に設置したセンサ保護部材とを有し、腐食電位センサの電位検知部からＬＰＲＭ管の外筒管凹部表面までの距離と、腐食電位センサの電位検知部から腐食電位センサを支持する腐食電位センサ匡体までの距離が、腐食電位センサの電位検知部からインコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるように、腐食電位センサを設置することにより、原子炉下部プレナム内のインコアモニタ案内管の腐食電位をＢＷＲプラント運転中の実環境下で測定することができ、ＳＣＣ対策の効果を解析モデルを用いずに直接判断することが可能となり、ＢＷＲの安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】沸騰水型原子力プラントにおける水素注入時における炉水中の溶存酸素濃度および構造部材の腐食電位と給水中の水素濃度との関係を示すグラフである。
【図２】材料表面の腐食電位の影響範囲を実験結果を説明するグラフである。
【図３】本発明の実施例１の腐食電位測定方法を示す模式図である。
【図４Ａ】本発明の実施例１の腐食電位測定装置の断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例１の腐食電位測定装置の正面図である。
【図５】本発明の実施例１を適用した沸騰水型原子力プラントの模式図である。
【図６Ａ】本発明の実施例２の腐食電位測定装置の断面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施例２の腐食電位測定装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に本発明を実施例について説明する。ＢＷＲのような炉水の導電率が極めて低い（代表的には１．０μＳ／ｃｍ以下）環境においては、電位の及ぶ範囲が極めて限定されているため、腐食電位センサと被測定部を接近させることが必要である。これを示すため、腐食電位センサの電位検知部と被測定部の距離の関係を図２を用いて説明する。
【００２８】
図２は一つのステンレスの試験片において、一部を白金蒸着し、残りの部位はステンレスのままの状態としたものの腐食電位の分布を試験片表面をセンサを走査しながら２８０℃のＢＷＲ条件を模擬して測定したものである。
【００２９】
酸素に対し水素が化学量論比で２以上となる条件に制御したので、白金蒸着部の腐食電位は−０．４〜−０．３（ＶｖｓＳＨＥ）の一定値を示した。白金蒸着部とＳＵＳ３０４の境界部からＳＵＳ３０４側にセンサを移動させると腐食電位はしだいに上昇して１２ｍｍ離れたところでは完全にＳＵＳ３０４の値（約−０．１３（ＶｖｓＳＨＥ））を示した。このとき白金の電位が及んだ範囲は高々、５ｍｍ程度までであった。さらに、白金の電位と同じ値の領域は白金蒸着境界のごく近傍でのみ見られ、数ｍｍ離れると白金の電位とＳＵＳ３０４の電位が混成していることがわかった。
【００３０】
このことから、インコアモニタ案内管の電位を測定するためには、腐食電位センサの電位検知部はＬＰＲＭ管の表面よりもインコアモニタ案内管またはハウジングとの距離を近くする必要がある。本発明では腐食電位センサをそのような条件を満たすようにＬＰＲＭ管の外表面に設置することで課題を解決する。
【実施例１】
【００３１】
本発明の好適な一実施例である実施例１の腐食電位測定方法を、図３および図４を用いて説明する。本実施例の腐食電位測定装置では、ＬＰＲＭ外筒管１に外筒管凹部２を設け、そこに腐食電位センサ固定具３を介して腐食電位センサ４を設置し、被測定部と腐食電位センサ４との距離が腐食電位センサ４とＬＰＲＭ外筒管１を含む測定系との距離よりも近くなるように配置を規定する。
【００３２】
炉心の出力を監視するＬＰＲＭ５はＬＰＲＭ外筒管１に収納され、炉心内に複数個が設けられている。ＬＰＲＭ外筒管１は、原子炉圧力容器（図示せず）の下部プレナム内にインコアモニタ案内管６に挿入された状態で設置されている。
【００３３】
インコアモニタ案内管６の構造は、具体的には圧力容器下鏡８付近から炉心支持板までの全長約４ｍのインコアモニタ案内管と、インコアモニタ案内管の下端から下部フランジＦまでの構造物であるインコアモニタハウジングの二つの部分から構成される。
【００３４】
ＬＰＲＭ５はインコアモニタ案内管６内部で振れ止めのためにカラー１２ａ、１２ｂが付けられている。ＬＰＲＭ外筒管１は圧力容器下鏡８を貫通して炉外に延長されておりインコアモニタ案内管６の下部フランジＦを介して炉外に導かれ、モニタ信号を取り出している。
【００３５】
ＬＰＲＭ５は炉心でのγ加熱を冷却する必要があり、ＬＰＲＭ外筒管１内には炉水が流入してＬＰＲＭ５の周りを流れるようになっている。炉水は炉心支持板１５付近のインコアモニタ案内管６に開けた冷却孔１６ａからインコアモニタ案内管６内部に入り、ＬＰＲＭ外筒管１に開けた冷却孔１６ｂを通って上部に流れていく。インコアモニタ案内管６内部に入った炉水の一部はＬＰＲＭ外筒管１の下部に設けられた冷却孔１６ｃを通って流れる。
【００３６】
腐食電位の測定でもこの構成を利用することによって、腐食電位センサ４から引き出されたＭＩケーブル９を圧力容器の外に取りだす。ＭＩケーブル９は炉外で信号線１０ａと接続されて腐食電位を読み取るためのエレクトロメータ１１のＨｉｇｈ側に接続される。また、炉外のインコアモニタ案内管６下部にエレクトロメータ１１のＬｏｗ側に接続された信号線１０ｂが接続される。基本的には、エレクトロメータ１１のＨｉｇｈ端子とＬｏｗ端子間の電位差を読むことで腐食電位の信号が測定され、測定信号を腐食電位センサ４の発する基準電位を用いて標準水素電極電位に換算することで被測定部の腐食電位が求められる。
【００３７】
腐食電位センサ４は下部プレナム内の測定位置に最寄りのＬＰＲＭ５を利用して設置される。設置位置が決定すると腐食電位測定窓１３をインコアモニタ案内管６に開ける。これによって腐食電位センサ４と下部プレナム内の炉水の導通が確保される。外筒管凹部２は腐食電位測定窓１３に対応する位置に加工され、腐食電位センサ４を保護するためのセンサ保護部材１４ａ、１４ｂがそれぞれ腐食電位センサの上下に被測定部よりも十分離れた位置に取り付けられる。腐食電位センサ４から出たＭＩケーブル９はＬＰＲＭ凹部３の下端付近に設けられた穴を介してＬＰＲＭ外筒管１の内部に入り、炉外に取りだされる。
