(57)【要約】【課題】原子力プラントの構造部材の線量率をより精度良く測定できる線量率測定方法を提供する。【解決手段】作用極および対極を取り付けた電極ホルダが、炉水が流れる配管に取り付けられた分岐管内に配置される。原子力プラントの運転中に、炉水との接触で表面に酸化皮膜が生成された作用極と対極の間の交流インピーダンスを測定する（Ｓ１）。この交流インピーダンスに基づいてその酸化皮膜の内層及び外層の各抵抗を算出する（Ｓ２）。内層及び外層の各抵抗を基に、食酸化皮膜の内層および外層の量を算出し（Ｓ３）、内層および外層のそれぞれの量を用いて測定点での配管の放射性核種蓄積量を求める（Ｓ４）。この放射性核種蓄積量を基に、測定点での配管の線量率を求める（Ｓ５）。作用極と対極の間の交流インピーダンスに基づいて線量率を求めるため、線量率をより精度良く測定できる。【選択図】図１
2014185983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性核種を含む炉水に接する原子力プラントの構造部材の測定点において前記構造部材に取り付けられた保持部材に設けられて前記構造部材と同じ材料で作られた一対の電極間の交流インピーダンスを、前記原子力プラントの運転中に前記炉水が前記一対の電極の表面に接触している状態で測定し、
前記交流インピーダンスに基づいて前記電極の表面における酸化皮膜の生成量を求め、
前記酸化皮膜の生成量に基づいて前記酸化皮膜における前記放射性核種の蓄積量を求め、
前記蓄積量に基づいて前記測定点における前記構造部材の線量率を求めることを特徴とする線量率測定方法。
【請求項２】
前記酸化皮膜の生成量は、前記交流インピーダンスに基づいて求められた前記酸化皮膜の抵抗を用いて求められる請求項１に記載の線量率測定方法。
【請求項３】
前記電極の表面に生成された前記酸化皮膜が内層および前記内層の上に生成された外層を含んでいるとき、前記酸化皮膜の生成量は前記交流インピーダンスに基づいて前記内層および前記外層ごとに求められ、前記放射性核種の蓄積量は、前記内層における前記酸化皮膜の生成量に基づいて求められた前記内層における前記放射性核種の第１蓄積量、および前記外層における前記酸化皮膜の生成量に基づいて求められた前記外層における前記放射性核種の第２蓄積量を合計することにより求められる請求項１に記載の線量率測定方法。
【請求項４】
前記内層における前記酸化皮膜の生成量は、前記交流インピーダンスに基づいて求められた前記内層の第１抵抗を用いて求められ、前記外層における前記酸化皮膜の生成量は、前記交流インピーダンスに基づいて求められた前記外層の第２抵抗を用いて求められる請求項３に記載の線量率測定方法。
【請求項５】
前記原子力プラントにおいて前記測定点が複数箇所に設定されて前記保持部材に設けられた前記一対の電極がそれぞれの前記測定点に配置され、それぞれの前記測定点が前記原子力プラントの原子炉圧力容器を取り囲んでいる原子炉格納容器内のドライウェルに配置されているとき、それぞれの前記測定点における前記構造部材の前記線量率に基づいて、前記ドライウェル内の線量率分布を求める請求項１または３に記載の線量率測定方法。
【請求項６】
前記構造部材が前記原子力プラントの原子炉圧力容器に接続された配管であり、前記一対の電極が設けられた前記保持部材が、前記配管に連通して前記配管に取り付けられた電極支持管状部材に取り付けられ、前記一対の電極が前記電極支持管状部材内に配置されて前記配管内を流れる前記炉水と接触しているとき、前記求められる線量率が前記配管の線量率である請求項１または３に記載の線量率測定方法。
【請求項７】
前記測定点に配置された腐食電位センサにより前記測定点での前記構造部材の腐食電位を測定する請求項１または３に記載の線量率測定方法。
【請求項８】
前記構造部材が、前記原子力プラントの原子炉圧力容器内に配置された中性子検出器が内部に配置される中性子検出器外管であり、前記中性子検出器外管内に、前記保持部材に設けられた前記一対の電極が配置されているとき、前記求められる線量率が前記中性子検出器外管の線量率である請求項１に記載の線量率測定方法。
【請求項９】
保持部材に互いに対向して取り付けられた一対の電極と、それぞれの電極にリード線により接続されたポテンショスタットと、前記ポテンショスタットに接続された周波数応答解析装置と、前記周波数応答解析装置から出力される交流インピーダンスに基づいて前記電極の表面に生成される酸化皮膜の抵抗を求める第１演算装置と、前記酸化皮膜の抵抗に基づいて前記酸化皮膜の生成量を求める第２演算装置と、前記酸化皮膜の生成量に基づいて前記酸化皮膜における前記放射性核種の蓄積量を求める第３演算装置と、前記放射性核種の蓄積量に基づいて、測定対象の構造部材の線量率を求める第４演算装置とを備えたことを特徴とする線量率測定装置。
【請求項１０】
前記第１演算装置が、交流インピーダンスに基づいて前記酸化皮膜に含まれる内層の第１抵抗を求め、前記交流インピーダンスに基づいて前記酸化皮膜に含まれて前記内層の上に生成される外層の第２抵抗を求める演算装置であり、
前記第２演算装置が、前記第１抵抗に基づいて前記内層における前記酸化皮膜の第１生成量を求め、前記第２抵抗に基づいて前記外層における前記酸化皮膜の第２生成量を求める演算装置であり、
前記第３演算装置が、前記第１生成量に基づいて前記内層における前記放射性核種の第１蓄積量を求め、前記第２生成量に基づいて前記外層における前記放射性核種の第２蓄積量を求め、前記第１蓄積量および前記第２蓄積量の合計により前記放射性核種の蓄積量を求める演算装置である請求項９に記載の線量率測定装置。
【請求項１１】
前記一対の電極相互間の間隔が０．５〜３．０ｍｍの範囲内にする請求項９または１０に記載の線量率測定装置。
【請求項１２】
腐食電位センサのセンサ測定部が前記保持部材に取り付けられている請求項９または１０に記載の線量率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線量率測定方法および線量率測定装置に係り、特に、原子力プラントに適用するのに好適な線量率測定方法および線量率測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントとして、例えば、沸騰水型原子力プラント（以下、ＢＷＲプラントという）および加圧水型原子力プラント（ＰＷＲプラント）が知られている。例えば、ＢＷＲプラントは、核燃料物質を含む複数の燃料棒を有する複数の燃料集合体を装荷した炉心を原子炉圧力容器内に有し、核燃料物質を核分裂させて熱エネルギーを発生させる。再循環系ポンプ（またはインターナルポンプ）によって炉心に供給された冷却水は、核分裂で生じた熱エネルギーにより加熱され、一部が蒸気になる。この蒸気は、原子炉圧力容器からタービンに導入され、タービンに連結された発電機の駆動に利用される。
【０００３】
