JPH1019851A - 軽水炉冷却材分析法 - Google Patents
軽水炉冷却材分析法Info
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- JPH1019851A JPH1019851A JP8176091A JP17609196A JPH1019851A JP H1019851 A JPH1019851 A JP H1019851A JP 8176091 A JP8176091 A JP 8176091A JP 17609196 A JP17609196 A JP 17609196A JP H1019851 A JPH1019851 A JP H1019851A
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- Japan
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- water reactor
- flame
- analysis
- light water
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の分析装置を目的に応じて使い分ける必
要がなく、装置の保守、分析要員の訓練費用等が低減で
きる軽水炉冷却材分析法を提供することを目的とする。 【解決手段】 軽水炉の冷却材を化学炎に導入した後、
化学炎中に存在する原子及び分子の吸収波長に一致する
レーザ光を照射することでイオン化を促進し、生じたイ
オン又は電子を検出することで、冷却材中に存在してい
た化学種の分析を行うことを特徴とする。
要がなく、装置の保守、分析要員の訓練費用等が低減で
きる軽水炉冷却材分析法を提供することを目的とする。 【解決手段】 軽水炉の冷却材を化学炎に導入した後、
化学炎中に存在する原子及び分子の吸収波長に一致する
レーザ光を照射することでイオン化を促進し、生じたイ
オン又は電子を検出することで、冷却材中に存在してい
た化学種の分析を行うことを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軽水炉の冷却材の
分析に適用される軽水炉冷却材分析法に関する。更に、
一般の水質分析にも適用可能である。
分析に適用される軽水炉冷却材分析法に関する。更に、
一般の水質分析にも適用可能である。
【0002】
【従来の技術】軽水炉の冷却材の分析には、水質分析技
術である原子吸光法、ICP発光分析法等が適用されて
いる。この他に、ホウ素(B)の同位体分析も実施する
必要があるので、質量分析装置も必要となる。
術である原子吸光法、ICP発光分析法等が適用されて
いる。この他に、ホウ素(B)の同位体分析も実施する
必要があるので、質量分析装置も必要となる。
【0003】従来では、複数の分析装置で分析している
現状であり、装置の保守、分析要員の訓練費用が余計に
かかることになっていた。従って、一台の装置にて分析
が可能となれば、分析業務が合理化できるし、各分析手
法の誤差による分析値の食い違い等の問題も生じない。
現状であり、装置の保守、分析要員の訓練費用が余計に
かかることになっていた。従って、一台の装置にて分析
が可能となれば、分析業務が合理化できるし、各分析手
法の誤差による分析値の食い違い等の問題も生じない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、高感度レ
ーザ分析手法を適用することで、軽水炉冷却材中に存在
する鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、コバル
ト(Co)等の金属元素の分析が統一的に可能であるこ
とに着目した。
ーザ分析手法を適用することで、軽水炉冷却材中に存在
する鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、コバル
ト(Co)等の金属元素の分析が統一的に可能であるこ
とに着目した。
【0005】しかしながら、原子分光分析の範疇では、
ホウ素の同位体分析は困難である。これは、ホウ素の酸
化物の場合には解離エネルギーが高く、高温の原子化源
が必要だからである。
ホウ素の同位体分析は困難である。これは、ホウ素の酸
化物の場合には解離エネルギーが高く、高温の原子化源
が必要だからである。
【0006】この場合には、生成した原子がドップラー
