FR2503364A1

FR2503364A1 - Leakage test assembly for gas filled enclosure - releases known volume of oxygen into circuit for measurement by oxygen meter after time interval

Info

Publication number: FR2503364A1
Application number: FR8106752A
Authority: FR
Inventors: Jean Francis Cadrot; Roger Droussent
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1981-04-03
Filing date: 1981-04-03
Publication date: 1982-10-08
Also published as: FR2503364B1

Abstract

An enclosure (1) is connected to the atmosphere via outlet (2) and inlet (4) pipes through valves (6,10) and filters (8,12). A closed circuit (14) for checking leakage is connected to these pipes through self sealing couplings (20,36) and filters (22,38). A neutral gas from a cylinder (42) with a pressure regulator (32) allows an independent circuit (56) to be checked. When the oxygen meter (28) has a reading on its lowest scale a pump (18) is operated to stabilise the reading. The oxygen meter is checked using a known volume of oxygen from a cylinder (54) and the neutral gas from a reservoir (42) is then released into the enclosure. The leakage from the enclosure is checked by operation of the pump to circulate the gas mixture and by reading the proportion of oxygen from the oxymeter. After a period the reading is again made to determine the leakage.

Description

La présente invention se rapporte au contrôle d'étanchéité des enceintes de confinement. The present invention relates to the tightness control of containment enclosures.

Dans la plupart des procédés utilisés actuellement pour le controle d'étanchéité de telles enceintes, on mesure la pression à l'intérieur de l'enceinte et on note l'évolution de cette pression dans le temps afin de déterminer le taux de fuite. Ces procédés présentent des inconvénients importants car la pression à l'intérieur de l'enceinte peut varier sous l'influence de divers facteurs, par exemple : variation de la température, de la pression extérieure, déformation accidentelle des parois de l'enceinte... On est ainsi amené à des corrections qui peuvent être plus importantes que le taux de fuite à mesurer. In most of the methods currently used for checking the tightness of such enclosures, the pressure inside the enclosure is measured and the evolution of this pressure is noted over time in order to determine the rate of leakage. These methods have significant drawbacks since the pressure inside the enclosure can vary under the influence of various factors, for example: variation of the temperature, of the external pressure, accidental deformation of the walls of the enclosure. We are thus led to corrections which may be greater than the leak rate to be measured.

La présente invention a justement pour objet un procédé permettant d'effectuer un tel contrôle de manière simple et facile et dans de bonnes conditions en permettant notamment d'éviter les -inconvénients dus à une variation accidentelle de la pression à l'intérieur de l'enceinte. The subject of the present invention is precisely a method making it possible to carry out such a control in a simple and easy manner and in good conditions, in particular making it possible to avoid the -convantages due to an accidental variation of the pressure inside the pregnant.

Selon la principale caractéristique du procédé objet de l'invention, celui-ci, applicable aux enceintes de confinement contenant un mélange de plusieurs gaz, comprend les étapes suivantes : - on mesure la teneur du mélange en l'un de ces gaz,
dit "gaz de référence", à l'aide d'un appareil analy
seur et, - à des intervalles de temps prédéterminés, on recom
mence la mesure afin de déterminer la variation de
cette teneur au cours du temps.According to the main characteristic of the process which is the subject of the invention, the latter, applicable to confinement enclosures containing a mixture of several gases, comprises the following steps: - the content of the mixture in one of these gases is measured,
called "reference gas", using an analyzer
and, - at predetermined time intervals, we recom
measure to determine the variation of
this content over time.

Selon une autre caractéristique de ce procédé, celui-ci comprend en outre les étapes suivantes, effectuées préalablement à la mesure initiale de la teneur en gaz de référence - on effectue un balayage de l'enceinte par un gaz neu
tre jusqu'à ce que la teneur en gaz de référence à
l'intérieur de celle-ci puisse être mesurée par l'ap
pareil analyseur et, - tout en maintenant le balayage, on fait circuler le
gaz contenu dans l'enceinte, en maintenant constante
la pression relative à l'intérieur de celle-ci, dans
un circuit fermé incluant celle-ci et l'analyseur, et - on arrête le balayage de l'enceinte.According to another characteristic of this method, it further comprises the following steps, carried out prior to the initial measurement of the reference gas content - the enclosure is scanned with a new gas
until the reference gas content at
the interior of it can be measured by the ap
similar analyzer and, - while maintaining the scanning, we circulate the
gas contained in the enclosure, keeping constant
the relative pressure inside of it, in
a closed circuit including the latter and the analyzer, and - the scanning of the enclosure is stopped.

