JP2000514554A - 設備要素内における液体の検出器および漏出を検出するための該検出器の使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 チャンバ（２８）を画定する本体（２６，２７）と；検出器（２５）の本体（２６，２７）を産業設備の要素（８，１７，１８）上に固定することによって、該検出器のチャンバ（２８）を該要素の内部空間（８ｃ）と連通させるように該検出器本体（２６，２７）を前記要素（８，１７，１８）に連続するための手段（３２）と；前記検出器（２５）のチャンバ（２８）内における液体のオーバーフローを検出するための手段（２９，３７，３０ｂ）とを具備する検出器（２５）。好ましくは、上記検出するための手段は、永久磁石（３７）が固定された浮き（２９）と、永久磁石（３７）の磁界に対する電気的スイッチ（３０ｂ）とからなる。検出器本体（２６，２７）は、特に、加圧水で冷却される原子炉設備の導管に固定されて、該導管における冷却水の漏出を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】 設備要素内における液体の検出器 および漏出を検出するための該検出器の使用 本発明は、産業設備の要素内における液体の存在の検出器と、漏出（特に原子 炉の設備ダクト上の漏出）を検出するための該検出器の使用に関する。 加圧水型原子炉は、垂直に配置され且つ反応容器内の炉心支持プレート上に静 止した、角柱形状の燃料集合体からなる炉心を有している。 炉を運転しながら、周期的に、炉心内のフラックスを実際に測定することが必 要である。これを行うために、非常に小さい核分裂検出器が使用されるが、これ は一端をシールされた管（シンブルとして知られるている）内部のテレフレック スケーブルを用いた遠隔制御によって移動される。このシンブルは、設備ガイド ダクトの中を下降された後に、所定のパターンで幾つかの炉心燃料集合体の中に 挿入される。該設備ダクトは、容器底部の貫通スリーブを通して測定室を反応容 器の底部に結合するガイド管と、シンブルが挿入される燃料集合体のガイド管に 整列して炉の下方内部を通過する垂直通路とを有している。燃料集合体内に挿入 されたシンブルの中でフラックス検出器を移動させることによって、炉心の全高 さに亘ってフラックス測定を行うことができる。 シンブルの内部空間は、ほぼ大気圧に対応する圧力である。一方、シンブル周 囲のガイド管の内部空間は、反応容器の運転圧力、即ち115バールの圧力である 。 測定室の中において、シール組立体として知られている装置が、ガイド管の内 部空間と該シール組立体を超えて延びるシンブルとの間のシールを提供する。 シンブルとガイド管内壁との間の密封性を与えるシール組立体のシールが、炉 冷却流体の測定室内への漏出を起こしそうな如何なる欠陥をも示していないこと をチェックするのが重要である。 シンブルの開放端には、場合によってはボール型のチェック弁が取り付けられ るが、その目的は、シンブルに孔が開いたときに冷却水が測定室内に漏出するの を防止することである。このチェック弁は、フラックス検出器およびそのケーブ ルがシンブル内に挿入されていないときにのみ機能することができる。フラック ス検出器およびそのケーブルがシンブル内に存在しなければ、電動閉鎖弁が閉じ て、シンブルの開放端を自動的に閉鎖する。 全ての場合に、例えばシール組立体のシール欠陥の結果として、或いはシンブ ルの孔の結果として漏出が存在すれば、制御室の中で働いているオペレータはこ の漏出の存在を知らされず、このことは放射性の冷却流体が測定室の中に流出し 、従って汚染を起こす危険が存在する。 設備ダクトに漏出が存在する可能性をオペレータに知らせるために、公知のタ イプの検出装置が用いられる。この装置は、低電圧電気回路に接続された二つの 電極を具備している。二つの電極が液体中に浸漬されると、これら電極間に電気 的接触が形成されて、警報信号を発生する電気回路を動作させる。これらの装置 は一般に、電極がシール組立体内の空間の中、即ち、漏出が起きたときに冷却液 が流れ込む空間の内部に存在するように、測定装置内のシール組立体本体に固定 されている。 