ＢＷＲプラントの運転に伴い、ＢＷＲプラントの構造部材（機器または配管）から発生した腐食生成物が冷却水中に放出され、核燃料物質を含む燃料棒の外面に付着する。燃料棒外面に付着した腐食生成物に含まれる金属元素は、核燃料物質の核分裂で発生する中性子の照射により原子核反応を起こし、Ｃｏ−６０、Ｃｏ−５８、Ｃｒ−５１、Ｍｎ−５４およびＦｅ−５９等の放射性核種になる。これらの放射性核種の一部は、イオンとして冷却水中に溶出したり、クラッドと呼ばれる不溶性固体として冷却水中に再放出されたりする。冷却水中の放射性核種は、原子炉冷却材浄化系の浄化装置によって取り除かれるが、除去されなかった放射性核種は、冷却水とともに再循環系配管などを循環し、構成部材の冷却水に接触する表面に蓄積される。この結果、構成部材表面から放射線が放射され、定検作業時において従事者の放射線被ばくの原因となる。
【０００４】
原子力プラント運転時に、原子力プラント停止後における構造部材の線量率、並びにドライウェル全体の線量率分布を予測できれば、原子力プラントの定期検査の作業における遮蔽計画および人員計画を、定期検査前に、より適切に行うことができる。
【０００５】
例えば、特開２０１１−２５２８１７号公報は、原子力プラントの運転中に、原子力プラントの構造部材（例えば、配管）の線量率を監視する方法を記載している。この線量率監視方法では、配管内面に付着した測定対象の放射性核種（例えば、コバルト６０）から放出されるエネルギーが異なるカスケードγ線を、配管の外側に配置した一対の放射線検出器で検出し、それぞれの放射線検出器から出力された放射線検出信号を同時係数処理をして配管内面に付着した測定対象の放射性核種による線量率を測定している。
【０００６】
金属表面に保護皮膜を形成する方法が、特開昭６２−５６５８１号公報に記載されている。この原子力プラントの配管内面への放射性イオン（Ｃｏ−６０およびＣｏ−５８等）の蓄積速度が、その内面の腐食によって生成する酸化皮膜の成長速度に比例するために、腐食抑制効果の大きな酸化皮膜を前もって配管内面に生成させて配管表面線量率の低減を図っている。特開昭６２−５６５８１号公報では、この酸化皮膜の形成において、酸化皮膜の電気容量を交流インピーダンス応答解析で求め、モニタリングしたその電気容量の変化に基づいて配管内面に接触する水の溶存酸素濃度を調整している。これにより、配管内面に形成される酸化皮膜の厚みをより厚くしている。
【０００７】
特開２０１１−２３２１４５号公報は腐食電位センサを記載し、特開平９−９００８７号公報は中性子束モニタハウジング内に中性子束計測器を配置した状態を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２５２８１７号公報
【特許文献２】特開昭６２−５６５８１号公報
【特許文献３】特開２０１１−２３２１４５号公報
【特許文献４】特開平９−９００８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
原子力プラント運転時には、短半減期核種、例えば、Ｎ−１６、Ｎ−１３，Ｆ−１８およびＯ−１９等が原子炉圧力容器内の冷却水中に含まれている。これらの短半減期核種から放射されるγ線が、バックグラウンド放射線となり、冷却水と接触する構造部材の表面に蓄積された放射性核種から放出されるγ線を測定する上で、障害となる。このため、特開２０１１−２５２８１７号公報では、バックグラウンド放射線の影響を低減するために、ガンマ線を入射するコリメータの開口部を除いて複数の放射線検出器を放射線遮蔽体で覆い、さらに、エネルギー弁別装置を用いてエネルギーの低いガンマ線を除外している。
【００１０】
特開２０１１−２５２８１７号公報に記載された線量率監視装置では、放射線検出器を放射線遮蔽体で覆っている関係上、線量率監視装置の放射線検出部が大きくなって重いため、それなりの支持部材を用いてその放射線検出部を支持する必要がある。
【００１１】
そこで、発明者らは、放射線検出器を用いずに、原子力プラントの構造部材の線量率をより精度良く測定できる方法を検討した。
【００１２】
本発明の目的は、原子力プラントの構造部材の線量率をより精度良く測定することができる線量率測定方法および線量率測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、放射性核種を含む炉水に接する原子力プラントの構造部材の測定点においてその構造部材に取り付けられた保持部材に設けられてその構造部材と同じ材料で作られた一対の電極間の交流インピーダンスを、原子力プラントの運転中に炉水が一対の電極の表面に接触している状態で測定し、交流インピーダンスに基づいてその電極の表面における酸化皮膜の生成量を求め、酸化皮膜の生成量に基づいて酸化皮膜における放射性核種の蓄積量を求め、その蓄積量に基づいて測定点における構造部材の線量率を求めることにある。
【００１４】
一対の電極間の交流インピーダンスに基づいて電極の表面における酸化皮膜の生成量を求め、酸化皮膜の量に基づいて酸化皮膜における放射性核種の蓄積量を求め、その蓄積量に基づいて測定点における構造部材の線量率を求めているため、バックグラウンド放射線の影響を受けず、ＢＷＲプラントの運転中において一対の電極を設けた保持部材が取り付けられた、原子力プラントの炉水と接触する構造部材の線量率を精度良く求めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、原子力プラント運転中に、原子力プラントの構造部材の線量率をより精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の線量率予測方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図２】実施例１の線量率予測方法に用いられる線量予測装置の構成図である。
【図３】沸騰水型原子力プラントにおける、図２に示す線量予測装置の測定部の設置位置を示す説明図である。
【図４】電極間の交流インピーダンスを解析するための等価回路を示す説明図である。
【図５】図４に示す等価回路によって描かれるコールコールプロットを示す説明図である。
【図６】測定された交流インピーダンスＺの実数（Ｚreal）と測定された交流インピーダンスＺの虚数（Ｚimag）の関係を示す特性図である。
【図７】本発明の他の好適な実施例である実施例２の線量率予測方法に用いられる線量予測装置の構成図である。
【図８】本発明の他の好適な実施例である実施例３の線量率予測方法に用いられる線量予測装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明者らは、原子力プラントの構造部材である機器および配管の表面線量率を精度良く検出できる方法について検討を行った。この結果、発明者らは、機器および配管の、原子炉圧力容器内の放射性核種を含む冷却水、すなわち炉水と接触する表面に形成される酸化皮膜に、放射性核種が取り込まれ、その表面に形成される酸化皮膜の厚みの増加に伴って線量率が増加することに着目し、酸化皮膜の生成量を把握することにより線量率を求めることができると考えた。特に、炉水と接触する機器の表面のおよび配管の内面に生成される酸化皮膜は、クロムを主成分とする内層および鉄を主成分とする外層の二層からなっている。内層は構造部材の母材の表面に形成され、外層は内層の表面に形成される。炉水は外層の表面に接触する。