【００３８】
図４Ａおよび図４Ｂは、腐食電位センサ４の電位検知部１７とＬＰＲＭ外筒管１のＬＰＲＭ外筒管凹部２およびインコアモニタ案内管６との位置関係を示したものである。図４Ａにおいて腐食電位センサ４の電位検知部１７を最近接位置がインコアモニタ案内管６となるように配置する。１はＩＰＲＭ外筒管、２は外筒管凹部である。１３はインコアモニタ案内管６に設けた腐食電位測定窓である。ここで、電位検知部１７と腐食電位測定窓１３との距離をＬ１、電位検知部１７と外筒管凹部２との距離をＬ２とすれば、Ｌ１＜Ｌ２のように設定する。
【００３９】
また図４Ｂにおいて、腐食電位センサ電位検知部１７は腐食電位センサ絶縁体１８の長さを十分に取って、腐食電位センサ電位検知部１７と腐食電位センサ匡体１９の距離が腐食電位センサ電位検知部１７とインコアモニタ案内管６の距離よりも長くなるようにする。これによって、腐食電位センサ匡体１９、外筒管凹部２さらには腐食電位センサ保護部材１４ａ、１４ｂのいずれもが、インコアモニタ案内管６よりも腐食電位センサ電位検知部１７との距離が長くなり、図３で示したエレクトロメータ１１を有する測定系で腐食電位測定をする場合に、測定された腐食電位に影響を与えにくくなる。
【００４０】
腐食電位測定窓１３は、正面からの配置では十分大きな円にするか図４Ｂのように長円形にすることで、腐食電位検知部１７がインコアモニタ案内管６の外面の電位を検知しやすくすることができる。
【００４１】
腐食電位測定窓１３を小さくするかまたは全く省略することもできる。この場合には、腐食電位検知部１７はインコアモニタ案内管６の内面が最近接部となるので、インコアモニタ案内管６の内面の電位を測定することになる。この場合でも、インコアモニタ案内管６の溶接部等の影響を検知可能である。
【００４２】
一方、腐食電位測定窓１３を十分大きくし、かつＬＰＲＭ外筒管１などの腐食電位センサ４を設置するための機器よりもインコアモニタ案内管６が近い配置であれば、腐食電位検知部１７は腐食電位測定窓１３の開口部近傍でインコアモニタ案内管６の腐食電位を測定することになる。これによって、可能な限り下部プレナム内の環境を代表する腐食電位の測定が可能となる。
【００４３】
次に、図５を用いて本発明の実施例１の腐食電位測定装置及び測定方法を適用した沸騰水型原子力プラントについて説明する。
【００４４】
沸騰水型原子力プラントは、原子炉圧力容器２０、原子炉格納容器２１、タービン２２、再循環系２３、原子炉浄化系２４および複数の腐食電位測定装置を備えている。原子炉格納容器２１内に設置された原子炉圧力容器２０は内部に複数の燃料集合体（図示せず）を装荷した炉心２５を配置している。２系統の再循環系は、それぞれ、再循環系配管２３および再循環ポンプ２６を有する。原子炉圧力容器２０に接続された主蒸気配管２７が、タービン２２に接続される。タービン２２に連絡される復水器２８が、復水配管２９の後、給水配管３０により原子炉圧力容器２０に接続される。オフガス系配管３１が復水器２８に接続される。水素注入装置３２が復水配管２９に接続され、線量率モニタ３２が主蒸気配管２７近傍に設置される。
【００４５】
原子炉浄化系２４は、再循環系配管２３に接続された配管並びに原子炉圧力容器２０の底部に接続されたドレン配管３３を有し、浄化装置（図示せず）を系内に有する。原子炉浄化系２４は給水配管３０に接続される。
【００４６】
水質測定装置３４ａがサンプリング配管３５ａによってドレン配管３３に接続され、水質測定装置３４ｂがサンプリング配管３５ｂによって原子炉浄化系２４に接続される。水質測定装置３４ｃがサンプリング配管３５ｃによって給水配管３０に接続され、水質測定装置３４ｄがサンプリング配管３５ｄによって主蒸気配管２７に接続される。
【００４７】
腐食電位センサ４は、ＬＰＲＭ外筒管１を用いて沸騰水型原子力プラントの該当箇所に設置される。腐食電位センサ４は、圧力容器２０の下部の下部プレナム３６内の水質を測定するために、下部プレナム３６内の対応する位置に設置されている。この場合は圧力容器下鏡８付近の腐食電位を測定するために、圧力容器下鏡８付近の高さに腐食電位センサ４が設置され、その高さに腐食電位測定窓が開孔されている（図示せず）。ＬＰＲＭを利用した腐食電位測定では酸素、過酸化水素などのサンプリングした水質との直接的な対応が得られないが、上記のような圧力容器下鏡８付近の腐食電位測定の場合には、サンプリングライン３５ａを用いて炉水を採取し、水質測定装置３４ａで測定することができる。
【００４８】
このような腐食電位の測定により、下部プレナム３６内での腐食電位が目標とする値にまで低下するように、水素注入装置３１から給水に注入する水素量を調節する。原子炉圧力容器２０内の炉水に注入した水素の余剰分は、主蒸気配管２７、タービン２２および復水器２８を経てオフガス系配管３１に排気され、オフガス系配管３１に設けられた再結合器（図示せず）で酸素と結合されて処理される。給水の水素濃度は、サンプリング配管３５ｃでサンプリングされた給水を水質測定装置３４ｃで測定することによって得られる。また、水素注入時の主蒸気系配管２７の線量率は線量率モニタ３２で監視される。
【００４９】
この方法では複数の腐食電位センサ４をＬＰＲＭ外筒管１上に配置できるので、沸騰水型原子力プラントの複数の箇所に設置することによって、沸騰水型原子力プラントの構造部材にＳＣＣが発生する腐食環境を下部プレナム内で立体的にマッピングすることができる。その結果、原子力プラントの長期的な安全性、健全性および信頼性を確保するための保全策を提供することができる。
【実施例２】
【００５０】
本発明の好適な一実施例の別の実施例を図６Ａ、６Ｂを用いて説明する。腐食電位測定窓１３の構造以外は実施例１と共通である。
【００５１】
腐食電位センサ４の電位検知部１７とＬＰＲＭ外筒管１のＬＰＲＭ外筒管凹部２およびインコアモニタ案内管６との位置関係を示したものが図６Ａおよび図６Ｂである。図６Ａで腐食電位センサ電位検知部１７を最近接位置が外筒管凹部２ではなくインコアモニタ案内管６となるように、Ｌ１＜Ｌ２のように配置する。
