JPH07167989A - 炉水注入金属イオン制御方法及び原子力プラント - Google Patents
炉水注入金属イオン制御方法及び原子力プラントInfo
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- JPH07167989A JPH07167989A JP5315158A JP31515893A JPH07167989A JP H07167989 A JPH07167989 A JP H07167989A JP 5315158 A JP5315158 A JP 5315158A JP 31515893 A JP31515893 A JP 31515893A JP H07167989 A JPH07167989 A JP H07167989A
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- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 効果的でかつ核燃料性能への影響が少なく、
プラントの配管等の線量低減に好適な、炉水中への亜鉛
イオン注入技術を提供する。 【構成】 炉水または給水の鉄濃度、クロム濃度を測定
し、指標として亜鉛イオンと鉄の濃度比を０．５〜４
０、また亜鉛とクロムの濃度比が０．５以上となるよう
に、給水系に注入する亜鉛イオン量を制御し、また亜鉛
イオンと鉄の濃度比を制御するためには時に給水系で鉄
を除去する。 【効果】 放射性コバルトを、効果的な亜鉛イオン注入
量により、原子炉圧力容器内で安定化できる。
プラントの配管等の線量低減に好適な、炉水中への亜鉛
イオン注入技術を提供する。 【構成】 炉水または給水の鉄濃度、クロム濃度を測定
し、指標として亜鉛イオンと鉄の濃度比を０．５〜４
０、また亜鉛とクロムの濃度比が０．５以上となるよう
に、給水系に注入する亜鉛イオン量を制御し、また亜鉛
イオンと鉄の濃度比を制御するためには時に給水系で鉄
を除去する。 【効果】 放射性コバルトを、効果的な亜鉛イオン注入
量により、原子炉圧力容器内で安定化できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軽水炉及び重水炉にお
ける線量低減のための金属イオン注入技術に係り、線量
低減を効果的にかつ弊害なく実施する方法及びその方法
を適用する原子力プラントに関する。
ける線量低減のための金属イオン注入技術に係り、線量
低減を効果的にかつ弊害なく実施する方法及びその方法
を適用する原子力プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より亜鉛等の金属イオンを注入して
配管の線量を低減する技術が提案されている（例えば特
許第1,654,414号及び特開昭63-172999号公報）。しか
し、亜鉛等の金属イオンの注入量は、給水または炉水中
の注入金属濃度のみを指標としているため、プラントに
よってその効果にバラツキがあった。これを解決する方
法の一つとして多量の亜鉛等を注入していかなる条件の
プラントでも十分な量を行き渡らせることがあるが、Ｚ
ｎＯが燃料表面に付着して燃料性能を悪化させる可能性
がある。また、亜鉛はそのままでは放射化して放射性核
種65Ｚｎを生成するために、同異体分離して親核種の64
Ｚｎを低減して用いることが考案されている（特開昭63
-172999号公報）。この方法では、同異体分離の故に注
入金属のコストは非常に高いものとなるので、有効性の
ある範囲内でできるだけその使用量を少なくする必要が
ある。
配管の線量を低減する技術が提案されている（例えば特
許第1,654,414号及び特開昭63-172999号公報）。しか
し、亜鉛等の金属イオンの注入量は、給水または炉水中
の注入金属濃度のみを指標としているため、プラントに
よってその効果にバラツキがあった。これを解決する方
法の一つとして多量の亜鉛等を注入していかなる条件の
プラントでも十分な量を行き渡らせることがあるが、Ｚ
ｎＯが燃料表面に付着して燃料性能を悪化させる可能性
がある。また、亜鉛はそのままでは放射化して放射性核
種65Ｚｎを生成するために、同異体分離して親核種の64
Ｚｎを低減して用いることが考案されている（特開昭63
-172999号公報）。この方法では、同異体分離の故に注
入金属のコストは非常に高いものとなるので、有効性の
ある範囲内でできるだけその使用量を少なくする必要が
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、効果的な線
量低減のための、炉水中への亜鉛等の金属イオン注入量
制御方法およびその制御方法を適用する原子力プラント
を提供することを目的とする。
量低減のための、炉水中への亜鉛等の金属イオン注入量
制御方法およびその制御方法を適用する原子力プラント
