特開 2023-94904 腐食電位センサおよび腐食電位センサの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023094904

(43)【公開日】2023-07-06

(54)【発明の名称】腐食電位センサおよび腐食電位センサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 17/04 20060101AFI20230629BHJP

   G21C 17/017 20060101ALI20230629BHJP

   G21D 1/00 20060101ALI20230629BHJP

【ＦＩ】

G01N17/04

G21C17/017

G21D1/00 X

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021210497

(22)【出願日】2021-12-24

(71)【出願人】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】室谷 光

(72)【発明者】

【氏名】和田 陽一

(72)【発明者】

【氏名】石田 一成

(72)【発明者】

【氏名】田村 明紀

(72)【発明者】

【氏名】橘 正彦

(72)【発明者】

【氏名】清水 亮介

【テーマコード（参考）】

2G050

2G075

【Ｆターム（参考）】

2G050AA01

2G050BA03

2G050CA02

2G050EB03

2G050EC01

2G075BA17

2G075CA05

2G075DA18

2G075GA18

(57)【要約】

【課題】腐食電位センサと構造部材との距離にかかわらず、構造部材のＥＣＰを従来に比べてより正確に測定することができる腐食電位センサおよび腐食電位センサの製造方法を提供する。
【解決手段】腐食電位センサ１は、中空構造の金属筐体２と、金属筐体２の長手方向に設けられており、金属筐体２の一端から突出している基準電極５と、金属筐体２の一端に形成され、少なくとも基準電極５の一部を覆う絶縁体３と、金属筐体２と絶縁体３との接合部を覆う第１金属酸化物被膜６ａと、少なくとも金属筐体２の第１金属酸化物被膜６ａが形成された側の一端の外周の一部を覆う第２金属酸化物被膜６ｂと、を備えている。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空構造の金属筐体と、
前記金属筐体の長手方向に設けられており、前記金属筐体の一端から突出している基準電極と、
前記金属筐体の一端に形成され、少なくとも前記基準電極の一部を覆う絶縁体と、
前記金属筐体と前記絶縁体との接合部を覆う第１金属酸化物被膜と、
少なくとも前記金属筐体の前記第１金属酸化物被膜が形成された側の一端の外周の一部を覆う第２金属酸化物被膜と、を備えた
ことを特徴とする腐食電位センサ。

【請求項2】

請求項１に記載の腐食電位センサにおいて、
前記第２金属酸化物被膜は、前記第１金属酸化物被膜の少なくとも一部を覆っている
ことを特徴とする腐食電位センサ。

【請求項3】

請求項１に記載の腐食電位センサにおいて、
前記第２金属酸化物被膜は、前記金属筐体の外周のすべてを覆っている
ことを特徴とする腐食電位センサ。

【請求項4】

請求項１に記載の腐食電位センサにおいて、
前記絶縁体は、前記基準電極の端部を覆っている
ことを特徴とする腐食電位センサ。

【請求項5】

請求項１に記載の腐食電位センサにおいて、
前記基準電極は、前記絶縁体の前記金属筐体の反対側で露出している
ことを特徴とする腐食電位センサ。

【請求項6】

請求項１に記載の腐食電位センサにおいて、
前記第１金属酸化物被膜、および前記第２金属酸化物被膜が、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、および部分安定化ジルコニアのうち、少なくとも一つを含む
ことを特徴とする腐食電位センサ。

【請求項7】

請求項１に記載の腐食電位センサにおいて、
前記基準電極は、銀／塩化銀、鉄、ジルコニウムおよび白金のいずれかで構成されている
ことを特徴とする腐食電位センサ。

【請求項8】

請求項１に記載の腐食電位センサにおいて、
前記絶縁体は、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、および酸化アルミニウムのうち、少なくとも一つを含む
ことを特徴とする腐食電位センサ。

【請求項9】

中空構造の金属筐体と、前記金属筐体の長手方向に設けられており、前記金属筐体の一端から突出している基準電極と、前記金属筐体の一端に形成され、少なくとも前記基準電極の一部を覆う絶縁体と、を有する腐食電位センサの製造方法であって、
前記金属筐体と前記絶縁体との接合部を覆う第１金属酸化物被膜を形成する工程と、
少なくとも前記金属筐体の前記第１金属酸化物被膜が形成された側の一端の外周の一部を覆う第２金属酸化物被膜を形成する工程と、を有する
ことを特徴とする腐食電位センサの製造方法。

