JPS5960293A - 原子力プラントの水質異常診断方法 - Google Patents

原子力プラントの水質異常診断方法

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JPS5960293A
JPS5960293A JP57168508A JP16850882A JPS5960293A JP S5960293 A JPS5960293 A JP S5960293A JP 57168508 A JP57168508 A JP 57168508A JP 16850882 A JP16850882 A JP 16850882A JP S5960293 A JPS5960293 A JP S5960293A
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ion
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喜多村 政夫
俊介 内田
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、沸騰水型原子力発電所等の原子カプラントの
給水系および復水系の水中イオン濃度を検出して1.治
水系および復水系の異′、・ケ原因を検知するのに好適
な原子力グランドの水″ぺy4常診断方法に関する。 原子カプラントにおいて&;]: 、その安全性を確1
呆するために厳重なモニターシステムにより、あらゆる
角度から原子力グランドの3X1(転伏y月を監祝し、
原子カプラントの異常の早期検知全[1差しているつ原
子炉の一次系である復水系および給水系(以丁腹水給水
系と称す)(1)冷却水中にイオン成分が不純物として
混入すると、−次系の機器配管の腐食を加速し/こ一す
、炉内に搬入されたイオン成分が放射化される結果、−
次系の放射線准率増大や燃料棒の破損を生じる懸念があ
る。したがって、冷加水中のイオン成分の増大という水
中異常は、炉心のf波損に至るような爪犬な事故には至
らないが、原J’−)Jグランドの1車輌、保守お上び
点塗作業全困難にノーるため、冷却水の異常をV期かつ
確実に検知することがCすれる。そこで、第1図に示す
ような方?ノミにより、原rツノグランドの7476′
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段階からなっており
、角′ジ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′5r:¥11定しようと、
J″るものCある。′J″なわち、第1段階においては
、単独ではプラントの異1・;すの有無のみしか明らか
に出来ない伏、態6(である放射線破率、社気伝導度(
以下市導度と称t)等に代表されるグ「1ス状態斌を測
實二し、この測定し/ζグロス伏f7.IA M!全原
J’−炉のj11!転犬r41に対応rるグロス猷」ル
準値と1.lZ咬して1す水8:11水系の?し・i<
−の(4無をIII定Cる。 282段階に、r、−いては+’+il記第1段階にお
い゛C復水給水系に黄1・1(が、らると判定し/ヒ1
局斤に、冷〕4]水中のhk ’村f、l:、回II′
L尾素の核種別故討能分析、ノ[〕素分析などの詳u1
1な要七寸の分析全行ない、現在の要素量のパターンと
プラントのIE常パターンと比;咬し、復水給水系の異
1・80団定を的確にノーるとともに、′A譜の原因と
程度を団>i=t、ようと」−るものである。 この四名職は、頃Fカプラントの異1信j1λ因”であ
る要代、ず゛なわイハ 元素、Aφ77虻、俵+Ijt
別放射1葎1珊j並等を示ず[(態計であって、グラン
ドからナンプリングした′吻質金分析する(−とに、し
ってr:tられ、オンラインで迅速な・IHY艮入手が
1iJ′、−IIユなグロス晴とは異なシ、決瀬、ii
i:を得るには時間がかかる。したがつr、rrri図
に示した方法による時は、グ
【コス駿の測定1直により
ゲ4.・さ企1更出し/ね後に、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1′4]定を行なうに際し、安素酸分析の時間を
必要とするため、時間遅れを伴うという欠点があった。 特に、復水給水系の水質異常においては、復水器に訃け
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II工生液の混入等
、y;えられる、A 1’6原囚が多種にわたっており
、異常ハ;(因となる物質の+1を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゛iへ明は前記1羊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)“4、
信原囚を容易に検知rることか出来る水I(尋常診断方
法を提供することを目的とする。 本発明は、Fめ想定した異常原因に基づく水中のイオン
成分の増減に基づいて、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べ・クトルとを対比することに
より、容易に水゛e(の?4 ’/に原因を検知するこ
とが出来るように構成したものである。 本発明に系る〕a子カプラントの水! e%常診断方法
の好ましい実ノイq例を添付図面に従って詳説する。 第2図は本jF=明に係る原チカグラントの水′祿異常
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
る測定場所を示しだものであシ、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Uあ
る。 第2図において原子炉lOにおいて発生した蒸気は、主
蒸気′#12を介しでター ビン14に送られてタービ
ンを駆動したL、1j;i水%:i 16において凝縮
し復水する。その畝国水は、復水ポンプ18により圧送
され、フィルタ脱塩器20、復水脱塩dル22において
、クラッドやイオン検出器された後、低圧ヒーター24
に送られる。そして復水け、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)、