効果により、スペクトル幅が広がってしまうので、同位
体による吸収波長の微妙な差(同位体シフト)が見えな
くなってしまうからである。
効果により、スペクトル幅が広がってしまうので、同位
体による吸収波長の微妙な差(同位体シフト)が見えな
くなってしまうからである。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような状況を克服す
るために、本発明者は様々な着想を検討した結果、ホウ
素の酸化物を分析対象にすれば良いという結論に到達し
た。分子の同位体シフトは、原子の同位体シフトよりも
一般に大きいことが知られている。
るために、本発明者は様々な着想を検討した結果、ホウ
素の酸化物を分析対象にすれば良いという結論に到達し
た。分子の同位体シフトは、原子の同位体シフトよりも
一般に大きいことが知られている。
【0008】更に完全に原子化する必要がないので、高
温の原子化源が不要となり、酸素・アセチレン炎程度の
原子化源にて分析が可能である。高温の原子化源を必要
としないので、結果としてドップラー効果によるスペク
トル幅の拡がりも抑制される。
温の原子化源が不要となり、酸素・アセチレン炎程度の
原子化源にて分析が可能である。高温の原子化源を必要
としないので、結果としてドップラー効果によるスペク
トル幅の拡がりも抑制される。
【0009】適用されるレーザ分光法としては、レーザ
誘起蛍光法も可能であるが、励起レーザ光による強い散
乱が高感度の分析の妨害となるので、レーザ増感イオン
化法が最善であると考えられている。
誘起蛍光法も可能であるが、励起レーザ光による強い散
乱が高感度の分析の妨害となるので、レーザ増感イオン
化法が最善であると考えられている。
【0010】
【発明の実施の形態】分析対象である軽水炉冷却材をサ
ンプリングし、酸素・アセチレン炎に導入する。金属元
素の酸化物又は水酸化物は、炎中にて励起され、遊離し
た金属原子が一定の割合にて生成する。
ンプリングし、酸素・アセチレン炎に導入する。金属元
素の酸化物又は水酸化物は、炎中にて励起され、遊離し
た金属原子が一定の割合にて生成する。
【0011】ここで、金属原子の吸収波長に正確に一致
した波長のレーザ光を照射すれば、金属原子はレーザ光
を吸収し、電子励起状態に遷移する。電子励起状態にあ
る原子は、炎中にて他の原子と衝突反応等で更に励起さ
れ、最終的にはイオン化する。
した波長のレーザ光を照射すれば、金属原子はレーザ光
を吸収し、電子励起状態に遷移する。電子励起状態にあ
る原子は、炎中にて他の原子と衝突反応等で更に励起さ
れ、最終的にはイオン化する。
【0012】一部の金属原子では、レーザ光の照射がな
くとも、衝突による励起だけでイオン化すると考えられ
るが、レーザ光を吸収すればイオン化が容易となり、レ
ーザ光にてイオン化が促進されることになる。
くとも、衝突による励起だけでイオン化すると考えられ
るが、レーザ光を吸収すればイオン化が容易となり、レ
ーザ光にてイオン化が促進されることになる。
【0013】これは、レーザ増感イオン化法と呼ばれる
レーザ分光法の一つであるが、レーザ吸収によりイオン
化が促進されれば、対象は原子でなくとも良いことに着
目すれば、原子化が困難な元素の分析にも適用範囲が広
がる。ホウ素は原子化が困難な元素であるが、炎中で酸
化物BO2が安定に存在することが知られている。
レーザ分光法の一つであるが、レーザ吸収によりイオン
化が促進されれば、対象は原子でなくとも良いことに着
目すれば、原子化が困難な元素の分析にも適用範囲が広
がる。ホウ素は原子化が困難な元素であるが、炎中で酸
化物BO2が安定に存在することが知られている。
【0014】ホウ素は、同位体分析まで行う必要がある
が、BO2の振動スペクトルの同位体シフトの方が、ホ
ウ素原子の同位体シフトよりも大きいので、同位体分析
には有利である。イオン化の結果生じたイオン及び電子
を検出する方法としては、既存の技術が使用可能であ
る。例えば、平行平板電極の一方を接地し、片方に高電
圧を印加することでイオン又は電子を捕集して検知する
ことで可能である。
が、BO2の振動スペクトルの同位体シフトの方が、ホ
ウ素原子の同位体シフトよりも大きいので、同位体分析
には有利である。イオン化の結果生じたイオン及び電子
を検出する方法としては、既存の技術が使用可能であ
る。例えば、平行平板電極の一方を接地し、片方に高電
圧を印加することでイオン又は電子を捕集して検知する