を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の炉水注入金属イオン制御方法は、基本的
に、炉水に含ませる２価の金属イオンの量を、炉水また
は給水の鉄濃度およびクロム濃度の少なくとも一方の値
を基に規定するもので、各濃度を測定し、その測定値か
ら２価の金属イオン（Ｍ）と鉄（Ｆｅ）の濃度比（Ｍ／
Ｆｅ比と略す）、２価の金属イオン（Ｍ）とクロム（Ｃ
ｒ）の濃度比（Ｍ／Ｃｒ比と略す）を求め、Ｍ／Ｆｅ比
が０．５〜４０の範囲にあるように、Ｍ／Ｃｒ比が０．
５以上になるように、２価の金属イオンを炉水に添加す
る方法である。２価の金属イオンの添加量を、Ｍ／Ｆｅ
比、Ｍ／Ｃｒ比のいずれか又は両方を指標として制御す
るかは、本発明の方法を適用する原子炉プラントの炉
水、運転状態等によって適宜決められる。
に、本発明の炉水注入金属イオン制御方法は、基本的
に、炉水に含ませる２価の金属イオンの量を、炉水また
は給水の鉄濃度およびクロム濃度の少なくとも一方の値
を基に規定するもので、各濃度を測定し、その測定値か
ら２価の金属イオン（Ｍ）と鉄（Ｆｅ）の濃度比（Ｍ／
Ｆｅ比と略す）、２価の金属イオン（Ｍ）とクロム（Ｃ
ｒ）の濃度比（Ｍ／Ｃｒ比と略す）を求め、Ｍ／Ｆｅ比
が０．５〜４０の範囲にあるように、Ｍ／Ｃｒ比が０．
５以上になるように、２価の金属イオンを炉水に添加す
る方法である。２価の金属イオンの添加量を、Ｍ／Ｆｅ
比、Ｍ／Ｃｒ比のいずれか又は両方を指標として制御す
るかは、本発明の方法を適用する原子炉プラントの炉
水、運転状態等によって適宜決められる。
【０００５】Ｍ／Ｆｅ比を所定の値に維持する場合に
は、鉄の濃度に応じて２価の金属イオンを添加するか、
または鉄分を除去することもできる。実際、後述の実施
例の項で説明するように、原子力プラントの給水系には
鉄分を量可変にして除去する復水フィルタが設置されて
おり、ここで鉄の除去量を調整できる。そして２価の金
属イオンとして、同位体分離により64Ｚｎの含有割合を
低下させた亜鉛イオンを用いるのがよい。
は、鉄の濃度に応じて２価の金属イオンを添加するか、
または鉄分を除去することもできる。実際、後述の実施
例の項で説明するように、原子力プラントの給水系には
鉄分を量可変にして除去する復水フィルタが設置されて
おり、ここで鉄の除去量を調整できる。そして２価の金
属イオンとして、同位体分離により64Ｚｎの含有割合を
低下させた亜鉛イオンを用いるのがよい。
【０００６】また上記他の目的を達成するために、本発
明の原子力プラントは、２価の金属イオンを用いて炉水
の放射能濃度を低減する原子力プラントにおいて、炉水
または給水の鉄、クロム及び２価の金属イオンの各濃度
を測定する濃度測定装置と、給水に含む鉄を量可変に除
去する除去装置と、給水に２価の金属イオンを量可変に
注入する注入装置と、を設けたことを特徴とする。
明の原子力プラントは、２価の金属イオンを用いて炉水
の放射能濃度を低減する原子力プラントにおいて、炉水
または給水の鉄、クロム及び２価の金属イオンの各濃度
を測定する濃度測定装置と、給水に含む鉄を量可変に除
去する除去装置と、給水に２価の金属イオンを量可変に
注入する注入装置と、を設けたことを特徴とする。
【０００７】また自動化のためには、濃度測定装置によ
り測定された２価金属イオン、鉄およびクロムの各濃度
からＭ／Ｆｅ比およびＭ／Ｃｒ比を演算し、各濃度比を
基に注入装置を制御する制御装置とを設けるとよい。こ
の制御装置はＭ／Ｆｅ比が０．５〜４０の範囲にあるよ
うに、Ｍ／Ｃｒ比が０．５以上になるように制御する。
さらに制御装置はＭ／Ｆｅ比を維持するために鉄分を除
去する除去装置を制御するように構成するのがよい。
り測定された２価金属イオン、鉄およびクロムの各濃度
からＭ／Ｆｅ比およびＭ／Ｃｒ比を演算し、各濃度比を
基に注入装置を制御する制御装置とを設けるとよい。こ
の制御装置はＭ／Ｆｅ比が０．５〜４０の範囲にあるよ
うに、Ｍ／Ｃｒ比が０．５以上になるように制御する。
さらに制御装置はＭ／Ｆｅ比を維持するために鉄分を除
去する除去装置を制御するように構成するのがよい。
【０００８】また、２価の金属イオンの注入装置は、原
子力プラント給水系に備えた復水脱塩器出口に設置し、
濃度測定装置は炉水浄化系または給水系に設置すること
が好ましい。そして２価の金属イオンが同位体分離によ
り64Ｚｎの含有割合を低下させた亜鉛イオンとする。
子力プラント給水系に備えた復水脱塩器出口に設置し、
濃度測定装置は炉水浄化系または給水系に設置すること
が好ましい。そして２価の金属イオンが同位体分離によ
り64Ｚｎの含有割合を低下させた亜鉛イオンとする。
【０００９】
【作用】炉水中の放射能は、主として、核燃料表面に付
着したＣｏ及びＮｉが放射化されて比較的長い半減期の
放射性核種60Ｃｏ及び58Ｃｏが生成し、核燃料表面から
溶出することにより生じる。このようにして生じた炉水
中の放射性核種は配管等に付着し、配管線量を上昇させ