【請求項10】

請求項９に記載の腐食電位センサの製造方法において、
前記第１金属酸化物被膜、前記第２金属酸化物被膜を、物理的気相蒸着（ＰＶＤ）法、化学的気相蒸着（ＣＶＤ）法、溶射法、ゾルゲル法、有機金属分解（ＭＯＤ）法、および塗布法のうち、少なくとも一つの方法により形成する
ことを特徴とする腐食電位センサの製造方法。

【請求項11】

請求項９に記載の腐食電位センサの製造方法において、
前記第１金属酸化物被膜および前記第２金属酸化物被膜を同時に形成する
ことを特徴とする腐食電位センサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、腐食電位センサおよび腐食電位センサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

構造部材の腐食電位をより正確に測定できる腐食電位センサの一例として、特許文献１に記載の技術がある。この特許文献１の腐食電位センサは、基準電極、絶縁体、被測定電極およびセンサ胴を備える。金属ジルコニウム製の基準電極は酸化ジルコニウム製の絶縁体内に固定される。ステンレス鋼製のセンサ胴が絶縁体の１つの端部を取り囲んで絶縁体に取り付けられる。被測定電極が、絶縁体の側面および絶縁体の先端面の周辺部を覆うように、絶縁体の表面に取り付けられる。被測定電極は腐食電位測定対象物である、原子力プラントの構造部材と同じ材料で作られている。ジルコニウム電極線が、絶縁体を貫通して基準電極に接続される。センサ胴内に挿入された鉱物絶縁ケーブルの芯線がジルコニウム電極線に接続され、鉱物絶縁ケーブルの金属外筒管がセンサ胴に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－０７９８３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

原子力プラントでは、構造材料であるステンレス鋼およびニッケル基合金等により、構造部材である機器および配管が構成される。これらの構造材料は、特定の条件下において応力腐食割れ（ＳＣＣ：Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ）の感受性を示す。そこで、原子力プラントの健全性を維持するために、ＳＣＣ対策が原子力プラントの構造部材に適用されている。

【0005】

また、近年では、原子力プラントの設備利用率の向上および長寿命化といった経済性向上の観点からも、ＳＣＣ対策が原子力プラントの構造部材に適用されている。

【0006】

ＳＣＣ対策として、材料の耐食性向上、応力の改善、あるいは腐食環境の緩和を目的とした技術が適用されている。沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）において、構造部材が曝されている原子炉冷却水（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適用されている。

【0007】

炉水中には、原子炉圧力容器内（炉内）で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や過酸化水素が存在しており、これらが炉水の腐食環境を形成している。水素注入では、給水に水素を含ませることで炉水に水素を添加し、この水素が酸素や過酸化水素と反応することで酸素や過酸化水素を水に戻している。炉水の酸素および過酸化水素濃度が低下する結果、構造部材の腐食電位（ＥＣＰ：Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）が低下し、ＳＣＣの発生が抑制される。

【0008】

さらに、水素注入時のＥＣＰ低下を促進する技術として、例えば、白金族貴金属元素を炉水に注入し、白金族貴金属元素が有する水素の電気化学反応への触媒作用により、水素注入時に構造部材のＥＣＰが大きく低下する技術がある。

【0009】

これらの技術を適用する上で、原子力プラントの炉水と接触する構造部材のＥＣＰを精度良く知る必要がある。ＥＣＰは、使用した基準電極に対する電位として示される。標準水素電極電位が基準として広く用いられ、各温度で０Ｖの基準とするｖｓ．ＳＨＥ（ｖｅｒｓｕｓ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を電位差の単位であるＶの後に付ける。

【0010】

ＥＣＰの測定では、原子炉内あるいは原子炉に接続された配管に腐食電位センサを設置し、この腐食電位センサと構造部材間の電位差を測定することにより行われる。腐食電位センサは、使用条件下でＥＣＰ測定の基準となる一定の電位（基準電位）を発生する。このため、腐食電位センサは基準電極、あるいは参照電極とも呼ばれている。構造部材が、炉水温度、酸素濃度、過酸化水素濃度、および炉水流速の条件下で有する電位と、腐食電位センサの有する基準電位との電位差を、エレクトロメータを用いて測定することで、構造部材のＥＣＰを知ることができる。