Ij材として給水される。なお図中に示しだ符号:30
,32,34゜36.38は、この復水給水系内の水中
のイオン濃;説全測定する測ン、ピ」局所を示すもので
ある。 上記した各測、ド嚇所:30 、32 、34 、36
 。 38に設置したイオン検出器は1,1′↓3図に示すよ
うに熱α対40と1)1■計42とからt!り成された
ブ“α1検出器44、−またはM冒IL対40と心導度
旧4Gとから(19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、F’(El検出器44およ
び第2検出器48を同一の(則ガリ局所に設置N、シて
もよい。 まだ、とれら検出醋の数に+1、後述する予め想定され
るV4 /に原因の+−IIInnに等(〜いかまたは
人?!なければ、r、らない。 前iiL した熱rlj対401.P II計42、准
尋度計46&よ、ぞ11、e〕1.rノ゛「フグデジタ
ル変1奥器50に1迂続され′(j−″す、1突出した
アノnグ11′¥:、が)゛ジタル鼠に変換される。そ
して、デジタル敏に変換された検出値は、インターフェ
イス52全介しでゾロ4てスコンピューター54に入力
される。ノ′1コセスコンピューター54は、入力σれ
/辷検出値に基づき所定の(K婢、処理を行ない、その
結果を表ボ器56に表示−)゛るとともに、磁気デープ
冴からなるi!l : f、i坂媒体58に1(リノj
lデータ粋よび演n1ミ11f央全収納4゛る。 ・−〜j・・、前記した記憶媒体58には、例乏−ば次
表に示゛すような基本ベクトルが予め人力し7である。 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2π1tよ、復水盟lG内に海水がリークして塩化
)゛トリウムが復水中に/1?、人−1゛る1劾ばであ
る。 この場吐に)よ、ノlルr・カプツントの配置!71 
弁等に多用されCいるf錆層が塩素イオンの混入によシ
腐食が7.Itl車され、事故に至ることが懸念される
。そしC,itσ水のリークに上り画水中にγ1も人し
だ塩化す1゛リウムtよ、iji ji安と浦アルカリ
から生成し/こ塩C矛17−)で中性である。この時、
r4水の1’ 1.1 IJ、変化しないが、′iIE
/sj毅が上昇ノ“る。従って、測l質場所:30にお
いては、眠4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1、は、復水脱
塩器22において除去される/′こめ、f!水脱塩器2
2の出L1側の測ボ嚇所34以後に粋いては、+F−+
6なIV水の市導度とpHを示す−ことになる。このよ
うに1.−C求めた広本ベクトルの1″)が表の第1r
テ目に示しだt1σ水リークを異成原因とrる基本ベク
トルである。 第1.Jl、調水器16、低圧ヒーター24、高jEヒ
ーター28部の配管、弁等における腐食により、鉄、コ
ン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=1+水中の金C(イオンは
、原−f炉1”lに吹いて燃料棒に月着し放射化され、
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+11循」■系における表面放射線縫率を上昇
さ+!る。しだがって、腐食による金属イオンの溶出は
、腐食:局所を的確に団定することが原子炉の安全な1
屯転をする上においてl(”lなことである。この金、
4イオンの溶出は、次のような反L6式により水酸化イ
オン01(−の箔生を伴う。 M −+ M2++ 2 e −−−・・・(])21
i20+2e’″−+ L(z+ 20LI−−−−(
2)ここにMtま金属元素を意味し、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。したがっ
て、(2)式から金属イオンの溶出があった場合は、冷
却材のPTrがアルカリ土類金属する。 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1・eの溶出した嚇合を1(すにと
り表に基づいて説明する。復水器16において、p e
イオン(例えばp e 2 ” )が溶出すると、冷却
水は」;記したように0目−の生成により1)11が上
昇j−る。このため、測定場所30においては1.4度
の」1昇とl)Hの−に昇が与られ、基本ベクトルの測
定点30におけるst導度の安素は1、J、” IIの
要素ケよ+lにされる。しかし、これらJ’ eイオン
および水酸化イオンCよ復水脱塩器22においで除去さ
れるため、以後の各測定場所においてtよベクトル要素
が0にされる。 第3と第4の原因は、fy水脱塩器22に使用しテイル
イメン交換對脂の再生液のリークによるものである。復
水脱塩器22に1吏用しているイオン交換樹脂の呵生作
業は、復水脱塩器を復水系よシ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って逆洗して行なう。そ(−7
て、再生作業が終了し/こ復水脱塩器け、残溜し°Cい
る再生液が一次冷却水中に混入しないようにする/こめ
、卦のおのの交換樹脂を純水をもってl゛分に洗浄した
後、陰イオン交換相1(1オと陽イオン交換)rjl脂
とを・吻−に混合し、LI′3−び腹水系に灰〜J−0
j〜かし洗浄が小中〇な1弱合には、配管等に使用し′
Cいる不銹鋼の腐食全加速する水j膜化ナトリウムま/
こは46je酸が冷却水に混入する。ぞして、冷111
水中に円生液が混入することによシ、水酸化すトリウム
が冷却水中に混入した時fi冷ノ、−[j水のl” I
Iが」−ゲL1−7、硫酸が冷却水中に混入した時&−
j、冷)、()水中の1)11が低ドする。このため、
塩水脱47u÷22部によすいて水酸化すトリウノ・が
冷却水中に混入すると、測定場所34においてi′11
度が−にりtするとともに、PIIが上昇し、表に示す
ように復水脱塩型出「1部におけるベクトル安素は屯導
度が1、■)IIが+1となる。 ぞして、冷却水中に混入した水酸化ナトリウムtよ除去
されることなく、原子炉10 ((pi、給?Xれる/
ξめ測定男所36,38における電導度d、lの十まで
