JP2008170223A - Measuring method of water level of nuclear reactor and its device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、沸騰水型原子炉や加圧水型原子炉の冷却材の液面高さを測定する原子炉水位の測定方法および装置に関する。 The present invention relates to a reactor water level measuring method and apparatus for measuring the liquid level height of a coolant in a boiling water reactor or a pressurized water reactor.
一般に、沸騰水型原子炉の水位計としては、差圧式水位計が知られている(特許文献1)。差圧式水位計では、図9に示すように、炉心1aと冷却材1bを収容した原子炉圧力容器1に対して計装配管2、3、4が設けられ、凝縮槽5が取り付けられた最上部の計装配管2が、差圧計6、7を介して下部の計装配管3、4にそれぞれ接続されている。差圧計6、7では、原子炉水位に比例した圧力が測定されるため、圧力から原子炉水位を求めることができる。差圧計6、7のいずれでも原子炉水位を求めることができるが、測定範囲と精度が異なる。8は補正用の差圧計である。
Generally, a differential pressure type water level gauge is known as a water level gauge for a boiling water reactor (Patent Document 1). In the differential pressure type water level gauge, as shown in FIG. 9,
他方、加圧水型原子炉の水位計としては、熱電対式水位計が知られている。熱電対式水位計では、図10に示すように、原子炉圧力容器1に対して熱電対式センサ9を収納した被覆管10が取り付けられる。熱電対式センサ9の下端部には、感温部が2ヵ所有り、一方の感温部に発熱部を備えた構造になっている。熱電対式センサ9よりも下方に水位が存在する場合、感温部に温度差が発生することから水の有無が分かるため、水位を求めることができる(特許文献2)。また、熱電対式センサ9に代えて超音波、電磁気、磁気等のセンサを用いることもできる(特許文献3)。
上述した従来の差圧式水位計では、原子炉水位を測定するための計装配管2、3、4および凝縮槽5が必要であり、原子炉の構造が複雑になるという課題がある。
The conventional differential pressure type water level meter described above requires the
他方、上述の熱電対式水位計では、熱電対式センサ9を複数取り付ける、または熱電対式センサ9に上下駆動機構を取り付けることが必要であり、差圧式水位計と同様、原子炉の構造が複雑になるという課題がある。 On the other hand, in the above-described thermocouple type water level gauge, it is necessary to attach a plurality of thermocouple type sensors 9 or to attach a vertical drive mechanism to the thermocouple type sensor 9, and the structure of the nuclear reactor is similar to the differential pressure type water level gauge. There is a problem of becoming complicated.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、原子炉の構造を複雑にすることのない簡素な原子炉水位の測定方法および装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a simple method and apparatus for measuring the reactor water level without complicating the structure of the reactor.
本発明の原子炉水位の測定装置は、原子炉の圧力容器の外部に設置されマイクロ波を発生するマイクロ波源と、マイクロ波を導波伝送する導波伝送手段と、前記導波伝送手段に接続され圧力容器の外壁までマイクロ波を無線伝送する無線伝送手段と、圧力容器の外壁において前記無線伝送手段に接続され、圧力容器の内部まで貫通し、圧力容器の内部へマイクロ波を伝送するケーブル伝送手段と、前記ケーブル伝送手段に接続され、圧力容器の内部の水面に対してマイクロ波を投射し反射マイクロ波を受信するアンテナ手段と、前記アンテナ手段で受信され前記ケーブル伝送手段により圧力容器の外部へ伝送された反射マイクロ波を前記無線伝送手段によって無線伝送して前記導波伝送手段へ伝送した後、分岐し導波する導波分岐手段と、前記導波分岐手段によって導波された反射マイクロ波を検知する検知手段と、検知された反射マイクロ波から圧力容器の内部の水位を演算して求める水位演算手段とを備えている構成とする。 The reactor water level measuring apparatus according to the present invention includes a microwave source that is installed outside a reactor pressure vessel and generates a microwave, a waveguide transmission unit that performs microwave transmission, and is connected to the waveguide transmission unit. Wireless transmission means for wirelessly transmitting microwaves to the outer wall of the pressure vessel, and cable transmission connected to the wireless transmission means on the outer wall of the pressure vessel, penetrating to the inside of the pressure vessel, and transmitting microwaves to the inside of the pressure vessel Means, antenna means connected to the cable transmission means, for projecting microwaves on the water surface inside the pressure vessel and receiving reflected microwaves, and received by the antenna means and external to the pressure vessel by the cable transmission means Waveguide branching means for branching and guiding after the reflected microwave transmitted to the wireless transmission by the wireless transmission means and transmitted to the waveguide transmission means, Detection means for detecting the reflected microwaves guided by the waveguide branching means, from the sensed reflected microwave configured to have a water level calculation means for calculating calculates the water level inside the pressure vessel.