【００５２】
次に、図６Ｂで腐食電位センサ絶縁体１８の長さを十分にとることで、腐食電位センサ電位検知部１７と腐食電位センサ匡体１８の距離が腐食電位センサ電位検知部１７とインコアモニタ案内管６の距離よりも長くなるようにする。これによって、腐食電位センサ匡体１８、ＬＰＲＭ外筒管凹部２さらには腐食電位センサ保護部材１４ａ、１４ｂのいずれもが、インコアモニタ案内管６よりも腐食電位センサ電位検知部１７との距離が長くなり、図３で示したエレクトロメータ１１を有する測定系で腐食電位測定をする場合に、測定された腐食電位に影響を与えにくくなる。
【００５３】
実施例２では腐食電位測定窓１３の開口部の厚みを小さくするため図６Ａのようにインコアモニタ案内管６の表面を切り取っている。このようにすることでインコアモニタ案内管６外面の環境で形成される腐食電位が腐食電位センサ４に検知される割合が増加し、より下部プレナム内の環境を正確に把握することができる。
【００５４】
腐食電位測定窓１３は、正面からの配置では十分大きな円にするか図６Ｂのように長円形にすることで、腐食電位検知部１７がインコアモニタ案内管６の外面の電位を検知しやすくすることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…ＬＰＲＭ外筒管
２…外筒管凹部
４…腐食電位センサ
５…ＬＰＲＭ（局所出力領域モニタ）
６…インコアモニタ案内管
１１…エレクトロメータ
１３…腐食電位測定窓
１４ａ、１４ｂ…センサ保護部材
１７…電位検知部
１８…腐食電位センサ絶縁体
１９…腐食電位センサ匡体
２０…原子炉圧力容器
２１…原子炉格納容器
３２…水素注入装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食電位測定装置及び腐食電位測定方法に係り、特に、原子力プラントに適用するのに好適な腐食電位測定装置及び腐食電位測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントにおいて、ステンレス鋼およびニッケル基合金等は構造材料と呼ばれ、原子炉機器および配管等の構造部材に用いられる。これらの構造材料は、特定の条件下で応力腐食割れ（ＳＣＣ）の感受性を示す。そこで、ＳＣＣの防止策が原子力プラントの健全性を維持するために適用されている。また、近年では、原子力プラントの設備利用率の向上および長寿命化のような経済性向上の観点からも、ＳＣＣの防止策が適用されている。ＳＣＣ防止策には、材料の耐食性向上、応力の改善、あるいは腐食環境の緩和を目的とした各種技術がある。
【０００３】
沸騰水型原子力プラントでは、ＳＣＣ防止策の１つとしてプラントの構造部材に接触する炉水（原子炉内の冷却水）の腐食環境を改善する水素注入が広く用いられている（特許文献１参照）。原子炉内の炉水は、炉水の放射線分解により生成されて構造部材の腐食原因となる酸素および過酸化水素を含み、腐食環境を形成している。水素注入は、給水配管等を介して炉水に水素を注入し、炉水に含まれている酸素および過酸化水素を水素と反応させて水に戻す技術であり、炉水中の酸素および過酸化水素の濃度が低下する結果、炉水に接触する構造部材の腐食電位（ＥＣＰ）が低下し、構造部材のＳＣＣが緩和される。
【０００４】
水素注入時の腐食電位の低下をさらに促進させる技術として、例えば特許文献２に記載された白金族貴金属元素を炉水に注入する貴金属注入が知られている。貴金属注入は水素注入と併用され、白金族貴金属元素が有する水素の電気化学反応への触媒作用により水素注入による腐食電位の低減幅をさらに大きくする。
【０００５】
これらのＳＣＣ防止策を実施する際、その効果を確認するため構造部材の腐食電位を精度良く測定する必要がある。そこで、原子炉内あるいは原子炉に接続された配管に腐食電位センサを設置して構造部材の腐食電位の測定が行われている。
【０００６】
腐食電位センサは、使用条件下で腐食電位測定の基準となる一定の電位（基準電位）を発生し、基準電極または参照電極と呼ばれている。沸騰水型原子力プラントの構造部材が接触する炉水の温度、炉水に含まれる酸素濃度および過酸化水素濃度、および炉水流速等の条件下で構造部材が有する電位と、腐食電位センサの有する基準電位との電位差をエレクトロメータを用いて測定することによって、その構造部材の腐食電位を知ることができる。
【０００７】
ＢＷＲでは炉水内に酸素や過酸化水素濃度の分布があり場所によって腐食電位が異なり、またＢＷＲの炉水導電率が低いために、腐食電位センサで測定できる領域は腐食電位センサに最近接している部位に限定されてしまう。そのため、腐食電位を測定する場合には、可能な限りＳＣＣ対策の効果を得たい部位の近傍でその部位の腐食電位を直接測定することが好ましい。図１の測定例においても、測定場所が異なると水素注入量に対する腐食電位の応答が異なってくる。また、同一のフランジ内に腐食電位センサを設置したでも、フランジ内の腐食電位センサの設置深さが異なると腐食電位の応答が異なることが知られている。
【０００８】
ＢＷＲの圧力容器下部プレナム内は、保全工事の際のアクセスに時間がかかること、圧力境界になっていること、下部シュラウドの溶接部内面は応力が高くシュラウドの点検頻度決定に重要である等により、ＳＣＣ対策において重要な部位である。そのため、腐食環境緩和によるＳＣＣ対策でもこの部位の腐食電位測定が重要である。
【０００９】
例えば、特許文献３では原子炉のＬＰＲＭ（局所出力領域モニタ）用カバーチューブに穴をあけてカバーチューブ内部に設置した水質測定器を用いて炉底部下鏡付近の腐食電位を測定する技術を開示している。現状では、定期的に交換があり、電気信号の取り出せるペネトレーション（穿孔）を備え、炉内の種々の水平および垂直方向にセンサ類を設置できることから、ＬＰＲＭ管を利用した腐食電位測定はＢＷＲにおいて重要な方法となっている。
【００１０】
