JPH08240562A - 炉水用過酸化水素センサ - Google Patents
炉水用過酸化水素センサInfo
- Publication number
- JPH08240562A JPH08240562A JP7043812A JP4381295A JPH08240562A JP H08240562 A JPH08240562 A JP H08240562A JP 7043812 A JP7043812 A JP 7043812A JP 4381295 A JP4381295 A JP 4381295A JP H08240562 A JPH08240562 A JP H08240562A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen peroxide
- reactor water
- sensor
- peroxide sensor
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- 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
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】イオン導電性物質１の両側に電極を取り付け、
一方を過酸化水素を検知する検知電極２とし、他方を一
定電位を有する基準電極３とする。過酸化水素濃度に対
する検知電極２と基準電極３との差を起電力として測定
する。 【効果】炉水中の過酸化水素濃度を直接測定することが
できる。これにより、炉水中の正確な水質環境を把握す
ることができる。
一方を過酸化水素を検知する検知電極２とし、他方を一
定電位を有する基準電極３とする。過酸化水素濃度に対
する検知電極２と基準電極３との差を起電力として測定
する。 【効果】炉水中の過酸化水素濃度を直接測定することが
できる。これにより、炉水中の正確な水質環境を把握す
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉に係
り、特に、炉水中の過酸化水素濃度を直接測定する炉水
用過酸化水素センサに関する。
り、特に、炉水中の過酸化水素濃度を直接測定する炉水
用過酸化水素センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉では炉水が炉心近傍で中
性子・ガンマ線等の強い放射線照射を受ける結果、酸素
・過酸化水素をはじめとする水の分解生成物が形成され
る。特に過酸化水素に関しては、原子炉内構造材料の腐
食加速因子として、その定量は重要視されている。従来
の原子炉一次冷却系の炉水水質は、原子炉再循環系、あ
るいは原子炉冷却材浄化系に設けられた試料採取点から
炉水をサンプリングし、常温に冷却した後、例えば、特
願昭58−48686 号明細書に示す測定装置を用いて溶存酸
素，水素，過酸化水素を測定している。しかしこの手法
では冷却過程での過酸化水素の分解や測定までの時間遅
れによって、正確な過酸化水素の濃度を把握することが
できない。炉水の主配管における過酸化水素の直接測定
が可能なセンサは確立されていない。また特開平3−140
589 号公報に示される様に、イオン導電体にＬａＦ3，
ＢｉＯ3−ＭｏＯ3，ＳｒＣｌ2，β−ＰｂＦ2，ＰｂＳｎ
Ｆ4，Ｓｂ2Ｏ5・４Ｈ2Ｏ を用いた酸素センサが検討さ
れているが、過酸化水素の測定及び原子炉炉水への応用
はなされていない。
性子・ガンマ線等の強い放射線照射を受ける結果、酸素
・過酸化水素をはじめとする水の分解生成物が形成され
る。特に過酸化水素に関しては、原子炉内構造材料の腐
食加速因子として、その定量は重要視されている。従来
の原子炉一次冷却系の炉水水質は、原子炉再循環系、あ
るいは原子炉冷却材浄化系に設けられた試料採取点から
炉水をサンプリングし、常温に冷却した後、例えば、特
願昭58−48686 号明細書に示す測定装置を用いて溶存酸
素，水素，過酸化水素を測定している。しかしこの手法
では冷却過程での過酸化水素の分解や測定までの時間遅
れによって、正確な過酸化水素の濃度を把握することが
できない。炉水の主配管における過酸化水素の直接測定
が可能なセンサは確立されていない。また特開平3−140
589 号公報に示される様に、イオン導電体にＬａＦ3，
ＢｉＯ3−ＭｏＯ3，ＳｒＣｌ2，β−ＰｂＦ2，ＰｂＳｎ
Ｆ4，Ｓｂ2Ｏ5・４Ｈ2Ｏ を用いた酸素センサが検討さ
れているが、過酸化水素の測定及び原子炉炉水への応用
はなされていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の過酸化水素の測
定は、炉水をサンプリングし常温に冷却した後の測定に
よるものであった。しかし、この方法では冷却過程で過
酸化水素が分解し、成分相互のバランスが変化するた
め、正確な濃度を把握することはできなかった。
定は、炉水をサンプリングし常温に冷却した後の測定に
よるものであった。しかし、この方法では冷却過程で過
酸化水素が分解し、成分相互のバランスが変化するた
め、正確な濃度を把握することはできなかった。