【００１８】
そこで、発明者らは、放射線検出器を用いないで、構造部材の線量率を得ることができる線量率測定方法について検討した。この検討により見出された線量率測定方法の概要を以下に説明する。
【００１９】
原子力プラントの構造部材の炉水と接触する表面に形成された酸化皮膜の生成量を測定するために、原子力プラントの構造部材と同じ材料で作られた一対の電極を、炉水と接触するように、構造部材の測定点に設置し、これらの電極間に電圧を印加して原子力プラント運転中においてその電極間の交流インピーダンスを測定する。測定された交流インピーダンスを用いて電極表面に生成された酸化皮膜の内層および酸化皮膜の外層のそれぞれの抵抗を求める。内層の抵抗に基づいて電極表面に生成された酸化皮膜の内層の量を、外層の抵抗に基づいてその腐食酸化皮膜の外層の量をそれぞれ算出する。腐食酸化皮膜の内層の量によりこの内層における放射性核種の蓄積量を求め、酸化皮膜の外層の量によりこの外層における放射性核種の蓄積量を求める。内層の放射性核種蓄積量および外層の放射性核種蓄積量の和を求め、これを上記の測定点での放射性核種蓄積量とする。一般的には、炉水は複数種類の放射性核種（例えば、Ｃｏ−６０、Ｃｏ−５８、Ｃｒ−５１、Ｍｎ−５４およびＦｅ−５９）を含むため、測定点での放射性核種蓄積量は、炉水に含まれる放射性核種毎に求められる。求められた或る測定点での放射性核種毎の蓄積量に基づいて、この測定点における放射性核種毎の線量率を求め、放射性核種毎の線量率を合計することによりこの測定点における線量率を求めることができる。このように、放射線検出器を用いないで、測定点の線量率を求めることができる。
【００２０】
この線量率測定方法を見出すために発明者らによって行われた検討の結果を以下に説明する。
【００２１】
炉水中の放射性イオンは、原子力プラントの構造部材の、炉水と接触する表面（例えば、配管の内面）に生成される酸化皮膜に取り込まれ、構造部材に蓄積することが知られている。炉水と接触する、構造部材の表面に生成される酸化皮膜が単層とみなせる場合には、放射性核種毎の蓄積量δは、酸化皮膜の生成量ΔＦに比例し、式（１）で表される。
【００２２】
δ＝α×ＣRI×ΔＦ          ……（１）
ここで、αは酸化皮膜における該当する放射性核種に対する放射性核種蓄積係数、ＣRIは炉水中の該当する放射性核種の濃度である。
【００２３】
炉水と接触する、構造部材の表面に生成される酸化皮膜が単層とみなせない場合には、式（１）のみで放射性核種毎の蓄積量δを求めることはできない。例えば、ＢＷＲプラントの再循環系配管はステンレス鋼で出来ており、その内面に生成される酸化皮膜は、前述したように、クロムを主成分とする内層および鉄を主成分とする外層を含んでいる。ステンレス鋼表面に生成する酸化皮膜の内層および外層それぞれの成長挙動は接触する炉水の水質によって変化し、内層および外層のそれぞれの放射性核種付着係数αは異なっている。
【００２４】
発明者らは、構造部材の表面に生成される酸化皮膜が二層の場合であっても、測定点における構造部材の表面に生成する酸化皮膜の内層および外層それぞれの生成量を弁別して測定すれば、内層および外層それぞれにおける放射性核種の蓄積量が求めることができ、内層および外層それぞれの放射性核種の蓄積量の和から測定点における構造部材の放射性核種蓄積量を求めることで、求めた放射性核種蓄積量により測定点の線量率を求めることができると考えた。
【００２５】
酸化皮膜の内層および外層それぞれの生成量を弁別して測定する方法を、以下に説明する。
【００２６】
酸化皮膜の内層および外層それぞれの生成量を弁別して測定するために、図２に示すように、一対の電極（作用極３および対極４）を、測定点において、原子力プラントの構造部材、例えば、原子炉圧力容器に接続されて炉水が流れる配管内に、その炉水と接触するように配置する。この一対の電極は、測定点における構造部材、例えば配管と同じ材料で構成される。一対の電極である作用極と対極は、配管内で互いに対向して配置される。これらの電極はポテンショスタットに接続されているため、原子力プラントが運転されている状態で作用極と対極の間に発生する電位差をポテンショスタットにより測定する。次に、測定した電位差に交流電圧を重畳させた電圧を作用極に印加する。この交流電圧は、作用極と対極の間の交流インピーダンスが測定可能で且つ可能な限り低い値の交流電圧とする。交流電圧の値が大きすぎると、電極の表面で電気化学反応が起こり、電極の表面に生成される酸化皮膜が変質するなどの問題が生じ、一方、その交流電圧の値が低すぎるとＳＮ比が低下し、交流インピーダンスの測定が不正確になる。このため、作用極と対極の間に印加する電圧は、具体的には、５〜１０ｍＶが適切である。
【００２７】
そして、周波数応答解析装置を用いて、上記の交流電圧の周波数を変えて作用極と対極の間の交流インピーダンスを測定する。この周波数の可変範囲は０．１ｍＨｚから１００ｋＨｚの範囲が適切である。しかし、低周波数の領域ほど、交流インピーダンスの測定に時間が必要となり、測定間隔が長くなってしまうため、周波数の下限は１ｍＨｚ程度が望ましい。また、周波数が増大するとノイズの影響を受け易く、また、本測定の目的である内層および外層の生成量を求めるには交流インピーダンスのうち１０Ｈｚ以下の周波数に対する応答を用いる。このため、交流電圧の実用上の周波数範囲は１ｍＨｚ〜１０Ｈｚで十分である。
【００２８】
図４は電極間の交流インピーダンスを解析するための等価回路を示しており、図５はこの等価回路によって描かれるコールコールプロットを示している。図４において、Ｒinは内層の抵抗、Ｒoutは外層の抵抗、Ｃinは内層の容量、Ｃoutは外層の容量、Ｒctは電荷移動抵抗、Ｃdlは電気二重層容量、Ｚｗはワールブルグインピーダンス、およびＲsolは溶液抵抗である。図５において、ωmax,outは外層による半円の頂点の周波数、およびωmax,inは内層による半円の頂点の周波数である。
【００２９】
配管内に配置された作用極および対極を同じ大きさの平行な平板とした場合、それぞれの電極表面の幾何学的条件および水化学的条件は等しく、電極表面に生成する腐食酸化皮膜も、両者で同じと考えることができる。一般的に、酸化皮膜である内層および外層の容量Ｃin、Ｃoutは電気二重層容量Ｃdlに比べて大きいため、測定される交流インピーダンスにおける内層および外層のそれぞれの応答は、電気二重層の応答よりも低周波数側に現れる。よって、図５に示すように、電極間の交流インピーダンスをコールコールプロットで示した場合、フィッティングにより得られる低周波数側の半円の半径が、酸化皮膜の内層の抵抗値Ｒinおよび酸化皮膜の外層の抵抗値Ｒoutに相当する。
【００３０】
測定される交流インピーダンスにおける、酸化皮膜の応答による半円の頂点の周波数ωmaxと酸化皮膜の時定数τには、式（２）の関係がある。
【００３１】
τ＝１／（２π×ωmax）            ……（２）
さらに、酸化皮膜の時定数τと酸化皮膜の容量Ｃおよび酸化皮膜の抵抗Ｒ、ならびに酸化皮膜の比誘電率εおよび酸化皮膜の比抵抗ρは、式（３）の関係がある。
【００３２】
