JP2011137700A - Leakage detector - Google Patents

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Takahiro Tadokoro
孝広 田所
Hiroshi Kitaguchi
博司 北口
Katsunobu Ueno
克宜 上野
Akihisa Kaihara
明久 海原
Hitoshi Kuwabara
均 桑原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To determine the presence or absence of a leakage in a containment vessel during nuclear reactor operation with high accuracy. <P>SOLUTION: The leakage detector 26 detects a leakage of main steam or reactor water of a nuclear reactor by detecting and analyzing radiation from radionuclide contained in the main steam and the reactor water. By using a radiation detection signal output from a gamma ray detector 4, a relative gamma ray counting rate of sampling gas which passed through a gas chemical form separator 7 to that which did not pass through the gas chemical form separator 7 is calculated. Determination as to whether there is a leakage or not and whether the leakage is main steam leakage or reactor water leakage can be made with high accuracy depending on which of the preliminarily memorized main steam leakage pattern and reactor water leakage pattern is closer to the calculated gamma ray counting rate. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、原子力発電所の原子炉格納容器(以下、単に「格納容器」ともいう。)内の漏えいを検知する技術に関し、特に、漏えいの有無の判定や、起きた漏えいが主蒸気か炉水かの判別や、格納容器内の漏えい位置の特定などに好適な漏えい検知技術に関する。   The present invention relates to a technique for detecting leakage in a nuclear reactor containment vessel (hereinafter also simply referred to as a “containment vessel”), and in particular, determination of the presence or absence of leakage and whether or not the leakage occurred is a main steam or reactor. The present invention relates to a leak detection technique suitable for determining whether water is present or specifying a leak position in a containment vessel.

従来、原子力発電所の格納容器内の漏えい検知装置では、例えば、原子炉運転中の格納容器内の一ヶ所からサンプリングしたガスについて、格納容器外に設置したNaI検出器を用いてグロスガンマ(γ線のエネルギーの積分値)を計測、算出する。   Conventionally, in a leak detection device in a containment vessel of a nuclear power plant, for example, for a gas sampled from one place in a containment vessel during operation of a nuclear reactor, a gross gamma (γ Measure and calculate the integrated energy of the line).

また、特許文献1では、格納容器内で蒸気系及び原子炉冷却水系の近くに配置された複数のサンプリング口からサンプリングされたガス中の放射性核種(N−13,N−16,Mn−54,Co−60)のγ線をGe検出器によって検出し、γ線検出信号に基づいて波高分析器が核種分析を行い、その核種分析情報におけるN−13,Mn−54等の放射能量に基づいて漏えいが蒸気系か原子炉冷却水系かをデータ処理装置によって判定する技術が開示されている。   Moreover, in patent document 1, the radionuclide (N-13, N-16, Mn-54, gas in the gas sampled from the some sampling port arrange | positioned in the containment vessel near the steam system and the reactor cooling water system. Co-60) γ-rays are detected by a Ge detector, and a wave height analyzer performs nuclide analysis based on the γ-ray detection signal. Based on the radioactivity amount of N-13, Mn-54, etc. in the nuclide analysis information. A technique is disclosed in which a data processing device determines whether a leak is a steam system or a reactor cooling water system.

特開2008−96345号公報JP 2008-96345 A

しかしながら、前記した従来技術では、漏えいの起こった可能性があることを確認できても、それが機器の誤動作等によるものではなく本当の漏えいであることを確認するには、格納容器内の露点や格納容器からの凝縮水の量等の種々の情報を総合して判定する必要があった。また、漏えい箇所を特定できないため、漏えい箇所の特定のために原子炉を停止した後、格納容器内での現場調査に時間がかかるという問題があった。   However, in the above-described prior art, even if it is possible to confirm that a leak has occurred, the dew point in the containment vessel can be used to confirm that this is a real leak rather than a malfunction of the device. It was necessary to make a comprehensive judgment based on various information such as the amount of condensed water from the containment vessel. In addition, since the leak location cannot be identified, there is a problem that it takes time to perform an on-site investigation in the containment vessel after shutting down the reactor to identify the leak location.

そこで、本発明は、前記した問題に鑑みてなされたものであり、原子炉運転中の格納容器内の漏えいの有無を精度高く判定し、また、漏えい位置を特定することを課題とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to accurately determine whether or not there is a leak in the containment vessel during operation of the nuclear reactor and to specify the leak position.

