JP2013019751A

JP2013019751A - 格納容器雰囲気モニタ

Info

Publication number: JP2013019751A
Application number: JP2011152894A
Authority: JP
Inventors: Taichi Koyashiki; 太一小屋敷; Susumu Kamasu; 晋加増; Hiromichi Yamada; 浩通山田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-31

Abstract

【課題】ドレン水の排出を行っている間も、原子炉格納容器の雰囲気ガスを継続的に監視する。
【解決手段】原子炉格納容器１内の雰囲気ガスをサンプリングするサンプリング配管２と、前記サンプリング配管２に接続された少なくとも一つのガス濃度検出器11、12と、前記サンプリング配管２から排出されるドレン水を貯留するドレン管55ａ、55ｂとドレン管の液位検出器56ａ、56ｂと前記ドレン管55ａ、55ｂ内のドレン水排出弁57ａ、57ｂとからなるドレン水排出系と、液位信号に基づき前記開閉弁及びドレン水排出弁を制御するとともに前記ガス濃度検出器で検出されたガス濃度を補正演算する演算制御部と、を有する原子炉格納容器の雰囲気ガスモニタにおいて、前記ドレン水排出系を複数系統設けるとともに、前記演算制御部は前記水位信号に基づき各ドレン水排出系の開閉弁60ａ、60ｂ及びドレン排出弁57ａ、57ｂを切換制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子力発電所における原子炉格納容器内の雰囲気ガス濃度等の測定・監視を行う格納容器雰囲気モニタに関する。

従来の原子炉の格納容器雰囲気モニタ（ＣＡＭＳ：Containment Atmospheric Monitoring System）は、図２に示すように、原子炉格納容器１内の雰囲気ガスをサンプリング配管２でサンプリングし、各種測定関連機器を納めたサンプリングラック３内に吸引ポンプ８にて吸引し、水素及び酸素濃度等を測定・監視している（特許文献１）。

サンプリングラック３内へ吸引されたサンプリングガス２ａは、図示しない外部冷却水装置から循環される冷却水４により、冷却器５と除湿器６において冷却されるとともに水分が除去され、ガス切換弁７を経て吸引ポンプ８にて吸引される。この吸引ポンプ８により吸引されたサンプリングガス２ａは、ガス減圧弁９とガス流量制御指示計10により圧力及び流量を一定に維持され、酸素検出器11及び水素検出器12において、それぞれの濃度が検出される。

ガス減圧弁９の後段には、ガス温度計13とガス圧力計14が接続されており、また、酸素検出器11と水素検出器12に対する校正は、別途校正ガスラック15に設置したボンベに貯蔵された窒素ガス（Ｎ₂ ）16、酸素ガス（Ｏ₂ ）17及び水素ガス（Ｈ₂ ）18を適宜引き出すことにより行われる。

この酸素検出器11及び水素検出器12に対する校正作業は、サンプリングラック３内のガス切換弁７を閉じ、校正切換弁19を開にするとともに、校正ガスラック15内の窒素ガス弁20、酸素ガス弁21又は水素ガス弁22の１つを開いて、それぞれのガスを校正ガス23を矢印で示すように酸素検出器11又は水素検出器12に導入し、酸素検出器11及び水素検出器12の校正を行う。

また、サンプリングラック３の外側に設けられた酸素測定器24には酸素検出器11からの酸素検出信号Ｓ1 が入力され、同様に水素測定器25には水素検出器12からの水素検出信号Ｓ２が入力され、それぞれ濃度を測定し、この結果を表示するとともに、記録等のために濃度信号を外部に出力する。なお、測定が終了したサンプリングガス２ａ及び校正ガス23は、矢印２ｃで示すように排気ポンプ26により原子炉格納容器１内に戻される。

さらに、除湿器６に設けられた除湿温度計27には除湿温度警報判定器28が、ガス温度計13にはガス温度測定部29が、またガス圧力計14には圧力健全性確認部であるガス圧力警報判定器30が、ガス流量制御指示計10にはガス流量警報判定器31が、それぞれ接続されており、また、酸素測定器24、水素測定器25及びガス温度測定部29は、湿分補正を行う演算制御部32に接続されている。

