JPS6041306B2 - Metal vapor pressure measuring device - Google Patents
Metal vapor pressure measuring deviceInfo
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- JPS6041306B2 JPS6041306B2 JP54043676A JP4367679A JPS6041306B2 JP S6041306 B2 JPS6041306 B2 JP S6041306B2 JP 54043676 A JP54043676 A JP 54043676A JP 4367679 A JP4367679 A JP 4367679A JP S6041306 B2 JPS6041306 B2 JP S6041306B2
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- 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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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はガス中に含有する金属蒸気圧測定装置に係り、
特にオンラインで不活性ガス中でのアルカリ金属蒸気濃
度とアルカリ金属ミスト濃度とを連続的に検出できるよ
うにした金属蒸気圧測定装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a metal vapor pressure measuring device contained in a gas,
In particular, the present invention relates to a metal vapor pressure measuring device capable of continuously detecting alkali metal vapor concentration and alkali metal mist concentration in an inert gas online.
たとえば、高速増殖原子炉では冷却材として通常、ナト
リウムやカリウムなどのアルカリ金属を液体状態で用い
るようにしている。For example, fast breeder reactors typically use alkali metals such as sodium or potassium in liquid form as coolants.
液体ナトリウムや液体カリウムは極めて活性が強いので
装置の外部へ漏れると危険な状態となる。このような危
険を未然に防止するには装置からたとえばナトリウム蒸
気が漏れているか否か検出し、この結果に基づいて適切
な処置を講じる必要がある。また、原子炉のカバーガス
配管にはナトリウムミストを除去するためのペーパート
ラツプが配置されており、その特性を調べたり、あるい
はしやへし・プラグ下面及び回転プラグへのナトリウム
ミストの移行を調べたりするにはナトリウムミストの量
の正確な測定が必要となる。Liquid sodium and liquid potassium are extremely active and can be dangerous if they leak outside the device. In order to prevent such dangers, it is necessary to detect whether sodium vapor is leaking from the device, and to take appropriate measures based on this result. In addition, paper traps are placed in the cover gas piping of the reactor to remove sodium mist, and the characteristics of the trap can be investigated and the transfer of sodium mist to the shield, the underside of the plug, and the rotating plug can be investigated. In order to investigate this, it is necessary to accurately measure the amount of sodium mist.
ところで、アルカリ金属蒸気、たとえばナトリウム蒸気
を検出する装置としては特公昭４９一７１９８号公報に
詳述されているようにＢ−アルミナ磁器を電解質として
用いたものが知られている。この検出装置は、Ｂ−アル
ミナ磁器の表面にたとえばナトリウム蒸気が接触すると
、これがイオン化し、このイオンが８ーアルミナ磁器中
に伝導し、イオン電流が流れることを利用して上記イオ
ン電流からナトリウム蒸気を検出したり、あるいは８−
アルミナ両表面でのナトリウム蒸気のイｂ学ポテンシャ
ルの差により発生する起電力からナトリウム蒸気を検出
するようにしている。この検出装置はナトリウム蒸気の
濃度を電気信号の形の変換して直ちに検出できるので多
くの利点を有している。しかしながら、検出器に導かれ
るアルカリ金属蒸気は、通常完全な蒸気状態である場合
が少なく、ミストとの混合状態の場合が多い。上述した
８−アルミナ磁器を用いた検出装置は完全なアルカリ金
属蒸気しか検出できないので、たとえばミストを含んだ
ナトリウム蒸気を検出するという観点からすると不十分
なものと言える。一方、ミストだけを検出する手段とし
ては、従来、容器内に金網、脱脂綿等の充填物を充填し
たミスト補集器を用意し、このミスト補集器内にガスを
流通させガスに含まれているたとえばナトリウムミスト
を充填物の表面に付着させ、その後、上記充填物を取り
出して化学分析する方法が知られている。しかしながら
、この手段であると、蒸気分を検出できないばかりか充
填物を取り出して化学分析するといった時間を要する作
業が伴なうため検出の迅速性に欠ける。また原子力設備
等において、１次系の放射性ナトリウムミストを取り扱
う場合には耐放射線防護施設を使用しなければならない
など操作が複雑になる欠点がある。〔発明の目的〕
本発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、その
目的はガス中に含まれるアルカリ金属蒸気濃度と、アル
カリ金属ミストとをオンラインで検出でき、たとえば原
子力設備に設置するのに好適なガス中のアルカリ金属蒸
気の圧力測定装置を提供するにある。By the way, as a device for detecting alkali metal vapor, such as sodium vapor, there is a known device using B-alumina porcelain as an electrolyte, as detailed in Japanese Patent Publication No. 49-7198. This detection device uses the fact that when sodium vapor, for example, comes into contact with the surface of B-alumina porcelain, it is ionized, these ions are conducted into the 8-alumina porcelain, and an ionic current flows. Detect or 8-
