JP2013104675A - 使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置、方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】使用済み燃料貯蔵プール1の水位検出装置20は、プール水4の基準水位cよりも上側の温度を検出する気相温度センサ10k(k=0)と、プール水4の基準水位cよりも下側の温度を検出する水位探知用温度センサ10k(k=1〜n)と、気相温度センサ及び水位探知用温度センサ10k(k=0〜n)の各々に熱エネルギーを供給する熱供給部22と、気相温度センサ及び水位探知用温度センサ10k(k=0〜n)の検出温度Tk(k=0〜n)に基づいてプール水4の水位を判定する判定部23と、を備えている。
【選択図】 図1
Description
従来における使用済み燃料貯蔵プールの水位は、プール上端部にフロート式レベルスイッチを設置して計測していた。また、このフロート式レベルスイッチとは別個に設置された温度計により、プール水の温度計測をしていた。
しかし、特許文献1の技術では、水温が沸騰温度まで上昇した場合、熱電対の二つの接合点の温度差(起電力差)を安定的に計測することが困難になる。このために、使用済み燃料貯蔵プールの水位検出精度の低下が懸念される。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1(A)に示すように第1実施形態に係る使用済み燃料貯蔵プール1の水位検出装置20は、プール水4の基準水位cよりも上側の温度を検出する気相温度センサ100(k=0)と、プール水4の基準水位cよりも下側の温度を検出する水位探知用温度センサ10k(k=1〜n)と、気相温度センサ及び水位探知用温度センサ10k(k=0〜n)の各々に熱エネルギーを供給する熱供給部22と、気相温度センサ及び水位探知用温度センサ10k(k=0〜n)の検出温度Tk(k=0〜n)に基づいてプール水4の水位を判定する判定部23と、を備えている。
これにより、使用済み燃料集合体3から放出される高レベルの放射線は、プール水に遮られ、貯蔵プール1から外部漏洩することが抑制される。
なお図1に示される水位検出装置20は、複数の水位探知用温度センサ10k(k=1〜n)が、上下方向に異なる高さで配置されているが、単数の水位探知用温度センサ10k(k=1)で構成される場合もある。
測温接点15において、銅の素線とコンスタンタンの素線とが溶接されている。そして、これら素線13の反対端は温度検出部21に導かれ、この反対端で検出される熱起電力に基づいて測温接点15の周辺温度が計測される。
温度検出部21は、温度センサ10k(k=0〜n)の検出温度Tk(k=0〜n)の全てを、熱供給部22の動作とは無関係にリアルタイムで常時取得している。
もしくは、熱供給部22は、測温接点15の周辺に熱エネルギーを断続的に供給するために、ヒータ14に付与する電流をON/OFFしながらジュール熱を付与することができる。
端末24は、判定に必要な各種設定項目をオペレータの入力動作により判定部23に送信するとともに、各温度センサ10に関する情報(「気中」「水中」「故障」等)や、水位の判定結果を表示する。
温度センサ10k(k=0〜n)の検出温度Tk(k=0〜n)が温度検出部21においてリアルタイムに取得されている状態で、熱供給部22は温度センサ10k(k=0〜n)の各々のヒータ14に対し設定時間Δtにわたり通電する(S11)。
そして、気相温度センサ100及び水位探知用温度センサ10kの温度差T0(Δt)−Tk(Δt)の絶対値が設定値αよりも小さい場合は(S15;Yes)、温度センサ10kは気中に位置していると判定される(S16)。
そして、気相温度センサ100及び水位探知用温度センサ10kの温度差T0(Δt)−Tk(Δt)が−α以下である場合は(S17;No)、温度センサ10kは故障であると判定される(S19)。
そして、水位探知用温度センサ10k(k=1〜n)の各々が、「気中」「水中」「故障」のいずれに属するかの情報に基づいて、プール水の水位判定が行われる(S21)。
第2実施形態に係る使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置の構成は、判定部23の動作を除き、図1に示される第1実施形態の場合と同じであるので重複説明を省略する。
判定部23は、第2実施形態において、熱エネルギーが供給される前後の検出温度Tk(k=0〜n)の温度差Tk(t+Δt)−Tk(t)に基づいて水位判定を実行する。
温度センサ10k(k=0〜n)の検出温度Tk(k=0〜n)が温度検出部21でリアルタイムに取得されている状態で(S31,S32)、熱供給部22は温度センサ10k(k=0〜n)の各々のヒータ14に対し設定時間Δtにわたり通電する(S33)。
そして、ヒータ通電後とヒータ通電前の温度センサ10kの温度差Tk(t+Δt)−Tk(t)が設定値β以上である場合は(S35;Yes)、温度センサ10kは気中に位置していると判定される(S36)。
そして、ヒータ通電後とヒータ通電前の温度センサ10kの温度差Tk(t+Δt)−Tk(t)が0以下である場合は(S37;No)、温度センサ10kは故障であると判定される(S39)。
そして、水位探知用温度センサ10k(k=1〜n)の各々が、「気中」「水中」「故障」のいずれに属するかの情報に基づいて、プール水の水位判定が行われる(S41)。
上記の第2実施形態においては、ヒータ通電を開始した後の温度変化に基づいて水位判定を行う例を示したが、ヒータ通電を終了した後の温度変化に基づいて水位判定を行うこともできる。
この場合、判定部23は、熱供給部22から連続的に供給されていた熱エネルギーの供給が停止される前後の検出温度Tk(k=0〜n)の温度差Tk(t+Δt)−Tk(t)に基づいて水位判定を実行する。
第3実施形態に係る使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置の構成は、判定部23の動作を除き、図1に示される第1実施形態の場合と同じであるので重複説明を省略する。
