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JPH0797153B2 - Direct cycle atomic plant - Google Patents
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JPH0797153B2 - Direct cycle atomic plant - Google Patents

Direct cycle atomic plant

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JPH0797153B2
JPH0797153B2 JP63154767A JP15476788A JPH0797153B2 JP H0797153 B2 JPH0797153 B2 JP H0797153B2 JP 63154767 A JP63154767 A JP 63154767A JP 15476788 A JP15476788 A JP 15476788A JP H0797153 B2 JPH0797153 B2 JP H0797153B2
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英年 唐澤
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俊介 内田
実 三木
克巳 大角
吉紀 千葉
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直接サイクル型原子力プラントに関するもので
ある。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a direct cycle nuclear power plant.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

沸騰水型原子力プラント(以下、BWRプラントと称す)
あるいは新型転換炉などのような直接サイクル型原子力
プラントは炉心の核分裂反応熱により原子炉で発生させ
た水蒸気によりタービンを直接駆動するが、原子炉炉水
(以下、炉水と称す)の水分子中の酸素原子が中性子照
射により放射化されることにより生成する放射性の窒素
原子16Nのキヤリーオーバーがタービン系の線量率上昇
の主要因となっている。16Nによるタービン系の線量率
は主蒸気配管の表面線量率にして数R/hになるが、以下
の2つの点で低減が必要である。
Boiling water nuclear power plant (hereinafter referred to as BWR plant)
Alternatively, in a direct cycle nuclear power plant such as a new converter, the turbine is directly driven by the steam generated in the reactor by the heat of the nuclear fission reaction, but the water molecules of the reactor water (hereinafter referred to as reactor water) The carryover of radioactive nitrogen atoms 16 N produced by the activation of oxygen atoms in neutrons is the main cause of the increase in the dose rate of turbine systems. The dose rate of the turbine system with 16 N is several R / h in terms of the surface dose rate of the main steam pipe, but it must be reduced in the following two points.

(1)原子炉運転中の点検作業時などにおける放射線被
曝低減。
(1) Reduction of radiation exposure during inspection work during reactor operation.

(2)原子力発電所敷地境界における線量率規制(スカ
イシヤイン規制)。
(2) Dose rate regulation at the boundary of the nuclear power plant site (Skyshine regulation).

上記の目的のため従来は第2図に示すように、主蒸気配
管9及びタービン10の上部を鉄板14により遮蔽してきた
が、原子炉における16Nの発生及び放出を抑制する面か
らの対策は現象そのものの理解が進んでいなかったため
に行なわれていなかった。
For the above purpose, conventionally, as shown in FIG. 2, the upper part of the main steam pipe 9 and the turbine 10 has been shielded by the iron plate 14, but the countermeasure from the aspect of suppressing generation and release of 16 N in the reactor is It was not done because the understanding of the phenomenon itself was not advanced.

応力あるいは材料面での鋭敏化ステンレス鋼の応力腐食
割れ防止策が施されていないプラントでは、水素注入に
より炉水中の酸素濃度の低減策が広く適用されつつある
が、その場合、第3図に示すように水素注入量を増すに
つれ、主蒸気中の16N濃度が増加するという問題が注入
試験をした7つのプラントすべてで確認されており、上
記のスカイシヤイン規制の点から水素注入が実施できな
いプラントもある。水素注入による16N増加のメカニズ
ムも明らかにされていない。このために例えば特開昭57
−194399号公報あるいは特開昭62−151797号公報に記載
された原子力プラントが提案されている。
In plants where no measures have been taken to prevent stress corrosion cracking of sensitized stainless steel in terms of stress or materials, measures to reduce the oxygen concentration in reactor water by hydrogen injection are being widely applied. As shown in the figure, the problem that the concentration of 16 N in main steam increases as the amount of hydrogen injection increases has been confirmed in all seven plants that have undergone the injection test. There is also. The mechanism of 16 N increase by hydrogen injection has not been clarified. For this purpose, for example, JP-A-57
A nuclear power plant described in JP-A-194399 or JP-A-62-151797 has been proposed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上記従来技術のうち、特開昭57−194399号公報記載のも
のは、N2を除去する装置を設けたものである。しかしな
がら、実質的に16NはN2の化学形態では存在せず、NOx
形態で水蒸気中に随伴してくる。従つて、N2除去装置で
は該16Nを効果的に除去することは到底不可能である。
又、特開昭62−151797号公報記載のN2ガス注入装置の場
合には、注入によって生成される非放射性の14NH3と放
射性の16NH3の同位体交換反応効率が悪いという欠点が
ある。
Among the above-mentioned conventional techniques, the one disclosed in JP-A-57-194399 is provided with a device for removing N 2 . However, substantially 16 N does not exist in the chemical form of N 2 , but is entrained in water vapor in the form of NO x . Therefore, it is extremely impossible to effectively remove the 16 N by the N 2 removing device.
Further, in the case of the N 2 gas injection apparatus described in JP-A-62-151797, there is a drawback that the isotope exchange reaction efficiency between the non-radioactive 14 NH 3 and the radioactive 16 NH 3 produced by injection is poor. is there.

ところで、タービン系の16Nは従来から鉄板による遮蔽
が唯一の対策であつたがこれには以下に示すような問題
がある。
Meanwhile, 16 N of the turbine system is in Atsuta shielding by the iron plate is the only measure conventionally this has problems as follows.

(1)16Nから放出されるガンマ線のエネルギーは6〜7
MeVと高く、そのため遮蔽に必要な鉄板の厚さは150mm程
度となる。したがつて、主蒸気配管及びタービン本体を
蔽う鉄板の全重量は数百トンにも及び、タービン建屋自
体をそうした重量物を支えうる構造にする必要上、耐
震、耐荷重面で非常に厳しい設計上の制約を受けること
になる。
(1) The energy of gamma rays emitted from 16 N is 6 to 7
Since it is as high as MeV, the thickness of the iron plate required for shielding is about 150 mm. Therefore, the total weight of the iron plate covering the main steam piping and the turbine body is several hundred tons, and the turbine building itself must have a structure capable of supporting such heavy objects. You will be subject to the above restrictions.

(2)定検時、主蒸気系配管、タービンは解体補修され
るが、このとき遮蔽鉄板は重いものであるほど、作業性
が著しく悪くなる。
(2) During regular inspection, the main steam system piping and turbine are dismantled and repaired, but at this time, the heavier the shield iron plate, the worse the workability.

(3)水素注入を行う場合、第3図で示したように線量
率は通常の5倍程度まで増加する。遮蔽強化によつて線
量率低減を図る場合、上記で示した重量等の制約によ
り、場合によつてはタービン建屋そのものの大がかりな
改造まで対策に含める必要がある。
(3) When hydrogen is injected, the dose rate increases to about 5 times the normal rate as shown in FIG. When the dose rate is to be reduced by strengthening the shielding, it is necessary to include a major remodeling of the turbine building itself in some cases due to the above-mentioned restrictions such as weight.

以上説明したように遮蔽強化による16N線量率低減策は
様々な面で本質的な対策になり得ない。
As explained above, the 16 N dose rate reduction measures by strengthening shielding cannot be essential measures in various aspects.