従来の腐食電位センサおよび腐食電位センサの設置方法並びに設置位置の例が、非特許文献１および非特許文献２に記載されている。これらの例によれば、実機プラントの配管から炉水を導いたオートクレーブ内、ボトムドレンフランジ内、再循環系配管フランジ内、および局所出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）管内に設置した腐食電位センサと測定値が示されている。ＢＷＲに水素注入を適用した時の効果が腐食電位の測定によって調べられている。
【００１１】
腐食電位測定例として、図１に、ＢＷＲで水素注入を実施したときの、給水中水素濃度に対する、サンプリング系で測定した溶存酸素濃度（●印）の変化とＥＣＰ（○印）の変化を測定した結果を示す。給水水素濃度が上昇すると溶存酸素濃度が低下し、それに追従してＥＣＰが低下する様子がわかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第２６８７７８０号公報
【特許文献２】特開平４−２２３２９９号公報
【特許文献３】特許３２７０２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献３の方法では、ＬＰＲＭカバーチューブ内に腐食電位センサを設置するため、腐食電位の測定場所がＬＰＲＭカバーチューブの内面またはＬＰＲＭカバーチューブ内部の腐食電位センサ固定部材の表面となってしまう。例えばカバーチューブに穴を開けても、上述のように腐食電位センサは最近接部位の腐食電位を測定するのでカバーチューブ内の腐食電位を測定することになる。
【００１４】
水質解析や流動解析を用いれば、ＬＰＲＭ内には短時間で炉水が流入するので水質の変化はなく、流動条件も炉内機器に合わせて設計することができる。したがって、カバーチューブを炉内構造物と同じ材料で作れば材料の違いの影響もない。しかしながら、測定値を解釈するために解析モデルを用いた場合には、解析の前提となる物理モデルや入力に用いる物性値が変更された際にＳＣＣ対策の効果が変わってしまうため、できる限りＳＣＣ対策部位の近傍で直接その部位の腐食電位を測定することが望ましい。
【００１５】
そこで、本発明は、ＢＷＲの圧力容器の下部プレナム領域内で腐食電位を測定する場合に、腐食電位センサを設置するための機器の影響を受けにくくして、下部プレナム内のＳＣＣ対策を行った機器の状態を代表して表示する腐食電位の測定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、局所出力領域モニタを収納するＬＰＲＭ外筒管と、該ＬＰＲＭ外筒管を収納するインコアモニタ案内管およびインコアモニタハウジングと、ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間においてＬＰＲＭ外筒管の外面に設けた腐食電位センサを原子炉圧力容器下部に備えてなる原子力プラントの腐食電位測定装置において、ＬＰＲＭ外筒管外面に設けた腐食電位センサーを設置する外筒管凹部と、外筒管凹部に設置した腐食電位センサと、ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間において腐食電位センサの上下位置に設置したセンサ保護部材とを有し、腐食電位センサの電位検知部からＬＰＲＭ管の外筒管凹部表面までの距離と、腐食電位センサの電位検知部から腐食電位センサを支持する腐食電位センサ匡体までの距離が、腐食電位センサの電位検知部からインコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるように、腐食電位センサを設置することを特徴とする。
【００１７】
また、原子力プラントの腐食電位測定装置において、さらに腐食電位センサの電位検知部からセンサ保護部材までの距離が、腐食電位センサの電位検知部からインコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるように、腐食電位センサを設置することを特徴とする。
【００１８】
また、原子力プラントの腐食電位測定装置において、インコアモニタ案内管の腐食電位センサの設置部位と対面する位置に腐食電位を測定する腐食電位測定窓を開け、原子炉圧力容器とインコアモニタ案内管の内部とを直接連通させることを特徴とする。
【００１９】
また、原子力プラントの腐食電位測定装置において、腐食電位測定窓の端面が小さくなるようにインコアモニタ案内管の表面を切削し、インコアモニタ案内管の外側の腐食電位を測定することを特徴とする。
【００２０】
さらに、局所出力領域モニタを収納するＬＰＲＭ外筒管と、該ＬＰＲＭ外筒管を収納するインコアモニタ案内管と、ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間においてＬＰＲＭ外筒管の外面に設けた腐食電位センサを原子炉圧力容器下部に備えてなる原子力プラントの腐食電位測定方法において、腐食電位センサの電位検知部からＬＰＲＭ管の外筒管凹部表面までの距離と、腐食電位センサの電位検知部から腐食電位センサを支持する腐食電位センサ匡体までの距離が、腐食電位センサの電位検知部からインコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるようにして、インコアモニタ案内管外部のＳＣＣ対策を行った機器の腐食電位を検知することを特徴とする。
【００２１】
さらに、原子力プラントの腐食電位測定方法において、さらに腐食電位センサの電位検知部からセンサ保護部材までの距離が、腐食電位センサの電位検知部からインコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるようにしたことを特徴とする。
【００２２】
さらに、原子力プラントの腐食電位測定方法において、インコアモニタ案内管の腐食電位センサの設置部位と対面する位置において原子炉圧力容器とインコアモニタ案内管の内部とを直接連通させることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、腐食電位センサとの最近接部が例えばインコアモニタ案内管となるため、腐食電位センサを固定するＬＰＲＭ外筒管の表面の腐食電位が混成する可能性を低減して腐食電位の値が影響を受けにくくなる。