前記課題を解決するために、本発明は、原子炉の主蒸気及び炉水に含まれる放射線核種からの放射線を検出、分析することで、主蒸気または炉水の漏えいを検知する漏えい検知装置である。ガンマ線検出器から出力される放射線検出信号を用いて、ガス化学形態分離器を経由しない場合に対してガス化学形態分離器を経由した場合のサンプリングガスの相対的なガンマ線計数率を算出し、予め記憶した主蒸気漏えいパターンと炉水漏えいパターンのいずれに近いかで、漏えいの有無、および、それが主蒸気漏えいか炉水漏えいかを精度高く判定できる。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a leak detection device for detecting leakage of main steam or reactor water by detecting and analyzing radiation from radionuclides contained in reactor main steam and reactor water. is there. Using the radiation detection signal output from the gamma ray detector, the relative gamma ray count rate of the sampling gas when passing through the gas chemical form separator is calculated with respect to the case where the gas chemical form separator is not passed through. Whether the main steam leak pattern or the reactor water leak pattern is close to the stored main steam leak pattern or whether it is a main steam leak or a reactor water leak can be determined with high accuracy.

本発明によれば、原子炉運転中の格納容器内の漏えいの有無を精度高く判定し、また、漏えい位置を特定することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately determine the presence or absence of leakage in the containment vessel during the operation of the nuclear reactor, and to specify the leakage position.

本発明の第1実施形態の漏えい検知装置の構成図である。It is a block diagram of the leak detection apparatus of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の漏えい検知装置の構成図である。It is a block diagram of the leak detection apparatus of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の漏えい検知装置の構成図である。It is a block diagram of the leak detection apparatus of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の漏えい検知装置の設置例である。It is the example of installation of the leak detection apparatus of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の漏えい検知装置の他の設置例である。It is the other example of installation of the leak detection apparatus of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態における炉水漏えい時の漏えい検知装置における計数率の時刻変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time change of the count rate in the leak detection apparatus at the time of the reactor water leak in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態における主蒸気漏えい時の漏えい検知装置における計数率の時刻変化の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the time change of the count rate in the leak detection apparatus at the time of the main steam leak in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態におけるサンプリング口aの近傍で漏えいした場合の漏えい検知装置における計数率の時刻変化の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the time change of the count rate in the leak detection apparatus at the time of leaking in the vicinity of the sampling port a in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態におけるサンプリング口aとサンプリング口bの中間部で漏えいした場合の漏えい検知装置における計数率の時刻変化の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the time change of the count rate in the leak detection apparatus at the time of leaking in the intermediate part of the sampling port a and the sampling port b in 1st Embodiment of this invention.

以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という。)について、図面を参照(言及図以外の図も適宜参照)して説明する。なお、本実施形態における漏えいの指標核種として、窒素13を例に挙げて説明する。窒素13は格納容器内の主蒸気及び炉水中に多量に存在し、それ以外では存在しないことから、窒素13を検知することで漏えいが起こったと判定できる。また、窒素13は、主蒸気中では、主に、一酸化窒素及びアンモニアの化学形態で存在し、炉水中では、主に、硝酸、二酸化窒素及びアンモニアの化学形態で存在する。したがって、サンプリングガス(以下、単に「ガス」ともいう。)中の窒素13の濃度について、直接測定と、ガス化学形態分離器を通した後の測定とを行い、その比較をすることで、主蒸気の漏えいか、炉水の漏えいかを特定できる(詳細は後記)。また、窒素13は、半減期が約10分と長いため指標核種としてより適しているが、その他に、酸素19、窒素16、フッ素18等を指標核種としてもよい。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings (refer to drawings other than the referenced drawings as appropriate). In this embodiment, nitrogen 13 is taken as an example as an index nuclide for leakage. Nitrogen 13 is present in a large amount in the main steam and reactor water in the containment vessel, and is not present otherwise, so it can be determined that leakage has occurred by detecting nitrogen 13. Further, the nitrogen 13 exists mainly in the chemical forms of nitric oxide and ammonia in the main steam, and exists mainly in the chemical forms of nitric acid, nitrogen dioxide and ammonia in the reactor water. Therefore, the concentration of nitrogen 13 in the sampling gas (hereinafter, also simply referred to as “gas”) is measured mainly by direct measurement and measurement after passing through the gas chemical form separator. It is possible to specify whether steam leaks or reactor water leaks (details are given later). Nitrogen 13 is more suitable as an indicator nuclide because of its long half-life of about 10 minutes, but oxygen 19, nitrogen 16, fluorine 18, etc. may also be used as an indicator nuclide.