τ＝Ｃ×Ｒ＝ε×ρ                ……（３）
酸化皮膜の比誘電率εおよび酸化皮膜の比抵抗ρは、酸化皮膜を構成する化合物に特有の値である。そのため、酸化皮膜の内層および外層を構成する化合物の時定数τが異なれば、低周波側の２つの半円がそれぞれ内層および外層のどちらによる応答かを解析によって判別できる。例えば、ステンレス鋼表面に生成する酸化皮膜の内層および外層は、それぞれクロムおよび鉄が主成分の酸化物であり、これらの時定数は、τin（内層の時定数）＞τout（外層の時定数）である。
【００３３】
また、酸化皮膜の抵抗Ｒ、厚みＴ、比抵抗ρおよび面積Ａは式（４）の関係がある。
【００３４】
Ｒ＝（Ｔ／Ａ）×ρ              ……（４）
式（４）から分かるように、酸化皮膜の厚みＴに比例して酸化皮膜の抵抗Ｒは増加する。このため、酸化皮膜の抵抗Ｒの増減から、酸化皮膜の厚みＴの増減、すなわち、酸化皮膜の生成量ΔＦを求めることができる。
【００３５】
以上のように、交流インピーダンスを解析することにより、酸化皮膜の内層および外層それぞれの生成量を弁別して測定できる。
【００３６】
さらに、求めた酸化皮膜の内層および外層のそれぞれの生成量ΔＦを別々に式（１）に代入することにより、内層および外層における放射性核種の蓄積量をそれぞれ求めることができ、内層における放射性核種の蓄積量と外層における放射性核種の蓄積量の和から、測定点における放射性核種の蓄積量を得ることができる。
【００３７】
発明者らは、ステンレス鋼製配管にステンレス鋼製分岐管を取り付け、作用極および対極をステンレス鋼製分岐管内に配置した実験装置（図２に示す配管１２、分岐管１３および測定部２を含む構造）を作製し、この実験装置を用いて作用極および対極の表面に生成される酸化皮膜の内層および外層のそれぞれの抵抗の測定を行った。ステンレス鋼製分岐管の一端は開放されてステンレス鋼製配管に連絡され、ステンレス鋼製分岐管の他端は封鎖されている。作用極および対極はステンレス鋼製分岐管内に配置され、作用極に接続されたリード線および対極に接続されたリード線が、ステンレス鋼製分岐管の封鎖された端部から外部に取り出され、ポテンショスタットに接続される。
【００３８】
作用極および対極は、ステンレス鋼製配管と同じ材質である、１．５×０．４×０．１ｃｍのステンレス鋼の平板を用い、作用極と対極の間の間隔は０．５ｍｍにした。ＢＷＲプラントの炉水と同じ条件である２８０℃の純水をステンレス鋼製配管に通水し、ステンレス鋼製分岐管内もこの純水で満たした。ステンレス鋼製分岐管内に配置された作用極および対極のそれぞれの表面は、その純水に接触している。ステンレス鋼製配管内に純水を通水しながら、作用極および対極に印加した交流電圧の周波数を１ｍＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内で変化させ、作用極と対極の間の交流インピーダンスを測定した。
【００３９】
測定された交流インピーダンスは、作用極と対極の間に存在する炉水である純水の抵抗を含む。純水の２８０℃における抵抗率は４．２×１０5Ω・ｃｍと大きいため、作用極と対極の間に存在する純水の抵抗の影響により、作用極と対極の間を流れる電流が小さくなって、外来ノイズの影響を受けやすくなり、測定誤差が大きくなる。この測定誤差を低減するためには、作用極と対極の間隔を狭くし、炉水の抵抗による影響を低減する必要がある。一方、作用極と対極が接触すると交流インピーダンスの測定が不可能となるため、裕度を考慮し、作用極と対極の間隔は具体的には０．５〜３．０ｍｍが望ましい。
【００４０】
作用極および対極は、測定した交流インピーダンスの解析を簡単にするため、構造部材と同じ材料を用いた同一面積の平行平板であることが望ましい。また、異種間金属接触による腐食および熱起電力の発生を抑制するため、上記の２本のリード線は、少なくともステンレス鋼製分岐管内の高温部においては、作用極および対極と同じ材料であることが望ましい。
【００４１】
上記の実験装置を用いて測定した、作用極と対極の間の交流インピーダンスの一例を、図６に示す。交流インピーダンスの測定結果において、図６に示すように、高周波数領域において一つの半円が、低周波数領域において重なった二つの半円が現れた。白丸で示した１０Ｈｚ以下の低周波数領域に現れた、重なった二つの半円が、内層および外層におけるそれぞれの応答に相当する。
【００４２】
図６に示された、測定された交流インピーダンスＺを、図５に示された等価回路を基に解析した。
【００４３】
図５に示された等価回路は式（５）で表わされる。
【００４４】
Ｚ＝ｉ／（１／Ｒin＋ｉωＣin）＋１／（１／Ｒout＋ｉωＣout）＋１／（１／（Ｒct＋Ｚｗ）＋ｉωＣdl）                  ……（５）
ここで、Ｚｗはワールブルグインピーダンス、Ｚｗ＝１／Ｙ0（ｉω）1/2、およびＹ0は炉水に含まれる酸化剤および還元剤、すなわち、溶存酸素および溶存水素の濃度と拡散係数によって決まる定数である。
【００４５】
式（５）で表された交流インピーダンスＺを複素式（６）で表わすと、Ｚ’およびＺ’’はそれぞれ式（７）および（８）で表わされる。
【００４６】
Ｚ＝Ｚ’−ｉＺ’’                ……（６）
Ｚ’＝Ｒin／（１＋ω2Ｒin2Ｃin2）＋Ｒout／（１＋ω2Ｒout2Ｃout2）＋（Ｒct＋１／（√２Ｙ0ω1/2））／（１＋√２Ｃdlω1/2／Ｙ0＋Ｃdl2ω／Ｙ02＋√２ＲctＣdl2ω3/2／Ｙ0＋Ｒct2Ｃdl2ω）                      ……（７）
Ｚ’’＝ωＲin2Ｃin／（１＋ω2Ｒin2Ｃin2）＋ωＲout2Ｃout／（１＋ω2Ｒout2Ｃout2）＋（Ｒct2Ｃdlω＋（２ＲctＣdlω−１）／（√２Ｙ０ω1/2）＋√２Ｃdl／Ｙ0）／（１＋√２Ｃdlω1/2／Ｙ0＋Ｃdl2ω／Ｙ02＋√２ＲctＣdl2ω3/2／Ｙ0＋Ｒct2Ｃdl2ω）    ……（８）
ωに、測定に使用した範囲内の周波数（１ｍＨｚ〜１００ｋＨｚ）を代入し、各周波数において測定されたインピーダンスから得られたＺ’およびＺ’’をそれぞれ式（７）および（８）に代入し、最小二乗法によって最適なＲiｎ、Ｃin、Ｒout、Ｃout、Ｒct、ＣdlおよびＺｗを求めた。
【００４７】
フィッティングの結果、測定された交流インピーダンスＺに基づいて内層の抵抗Ｒinおよび外層の抵抗Ｒoutの値が得られた。内層の抵抗Ｒinが６．７ｋΩであり、外層の抵抗Ｒoutが１．７ｋΩであった。
【００４８】
以上より、炉水と同じ条件である温度２８０℃の純水において、初めて酸化皮膜の内層および外層のそれぞれの抵抗を弁別して測定できた。これにより、酸化皮膜の内層および外層のそれぞれの生成量を弁別して測定することができる。さらに、求められた酸化皮膜の内層および外層のそれぞれの生成量を式（１）に別々に代入して内層および外層のそれぞれに蓄積された放射性核種の蓄積量を算出し、これらの蓄積量を合計することで、原子力プラント運転中に測定点における放射性核種蓄積量を求めることが可能となる。このため、原子力プラントの各測定点における構造部材の放射性核種蓄積量を基に、各測定点の線量率が求められ、これらの線量率を用いて原子炉格納容器のドライウェル内の線量率分布を求めることができる。
