JP2009192055A - 配管破断検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 微小な破断が生じても円周方向破断に至らないようにした状態で速やかに検知できるようにする。
【解決手段】 破断想定配管９における想定破断個所１０の両側近傍の外周面に、周方向所要間隔でラグ１１ａと１１ｂをそれぞれ設ける。配管長手方向に対応するラグ１１ａと１１ｂ同士を、配管長手方向と平行に延びる拘束ロッド１２を介して連結する。更に、破断想定配管９における想定破断個所１０の周りにボックス１３を気密に設け、このボックス１３に温度・湿度センサ１４を設置して、配管破断検知装置を形成する。破断想定配管９の想定破断個所１０に生じる微小な破断は、拘束ロッド１２の引っ張り強度に基いて円周方向破断への成長を阻止し、この微小な破断から漏れる流体を、密閉したボックス内で温度・湿度センサにより検出させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラントにおける圧力容器のノズルに取り付けられた配管の破断を検知するための配管破断検知装置に関するものである。

一般に、配管の破断に関しては、２０年ほど前から、配管の材料として広く用いられているステンレス鋼や炭素鋼には靭性があるため、大きな破断事故が生じる前には、先ず、微小な亀裂が生じて、そこから少量の液体、たとえば、上記配管の場合は蒸気が凝縮した水が漏洩するようになるため、その漏洩した液体を、たとえば、液面計や、原子力施設の場合は、放射能濃度の変化に基いて感知して、その配管系統の運転を停止すればよいという破断前漏洩（Leak Before Break：ＬＢＢ）の概念によりプラントの設計が行われてき
た。

ところで、従来の原子力発電所の原子炉格納容器内の配管からの流体の漏洩検知システムとしては、図３に示す如く、原子炉圧力容器１が設置してある原子炉格納容器２の底部にドレンサンプ３を設けて、このドレンサンプ３におけるドレン量の増加を漏洩検知装置４で検知する構成のものが従来提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

なお、従来、各種プラントにて圧力配管のような配管が円周方向破断すると、該配管の破断口側の端部が、破断口からの圧力流体の流出に伴うジェット力によって鞭打つように振れ回る虞があることに鑑みて、この破断管の振れ回りによって周辺機器や付近に配してある別の重要配管等に衝突する等の影響が生じないようにするための対策として、上記破断想定配管に、図４（イ）（ロ）にその一例の概略を示す如きパイプホイップレストレイント５を付設することが行われてきている。

上記パイプホイップレストレイント５は、図４（イ）（ロ）に示す如く、所要の曲率で半円状に湾曲する湾曲部６ａと、該湾曲部６ａの両端にそれぞれ連なる所要の長さ寸法の直線部６ｂとからなるＵロッド６を、該Ｕロッド６の湾曲部６ａが破断想定配管９が破断した場合に振れる側（図４（イ）（ロ）では上側）の外周を所定の隙間を隔てて取り囲むようにした姿勢で、配管の長手方向に複数本（図では５本）並べて配置すると共に、上記各Ｕロッド６の各直線部６ｂの先端にそれぞれ設けてある図示しないピン孔を備えた接続部６ｃを、所要の固定部に設置したクレビス７に、ピン８を介してそれぞれ連結した構成としてある（たとえば、特許文献２参照）。

以上の構成としてあるパイプホイップレストレイント５によれば、破断想定配管９が破断して、該配管９の破断口側の端部が、破断口より流出する圧力流体のジェット力によって振れるときには、先ず、この振れる配管９を上記各Ｕロッド６の湾曲部６ａの内側に衝突させて受け止めた後、上記各Ｕロッド６が上記破断した配管９の振れに応じて弾性変形から塑性変形することで、上記配管９の運動エネルギーの一部を吸収し、更に、上記湾曲部６ａの内側で上記破断した配管９と接している状態の各Ｕロッド６の直線部６ｂが引き伸ばされるように塑性変形することで、上記配管９の運動エネルギーの残りを吸収するようにして、上記破断した配管９の振れ回りを阻止できるようにしてある。このとき、破断した配管９からは高温高圧流体が噴出し、破断管は一定距離動く。