本発明の目的は、炉水中で生成する16Nが主蒸気系に移
行する絶対量を低減できると共に、材料の腐食に及ぼす
影響を最小限に抑えることができる直接サイクル型原子
力プラントを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a direct cycle nuclear power plant capable of reducing the absolute amount of 16 N generated in reactor water transferred to the main steam system and minimizing the influence on material corrosion. It is in.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

上記目的は、原子炉、タービン、復水浄化装置、給水ヒ
ータ及び炉水浄化装置を備える直接サイクル型原子力プ
ラントにおいて、(a)炉水中の放射性窒素酸化物を陰
イオンに変換するために炉水中の水素原子と反応して水
素原子濃度を低下させる作用を有する水素ラジカル捕捉
剤を注入する装置、(b)炉水中の余剰の前記水素ラジ
カル捕捉剤を還元、除去するための水素ラジカル発生剤
を注入する装置、(c)炉水における炉内構造材料の腐
食電位を検知して許容腐食電位と比較するための腐食電
位モニタリング装置、(d)前記モニタリングの結果に
基づいて前記水素ラジカル捕捉剤の注入量を制御する注
入量制御装置、及び(e)前記モニタリングの結果に基
づいて前記水素ラジカル発生剤の注入量を制御する注入
量制御装置とを設けたことにより達成される。
In the direct cycle nuclear power plant equipped with a reactor, a turbine, a condensate purification device, a feed water heater and a reactor water purification device, the above-mentioned object is (a) to convert radioactive nitrogen oxides in the reactor water into negative ions. A device for injecting a hydrogen radical scavenger having a function of reducing the hydrogen atom concentration by reacting with the hydrogen atoms, and (b) a hydrogen radical generator for reducing and removing the excess hydrogen radical scavenger in the reactor water. A device for injecting, (c) a corrosion potential monitoring device for detecting the corrosion potential of the reactor internal structural material in the reactor water and comparing it with an allowable corrosion potential, (d) a hydrogen radical scavenger based on the result of the monitoring. An injection amount control device for controlling the injection amount, and (e) an injection amount control device for controlling the injection amount of the hydrogen radical generator based on the result of the monitoring are provided. It is achieved by the.

〔作用〕[Action]

本発明は第一には、16Nが半減期7.2秒で非放射性の酸素
原子に変換するという性質を用いる。即ち、16Nを半減
期に相当する時間あるいはそれ以上の時間、原子炉圧力
容器内の液相あるいは固相に保持することができれば、
それだけで主蒸気中の16Nを半分以下の濃度にすること
ができる。液相あるいは固相への具体的な保持手段は以
下の発見に基づいている。
The present invention firstly uses the property that 16 N converts to a non-radioactive oxygen atom with a half-life of 7.2 seconds. That is, if 16 N can be maintained in the liquid phase or solid phase in the reactor pressure vessel for a time corresponding to the half-life or longer,
By itself, 16 N in main steam can be reduced to a concentration of less than half. The specific means for holding the liquid phase or the solid phase is based on the following findings.

(1)本発明者らは、16Nの主蒸気系へのメカニズムを
明らかにするため第4図に示すような実験装置を用いて
実験した。まず、溶液貯留タンク20内にある水素及び窒
素が溶存している溶液をポンプ19によりガンマ線照射室
21内のオートクレーブ17内に供給し、ヒータ16で所定の
温度に加熱した後、ガンマ線源15よりガンマ線を照射し
てOHラジカルなどの分解生成物を生成させ、これと前記
水素及び窒素とが反応して生成するアンモニアの濃度を
水質測定装置18により測定した。結果は、15、60、10
0、150、200℃の各温度に対して第5図〜第9図の丸印
で示す通りである。
(1) The present inventors conducted an experiment using an experimental apparatus as shown in FIG. 4 in order to clarify the mechanism of 16 N into the main steam system. First, the solution in which hydrogen and nitrogen are dissolved in the solution storage tank 20 is pumped by the pump 19 to the gamma irradiation chamber.
It is supplied into the autoclave 17 in 21 and heated to a predetermined temperature by the heater 16, and then gamma rays are irradiated from the gamma ray source 15 to generate decomposition products such as OH radicals, which react with hydrogen and nitrogen. The concentration of the ammonia thus produced was measured by the water quality measuring device 18. The results are 15, 60, 10
For each temperature of 0, 150, and 200 ° C., it is as shown by the circles in FIGS.

(2)ここで得られた実験結果に対して本発明者らは文
献調査及び実験結果の考察に基づき、第10図に示す主要
成分から成る多数の反応スキームを見出し、対応する反
応の速度定数を用いて、窒素−水系の放射線分解反応の
挙動をコンピユータによりシミユレーシヨンを行つた。
その結果を第5図〜第9図の実線で示す。シミユレーシ
ヨンの結果と実測値は全温度範囲でフアクタ2程度で一
致した。又、低温でのアンモニアの濃度増加が飽和傾向
を示すのに対し、200℃では直線的な増加傾向になるな
どの傾向も良く一致している。
(2) On the basis of the experimental results obtained here, the present inventors found a large number of reaction schemes composed of the main components shown in FIG. Using, the behavior of radiolysis reaction of nitrogen-water system was simulated by a computer.
The results are shown by the solid lines in FIGS. The results of the simulation and the measured values agree with each other at factor 2 over the entire temperature range. Further, the tendency that the increase of the concentration of ammonia at a low temperature shows a saturation tendency, while the tendency of a linear increase at 200 ° C. is in good agreement.

(3)同じ反応スキームを用いてBWRプラントの水素注
入実験時のタービン系16Nの濃度上昇率をシミユレート
した結果を第11図に示す。通常のプラントの実測値に対
して計算値は上昇の比率及び上昇が始まる炉心入り口水
素濃度について実測値と良く一致しており、ここで与え
た反応スキームは16Nの線量率評価モデルとして十分に
現実的なものであるといえる。
(3) Fig. 11 shows the results of simulating the concentration increase rate of the turbine system 16 N during the hydrogen injection experiment of the BWR plant using the same reaction scheme. The calculated values are in good agreement with the measured values for the rate of rise and the hydrogen concentration at the core inlet at which the rise begins, compared to the measured values for ordinary plants, and the reaction scheme given here is sufficient as a 16 N dose rate evaluation model. It can be said to be realistic.

(4)第11図に示した結果から新たに得られた知見は、
タービン系に移行する16Nの化学形態は大部分一酸化窒
素であつて従来から考えられていたようにアンモニアで
はないということである。
(4) The findings newly obtained from the results shown in FIG.
The chemical form of 16 N transferred to the turbine system is that most of it is nitric oxide and not ammonia as conventionally thought.

このことを成分相互の関連を示した第10図により説明す
る。炉心で水分子中の酸素原子から形成された16Nは水
の放射線分解生成物のうちの水素原子と反応してNHに、
さらに、還元されて最終的にアンモニアになるが、この
経路の速度定数は相対的に遅いため、NとOHが反応して
できるNOが16Nから最初に形成される主成分である。NO
は比較的安定であり、また気体でもあるので水蒸気中に
放出される。
This will be explained with reference to FIG. 10 showing the mutual relation of the components. 16 N formed from oxygen atoms in water molecules in the core reacts with hydrogen atoms in water radiolysis products to form NH,
Furthermore, although it is reduced to eventually ammonia, since the rate constant of this pathway is relatively slow, NO formed by the reaction of N and OH is the main component initially formed from 16 N. NO
Is relatively stable and is also a gas, so it is released into water vapor.

一方、雰囲気が酸化性である場合はNOはOHラジカル等に
より酸化されて不揮発性の亜硝酸、硝酸等に変換され
る。水素を注入しない通常運転時は8割程度の16Nは硝
酸として水中に保持される。水素を注入すると注入され
た水素から、 H2+OH→H+H2O …(1) によつて形成される水素原子により硝酸が亜硝酸に変換
され、これと平衡するNO濃度が増加し、従つて、16Nの
主蒸気中濃度も増加する。以上をまとめると、 (i)16Nは16NOの化学形態で主蒸気中に放出される。
On the other hand, when the atmosphere is oxidative, NO is oxidized by OH radicals or the like and converted into nonvolatile nitrous acid, nitric acid or the like. During normal operation without hydrogen injection, about 80% of 16 N is retained in water as nitric acid. When hydrogen is injected, nitric acid is converted to nitrous acid from the injected hydrogen by the hydrogen atom formed by H 2 + OH → H + H 2 O (1), and the NO concentration in equilibrium with this is increased. , 16 N in main steam also increases. Summarizing the above, (i) 16 N is released in the main steam in the chemical form of 16 NO.

(ii)水素原子濃度が増大すると16NO放出量が増える。(Ii) As the concentration of hydrogen atoms increases, the amount of 16 NO released increases.