また、格納容器内には、格納容器内の温度及び湿度をほぼ均一に保つために、除湿冷却機及び換気装置が設置されており、ガスの流れが存在している。漏えい成分中の放射性核種は、その流れに従って移動するが、漏えいの近傍ではその濃度が高くなっており、遠くに離れるにつれて濃度が低くなっていると考えられる。したがって、複数の位置からサンプリングしたガス中の放射性核種の濃度を比較することで、おおよその漏えい位置の特定が可能である。   Further, a dehumidifying cooler and a ventilator are installed in the containment vessel in order to keep the temperature and humidity in the containment vessel substantially uniform, and there is a gas flow. The radionuclide in the leakage component moves according to the flow, but the concentration is high in the vicinity of the leakage, and the concentration is considered to decrease as the distance increases. Therefore, it is possible to specify the approximate leak position by comparing the concentrations of radionuclides in the gas sampled from a plurality of positions.

(第1実施形態)
図1に示すように、第1実施形態の漏えい検知装置26a(26)は、サンプリングガス10(以下、符号を省略して単に「サンプリングガス」ともいう。)を収容するガスセル1、ガス外からのバックグラウンド放射線を遮蔽する遮蔽体2、サンプリングガスをガスセル1に導入するための配管3、ガスセル1内の放射性核種濃度を測定するガンマ線検出器4(放射線検出器)、CPU(Central Processing Unit)等の演算手段と各種メモリ等の記憶手段とを有しガンマ線検出器4からのデータを収集するデータ収集用パソコン5、ガンマ線検出器4に高圧を印加するための高圧電源6、サンプリングガス中の放射性核種のうち特定の化学形態のもののみを取り除くためのガス化学形態分離器7、サンプリングガスをガス化学形態分離器7に通すラインと通さないラインとの切替用の電磁弁8を備えている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, a leak detection device 26a (26) according to the first embodiment includes a gas cell 1 that contains a sampling gas 10 (hereinafter, also referred to as “sampling gas” without reference numerals), and from outside the gas. Shield 2 for shielding background radiation, piping 3 for introducing sampling gas into gas cell 1, gamma ray detector 4 (radiation detector) for measuring the concentration of radionuclide in gas cell 1, CPU (Central Processing Unit) A data collection personal computer 5 that collects data from the gamma ray detector 4, a high voltage power source 6 for applying a high voltage to the gamma ray detector 4, and a sampling gas Gas chemical form separator 7 for removing only radionuclide having a specific chemical form, and sampling gas is passed through gas chemical form separator 7 And a solenoid valve 8 for switching between line-impermeable and in.

なお、ガンマ線検出器4では、サンプリングガス中の放射線核種からの放射線をエネルギー弁別し、主蒸気または炉水中にのみ通常存在する放射性核種を指標核種(例えば窒素13)として放射性核種濃度を測定する。また、ガスセル1からは、サンプリング排ガス11が排出される。   The gamma ray detector 4 discriminates the energy from the radionuclide in the sampling gas, and measures the radionuclide concentration using the radionuclide normally present only in the main steam or the reactor water as an indicator nuclide (for example, nitrogen 13). Further, the sampling exhaust gas 11 is discharged from the gas cell 1.

図6を参照して、炉水漏えい時のガス化学形態分離器未通過ガス中とガス化学形態分離器通過ガス中の漏えい検知装置26における指標核種のガンマ線計数率(放射線計数率)の例について説明する。炉水中の窒素13は、硝酸、二酸化窒素及びアンモニアの化学形態で存在していることから、炉水が漏えいした場合、硝酸、二酸化窒素、アンモニアの各化学形態で決まる飽和蒸気圧に従って、格納容器内のガス成分となる。   Referring to FIG. 6, an example of the gamma ray count rate (radiation count rate) of the indicator nuclide in the leak detector 26 in the gas chemical form separator unpassed gas and in the gas chemical form separator pass gas when the reactor water leaks explain. Since the nitrogen 13 in the reactor water exists in the chemical forms of nitric acid, nitrogen dioxide and ammonia, when the reactor water leaks, the containment vessel is in accordance with the saturated vapor pressure determined by the chemical forms of nitric acid, nitrogen dioxide and ammonia. It becomes the gas component inside.

ガス化学形態分離器7として水バブリング装置を用いた場合、硝酸、二酸化窒素、アンモニアの各化学物質は、水に溶解しやすいことから、ガス化学形態分離器7でトラップされ、ガス化学形態分離器7を通過した後のガス中には、窒素13はほとんど残らない。したがって、ガス化学形態分離器7を通過したガスと未通過のガスにおける窒素13のガンマ線計数率を測定、比較することで、炉水漏えいと特定できる。   When a water bubbling device is used as the gas chemical form separator 7, each chemical substance of nitric acid, nitrogen dioxide, and ammonia is easily dissolved in water, so that it is trapped by the gas chemical form separator 7, and the gas chemical form separator is used. In the gas after passing through 7, almost no nitrogen 13 remains. Therefore, by measuring and comparing the gamma ray count rate of nitrogen 13 in the gas that has passed through the gas chemical form separator 7 and the gas that has not passed through, it can be identified as reactor water leakage.