Sodium vapor is detected from the electromotive force generated by the difference in electrochemical potential of sodium vapor on both surfaces of alumina. This detection device has many advantages since it can convert the concentration of sodium vapor into an electrical signal and immediately detect it. However, the alkali metal vapor introduced to the detector is rarely in a complete vapor state, and is often in a mixed state with mist. Since the above-mentioned detection device using 8-alumina porcelain can only detect complete alkali metal vapor, it can be said to be insufficient from the viewpoint of detecting, for example, sodium vapor containing mist. On the other hand, as a means of detecting only mist, conventionally, a mist collector is prepared in which a container is filled with a material such as a wire mesh or absorbent cotton. For example, a method is known in which sodium mist is attached to the surface of a filling material, and then the filling material is taken out and chemically analyzed. However, with this method, not only cannot the vapor content be detected, but also the time-consuming work of taking out the filling and chemically analyzing it is involved, resulting in a lack of speed in detection. In addition, when handling primary radioactive sodium mist in nuclear power facilities, etc., there is a drawback that operations become complicated, such as the need to use radiation-resistant protection facilities. [Object of the Invention] The present invention was made in view of the above circumstances, and its purpose is to detect the alkali metal vapor concentration contained in gas and the alkali metal mist online, and to install it in, for example, nuclear power facilities. The object of the present invention is to provide an apparatus for measuring the pressure of alkali metal vapor in a gas suitable for.
本発明は垂直に配置された筒状容器と、この容器内に被
測定ガスを一端から他端へ向けて流通させる流路と、こ
の流路に配設された被測定ガスの流量を調整する流量調
整板と、前記容器内の上部に配置されＢ−アルミナ磁器
の一方のアルカリ金属蒸気が接触したとき前記ムーアル
ミナ磁器の両面間に生じるイオン電流もしくは両面間に
生じる電位差からアルカリ金属蒸気を検出する検出器と
、前記容器内の上下部にそれぞれ設けられ前記検出器を
加熱する第１の加熱器および被測定ガスを加熱するため
の第２の加熱器とを具備してなることを特徴とする金属
蒸気測定装置である。The present invention includes a vertically arranged cylindrical container, a flow path in which a gas to be measured flows from one end to the other end, and a flow rate of the gas to be measured arranged in this flow path. When the alkali metal vapor on one side of the B-alumina porcelain placed in the upper part of the container comes into contact with the flow rate adjustment plate, the alkali metal vapor is detected from the ionic current generated between the two surfaces of the moor alumina porcelain or the potential difference generated between the two surfaces. It is characterized by comprising a detector, a first heater provided at the upper and lower parts of the container, respectively, for heating the detector and a second heater for heating the gas to be measured. This is a metal vapor measuring device.
〔発明の実施例〕以下、添付図面を参照しながら本発明
に係る金属蒸気圧測定装置の１実施例を説明する。[Embodiment of the Invention] An embodiment of the metal vapor pressure measuring device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図において、アルカリ金属液面、たとえばナトリウム液
面を有する部分的に示したタンクカバーガス部壁体１に
フランジ２が水平に装着されている。In the figure, a flange 2 is mounted horizontally on a partially shown tank cover gas section wall 1 with an alkali metal level, for example a sodium level.
このフランジ２には被測定ガスたとえばアルゴンガスと
ナトリウム蒸気とナトリウムミストの混合したガスが流
通する筒状容器３が垂直に固定されて配置されている。
この容器３の上端関口部を通してフランジ２に検出筒４
が取り付けられている。蒸気検出筒４は、たとえばＮａ
２０−則り２０３のＢ−アルミナ磁器で形成されている
。検出筒４の外周面には導電線をコイル状に巻回してな
る電極５が取り付けられており、この電極５はフランジ
２を気密に貫通した絶縁部材６内を気密に貫通したりー
ド線７を介して外部端子８に接続されている。前記検出
筒４内には電極を構成する基準液体であるアルカリ金属
たとえば液体ナトリウム９が収納されており、この液体
ナトリウム９内には電極とりード線を兼ねたナトリウム
９の基準となる温度を測定するための熱電対１０が検出
筒４の上端部を気密に貫通して外部端子１１に接続され
ている。また前記筒状容器３内には検出筒４を加熱する
ための第１の加熱器１２とガスを加熱するための第２の
放熱器１３が設けられており、それぞれ熱電対１０，１
４と温度制御装置１５，１６により所定の温度に制御さ
れる。前記加熱器１３の上部には被測定ガスの流速を遅
くして滞留時間を長くするために流量調整板１７が取り
付けられている。次に上記のように構成された金属蒸気
圧測定装置でナトリウム蒸気圧を測定する場合について
の作用を説明する。第２の加熱器１３によりナトリウム
蒸気とナトリウムミストを含んだガスを加熱すると筒状
容器３内の下端から上端へと温度差による自然対流を生
じる。A cylindrical container 3 through which a gas to be measured, such as a mixture of argon gas, sodium vapor, and sodium mist, flows is vertically fixed to the flange 2.
