JP2015197333A - 水位測定装置および水位測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水位検出部の故障要因を低減させることにより、水位検出部の交換周期が延長されて保守コストが低減可能な水位測定装置の提供。
【解決手段】水位測定装置は、垂直方向に一定間隔で配置された複数の熱電対２とこれら熱電対の近傍に垂直方向に配置された循環配管３とを収容し、燃料プール内へ設置される検出器集合体１と、循環水を加熱し、加熱された循環水を循環配管３を用いて検出器集合体１の内部
を循環させる循環熱源装置４と、各熱電対２と接続され、各熱電対２の熱起電力から各温度を求め、各熱電対２の位置での気中または水中の判定を行い、水位を求める水位計制御盤５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、原子力発電所の燃料プールの水位測定装置および水位測定方法に
関する。

原子力発電所の燃料プールは、通常時にプール内の水位の測定・監視を行っている。近
年は、通常時に劣化など何らかの要因で測定機能の一部が喪失したり、事故時に燃料プー
ルの水位が低下し続けたとしても、水位の測定を継続できることが求められるようになり
、通常時の水位から使用済燃料上端までの水位が測れるヒートサーモ式水位計の導入が進
められている。

このようなヒートサーモ式水位計による水位測定装置の一例は、特許文献１に示されて
いる。この水位測定装置は、水位検出部（プローブ）を、下端から上端まで一定間隔に多
数配置した検出器集合体で構成し、例えば長さ約９ｍの長尺物となっている。この水位測
定装置の各水位検出部の構成は、ヒータと熱電対を組み合わせたもので、水と空気の熱伝
達性の違いによる温度上昇の差から各水位検出部の位置が気中もしくは、水中かを判別す
るものである。

特開２０１３−１５６０３６号公報

上述したように、水位測定装置の水位検出部は、ヒータと熱電対との組で構成し、ヒー
タを過熱することにより測定するため、常時水位監視を行う場合にはヒータを多用するこ
とになり、ヒータ劣化による故障が発生しやすい。水位測定装置の水位検出部は、一般に
長尺物であるため、燃料プールに一度設置したら、容易に取外すことはできない。そのた
め、水位検出部故障時の部品交換は、検出器集合体を燃料プールから引き上げなければな
らないため作業に多大な時間を要するといった課題があった。

本発明の実施形態は、上記課題を鑑みなされたものであり、水位検出部の故障要因を低
減させることにより、水位検出部の交換周期が延長されて保守コストが低減可能な水位測
定装置および水位測定方法を提供する。

本発明の本実施形態の水位測定装置は、垂直方向に一定間隔で配置された複数の熱電対
とこれら熱電対の近傍に垂直方向に配置された循環配管とを収容し、燃料プール内へ設置
される検出器集合体と、循環水を加熱し、加熱された循環水を前記循環配管を用いて前記
検出器集合体の内部を循環させる循環熱源装置と、前記各熱電対と接続され、前記各熱電
対の熱起電力から各温度を求め、各熱電対の位置での気中または水中の判定を行い、水位
を求める水位計制御盤とを備えた。

また、本発明の本実施形態の水位測定方法は、垂直方向に一定間隔で配置された複数の
熱電対とこれら熱電対の近傍に垂直方向に配置された循環配管とを収容する検出器集合体
を、燃料プール内へ予め設置しておき、循環熱源装置が、循環水を加熱し、加熱された循
環水を前記循環配管を用いて前記検出器集合体の内部を循環させ、前記各熱電対と接続さ
れる水位計制御盤が、前記各熱電対の熱起電力から各温度を求め、各熱電対の位置での気
中または水中の判定を行い、水位を求めるようにした。

本発明の実施形態によれば、水位検出部の故障要因を低減させることにより、水位検出
部の交換周期が延長されて保守コストが低減可能な水位測定装置および水位測定方法を提
供できる。

第一実施形態に係る、水位測定装置を示した構成図。 第二実施形態に係る、水位測定装置を示した構成図。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

［第一実施形態］
図１は、第一実施形態に係る水位測定装置の構成図を示している。

水位測定装置は、検出器集合体１と循環熱源装置４と水位計制御盤５を備える。

検出器集合体１は、燃料プール内へ設置されるものであり、垂直方向に一定間隔で配置
された複数の熱電対２とこれら熱電対の近傍に垂直方向に配置された循環配管３とを収容
し、側面は多数の穴などにより側面外側と同じ環境（気中／水中）となるよう構成されて
いる。なお、検出器集合体１は、燃料プールの縁近傍の上面に図示しない架台などを介し
て固定されている。

各熱電対２は、例えば銅−コンスタンタン熱電対の素線を、先端が閉じられているシー
ス管に収容し、シース管内に、絶縁材として酸化マグネシウムが充填された構成を有し、
熱起電力に基づいて検出点の周辺温度が計測される。

循環熱源装置４は、循環水を加熱し、加熱された循環水は循環配管３を通して検出器集
合体１の内部を循環させる。

水位計制御盤５は、各熱電対２と接続され、各熱電対２からの熱起電力を入力し、熱起
電力から得られる各熱電対２の検出点周囲の温度から、各熱電対２の位置での気中／水中
の判定を行う。

次に水位測定装置の動作について、説明する。

循環熱源装置４で循環水を加熱し、加熱された循環水は循環配管３を通して検出器集合
体１の内部を循環させる。

各熱電対２は、計測された各熱起電力を水位計制御盤５にそれぞれ出力する。熱伝達率
は、水中と気中とでは異なっているから、各熱電対２からの各熱起電力は、各熱電対２が
燃料プール内の水中にあるか、気中にあるかによって差が現れる。

