(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
清浄水循環系の構成機器の強磁性体材料製接液部材について交流磁場処理法により表面磁場を消磁することを特徴とする清浄水循環系構成機器のスケール付着防止方法。
【請求項２】
前記構成機器が加圧水型原子力発電プラントの２次冷却系に含まれる給水バルブであり、前記接液部材がそのバルブケージである請求項１記載の清浄水循環系構成機器のスケール付着防止方法。
【請求項３】
前記構成機器が加圧水型原子力発電プラントの２次冷却系に含まれる給水ポンプであり、前記接液部材がそのインペラである請求項１記載の清浄水循環系構成機器のスケール付着防止方法。
【請求項４】
前記接液部材が加圧水型原子力発電プラントの２次冷却系の流量計測用オリフィスである請求項１記載の清浄水循環系構成機器のスケール付着防止方法。
【請求項５】
前記接液部材が加圧水型原子力発電プラントの２次冷却系の蒸気発生器における伝熱管支持板である請求項１記載の清浄水循環系構成機器のスケール付着防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、火力原子力発電プラントの給水系のように清浄度の高い水が循環する系の構成機器へのスケール付着を防止する方法に関し、特に交流磁場による消磁処理を用いてスケール付着を防止する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、加圧水型原子力発電プラントの２次冷却系即ち給水循環系は、相対的に清浄度の高い給水を循環して、蒸気を発生し、その蒸気を使用して発電用タービンを駆動するものであるが、水中に溶けたマグネタイトが、構成機器の内面にスケールとなって付着することがある。これを図１３を参照して説明する。先ず、給水循環系の構成を説明すると、図において、液相の系統は実線で示され、気相の系統は破線で示されているが、蒸気発生器１において、図示しない原子炉からの原子炉冷却材即ち１次冷却材により給水は加熱されて主蒸気３となる。主蒸気３の大部分は高圧タービン５に入ってこれを駆動し、残りの主蒸気は再熱器７に入る。高圧タービン５の排蒸気９は湿っているが、湿分分離器１１で湿分が分離され、更に前述の再熱器７において主蒸気により加熱されて再熱蒸気１３となる。再熱蒸気１３は低圧タービン１５に入ってこれを駆動し、その排蒸気は復水器１７に入って凝縮され、復水となる。
【０００３】
復水はポンプ１９により復水脱塩装置２１へ送られ、ここで含有塩類が除去され、給水として給水ポンプ２３により低圧給水加熱器２５に送られる。ここで給水は、低圧タービン１５からの抽気により加熱される。加熱された給水は、抽気のドレンと一緒に、給水バルブ２７とオリフィス２９を経て脱気器３１に入り、湿分分離器１１からの分離水と共に含有気体が除去される。これには高圧タービン５の抽気が使用される。脱気された給水は、ポンプ３３により高圧給水加熱器３５に送られ、ここで高圧タービン５からの抽気と再熱器７からのドレンとにより加熱されて、最終的に蒸気発生器１に戻る。このようにして給水は、相変換をしながら、循環系を循環する。
前述のように、循環系を流れる給水の中に含まれる不純物は、脱塩装置により除去されるのであるが、マグネタイトがなお存在する。これは、強磁性の物質であり、循環系構成機器の接液部材料が強磁性であると、スケールとなって付着する。例えば、一万時間の運転後に、バルブ２７でスケール厚さが約１０００μｍ、給水ポンプ２３でスケール厚さが１００〜２００μｍ前後、流量計でスケール厚さが１００〜２００μｍ前後、蒸気発生器１の管支持板の流れ孔近傍でスケール厚さが５０〜１００μｍ前後のマグネタイトスケールの付着が認められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のように給水バルブ２７の接液部にスケール付着があると弁開度の上昇、給水ポンプ２３のインペラにスケール付着が生ずると重心がずれて軸振動の発生、又流量計においては流量指示値の変化、蒸気発生器１の管支持板では通過蒸気量の減少などの問題が生じ、給水循環系ひいてはプラント全体の正常な運転に支障を来すこととなる。