特開平８−２８５７１７号公報 特開昭６３−１９０９９６号公報

ところが、上記図３に示したような配管からの流体の漏洩検知システムでは、原子炉格納容器２内の所要の配管からの流体の漏洩が漏洩検知装置４で検知されるためには、上記原子炉格納容器２内の所要の配管から漏洩した流体が、上記原子炉格納容器２内でドレンサンプ３まで移動した後、該ドレンサンプ３に溜まるドレンの液位変化が上記漏洩検知装置４で検知可能なレベルに達する必要があることから、上記所要の配管からの流体の漏洩が発生した時点から、上記漏洩検知装置４により検知が行われるまでに時間遅れが生じるという問題がある。更に、上記漏洩検知装置４による配管からの流体の漏洩量の検知精度が、数リットルもの量になってしまう。

しかし、配管を流通する流体が乱流を生じること等により、長期的に配管の周面の肉厚が削られて、大きな面積に亘って薄くなっている場合には、上記破断前漏洩の概念による微小孔が生じてから配管破断に至るまでの余裕時間は短いと考えられる。すなわち、たとえば、配管の円周方向破断では、微小な破断の発生から１／１０００秒程度で完全破断に至ると想定しているため、上記図３に示したような配管からの流体の漏洩検知システムでは対応が困難である。

一方、特許文献２に示されたようなパイプホイップレストレイント５は、Ｕロッド６の弾性変形と直線部６ｂが引き延ばされるという塑性変形で、破断した配管９を受け止めてその運動エネルギーを吸収させるようにしてあるため、原理的に上記破断想定配管９のある程度の挙動を許容する構成となっている。そのために、該破断想定配管９のある程度の挙動範囲には、他の配管や機器を設置することができないという問題がある。

又、上記従来のパイプホイップレストレイント５は、破断想定配管９の円周方向破断が生じた後に該配管９の振れ回りを抑えるものであるが、この配管２の円周方向破断が生じて時点では、破断面が完全に離れてしまうため、流体の流出（漏洩）量が多くなってしまうという問題もある。

そこで、本発明は、破断想定配管に想定される破断個所に微小な破断が生じても、これが円周方向破断に至る虞を阻止できるようにすると共に、上記破断想定配管に想定される破断個所における微小な破断を検知できるようにするための配管破断検知装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、破断想定配管における想定破断個所の両側近傍位置の外周面に、周方向に所要ピッチでラグをそれぞれ設け、上記想定破断個所を挟んで配管長手方向に対応するラグ同士を、配管長手方向に延びる拘束ロッドを介して連結し、更に、破断想定配管における想定破断個所の回りに、ボックスを密閉できるよう取り付けると共に、該ボックスに、上記破断想定配管における想定破断個所に生じる破断個所より漏洩する流体を検出できるようにしたセンサを取り付けてなる構成とする。

又、上記構成における拘束ロッドを、長手方向の両端部にラグにボルト止めするためのボルト孔を備えてなる構成とし、且つ上記長手方向両端部のボルト孔のうち、少なくとも一方を拘束ロッドの長手方向に所要寸法延びる長孔とした構成とする。

本発明の配管破断検知装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）破断想定配管における想定破断個所の両側近傍位置の外周面に、周方向に所要ピッチでラグをそれぞれ設け、上記想定破断個所を挟んで配管長手方向に対応するラグ同士を、配管長手方向に延びる拘束ロッドを介して連結し、更に、破断想定配管における想定破断個所の回りに、ボックスを密閉できるよう取り付けると共に、該ボックスに、上記破断想定配管における想定破断個所に生じる破断個所より漏洩する流体を検出できるようにしたセンサを取り付けてなる構成としてあるので、破断想定配管の想定破断個所に微小な破断が生じても、拘束ロッドの引っ張り強さに基いて、上記微小な破断が円周方向破断へ成長する虞を未然に防止でき、該微小な破断から漏出する流体の漏洩量も微小なままに抑えることができる。
（２）更に、上記破断想定配管における想定破断個所は、密閉されたボックスで覆ってあるため、上記想定破断個所に生じた微小な破断からの流体の流出量が微小であっても、該ボックスに設けてあるセンサにより直ちに検出を行うことができる。これにより、プラント等の運転を停止することが可能となる。
（３）拘束ロッドを、長手方向の両端部にラグにボルト止めするためのボルト孔を備えてなる構成とし、且つ上記長手方向両端部のボルト孔のうち、少なくとも一方を拘束ロッドの長手方向に所要寸法延びる長孔とした構成とすることにより、破断想定配管における該拘束ロッドを介して連結したラグ同士の間の部分の熱膨張、熱収縮を許容できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１及び図２（イ）（ロ）は本発明の配管破断検知装置の実施の一形態を示すもので、以下のようにしてある。