【００２４】
また、同様に腐食電位センサの匡体は信号線に用いているステンレス製のＭＩケーブルが匡体に溶接してあること、また匡体はＬＰＲＭ管内で金属バンドなどによって固定され被測定部に接地状態になっており、位置関係によっては被測定部になる場合がある。したがって、本発明のように設置することによって腐食電位センサ匡体の腐食電位と混成する可能性を低減し、インコアモニタ案内管の腐食電位測定が適切に実施できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、局所出力領域モニタを収納するＬＰＲＭ外筒管と、該ＬＰＲＭ外筒管を収納するインコアモニタ案内管と、ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間においてＬＰＲＭ外筒管の外面に設けた腐食電位センサを原子炉圧力容器下部に備えてなる原子力プラントの腐食電位測定装置において、ＬＰＲＭ外筒管外面に設けた腐食電位センサーを設置する外筒管凹部と、外筒管凹部に設置した腐食電位センサと、ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間において腐食電位センサの上下位置に設置したセンサ保護部材とを有し、腐食電位センサの電位検知部からＬＰＲＭ管の外筒管凹部表面までの距離と、腐食電位センサの電位検知部から腐食電位センサを支持する腐食電位センサ匡体までの距離が、腐食電位センサの電位検知部からインコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるように、腐食電位センサを設置することにより、原子炉下部プレナム内のインコアモニタ案内管の腐食電位をＢＷＲプラント運転中の実環境下で測定することができ、ＳＣＣ対策の効果を解析モデルを用いずに直接判断することが可能となり、ＢＷＲの安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】沸騰水型原子力プラントにおける水素注入時における炉水中の溶存酸素濃度および構造部材の腐食電位と給水中の水素濃度との関係を示すグラフである。
【図２】材料表面の腐食電位の影響範囲を実験結果を説明するグラフである。
【図３】本発明の実施例１の腐食電位測定方法を示す模式図である。
【図４Ａ】本発明の実施例１の腐食電位測定装置の断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例１の腐食電位測定装置の正面図である。
【図５】本発明の実施例１を適用した沸騰水型原子力プラントの模式図である。
【図６Ａ】本発明の実施例２の腐食電位測定装置の断面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施例２の腐食電位測定装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に本発明を実施例について説明する。ＢＷＲのような炉水の導電率が極めて低い（代表的には１．０μＳ／ｃｍ以下）環境においては、電位の及ぶ範囲が極めて限定されているため、腐食電位センサと被測定部を接近させることが必要である。これを示すため、腐食電位センサの電位検知部と被測定部の距離の関係を図２を用いて説明する。
【００２８】
図２は一つのステンレスの試験片において、一部を白金蒸着し、残りの部位はステンレスのままの状態としたものの腐食電位の分布を試験片表面をセンサを走査しながら２８０℃のＢＷＲ条件を模擬して測定したものである。
【００２９】
酸素に対し水素が化学量論比で２以上となる条件に制御したので、白金蒸着部の腐食電位は−０．４〜−０．３（ＶｖｓＳＨＥ）の一定値を示した。白金蒸着部とＳＵＳ３０４の境界部からＳＵＳ３０４側にセンサを移動させると腐食電位はしだいに上昇して１２ｍｍ離れたところでは完全にＳＵＳ３０４の値（約−０．１３（ＶｖｓＳＨＥ））を示した。このとき白金の電位が及んだ範囲は高々、５ｍｍ程度までであった。さらに、白金の電位と同じ値の領域は白金蒸着境界のごく近傍でのみ見られ、数ｍｍ離れると白金の電位とＳＵＳ３０４の電位が混成していることがわかった。
【００３０】
このことから、インコアモニタ案内管の電位を測定するためには、腐食電位センサの電位検知部はＬＰＲＭ管の表面よりもインコアモニタ案内管またはハウジングとの距離を近くする必要がある。本発明では腐食電位センサをそのような条件を満たすようにＬＰＲＭ管の外表面に設置することで課題を解決する。
【実施例１】
【００３１】
本発明の好適な一実施例である実施例１の腐食電位測定方法を、図３および図４を用いて説明する。本実施例の腐食電位測定装置では、ＬＰＲＭ外筒管１に外筒管凹部２を設け、そこに腐食電位センサ固定具３を介して腐食電位センサ４を設置し、被測定部と腐食電位センサ４との距離が腐食電位センサ４とＬＰＲＭ外筒管１を含む測定系との距離よりも近くなるように配置を規定する。
【００３２】
炉心の出力を監視するＬＰＲＭ５はＬＰＲＭ外筒管１に収納され、炉心内に複数個が設けられている。ＬＰＲＭ外筒管１は、原子炉圧力容器（図示せず）の下部プレナム内にインコアモニタ案内管６に挿入された状態で設置されている。
【００３３】
インコアモニタ案内管６の構造は、具体的には圧力容器下鏡８付近から炉心支持板までの全長約４ｍのインコアモニタ案内管と、インコアモニタ案内管の下端から下部フランジＦまでの構造物であるインコアモニタハウジングの二つの部分から構成される。
【００３４】
ＬＰＲＭ５はインコアモニタ案内管６内部で振れ止めのためにカラー１２ａ、１２ｂが付けられている。ＬＰＲＭ外筒管１は圧力容器下鏡８を貫通して炉外に延長されておりインコアモニタ案内管６の下部フランジＦを介して炉外に導かれ、モニタ信号を取り出している。
【００３５】
