(57)【要約】【課題】同位体分離を行う必要がなく、燃料棒の外面への非放射性物質の付着を抑制できる沸騰水型原子力プラントの水質制御方法を提供する。【解決手段】沸騰水型原子力プラント１は、給水に含まれる鉄酸化物濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する中空子フィルタ８Ａを給水配管１１に設け、モリブデン酸溶液を充填したモリブデン酸イオン含有溶液タンク１９を有するモリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８を給水配管１１に接続している。原子炉圧力容器３内の炉水中のコバルトイオンに対するモリブデン酸イオンのモル濃度比が０＜Ｍｏ／Ｃｏ＜１２００を満足するように、モリブデン酸溶液が、給水に注入されて原子炉圧力容器３内に供給される。炉水中のコバルトイオンに対するタングステン酸イオンのモル濃度比が０＜Ｗ／Ｃｏ＜７０を満足するように、タングステン酸溶液を原子炉圧力容器３に供給してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器に供給される給水に含まれる鉄酸化物濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントの水質制御方法において、
前記原子炉圧力容器内の炉水のコバルトイオンモル濃度ＣｏＣに対する前記炉水のモリブデン酸イオンモル濃度ＭｏＣの比ＭｏＣ／ＣｏＣが０＜ＭｏＣ／ＣｏＣ＜１２００を満足するように、前記炉水にモリブデン酸イオンを注入することを特徴とする沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項２】
前記比ＭｏＣ／ＣｏＣが１≦ＭｏＣ／ＣｏＣ≦６００を満足するように、前記炉水にモリブデン酸イオンを注入する請求項１に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項３】
前記炉水のコバルトイオン濃度を測定し、測定した前記コバルトイオン濃度、及び０＜ＭｏＣ／ＣｏＣ＜１２００の範囲で特定された前記比ＭｏＣ／ＣｏＣに基づいて、前記モリブデン酸イオンモル濃度の設定濃度を求め、この設定濃度に基づいて、前記炉水への前記モリブデン酸イオンの注入量を制御する請求項１に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項４】
前記炉水のコバルトイオン濃度を測定し、測定した前記コバルトイオン濃度、及び１≦ＭｏＣ／ＣｏＣ≦６００の範囲で特定された前記比ＭｏＣ／ＣｏＣに基づいて、前記モリブデン酸イオンモル濃度の設定濃度を求め、この設定濃度に基づいて、前記炉水への前記モリブデン酸イオンの注入量を制御する請求項２に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項５】
複数の前記モリブデン酸イオンが、モリブデンの、二次的な放射能を発生させない同位体を含む第１モリブデン酸イオン、及びモリブデンの、二次的な放射能を発生させる同位体を含む第２モリブデン酸イオンを含んでいる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項６】
原子炉圧力容器に供給される給水に含まれる鉄酸化物濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントの水質制御方法において、
前記原子炉圧力容器内の炉水のコバルトイオンモル濃度ＣｏＣに対する前記炉水のタングステン酸イオンモル濃度ＷＣの比ＷＣ／ＣｏＣが０＜ＷＣ／ＣｏＣ＜７０を満足するように、前記炉水にタングステン酸イオンを注入することを特徴とする沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項７】
前記炉水のコバルトイオンモル濃度ＣｏＣに対する前記炉水のタングステン酸イオンモル濃度ＷＣの比ＷＣ／ＣｏＣが１≦ＷＣ／ＣｏＣ≦５０を満足するように、前記炉水にタングステン酸イオンを注入する請求項６に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項８】
前記炉水のコバルトイオン濃度を測定し、測定した前記コバルトイオン濃度、及び０＜ＷＣ／ＣｏＣ＜７０の範囲で特定された前記比ＷＣ／ＣｏＣに基づいて、前記タングステン酸イオンモル濃度の設定濃度を求め、この設定濃度に基づいて、前記炉水への前記タングステン酸イオンの注入量を制御する請求項６に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項９】
前記炉水のコバルトイオン濃度を測定し、測定した前記コバルトイオン濃度、及び１≦ＷＣ／ＣｏＣ≦５０の範囲で特定された前記比ＷＣ／ＣｏＣに基づいて、前記タングステン酸イオンモル濃度の設定濃度を求め、この設定濃度に基づいて、前記炉水への前記タングステン酸イオンの注入量を制御する請求項７に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項１０】
複数の前記タングステン酸イオンが、タングステンの、二次的な放射能を発生させない同位体を含む第１タングステン酸イオン、及びタングステンの、二次的な放射能を発生させる同位体を含む第２タングステン酸イオンを含んでいる請求項６ないし９のいずれか１項に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項１１】
原子炉圧力容器に供給される給水に含まれる鉄酸化物濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントの水質制御方法において、
前記原子炉圧力容器内の炉水にモリブデン酸イオンを注入し、前記炉水に含まれるモリブデン酸イオン濃度を、１×１０−８ｍｏｌ／ｋｇ以上１×１０−６ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲内に調節することを特徴とする沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項１２】
前記炉水のモリブデン酸イオン濃度を測定し、前記モリブデン酸イオンの注入が、測定した前記モリブデン酸イオン濃度に基づいて、前記炉水への前記モリブデン酸イオンの注入量を制御することによって行われる請求項１１に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項１３】
複数の前記モリブデン酸イオンが、モリブデンの、二次的な放射能を発生させない同位体を含む第１モリブデン酸イオン、及びモリブデンの、二次的な放射能を発生させる同位体を含む第２モリブデン酸イオンを含んでいる請求項１１または１２に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項１４】
原子炉圧力容器に供給される給水に含まれる鉄酸化物濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントの水質制御方法において、
前記原子炉圧力容器内の炉水にタングステン酸イオンを注入し、前記炉水に含まれるタングステン酸イオン濃度を、１×１０−８ｍｏｌ／ｋｇ以上１×１０−７ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲内に調節することを特徴とする沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項１５】
前記炉水のタングステン酸イオン濃度を測定し、前記タングステン酸イオンの注入が、測定した前記タングステン酸イオン濃度に基づいて、前記炉水への前記タングステン酸イオンの注入量を制御することによって行われる請求項１４に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項１６】
複数の前記タングステン酸イオンが、タングステンの、二次的な放射能を発生させない同位体を含む第１タングステン酸イオン、及びタングステンの、二次的な放射能を発生させる同位体を含む第２タングステン酸イオンを含んでいる請求項１４または１５に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項１７】
前記炉水に亜鉛イオンを注入する請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項１８】
前記炉水の亜鉛イオン濃度を測定し、測定した前記亜鉛イオン濃度に基づいて、前記炉水への前記亜鉛イオンの注入量を制御する請求項１７に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【請求項１９】
前記炉水に水素を注入する請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子力プラントの水質制御方法に係り、特に、沸騰水型原子炉の炉水の水質を制御するのに好適な沸騰水型原子力プラントの水質制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉において、定期検査時における作業員の放射線被ばくを低減することはプラント健全性の観点から重要な課題である。定期検査時における作業員の放射線被ばくの放射線源は、主に、再循環系配管及び原子炉水浄化系配管の内面に付着し、蓄積した放射性コバルト（例えば、コバルト６０）である。コバルト６０は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内の炉水に含まれた非放射性コバルト（例えば、コバルト５９）が、原子炉圧力容器内に配置された炉心に装荷された複数の燃料集合体に含まれた複数の燃料棒の外面、すなわち、被覆管の外面に付着し、燃料棒内の核燃料物質の核分裂によって発生した中性子がその付着した非放射性コバルトに照射されることによって生成される。したがって、被覆管外面へのコバルト５９の付着を抑制すれば、コバルト６０の生成を抑制でき、定期検査時における作業員の放射線被ばくの放射線源を減らすことができる。
【０００３】
燃料棒の被覆管外面へのコバルト５９の付着を抑制する技術が、特開平５−２６４７８６号公報及び特開平６−１３０１９１号公報に記載されている。特開平５−２６４７８６号公報では、原子炉圧力容器内に供給される給水に含まれる鉄の濃度を０．０５ｐｐｂ以下に抑制して、コバルト５９が被覆管外面に付着することを抑制している。さらに、炉水に窒素ガス、一酸化二窒素ガスまたは二酸化炭素ガスを注入して炉水のｐＨを弱酸性に制御し、被覆管外面に付着した酸化コバルト５９の溶解を促進している。
【０００４】
特開平６−１３０１９１号公報では、給水に含まれる鉄の濃度を０．０５ｐｐｂ以下に抑制するとともに、溶解度が酸化ニッケルより大きく酸化ナトリウムより小さい金属である銅、錫、ビスマス、カドミウム、ゲルマニウム、セレン、水銀、砒素、ガリウム、クロム、マンガン、亜鉛、アンチモン、バナジウム及びテルルのいずれかを原子炉圧力容器内の炉水に注入している。この物質の注入により被覆管外面に付着した酸化コバルト５９の溶解が促進される。
【０００５】