【００４９】
ステンレス鋼製の構造部材以外の、多層の酸化皮膜が生成される材料、例えば、ニッケル基合金で作られた構造部材における線量率も同様に求めることができる。また、多層の酸化皮膜ではなく、単層の酸化皮膜が生成される材料、例えば、炭素鋼で作られた構造部材における線量率も同様に求めることができる。
【００５０】
以上に述べた検討結果を反映した、本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００５１】
本発明の好適な一実施例である実施例１の線量率測定方法を以下に説明する。
【００５２】
まず、本実施例の線量率測定方法が適用される沸騰水型原子力プラント（ＢＷＲプラント）を、図３を用いて説明する。
【００５３】
ＢＷＲプラントは、炉心１６を内蔵した原子炉圧力容器１５、タービン２３、復水器２４、再循環系、給水系および原子炉浄化系を備えている。原子炉圧力容器１５は原子炉格納容器３０内に設置されている。
【００５４】
炉心１６の上方に配置された気水分離器１７、および気水分離器１７の上方に配置された蒸気乾燥器１８が、原子炉圧力容器１５内に設置されている。核燃料物質を含む複数の燃料棒を有する複数の燃料集合体が、炉心１６に装荷されている。再循環系は再循環ポンプ２１および再循環系配管２０を有する。再循環ポンプ２１が設けられた２系統の再循環系配管２０が、原子炉圧力容器１５に接続される。
【００５５】
原子炉圧力容器１５に接続された主蒸気配管２２が、タービン２３に接続される。タービン２３は復水器２４上に設置される。給水系は、給水配管２５および給水ポンプ２６等を有する。給水ポンプ２６が設けられた給水配管２５が、復水器２４および原子炉圧力容器１５に接続される。
【００５６】
原子炉浄化系は、再循環系配管２０と給水配管２５を接続する浄化系配管２７を有し、浄化系ポンプ２８および浄化装置２９を浄化系配管２７に設けている。原子炉圧力容器１５の底部に接続されたドレン配管４４が、浄化系配管２７に接続される。
【００５７】
ＢＷＲプラントの運転中、原子炉圧力容器１５内で炉心１６の周囲に形成されたダウンカマ１９内の炉水が、再循環ポンプ２１の駆動により再循環系配管２０内に流入し、原子炉圧力容器１５内でダウンカマ１９内に配置されたジェットポンプ（図示せず）に供給される。ジェットポンプから吐出された炉水は、炉心１６に供給される。この炉水は、炉心１６に装荷された燃料集合体内の燃料棒に含まれた核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、一部が蒸気になる。蒸気は、気水分離器１７および蒸気乾燥器１８で水分を分離した後、主蒸気配管２２を通してタービン２３に供給され、タービン２３を回転させる。タービン２３に連結された発電機（図示せず）も回転し、電力が発生する。
【００５８】
タービン２３から排気された蒸気は、復水器２４で凝縮されて水になる。この水は、給水として、給水ポンプ２６で昇圧され、給水配管２５を通して原子炉圧力容器１５に供給される。再循環系配管２０内を流れる炉水の一部は、浄化系配管２７内に流入し、浄化装置２９で浄化される。浄化された炉水は、浄化系配管２７および給水配管２５を通って原子炉圧力容器１５に戻される。
【００５９】
気水分離器１７で蒸気と分離された炉水は、ダウンカマ１９内に導かれて給水配管２５から供給される給水と混合され、ジェットポンプにより炉心１６に供給される。
【００６０】
本実施例の線量率測定方法に用いられる線量率測定装置１を、図２を用いて説明する。線量率測定装置１は、電極ホルダ５に取り付けられた一対の電極である作用極３および対極４、ポテンショスタット７、周波数応答解析装置８および演算装置９を有する。電極ホルダ５が筺体６に取り付けられる。作用極３、対極４および電極ホルダ５は、線量率測定装置１の測定部２を構成する。作用極３は電極ホルダ５および筺体６内を通るリード線１０に接続され、リード線１０はポテンショスタット７に接続される。対極４は電極ホルダ５および筺体６内を通るリード線１１に接続され、リード線１１はポテンショスタット７に接続される。ポテンショスタット７が周波数応答解析装置８に接続され、周波数応答解析装置８が演算装置９に接続される。
【００６１】
ＢＷＲプラントにおいて、線量率測定装置１が取り付けられる測定点は、図３に示す測定点Ａ〜Ｅである。測定点Ａ〜Ｅは原子炉格納容器３０内のドライウェルに配置されている。測定点ＡおよびＢは１本の再循環系配管２０に設定され、測定点ＣおよびＤは他の１本の再循環系配管２０に設定される。測定点ＢおよびＣは再循環ポンプ２１の上流に位置し、測定点ＡおよびＤは再循環ポンプ２１の下流に位置する。測定点Ｅは浄化系ポンプ２８の上流で浄化系配管２７に設定される。測定点Ａ〜Ｅでは、一端部が封鎖された分岐管（電極支持管状部材）１３が該当する配管１２に取り付けられる。分岐管１３内は、配管１２と連通している。
【００６２】
配管１２は、原子炉圧力容器１５に連絡されており、内部を炉水が流れている。分岐管１３内も炉水で満たされている。筺体６に取り付けられた電極ホルダ５は分岐管１３内に配置される。筺体６は、気密性を保って分岐管１３の封鎖された端部を貫通し、この端部に取り付けられる。電極ホルダ５に取り付けられた作用極３および対極４は、分岐管１３に形成されて配管１２内に連通する開口部に配置され、その炉水と接触する。
【００６３】
電極ホルダ５は、作用極３および対極４の間隔を一定に維持するとともに、これらの電極間に十分な電気抵抗を確保する。電極ホルダ５は、例えば、２８０℃の炉水中でも使用可能で且つ耐放射線の高い樹脂（ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂など）および無機絶縁材料（アルミナ、ジルコニアなど）のいずれかで作製される。電極ホルダ５は、作用極３および対極４を固定するため、例えば、電極を挿入するためのスリットを有する。
【００６４】
作用極３および対極４のそれぞれは、同じ面積を有する平板である。配管１２内を流れる炉水と接触する作用極３および対極４の、互いに対向する表面における水化学的条件を、測定部２が配置される位置での配管１２の、炉水に接触する内面における水化学的条件と等しくするため、作用極３および対極４の間で炉水を流動させる必要がある。このため、作用極３および対極４は配管１２の軸方向において配管１２の軸心に平行に配置される。作用極３および対極４は互いに平行に配置され、作用極３と対極４の間の間隔は０．５ｍｍになっている。また、作用極３および対極４は、分岐管１３が取り付けられる配管１２の材質と同じ材質で作られている。
【００６５】