L'expression "pression relative" désigne la différence de pression entre l'enceinte et l'extérieur et c'est dans ce sens qu'elle sera utilisée dans la suite du présent texte. The expression "relative pressure" designates the pressure difference between the enclosure and the exterior and it is in this sense that it will be used in the remainder of this text.

Selon une troisième caractéristique du procédé objet de l'invention, celui-ci comprend encore les étapes suivantes, effectuées préalablement au balayage de l'enceinte - on isole l'enceinte dudit circuit fermé, transformant
celui-ci en circuit fermé indépendant, - on vérifie l'étanchéité du circuit indépendant et, - on vérifie le bon fonctionnement de l'analyseur.According to a third characteristic of the method which is the subject of the invention, it also comprises the following steps, carried out before the enclosure is scanned - the enclosure of said closed circuit is isolated, transforming
this in an independent closed circuit, - the tightness of the independent circuit is checked and, - the correct functioning of the analyzer is checked.

L'invention a également pour objet un dispositif de contrôle d'étanchéité d'une enceinte de confinement permettant la mise en oeuvre de ce procédé. The invention also relates to a device for controlling the tightness of a confinement enclosure allowing the implementation of this process.

Selon la principale caractéristique de ce dispositif, celui-ci comprend des moyens permettant de mesurer, à des intervalles de temps prédéterminés, la teneur en gaz de référence. Ces moyens peuvent être par exemple un appareil analyseur de gaz. According to the main characteristic of this device, it comprises means making it possible to measure, at predetermined time intervals, the reference gas content. These means can be for example a gas analyzer device.

Selon une autre caractéristique de ce dispositif, celui-ci comporte des moyens permettant d'effectuer un balayage de l'enceinte par un gaz neutre tout en maintenant constante la pression relative à l'intérieur de celle-ci. According to another characteristic of this device, it comprises means making it possible to carry out a scanning of the enclosure with a neutral gas while maintaining constant the pressure relative to the interior thereof.

Selon un mode de réalisation préféré, ces moyens comprennent - une alimentation en gaz neutre, - une conduite reliant ladite alimentation à l'inté
rieur de l'enceinte et, - une conduite permettant l'extraction du gaz contenu
dans l'enceinte.According to a preferred embodiment, these means comprise - a supply of neutral gas, - a pipe connecting said supply to the interior
of the enclosure and, - a pipe allowing the extraction of the contained gas
inside the enclosure.

Selon une autre caractéristique de ce dispositif, celui-ci comporte un circuit fermé incluant l'enceinte et l'appareil analyseur de gaz et des moyens permettant de faire circuler le gaz dans ce circuit. According to another characteristic of this device, it comprises a closed circuit including the enclosure and the gas analyzer apparatus and means making it possible to circulate the gas in this circuit.

Selon une autre caractéristique de ce dispositif, celui-ci comporte des moyens permettant d'isoler l'enceinte du circuit fermé et de transformer celui-ci en circuit fermé indépendant ainsi que des moyens permettant de vérifier l'étanchéité de àe circuit indépendant. According to another characteristic of this device, it comprises means making it possible to isolate the enclosure of the closed circuit and to transform it into an independent closed circuit as well as means making it possible to check the tightness of the independent circuit.

Selon une dernière caractéristique du dispositif objet de l'invention, celui-ci comprend des moyens permettant de vérifier le bon fonctionnement de l'appareil analyseur de gaz. Dans un mode de realisation préféré, ces moyens comprennent une réserve de gaz de référence de volume et de pression connus, et une conduite reliant cette réserve audit circuit indépendant. According to a last characteristic of the device which is the subject of the invention, it comprises means making it possible to verify the proper functioning of the gas analyzer device. In a preferred embodiment, these means comprise a reserve of reference gas of known volume and pressure, and a pipe connecting this reserve to said independent circuit.