本発明の原子炉水位の測定方法は、原子炉の圧力容器の外部に設けられたマイクロ波源によって発生したマイクロ波を圧力容器内に導入して圧力容器内に貯留された水の表面に投射し、反射マイクロ波の強度と時間の関係または共振周波数から前記水の表面の高さを求める方法とする。 The method for measuring the reactor water level according to the present invention introduces a microwave generated by a microwave source provided outside the reactor pressure vessel into the pressure vessel and projects the microwave onto the surface of the water stored in the pressure vessel. The height of the surface of the water is obtained from the relationship between the intensity of reflected microwave and time or the resonance frequency.
本発明によれば、原子炉の構造を複雑にすることのない簡素な原子炉水位の測定方法および装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a simple method and apparatus for measuring a reactor water level without complicating the structure of the reactor.
以下、本発明に係る原子炉水位の測定方法および装置の第1ないし第4の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, first to fourth embodiments of a reactor water level measuring method and apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
(構成)
本実施の形態の原子炉水位の測定装置は、図1に示すように、原子炉圧力容器1の外部に設置され、圧力容器の内部の水位を計測するためのマイクロ波を発生するマイクロ波源11と、原子炉圧力容器1の近傍までマイクロ波を導波伝送する導波伝送手段12と、導波伝送手段12および原子炉圧力容器1の外壁13に取り付けられ、導波伝送手段12から原子炉圧力容器1の外壁13までマイクロ波を無線伝送する無線伝送手段14a,14bと、原子炉圧力容器1の外壁13の無線伝送手段14bに取り付けられ、原子炉圧力容器1の内部まで貫通し、原子炉圧力容器1の内部へマイクロ波を伝送するケーブル伝送手段15と、ケーブル伝送手段15に取り付けられ、原子炉圧力容器1の内部の水面16に対してマイクロ波を投射するアンテナ手段17と、水面16で反射されアンテナ手段17で受信され、ケーブル伝送手段15により原子炉圧力容器1の外部へ伝送された反射マイクロ波を無線伝送手段14a,14bによって無線伝送して導波伝送手段12へ伝送した後、分岐する導波分岐手段18と、導波分岐手段18によって導かれた反射マイクロ波を検知する検知手段19と、検知された反射マイクロ波から原子炉圧力容器1の内部の水位を演算して求める水位演算手段20と、水位の演算結果を無線で情報伝送する情報無線伝送手段21a,21bと、マイクロ波源11および検知手段19および水位演算手段20の一部または全てを無線で遠隔操作する無線操作手段22a,22bと、情報無線伝送手段21a,21bや無線操作手段22a,22bの無線伝送を中継する無線中継手段23と、から構成されている。
(First embodiment)
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the reactor water level measuring apparatus according to the present embodiment is installed outside the
マイクロ波源11は、クライストロン、マグネトロン、進行波管などの電子管、ガンダイオードなどの半導体素子などで構成される。マイクロ波の周波数は、マイクロ波の指向性や伝送損失、無線伝送手段14a,14bやケーブル伝送手段15の寸法を考慮して選定される。
The
導波伝送手段12は、中空構造の導体で構成され、断面形状の制限はないが、内径寸法はマイクロ波の周波数に適合するように選定する。 The waveguide transmission means 12 is formed of a hollow conductor and has no cross-sectional shape limitation, but the inner diameter is selected so as to match the frequency of the microwave.