このような装置は、過誤警報を発する欠点を有する。これは、測定室内の温度 が相対的に高く（一般的には25℃程度）、この温度では空気中の水分が設備ダク トの種々の部分（特に、シール組立体内の空間では検出装置の電極上）に凝集す るからである。これらの電極は極めて近接しており、その上に凝縮した水を介し て容易に接触して、対応する設備ダクトには漏出が存在しないにもかかわらず、 装置が警報信号を与える。 より一般的には、何れかの産業設備の場合、液体の可能な漏出を明らかにする ような方法で、設備要素内部における液体の存在を検出することが必要である。 この検出は、過誤の警報が可能異な限り回避されるように行うことが必要とされ る。また、この方法は、非常に低い伝導性を有する液体の場合にも適用可能であ るのが有利である。 従って、本発明の目的は、産業設備の要素の内部空間における液体の存在を検 出する検出器を提供して、当該設備における如何なる液体漏出をも検出すること である。この検出器は、過誤警報を回避し且つ液体の物理的性質とは無関係に漏 出を検出することを可能にする。 この目的のために、本発明による検出器は、チャンバを画定している検出器本 体と、該検出器のチャンバが前記要素の内部空間と連通することを可能にするよ うに、前記要素上に検出器本体を固定することによって、該検出器本体を産業設 備に連続する手段と、前記検出器のチャンバ内の液体レベルが限度を超えたこと を検出する手段とを具備する。 好ましくは、この検出器はチャンバ内に配置された浮きを含んでおり、前記検 出手段は、検出器のチャンバが漏出液体で満たされ始めたときに該浮きの移動に よって駆動される。 本発明は、特に加圧水型原子炉設備のダクト内での漏出を検出するために用い られるが、これのみに限定される訳ではない。 次に、本発明の理解を容易にするために、添付の図面を参照して、本発明によ る検出器、並びに加圧水型核反応設備のダクトにおいて何等かの漏出を検出する ためのその使用の非限定的な一実施例を説明する。 図１は、反応容器および該反応容器を設置する手段を含む加圧水型原子炉建物 を一部断面で示す正面図である。 図２は、測定室内に配置された設備ダクトの一部を示す側面図である。 図３は、図２に示した設備ダクトのシール組立体を拡大して示す断面図である 。 図４は、従来技術に従って製造された、設備ダクト内で生じ得る漏出の検出器 を示す正面図である。 図５は、本発明による検出器の断面図である。 図６は、図５に示した検出器の種々の部品を示す分解斜視図である。 図１には、加圧水型原子炉の安全建物３の下方部分における炉ピット２の内部 に配置された、加圧水型原子炉の容器１が示されている。 容器１は炉の炉心４を含んでおり、該炉心は、長手方向に配設されたガイド管 の内部にシンブルを挿入できる燃料集合体からなっている。 テレフレックスケーブルの端部に固定されたプローブは、炉心の内部における 中性子フラックスの測定または温度測定を行うために、炉ピット２に隣接して配 置された測定室５からシンブルの内部を移動することができる。 設備ダクト（例えば６）は、設備室５と容器の底１ａとを結合しており、この 容器の底において、容器の底１ａを貫通するスリーブに設備ダクト６が結合され ている。 手動の安全閉鎖弁７およびシール組立体８を、設備室５内の夫々の設備ガイド ダクトに配置する。 シンブルの末端１０は測定室５の内部からアクセス可能であり、またシール組 立体８の下流において、自動閉鎖手段９がシンブル延長片１６に取り付けられて いる。 ガイドダクト、設備室内でこのダクトに固定された要素、シンブル、その延長 片および該延長片を閉鎖する手段からなるこの組立体は、燃料集合体に結合され た炉の設備ラインを構成している。 図２には、測定室５の内側にある設備ガイドダクトの一部が拡大して示されて いる。 このガイドダクトは、設備室のコンクリート壁を貫通しており、部屋５の内部 の貫通プレート１２に固定された貫通スリーブ１１内にシールされている。 ガイドダクトの内部部分を構成するガイド管６は、ガイドダクトを開閉する手 動閉鎖弁７に接続されている。