JPH0452432B2 - - Google Patents
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- JPH0452432B2 JPH0452432B2 JP57168508A JP16850882A JPH0452432B2 JP H0452432 B2 JPH0452432 B2 JP H0452432B2 JP 57168508 A JP57168508 A JP 57168508A JP 16850882 A JP16850882 A JP 16850882A JP H0452432 B2 JPH0452432 B2 JP H0452432B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
本発明は、沸騰水型原子力発電所等の原子力プ
ラントの給水系および復水系の水中イオン濃度を
検出して、給水系および復水系の異常原因を検知
するのに好適な原子力プラントの水質異常診断方
法に関する。 原子力プラントにおいては、その安全性を確保
するために厳重なモニターシステムにより、あら
ゆる角度から原子力プラントの運転状態を監視
し、原子力プラントの異常の早期検知を目差して
いる。 原子炉の一次系である復水系および給水系（以
下復水給水系と称す）の冷却水中にイオン成分が
不純物として混入すると、一次系の機器配管の腐
食を加速したり、炉内に搬入されたイオン成分が
放射化される結果、一次系の放射線量率増大や燃
料棒の破損を生じる懸念がある。したがつて、冷
却水中のイオン成分の増大という水中異常は、炉
心の破損に至るような重大な事故には至らない
が、原子力プラントの運転、保守および点検作業
を困難にするため、冷却水の異常を早期かつ確実
に検知することが望まれる。そこで、第１図に示
すような方法により、原子力プラントの異常を検
知することが検討されている。 第１図に示すようにこの方法は、２段階からな
つており、第１段階において異常の有無を検知
し、第２段階において異常の原因と程度を判定し
ようとするものである。すなわち、第１段階にお
いては、単独ではプラントの異常の有無のみしか
明らかに出来ない状態量である放射線量率、電気
伝導度（以下電導度と称す）、PH等に代表される
グロス状態量を測定し、この測定したグロス状態
量を原子炉の運転状態に対応するグロス量基準値
と比較して復水給水系の異常の有無を判定する。 第２段階においては前記第１段階において復水
給水系に異常があると判定した場合に、冷却水中
の放射性同位元素の核種別放射能分析、元素分析
などの詳細な要素量の分析を行ない、現在の要素
量のパターンをプラントの正常パターンと比較
し、復水給水系の異常の判定を的確にするととも
に、異常の原因と程度を判定しようとするもので
ある。 この要素量は、原子力プラントの異常原因であ
る要素、すなわち、元素濃度、核種別放射量濃度
等を示す状態量であつて、プラントからサンプリ
ングした物質をオフラインで分析することによつ
て得られ、オンラインで迅速な情報入手が可能な
電導度等のグロス量とは異なり、要素を分析する
には時間がかかる。したがつて、第１図に示した
方法による時は、グロス量の測定値により異常を
検出した後に、新たに要素量の分析を実施して最
終的な判断を行なう必要がある場合が多く、異常
の判定を行なうに際し、要素量分析の時間を必要
とするため、時間遅れを伴うという欠点があつ
た。特に、復水給水系の水質異常においては、復
水器における海水のリーク、配管や弁等の腐食に
よる鉄等の金属の溶出、復水脱塩器のイオン交換
樹脂を水酸化ナトリウム、硫酸等を用いて化学再
生した後の再生液の混入等、考えられる異常原因
が多種にわたつており、異常原因となる物質の種
類も多種存在するため、分析操作に時間を必要と
することが多い。 本発明は前記従来技術の欠点を解消するために
なされたもので、原子炉プラントにおける水質の
異常原因をオンライン計測が可能なグロス量に関
する測定値のみを用いて容易に検知することが出
来る水質異常診断方法を提供することを目的とす
る。 本発明は、原子力プラントにおける水質の複数
の異常原因を同定することができる水質異常診断
方法を提供することを目的とする。 本発明は、原子力プラントにおける水質の同定
された異常の程度を定量的に把握することができ
る水質異常診断方法を提供することを目的とす
る。 本発明は、予め想定した異常原因に基づく水中
のイオン濃度の増減に基づいて、正常状態におけ
る水中の標準イオン濃度と対比して基本ベクトル
を作成し、この基本ベクトルと配管系の複数個所
において測定したイオン濃度に基づいて作成した
測定ベクトルとを対比することにより、容易に水
質の異常原因を検知することが出来るように構成
したものである。 本発明は、配管系を一方向に流れる水中のイオ
ン濃度を前記配管系の複数個所において検出し、
この検出したイオン濃度を正常状態の標準イオン
濃度と対比して作成した測定ベクトルと、予め想
定した異常原因に起因する前記水中のイオン濃度
と前記標準イオン濃度とを対比して作成した基本
ベクトルと、を比較して水質の異常原因を検知す
るに当たり、前記測定ベクトルは前記基本ベクト
ルと一致しないが、その中に０でない要素を有す
る時は、複数の前記基本ベクトルを合成し得られ
た合成ベクトルと前記測定ベクトルとを比較し水
質の複数の異常原因を検知することができるよう
に構成したものである。 本発明は、配管系を一方向に流れる水中のイオ
ン濃度を前記配管系の複数個所において検出し、
この検出したイオン濃度を正常状態の標準イオン
濃度と対比して作成した測定ベクトルと、予め想
定した異常原因に起因する前記水中のイオン濃度
と前記標準イオン濃度とを対比して作成した基本
ベクトルと、を比較して複数の異常原因を同定し
た後、前記配管系の複数個所において検出した電
気伝導度と検知された異常原因に対応したそれぞ