て作業者の被曝の原因となる。配管線量の低減には亜鉛
等の２価金属イオンの注入が有効であることが知られて
いるが、メカニズムの詳細は不明であった。しかし、検
討の結果、亜鉛イオンは核燃料表面からの放射性核種の
溶出抑制と配管付着の抑制の両方に効いていることがわ
かった。
着したＣｏ及びＮｉが放射化されて比較的長い半減期の
放射性核種60Ｃｏ及び58Ｃｏが生成し、核燃料表面から
溶出することにより生じる。このようにして生じた炉水
中の放射性核種は配管等に付着し、配管線量を上昇させ
て作業者の被曝の原因となる。配管線量の低減には亜鉛
等の２価金属イオンの注入が有効であることが知られて
いるが、メカニズムの詳細は不明であった。しかし、検
討の結果、亜鉛イオンは核燃料表面からの放射性核種の
溶出抑制と配管付着の抑制の両方に効いていることがわ
かった。
【００１０】亜鉛のない条件では、核燃料表面でＣｏは
付着時にまずクロマイトとして付着する。しかし、主な
２価の金属イオンのクロマイト形成のし易さはエネルギ
ー的にみてＺｎ＞Ｃｏ＞Ｎｉの序列であり、Ｚｎのよう
にＣｏよりもクロマイトを形成しやすいイオンが共存す
ると、Ｃｏはクロマイトとして付着しにくくなり、モノ
オキサイドとして付着するようになる。クロマイトは酸
化剤が共存しなければ比較的安定であるが、炉水中には
１００ｐｐｂ以上の過酸化水素が存在するため、クロム
が酸化されてクロム酸として溶出しやすいため炉水中で
は安定ではなく、Ｃｏも再溶出してしまう。最終的には
Ｃｏは付着後長時間のゆっくりした反応で鉄酸化物と反
応してフェライトとして安定化される。なお、炉水中の
クロム、鉄は炉や配管を構成するステンレス鋼等から溶
出される。
付着時にまずクロマイトとして付着する。しかし、主な
２価の金属イオンのクロマイト形成のし易さはエネルギ
ー的にみてＺｎ＞Ｃｏ＞Ｎｉの序列であり、Ｚｎのよう
にＣｏよりもクロマイトを形成しやすいイオンが共存す
ると、Ｃｏはクロマイトとして付着しにくくなり、モノ
オキサイドとして付着するようになる。クロマイトは酸
化剤が共存しなければ比較的安定であるが、炉水中には
１００ｐｐｂ以上の過酸化水素が存在するため、クロム
が酸化されてクロム酸として溶出しやすいため炉水中で
は安定ではなく、Ｃｏも再溶出してしまう。最終的には
Ｃｏは付着後長時間のゆっくりした反応で鉄酸化物と反
応してフェライトとして安定化される。なお、炉水中の
クロム、鉄は炉や配管を構成するステンレス鋼等から溶
出される。
【００１１】Ｃｏが付着する時にクロマイトを形成する
と、このフェライト化反応が遅延し、Ｃｏの安定化が遅
れて炉水放射能の上昇につながる。このため、十分な量
のＺｎ等のＣｏよりもクロマイトを形成しやすい金属イ
オンが存在いると、Ｃｏはクロマイトとして付着しない
ために、早くフェライトとして安定化され、炉水放射能
の減少が可能となる。これを実現するには、炉水中のク
ロムがすべて注入金属イオンと反応してしまう必要があ
り、注入金属をＭとすると、化学式ＭＣｒ2Ｏ4形にすべ
てのクロムをするだけの量が必要であり、結果としてＭ
／Ｃｒ比が０．５以上になるようにする必要がある。
と、このフェライト化反応が遅延し、Ｃｏの安定化が遅
れて炉水放射能の上昇につながる。このため、十分な量
のＺｎ等のＣｏよりもクロマイトを形成しやすい金属イ
オンが存在いると、Ｃｏはクロマイトとして付着しない
ために、早くフェライトとして安定化され、炉水放射能
の減少が可能となる。これを実現するには、炉水中のク
ロムがすべて注入金属イオンと反応してしまう必要があ
り、注入金属をＭとすると、化学式ＭＣｒ2Ｏ4形にすべ
てのクロムをするだけの量が必要であり、結果としてＭ
／Ｃｒ比が０．５以上になるようにする必要がある。
【００１２】一方、配管表面ではＣｏはステンレス酸化
膜中のクロム酸化物に吸着されて反応し、最終的にはク
ロマイトを形成する。Ｃｏの放射性同位体でも同様なこ
とが生じ、結果として放射性核種が配管に残留し、線量
が上昇する。しかし、Ｚｎ等のＣｏよりもクロマイトに
なりやすい金属イオンが多量に共存すると先にこれらの
金属イオンがクロマイトになり、Ｃｏはクロム酸化物と
反応できず、水中に残留する。また、クロム酸化物表面
にＣｏが吸着されてもＺｎイオンにより置換されて水中
に出てしまう。これらのことはＣｏの放射性同位体につ
いても生じるため、Ｚｎ等が共存すると、結果として配
管への放射性核種の付着が抑制され、配管線量の上昇を
防ぐことができる。これを実現するためには、燃料の表
面上にすべてのＺｎ等のクロマイトを形成しやすい金属
Ｍがフェライトとして固定化されてしまわず、配管で十
分な濃度で存在するように維持する必要がある。フェラ
イトは化学式ＭＦｅ2Ｏ4で表されるので、すべてのＭが
固定化されるのを防ぐにはＭ／Ｆｅ比が０．５以上にな
るようにする必要がある。
膜中のクロム酸化物に吸着されて反応し、最終的にはク
ロマイトを形成する。Ｃｏの放射性同位体でも同様なこ