すなわち、破断が想定される配管（破断想定配管）９における円周方向破断が生じると想定される個所（以下、想定破断個所と云う）１０の長手方向一端側近傍位置の外周面に、周方向所要間隔、たとえば、周方向９０度間隔で、ラグ１１ａをそれぞれ設けると共に、上記破断想定配管９における想定破断個所１０の長手方向他端側近傍位置の外周面で且つ上記各ラグ１１ａと配管長手方向に対応する位置に、上記ラグ１１ａと同様のラグ１１ｂをそれぞれ設けて、配管長手方向に対応する上記ラグ１１ａと１１ｂ同士を、配管長手方向と平行に延びる拘束ロッド１２を介して連結する。更に、上記破断想定配管９における想定破断個所１０の周囲に、上記ラグ１１ａ，１１ｂ及び拘束ロッド１２ごと気密に覆うためのボックス１３を設け、該ボックス１３に、温度と湿度を検出するための温度・湿度センサ１４を設置してなる構成とする。

詳述すると、上記各ラグ１１ａ，１１ｂには、図２（イ）に示す如く、ボルト孔１５を設けて、図２（ロ）に示す如き拘束ロッド１２の両端部に設けてあるボルト孔１６を、それぞれボルト１７（図１参照）を介して固定できるようにしてある。これにより、上記拘束ロッド１２の引っ張り強さに基いて、上記配管長手方向に対応するラグ１１ａと１１ｂ同士の間隔が開くことを阻止することで、上記破断想定配管９における上記ラグ１１ａと１１ｂ同士の間に位置する部分が伸び方向へ変形する虞を阻止できるようにしてある。

又、上記拘束ロッド１２は、図２（ロ）に示す如く、両端部のボルト孔１６のいずれか一方又は双方を、長手方向にやや延びる長孔として、上記破断想定配管９における該拘束ロッド１２を介して連結するラグ１１ａと１１ｂ同士の間の部分の熱膨張、熱収縮を許容できるようにしてある。なお、図２（ロ）では上記拘束ロッド１２の両端部のボルト孔１６を共に長孔とした場合について示してある。

以上の構成としてある配管破断装置を使用する場合は、上記温度・湿度センサ１４を、上記破断想定配管９の配管系統の運転を制御するための図示しない制御装置に接続して、上記温度・湿度センサ１４を介して上記ボックス１３内の温度と湿度を監視するようにしておく。

この状態で上記破断想定配管９における想定破断個所１０に微小な破断が生じると、該微小な破断個所は円周方向破断へ成長しようとするが、上記拘束ロッド１２の引っ張り強さに基いて、上記破断想定配管９におけるラグ１１ａと１１ｂとの間の部分の伸び方向への変形が拘束されているため、上記想定破断個所１０に生じる微小な破断は、直ぐに円周方向破断に成長することができなくなる。

したがって、上記想定破断個所１０に生じた微小な破断は、上記拘束ロッド１２の引っ張り強さによって上記破断想定配管９におけるラグ１１ａと１１ｂとの間の部分の伸び方向への変形が拘束されている間は微小な破断のまま保持されるようになり、このため、該微小な破断から漏出する流体の漏洩量も微小なまま抑えられる。又、破断管も動かない。