図7を参照して、主蒸気漏えい時のガス化学形態分離器未通過ガス中とガス化学形態分離器通過ガス中の漏えい検知装置26における指標核種のガンマ線計数率の一例について説明する。主蒸気中の窒素13は、アンモニア及び一酸化窒素の形態で存在していることから、主蒸気が漏えいした場合、アンモニア及び一酸化窒素の化学形態で、格納容器内のガス成分となる。   With reference to FIG. 7, an example of the gamma ray count rate of the indicator nuclide in the leakage detector 26 in the gas chemical form separator non-passing gas and the gas chemical form separator passing gas at the time of main steam leakage will be described. Since the nitrogen 13 in the main steam exists in the form of ammonia and nitric oxide, when the main steam leaks, it becomes a gas component in the containment vessel in the chemical form of ammonia and nitric oxide.

ガス化学形態分離器7として水バブリング装置を用いた場合、アンモニアは水に溶解しやすいが、一酸化窒素はほとんど水に溶解しないことから、ガス化学形態分離器7でアンモニアの形態のみトラップされ、一酸化窒素の形態の窒素13は、ガス化学形態分離器7を通過した後のガス中にも残る。したがって、ガス化学形態分離器を通過したガスと未通過のガスにおける窒素13のガンマ線計数率を測定、比較し、通過後も窒素13のガンマ線を計測していることを確認することで、主蒸気漏えいと特定できる。   When a water bubbling device is used as the gas chemical form separator 7, ammonia is easily dissolved in water, but since nitric oxide hardly dissolves in water, only the form of ammonia is trapped in the gas chemical form separator 7, Nitrogen 13 in the form of nitric oxide also remains in the gas after passing through the gas chemical form separator 7. Therefore, by measuring and comparing the gamma ray count rate of nitrogen 13 in the gas that has passed through the gas chemical form separator and in the gas that has not passed through, it is confirmed that the gamma ray of nitrogen 13 is being measured even after passing through. Can be identified as leaking.

つまり、ガンマ線検出器4から出力される放射線検出信号を用いて、ガス化学形態分離器7を経由しない場合に対してガス化学形態分離器を経由した場合のサンプリングガスの相対的なガンマ線計数率を算出し、データ収集用パソコン5の記憶手段に記憶された主蒸気の相対的なガンマ線計数率および炉水の相対的なガンマ線計数率と比較していずれに近いかを判定することによって、主蒸気の漏えいか炉水の漏えいかを判定することができる。   That is, by using the radiation detection signal output from the gamma ray detector 4, the relative gamma ray count rate of the sampling gas when the gas chemical form separator is not passed through the gas chemical form separator 7 is obtained. The main steam is calculated and determined by comparing with the relative gamma ray count rate of the main steam and the relative gamma ray count rate of the reactor water stored in the storage means of the data collection personal computer 5. It is possible to determine whether the leakage of the furnace or the leakage of the reactor water.

次に、図4を参照して、第1実施形態の漏えい検知装置26の設置例について説明する。格納容器30の内部には、圧力容器31、ガンマ線遮蔽体32が設置してある。格納容器30内の複数の位置(例えば5箇所程度)に設置したサンプリング口35から格納容器30内のガスをサンプリングし、格納容器30の内部または外部に設置したサンプリングガス切替器25で、どのサンプリング口35からサンプリングしたガスかを特定し、漏えい検知装置26に送り、ガス中の放射性核種からのガンマ線計数率を測定する。漏えい検知装置26から排出されたサンプリング排ガス11は、サンプリング排ガス流入口36から格納容器30の内部に戻される。   Next, with reference to FIG. 4, the installation example of the leak detection apparatus 26 of 1st Embodiment is demonstrated. Inside the storage container 30, a pressure container 31 and a gamma ray shield 32 are installed. Sampling gas in the storage container 30 from the sampling ports 35 installed at a plurality of positions (for example, about five places) in the storage container 30, and which sampling by the sampling gas switch 25 installed inside or outside the storage container 30 The gas sampled from the mouth 35 is specified and sent to the leak detector 26, and the gamma ray count rate from the radionuclide in the gas is measured. The sampling exhaust gas 11 discharged from the leak detection device 26 is returned to the inside of the storage container 30 from the sampling exhaust gas inlet 36.