【0011】

ＢＷＲプラントのＥＣＰをその場測定しようとする場合には、腐食電位センサを配管や機器に直接設置し炉水に浸漬する必要がある。例えば、腐食電位センサの再循環系配管への設置では、再循環系配管に設けられた筒状の測定用座（フランジ）内に腐食電位センサを挿入して腐食電位センサの先端（検知部）が再循環系配管内を流れる炉水に接触する状態にする。なお、測定用座は再循環系配管と同じ３０４ステンレス鋼や３１６ＮＧ鋼（３１６Ｌ鋼の原子力グレード）から成る。

【0012】

ところが、腐食電位センサの検知部が再循環系配管の内面よりも内側に到達する状態で、腐食電位センサを測定用座に取り付けた場合、再循環系配管内の炉水の流れが腐食電位センサに当たって腐食電位センサの先端で乱されてしまう。さらには、腐食電位センサは再循環系配管内の高流速の炉水の流れに直交した状態になっているため、流動振動によって腐食電位センサが破損する恐れがある。

【0013】

そこで、腐食電位センサの先端を再循環系配管の内面の位置に揃えて配置し、腐食電位センサを測定用座に取り付けることが求められる。このように腐食電位センサを測定用座に取り付けた場合、腐食電位センサと測定用座の内面との間も、再循環系配管内を流れる炉水で満たされる。

【0014】

再循環系配管に設けられた測定用座内に挿入されて測定用座に取り付けられた腐食電位センサの先端を、再循環系配管の内面の位置に揃えて配置したときに、腐食電位センサの先端と測定用座の内面との間に形成される間隙の幅が大きいと、腐食電位センサは再循環系配管内面のＥＣＰではなく、腐食電位センサの金属筐体表面のＥＣＰを測定する。

【0015】

その理由は、ＥＣＰの測定は腐食電位センサと配管・構造材料表面の間の電位差を測定することで行われるが、配管・構造材料および腐食電位センサの信号線および腐食電位センサの筐体は、炉水中においてすべて電気的に導通した状態で設置されている。

【0016】

そのため、ＢＷＲ炉水は純水であり液抵抗が高いため、腐食電位センサの先端と配管表面との間の距離が腐食電位センサ先端と腐食電位センサ筐体との間の距離よりも長くなると、腐食電位センサ筐体が腐食電位センサ先端に対して最近接の接地面となる。このため腐食電位センサは腐食電位センサ筐体の電位を測定することになる。したがって、腐食電位センサは構造部材のＥＣＰを正確に測定することができなくなる。

【0017】

このため、腐食電位センサが構造部材のＥＣＰを正確に測定するには、腐食電位センサの先端の検知部の側面と測定用座の内面との距離を、腐食電位センサの先端の検知部と腐食電位センサの金属筐体との距離より十分小さくする必要がある。

【0018】

そこで、上述の特許文献１のように、絶縁体と、この絶縁体内に配置された基準電極と、絶縁体の一端部を取り囲んで絶縁体に取り付けられた金属筐体から成る腐食電位センサにおいて、腐食電位センサの検知部の側面に、籠状又は筒状の被測定用電極を配した腐食電位センサが開発されている。なお、被測定用電極は、再循環系配管等のＥＣＰ測定対象物と同じ材質で構成される。これにより、腐食電位センサの検知部と被測定用電極の間の電位差を測定することができるため、ＥＣＰ測定対象物のＥＣＰをより正確に測定することができる。

【0019】

しかし、沸騰水型原子力プラントは、構造部材によって炭素鋼、ステンレス鋼、およびニッケル基合金等の種々の金属材料が用いられており、各ＥＣＰ測定対象物に合わせて、腐食電位センサの被測定用電極の材質を変更する必要があるが、これは非常に困難である。

【0020】

また、炉内で構造部材と同じ材質の被測定用電極のＥＣＰを測定するが、実際の構造部材のＥＣＰを測定するわけではないことから、測定した被測定用電極のＥＣＰを、構造部材のＥＣＰとして取り扱うためには注意が必要である。

