JP2012211774A - Device and method for detecting sodium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サンプリング気体中のナトリウムを検出するナトリウム検出装置に関する。 The present invention relates to a sodium detector that detects sodium in a sampling gas.
高速炉プラントをはじめとするナトリウムを扱う施設において、万が一ナトリウムの漏えいが発生した場合、プラント冷却上、或いは、施設内の機器に損害を与える可能性があるため、漏えいナトリウムを早期に検出する必要がある。現在、ナトリウムを検出する手段として、ガスサンプリング型としては、イオン式測定器を用いることが一般的である。 In sodium handling facilities such as fast reactor plants, if sodium leakage occurs, there is a possibility of damage to plant cooling or equipment in the facility, so it is necessary to detect leaked sodium early. There is. At present, as a means for detecting sodium, an ion measuring instrument is generally used as a gas sampling type.
ナトリウム漏えいが発生したとき、ナトリウムはナトリウムエアロゾルとして空気中を浮遊する。このナトリウムエアロゾルを含んだ気体をサンプリング気体として捕集してイオン式測定器に導入する。イオン式測定器は、イオンを発生させるイオン源と、イオン電流を測定するイオン電流測定器とから構成される。イオン源はサンプリング気体にイオンを供給し、ナトリウムエアロゾルにイオンを吸着させる。イオン源が供給したイオンのうちナトリウムエアロゾルに吸着しなかった残留イオンがイオン電流測定器内に導入される。 When sodium leakage occurs, sodium floats in the air as a sodium aerosol. The gas containing this sodium aerosol is collected as a sampling gas and introduced into an ion measuring device. The ion type measuring device includes an ion source that generates ions and an ion current measuring device that measures an ion current. The ion source supplies ions to the sampling gas and adsorbs the ions to the sodium aerosol. Of the ions supplied from the ion source, residual ions that have not been adsorbed to the sodium aerosol are introduced into the ion current measuring device.
イオン電流測定器は、内部の電極に電圧を印加し、残留イオンのみが電極に引きつけられイオン電流として測定される。ナトリウムを含まない校正用気体を測定したときのイオン電流を基準電流値として、測定されたイオン電流と基準電流値との差分をイオンのナトリウムへの吸着によるイオン電流の減少量として演算し、これに濃度換算計数を乗することによってナトリウム濃度を演算する。 The ion current measuring device applies a voltage to an internal electrode, and only residual ions are attracted to the electrode and measured as an ion current. Calculate the difference between the measured ionic current and the reference current value as the amount of decrease in the ionic current due to the adsorption of ions to sodium, using the ionic current when measuring the calibration gas that does not contain sodium as the reference current value. The sodium concentration is calculated by multiplying by the concentration conversion count.
しかし、イオン源から供給されるイオンは、ナトリウムエアロゾル以外のエアロゾル等にも吸着するため、サンプリングした気体にナトリウムエアロゾル以外のエアロゾル等が含まれていたとき、イオン電流が減少してナトリウムの誤検出をする可能性がある。さらに、イオン式測定器は温度や圧力等の環境要因の影響を受けやすいため、検出ミスまたは誤検出をする可能性もある。 However, since ions supplied from the ion source are also adsorbed to aerosols other than sodium aerosol, when the sampled gas contains aerosols other than sodium aerosol, the ion current decreases and sodium is detected incorrectly. There is a possibility of doing. Furthermore, since the ion measuring instrument is easily affected by environmental factors such as temperature and pressure, there is a possibility of erroneous detection or erroneous detection.
そこで、イオン式測定器に加えて、サンプリング気体に赤外レーザ光を照射してナトリウムを励起させ、ナトリウムが基底状態へ遷移する際の発光量を測定することによりナトリウムを検出するレーザ式測定器を設け、イオン式測定器においてナトリウムを検出したときにレーザ式測定器を動作させ、イオン式測定器のナトリウム検出の確認を行う技術が開発されている(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, in addition to the ion measuring instrument, a laser measuring instrument that detects sodium by irradiating a sampling gas with infrared laser light to excite sodium and measuring the amount of light emitted when sodium transitions to the ground state. And a technique for operating the laser-type measuring device when sodium is detected in the ion-type measuring device and confirming sodium detection of the ion-type measuring device has been developed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、上述した特許文献1に記載の技術は、サンプリング気体中にナトリウムが含まれているにも関わらず、イオン測定器が温度や圧力等の環境要因の影響、またはイオン測定器の故障によりナトリウムを検出しないときには、レーザ式測定器での測定は行わないために装置全体としてナトリウムを検出することができないという課題があった。さらにレーザ式測定器は、イオン式測定器に比べて構成が複雑であるため、1つのイオン式測定器に対して1つのレーザ式測定器を設けることは設備の増大を招いていた。
However, although the technique described in
そこで、本発明は、簡易な設備でナトリウム検出の精度が高いナトリウム検出装置の提供を目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the sodium detection apparatus with high precision of sodium detection with simple equipment.