図8を参照して、サンプリング口35の一つであるサンプリング口a(不図示)の近傍で漏えいが起こった場合における、サンプリング口a及びそれ以外のサンプリング口b(不図示)からサンプリングしたガス中の指標核種からの漏えい検知装置26におけるガンマ線計数率の例について説明する。漏えいが起こった近傍のサンプリング口aからサンプリングしたガス中の指標核種の漏えい検知装置26におけるガンマ線計数率は、サンプリング口bからサンプリングしたガス中の指標核種の漏えい検知装置26におけるガンマ線計数率より高い値となっている。   Referring to FIG. 8, gas sampled from sampling port a and other sampling ports b (not shown) when leakage occurs in the vicinity of sampling port a (not shown) which is one of sampling ports 35. An example of the gamma ray count rate in the leakage detection device 26 from the index nuclides inside will be described. The gamma ray count rate in the leak detection device 26 of the index nuclide in the gas sampled from the sampling port a in the vicinity of the leak is higher than the gamma ray count rate in the leak detection device 26 of the index nuclide in the gas sampled from the sampling port b. It is a value.

次に、図9を参照して、サンプリング口35の一つであるサンプリング口aと他のサンプリング口bの中間位置で漏えいが起こった場合における、サンプリング口a及びサンプリング口bからサンプリングしたガス中の指標核種からの漏えい検知装置26におけるガンマ線計数率の測定の例について説明する。サンプリング口a及びサンプリング口bのそれぞれからサンプリングしたガス中の指標核種の漏えい検知装置26におけるガンマ線計数率は、ほぼ等しい値となる。   Next, referring to FIG. 9, in the gas sampled from the sampling port a and the sampling port b when a leak occurs at an intermediate position between the sampling port a which is one of the sampling ports 35 and the other sampling port b. An example of the measurement of the gamma ray count rate in the leak detection device 26 from the index nuclide will be described. The gamma ray count rate in the leak detection device 26 of the index nuclide in the gas sampled from each of the sampling port a and the sampling port b is substantially equal.

これらのことから、複数のサンプリング口35からサンプリングしたガス中の指標核種の漏えい検知装置26におけるガンマ線計数率を比較することで、おおよその漏えい位置を特定することができる。つまり、複数の位置に配置されたそれぞれのサンプリング口35からサンプリングしたサンプリングガス中の放射性核種のガンマ線計数率(濃度でもよい)を測定して比較し、その値が高いほどその対応するサンプリング口35に近い距離の位置で漏えいが起きたと判定することができる。また、格納容器30内は気流が渦巻いているのが通常であるが、三次元流体解析によってその気流も考慮することで、漏えい位置をより精度高く特定することができる。   From these facts, the approximate leak position can be specified by comparing the gamma ray count rate in the leak detection device 26 of the index nuclide in the gas sampled from the plurality of sampling ports 35. That is, the gamma ray count rate (or concentration) of the radionuclide in the sampling gas sampled from each sampling port 35 arranged at a plurality of positions is measured and compared, and the higher the value, the corresponding sampling port 35. It can be determined that leakage has occurred at a position close to. In addition, the airflow is usually swirling in the storage container 30, but the leakage position can be specified with higher accuracy by taking the airflow into account by three-dimensional fluid analysis.

(第2実施形態)
図2に示すように、第2実施形態の漏えい検知装置26b(26)では、格納容器30からのサンプリングガス10を2つのサンプリングラインに分岐し、一方を直接、ガンマ線放出核種測定器20に送り、他方をガンマ線放出核種測定器20の前段に設置したガス化学形態分離器7を通して、もう一台のガンマ線放出核種測定器20に送る。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 2, in the leak detection device 26b (26) of the second embodiment, the sampling gas 10 from the containment vessel 30 is branched into two sampling lines, and one of them is directly sent to the gamma-ray emission nuclide measuring device 20. The other is sent to another gamma-ray emission nuclide measuring device 20 through the gas chemical form separator 7 installed in the front stage of the gamma-ray emission nuclide measurement device 20.