【0021】

本発明の目的は、腐食電位センサと構造部材との距離にかかわらず、構造部材のＥＣＰを従来に比べてより正確に測定することができる腐食電位センサおよび腐食電位センサの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0022】

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、中空構造の金属筐体と、前記金属筐体の長手方向に設けられており、前記金属筐体の一端から突出している基準電極と、前記金属筐体の一端に形成され、少なくとも前記基準電極の一部を覆う絶縁体と、前記金属筐体と前記絶縁体との接合部を覆う第１金属酸化物被膜と、少なくとも前記金属筐体の前記第１金属酸化物被膜が形成された側の一端の外周の一部を覆う第２金属酸化物被膜と、を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、腐食電位センサと構造部材との距離にかかわらず、構造部材のＥＣＰを従来に比べてより正確に測定することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】腐食電位センサの配管への設置状態の一例を示す説明図である。

【図2】参考技術の腐食電位センサの先端の検知部およびその配管への設置状態を示す説明図である。

【図3】実施例の腐食電位センサの検知部およびその配管への設置状態を示す説明図である。

【図4】配管と腐食電位センサ間の距離Ｌと腐食電位センサが検知する電位の関係を示す特性図である。

【図5】本発明の実施例の腐食電位センサの断面模式図である。

【図6】本発明の実施例の変形例における腐食電位センサの断面模式図である。

【図7】本発明の実施例の他の変形例における腐食電位センサの断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の腐食電位センサおよび腐食電位センサの製造方法の実施例について図１乃至図７を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一、または類似の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。

【0026】

最初に、本発明に至った経緯について説明する。

【0027】

本発明者らは、腐食電位センサを原子力プラントの構造部材に設置したとき、腐食電位センサの金属筐体表面のＥＣＰの影響を抑制でき、構造部材表面のＥＣＰを精度良く測定できる腐食電位センサの構成について検討した。

【0028】

まず、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）における腐食電位センサの設置場所の一例について図１乃至図３を用いて説明する。図１は腐食電位センサの配管への設置状態の一例を示す説明図、図２は参考技術の腐食電位センサの先端の検知部およびその配管への設置状態を示す説明図、図３は実施例の腐食電位センサの検知部およびその配管への設置状態を示す説明図である。

【0029】

図１に示すように、腐食電位センサ１０１は、ＢＷＲの再循環系配管１２又はボトムドレン配管１２に形成された孔部に、溶接で設置された測定用座１３内に挿入されることにより、腐食電位センサ１０１の先端の検知部が配管１２内を流れる炉水に接触し、配管１２のＥＣＰを測定するセンサである。

【0030】

再循環系配管１２に設置される測定用座１３は、フランジ型と呼ばれ、直径が約φ８０～３００ｍｍである。また、ボトムドレン配管１２に設置される測定用座１３は、マニホールド型と呼ばれ、直径が約φ２５～３０ｍｍである。

【0031】

腐食電位センサ１０１の寸法は、約１５０ｍｍ×約φ１０ｍｍであることから、測定用座１３に腐食電位センサ１０１を設置したときの、測定用座１３又は配管１２と腐食電位センサ１０１の検知部との距離は、フランジ型では数十～数百ｍｍ、マニホールド型では数ｍｍとなる。

【0032】

図１および図２に示す腐食電位センサ１０１は、センサの検知部に位置する円筒状のジルコニア（酸化ジルコニウム：ＺｒＯ_２）からなる絶縁体１０３が、金属筐体１０２にろう付け部１０４により接合される。絶縁体１０３の内部に白金黒粉末１０８が充填された領域をＥＣＰ測定用の基準電極１０５とする。白金黒粉末１０８が充填された絶縁体１０３内に白金製の芯線からなる基準電極１０５が挿入され、基準電極１０５が鉱物絶縁ケーブル内の金属線１０７を介して外部に導出される。

【0033】

この腐食電位センサ１０１を、図１に示すように、配管１２（例えば、再循環系配管）に溶接にて設置した測定用座１３、あるいは配管１２に形成された孔部内に挿入する。

【0034】

このとき、腐食電位センサ１０１の先端の検知部が、配管１２の内面の位置に配置される。配管１２のＥＣＰの測定は、基準電極１０５に接続され、金属筐体１０２内に配置された金属線１０７と、配管１２に接続された配線１５を、例えば、エレクトロメータ１４に接続し、エレクトロメータ１４にて基準電極１０５と配管１２の間の電位差を測定することによって行われる。