特開平７−８４０９０号公報は、原子力プラントの構成部材の炉水と接触する表面の腐食に伴って腐食皮膜中への放射性イオンの取り込みを抑制する方法を提案している。この方法では、原子炉圧力容器内に注入するために用いる元素の同位体を調整し（モリブデンの場合は９８Ｍｏを除外、タングステンの場合は１８４Ｗ及び１８６Ｗを除外）、それらが原子炉圧力容器内に持ち込まれても、二次的な放射能を発生しない金属イオンを注入している。その金属イオンとしては、モリブデンまたはタングステンの金属酸イオン、すなわち、モリブデン酸イオンまたはタングステン酸イオンを用いている。
【０００６】
H. Tsuge他、“Prevention of Intergranular and Transgranular Stress Corrosion Cracking of type 304 Stainless Steel in High Temperature Water Environments”, 1988 JAIF International Conference on Water Chemistry in Nuclear Power Plants, 19-22 Apr., 1988, Tokyo, Japan, Vol.2, p.728 (1988)には、モリブデン酸またはタングステン酸の注入がプラントの構成部材の応力腐食割れを抑制することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２６４７８６号公報
【特許文献２】特開平６−１３０１９１号公報
【特許文献３】特開平７−８４０９０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】H. Tsuge他、“Prevention of Intergranular and Transgranular Stress Corrosion Cracking of type 304 Stainless Steel in High Temperature Water Environments”, 1988 JAIF International Conference on Water Chemistry in Nuclear Power Plants, 19-22 Apr., 1988, Tokyo, Japan, Vol.2, p.728 (1988)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特開平５−２６４７８６号公報及び特開平６−１３０１９１号公報に記載されているように、原子炉圧力容器に供給される給水に含まれる鉄の濃度を０．０５ｐｐｂ以下に抑制することによって、被覆管外面への非放射性コバルトの付着量を低減でき、放射性コバルトの生成量が低減される。このため、再循環系配管及び原子炉水浄化系配管の表面線量率が低減され、定期検査時における作業員の被ばく量が低減される。
【００１０】
しかしながら、作業員の被ばくをさらに低減させることが望まれている。このため、特開平５−２６４７８６号公報及び特開平６−１３０１９１号公報に記載された、給水に含まれる鉄の濃度を０．０５ｐｐｂ以下に抑制する技術に、特開平７−８４０９０号公報に記載された、９８Ｍｏを含まないモリブデン酸イオン（または１８４Ｗ及び１８６Ｗを含まないタングステン酸イオン）の注入を併用することによって、原子力プラントの配管の表面線量率を低減することができる。特開平７−８４０９０号公報に記載された配管の表面線量率を低減する技術の適用は、天然のモリブデンまたはタングステンから二次的な放射能を発生させる同位体元素（９８Ｍｏ、または１８４Ｗ及び１８６Ｗ）を除去しなければならない。特開平５−２６４７８６号公報及び特開平６−１３０１９１号公報に記載された技術では、モリブデンまたはタングステンの同位体の分離が必要になる。
【００１１】
本発明の目的は、同位体分離を行う必要がなく、燃料棒の外面への非放射性物質の付着を抑制できる沸騰水型原子力プラントの水質制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、原子炉圧力容器に供給される給水に含まれる鉄酸化物濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントの水質制御方法において、原子炉圧力容器内の炉水のコバルトイオンモル濃度ＣｏＣに対する炉水のモリブデン酸イオンモル濃度ＭｏＣの比ＭｏＣ／ＣｏＣが０＜ＭｏＣ／ＣｏＣ＜１２００を満足するように、炉水にモリブデン酸イオンを注入することにある。
【００１３】
比ＭｏＣ／ＣｏＣが０＜ＭｏＣ／ＣｏＣ＜１２００を満足するように、炉水にモリブデン酸イオンを注入するので、炉心内の燃料棒の被覆管外面への非放射性コバルトの付着が抑制され、炉心内での放射性コバルトの生成量が低減する。これにより、作業員の放射線被ばくを抑制することができる。また、注入するモリブデン酸イオンが、モリブデンの、二次的な放射能を発生させる同位体を含んでいても、被覆管外面への非放射性コバルトの付着が抑制される。このため、モリブデンの同位体分離を行う必要がない。
【００１４】
原子炉圧力容器に供給される給水に含まれる鉄酸化物濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントの水質制御方法において、原子炉圧力容器内の炉水のコバルトイオンモル濃度ＣｏＣに対する炉水のタングステン酸イオンモル濃度ＷＣの比ＷＣ／ＣｏＣが０＜ＷＣ／ＣｏＣ＜７０を満足するように、炉水にタングステン酸イオンを注入することによっても、上記した目的を達成することができる。
【００１５】
比ＷＣ／ＣｏＣが０＜ＷＣ／ＣｏＣ＜７０を満足するように、炉水にタングステン酸イオンを注入するので、炉心内の燃料棒の被覆管外面への非放射性コバルトの付着が抑制され、炉心内での放射性コバルトの生成量が低減する。これにより、作業員の放射線被ばくを抑制することができる。また、注入するタングステン酸イオンが、タングステンの、二次的な放射能を発生させる同位体を含んでいても、被覆管外面への非放射性コバルトの付着が抑制される。このため、タングステンの同位体分離を行う必要がない。
【００１６】
原子炉圧力容器に供給される給水に含まれる鉄酸化物濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントの水質制御方法において、原子炉圧力容器内の炉水にモリブデン酸イオンを注入し、炉水に含まれるモリブデン酸イオン濃度を、１×１０−８ｍｏｌ／ｋｇ以上１×１０−６ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲内に調節することによっても、上記した目的を達成することができる。
【００１７】
モリブデン酸イオンの炉水への注入により、炉水に含まれるモリブデン酸イオン濃度を、１×１０−８ｍｏｌ／ｋｇ以上１×１０−６ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲内に調節するので、放射性コバルトの生成量が低減する。これにより、作業員の放射線被ばくを抑制することができ、また、モリブデンの同位体分離を行う必要がない。
【００１８】
原子炉圧力容器に供給される給水に含まれる鉄酸化物濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントの水質制御方法において、原子炉圧力容器内の炉水にタングステン酸イオンを注入し、炉水に含まれるタングステン酸イオン濃度を、１×１０−８ｍｏｌ／ｋｇ以上１×１０−７ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲内に調節することによっても、上記した目的を達成することができる。
【００１９】
タングステン酸イオンの炉水への注入により、炉水に含まれるタングステン酸イオン濃度を、１×１０−８ｍｏｌ／ｋｇ以上１×１０−７ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲内に調節するので、放射性コバルトの生成量が低減する。これにより、作業員の放射線被ばくを抑制することができ、また、タングステンの同位体分離を行う必要がない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、同位体分離を行う必要がなく、燃料棒の外面への非放射性物質の付着を抑制することができる。このため、放射性核種の生成量が低減できるので、作業員の放射線被ばくを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法が適用される沸騰水型原子力プラントの構成図である。
【図２】ジルコニウム合金の表面へのコバルトイオンの付着量を確認した実験結果を示す説明図である。
【図３】コバルトイオンに対するモリブデン酸イオンのモル比とコバルト付着速度及びモリブデン酸イオン付着速度の関係を示す特性図である。
【図４】コバルトイオンに対するモリブデン酸イオン（またはタングステン酸イオン）のモル比と被ばく線量率相対値との関係を示す特性図である。
【図５】モリブデン酸イオン濃度とコバルト付着速度の関係を示す特性図である。
【図６】図１に示すモリブデン酸イオン含有溶液注入装置の他の実施例の構成図である。
【図７】本発明の他の実施例である実施例２の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法が適用される沸騰水型原子力プラントの構成図である。
【図８】本発明の他の実施例である実施例３の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法が適用される沸騰水型原子力プラントの構成図である。
【図９】本発明の他の実施例である実施例４の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法が適用される沸騰水型原子力プラントの構成図である。
【図１０】本発明の他の実施例である実施例５の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法が適用される沸騰水型原子力プラントの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
発明者等は、原子炉圧力容器内に注入する物質の同位体分離を行う必要がなく、燃料棒の外面への非放射性物質の付着を抑制できる方法を検討した。
【００２３】
まず、原子炉圧力容器内に注入する物質について検討した。発明者らは、コバルトイオンのジルコニウム合金表面へのコバルトイオンの付着量が注入する物質によってどのような影響を受けるのかを確認するための実験を行った。この実験の内容を以下に説明する。ジルコニウム合金で被覆したヒーターピンを２８６℃、７ＭＰａの高温高圧水に浸漬させ、ヒーターピンを発熱させてヒーターピンの接液面で高温高圧水を沸騰させた。実験は、コバルトイオンと共に、モリブデン酸イオン、タングステン酸イオン及びホウ酸イオンをそれぞれ単独に高温高圧水に添加した３つのケース、及び高温高圧水にコバルトイオン以外の物質を添加しないケースの４つのケースについて行った。この高温高圧水は、鉄酸化物の濃度が１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下の給水が供給される炉水を模擬するために、鉄酸化物の濃度が０である。
【００２４】