このようにして、加圧水型原子力発電プラントの給水循環系構成機器の効果的なスケール付着防止方法が求められている。本願発明はこのような事情の下になされたものであり、本発明の課題は、構成機器の強度低下や性能低下などを生じずに、効果的にマグネタイトの付着を防止し得る清浄水循環系構成機器のスケール付着防止方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明方法によれば、加圧水型原子力発電プラントの２次冷却系のような清浄水循環系の構成機器の強磁性体材料製接液部材、例えば給水バルブのバルブケージ、給水ポンプのインペラ、流量計測用オリフィス、蒸気発生器における伝熱管支持板等、を交流磁場処理法により帯磁した表面磁場を消磁することにより、主としてマグネタイトからなるスケールの付着を防止する。交流磁場処理法によれば、給水バルブ、給水ポンプ、オリフィスなどは分解してバルブケージ、インペラ、オリフィスを外部に取り出し、これらに電線をコイル状に巻き付け、これに交流電流を流して形成する磁場を付加し、この磁場を段階的に減少させ、最後に磁場を零にすることにより消磁処理を行う。又、蒸気発生器の伝熱管支持板などについては、コイルを接近させて消磁処理を行う。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、全図に亘り同一部分には同一の符号を付している。
先ず、加圧水型原子力発電プラントの２次冷却系の給水バルブ２７（図１３）に本発明のスケール付着防止方法を適用した例を説明する。図１は、給水バルブ２７の内部構造を示した断面図であり、バルブボデー４１は給水が矢印に示すように流れる流路空間を内部に画成している。そして、図２に示すような全体として円筒形のバルブケージ４３がバルブボデー４１の中に入れられていて、上部はバルブカバー乃至ボンネット４５により閉じられている。更に、バルブケージ４３の中にプラグ４７が垂下支持され、その上下位置の調節によりバルブケージ４３の通水穴乃至ポート４９の開口面積を調節し、給水の流量を調節するようになっている。
【０００７】
この給水バルブ２７のバルブケージ４３は、表１に示すような添加成分組成を持つＳＵＳ４０３材から製作されており、直径が２００ｍｍ、長さが４００ｍｍ、肉厚が２０ｍｍの大きさを持つものである。
【表１】
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そして、図３に示すようにバルブケージ４３のポート４９の縁にマグネタイトスケールＭＳが付着するので、以下に述べるように本発明方法により処理した。給水バルブ２７を分解し、バルブケージ４３を外部に取り出し、図４に示すように、被覆管付き銅線（直径０．１５ｍｍ）５１を１mm間隔でその外周に巻き付けた。そして、その両端を交流電源５３の端子に接続した。交流電源５３の出力は、２４０Ｖ×４０Ａで周波数は５０Ｈｚである。このような交流電源５３を用い、はじめに２４０Ｖで４０Ａの電流を銅線５１に流し７００ガウスの交流磁場をバルブケージ４３に付与し、次に１５秒後に電流値を３６Ａに下げて１５秒間保持した。その後、電流値を４Ａ毎下げ、その各電流値で１５秒間電流を保持する操作を繰り返し、約５分後にバルブケージ４３に付与する交流磁場を０ガウスとする消磁処理を施した。このようにすると、消磁処理前に開口部４９のエッジ部で最大３０ガウス、それ以外の場所で最大５ガウスであった表面磁場が、消磁処理後ではそれぞれ最大３ガウス、同２ガウスとなった。
【０００８】
以上のように消磁処理したバルブケージ４３を再び給水バルブ２７に組み入れ、系統の運転を１万時間続けたが、付着したマグネタイトスケールの厚さは約１００μｍで、スケール付着によるプラグ４７の上昇は約３％であった。消磁処理を施さない場合のバルブケージ４３へのマグネタイトスケールの厚さは、同一の運転条件で１０００μｍ、プラグ４７の上昇（開度上昇）は約３０％であったから、前述の本発明方法の消磁処理を施すことにより、マグネタイトスケールの付着が防止されたことが確認された。