【0035】

ここで、図２に示すように、腐食電位センサ１０１の検知部と配管１２との距離Ｌが小さいとき、腐食電位センサ１０１は配管１２のＥＣＰを検知する。一方、腐食電位センサ１０１の検知部と配管１２との距離Ｌが大きく、腐食電位センサ１０１の検知部と金属筐体１０２との距離Ｍを上回る場合、腐食電位センサ１０１は金属筐体１０２のＥＣＰを検知する。

【0036】

そこで、本発明者らは、上記した腐食電位センサ１０１の検知部と配管１２との距離Ｌ、および腐食電位センサ１０１の検知部と金属筐体１０２との距離Ｍと、腐食電位センサ１０１が検知するＥＣＰの関係について検討し、図３に示すように、腐食電位センサ１の金属筐体２の表面を絶縁性の金属酸化物被膜６で覆うことを着想した。

【0037】

これにより、金属筐体２のＥＣＰを金属酸化物被膜６で遮断し、腐食電位センサ１が金属筐体２のＥＣＰを検知することを抑制でき、腐食電位センサ１の検知部と配管１２との距離Ｌが、腐食電位センサ１の検知部と金属筐体２との距離Ｍより大きい場合でも、腐食電位センサ１は配管１２のＥＣＰを検知することが可能となる。

【0038】

図２に示した腐食電位センサ１０１において、腐食電位センサ１０１の検知部に最も近い金属部材、例えば、配管１２又は腐食電位センサ１０１の金属筐体１０２のＥＣＰを検知できるのは、ＢＷＲのような、導電率の低い炉水の環境では、電位の及ぶ範囲が極めて限定されていることに起因する。

【0039】

腐食電位センサ１０１の検知部と配管１２との距離Ｌ、および腐食電位センサ１０１の検知部と金属筐体１０２との距離Ｍと、腐食電位センサ１０１が検知する電位Ｅとの関係は、以下のような式（１）で表される。

【0040】

【数1】

【0041】

式（１）中、ＥＣＰ_ｐは配管１２のＥＣＰ、ＥＣＰ_ｍは腐食電位センサ１の金属筐体２のＥＣＰを示しており、ρ_ｗは炉水の抵抗率を示している。

【0042】

これに対し、図３に示すように、腐食電位センサ１の金属筐体２の表面を、金属酸化物被膜６で覆った場合、腐食電位センサ１が検知する電位Ｅは、以下のような式（２）で表される。

【0043】

【数2】

【0044】

式（２）中、ρ_ｃは金属酸化物被膜６の抵抗率、Ｎは金属酸化物被膜６の膜厚を示している。

【0045】

図４は配管と腐食電位センサ間の距離Ｌと腐食電位センサが検知する電位の関係を示す特性図である。図４に示す特性は、腐食電位センサ１の検知部と金属筐体２との距離Ｍが３０ｍｍとした場合の、配管１２と腐食電位センサ１間の距離Ｌと腐食電位センサ１が検知する電位の関係を、式（１）および式（２）を基に試算した結果を示している。

【0046】

図４中、横軸は配管１２と腐食電位センサ１の検知部との距離Ｌ、縦軸は腐食電位センサ１が検知する電位を示しており、縦軸の下端が配管１２のＥＣＰ、上端が腐食電位センサ１の金属筐体２のＥＣＰに相当する。つまり、腐食電位センサ１の検知電位が縦軸の下端に近づくほど、腐食電位センサ１は配管１２のＥＣＰを精度良く測定でき、上端に近づくほど、腐食電位センサ１が検知する電位は、配管１２のＥＣＰと金属筐体２のＥＣＰが混成した電位となる。

【0047】

まず、金属筐体表面に金属酸化物被膜を施していない、図２に示す参考技術の腐食電位センサについて説明する。配管１２と腐食電位センサ１０１との間の距離Ｌが数ｍｍ以内であれば、腐食電位センサ１０１を構成する金属筐体１０２由来のＥＣＰ混成が小さく、腐食電位センサ１０１は配管１２のＥＣＰを精度良く測定できる。