前記酸素検出器11及び水素検出器12の測定対象であるサンプリングガス２ａは、冷却器５と除湿器６において水分が除去されたガスであるため、原子炉格納容器１内の雰囲気ガスにおける酸素濃度及び水素濃度に比べて、除去された水分量が多いほど濃度が高い値として検出される。そのため、湿分補正をする演算制御部32は、この除去された水分量に基づいて酸素濃度及び水素濃度を補正するための湿分補正係数を算出し、酸素測定器24及び水素測定器25の測定値の補正を行う。

冷却器５と除湿器６で除去されるドレン水量は時間経過とともに変化する量であり、この変化量を取得するために、除去した水分を開閉弁60を介してドレン管55に貯留する。ドレン管55のドレン液位を測定する液位検出器56はドレン液位信号Ｓ８を演算制御部32に出力する。演算制御部32は、ドレン液位の増加に応じて、液位検出器56の測定範囲を超える前に、ドレン管55下部のドレン排出弁57をドレン排出信号Ｓ９により開にしてドレン水を排出する。

特開２０００−２７８４.号公報

従来の格納容器雰囲気モニタは、サンプリングガスを冷却・除湿して酸素及び水素濃度を測定しているため、除湿された水分を排出するドレン管の液位を測定して液位変化量から各濃度の湿分補正演算を行なっている。しかし、ドレン管液位が所定の設定値に到達するとドレン水の排出を行うので、従来技術では、ドレン水を排出する所定時間の間は一時的に液位変化量を算出できず、湿分補正演算が中断されるため、正確なガス濃度の測定・監視ができないという課題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ドレン水の排出を行なっている間も湿分補正を中断することなく格納容器内の酸素及び水素濃度を高精度で検出することで、原子炉格納容器の雰囲気ガスを継続的に測定・監視することができる格納容器雰囲気モニタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る格納容器雰囲気モニタは、原子炉格納容器内の雰囲気ガスをサンプリングするサンプリング配管と、前記サンプリング配管に接続された少なくとも一つのガス濃度検出器と、前記サンプリング配管から開閉弁を介して排出されるドレン水を貯留するドレン管とドレン管の液位を検出する液位検出器と前記ドレン管内の貯留水を排出するドレン水排出弁とからなるドレン水排出系と、前記液位検出器からの液位信号に基づき前記開閉弁及びドレン水排出弁を制御するとともに前記ガス濃度検出器で検出されたガス濃度を補正演算する演算制御部と、を有する原子炉格納容器の雰囲気ガスモニタにおいて、前記ドレン水排出系を複数系統設けるとともに、前記演算制御部は前記水位信号に基づき各ドレン水排出系の開閉弁及びドレン排出弁を切換制御することを特徴とする。

本発明によれば、サンプリング配管からのドレン排出系を複数系統としたことにより、原子炉格納容器の雰囲気ガスの濃度を高精度でかつ継続的に測定・監視することができる。

第１実施形態に係る格納容器雰囲気モニタの全体構成図。従来の格納容器雰囲気モニタの全体構成図。

本発明に係る格納容器雰囲気モニタの実施形態を、図面を参照して説明する。なお、上記した従来技術と同じ構成については、同一符号を付し重複する説明を省略する。

［実施形態］
（構成）
本実施形態の格納容器雰囲気モニタは、サンプリング配管２からのドレン水排出系を複数系統にすることを特徴とている。
図１に示すように、サンプリング配管２に配置された冷却器５及び除湿器６には２系統のドレン水排出系が並列に接続されている。一つの系統は開閉弁60ａ、ドレン管55ａ及びドレン排出弁57ａからなり、他の系統は開閉弁60ｂ、ドレン管55ｂ及びドレン排出弁57ｂからなる。