とが生じ、結果として放射性核種が配管に残留し、線量
が上昇する。しかし、Ｚｎ等のＣｏよりもクロマイトに
なりやすい金属イオンが多量に共存すると先にこれらの
金属イオンがクロマイトになり、Ｃｏはクロム酸化物と
反応できず、水中に残留する。また、クロム酸化物表面
にＣｏが吸着されてもＺｎイオンにより置換されて水中
に出てしまう。これらのことはＣｏの放射性同位体につ
いても生じるため、Ｚｎ等が共存すると、結果として配
管への放射性核種の付着が抑制され、配管線量の上昇を
防ぐことができる。これを実現するためには、燃料の表
面上にすべてのＺｎ等のクロマイトを形成しやすい金属
Ｍがフェライトとして固定化されてしまわず、配管で十
分な濃度で存在するように維持する必要がある。フェラ
イトは化学式ＭＦｅ2Ｏ4で表されるので、すべてのＭが
固定化されるのを防ぐにはＭ／Ｆｅ比が０．５以上にな
るようにする必要がある。
【００１３】亜鉛等の金属イオンは単独では燃料に圧密
化して付着するため、熱伝達率を悪くして腐食の加速や
燃料性能の低下を引き起こす可能性がある。これにたい
して鉄クラッドは多孔質のやわらかい組織を形成して付
着するため、このような燃料性能の低下を生じない。実
際にはこの両方が積み重なって燃料に付着するので、全
体の組織として圧密化しないようにしてやれば良い。金
属イオンが多すぎると鉄クラッドの効果がなくなるの
で、この点から金属の濃度に上限が設定できることにな
る。通常、容積で組織の５％以上を一つの成分が占めて
いれば、その成分は上から下まで連続してつながった組
織を作る。従って鉄クラッドが最低５％を占める組織を
形成出来れば圧密化しない付着層の形成が期待できる。
付着鉄クラッドは５０％程度の空孔を有しているので、
この点からＭ／Ｆｅ比の上限として約４０が設定でき、
これ以下の値になるようにコントロールすれば良い。
化して付着するため、熱伝達率を悪くして腐食の加速や
燃料性能の低下を引き起こす可能性がある。これにたい
して鉄クラッドは多孔質のやわらかい組織を形成して付
着するため、このような燃料性能の低下を生じない。実
際にはこの両方が積み重なって燃料に付着するので、全
体の組織として圧密化しないようにしてやれば良い。金
属イオンが多すぎると鉄クラッドの効果がなくなるの
で、この点から金属の濃度に上限が設定できることにな
る。通常、容積で組織の５％以上を一つの成分が占めて
いれば、その成分は上から下まで連続してつながった組
織を作る。従って鉄クラッドが最低５％を占める組織を
形成出来れば圧密化しない付着層の形成が期待できる。
付着鉄クラッドは５０％程度の空孔を有しているので、
この点からＭ／Ｆｅ比の上限として約４０が設定でき、
これ以下の値になるようにコントロールすれば良い。
【００１４】以上のようにＭ／Ｃｒ比を０．５以上、Ｍ
／Ｆｅ比を０．５以上及びＭ／Ｆｅ比の上限を４０とす
る三つの基準は、目的により単独で用いてもよいし、積
集合を取って運用しても良い。Ｆｅ及びクロムと金属イ
オンの濃度は炉水濃度を基準とするのが正確であるが、
鉄クラッドやクロムの大部分は給水として持ち込まれる
ので、注入金属イオンが給水へ注入されるのであれば、
給水濃度で管理しても良い。
／Ｆｅ比を０．５以上及びＭ／Ｆｅ比の上限を４０とす
る三つの基準は、目的により単独で用いてもよいし、積
集合を取って運用しても良い。Ｆｅ及びクロムと金属イ
オンの濃度は炉水濃度を基準とするのが正確であるが、
鉄クラッドやクロムの大部分は給水として持ち込まれる
ので、注入金属イオンが給水へ注入されるのであれば、
給水濃度で管理しても良い。
【００１５】注入金属は、鉄またはクロムとスピネル酸
化物を形成するものである必要があり、この点から２価
の金属イオンに限定される。また、注入金属自体の放射
化により生成した放射性核種の影響が元々のＣｏの放射
性同位体の影響を下まわる必要があり、放射化断面積が
小さいか、生成核種の寿命が短い金属を選択する必要が
ある。これが出来ない場合には、同異体分離を行ない問
題のある同位体を減少させて置く必要がある。亜鉛の場
合は64Ｚｎだけが問題であり、同位体分離技術を用いて
64Ｚｎを減少させておくと効果的である。同位体分離を
した亜鉛イオンを注入する場合には、コストをできるだ
け低く抑える必要があり、この点から注入量はできるだ
け少なくした方が良い。あまり下限に近いと効果が不十
分であるので、実際にはＺｎ／Ｆｅ比が１から１０の間
で、Ｚｎ／Ｃｒ比が１から５の間くらいにコントロール
するのが適切と考えられる。
化物を形成するものである必要があり、この点から２価
の金属イオンに限定される。また、注入金属自体の放射
化により生成した放射性核種の影響が元々のＣｏの放射
性同位体の影響を下まわる必要があり、放射化断面積が
小さいか、生成核種の寿命が短い金属を選択する必要が
ある。これが出来ない場合には、同異体分離を行ない問
題のある同位体を減少させて置く必要がある。亜鉛の場