無線伝送手段14a,14bは、各々ホーンアンテナで構成され、マイクロ波は直進性が高いため、ホーンアンテナは、互いに向き合うように設置される。
ケーブル伝送手段15は、例えば、図2に示す断面構造の同軸ケーブルで構成される。図2は、二重構造の同軸ケーブルであり、導体24、26、鉱物性絶縁体25、27、ステンレスシース28、で構成される。ケーブル伝送手段15は、ろう付け、溶接などによって圧力容器1の外壁13や内壁に取り付けられる。
Each of the
The cable transmission means 15 is comprised with the coaxial cable of the cross-sectional structure shown in FIG. 2, for example. FIG. 2 shows a coaxial cable having a double structure, which includes
アンテナ手段17は、無線伝送手段14a,14bと同様、ホーンアンテナで構成される。
導波分岐手段18は、磁性体を内部に設置した中空構造の導体で構成され、導波伝送手段12と同様、断面形状の制限はないが、内径寸法はマイクロ波の周波数に適合するように選定する。導波分岐手段18は、導波伝送手段12と組み合わされて循環器を構成し、マイクロ波源11で発生したマイクロ波を無線伝送手段14aへ伝送し、無線伝送手段14aで受信した反射マイクロ波を検知手段19へ伝送するようになっている。
The antenna means 17 is composed of a horn antenna, like the radio transmission means 14a and 14b.
The waveguide branching means 18 is composed of a hollow conductor with a magnetic material installed therein, and, like the waveguide transmission means 12, there is no restriction on the cross-sectional shape, but the inner diameter dimension is adapted to the microwave frequency. Select. The waveguide branching means 18 is combined with the waveguide transmission means 12 to constitute a circulator, transmits the microwave generated by the
検知手段19は、ボロメーター、サーミスター、ダイオードなどで構成される。
水位演算手段20は、図3に示すように、検知された反射マイクロ波の信号強度と時間の関係を求める信号処理装置で構成される。蒸気と水が二相状態を形成する場合は、蒸気と水で誘電率が異なるため、信号強度が不連続になる不連続点29ができる。
The detection means 19 includes a bolometer, thermistor, diode, and the like.
As shown in FIG. 3, the water level calculation means 20 is composed of a signal processing device that obtains the relationship between the signal intensity of the detected reflected microwave and time. When steam and water form a two-phase state, since the dielectric constant differs between steam and water, a
情報無線伝送手段21a,21bは、無線通信装置で構成され、マイクロ波通信やミリ波通信、長波から超短波の通信が適用可能である。伝送される情報は、情報無線伝送手段21aにおいて変調および送信され、情報無線伝送手段21bにおいて受信および復調される。 The information wireless transmission means 21a and 21b are composed of wireless communication devices, and microwave communication, millimeter wave communication, and long wave to ultra short wave communication are applicable. The information to be transmitted is modulated and transmitted by the information wireless transmission means 21a, and received and demodulated by the information wireless transmission means 21b.
無線操作手段22a,22bについても、情報無線伝送手段21a,21bと同様、無線通信装置で構成され、マイクロ波通信やミリ波通信、長波から超短波の通信が適用可能である。伝送される情報は、無線操作手段22aにおいて変調および送信され、無線操作手段22bにおいて受信および復調される。 Similarly to the information wireless transmission means 21a and 21b, the wireless operation means 22a and 22b are configured by wireless communication devices, and microwave communication, millimeter wave communication, and communication from long wave to ultrashort wave can be applied. The information to be transmitted is modulated and transmitted by the wireless operation means 22a, and received and demodulated by the wireless operation means 22b.
なお、情報無線伝送手段21bや無線操作手段22aは、異なる場所に複数設置可能であるが、無線操作手段22a,22bと情報無線伝送手段21a,21bの搬送周波数は、異なるように設定する。 A plurality of information wireless transmission means 21b and wireless operation means 22a can be installed in different places, but the carrier frequencies of the wireless operation means 22a and 22b and the information wireless transmission means 21a and 21b are set to be different.
無線中継手段23は、長距離や複雑な経路を伝送する場合などに、情報無線伝送手段21a,21bや無線操作手段22a,22bの伝送信号の増幅および中継を行う装置である。例えば、マイクロ波通信の場合は、情報無線伝送手段21aと21bが向き合うことができない場合に適用される。また、無線中継手段23は、複数設置することができ、伝送路の多重化や多経路化、複数の場所への同時配信も可能である。 The wireless relay means 23 is an apparatus that amplifies and relays transmission signals of the information wireless transmission means 21a and 21b and the wireless operation means 22a and 22b when transmitting a long distance or a complicated route. For example, in the case of microwave communication, it is applied when the information wireless transmission means 21a and 21b cannot face each other. In addition, a plurality of wireless relay means 23 can be installed, and transmission paths can be multiplexed, multi-pathed, and distributed simultaneously to a plurality of locations.