ある。 山水脱’h器22において硫酸が冷却水中に混入した時
は、電遵度が上昇t−z P IIが減少載る。しだが
って、この場合のベクトル安素は表に示しだようになる
。 ]二記の如くしてfめ想定される7種の凡常原因に−)
いて、これらの異常原因に伴うイオンの変化に対応する
’+tt 4度とPITと全9素とする基本ベクトル全
表の如く作成し、記憶媒体58に人力する。 次に水%を異?R譲断か法の実施例舎、第4図に示した
。ノ【ノーチャー トに従い説5明する。第4図は、p
 A I) H示によるり「1−チャー1・である(参
考文献、■(180年′栖行1#報処即学会誌21(4
)、1)。 25<J、:、−君J、用台、川越、堤共L 、1.’
 r Og r 2 Hl)Analysis  l)
(agratnによる)【プグラムの設Ml’おtび作
成)。 ま4′、各測定場所30 、 32 、34 、 :3
6 。 38に設装置した第1険出器と第2検出器とからの検出
信号、すなわち、熟成対40、PII計42、電導度計
46からの検出信号iよ、各測定、14所ごとKI[次
プロセスコンピューター54に入力される。 プロセスコンピューター54は、入力された各[a出は
号に基づき、熱α対40からの1矢出(1イ号により、
設定しである冷却水の基準7.′、λ度との差を算出′
〕゛る。そし−C1プロセスコンピューター54は、実
際に測定した冷却水の電導度とPl、Iとの値を、前記
した基準温度における電導度と1)IIとの値に7市正
−す゛る。 次ニ、ブrffヒスコ/ビューター54は、予め記憶媒
体58に収に4’3 Lで卦いた各1tIll定場所に
おける基c弊湿度の冷却水、すなわち、純水の亀導度と
pHとの値と、前記補iELだ冷却水の電導度と1’ 
LJとの差を求める。このノ°「II!スコンピュータ
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1直の測定
場所に相当する対応4−るベクトル成分の・災素を0と
する。−万、前記→くめた差の絶対値が、予め設定して
おいた測定値の誤差イ・1Σ囲を越える時には、i’l
lj正しだ電導度とJ、) I:Iとの値から純水の電
導度とl) Hとの値を差し引いた差の符合に応じて、
各6111定場所における対応するベクトル要素を+1
または−IK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。 その後プロセスコノビューター54 tri 、jll
17i2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1−る。そして、1ll11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、イ夏水給水系の冷却水中に何ら異、信を生じてい
ないことを確認し、その旨を畏示器56に表示する。な
おこの際、基本ベクトルと測定ベクトルとの比較は、複
数の底成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Oでない要素全潔む時は、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rテなう。 合成する7′ζめに取り出した複数の基・ドベクトルの
中、各測定場所に対応する心導度の要素が1つでも1を
よむ時は、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にするうそして、PI(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ベアにように、水質異常を引
き起こしているイオン成分、すなわらイオンの捕01が
明らかとなる。そこで、第5図にFe2+イオンを例に
とって示したように、純水に対する冷却水中の゛1寛導
度差またはJ’ kL 4が求めうしているので、冷却
水中のイオン祷度を得ることが出来る。 また、各測定場所における一N準となる測定温度がそれ
ぞれ異なっている1易汗には、第6図に示した単位グラ
人当鼠あたpの石導度全I目いて、次の式によシ冷却材
中の基準となるイヱ導度を算出することが出来る。 K−ΣΔ+C+          ・・・・・・・・
・(3)ここにK1−1.電導度(tt S /cm 
)であり、Δは極限当景電導度(μ5−Crn2/g当
龍)、Cはイオンの濃度(g当t/cm” )、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シ、
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
となる浦正頃は省略しである。 なお、慢数の原因により水′R異濱が複合して発生した
、慟合には、第2図に示した上流側である復水器】6側
において発生しだ異層原因によシ生じたイオンが、j顯
次丁流側へと進行するため、各測定局所における屯導度
および/まだはPHの指示値に基づいて連立方程式をた
て、との連立方程式を解くことによって各異帛の程度を
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。特に通常の原子カプラント
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ごと高温であるため、通
常JISにおいて定められている25tll”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測測定際し、冷却水の温度を同
時に測定し、ル導度および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C8
度であシ、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、既に原子カプ
ラントの測定機器として連続測定に用いられている亀導
度計およびPII計のみを用いることによって、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、?rt来異常原因解明のために要素叶分析に
紋日を四し人いた期間が大巾に短縮され、はぼ即時的(