図２は、これらの実験結果を示している。これらの実験結果により、モリブデン酸イオンまたはタングステン酸イオンを添加した高温高圧水では、コバルトイオンだけを添加した場合に比べてヒーターピンを覆っているジルコニウム合金表面へのコバルト付着量が１／７に低下することが分かった。ホウ酸イオンを添加した高温高圧水では、ジルコニウム合金表面へのコバルト付着量が、コバルトイオンだけを添加した高温高圧水を用いた場合と同程度になった。発明者らは、以上に述べた実験結果に基づいて、モリブデン酸イオンまたはタングステン酸イオンを炉水に注入することにより、炉心に装荷された燃料集合体に含まれる燃料棒のジルコニウム合金製の被覆管外面への非放射性コバルトの付着量を抑制できることを新たに見出した。また、モリブデン酸イオン及びタングステン酸イオンは、H. Tsuge他、“Prevention of Intergranular and Transgranular Stress Corrosion Cracking of type 304 Stainless Steel in High Temperature Water Environments”, 1988 JAIF International Conference on Water Chemistry in Nuclear Power Plants, 19-22 Apr., 1988, Tokyo, Japan, Vol.2, p.728 (1988)に記載されているように、構成部材の応力腐食割れを抑制する。従って、モリブデン酸イオンまたはタングステン酸イオンを炉水に注入することにより、プラントの構成部材の応力腐食割れを抑制することができる。
【００２５】
次に、発明者らは、炉水に注入するモリブデン酸イオン及びタングステン酸イオンのそれぞれの濃度について検討した。発明者らがモリブデン酸を用いて行った実験の内容について説明する。図３は、水中でのコバルトイオンのモル濃度に対するモリブデン酸イオンのモル濃度の比に対する、ジルコニウム合金へのコバルトの付着速度及びモリブデン酸イオンの付着速度の変化を示す実験結果である。この実験結果は、以下に示す実験によって得ることができた。ジルコニウム合金で被覆したヒーターピンを２８６℃、７ＭＰａの高温高圧水に浸漬させ、ヒーターピンを発熱させてヒーターピンの接液面で高温高圧水を沸騰させた。この高温高圧水は、溶解したコバルトイオン及びモリブデン酸イオンを含んでいる。この実験では、高温高圧水中でのコバルトイオンのモル濃度に対するモリブデン酸イオンのモル濃度の比を変えて、ヒーターピンを覆っているジルコニウム合金の表面へのコバルト及びモリブデン酸イオンのそれぞれの付着速度を確認した。この実験結果を、図３に示す。
【００２６】
図３において黒丸がコバルト付着速度を示し、白丸がモリブデン付着速度を示している。図３より、ジルコニウム合金の表面へのコバルトの付着速度は、水中でのコバルトイオンのモル濃度ＣｏＣに対するモリブデン酸イオンのモル濃度ＭｏＣの比ＭｏＣ／ＣｏＣが０よりも大きくなると減少することが分かった。これは、モリブデン酸イオンの添加によりコバルトの付着が抑制されるからである。特に、コバルトイオンのモル濃度に対するモリブデン酸イオンのモル濃度の比ＭｏＣ／ＣｏＣが１以上になると、ジルコニウム合金の表面へのコバルトの付着速度が著しく低下する。また、ジルコニウム合金の表面へのモリブデン酸イオンの付着速度は、水中でのコバルトイオンのモル濃度に対するモリブデン酸イオンのモル濃度の比ＭｏＣ／ＣｏＣが０よりも大きくなると共に増大し、その比ＭｏＣ／ＣｏＣが３０よりも大きくなると著しく増大する。
【００２７】
発明者らは、さらに、図３に示されたコバルト付着速度及びモリブデン酸イオン付着速度を基に、炉心内に装荷された燃料集合体に含まれる燃料棒のジルコニウム合金製の被覆管外面に付着したコバルト及びモリブデン酸イオンのそれぞれから生じる放射能が被ばく線量率に及ぼす影響を相対評価した。この評価結果を図４に示す。この評価は、各元素（コバルト及びモリブデン）の放射化断面積に基づいて放射性物質生成量を求め、更に、生成された放射性物質から放出されるガンマ線のエネルギーに基づいて被ばく線量を相対的に評価することによって行った。尚、コバルトイオンの濃度に対するモリブデン酸イオンのモル濃度の比ＭｏＣ／ＣｏＣが大きい領域での被ばく線量率の相対値は、コバルト付着速度を一定とし、モリブデン酸イオンの付着速度は直近の２点データに比例すると仮定し、外挿入により求めた。
【００２８】
コバルト付着速度が一定になる理由は、以下の通りである。コバルトイオン及びモリブデン酸イオンの反応が付着速度に影響していると考えると、所定濃度以上のモリブデン酸イオンが存在している場合には余剰のモリブデン酸イオンがその反応に寄与しなくなる。このため、モリブデン酸イオン濃度が所定量以上においてコバルト付着速度が一定になるのである。実験結果によっても、モリブデン酸イオン濃度が大きい領域においてコバルト付着速度が一定になる傾向が見られた。
【００２９】
モリブデン酸イオンの付着速度が直近の２点データに比例する理由は、以下の通りである。モリブデン酸イオンの濃度が大きくなるにつれて相対的にコバルトイオンの濃度が小さくなり、コバルトイオンの影響を受け難くなる。従って、モリブデン酸イオン濃度増加に伴い、モリブデン付着速度は増加すると考えられる。実験結果でも、モリブデン酸イオン濃度増加につれてモリブデン付着速度が増加する傾向を示した。そのため、モリブデン酸イオンの付着速度がモリブデン濃度に１次比例すると判断した。
【００３０】
タングステン酸イオンについては、モリブデン酸イオンを注入した場合と同モル量のタングステンが被覆管外面に付着すると仮定した。これは、モリブデン酸イオン及びタングステン酸イオンのジルコニウム合金表面の付着は化学反応で生じるので、それぞれの付着量はモル数に依存する。モリブデン及びタングステンは、元素周期表で同じ族に含まれており、化学的性質が似ている。したがって、モリブデン酸及びタングステン酸も化学的性質が似ている。ジルコニウム合金製の被覆管への付着は化学反応（イオンから酸化物への形態変化）によって生じるため、モリブデン酸イオンは、モリブデン酸イオンと同様に、被覆管に付着する。このため、タングステン酸イオンの被覆管への付着速度は、モリブデン酸イオンの被覆管への付着速度と実質的に同じである。
【００３１】
給水に含まれる鉄酸化物の濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントでは、モリブデン酸イオンの添加によりコバルト付着速度が抑制される一方、コバルトイオンのモル濃度に対するモリブデン酸イオンのモル濃度の比ＭｏＣ／ＣｏＣの増加に伴ってモリブデン酸イオンの付着速度が増加するため、図４に示すように、被ばく線量率の相対値は、コバルトイオンのモル濃度に対するモリブデン酸イオンのモル濃度の比ＭｏＣ／ＣｏＣに対して、下に凸になるように変化する。モリブデン酸イオンを注入しない場合と被ばく線量率相対値が同じになるのは、コバルトイオンのモル濃度ＣｏＣに対するモリブデン酸イオンのモル濃度ＭｏＣの比ＭｏＣ／ＣｏＣが１２００になるときである。従って、給水に含まれる鉄酸化物の濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントでは、炉水に添加するモリブデン酸イオンが、モリブデンの、二次的な放射能を発生させない同位体（例えば、９２Ｍｏ、９４Ｍｏ等）を含むモリブデン酸イオン、及びモリブデンの、二次的な放射能を発生させる同位体（例えば、９８Ｍｏ等）を含むモリブデン酸イオンを含んでいる場合であっても、炉水中のコバルトイオンのモル濃度に対するモリブデン酸イオンのモル濃度の比ＭｏＣ／ＣｏＣが０＜ＭｏＣ／ＣｏＣ＜１２００を満足するように、炉水にモリブデン酸イオンを添加することによって、原子力プラントの定期検査時における作業員の被ばくを低減できることを、発明者らが新たに見出した。好ましくは、コバルトイオンのモル濃度に対するモリブデン酸イオンのモル濃度の比ＭｏＣ／ＣｏＣが１≦ＭｏＣ／ＣｏＣ≦６００を満足するように、炉水にモリブデン酸イオンを添加することによって、作業員の被ばくをさらに低減することができる。
【００３２】
給水に含まれる鉄酸化物の濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備としては、中空子フィルタ及び電気透析装置がある。
【００３３】
モリブデン酸イオンの替りにタングステン酸イオンを上記の高温高圧水に添加した場合においても、タングステン酸イオンの添加によりコバルト付着速度が抑制される。すなわち、給水に含まれる鉄酸化物の濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントでは、コバルトイオンのモル濃度ＣｏＣに対するタングステン酸イオンのモル濃度ＷＣの比ＷＣ／ＣｏＣの増加に伴いタングステン酸イオンの付着速度が増加するため、図４に示すように、被ばく線量率の相対値は、コバルトイオンのモル濃度に対するタングステン酸イオンのモル濃度の比ＷＣ／ＣｏＣに対して、下に凸になるように変化する。タングステン酸イオンを注入しない場合と被ばく線量率相対値が等価になるのはコバルトイオンのモル濃度に対するタングステン酸イオンのモル濃度の比ＷＣ／ＣｏＣが７０になるときである。従って、給水に含まれる鉄酸化物の濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントでは、炉水に添加するタングステン酸イオンが、タングステンの、二次的な放射能を発生させない同位体（例えば、１８０Ｗ、１８２Ｗ等）を含むタングステン酸イオン、及びタングステンの、二次的な放射能を発生させる同位体（例えば、１８４Ｗ、１８６Ｗ等）を含むタングステン酸イオンを含んでいる場合であっても、炉水中のコバルトイオンのモル濃度に対するタングステン酸イオンのモル濃度の比ＷＣ／ＣｏＣが０＜ＷＣ／ＣｏＣ＜７０を満足するように、炉水にタングステン酸イオンを添加することによって、原子力プラントの定期検査時における作業員の被ばくを低減することができることを、発明者らが新たに見出した。好ましくは、コバルトイオンのモル濃度に対するタングステン酸イオンのモル濃度の比ＷＣ／ＣｏＣが１≦ＷＣ／ＣｏＣ≦５０を満足するように、炉水にタングステン酸イオンを添加することによって、作業員の被ばくをさらに低減することができる。
【００３４】
発明者らは、図３に示した実験結果を基に、給水に含まれる鉄酸化物の濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントにおいて、コバルト付着速度に対するモリブデン酸イオンのモル濃度の影響を評価した。この結果を図５に示す。図５より、給水に含まれる鉄酸化物の濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントでは、炉水に添加するモリブデン酸イオンが、モリブデンの、二次的な放射能を発生させない同位体（例えば、９２Ｍｏ、９４Ｍｏ等）を含むモリブデン酸イオン、及びモリブデンの、二次的な放射能を発生させる同位体（例えば、９８Ｍｏ等）を含むモリブデン酸イオンを含んでいる場合であっても、炉水にモリブデン酸イオンを含む溶液を注入し、炉水に含まれるモリブデン酸イオンのモル濃度を、１×１０−８ｍｏｌ／ｋｇ以上１×１０−６ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲内に調節することによって、燃料棒の被覆管外面へのコバルト付着速度がモリブデン酸イオンを添加しない場合よりも小さくなることを、発明者らが新たに見出した。