上記目的を達成するために、本発明のナトリウム検出装置は、サンプリング気体をサンプリング口から捕集する複数のサンプリング配管と、複数のサンプリング配管の各々に設けられ、イオン源からサンプリング気体にイオンを供給してイオン化し、残留イオンを電流測定値として測定する複数のイオン式測定器と、この複数のイオン式測定器から電流測定値を受信し、さらに基準電流値および濃度換算計数を用いて、複数のサンプリング気体中のナトリウム濃度を各々イオン式ナトリウム濃度演算結果として演算するイオン式ナトリウム濃度演算装置と、複数のサンプリング配管を合流させ、サンプリング気体を混合して混合気体とすることができる合流配管と、この合流配管において設けられ、混合気体にレーザを照射して励起させ、混合気体が励起状態から基底状態へ遷移する際の発光量を発光量測定値として測定するレーザ式測定器と、このレーザ式測定器から発光量測定値を受信し、発光量測定値に対するナトリウム量のデータを用いて、混合気体の中のナトリウム濃度をレーザ式ナトリウム濃度演算結果として演算するレーザ式ナトリウム濃度演算装置と、イオン式ナトリウム濃度演算装置からイオン式ナトリウム濃度演算結果を受信し、さらにレーザ式ナトリウム濃度演算装置からレーザ式ナトリウム濃度演算結果を受信し、イオン式ナトリウム濃度演算結果およびレーザ式ナトリウム濃度演算結果がそれぞれ所定のナトリウム検出用閾値を上回ることによって、サンプリング気体中にナトリウムが含まれることを判定する警報判定装置とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the sodium detector of the present invention is provided in each of a plurality of sampling pipes that collect sampling gas from a sampling port and a plurality of sampling pipes, and supplies ions to the sampling gas from an ion source. A plurality of ion-type measuring devices that measure the residual ions as current measurement values, receive current measurement values from the plurality of ion-type measurement devices, and further use a reference current value and a concentration conversion count. An ionic sodium concentration calculation device that calculates the sodium concentration in each sampling gas as an ionic sodium concentration calculation result, and a merging pipe that joins a plurality of sampling pipes and mixes the sampling gases into a mixed gas Provided in this merging pipe and excited by irradiating the mixed gas with a laser. A laser-type measuring device that measures the amount of light emitted when the gas transitions from the excited state to the ground state as a light-emitting amount measurement value, and receives the light-emitting amount measurement value from this laser-type measuring device. Laser type sodium concentration calculation device that calculates the sodium concentration in the gas mixture as the laser type sodium concentration calculation result using the data, and receives the ionic type sodium concentration calculation result from the ionic type sodium concentration calculation unit. The sampling gas contains sodium by receiving the laser-type sodium concentration calculation result from the sodium concentration calculation device, and the ionic-type sodium concentration calculation result and the laser-type sodium concentration calculation result exceeding the predetermined sodium detection threshold value, respectively. And an alarm judgment device for judging
さらに、本発明のナトリウム検出方法は、複数のナトリウム検出箇所におけるサンプリング気体を各々サンプリング配管のサンプリング口から捕集する工程と、複数のサンプリング配管の各々に設けられたイオン式測定器によって、イオン源からサンプリング気体にイオンを供給してイオン化し、残留イオンを電流測定値として測定する工程と、複数のイオン式測定器から電流測定値を受信し、複数のサンプリング気体中のナトリウム濃度を各々イオン式ナトリウム濃度演算結果として演算する工程と、複数のサンプリング配管を合流させた合流配管において、サンプリング気体を混合して混合気体とする工程と、合流配管において設けられるレーザ式測定器によって、混合気体にレーザを照射し、混合気体が励起状態から基底状態へ遷移するときの発光量を発光量測定値として測定する工程と、レーザ式測定器から発光量測定値を受信し、混合気体の中のナトリウム濃度をレーザ式ナトリウム濃度演算結果として演算する工程と、イオン式ナトリウム濃度演算装置からイオン式ナトリウム濃度演算結果を受信し、さらにレーザ式ナトリウム濃度演算装置からレーザ式ナトリウム濃度演算結果を受信し、イオン式ナトリウム濃度演算結果およびレーザ式ナトリウム濃度演算結果がそれぞれ所定のナトリウム検出用閾値を上回ることによって、サンプリング気体中にナトリウムが含まれることを判定する工程とを備えることを特徴とする。 Furthermore, the sodium detection method of the present invention includes a step of collecting sampling gases at a plurality of sodium detection points from the sampling ports of the sampling pipes, and an ion source provided by each of the plurality of sampling pipes. The ion is supplied to the sampling gas and ionized, and the residual ions are measured as current measurement values, and the current measurement values are received from a plurality of ion measuring instruments, and the sodium concentrations in the plurality of sampling gases are each measured by the ion formula. The step of calculating as a sodium concentration calculation result, the step of mixing sampling gas into a mixed gas in a merged pipe obtained by merging a plurality of sampling pipes, and the laser gas measuring instrument provided in the merged pipe are used to laser the mixed gas. And the mixed gas transitions from the excited state to the ground state. A step of measuring the amount of emitted light as a measured amount of emitted light, a step of receiving a measured amount of emitted light from a laser-type measuring device, and calculating a sodium concentration in the mixed gas as a laser-type sodium concentration calculation result, and an ionic type An ionic sodium concentration calculation result is received from the sodium concentration calculation device, and a laser sodium concentration calculation result is received from the laser sodium concentration calculation device, and the ionic sodium concentration calculation result and the laser sodium concentration calculation result are respectively set to predetermined values. And a step of determining that sodium is contained in the sampling gas by exceeding a sodium detection threshold value.
本発明によれば、簡易な設備のナトリウム検出装置によって精度よくサンプリング気体中のナトリウムを検出することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, sodium in sampling gas can be detected accurately with the sodium detection apparatus of simple equipment.