ガンマ線放出核種測定器20は、図1と同様であるので図1を参照することとして図示を省略するが、サンプリングガス10をためるガスセル1、ガス外からのバックグラウンド放射線を遮蔽する遮蔽体2、サンプリングガス10をガスセル1に導入するための配管3、ガスセル1内の放射性核種濃度を測定するガンマ線検出器4、ガンマ線検出器4からのデータを収集するデータ収集用パソコン5、ガンマ線検出器4に高圧を印加するための高圧電源6を備えて構成される。二台のガンマ線放出核種測定器20を用いることで、第1実施形態の場合のように電磁弁8でラインを切り替えることなく、ガス化学形態分離器7を通過したガスと、未通過のガスとを同時に測定できる。   Since the gamma-ray emission nuclide measuring instrument 20 is the same as that shown in FIG. 1 and is not shown in FIG. 1, a gas cell 1 for accumulating the sampling gas 10, a shield 2 for shielding background radiation from the outside of the gas, A pipe 3 for introducing the sampling gas 10 into the gas cell 1, a gamma ray detector 4 for measuring the radionuclide concentration in the gas cell 1, a data collecting personal computer 5 for collecting data from the gamma ray detector 4, and a gamma ray detector 4 A high voltage power source 6 for applying a high voltage is provided. By using two gamma-ray emission nuclide measuring instruments 20, the gas that has passed through the gas chemical form separator 7 and the gas that has not passed through without switching the line by the electromagnetic valve 8 as in the first embodiment. Can be measured simultaneously.

(第3実施形態)
図3に示すように、第3実施形態の漏えい検知装置26c(26)では、格納容器30からのサンプリングガス10を2つのサンプリングラインに分岐し、一方を直接ガスセル1に送り、他方をガスセル1の前段に設置したガス化学形態分離器7を通して、もう一つのガスセル1に送る。2つのガスセル1の中央にガンマ線検出器4を設置し、ガンマ線検出器4とガスセル1の間に、それぞれ移動可能な遮蔽体2aを設置する。それぞれの遮蔽体2aを交互に移動させることで、2つのガスセル1中の放射性核種からのガンマ線計数率を一台のガンマ線検出器4で測定できる。通常は2つの遮蔽体2aよりも一台のガンマ線検出器4のほうがコストが高いので、この構成によりコストの低減を図ることができる。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 3, in the leakage detection device 26 c (26) of the third embodiment, the sampling gas 10 from the storage container 30 is branched into two sampling lines, one is directly sent to the gas cell 1, and the other is gas cell 1. It is sent to another gas cell 1 through the gas chemical form separator 7 installed in the previous stage. A gamma ray detector 4 is installed at the center of the two gas cells 1, and a movable shield 2 a is installed between the gamma ray detector 4 and the gas cell 1. By moving each shield 2a alternately, the gamma ray count rate from the radionuclide in the two gas cells 1 can be measured by one gamma ray detector 4. Usually, the cost of the single gamma ray detector 4 is higher than that of the two shields 2a. Therefore, this configuration can reduce the cost.

(第4実施形態)
図5に示すように、第4実施形態の漏えい検知装置26の設置例において、格納容器30の内部には、圧力容器31、ガンマ線遮蔽体32が設置してある(図4と同じ構成については説明を省略)。格納容器30内の複数の位置に設置したサンプリング口35から格納容器30内のガスをサンプリングし、格納容器30の外部に設置した複数台の漏えい検知装置26で測定する。この構成により、複数のサンプリング口35からサンプリングしたガス中の指標核種を同時に測定できる。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 5, in the installation example of the leakage detection device 26 of the fourth embodiment, a pressure vessel 31 and a gamma ray shield 32 are installed inside the storage container 30 (for the same configuration as FIG. 4). (Omitted description). The gas in the storage container 30 is sampled from sampling ports 35 installed at a plurality of positions in the storage container 30 and measured by a plurality of leak detection devices 26 installed outside the storage container 30. With this configuration, the index nuclides in the gas sampled from the plurality of sampling ports 35 can be measured simultaneously.

以上説明した通り、第1〜4実施形態の漏えい検知装置26によれば、格納容器30内の複数の位置からガスをサンプリングし、サンプリングガス中の放射線をエネルギー弁別し、主蒸気または炉水中にのみ通常存在する放射性核種(例えば窒素13)を指標核種として検出することで、漏えいの有無を高精度で判定することができる。   As described above, according to the leakage detection device 26 of the first to fourth embodiments, gas is sampled from a plurality of positions in the containment vessel 30, radiation in the sampling gas is energy-discriminated, and the main steam or reactor water is collected. By detecting a radionuclide that is normally present only (for example, nitrogen 13) as an index nuclide, the presence or absence of leakage can be determined with high accuracy.