合は64Ｚｎだけが問題であり、同位体分離技術を用いて
64Ｚｎを減少させておくと効果的である。同位体分離を
した亜鉛イオンを注入する場合には、コストをできるだ
け低く抑える必要があり、この点から注入量はできるだ
け少なくした方が良い。あまり下限に近いと効果が不十
分であるので、実際にはＺｎ／Ｆｅ比が１から１０の間
で、Ｚｎ／Ｃｒ比が１から５の間くらいにコントロール
するのが適切と考えられる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を用いて説明
する。図１に本発明を、同位体分離した亜鉛イオンを復
水脱塩器出口より注入する場合に適用した例を示す。タ
ービン１から出た蒸気は復水器２で水にもどされ、ここ
から出た復水は復水ポンプ３により復水フィルタ４を通
り復水脱塩器５に送給され、この間に不純物を除去され
る。復水脱塩器５出口には注入量調節弁６を介して亜鉛
イオン注入系７が接続されている。ここで亜鉛イオンを
注入された水は給水ポンプ８、低圧給水加熱器９、昇圧
ポンプ１０、高圧給水加熱器１１を通って原子炉圧力容
器１２に導かれる。原子炉圧力容器１２には核燃料１３
が設置されており、熱の発生に伴い沸騰が生じている。
この核燃料１３には、給水系で発生した鉄クラッド、コ
バルトイオン等の金属イオン及び注入された亜鉛イオン
が付着する。
する。図１に本発明を、同位体分離した亜鉛イオンを復
水脱塩器出口より注入する場合に適用した例を示す。タ
ービン１から出た蒸気は復水器２で水にもどされ、ここ
から出た復水は復水ポンプ３により復水フィルタ４を通
り復水脱塩器５に送給され、この間に不純物を除去され
る。復水脱塩器５出口には注入量調節弁６を介して亜鉛
イオン注入系７が接続されている。ここで亜鉛イオンを
注入された水は給水ポンプ８、低圧給水加熱器９、昇圧
ポンプ１０、高圧給水加熱器１１を通って原子炉圧力容
器１２に導かれる。原子炉圧力容器１２には核燃料１３
が設置されており、熱の発生に伴い沸騰が生じている。
この核燃料１３には、給水系で発生した鉄クラッド、コ
バルトイオン等の金属イオン及び注入された亜鉛イオン
が付着する。
【００１７】原子炉圧力容器１２には、再循環系配管１
４が接続されており、再循環ポンプ１５により炉水が循
環されている。このうちの一部は分流して炉水浄化系１
６を通り、ここで不純物を除去され、高圧給水加熱器１
１からの給水と合流して原子炉圧力容器１２に入る。こ
の炉水浄化系１６入口にはバルブ１７を介してサンプリ
ングライン１８が設置されており、金属濃度測定装置１
９により鉄（Ｆｅ），クロム（Ｃｒ）および亜鉛（Ｚ
ｎ）の濃度をモニタリングしている。一方、核燃料１３
で発生した水蒸気は主蒸気系２０を通してタービン１に
送られ、発電に供せられる。金属濃度測定装置１９によ
るＦｅ，Ｃｒ，Ｚｎの測定結果からＺｎ／Ｆｅ比とＺｎ
／Ｃｒ比を計算して、その値がＺｎ／Ｆｅ＝１０±５、
Ｚｎ／Ｃｒ≧１の範囲内に収まるように、注入量調節弁
６により亜鉛イオンの注入量を調節する。これでもコン
トロール出来ない場合には、復水フィルタ４（並列する
複数のフィルタから適宜数のフィルタ機能させるように
構成）をバイパスする等により鉄濃度をコントロールす
る。
４が接続されており、再循環ポンプ１５により炉水が循
環されている。このうちの一部は分流して炉水浄化系１
６を通り、ここで不純物を除去され、高圧給水加熱器１
１からの給水と合流して原子炉圧力容器１２に入る。こ
の炉水浄化系１６入口にはバルブ１７を介してサンプリ
ングライン１８が設置されており、金属濃度測定装置１
９により鉄（Ｆｅ），クロム（Ｃｒ）および亜鉛（Ｚ
ｎ）の濃度をモニタリングしている。一方、核燃料１３
で発生した水蒸気は主蒸気系２０を通してタービン１に
送られ、発電に供せられる。金属濃度測定装置１９によ
るＦｅ，Ｃｒ，Ｚｎの測定結果からＺｎ／Ｆｅ比とＺｎ
／Ｃｒ比を計算して、その値がＺｎ／Ｆｅ＝１０±５、
Ｚｎ／Ｃｒ≧１の範囲内に収まるように、注入量調節弁
６により亜鉛イオンの注入量を調節する。これでもコン
トロール出来ない場合には、復水フィルタ４（並列する
複数のフィルタから適宜数のフィルタ機能させるように
構成）をバイパスする等により鉄濃度をコントロールす
る。
【００１８】これにより配管系にも十分な量のＺｎが供
給され、60Ｃｏ等の放射性核種の配管への付着が抑制さ
れる。また、燃料表面では60Ｃｏ等の放射性核種がフェ
ライトとして固定化されやすくなるので、炉水の放射能
濃度が低く抑えられ、最終的には配管への放射能の蓄積
が少なくなる。上記のように放射性核種の配管への付着
抑制および放射性核種のフェライトとしての固定化の二
つの効果により配管線量が低減でき、定検等における被
曝線量の低減が達成できる。
給され、60Ｃｏ等の放射性核種の配管への付着が抑制さ
れる。また、燃料表面では60Ｃｏ等の放射性核種がフェ
ライトとして固定化されやすくなるので、炉水の放射能