【０００４】本発明の目的は、従来のサンプリング後の
測定では対応できなかった炉水主配管における過酸化水
素濃度の直接測定を可能とする炉水用過酸化水素センサ
を提供することにある。
測定では対応できなかった炉水主配管における過酸化水
素濃度の直接測定を可能とする炉水用過酸化水素センサ
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、過酸化水素の
化学反応により電極電位が発生するイオン導電性物質の
両側に電極を取り付け、外部環境に影響を受けない基準
電極と，炉水中の過酸化水素によって電極電位が変化す
る検知電極との間の電位差、すなわち、起電力を測定す
る機能を備えた過酸化水素センサを骨子とする。本発明
により、炉水中の過酸化水素濃度を直接測定することが
可能となる。
化学反応により電極電位が発生するイオン導電性物質の
両側に電極を取り付け、外部環境に影響を受けない基準
電極と，炉水中の過酸化水素によって電極電位が変化す
る検知電極との間の電位差、すなわち、起電力を測定す
る機能を備えた過酸化水素センサを骨子とする。本発明
により、炉水中の過酸化水素濃度を直接測定することが
可能となる。
【０００６】
【作用】固体電解質をはじめとするイオン導電性物質に
二つの電極を設け、一方を外部環境より影響を受けない
基準電極とし、他方を炉水中の過酸化水素濃度によって
電位が変化する検知電極とする。センサ全体の電位は基
準電極の電位と検知電極の電位との差によるものであ
り、センサの使用可能な過酸化水素の濃度範囲では、過
酸化水素濃度の対数に対して直線関係を示す。これを応
用し、未知濃度の過酸化水素に対するセンサ全体の電位
（起電力）を測定することによって、過酸化水素濃度を
算出することができる。
二つの電極を設け、一方を外部環境より影響を受けない
基準電極とし、他方を炉水中の過酸化水素濃度によって
電位が変化する検知電極とする。センサ全体の電位は基
準電極の電位と検知電極の電位との差によるものであ
り、センサの使用可能な過酸化水素の濃度範囲では、過
酸化水素濃度の対数に対して直線関係を示す。これを応
用し、未知濃度の過酸化水素に対するセンサ全体の電位
（起電力）を測定することによって、過酸化水素濃度を
算出することができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。
【０００８】図１は本発明の炉水用過酸化水素センサの
一例である。
一例である。
【０００９】図１において、イオン導電性物質１、例え
ば固体電解質フッ化ランタンの単結晶体である。１の両
側にはそれぞれ検知電極２，基準電極３を取り付けてい
る。例えば２は白金をフッ化ランタンの表面に蒸着して
いる。３はスズとフッ化スズの混合し溶融したものを接
着している。ここで基準電極３は外部環境、すなわち、
水に接触しないために絶縁材４、例えばエポキシ系樹脂
等によって３をシールしている。電極２，３はリード線
５例えば白金線によってポテンシャルスタット６に接続
されている。６によって出力される電位信号は指示変換
計７によって過酸化水素濃度に変換される。
ば固体電解質フッ化ランタンの単結晶体である。１の両
側にはそれぞれ検知電極２，基準電極３を取り付けてい
る。例えば２は白金をフッ化ランタンの表面に蒸着して
いる。３はスズとフッ化スズの混合し溶融したものを接
着している。ここで基準電極３は外部環境、すなわち、
水に接触しないために絶縁材４、例えばエポキシ系樹脂
等によって３をシールしている。電極２，３はリード線
５例えば白金線によってポテンシャルスタット６に接続
されている。６によって出力される電位信号は指示変換
計７によって過酸化水素濃度に変換される。
【００１０】過酸化水素センサの原理を図２に示す。こ
こではイオン導電性物質１、例えばフッ化ランタンの固
体電解質が用いられる。ここでフッ化ランタンと検知電
極、例えば白金の蒸着膜と水との３層の界面では次の様
な電極反応が起こる。
こではイオン導電性物質１、例えばフッ化ランタンの固
体電解質が用いられる。ここでフッ化ランタンと検知電
極、例えば白金の蒸着膜と水との３層の界面では次の様
な電極反応が起こる。
【００１１】
【化１】
【００１２】または
【００１３】
【化２】
【００１４】このような電極反応が起こる際に検知電極
では検知電極電位が発生する。これをＥsen.とする。一
方、検知電極２の反対側には基準電極３、例えばスズと
フッ化スズの混合物がフッ化ランタンに接触している。
イオン導電性物質１のフッ化ランタンと基準電極３のス
ズとフッ化スズの混合物との間には次の様な電極反応が
起こる。
では検知電極電位が発生する。これをＥsen.とする。一
方、検知電極２の反対側には基準電極３、例えばスズと
フッ化スズの混合物がフッ化ランタンに接触している。
イオン導電性物質１のフッ化ランタンと基準電極３のス
ズとフッ化スズの混合物との間には次の様な電極反応が
起こる。
【００１５】
【化３】
【００１６】そして検知電極と同様、基準電極では基準
電極電位が発生する。これをＥref.とする。センサ全体
の起電力Ｅは検知電極電位Ｅsen.と基準電極電位Ｅref.