水位計制御盤５は、各熱電対２からの起電力からそれぞれ温度に変換し、各熱電対の箇
所が、気中であるか水中であるかの判別を行なう。これらの判別結果の中から、判別結果
が異なる、隣接する二つの熱電対２間の間に、水面の位置（水位）があることがわかり、
例えば、水位を画面上に表示する。あるいは、全ての熱電対２の判別結果をそれぞれ表示
するなどとしても良い。

また、決定された水位を示すデータを外部へ出力するようにしても良い。この場合、外
部出力部を介し、図示しないＰＣやネットワーク機器、その他の通信方式の機器と接続す
ることにより、遠隔で水位測定結果を監視することが可能となる。特に、高線量状況にお
いても容易に水位測定ができ、現場近くで作業を行う必要がなく、被ばく低減にも繋がる
。

以上のような本実施形態の水位測定装置は、従来のヒートサーモ式水位計の各水位検出
部がそれぞれ備えるヒータの代わりに、各熱電対２の近傍に循環配管３を通し循環熱源装
置４からの循環水（高温水）を循環させることで、熱電対周囲の温度を上げる。

これによって、従来のヒートサーモ式水位計と同様に水位の測定が可能になるとともに
、熱源としてそれぞれにヒータを用いるよりも故障が低減でき、水位検出部の交換周期の
延長化され保守コストが低減可能となり、メンテナンス性が向上する。

また、故障が少ないから、水位を常時監視する場合にも、従来のヒートサーモ式水位計
よりも適している。

［第二実施形態］
次に、第二実施形態の水位測定装置について、図２を用いて説明する。なお、第一実施
形態と同一の構成は同一図番を付し説明を省略する。

第二実施形態の水位測定装置は、第一実施形態の水位測定装置の構成に、水位計制御盤
５に循環熱源装置４の循環水の温度を制御する循環熱源制御部を追加で設けた点が異なる
。

例えば燃料プールの水の温度が、検出器集合体１の循環水と同程度の温度の場合、気中
にある熱電対と水中にある熱電対の温度差には大差なく、気中と水中の判別が困難となる
可能性がある。

そこで、温度測定から水中／気中判別が不能であると得た場合、循環熱源制御部は、ま
ず循環熱源装置４を制御し循環水を高温化し高温水を循環させる。水位計制御盤５は、各
熱電対２からの起電力からそれぞれ温度に変換し、各熱電対の箇所が、気中であるか水中
であるかの判別を行なう。

次に、循環熱源制御部は、循環熱源装置４を制御し循環水を低温化し低温水を循環させ
る。水位計制御盤５は、各熱電対２からの起電力からそれぞれ温度に変換し、各熱電対の
箇所が、気中であるか水中であるかの判別を行なう。

高水温および低水温を循環させた場合の何れかの場合で、気中と水中の熱伝達性の違い
により気中にある熱電対２で得られた温度差と水中にある熱電対２で得られた温度差には
違いが現れる。従って、この温度差が現れた、隣接する二つの熱電対２間に水面の位置（
水位）があると決定できる。

以上のように、第二実施形態の水位測定装置は、第一実施形態の効果に加え、燃料プー
ルの温度が未知であっても、高温と低温の２種類の循環水で測定するから、必ず水位測定
ができるようになる。

以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、これらの実施形態は、例として提
示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、そ
の他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々
の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態は、発明の範
囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含ま
れるものである。

１…検出器集合体、２…熱電対、３…循環配管、４…循環熱源装置、５…水位計制御盤

Claims (5)

1. 垂直方向に一定間隔で配置された複数の熱電対とこれら熱電対の近傍に垂直方向に配置
   された循環配管とを収容し、燃料プール内へ設置される検出器集合体と、
   循環水を加熱し、加熱された循環水を前記循環配管を用いて前記検出器集合体の内部を
   循環させる循環熱源装置と、
   前記各熱電対と接続され、前記各熱電対の熱起電力から各温度を求め、各熱電対の位置
   での気中または水中の判定を行い、水位を求める水位計制御盤と
   を備えたことを特徴とする水位測定装置。
2. 更に、前記循環熱源装置へ、循環水を第一の温度にするよう制御するとともに、循環水
   を前記第一の温度と異なる第二の温度にするよう制御する循環熱源制御部を備え、
   前記水位計制御盤は、前記第一及び前記第二の温度での前記熱起電力に基づいて、水位
   を求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の水位測定装置。
3. 前記水位計制御盤で求めた水位を示すデータを外部へ出力する外部出力部を備えたこと
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の水位測定装置。
4. 垂直方向に一定間隔で配置された複数の熱電対とこれら熱電対の近傍に垂直方向に配置
   された循環配管とを収容する検出器集合体を、燃料プール内へ予め設置しておき、
   循環熱源装置が、循環水を加熱し、加熱された循環水を前記循環配管を用いて前記検出
   器集合体の内部を循環させ、
   前記各熱電対と接続される水位計制御盤が、前記各熱電対の熱起電力から各温度を求め
   、各熱電対の位置での気中または水中の判定を行い、水位を求める
   ようにしたことを特徴とする水位測定方法。
5. 更に循環熱源制御部を備え、
   前記循環熱源制御部は、前記循環熱源装置へ、循環水を第一の温度にするよう制御する
   とともに、循環水を前記第一の温度と異なる第二の温度にするよう制御し、
   前記水位計制御盤は、前記第一及び前記第二の温度での前記各熱電対からの前記熱起電
   力に基づいて、水位を求めるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の水位測定方法
   。

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