濃度が低く抑えられ、最終的には配管への放射能の蓄積
が少なくなる。上記のように放射性核種の配管への付着
抑制および放射性核種のフェライトとしての固定化の二
つの効果により配管線量が低減でき、定検等における被
曝線量の低減が達成できる。
【００１９】本発明の他の実施例を図２を用いて説明す
る。高圧給水加熱器１１の出口には亜鉛イオン注入ライ
ン２１が設置されており、その上流にはＺｎＯ粒子を充
填した酸化亜鉛溶解槽２２と酸化亜鉛溶解槽２２の温度
を上げるためのヒーター２３が設置されており、ＺｎＯ
が溶解して生成した亜鉛イオンを注入ポンプ２４で給水
に注入できるようになっている。一方、給水系の炉心入
口付近にはサンプリング配管が設置されており、バルブ
２５を介して給水をサンプリングして金属濃度モニタリ
ング装置２６で鉄と亜鉛の濃度を測定する。この測定結
果はデータ処理装置２７に送られＺｎ／Ｆｅ比を算出し
てＺｎ／Ｆｅ比が１０になるようにヒーター２３の出力
を制御して酸化亜鉛溶解槽２２の温度を変化させ、亜鉛
イオンの注入量を常時コントロールする。これにより自
動的に配管系に十分な量のＺｎが供給され、60Ｃｏ等の
放射性核種の配管への付着が抑制され、定検等における
被曝線量の低減が達成できる。
る。高圧給水加熱器１１の出口には亜鉛イオン注入ライ
ン２１が設置されており、その上流にはＺｎＯ粒子を充
填した酸化亜鉛溶解槽２２と酸化亜鉛溶解槽２２の温度
を上げるためのヒーター２３が設置されており、ＺｎＯ
が溶解して生成した亜鉛イオンを注入ポンプ２４で給水
に注入できるようになっている。一方、給水系の炉心入
口付近にはサンプリング配管が設置されており、バルブ
２５を介して給水をサンプリングして金属濃度モニタリ
ング装置２６で鉄と亜鉛の濃度を測定する。この測定結
果はデータ処理装置２７に送られＺｎ／Ｆｅ比を算出し
てＺｎ／Ｆｅ比が１０になるようにヒーター２３の出力
を制御して酸化亜鉛溶解槽２２の温度を変化させ、亜鉛
イオンの注入量を常時コントロールする。これにより自
動的に配管系に十分な量のＺｎが供給され、60Ｃｏ等の
放射性核種の配管への付着が抑制され、定検等における
被曝線量の低減が達成できる。
【００２０】以上は主として沸騰水型軽水炉への適用例
を中心に説明してきたが、加圧水型原子炉及び重水炉へ
の適用も可能である。
を中心に説明してきたが、加圧水型原子炉及び重水炉へ
の適用も可能である。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、炉水注入金属イオン制
御方法を炉水また給水中の２価の金属イオン、鉄および
クロムの各濃度を測定し、その測定値から２価の金属イ
オンと鉄の濃度比（Ｍ／Ｆｅ比）、２価の金属イオンと
クロムの濃度比（Ｍ／Ｃｒ比）を求め、Ｍ／Ｆｅ比が
０．５〜４０の範囲に、Ｍ／Ｃｒ比が０．５以上になる
ように、２価の金属イオンを炉水に添加する方法とした
ので、効果的な量の２価の金属イオンを注入することに
より放射性核種コバルトを安定化させる、すなわち２価
の金属イオンが放射性核種コバルトよりクロマイトを容
易に形成して不安定なコバルトのクロマイトの生成を抑
制し、コバルトが鉄酸化物と反応して安定したフェライ
トとなり核燃料表面に付着させることができ、従って燃
料性能の悪化などの副作用が少ない、効果的な金属イオ
ン注入量制御技術を実現でき、ひいては原子力プラント
の線量低減が達成できる。
御方法を炉水また給水中の２価の金属イオン、鉄および
クロムの各濃度を測定し、その測定値から２価の金属イ
オンと鉄の濃度比（Ｍ／Ｆｅ比）、２価の金属イオンと
クロムの濃度比（Ｍ／Ｃｒ比）を求め、Ｍ／Ｆｅ比が
０．５〜４０の範囲に、Ｍ／Ｃｒ比が０．５以上になる
ように、２価の金属イオンを炉水に添加する方法とした
ので、効果的な量の２価の金属イオンを注入することに
より放射性核種コバルトを安定化させる、すなわち２価
の金属イオンが放射性核種コバルトよりクロマイトを容
易に形成して不安定なコバルトのクロマイトの生成を抑
制し、コバルトが鉄酸化物と反応して安定したフェライ
トとなり核燃料表面に付着させることができ、従って燃
料性能の悪化などの副作用が少ない、効果的な金属イオ
ン注入量制御技術を実現でき、ひいては原子力プラント
の線量低減が達成できる。
【図１】本発明を復水脱塩器出口に亜鉛イオンを注入す
る場合に適用した実施例の模式図である。
る場合に適用した実施例の模式図である。
【図２】本発明を給水加熱器出口に亜鉛イオンを注入す
る場合に適用した実施例の模式図である。
る場合に適用した実施例の模式図である。
１ タービン ２ 復水器 ３ 復水ポンプ ４ 復水フィルタ ５ 復水脱塩器 ６ 注入量調節弁 ７ 亜鉛イオン注入系 ８ 給水ポンプ ９ 低圧給水加熱器 １０ 昇圧ポンプ １１ 高圧給水加熱器 １２ 原子炉圧力容
器 １３ 核燃料 １４ 再循環系配管 １５ 再循環ポンプ １６ 炉水浄化系 １７ バルブ １８ サンプリング