れのイオン濃度間に成立する連立方程式を導き、
該連立方程式を解くことによりそれぞれの異常の
程度を評価することができるように構成したもの
である。 本発明に係る原子力プラントの水質異常診断方
法の好ましい実施例を添付図面に従つて詳説す
る。 第２図は本発明に係る原子力プラントの水質異
常診断方法を原子炉の復水給水系に適用した実施
例における測定場所を示したものであり、第３図
は水質異常診断方法の実施に使用する測定装置の
一例を示したものである。 第２図において原子炉１０において発生した蒸
気は、主蒸気管１２を介してタービン１４に送ら
れてタービンを駆動した後、復水器１６において
凝縮し復水する。その後復水は、復水ポンプ１８
により圧送され、フイルタ脱塩器２０、復水脱塩
器２２において、クラツドやイオンを除去された
後、低圧ヒーター２４に送られる。そして復水
は、給水ポンプ２６により高圧ヒーター２８に送
られて加熱され、原子炉１０に冷却材として給水
される。なお図中に示した符号３０，３２，３
４，３６，３８は、この復水給水系内の水中のイ
オン濃度を測定する測定場所を示すものである。 上記した各測定場所３０，３２，３４，３６，
３８に設置したイオン検出器は、第３図に示すよ
うに熱電対４０とPH計４２とから構成された第１
検出器４４、または熱電対４０と電導度計４６と
から構成された第２検出器４８の少なくともいず
れか１つが設置され、第１検出器４４および第２
検出器４８を同一の測定場所に設置してもよい。
また、これら検出器の数は、後述する予め想定さ
れる異常原因の種類に等しいかまたは大でなけれ
ばならない。 前記した熱電対４０、PH計４２、電導度計４６
は、それぞれアナログデジタル変換器５０に接続
されており、検出したアナログ量がデジタル量に
変換される。そして、デジタル量に変換された検
出値は、インターフエイス５２を介してプロセス
コンピユーター５４に入力される。プロセスコン
ピユーター５４は、入力された検出値に基づき所
定の演算処理を行ない、その結果を表示器５６に
表示するとともに、磁気テープ等からなる記憶媒
体５８に測定データおよび演算結果を収納する。 なお、前記した記憶媒体５８には、例えば次表
に示すような基本ベクトルが予め入力してある。 基本ベクトルは成分として電導度とPHを有す
る。
ラントの給水系および復水系の水中イオン濃度を
検出して、給水系および復水系の異常原因を検知
するのに好適な原子力プラントの水質異常診断方
法に関する。 原子力プラントにおいては、その安全性を確保
するために厳重なモニターシステムにより、あら
ゆる角度から原子力プラントの運転状態を監視
し、原子力プラントの異常の早期検知を目差して
いる。 原子炉の一次系である復水系および給水系（以
下復水給水系と称す）の冷却水中にイオン成分が
不純物として混入すると、一次系の機器配管の腐
食を加速したり、炉内に搬入されたイオン成分が
放射化される結果、一次系の放射線量率増大や燃
料棒の破損を生じる懸念がある。したがつて、冷
却水中のイオン成分の増大という水中異常は、炉
心の破損に至るような重大な事故には至らない
が、原子力プラントの運転、保守および点検作業
を困難にするため、冷却水の異常を早期かつ確実
に検知することが望まれる。そこで、第１図に示
すような方法により、原子力プラントの異常を検
知することが検討されている。 第１図に示すようにこの方法は、２段階からな
つており、第１段階において異常の有無を検知
し、第２段階において異常の原因と程度を判定し
ようとするものである。すなわち、第１段階にお
いては、単独ではプラントの異常の有無のみしか
明らかに出来ない状態量である放射線量率、電気
伝導度（以下電導度と称す）、PH等に代表される
グロス状態量を測定し、この測定したグロス状態
量を原子炉の運転状態に対応するグロス量基準値
と比較して復水給水系の異常の有無を判定する。 第２段階においては前記第１段階において復水
給水系に異常があると判定した場合に、冷却水中
の放射性同位元素の核種別放射能分析、元素分析
などの詳細な要素量の分析を行ない、現在の要素
量のパターンをプラントの正常パターンと比較
し、復水給水系の異常の判定を的確にするととも
に、異常の原因と程度を判定しようとするもので
ある。 この要素量は、原子力プラントの異常原因であ
る要素、すなわち、元素濃度、核種別放射量濃度
等を示す状態量であつて、プラントからサンプリ
ングした物質をオフラインで分析することによつ
て得られ、オンラインで迅速な情報入手が可能な
電導度等のグロス量とは異なり、要素を分析する
には時間がかかる。したがつて、第１図に示した
方法による時は、グロス量の測定値により異常を
検出した後に、新たに要素量の分析を実施して最
終的な判断を行なう必要がある場合が多く、異常
の判定を行なうに際し、要素量分析の時間を必要
とするため、時間遅れを伴うという欠点があつ
た。特に、復水給水系の水質異常においては、復
水器における海水のリーク、配管や弁等の腐食に
よる鉄等の金属の溶出、復水脱塩器のイオン交換
樹脂を水酸化ナトリウム、硫酸等を用いて化学再
生した後の再生液の混入等、考えられる異常原因
が多種にわたつており、異常原因となる物質の種
類も多種存在するため、分析操作に時間を必要と
することが多い。 本発明は前記従来技術の欠点を解消するために
なされたもので、原子炉プラントにおける水質の
異常原因をオンライン計測が可能なグロス量に関
する測定値のみを用いて容易に検知することが出
来る水質異常診断方法を提供することを目的とす
る。 本発明は、原子力プラントにおける水質の複数
の異常原因を同定することができる水質異常診断
方法を提供することを目的とする。 本発明は、原子力プラントにおける水質の同定
された異常の程度を定量的に把握することができ
る水質異常診断方法を提供することを目的とす
る。 本発明は、予め想定した異常原因に基づく水中
のイオン濃度の増減に基づいて、正常状態におけ