L'invention apparaitra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé, lequel comporte une figure unique représentant une vue schématique du dispositif objet de l'invention. The invention will appear more clearly on reading the description which follows, given purely by way of illustration and in no way limiting, with reference to the appended drawing, which comprises a single figure representing a schematic view of the device which is the subject of the invention.

Sur la figure, on voit d'abord une enceinte de confinement 1, reliée à l'atmosphère extérieure par une conduite de sortie 2 et une conduite d'entrée 4. La conduite 2 est équipée d'une vanne 6 et d'un filtre 8 tandis que la conduite 4 est équipée d'une vanne 10 et d'un filtre 12. In the figure, we first see a confinement enclosure 1, connected to the external atmosphere by an outlet pipe 2 and an inlet pipe 4. The pipe 2 is equipped with a valve 6 and a filter 8 while the pipe 4 is equipped with a valve 10 and a filter 12.

La figure montre également le circuit ferme 14 utilisé pour les opérations de contrôle de l'étan- chéité de l'enceinte 1. Ce circuit comporte d'abord une conduite 16 reliant l'intérieur de l'enceinte de confinement à un appareil 18, par exemple une pompe permettant de faire circuler le gaz contenu dans l'enceinte dans le circuit 14. La conduite 16 comporte encore un raccord d'entrée auto-obturant 20 et deux filtres d'entrée 22 et 24 situés entre le raccord 20 et la pompe 18. The figure also shows the closed circuit 14 used for the operations of checking the tightness of the enclosure 1. This circuit firstly comprises a line 16 connecting the interior of the confinement enclosure to an apparatus 18, for example a pump making it possible to circulate the gas contained in the enclosure in the circuit 14. The pipe 16 also has a self-sealing inlet connection 20 and two inlet filters 22 and 24 located between the connection 20 and the pump 18.

Une conduite 26 relie cette dernière à un appareir analyseur de gaz 28 : dans le mode de réalisation préféré décrit ici, cet appareil est un analyseur d'oxygène, appelé "oxymètre" dans la suite du présent texte. Cet oxymètre est relié à un dispositif de régulation de pression 32 par l'intermédiaire d'une canalisation 30.A pipe 26 connects the latter to a gas analyzer unit 28: in the preferred embodiment described here, this device is an oxygen analyzer, called "oximeter" in the remainder of this text. This oximeter is connected to a pressure regulation device 32 via a pipe 30.

Enfin le régulateur 32 est relié à l'intérieur de l'enceinte 1 par une conduite 34 comportant, comme la conduite 16, un raccord de sortie auto-obturant 36 et deux filtres de sortie 38 et 40. Sur la figure, on voit encore une réserve de gaz neutre 42 reliée au circuit 14 par une conduite 44 qui, dans l'exemple décrit ici, débouche dans ce circuit au niveau du régulateur de pression 32. Une autre conduite 46, munie d'une vanne d'entrée 48 et d'une vanne de sortie 50 relie la réserve de gaz neutre 42 à l'intérieur de l'enceinte 1.Finally, the regulator 32 is connected to the interior of the enclosure 1 by a pipe 34 comprising, like the pipe 16, a self-sealing outlet connection 36 and two outlet filters 38 and 40. In the figure, we can still see a reserve of neutral gas 42 connected to the circuit 14 by a line 44 which, in the example described here, opens into this circuit at the level of the pressure regulator 32. Another line 46, provided with an inlet valve 48 and an outlet valve 50 connects the reserve of neutral gas 42 inside the enclosure 1.

Une canalisation 52 équipée d'une vanne 53 permet d'isoler l'enceinte 1 du circuit 14 en créant un circuit indépendant 56 ne comprenant plus que la pompe 18, l'oxymètre 28 et le régulateur 32. La canalisation 52 part de la conduite 34 en un point situé entre les filtres 38 et 40 et aboutit sur la conduite 16 en un point situé entre les filtres 22 et 24. Enfin, une réserve d'oxygène 54 permet d'envoyer un volume connu d'oxygène dans le circuit indépendant 56, grâce à une conduite 58 équipée d'une vanne 59 et débouchant dans la canalisation 34 en un point situé entre le régulateur de pression 32 et le filtre 40. A pipe 52 fitted with a valve 53 makes it possible to isolate the enclosure 1 from the circuit 14 by creating an independent circuit 56 comprising only the pump 18, the oximeter 28 and the regulator 32. The pipe 52 starts from the pipe 34 at a point between filters 38 and 40 and terminates on line 16 at a point between filters 22 and 24. Finally, an oxygen reserve 54 allows a known volume of oxygen to be sent into the independent circuit 56, by means of a pipe 58 fitted with a valve 59 and opening into the pipe 34 at a point located between the pressure regulator 32 and the filter 40.