ライン １９ 金属濃度測定装置 ２０ 主蒸気系 ２１ 亜鉛イオン注入ライン ２２ 酸化亜鉛溶解
槽 ２３ ヒーター ２４ 注入ポンプ ２５ バルブ ２６ 金属濃度モニ
タリング装置 ２７ データ処理装置
器 １３ 核燃料 １４ 再循環系配管 １５ 再循環ポンプ １６ 炉水浄化系 １７ バルブ １８ サンプリング
ライン １９ 金属濃度測定装置 ２０ 主蒸気系 ２１ 亜鉛イオン注入ライン ２２ 酸化亜鉛溶解
槽 ２３ ヒーター ２４ 注入ポンプ ２５ バルブ ２６ 金属濃度モニ
タリング装置 ２７ データ処理装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｃ 17/02 ＧＤＬ 19/307 Ｇ２１Ｄ 1/00 ＧＤＤ ＧＤＬ Ｇ２１Ｆ 9/00 Ａ 7381−2Ｇ Ｇ２１Ｃ 19/30 Ｌ 9117−2Ｇ Ｇ２１Ｄ 1/00 ＧＤＤ Ｙ 9117−2Ｇ ＧＤＬ Ｙ (72)発明者 近藤 政義 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 細川 秀幸 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 朝倉 大和 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 大角 克己 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (15)
- 【請求項１】 ２価の金属イオンを注入して炉水の放射
能濃度を低減する炉水注入金属イオン制御方法におい
て、炉水または給水の２価の金属イオン濃度および鉄濃
度を測定し、２価の金属イオンと鉄の濃度比を指標とし
て２価の金属イオンの注入量または鉄の除去量を制御す
ることを特徴とする炉水注入金属イオン制御方法。 - 【請求項２】 前記指標とする２価の金属イオンと鉄の
濃度比を０．５以上４０以下とすることを特徴とする請
求項１記載の炉水注入金属イオン制御方法。 - 【請求項３】 ２価の金属イオンを注入して炉水の放射
能濃度を低減する炉水注入金属イオン制御方法におい
て、炉水または給水の２価の金属イオン濃度およびクロ
ム濃度を測定し、２価金属イオンとクロムの濃度比を指
標として２価の金属イオンの注入量を制御することを特
徴とする炉水注入金属イオン制御方法。 - 【請求項４】 前記指標とする２価金属イオンとクロム
の濃度比を０．５以上とすることを特徴とする請求項３
記載の炉水注入金属イオン制御方法。 - 【請求項５】 ２価の金属イオンを注入して炉水の放射
能濃度を低減する炉水注入金属イオン制御方法におい
て、炉水または給水の２価金属イオン、鉄およびクロム
の各濃度を測定し、２価の金属イオンと鉄の濃度比およ
び２価の金属イオンとクロムの濃度比を指標として２価
の金属イオンの注入量を制御することを特徴とする炉水
注入金属イオン制御方法。 - 【請求項６】 ２価の金属イオンを注入して炉水の放射
能濃度を低減する炉水注入金属イオン制御方法におい
て、炉水または給水の２価金属イオン、鉄およびクロム
の各濃度を測定し、２価の金属イオンと鉄の濃度比およ
び２価の金属イオンとクロムの濃度比を指標として２価
の金属イオンの注入量および鉄の除去量を制御すること
を特徴とする炉水注入金属イオン制御方法。 - 【請求項７】 前記指標とする２価の金属イオンと鉄の
濃度比を０．５以上４０以下とし、かつ２価金属イオン
とクロムの濃度比を０．５以上とすることを特徴とする
請求項５または６記載の炉水注入金属イオン制御方法。 - 【請求項８】 前記２価の金属イオンが同位体分離によ
り64Ｚｎの含有割合を低下させた亜鉛イオンであること
を特徴とする請求項１ないし７いずれかに記載の炉水注
入金属イオン制御方法。 - 【請求項９】 ２価の金属イオンを用いて炉水の放射能
濃度を低減する原子力プラントにおいて、炉水または給
水の鉄、クロム及び２価の金属イオンの各濃度を測定す
る濃度測定装置と、給水に含む鉄を量可変に除去する除
去装置と、給水に２価の金属イオンを量可変に注入する
注入装置と、を設けたことを特徴とする原子力プラン
ト。 - 【請求項１０】 ２価の金属イオンを用いて炉水の放射
能濃度を低減する原子力プラントにおいて、炉水または
給水の鉄、クロム及び２価の金属イオンの各濃度を測定
する濃度測定装置と、給水に２価の金属イオンを量可変
に注入する注入装置と、濃度測定装置により測定された
２価金属イオン、鉄およびクロムの各濃度から２価の金
属イオンと鉄の濃度比および２価の金属イオンとクロム
の濃度比を演算し、各濃度比の一方または両方を基に注
入装置を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする
原子力プラント。 - 【請求項１１】 前記制御装置は２価の金属イオンと鉄
の濃度比を０．５以上４０以下となるように、２価金属
