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公開番号2024002814
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-11
出願番号2022102245
出願日2022-06-24
発明の名称原子力プラントの信頼性改善方法
出願人日立GEニュークリア・エナジー株式会社
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類G21C 17/00 20060101AFI20231228BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】信頼性重視保全のプロセスの性能指標として腐食電位を常時監視指標として用いることができ、かつそれにより原子力プラントの信頼性を改善できる原子力プラントの信頼性改善方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る原子力プラントの信頼性改善方法は、応力腐食割れのリスクの高い部位などを選定する選定ステップS1と、選定された前記部位などの腐食電位を監視して、亀裂進展速度を推定する監視ステップS2と、推定された前記亀裂進展速度が高い部位などに対して、前記腐食電位を低減させる予防保全実行ステップS3と、前記腐食電位が目標範囲に入るように水質パラメータを是正する是正ステップS4と、材料の交換などを行って信頼性を改善させる改善ステップS5と、これらのステップを繰り返し行わせつつ、前記腐食電位を監視して、前記亀裂進展速度を管理していくライフサイクルマネジメントステップS6と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
応力腐食割れのリスクの高い機器または部位を選定する選定ステップと、
選定された前記リスクの高い機器または部位の腐食電位を常時監視指標として監視して、その結果から亀裂進展速度を推定する監視ステップと、
推定された前記亀裂進展速度が高い機器または部位に対して、前記腐食電位を低減させる予防保全を実行する予防保全実行ステップと、
前記監視ステップで監視している前記腐食電位が目標範囲に入るように水質パラメータを是正する是正ステップと、
前記是正ステップを行っても前記腐食電位が前記目標範囲に入らない場合に、材料の交換および応力改善のうちの少なくとも一方を行って、前記選定ステップでリスクが高いと選定された機器または部位の信頼性を継続的に改善させる改善ステップと、
前記選定ステップ、前記監視ステップ、前記予防保全実行ステップ、前記是正ステップおよび前記改善ステップを繰り返し行わせつつ、繰り返し行われる前記選定ステップでリスクが高いと新たに選定された機器または部位の前記腐食電位を監視して、前記亀裂進展速度を管理していくライフサイクルマネジメントステップと、
を有することを特徴とする原子力プラントの信頼性改善方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記選定ステップは、原子力プラントの構造、システムおよび機器のうちの少なくとも１つに対する安全系に関する基準および圧力境界に関する基準のうちの少なくとも一方に基づいて、予めリスク解析ツールおよび専門家の会議のうちの少なくとも一方により選定することを特徴とする請求項１に記載の原子力プラントの信頼性改善方法。
【請求項３】
前記監視ステップは、常時監視している前記腐食電位を材料、応力および検査による実測亀裂長さのうちの少なくとも１つを用いて前記亀裂進展速度を推定することを特徴とする請求項１に記載の原子力プラントの信頼性改善方法。
【請求項４】
前記監視ステップは、常時監視している前記腐食電位との相関を定期的に予め求めた、給水水素濃度、炉水水素濃度、炉水酸素濃度、炉水過酸化水素濃度、炉水電気伝導率、主蒸気系線量率、炉水水素／酸素モル比、炉水余剰水素濃度の中から少なくとも１つ選択された水質パラメータを補助的な常時監視指標として併用し、前記腐食電位を低減させる目的のために炉内の材料表面へ付着させた物質の付着量を、前記常時監視指標を補助するために使用することを特徴とする請求項１に記載の原子力プラントの信頼性改善方法。
【請求項５】
前記予防保全実行ステップでは、前記腐食電位を低減させるため、水素注入、貴金属注入、ヒドラジン注入および酸化チタン注入のうちの少なくとも１つを実施することを特徴とする請求項１に記載の原子力プラントの信頼性改善方法。
【請求項６】
前記是正ステップは、前記監視ステップで監視している前記腐食電位および推定している前記亀裂進展速度のうちの少なくとも一方が前記目標範囲に入るように給水水素量の増加および貴金属付着量の増加のうちの少なくとも一方を実施することを特徴とする請求項１に記載の原子力プラントの信頼性改善方法。
【請求項７】
