JP2017141873A - 配管漏洩防止システム - Google Patents

Abstract

【課題】原子力発電所におけるサービス系配管に漏洩が発生した場合に、早期に流体の漏洩を抑えることが可能な配管漏洩防止システムを提供すること。【解決手段】配管漏洩防止システム１は、流体を収納するタンクから延びタンク１０の流体が流通する配管に設けられ、配管１２の流路の開放及び閉止を行う遮断弁１４と、配管１２における遮断弁１４の下流側に設けられ、配管１２内の流体に圧力を加えて、流体を流通させるポンプ２０と、配管１２内におけるポンプ２０の出口側の流体圧が下がった場合に、配管１２の流路を閉止するように遮断弁１４を駆動させるアクチュエータ３０と、遮断弁１４がアクチュエータ３０の動作によって所定の開度まで閉止した場合に動作するリミットスイッチ２４と、リミットスイッチ２４の動作に基づいてポンプ２０を停止させる制御を行う制御装置５０と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、原子力発電所におけるサービス系の配管系統に適用される配管漏洩防止システムに関する。

原子力発電所には、原子力発電プラントを構成する複数種類の発電関連施設が配置されており、発電施設の多くは建物内に収容されている。例えば、原子力発電所には、原子炉を収容する原子炉建物、タービン及び発電機を収容するタービン建物、廃棄物処理設備を収容する廃棄物処理建物、作業員が放射線管理区域に出入りするための設備を収容するサービス建物等が建てられている。

また、原子炉建物には、各種の配管系統が設置されている。配管系統としては、通常発電に使用される水が流通する一次系統、発電に直接使用されない水が流通するサービス系統等が存在する。サービス系統はサービス系タンクを備えており、このサービス系タンクの水がサービス系統の配管に送られる。

サービス系タンクとしては、ろ過水タンク、純水タンク、復水貯蔵タンク等がある。ろ過水タンクの水は、主に、火災の際の消火用として利用される。純水タンクは、純水を貯蔵しており、この純水は、主に一次系統への補給用として利用される。復水貯蔵タンクは、復水器による復水を貯蔵しており、この復水は、主に一次系統への補給用として再利用される。

ところで、従来より、配管系統の流体の漏洩を検知するために、配管系統の複数箇所に漏洩検知器を設置している。そして、作業員は、漏洩検知器を巡視し、動作している漏洩検知器が見いだされた場合に、その漏洩検知器付近の配管を調べることによって漏洩源を特定し、漏洩源を補修するといった作業を行う。

漏洩検知器としては、レベルスイッチタイプのものが多く使用されている。レベルスイッチタイプの漏洩検知器としては、漏洩した流体を蓄えるケース体と、ケース体内に蓄えられた流体に浮かべられるフロートとを備え、このフロートが所定位置に到達した場合に、漏洩が発生している旨を作業員に報知する、というものがある。レベルスイッチタイプの漏洩検知器は、配管の下方の床面に配置される。

また従来、特許文献１に記載されて技術のように、一方側に漏洩した液体を溜める皿状部が設けられ、他方側に漏洩の有無を表示する表示板が立設されたシーソー部材と、シーソー部材に近接した位置に表示板に対向して立設され、シーソー部材が所定位置に保持された状態で表示板を遮蔽する遮蔽板とを具備し、シーソー部材の回動に伴う表示板の露出状態の変化により漏洩の有無を表現する漏洩検出表示装置が提案されている。

特開２００９−１４４５８号公報

しかしながら、上記の漏洩検知器による漏洩検知においては、配管における漏洩源まで特定することは困難である。このため、作業員が直接赴いて漏洩源を特定する必要があり、漏洩源が特定されるまで配管からの流体の漏洩が継続することになる。仮に、配管から多くの流体が漏洩している状態であれば、作業員が到着する前に建物内の一部が溢水して、原子力発電所の重要設備が壊れてしまうおそれがある。

特に、サービス系統においては配管系統のエリアが広いために、漏洩検知器の設置箇所も広範囲となる。このため、作業員が、動作している漏洩検知器を見つけ出して、漏洩源を特定するまでに時間がかかり、その分溢水が進むことになる。

ここで、建物内部が配管漏洩によって溢水することを防ぐためには、サービス系統タンクに設置された遮断弁を全て閉止して、サービス系統の配管に水が流れないようにすることが考えられる。しかし、この場合、漏洩していない配管系統まで閉止してしまうことになり、例えば、ろ過水タンクに蓄えられた消火用水が、必要な時に使用できない、といった事態を招くおそれがある。

本発明は、このような問題点を解決し、原子力発電所におけるサービス系配管に漏洩が発生した場合に、早期に流体の漏洩を抑えることが可能な配管漏洩防止システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。