との差によって表わされる。
電極電位が発生する。これをＥref.とする。センサ全体
の起電力Ｅは検知電極電位Ｅsen.と基準電極電位Ｅref.
との差によって表わされる。
【００１７】
【数１】 Ｅ＝Ｅsen.−Ｅref. …（数１） 但し、基準電極電位Ｅref.は一定の温度の下では常に一
定の電位を示すことを前提としている。
定の電位を示すことを前提としている。
【００１８】また起電力Ｅと過酸化水素濃度との間に
は、次のネルンスト式が成立する。
は、次のネルンスト式が成立する。
【００１９】
【数２】 Ｅ＝Ｅ0＋(ＲＴ／ｎＦ)ln［Ｈ2Ｏ2］ …（数２） すなわち、
【００２０】
【数３】 Ｅ＝Ｅ0＋２.３０３(ＲＴ／ｎＦ)log［Ｈ2Ｏ2］ …（数３） Ｅ0：標準酸化還元電位 Ｒ ：気体定数 Ｔ ：絶対温度（Ｋ） Ｆ ：ファラデー定数 であり、センサの使用可能な範囲では、起電力Ｅと過酸
化水素濃度の対数との間には直線関係が成り立つ。従っ
て、起電力Ｅを測定することによって未知濃度の過酸化
水素濃度を算出することができる。起電力Ｅはポテンシ
ャルスタット６によって測定される。
化水素濃度の対数との間には直線関係が成り立つ。従っ
て、起電力Ｅを測定することによって未知濃度の過酸化
水素濃度を算出することができる。起電力Ｅはポテンシ
ャルスタット６によって測定される。
【００２１】図３にセンサの基準電極におけるシール材
としてねじ型の治具８，９、例えば耐薬品性樹脂ポリイ
ミドを使用した一例を示す。ここではイオン導電体１と
基準電極３はセンサ治具ねじ蓋９のねじによって圧着さ
れている。イオン導電体１の検知電極２はＯ−リング１
０で固定されているので、センサ内部に水が浸入しない
構造になっている。治具８を使用することにより、イオ
ン導電体１及び基準電極３の交換が容易にできる様にな
る。またセンサ治具８，９に耐放射線性材料を使用する
ことにより、炉内への応用が可能となる。
としてねじ型の治具８，９、例えば耐薬品性樹脂ポリイ
ミドを使用した一例を示す。ここではイオン導電体１と
基準電極３はセンサ治具ねじ蓋９のねじによって圧着さ
れている。イオン導電体１の検知電極２はＯ−リング１
０で固定されているので、センサ内部に水が浸入しない
構造になっている。治具８を使用することにより、イオ
ン導電体１及び基準電極３の交換が容易にできる様にな
る。またセンサ治具８，９に耐放射線性材料を使用する
ことにより、炉内への応用が可能となる。
【００２２】図４にセンサの過酸化水素濃度に対する起
電力Ｅの変化について示す。
電力Ｅの変化について示す。
【００２３】この場合の測定の結果により、センサの使
用可能な過酸化水素の濃度の範囲、すなわち、数３に従
う応答濃度範囲は直線部分の約２ppbから１０００ppmで
あることが分かる。
用可能な過酸化水素の濃度の範囲、すなわち、数３に従
う応答濃度範囲は直線部分の約２ppbから１０００ppmで
あることが分かる。
【００２４】図５は原子炉内に本発明であるセンサを設
置したものである。図６はボトムドレイン系に本発明で
あるセンサを設置したものである。これらの様に本セン
サを炉内または主配管に設置することにより炉水中の過
酸化水素濃度を正確に把握することができ、水素注入制
御技術の向上にもつながる。
置したものである。図６はボトムドレイン系に本発明で
あるセンサを設置したものである。これらの様に本セン
サを炉内または主配管に設置することにより炉水中の過
酸化水素濃度を正確に把握することができ、水素注入制
御技術の向上にもつながる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、沸騰水型原子炉一次冷
却水中の過酸化水素の濃度を主配管中で直接測定でき
る。従って本発明によれば、炉水中の正確な水質環境を
把握することができる。従って、炉内腐食環境の定量化
の確立につながり、原子炉の健全性及び安全性を確保
し、ひいては原子炉の長寿命化にもつながるため、エネ
ルギ資源確保の上でメリットが大きい。
却水中の過酸化水素の濃度を主配管中で直接測定でき
る。従って本発明によれば、炉水中の正確な水質環境を
把握することができる。従って、炉内腐食環境の定量化
の確立につながり、原子炉の健全性及び安全性を確保
し、ひいては原子炉の長寿命化にもつながるため、エネ
ルギ資源確保の上でメリットが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る炉水用過酸化水素セン
サの断面図。
サの断面図。
【図２】本センサの原理を示す説明図。
【図３】本発明の実施例を示す系統図。
【図４】本発明によるセンサの過酸化水素に対する応答
の特性図。
の特性図。
【図５】本発明の実施例を示す系統図。
【図６】本発明の実施例を示す系統図。
１…イオン導電体、２…検知電極、３…基準電極、４…
絶縁体、５…リード線、６…ポテンシャルスタット、７
…指示変換計。
絶縁体、５…リード線、６…ポテンシャルスタット、７
…指示変換計。
フロントページの続き (72)発明者 伊部 英史 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
Claims (8)
- 【請求項１】沸騰水型原子炉において、炉水中の過酸化
水素の分解反応によって生成する各種イオンが拡散する
イオン導電性物質を用いることを特徴とする炉水用過酸
化水素センサ。 - 【請求項２】請求項１において、前記イオン導電性物質
としてＬａＦ3，β−ＰｂＦ2，ＰｂＳｎＦ4等の金属フ
ッ素化合物やＳｒＣｌ2等の金属塩素化合物や安定化ジ
ルコニア等の金属酸化物または各種ペロプスカイト型金
属を用いる炉水用過酸化水素センサ。 - 【請求項３】請求項２において、前記金属化合物とし
て、Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，