この手動閉鎖弁７は、それ自身がダクト要素を介 してシール組立体８に連結されており、該ダクト要素には設備ダクトを加圧する ためのコネクタ１３が取り付けられている。シール組立体８は、シール組立体支 持体１４を介して設備室５の中に固定されており、漏出検出器１５を有している 。 シール組立体８の出口端部にはシンブル延長片１６が固定されており、これは 電動閉鎖弁１８に直接固定された非帰還型チェック弁１７に接続されている。非 帰還型チェック弁１７および電動閉鎖弁１８は、シンブル延長片を自動的に閉じ るための手段９を構成している。幾つかの場合、設備は非帰還型チェック弁１７ を有しておらず、シンブル延長片は電動閉鎖弁１８に直接接続される。 測定室５内に配置されている図２に示したアセンブリーは、シンブル１０の中 に挿入されたプローブ支持ケーブルが、シールされた形で現れるのを可能にし、 ガイドダクトの密封背をモニターすることを可能にし、測定室内に現れる如何な る炉冷却流体をも回避することを可能にする。 図３に見るられるように、シール組立体８（従来技術で周知の要素）は、シン ブル１０の回りに配置された内部シール要素１９および１９’と、シール組立体 ８を上流端でガイドダクト延長片６ａに連結し、下流端においてシンブル１０の 延長片１６に連結することを夫々可能にするネジリング８ａおよび８ｂとを具備 している。 ガイド管６ａは容器の内側容積と連通しており、これは、原子炉が運転中のと きに、ガイドダクトの延長片６ａの内部容積が容器内側の圧力（155バールのオ ーダー）になることを意味する。 延長片１６およびチェック弁および閉鎖弁１７，１８を介して、測定室の内部 と連通しているシンブル１０の内部容積は大気圧である。 セット１９のシールの一つが損傷を受けると、圧力の結果として、炉の冷却流 体はシール組立体８の内部空間８ｃへと流れ、次いで運転している炉冷却流体の 圧力にまで上昇する。 シール組立体８のシール１９’，２１および２２は、原子炉冷却流体の圧力に 耐えるように設計されているが、シール組立体の内部にリークが存在すると、後 者は運転が低下した状態になるであろう。加圧下にあり且つ放射性流体を含む炉 一次冷却流体が、測定室５の中に広がる危険が生じるであろう。 従って、上流側のシール組立体におけるシールの密封欠陥に起因した、シール 組立体８内の空間８ｃ中における水分の痕跡を迅速に検出できることが非常に重 要である。 そのために、痕跡量の水分または一定量の液体がシール組立体内の空間を貫通 したときに信号を発することができる検出器１５が用いられる。 シンブル１０を保持していれば、原子炉の一次冷却流体は、シンブルの内部か ら測定室の中に流れる。正常な環境下では、一次冷却流体の流れは非帰還型チェ ック弁１７または電動開閉弁１８によって防止される。 しかし、フラックス測定が欠陥シンブル内で行われると、フラックス測定プロ ーブの挿通下では電動閉鎖弁１８は開いており、非帰還チェック弁もまた開いて いる。このような場合、オペレータが測定プローブをシンブルの延長片の中に挿 入すると直ちに、一次冷却流体はチェック弁１７まで測定室の中に流れ込む。 従って、漏出に至るであろうシールの欠陥をオペレータに予め警告することが 重要である。警告信号を得るために、液体が存在することの検出器が、非帰還型 チェック弁および／または電動式閉鎖弁の下で配置される。 図４に示されているのは従来技術による検出器１５であり、これはシール組立 体内の空間、または非帰還型チェック弁もしくは電動式閉鎖弁における液体の存 在を検出することにより、リークを明らかにする。 図２を参照すると、検出器１５は、測定室５の中に配置された要素からなる設 備内で液体の存在を検出するために、位置１５，１５’および１５”を占め得る ことが分かる。 従来技術による検出器１５は、ネジ付き端部１５ｂを有する本体１５ａを有し ており、図３に見られるように、シール組立体８、或いは非帰還型チェック弁１ ７もしくは電動閉鎖弁１８の壁を貫通して形成された開口部に螺入されている。 検出器１５は、絶縁スリーブ２４で該電極１５の金属製本体１５ａから絶縁さ れた中心電極２３を具備している。 