したがつて、16Nの低減は、水素原子濃度を減らすか、O
Hラジカル濃度を増加せしめて16NOの水中平衡濃度を低
減することにより達成される。このためには、炉水中に
放射性窒素酸化物を陰イオンに変換するために、水素原
子と反応して水素原子濃度を低減させる作用を有する水
素ラジカル捕捉剤を炉水中に注入すればよい。炉水への
注入は必ずしも原子炉内の水に直接注入する必要はな
く、給水或は復水系統から注入してもよい。
Therefore, the reduction of 16 N is to reduce the hydrogen atom concentration or
This is achieved by increasing the H radical concentration and reducing the equilibrium concentration of 16 NO in water. To this end, in order to convert radioactive nitrogen oxides into negative ions in the reactor water, a hydrogen radical scavenger having a function of reacting with hydrogen atoms and reducing the hydrogen atom concentration may be injected into the reactor water. The injection into the reactor water does not necessarily have to be directly into the water in the reactor, but may be from the feed water or the condensate system.

以上の対策は、炉心部からセパレータ出口の間の領域の
みで有効であればよい。即ち、二相流部はセパレータ出
口までであり、セパレータ出口において液相中に保持さ
れた16Nはその化学形態の如何にかかわらず一次系を循
環するうちに放射性壊変により安定な16Oになるので主
蒸気系の線量率への影響は無くなる。つまり、セパレー
タまでの流路において16Nの液相から気相への移行を前
述の16Nの低減手段により平均的に遅らせてやれば、主
蒸気系の16N低減が達成できる。
The above measures may be effective only in the region between the core portion and the separator outlet. That is, the two-phase flow section is up to the separator outlet, and 16 N held in the liquid phase at the separator outlet becomes stable 16 O by radioactive decay while circulating in the primary system regardless of its chemical form. Therefore, the influence on the main steam system dose rate is eliminated. In other words, do it the transition to the gas phase from 16 N in the liquid phase in the flow path to the separator average delayed by means for reducing the aforementioned 16 N, 16 N reduction in main steam system can be achieved.

以下、NO、NO2、NO2 -の注入により水素原子濃度の低減
対策の有効性を説明する。第12図〜第14図はここで選ん
だ成分の注入量を変えた時の水蒸気中の16NO濃度と、炉
水中の酸素濃度、硝酸濃度及び亜硝酸濃度の計算値を示
したものである。いずれの場合も炉心入口濃度にして10
-6〜10-5mol/lの濃度に保持することにより約一桁程度
16NOの濃度低減が可能である。一方で、10-4mol/l程
度まで注入すると硝酸、亜硝酸が高濃度になり、また酸
素の濃度も増加するので、あまり大量の注入には問題が
あることが分かる。
The effectiveness of the hydrogen atom concentration reduction measures by injecting NO, NO 2 , and NO 2 will be described below. Figures 12 to 14 show the calculated 16 NO concentration in water vapor and oxygen concentration, nitric acid concentration, and nitrite concentration in the reactor water when the injection amount of the selected component was changed. . In all cases, the core inlet concentration was 10
By maintaining the concentration of -6 to 10 -5 mol / l, the concentration of 16 NO can be reduced by about one digit. On the other hand, if it is injected up to about 10 -4 mol / l, the concentration of nitric acid and nitrous acid becomes high, and the concentration of oxygen also increases.

以上の結果は次のように解釈できる。即ち、注入した成
分が水の放射線分解生成物と反応する結果、NOの濃度が
増加する過程で、例えば、 NO2 -+H→NO+OH- …(2) NO2+H→NO2 -+H+ …(3) などの反応により水素原子の平衡濃度が低下し、 H+OH→H2O …(4) などの反応も進行しにくくなり相対的にOHラジカルの濃
度も増加する。したがつて炉心で生成した16Nが16NOに
なつても、16 NO+OH→H+16NO2 - …(5) によつて亜硝酸の形態をとりやすく、一度亜硝酸になる
と、16 NO2 -+H→16NO+OH- …(6) の反応は水素原子濃度が低いので進行しにくくなる。
The above results can be interpreted as follows. That is, in the process in which the concentration of NO increases as a result of the injected components reacting with the radiolysis product of water, for example, NO 2 + H → NO + OH (2) NO 2 + H → NO 2 + H + … ( The equilibrium concentration of hydrogen atoms decreases due to reactions such as 3), and the reactions such as H + OH → H 2 O (4) become difficult to proceed, and the concentration of OH radicals increases relatively. Also a go-between to 16 N is 16 NO that has been generated by the go-between the reactor core and, 16 NO + OH → H + 16 NO 2 - ... (5) likely to take the form of'm an alien nitric acid, and once become nitrite, 16 NO 2 - The reaction of + H → 16 NO + OH (6) is difficult to proceed because the hydrogen atom concentration is low.

以上のようにして16NOの平衡濃度が低くなるので主蒸気
中の16NO濃度も低減することになる。
As described above, the equilibrium concentration of 16 NO is lowered, so the 16 NO concentration in the main steam is also reduced.

次にN2を注入した場合の解を第15図に示す。N2の場合は
上記3種の化合物程顕著な効果は無い。これは、N2は部
分的にNO、NO2などに変化するが効率的ではなくN2のま
ま水蒸気へ抜けていく割合が高いためと考えられる。
Next, Fig. 15 shows the solution when N 2 is injected. In the case of N 2 , it is not as significant as the above three compounds. This is probably because N 2 partially changes to NO, NO 2, etc., but is not efficient, and a high proportion of N 2 escapes to steam.

以上の結果から、水素原子を低減するのに最も有効な方
法はNO2又はNO2 -を注入する方法である。
From the above results, the most effective method for reducing hydrogen atoms is the method of injecting NO 2 or NO 2 .

本発明では16Nの低減効果の他に、16NH3に対する低減効
果も得られる。
In the present invention, in addition to the effect of reducing 16 N, the effect of reducing 16 NH 3 can be obtained.

次に、炉水中の前記余剰の水素ラジカル捕捉剤を還元、
除去するための水素ラジカル発生剤の注入操作について
説明する。前述の通り、窒素化合物のような水素ラジカ
ル捕捉剤の注入に伴い、第12図〜第14図に示すように、
炉水中の硝酸濃度が高まる。従って、炉内は酸化性雰囲
気、即ち、腐食性となるため、炉内材料にとって好まし
くない環境となる。そこで、本発明では、水素原子濃度
の低減操作とは別に、例えば機器の点検作業などを行わ
ない場合など、必要に応じて水素ラジカル捕捉剤の注入
操作(水素原子濃度の低減)を停止すると共に、余剰の
水素ラジカル捕捉剤を還元、除去するための水素ラジカ
ル発生剤を注入して水素原子濃度を増加させることによ
り、硝酸イオンおよび亜硝酸イオンをNOに還元し、硝酸
濃度を早期に低減するようにしたものである。このよう
な水素原子濃度の制御を行うことにより、炉内の腐食環
境へのインパクトを制御しながら、効果的に16Nの低減
を実現するものである。
Next, reducing the excess hydrogen radical scavenger in the reactor water,
The injection operation of the hydrogen radical generator for removing will be described. As described above, with the injection of the hydrogen radical scavenger such as the nitrogen compound, as shown in FIGS. 12 to 14,
The nitric acid concentration in the reactor water increases. Therefore, the inside of the furnace becomes oxidative atmosphere, that is, corrosive, which is an unfavorable environment for the materials inside the furnace. Therefore, in the present invention, in addition to the operation of reducing the hydrogen atom concentration, the operation of injecting the hydrogen radical scavenger (reduction of the hydrogen atom concentration) is stopped as necessary, for example, when the inspection work of the equipment is not performed. Injecting a hydrogen radical generator to reduce and remove excess hydrogen radical scavenger to increase the hydrogen atom concentration, thereby reducing nitrate ion and nitrite ion to NO, and reducing the nitric acid concentration early. It was done like this. By controlling the hydrogen atom concentration in this way, it is possible to effectively reduce 16 N while controlling the impact on the corrosive environment in the furnace.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 以下、本発明を定常的な16N線量率の低減のために適用
したときの一実施例を図面により説明する。
Example 1 An example of applying the present invention for steady reduction of 16 N dose rate will be described below with reference to the drawings.

