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公開番号2025177308
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2024083996
出願日2024-05-23
発明の名称腐食電位測定方法及び腐食電位測定装置
出願人日立GEベルノバ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G21D 1/00 20060101AFI20251128BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】本発明は、低コストで構築でき、炉内のSCC保護対象部における腐食電位を精度よく評価できるとともに、SCC保護対象部の表面における貴金属の脱離に伴う貴金属注入の再施工時期を適切に決定することができる腐食電位測定方法を提供する。
【解決手段】本発明の腐食電位測定方法は、炉水が流れる腐食電位測定マニホールドP50a内に、300系ステンレス鋼の腐食電位を測定するSUS316L電極P35a3を設置し、SUS316L電極P35a3の下流側に、82合金の腐食電位を測定する82合金電極P35a5を設置し、82合金電極P35a5における炉水の流動条件に基づく第1の物質移動係数を、炉内の応力腐食割れの保護対象部を形成する82合金が臨む炉水の流動条件に基づく第2の物質移動係数に対応するように設定する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
炉水に水素と貴金属とを添加する工程を有し、３００系ステンレス鋼からなる第１構造材料と、流れ加速型腐食を生じる第２構造材料とを備える原子力プラントにおける腐食電位測定方法であって、
炉水が流れる配管内に、前記第１構造材料の腐食電位を測定する第１腐食電位測定部を設置し、前記第１腐食電位測定部の下流側に、又は前記第１腐食電位測定部に対して並列に、前記第２構造材料の腐食電位を測定する第２腐食電位測定部を設置し、
前記第２腐食電位測定部における炉水の流動条件に基づく第１の物質移動係数を、炉内の応力腐食割れの保護対象部を形成する前記第２構造材料が臨む炉水の流動条件に基づく第２の物質移動係数に対応するように設定する腐食電位測定方法。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記配管は、炉底部から炉水が流れ出るボトムドレンラインであり、
前記第２構造材料は、８２合金であり、
前記第１腐食電位測定部及び前記第２腐食電位測定部で測定された前記腐食電位を監視することによって、貴金属注入時の前記第１構造材料及び第２構造材料の表面に対する貴金属付着状態、原子力プラントの運転中の前記腐食電位の値、及び脱離による貴金属減少に伴う前記腐食電位の上昇を監視し、
前記第２腐食電位測定部の炉水の流動条件は、少なくとも２つの互いに異なる炉水流速を実現するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の腐食電位測定方法。
【請求項３】
前記第２腐食電位測定部での少なくとも１つの部位での第１の物質移動係数が、炉内の応力腐食割れの保護対象部での第２の物質移動係数と同等となるように、前記配管での炉水流速、前記配管の代表径、及び炉水温度が設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の腐食電位測定方法。
【請求項４】
前記第２構造材料は、ニッケル／鉄組成比が１０以上であるとともに鉄組成が７．５％以下である部位と、溶接により希釈されてニッケル／鉄組成比が１０以上であるとともに鉄組成が７％以下となった部位とを有するニッケル基合金であることを特徴とする請求項１に記載の腐食電位測定方法。
【請求項５】
前記第２構造材料は、炭素鋼であり、前記第２構造材料が臨む炉水の流動条件に基づく第１の物質移動係数が原子炉水浄化系配管の流動条件に基づく第２の物質移動係数に対応するように設定することを特徴とする請求項１に記載の腐食電位測定方法。
【請求項６】
３００系ステンレス鋼からなる第１構造材料と、流れ加速型腐食を生じる第２構造材料とを備え、水素を含む炉水が接触するように貴金属が付与された原子力プラントにおける腐食電位測定装置であって、
炉水が流れる配管内に設置されて前記第１構造材料の腐食電位を測定する第１腐食電位測定部と、
前記第１腐食電位測定部の下流側に、又は前記第１腐食電位測定部に対して並列に設置されて、前記第２構造材料の腐食電位を測定する第２腐食電位測定部と、
を有し、
前記第２腐食電位測定部における炉水の流動条件に基づく第１の物質移動係数が、炉内の応力腐食割れの保護対象部を形成する前記第２構造材料が臨む炉水の流動条件に基づく第２の物質移動係数に対応するように設定されている腐食電位測定装置。
【請求項７】
前記第２腐食電位測定部は、炉内の応力腐食割れの保護対象部における第２の物質移動係数を模擬するように前記第２腐食電位測定部における第１の物質移動係数を調整する物質移動係数調整部を有していることを特徴とする請求項６に記載の腐食電位測定装置。
【請求項８】
前記物質移動係数調整部は、前記第２腐食電位測定部における炉水の流速を、前記第１腐食電位測定部における炉水の流速よりも速める炉水流路狭窄部であることを特徴とする請求項７に記載の腐食電位測定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食電位測定方法及び腐食電位測定装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