測定点Ａ〜Ｄのそれぞれでは分岐管１３が取り付けられる配管１２、すなわち、再循環系配管２０はステンレス鋼製であるため、測定点Ａ〜Ｄのそれぞれに配置された各測定部２の作用極３および対極４はステンレス鋼で作られている。測定点Ａ〜Ｄのそれぞれに配置された各測定部２の作用極３および対極４にそれぞれ接続されたリード線１０および１１は、異種間金属接触による腐食および熱起電力の発生を抑制するため、少なくとも分岐管１３内では、作用極３および対極４と同じ材料、すなわち、ステンレス鋼であることが望ましい。測定点Ｅでは分岐管１３が取り付けられる配管１２、すなわち、浄化系配管２７は炭素鋼製であるため、測定点Ｅに配置された測定部２の作用極３および対極４は炭素鋼で作られている。測定点Ｅに配置された測定部２の作用極３および対極４にそれぞれ接続されたリード線１０および１１も、同様に、少なくとも分岐管１３内では、作用極３および対極４と同じ材料、すなわち、炭素鋼であることが望ましい。
【００６６】
リード線１０および１１と筺体１２との間には、電気絶縁体（図示せず）が配置され、リード線１０および１１と筺体１２とが電気的に接続されることを防止している。この電気絶縁体は、２８０℃の炉水中でも使用可能かつ耐放射線の高い樹脂および無機絶縁材料のいずれかで作製される。
【００６７】
線量率測定装置１を用いた本実施例の線量率測定方法を、図１に示す手順に基づいて以下に説明する。ＢＷＲプラントにおいて、測定部２が、前述したように、測定点Ａ〜Ｅにそれぞれ配置されている。本実施例の線量率測定方法の、図１に示すステップＳ１〜Ｓ７の各工程は、ＢＷＲプラントの運転中に行われる。このため、測定点Ａ〜Ｅが設定された再循環系配管２０および浄化系配管２７内には炉水が流れており、各測定点に配置された作用極３および対極４は流動している炉水と接触している。ＢＷＲプラントの運転中に、酸化皮膜が、炉水と接触する作用極３および対極４のそれぞれの表面に生成される。
【００６８】
まず、ステンレス鋼製の再循環系配管２０に設定された測定点Ａ〜Ｄのそれぞれにおける線量率の測定を、ステップＳ１〜Ｓ５の各工程に基づいて説明する。ステップＳ２〜Ｓ５の各演算は、各測定点に対応して配置されたそれぞれの線量率測定装置１の演算装置９で行われる。ステップＳ６の演算は、各線量率測定装置１の演算装置９で求められたステップＳ５で得られた情報（各測定点での線量率）を入力した他の演算装置で行われる。しかしながら、演算装置９は、線量率測定装置１ごとに設けないで各線量率測定装置１で共用化し、各線量率測定装置１の周波数応答解析装置８で測定したそれぞれの測定点での交流インピーダンスを入力する１つの演算装置９で、ステップＳ２〜Ｓ６の各工程の演算を行っても良い。
【００６９】
電極間の交流インピーダンスを測定する（ステップＳ１）。ポテンショスタット７は、測定点Ａ〜Ｅのそれぞれに配置された作用極３と対極の間に発生する電位差を測定し、測定された電位差に交流電圧を重畳させた、５〜１０ｍＶの範囲内の電圧（例えば、１０ｍＶ）を作用極３に印加する。周波数応答解析装置８を用いて、作用極３に印加した交流電圧の周波数を変えて作用極３と対極４の間の交流インピーダンスを測定する。測定された交流インピーダンスは周波数応答解析装置８から演算装置９に入力される。
【００７０】
交流インピーダンスを用いて電極表面に生成された酸化皮膜の内層の抵抗Ｒinおよび外層の抵抗Ｒoutを算出する（ステップＳ２）。演算装置９は、入力された交流インピーダンスを、予め設定された等価回路を基に解析する。解析に用いる等価回路は、測定部２の作用極３および対極４の材料に対応して適切な等価回路が選ばれる。例えば、測定点Ａ〜Ｄに配置された作用極３および対極４はステンレス鋼製であるため、これらの電極の表面に生成された酸化皮膜の内層の抵抗Ｒinおよび外層の抵抗Ｒoutは、図４に記載された等価回路を基に、式（５）を用いたフィッティングによって算出される。
【００７１】
内層および外層のそれぞれの抵抗に基づいて、電極表面に生成された酸化皮膜の内層および外層のそれぞれの生成量を算出する（ステップＳ３）。演算装置９は、内層の抵抗Ｒinおよび外層の抵抗Ｒoutを式（４）に別々に代入して酸化皮膜の内層の厚みＴinおよび酸化皮膜の外層の厚みＴoutをそれぞれ算出する。作用極３および対極４のそれぞれの表面における水化学条件と、これらの電極が配置された測定点における配管（ＢＷＲプラントの構造部材）１２の内面における水化学条件が等しいため、測定点における配管１２の内面に生成された酸化皮膜の内層の厚みは電極の表面に生成された酸化皮膜の内層の厚みＴinと等しいとみなすことができ、その配管１２の内面に生成された酸化皮膜の外層の厚みはその電極の表面に生成された酸化皮膜の外層の厚みＴoutと等しいとみなすことができる。演算装置９は、内層の厚みＴinの変化に基づいてその内層の生成量ΔＦinを算出し、外層の厚みＴoutの変化に基づいてその外層の生成量ΔＦoutを算出する。
【００７２】
測定点における構造部材への放射性核種毎の蓄積量を求める（ステップＳ４）。演算装置９は、炉水に含まれる放射性核種毎に、ステップＳ３で求めた内層の生成量ΔＦinおよび外層の生成量ΔＦoutを別々に式（１）に代入して、酸化皮膜の内層における放射性核種毎の蓄積量δinおよび外層における放射性核種毎の蓄積量δoutをそれぞれ算出する。内層及び外層における放射性核種毎の蓄積量の算出に際して、式（１）に、蓄積量を算出する放射性核種毎に酸化皮膜の放射性核種蓄積係数αおよび炉水中の放射性核種濃度ＣRIを式（１）に代入する必要がある。このため、例えば、浄化装置１９より上流の位置で浄化系配管２７から炉水をサンプリングし、サンプリングした炉水の核種分析を行うことによって炉水に含まれている各放射性核種の濃度を知ることができる。炉水には、Ｃｏ−６０、Ｃｏ−５８、Ｃｒ−５１、Ｍｎ−５４およびＦｅ−５９等の放射性核種が含まれており、その核種分析により、Ｃｏ−６０、Ｃｏ−５８、Ｃｒ−５１、Ｍｎ−５４およびＦｅ−５９のそれぞれの濃度を得ることができる。ＢＷＲプラント等の原子力プラントの構造部材の線量率は、実質的に、構造部材に蓄積されたＣｏ−６０、Ｃｏ−５８、Ｃｒ−５１、Ｍｎ−５４およびＦｅ−５９によって決まる。このため、酸化皮膜の内層および外層のそれぞれに蓄積されたＣｏ−６０、Ｃｏ−５８、Ｃｒ−５１、Ｍｎ−５４およびＦｅ−５９のそれぞれの蓄積量を求めることによって、構造部材の線量率を特定することができる。放射性核種蓄積係数αは、放射性核種によって異なり、酸化皮膜の組成（例えば、ステンレス鋼の表面に形成された酸化皮膜の内層および外層、および炭素鋼の表面に形成された酸化皮膜）によっても異なる。ここでは、再循環系配管２０を対象にしているため、ステンレス鋼の表面に形成される酸化皮膜の内層および外層に対するそれぞれの放射性核種蓄積係数αが用いられる。
【００７３】
まず、酸化皮膜の内層を対象にＣｏ−６０、Ｃｏ−５８、Ｃｒ−５１、Ｍｎ−５４およびＦｅ−５９のそれぞれの蓄積量が式（１）により求められる。例えば、内層におけるＣｏ−６０の蓄積量は、式（１）に、内層におけるＣｏ−６０の放射性核種蓄積係数α、核種分析で求められた炉水のＣｏ−６０濃度およびステップＳ３で求めた内層の生成量ΔＦinを代入することによって算出される。また、内層におけるＣｒ−５１の蓄積量は、式（１）に、内層におけるＣｒ−５１の放射性核種蓄積係数α、核種分析で求められた炉水のＣｒ−５１濃度およびステップＳ３で求めた内層の生成量ΔＦinを代入することによって算出される。内層におけるＣｏ−５８、Ｍｎ−５４およびＦｅ−５９のそれぞれの蓄積量も、同様に、式（１）で算出される。