る水中の標準イオン濃度と対比して基本ベクトル
を作成し、この基本ベクトルと配管系の複数個所
において測定したイオン濃度に基づいて作成した
測定ベクトルとを対比することにより、容易に水
質の異常原因を検知することが出来るように構成
したものである。 本発明は、配管系を一方向に流れる水中のイオ
ン濃度を前記配管系の複数個所において検出し、
この検出したイオン濃度を正常状態の標準イオン
濃度と対比して作成した測定ベクトルと、予め想
定した異常原因に起因する前記水中のイオン濃度
と前記標準イオン濃度とを対比して作成した基本
ベクトルと、を比較して水質の異常原因を検知す
るに当たり、前記測定ベクトルは前記基本ベクト
ルと一致しないが、その中に０でない要素を有す
る時は、複数の前記基本ベクトルを合成し得られ
た合成ベクトルと前記測定ベクトルとを比較し水
質の複数の異常原因を検知することができるよう
に構成したものである。 本発明は、配管系を一方向に流れる水中のイオ
ン濃度を前記配管系の複数個所において検出し、
この検出したイオン濃度を正常状態の標準イオン
濃度と対比して作成した測定ベクトルと、予め想
定した異常原因に起因する前記水中のイオン濃度
と前記標準イオン濃度とを対比して作成した基本
ベクトルと、を比較して複数の異常原因を同定し
た後、前記配管系の複数個所において検出した電
気伝導度と検知された異常原因に対応したそれぞ
れのイオン濃度間に成立する連立方程式を導き、
該連立方程式を解くことによりそれぞれの異常の
程度を評価することができるように構成したもの
である。 本発明に係る原子力プラントの水質異常診断方
法の好ましい実施例を添付図面に従つて詳説す
る。 第２図は本発明に係る原子力プラントの水質異
常診断方法を原子炉の復水給水系に適用した実施
例における測定場所を示したものであり、第３図
は水質異常診断方法の実施に使用する測定装置の
一例を示したものである。 第２図において原子炉１０において発生した蒸
気は、主蒸気管１２を介してタービン１４に送ら
れてタービンを駆動した後、復水器１６において
凝縮し復水する。その後復水は、復水ポンプ１８
により圧送され、フイルタ脱塩器２０、復水脱塩
器２２において、クラツドやイオンを除去された
後、低圧ヒーター２４に送られる。そして復水
は、給水ポンプ２６により高圧ヒーター２８に送
られて加熱され、原子炉１０に冷却材として給水
される。なお図中に示した符号３０，３２，３
４，３６，３８は、この復水給水系内の水中のイ
オン濃度を測定する測定場所を示すものである。 上記した各測定場所３０，３２，３４，３６，
３８に設置したイオン検出器は、第３図に示すよ
うに熱電対４０とPH計４２とから構成された第１
検出器４４、または熱電対４０と電導度計４６と
から構成された第２検出器４８の少なくともいず
れか１つが設置され、第１検出器４４および第２
検出器４８を同一の測定場所に設置してもよい。
また、これら検出器の数は、後述する予め想定さ
れる異常原因の種類に等しいかまたは大でなけれ
ばならない。 前記した熱電対４０、PH計４２、電導度計４６
は、それぞれアナログデジタル変換器５０に接続
されており、検出したアナログ量がデジタル量に
変換される。そして、デジタル量に変換された検
出値は、インターフエイス５２を介してプロセス
コンピユーター５４に入力される。プロセスコン
ピユーター５４は、入力された検出値に基づき所
定の演算処理を行ない、その結果を表示器５６に
表示するとともに、磁気テープ等からなる記憶媒
体５８に測定データおよび演算結果を収納する。 なお、前記した記憶媒体５８には、例えば次表
に示すような基本ベクトルが予め入力してある。 基本ベクトルは成分として電導度とPHを有す
る。
【表】
上記の表は、復水給水系の水質異常の原因が次
の４つに大別されることに基づいている。 その第１は、復水器１６内に海水がリークして
塩化ナトリウムが復水中に混入する場合である。
この場合には、原子力プラントの配管、弁等に多
用されている不銹鋼が塩素イオンの混入により腐
食が加速され、事故に至ることが懸念される。そ
して、海水のリークにより復水中に混入した塩化
ナトリウムは、強酸と強アルカリから生成した塩
であつて中性である。この時、復水のPHは変化し
ないが、電導度が上昇する。従つて、測定場所３
０においては、電導度の上昇だけが測定される。
しかし、復水中に混入した塩化ナトリウムは、復
水脱塩器２２において除去されるため、復水脱塩
器２２の出口側の測定場所３４以後においては、
正常な復水の電導度とPHを示すことになる。この
ようにして求めた基本ベクトルの１つが表の第１
行目に示した海水リークを異常原因とする基本ベ
クトルである。 第２は、復水器１６、低圧ヒーター２４、高圧
ヒーター２８部の配管、弁等における腐食によ
り、鉄、コバルト等の金属イオンが冷却水（復
水）中に混入する場合である。このような冷却水
中の金属イオンは、原子炉内において燃料棒に付
着し放射化され、さらに放射化した放射性金属イ
オンが炉水中に放出されて炉水とともに循環し、
これが再循環系の配管、弁等に沈着して再循環系
における表面放射線量率を上昇させる。したがつ
て、腐食による金属イオンの溶出は、腐食場所を
的確に判定することが原子炉の安全な運転をする
上において重要なことである。この金属イオンの
溶出は、次のような反応式により水酸化イオン
OH-の発生を伴う。 Ｍ→M2+＋2e- ……(1) 2H2O＋2e-→H2＋2OH- ……(2) ここにＭは金属元素を意味し、上記においては
２価の金属イオンの溶出について説明したが、１
価、３価等の金属イオンの溶出についても同様で
ある。したがつて、(2)式から金属イオンの溶出が
あつた場合は、冷却材のPHがアルカリ側に移行す
る。 この金属イオンの溶出に基づく水質異常の基本
ベクトルを、復水器におけるFeの溶出した場合
を例にとり表に基づいて説明する。復水器１６に
おいて、Feイオン（例えばFe2+）が溶出すると、