以下、本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
(第1の実施形態)
(構成)
以下、本発明の第1の実施形態に係るナトリウム検出装置について図1を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るナトリウム検出装置の概略図である。ナトリウム検出装置1は、複数のサンプリング口2と、サンプリング口2と同数のサンプリング配管3と、サンプリング口2と同数のイオン式測定器4と、ヘッダ管5と、合流配管6と、レーザ式測定器7と、校正用気体配管8と、校正用気体止弁9と、イオン式ナトリウム濃度演算装置10と、レーザ式ナトリウム濃度演算装置11と、警報判別装置12と、警報装置13とから構成される。
(First embodiment)
(Constitution)
Hereinafter, a sodium detection device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view of a sodium detection device according to the first embodiment of the present invention. The
以下、ナトリウム検出装置1の構成の接続関係について説明する。複数のサンプリング口2は、複数のナトリウム検出箇所の各々において設けられ、サンプリング気体21を開口部から捕集することができる装置である。複数のサンプリング口2によって捕集したサンプリング気体21の各々をサンプリング配管3の内部に導入し、流通させることができるように、複数のサンプリング口2の各々にサンプリング配管3の一端が接続される。
Hereinafter, the connection relationship of the structure of the
サンプリング配管3は、それぞれ他端が3aと3bに分岐しており、内部のサンプリング気体21をイオン式測定器4へ導入することができるように、サンプリング配管3の他端3aとイオン式測定器4は接続される。また、複数のサンプリング配管3内のサンプリング気体21を1つのヘッダ管5へ導入することができるように、複数のサンプリング配管3の他端3bとヘッダ管5は接続される。
The other end of the
校正用気体配管8は、外部から校正用気体23を導入することができる配管である。サンプリング配管3の他端3a、3bの分岐位置より上流において、校正用気体23をサンプリング配管3へ導入することができるように、サンプリング配管3と校正用気体配管8とが接続される。さらに校正用気体配管8において、校正用気体23のサンプリング配管3への導入を遮断することができる校正用気体止弁9が設けられる。
The
ヘッダ管5は、複数のサンプリング配管3から導入したサンプリング気体21を混合させて混合気体22とすることができる装置である。ヘッダ管5は、混合気体22を合流配管6へ導入することができるように、ヘッダ管5と合流配管6の一端が接続される。さらに、合流配管6は、混合気体22をレーザ式測定器7へ導入することができるように、合流配管6の他端とレーザ式測定器7は接続される。
The header pipe 5 is a device that can mix the
さらに、複数のイオン式測定器4は、各々において測定した電流測定値31をイオン式ナトリウム濃度演算装置10へ送信することができるように、複数のイオン式測定器4とイオン式ナトリウム濃度演算装置10は接続される。また、レーザ式測定器7は、測定した発光量測定値33をレーザ式ナトリウム濃度演算装置11へ送信することができるように、レーザ式測定器7とレーザ式ナトリウム濃度演算装置11は接続される。
Further, the plurality of ion measuring
また、イオン式ナトリウム濃度演算装置10は、演算したイオン式ナトリウム濃度演算結果32を警報判別装置12へ送信することができるように、イオン式ナトリウム濃度演算装置10と警報判別装置12は接続される。さらに、レーザ式ナトリウム濃度演算装置11は、演算したレーザ式ナトリウム濃度演算結果34を警報判別装置12へ送信することができるように、レーザ式ナトリウム濃度演算装置11と警報判別装置12は接続される。さらに、警報判別装置12は、警報判別信号35を警報装置13へ送信することができるように、警報判別装置12と警報装置13は接続される。
Further, the ionic sodium concentration calculation device 10 and the
(作用)
以下、本発明の第1の実施形態の作用について説明する。複数のサンプリング口2は、各々のナトリウム検出箇所の各々においてサンプリング気体21を開口部から捕集する。複数のサンプリング口2から捕集された各々のサンプリング気体21は、複数のサンプリング口2の各々に接続されたサンプリング配管3内を流通する。
(Function)
The operation of the first embodiment of the present invention will be described below. The plurality of
イオン式測定器4は、サンプリング配管3の他端3aからサンプリング気体21を内部に導入して、イオン式ナトリウム濃度演算装置10におけるナトリウム濃度の演算に用いる電流測定値31を測定する。イオン測定器4の1つの形式としては、α線源を用いたイオンを発生させるイオン源と、イオン源からのイオン量をイオン電流として測定するイオン電流測定器とから構成される。ナトリウムの漏えいが生じたとき、ナトリウムはナトリウムエアロゾルとして空気中を浮遊する。このナトリウムエアロゾルを含んだ気体をサンプリングし、イオン式測定器4に導入する。
The
イオン源から発生したイオンは、ナトリウムエアロゾルに吸着し、イオンが吸着したナトリウムエアロゾルおよびナトリウムエアロゾルに吸着しなかった残留イオンがイオン電流測定器内に導入される。イオン電流測定器において、イオンが吸着したナトリウムエアロゾルおよび残留イオンのうち、残留イオンは電極に引きつけられて電流測定値31として測定される。
Ions generated from the ion source are adsorbed on the sodium aerosol, and the sodium aerosol on which the ions are adsorbed and the residual ions not adsorbed on the sodium aerosol are introduced into the ion current measuring device. In the ion current measuring instrument, among the sodium aerosol and residual ions adsorbed by the ions, the residual ions are attracted to the electrode and measured as a
イオン式測定器4は、電流測定値31をイオン式ナトリウム濃度演算装置10へ送信する。イオン式ナトリウム濃度演算装置10は、電流測定値31を受信し、以下の(1)式を用いて、電流測定値31であるIL(pA)と基準電流Ib(pA)の差分に濃度換算計数A((g/cm3)/pA)を乗することによってイオン式ナトリウム濃度演算結果32であるN(g/cm3)を演算する。ここで、基準電流Ibはバックグラウンドレベルにおいて測定される電流測定値31である。バックグラウンドレベルとは、ナトリウム濃度が0g/cm3ないし0g/cm3近傍の微小値をいう。
The
N=−(IL−Ib)×A・・・(1)
イオン式ナトリウム濃度演算装置10は、演算したナトリウム濃度をイオン式ナトリウム濃度演算結果32として警報判別装置12へ送信する。なお、RIDの形式のイオン式測定器4は、上述した残留イオンを電流値に代えて電圧値として検出するものであり、イオン式ナトリウム濃度演算装置10において上述した(1)式の電流測定値31であるILおよび基準電流Ibならびに濃度換算計数Aを電圧値に換算し置き換えた式によってナトリウム濃度を演算する。
N = − (I L −I b ) × A (1)