第1図はBWRプラントに適用した場合のプラントの概略
構成図を示すもので、1は亜硝酸注入装置、2は圧力容
器、3はNOx処理装置、4は炉心、5は再循環配管、6
は炉浄化系、7は給水配管、8は緊急炉心冷却系、9は
主蒸気配管、10はタービン、11は炉内計装管、12は制御
棒冷却装置、13は水質モニタ装置、37は水素ボンベ、42
は復水浄化装置である。水素ラジカル捕捉剤としての亜
硝酸注入装置1は復水浄化装置42の下流側に設置してあ
る。この他にも、給水配管7、復水浄化装置42、炉浄化
系6、制御棒冷却装置12、炉内計装管11、炉心緊急冷却
系8などのいずれかの場所に接続することも可能であ
る。これらの注入点は原則的にはどこを選んでも効果は
同一であり、どれか一ケ所で良いが、原子炉圧力容器2
内の炉心4に至るまでに何等かの要因により形態が変化
しやすいものについては、注入点は制御棒冷却装置12、
炉内計装管11のように炉心4に近い点が望ましい。注入
成分は一次冷却系内での蓄積が期待できるので最初から
大量の注入をする必要は無く、硝酸や亜硝酸等の濃度を
モニタ装置13で測定し、主蒸気配管9あるいはタービン
10などにおける表面線量率の変化から最適な注入率、注
入量に設定すれば良い。NO、N2Oなど窒素酸化物を注入
する場合はオフガス系にNOxが放出されるのでNOx処理装
置3を備えた方が良い場合もある。
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a plant when applied to a BWR plant. 1 is a nitrous acid injection device, 2 is a pressure vessel, 3 is a NOx processing device, 4 is a core, 5 is a recirculation pipe, 6
Is a reactor cleaning system, 7 is a water supply pipe, 8 is an emergency core cooling system, 9 is a main steam pipe, 10 is a turbine, 11 is an in-core instrumentation pipe, 12 is a control rod cooling device, 13 is a water quality monitoring device, and 37 is Hydrogen cylinder, 42
Is a condensate purification device. The nitrous acid injection device 1 as a hydrogen radical scavenger is installed on the downstream side of the condensate purification device 42. In addition to this, it is possible to connect to any place of the water supply pipe 7, the condensate purification device 42, the reactor purification system 6, the control rod cooling device 12, the in-core instrumentation pipe 11, the core emergency cooling system 8, etc. Is. In principle, these injection points have the same effect regardless of which one is selected.
If the shape is likely to change due to some factors before reaching the core 4 inside, the injection point is the control rod cooling device 12,
A point close to the core 4 like the in-core instrumentation pipe 11 is desirable. Since injection components can be expected to accumulate in the primary cooling system, it is not necessary to inject a large amount from the beginning, and the concentrations of nitric acid, nitrous acid, etc. are measured by the monitor device 13, and the main steam pipe 9 or turbine is measured.
The optimum injection rate and injection amount may be set based on changes in the surface dose rate at 10 or the like. When nitrogen oxides such as NO and N 2 O are injected, NOx is released to the off-gas system, so it may be better to provide the NOx treatment device 3.

第17図は液体注入装置の概略図を示したもので、硝酸、
亜硝酸などを含む水は貯留タンク26に溜められ、注水ポ
ンプ25により流量調節弁24及び熱交換器23を通して原子
炉一次系配管22に注入される。ここでは窒素酸化物ガス
を用いたもので、溶液貯留槽26内の水を入れておき、こ
の中に、ボンベ27より窒素酸化物ガスを注入して硝酸あ
るいは亜硝酸を生成させ、これを配管22内に注入するよ
うにしたものである。この場合、毎時0.3〜1Nm3/hのNO
が放出される。従つて、注入量はこの損失分に見合う量
で良く、1日最大20〜30Nm3で済む。注入率は弁24の開
度を変えることなどにより制御することができる。
FIG. 17 shows a schematic view of a liquid injection device, which uses nitric acid,
Water containing nitrous acid or the like is stored in a storage tank 26, and is injected into the reactor primary system piping 22 by a water injection pump 25 through a flow rate control valve 24 and a heat exchanger 23. Here, nitrogen oxide gas is used, and water in the solution storage tank 26 is put therein, and nitrogen oxide gas is injected from the cylinder 27 into this to generate nitric acid or nitrous acid. It is designed to be injected into 22. In this case, 0.3-1 Nm 3 / h NO per hour
Is released. Therefore, the injection amount should be commensurate with this loss, and the maximum daily dose is 20 to 30 Nm 3 . The injection rate can be controlled by changing the opening of the valve 24.

第18図は硝酸及び亜硝酸の濃度を測定するモニタシステ
ムを示したもので、原子炉一次系配管22からサンプルさ
れた水はバイパスバルブ28を通して熱交換器29で冷却し
た後、高圧定流量ポンプ30、分離カラム31、導電率系32
からなるイオンクロマトグラフ装置33に送り、硝酸及び
亜硝酸を分離、定量する。尚、イオンクロマトグラフ装
置33を通過した水は熱交換器34で加熱した後、高圧ポン
プ35により原子炉一次系配管22に戻すこともできる。
FIG. 18 shows a monitor system for measuring the concentrations of nitric acid and nitrous acid. Water sampled from the reactor primary system piping 22 is cooled by a heat exchanger 29 through a bypass valve 28, and then a high pressure constant flow pump. 30, separation column 31, conductivity system 32
To the ion chromatograph 33, which separates and quantifies nitric acid and nitrous acid. The water that has passed through the ion chromatograph device 33 may be heated in the heat exchanger 34 and then returned to the reactor primary system piping 22 by the high pressure pump 35.

上述の操作により、線量率を約10分の1程度に低減でき
るので、次のような利点がある。
The above-mentioned operation can reduce the dose rate to about 1/10, and thus has the following advantages.

(1)タービ建屋の原子炉運転中における点検作業時の
放射線被曝低減が可能。
(1) It is possible to reduce radiation exposure during inspection work while the reactor of the Turbi building is operating.

(2)タービン廻りの遮蔽用鉄板の軽量化または撤廃に
よる作業能率の向上及びタービン建屋設計強度の緩和が
可能。
(2) It is possible to improve the work efficiency and reduce the design strength of the turbine building by reducing the weight or eliminating the shielding iron plate around the turbine.

(3)タービン建屋の非管理区域化による点検作業時の
能率が向上。
(3) The efficiency of inspection work is improved by making the turbine building a non-controlled area.

(4)原子力プラント敷地境界における線量率低域のた
め、これまでのプラント1基の敷地内に4〜5基のプラ
ントの建設が可能。
(4) Due to the low dose rate region at the boundary of the nuclear power plant site, it is possible to construct 4 to 5 plants on the site of the existing plant.

次に、第19図により、炉水中への亜硝酸イオン(NO2 -
の注入と、水素ガス(H2)の注入を交互にくり返したと
きのタービン系線量率及び炉水中のNO2 -濃度の経時変化
を示す。第19図において、Aは通常運転時、BはNO2 -
入運転時、CはH2注入運転時であることを示す。通常運
転時においては、タービン系線量率は炉水中で生成され
16Nが16NOの化学形態でタービン系にキヤリーオーバ
ーする結果、16Nに起因した一定レベル(X)の値を示
す。このとき、炉水中のNO2 -濃度はppbレベル(x)と
低い。NO2 -注入運転時においては、炉水中で生成する16
Nは16NO2 -または16NO3 -の化学形態に変化し、陰イオン
として炉水中に溶存するためにタービン系にキヤリーオ
ーバーする量が減少する。この結果、線量率のレベルは
XからYまで低下する。このとき、炉水中のNO2 -濃度は
ppmレベル(y)まで増加する。次に、H2注入運転時に
おいては、炉水中に存在するNO2 -がNOに化学形態変化
し、分子状(揮発性)となり、タービン系にキヤリーオ
ーバーする結果、炉水中のNO2 -濃度はレベルyからzの
ように徐々に低下する。このとき、16NO2 -又は16NO3 -
化学形態で溶存していた16Nも同時にキヤリーオーバー
する結果、線量率のレベルは逆に、YからZまで増加す
る。上記の操作をくり返すことにより、タービン系線量
率を任意に可変制御することができる。
Next, Fig. 19, nitrite ions to the reactor water (NO 2 -)
Injection and hydrogen gas (H 2) turbine system dose rate of infusion time was repeated alternately in and the reactor water of NO 2 - shows the time course of the concentration. In FIG. 19, A indicates normal operation, B indicates NO 2 injection operation, and C indicates H 2 injection operation. During normal operation, the turbine system dose rate results 16 N generated by the reactor water is Kiyari over over the turbine system in a chemical form of a 16 NO, indicating the value of the constant level (X) due to 16 N. At this time, in the reactor water NO 2 - concentration as low as ppb level (x). NO 2 Generated in reactor water during injection operation 16
N is 16 NO 2 - or 16 NO 3 - and changes in chemical form, the amount is reduced to Kiyari over over to the turbine system to dissolved in reactor water as an anion. As a result, the dose rate level drops from X to Y. At this time, in the reactor water NO 2 - concentration
Increase to ppm level (y). Then, at the time of H 2 injection operation, present in the reactor water NO 2 - is chemical form changes to NO, molecular (volatile), and a result of Kiyari over over the turbine system, in the reactor water NO 2 - The concentration gradually decreases from level y to z. At this time, 16 NO 2 - or 16 NO 3 - chemical forms in 16 N which has been dissolved at the same time Kiyari chromatography over to a result, the level of dose rate on the contrary, increases from Y to Z. By repeating the above operation, the turbine system dose rate can be variably controlled.