原子力プラントの機器及び配管等の構造部材は、例えばステンレス鋼、ニッケル基合金などの構造材料で構成されている。これらの構造材料は、特定の条件下では応力腐食割れ（以下、ＳＣＣと称することがある）の感受性を示す。そこで、ＳＣＣ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、及びプラント高経年化対応の観点からもＳＣＣ防止策が適用されている。
【０００３】
ＳＣＣ防止策としては、炉水に対する水素注入が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。この水素注入によれば、水素を炉水に含まれる酸素及び過酸化水素と反応させて水に戻すことにより、腐食電位（以下、ＥＣＰと称することがある）が低下し、ＳＣＣの発生が抑制される。
また、ＳＣＣ防止策としては、炉水に白金などの貴金属を注入する貴金属注入が知られている（例えば、特許文献３参照）。この貴金属注入によれば、貴金属の触媒作用によって水素の電気化学反応が促進されＥＣＰがさらに低下する。
これらの技術では、ＳＣＣ抑制効果を評価するために、原子力プラントの構造材料のＥＣＰを精度よく測定できる必要がある。
【０００４】
従来、ＥＣＰ測定装置としては、ＳＣＣ保護対象部と同一材料（ステンレス鋼又はニッケル基合金）から構成された試料電極と照合電極（例えば、白金電極）とをＳＣＣ保護対象部の近傍に配置したものが知られている（例えば、特許文献４参照）。
このＥＣＰ測定装置によれば、試料電極と照合電極との電位差を測定することによってＳＣＣ保護対象部におけるＥＣＰを精度よく知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第２６８７７８０号公報
特開２００５－４３０５１号公報
特開平４－２２３２９９号公報
特開２００９－３０９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）を用いた原子力プラントの炉底部（例えば、シュラウドサポートなど）には、ニッケル基合金溶接金属８２（以下、８２合金と称することがある）が使用されている。この８２合金のＥＣＰは、炉内の構造材料として使用されている３０４ステンレス鋼(ＳＵＳ３０４)や３１６Ｌステンレス鋼(ＳＵＳ３１６Ｌ)のＥＣＰよりも高くなることが知られている。したがって、従来のＥＣＰ測定装置（例えば、特許文献４参照）において、これらのステンレス鋼のＥＣＰの測定値を８２合金のＥＣＰの測定値として代替できないため、別途に８２合金のＥＣＰ測定用の電極を設置する必要がある。
しかしながら、従来のＥＣＰ測定装置（例えば、特許文献４参照）について８２合金のＥＣＰ測定用の電極をさらに追加するとともにこれを炉底部に適用しようとすると、コストが増すだけでなく、炉底部のＥＣＰ測定装置に対するアクセスが限定的になる課題もある。
【０００７】
また、８２合金の流れ加速型腐食（以下、ＦＡＣと称することある）を考慮すると、炉底部の８２合金の表面に付着させた貴金属が失われる速度が、炉内の他の構造材料（例えばＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６Ｌ)の表面に付着させたものよりも早くなることもある。そのため従来のＥＣＰ測定装置（例えば、特許文献４参照）では、ＥＣＰの測定値が増加した場合であっても、炉水の水質が変化したものか、或いは貴金属の脱離によって変化したものかの区別ができない課題がある。
すなわち、ＥＣＰ測定装置においては、低コストで構築でき、常時監視の対象となる原子力プラントの炉内のＳＣＣ保護対象部における腐食電位を精度よく評価できるとともに、ＳＣＣ保護対象部の表面における貴金属の脱離に伴う貴金属注入の再施工時期を適切に決定することができるものが望まれている。
【０００８】
本発明は、低コストで構築でき、炉内のＳＣＣ保護対象部における腐食電位を精度よく評価できるとともに、ＳＣＣ保護対象部の表面における貴金属の脱離に伴う貴金属注入の再施工時期を適切に決定することができる腐食電位測定方法及び腐食電位測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の腐食電位測定方法は、炉水に水素と貴金属とを添加する工程を有し、３００系ステンレス鋼からなる第１構造材料と、流れ加速型腐食を生じる第２構造材料とを備える原子力プラントにおける腐食電位測定方法であって、炉水が流れる配管内に、前記第１構造材料の腐食電位を測定する第１腐食電位測定部を設置し、前記第１腐食電位測定部の下流側に、又は前記第１腐食電位測定部に対して並列に、前記第２構造材料の腐食電位を測定する第２腐食電位測定部を設置し、
前記第２腐食電位測定部における炉水の流動条件に基づく第１の物質移動係数を、炉内の応力腐食割れの保護対象部を形成する前記第２構造材料が臨む炉水の流動条件に基づく第２の物質移動係数に対応する。
【００１０】
本発明の腐食電位測定装置は、３００系ステンレス鋼からなる第１構造材料と、流れ加速型腐食を生じる第２構造材料とを備え、水素を含む炉水が接触するように貴金属が付与された原子力プラントにおける腐食電位測定装置であって、炉水が流れる配管内に設置されて前記第１構造材料の腐食電位を測定する第１腐食電位測定部と、前記第１腐食電位測定部の下流側に、又は前記第１腐食電位測定部に対して並列に設置されて、前記第２構造材料の腐食電位を測定する第２腐食電位測定部と、を有し、前記第２腐食電位測定部における炉水の流動条件に基づく第１の物質移動係数が、炉内の応力腐食割れの保護対象部を形成する前記第２構造材料が臨む炉水の流動条件に基づく第２の物質移動係数に対応するように設定されている。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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