【００３５】
給水に含まれる鉄酸化物の濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備を備えた沸騰水型原子力プラントにおいて、炉水に添加するタングステン酸イオンが、タングステンの、二次的な放射能を発生させない同位体（例えば、１８０Ｗ、１８２Ｗ等）を含むタングステン酸イオン、及びタングステンの、二次的な放射能を発生させる同位体（例えば、１８４Ｗ、１８６Ｗ等）を含むタングステン酸イオンを含んでいる場合であっても、炉水にタングステン酸イオンを含む溶液を注入し、炉水に含まれるタングステン酸イオンのモル濃度を１×１０−８ｍｏｌ／ｋｇ以上１×１０−７ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲内に調節することによって、燃料棒の被覆管外面へのコバルト付着速度がモリブデン酸イオンを添加しない場合よりも小さくなることを、発明者らは新たに見出した。
【００３６】
上記したモリブデン酸イオンまたはタングステン酸イオンの炉水への注入において、更に、水素を炉水に注入することが望ましい。水素を注入することによって、炉水中の酸素及び過酸化水素濃度が低減するため、沸騰水型原子力プラントの炉水と接触する構成部材の腐食を抑制することができ、非放射性コバルト（例えば、コバルト５９）の供給を低減できる。
【００３７】
更に、モリブデン酸イオンまたはタングステン酸イオン以外に、亜鉛イオンを炉水に注入することが望ましい。亜鉛イオンの注入によって、沸騰水型原子力プラントの炉水と接触する構成部材の腐食を抑制することができ、非放射性コバルト（例えば、コバルト５９）の供給を低減できる。亜鉛イオンの注入は、例えば、モリブデン酸イオン及びタングステン酸イオンのいずれかとは別に、亜鉛イオンを含む溶液を使用することが望ましい。
【００３８】
モリブデン酸イオンまたはタングステン酸イオンの注入は、給水に含まれる鉄酸化物濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制する設備、及びモリブデン酸イオンまたはタングステン酸イオンを含む溶液を炉水に注入する設備を備えた沸騰水型原子力プラントで行う必要がある。
【００３９】
上記した発明者らが新たに見出した知見を考慮した、本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００４０】
本発明の好適な一実施例である沸騰水型原子力プラントの水質制御方法を、図１を用いて説明する。まず、本実施例が適用される沸騰水型原子力プラントを、図１を用いて説明する。沸騰水型原子力プラント１は、原子炉２、主蒸気配管５、タービン６、復水器７、中空子フィルタ８Ａ、給水配管１１、原子炉浄化系１３及びモリブデン酸イオン含有溶液注入装置（モリブデン酸イオン注入装置）１８を備えている。
【００４１】
原子炉２は、原子炉圧力容器３及び炉心４を備えている。複数の燃料集合体（図示せず）が装荷された炉心４が、原子炉圧力容器３内に配置される。各燃料集合体は複数の燃料棒を有する。燃料棒は、核燃料物質を含んでおり、この核燃料物質を内部に充填して密封しジルコニウム合金製の被覆管を有する。
【００４２】
原子炉圧力容器３に接続された主蒸気配管５がタービン６に接続される。給水配管１１が復水器７及び原子炉圧力容器３に接続される。中空子フィルタ８Ａ、脱塩器８Ｂ、給水ポンプ９及び給水加熱器１０が、給水配管１１に設置される。主蒸気配管５に接続された抽気管１２が、給水加熱器１０に接続される。中空子フィルタ８Ａは、脱塩器８Ｂの上流に配置される。中空子フィルタ８Ａの替りに電気透析装置を用いてもよい。
【００４３】
原子炉浄化系１３は、浄化系配管１４、浄化系ポンプ１５及び脱塩器（浄化装置）１７を有する。浄化系配管１４は、一端が原子炉圧力容器３に連絡され、他端が給水配管１１に接続される。浄化系ポンプ１５、熱交換器１６及び脱塩器１７が浄化系配管１４に設けられる。
【００４４】
モリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８が、モリブデン酸イオン含有溶液タンク１９、ポンプ２０及び注入配管２１を有する。ポンプ２０及び開閉弁２２を設けた注入配管２１が、モリブデン酸イオン含有溶液を充填したモリブデン酸イオン含有溶液タンク１９及び給水配管１１に接続される。注入配管２１が、脱塩器８Ｂと給水ポンプ９の間で給水配管１１に接続される。水素注入装置２３が、開閉弁２５を設けた注入配管２４によって、注入配管２１と給水配管１１の接続点と脱塩器８Ｂの間で給水配管１１に接続される。
【００４５】
サンプリング配管２６が、注入配管２４と給水配管１１の接続点と脱塩器８Ｂの間で給水配管１１に接続される。サンプリング配管２７が、脱塩器１７の上流において熱交換器１６と脱塩器１７の間で浄化系配管１４に接続される。
【００４６】
沸騰水型原子力プラント１の運転時において、原子炉圧力容器３の底部に設けられたインターナルポンプ（図示せず）（または原子炉圧力容器に設けられた再循環系の再循環ポンプ）を駆動して、原子炉圧力容器３内の冷却水（炉水）を炉心４に供給する。炉水が、炉心４において燃料集合体内を上昇する間に、燃料棒内の核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、その炉水の一部が蒸気になる。原子炉圧力容器３内で炉心４の上方に気水分離器（図示せず）及び蒸気乾燥器（図示せず）が設置されている。蒸気及び炉水を含む気液二相流が炉心４から気水分離器に導かれ、気水分離器において蒸気が炉水から分離される。気水分離器で分離された蒸気は、蒸気乾燥器に導かれ、さらに湿分が除去される。
【００４７】
湿分が除去された蒸気は、原子炉圧力容器３から主蒸気配管５に排出され、タービン６へと導かれる。タービン６が蒸気によって回転され、タービン６に連結された発電機（図示せず）も回転する。発電機の回転によって発電が行われる。タービン６から復水器７に排気された蒸気は、復水器７で凝縮されて水になる。この水は、給水として、給水配管１１を通って原子炉圧力容器３に供給される。給水は、給水配管１１内を流れる間に、中空子フィルタ８Ａで浄化され、給水ポンプ２０で昇圧され、給水加熱器１０によって加熱される。中空子フィルタ８Ａは、給水に含まれている鉄酸化物等の固形分を除去する。中空子フィルタ８Ａによって鉄酸化物が除去されるので、原子炉圧力容器３内に供給される給水に含まれる鉄酸化物濃度を１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑制することができる。脱塩器８Ｂは、イオン交換樹脂を充填しており、復水器７で蒸気の凝縮に用いられる海水が復水器７内に漏洩した場合に給水に含まれる海水成分（ナトリウムイオン及び塩化物イオン等）を除去する。このため、海水成分が給水配管１１を通して原子炉圧力容器３内に流入することを、阻止することができる。
【００４８】
原子炉圧力容器３内の炉水は、浄化系配管１４内に流入し、浄化系ポンプ１５によって昇圧されて熱交換器１６で冷却され、脱塩器１７で浄化される。浄化された炉水は、熱交換器１６で加熱された後、浄化系配管１４及び給水配管１１を通って原子炉圧力容器３に戻される。
【００４９】
浄化系配管１４内を流れる炉水の一部がサンプリング配管２７によってサンプリングされ、サンプリングされた炉水がクロマトグラフィー等により分析される。これにより、この炉水に含まれているコバルトイオン及びモリブデン酸イオン等の物質のそれぞれの濃度が測定される。給水配管１１内を流れる給水の一部がサンプリング配管２６によってサンプリングされ、サンプリングされた給水はクロマトグラフィー等により分析される。これにより、この給水に含まれている鉄酸化物等の濃度が測定される。浄化系配管１４に設けられた流量計２９が、浄化系配管１４内を流れる炉水の流量を計測する。
【００５０】
沸騰水型原子力プラント１の運転時に、モリブデン酸イオン含有溶液がモリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８から給水配管１１内に注入される。本実施例では、モリブデン酸イオン含有溶液として、モリブデン酸（Ｈ２ＭｏＯ４）溶液を用いる。本実施例で用いられるモリブデン酸溶液は、例えば、０．１ｍｏｌ／ｋｇのモリブデン酸イオンを含んでいる。モリブデン酸溶液は、天然のモリブデンに含まれる、モリブデンの、二次的な放射能を発生しない同位体である９２Ｍｏ，９４Ｍｏ，９５Ｍｏ及び９６Ｍｏ等、及びモリブデンの、二次的な放射能を発生する同位体である９８Ｍｏのそれぞれのモリブデン酸イオンを含んでいる。モリブデン酸（Ｈ２ＭｏＯ４）溶液以外のモリブデン酸イオン含有溶液であるモリブデン酸ナトリウム（Ｎａ２ＭｏＯ４）溶液、モリブデン酸カリウム（Ｋ２ＭｏＯ４）溶液、及びモリブデン酸リチウム（Ｌｉ２ＭｏＯ４）溶液のいずれかを用いてもよい。これらのモリブデン酸イオン含有溶液も、二次的な放射能を発生しないモリブデン及び二次的な放射能を発生するモリブデンのそれぞれのモリブデン酸イオンを含んでいる。
【００５１】
モリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８によるモリブデン酸溶液の注入について、詳細に説明する。測定されたコバルトイオン及びモリブデン酸イオンの各濃度が、オペレータによって入力装置（図示せず）から制御装置２８に入力される。制御装置２８は、流量計２９で計測した、浄化系配管１４内を流れる炉水の流量も入力する。制御装置２８は、計測された浄化系配管１４内を流れる炉水の流量ＦRWCU（ｔ／ｈ）、及び炉水に含まれるモリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Moset（ｍｏｌ／ｋｇ）を（１）式に代入して、モリブデン酸イオン含有溶液（例えば、モリブデン酸溶液）の注入流量ＦtankMo（ｔ／ｈ）を求める。
【００５２】
【数１】
2011089942.tif 000003
【００５３】
【数２】
2011089942.tif 000004
【００５４】
但し、ＣRW,Momeasは測定された、炉水中のモリブデン酸イオンの濃度（ｍｏｌ／ｋｇ）、ＣtankMoはモリブデン酸イオン含有溶液貯蔵タンク１８内に充填されたモリブデン酸イオン含有溶液に含まれるモリブデン酸イオンの濃度（ｍｏｌ／ｋｇ）及びｆMoはファクターである。
【００５５】
（１）式に基づいてモリブデン酸イオン含有溶液の注入流量ＦtankMo（ｔ／ｈ）を算出する際に、ファクターｆMoは、最初、１と仮定して用いられる。モリブデン酸イオン含有溶液貯蔵タンク１９内に充填されたモリブデン酸（Ｈ２ＭｏＯ４）溶液に含まれるモリブデン酸イオンの濃度ＣtankMo（ｍｏｌ／ｋｇ）及び炉水中のモリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Moset（ｍｏｌ／ｋｇ）も、オペレータによって制御装置２８に入力される。モリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Mosetは、前述した１×１０−８ｍｏｌ／ｋｇ以上１×１０−６ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲に含まれるように、オペレータによって設定される。モリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Mosetとして例えば３×１０−７ｍｏｌ／ｋｇが、制御装置２８に設定される。モリブデン酸イオンの濃度ＣtankMoである０．１ｍｏｌ／ｋｇが、制御装置２８に入力される。流量計２９で計測された、浄化系配管１４内を流れる炉水の流量ＦRWCU、例えば、１２８ｔ／ｈが、制御装置２８に入力される。