前記ライフサイクルマネジメントステップは、前記選定ステップ、前記監視ステップ、前記予防保全実行ステップ、前記是正ステップおよび前記改善ステップを繰り返し行わせる過程で蓄積した腐食電位データ、検査データおよび他プラントでの応力腐食割れ発生進展データのうちの少なくとも１つに基づいて構築した応力腐食割れデータベースに基づいて、検査による応力腐食割れの状態確認の時間間隔を延ばし、その間の期間を前記腐食電位の監視で置き換えた応力腐食割れの亀裂進展速度管理を行うことを特徴とする請求項１に記載の原子力プラントの信頼性改善方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力プラントの信頼性改善方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラント（以下、原子力プラントと称することがある）の機器および配管等の構造部材は、ステンレス鋼およびニッケル基合金等の構造材料で構成されている。これらの構造材料は、特定の条件の下では応力腐食割れ（以下、ＳＣＣと称する）に感受性を示す。そこで、ＳＣＣの防止策が、原子炉の健全性を維持するために適用されている。また、近年では原子炉の設備利用率向上のような経済性向上の観点および原子力プラントの高経年化対応の観点からもＳＣＣの予防策が適用されている。
【０００３】
ＳＣＣ防止策には、材料の耐食性向上、応力の改善または腐食環境の緩和を目的としたものが適用されている。沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）では、構造部材が曝されている、圧力容器内の冷却水（炉水）の腐食環境の改善に基づくＳＣＣ対策の一つとして、水素注入が国内外で広く行われている。炉水は、圧力容器内で冷却水の放射線分解により生成された、腐食の原因となる酸素および過酸化水素を含んでいる。酸素および過酸化水素を含む炉水が、腐食環境を形成している。
【０００４】
構造材料の腐食電位（以下、ＥＣＰと称する）が腐食環境の指標として用いられている。また、ＥＣＰが－３００から－２００ｍＶｖｓ．ＳＨＥ程度の値より低くなるとＳＣＣの発生が抑制されることが知られている。
【０００５】
水素注入は、水素を注入した給水を圧力容器内に供給することによって炉水に水素を添加し、この水素を炉水に含まれる酸素および過酸化水素と反応させて水に戻すことにより、ＥＣＰを低下させてＳＣＣの発生を抑制する技術である。
【０００６】
また、水素注入時のＥＣＰの低下を促進させる技術として、炉水に白金族金属元素を注入する貴金属注入が知られている。貴金属注入は、注入された白金族金属元素が有する水素の電気化学反応への触媒作用を利用して、水素注入時におけるＥＣＰをさらに低下させる技術である。
【０００７】
これらの従来技術では、ＳＣＣ抑制効果を評価するために構造材料のＥＣＰを精度良く知る必要がある。そこで、圧力容器内または圧力容器に接続された配管に腐食電位センサを設置し、構造材料のＥＣＰを測定することが行われている。
【０００８】
ＳＣＣは、ＥＣＰが主に影響を与えているが、炉水に含まれる不純物イオン、特に塩化物イオンや硫酸イオンの影響を強く受ける。つまり、ＥＣＰが同じであっても、炉水中の不純物濃度が高いほど、ＳＣＣが発生し易くなる。そのため、ＳＣＣ感受性（割れ（亀裂）の発生および進展速度の情報を含む）は、ＥＣＰおよび電気伝導率に依存していると言える。電気伝導率は、炉水に含まれる不純物の濃度で決まる。このため、ＢＷＲ原子力発電プラントでは、ＥＣＰを下げることを実施する以前から、不純物の濃度を下げて炉水の純度を高く保つ運転が行われている。他方、ＥＣＰが十分に低い範囲、例えば－４００ｍＶｖｓ．ＳＨＥ程度に下がっていれば、ＳＣＣへの電気伝導率上昇の影響はマージンを有することになり、不純物イオンによる電気伝導率が通常の０．１μＳ／ｃｍから０．２μＳ／ｃｍ程度まで上昇してもＳＣＣ感受性は小さいこともわかっている。従って、ＥＣＰを大きく下げた状態を維持できる貴金属注入は原子力プラントのＳＣＣ管理に対して優位な技術となっている。
【０００９】
このような状況下、ＥＣＰによるＳＣＣ監視とＳＣＣ発生時間を考慮した亀裂長さの評価に関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、不純物イオンを含む冷却水と接触する構造部材のＥＣＰ、および冷却水に含まれる不純物イオンの濃度を測定し、これらの情報などに基づいて、構造部材におけるＳＣＣの発生時間を求め、この発生時間が設定時間よりも短いとき、前記ＥＣＰおよび不純物イオンの濃度のうち少なくとも１つを減少させる方法が記載されている。
【００１０】
また、ＳＣＣによる亀裂進展および腐食疲労による亀裂進展を予測する原子炉一次系構造物の寿命予測が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の寿命予測は、測定したＥＣＰおよび構造材料の亀裂進展特性データを用いて行われる。
（【００１１】以降は省略されています）

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