ことで可能である。
【0015】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。本発明の一実施例に係る波長
可変レーザシステムを図1に示す。同図に示すように、
YAGレーザ1、OPOレーザ2にて構成し、紫外レー
ザ光を得るために、SHG3を使用した。
参照して詳細に説明する。本発明の一実施例に係る波長
可変レーザシステムを図1に示す。同図に示すように、
YAGレーザ1、OPOレーザ2にて構成し、紫外レー
ザ光を得るために、SHG3を使用した。
【0016】レーザ光は、プリズム4にて酸素・アセチ
レン炎5に照射される。電極6、電極7を酸素・アセチ
レン炎の両側に配置し、電極6に直流高圧電圧8を印加
する。電極7は接地されており、電極間に流れた電流を
プリアンプ9にて増幅した後に、デジタルオシロスコー
プ10にて検出する。
レン炎5に照射される。電極6、電極7を酸素・アセチ
レン炎の両側に配置し、電極6に直流高圧電圧8を印加
する。電極7は接地されており、電極間に流れた電流を
プリアンプ9にて増幅した後に、デジタルオシロスコー
プ10にて検出する。
【0017】パルス発生器11にてパルス信号を発生さ
せ、YAGレーザ1とデジタルオシロスコープ10のト
リガー信号とする。これは、レーザ光が照射された時の
信号のみを取り出すためであり、レーザが未照射の場合
にバックグランドとして存在するイオンの影響を取り除
くために必要である。
せ、YAGレーザ1とデジタルオシロスコープ10のト
リガー信号とする。これは、レーザ光が照射された時の
信号のみを取り出すためであり、レーザが未照射の場合
にバックグランドとして存在するイオンの影響を取り除
くために必要である。
【0018】このためには、交流信号のみを取り出すコ
ンデンサ等の回路も必要であるが、図1では省略してい
る。OPOレーザ2及びSHG3は、パソコン12にて
波長制御が成されており、信号強度をオシロスコープ1
0より取り込むことで、任意の波長における信号強度の
データが保存できるようになっている。
ンデンサ等の回路も必要であるが、図1では省略してい
る。OPOレーザ2及びSHG3は、パソコン12にて
波長制御が成されており、信号強度をオシロスコープ1
0より取り込むことで、任意の波長における信号強度の
データが保存できるようになっている。
【0019】本発明では、レーザ照射に伴う電流の変化
を計測する為に、レーザ誘起蛍光法と異なり、レーザ光
による散乱光の影響は小さい。しかしながら、散乱光が
電極6又は電極7に当たると光電効果に基づく信号が発
生する可能性があるので、ビームダンパー13を使用し
ている。
を計測する為に、レーザ誘起蛍光法と異なり、レーザ光
による散乱光の影響は小さい。しかしながら、散乱光が
電極6又は電極7に当たると光電効果に基づく信号が発
生する可能性があるので、ビームダンパー13を使用し
ている。
【0020】Fe、Ni、Co、Cu等の金属元素を分析す
る場合には、各金属元素の原子の吸収波長に正確に一致
する波長のレーザ光を照射すれば良い。より具体的に
は、原子吸収分析における最大吸収波長を選択すれば良
い。酸素・アセチレン炎5の条件等は原子吸光分析にお
ける知見がそのまま使用できる。
る場合には、各金属元素の原子の吸収波長に正確に一致
する波長のレーザ光を照射すれば良い。より具体的に
は、原子吸収分析における最大吸収波長を選択すれば良
い。酸素・アセチレン炎5の条件等は原子吸光分析にお
ける知見がそのまま使用できる。
【0021】ホウ素の同位体分析を行う場合には、酸素
・アセチレン炎中に存在するBO2ラジカルを分析対象
とする。λ=518nm又はλ=547nmに最大吸収
波長があるのでこれを利用する。分子の振動スペクトル
は、原子スペクトルよりも同位体シフトが大きい場合が
多く、通常の分光分析用には市販されているレーザの分
解能にて同位体分析が充分に可能である。
・アセチレン炎中に存在するBO2ラジカルを分析対象
とする。λ=518nm又はλ=547nmに最大吸収
波長があるのでこれを利用する。分子の振動スペクトル
は、原子スペクトルよりも同位体シフトが大きい場合が
多く、通常の分光分析用には市販されているレーザの分
解能にて同位体分析が充分に可能である。
【0022】但し、振動モードによっては全く同位体シ
フトを示さないモードもあるが、この場合にはホウ素の