第20図は、炉水中へのNO2 -の注入とH2の注入を交互にく
り返したときの炉水中の水素原子濃度変化とタービン系
線量率及び炉水中のNO2 -濃度の経時変化を示したもので
ある。NO2 -を注入すると、次の反応により、水素原子の
平衡濃度が低下する。
FIG. 20, NO 2 into reactor water - the time course of concentration - NO 2 injection and the concentration of hydrogen atoms changes in the reactor water and the turbine system dose rates and reactor water when was repeated injection of H 2 alternating It is shown. When NO 2 is injected, the equilibrium concentration of hydrogen atoms decreases due to the following reaction.

NO2 -+H→NO+OH- …(7) 水素原子の濃度が低下すると、第21図に示すN−水系の
ラジオリシス反応が酸化側にシフトするため、16NOは水
溶性の16NO2 -及び16NO3 -に化学形態変化することによっ
て水に溶存し、蒸気系へのキヤリーオーバー量が著しく
減少する。このようなメカニズムにより、16NOに起因す
る放射能の大幅な抑制が可能となる。
NO 2 + H → NO + OH (7) When the hydrogen atom concentration decreases, the radiolysis reaction of the N-water system shown in FIG. 21 shifts to the oxidation side, so 16 NO is a water-soluble 16 NO 2 and 16 NO 2. NO 3 - in the dissolved in water by changing the chemical form, Kiyari chromatography over amount to the steam system is greatly reduced. Such a mechanism makes it possible to significantly suppress the radioactivity caused by 16 NO.

一方、H2を注入すると、次の反応により、水素原子の平
衡濃度が増加する。
On the other hand, when H 2 is injected, the equilibrium concentration of hydrogen atoms increases due to the following reaction.

H2+OH→H+H2O …(8) 水素原子の濃度が増加すると、第21図に示すN−水系の
ラジオリシス反応が還元側にシフトするため炉水中のNO
2 -はNOに化学形態変化し、蒸気中にキヤリーオーバーす
る。この結果、炉水中のNO2 -濃度が低下する。この際、
16NO2 -及び16NO3 -16NOの形で蒸気系にキヤリーオーバ
ーするため、線量率が増加することになる。しかし、H2
注入期間は、NO2 -注入期間に比べて十分短かく、16N線
量率の一時的増加はプラント運転時間全体で平均化して
考えると、低減効果に比べて無視できる程度に小さい。
H 2 + OH → H + H 2 O (8) When the concentration of hydrogen atoms increases, the radiolysis reaction of the N-water system shown in Fig. 21 shifts to the reduction side, so NO in the reactor water
2 - chemical form changes to NO, to Kiyari over over in the vapor. As a result, in the reactor water NO 2 - concentration is decreased. On this occasion,
16 NO 2 and 16 NO 3 also carry over to the vapor system in the form of 16 NO, which increases the dose rate. But H 2
Injection period, NO 2 - sufficiently shorter than the injection period, 16 transient increase in N dose rate Taken averaged throughout the plant operating time, small enough to be negligible in comparison with the reduction effect.

NO2注入停止後、H2のような水素ラジカル発生剤の注入
を実施しない場合には、炉水中に高濃度で残留している
亜硝酸及び硝酸イオンは炉浄化系の処理流量が給水流量
の約1%と小さいため、NO2注入前の濃度まで低減させ
るために数日を要する。また、それに伴って浄化系のイ
オン交換樹脂の交換頻度が増加し、プラント運転保守作
業及び放射性廃棄物の発生量が増大するという問題があ
った。これに対して、本発明では、第19図及び第20図に
示したように、NO2注入停止後、水素ラジカル発生剤を
注入すると、約2〜3時間という極めて短時間のうちに
亜硝酸及び硝酸イオンの濃度を低減でき、腐食環境を速
やかに緩和できること、しかも浄化系のイオン交換樹脂
に与える影響も無視できる程度に小さくできることを確
認した。
NO 2 after injection stops, if not performed the injection of hydrogen radical generating agent such as H 2, the nitrite and nitrate ions remaining in high concentrations in the reactor water. Flow rate of the furnace the purification system is a feed water flow Since it is as small as about 1%, it takes several days to reduce the concentration to the level before injection of NO 2 . Further, there is a problem that the frequency of exchanging the ion exchange resin in the purification system is increased accordingly, and the plant operation and maintenance work and the amount of radioactive waste are increased. On the other hand, in the present invention, as shown in FIGS. 19 and 20, when the hydrogen radical generator is injected after the NO 2 injection is stopped, the nitrous acid is generated within an extremely short time of about 2 to 3 hours. It was also confirmed that the concentration of nitrate ions can be reduced, the corrosive environment can be quickly mitigated, and the effect on the ion exchange resin of the purification system can be reduced to a negligible level.

上記実施例では、注入する窒素化合物として、NO2 -を取
り上げたが、一酸化窒素、二酸化窒素、一酸化二窒素等
の窒素化合物を注入してもラジオリシス反応過程で16NO
の生成を抑制し同様の効果を発揮する。
In the above examples, NO 2 was taken as the nitrogen compound to be injected, but even if a nitrogen compound such as nitric oxide, nitrogen dioxide, or dinitrogen monoxide is injected, 16 NO in the radiolysis reaction process.
It suppresses the generation of and exhibits the same effect.

また、上記実施例では、注入する水素化合物として、H2
ガスを使用したが、NH3等の水素化合物を注入しても、
ラジオリシス反応過程でNOの生成を促進し、同様の効果
を発揮する。
Further, in the above embodiment, H 2 is used as the hydrogen compound to be injected.
Although gas was used, even if a hydrogen compound such as NH 3 is injected,
It promotes the production of NO in the radiolysis reaction process and exerts the same effect.

又、注入物質の濃度を時間的に一定にしたが、濃度を経
時的に変化させても同様の効果を発揮できる。例えば、
初期の注入量を定常値に比べて高めにすることにより、
注入効果を早めることが可能となる。
Further, although the concentration of the injected substance is kept constant over time, the same effect can be exhibited even if the concentration is changed with time. For example,
By making the initial injection amount higher than the steady value,
It is possible to accelerate the injection effect.

さらに、注入停止と同時に、炉水中に残留している窒素
化合物の除去操作を開始したが、注入停止後一定時間を
おいてから除去操作(水素ラジカル発生剤の注入操作)
を開始することも可能である。さらに、注入時期と除去
時間を時間的にオーバーラツプさせることも可能であ
る。
Furthermore, at the same time as the injection was stopped, the operation to remove the nitrogen compounds remaining in the reactor water was started, but the removal operation was performed after a certain period of time after the injection was stopped (injection operation of the hydrogen radical generator).
It is also possible to start. Furthermore, it is possible to temporally overlap the injection timing and the removal time.

また、上記実施例では、炉水中のNO2 -濃度低減を化学形
態変化により行つたが、従来一般に行なわれるような、
イオン交換樹脂、吸着剤等を用いて除去することも可能
である。
In the above embodiment, NO 2 in the reactor water - such as but having conducted by chemical forms varying concentrations reduction, are conventionally generally performed,
It is also possible to remove using an ion exchange resin, an adsorbent or the like.