電極２３は接続ケーブル１５ｃに連結されており、該ケーブルは、検出器１５ の下部を貫通している。接続ケーブル１５ｃは、その電極から反対側の端部にお いて、例えば音波信号または光信号を発することにより欠陥を表示する装置に接 続されており、この信号は測定室のオペレータに感知される。 液体がシール組立体８の内部空間８ｃの中に流入し、または非帰還式チェック 弁１７もしくは電動式閉鎖弁１８の本体の中に流入すると、液体は極めて迅速に 、検出器（その電極はモニターしている要素の本体下方部分に係合されている） の電極２３を覆う。導電性液体は、電極２３とモニターすべき要素の壁との間の 電気的接触を与える。この電気的接触は、検出器のケーブル１５ｃに接続された 信号発生装置によって検出される。 図４に示した検出器１５のような検出器は、信号を発生すべきでないときに欠 陥信号を出すという欠点がある。これは、測定室内における周囲温度が相対的に 高く（25℃程度）、それがシール組立体８、非帰還型チェック弁１７または電動 式閉鎖弁１８の何れであるかにかかわらず、モニターすべき要素の中で空気中の 水分が凝縮するからである。モニターすべき要素の内部空間中で凝縮する水は、 電極２３の周囲に付着して絶縁部材２４を短絡させる。 この場合、特に漏出が微少なものであるとき、検出器は、漏出を生じるシール もしくはシンブルの欠陥と、測定室内の空気の水分凝縮との間の相違を表すこと ができない。 図５および図６には、参照番号２５で示した本発明による検出器が描かれてい る。 検出器２５は、円筒−截頭円錐形状の胴部２６および内側本体２７を具備して おり、これらの間には検出器チャンバ２８が画定されていて、その中には浮き２ ９が存在している。感受性電気要素３０は、中空形状に造られた検出器の内側本 体の内部に装着される。 胴部２６は、寸法の大きな円筒状部分（その内部空洞は雌ねじを切った末端部 分２６ａを有している）と、寸法の小さい部分（その内部空洞２６ｂは、截頭円 錐状の表面を介して寸法の大きい部分の空洞に接続されている）を有している。 胴部２６の小径の空洞２６ｂは、その截頭円錐部分（これは大径部分に接続する ）とは反対側の末端に、胴部２６の上端に現れる末端を有している。 胴部２６の小径部分は、その外部表面に、螺着および固定器具により本体２７ を係合させることを可能にする角柱状部分３３、ベアリング肩部３４ａを有する 円筒−截頭円錐部分３４、ネジ溝部分３５、および要素３６を有しており、該要 素は、底部から上方に向かって円筒状部分３６ａ、次いで平坦部３６ｂ、最後に 花冠状に広がって平坦な円形端部で終端する末端部分３６ｃを有している。 検出器本体２７は、円筒状部分３６ａの上端まで中空である。 検出器における中空本体２７の内部に嵌合された感受性電気要素３０は、雌型 の電気的コネクタを構成するベース３０ａと、例えばポリプロピレンのような放 射線に耐え得る保護物質でコーティングされた可撓性ブレードスイッチ３０ｂ（ ＦＢＳ）とを有している。可撓性ブレードスイッチは更に、該スイッチが磁界の 作用下で、開放状態から閉鎖状態へと傾斜できる反転接点を構成するように配置 された電気的接点を有している。 感受性の電気要素は、可撓性ブレード接点３０ｂが中空の内側本体２７の円筒 状部分３６ａ内に配置されるように、検出器の内側本体２７の中に収容される。 浮き２９は、円筒状の環状部分および截頭円錐形のベアリング表面をもった環 状ポリプロピレン部材２９からなっている。 浮き２９の外形は、検出器２５の胴部２６における空洞の直径よりも僅かに小 さい。浮き２９の内部空洞の直径は、中空本体２７における円筒状部分の直径よ りも大きい。 トールス（玉縁）形状の永久磁石３７が、浮き２９の壁に埋め込まれており、 この壁と同軸になるように配置されている。 検出器本体を構成している胴部２６および内側本体２７は、オーステナイトス テンレス鋼Z2CN1Sのような非磁性材料でできている。 検出器の内側本体２７のネジ部３５は、胴部２６の雌ネジを切った開口部２６ ａの中に螺入されるように設計されている。 