全濃度を計測する目的で使用可能である。復水器におい
て海水で冷却しているプラントの場合には、海水リーク
を検出する必要があるが、これは海水中に含まれるナト
リウム(Na)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(C
a)を検出することで検出可能である。
フトを示さないモードもあるが、この場合にはホウ素の
全濃度を計測する目的で使用可能である。復水器におい
て海水で冷却しているプラントの場合には、海水リーク
を検出する必要があるが、これは海水中に含まれるナト
リウム(Na)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(C
a)を検出することで検出可能である。
【0023】これは金属元素の分析の場合と同じく、各
元素の原子吸光分析における最大収集波長に正確に一致
する波長のレーザ光を照射すれば良い。燃料被覆管が破
損した場合には、核分裂生成物質であるキセノン(X
e)又はクリプトン(Kr)が冷却材中に存在することに
なる。
元素の原子吸光分析における最大収集波長に正確に一致
する波長のレーザ光を照射すれば良い。燃料被覆管が破
損した場合には、核分裂生成物質であるキセノン(X
e)又はクリプトン(Kr)が冷却材中に存在することに
なる。
【0024】Xe又はKrは真空紫外領域にのみ吸収波長
を有し、可視・紫外領域のレーザ光しか発振できない図
1の装置構成では励起できないと考えられる。しかしな
がら、本発明者は、注意深く実験を行うことで、紫外レ
ーザ光による多光子過程にて、Xe又はKrの励起が可能
であることを見いだした。
を有し、可視・紫外領域のレーザ光しか発振できない図
1の装置構成では励起できないと考えられる。しかしな
がら、本発明者は、注意深く実験を行うことで、紫外レ
ーザ光による多光子過程にて、Xe又はKrの励起が可能
であることを見いだした。
【0025】従って、図1の装置構成にて、Xe又はKr
を分析することで、燃料被覆管の損傷を検知することも
可能である。
を分析することで、燃料被覆管の損傷を検知することも
可能である。
【0026】本発明における代表的な元素の定量限界
は、次の通りである。 Ca 0.1 ng/ml Cr 2.0 ng/ml Fe 2.0 ng/ml Mg 0.1 ng/ml Na 0.05ng/ml Ni 8.0 ng/ml
は、次の通りである。 Ca 0.1 ng/ml Cr 2.0 ng/ml Fe 2.0 ng/ml Mg 0.1 ng/ml Na 0.05ng/ml Ni 8.0 ng/ml
【0027】尚、高濃度領域に対するデータは取得しな
かった。但し、一般的に考えて定量範囲(検量線が直線
となる範囲)は3〜4桁であるので、100ppt〜1
0ppbの範囲であると考えられる。
かった。但し、一般的に考えて定量範囲(検量線が直線
となる範囲)は3〜4桁であるので、100ppt〜1
0ppbの範囲であると考えられる。
【0028】また、同一元素であっても感度のよい分析
線と感度の悪い分析線があるため、分析波長を適切に選
択することによって測定可能な範囲を拡大することは原
理的には可能である。また、本発明の方式は、信号強度
はレーザ強度に比例するので、最近の高出力レーザを使
用すれば、検出限界も向上できると期待される。
線と感度の悪い分析線があるため、分析波長を適切に選
択することによって測定可能な範囲を拡大することは原
理的には可能である。また、本発明の方式は、信号強度
はレーザ強度に比例するので、最近の高出力レーザを使
用すれば、検出限界も向上できると期待される。
【0029】このように、Fe、Ni、Co、Cu、B、N
a、Mg、Ca、Xe又はKrといった、軽水炉冷却材にお
いて分析が必要な元素の分析が可能である。
a、Mg、Ca、Xe又はKrといった、軽水炉冷却材にお
いて分析が必要な元素の分析が可能である。
【0030】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明では、Fe、Ni、Co、Cu、B、N
a、Mg、Ca、Xe又はKrといった、軽水炉冷却材にお
いて分析が必要な元素の分析が同一の装置構成にて可能
となった。この結果、複数の分析装置を目的に応じて使
い分ける必要がなくなり、装置の保守、分析要員の訓練
費用等が低減できることになった。また、種々の分析技
術を併用する場合に、度々問題となる各分析法による分