ＬＰＲＭ５は炉心でのγ加熱を冷却する必要があり、ＬＰＲＭ外筒管１内には炉水が流入してＬＰＲＭ５の周りを流れるようになっている。炉水は炉心支持板１５付近のインコアモニタ案内管６に開けた冷却孔１６ａからインコアモニタ案内管６内部に入り、ＬＰＲＭ外筒管１に開けた冷却孔１６ｂを通って上部に流れていく。インコアモニタ案内管６内部に入った炉水の一部はＬＰＲＭ外筒管１の下部に設けられた冷却孔１６ｃを通って流れる。
【００３６】
腐食電位の測定でもこの構成を利用することによって、腐食電位センサ４から引き出されたＭＩケーブル９を圧力容器の外に取りだす。ＭＩケーブル９は炉外で信号線１０ａと接続されて腐食電位を読み取るためのエレクトロメータ１１のＨｉｇｈ側に接続される。また、炉外のインコアモニタ案内管６下部にエレクトロメータ１１のＬｏｗ側に接続された信号線１０ｂが接続される。基本的には、エレクトロメータ１１のＨｉｇｈ端子とＬｏｗ端子間の電位差を読むことで腐食電位の信号が測定され、測定信号を腐食電位センサ４の発する基準電位を用いて標準水素電極電位に換算することで被測定部の腐食電位が求められる。
【００３７】
腐食電位センサ４は下部プレナム内の測定位置に最寄りのＬＰＲＭ５を利用して設置される。設置位置が決定すると腐食電位測定窓１３をインコアモニタ案内管６に開ける。これによって腐食電位センサ４と下部プレナム内の炉水の導通が確保される。外筒管凹部２は腐食電位測定窓１３に対応する位置に加工され、腐食電位センサ４を保護するためのセンサ保護部材１４ａ、１４ｂがそれぞれ腐食電位センサの上下に被測定部よりも十分離れた位置に取り付けられる。腐食電位センサ４から出たＭＩケーブル９はＬＰＲＭ凹部３の下端付近に設けられた穴を介してＬＰＲＭ外筒管１の内部に入り、炉外に取りだされる。
【００３８】
図４Ａおよび図４Ｂは、腐食電位センサ４の電位検知部１７とＬＰＲＭ外筒管１のＬＰＲＭ外筒管凹部２およびインコアモニタ案内管６との位置関係を示したものである。図４Ａにおいて腐食電位センサ４の電位検知部１７を最近接位置がインコアモニタ案内管６となるように配置する。１はＩＰＲＭ外筒管、２は外筒管凹部である。１３はインコアモニタ案内管６に設けた腐食電位測定窓である。ここで、電位検知部１７と腐食電位測定窓１３との距離をＬ１、電位検知部１７と外筒管凹部２との距離をＬ２とすれば、Ｌ１＜Ｌ２のように設定する。
【００３９】
また図４Ｂにおいて、腐食電位センサ電位検知部１７は腐食電位センサ絶縁体１８の長さを十分に取って、腐食電位センサ電位検知部１７と腐食電位センサ匡体１９の距離が腐食電位センサ電位検知部１７とインコアモニタ案内管６の距離よりも長くなるようにする。これによって、腐食電位センサ匡体１９、外筒管凹部２さらには腐食電位センサ保護部材１４ａ、１４ｂのいずれもが、インコアモニタ案内管６よりも腐食電位センサ電位検知部１７との距離が長くなり、図３で示したエレクトロメータ１１を有する測定系で腐食電位測定をする場合に、測定された腐食電位に影響を与えにくくなる。
【００４０】
腐食電位測定窓１３は、正面からの配置では十分大きな円にするか図４Ｂのように長円形にすることで、腐食電位検知部１７がインコアモニタ案内管６の外面の電位を検知しやすくすることができる。
【００４１】
腐食電位測定窓１３を小さくするかまたは全く省略することもできる。この場合には、腐食電位検知部１７はインコアモニタ案内管６の内面が最近接部となるので、インコアモニタ案内管６の内面の電位を測定することになる。この場合でも、インコアモニタ案内管６の溶接部等の影響を検知可能である。
【００４２】
一方、腐食電位測定窓１３を十分大きくし、かつＬＰＲＭ外筒管１などの腐食電位センサ４を設置するための機器よりもインコアモニタ案内管６が近い配置であれば、腐食電位検知部１７は腐食電位測定窓１３の開口部近傍でインコアモニタ案内管６の腐食電位を測定することになる。これによって、可能な限り下部プレナム内の環境を代表する腐食電位の測定が可能となる。
【００４３】
次に、図５を用いて本発明の実施例１の腐食電位測定装置及び測定方法を適用した沸騰水型原子力プラントについて説明する。
【００４４】
沸騰水型原子力プラントは、原子炉圧力容器２０、原子炉格納容器２１、タービン２２、再循環系２３、原子炉浄化系２４および複数の腐食電位測定装置を備えている。原子炉格納容器２１内に設置された原子炉圧力容器２０は内部に複数の燃料集合体（図示せず）を装荷した炉心２５を配置している。２系統の再循環系は、それぞれ、再循環系配管２３および再循環ポンプ２６を有する。原子炉圧力容器２０に接続された主蒸気配管２７が、タービン２２に接続される。タービン２２に連絡される復水器２８が、復水配管２９の後、給水配管３０により原子炉圧力容器２０に接続される。オフガス系配管３１が復水器２８に接続される。水素注入装置３２が復水配管２９に接続され、線量率モニタ３２が主蒸気配管２７近傍に設置される。
【００４５】
原子炉浄化系２４は、再循環系配管２３に接続された配管並びに原子炉圧力容器２０の底部に接続されたドレン配管３３を有し、浄化装置（図示せず）を系内に有する。原子炉浄化系２４は給水配管３０に接続される。
【００４６】
水質測定装置３４ａがサンプリング配管３５ａによってドレン配管３３に接続され、水質測定装置３４ｂがサンプリング配管３５ｂによって原子炉浄化系２４に接続される。水質測定装置３４ｃがサンプリング配管３５ｃによって給水配管３０に接続され、水質測定装置３４ｄがサンプリング配管３５ｄによって主蒸気配管２７に接続される。
【００４７】
腐食電位センサ４は、ＬＰＲＭ外筒管１を用いて沸騰水型原子力プラントの該当箇所に設置される。腐食電位センサ４は、圧力容器２０の下部の下部プレナム３６内の水質を測定するために、下部プレナム３６内の対応する位置に設置されている。この場合は圧力容器下鏡８付近の腐食電位を測定するために、圧力容器下鏡８付近の高さに腐食電位センサ４が設置され、その高さに腐食電位測定窓が開孔されている（図示せず）。ＬＰＲＭを利用した腐食電位測定では酸素、過酸化水素などのサンプリングした水質との直接的な対応が得られないが、上記のような圧力容器下鏡８付近の腐食電位測定の場合には、サンプリングライン３５ａを用いて炉水を採取し、水質測定装置３４ａで測定することができる。
【００４８】