複数の開閉弁60ａ、60ｂを選択的に切換える系統切換部58は湿分補正を行う演算制御部32に接続され、演算制御部32は開閉弁60ａ、60ｂを切換制御することにより、複数の系統から一つのドレン排出系を選択する。

各系統のドレン管55ａ、55ｂには液位検出器56ａ、56ｂがそれぞれ設けられ、液位信号Ｓ８ａ、Ｓ８ｂは演算制御部32に入力されるとともに、演算制御部32は液位信号Ｓ８ａ、Ｓ８ｂに応じて開閉弁60ａ、60ｂの開閉及びドレン排出弁57ａ、57ｂの開閉を制御する。

また、格納容器雰囲気モニタのシステムとしての他の目的は、原子炉格納容器１内のガンマ線線量率を測定することであり、このために、１系統当たり２チャンネルの放射線検出器33ａ、33ｂに対し、放射線測定器34ａ、34ｂが接続されていて、２チャンネルで放射線測定を行っている。

また、本実施形態において、酸素検出器11として磁気風式検出器が用いられている。その原理は酸素の常磁性が温度に反比例するという現象を利用し、酸素検出器11においてある強磁界と弱磁界の不均一磁界を設け、加熱素子により高温域と低温域の温度勾配を作る。この酸素検出器11に酸素が入ってくると、この酸素は強磁界に吸引されて、そこにある加熱素子の加熱により常磁性を弱めるために、加熱されていない酸素に押し出されて弱磁界域に流れる。この流れを磁気風と呼び、風の強さはサンプリングガス２ａの酸素量に比例し、風の強さは加熱素子の抵抗値変化として検出される。

また、水素検出器12として熱伝導度式検出器が用いられている。その原理は水素の熱伝導度が他の窒素や酸素と比較して大きいことから、サンプリングガス２ａの濃度比率により加熱素子から奪う熱量が異なることとなり、その奪う熱量の差が抵抗値変化として検出されることを利用して測定する方式である。

なお、本実施形態では、ドレン排出系が２つの例を説明したが、これに限定されず、ドレン排出系を３系統以上としてもよい。また、本実施形態ではサンプリング配管２に冷却器５及び除湿器６が設置されている例を用いて説明しているが、これに限定されず冷却器５又は除湿器６のいずれか一方のみが設置されている場合にも適用可能である。さらに、酸素検出器及び水素検出器は上記検出器に限定されず、他の公知の検出器を用いてもよいことはもちろんである。

（作用）
上記のように構成された格納容器雰囲気モニタの作用について説明する。
サンプリングラック３は、原子炉格納容器１内の雰囲気ガスの一部をサンプリングガス２ａとして吸引ポンプ８によりサンプリング配管２に吸引し、図示しない外部冷却水装置から循環される冷却水４により冷却器５及び除湿器６において、サンプリングガス２ａを冷却するとともに水分を除去する。サンプリングガス２ａは、ガス切換弁７とガス減圧弁９を経由し、酸素検出器11、水素検出器12及びガス流量制御指示計10を経由して排気ポンプ26により、矢印２ｂに示すように、再び原子炉格納容器１内に戻される。

この間にサンプリングガス２ａは、ガス減圧弁９とガス流量制御指示計10等により監視され、温度と圧力及び流量の変動を小さく維持するとともに、酸素検出器11及び水素検出器12においてそれぞれの濃度が検出される。

この酸素検出器11及び水素検出器12から出力された酸素濃度検出信号Ｓ１及び水素濃度検出信号Ｓ２は、それぞれ酸素測定器24及び水素測定器25に入力され各濃度の測定がされるとともに、演算制御部32にも入力される。同様に前記除湿器６における除湿温度計27の測定値は前記演算制御部32に入力される。

また、ドレン管55ａの液位検出器56ａで測定された液位信号Ｓ８ａは演算制御部32に入力され、演算制御部32において液位変化量と既知のドレン管55ａの断面積から冷却器５及び除湿器６で除去されたドレン水量を算出し、酸素濃度検出信号Ｓ1及び水素濃度検出信号Ｓ２を補正演算して真の酸素ガス濃度及び水素ガス濃度を求める。