検出器を組み立てるためには、環状の浮き２９を胴部２６の内部または本体２ ７の円筒状部分３６ａ上に嵌合させ、また感受性電気要素３０が既にその内部に 装着されている中空本体２７を胴部２６の中に螺入する。螺入した後、シール溶 接部３８を用いて、胴部２６の平坦な下部に当接するベアリング表面３４ａで本 体２７および胴部２６を一緒に溶接する。 平坦な形状をした内側本体２７の上方部分３６ｂは、空洞２６ｂの内部に収容 され、その平坦さによって、内側本体２７の上部と胴部２６の小径の内部空洞２ ６ｂとの間の空間を通過することが可能になる。 本体２７の端部３６ｃ（その直径は空洞２６ｂの直径よりも小さい）は、空洞 ２６ｂの開放端の若干上に配置されており、本体２７の端部３６ｃと空洞２６ｂ の開放部との間の環状通路を残している。 胴部２６のネジ部３２は、検出器の端部を、図２に示されているシール組立体 ８、非帰還型チェック弁１７もしくは電動式閉鎖弁１８のような要素の壁を貫通 する雌ネジを切った開口部の中に螺合されるように設計されている。従って、こ の部分は、従来技術による検出器１５のネジを切った上部１５ｂと同じ機能を有 している。 本発明による検出器２５を設備ダクトのシール組立体８のような要素に装着す ると、胴部２６と本体２７との間に形成された検出器の内のチャンバ２８は、本 体２７における花冠状端部３６ｃ周囲の環状通路を介して、シール組立体８の内 部空間８ｃと連通している。 シール組立体８の内部空間８ｃの中への液体の侵入を導く漏出が存在するとす れば、該液体のリークが実質的なものであれば、本体２７における花冠形状の末 端部分３６ｃは、検出器の胴部２６の中に漏出液流の幾らかを分流させる。漏出 が小さいものであれば、液体の流速は特に存在せず、主に遅く流れる滴からなる 。これら滴は花冠形状の末端部分３６ｃに衝突し、平坦部３６ｂの壁に沿って流 れる。全ての場合に、水はチャンバ２８の底に集まるが、これは液面上昇の結果 として浮き２９が徐々に上昇することを意味する。 浮き２９の壁の中に配置された永久磁石３７がスイッチの可撓性ブレードの接 触部を超えて移動すると、このブレードは傾斜して、電気的接点スタッドと接触 する。 電気信号は導電体３９によって拾われる。この導電体３９の一端は、電気的感 受性要素の電気的コネクタ３０ａの中で可撓性ブレード３０と係合したピンを構 成している。 導電体３９は信号伝達装置に接続されており、この装置は、例えば光信号また は音波信号を発生して、シール組立体８内における水分の存在をオペレーターに 警告する。 本発明による検出器では、測定室の空気に含まれる水蒸気の凝縮が、水を検出 器のチャンバ２８内に蓄積することができず、また浮き２８を上昇させて可撓性 ブレード電気接点をセットオフさせることができないから、過誤警報の発生を回 避することを可能にする。 図５に見られるように、上方への移動を完了すると、浮き２９はその截頭円錐 末端表面を胴部２６の内部空洞の截頭円錐表面上で停止させることになる。 従って、検出器がチェックすべき要素の中に螺入されると、検出器２５のチャ ンバ２８は密封される。高圧の炉冷却水がシール組立体の中に侵入しても、この 高圧冷却流体は、液体検出器の室内に漏出することができない。 今まで説明し且つ図に示した検出器は、小型で製造することができ、また現存 している部品を組み込むことができる。特に、使用する電気的感受性要素は現存 のスイッチ、例えばLEMO社が販売しているRA1UPタイプであることができる。 内側本体２７の平坦部３６ｂの厚さは、例えば１mm程度と薄くすればよい。 玉縁形状の永久磁石３７は、長期間に亘って検出器の安定な動作を保証する特 性を有するものであれば、如何なる硬質磁性材料で造られたものでもよい。この 永久磁石は、好ましくは、モールディングで浮きを製造するときに浮きの壁の中 に埋設される。この浮きは、液体の密度よりも低い密度を有する如何なる材料で 製造してもよい。 本発明は上記で説明した実施例に限定されるものではない。 従って、検出器の胴部および内側本体は、説明した形状とは異なった形状を有 していてもよく、また検出器は中空内側本体が螺入される胴部以外の部品から製 造してもよい。 