【0048】

一方、配管１２と腐食電位センサ１０１との間の距離Ｌが２０ｍｍを超えると、腐食電位センサ１０１を構成する金属筐体１０２のＥＣＰの影響が大きくなり、腐食電位センサ１０１の検知電位は、配管１２のＥＣＰと金属筐体１０２のＥＣＰとが混成してしまう。

【0049】

このため、図２に示すような参考技術での腐食電位センサ１０１を用いて、配管１２のＥＣＰを精度良く測定するには、配管１２と腐食電位センサ１０１との間の距離Ｌを数ｍｍ以内とする必要があることから、配管１２と腐食電位センサ１０１の検知部との距離が数十～数百ｍｍであるフランジ型測定用座では、配管１２のＥＣＰを正確に測定できない恐れがあるため、腐食電位センサを用いた腐食電位測定条件に限定が生じてしまう。

【0050】

一方で、図３に示すような、金属筐体２の表面に金属酸化物被膜６を施した腐食電位センサ１では、配管１２と腐食電位センサ１との間の距離Ｌが１００ｍｍの場合でも、腐食電位センサ１を構成する金属筐体２由来のＥＣＰ混成が小さく、腐食電位センサ１は配管１２のＥＣＰを精度良く測定できる。

【0051】

したがって、図３に示す腐食電位センサ１を用いることで、配管１２と腐食電位センサ１の検知部との距離が数十～数百ｍｍであるフランジ型測定用座でも、配管のＥＣＰを正確に測定することが可能となる。

【0052】

以上の検討結果を反映した本発明の実施例の腐食電位センサの構成について図５乃至図７を用いて説明する。図５乃至図７は本実施例の腐食電位センサの断面模式図である。

【0053】

図５に示す本実施例の腐食電位センサ１は、金属筐体２の一端に形成され、少なくとも基準電極５の一部を覆う絶縁体３、中空構造の金属筐体２、金属筐体２の長手方向に設けられており、金属筐体２の一端から突出している基準電極５、金属線（リード線）７、金属／金属酸化物粉末８、封止栓９、鉱物絶縁ケーブル１０、金属筐体２と絶縁体３との接合部を覆う第１金属酸化物被膜６ａ、および少なくとも金属筐体２の第１金属酸化物被膜６ａが形成された側の一端の外周の一部を覆う第２金属酸化物被膜６ｂを備えている。

【0054】

絶縁体３と金属筐体２とはろう付け部４で接合されている。

【0055】

基準電極５の一端は、絶縁体３又は金属筐体２の内部で接合部１１において金属線７に接続されている。基準電極５のもう一方の端部は、検知部となる部分であり、金属／金属酸化物粉末８が充填された絶縁体３の内部に配置されており、金属／金属酸化物粉末８を介して絶縁体３により覆われている。絶縁体３内の金属／金属酸化物粉末８は、中空構造の封止栓９により、腐食電位センサ１の金属筐体２側から封止されている。

【0056】

本実施例の腐食電位センサ１では、図５に示すように、絶縁体３と金属筐体２をろう付け部４で接合した部分の外表面が、第１金属酸化物被膜６ａで覆われ、金属筐体２の外表面の一部が、第２金属酸化物被膜６ｂで覆われている。

【0057】

更に、第２金属酸化物被膜６ｂは、第１金属酸化物被膜６ａの少なくとも一部を覆っている。図５では、第１金属酸化物被膜６ａの第２金属酸化物被膜６ｂ側の一表面が第２金属酸化物被膜６ｂにより覆われている形態を示している。

【0058】

図２および図３を用いて前述したように、腐食電位センサ１の検知部（基準電極５の端部）と金属筐体２との距離Ｍは約３０ｍｍであるため、配管１２と腐食電位センサ１との距離Ｌに応じて、ろう付け部４、および金属筐体２の外表面の一部に第１金属酸化物被膜６ａ、および第２金属酸化物被膜６ｂを形成する必要がある。