【００５６】
制御装置２８は、（１）式に、ファクターｆMoである１、モリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Mosetである３×１０−７ｍｏｌ／ｋｇ、炉水の流量ＦRWCUである１２８ｔ／ｈ、及びモリブデン酸イオンの濃度ＣtankMoである０．１ｍｏｌ／ｋｇを代入し、モリブデン酸溶液の注入流量ＦtankMoを算出する。求められたモリブデン酸溶液の注入流量ＦtankMoは、３．８４×１０−４ｔ／ｈとなる。
【００５７】
制御装置２８は、開閉弁２２を開いてポンプ２０を駆動し、（１）式で算出したモリブデン酸溶液の注入流量ＦtankMo（ｔ／ｈ）、すなわち、３．８４×１０−４ｔ／ｈになるように、ポンプ２０の回転速度を制御する。モリブデン酸イオン含有溶液貯蔵タンク１９内のモリブデン酸溶液は３．８４×１０−４ｔ／ｈで給水配管１１内に供給される。このようにしてモリブデン酸イオンが、給水に注入され、給水と共に原子炉圧力容器３内に導かれて原子炉圧力容器３内の炉水に注入される。サンプリング配管２７でサンプリングされた炉水の分析により、測定されたコバルトイオンは監視される。
【００５８】
制御装置２８は、モリブデン酸溶液の注入後にサンプリング配管２７でサンプリングされた炉水の分析により計測されたモリブデン酸イオン濃度が、モリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Mosetになっているかを判定する。モリブデン酸イオン濃度が、モリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Mosetになっていれば、制御装置２８は３．８４×１０−４ｔ／ｈでモリブデン酸溶液の注入を継続する。
【００５９】
もし、制御装置２８が、計測されたモリブデン酸イオン濃度ＣRW,Momeas（ｍｏｌ／ｋｇ）が、モリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Mosetになっていないと判定したときは、この計測されたモリブデン酸イオン濃度ＣRW,Momeas、及びモリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Mosetを（２）式に代入して、ファクターｆMoを算出する。サンプリング配管２７でサンプリングされた炉水の分析により、測定されたモリブデン酸イオン濃度ＣRW,Momeasが、例えば、２．５×１０−７ｍｏｌ／ｋｇであるとする。このモリブデン酸イオン濃度ＣRW,Momeasが、設定濃度ＣRW,Mosetである３×１０−７ｍｏｌ／ｋｇになっていないので、制御装置２８に入力される。制御装置２８は、これらの値を（２）式に代入し、ファクターｆMoとして１．２を算出する。
【００６０】
制御装置２８は、算出されたファクターｆMoである１．２を（１）式に代入してモリブデン酸溶液の注入流量ＦtankMo（ｔ／ｈ）である４．６１×１０−４ｔ／ｈを新たに算出する。制御装置２８は、新たに求めたモリブデン酸溶液の注入流量ＦtankMo（ｔ／ｈ）に基づいてポンプ２０の回転速度を制御する。これにより、モリブデン酸溶液が、新たに求められた４．６１×１０−４ｔ／ｈで、モリブデン酸イオン含有溶液貯蔵タンク１９から給水配管１１に供給される。すなわち、必要量のモリブデン酸イオンが給水配管１１に注入される。制御装置２８によるモリブデン酸溶液の注入制御により、炉水に含まれるモリブデン酸イオンの濃度がモリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Moset、すなわち、３×１０−７ｍｏｌ／ｋｇに調節される。
【００６１】
沸騰水型原子力プラント１の運転時に、開閉弁２５が開いて、水素が水素注入装置２３から注入配管２４を通して給水配管１１に注入される。この水素も、給水と共に原子炉圧力容器３内に供給され、炉水内に注入される。水素は、炉水に含まれている酸素と反応して水になる。このため、炉水に含まれている酸素濃度及び過酸化水素濃度が低減される。
【００６２】
本実施例では、原子炉圧力容器３内の炉水に含まれるモリブデン酸イオンの濃度が３×１０−７ｍｏｌ／ｋｇになり、炉心内に装荷されている各燃料集合体の各燃料棒のジルコニウム合金製の被覆管外面への非放射性コバルト（例えば、コバルト５９）の付着が抑制され、放射性コバルトの生成量が低減する。このため、本実施例のモリブデン酸イオン注入の適用により炉水中のコバルト放射能濃度が従来の１／３に低下する。原子炉圧力容器３、及び浄化系配管１４等の原子炉圧力容器３内の炉水が流れる配管の表面線量率が低減され、沸騰水型原子力プラント１の定期検査における作業員の被ばくが低減できる。ちなみに、新設の沸騰水型原子力プラント、及び化学除染を行った既設の沸騰水型原子力プラントにおいて、配管線量率が０の状態で本実施例のモリブデン酸イオン注入を適用した運転を開始した場合には、最初の運転サイクル（例えば、１００００時間）の終了後における被ばく線量率は１／３（（本実施例を適用した場合における配管線量率）＝（本実施例を適用しない場合での配管線量率）×（１/３））に低下する。なお、沸騰水型原子力プラント１の平衡サイクル以降、例えば、沸騰水型原子力プラント１が約５つの運転サイクルの運転を経験した後に、沸騰水型原子力プラント１に本実施例のモリブデン酸イオン注入を適用した場合には、本実施例適用後の最初の運転サイクル終了時点で配管線量率が４／５（（本実施例を適用した場合における配管線量率）＝（本実施例を適用しない場合での配管線量率））×（４/５））に低下し、１０運転サイクル後に配管線量率が１／２（（本実施例を適用した場合における配管線量率）＝（本実施例を適用しない場合での配管線量率）×（１/２））に低下する。
【００６３】
本実施例では、炉水に注入されるモリブデン酸イオンが、モリブデンの、二次的な放射能を発生しない同位体である９２Ｍｏ，９４Ｍｏ，９５Ｍｏ及び９６Ｍｏ等、及びモリブデンの、二次的な放射能を発生する同位体である９８Ｍｏのそれぞれのモリブデン酸イオンを含んでいる。このため、本実施例は、特開平７−８４０９０号公報のように、モリブデンの同位体分離を行って二次的な放射能を発生するモリブデンの同位体を除去する必要がない。注入するモリブデン酸イオンとして、二次的な放射能を発生するモリブデン（例えば、９８Ｍｏ）を含むモリブデン酸イオンが存在しても、炉水に含まれるモリブデン酸イオンの濃度が３×１０−７ｍｏｌ／ｋｇであるので、作業員の被ばくを低減することができる。
【００６４】
特開平５−２６４７８６号公報では、炉水のｐＨを弱酸性にするために窒素ガス、一酸化二窒素ガスまたは二酸化炭素ガスを炉水に注入しているが、炉水内で窒素ガスまたは一酸化二窒素ガスから生じる可能性がある硝酸、及び二酸化炭素は、原子炉圧力容器内での炉内構造物の応力腐食割れの感受性を高める可能性がある。これに対して、本実施例は、構成部材の応力腐食割れを抑制するモリブデン酸イオンを炉水に注入するので、この炉水に接触する構成部材の応力腐食割れを抑制することができる。
【００６５】
特開平６−１３０１９１号公報においては、被覆管外面に付着した酸化コバルト５９の溶解を促進するために銅が注入されている。この銅は被覆管の腐食を促進させる可能性がある。本実施例は、モリブデン酸イオンを注入するため、銅の注入によって生じる問題を解消することができる。
【００６６】
モリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８の注入配管２１を、給水配管１１に接続する替りに、脱塩器１７の下流で浄化系配管１４に接続してもよい。これによって、給水配管１１を通して給水を原子炉圧力容器３に供給することができない期間であっても、浄化系配管１４を通して原子炉圧力容器３内にモリブデン酸イオンを注入することができる。給水が原子炉圧力容器３に供給されない期間とは、原子炉の起動から、原子炉出力上昇過程で原子炉への給水開始時点の直前までの期間である。浄化系配管１４にモリブデン酸イオンを注入することによって、沸騰水型原子力プラントの起動時から炉水のコバルト放射能濃度を低減できる。モリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８を給水配管１１の替りに浄化系配管１４に接続することは、後述の実施例３及び５に適用してもよい。
【００６７】
本実施例では、モリブデン酸イオン含有溶液の注入流量の制御は、ポンプ２０の回転速度を制御することによって行っているが、開閉弁２２を流量調節弁に替えて、制御装置２８によってこの流量調節弁の開度を調節することによって行ってもよい。
【００６８】
本実施例は、モリブデン酸イオン含有溶液の注入流量の制御を制御装置２８を用いて行っているが、その制御を手動で行ってもよい。すなわち、必要な情報をオペレータがパーソナルコンピュータに入力し、（１）式によるモリブデン酸イオン含有溶液（例えば、モリブデン酸溶液）の注入流量ＦtankMo（ｔ／ｈ）をパーソナルコンピュータで計算する。求められた注入流量ＦtankMo（ｔ／ｈ）に基づいて、オペレータがポンプ２０の回転速度を調節する。
【００６９】
モリブデン酸（Ｈ２ＭｏＯ４）溶液の替りにモリブデン酸ナトリウム（Ｎａ２ＭｏＯ４）溶液、モリブデン酸カリウム（Ｋ２ＭｏＯ４）溶液及びモリブデン酸リチウム（Ｌｉ２ＭｏＯ４）溶液のいずれかを、または陽イオン不純物を含んでいるモリブデン酸（Ｈ２ＭｏＯ４）溶液を給水配管１１に注入する場合には、モリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８を、図６に示すモリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８Ａに替えてもよい。モリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８Ａは、モリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８において陽イオン交換樹脂塔３０を追加した構成を有する。モリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８Ａの他の構成はモリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８と同じである。陽イオン交換樹脂塔３０は、ポンプ２０と開閉弁２２の間で注入配管２１に設けられる。注入配管２１は、図１に示すように、給水配管１１に接続される。陽イオン交換樹脂塔３０は後述の実施例３及び５に適用してもよい。
【００７０】