【０００９】
次に、加圧水型原子力発電プラントの２次冷却系の給水ポンプ３３（図１３）に本発明のスケール付着防止方法を適用した例を説明する。図５は、給水ポンプ３３の主要な構成部材であるインペラ６１及びその駆動軸６３を部分斜視図として示している。そして、吐出口６５を有するこのインペラ６１は、強磁性体である前述のＳＵＳ４０３材から製作されていて、その給水接触部に図６に示すようにマグネタイトスケールＭＳが付着する傾向を有する。そのスケール付着を防止するため、本発明方法による消磁処理を次のように施した。
【００１０】
即ち、給水ポンプ３３を分解し、ケーシングの内部からインペラ６１を取り出し、図７に示すように床の上に設けられた支持架台６７の上にインペラ６１及び軸６３を横置きする。そして、被覆管付き銅線６９（直径０．１５ｍｍ）をインペラ６１の周縁に１mm間隔で巻き付け、その両端を交流電源７１の端子に接続した。交流電源７１は、出力が２４０Ｖ×８０Ａで周波数が５０Ｈｚである。なお、インペラ６１の寸法は、直径４００mm、軸方向長さ１００ｍｍ、肉厚１０mmである。このような交流電源７１を用い、はじめに２４０Ｖで８０Ａの交流電流を導線６１に流して７００ガウスの交流磁場をインペラ６１に付与し、次に１５秒後に電流値を７２Ａに下げて１５秒間保持した。その後、電流値を８Ａ毎下げ、その各電流値で１５秒間電流を保持する操作を繰り返し、約５分後にインペラ６１に付与する交流磁場を０ガウスとする消磁処理を施した。このようにすると、消磁操作前に最大１６ガウスであったインペラ６１の表面磁場が、消磁処理後では最大３ガウスとなった。
【００１１】
以上のように消磁処理したインペラ６１を再び給水ポンプ３３に組み入れ、系統の運転を１万時間続けたが、付着したマグネタイトスケールの厚さは約２０〜４０μｍであった。消磁処理を施さないインペラ６１を組み入れた給水ポンプ３３を同一の運転条件で使用した場合、インペラ６１には約１００〜２００μｍの厚さのマグネタイトスケールの付着がしていたから、本発明方法により同スケールの付着が防止されたことが確認された。又このようなスケールの付着防止効果により、運転中の軸振動発生が見られなかった。
【００１２】
更に、加圧水型原子力発電プラントの２次冷却系にはオリフィス２９が設けられているが、これは給水の流量計測に用いられるものであり、強磁性体であるＳＵＳ３０４材（表１参照）から製作され、図８の概念図に示すように給水配管の中に取り付けられる。このようなオリフィス２９の内周部のエッジ部８１にマグネタイトスケールが付着し、流量計測に誤差を生ずるので、以下に述べる如く本発明方法による消磁処理を施し、そのスケールの付着防止効果を確認した。
【００１３】
先ず、配管からオリフィス２９を取り外す。図９はオリフィス２９の単体の正面図であり、中心部に通水穴８３がある。オリフィス２９の外周部は一段厚くなっていて、ここに複数の取り付け用フランジボルト穴８５が穿設されている。通水穴８３に隣接した部分は相対的に薄くなっていて、その肉厚は１５ｍｍである。なお、オリフィス２９のｍ寸法は、直径が４００mmである。しかる後、図１０に示すように、被覆管付き銅線８７（直径０．１５ｍｍ）をオリフィス２９の外面に１mm間隔で巻き付け、その両端を交流電源８９の端子に接続した。交流電源８９は、出力が２４０Ｖ×８０Ａで周波数が５０Ｈｚである。このような交流電源７１を用い、初めに２４０Ｖで８０Ａの交流電流を導線６１に流して７００ガウスの交流磁場をオリフィス２９に付与し、次に１５秒後に電流値を７２Ａに下げて１５秒間保持した。その後、電流値を８Ａ毎下げ、その各電流値で１５秒間電流を保持する操作を繰り返し、約５分後にオリフィス２９に付与する交流磁場を０ガウスとする消磁処理を施した。このようにすると、消磁操作前に最大１６ガウスであった内周エッジ部８１の表面磁場が、消磁処理後では最大０．０３ガウスとなった。
【００１４】