(作用)
マイクロ波源11によってパルス発振されたマイクロ波は、導波伝送手段12を導波して無線伝送手段14aへ伝送され、無線伝送手段14aから無線伝送される。無線伝送されたマイクロ波は、無線伝送手段14bによって受信され、ケーブル伝送手段15によって原子炉圧力容器1の外壁13から内部へ伝送される。
(Function)
The microwave pulse-oscillated by the
マイクロ波の伝送損失を考えた場合、原子炉圧力容器1の外壁13から内部への伝送手段は導波管が適するが、導波管は中空構造であるため、原子炉圧力容器1内の気密性が保持できない。他方、一般の同軸ケーブルは、原子炉圧力容器1内が高温高圧および放射線環境であるため適用できない。そこで、図2に示した構造の同軸ケーブルを用いることによって、高温高圧および放射線環境に適用でき、ろう付けや溶接によって原子炉圧力容器1の外壁13や内壁に取り付けることにより、原子炉圧力容器1内の気密性を確保することができる。
In consideration of microwave transmission loss, a waveguide is suitable as a transmission means from the
原子炉圧力容器1の内部へ伝送されたパルス性のマイクロ波は、アンテナ手段17から原子炉圧力容器1の内部の水面16に投射され、水面で反射したマイクロ波がアンテナ手段17で受信される。反射マイクロ波は、アンテナ手段17からケーブル伝送手段15に戻って原子炉圧力容器1の外部へ伝送され、無線伝送手段14bから無線伝送される。そして、無線伝送手段14aにおいて受信された反射マイクロ波は、導波分岐手段18を導波して検知手段19で検知される。なお、圧力容器1の内部が高温高圧のため、水と蒸気の混合状態となり、検知信号が小さくなる場合がある。このような場合は、マイクロ波の周波数を変えてマイクロ波の伝送損失を小さくし、検知信号が大きくなるようにする。
The pulsed microwave transmitted to the inside of the
水位演算手段20では、図3に示したような結果が得られ、不連続点29が、誘電率の異なる二相、すなわち蒸気相と水相の境界面である水面16を表わすことになる。ここで、不連続点29が不明確な場合は、上述したようにマイクロ波の周波数を変更して明確になるようにする。水位は、マイクロ波の伝搬速度と不連続点29の時間から求められる。
In the water level calculation means 20, the result as shown in FIG. 3 is obtained, and the
求められた水位は、時間や場所、マイクロ波源11の設定、その他必要な情報が付加され、情報無線伝送手段21aから無線中継手段23を経由し、情報無線伝送手段21bへ無線伝送される。情報無線伝送手段21bは、中央操作室や管理区域外などの場所に設置され、それらの場所で水位やその他の情報を効率的かつ経済的に入手する。
The obtained water level is added with time, place, setting of the
他方、マイクロ波源11、検知手段19、水位演算手段20に関する操作、停止、緊急停止、その他必要な運転および操作条件は、無線操作手段22aで設定され、無線中継手段23を経由して無線操作手段22bへ無線伝送される。そして、無線操作手段22bにより、マイクロ波源11、検知手段19、水位演算手段20を操作する。無線操作手段22aは、情報無線伝送手段21bと同様、中央操作室や管理区域外などの場所に設置され、効率的かつ経済的に操作される。
On the other hand, the operation, stop, emergency stop, and other necessary operation and operation conditions related to the
(効果)
本実施の形態によれば、原子炉圧力容器1の内部の水位を計測するためにマイクロ波を用い、アンテナと同軸ケーブルを用いてマイクロ波を圧力容器の内部へ伝送し、原子炉圧力容器1内の水面16で反射するマイクロ波から水位を計測することによって、計装配管が不必要であり、また駆動機構や複数のセンサが不必要であるため、原子炉の構造が複雑になることがない簡素な原子炉水位の測定装置を提供することができる。また、中央操作室や管理区域外などの離れた場所からも、無線操作によって水位やその他の情報の把握が可能となり、さらに、離れた各々の場所において水位やその他の情報を同時に把握することもできる。
(effect)
According to the present embodiment, the microwave is used to measure the water level inside the
(第2の実施の形態)
(構成)
次に、図4を用いて本発明の第2の実施の形態の原子炉水位の測定装置を説明する。なお第1の実施の形態と同じ構成には同じ符号を付して重複する説明は省略する。
(Second Embodiment)
(Constitution)
