JPH0222899B2 - - Google Patents
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- JPH0222899B2 JPH0222899B2 JP57042634A JP4263482A JPH0222899B2 JP H0222899 B2 JPH0222899 B2 JP H0222899B2 JP 57042634 A JP57042634 A JP 57042634A JP 4263482 A JP4263482 A JP 4263482A JP H0222899 B2 JPH0222899 B2 JP H0222899B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、放射線水分解濃度検出装置に係わ
り、特に水冷却原子炉の冷却水中に存在する腐食
性の放射性分解生成物の水中活量の常時監視のモ
ニターに好適な放射線水分解濃度検出装置に関す
る。
り、特に水冷却原子炉の冷却水中に存在する腐食
性の放射性分解生成物の水中活量の常時監視のモ
ニターに好適な放射線水分解濃度検出装置に関す
る。
軽水炉の原子炉炉内構造材の腐食挙動は、炉心
部において中性子、ガンマ線の照射によりO2、
O2 -、HO2などの放射性分解生成物が常時存在し
ているために、これらの影響によつて通常の腐食
挙動とは異なるとされている。
部において中性子、ガンマ線の照射によりO2、
O2 -、HO2などの放射性分解生成物が常時存在し
ているために、これらの影響によつて通常の腐食
挙動とは異なるとされている。
そこで、原子炉内の腐食環境を正確に把握する
ために、高温水中の溶存酸素計、PHメータ（LW
Niedrach、J.Electrochem Soc127、10、2122
（1980））などが開発使用されているが、照射下と
非照射下の影響を考慮して炉心近くに設置するこ
とから酸素透過膜の耐放射線性等に問題があつ
て、短寿命の分解生成物などをも含めた腐食環境
モニタとしては適していなかつた。又、再循環系
バイパス系などで行なわれている腐食電位による
測定は照合電極の信頼性が低いために継続的な腐
食環境モニタとしては使用することができなかつ
た。
ために、高温水中の溶存酸素計、PHメータ（LW
Niedrach、J.Electrochem Soc127、10、2122
（1980））などが開発使用されているが、照射下と
非照射下の影響を考慮して炉心近くに設置するこ
とから酸素透過膜の耐放射線性等に問題があつ
て、短寿命の分解生成物などをも含めた腐食環境
モニタとしては適していなかつた。又、再循環系
バイパス系などで行なわれている腐食電位による
測定は照合電極の信頼性が低いために継続的な腐
食環境モニタとしては使用することができなかつ
た。
本発明の目的は、上述の従来技術の欠点を解消
し、腐食環境モニタとして好適である耐圧、耐高
温、耐放射線性を有し、長期間連続して、炉水中
の放射線分解生成物濃度を監視し得る放射線水分
解濃度検出装置を提供することにある。
し、腐食環境モニタとして好適である耐圧、耐高
温、耐放射線性を有し、長期間連続して、炉水中
の放射線分解生成物濃度を監視し得る放射線水分
解濃度検出装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、水素を
溶解した水を封入した導体密封容器と、該導体密
封容器に電気的に絶縁され、かつ前記容器内の水
に浸漬するように設けられた第１の電極と、前記
容器外にあつて被測定水に浸漬するように設けら
れた第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極
の間の電位を測定する手段とを有することを特徴
としている。
溶解した水を封入した導体密封容器と、該導体密
封容器に電気的に絶縁され、かつ前記容器内の水
に浸漬するように設けられた第１の電極と、前記
容器外にあつて被測定水に浸漬するように設けら
れた第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極
の間の電位を測定する手段とを有することを特徴
としている。
以下、本発明の原理及び実施例を図面に基づい
て説明する。
て説明する。
水冷却原子炉の炉心においては、高線量率のガ
ンマ線（約108R／ｈ）、高中性子束密度（約
1014n／cm3ｓ）の照射下に曝されるために、水の
放射線分解が生じている。具体的には、水分子か
ら、例えば水和電子（eaq）、Ｈラジカル、O2、
OHラジカルなど11種の放射線分解生成物が炉水
中に定常的に存在している。これらの分解生成物
は、お互に反応、再結合して究極的には水分子に
戻るが原子炉内では、照射線量に応じて定常的に
一定濃度存在している。
ンマ線（約108R／ｈ）、高中性子束密度（約
1014n／cm3ｓ）の照射下に曝されるために、水の