（１） 流体を収納するタンクから延び当該タンクの流体が流通する配管に設けられ、当該配管の流路の開放及び閉止を行う遮断弁と、前記配管における前記遮断弁の下流側に設けられ、前記配管内の流体に圧力を加えて、流体を流通させるポンプと、前記配管内における前記ポンプの出口側の流体圧が下がった場合に、前記配管の流路を閉止するように前記遮断弁を駆動させるアクチュエータと、前記遮断弁が前記アクチュエータの動作によって所定の開度まで閉止した場合に動作するリミットスイッチと、当該リミットスイッチの動作に基づいて前記ポンプを停止させる制御を行う制御装置と、を有することを特徴とする配管漏洩防止システム。

（１）によれば、配管に漏洩が発生した場合に、漏洩源を有する配管に対するタンクからの流体供給を自動的に遮断することにより、早期に流体の漏洩を抑えることが可能になる。また、ポンプの停止によってアクチュエータが動作し、遮断弁によって流路が完全に閉止されるため、ポンプに流体が通っていない状態でポンプが駆動すること、所謂、空運転を防止することができる。

（２） （１）において、前記配管の下方に配置される漏洩検知器を更に備え、前記制御装置は、前記漏洩検知器が配管漏洩を検知しかつタンクの水位低下量が通常使用量を上回った場合に、前記ポンプを停止させる制御を行うことを特徴とする配管漏洩防止システム。

（２）によれば、漏洩検知器付近の配管において比較的大きな配管漏洩が発生している可能性がある場合に、ポンプを停止させ、遮断弁開閉アクチュエータが動作して遮断弁を完全に閉止するため、早期に漏洩源からの水の流出を抑えることが可能になる。

（３） （１）、（２）において、前記制御装置は、前記遮断弁が前記配管を完全に閉止する前に前記ポンプを停止させる制御を行うことを特徴とする配管漏洩防止システム。

（３）によれば、ポンプが空運転することを確実に防止することができる。

本発明によれば、原子力発電所におけるサービス系配管に漏洩が発生した場合に、早期に流体の漏洩を抑えることが可能な配管漏洩防止システムを提供することが可能になる。

本発明の一実施形態おける配管漏洩防止システム１の概略構成を示す説明図である。 遮断弁開閉アクチュエータ３０の構成を示す説明図である。 配管漏洩防止システム１の動作の流れを示すフロー図である。 配管漏洩防止システム１の設置例を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態おける配管漏洩防止システム１の概略構成を示す説明図である。配管漏洩防止システム１は、サービス系タンク１０と、配管１２と、遮断弁１４と、遮断弁リセット用空気作動弁１８と、ポンプ２０と、水位計２２と、リミットスイッチ２４と、漏洩検知器２６と、遮断弁開閉アクチュエータ３０と、制御装置５０と、を備えている。

サービス系タンク１０は、発電に直接使用されない水を貯えている。サービス系タンク１０としては、上述したように、ろ過水タンク、純水タンク、復水貯蔵タンク等がある。

配管１２は、サービス系タンク１０の水を流通させる管路を形成するものである。遮断弁１４は、配管１２に設けられ、配管１２の開放、閉止を行うものである。遮断弁１４は、サービス系タンク１０の二次側の近傍に配置されている。

遮断弁開閉アクチュエータ３０は、遮断弁１４を開閉させる駆動機構であり、遮断弁１４を開放状態とすることにより配管１２の流路が開放され、遮断弁１４を閉止状態とすることにより配管１２の流路が閉止される。遮断弁リセット用空気作動弁１８は、遮断弁１４を閉止状態から開放状態に戻すように遮断弁１４を動作させる際に用いる弁である。すなわち、遮断弁１４を閉止状態から開放状態に戻すことによって配管１２内に水が流通するようになるが、その際、配管１２内に残った空気は遮断弁リセット用空気作動弁１８を通って外部に排出される。ポンプ２０は、配管１２に設けられ、配管１２内の水に圧力を加えて配管系統を流通させるものである。

水位計２２は、サービス系タンク１０に設けられ、サービス系タンク１０内の水位を計測するものである。リミットスイッチ２４は、遮断弁１４が遮断弁開閉アクチュエータ３０の動作によって所定の開度まで閉止した場合に動作するスイッチである。漏洩検知器２６は、上述したレベルスイッチタイプの検知器である。本実施形態においては、複数の漏洩検知器２６が配管１２の所定部位の下方に配置されている。

制御装置５０は、ポンプ２０、水位計２２、リミットスイッチ２４及び漏洩検知器２６に通信可能に接続されており、水位計２２の計測値や、リミットスイッチ２４のオンオフ状態に基づいてポンプ２０を停止させたり、配管漏洩を検知した漏洩検知器２６に関する情報を図示しないディスプレイ装置に表示させたりする等の制御を行う。また、制御装置５０は、システム全体を制御するための各種の処理を行うＣＰＵ（図示せず）と、ＣＰＵに各種の処理を実行させるためのプログラムが記憶されている記憶部（図示せず）と、外部機器（例えば、水位計２２）と通信可能に接続されるインターフェース部（図示せず）と、を備えている。

図２は、遮断弁開閉アクチュエータ３０の構成を示す説明図である。遮断弁開閉アクチュエータ３０は、本体ケース３２と、駆動板３４、バネ３６と、駆動棒３８と、水圧検知用配管４０と、を備えている。