The ionic sodium concentration calculation device 10 transmits the calculated sodium concentration as the ionic sodium
ヘッダ管5は、複数のサンプリング配管3の他端3bからサンプリング気体21を内部に導入して、サンプリング気体21を混合気体22として混合する。混合気体22は、合流配管6を介してレーザ式測定器7に導入される。以下、レーザ式測定器7の作用について説明する。レーザ式測定器7は、サンプリング気体21に赤外レーザ光を照射してプラズマ化する気中ブレークダウンを行い、プラズマ状態のナトリウムを原子化しエネルギー励起させる。このエネルギー励起したナトリウムが基底状態に遷移する際の光(波長589nm)の光量を発光量測定値33として測定し、発光量測定値33をレーザ式ナトリウム濃度演算装置11へ送信する。ナトリウムによる発光量は原子量に比例するため、発光量測定値33を用いてナトリウム濃度の定量が可能となる。
The header pipe 5 introduces a
レーザ式ナトリウム濃度演算装置11は、発光量測定値33を受信すると、あらかじめ求め記憶した発光量に対するナトリウム量のデータを用いて、サンプリング気体21中のナトリウム濃度をレーザ式ナトリウム濃度演算結果34として演算して警報判別装置12へ送信する。
When the laser-type sodium
警報判別装置12は、イオン式ナトリウム濃度演算装置10からイオン式ナトリウム濃度演算結果32を受信し、さらにレーザ式ナトリウム濃度演算装置11からレーザ式ナトリウム濃度演算結果34を受信する。警報判別装置12は、イオン式ナトリウム濃度演算結果32およびレーザ式ナトリウム濃度演算結果34についてのナトリウム検出用閾値があらかじめ記憶されており、イオン式ナトリウム濃度演算結果32およびレーザ式ナトリウム濃度演算結果34がそれぞれナトリウム検出用閾値を上回るとき、サンプリング気体21中にナトリウムが含まれることを判定し、ナトリウム検出に係る警報を発生させる警報判定信号35を警報装置13に送信する。警報装置13は、警報判定信号35を受信すると、アラームや表示モニタを用いてサンプリング気体21中からナトリウムが検出されたことを運転員に知らせる。
The
このとき、警報判別装置12は、複数のイオン式測定器4のうちイオン式測定器測定値31がナトリウム検出用閾値を上回ったイオン式測定器4を示す情報や、イオン式ナトリウム濃度演算結果32およびレーザ式ナトリウム濃度演算結果34が示すナトリウム濃度を警報判定信号35に付加し、警報装置13において表示または記憶させてもよい。
At this time, the
以下、イオン式測定器4の温度や圧力等の環境要因またはイオン式測定器4の故障により、イオン式ナトリウム濃度演算結果32が真のナトリウム濃度と異なる場合の作用について説明する。このとき、レーザ式検出器7は正常に動作し、レーザ式ナトリウム濃度演算結果34は真のサンプリング気体21中のナトリウム濃度を示すものとする。なお、レーザ式検出器7に異常があるときの作用については後述する。
Hereinafter, an operation in the case where the ionic sodium
まず、真のナトリウム濃度がナトリウム検出用閾値を上回るにも関わらず、イオン式ナトリウム濃度演算結果32がナトリウム検出用閾値を下回り、警報判別装置12においてナトリウム検出の判定が誤ってされない場合について説明する。このとき、レーザ式ナトリウム濃度演算結果34は真のナトリウム濃度を示すため、警報判別装置12においてレーザ式ナトリウム濃度演算結果34がナトリウム検出用閾値を上回ってナトリウム検出の判定がされ、ナトリウム検出装置1のシステム全体としてナトリウムの検出ミスが防止される。
First, a case will be described in which, even though the true sodium concentration exceeds the sodium detection threshold value, the ionic sodium
さらに、異常判別装置12は、レーザ式ナトリウム濃度演算結果34のみについてナトリウムが検出されたことを示す情報を警報装置13へ送信して警報装置13にこれを表示させることができる。さらに、複数のイオン式測定器4のうちいずれかにおいて検出ミスに係る故障等があることを示す情報を付加してもよい。
Furthermore, the
さらに、真のナトリウム濃度がバックグラウンドレベルであるにも関わらず、イオン式ナトリウム濃度演算結果32がナトリウム検出用閾値を上回り、警報判別装置12においてナトリウム検出の判定が誤ってされる場合について説明する。このとき、レーザ式ナトリウム濃度演算結果34は真のナトリウム濃度であるバックグラウンドレベルであることを示すので、警報判別装置12においてレーザ式ナトリウム濃度演算結果34がナトリウム検出用閾値を下回ってナトリウム検出の判定がされず、ナトリウム検出装置1のシステム全体としてナトリウムの誤検出が防止される。
Further, a case will be described in which, even though the true sodium concentration is the background level, the ionic sodium
このとき、異常判別装置12は、レーザ式ナトリウム濃度演算結果34のみについてナトリウムが検出されなかったことを示す情報を警報判定信号35に付加して警報装置13へ送信し、警報装置13にこれを表示させることができる。さらに、複数のイオン式測定器4のいずれかにおいて誤検出に係る異常等があることを示す情報を付加してもよい。
At this time, the
さらに、レーザ式検出器7に異常があるときの作用について説明する。複数のイオン測定器4による複数のイオン式ナトリウム濃度演算結果32の全てがナトリウム検出用閾値を上回ってナトリウム検出が判定され、レーザ式ナトリウム濃度演算結果34はナトリウム検出用閾値を下回ってナトリウム検出が判定されなかったときは、レーザ式測定器7に異常があるものと判定することができる。このとき、警報判定信号35にこの情報を付加して警報装置13に表示させてもよい。さらに、レーザ式測定器7において赤外レーザ光の光量測定や模擬励起光の測定等による異常判定を行わせてもよい。
Further, the operation when the laser detector 7 is abnormal will be described. All of the plurality of ionic sodium concentration calculation results 32 by the plurality of
最後に校正用気体23を用いたイオン式検出器4の校正方法について説明する。このとき、サンプリング口2からサンプリング気体21の捕集をさせずに、校正用気体配管8に校正用気体23を導入し、校正用気体止弁9を開動作させることによって、イオン式測定器4に校正用気体23の測定を行わせる。
Finally, a method for calibrating the
校正用気体23は、あらかじめナトリウム濃度が保証された気体である。例えば、ナトリウム濃度がバックグラウンドレベルである校正用気体23を用いることによって、基準電流Ibの校正が可能となる。上述した(1)式のように、基準電流Ibはバックグラウンドレベルにおいて測定される電流測定値31であるので、バックグラウンドレベルである校正用気体23をイオン式測定器4に測定させ、このとき測定される電流測定値31を基準電流Ibと比較し、電流測定値31が基準電流Ibと異なるときは、基準電流Ibを電流測定値31に一致させることにより基準電流Ibの校正を行うことができる。
The
(効果)
本発明の第1の実施形態によれば、複数のイオン式測定器4およびイオン式ナトリウム濃度演算装置10によって演算するイオン式ナトリウム濃度演算結果32と、レーザ式測定器7およびレーザ式ナトリウム濃度演算装置11によって演算するレーザ式ナトリウム濃度演算結果34を用いてナトリウム検出を行うことにより、複数のサンプリング気体21中のナトリウム検出の判定の精度を向上させることができる。
(effect)
According to the first embodiment of the present invention, the ionic sodium