放射線分解が生じている。具体的には、水分子か
ら、例えば水和電子（eaq）、Ｈラジカル、O2、
OHラジカルなど11種の放射線分解生成物が炉水
中に定常的に存在している。これらの分解生成物
は、お互に反応、再結合して究極的には水分子に
戻るが原子炉内では、照射線量に応じて定常的に
一定濃度存在している。
第１図は、上記11種の放射線分解生成物の照射
下（吸収エネルギー：1w／ｇ（中性子）、１／
8w／ｇ（ガンマ線）、水温285℃）における定常
濃度についての数値解析結果を示したものであ
る。吸収エネルギーは、沸騰水型原子炉のレベル
に合わせたもので、そのような重照射下では、極
めて短時間のうちに、分解生成物濃度は定常値に
達することを示している。
下（吸収エネルギー：1w／ｇ（中性子）、１／
8w／ｇ（ガンマ線）、水温285℃）における定常
濃度についての数値解析結果を示したものであ
る。吸収エネルギーは、沸騰水型原子炉のレベル
に合わせたもので、そのような重照射下では、極
めて短時間のうちに、分解生成物濃度は定常値に
達することを示している。
又、水の放射線分解は、水中に予め水素を溶解
させておくと抑制できることが知られている。第
２図は、水の放射線分解に及ぼす初期溶存水素の
効果についての解析結果を示したものである。第
２図によると、溶存水素0.3cm3／Kg以下で、酸素
濃度については２桁以上低くなることが明らかで
ある。
させておくと抑制できることが知られている。第
２図は、水の放射線分解に及ぼす初期溶存水素の
効果についての解析結果を示したものである。第
２図によると、溶存水素0.3cm3／Kg以下で、酸素
濃度については２桁以上低くなることが明らかで
ある。
次に、以上の解析結果を前提として、水中に分
解生成物が存在している時の電極電位は、第３図
に示す腐食電位測定系構成において、被測定金属
電極１と照合電極２の間の電位差として、電位差
計３によつて測定することができ、この場合の電
極電位は、Nernstの式によつて、次のように表
わすことができる。
解生成物が存在している時の電極電位は、第３図
に示す腐食電位測定系構成において、被測定金属
電極１と照合電極２の間の電位差として、電位差
計３によつて測定することができ、この場合の電
極電位は、Nernstの式によつて、次のように表
わすことができる。
EM＝Eo＋2.3RT／nFlogapxid／ared ……(1)
ここで、
EM；金属電極の電位
Eo；酸化性の成分、還元性の成分が水中に
各各１単位活量存在する時の照合電極電位 ｎ；酸化還元反応に際して移動する電子の
数 Ｒ；ガス定数 Ｆ；フアラデー定数 Ｔ；絶対温度 apxid；酸化性成分の活量 ared；還元性成分の活量 炉内においては、照射によつて、apxid、aredが
変化するために電極電位が変化する。その変化を
絶対値として測定するために照合電極２を必要と
する。第３図における腐食電位測定系は、浸漬液
４を満たした容器５に、被測定金属電極１及び照
合電極２を入れ、この容器の周囲を遮蔽体６で囲
み、コバルト60線源７で照射（約105R／ｈ）す
るようにしたもので、第４図は、温度一定の場合
のガンマ線照射下における腐食電位の変化を示し
たものである。第４図によると、電極電位が照射
によつて上昇していることがわかる。これは、照
射によつて、apxid、aredが変化するためと考えら
れる。
各各１単位活量存在する時の照合電極電位 ｎ；酸化還元反応に際して移動する電子の
数 Ｒ；ガス定数 Ｆ；フアラデー定数 Ｔ；絶対温度 apxid；酸化性成分の活量 ared；還元性成分の活量 炉内においては、照射によつて、apxid、aredが
変化するために電極電位が変化する。その変化を
絶対値として測定するために照合電極２を必要と
する。第３図における腐食電位測定系は、浸漬液
４を満たした容器５に、被測定金属電極１及び照
合電極２を入れ、この容器の周囲を遮蔽体６で囲
み、コバルト60線源７で照射（約105R／ｈ）す
るようにしたもので、第４図は、温度一定の場合
のガンマ線照射下における腐食電位の変化を示し
たものである。第４図によると、電極電位が照射
によつて上昇していることがわかる。これは、照
射によつて、apxid、aredが変化するためと考えら
れる。
第５図は、本発明による放射線水分解濃度検出
装置の原理的構成を示す実施例である。
装置の原理的構成を示す実施例である。
電位差計１３に接続された第１電極１１と第２
電極１２を有し、第１電極１１は、導体壁１５と
絶縁材１６とで形成された水槽に満たしてある水
素封入水１７に、絶縁材１６を通して浸漬されて
おり、第２電極１２は、被測定液である浸漬液１
４に浸漬されている。
電極１２を有し、第１電極１１は、導体壁１５と
絶縁材１６とで形成された水槽に満たしてある水
素封入水１７に、絶縁材１６を通して浸漬されて
おり、第２電極１２は、被測定液である浸漬液１
４に浸漬されている。