【0059】

例えば、配管１２と腐食電位センサ１との距離Ｌが１００ｍｍの場合、ろう付け部４部分から、金属筐体２の長手方向に１００ｍｍ以上の外周を、第１金属酸化物被膜６ａおよび第２金属酸化物被膜６ｂで覆うことが望ましい。絶縁性の第１金属酸化物被膜６ａおよび第２金属酸化物被膜６ｂが、ろう付け部４および金属筐体２の電位を遮断するため、ろう付け部４および金属筐体２由来のＥＣＰ混成が抑制され、腐食電位センサ１が配管のＥＣＰを精度良く測定することを可能とする。

【0060】

本実施例の腐食電位センサは、図５に示す構造に限られない、以下図６および図７を用いて他の形態の一例について説明する。

【0061】

図６に示す腐食電位センサ１Ａは、第２金属酸化物被膜６ｂ１が、金属筐体２の外周のすべてを覆っている形態であり、直径が１００ｍｍを超えるフランジ型の測定用座に腐食電位センサを設置する場合に好適な形態である。図６に示した腐食電位センサ１Ａでは、図６に示すように、ろう付け部４も絶縁性の第１金属酸化物被膜６ａで覆われていることが望ましい。

【0062】

図７に示す腐食電位センサ１Ｂは、絶縁体３ｂ、金属筐体２、基準電極５ｂ、金属線（リード線）７、金属筐体２と絶縁体３ｂとの接合部を覆う第１金属酸化物被膜６ａ２、および少なくとも金属筐体２の第１金属酸化物被膜６ａが形成された側の一端の外周の一部を覆う第２金属酸化物被膜６ｂ２とを有している。

【0063】

図７に示す腐食電位センサ１Ｂでは、基準電極５ｂは、絶縁体３ｂの金属筐体２の反対側で露出しており、基準電極５ｂが炉水に直接接する構造となっている。

【0064】

この図７に示す腐食電位センサ１Ｂのように基準電極５ｂが炉水に直接接する形態でも、図６に示すように第２金属酸化物被膜６ｂ２が、金属筐体２の外周のすべてを覆っている形態とすることができる。また、基準電極５ｂと絶縁体３ｂとの接合部を絶縁性の第１金属酸化物被膜６ａ２で覆う形態とすることができる。

【0065】

図５乃至図７に示す腐食電位センサ１，１Ａ，１Ｂにおける金属筐体２は、ニッケル基合金、およびステンレス鋼等のうち、少なくともいずれか一つ以上から成り、特にニッケル基合金４２（４２合金）、および３１６Ｌステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）から成るものとすることができる。

【0066】

絶縁体３，３ｂは、ジルコニア、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３、イットリア）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３、アルミナ）、部分安定化ジルコニア（ＰＳＺ）、およびイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等のうち、少なくともいずれか一つ以上から成るものとすることができる。

【0067】

基準電極５，５ｂは、鉄、銀／塩化銀電極、白金電極、およびジルコニウム電極等のうち、いずれか一つ以上から成るものとすることができる。

【0068】

また、第１金属酸化物被膜６ａ，６ａ２や第２金属酸化物被膜６ｂ，６ｂ１，６ｂ２は、絶縁体３，３ｂと同様に、ジルコニア、イットリア、アルミナ、部分安定化ジルコニア、およびイットリア安定化ジルコニア等のうち、少なくともいずれか一つ以上から成るものとすることができる。

【0069】

次に、本実施例に係る腐食電位センサ１，１Ａ，１Ｂの製造方法のうち、第１金属酸化物被膜６ａ，６ａ２を形成する方法、および金属筐体２の外表面に第２金属酸化物被膜６ｂ，６ｂ１，６ｂ２を形成する方法について説明する。

【0070】

ろう付け部４および金属筐体２の外表面に、それぞれ第１金属酸化物被膜６ａ，６ａ２、および第２金属酸化物被膜６ｂ，６ｂ１，６ｂ２を形成する方法としては、物理的気相蒸着（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、化学的気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、溶射法、ゾルゲル法、有機金属分解（ＭＯＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、および塗布法等のうちいずれの方法を用いることができる。