一方、液位信号Ｓ８ａが所定の設定値に達すると演算制御部32はドレン排出信号Ｓ９ａを出力してドレン排出弁57ａを開く。同時に演算制御部32は切換部58に対し開閉弁60ａと閉、開閉弁60ｂを開とする信号を送出する。これにより、冷却器５と除湿器６にて除去したドレン水は開閉弁60ｂを介してドレン管55ｂに貯留されることになる。なお、開から閉までの時間は演算制御部32によるかハードウェアにより制御する。

次に、切り換えられたドレン水排出系統（本例ではドレン管55ｂの系統）に対しても、演算制御部32は上記と同様な制御をおこなう。
このように、演算制御部32は開閉弁60ａ、60ｂ及びドレン排出弁57ａ、57ｂが同時に開とならないように、また、液位信号Ｓ８ａと液位信号Ｓ８ｂが同時に測定不能とならないように開閉タイミングを調節し、１つの系統のドレン管がドレン排出を行っている間でも、他の系統に切り換えることにより継続的に湿分補正係数を算出する。

（効果）
以上説明したように、本実施形態に係る格納容器雰囲気モニタによれば、サンプリング配管からのドレン排出系を複数系統としたことにより、ドレン水の除去量を常時把握することが可能となるため、各ガス濃度検出器の湿分補正係数を中断することなく算出することができる。これにより、原子炉格納容器の雰囲気ガスの濃度を高精度でかつ継続的に測定・監視することが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…原子炉格納容器、２…サンプリング配管、２ａ…サンプリングガス、３…サンプリングラック、４…冷却水、５…冷却器、６…除湿器、７…ガス切換弁、８…吸引ポンプ、９…ガス減圧弁、10…ガス流量制御指示計、11…酸素検出器、12…水素検出器、13…ガス温度計、14…ガス圧力計、15…校正ガスラック、16…窒素ガス、17…酸素ガス、18…水素ガス、19…校正切換弁、20…窒素ガス弁、21…酸素ガス弁、22…水素ガス弁、23…校正ガス、24…酸素測定器、25…水素測定器、26…排気ポンプ、27…除湿温度計、28…除湿温度警報判定器、29…ガス温度測定部、30…ガス圧力警報判定器、31…ガス流量警報判定器、32…演算制御部、33ａ，33ｂ…放射線検出器、34ａ，34ｂ…放射線測定器、55，55ａ，55ｂ…ドレン管、56，56ａ，56ｂ…液位検出器、57，57ａ，57ｂ…ドレン排出弁、58…ドレン系統切換部。

Claims

原子炉格納容器内の雰囲気ガスをサンプリングするサンプリング配管と、前記サンプリング配管に接続された少なくとも一つのガス濃度検出器と、前記サンプリング配管から開閉弁を介して排出されるドレン水を貯留するドレン管とドレン管の液位を検出する液位検出器と前記ドレン管内の貯留水を排出するドレン水排出弁とからなるドレン水排出系と、前記液位検出器からの液位信号に基づき前記開閉弁及びドレン水排出弁を制御するとともに前記ガス濃度検出器で検出されたガス濃度を補正演算する演算制御部と、を有する格納容器雰囲気モニタにおいて、
前記ドレン水排出系を複数系統設けるとともに、前記演算制御部は前記水位信号に基づき各ドレン水排出系の開閉弁及びドレン排出弁を切換制御することを特徴とする格納容器雰囲気モニタ。
前記ドレン水排出系を前記サンプリング配管に設置された除湿器及び／又は冷却器に接続したことを特徴とする請求項１記載の格納容器雰囲気モニタ。
前記演算制御部は、前記サンプリング配管から排出されたドレン水量に基づいて、前記ガス濃度検出器の測定値を補正演算することを特徴とする請求項１又は２記載の格納容器雰囲気モニタ。