【００７４】
酸化皮膜の外層についても、ステップＳ３で求めた外層の生成量ΔＦout、およびＣｏ−６０、Ｃｏ−５８、Ｃｒ−５１、Ｍｎ−５４およびＦｅ−５９のそれぞれの放射性核種蓄積係数αおよび炉水中の濃度を、式（１）に同様に代入して、外層におけるＣｏ−６０、Ｃｏ−５８、Ｃｒ−５１、Ｍｎ−５４およびＦｅ−５９のそれぞれの蓄積量を算出する。
【００７５】
演算装置９は、放射性核種毎に内層における放射性核種の蓄積量δinおよび外層における放射性核種の蓄積量δoutを合計することにより、測定点での各放射性核種における蓄積量δを算出する。
【００７６】
各放射性核種の蓄積量δに基づいて測定点における線量率を求める（ステップＳ５）。演算装置９は、測定点ごとに各放射性核種に対して算出した同じ種類の放射性核種の蓄積量δの測定開始以降の合計を、各測定点に蓄積された放射性核種毎の蓄積総量として算出し、測定点ごとに、各放射性核種の蓄積総量を基に各放射性核種の線量率を算出し、算出した各放射性核種の線量率を合計して測定点における線量率とする。
【００７７】
各測定点における線量率は、放射性核種の蓄積による増加分だけでなく。半減期により減少する分も考慮する必要がある。測定ｍ回目までの或る測定点における放射性核種毎のの総蓄積量δtotalは、半減期を考慮した式（９）で表わすことができる。
【００７８】
【数１】
2014185983.tif 000003
【００７９】
ここで、λは放射性核種の半減期および測定の間隔で決まる減衰係数である。
【００８０】
例えば、測定点におけるＣｏ−６０による線量率ＩCo-60は、式（１０）で表わすことができる。
【００８１】
ＩCo-60＝μsm,Co-60×Ｔsm×γCo-60×δtotal,Co-60          ……（１０）
ここで、μsm,Co-60は測定点における構造部材のＣｏ−６０による放射線に対する線減弱係数、Ｔsmは測定点構造材の厚み、γCo-60はＣｏ−６０の蓄積量を線量率に換算するための系数、δtotal,Co-60は測定点におけるＣｏ−６０の総蓄積量である。同様に、Ｃｏ−５８、Ｃｒ−５１、Ｍｎ−５４およびＦｅ−５９の測定点における線量率を求め、これらを合計することで測定点の線量率を求めることができる。
【００８２】
次に、炭素鋼製の浄化系配管２７に設定された測定点Ｅにおける線量率の測定を、ステップＳ１〜Ｓ５の各工程に基づいて説明する。
【００８３】
測定点Ｅに配置された測定部２の作用極３および対極４は、浄化系配管２７と同様に炭素鋼製である。炭素鋼製の作用極３、対極４および浄化系配管２７の炉水と接触する面には、ステンレス鋼の場合と異なり、単層の酸化皮膜が形成される。この測定点Ｅにおける線量率を求めるために実施されるステップＳ１〜Ｓ５の各工程では、前述の測定点Ａ〜Ｄのそれぞれにおける線量率を求めるために実施されたステップＳ１〜Ｓ５の各工程で実施された各処理が行われる。しかしながら、炭素鋼が用いられる測定点Ｅを対象にして行われる線量率の算出においては、ステップＳ２〜Ｓ４の各演算は、内層および外層ごとではなく一層の酸化皮膜に対して行われる。ステップＳ２〜Ｓ４の各演算を行うことにより測定点Ｅにおける放射性核種毎の蓄積量δが求められ、この放射性核種毎の蓄積量δを用いて測定点Ｅにおける線量率が前述したように求められる。
【００８４】
原子炉格納容器のドライウェル内の線量率分布を求める（ステップＳ６）。演算装置９は、ＢＷＲプラントにおいて原子炉格納容器のドライウェル内に設定された測定点Ａ〜Ｅを含む複数の測定点において求められたそれぞれの線量率を用いて、ドライウェル内の線量率分布を求める。
【００８５】
原子力プラントが運転停止されるかを判定する（ステップＳ７）。原子力プラント、すなわち、一つの運転サイクルにおけるＢＷＲプラントの運転が停止されるかを判定する。その運転が停止されない場合、すなわち、ステップＳ７の判定が「Ｎｏ」である場合には、ＢＷＲプラントの運転が継続されるので、ステップＳ１〜７の工程が繰り返される。その運転が停止される場合、すなわち、ステップＳ７の判定が「Ｙｅｓ」である場合には、その運転サイクルにおける本実施例の線量率の計測が終了する。
【００８６】
ステップＳ５で求めた各測定点での線量率、およびステップＳ６で求めたドライウェル内の線量率分布は、演算装置９から表示装置（図示せず）に出力され、この表示装置に表示される。
【００８７】
ステップＳ２の処理を実行している演算装置９は酸化皮膜の抵抗を算出する抵抗演算装置（第１演算装置）であり、ステップＳ３の処理を実行している演算装置９は酸化皮膜の生成量を算出する生成量演算装置（第２演算装置）であり、ステップＳ４の処理を実行している演算装置９は放射性核種の蓄積量を算出する蓄積量演算装置（第３演算装置）であり、ステップＳ５の処理を実行している演算装置９は線量率を算出する線量率演算装置（第４演算装置）である。ステップＳ６の処理を実行している他の演算装置は線量率分布を算出する線量率分布演算装置（第５演算装置）である。
【００８８】
本実施例によれば、配管内を流れる炉水と接触するようにＢＷＲプラントの配管内に配置された互いに対向する一対の電極間の交流インピーダンスを測定し、この交流インピーダンスに基づいて電極の表面に生成された酸化皮膜の生成量を求め、酸化皮膜の生成量に基づいて酸化皮膜に蓄積された放射性核種の量を求め、この放射性核種の量に基づいて一対の電極が配置された配管の線量率を求めているので、放射線検出器を用いないで、配管の線量率を精度良く求めることができる。特に、一対の電極間に生じる交流インピーダンスは、バックグラウンド放射線の影響を受けないでの、ＢＷＲプラントの運転中において一対の電極が配置された配管の線量率を精度良く求めることができる。
【００８９】
本実施例では、一つの運転サイクルのＢＷＲプラントの運転中における複数の時点で算出した配管の線量率の変化に基づいて、その運転サイクルでのＢＷＲプラントの運転終了後の線量率を精度良く予測することができる。
【００９０】
ステンレス鋼製の配管のように、内層および外層を含む酸化皮膜が炉水と接触する内面に生成される配管であっても、この配管内で炉水に接触されるように配置された一対の電極間の交流インピーダンスを測定し、この交流インピーダンスに基づいて、酸化皮膜の内層および外層のそれぞれの生成量、および内層及び外層のそれぞれにおける放射性核種の蓄積量を求めているため、一対の電極が配置された位置での線量率をさらに精度良く求めることができる。
【実施例２】
【００９１】
本発明の他の好適な実施例である実施例２の線量率予測方法を、図７を用いて説明する。本実施例の線量率予測方法では、図７に示された線量率測定装置１Ａが用いられる。線量率測定装置１Ａは、実施例１で用いられる線量率測定装置１において測定部２を測定部２Ａに替えた構成を有する。線量率測定装置１Ａの他の構成は線量率測定装置１と同じである。測定部２Ａは線量率測定装置１の測定部２に腐食電位センサのセンサ測定部３１を追加した構成を有する。本実施例で用いられる腐食電位センサは、特開２０１１−２３２１４５号公報に記載された腐食電位センサである。この腐食電位センサも、配管に設けられた分岐管内に挿入されてこの配管内を流れる炉水と接触する。