【0071】

また、第１金属酸化物被膜６ａ，６ａ２および第２金属酸化物被膜６ｂ，６ｂ１，６ｂ２は、好適には上述の形成方法によって同時に形成することが望ましい。

【0072】

次に、本実施例の効果について説明する。

【0073】

上述した本実施例の腐食電位センサ１，１Ａ，１Ｂは、中空構造の金属筐体２と、金属筐体２の長手方向に設けられており、金属筐体２の一端から突出している基準電極５，５ｂと、金属筐体２の一端に形成され、少なくとも基準電極５，５ｂの一部を覆う絶縁体３，３ｂと、金属筐体２と絶縁体３，３ｂとの接合部を覆う第１金属酸化物被膜６ａ，６ａ２と、少なくとも金属筐体２の第１金属酸化物被膜６ａ，６ａ２が形成された側の一端の外周の一部を覆う第２金属酸化物被膜６ｂ，６ｂ１，６ｂ２と、を備えている。

【0074】

このように、金属筐体２の外周のうち、少なくとも基準電極５，５ｂに近い側を第２金属酸化物被膜６ｂ，６ｂ１，６ｂ２で覆うことにより、金属筐体２の表面のうち基準電極５，５ｂに近い側が絶縁され、腐食電位センサ１，１Ａ，１Ｂが自らを構成する金属筐体２表面のＥＣＰを測定することを抑制できる。このため、腐食電位センサ１，１Ａ，１Ｂの検知部である基準電極５，５ｂの側面と測定用座の内面との距離が、腐食電位センサ１，１Ａ，１Ｂの検知部と金属筐体２との距離より大きくても、腐食電位センサ１，１Ａ，１Ｂは構造部材のＥＣＰを正確に測定することができ、ＥＣＰ測定対象物である、プラントの構造部材のＥＣＰをより正確に測定する上で、腐食電位センサとＥＣＰ測定対象物との距離の制約を緩和することができる。

【0075】

このような腐食電位センサ１，１Ａ，１Ｂは、ＢＷＲプラントの他の配管（例えば、原子炉浄化系配管、原子炉の底部に接続されたドレン配管および給水配管等）に設置して該当する配管のＥＣＰの測定に用いることができる。さらに、加圧水型原子力プラントおよび火力プラントにおける配管等のＥＣＰの測定に使用することができ、特には、原子炉の冷却水が表面に接触する、炭素鋼、鉄基合金あるいはニッケル基合金から成る構造部材の腐食電位の測定、具体的には、ステンレス鋼およびニッケル基合金の応力腐食割れ（ＳＣＣ）あるいは炭素鋼およびニッケル基合金の流動加速腐食（ＦＡＣ：Ｆｌｏｗ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）の水質条件の指標となる腐食電位の測定に用いるために好適な腐食電位センサといえる。

【0076】

また、第２金属酸化物被膜６ｂ，６ｂ１，６ｂ２は、第１金属酸化物被膜６ａ，６ａ２の少なくとも一部を覆っているため、金属筐体２が露出する箇所を低減でき、より正確なＥＣＰの測定を実現することができる。

【0077】

更に、第２金属酸化物被膜６ｂ１は、金属筐体２の外周のすべてを覆っていることで、基準電極５，５ｂが金属筐体２のＥＣＰを測定してしまう事態が生じる可能性を更に低減でき、測定用座の内面との距離が非常に大きくなっても、精度良くプラントの構造部材のＥＣＰを測定することができる構造とすることができる。

【0078】

また、第１金属酸化物被膜６ａ，６ａ２および第２金属酸化物被膜６ｂ，６ｂ１，６ｂ２を同時に形成することにより、被膜形成に要する時間を短縮でき、腐食電位センサ１，１Ａ，１Ｂの製造効率の改善を図ることができる。

【0079】

＜その他＞
なお、本発明は上記の実施例に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。

【符号の説明】

【0080】

１０１，１，１Ａ，１Ｂ…腐食電位センサ
１０２，２…金属筐体
１０３，３，３ｂ…絶縁体
１０４，４…ろう付け部
１０５，５，５ｂ…基準電極
６…金属酸化物被膜
６ａ，６ａ２…第１金属酸化物被膜
６ｂ，６ｂ１，６ｂ２…第２金属酸化物被膜
１０７，７…金属線
１０８，８…金属／金属酸化物粉末
９…封止栓
１０…鉱物絶縁ケーブル
１１…基準電極と金属線との接合部
１２…配管
１３…測定用座
１４…エレクトロメータ
１５…配線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】