The detection cylinder 4 is inserted into the flange 2 through the upper end of the container 3.
is installed. The vapor detection tube 4 is made of, for example, Na
It is made of 20-203 B-alumina porcelain. An electrode 5 formed by winding a conductive wire into a coil shape is attached to the outer peripheral surface of the detection tube 4. It is connected to external terminal 8 via. Inside the detection tube 4, an alkali metal such as liquid sodium 9, which is a reference liquid constituting the electrode, is stored. A thermocouple 10 for measurement passes through the upper end of the detection tube 4 in an airtight manner and is connected to an external terminal 11. Further, inside the cylindrical container 3, a first heater 12 for heating the detection tube 4 and a second radiator 13 for heating the gas are provided, and thermocouples 10 and 1 are provided respectively.
4 and temperature control devices 15 and 16 to maintain a predetermined temperature. A flow rate adjusting plate 17 is attached to the upper part of the heater 13 in order to slow down the flow rate of the gas to be measured and lengthen the residence time. Next, the operation of measuring sodium vapor pressure with the metal vapor pressure measuring device configured as described above will be explained. When the gas containing sodium vapor and sodium mist is heated by the second heater 13, natural convection occurs from the lower end of the cylindrical container 3 to the upper end due to the temperature difference.
その自然対流によるナトリウム蒸気とナトリウムミスト
を含んだガスは第２の加熱器１３を通り検出筒４に向う
。この際ナトリウムは加熱されナトリウム蒸気状態とな
り検出が可能な状態となる。また第２の加熱１３の上部
に設けた流量調整板１７によってガスの流速を遅くし十
分なミストが蒸発できる状態となる。検出筒４内の基準
となるナトリウム９の温度は第１の加熱器１２により所
定の温度に保たれる。ナトリウム蒸気が検出筒４の外表
面に接触するとイオン化し検出筒４の内外表面のポテン
シャルの差によって外部端子８，１１間に電圧が発生す
る。この電圧の大きさはナトリウム蒸気圧によって左右
される。すなわち出力電圧Ｅ，、気体定数をＲ、絶対温
度をＴ、ファラデー定数をＦ、基準となる液体ナトリウ
ム９の蒸気圧をＰｏ、測定蒸気圧をＰ，とすると、Ｅ，
＝器ｎ畠となり上記測定蒸気圧Ｐ，が求まる。The gas containing sodium vapor and sodium mist due to the natural convection passes through the second heater 13 and heads toward the detection tube 4 . At this time, the sodium is heated and turns into a sodium vapor state, which allows detection. Further, the flow rate adjusting plate 17 provided above the second heater 13 slows down the flow rate of the gas, so that a sufficient amount of mist can be evaporated. The temperature of sodium 9, which serves as a reference within detection tube 4, is maintained at a predetermined temperature by first heater 12. When the sodium vapor comes into contact with the outer surface of the detection tube 4, it is ionized and a voltage is generated between the external terminals 8 and 11 due to the difference in potential between the inner and outer surfaces of the detection tube 4. The magnitude of this voltage depends on the sodium vapor pressure. That is, if the output voltage is E, the gas constant is R, the absolute temperature is T, the Faraday constant is F, the vapor pressure of liquid sodium 9 as a reference is Po, and the measured vapor pressure is P, then E,
= vessel n field, and the above-mentioned measured vapor pressure P can be found.
また、加熱器１３の加熱を止めることによりナトリウム
ミストを含まないナトリウム蒸気圧の測定が可能となる
。Moreover, by stopping the heating of the heater 13, it becomes possible to measure the sodium vapor pressure without including sodium mist.