冷却水は上記したようにOH-の生成によりPHが
上昇する。このため、測定場所３０においては電
導度の上昇とPHの上昇がみられ、基本ベクトルの
測定点３０における電導度の要素は１、PHの要素
は＋１にされる。しかし、これらFeイオンおよ
び水酸化イオンは復水脱塩器２２において除去さ
れるため、以後の各測定場所においてはベクトル
要素が０にされる。 第３と第４の原因は、復水脱塩器２２に使用し
ているイオン交換樹脂の再生液のリークによるも
のである。復水脱塩器２２に使用しているイオン
交換樹脂の再生作業は、復水脱塩器を復水系より
隔離して陰イオン交換樹脂および陽イオン交換樹
脂に分離した後、陰イオン交換樹脂は水酸化ナト
リウム水溶液により、また陽イオン交換樹脂は硫
酸水溶液によつて逆洗して行なう。そして、再生
作業が終了した復水脱塩器は、残溜している再生
液が一次冷却水中に混入しないようにするため、
おのおのの交換樹脂を純水をもつて十分に洗浄し
た後、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂とを
均一に混合し、再び復水系に戻す。しかし洗浄が
不十分な場合には、配管等に使用している不銹鋼
の腐食を加速する水酸化ナトリウムまたは硫酸が
冷却水に混入する。そして、冷却水中に再生液が
混入することにより、水酸化ナトリウムが冷却水
中に混入した時は冷却水のPHが上昇し、硫酸が冷
却水中に混入した時は冷却水中のPHが低下する。
このため、塩水脱塩器２２部において水酸化ナト
リウムが冷却水中に混入すると、測定場所３４に
おいて電導度が上昇するとともに、PHが上昇し、
表に示すように復水脱塩器出口部におけるベクト
ル要素は電導度が１、PHが＋１となる。そして、
冷却水中に混入した水酸化ナトリウムは除去され
ることなく、原子炉１０に供給されるため測定場
所３６，３８における電導度は１のままである。 復水脱塩器２２において硫酸が冷却水中に混入
した時は、電導度が上昇しPHが減少する。したが
つて、この場合のベクトル要素は表に示したよう
になる。 上記の如くして予め想定される７種の異常原因
について、これらの異常原因に伴うイオンの変化
に対応する電導度とPHとを要素とする基本ベクト
ルを表の如く作成し、記憶媒体５８に入力する。 次に水質異常診断方法の実施例を、第４図に示
したフローチヤートに従い説明する。第４図は、
PAD表示によるフローチヤートである（参考文
献、1980年発行情報処理学会誌21(4)、p.259、村、
川合、堀越、堤供著、Program Analysis
Diagramによるプログラムの設計および作成）。 まず、各測定場所３０，３２，３４，３６，３
８に設置した第１検出器と第２検出器とからの検
出信号、すなわち、熱電対４０、PH計４２、電導
度計４６からの検出信号は、各測定場所ごとに順
次プロセスコンピユーター５４に入力される。プ
ロセスコンピユーター５４は、入力された各検出
信号に基づき、熱電対４０からの検出信号によ
り、設定してある冷却水の基準温度との差を算出
する。そして、プロセスコンピユーター５４は、
実際に測定した冷却水の電導度とPHとの値を、前
記した基準温度における電導度とPHとの値に補正
する。 次に、プロセスコンピユーター５４は、予め記
憶媒体５８に収納しておいた各測定場所における
基準温度の冷却水、すなわち、純水の電導度とPH
との値、前記補正した冷却水の電導度とPHとの差
を求める。このプロセスコンピユーター５４によ
り求めたその絶対値が、予め設定しておいた測定
値の誤差範囲内である時には、その測定値の測定
場所に相当する対応するベクトル成分の要素を０
とする。一方、前記求めた差の絶対値が、予め設
定しておいた測定値の誤差範囲を越える時には、
補正した電導度とPHとの値から純水の電導度とPH
との値を差し引いた差の符合に応じて、各測定場
所における対応するベクトル要素を＋１または−
１に定める。 このようにして前記表に示した基本ベクトルに
対応する測定ベクトルを作成する。 その後プロセスコンピユーター５４は、測定ベ
クトルを記憶媒体５８に収納されている基本ベク
トルと対応比較する。そして、測定ベクトルが表
に示した基本ベクトルのいずれとも対応しない時
は、復水給水計の冷却水中に何ら異常を生じてい
ないことを確認し、その旨を表示器５６に表示す
る。なおこの際、基本ベクトルと測定べクトルと
の比較は、複数の異常原因により測定ベクトルと
基本ベクトルが一致しないことが考えられる。そ
こで、測定ベクトルの要素が１つでも０でない要
素を含む時は、基本ベクトルの合成ベクトルを作
成し、測定ベクトルと比較する。この基本ベクト
ルの合成は、次のようにして行なう。 合成するための取り出した複数の基本ベクトル
の中、各測定場所に対応する電導度の要素が１つ
でも１を含む時は、合成ベクトルのその測定場所
における電導度に関する要素を１にする。そし
て、PHの要素に関しては、各基本ベクトルの各測
定場所ごとにおけるPHの要素の全ての和をとり、
その和を合成ベクトルの要素とする。このように
して得た合成ベクトルを前記した測定ベクトルと
順次比較し、全ての異常原因を摘出することが可
能になる。 このようにして異常原因が明らかになると、前
記基本ベクトルの作成のところで述べたように、
水質異常を引き起こしているイオン成分、すなわ
ちイオンの種類が明らかとなる。そこで、第５図
にFe2+イオンを例にとつて示したように、純水
に対する冷却水中の電導度差またはPH差が求めら
れているので、冷却水中のイオン濃度を得ること
が出来る。 また、各測定場所における基準となる測定温度
がそれぞれ異なつている場合には、第６図に示し
た単位グラム当量あたりの電導度を用いて、次の
式により冷却材中の基準となる電導度を算出する
ことが出来る。 Ｋ＝ 〓i ΑiCi ……(3) ここにＫは電導度（μS／cm）であり、Αは極
限当量電導度（μS・cm2／ｇ当量）、Ｃはイオンの