このように構成して、第１電極を温度Ｔの水槽
に浸漬しておいて、放射線の照射下にさらすと、
水素封入水中の電極電位は、放射線分解が殆んど
生じないために、電極電位には照射による効果は
現われない。一方、直接被測定液の浸漬液１４に
浸した第２電極１２の電位E* Mは次式によつて表
わされる。
に浸漬しておいて、放射線の照射下にさらすと、
水素封入水中の電極電位は、放射線分解が殆んど
生じないために、電極電位には照射による効果は
現われない。一方、直接被測定液の浸漬液１４に
浸した第２電極１２の電位E* Mは次式によつて表
わされる。
E* M＝Eo＋2.3RT／nFloga* pxid／a* red ……(2)
ここで、アスタリスク（＊）は照射下であるこ
とを意味する。
とを意味する。
水素封入液のapxid、aredは不変であるから、両
電極１１，１２の間の電位差Ｖは、 Ｖ＝E* M−EM ＝2.3RT／nFlog（a* pxid／a* red）Ｋ となる。
電極１１，１２の間の電位差Ｖは、 Ｖ＝E* M−EM ＝2.3RT／nFlog（a* pxid／a* red）Ｋ となる。
但し、Ｋ＝apxid／ared
で、水素封入液中の電極の値で、照射による変化
は無視できるために定数としたものである。
は無視できるために定数としたものである。
このようにして、第１電極と第２電極の間の電
位差Ｖは、水中の分解生成物の濃度に一対一で対
応することになる。従つて、電位差Ｖを電位差計
１３で測定することによつて、放射線による水の
分解生成物の濃度を検出することができる。
位差Ｖは、水中の分解生成物の濃度に一対一で対
応することになる。従つて、電位差Ｖを電位差計
１３で測定することによつて、放射線による水の
分解生成物の濃度を検出することができる。
第６図は、本発明による他の具体的な実施例を
示したものである。
示したものである。
金属電極２１，２２は腐食しにくい白金線で作
り、アルミナの絶縁材２６を介して、圧力バウン
ダリ２９上に取付けてあるフランジ２８に固定さ
れている。
り、アルミナの絶縁材２６を介して、圧力バウン
ダリ２９上に取付けてあるフランジ２８に固定さ
れている。
炉水２４側の金属電極２２はアルミナ端栓２６
に移動しないように固定されており、他方の金属
電極２１も同様に固定されているが、水素を0.1
〜10cm3／Kg程度溶かした水素封入水２７は、熱膨
張吸収のためのベローズ２５ａを有するステンレ
ススチール材のSUS316導体管２５に封入されて
炉水２４と境界づけされている。尚、白金線の金
属電極２１，２２及びSUS316導体管２５とアル
ミナ絶縁材２６とは、アルミナ絶縁材２６をメタ
ライズした上で、銀ろう付等により固着されてい
る。
に移動しないように固定されており、他方の金属
電極２１も同様に固定されているが、水素を0.1
〜10cm3／Kg程度溶かした水素封入水２７は、熱膨
張吸収のためのベローズ２５ａを有するステンレ
ススチール材のSUS316導体管２５に封入されて
炉水２４と境界づけされている。尚、白金線の金
属電極２１，２２及びSUS316導体管２５とアル
ミナ絶縁材２６とは、アルミナ絶縁材２６をメタ
ライズした上で、銀ろう付等により固着されてい
る。
このような構成において、金属電極２１，２２
の間の電位差は、二芯シールド線２３によつて、
炉外で計測するようになつている。
の間の電位差は、二芯シールド線２３によつて、
炉外で計測するようになつている。
本実施例によれば、耐熱、耐圧型の炉水中放射
線分解モニタとして構成することができ、又、テ
フロン樹脂等の放射線に弱い材料を用いることが
ないので耐放射線性も向上させることができる。
線分解モニタとして構成することができ、又、テ
フロン樹脂等の放射線に弱い材料を用いることが
ないので耐放射線性も向上させることができる。
又、従来技術では、炉水中に浸漬したSUSな
どの腐食電位を高温照合電極（杉本克久、防食技
術、29、521（1980））を用いて直接測定する方法
も用いられている（藤井哲雄、日本金属学会会
報、17、１、54（1978））が、この方法も、耐放射
線性などの面で信頼性低く、耐高温性の面でも、
例えば、Ag／AgCl電極では電極自身の高温酸化
のために継続的使用をすることができないなどの
問題を有していた。
どの腐食電位を高温照合電極（杉本克久、防食技
術、29、521（1980））を用いて直接測定する方法
も用いられている（藤井哲雄、日本金属学会会
報、17、１、54（1978））が、この方法も、耐放射
線性などの面で信頼性低く、耐高温性の面でも、
例えば、Ag／AgCl電極では電極自身の高温酸化
のために継続的使用をすることができないなどの
問題を有していた。
しかし、本発明によれば、上述したように、照
合電極を用いずに、炉水中の活性の高い放射線分
解生成物濃度を測定することができ、更に、耐熱
耐放射線性の材料によつて構成することができる
ので、長期間連続して、腐食環境としての炉水中