さらに、イオン式ナトリウム濃度演算結果32とレーザ式ナトリウム濃度演算結果34との間でナトリウム検出の判定結果が異なるときに、複数のイオン式測定器4またはレーザ式測定器7に異常があるものと判定することができる。
Further, when the determination result of the sodium detection differs between the ionic sodium
(第2の実施形態)
(構成)
以下、本発明の第2の実施形態に係るナトリウム検出装置について図2を参照して説明する。第1の実施形態に係るナトリウム検出装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
(Second Embodiment)
(Constitution)
Hereinafter, a sodium detection device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those of the sodium detector according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the same configuration is omitted.
図2は、本発明の第2の実施形態に係るナトリウム検出装置の概略図である。第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、新たに複数のサンプリング気体止弁14を設けた点である。サンプリング気体止弁14は、サンプリング気体21のヘッダ管5への供給を遮断することができるように、複数のサンプリング配管3の分岐した他端3bの各々に設けられる。
FIG. 2 is a schematic view of a sodium detection device according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of sampling
(作用)
以下、本発明の第2の実施形態の作用について説明する。複数のサンプリング配管3の各々に設けられたサンプリング気体止弁14は、通常は全て閉動作しており、所定の時間間隔ごとに1つずつ順次開動作する。このとき、サンプリング気体止弁14が開動作しているサンプリング配管3からはヘッダ管5にサンプリング気体21が導入され、他のサンプリング気体止弁14が閉動作しているサンプリング配管3からのヘッダ管5へのサンプリング気体21の導入は遮断される。
(Function)
The operation of the second embodiment of the present invention will be described below. The sampling
したがって、ヘッダ管5内に導入されるサンプリング気体21は、1つのサンプリング配管3によって捕集されたサンプリング気体21である。レーザ式検出器7は、合流配管6を介して上述した混合気体22に代えてサンプリング気体21を導入し、発光量測定値33を測定する。レーザ式ナトリウム濃度演算装置11は発光量測定値33を受信し、レーザ式ナトリウム濃度演算結果34を演算する。
Therefore, the sampling
また、サンプリング気体止弁14を開動作させているサンプリング配管3に設けられるイオン式測定器4は、サンプリング気体21を導入して電流値測定値31を測定する。イオン式ナトリウム濃度演算装置10は電流値測定値31を受信し、イオン式ナトリウム濃度演算結果32を演算する。警報判別装置12は、イオン式ナトリウム濃度演算結果32およびレーザ式ナトリウム濃度演算結果34を受信し、ナトリウム検出用閾値と比較することによってナトリウム検出の判定を行う。
Further, the
したがって、警報判別装置12では、サンプリング気体止弁14を開動作させているサンプリング配管3によって捕集したサンプリング気体21のナトリウム濃度についてイオン式ナトリウム濃度演算結果32およびレーザ式ナトリウム濃度演算結果34によってナトリウム検出の判定が行われる。
Therefore, in the
(効果)
本発明の第2の実施形態によれば、サンプリング気体止弁14を順次開動作させ、開動作しているサンプリング気体止弁14のサンプリング気体21の濃度をレーザ式ナトリウム濃度演算結果34およびイオン式ナトリウム濃度演算結果32として演算することにより、1つのナトリウム検出箇所において捕集したサンプリング気体21のナトリウム検出を確実に行うことができる。
(effect)
According to the second embodiment of the present invention, the sampling
なお、サンプリング気体止弁14を開動作し、レーザ式測定器7へサンプリング気体21を導入してナトリウムの測定を行った後、次のサンプリング気体止弁14を開動作させるとき、ヘッダ管5および合流配管6内のサンプリング気体21を一旦排出する機構を設けてもよい。このとき、ヘッダ管5および合流配管6内に残っているサンプリング気体止弁14と、これからヘッダ管5および合流配管6内に導入するサンプリング気体21が混合することを防ぐことができる。
When the sampling
(第3の実施形態)
(構成)
以下、本発明の第3の実施形態に係るナトリウム検出装置について図3を参照して説明する。第1の実施形態に係るナトリウム検出装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
(Third embodiment)
(Constitution)
Hereinafter, a sodium detection device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those of the sodium detector according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the same configuration is omitted.
図3は、本発明の第3の実施形態に係るナトリウム検出装置の概略図である。第3の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、レーザ式ナトリウム濃度演算装置11がイオン式ナトリウム濃度演算装置10へナトリウム濃度演算補正信号36を送信する機能を新たに設けた点である。
FIG. 3 is a schematic view of a sodium detection device according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the first embodiment in that the laser-type sodium
(作用)
以下、本発明の第3の実施形態の作用について説明する。本実施形態においては、イオン式ナトリウム濃度演算装置10がナトリウム濃度の演算に用い、温度や圧力等の環境要因の影響を受ける基準電流Ibおよび濃度換算計数Aについて、ナトリウム濃度の定量測定が可能なレーザ式測定器7の測定値により補正する。
(Function)
The operation of the third embodiment of the present invention will be described below. In this embodiment, the ionic sodium concentration calculation device 10 is used for calculating the sodium concentration, and the sodium concentration can be quantitatively measured for the reference current Ib and the concentration conversion count A that are affected by environmental factors such as temperature and pressure. Correction is performed based on the measured value of the laser measuring instrument 7.