数秒以内)に判明することが出来る。したがって、/に
質異常原因に対する対応処置を迅速化することが出来、
原子カ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っても、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。しだがって
、1尼来配管系の一個所においてクロス状態着のみの測
定により、原子カプラントの異常の検出を行なっていた
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
−ご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如が、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
を得なかった。例えば、復水器からの溶出金属イオン濃
度は約10 ppb程度であシ、このために冷却水の祇
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60 ppbの塩化す) l)ラム濃度で、会っ
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IJ−りの異常
検知レベルを約i o ppb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
おいて水負異1* f、検知することが可能となった。 以上説明したように本発明によれば、配管系の複数の測
定場所におりるイオン濃度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シ、水貢異虐を容易に
検知することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の原子カ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カプラントの水質異
常診断方法に係る測定場所の一例を示を図、第3図は本
発明に係る原子カプラントの水゛へ゛異常診断方法を実
施するだめの測定装置の−J’!Iを示す図、第4図は
本発明に係る原子カプラントの水賀異常診+Fjr方法
のPAD表示による流れ図、第5図はF e20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910・・・原子炉、16・・・復水k、20・・・
フィルター脱塩器、22・・・IM水脱塩器、24・・
・低圧ヒーター、28・・・市川ヒーター、30,32
.34,36゜38・・・測定場ITJ[,42・・・
PIN計、46・・・電導計。 茅I 口 !2 目 14 茅30 芥4 口 第S 口 ’/r  x 10J(K)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、配ゞ聞系全一方向に流れる水中のイオン4度を暎出
    して水質の°”4 r’+’;原因tl+を知する原子
    カプラントの水・t;、c #’4 y計1幻1万方法
    において、l’l’T 泥水中のイオンイn度’r:?
    :I記配・α系の膜数個所において検出し、この険出し
    /ζイオン濃度をIE常犬、7、嵯の前記水中の(孕孕
    イオン歳度と対比して作成した測・シベクトル全、pめ
    1tjJ定した異、1イ原因に起因rる前配水中のイオ
    ン成分の増減に基づいて前記標準イオン:点度と対比し
    て作成した基本ベクトルと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カプラントの水成“凡、信
    診断方法。 2゜前nL予め想定した異1信原因に起因する前記水中
    のイオン成分の増減と、前記虚数個所において検出しだ
    イオン濃度とを対応させて異7i?原因ごとの相関関数
    を求め、ntl記ベクトルを比較して検知した異1信原
    因に対応する前a1シ相関関数を選定し、前記検出した
    イオン濃度と前記相関関数とからイオン成分の種類およ
    びイオン成分濃度を求めることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の原子カプラントの水色異常診断方法。
JP57168508A 1982-09-29 1982-09-29 原子力プラントの水質異常診断方法 Granted JPS5960293A (ja)

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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

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JP (1) JPS5960293A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4853638A (en) * 1987-01-09 1989-08-01 Hitachi, Ltd. Water quality control method, and method and apparatus for measuring electrical conductivity used in the water quality control
US5132075A (en) * 1989-02-06 1992-07-21 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for water chemistry diagnosis of atomic power plant

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Publication number Publication date
JPH0452432B2 (ja) 1992-08-21

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