モリブデン酸イオン含有溶液貯蔵タンク１９内の、モリブデン酸イオン及び陽イオン不純物を含む溶液が、ポンプ２０の駆動によって陽イオン交換樹脂塔３０に導かれる。これにより、モリブデン酸イオンを含む溶液に含まれた陽イオン不純物等の陽イオンが、陽イオン交換樹脂塔３０で除去され、モリブデン酸イオンを給水に注入できる。陽イオン不純物等の陽イオンの給水への注入を阻止できる。モリブデン酸ナトリウム溶液を用いた場合にはＮａ＋イオンが存在し、モリブデン酸カリウム溶液を用いた場合にはＫ＋イオンが存在し、モリブデン酸リチウム溶液を用いた場合にはＬｉ＋イオンが存在する。陽イオン交換樹脂塔３０はＮａ＋イオン、Ｋ＋イオン及びＬｉ＋イオンを除去する。
【００７１】
陽イオン交換樹脂塔３０の設置により、陽イオン不純物等の陽イオンの原子炉圧力容器３内への流入による影響（陽イオンの放射化、応力腐食割れへの影響、燃料棒の被覆管の酸化加速、及び炉水中の不純物増加による、原子炉浄化系１３脱塩器１７の負荷の増加等）を無くすことができ、炉水中のコバルト放射能濃度を低減できる。
【００７２】
陽イオン交換樹脂塔３０の替りに陽イオン交換膜を設置してもよい。
【実施例２】
【００７３】
本発明の他の実施例である実施例２の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法を、図７を用いて説明する。本実施例が適用される沸騰水型原子力プラント１Ａは、実施例１が適用される沸騰水型原子力プラント１においてモリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８をタングステン酸イオン含有溶液注入装置（タングステン酸イオン注入装置）３１に替え、制御装置２８を制御装置２８Ａに替えた構成を有する。沸騰水型原子力プラント１Ａの他の構成は沸騰水型原子力プラント１と同じである。
【００７４】
タングステン酸イオン含有溶液注入装置３１は、モリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８においてモリブデン酸イオン含有溶液タンク１９をタングステン酸イオン含有溶液タンク３２に替えた構成を有する。タングステン酸イオン含有溶液注入装置３１の他の構成はモリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８と同じである。タングステン酸イオン含有溶液タンク３２は、タングステン酸イオン含有溶液を充填している。タングステン酸イオン含有溶液は、給水に注入するタングステン酸イオンとして、タングステンの、二次的な放射能を発生させない同位体（例えば、１８０Ｗ、１８２Ｗ等）を含むタングステン酸イオン、及びタングステンの、二次的な放射能を発生させる同位体（例えば、１８４Ｗ、１８６Ｗ等）を含むタングステン酸イオンを含んでいる。タングステン酸イオン含有溶液としては、タングステン酸（Ｈ２ＷＯ４）溶液、タングステン酸ナトリウム（Ｎａ２ＷＯ４）溶液、タングステン酸リチウム（Ｌｉ２ＷＯ４）溶液、タングステン酸カリウム（Ｋ２ＷＯ４）溶液のいずれかが用いられる。
【００７５】
沸騰水型原子力プラント１Ａの運転時に、浄化系配管１４内を流れる炉水の一部がサンプリング配管２７によってサンプリングされ、サンプリングされた炉水がクロマトグラフィー等により分析される。これにより、この炉水に含まれているコバルトイオン及びタングステン酸イオン等の物質のそれぞれの濃度が測定される。
【００７６】
沸騰水型原子力プラント１Ａの運転時に、タングステン酸イオン含有溶液がタングステン酸イオン含有溶液注入装置３１のタングステン酸イオン含有溶液タンク３２から給水配管１１内に注入される。本実施例では、タングステン酸イオン含有溶液として、タングステン酸（Ｈ２ＷＯ４）溶液を用いる。
【００７７】
タングステン酸イオン含有溶液注入装置３１によるタングステン酸溶液の注入について、詳細に説明する。測定されたコバルトイオン及びタングステン酸イオンの各濃度が、オペレータによって入力装置（図示せず）から制御装置２８Ａに入力される。制御装置２８Ａは、流量計２９で計測した、浄化系配管１４内を流れる炉水の流量を入力する。制御装置２８Ａは、計測された浄化系配管１４内を流れる炉水の流量ＦRWCU（ｔ／ｈ）、及び炉水に含まれるタングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wset（ｍｏｌ／ｋｇ）を（３）式に代入して、タングステン酸イオン含有溶液の注入流量ＦtankW（ｔ／ｈ）を求める。
【００７８】
【数３】
2011089942.tif 000005
【００７９】
【数４】
2011089942.tif 000006
【００８０】
但し、ＣRW,Wmeasは炉水中のタングステン酸イオンの測定濃度（ｍｏｌ／ｋｇ）、ＣtankWはタングステン酸イオン含有溶液貯蔵タンク内に充填されたタングステン酸イオン含有溶液に含まれるタングステン酸イオンの濃度（ｍｏｌ／ｋｇ）及びｆWはファクターである。
【００８１】
（３）式に基づいてタングステン酸イオン含有溶液の注入流量ＦtankW（ｔ／ｈ）を算出する際に、最初、１と仮定したファクターｆWが用いられる。タングステン酸イオン含有溶液貯蔵タンク３１内に充填されたタングステン酸溶液に含まれるタングステン酸イオンの濃度ＣtankW（ｍｏｌ／ｋｇ）、例えば、０．０３ｍｏｌ／ｋｇ及び炉水中のモリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wset（ｍｏｌ／ｋｇ）、例えば、１×１０−７ｍｏｌ／ｋｇも、オペレータによって制御装置２８Ａに入力される。タングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wsetである１×１０−７ｍｏｌ／ｋｇは、前述した１×１０−７ｍｏｌ／ｋｇ以上１×１０−６ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲に含まれている。流量計２９で計測された、浄化系配管１４内を流れる炉水の流量ＦRWCUは、例えば、１２８ｔ／ｈであり、制御装置２８Ａに入力される。
【００８２】
制御装置２８Ａは、開閉弁２２を開いてポンプ２０を駆動し、上記した各数値を（３）式に代入し、タングステン酸イオン含有溶液、すなわち、タングステン酸溶液の注入流量ＦtankWを算出する。算出されたタングステン酸溶液の注入流量ＦtankWは３．８４×１０−４ｔ／ｈとなる。制御装置２８Ａは、算出したタングステン酸溶液の注入流量ＦtankW（ｔ／ｈ）になるように、ポンプ２０の回転速度を制御する。タングステン酸イオン含有溶液貯蔵タンク３２内のタングステン酸溶液は、４．２７×１０−４ｔ／ｈで給水配管１１内に供給される。このようにしてタングステン酸イオンが、給水に注入され、給水と共に原子炉圧力容器３内に導かれて原子炉圧力容器３内の炉水に注入される。サンプリング配管２７でサンプリングされた炉水の分析により、測定されたコバルトイオンが監視される。制御装置２８Ａは、タングステン酸溶液の注入後にサンプリング配管２７でサンプリングされた炉水の分析により計測されたタングステン酸イオン濃度が、タングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wsetになっているかを判定する。タングステン酸イオン濃度が、タングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wsetになっていれば、制御装置２８Ａは、４．２７×１０−４ｔ／ｈでタングステン酸溶液の注入を継続する。
【００８３】
もし、制御装置２８Ａが、計測されたタングステン酸イオン濃度が、タングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wsetになっていないと判定したときは、この計測されたタングステン酸イオン濃度、及びタングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wsetを（４）式に代入して、ファクターｆWを算出する。本実施例では、タングステン酸溶液注入後におけるの炉水中のタングステン酸イオンの測定濃度ＣRW,Wmeasは、０．８×１０−７ｍｏｌ／ｋｇである。このため、測定濃度ＣRW,Wmeasが、設定濃度ＣRW,Wsetになっていないと判定される。
【００８４】
制御装置２８Ａは、１×１０−７ｍｏｌ／ｋｇ及び０．８×１０−７ｍｏｌ／ｋｇを（４）式に代入し、ファクターｆWを算出する。算出されたファクターｆWである１．２５を（３）式に代入してタングステン酸溶液の注入流量ＦtankW（ｔ／ｈ）を新たに算出する。新たに得られた注入流量ＦtankWは、５．３３×１０−４ｔ／ｈである。制御装置２８Ａは、新たに求めたタングステン酸溶液の注入流量ＦtankW（ｔ／ｈ）に基づいてポンプ２０の回転速度を制御する。これにより、タングステン酸溶液が、５．３３×１０−４ｔ／ｈで、タングステン酸イオン含有溶液貯蔵タンク３２から給水配管１１に供給される。すなわち、必要量のタングステン酸イオンが給水配管１１に注入される。制御装置２８Ａによるタングステン酸溶液の注入制御により、炉水に含まれるタングステン酸イオンの濃度がタングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wset（例えば、１×１０−７ｍｏｌ／ｋｇ）に調節される。
【００８５】
本実施例では、原子炉圧力容器３内の炉水に含まれるタングステン酸イオンの濃度が１×１０−７ｍｏｌ／ｋｇになり、実施例１と同様に、ジルコニウム合金製の被覆管外面への非放射性コバルト（例えば、コバルト５９）の付着が抑制され、炉心内での放射性コバルトの生成量が低減する。このため、本実施例のタングステン酸イオン注入の適用により炉水中のコバルト放射能濃度が従来の１／３に低下する。原子炉圧力容器３、及び浄化系配管１４等の原子炉圧力容器３内の炉水が流れる配管の表面線量率が低減され、沸騰水型原子力プラント１の定期検査における作業員の被ばくが低減できる。ちなみに、新設の沸騰水型原子力プラント、及び化学除染を行った既設の沸騰水型原子力プラントにおいて、配管線量率が０の状態で本実施例のモリブデン酸イオン注入を適用した運転を開始した場合には、最初の運転サイクル（例えば、１００００時間）の終了後における被ばく線量率は１／２に低下する（（本実施例を適用した場合における配管線量率）＝（本実施例を適用しない場合での配管線量率）×（１/２））。なお、沸騰水型原子量プラント１Ａの平衡サイクル以降、例えば、沸騰水型原子量プラント１Ａが約５つの運転サイクルの運転を経験した後に、沸騰水型原子力プラントに本実施例のモリブデン酸イオン注入を適用した場合には、本実施例適用後の最初の運転サイクル終了時点で配管線量率が４／５に低下し（（本実施例を適用した場合における配管線量率）＝（本実施例を適用しない場合での配管線量率）×（４/５））、１０運転サイクル後に配管線量率が３／５に低下する（（本実施例を適用した場合における配管線量率）＝（本実施例を適用しない場合での配管線量率）×（３/５））。
【００８６】
本実施例では、炉水に注入されるタングステン酸イオンが、タングステンの、二次的な放射能を発生しない同位体である１８０Ｗ、１８２Ｗ等、及びタングステンの、二次的な放射能を発生する同位体である１８４Ｗ、１８６Ｗ等のそれぞれのタングステン酸イオンを含んでいる。このため、本実施例は、特開平７−８４０９０号公報のように、タングステンの同位体分離を行って二次的な放射能を発生するタングステンの同位体を除去する必要がない。注入するタングステン酸イオンとして、二次的な放射能を発生するタングステン（例えば、１８４Ｗ、１８６Ｗ等）を含むタングステン酸イオンが存在しても、炉水に含まれるタングステン酸イオンの濃度が１×１０−７ｍｏｌ／ｋｇであるので、作業員の被ばくを低減することができる。