濃度（ｇ当量／cm3）、ｉは各測定場所の番号を示
す。ただし、水質の異常は、異常が発生した直後
に検知することが出来るのが通常であり、このた
め水質異常の原因物質のイオン濃度が小さいこと
を考慮して、(3)式においてイオン濃度に関し非線
型となる補正項は省略してある。 なお、複数の原因により水質異常が複合して発
生した場合には、第２図に示した上流側である復
水器１６側において発生した異常原因により生じ
たイオンが、順次下流側へと進行するため、各測
定場所における電導度および／またはPHの指示値
に基づいて連立方程式をたて、この連立方程式を
解くことによつて各異常の程度を評価することが
出来る。 このように本実施例においては、各測定場所に
おける電導度の測定に際し、試料となる冷却水を
室温などの低温に冷却することなく測定している
ため、第５図および第６図に示した如く、電導度
差の指示値が増大し、検出下限を向上することが
出来る。特に通常の原子力プラントにおいては、
第２図に示した高圧ヒーター２８の出口付近にお
ける冷却水温度は215℃と高温であるため、通常
JISにおいて定められている25℃における測定値
に較べ、金属イオンの場合において4/3〜3/2倍の
感度が得られ、また、塩化ナトリウム、水酸化ナ
トリウム、硫酸の場合にはさらに感度が著しく向
上し、約７倍の感度が得られる。 また、電導度およびPH測定に際し、冷却水の温
度を同時に測定し、電導度およびPHの温度補正を
実施しているが、定常運転時の冷却水の温度変化
はたかだか数℃程度であり、特に温度補正を実施
しなくても測定誤差は数％以内におさえることが
出来る。しかも、既に原子力プラントの測定機器
として連続測定に用いられている電導度計および
PH計のみを用いることによつて、連続的に水質異
常の検知を行なうことが出来るとともに、異常の
原因とその程度を監視すること可能である。この
ため、従来異常原因解明のために要素量分析に数
日を要していた期間が大巾に短縮され、ほぼ即時
的（数秒以内）に判明することが出来る。したが
つて、水質異常原因に対する対応処置を迅速化す
ることが出来、原子力プラントの運転に関する信
頼性を大巾に向上することが出来る。 さらに、複数の異常原因に基づいて複合した水
質異常が生じている場合であつても、基本ベクト
ルの合成ベクトルと測定ベクトルとを比較するこ
とにより、異常原因ごとに分解して監視を実施す
ることが出来る。したがつて、従来配管系の一個
所においてグロス状態量のみの測定により、原子
力プラントの異常の検出を行なつていたことに比
較し、検出精度を大巾に向上させることが出来
る。すなわち、配管等から水質異常には至らない
程度において金属溶出等が避けられないため、こ
れら溶出した金属による電導度の純水からの増加
が、測定誤差として働くため、海水リーク等の異
常判定基準を高い値にせざるを得なかつた。例え
ば、復水器からの溶出金属イオン濃度は約10ppb
程度であり、このために冷却水の電導度は純水の
電導度に比較し約0.5μS程度高い値を示す。この
結果、従来海水リークの場合には、上記した復水
器からの金属イオンの溶出を考慮して異常検知レ
ベルが約60ppbの塩化ナトリウム濃度であつた
が、本実施例によれば、溶出に伴う金属イオンに
よる電導度変動を分離することができ、海水リー
クの異常検知レベルを約10ppbとすることが出
来、感度を約６倍向上することが出来る。この結
果初期の段階において水質異常を検知することが
可能となつた。 以上説明したように本発明によれば、配管系の
複数の測定場所における電導度とPHを含むオンラ
イン計測が可能なグロス量に関する測定値の増減
に対応する基本ベクトルと測定ベクトルとを対比
することにより、水質異常を容易に検知すること
が出来る。 そして、測定ベクトルは基本ベクトルと一致し
ないが、その中に０でない要素を有する時は、複
数の基本ベクトルを合成し得られた合成ベクトル
と測定ベクトルとを比較することにより、水質の
複数の異常原因を同定することができる。 更に、複数の異常原因を同定した後、配管系の
複数個所において検出した電気伝導度と検知され
た異常原因に対応したそれぞれのイオン濃度間に
成立する連立方程式を導き、該連立方程式を解く
ことにより、水質の同定された異常の程度を定量
的に把握することができる。
の４つに大別されることに基づいている。 その第１は、復水器１６内に海水がリークして
塩化ナトリウムが復水中に混入する場合である。
この場合には、原子力プラントの配管、弁等に多
用されている不銹鋼が塩素イオンの混入により腐
食が加速され、事故に至ることが懸念される。そ
して、海水のリークにより復水中に混入した塩化
ナトリウムは、強酸と強アルカリから生成した塩
であつて中性である。この時、復水のPHは変化し
ないが、電導度が上昇する。従つて、測定場所３
０においては、電導度の上昇だけが測定される。
しかし、復水中に混入した塩化ナトリウムは、復
水脱塩器２２において除去されるため、復水脱塩
器２２の出口側の測定場所３４以後においては、
正常な復水の電導度とPHを示すことになる。この
ようにして求めた基本ベクトルの１つが表の第１
行目に示した海水リークを異常原因とする基本ベ
クトルである。 第２は、復水器１６、低圧ヒーター２４、高圧
ヒーター２８部の配管、弁等における腐食によ
り、鉄、コバルト等の金属イオンが冷却水（復
水）中に混入する場合である。このような冷却水
中の金属イオンは、原子炉内において燃料棒に付
着し放射化され、さらに放射化した放射性金属イ
オンが炉水中に放出されて炉水とともに循環し、
これが再循環系の配管、弁等に沈着して再循環系
における表面放射線量率を上昇させる。したがつ
て、腐食による金属イオンの溶出は、腐食場所を
的確に判定することが原子炉の安全な運転をする
上において重要なことである。この金属イオンの
溶出は、次のような反応式により水酸化イオン