更に、上記破断想定配管９における想定破断個所１０は、密閉されたボックス１３で覆ってあるため、上記想定破断個所１０に生じた微小な破断からの流体の流出量が微小であっても、上記密閉されたボックス１３内の温度や湿度に対する影響は大きくなるため、上記微小な破断からの流体の漏洩が微小であっても、直ちに該ボックス１３に設けてある上記温度・湿度センサ１４により検出を行うことができるようになる。

したがって、上記温度・湿度センサ１４からの検出信号に基いて上記破断想定配管９における想定破断個所１０に微小な破断が生じて、流体の微小な漏洩が生じていると判断された場合には、上記図示しない制御装置にて、上記破断想定配管９の配管経路の運転を直ちに停止させるようにすればよい。

このように、本発明の配管破断検知装置によれば、破断想定配管９の想定破断個所１０にたとえ微小な破断が生じても、この微小な破断が円周方向破断へ成長する虞を未然に防止できるため、上記破断想定配管９の円周方向破断による振れ回りの挙動を防止できて、周辺機器や他の配管を上記破断想定配管９の近傍に設置することが可能になる。

又、上記破断想定配管９の想定破断個所１０に生じる微小な破断が円周方向破断へ成長する虞を未然に防止できるため、流体の流出（漏洩）量を少なく抑えることができる。

更に、上記ボックス１３に設けた温度・湿度センサ１４により、上記破断想定配管９の想定破断個所１０に生じる破断を速やかに検知することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、上記実施の形態では、破断想定配管９の想定破断個所１０として配管の曲がり部分を例示したが、プラントで用いられている配管における破断の虞が想定される個所であれば、溶接線個所や、Ｔ分岐やオリフィスの下流側で配管を流れる流体に乱流が生じている個所、更には、直管であっても、配管を流通する流体の流れに生じた乱流が収まりきらない個所を想定破断個所１０とするようにしてもよい。

破断想定配管９の想定破断個所１０の径寸法、内部を流通する流体の圧力や温度等に応じて、上記破断想定配管９の周方向におけるラグ１１ａ，１１ｂ及び拘束ロッド１２の配置数、配置間隔は適宜変更してもよい。

ラグ１１ａ，１１ｂの形状や拘束ロッド１２の太さや形状等は適宜変更してもよい。

ボックス１３は、破断想定配管９の想定破断個所１０を、ラグ１１ａ，１１ｂ及び拘束ロッド１２ごと覆って密閉できるようにしてあれば、破断想定配管９の配置や形状等に応じて該ボックス１３の形状は適宜変更してよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の配管破断検知装置の実施の一形態を示す一部切断概略側面図である。 図１の装置の要部を示すもので、（イ）は破断想定配管の想定破断個所の両側に設けたラグを拡大して示す側面図、（ロ）は拘束ロッドを拡大して示す側面図である。 従来提案されている配管からの流体の漏洩検知システムを示す概要図である。 従来のパイプホイップレストレイントを示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向矢視図である。

符号の説明

９ 破断想定配管
１０ 想定破断個所
１１ａ，１１ｂ ラグ
１２ 拘束ロッド
１３ ボックス
１４ 温度・湿度センサ（センサ）
１６ ボルト孔
１７ ボルト

Claims (2)

1. 破断想定配管における想定破断個所の両側近傍位置の外周面に、周方向に所要ピッチでラグをそれぞれ設け、上記想定破断個所を挟んで配管長手方向に対応するラグ同士を、配管長手方向に延びる拘束ロッドを介して連結し、更に、破断想定配管における想定破断個所の回りに、ボックスを密閉できるよう取り付けると共に、該ボックスに、上記破断想定配管における想定破断個所に生じる破断個所より漏洩する流体を検出できるようにしたセンサを取り付けてなる構成を有することを特徴とする配管破断検知装置。
2. 拘束ロッドを、長手方向の両端部にラグにボルト止めするためのボルト孔を備えてなる構成とし、且つ上記長手方向両端部のボルト孔のうち、少なくとも一方を拘束ロッドの長手方向に所要寸法延びる長孔とした請求項１記載の配管破断検出装置。

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