このような腐食電位の測定により、下部プレナム３６内での腐食電位が目標とする値にまで低下するように、水素注入装置３１から給水に注入する水素量を調節する。原子炉圧力容器２０内の炉水に注入した水素の余剰分は、主蒸気配管２７、タービン２２および復水器２８を経てオフガス系配管３１に排気され、オフガス系配管３１に設けられた再結合器（図示せず）で酸素と結合されて処理される。給水の水素濃度は、サンプリング配管３５ｃでサンプリングされた給水を水質測定装置３４ｃで測定することによって得られる。また、水素注入時の主蒸気系配管２７の線量率は線量率モニタ３２で監視される。
【００４９】
この方法では複数の腐食電位センサ４をＬＰＲＭ外筒管１上に配置できるので、沸騰水型原子力プラントの複数の箇所に設置することによって、沸騰水型原子力プラントの構造部材にＳＣＣが発生する腐食環境を下部プレナム内で立体的にマッピングすることができる。その結果、原子力プラントの長期的な安全性、健全性および信頼性を確保するための保全策を提供することができる。
【実施例２】
【００５０】
本発明の好適な一実施例の別の実施例を図６Ａ、６Ｂを用いて説明する。腐食電位測定窓１３の構造以外は実施例１と共通である。
【００５１】
腐食電位センサ４の電位検知部１７とＬＰＲＭ外筒管１のＬＰＲＭ外筒管凹部２およびインコアモニタ案内管６との位置関係を示したものが図６Ａおよび図６Ｂである。図６Ａで腐食電位センサ電位検知部１７を最近接位置が外筒管凹部２ではなくインコアモニタ案内管６となるように、Ｌ１＜Ｌ２のように配置する。
【００５２】
次に、図６Ｂで腐食電位センサ絶縁体１８の長さを十分にとることで、腐食電位センサ電位検知部１７と腐食電位センサ匡体１８の距離が腐食電位センサ電位検知部１７とインコアモニタ案内管６の距離よりも長くなるようにする。これによって、腐食電位センサ匡体１８、ＬＰＲＭ外筒管凹部２さらには腐食電位センサ保護部材１４ａ、１４ｂのいずれもが、インコアモニタ案内管６よりも腐食電位センサ電位検知部１７との距離が長くなり、図３で示したエレクトロメータ１１を有する測定系で腐食電位測定をする場合に、測定された腐食電位に影響を与えにくくなる。
【００５３】
実施例２では腐食電位測定窓１３の開口部の厚みを小さくするため図６Ａのようにインコアモニタ案内管６の表面を切り取っている。このようにすることでインコアモニタ案内管６外面の環境で形成される腐食電位が腐食電位センサ４に検知される割合が増加し、より下部プレナム内の環境を正確に把握することができる。
【００５４】
腐食電位測定窓１３は、正面からの配置では十分大きな円にするか図６Ｂのように長円形にすることで、腐食電位検知部１７がインコアモニタ案内管６の外面の電位を検知しやすくすることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…ＬＰＲＭ外筒管
２…外筒管凹部
４…腐食電位センサ
５…ＬＰＲＭ（局所出力領域モニタ）
６…インコアモニタ案内管
１１…エレクトロメータ
１３…腐食電位測定窓
１４ａ、１４ｂ…センサ保護部材
１７…電位検知部
１８…腐食電位センサ絶縁体
１９…腐食電位センサ匡体
２０…原子炉圧力容器
２１…原子炉格納容器
３２…水素注入装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局所出力領域モニタを収納するＬＰＲＭ外筒管と、該ＬＰＲＭ外筒管を収納するインコアモニタ案内管と、前記ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間において前記ＬＰＲＭ外筒管の外面に設けた腐食電位センサを原子炉圧力容器下部に備えてなる原子力プラントの腐食電位測定装置において、
前記ＬＰＲＭ外筒管外面に設けた前記腐食電位センサーを設置する外筒管凹部と、前記外筒管凹部に設置した前記腐食電位センサと、前記ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間において前記腐食電位センサの上下位置に設置したセンサ保護部材とを有し、
前記腐食電位センサの電位検知部から前記ＬＰＲＭ管の外筒管凹部表面までの距離と、前記腐食電位センサの電位検知部から前記腐食電位センサを支持する腐食電位センサ匡体までの距離が、前記腐食電位センサの電位検知部から前記インコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるように、前記腐食電位センサを設置することを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の原子力プラントの腐食電位測定装置において、さらに前記腐食電位センサの電位検知部から前記センサ保護部材までの距離が、前記腐食電位センサの電位検知部から前記インコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるように、前記腐食電位センサを設置することを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された原子力プラントの腐食電位測定装置において、前記インコアモニタ案内管の前記腐食電位センサの設置部位と対面する位置に腐食電位を測定する腐食電位測定窓を開け、前記原子炉圧力容器と前記インコアモニタ案内管の内部とを直接連通させることを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載された原子力プラントの腐食電位測定装置において、前記腐食電位測定窓の端面が小さくなるように前記インコアモニタ案内管の表面を切削し、前記インコアモニタ案内管の外側の腐食電位を測定することを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定装置。
【請求項５】
局所出力領域モニタを収納するＬＰＲＭ外筒管と、該ＬＰＲＭ外筒管を収納するインコアモニタ案内管と、前記ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間において前記ＬＰＲＭ外筒管の外面に設けた腐食電位センサを原子炉圧力容器下部に備えてなる原子力プラントの腐食電位測定方法において、