Une opération de contrôle d'étanchéité de l'enceinte de confinement 1 se déroule de la manière suivante : on vérifie d'abord l'étanchéité du circuit indépendant 56. Pour cela on réalise d'abord un balayage de ce circuit, à l'aide du gaz neutre contenu dans la réserve 42 et à l'aide du régulateur de pression 32, afin de le purger de l'air qu'il contient. Pendant cette opération, la vanne 48 est fermée ainsi que les raccords 20 et 36, qu'i peuvent être déconnectés de l'enceinte 1, tandis que la vanne 53 est ouverte. On arrête ce balayage lorsque la teneur en oxygène du mélange gazeux contenu dans le circuit 56 atteint une valeur lisible sur la partie inférieure de l'échelle de mesure de l'oxymètre 28. La pompe 18 est alors mise en route afin d'homogénéiser le gaz contenu dans le circuit indépendant 56 et afin de stabiliser les indications de l'oxymètre. Si ces indications n'évoluent pas dans le temps, cette opération démontre l'étanchéité de l'ensemble des appareils constituant le circuit indépendant 56. A tightness control operation of the confinement enclosure 1 takes place in the following manner: the tightness of the independent circuit 56 is first checked. To do this, a scan of this circuit is first carried out, using the neutral gas contained in the reserve 42 and using the pressure regulator 32, in order to purge it of the air which it contains. During this operation, the valve 48 is closed as well as the fittings 20 and 36, which i can be disconnected from the enclosure 1, while the valve 53 is open. This scanning is stopped when the oxygen content of the gaseous mixture contained in the circuit 56 reaches a readable value on the lower part of the measurement scale of the oximeter 28. The pump 18 is then started in order to homogenize the gas contained in the independent circuit 56 and in order to stabilize the indications of the oximeter. If these indications do not change over time, this operation demonstrates the tightness of all the devices constituting the independent circuit 56.

L'étape suivante consiste à vérifier le bon fonctionnement de l'oxymètre. Pour cela, on ouvre la vanne 59 et, à l'aide du réservoir 54, on introduit dans le circuit 56 un volume connu d'oxygène. Le réservoir 54 peut contenir soit de l'oxygène pur, soit de l'air ou un mélange gazeux dont la pression et la teneur en oxygène sont connus.On vérifie alors que la variation des indications de l'oxymètre correspond bien au volume d'oxygène qui a été introduit dans le circuit. The next step is to check that the oximeter is working properly. For this, the valve 59 is opened and, using the reservoir 54, a known volume of oxygen is introduced into the circuit 56. The reservoir 54 can contain either pure oxygen or air or a gaseous mixture of which the pressure and the oxygen content are known. We then verify that the variation of the indications of the oximeter corresponds well to the volume of oxygen that has been introduced into the circuit.

On notera que ces deux opérations (verification de I'étanchéité du circuit indépendant et du bon fonctionnement de l'oxymètre) sont destinées à vérifier le bon état de l'ensemble des appareils constituant le circuit indépendant 56 et il n'est pas nécessaire de les répéter à chaque contrôle. It will be noted that these two operations (checking the tightness of the independent circuit and the proper functioning of the oximeter) are intended to check the good condition of all the devices constituting the independent circuit 56 and it is not necessary to repeat them at each check.