実施例2 次に、他の実施例を第22図により説明する。本システム
は、主蒸気系での線量率を測定するための放射線モニタ
36、窒素化合物のタンク1、水素ボンベ37、窒素化合物
及び水素注入量をコントロールする弁24及び38、高温で
の腐食電位を測定する腐食モニタ39、窒素化合物や水素
の注入量を制御する制御装置40及び注入するための注入
ライン41から構成される。腐食モニタ39は、高温高圧と
なる一次冷却系バウンダリ内部に設置されればよいが、
測定に与える放射線の影響が少なくメインテナンス性の
良さ等から例えば原子炉浄化系熱交換器の上流側に設置
され、通常運転時及び窒素化合物等の注入時の高温腐食
電位を測定する。放射線モニタ36は、主蒸気配管表面近
傍でタービン建屋内であればどこに設置してもよい。制
御装置40は、腐食電位および主蒸気系の線量率に基づき
流量を調節できる弁24及び38の開度を調節し、窒素酸化
物又は水素の注入量を制御する。上記システムによつ
て、炉水中への窒素酸化物の注入と注入停止後の窒素化
合物の低減操作を繰り返す運転を実施することができ
る。上記実施例ではNO2 -注入量の最適制御、H2注入量及
び注入期間の最適制御のための制御指標として腐食電位
を用いたが、他の指標を用いることも可能である。例え
ば、炉水中のNO2 -やNO3 -濃度、あるいは水素原子濃度を
測定し、測定値を制御指標とすることも可能である。
Second Embodiment Next, another embodiment will be described with reference to FIG. This system is a radiation monitor for measuring the dose rate in the main steam system.
36, tank 1 for nitrogen compound, hydrogen cylinder 37, valves 24 and 38 for controlling nitrogen compound and hydrogen injection amount, corrosion monitor 39 for measuring corrosion potential at high temperature, control device for controlling nitrogen compound and hydrogen injection amount 40 and injection line 41 for injection. The corrosion monitor 39 may be installed inside the primary cooling system boundary where the temperature and pressure are high,
Since the influence of radiation on the measurement is small and the maintainability is good, it is installed, for example, on the upstream side of the heat exchanger for purifying the reactor, and measures the high temperature corrosion potential during normal operation and during injection of nitrogen compounds and the like. The radiation monitor 36 may be installed anywhere in the turbine building near the surface of the main steam pipe. The controller 40 controls the opening amounts of the valves 24 and 38 whose flow rates can be adjusted based on the corrosion potential and the dose rate of the main steam system, and controls the injection amount of nitrogen oxide or hydrogen. With the above system, it is possible to carry out an operation in which the injection of nitrogen oxides into the reactor water and the operation of reducing the nitrogen compounds after the injection is stopped are repeated. In the above embodiment, the corrosion potential was used as the control index for the optimum control of the NO 2 injection amount and the optimum control of the H 2 injection amount and the injection period, but other indexes can also be used. For example, it is possible to measure the NO 2 or NO 3 concentration in the reactor water or the hydrogen atom concentration and use the measured value as the control index.

本発明を第22図に示すプラントに適用した場合の具体的
な一実施例を第23図により説明する。第23図は、窒素化
合物の注入効果のモニタと注入制御のプロセスをフロー
チヤートの形で示したものである。主蒸気系での線量率
を低減するためのプロセスは、初期設定された窒素化合
物の注入率で注入を開始する。次に注入した窒素化合
物、あるいはこれらの炉内における化学反応によつて生
成した別の化学形態を持つ窒素化合物によつて原子炉一
次系の構造材料の健全性が損なわれないことを確認する
ために、高温での腐食電位を測定する。材料の使用寿命
は一般に腐食電位が低いほど長くなることが知られてい
る。NO2 -を炉水に注入すると、炉水中のNO2 -濃度の増加
と共に、NO2 -がさらに酸化されたNO3 -濃度が増加する。
NO3 -は金属材料に対し酸化剤として作用し、その結果腐
食電位が増加する。従つて、NO2 -の注入運転時には腐食
電位が材料の設計寿命を確保するために必要な許容値以
上に上昇しないよう制御することにより、NO2 -注入が炉
内構造材の健全性に与えるインパクトを十分に小さく管
理することが可能である。測定して得られた腐食電位が
設定上限値を超えていた場合には、窒素化合物の注入率
を低下させて再度腐食電位を測定する。腐食電位が制定
上限値を下回れば、次のステップとして主蒸気系の線量
率を測定する。測定した線量率が目標値を超えていた場
合窒素化合物の注入率を増加させ再び腐食電位測定プロ
セスへ戻る。主蒸気系での線量率が目標値を下回れば、
主蒸気系での線量率を低減するためのプロセスは完了す
るので、主蒸気系回りへの入域可の表示をする。その後
も高温での腐食電位の測定に戻り、炉水中の窒素化合物
が蓄積することによつて腐食電位が上昇しないことを確
認し、上昇する場合には窒素化合物の注入量を随時減少
させる制御を行う。このようなプロセスで窒素化合物を
注入することにより、安全上重要な原子炉一次系の圧力
バウンダリと機器の健全性を確保しつつ主蒸気系、特に
タービン系の線量率を著しく低減することが可能とな
り、原子炉運転中に主蒸気系回りに接近する作業員の被
曝を減らすことができる。
A concrete example of applying the present invention to the plant shown in FIG. 22 will be described with reference to FIG. FIG. 23 shows the process of monitoring the injection effect of nitrogen compounds and controlling the injection in the form of a flow chart. The process for reducing the dose rate in the main steam system starts the injection with the default nitrogen compound injection rate. In order to confirm that the integrity of structural materials of the primary system of the reactor is not impaired by the injected nitrogen compound or the nitrogen compound having a different chemical form generated by the chemical reaction in these reactors. First, measure the corrosion potential at high temperature. It is known that the service life of a material generally increases as the corrosion potential decreases. When injected into the reactor water, NO 2 in the reactor water - - NO 2 with increasing concentration, NO 2 - it is further oxidized the NO 3 - concentration increases.
NO 3 acts as an oxidant on metal materials, resulting in an increase in corrosion potential. Accordance connexion, NO 2 - by the time of the injection operation is controlled so as not to increase the permissible value or more necessary to ensure the design life of the corrosion potential materials, NO 2 - injection has on the health of the reactor internal member It is possible to manage the impact sufficiently small. When the corrosion potential obtained by measurement exceeds the upper limit set value, the injection rate of the nitrogen compound is reduced and the corrosion potential is measured again. If the corrosion potential is below the established upper limit, the next step is to measure the dose rate of the main steam system. When the measured dose rate exceeds the target value, the injection rate of the nitrogen compound is increased and the process returns to the corrosion potential measurement process again. If the dose rate in the main steam system is below the target value,
Since the process for reducing the dose rate in the main steam system is completed, it is indicated that entry into the main steam system is possible. After that, return to the measurement of the corrosion potential at high temperature, confirm that the corrosion potential does not increase due to the accumulation of nitrogen compounds in the reactor water, and if it increases, control to reduce the injection amount of nitrogen compounds at any time. To do. By injecting nitrogen compounds in such a process, it is possible to significantly reduce the dose rate of the main steam system, especially the turbine system, while ensuring the integrity of the pressure boundary and equipment of the reactor primary system, which is important for safety. Therefore, it is possible to reduce the exposure of workers approaching around the main steam system during the reactor operation.