判定部23は、第3実施形態において、熱エネルギーが供給された後の、上下に隣り合う二つの水位探知用温度センサ10k,10k+1(k=1〜n−1)の温度差Tk(Δt)−Tk+1(Δt)に基づいて判定を実行する。
温度センサ10k(k=0〜n)の検出温度Tk(k=0〜n)が温度検出部21でリアルタイムに取得されている状態で、熱供給部22は、温度センサ10k(k=0〜n)の各々のヒータ14に対し、設定時間Δtにわたり通電する(S51)。
そして、温度センサ10k及び温度センサ10k+1の温度差Tk(Δt)−Tk+1(Δt)の絶対値が設定値γよりも小さい場合は(S55;Yes)、温度センサ10k+1は気中に位置していると判定される。
なお、温度差Tk(Δt)−Tk+1(Δt)が−γ以下である場合は(S55、S56;No)、温度センサ10k+1は故障であると判定される(S58)。
第4実施形態に係る使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置の構成は、熱供給部22及び判定部23の動作を除き、図1に示される第1実施形態の場合と同じであるので重複説明を省略する。
第4実施形態において熱供給部22は、連続的に熱エネルギーを供給し、判定部23は、検出温度検出温度Tk(k=0〜n)の変化率ΔTk(t)/Δtに基づいて水位判定を実行する。
温度センサ10k(k=0〜n)の検出温度Tk(k=0〜n)が温度検出部21でリアルタイムに取得されている状態で、熱供給部22は温度センサ10k(k=0〜n)の各々のヒータ14に連続的な通電をしている(S61)。
このために、検出温度の変化率ΔTk(t)/Δtの絶対値が設定値ηよりも小さい場合は(S63、S64;Yes)、温度センサ10kは水中又は気中に位置したまま変化が無いと判定される(S65)。
一方、水位上昇が継続した場合も、いずれかの温度センサ10kの検出温度が過渡状態となり、検出温度の変化率ΔTk(t)/Δtは−η以下になる(S67;No,S69)。
これにより、水位が更新していく様子をリアルタイムで観察することができる(S70)。
また、温度検出部21において、検出温度Tkのデータを移動平均等のスムージングで、短時間の温度ゆらぎノイズを軽減することにより、水位判定精度をさらに向上させることができる。
また、温度センサ10に供給される熱エネルギーの熱源として使用済燃料を適用し、そのガンマ加熱による温度変化を捉えることで水位判定もしくはセンサ故障判定を行うこともできる。
Claims (9)
- プール水の基準水位よりも上側の温度を検出する気相温度センサと、
プール水の基準水位よりも下側の温度を検出する水位探知用温度センサと、
前記気相温度センサ及び前記水位探知用温度センサの各々に熱エネルギーを供給する熱供給部と、
前記気相温度センサ及び前記水位探知用温度センサの検出温度に基づいて前記プール水の水位を判定する判定部と、を備えることを特徴とする使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置。 - 請求項1に記載の使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置において、
複数の前記水位探知用温度センサが、上下方向に異なる高さで配置されていることを特徴とする使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置において、
前記判定部は、前記熱エネルギーが供給された後の前記気相温度センサ及び前記水位探知用温度センサの温度差に基づいて前記プール水の水位の判定を実行することを特徴とする使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置において、
前記判定部は、前記熱エネルギーが供給される前後の前記検出温度の温度差に基づいて前記プール水の水位の判定を実行することを特徴とする使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置において、
前記熱供給部は、連続的に供給されていた前記熱エネルギーの供給を停止し、
前記判定部は、前記熱エネルギーの供給が停止される前後の前記検出温度の温度差に基づいて前記プール水の水位の判定を実行することを特徴とする使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置。 - 請求項2に記載の使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置において、
前記判定部は、前記熱エネルギーが供給された後の上下に隣り合う二つの水位探知用温度センサの温度差に基づいて前記プール水の水位の判定を実行することを特徴とする使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置において、
前記熱供給部は、連続的に前記熱エネルギーを供給し、
前記判定部は、前記検出温度の変化率に基づいて前記プール水の水位の判定を実行することを特徴とする使用済み燃料貯蔵プールの水位検出装置。 - プール水の基準水位よりも上側の温度を気相温度センサで検出するステップと、
プール水の基準水位よりも下側の温度を水位探知用温度センサで検出するステップと、
前記気相温度センサ及び前記水位探知用温度センサの各々に熱エネルギーを供給するステップと、
前記気相温度センサ及び前記水位探知用温度センサの検出温度に基づいて前記プール水の水位を判定するステップと、を含むことを特徴とする使用済み燃料貯蔵プールの水位検出方法。 - コンピュータに、
プール水の基準水位よりも上側の温度を気相温度センサで検出するステップ、
プール水の基準水位よりも下側の温度を水位探知用温度センサで検出するステップ、
前記気相温度センサ及び前記水位探知用温度センサの各々に熱エネルギーを供給するステップ、
前記気相温度センサ及び前記水位探知用温度センサの検出温度に基づいて前記プール水の水位を判定するステップ、を実行させることを特徴とする使用済み燃料貯蔵プールの水位検出プログラム。
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