【００８７】
本実施例は、構成部材の応力腐食割れを抑制するタングステン酸イオンを炉水に注入するので、この炉水に接触する構成部材の応力腐食割れを抑制することができる。
【００８８】
本実施例においても、水素が水素注入装置２３から給水配管１１に注入されるので、炉水に含まれている酸素濃度及び過酸化水素濃度を低減することができる。
【００８９】
タングステン酸イオン含有溶液注入装置３１の注入配管２１を、給水配管１１に接続する替りに、脱塩器１７の下流で浄化系配管１４に接続し、タングステン酸イオンを浄化系配管１４に注入してもよい。給水配管１１に接続する替りにタングステン酸イオン含有溶液注入装置３１を浄化系配管１４に接続することは、後述の実施例４に、及び実施例５に記載された、タングステン酸イオンを注入する場合に、適用してもよい。
【００９０】
本実施例では、タングステン酸イオン含有溶液の注入流量の制御は、ポンプ２０の回転速度を制御することによって行っているが、開閉弁２２を流量調節弁に替えて、制御装置２８Ａによってこの流量調節弁の開度を調節することによって行ってもよい。
【００９１】
本実施例は、タングステン酸イオン含有溶液の注入流量の制御を制御装置２８Ａを用いて行っているが、その制御を手動で行ってもよい。すなわち、必要な情報をオペレータがパーソナルコンピュータに入力し、（３）式によるタングステン酸イオン含有溶液の注入流量ＦtankW（ｔ／ｈ）をパーソナルコンピュータで計算する。求められた注入流量ＦtankW（ｔ／ｈ）に基づいて、オペレータがポンプ２０の回転速度を調節する。
【実施例３】
【００９２】
本発明の他の実施例である実施例３の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法を、図８を用いて説明する。本実施例が適用される沸騰水型原子力プラント１Ｂは、実施例１が適用される沸騰水型原子力プラント１において制御装置２８を制御装置２８Ｂに替えた構成を有する。沸騰水型原子力プラント１Ｂの他の構成は沸騰水型原子力プラント１と同じである。
【００９３】
本実施例の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法は、炉水中のコバルトイオンのモル濃度ＣｏＣに対するモリブデン酸イオンのモル濃度ＭｏＣの比ＭｏＣ／ＣｏＣが０＜ＭｏＣ／ＣｏＣ＜１２００を満足するように、炉水にモリブデン酸イオンを添加するものである。本実施例では、０＜ＭｏＣ／ＣｏＣ＜１２００の範囲内に存在するモル濃度比ＭｏＣ／ＣｏＣを、モル濃度比ＭｏＣ／ＣｏＣの設定値として制御装置２８Ｂに設定する。オペレータは、モル濃度比ＭｏＣ／ＣｏＣの設定値として、例えば、３０を、入力装置を用いて制御装置２８Ｂに入力する。この設定値は制御装置２８Ｂのメモリに登録される。モル濃度比ＭｏＣ／ＣｏＣの設定値である３０は、モリブデン酸イオン注入による被ばく線量低減効果が最大となるモル濃度比ＭｏＣ／ＣｏＣである。
【００９４】
沸騰水型原子力プラント１Ｂが運転され、給水配管１１を通して給水が原子炉圧力容器３に供給された後、モリブデン酸イオン含有溶液、例えば、モリブデン酸溶液がモリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８から給水配管１１内に注入される。本実施例におけるモリブデン酸溶液の、原子炉圧力容器３内の炉水への注入は以下のように行われる。
【００９５】
サンプリング配管２７によってサンプリングされた炉水の分析により、測定された、炉水中のコバルトイオンのモル濃度が制御装置２８Ｂに入力される。制御装置２８Ｂは、モル濃度比ＭｏＣ／ＣｏＣの設定値と測定されたコバルトイオンのモル濃度の積算を行い、モリブデン酸イオンのモル濃度を算出する。算出されたモリブデン酸イオンのモル濃度ＭｏＣが、炉水に含まれるモリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Mosetとなる。制御装置２８Ｂは、このモリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Mosetを用いて、実施例１と同様に、モリブデン酸イオンの給水への注入、すなわち、（１）式で算出したモリブデン酸溶液の注入流量ＦtankMo（ｔ／ｈ）に基づいたモリブデン酸溶液の給水への注入を行う。
【００９６】
サンプリング配管２７でサンプリングされた炉水の分析により、測定された、炉水に含まれたコバルトイオン濃度が、例えば、１×１０−８ｍｏｌ／ｋｇであったとする。このコバルトイオン濃度の測定値、及びモル濃度比ＭｏＣ／ＣｏＣの設定値である３０に基づいて、制御装置２８Ｂは、炉水に含まれるモリブデン酸イオンの濃度を算出し、この濃度として３．０×１０−７ｍｏｌ／ｋｇを得る。このため、制御装置２８Ｂには、３．０×１０−７ｍｏｌ／ｋｇがモリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Mosetとして登録される。
【００９７】
制御装置２８Ｂは、最初に、ファクターｆMoを１とし、測定されたモリブデン酸イオン濃度ＣtankMo（例えば、０．１ｍｏｌ／ｋｇ）、測定された、浄化系配管１４内を流れる炉水の流量ＦRWCU（例えば、１２８ｔ／ｈ）、設定されたモリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Moset（例えば、３．０×１０−７ｍｏｌ／ｋｇ）を（１）式に代入し、モリブデン酸溶液の注入流量ＦtankMoである３．８４×１０−４ｔ／ｈを算出する。制御装置２８Ｂは、モリブデン酸イオン含有溶液貯蔵タンク１９から給水配管１１へのモリブデン酸溶液の注入流量が３．８４×１０−４ｔ／ｈになるように、ポンプ２０の回転速度を調節する。しかしながら、このモリブデン酸溶液の注入によっても、炉水中のモリブデン酸イオン濃度が３．０×１０−７ｍｏｌ／ｋｇにならないので、制御装置２８Ｂは、（２）式に基づいてファクターｆMoを新たに算出し、ファクターｆMoとして１．２を得る。制御装置２８Ｂは、１．２及び上記した各数値を（１）式に代入し、モリブデン酸溶液の注入流量ＦtankMoを再度算出して４．６１×１０−４ｔ／ｈを新たに得る。制御装置２８Ｂは、４．６１×１０−４ｔ／ｈに基づいて、モリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８による給水へのモリブデン酸溶液の注入流量を制御する。これによって、所定量のモリブデン酸イオンが原子炉圧力容器３内の炉水に注入される。
【００９８】
本実施例では、制御装置２８Ｂに登録された、モル濃度比ＭｏＣ／ＣｏＣの設定値（例えば、３０）は変わらないが、炉水に含まれるコバルトイオン濃度は、炉水へのモリブデン酸イオンの注入によって変化する。このため、測定されたコバルトイオン濃度に基づいて求められる炉水中のモリブデン酸イオン濃度が変化し、制御装置２８Ｂに設定されるモリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Mosetも変化する。しかしながら、制御装置２８Ｂは、更新された最新のモリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Mosetを用いて、（１）式によりモリブデン酸溶液の注入流量ＦtankMoを算出する。
【００９９】
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。炉水のコバルトイオン濃度に基づいて求めたモリブデン酸イオンの設定濃度ＣRW,Mosetを用いてモリブデン酸溶液の注入流量ＦtankMoを算出する本実施例は、炉内構造材料の取替え及び水質変化に伴い炉水のコバルトイオンの濃度が変化した場合に、モリブデン酸イオン注入濃度を最適化することができる。
【０１００】
制御装置２８Ｂで実行される制御を手動にて行ってもよい。
【実施例４】
【０１０１】
本発明の他の実施例である実施例４の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法を、図９を用いて説明する。本実施例が適用される沸騰水型原子力プラント１Ｃは、実施例２が適用される沸騰水型原子力プラント１Ａにおいて制御装置２８Ａを制御装置２８Ｃに替えた構成を有する。沸騰水型原子力プラント１Ｃの他の構成は沸騰水型原子力プラント１Ａと同じである。
【０１０２】
本実施例の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法は、炉水中のコバルトイオンのモル濃度ＣｏＣに対するタングステン酸イオンのモル濃度ＷＣの比ＷＣ／ＣｏＣが０＜ＷＣ／ＣｏＣ＜７０を満足するように、炉水にタングステン酸イオンを添加するものである。本実施例では、０＜ＷＣ／ＣｏＣ＜７０の範囲内に存在するモル濃度比ＷＣ／ＣｏＣを、モル濃度比ＷＣ／ＣｏＣの設定値として制御装置２８Ｃに設定する。オペレータは、モル濃度比ＷＣ／ＣｏＣの設定値として、例えば、３０を、入力装置を用いて制御装置２８Ｃに入力する。この設定値は制御装置２８Ｃのメモリに登録される。モル濃度比ＷＣ／ＣｏＣの設定値である３０は、タングステン酸イオン注入による被ばく線量低減効果が最大となるモル濃度比ＷＣ／ＣｏＣである。
【０１０３】
沸騰水型原子力プラント１Ｃが運転され、給水配管１１を通して給水が原子炉圧力容器３に供給された後、タングステン酸イオン含有溶液、例えば、タングステン酸溶液がタングステン酸イオン含有溶液注入装置３１から給水配管１１内に注入される。本実施例におけるタングステン酸溶液の、原子炉圧力容器３内の炉水への注入は以下のように行われる。
【０１０４】
測定された、炉水中のコバルトイオンのモル濃度が制御装置２８Ｃに入力される。制御装置２８Ｃは、モル濃度比ＷＣ／ＣｏＣの設定値と測定されたコバルトイオンのモル濃度の積算を行い、タングステン酸イオンのモル濃度を算出する。算出されたタングステン酸イオンのモル濃度が、炉水に含まれるタングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wsetとなる。制御装置２８Ｃは、このタングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wsetを用いて、実施例２と同様に、タングステン酸イオンの給水への注入、すなわち、（３）式で算出したタングステン酸溶液の注入流量ＦtankW（ｔ／ｈ）に基づいたタングステン酸溶液の給水への注入を行う。
【０１０５】
サンプリング配管２７でサンプリングされた炉水の分析により、測定された、炉水に含まれたコバルトイオン濃度が、例えば、１×１０−９ｍｏｌ／ｋｇであったとする。このコバルトイオン濃度の測定値、及びモル濃度比ＷＣ／ＣｏＣの設定値である３０に基づいて、制御装置２８Ｃは、炉水に含まれるタングステン酸イオンの濃度を算出し、この濃度として３．０×１０−８ｍｏｌ／ｋｇを得る。このため、制御装置２８Ｃには、３．０×１０−８ｍｏｌ／ｋｇがタングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wsetとして登録される。
【０１０６】