主蒸気系回りでの作業が終了した後は、高温での腐食電
位を極力低くするために、窒素化合物の注入を終了する
必要がある。そのプロセスは、窒素化合物の注入を終了
することから始まるが、炉水中に残存する窒素化合物を
できるだけ早く除去するために、水素の注入を開始す
る。水素の注入期間は高温での腐食電位を測定し、測定
値が設定値以下になつた時点で注入を終了し、すべての
プロセスが終る。このようにして水素の注入を行うの
は、注入された水素は炉水中の溶解度の大きい窒素化合
物と反応し、窒素化合物の化学形態を揮発性のアンモニ
ア等に変えることができるためである。したがって、炉
水中に残存している窒素化合物は速やかに気相に移行
し、炉水中の窒素化合物が無くなるため、腐食電位が窒
素注入以前の状態を回復することができる。
After the work around the main steam system is finished, it is necessary to finish the injection of the nitrogen compound in order to make the corrosion potential at high temperature as low as possible. The process begins with the end of the nitrogen compound injection, but begins with the hydrogen injection in order to remove the nitrogen compound remaining in the reactor water as soon as possible. During the hydrogen injection period, the corrosion potential at high temperature is measured, and when the measured value falls below the set value, the injection is terminated and the entire process ends. The reason for injecting hydrogen in this way is that the injected hydrogen reacts with a highly soluble nitrogen compound in the reactor water, and the chemical form of the nitrogen compound can be changed to volatile ammonia or the like. Therefore, the nitrogen compound remaining in the reactor water rapidly moves to the gas phase and the nitrogen compound in the reactor water disappears, so that the corrosion potential can be restored to the state before the nitrogen injection.

なお、窒素化合物を給水から注入する場合、注入した窒
素化合物が浄化装置により減衰すること、及び浄化装置
の寿命を短縮することを避けるために、復水浄化装置42
の下流から注入することが望ましい。
When the nitrogen compound is injected from the water supply, the condensate purification device 42 is used in order to prevent the injected nitrogen compound from being attenuated by the purification device and shortening the life of the purification device.
It is desirable to inject from downstream.

同様に、炉水浄化装置の陰イオン交換樹脂(通常OH型強
塩基性陰イオン交換樹脂)が窒素化合物イオンを吸着、
交換することによりイオン交換樹脂の交換容量が減少し
寿命が短くなることが懸念される場合は前記のOH型強塩
基性陰イオン交換樹脂の代わりにイオン交換基をNO2
に変換した陰イオン交換樹脂をもちいることで炉水浄化
装置の陰イオン交換樹脂の寿命短縮の問題と注入した窒
素化合物の炉水浄化装置でのロスを同時に防止すること
ができ窒素化合物注入の効果を発現させる上で望まし
い。なおこの際炉水浄化装置の陰イオン交換樹脂をNO2
型に変換した陰イオン交換樹脂を用いても炉水浄化装置
陰イオン交換樹脂本来の機能である塩素イオン等の除去
能力はイオン交換基のイオン選択性から十分である。
Similarly, the anion exchange resin (usually OH type strongly basic anion exchange resin) of the reactor water purification device adsorbs nitrogen compound ions,
If there is a concern that the exchange capacity of the ion-exchange resin will be reduced and the life will be shortened by the exchange, an anion obtained by converting the ion-exchange group into a NO 2 -type instead of the above-mentioned OH-type strongly basic anion-exchange resin is used. By using the exchange resin, it is possible to prevent the problem of shortening the life of the anion exchange resin of the reactor water purification device and the loss of the injected nitrogen compound in the reactor water purification device at the same time. Is desirable. At this time, the anion exchange resin of the reactor water purification device was replaced with NO 2
Even if the anion-exchange resin converted into the mold is used, the original function of the anion-exchange resin in the reactor water purification device is sufficient to remove chlorine ions and the like from the ion selectivity of the ion-exchange group.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、直接サイクル型原子力プラントの運転
中において、炉水の水分子中の酸素原子が中性子照射に
よつて放射化されて生成する放射性窒素原子16Nの、原
子炉から主蒸気系への、更にはタービン系へのキヤリー
オーバーを著しく抑制することができ、線量率の大幅な
低減が可能である。又、タービン建屋内の空間線量率が
低減されタービン建屋全体の縮小化が可能となる。
According to the present invention, during the operation of a direct cycle nuclear power plant, oxygen atoms in the water molecules of the reactor water are activated by neutron irradiation to generate radioactive nitrogen atoms 16 N, the main steam system from the reactor. It is possible to remarkably suppress the carryover to the turbine system and further to the turbine system, and to significantly reduce the dose rate. Further, the air dose rate in the turbine building is reduced, and the turbine building as a whole can be downsized.