OH-の発生を伴う。 Ｍ→M2+＋2e- ……(1) 2H2O＋2e-→H2＋2OH- ……(2) ここにＭは金属元素を意味し、上記においては
２価の金属イオンの溶出について説明したが、１
価、３価等の金属イオンの溶出についても同様で
ある。したがつて、(2)式から金属イオンの溶出が
あつた場合は、冷却材のPHがアルカリ側に移行す
る。 この金属イオンの溶出に基づく水質異常の基本
ベクトルを、復水器におけるFeの溶出した場合
を例にとり表に基づいて説明する。復水器１６に
おいて、Feイオン（例えばFe2+）が溶出すると、
冷却水は上記したようにOH-の生成によりPHが
上昇する。このため、測定場所３０においては電
導度の上昇とPHの上昇がみられ、基本ベクトルの
測定点３０における電導度の要素は１、PHの要素
は＋１にされる。しかし、これらFeイオンおよ
び水酸化イオンは復水脱塩器２２において除去さ
れるため、以後の各測定場所においてはベクトル
要素が０にされる。 第３と第４の原因は、復水脱塩器２２に使用し
ているイオン交換樹脂の再生液のリークによるも
のである。復水脱塩器２２に使用しているイオン
交換樹脂の再生作業は、復水脱塩器を復水系より
隔離して陰イオン交換樹脂および陽イオン交換樹
脂に分離した後、陰イオン交換樹脂は水酸化ナト
リウム水溶液により、また陽イオン交換樹脂は硫
酸水溶液によつて逆洗して行なう。そして、再生
作業が終了した復水脱塩器は、残溜している再生
液が一次冷却水中に混入しないようにするため、
おのおのの交換樹脂を純水をもつて十分に洗浄し
た後、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂とを
均一に混合し、再び復水系に戻す。しかし洗浄が
不十分な場合には、配管等に使用している不銹鋼
の腐食を加速する水酸化ナトリウムまたは硫酸が
冷却水に混入する。そして、冷却水中に再生液が
混入することにより、水酸化ナトリウムが冷却水
中に混入した時は冷却水のPHが上昇し、硫酸が冷
却水中に混入した時は冷却水中のPHが低下する。
このため、塩水脱塩器２２部において水酸化ナト
リウムが冷却水中に混入すると、測定場所３４に
おいて電導度が上昇するとともに、PHが上昇し、
表に示すように復水脱塩器出口部におけるベクト
ル要素は電導度が１、PHが＋１となる。そして、
冷却水中に混入した水酸化ナトリウムは除去され
ることなく、原子炉１０に供給されるため測定場
所３６，３８における電導度は１のままである。 復水脱塩器２２において硫酸が冷却水中に混入
した時は、電導度が上昇しPHが減少する。したが
つて、この場合のベクトル要素は表に示したよう
になる。 上記の如くして予め想定される７種の異常原因
について、これらの異常原因に伴うイオンの変化
に対応する電導度とPHとを要素とする基本ベクト
ルを表の如く作成し、記憶媒体５８に入力する。 次に水質異常診断方法の実施例を、第４図に示
したフローチヤートに従い説明する。第４図は、
PAD表示によるフローチヤートである（参考文
献、1980年発行情報処理学会誌21(4)、p.259、村、
川合、堀越、堤供著、Program Analysis
Diagramによるプログラムの設計および作成）。 まず、各測定場所３０，３２，３４，３６，３
８に設置した第１検出器と第２検出器とからの検
出信号、すなわち、熱電対４０、PH計４２、電導
度計４６からの検出信号は、各測定場所ごとに順
次プロセスコンピユーター５４に入力される。プ
ロセスコンピユーター５４は、入力された各検出
信号に基づき、熱電対４０からの検出信号によ
り、設定してある冷却水の基準温度との差を算出
する。そして、プロセスコンピユーター５４は、
実際に測定した冷却水の電導度とPHとの値を、前
記した基準温度における電導度とPHとの値に補正
する。 次に、プロセスコンピユーター５４は、予め記
憶媒体５８に収納しておいた各測定場所における
基準温度の冷却水、すなわち、純水の電導度とPH
との値、前記補正した冷却水の電導度とPHとの差
を求める。このプロセスコンピユーター５４によ
り求めたその絶対値が、予め設定しておいた測定
値の誤差範囲内である時には、その測定値の測定
場所に相当する対応するベクトル成分の要素を０
とする。一方、前記求めた差の絶対値が、予め設
定しておいた測定値の誤差範囲を越える時には、
補正した電導度とPHとの値から純水の電導度とPH
との値を差し引いた差の符合に応じて、各測定場
所における対応するベクトル要素を＋１または−
１に定める。 このようにして前記表に示した基本ベクトルに
対応する測定ベクトルを作成する。 その後プロセスコンピユーター５４は、測定ベ
クトルを記憶媒体５８に収納されている基本ベク
トルと対応比較する。そして、測定ベクトルが表
に示した基本ベクトルのいずれとも対応しない時
は、復水給水計の冷却水中に何ら異常を生じてい
ないことを確認し、その旨を表示器５６に表示す
る。なおこの際、基本ベクトルと測定べクトルと
の比較は、複数の異常原因により測定ベクトルと
基本ベクトルが一致しないことが考えられる。そ
こで、測定ベクトルの要素が１つでも０でない要
素を含む時は、基本ベクトルの合成ベクトルを作
成し、測定ベクトルと比較する。この基本ベクト
ルの合成は、次のようにして行なう。 合成するための取り出した複数の基本ベクトル
の中、各測定場所に対応する電導度の要素が１つ
でも１を含む時は、合成ベクトルのその測定場所
における電導度に関する要素を１にする。そし
て、PHの要素に関しては、各基本ベクトルの各測
定場所ごとにおけるPHの要素の全ての和をとり、
その和を合成ベクトルの要素とする。このように
して得た合成ベクトルを前記した測定ベクトルと
順次比較し、全ての異常原因を摘出することが可
能になる。 このようにして異常原因が明らかになると、前
記基本ベクトルの作成のところで述べたように、
水質異常を引き起こしているイオン成分、すなわ
ちイオンの種類が明らかとなる。そこで、第５図
にFe2+イオンを例にとつて示したように、純水