制御装置２８Ｃは、最初に、ファクターｆWを１とし、測定されたタングステン酸イオン濃度ＣtankW（例えば、０．０１ｍｏｌ／ｋｇ）、測定された、浄化系配管１４内を流れる炉水の流量ＦRWCU（例えば、１２８ｔ／ｈ）、設定されたタングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wset（例えば、３．０×１０−８ｍｏｌ／ｋｇ）を（３）式に代入し、タングステン酸溶液の注入流量ＦtankWである３．８４×１０−４ｔ／ｈを算出する。制御装置２８Ｃは、タングステン酸イオン含有溶液貯蔵タンク３２から給水配管１１へのタングステン酸溶液の注入流量が３．８４×１０−４ｔ／ｈになるように、ポンプ２０の回転速度を調節する。しかしながら、このタングステン酸溶液の注入によっても、炉水中のタングステン酸イオン濃度が３．０×１０−７ｍｏｌ／ｋｇにならないので、制御装置２８Ｃは、（４）式に基づいてファクターｆWを新たに算出し、ファクターｆMoとして１．２を得る。制御装置２８Ｃは、１．２及び上記した各数値を（３）式に代入し、タングステン酸溶液の注入流量ＦtankWを再度算出して４．６１×１０−４ｔ／ｈを新たに得る。制御装置２８Ｃは、４．６１×１０−４ｔ／ｈに基づいて、タングステン酸イオン含有溶液注入装置３１による給水へのタングステン酸溶液の注入流量を制御する。これによって、所定量のタングステン酸イオンが原子炉圧力容器３内の炉水に注入される。
【０１０７】
本実施例では、制御装置２８Ｃに登録された、モル濃度比ＷＣ／ＣｏＣの設定値（例えば、３０）は変わらないが、炉水に含まれるコバルトイオン濃度は、炉水へのタングステン酸イオンの注入によって変化する。このため、測定されたコバルトイオン濃度に基づいて求められる炉水中のタングステン酸イオン濃度が変化し、制御装置２８Ｃに設定されるタングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wsetも変化する。しかしながら、制御装置２８Ｃは、更新された最新のタングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wsetを用いて、（３）式によりタングステン酸溶液の注入流量ＦtankWを算出する。
【０１０８】
本実施例は、実施例２で生じる各効果を得ることができる。炉水のコバルトイオン濃度に基づいて求めたタングステン酸イオンの設定濃度ＣRW,Wsetを用いてタングステン酸溶液の注入流量ＦtankWを算出する本実施例は、炉内構造材料の取替え及び水質変化に伴い炉水のコバルトイオンの濃度が変化した場合に、タングステン酸イオン注入濃度を最適化することができる。
【０１０９】
制御装置２８Ｃで実行される制御を手動にて行ってもよい。
【実施例５】
【０１１０】
本発明の他の実施例である実施例５の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法を、図１０を用いて説明する。本実施例が適用される沸騰水型原子力プラント１Ｄは、実施例１が適用される沸騰水型原子力プラント１において制御装置２８を制御装置２８Ｄに替え、さらに、亜鉛イオン含有溶液注入装置３３を追加した構成を有する。沸騰水型原子力プラント１Ｄの他の構成は沸騰水型原子力プラント１と同じである。
【０１１１】
沸騰水型原子力プラント１Ｄにおいて沸騰水型原子力プラント１と異なる部分を、説明する。亜鉛イオン含有溶液注入装置３３は、亜鉛イオン含有溶液タンク３４、ポンプ３５及び注入配管３６を有する。ポンプ３５及び開閉弁３７を設けた注入配管３６が、亜鉛イオン含有溶液を充填した亜鉛イオン含有溶液タンク３４及び給水配管１１に接続される。注入配管３６が、注入配管２１と給水配管１１の接続点と中空子フィルタ８Ａの間で給水配管１１に接続される。
【０１１２】
制御装置２８Ｄは、モリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８のポンプ２０の回転速度を制御することによってモリブデン酸イオン含有溶液の給水配管１１への注入量を調節し、亜鉛イオン含有溶液注入装置３３のポンプ３５の回転速度を制御することによって亜鉛イオン含有溶液の給水配管１１への注入量を調節する。
【０１１３】
本実施例の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法では、原子炉圧力容器３に給水が供給される、沸騰水型原子力プラント１Ｄの運転時において、モリブデン酸イオン含有溶液及び亜鉛イオン含有溶液が、給水に注入されて原子炉圧力容器３内に供給される。サンプリング配管２７でサンプリングされた炉水の分析により、測定された、炉水中のコバルトイオン濃度、モリブデン酸イオン濃度及び亜鉛イオン濃度のそれぞれが、オペレータによって入力装置より制御装置２８Ｄに入力される。本実施例では、測定されたコバルトイオン濃度は監視に用いられる。
【０１１４】
モリブデン酸イオン含有溶液、例えば、モリブデン酸溶液が、実施例１の制御装置２８と同様に、制御装置２８Ｄによって制御されてモリブデン酸イオン含有溶液注入装置１８のモリブデン酸イオン含有溶液タンク１９から給水配管１１に注入される。モリブデン酸溶液を給水配管１１に注入する制御を行う制御装置２８Ｄは、実施例１で用いられる制御装置２８と同様に機能する。
【０１１５】
実施例１で行われていない亜鉛イオン含有溶液の注入について詳細に説明する。制御装置２８Ｄは、計測された浄化系配管１４内を流れる炉水の流量ＦRWCU（ｔ／ｈ）、炉水中の亜鉛イオン測定濃度ＣRW,Znmeas（ｍｏｌ／ｋｇ）、炉水に含まれる亜鉛イオンの設定濃度ＣRW,Znset（ｍｏｌ／ｋｇ）、及び亜鉛イオン含有溶液貯蔵タンク３４内に充填された亜鉛イオン含有溶液に含まれる亜鉛イオンの濃度ＣtankW（ｍｏｌ／ｋｇ）を（５）式に代入して、亜鉛イオン含有溶液の注入流量ＦtankZn（ｔ／ｈ）を求める。
【０１１６】
【数５】
2011089942.tif 000007
【０１１７】
但し、ｆZnはファクターである。
【０１１８】
炉水中の亜鉛イオンの設定濃度ＣRW,Znsetは１×１０−８ｍｏｌ／ｋｇから２×１０−７ｍｏｌ／ｋｇの範囲内に設定することが望ましい。本実施例では亜鉛イオンの設定濃度ＣRW,Znsetが、制御装置２８Ｄにおいて８×１０−８ｍｏｌ／ｋｇに設定されている。
【０１１９】
制御装置２８Ｄは、本実施例においてモリブデン酸溶液の注入流量ＦtankMo（ｔ／ｈ）を算出するために（１）式に代入された、浄化系配管１４内を流れる炉水の流量ＦRWCUである１２８ｔ／ｈ、さらに、亜鉛イオンの設定濃度ＣRW,Znsetである８×１０−８ｍｏｌ／ｋｇ、及び亜鉛イオン含有溶液貯蔵タンク３４内に充填された亜鉛イオン含有溶液に含まれる亜鉛イオンの濃度ＣtankZn、例えば、２．７×１０−２ｍｏｌ／ｋｇを（５）式に代入し、亜鉛イオン含有溶液の注入流量ＦtankZn（ｔ／ｈ）を求める。このとき、ファクターｆZnとして１が用いられる。算出された亜鉛イオン含有溶液の注入流量ＦtankZnは、３．７９×１０−４ｔ／ｈとなる。
【０１２０】
制御装置２８Ｄは、算出した亜鉛イオン含有溶液の注入流量ＦtankZnが３．７９×１０−４ｔ／ｈになるように、ポンプ３５の回転速度を制御する。亜鉛イオン含有溶液タンク３４内の亜鉛イオン含有溶液が、３．７９×１０−４ｔ／ｈで給水配管１１内に供給される。このようにして亜鉛イオンが、給水に注入され、給水と共に原子炉圧力容器３内に導かれて原子炉圧力容器３内の炉水に注入される。
【０１２１】
３．７９×１０−４ｔ／ｈの亜鉛イオン含有溶液が原子炉圧力容器３内に供給された後、サンプリング配管２７でサンプリングされた炉水の分析により、測定された、炉水中の亜鉛イオン濃度ＣRW,Znmeasが、例えば、６．６７×１０−８ｍｏｌ／ｋｇであったとする。この亜鉛イオン濃度ＣRW,Znmeasは亜鉛イオンの設定濃度ＣRW,Znsetよりも小さくなっている。制御装置２８Ｄは、亜鉛イオンの設定濃度ＣRW,Znsetである８×１０−８ｍｏｌ／ｋｇ及び測定された亜鉛イオン濃度ＣRW,Znmeasである６．６７×１０−８ｍｏｌ／ｋｇを（６）式に代入し、ファクターｆZnを算出する。（６）式から求められたファクターｆZnが１．２となる。
【０１２２】
【数６】
2011089942.tif 000008
【０１２３】
制御装置２８Ｄは、（５）式のファクターｆZnを１．２にして亜鉛イオン含有溶液の注入流量ＦtankZn（ｔ／ｈ）を算出する。この注入量ＦtankZnが４．５５×１０−４ｔ／ｈとなり、制御装置２８Ｄによってポンプ３５の回転速度が制御されて亜鉛イオン含有溶液タンク３４内の亜鉛イオン含有溶液が４．５５×１０−４ｔ／ｈで給水配管１１内に供給される。したがって、原子炉圧力容器３内の炉水に含まれる亜鉛イオンの濃度が８×１０−８ｍｏｌ／ｋｇに調節される。
【０１２４】
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、炉水に亜鉛イオンを注入するので、沸騰水型原子力プラントにおいて炉水と接触する構成部材の腐食を抑制することができ、非放射性コバルト（例えば、コバルト５９）の供給を低減できる。このため、燃料棒の外面への非放射性物質の付着を実施例１よりもさらに抑制することができる。
【０１２５】
本実施例で用いられる亜鉛イオン含有溶液注入装置３３を実施例３が適用される沸騰水型原子力プラント１Ｂに設置してもよい。これによって、実施例３の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法で、モリブデン酸イオンの注入と共に、原子炉圧力容器３内の炉水中に亜鉛イオンを注入することができる。さらに、亜鉛イオン含有溶液注入装置３３を、実施例２が適用される沸騰水型原子力プラント１Ａ、及び実施例４が適用される沸騰水型原子力プラント１Ｃに設置してもよい。実施例２の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法、及び実施例４の沸騰水型原子力プラントの水質制御方法で、タングステン酸イオンの注入と共に、原子炉圧力容器３内の炉水中に亜鉛イオンを注入することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は沸騰水型原子力プラントに適用できる。
【符号の説明】
【０１２７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…沸騰水型原子力プラント、２…原子炉、３…原子炉圧力容器、４…炉心、８Ａ…中空子フィルタ、１１…給水配管、１３…原子炉浄化系、１４…浄化系配管、１７…脱塩器、１８…モリブデン酸イオン含有溶液注入装置、１９…モリブデン酸イオン含有溶液タンク、１２，３５…ポンプ、２１，３６…注入配管、２３…水素注入装置、２６，２７…サンプリング配管、２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ…制御装置、３０…陽イオン交換樹脂塔、３１…タングステン酸イオン含有溶液注入装置、３２…タングステン酸イオン含有溶液タンク、３３…亜鉛イオン含有溶液注入装置、３４…亜鉛イオン含有溶液タンク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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