Next, a reactor water level measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施の形態の原子炉水位の測定装置は、原子炉圧力容器1の外側に設置され、原子炉圧力容器1の内部の水位を計測するためのマイクロ波を発生するマイクロ波源11と、原子炉圧力容器1の外壁13までマイクロ波を導波管伝送する導波伝送手段30と、原子炉圧力容器1の外壁13において導波伝送手段30に接続され、原子炉圧力容器1の内部まで貫通し、原子炉圧力容器1の内部へマイクロ波を伝送するケーブル伝送手段15と、原子炉圧力容器1内の構造物に取り付けられ、ケーブル伝送されたマイクロ波を原子炉圧力容器1の内部の水面16に対して投射するアンテナ手段31と、水面16で反射されアンテナ手段31で受信され、ケーブル伝送手段15によって原子炉圧力容器1の外部の導波伝送手段30へ伝送された反射マイクロ波を分岐する導波分岐手段18と、導波分岐手段18によって導かれた反射マイクロ波を検知する検知手段19と、検知された反射マイクロ波から原子炉圧力容器1の内部の水位を演算して求める水位演算手段20と、水位の演算結果を無線で情報伝送する情報無線伝送手段21a,21bと、無線伝送の一部または全てを有線で伝送する有線中継手段32と、から構成されている。
The reactor water level measuring apparatus according to the present embodiment is installed outside the
導波伝送手段30は、前記導波伝送手段12と同様、中空構造の導体で構成され、断面形状の制限はないが、内径寸法はマイクロ波の周波数に適合するように選定する。 Like the waveguide transmission means 12, the waveguide transmission means 30 is composed of a conductor having a hollow structure, and there is no restriction on the cross-sectional shape, but the inner diameter dimension is selected so as to match the microwave frequency.
アンテナ手段31は、パラボラアンテナで構成され、気水分離器や蒸気発生器などの原子炉圧力容器1内の構造物や原子炉圧力容器1の内壁などに取り付けられる。アンテナ手段31は、原子炉圧力容器1の内部の水面16に対してマイクロ波を投射し、その反射波が受信できるようにパラボラアンテナの形状や向きが設定されている。アンテナ手段31は、ケーブル伝送手段15から分離しているため、構造が簡単で定期検査時における保守が容易である。
The antenna means 31 is constituted by a parabolic antenna and is attached to a structure in the
有線中継手段32は、複雑な経路を伝送する場合などに、情報無線伝送手段21a,21bや無線操作手段22a,22bの伝送信号の増幅および伝送を行う装置である。有線中継手段32は、無線送受信装置と信号伝送ケーブルで構成され、信号伝送ケーブルによって無線受信装置と無線送信装置の間の有線通信を行う。信号伝送ケーブルは、他の計装配線と同様に敷設でき、また光信号に変換して光ファイバーケーブルで伝送することもできる。また、前記無線中継手段23と同様、有線中継手段32は、複数設置することができ、伝送路の多重化や多経路化、複数の場所への同時配信も可能である。
The wired relay means 32 is an apparatus that amplifies and transmits the transmission signals of the information wireless transmission means 21a and 21b and the wireless operation means 22a and 22b when transmitting a complicated route. The
(作用)
マイクロ波源11によってパルス発振されたマイクロ波は、導波伝送手段30によって原子炉圧力容器1の外壁13まで効率的に伝送され、ケーブル伝送手段15によって原子炉圧力容器1の内部へ伝送される。原子炉圧力容器1の内部では、ケーブル伝送手段15が一次放射器となってマイクロ波が放射され、アンテナ手段31で反射して原子炉圧力容器1の内部の水面16に対してマイクロ波が投射される。水面で反射したマイクロ波は、アンテナ手段31で反射し、一次放射器のケーブル伝送手段15で受信され、原子炉圧力容器1の外部へ伝送される。そして、原子炉圧力容器1の外部へ伝送された反射マイクロ波は、導波伝送手段30を導波後、導波分岐手段18を通って検知手段19で検知される。検知信号が小さい場合は、第1の実施の形態と同様、マイクロ波の周波数を変えてマイクロ波の伝送損失を小さくし、検知信号が大きくなるようにする。水位演算手段20では、図3に示したような結果が得られるため、不連続点29の時間とマイクロ波の伝搬速度から水位を求める。ここで、不連続点29が不明確な場合は、上述したようにマイクロ波の周波数を変更して明確になるようにする。
(Function)
The microwave pulsated by the
求められた水位は、時間や場所、マイクロ波源11の設定、その他必要な情報が付加され、情報無線伝送手段21aから有線中継手段32を経由し、情報無線伝送手段21bへ無線伝送され、中央操作室や管理区域外などの場所において、水位やその他の情報を効率的かつ経済的に入手する。なお、有線中継手段32の部分は、信号伝送ケーブルであるため、複雑な経路であっても伝送が容易であり、また既設の計装配線の利用も可能である。
The obtained water level is added with time, place, setting of the
(効果)