また、それぞれのサンプリング位置からサンプリングしたサンプリングガス中の放射性核種の濃度を測定し比較することで、漏えいのおおよその位置を特定することができる。また、サンプリングガス中の放射性核種の化学形態を弁別して測定することで、主蒸気の漏えいなのか、炉水の漏えいなのかを特定することができる。これらにより、漏えいが判明して原子炉を停止した後の現場調査の時間を大きく短縮することができる。   Moreover, the approximate position of the leak can be specified by measuring and comparing the concentration of the radionuclide in the sampling gas sampled from each sampling position. Further, by distinguishing and measuring the chemical form of the radionuclide in the sampling gas, it is possible to identify whether the main steam leaks or the reactor water leaks. As a result, it is possible to greatly reduce the time for on-site inspection after the leakage is found and the reactor is shut down.

なお、ガス化学形態分離器7は、水バブリング装置以外に、サンプリングガスに含まれる放射性核種のうちの特定の化学形態のものを吸着する吸着手段によって実現してもよい。   In addition to the water bubbling device, the gas chemical form separator 7 may be realized by an adsorbing means for adsorbing a specific chemical form among the radionuclides contained in the sampling gas.

1…ガスセル、2,2a…遮蔽体、3…配管、4…ガンマ線検出器、5…データ収集用パソコン、6…高圧電源、7…ガス化学形態分離器、8…電磁弁、10…サンプリングガス、11…サンプリング排ガス、20…ガンマ線放出核種測定器、25…サンプリングガス切替器、26…漏えい検知装置、30…格納容器、31…圧力容器、32…ガンマ線遮蔽体、35…サンプリング口、36…サンプリング排ガス流入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas cell, 2, 2a ... Shielding body, 3 ... Piping, 4 ... Gamma ray detector, 5 ... Data collection personal computer, 6 ... High voltage power supply, 7 ... Gas chemical form separator, 8 ... Solenoid valve, 10 ... Sampling gas , 11 ... Sampling exhaust gas, 20 ... Gamma-ray emission nuclide measuring device, 25 ... Sampling gas switch, 26 ... Leak detector, 30 ... Containment vessel, 31 ... Pressure vessel, 32 ... Gamma ray shield, 35 ... Sampling port, 36 ... Sampling exhaust gas inlet

Claims (7)