更に、水素ラジカル発生剤の注入操作を組み合わせるこ
とにより、線量率を低減できると共に、炉内材料に対す
る腐食環境を緩和することが可能である。
Furthermore, by combining the injection operation of the hydrogen radical generator, the dose rate can be reduced and the corrosive environment for the material in the furnace can be mitigated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明を間欠的な16N線量率の低減に適用した
一実施例を示す沸騰水型原子力プラントの構成図、第2
図はタービン廻りの遮蔽用鉄板の配置を示す図、第3図
と沸騰水型原子炉における水素注入時のタービン系の線
量率変化を示す図、第4図は窒素溶存水の放射線分解を
評価するために製作した実験装置のブロツク図、第5図
〜第9図は水に窒素と水素を添加したときに水中に生成
するアンモニア濃度を実測値とコンピユータによる数値
シミユレーシヨンの結果を併せて示したもので、第5図
から順に水温15、60、100、150、200℃の結果を示す
図、第10図は窒素化合物間の関連を示す図、第11図は沸
騰水型原子炉の水素注入実験時のタービン系の16NOの増
加率の計算値を実測値及び炉水中の水素原子の濃度の計
算値と比較して示した図、第12図〜第16図は各種窒素酸
化物、窒素分子を注入したときの水蒸気中の16NO濃度、
炉水中の酸素濃度、過酸化水素濃度、硝酸濃度及び亜硝
酸濃度の変化を示す図で、注入成分は第12図から順に、
NO、NO2、NO2 -、N2、N2Oの場合を示す図、第17図は水素
ラジカル捕捉剤溶液の注入装置を示す図、第18図は亜硝
酸、硝酸濃度のモニタ装置を示す図、第19図は本発明方
法をプラントの点検時にのみ適用した場合の例を示す
図、第20図は炉水中にNO2 -とH2を交互に注入したときの
水素原子濃度、タービン系の線量率とNO2 -濃度の変化を
示す図、第21図はNO2 -の酸化、還元反応を示す図、第22
図は本発明を適用した沸騰水型原子力プラントの構成
図、第23図はNO2 -とH2注入時の制御方法を示すフロー図
である。 1……注入装置、2……圧力容器、3……NOx処理装
置、4……炉心、5……再循環配管、6……炉浄化系、
7……給水配管、8……緊急炉心冷却系、9……主蒸気
配管、10……タービン、11……炉内計装管、12……制御
棒冷却装置、13……水質モニタ装置、14……遮蔽鉄板、
15……ガンマ線源、16……ヒーター、17……オートクレ
ーブ、18……水質測定装置、19……送液ポンプ、20……
溶液貯留タンク、21……ガンマ線照射室、22……原子炉
一次系配管、23……熱交換器、24……流調弁、25……送
液ポンプ、26……溶液貯留槽、27……窒素酸化物ガスボ
ンベ、28……弁、29……熱交換器、30……高圧ポンプ、
31……分離カラム、32……導電率計、33……イオンクロ
マトグラフ、34……熱交換器、35……送液ポンプ、36…
…放射線モニター、37……水素ボンベ、38……弁、39…
…腐食モニター、40……制御装置、41……注入ライン、
42……復水浄化装置、
FIG. 1 is a configuration diagram of a boiling water nuclear power plant showing an embodiment in which the present invention is applied to intermittently reduce the 16 N dose rate, and FIG.
Figure shows the arrangement of shielding iron plates around the turbine, Figure 3 and Figure showing changes in the dose rate of the turbine system during hydrogen injection in a boiling water reactor, and Figure 4 evaluates the radiolysis of nitrogen-dissolved water. The block diagrams of the experimental apparatus manufactured for this purpose, and Figs. 5 to 9 show the concentration of ammonia produced in water when nitrogen and hydrogen are added to the water, together with the measured value and the result of numerical simulation by a computer. Fig. 5 shows the results at water temperatures of 15, 60, 100, 150, and 200 ℃ in order from Fig. 5, Fig. 10 shows the relationship between nitrogen compounds, and Fig. 11 shows hydrogen injection in a boiling water reactor. Figures showing the calculated values of the increase rate of 16 NO in the turbine system during the experiment in comparison with the measured values and the calculated values of the concentration of hydrogen atoms in the reactor water.Figures 12 to 16 show various nitrogen oxides and nitrogen. 16 NO concentration in water vapor when molecules are injected,
FIG. 12 is a diagram showing changes in oxygen concentration, hydrogen peroxide concentration, nitric acid concentration and nitrite concentration in the reactor water.
NO, NO 2, NO 2 - , shows the case of N 2, N 2 O, Figure 17 Figure showing the injection device of the hydrogen radical scavenger solution, FIG. 18 nitrite, a monitoring device for nitric acid concentration Figure, Figure 19 is a diagram showing an example when the method of the present invention is applied only at the time of inspection of the plant, Figure 20 is a hydrogen atom concentration when NO 2 - and H 2 are alternately injected into the reactor water, turbine dose rate of the system and NO 2 - shows the change in concentration, FIG. 21 NO 2 - shows oxidation, the reduction reaction of the 22
The figure is a block diagram of a boiling water nuclear power plant to which the present invention is applied, and FIG. 23 is a flow chart showing a control method at the time of injecting NO 2 and H 2 . 1 ... Injection device, 2 ... Pressure vessel, 3 ... NOx treatment device, 4 ... Reactor core, 5 ... Recirculation piping, 6 ... Reactor purification system,
7 ... Water supply pipe, 8 ... Emergency core cooling system, 9 ... Main steam pipe, 10 ... Turbine, 11 ... In-core instrumentation pipe, 12 ... Control rod cooling device, 13 ... Water quality monitoring device, 14 …… Shielding iron plate,
15 …… Gamma ray source, 16 …… Heater, 17 …… Autoclave, 18 …… Water quality measuring device, 19 …… Liquid transfer pump, 20 ……
Solution storage tank, 21 ... Gamma irradiation chamber, 22 ... Reactor primary system piping, 23 ... Heat exchanger, 24 ... Flow control valve, 25 ... Liquid transfer pump, 26 ... Solution storage tank, 27 ... … Nitrogen oxide gas cylinder, 28 …… Valve, 29 …… Heat exchanger, 30 …… High pressure pump,
31 …… Separation column, 32 …… Conductivity meter, 33 …… Ion chromatograph, 34 …… Heat exchanger, 35 …… Liquid transfer pump, 36…
… Radiation monitor, 37 …… Hydrogen cylinder, 38 …… Valve, 39…
… Corrosion monitor, 40 …… Control device, 41 …… Injection line,
42 …… Condensate purification device,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長瀬 誠 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 唐澤 英年 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 坂上 正治 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 宇多村 元昭 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 河村 文雄 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 内田 俊介 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 三木 実 茨城県日立市幸町3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 克巳 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 千葉 吉紀 茨城県日立市幸町3丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−127999(JP,A) 特開 平1−102396(JP,A) 特開 昭63−151900(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Makoto Nagase 1168 Moriyama-cho, Hitachi, Hitachi, Ibaraki Energy Research Institute Co., Ltd.Hitate Manufacturing Co., Ltd. (72) Hidetoshi Karasawa 1168, Moriyama-cho, Hitachi, Ibaraki Japan Energy Research Institute (72) Inventor Shoji Sakagami 1168 Moriyama-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitate Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor Motoaki Utamura 1168 Moriyama-cho, Hitachi City Ibaraki Hitachi, Ltd. Energy Research Institute (72) Inventor Fumio Kawamura 1168 Moriyama-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hiritsu Manufacturing Co., Ltd.Energy Research Institute (72) Inventor Shunsuke Uchida 1168 Moriyama-cho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Research Institute Energy Research Institute ( 72) Inventor Minoru Miki 3-1, 1-1 Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd., Hitachi Plant (72) Inventor, Katsumi Okazumi, 3-1, 1-1, Saiwaicho, Hitachi, Ibaraki Stock Company, Hitachi, Ltd., Hitachi Plant, (72) Inventor, Yoshiki Chiba, 3-chome, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 within Hitachi Engineering Co., Ltd. (56) Reference JP-A-1-127999 (JP, A) JP-A 1-102396 (JP, A) JP-A-63-151900 (JP, A)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】原子炉、タービン、復水浄化装置、給水ヒ
ータ及び炉水浄化装置を備える直接サイクル型原子力プ
ラントにおいて、 (a)炉水中の放射性窒素酸化物を陰イオンに変換する
ために炉水中の水素原子と反応して水素原子濃度を低下
させる作用を有する水素ラジカル捕捉剤を注入する装
置、 (b)炉水中の余剰の前記水素ラジカル捕捉剤を還元、
除去するための水素ラジカル発生剤を注入する装置、 (c)炉水における炉内構造材料の腐食電位を検知して
許容腐食電位と比較するための腐食電位モニタリング装
置、 (d)前記モニタリングの結果に基づいて前記水素ラジ
カル捕捉剤の注入量を制御する注入量制御装置、及び (e)前記モニタリングの結果に基づいて前記水素ラジ
カル発生剤の注入量を制御する注入量制御装置、 とを設けたことを特徴とする直接サイクル型原子力プラ
ント。
1. A direct cycle nuclear power plant comprising a reactor, a turbine, a condensate purification device, a feed water heater and a reactor water purification device, wherein: (a) a reactor for converting radioactive nitrogen oxides in the reactor water into anions. A device for injecting a hydrogen radical scavenger having an action of reacting with hydrogen atoms in water to reduce the hydrogen atom concentration, (b) reducing excess hydrogen radical scavenger in reactor water,
A device for injecting a hydrogen radical generator for removal, (c) A corrosion potential monitoring device for detecting the corrosion potential of the reactor internal structural material in the reactor water and comparing it with the allowable corrosion potential, (d) Results of the monitoring An injection amount control device for controlling the injection amount of the hydrogen radical scavenger based on the above, and (e) an injection amount control device for controlling the injection amount of the hydrogen radical generator based on the result of the monitoring. A direct cycle nuclear power plant characterized by the above.
【請求項2】原子炉、タービン、復水浄化装置、給水ヒ
ータ及び炉水浄化装置を備える直接サイクル型原子力プ
ラントにおいて、 (a)炉水中の放射性窒素酸化物を陰イオンに変換する
ために炉水中の水素原子と反応して水素原子濃度を低下
させる作用を有する水素ラジカル捕捉剤を注入する手
段、及び (b)炉水中の余剰の前記水素ラジカル捕捉剤を還元、
除去するための水素ラジカル発生剤を注入する手段を設
け、 (c)前記炉水浄化装置がNO2型陰イオン交換樹脂を充
填した浄化装置である、 ことを特徴とする直接サイクル型原子力プラント。
2. A direct cycle nuclear power plant comprising a nuclear reactor, a turbine, a condensate purification device, a feed water heater and a reactor water purification device, wherein: (a) a reactor for converting radioactive nitrogen oxides in the reactor water into anions. Means for injecting a hydrogen radical scavenger having the action of reacting with hydrogen atoms in water to reduce the concentration of hydrogen atoms, and (b) reducing excess hydrogen radical scavenger in reactor water,
A direct cycle nuclear power plant characterized in that a means for injecting a hydrogen radical generator for removal is provided, and (c) the reactor water purification device is a purification device filled with NO 2 type anion exchange resin.
【請求項3】特許請求の範囲第2項に記載の直接サイク
ル型原子力プラントにおいて、前記水素ラジカル捕捉剤
注入手段は、水素又はアンモニアの注入装置であること
を特徴とする直接サイクル型原子力プラント。
3. The direct cycle nuclear power plant according to claim 2, wherein the hydrogen radical scavenger injection means is a hydrogen or ammonia injection device.
【請求項4】特許請求の範囲第2項又は第3項に記載の
直接サイクル型原子力プラントにおいて、前記水素ラジ
カル捕捉剤注入手段及び前記水素ラジカル発生剤注入手
段を、前記復水浄化装置の下流側に設けたことを特徴と
する直接サイクル型原子力プラント。
4. The direct cycle nuclear power plant according to claim 2 or 3, wherein the hydrogen radical scavenger injection means and the hydrogen radical generator injection means are provided downstream of the condensate purification device. Direct cycle nuclear power plant characterized by being installed on the side.
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