析値の食い違いがなくなり、系統的な水質管理が可能と
なった。
たように、本発明では、Fe、Ni、Co、Cu、B、N
a、Mg、Ca、Xe又はKrといった、軽水炉冷却材にお
いて分析が必要な元素の分析が同一の装置構成にて可能
となった。この結果、複数の分析装置を目的に応じて使
い分ける必要がなくなり、装置の保守、分析要員の訓練
費用等が低減できることになった。また、種々の分析技
術を併用する場合に、度々問題となる各分析法による分
析値の食い違いがなくなり、系統的な水質管理が可能と
なった。
【図1】本発明の一実施例に係る波長可変レーザシステ
ムの構成図である。
ムの構成図である。
1 YAGレーザ 2 OPOレーザ 3 SHG 4 プリズム 5 酸素・アセチレン炎 6,7 電極 8 直流高圧電圧 9 プリアンプ 10 デジタルオシロスコープ 11 パルス発生器 12 パソコン 13 ビームダンパー
Claims (4)
- 【請求項1】 軽水炉の冷却材を化学炎に導入した後、
化学炎中に存在する原子及び分子の吸収波長に一致する
レーザ光を照射することでイオン化を促進し、生じたイ
オン又は電子を検出することで、冷却材中に存在してい
た化学種の分析を行うことを特徴とする軽水炉冷却材分
析法。 - 【請求項2】 前記化学炎は、酸素・アセチレン炎であ
ることを特徴とする請求項1記載の軽水炉冷却材分析
法。 - 【請求項3】 前記レーザ光として、原子吸収分析にお
ける最大吸収波長に一致するレーザ光を用いることを特
徴とする請求項1記載の軽水炉冷却材分析法。 - 【請求項4】 前記化学種は、Fe、Ni、Co、Cu、
B、Na、Mg、Ca、Xe又はKr等の軽水炉冷却材にお
いて分析が必要な元素であることを特徴とする請求項1
記載の軽水炉冷却材分析法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8176091A JPH1019851A (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 軽水炉冷却材分析法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8176091A JPH1019851A (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 軽水炉冷却材分析法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1019851A true JPH1019851A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=16007554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8176091A Withdrawn JPH1019851A (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 軽水炉冷却材分析法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1019851A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007192691A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | Toshiba Corp | レーザーイオン化ガス検出装置およびレーザーイオン化ガス分析方法 |
-
1996
- 1996-07-05 JP JP8176091A patent/JPH1019851A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007192691A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | Toshiba Corp | レーザーイオン化ガス検出装置およびレーザーイオン化ガス分析方法 |
JP4719011B2 (ja) * | 2006-01-20 | 2011-07-06 | 株式会社東芝 | レーザーイオン化ガス検出装置およびレーザーイオン化ガス分析方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031007 |