前記腐食電位センサの電位検知部から前記ＬＰＲＭ管の外筒管凹部表面までの距離と、前記腐食電位センサの電位検知部から前記腐食電位センサを支持する腐食電位センサ匡体までの距離が、前記腐食電位センサの電位検知部から前記インコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるようにして、前記インコアモニタ案内管外部のＳＣＣ対策を行った機器の腐食電位を検知することを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の原子力プラントの腐食電位測定方法において、
さらに前記腐食電位センサの電位検知部から前記センサ保護部材までの距離が、前記腐食電位センサの電位検知部から前記インコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるようにしたことを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載された原子力プラントの腐食電位測定方法において、
前記インコアモニタ案内管の前記腐食電位センサの設置部位と対面する位置において前記原子炉圧力容器と前記インコアモニタ案内管の内部とを直接連通させることを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定方法。
【請求項１】
局所出力領域モニタを収納するＬＰＲＭ外筒管と、該ＬＰＲＭ外筒管を収納するインコアモニタ案内管と、前記ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間において前記ＬＰＲＭ外筒管の外面に設けた腐食電位センサを原子炉圧力容器下部に備えてなる原子力プラントの腐食電位測定装置において、
前記ＬＰＲＭ外筒管外面に設けた前記腐食電位センサーを設置する外筒管凹部と、前記外筒管凹部に設置した前記腐食電位センサと、前記ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間において前記腐食電位センサの上下位置に設置したセンサ保護部材とを有し、
前記腐食電位センサの電位検知部から前記ＬＰＲＭ管の外筒管凹部表面までの距離と、前記腐食電位センサの電位検知部から前記腐食電位センサを支持する腐食電位センサ匡体までの距離が、前記腐食電位センサの電位検知部から前記インコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるように、前記腐食電位センサを設置することを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の原子力プラントの腐食電位測定装置において、さらに前記腐食電位センサの電位検知部から前記センサ保護部材までの距離が、前記腐食電位センサの電位検知部から前記インコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるように、前記腐食電位センサを設置することを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された原子力プラントの腐食電位測定装置において、前記インコアモニタ案内管の前記腐食電位センサの設置部位と対面する位置に腐食電位を測定する腐食電位測定窓を開け、前記原子炉圧力容器と前記インコアモニタ案内管の内部とを直接連通させることを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載された原子力プラントの腐食電位測定装置において、前記腐食電位測定窓の端面が小さくなるように前記インコアモニタ案内管の表面を切削し、前記インコアモニタ案内管の外側の腐食電位を測定することを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定装置。
【請求項５】
局所出力領域モニタを収納するＬＰＲＭ外筒管と、該ＬＰＲＭ外筒管を収納するインコアモニタ案内管と、前記ＬＰＲＭ外筒管とインコアモニタ案内管の間において前記ＬＰＲＭ外筒管の外面に設けた腐食電位センサを原子炉圧力容器下部に備えてなる原子力プラントの腐食電位測定方法において、
前記腐食電位センサの電位検知部から前記ＬＰＲＭ管の外筒管凹部表面までの距離と、前記腐食電位センサの電位検知部から前記腐食電位センサを支持する腐食電位センサ匡体までの距離が、前記腐食電位センサの電位検知部から前記インコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるようにして、前記インコアモニタ案内管外部のＳＣＣ対策を行った機器の腐食電位を検知することを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の原子力プラントの腐食電位測定方法において、
さらに前記腐食電位センサの電位検知部から前記センサ保護部材までの距離が、前記腐食電位センサの電位検知部から前記インコアモニタ案内管までの距離よりも長くなるようにしたことを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載された原子力プラントの腐食電位測定方法において、
前記インコアモニタ案内管の前記腐食電位センサの設置部位と対面する位置において前記原子炉圧力容器と前記インコアモニタ案内管の内部とを直接連通させることを特徴とする原子力プラントの腐食電位測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【公開番号】特開２０１３−６１２０５（Ｐ２０１３−６１２０５Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９０５３（Ｐ２０１１−１９９０５３）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
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