したがって、ガス中のナトリウム蒸気とナトリウムミス
トの濃度、ナトリウムミストを含まないナトリウム蒸気
濃度の測定ができ以上の測定からナトリウムミストの濃
度も知ることができる。なお、本発明は上記ナトリウム
に限定されるものではなくカリウムやセシウムなど他の
金属の検出に適用できることは勿論である。Therefore, the concentration of sodium vapor and sodium mist in the gas, as well as the concentration of sodium vapor not including sodium mist, can be measured, and the concentration of sodium mist can also be determined from the above measurements. It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned sodium, but can of course be applied to the detection of other metals such as potassium and cesium.
以上説明したように本発明によればガス中の金属蒸気お
よび金属ミストの検出を自然対流を流量調整板によって
制御して滞留時間を長くしかつミストを第２の加熱器で
蒸発させてその蒸発したナトリウムを第１の加熱器で所
定温度に保ちながら検出筒４にガスを導き連続的に検出
できる金属蒸気圧測定装置を提供することができる。As explained above, according to the present invention, metal vapor and metal mist in the gas are detected by controlling natural convection using a flow rate adjustment plate to lengthen the residence time, and by evaporating the mist with the second heater. It is possible to provide a metal vapor pressure measuring device that can continuously detect sodium by introducing gas into the detection tube 4 while keeping the sodium at a predetermined temperature with the first heater.
図は本発明に係る装置の１実施例を一部ブロック図で示
す縦断面図である。
１・・・・・・タンクカバーガス部壁体、２・・・・・
・フランジ、３…・・・筒状容器、４・・・…検出筒、
５・・…・電極、６・・・・・・絶縁部村、７・・・・
・・リード線、８，１１．・・・・・外部端子、９・・
・・・・液体ナトリウム、１０，１４・・・・・・熱電
対、１２，１３…・・・第１および第２の加熱器、１５
，１６・・・・・・温度制御器、１７・・・・・・流量
調整板。The figure is a longitudinal cross-sectional view showing a partial block diagram of one embodiment of the device according to the present invention. 1...Tank cover gas section wall, 2...
・Flange, 3... cylindrical container, 4... detection tube,
5... Electrode, 6... Insulation village, 7...
... Lead wire, 8, 11. ...External terminal, 9...
...Liquid sodium, 10,14...Thermocouple, 12,13...First and second heater, 15
, 16...Temperature controller, 17...Flow rate adjusting plate.
Claims (1)
ガスを一端から他端へ向けて流通させる流路と、この流
路に配設された被測定ガスの流量を調整する流量調整板
と、前記容器内の上部に配置されβ−アルミナ磁器の一
方のアルカリ金属蒸気が接触したとき前記β−アルミナ
磁器の両面間に生じるイオン電流もしくは両面間に生じ
る電位差からアルカリ金属蒸気を検出する検出器と、前
記容器内の上下部にそれぞれ設けられ前記検出器を加熱
する第１の加熱器および被測定ガスを加熱するための第
２の加熱器とを具備してなることを特徴とする金属蒸気
測定装置。1. A vertically arranged cylindrical container, a flow path through which the gas to be measured flows from one end to the other end, and a flow rate adjustment device arranged in this flow path to adjust the flow rate of the gas to be measured. When the alkali metal vapor on one side of the β-alumina porcelain placed in the upper part of the container comes into contact with the plate, the alkali metal vapor is detected from the ionic current generated between both sides of the β-alumina porcelain or the potential difference generated between both sides. It is characterized by comprising a detector, a first heater provided at the upper and lower parts of the container, respectively, for heating the detector and a second heater for heating the gas to be measured. Metal vapor measuring device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54043676A JPS6041306B2 (en) | 1979-04-12 | 1979-04-12 | Metal vapor pressure measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54043676A JPS6041306B2 (en) | 1979-04-12 | 1979-04-12 | Metal vapor pressure measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55135738A JPS55135738A (en) | 1980-10-22 |
| JPS6041306B2 true JPS6041306B2 (en) | 1985-09-14 |
Family
ID=12670435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54043676A Expired JPS6041306B2 (en) | 1979-04-12 | 1979-04-12 | Metal vapor pressure measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6041306B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014025875A (en) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | Apparatus and method for measuring cesium partial pressure |
| CN113030420B (en) * | 2021-03-04 | 2024-03-05 | 昆明理工大学 | Measuring device and measuring method for metal saturated vapor pressure |
-
1979
- 1979-04-12 JP JP54043676A patent/JPS6041306B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55135738A (en) | 1980-10-22 |
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