まず、基準電流Ibを補正する方法について説明する。基準電流Ibの補正においては、サンプリング気体止弁14を所定の時間間隔ごとに1つずつ順に開動作させ、サンプリング気体止弁14を開動作させているサンプリング配管3のサンプリング気体21をイオン式測定器4およびレーザ式測定器7へ導入することによって行われる。
First, a method for correcting the reference current I b. In the correction of the reference current I b, the sampling
レーザ式ナトリウム濃度演算装置11によって演算されたレーザ式ナトリウム濃度演算結果34がバックグラウンドレベルを示すとき、イオン式測定器4において測定される電流測定値31であるILは、バックグラウンドレベル時に測定される電流値とすることができる。このとき、レーザ式ナトリウム濃度演算装置11は、レーザ式ナトリウム濃度演算結果34がバックグラウンドレベルであることを示すナトリウム濃度演算補正信号36をイオン式ナトリウム濃度演算装置10へ送信する。
When laser type sodium
イオン式ナトリウム濃度演算装置10は、ナトリウム濃度演算補正信号36を受信して基準電流Ibを補正する。レーザ式ナトリウム濃度演算結果34がバックグラウンドレベルであるととき、上述した(1)式の左辺を0とすることができる。
The ionic sodium concentration calculation device 10 receives the sodium concentration
現在の測定電流ILが正常な値であるとき、電流測定値31であるILを用いて、IL−Ib(N−1)は0となる。しかし、環境要因やイオン式測定器3の故障があると、Ib(N−1)は正常な値と異なる値を示し、IL−Ib(N−1)は0からのずれを示す。したがって、ずれ量であるIL−Ib(N−1)を補正因子として、補正前の基準電流Ib(N−1)に加えると、IbNとして補正することができる。 When the current measurement current IL is a normal value, with I L is the current measurement value 31, a I L -I b (N-1 ) are 0. However, indicating if there is a failure of the environmental factors and the ion type measuring device 3, I b (N-1 ) indicates a value different from the normal value, the deviation from I L -I b (N-1 ) is 0 . Therefore, when I L −I b (N−1) , which is a deviation amount, is added to the reference current I b (N−1) before correction as a correction factor, it can be corrected as I bN .
さらに、温度や圧力の急変等によって補正因子に変動があることを考慮して、補正因子を所定の割合だけ基準電流Ib(N−1)に反映させる補正係数M1を用いる。補正係数M1は、例えば10%ないし20%として定めることができる。(2)式のように、補正因子に補正係数M1を乗じたものを補正前の基準電流Ib(N−1)に加えることによって補正後の基準電流IbNを得る。 Further, in consideration of the fluctuation of the correction factor due to a sudden change in temperature or pressure, a correction coefficient M1 that reflects the correction factor in the reference current Ib (N-1) by a predetermined ratio is used. The correction coefficient M1 can be determined as 10% to 20%, for example. The corrected reference current IbN is obtained by adding the correction factor multiplied by the correction coefficient M1 to the uncorrected reference current Ib (N-1) as shown in equation (2).
IbN=(IL−Ib(N−1))×M1+Ib(N−1)・・・(2)
なお、サンプリング気体21を用いてIbの補正を行うだけでなく、校正用気体23を用いて補正を行ってもよい。校正用気体23は、既にナトリウム濃度が測定された気体であるが、サンプリング配管3内に残留したナトリウム等によって校正用気体23にナトリウムが混入する可能性があるため、レーザ式検出器7によって校正用気体23を確認的に測定することによって、校正用気体23にナトリウムが含まれることを検知することができる。
I bN = (I L -I b (N-1)) × M1 + I b (N-1) ··· (2)
In addition to correcting I b using the
次に、濃度換算計数Aを補正する方法について説明する。濃度換算計数Aの補正においては、サンプリング気体止弁14を所定の時間間隔ごとに1つずつ順に開動作させ、開動作しているサンプリング気体止弁14のサンプリング配管3におけるサンプリング気体21をイオン式測定器4およびレーザ式測定器7へ導入することによって行われる。このとき、レーザ式ナトリウム濃度演算装置11はレーザ式ナトリウム濃度演算結果34をナトリウム濃度演算補正信号36としてイオン式ナトリウム濃度演算装置10へ送信する。
Next, a method for correcting the density conversion count A will be described. In the correction of the concentration conversion count A, the sampling
イオン式ナトリウム濃度演算装置10は、ナトリウム濃度演算補正信号36を受信して濃度換算計数Aを補正する。ナトリウム濃度演算補正信号36が示すレーザ式ナトリウム濃度演算結果34の値Lが真のナトリウム濃度であるとして、上述した(1)式の左辺に代入すると、A=L/(IL−Ib)となる。
The ionic sodium concentration calculation device 10 receives the sodium concentration
しかし、環境要因やイオン式測定器3の故障があると、Aは正常な値と異なる値を示し、L/(IL−Ib)−AN−1は真の値からずれを示す。したがって、L/(IL−Ib)−AN−1を補正因子として現在の濃度換算係数AN−1に加えることによって濃度換算係数AN−1の補正が可能である。
However, if there is a failure of the environmental factors and the ion
さらに、温度や圧力の急変等によって補正因子に変動があることを考慮して、補正因子を所定の割合だけ濃度換算係数AN−1に反映させる補正係数M2を用いる。補正係数M2は、例えば10%ないし20%として定めることができる。(3)式のように、補正因子に補正係数M2を乗じたものを補正前の濃度換算係数AN−1に加えることによって補正後の濃度換算係数ANを得る。 Further, in consideration of the variation in the correction factor due to a sudden change in temperature or pressure, a correction factor M2 that reflects the correction factor in the concentration conversion factor A N-1 by a predetermined ratio is used. The correction coefficient M2 can be determined as 10% to 20%, for example. The corrected density conversion coefficient AN is obtained by adding the correction factor multiplied by the correction coefficient M2 to the density conversion coefficient AN-1 before correction as shown in the equation (3).