検出器チャンバの中の液体レベルは、永久磁石および付随する電気的スイッチ を組み込んだ浮き以外の、レベルモニター装置によって検出してもよい。 本発明は、加圧水型核反応設備ダクト内の冷却流体の漏出を検出するためだけ でなく、工業的設備における液体の漏出を検出する目的で、如何なる工業的設備 要素内の液体の存在を検出するためにも使用することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．産業設備内のいかなる液体の漏出をも検出するように、該設備における要素 （８，１７，１８）の内部空間（８ｃ）中の液体を検出する検出器であって： チャンバ（２８）を画定する検出器本体（２６，２７）と；検出器（２５） の本体（２６，２７）を産業設備の要素（８，１７，１８）上に固定すること によって、該検出器のチャンバ（２８）を該要素の内部空間（８ｃ）と連通さ せるように該検出器本体（２６，２７）を前記要素（８，１７，１８）に連続 するための手段（３２）と；前記検出器（２５）のチャンバ（２８）内におけ る液体レベルが限度を超えたことを検出するための手段（３０，２９，３７） とを具備することを特徴とする検出器。 ２．請求項１に記載の検出器であって、前記検出手段（３０，２９，３７）は、 前記検出器（２５）のチャンバ（２８）内に配置され且つ永久磁石（３７）が 固定された浮き（２９）と、開放位置と閉鎖位置との間を移動させるための磁 界に対して感受性の移動接点要素を有する電気的接点（３０）とからなること を特徴とする検出器。 ３．請求項２に記載の検出器であって、前記電気的接点（３０）は、永久磁石 （３７）が可撓性ブレード（３０）の接点部分を通過するときに該永久磁石 （３７）により形成される磁界の影響の下で傾斜できる可撓性ブレードを備え たスイッチであり、浮き（２９）と一体化された永久磁石（３７）は、前記要 素（８，１７，１８）の内部空間（８ｃ）と連通した検出器（２５）のチャン バ（２８）内に蓄積された水面の上昇によって移動される検出器。 ４．請求項２に記載の検出器であって、前記浮き（２９）および環状永久磁石 （３７）が、検出器（２５）のチャンバ（２８）の中心部分に配置され且つ電 気的接点３０ｂを含む中空の円筒状本体（３６ａ）の回りに同軸的に配置され ていることを特徴とする検出器。 ５．請求項４に記載の検出器であって、検出器（２５）のチャンバ（２８）が環 状胴部（２６）の内部に形成され、該胴部の中には円筒状部分（３６ａ）を有 する中空の内側本体（２７，３６，３６ａ）が嵌合され、この円筒状部分の中 には電気的接点（３０ｂ）が挿入されて胴部（２６）の一端をシールすること を特徴とする検出器。 ６．請求項５に記載の検出器であって、前記検出器（２５）の胴部（２６）およ び内側本体（２７）は、非磁性材料で作製されていることを特徴とする検出器 。 ７．請求項５に記載の検出器であって、前記検出器の内側本体（２７）は、胴部 （２６）の一部（３２）を貫通して嵌合された電気的感受性要素（３０ｂ）を 含む部分（３６ａ）の断面よりも小さい断面を有する部分（３６ｂ）を有し、 前記胴部の一部（３２）の嵌合によって、検出器（２５）は内部の液体を検出 すべき要素（８）に結合され、前記検出器（２５）の胴部（２６）における空 洞（２６ｂ）の外側に向かって拡開した端部（３６ｃ）を更に有することを特 徴とする検出器。 ８．請求項１〜７の何れか１項に記載の検出器の使用法であって、加圧水型原子 炉設備ラインの一部における冷却水の何等かの漏出を、原子炉の測定室（５） の内側から検出する使用法。 ９．前記設備ラインが、核反応容器に接続された設備ダクト（６）と、シンブル （１０）が設備ガイドダクト（６）から液密に現れることを可能にするシール 組立体（８）と、シンブル（１０）を延長し且つその上に非帰還型チェック弁 （１７）および電動式閉鎖弁（１８）が装着される管状片とを有する請求項８ に記載の使用法であって、前記検出器（２５）の本体は、シール組立体（８） 、非帰還型チェック弁（１７）および電動式閉鎖弁（１８）からなる設備ライ ンの要素の少なくとも一つに固定されることを特徴とする使用法。