の放射線分解生成物濃度を監視し得る放射線水分
解濃度検出装置を提供することができるものであ
る。
合電極を用いずに、炉水中の活性の高い放射線分
解生成物濃度を測定することができ、更に、耐熱
耐放射線性の材料によつて構成することができる
ので、長期間連続して、腐食環境としての炉水中
の放射線分解生成物濃度を監視し得る放射線水分
解濃度検出装置を提供することができるものであ
る。
第１図は水の放射線分解生成物の照射開始後の
濃度変化の数値解析結果を示す図、第２図は水の
放射線分解に及ぼす初期溶存水素の効果を示す
図、第３図は腐食電位測定系の構成図、第４図は
ガンマ線照射下における腐食電位の変化を示す
図、第５図は本発明の一実施例による放射線水分
解濃度検出装置の構成図、第６図は本発明の他の
実施例による装置の断面図である。 １１，２１……第１電極、１２，２２……第２
電極、１３……電位差計、１４，２４……被測定
水（炉水）、１５……導体、１６，２６……絶縁
材、１７，２７……水素封入水、２５……
SUS316導体管、２５ａ……ベローズ。
濃度変化の数値解析結果を示す図、第２図は水の
放射線分解に及ぼす初期溶存水素の効果を示す
図、第３図は腐食電位測定系の構成図、第４図は
ガンマ線照射下における腐食電位の変化を示す
図、第５図は本発明の一実施例による放射線水分
解濃度検出装置の構成図、第６図は本発明の他の
実施例による装置の断面図である。 １１，２１……第１電極、１２，２２……第２
電極、１３……電位差計、１４，２４……被測定
水（炉水）、１５……導体、１６，２６……絶縁
材、１７，２７……水素封入水、２５……
SUS316導体管、２５ａ……ベローズ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水素を溶解した水を封入した導体密封容器
と、該導体密封容器に電気的に絶縁され、かつ前
記容器内の水に浸漬するように設けられた第１の
電極と、前記容器外にあつて被測定水に浸漬する
ように設けられた第２の電極と、前記第１の電極
と第２の電極の間の電位を測定する手段とを有す
ることを特徴とする放射線水分解濃度検出装置。 ２ 前記導体密封容器の少なくとも１部が圧力に
よつて容積変化を可能とするベローズで構成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の放射線水分解濃度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57042634A JPS58160858A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 放射線水分解濃度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57042634A JPS58160858A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 放射線水分解濃度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58160858A JPS58160858A (ja) | 1983-09-24 |
| JPH0222899B2 true JPH0222899B2 (ja) | 1990-05-22 |
Family
ID=12641439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57042634A Granted JPS58160858A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 放射線水分解濃度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58160858A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011145075A (ja) * | 2010-01-12 | 2011-07-28 | Tohoku Univ | 炉内環境模擬方法および炉内環境模擬装置 |
| JP5358554B2 (ja) * | 2010-12-20 | 2013-12-04 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 腐食電位センサ及び腐食電位センサの設置構造 |
-
1982
- 1982-03-19 JP JP57042634A patent/JPS58160858A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58160858A (ja) | 1983-09-24 |
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