AN=〔L/(IL−Ib)−AN−1〕×M2+AN−1・・・(3)
(効果)
本発明の第3の実施形態によれば、レーザ式ナトリウム濃度演算結果33が示すナトリウム濃度を用いることによって、イオン式ナトリウム濃度演算結果32の演算に用いるパラメータである基準電流Ibおよび濃度換算計数Aを校正用気体23を用いることなく補正することができる。
A N = [L / (I L −I b ) −A N−1 ] × M2 + A N−1 (3)
(effect)
According to the third embodiment of the present invention, by using the sodium concentration indicated by the laser sodium
なお、本発明の実施形態は上述した実施形態に限られないことは言うまでもない。例えば、複数のサンプリング配管3を合流させ、合流配管6においてサンプリング気体21を十分に混合することができるときは、ヘッダ管5の構成を省くことができる。
Needless to say, the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, when a plurality of
さらに、サンプリング配管3の他端を分岐させ、他端3aとイオン測定器4を接続し、他端3bとヘッダ管5を接続するだけでなく、イオン測定器4にサンプリング気体21の全量を導入し、イオン測定器4にて測定されイオン測定器4から排出されるサンプリング気体21をヘッダ管5に導入するように、サンプリング配管3およびイオン測定器4ならびにヘッダ管5を接続してもよい。
Furthermore, the other end of the
さらに、サンプリング配管3の一端には1つのサンプリング口2が設けられるだけでなく、サンプリング配管3の一端を分岐させ、分岐させた一端の各々にサンプリング口2を設ける構成としてもよい。なお、第1から第3の実施形態は適宜組み合わせ可能である。
Further, not only one
1・・・ナトリウム検出装置
2・・・サンプリング口
3・・・サンプリング配管
4・・・イオン式測定器
5・・・ヘッダ管
6・・・合流配管
7・・・レーザ式測定器
8・・・校正用気体配管
9・・・校正用気体止弁
10・・・イオン式ナトリウム濃度演算装置
11・・・レーザ式ナトリウム濃度演算装置
12・・・警報判別装置
13・・・警報装置
14・・・サンプリング気体止弁
21・・・サンプリング気体
22・・・合流気体
23・・・校正用気体
31・・・電流測定値
32・・・イオン式ナトリウム濃度演算結果
33・・・発光量測定値
34・・・レーザ式ナトリウム濃度演算結果
35・・・警報判定信号
36・・・ナトリウム濃度演算補正信号
DESCRIPTION OF
Claims (9)
複数の前記サンプリング配管の各々に設けられ、イオン源から前記サンプリング気体にイオンを供給してイオン化し、残留イオンを電流測定値として測定する複数のイオン式測定器と、
この複数のイオン式測定器から前記電流測定値を受信し、さらに基準電流値および濃度換算計数を用いて、複数の前記サンプリング気体中のナトリウム濃度を各々イオン式ナトリウム濃度演算結果として演算するイオン式ナトリウム濃度演算装置と、
複数の前記サンプリング配管を合流させ、前記サンプリング気体を混合して混合気体とすることができる合流配管と、
この合流配管において設けられ、前記混合気体にレーザを照射して励起させ、前記混合気体が励起状態から基底状態へ遷移する際の発光量を発光量測定値として測定するレーザ式測定器と、
このレーザ式測定器から前記発光量測定値を受信し、前記発光量測定値に対するナトリウム量のデータを用いて、前記混合気体の中のナトリウム濃度をレーザ式ナトリウム濃度演算結果として演算するレーザ式ナトリウム濃度演算装置と、
前記イオン式ナトリウム濃度演算装置から前記イオン式ナトリウム濃度演算結果を受信し、さらに前記レーザ式ナトリウム濃度演算装置から前記レーザ式ナトリウム濃度演算結果を受信し、前記イオン式ナトリウム濃度演算結果および前記レーザ式ナトリウム濃度演算結果がそれぞれ所定のナトリウム検出用閾値を上回ることによって、前記サンプリング気体中にナトリウムが含まれることを判定する警報判定装置とを備えることを特徴とするナトリウム検出装置。 A plurality of sampling pipes for collecting sampling gases at a plurality of sodium detection points from sampling ports, and
A plurality of ion-type measuring devices that are provided in each of the plurality of sampling pipes, supply ions from the ion source to the sampling gas and ionize them, and measure residual ions as current measurement values;
An ionic expression that receives the current measurement values from the plurality of ionic measuring instruments, and further calculates the sodium concentration in the sampling gases as an ionic expression sodium concentration calculation result using a reference current value and a concentration conversion count. A sodium concentration calculator,
A plurality of sampling pipes merged together, and the sampling gas can be mixed to form a mixed gas; and
A laser-type measuring instrument that is provided in this merging pipe and that is excited by irradiating the mixed gas with a laser, and that measures the amount of light emitted when the mixed gas transitions from the excited state to the ground state,
Laser type sodium that receives the measured light emission value from the laser type measuring device and calculates the sodium concentration in the mixed gas as a laser type sodium concentration calculation result using the sodium amount data with respect to the measured light emission value A concentration calculator,
The ionic sodium concentration calculation result is received from the ionic sodium concentration calculation device, and the laser sodium concentration calculation result is further received from the laser type sodium concentration calculation device. The ionic sodium concentration calculation result and the laser type A sodium detection device comprising: an alarm determination device that determines that sodium is contained in the sampling gas when a sodium concentration calculation result exceeds a predetermined sodium detection threshold value.