本実施の形態によれば、原子炉圧力容器1の内部の水位を計測するためにマイクロ波を用い、導波管と同軸ケーブルを用いてマイクロ波を原子炉圧力容器1の内部へ伝送し、原子炉圧力容器1内の水面16で反射したマイクロ波から水位を計測することによって、計装配管の数を低減でき、また駆動機構や複数のセンサが不必要であるため、原子炉の構造が複雑になることがない簡素な原子炉水位の測定装置を提供することができる。
(effect)
According to the present embodiment, the microwave is used to measure the water level inside the
また、原子炉圧力容器1内のアンテナ手段31が、原子炉圧力容器1内の構造物や原子炉圧力容器1の内壁などに取り付けられ、マイクロ波を原子炉圧力容器1の内部へ伝送するケーブル伝送手段15と分離しているため、構造が簡単で定期検査時における保守が容易である。
Further, the antenna means 31 in the
さらに、中央操作室や管理区域外などが複雑な経路の先にある場合においても、これらの場所で水位やその他の情報の把握が可能であり、簡素な原子炉水位の測定装置を提供することができる。加えて、離れた各々の場所において、水位やその他の情報を同時に把握することもできる。 Furthermore, even when the central control room or outside the control area is at the end of complicated routes, the water level and other information can be grasped at these locations, and a simple reactor water level measurement device should be provided. Can do. In addition, the water level and other information can be grasped simultaneously at each remote location.
(第3の実施の形態)
(構成)
次に図5を用いて本発明の第3の実施の形態の原子炉水位の測定装置を説明する。なお第1、第2の実施の形態と同じ構成には同じ符号を付して重複する説明は省略する。
(Third embodiment)
(Constitution)
Next, a reactor water level measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st, 2nd embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施の形態の原子炉水位の測定装置は、原子炉圧力容器1の外側に設置され、原子炉圧力容器1の内部の水位を計測するためのマイクロ波を発生するマイクロ波源11と、原子炉圧力容器1の外壁13までマイクロ波を導波管伝送する導波伝送手段30と、原子炉圧力容器1の外壁13において導波伝送手段30に接続され、原子炉圧力容器1の内部まで貫通し、原子炉圧力容器1の内部へマイクロ波を伝送するケーブル伝送手段15と、原子炉圧力容器1内の構造物に取り付けられ、ケーブル伝送されたマイクロ波を無線送受信するアンテナ手段31と、同様に圧力容器内の構造物に取り付けられ、アンテナ手段31から投射されたマイクロ波を反射させて水面16へ投射する反射手段33a,33bと、水面16に浮いてマイクロ波を反射する浮付きの反射手段33cと、浮付きの反射手段33cで反射し、さらに反射手段33a,33bで反射してアンテナ手段31で受信され、ケーブル伝送手段15によって原子炉圧力容器1の外部の導波伝送手段30へ伝送された水面16からの反射マイクロ波を分岐し導波する導波分岐手段18と、導波分岐手段18によって導波された水面16からの反射マイクロ波を検知する検知手段19と、検知された反射マイクロ波から原子炉圧力容器1の内部の水位を演算して求める水位演算手段20と、水位の演算結果を無線で情報伝送する情報無線伝送手段21a,21bと、無線伝送の一部または全てを有線で伝送する有線中継手段32と、から構成されている。
The reactor water level measuring apparatus according to the present embodiment is installed outside the
本実施の形態の場合、アンテナ手段31は、反射手段33a,33bや浮付きの反射手段33cによる多重反射を用いた無線送受信ができるようにパラボラアンテナの形状や向きが設定されている。
In the case of the present embodiment, the shape and orientation of the parabolic antenna are set so that the antenna means 31 can perform wireless transmission and reception using multiple reflections by the reflecting means 33a and 33b and the floating reflecting
反射手段33a,33bは、平板形状やパラボラ形状の導体で構成され、気水分離器や蒸気発生器などの原子炉圧力容器1内の構造物34や原子炉圧力容器1の内壁などに取り付けられる。また、状況に応じて原子炉圧力容器1内の構造物34の表面や原子炉圧力容器1の内壁表面などを反射手段とすることもできる。
The reflecting means 33a and 33b are made of a flat or parabolic conductor, and are attached to a