原子炉の主蒸気及び炉水に含まれる放射線核種からの放射線を検出、分析することで、主蒸気または炉水の漏えいを検知する漏えい検知装置であって、
前記原子炉の主蒸気及び炉水に同じ放射性核種が含まれており、前記主蒸気における当該放射性核種と、前記炉水における当該放射線核種とでは、化学形態が異なっており、
前記原子炉の格納容器内の複数の位置に配置された各サンプリング口からサンプリングしたそれぞれのサンプリングガスを順次収容するガスセルと、
前記サンプリング口から前記ガスセルまでの間に設置され、前記サンプリングガスに含まれる前記放射性核種のうちの特定の化学形態のものを取り除くガス化学形態分離器と、
前記ガスセルに収容された前記特定の化学形態の前記放射性核種を取り除かれたサンプリングガスに含まれる前記放射性核種からの放射線、および、前記サンプリング口から前記ガス化学形態分離器を経由せずに前記ガスセルに収容されたサンプリングガスに含まれる前記放射性核種からの放射線、をそれぞれ検出する放射線検出器と、
前記ガス化学形態分離器を経由しない場合に対して前記ガス化学形態分離器を経由した場合の前記主蒸気の相対的な放射線計数率、及び、前記ガス化学形態分離器を経由しない場合に対して前記ガス化学形態分離器を経由した場合の前記炉水の相対的な放射線計数率、を記憶する記憶手段と、
前記放射線検出器から出力される放射線検出信号を用いて、前記ガス化学形態分離器を経由しない場合に対して前記ガス化学形態分離器を経由した場合のサンプリングガスの相対的な放射線計数率を算出し、前記記憶手段に記憶された前記主蒸気の相対的な放射線計数率および前記炉水の相対的な放射線計数率と比較していずれに近いかを判定することで前記主蒸気の漏えいか前記炉水の漏えいかを判定し、かつ、複数の位置に配置されたそれぞれの前記サンプリング口からサンプリングしたサンプリングガス中の放射性核種の濃度を測定して比較し、前記濃度が高いほどその対応する前記サンプリング口に近い距離の位置で前記漏えいが起きたと判定する演算手段と、
を備えることを特徴とする漏えい検知装置。
A leak detection device that detects leakage of main steam or reactor water by detecting and analyzing radiation from radionuclides contained in the reactor main steam and reactor water,
The same radionuclide is contained in the main steam and reactor water of the reactor, and the chemical form is different between the radionuclide in the main steam and the radionuclide in the reactor water,
A gas cell for sequentially storing each sampling gas sampled from each sampling port arranged at a plurality of positions in the containment vessel of the reactor;
A gas chemical form separator installed between the sampling port and the gas cell to remove a specific chemical form of the radionuclide contained in the sampling gas;
Radiation from the radionuclide contained in the sampling gas from which the radionuclide of the specific chemical form contained in the gas cell has been removed, and the gas cell without passing through the gas chemical form separator from the sampling port A radiation detector for respectively detecting radiation from the radionuclide contained in the sampling gas contained in
Relative radiation count rate of the main steam when not passing through the gas chemical form separator, and when not passing through the gas chemical form separator Storage means for storing a relative radiation count rate of the reactor water when passing through the gas chemical form separator;
Using the radiation detection signal output from the radiation detector, the relative radiation count rate of the sampling gas when passing through the gas chemical form separator is calculated with respect to the case not passing through the gas chemical form separator. The main steam leakage is determined by determining which is close to the relative radiation count rate of the main steam stored in the storage means and the relative radiation count rate of the reactor water. Determine whether the reactor water leaks, and measure and compare the concentration of the radionuclide in the sampling gas sampled from each of the sampling ports arranged at a plurality of positions, the higher the concentration, the more the corresponding Arithmetic means for determining that the leakage has occurred at a position close to the sampling port;
A leak detection device comprising:
前記サンプリング口から前記ガスセルまでの間に、前記ガス化学形態分離器を経由する配管と、前記ガス化学形態分離器を経由しない配管と、が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の漏えい検知装置。
The piping that passes through the gas chemical form separator and the pipe that does not pass through the gas chemical form separator are provided between the sampling port and the gas cell. Leak detection device.
前記ガスセルが2つ設けられており、
前記サンプリング口から一方の前記ガスセルまでの間に前記ガス化学形態分離器が設けられており、
前記サンプリング口から他方の前記ガスセルまでの間には前記ガス化学形態分離器が設けられておらず、
前記2つのガスセルの間に前記放射線検出器が設けられ、
前記放射線検出器と前記2つのガスセルの間に、移動可能な遮蔽体がそれぞれ設けられ、一方の前記ガスセル中の放射性核種から出る放射線を前記放射線検出器で検出するときに、他方の前記ガスセル中の放射線核種から出る放射線が前記放射線検出器に届かない位置にその対応する側の前記遮蔽体が移動する
ことを特徴とする請求項1に記載の漏えい検知装置。
Two gas cells are provided,
The gas chemical form separator is provided between the sampling port and one of the gas cells,
The gas chemical form separator is not provided between the sampling port and the other gas cell,
The radiation detector is provided between the two gas cells;
A movable shield is provided between the radiation detector and the two gas cells, and when the radiation detector detects the radiation emitted from the radionuclide in one of the gas cells, The leak detection device according to claim 1, wherein the shield on the corresponding side moves to a position where radiation emitted from the radionuclide does not reach the radiation detector.
請求項1に記載の漏えい検知装置であって、
前記複数のサンプリング口それぞれに対応して複数設けられており、前記サンプリング口それぞれからのサンプリングガス中の放射性核種に基づく放射線計数率を同時に測定する
ことを特徴とする漏えい検知装置。
The leak detection device according to claim 1,
A leak detection apparatus comprising a plurality of sampling ports corresponding to the plurality of sampling ports, and simultaneously measuring a radiation count rate based on a radionuclide in a sampling gas from each of the sampling ports.
前記ガス化学形態分離器は、前記サンプリングガスに含まれる前記放射性核種のうちの水への溶解度の高い特定の化学形態のものを取り除くための水バブリング装置である
ことを特徴とする請求項1に記載の漏えい検知装置。
The gas chemical form separator is a water bubbling device for removing a specific chemical form having high solubility in water among the radionuclides contained in the sampling gas. The leak detection device described.
前記ガス化学形態分離器は、前記サンプリングガスに含まれる前記放射性核種のうちの特定の化学形態のものを吸着する吸着手段である
ことを特徴とする請求項1に記載の漏えい検知装置。
The leak detection apparatus according to claim 1, wherein the gas chemical form separator is an adsorbing unit that adsorbs a specific chemical form of the radionuclide contained in the sampling gas.
前記放射性核種は、窒素13、酸素19、窒素16およびフッ素18のいずれかである
ことを特徴とする請求項1に記載の漏えい検知装置。
The leak detection apparatus according to claim 1, wherein the radionuclide is any one of nitrogen 13, oxygen 19, nitrogen 16, and fluorine 18.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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