に対する冷却水中の電導度差またはPH差が求めら
れているので、冷却水中のイオン濃度を得ること
が出来る。 また、各測定場所における基準となる測定温度
がそれぞれ異なつている場合には、第６図に示し
た単位グラム当量あたりの電導度を用いて、次の
式により冷却材中の基準となる電導度を算出する
ことが出来る。 Ｋ＝ 〓i ΑiCi ……(3) ここにＫは電導度（μS／cm）であり、Αは極
限当量電導度（μS・cm2／ｇ当量）、Ｃはイオンの
濃度（ｇ当量／cm3）、ｉは各測定場所の番号を示
す。ただし、水質の異常は、異常が発生した直後
に検知することが出来るのが通常であり、このた
め水質異常の原因物質のイオン濃度が小さいこと
を考慮して、(3)式においてイオン濃度に関し非線
型となる補正項は省略してある。 なお、複数の原因により水質異常が複合して発
生した場合には、第２図に示した上流側である復
水器１６側において発生した異常原因により生じ
たイオンが、順次下流側へと進行するため、各測
定場所における電導度および／またはPHの指示値
に基づいて連立方程式をたて、この連立方程式を
解くことによつて各異常の程度を評価することが
出来る。 このように本実施例においては、各測定場所に
おける電導度の測定に際し、試料となる冷却水を
室温などの低温に冷却することなく測定している
ため、第５図および第６図に示した如く、電導度
差の指示値が増大し、検出下限を向上することが
出来る。特に通常の原子力プラントにおいては、
第２図に示した高圧ヒーター２８の出口付近にお
ける冷却水温度は215℃と高温であるため、通常
JISにおいて定められている25℃における測定値
に較べ、金属イオンの場合において4/3〜3/2倍の
感度が得られ、また、塩化ナトリウム、水酸化ナ
トリウム、硫酸の場合にはさらに感度が著しく向
上し、約７倍の感度が得られる。 また、電導度およびPH測定に際し、冷却水の温
度を同時に測定し、電導度およびPHの温度補正を
実施しているが、定常運転時の冷却水の温度変化
はたかだか数℃程度であり、特に温度補正を実施
しなくても測定誤差は数％以内におさえることが
出来る。しかも、既に原子力プラントの測定機器
として連続測定に用いられている電導度計および
PH計のみを用いることによつて、連続的に水質異
常の検知を行なうことが出来るとともに、異常の
原因とその程度を監視すること可能である。この
ため、従来異常原因解明のために要素量分析に数
日を要していた期間が大巾に短縮され、ほぼ即時
的（数秒以内）に判明することが出来る。したが
つて、水質異常原因に対する対応処置を迅速化す
ることが出来、原子力プラントの運転に関する信
頼性を大巾に向上することが出来る。 さらに、複数の異常原因に基づいて複合した水
質異常が生じている場合であつても、基本ベクト
ルの合成ベクトルと測定ベクトルとを比較するこ
とにより、異常原因ごとに分解して監視を実施す
ることが出来る。したがつて、従来配管系の一個
所においてグロス状態量のみの測定により、原子
力プラントの異常の検出を行なつていたことに比
較し、検出精度を大巾に向上させることが出来
る。すなわち、配管等から水質異常には至らない
程度において金属溶出等が避けられないため、こ
れら溶出した金属による電導度の純水からの増加
が、測定誤差として働くため、海水リーク等の異
常判定基準を高い値にせざるを得なかつた。例え
ば、復水器からの溶出金属イオン濃度は約10ppb
程度であり、このために冷却水の電導度は純水の
電導度に比較し約0.5μS程度高い値を示す。この
結果、従来海水リークの場合には、上記した復水
器からの金属イオンの溶出を考慮して異常検知レ
ベルが約60ppbの塩化ナトリウム濃度であつた
が、本実施例によれば、溶出に伴う金属イオンに
よる電導度変動を分離することができ、海水リー
クの異常検知レベルを約10ppbとすることが出
来、感度を約６倍向上することが出来る。この結
果初期の段階において水質異常を検知することが
可能となつた。 以上説明したように本発明によれば、配管系の
複数の測定場所における電導度とPHを含むオンラ
イン計測が可能なグロス量に関する測定値の増減
に対応する基本ベクトルと測定ベクトルとを対比
することにより、水質異常を容易に検知すること
が出来る。 そして、測定ベクトルは基本ベクトルと一致し
ないが、その中に０でない要素を有する時は、複
数の基本ベクトルを合成し得られた合成ベクトル
と測定ベクトルとを比較することにより、水質の
複数の異常原因を同定することができる。 更に、複数の異常原因を同定した後、配管系の
複数個所において検出した電気伝導度と検知され
た異常原因に対応したそれぞれのイオン濃度間に
成立する連立方程式を導き、該連立方程式を解く
ことにより、水質の同定された異常の程度を定量
的に把握することができる。
第１図は、従来の原子力プラントの水質異常診
断方法の流れ図、第２図は本発明に係る原子力プ
ラントの水質異常診断方法に係る測定場所の一例
を示す図、第３図は本発明に係る原子力プラント
の水質異常診断方法を実施するための測定装置の
一例を示す図、第４図は本発明に係る原子力プラ
ントの水質異常診断方法のPAD表示による流れ
図、第５図はFe2+イオン濃度変化に伴う純水と
の電導度差、PH差の変化を示す図、第６図は温度
変化と極限当量電導度との関係を示す図。 １０……原子炉、１６……復水器、２０……フ
イルター脱塩器、２２……復水脱塩器、２４……
低圧ヒーター、２８……高圧ヒーター、３０，３
２，３４，３６，３８……測定場所、４２……PH
計、４６……電導計。
断方法の流れ図、第２図は本発明に係る原子力プ
ラントの水質異常診断方法に係る測定場所の一例
を示す図、第３図は本発明に係る原子力プラント
の水質異常診断方法を実施するための測定装置の
一例を示す図、第４図は本発明に係る原子力プラ
ントの水質異常診断方法のPAD表示による流れ
図、第５図はFe2+イオン濃度変化に伴う純水と