浮付きの反射手段33cは、平板形状やパラボラ形状の導体に浮きを取り付けて構成され、水面16に浮くようになっている。
The floating reflecting means 33 c is configured by attaching a float to a flat plate-shaped or parabolic conductor, and floats on the
(作用)
マイクロ波源11によってパルス発振されたマイクロ波は、導波伝送手段30によって原子炉圧力容器1の外壁13まで効率的に伝送され、ケーブル伝送手段15によって原子炉圧力容器1の内部へ伝送される。原子炉圧力容器1の内部では、ケーブル伝送手段15の先端から放射されたマイクロ波が、アンテナ手段31で反射し、続いて反射手段33a,33bの間で多重反射を繰り返して水面16へ投射される。水面16へ投射されたマイクロ波は、水面16の浮付きの反射手段33cで反射し、さらに反射手段33a,33bの間で多重反射を繰り返してアンテナ手段31へ入射され、ケーブル伝送手段15で受信される。受信された水面反射のマイクロ波は、第2の実施の形態におけると同様の作用によって検知手段19で検知される。
(Function)
The microwave pulsated by the
本実施の形態においては、反射手段33a,33bや浮き付きの反射手段33cによってマイクロ波が効率的に反射されるため、検知手段19では、高SN比の検知信号を得ることができ、図3に示した不連続点29とマイクロ波の伝搬速度から水位を求める。ここで、不連続点29が不明確な場合は、第1、第2の実施の形態と同様にマイクロ波の周波数を変更して明確になるようにする。
In the present embodiment, since the microwaves are efficiently reflected by the reflecting means 33a and 33b and the floating reflecting
そして、情報無線伝送手段21a,21bおよび有線中継手段32を用い、無線および有線で情報伝送することにより、中央操作室や管理区域外などの場所において、水位やその他の情報を取得する。 Then, by using the information wireless transmission means 21a, 21b and the wired relay means 32 to transmit information wirelessly and by wire, the water level and other information are acquired in places such as the central operation room and outside the management area.
(効果)
本実施の形態によれば、原子炉圧力容器1の内部の水位を計測するためにマイクロ波を用い、導波管と同軸ケーブルを用いてマイクロ波を原子炉圧力容器1の内部へ伝送し、炉内構造物や水面に設けた反射手段33a,33b,33cによってマイクロ波を効率的に反射し、水面で反射するマイクロ波から水位を計測することによって、計装配管の数を低減でき、また駆動機構や複数のセンサが不必要となり、さらに高SN比の計測が可能であることからマイクロ波源が大型化することなく、原子炉の構造が複雑になることがない簡素な原子炉水位の測定装置を提供することができる。
(effect)
According to the present embodiment, the microwave is used to measure the water level inside the
(第4の実施の形態)
(構成)
次に図6を用いて本発明の第4の実施の形態の原子炉水位の測定装置を説明する。なお第1から第3の実施の形態と同じ構成には同じ符号を付して重複する説明は省略する。
(Fourth embodiment)
(Constitution)
Next, a reactor water level measuring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st-3rd embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施の形態の原子炉水位の測定装置は、原子炉圧力容器1の外側に設置され、原子炉圧力容器1の内部の水位を計測するためのマイクロ波を発生するマイクロ波源11と、原子炉圧力容器1の外壁13までマイクロ波を導波管伝送する導波伝送手段30と、原子炉圧力容器1の外壁13において導波伝送手段30に接続され、原子炉圧力容器1の内部まで貫通し、原子炉圧力容器1の内部へマイクロ波を伝送するケーブル伝送手段15と、原子炉圧力容器1内に設置され、ケーブル伝送されたマイクロ波を導波送受信し、水面16の水位に応じて水没する長さが変化する導波送受信手段35と、導波送受信手段35の水没長さに応じて共振し、ケーブル伝送手段15によって圧力容器1の外部の導波伝送手段30へ伝送されたマイクロ波を分岐し導波する導波分岐手段18と、導波分岐手段18によって導波されたマイクロ波を検知する検知手段19と、検知されたマイクロ波の共振周波数から原子炉圧力容器1の内部の水位を演算して求める水位演算手段20と、水位の演算結果を無線で情報伝送する情報無線伝送手段21a,21bと、無線伝送の一部または全てを有線で伝送する有線中継手段32と、から構成されている。