このサンプリング気体止弁を開動作させ、前記合流配管に1つの前記サンプリング配管によって捕集された前記サンプリング気体を順に導入し、
前記レーザ式測定器は、前記混合気体に代えて1つの前記サンプリング配管によって捕集された前記サンプリング気体の前記発光量測定値を測定する機能をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のナトリウム検出装置。 A sampling gas stop valve is further provided in each of the plurality of sampling pipes,
Open the sampling gas stop valve, sequentially introduce the sampling gas collected by one sampling pipe into the merging pipe,
The said laser type measuring device is further equipped with the function to measure the said emitted light amount measurement value of the said sampling gas collected by one said sampling piping instead of the said mixed gas, The said measurement method of Claim 1 characterized by the above-mentioned. Sodium detector.
前記イオン式ナトリウム濃度演算装置において測定される前記電流測定値を用いて、前記基準電流を補正することを特徴とする請求項2に記載のナトリウム検出装置。 The laser-type measuring instrument measures the luminescence measurement value using the sampling gas collected by one sampling pipe, and the sampling gas uses the luminescence measurement value in a laser-type sodium concentration calculation device. When the sodium concentration indicating the background level is calculated,
The sodium detection device according to claim 2, wherein the reference current is corrected using the measured current value measured by the ionic sodium concentration calculation device.
このレーザ式ナトリウム濃度演算結果および前記イオン式ナトリウム濃度演算装置において測定される前記電流測定値を用いて、前記イオン式ナトリウム濃度演算結果の演算に用いる濃度換算計数を補正することを特徴とする請求項2または請求項3に記載のナトリウム検出装置。 The laser-type measuring device measures the light emission amount measurement value of the sampling gas collected by one sampling pipe, and uses the light emission amount measurement value in the laser-type sodium concentration calculation device to Calculate the sodium concentration as the laser-type sodium concentration calculation result,
The concentration conversion count used for calculation of the ionic sodium concentration calculation result is corrected using the laser sodium concentration calculation result and the current measurement value measured by the ionic sodium concentration calculation device. Item 4. The sodium detector according to Item 2 or Item 3.
前記校正用気体配管から前記サンプリング配管へあらかじめナトリウム濃度が測定された校正用気体を導入し、前記イオン式ナトリウム濃度演算装置および前記レーザ式ナトリウム濃度演算装置が示す前記ナトリウム濃度と前記校正用気体の前記ナトリウム濃度を比較することによって、前記イオン式測定器および前記レーザ式測定器の異常判定を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項記載のナトリウム検出装置。 Further comprising a calibration gas pipe connected in the sampling pipe,
A calibration gas whose sodium concentration has been measured in advance is introduced from the calibration gas pipe into the sampling pipe, and the sodium concentration and the calibration gas indicated by the ion sodium concentration calculator and the laser sodium concentration calculator are shown. The sodium detector according to any one of claims 1 to 7, wherein an abnormality determination of the ion measuring device and the laser measuring device is performed by comparing the sodium concentrations.
複数の前記サンプリング配管の各々に設けられたイオン式測定器によって、イオン源から前記サンプリング気体にイオンを供給してイオン化し、残留イオンを電流測定値として測定する工程と、
複数の前記イオン式測定器から前記電流測定値を受信し、複数の前記サンプリング気体中のナトリウム濃度を各々イオン式ナトリウム濃度演算結果として演算する工程と、
複数の前記サンプリング配管を合流させた合流配管において、前記サンプリング気体を混合して混合気体とする工程と、
前記合流配管において設けられるレーザ式測定器によって、前記混合気体にレーザを照射し、前記混合気体が励起状態から基底状態へ遷移するときの発光量を発光量測定値として測定する工程と、
前記レーザ式測定器から前記発光量測定値を受信し、前記混合気体の中のナトリウム濃度をレーザ式ナトリウム濃度演算結果として演算する工程と、
前記イオン式ナトリウム濃度演算装置から前記イオン式ナトリウム濃度演算結果を受信し、さらに前記レーザ式ナトリウム濃度演算装置から前記レーザ式ナトリウム濃度演算結果を受信し、前記イオン式ナトリウム濃度演算結果および前記レーザ式ナトリウム濃度演算結果がそれぞれ所定のナトリウム検出用閾値を上回ることによって、前記サンプリング気体中にナトリウムが含まれることを判定する工程とを備えることを特徴とするナトリウム検出方法。 Collecting sampling gas at a plurality of sodium detection points from the sampling port of each sampling pipe;
A step of supplying ions from the ion source to the sampling gas by an ion measuring device provided in each of the plurality of sampling pipes to ionize and measuring residual ions as current measurement values;
Receiving the current measurement values from a plurality of the ionic measuring instruments, and calculating each of the sodium concentrations in the plurality of sampling gases as an ionic sodium concentration calculation result;
In a merging pipe obtained by merging a plurality of the sampling pipes, a step of mixing the sampling gas into a mixed gas;
A step of irradiating the mixed gas with a laser by a laser-type measuring device provided in the merging pipe, and measuring a light emission amount when the mixed gas transitions from an excited state to a ground state as a light emission amount measurement value;
Receiving the luminescence measurement value from the laser-type measuring device, and calculating a sodium concentration in the mixed gas as a laser-type sodium concentration calculation result;
The ionic sodium concentration calculation result is received from the ionic sodium concentration calculation device, and the laser sodium concentration calculation result is further received from the laser type sodium concentration calculation device. The ionic sodium concentration calculation result and the laser type And a step of determining that sodium is contained in the sampling gas when each of the sodium concentration calculation results exceeds a predetermined threshold for sodium detection.
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JP2020060486A (en) * | 2018-10-11 | 2020-04-16 | 三菱重工業株式会社 | Leakage detection system and leakage detection method |
-
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- 2011-03-30 JP JP2011076426A patent/JP2012211774A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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