Une fois ces opérations effectuées, on réalise un balayage de l'enceinte par un gaz neutre. Pour cela, on ouvre les vannes 48 et 50 de la conduite 46 reliant la réserve de gaz neutre 42 à l'enceinte de confinement 1. Pendant ce balayage, la vanne 10 de la conduite 4 est fermée tandis que la vanne 6 de la conduite 2 est ouverte. On poursuit ce balayage jusqu'à ce que la teneur en oxygène du mélange gazeux contenu dans l'enceinte 1 atteigne une valeur compatible avec l'échelle de mesure de l'oxymètre. Le balayage se poursuivant, on connecte les raccords 20 et 36 à l'enceinte, on ferme la vanne 53 et l'on met en fonctionnement la pompe 18.On notera que, pendant cette opération, il est nécessaire de vérifier que le débit de balayage soit compatible avec le débit possible du circuit d'extraction de l'enceinte de confinement afin de ne pas perturber de façon notable la pression à l'intérieur de celle-ci. Lorsque le balayage est terminé, on ferme les vannes 6 et 48 mais la pompe 18 continue à faire circuler le gaz contenu dans l'enceinte dans le circuit 14, afin que le gaz passant dans l'oxymètre 28 soit représentatif du mélange contenu dans l'enceinte tandis que le régulateur de pression 32 maintient constante la pression relative à l'intérieur de celle-ci. I1 y a lieu de remarquer que, pendant cette opération, la vanne 50 reste ouverte puisque, dans l'exemple décrit ici, la conduite 34 débouche dans la conduite 46 en un point situé en amont de cette vanne.On peut encore remarquer que le balayage de l'enceinte n'est pas indispensable si celle-ci est déjà remplie d'un mélange gazeux, dont la teneur en oxygène est compatible avec la capacité de l'oxymètre. On note alors la teneur en oxygène du mélange gazeux ainsi que l'heure précise de la mesure. Au bout d'un temps suffisamment long, on recommence la me sure et on note la teneur finale en oxygène : la variation de la concentration en oxygène du mélange gazeux entre les deux mesures est proportionnelle au taux de fuite de l'enceinte. Once these operations have been carried out, the enclosure is scanned with a neutral gas. For this, the valves 48 and 50 of the pipe 46 are opened, connecting the reserve of neutral gas 42 to the confinement enclosure 1. During this sweeping, the valve 10 of the pipe 4 is closed while the valve 6 of the pipe. 2 is open. This scanning is continued until the oxygen content of the gaseous mixture contained in enclosure 1 reaches a value compatible with the measurement scale of the oximeter. As the sweep continues, the connections 20 and 36 are connected to the enclosure, the valve 53 is closed and the pump 18 is put into operation. It will be noted that, during this operation, it is necessary to verify that the flow of scanning is compatible with the possible flow rate of the containment enclosure extraction circuit so as not to significantly disturb the pressure inside it. When the scanning is complete, the valves 6 and 48 are closed but the pump 18 continues to circulate the gas contained in the enclosure in the circuit 14, so that the gas passing through the oximeter 28 is representative of the mixture contained in the enclosure while the pressure regulator 32 keeps the relative pressure inside thereof constant. It should be noted that, during this operation, the valve 50 remains open since, in the example described here, the pipe 34 opens into the pipe 46 at a point located upstream of this valve. It can also be noted that the scanning the enclosure is not essential if it is already filled with a gaseous mixture, the oxygen content of which is compatible with the capacity of the oximeter. The oxygen content of the gas mixture is then noted as well as the precise time of the measurement. After a sufficiently long time, the measurement is repeated and the final oxygen content is noted: the variation in the oxygen concentration of the gas mixture between the two measurements is proportional to the rate of leakage from the enclosure.

La présence du régulateur de pression 32 permet de maintenir constante la pression relative à l'intérieur de l'enceinte 1 et du circuit fermé 14. En effet, le taux de fuite étant proportionnel à la pression relative, il est indispensable que celle-ci soit la même à chaque mesure pour que les résultats soient significatifs. The presence of the pressure regulator 32 makes it possible to keep the relative pressure inside the enclosure 1 and the closed circuit 14 constant. In fact, the leak rate being proportional to the relative pressure, it is essential that the latter the same for each measurement so that the results are significant.