イオンとクロムの濃度比を０．５以上となるように制御
することを特徴とする請求項９または１０記載の原子力
プラント。 - 【請求項１２】 ２価の金属イオンを用いて炉水の放射
能濃度を低減する原子力プラントにおいて、炉水または
給水の鉄、クロム及び２価の金属イオンの各濃度を測定
する濃度測定装置と、給水に含む鉄を量可変に除去する
除去装置と、給水に２価の金属イオンを量可変に注入す
る注入装置と、濃度測定装置により測定された２価金属
イオン、鉄およびクロムの各濃度から２価の金属イオン
と鉄の濃度比および２価の金属イオンとクロムの濃度比
を演算し、両濃度比を基に注入装置及び除去装置を制御
する制御装置と、を設けたことを特徴とする原子力プラ
ント。 - 【請求項１３】 前記制御装置は２価の金属イオンと鉄
の濃度比を０．５以上４０以下となるように、かつ２価
金属イオンとクロムの濃度比を０．５以上となるように
制御することを特徴とする請求項１２記載の原子力プラ
ント。 - 【請求項１４】 前記注入装置は給水系に備えた復水脱
塩器出口に設置し、前記濃度測定装置は炉水浄化系また
は給水系に設置することを特徴とする請求項９ないし１
３のいずれかに記載の原子力プラント。 - 【請求項１５】 前記２価の金属イオンが同位体分離に
より64Ｚｎの含有割合を低下させた亜鉛イオンであるこ
とを特徴とする請求項９ないし１３いずれかに記載の原
子力プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31515893A JP3156113B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 水質制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31515893A JP3156113B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 水質制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07167989A true JPH07167989A (ja) | 1995-07-04 |
| JP3156113B2 JP3156113B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=18062122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31515893A Expired - Fee Related JP3156113B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 水質制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156113B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002542458A (ja) * | 1999-10-08 | 2002-12-10 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 動力炉への亜鉛添加を制御する方法 |
| JP2012008135A (ja) * | 2004-04-23 | 2012-01-12 | Areva Np Inc | Ｂｗｒ及びｐｗｒのクラッドフレークの現場分析の方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8033262B2 (en) | 2007-12-05 | 2011-10-11 | Ford Global Technologies | Valve operating system for variable displacement internal combustion engine |
-
1993
- 1993-12-15 JP JP31515893A patent/JP3156113B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002542458A (ja) * | 1999-10-08 | 2002-12-10 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 動力炉への亜鉛添加を制御する方法 |
| JP2012008135A (ja) * | 2004-04-23 | 2012-01-12 | Areva Np Inc | Ｂｗｒ及びｐｗｒのクラッドフレークの現場分析の方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3156113B2 (ja) | 2001-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |