JP2001502059A - 液状試料を取得する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 圧力パルス（２８）によって試料採取容器（８）の中にガスクッション室（１３）内にガスクッション（１５）が形成される。このガスクッション（１５）は試料採取容器（８）内に存在する原子炉格納容器（２）からの液体（６）の少なくとも一部を搬送するために利用される。

Description

【発明の詳細な説明】 液状試料を取得する方法および装置 本発明は原子力発電所の原子炉格納容器から液状試料を試料採取容器によって 取得する方法とその装置に関する。 原子力工業分野において、容器の強度および気密性を阻害することなしにその 容器内に存在する液体の代表的な液状試料を外部から取得するという課題がしば しば存在する。この試料は容器の外部で例えば放射能を測定される。試料を採取 する際、測定結果を狂わせる試料成分の堆積は回避しなければならない。更にま た試料の採取は事故の条件下でも作動する好適には受動的な機械構成要素で実行 しなければならない。 原子炉格納容器の内部から、特にそのサンプ（液溜まり）から液状試料を採取 する際、重大事故あるいは故障の際に厳しい条件が生ずる。サンプ水の吸引は場 合によってはこのサンプ水の高い蒸気圧のために極めて不利であり適用できない 。また例えば電気エネルギーの入手可能性や不十分な耐放射性のためなどがら、 ポンプの運転は十分に保証されない。即ちこの厳しい条件のもとでも確実な試料 採取を保証する方式を見い出す必要がある。 ヨーロッパ特許第０５９８７８９号明細書から、気密に密閉された容器、特に 原子力発電所の原子炉格納容器内の雰囲気から試料を採取する方法および装置が 知られている。ここでは試料が試料採取容器内に充填され、この試料の搬送流体 の中に溶解および／又は凝縮できる成分がその搬送流体と一緒に原子炉格納容器 から運び出される。しかしそこに記載されている方法および装置は液状試料に対 してではなく、ガス状の試料に対して設計されていることに注意すべきである。 本発明の課題は、液状試料の採取用に設計され、上述の厳しい条件下でも確実 に作動するような冒頭に述べた形式の方法および装置を提供することにある。 方法についての課題は本発明によれば、試料採取容器内に圧力パルスによって 、試料採取容器内に存在する原子炉格納容器からの液体の少なくとも一部を搬送 するために利用されるガスクッションが形成されることによって解決される。 好適には圧力パルスを与える前の第１の過程において前もって、液体が原子炉 格納容器から試料採取容器の中に入れられる。これは特に負圧状態にある容器が 試料採取容器に接続されることによって行われる。次いで容器が接続配管を介し て液体を原子炉格納容器から試料採取容器の中に吸い込む。 これに続く第２の過程において、上述したように圧力パルスを利用して試料採 取容器内にガスクッションが形成される。これは加圧状態にある貯蔵装置の開放 によって行われる。例えばこの貯蔵装置は圧縮機によって圧力が加えられる容器 あるいは固有圧力状態にあるガスボンベである。 圧カパルスのパラメータは場所的な事情に合わされる。通常の設計において圧 力パルスの大きさは数バール、好適には２〜５バールであり、圧力パルスの時間 幅は数秒、好適には２０〜１００秒である。 圧力パルスの付与に続く第３の過程において、試料採取容器内のガスクッショ ンが負圧状態にある容器の中に放出される。これによって試料採取容器内に存在 する液体の少なくとも一部が試料採取容器からこの容器の中に送られる。 上述の装置についての課題は本発明によれば、試料採取容器が上部に圧力パル ス発生器に接続されているガスクッション室を有していることによって解決され る。 有利な実施形態は、試料採取容器が底部に液体流入開口を備え天井部にガス貫 流開口を備え且つ底部と天井部の外側に置かれた接続点とを結ぶバイパス管を備 えた特に円筒形の容器であることを特徴とする。 圧力パルス発生器としては、弁によって開放される貯蔵装置、例えば圧縮機に よって圧力が加えられる容器あるいはガスボンベが設けられる。 圧力パルス発生器が原子炉格納容器に通じている配管を介して試料採取容器の 天井部におけるガス貫流開口に接続されると有利である。更に負圧状態にある容 器は接続弁を介して試料採取容器に接続される。最後に述べた二つの実施形態を 組み合わせて、原子炉格納容器に唯一のブッシングしか必要としないようにする と有利である。 更に容器の出口には液体搬送ポンプおよびガス圧縮機を接続できる。 以下図面に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。 図１は本発明に基づく圧力パルスで作動する液体試料の取得装置、 図２はこの装置の試料採取容器が充填される第１の過程における部分図、 図３はこの装置の圧力パルスで試料採取容器内に搬送圧力が加えられる第２の 過程における部分図、 図４はこの装置の圧力放出およびサンプ水の搬送が行われる第３の過程におけ る部分図、 図５は不連続的な出口と連続的な入口とを有する試料採取容器の流入開口の概 略断面図、 図６は円筒状室が前置接続された試料採取容器の吸込み過程（小さな抵抗）に おける概略斜視図、 図７は搬送過程（大きな抵抗）にある図６に相当した概略斜視図である。 図１における装置は原子力発電所（図示せず）の原子炉格納容器２用に設計さ れている。この原子炉格納容器２の内部には液状媒体６、特に水から成るサンプ （液溜まり）４が存在し、このサンプ水は事故が発生した際に放射能で汚染され るので、これを監視しなければならない。この目的のためにサンプ４の中に試料 採取容器８が配置されている。これはほぼ円筒状の上部に続いて下部が円錐状に 形成されている。この容器は底部に液体入口開口１０を、天井部にガス貫流開口 １２を有し、このガス貫流開口は搬送配管１４に対する継手を備えている。底部 あるいは図示されているようにその幾分上側の部分と天井部の外側に設けられた 接続点１４ａとの間を結ぶバイパス管１６を設けることが重要である。試料採取 容器８の上部にはガスクッション室１３が形成され、これは或る運転過程におい て（好適には空気から成る）ガスクッション１５で充填される。搬送配管１４は 原子炉格納容器２の壁部を貫通するブッシング１７および二つのしゃ断弁１８を 介して分岐個所２０に接続されている。 分岐個所２０には一方で圧力パルス発生器２２が、他方では種々の機能を果た す容器２４が接続されている。 分岐個所２０の一方の側において圧力パルス発生器２２が圧力パルス配管２６ を介して接続され、この圧力パルス配管を介して原子炉格納容器２の方向に適時 に圧力パルスが与えられる。圧力パルスは圧力パルス配管２６に概略的に符号２ ８で示されている。圧力パルス発生器２２はここでは弁３２を介して圧力パルス 配管２６に接続されている貯蔵装置３０から成っている。貯蔵装置３０は圧縮機 ３６によって過圧にされるかその状態に保たれているタンク３４からなる。圧力 を発生するために空気あるいは窒素が使用される。あるいはまた貯蔵装置３０と して一つあるいは多数のガスボンベを使用することもできる。重要なことは、弁 ３２が急速に切り換えられることである。 分岐個所２０の他方の側には接続配管４０および接続弁４２を介して容器２４ が接続されている。後述するようにこの容器２４は液状試料の集合あるいは試料 採取容器としてだけでなく、負圧発生器としても作用する。この容器２４は第１ の出口が液体搬送ポンプ４４を介して分析装置４６に接続されている。この分析 装置４６は試料の希釈と分析に使用される。特にこの装置は試料内に存在する放 射能を測定する。この出口は戻し搬送配管４８および弁５０を介して接続配管４ ０、従って分岐個所２０に接続されている。 容器２４の第２の出口は真空引き配管５２および圧縮機あるいは濃縮機５４並 びに弁５６を介して同様に接続配管４０従って分岐個所２０に通じている。この ようにして弁３２によって圧力パルス発生器２２が、並びに接続弁４２によって 容器２４が搬送配管１４に、従って試料採取容器８に接続できる。 図示の装置の機能について以下説明する。 前過程においてまず原子炉格納容器２のサンプ４内に漬けられている試料採取 容器８に圧力が供給される。これは圧力パルス発生器２２から搬送配管１４およ び弁１８並びに弁３２を介して圧縮空気あるいは窒素を供給することによって行 われる。これによって試料採取容器８が空にされる。 これに続く特に図２に示されている第１の過程において、試料採取容器８の充 填が行われる。この試料採取容器８は、原子炉格納容器２内より低い圧力をした 容器２４への接続弁４２が開かれることによって原子炉格納容器２に比べて低い 圧力にされる。これによって試料採取容器８がサンプ水６で充填される。 続いて第２の過程において搬送圧力が与えられる。そのために急速に開く弁３ ２を介して試料採取容器８に瞬間的に容器３４からガス圧が供給される。即ち圧 力パルス発生器２２から圧力パルス２８が与えられる。その際試料採取容器８内 の液体は、ガス圧により下端に設けられた流出開口１０を通って流出する。即ち 原子炉格納容器２への逆流が行われる。 続く第３の過程において圧力の放出、従ってサンプ水の搬送が行われる。この 過程において配管１４、２６、４０内に存在するガスは、この時点で原子炉格納 容器２に比べて低い圧力をしている容器２４の中に急速に放出される。これによ って試料採取容器８のガスクッション室１３におけるガスクッション１５により 、試料採取容器８内に存在する液体の一部が搬送配管１４を介して原子炉格納容 器２から運び出される。この液体部分は試料として容器２４に送られる。この資 料は分析装置４６において測定される。 次の試料採取を準備するために容器２４は続いて圧縮機あるいは濃縮機５４を 介して真空引きされる。 図１に示されている装置によって、深い位置にありおよび／又は沸騰している 液体を原子炉格納容器２をブッシング１７において貫通する配管１４だけによっ て採取することができる。搬送は設備内で容易に実現可能な配管１４、２６、４ ０の高所点を介して蒸発を防止した状態で行うことができる。 また試料が試料採取容器８に下側から流入されることが重要である。これによ ってその都度堆積物が洗われ、次の試料が汚染されることはない。 搬送配管の直径は、作用する面圧によって水滴の流れが得られ、水平配管部分 における二相流への分離が回避されるように、ＤＮ１０以下に決められている。 原子炉格納容器２の中に逆流する液体量を減少するための試料採取容器８の入 口開口１０の有利な実施形態は、この入口開口１０が（試料採取容器８を充填す る際および原子炉格納容器２を逆流する際の）両流れ方向における圧力損失が異 なっているように形成されている。 図５はノズル５８を備えた実施例を示している。このノズル５８は試料採取容 器８の下端にある。これは流入方向６０における流露断面積の連続的な流入開口 ６２および流出方向６４における不連続的な流出開口６６を有している。即ちノ ズル５８は片側貫流制限器として作用する。ここでは流入方向６０における流入 開口６２の圧力損失値は流出方向６４におけるそれの２〜３分の１にされている 。 図６および図７に示されている形状の片側貫流制限器７０を備えた試料採取容 器８が特に有利である。片側貫流制限器７０は吸込み過程（図６）においては小 さな抵抗を有し、搬送過程（図７）においては大きな抵抗を有する。貫流制限器 ７０は接線方向ノズル７４と軸方向ノズル７６とを備えた円筒状室７２から成っ ている。 吸込み過程（図６参照）において即ち試料採取容器８を充填する際、サンプ水 ６が軸方向ノズル７６を通って流入し、円筒状室７２から溢れ出て、接線ノズル ７４を通って試料採取容器８の中に流入する。この方向における貫流制限器７０ の流れ抵抗は小さい。これは例えば両ノズル７４、７６におけるディフューザに よってなお小さくできる。 続く搬送過程（図７参照）においては、ノズル７４を介しての接線方向の通過 によって円筒状室７２および流出ノズル７６の中に大きな圧力損失を伴う渦流が 形成される。例えばサイクロンにおいてガスからダストを分離する際と同様の流 れ形態において圧力損失がそれに相応して貫流される曲がり管の圧力損失の数倍 例えば５０倍より大きいことは既に文献で知られている。 貫流制限器７０の設置は特に最初の圧力付与の際に残留物の排除ができるよう に行われ、即ち軸方向ノズル７６は垂直方向に設置されている。 図６および図７に示す貫流制限器７０を備えた試料採取容器８の形態の利点は 、流入開口が一定の断面積を有している場合に搬送過程時間を非常に長くできる こと、およびこれによって搬送されるサンプ水の総量が増大されること、並びに 得られる搬送ヘッド（圧力水頭）が増大されることにある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブラーゼ、ミヒャエル ドイツ連邦共和国 デー―63538 グロー スクロッツェンブルク フンボルトシュト ラーセ 15 (72)発明者 ベッツ、リヒャルト ドイツ連邦共和国 デー―63683 オルテ ンベルク オーバードルフ 17

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．原子力発電所の原子炉格納容器（２）から試料採取容器（８）によって液状 試料を取得する方法において、試料採取容器（８）内に圧力パルス（２８）によ って、試料採取容器（８）内に存在する原子炉格納容器（２）からの液体（６） の少なくとも一部を搬送するために利用されるガスクッション（１５）が形成さ れることを特徴とする液状試料を取得する方法。 ２．圧力パルス（２８）を与える前に液体（６）が原子炉格納容器（２）から試 料採取容器（８）の中に入れられることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．液体（６）を入れるために負圧状態にある容器（２４）が試料採取容器（８ ）に接続されることを特徴とする請求項２記載の方法。 ４．力パルス（２８）が加圧状態にある貯蔵装置（３０）、例えば圧縮機（３６ ）によって圧力が加えられる容器（３４）あるいはガスボンベを開放することに よって発生されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方 法。 ５ 圧力パルス（２８）の大きさが数バール、好適には２〜５バールであり、圧 力パルス（２８）の時間幅が数秒、好適には２０〜１００秒であることを特徴と する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。 ６．圧力パルス（２８）の付与後に試料採取容器（８）内のガスクッション（１ ５）が負圧状態にある容器（２４）の中に放出され、これによって試料採取容器 （８）内に存在する液体（６）の少なくとも一部が試料採取容器（８）からこの 容器（２４）の中に送られることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つ に記載の方法。 ７．原子力発電所の原子炉格納容器（２）から試料採取容器（８）によって液状 試料を取得するための装置、特に請求項１ないし６のいずれか１つに記載の方法 を実施するための装置において、試料採取容器（８）が上部に圧力パルス発生器 （２２）に接続されているガスクッション室（１３）を有していることを特徴と する装置。 ８．試料採取容器（８）が、底部に液体流入開口（１０）を備え天井部にガス貫 流開口（１２）を備え且つ底部と天井部の外側に置かれた接続点（１４ａ）とを 結ぶバイパス管（１６）を備えた特に円筒状の容器であることを特徴とする請求 項７記載の装置。 ９．圧力パルス発生器（２２）が弁（３２）により開放される貯蔵装置（３０） 、例えば圧縮機（３６）によって圧力が加えられる容器（３４）あるいはガスボ ンべであることを特徴とする請求項７又は８記載の装置。 １０．圧力パルス発生器（２２）が原子炉格納容器（２）に通じている配管（１ ４、２６）を介して試料採取容器（８）の天井部におけるガス貫流開口（１２） に接続されていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１つに記載の装 置。 １１．負圧状態にある容器（２４）が接続弁（４２）を介して試料採取容器（８ ）に接続されていることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１つに記載 の装置。 １２．容器（２４）の出口に液体分析装置（４６）が接続されていることを特徴 とする請求項１１記載の装置。 １３．容器（２４）の出口に液体搬送ポンプ（４４）およびガス圧縮機（５４） が接続されていることを特徴とする請求項１１又は１２記載の装置。 １４．試料採取容器（８）の天井部におけるガス貫流開口（１２）に分岐個所（ ２０）に通じている搬送配管（１４）が接続され、この分岐個所（２０）に圧力 パルス配管（２６）および接続配管（４０）が接続されていることを特徴とする 請求項７ないし１３のいずれか１つに記載の装置。 １５．液体流入開口（１０）が流露断面積の連続的な入口（６２）と不連続的な 出口（６６）とを備えたノズル（５８）によって形成されていることを特徴とす る請求項７ないし１４のいずれか１つに記載の装置。 １６．液体流入開口（１０）が接線方向ノズル（７４）と軸方向ノズル（７６） とを備えた中空円筒状室（７２）によって形成されていることを特徴とする請求 項７ないし１４のいずれか１つに記載の装置。