Ce procédé et ce dispositif présentent des avantages intéressants puisqu'ils permettent de vérifier l'étanchéité d'une enceinte de confinement par une méthode simple et facile de mise en oeuvre. Il est bien entendu que cette méthode ne se limite pas à la recherche du taux en oxygène mais peut s'appliquer à d'autres gaz (vapeur d'eau, hydrogène...), l'analyseur 28 étant à choisir en fonction du gaz dont on veut mesurer la teneur. This method and this device have interesting advantages since they make it possible to check the tightness of a confinement enclosure by a simple and easy method of implementation. It is understood that this method is not limited to finding the oxygen level but can be applied to other gases (water vapor, hydrogen ...), the analyzer 28 being to be chosen according to the gas whose content we want to measure.

D'autre part, étant donné que l'on travaille avec une pression relative constante à l'intérieur de l'enceinte, les résultats ne sont pas affectés de manière significative par des phénomènes parasites tels qu'une élévation de température, une variation de pression ou une déformation accidentelle des parois de l'enceinte. On the other hand, since we are working with a constant relative pressure inside the enclosure, the results are not significantly affected by parasitic phenomena such as a rise in temperature, a variation in pressure or accidental deformation of the enclosure walls.

Enfin cette méthode ne se limite pas aux seules enceintes de confinement utilisées dans l'industrie nucléaire mais peut s'appliquer aux contrôles d'étanchéité de n'importe qu'elle enceinte neuve ou déjà en service, notamment dans le cas où celle-ci contient des produits sensibles aux agents atmosphériques, toxiques ou dangereux. Finally, this method is not limited to the confinement enclosures used in the nuclear industry but can be applied to the leakage checks of any new enclosure or one already in service, in particular in the case where it is contains products sensitive to atmospheric agents, toxic or dangerous.

Claims

1. Method for checking the tightness of a confinement enclosure (1) containing a mixture of several gases, characterized in that it comprises the following steps - the content of the mixture in one of these gases is measured,

called "reference gas", using an analyzer

sor (28) and, - at predetermined time intervals, recom

measure to determine the variation of

this content over time.

2. Method according to claim 1, characterized in that the reference gas is chosen from the group comprising oxygen, hydrogen and water vapor.

3. Method according to claim 1, characterized in that it further comprises the following steps carried out prior to the initial measurement of the reference gas content - a scanning of the enclosure (1) is carried out with a gas

neutral until the reference gas content at

the interior of it can be measured by

the analyzer (28), - while maintaining the scanning, the circulating

gas contained in the enclosure, keeping constant

the relative pressure inside of it, in

a closed circuit (14) including this and the analysis

and - the scanning of the enclosure is stopped.

4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the following steps are carried out beforehand - the enclosure (1) is isolated from the closed circuit (14), trans

forming the latter in an independent closed circuit (56), - the tightness of the independent circuit (56) is checked.

and, - the correct functioning of the analyzer (28) is checked.

5. Device for checking the tightness of a confinement enclosure (1) containing a mixture of several gases, characterized in that it comprises means (28) making it possible to measure, at predetermined time intervals, the content of the mixture in one of these gases called "reference gas".

6. Device according to claim 5, characterized in that said measuring means comprise a gas analyzer device (28>.

7. Device according to claim 5, characterized in that it further comprises means for scanning the enclosure (1) with a neutral gas.

8. Device according to claim 7, characterized in that the said'scanning means of the enclosure comprise: - a supply of neutral gas (42), - a pipe (46) connecting said supply (42) to

inside the enclosure 1, and - a pipe (2) allowing the extraction of the con gas

held in the enclosure (1).

9. Device according to claim 5, characterized in that it comprises a closed circuit (14) including the enclosure (1) and the gas analyzer apparatus (28) and means (18) for circulating the gas in said circuit (14).

10. Device according to claim 9, characterized in that said closed circuit (14) comprises a pressure regulator (32).

11. Device according to claim 9, characterized in that it comprises means (52) allows both to isolate the enclosure (1) from the closed circuit (14) and to transform the latter into an independent closed circuit (56) .

12. Device according to claim 11, characterized in that it comprises means for checking the tightness of the independent circuit (56).

13. Device according to any one of claims 5 to 12, characterized in that it comprises means making it possible to verify the proper functioning of the gas analyzer device (28).

14. Device according to claim 13, characterized in that said means making it possible to verify the correct functioning of the analyzer (28) comprise a reserve of reference gas (54) of known volume and pressure and a pipe (58) connecting said reserve (54) to the independent circuit (56).