の電導度差、PH差の変化を示す図、第６図は温度
変化と極限当量電導度との関係を示す図。 １０……原子炉、１６……復水器、２０……フ
イルター脱塩器、２２……復水脱塩器、２４……
低圧ヒーター、２８……高圧ヒーター、３０，３
２，３４，３６，３８……測定場所、４２……PH
計、４６……電導計。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 配管系を一方向に流れる水中のイオン濃度を
検出して水質の異常原因を検知する原子力プラン
トの水質異常診断方法において、前記水中のイオ
ン濃度を前記配管系の複数個所において検出し、
この検出したイオン濃度を正常状態の標準イオン
濃度と対比して作成した測定ベクトルと、予め想
定した異常原因に起因する前記水中のイオン濃度
と前記標準イオン濃度とを対比して作成した基本
ベクトルと、を比較して水質の異常原因を検知す
ることを特徴とする原子力プラントの水質異常診
断方法。 ２ 前記水中のイオン濃度の検出指標として電気
伝導度とPHを用いることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の原子力プラントの水質異常診
断方法。 ３ 配管系を一方向に流れる水中のイオン濃度を
検出して水質の異常原因を検知する原子力プラン
トの水質異常診断方法において、前記水中のイオ
ン濃度を前記配管系の複数個所において検出し、
この検出したイオン濃度を正常状態の標準イオン
濃度と対比して作成した測定ベクトルと、予め想
定した異常原因に起因する前記水中のイオン濃度
と前記標準イオン濃度とを対比して作成した基本
ベクトルと、を比較して水質の異常原因を検知す
るに当たり、前記測定ベクトルは前記基本ベクト
ルと一致しないが、その中に０でない要素を有す
る時は、複数の前記基本ベクトルを合成し得られ
た合成ベクトルと前記測定ベクトルとを比較し水
質の複数の異常原因を検知することを特徴とする
原子力プラントの水質異常診断方法。 ４ 前記水中のイオン濃度の検出指標として電気
伝導度とPHを用いることを特徴とする特許請求の
範囲第３項に記載の原子力プラントの水質異常診
断方法。 ５ 配管系を一方向に流れる水中のイオン濃度を
検出して水質の異常原因を検知する原子力プラン
トの水質異常診断方法において、前記水中のイオ
ン濃度を前記配管系の複数個所において検出し、
この検出したイオン濃度を正常状態の標準イオン
濃度と対比して作成した測定ベクトルと、予め想
定した異常原因に起因する前記水中のイオン濃度
と前記標準イオン濃度とを対比して作成した基本
ベクトルと、を比較して複数の異常原因を同定し
た後、前記配管系の複数個所において検出した電
気伝導度と検知された異常原因に対応したそれぞ
れのイオン濃度間に成立する連立方程式を導き、
該連立方程式を解くことによりそれぞれの異常の
程度を評価することを特徴とする原子力プラント
の水質異常診断方法。 ６ 前記水中のイオン濃度の検出指標として電気
伝導度とPHを用いることを特徴とする特許請求の
範囲第５項に記載の原子力プラントの水質異常診
断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168508A JPS5960293A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 原子力プラントの水質異常診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168508A JPS5960293A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 原子力プラントの水質異常診断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5960293A JPS5960293A (ja) | 1984-04-06 |
| JPH0452432B2 true JPH0452432B2 (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=15869348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57168508A Granted JPS5960293A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 原子力プラントの水質異常診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5960293A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6453146A (en) * | 1987-01-09 | 1989-03-01 | Hitachi Ltd | Method and instrument for measuring electrical conductivity of solution and water quality control method |
| US5132075A (en) * | 1989-02-06 | 1992-07-21 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for water chemistry diagnosis of atomic power plant |
-
1982
- 1982-09-29 JP JP57168508A patent/JPS5960293A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5960293A (ja) | 1984-04-06 |
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