【００９２】
腐食電位センサと実施例１で用いられる線量率測定装置１を別々に配管に取り付ける場合には、それぞれに対応して分岐管を配管に取り付ける必要がある。
【００９３】
これに対し、本実施例で用いられる線量率測定装置１Ａは、配管１２に取り付けられた分岐管１３を共有し、作用極３、対極４、および腐食電位センサのセンサ測定部３１を一つの分岐管１３内に配置している。この腐食電位センサは、例えば、特開２０１１−２３２１４５号公報の図３に示された腐食電位センサである。この腐食電位センサのセンサ測定部３１は、作用極３および対極４と共に電極ホルダ５の先端部に取り付けられ、電位検出部、絶縁体および銀／塩化銀電極を有する。電位検出部が絶縁体の先端部に取り付けられ、この絶縁体が電極ホルダ５に取り付けられる。銀／塩化銀電極は絶縁体内に配置され、銀／塩化銀電極に接続されたセンサ用リード線３２が電極ホルダ５および筺体６内を通過して分岐管１３の外部まで達している。センサ用リード線３２はエレクトロメータ（図示せず）に接続される。センサ用リード線３２は、作用極３に接続されたリード線１０および対極４に接続されたリード線１１と接触しないように、電極ホルダ５および筺体６内に配置される。
【００９４】
腐食電位センサも再循環系配管２０および浄化系配管２７に設置される。このため、センサ測定部３１は、前述の測定点Ａ〜Ｅでそれらの配管にそれぞれ取り付けられた各分岐配管１３内に、作用極３および対極４と共に配置される。
【００９５】
本実施例では、作用極３と対極４の間に発生する交流インピーダンスを測定し、この交流インピーダンスに基づいて実施例１と同様に各測定点での配管の線量率を求めることができる。この線量率の測定と共に、同じ測定点における構造部材、すなわち、配管１２の腐食電位を測定することができる。
【００９６】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。さらに、本実施例は、作用極３、対極４、および腐食電位センサのセンサ測定部３１を一つの分岐管１３内に配置しているため、分岐管１３の配管１２への取り付け箇所が低減され、作用極３、対極４、およびセンサ測定部３１の配管１２への取り付けに要する時間が短縮される。
【００９７】
センサ測定部３１を、作用極３および対極４を取り付けている電極ホルダ５とは別のホルダに取り付け、これら２つのホルダを分岐管１３内に配置しても良い。
【実施例３】
【００９８】
本発明の他の好適な実施例である実施例３の線量率予測方法を、図８を用いて説明する。本実施例の線量率予測方法では、線量率測定装置として実施例１で用いられる線量率測定装置１が使用される。本実施例においては、線量率測定装置１の測定部２は、ＢＷＲプラントの原子炉圧力容器１５内に設置された中性子検出器外管である局所出力領域モニタ外管（以下、ＬＰＲＭ外管という）３８内に配置される。外管孔４０が局所出力領域モニタ外管３８の上端部に形成される。
【００９９】
局所出力領域モニタ（中性子検出器）３５の配置構造は、特開平９−９００８７号公報に記載されているが、概要を以下に説明する。複数の局所出力領域モニタ３５が、炉心１６に装荷された複数の燃料集合体の間に配置される。各局所出力領域モニタ３５は、原子炉圧力容器１５内で、炉心１６の下端部に配置された炉心支持板３４の下方に設置された複数のＬＰＲＭ外管３８内まで別々に伸びている。炉心支持板３４より上方に位置する上部孔３６および炉心支持板３４より下方に位置する下部孔３７が各局所出力領域モニタ３５に形成される。各ＬＰＲＭ外管３８は、原子炉圧力容器１５の下鏡３３を貫通し、下鏡３３に溶接にて取り付けられた複数の局所出力領域モニタハウジング（以下、ＬＰＲＭハウジングという）４１に接続される。ハウジング孔３９が、原子炉圧力容器１５内でＬＰＲＭハウジング４１の上端部に形成される。局所出力領域モニタフランジ（以下、ＬＰＲＭフランジという）４２が、ＬＰＲＭハウジング４１の下端に取り付けられ、ＬＰＲＭハウジング４１を封鎖する。局所出力領域モニタ３５はＬＰＲＭフランジ４１を貫通して下方に伸びる。
【０１００】
ＬＰＲＭ外管３８内に配置された測定部２は、電極ホルダ５の下端に取り付けられた筺体６をＬＰＲＭ外管３８の内面に取り付けることによって、局所出力領域モニタ３５に接触しない状態で、ＬＰＲＭ外管３８に固定される。筺体６の下面に気密性を保って取り付けられたケーブル管４５がＬＰＲＭ外管３８およびＬＰＲＭハウジング４１内を通ってＬＰＲＭフランジ４２を貫通し、ＬＰＲＭハウジング４１の外部に達している。作用極３に接続されたリード線１０および対極４に接続されたリード線１１が、ケーブル管４５内に配置され、ＬＰＲＭハウジング４１の外部に達している。リード線１０，１１はポテンショスタット７に接続される。
【０１０１】
原子炉圧力容器１５内の炉水は、ハウジング孔３９からＬＰＲＭハウジング４１内に流入し、ＬＰＲＭ外管３８内を上昇する。この炉水は、下部孔３７から局所出力領域モニタ３５内を通って上昇し、する。その後、局所出力領域モニタ３５の上部孔３６から流出する。
【０１０２】
測定部２の作用極３および対極４は、ＬＰＲＭ外管３８内を上昇する炉水に接触する。この炉水の接触により、作用極３および対極４のそれぞれの表面に酸化被膜が生成される。ＢＷＲプラントの運転中において、実施例１と同様に、作用極３と対極４の間の交流インピーダンスを測定し、この交流インピーダンスに基づいて作用極３および対極４が配置された位置でのＬＰＲＭ外管３８の線量率を求めることができる。
【０１０３】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、作用極３および対極４をＬＰＲＭ外管３８内に配置することによって、ＬＰＲＭ外管３８を分岐管１３の替りに用いることができる。
【０１０４】
実施例１ないし３は、加圧水型原子力プラントに適用することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１，１Ａ…線量率測定装置、２，２Ａ…測定部、３…作用極、４…対極、５…電極ホルダ、６…筐体、７…ポテンショスタット、８…周波数応答解析装置、９…演算装置、１２…配管、１３…分岐管、１５…原子炉圧力容器、１６…ダウンカマ、２０…再循環系配管、２７…循環系配管、３１…センサ測定部３１、３４…炉心支持板、３５…局所出力領域モニタ、３８…局所出力領域モニタ外管、４１…局所出力領域モニタハウジング、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ…測定点。
【図１】
2014185983.tif 000004
【図２】
2014185983.tif 000005
【図３】
2014185983.tif 000006
【図４】
2014185983.tif 000007
【図５】
2014185983.tif 000008
【図６】
2014185983.tif 000009
【図７】
2014185983.tif 000010
【図８】
2014185983.tif 000011