The reactor water level measuring apparatus according to the present embodiment is installed outside the
本実施の形態の場合、水位演算手段20は、図7に示すようにマイクロ波の周波数と信号強度の関係を求める信号処理装置で構成される。導波送受信手段35において、水面16を反射端としてマイクロ波の共振が発生するため、共振周波数36が生じる。
In the case of the present embodiment, the water level calculation means 20 is constituted by a signal processing device that obtains the relationship between the frequency of the microwave and the signal intensity as shown in FIG. In the waveguide transmission / reception means 35, the resonance of the microwave occurs because the resonance of the microwave occurs with the
導波送受信手段35は、図8に示すように、下端に端部開口37を有し上端に上部開口38を有する中空構造の導体で構成され、原子炉圧力容器1内に設置されて水面16の水位に応じて水没する長さが変わり、下端の開口37から水が水位と同じ高さまで浸入し、上部の開口38から高温高圧の蒸気が抜けるようになっている。そして水位に依存する周波数で共振する。共振周波数36と水位の関係は予め測定しておく。
As shown in FIG. 8, the waveguide transmission / reception means 35 is configured by a hollow conductor having an
(作用)
マイクロ波源11によって連続発振されたマイクロ波は、導波伝送手段30によって原子炉圧力容器1の外壁13まで伝送され、ケーブル伝送手段15によって原子炉圧力容器1の内部の導波送受信手段35へ伝送される。導波送受信手段35では水面16の水位に応じた周波数で共振が生じる。
(Function)
The microwave continuously oscillated by the
ここで、マイクロ波の周波数を走査しながら、ケーブル伝送手段15から原子炉圧力容器1の外部へ伝送され、導波伝送手段30を導波後、導波分岐手段18によってマイクロ波を検知手段19で検知する。導波送受信手段35によってマイクロ波の効率的な伝送が可能であり、検知手段19は高SN比の検知信号が得られる。
Here, while scanning the frequency of the microwave, it is transmitted from the cable transmission means 15 to the outside of the
水位演算手段20では、図7に示すような結果が得られ、共振周波数36が導波送受信手段35の共振周波数を示すため、予め測定してある共振周波数と水位の関係から実際の水位を求める。
In the water level calculation means 20, the result as shown in FIG. 7 is obtained, and the
求められた水位は、時間や場所、マイクロ波源11の設定、その他必要な情報が付加され、情報無線伝送手段21aから有線中継手段32を経由し、情報無線伝送手段21bへ無線伝送され、中央操作室や管理区域外などの場所において、水位やその他の情報を取得する。
The obtained water level is added with time, place, setting of the
(効果)
本実施の形態によれば、原子炉圧力容器1の内部の水位を計測するためにマイクロ波を用い、導波管と同軸ケーブルを用いてマイクロ波を原子炉圧力容器1の内部へ伝送し、マイクロ波を効率的に伝送する導波送受信手段35において水面で共振するマイクロ波の共振周波数から水位を計測するので、計装配管の数を低減でき、また駆動機構や複数のセンサが不必要となる。さらに高SN比のマイクロ波検知が可能であることからマイクロ波源が大型化することなく、高精度の水位計測が可能となり、原子炉の構造が複雑になることがない簡素な原子炉水位の測定装置を提供することができる。
(effect)
According to the present embodiment, the microwave is used to measure the water level inside the
1…原子炉圧力容器、1a…炉心、1b…冷却材、2,3,4…計装配管、5…凝縮槽、6,7,8…差圧計、9…熱電対式センサ、10…被覆管、11…マイクロ波源、12…導波伝送手段、13…圧力容器の外壁、14a,14b…無線伝送手段、15…ケーブル伝送手段、16…水面、17…アンテナ手段、18…導波分岐手段、19…検知手段、20…水位演算手段、21a,21b…情報無線伝送手段、22a,22b…無線操作手段、23…無線中継手段、24,26…導体、25,27…鉱物性絶縁体、28…ステンレスシース、29…不連続点、30…導波伝送手段、31…アンテナ手段、32…有線中継手段、33a,33b,33c…反射手段、34…炉内構造物、35…導波送受信手段、36…共振周波数、37…端部開口、38…上部開口。
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