以上のように消磁処理したオリフィス２９を再び給水配管に組み入れ、前述の２実施形態と同様の条件で発電プラントの運転を行った。運転終了後再びオリフィス２９を取り出し、エッジ部８１の付着マグネタイトスケールの厚さを測定したところ、約２０μｍであった。消磁処理を施さないオリフィス２９の同一運転条件での運転後のマグネタイトスケールの付着厚さは２００μｍであったから、、本発明方法により同スケールの付着が約１０分の１に減少したことが確認された。このようなスケールの付着防止効果により、見かけ上の通水量の読みの上昇も、約２％から約０．２％に低下し、流量測定精度も向上した。
【００１５】
更に、加圧水型原子力発電プラントの２次冷却系の構成機器の接液部材が強磁性材であるものに、蒸気発生器１の伝熱管支持板（以下支持板と略称す。）がある。これを図１１及び図１２を参照して説明すると、図１１は蒸気発生器１の概略立断面を示しているが、外殻９１の下部に水室９３ａ、９３ｂが形成され、これに両下端が連通したＵ字形伝熱管９５が多数管束を形成するように立設されている。このような伝熱管９５は細いため、上下方向に間隔をおいて保持された多数の支持板９７により横方向に支持されている。伝熱管９５と支持板９７との物理的関係が図１２に拡大して示されている。このような支持板９７は、強磁性材であるＳＵＳ４０５材（表１参照）から製作されていて、その中に穿設された支持穴９９の中に伝熱管９５を通している。支持穴９９は四つ葉クローバ状の断面を有し、中央部に伝熱管９５が位置し、葉先端部に相当する湾状部を給水乃至蒸気が上向きに通過上昇する。この湾状部のエッジ部にマグネタイトスケールが付着する傾向を有するが、前述と同様な消磁処理を施すことによりその付着を防止することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、循環清浄水中のマグネタイトが付着し易い構成機器の強磁性体材料製接液部材に交流磁場法により消磁処理を施すので、表面磁場が無くなるからマグネタイトの付着を効果的に防止することができると共に、その接液部材の機械的性質には影響を及ぼさないので強度は不変に保持され、構成機器ひいては清浄水循環系を安全に運転することができる。。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法により処理される機器の一例である給水バルブの部分断面図である。
【図２】図１の給水バルブの主要部材であるバルブケージを示す拡大斜視図である。
【図３】前記バルブケージへのスケールの付着状況を示す概念図である。
【図４】本発明方法により前記給水バルブのバルブケージに消磁処理を施す状態を示す概念図である。
【図５】本発明方法により処理される機器の他の例である給水ポンプの主要部材の部分斜視図である。
【図６】前記主要部材であるインペラへのマグネタイトスケールの付着状況を示す概念図である。
【図７】本発明方法により前記給水ポンプのインペラに消磁処理を施す状態を示す概念図である。
【図８】本発明方法により処理される機器の他の例である流量計測用オリフィスの斜視図である。
【図９】前記オリフィスの正面図である。
【図１０】本発明方法により前記オリフィスに消磁処理を施す状態を示す概念図である。
【図１１】本発明方法により消磁処理される機器の他の例である蒸気発生器の概略立断面ずである。
【図１２】本発明方法の消磁処理をされる伝熱管支持板と伝熱管との相互関係を示す拡大部分斜視図である。
【図１３】本発明方法によってスケールの付着防止方法が適用される機器を有する加圧水型原子力発電プラントの２次冷却系を示す系統図である。
【符号の説明】
１  蒸気発生器
２７  給水バルブ
２９  オリフィス
３３  給水ポンプ
４１  バルブボデー
４３  バルブケージ
４７  プラグ
４９  ポート
５１  銅線
５３  交流電源
６１  インペラ
６３  駆動軸
６９  銅線
７１  交流電源
８７  銅線
８９  交流電源
９５  伝熱管
９７  伝熱管支持板
９９  支持穴
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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