Ｃｕ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔｃ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐ
ｄ，Ａｇ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅ
ｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌ
ｕ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ａｃ，Ｔｈ，
Ｐａ，Ｕ，Ｎｐ，Ｐｕ，Ａｍ，Ｃｍ，Ｂｋ，Ｃｆ，Ｅ
ｓ，Ｆｍ，Ｍｄ，Ｎｏ，Ｌｒ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓｒの金属
のいずれかを含む金属化合物を用いる炉水用過酸化水素
センサ。 - 【請求項４】請求項１において、前記イオン導電性物質
の両側に電極を取り付け、それぞれの電極電位の差をセ
ンサの起電力として測定する炉水用過酸化水素センサ。 - 【請求項５】請求項４において、前記電極として、Ｓ
ｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，
Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔｃ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａ
ｇ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇ
ｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｈ
ｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ａｃ，Ｔｈ，Ｐａ，
Ｕ，Ｎｐ，Ｐｕ，Ａｍ，Ｃｍ，Ｂｋ，Ｃｆ，Ｅｓ，Ｆ
ｍ，Ｍｄ，Ｎｏ，Ｌｒ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓｒの金属の単体
及びその化合物を用いる炉水用過酸化水素センサ。 - 【請求項６】請求項４において、前記電極の一方を基準
電極とし、常に外部環境の影響を受けない電極電位を保
持する炉水用過酸化水素センサ。 - 【請求項７】請求項６において、前記基準電極が外部環
境より遮へいされている炉水用過酸化水素センサ。 - 【請求項８】請求項６において、前記基準電極として、
無機固体を用いる炉水用過酸化水素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7043812A JPH08240562A (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 炉水用過酸化水素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7043812A JPH08240562A (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 炉水用過酸化水素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08240562A true JPH08240562A (ja) | 1996-09-17 |
Family
ID=12674161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7043812A Pending JPH08240562A (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 炉水用過酸化水素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08240562A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009060878A1 (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-14 | Nec Corporation | 電気化学測定装置用電極およびバイオセンサ用電極 |
| JP2023514740A (ja) * | 2020-02-25 | 2023-04-07 | ウニベルシタ ロヴィラ イ ヴィルギリ | 電位差測定過酸化水素センサ |
-
1995
- 1995-03-03 JP JP7043812A patent/JPH08240562A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009060878A1 (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-14 | Nec Corporation | 電気化学測定装置用電極およびバイオセンサ用電極 |
| JP5061375B2 (ja) * | 2007-11-07 | 2012-10-31 | 日本電気株式会社 | 電気化学測定装置用電極およびバイオセンサ用電極 |
| US8568578B2 (en) | 2007-11-07 | 2013-10-29 | Nec Corporation | Electrode for electrochemical measurement apparatus and electrode for biosensor |
| JP2023514740A (ja) * | 2020-02-25 | 2023-04-07 | ウニベルシタ ロヴィラ イ ヴィルギリ | 電位差測定過酸化水素センサ |
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