本体ケース３２は、内部に水を貯えることが可能なケース体であり、内部に駆動板３４及びバネ３６が収納される。
駆動板３４は、板状部材からなり、本体ケース３２の内部に配置することにより、本体ケース３２の内部は、上部区画室３２ａと下部区画室３２ｂの２つの部屋に分けられる。また、駆動板３４は、本体ケース３２の内部に上下方向へスライド自在に設けられる。
バネ３６は、上部区画室３２ａに配置されたコイルバネで有り、一端部は本体ケース３２の上面に固定され、他端部は駆動板３４に固定されている。
駆動棒３８は、下部区画室３２ｂ内に上部が配置されており、本体ケース３２の下部から突出している棒状部材である。駆動棒３８の上端部は駆動板３４に固定されており、駆動棒３８の下端部は遮断弁１４に連結されている。

また、駆動棒３８は、駆動板３４の上下方向のスライドに連動して遮断弁１４を動作させる。具体的には、駆動板３４が上方に移動することによって、遮断弁１４が開放するように動作し、駆動板３４が下方に移動することによって、遮断弁１４が閉止するように動作する。また、駆動棒３８にはリミットスイッチ２４が取り付けられている。このリミットスイッチ２４は、駆動棒３８が下降して遮断弁１４の開度が所定値以下（例えば、５０％以下）になった場合にオンになり、駆動棒３８が上昇して遮断弁１４の開度が所定値（例えば、５０％）を越えた場合にオフになる。

水圧検知用配管４０は、一端部が配管１２におけるポンプ２０の出口側に接続され、他端部が本体ケース３２の下部区画室３２ｂに接続されている。このため、配管１２内において、ポンプ２０によって送り出された水の一部が下部区画室３２ｂに流入する。そして、配管１２を通る水の水圧によって駆動板３４が上方に押し上げられる。

ここで、下部区画室３２ｂに水がない状態においては、駆動板３４はバネ３６の付勢によって押し下げられ、配管の流路は遮断弁１４によって完全に閉止された状態となる。配管１２に水が流通している状態においては、駆動板３４は下部区画室３２ｂ内の水圧とバネ３６の付勢によって平衡状態に保たれる。この時、遮断弁１４は開放状態となり、配管の流路は完全に開放された状態となる。

また、図１に示すように、ポンプ２０の下流側で配管漏洩が発生した場合には、ポンプ２０の下流側における水圧が減少するため、遮断弁開閉アクチュエータ３０においては、図２における下部区画室３２ｂ内の水圧が減少する。これにより、バネ３６による押し下げる方向の付勢が水圧よりも大きくなって駆動板３４が下降し、遮断弁１４が閉止するように動作する。

次に、配管漏洩防止システム１の動作について図１及び図３を用いて説明する。
図３は、配管漏洩防止システム１の動作の流れを示すフロー図である。
まず、サービス系統の配管１２に漏洩が発生した場合、ポンプ２０の下流側における水圧が減少し、遮断弁開閉アクチュエータ３０が動作する（ステップＳ１０のＹＥＳ）。遮断弁開閉アクチュエータ３０が動作を開始すると、遮断弁１４が動作を開始する（ステップＳ１２）。そして、遮断弁１４の開度が所定値以下になった場合に、リミットスイッチ２４がオンになる。そして、制御装置５０が、リミットスイッチ２４からのオン信号に基づいて、ポンプ２０に停止信号を出力する制御を行う。ポンプ２０は、停止信号を受信することによって停止する（ステップＳ２０）。ポンプ２０が停止すると、ポンプ２０の出口側に水圧がかからなくなるため、遮断弁開閉アクチュエータ３０の駆動板３４（図２参照）に水圧が掛からなくなり、バネ３６（図２参照）による押し下げる方向の付勢によって駆動板３４が下降する。これにより、配管１２が遮断弁１４によって完全に閉止される（ステップＳ２２）。

遮断弁開閉アクチュエータ３０が動作しない場合（ステップＳ１０のＮＯ）、制御装置５０は、配管漏洩を検知した漏洩検知器２６の有無を判定する。制御装置５０が、配管漏洩を検知した漏洩検知器２６があると判定した場合に（ステップＳ１４のＹＥＳ）、制御装置５０は、単位時間当たりのタンク水位低下量と通常使用量とを比較する。ここで、制御装置５０は、水位計２２の計測値を所定時間毎に取得しており、水位計２２の測定値に基づいて水位計タンク水位低下量を算出する。また、通常使用量については、過去の使用量のデータに基づいて予め設定される。そして、制御装置５０は、タンク水位低下量が通常使用量を上回った場合に（ステップＳ１６のＮＯ）、ポンプ２０に停止信号を出力する制御を行う。ポンプ２０は、停止信号を受信することによって停止し（ステップＳ２０）、その後、ポンプ２０の停止によってポンプの出口側の水圧が低下するため、遮断弁開閉アクチュエータ３０が動作する。これにより、配管１２が遮断弁１４によって完全に閉止される（ステップＳ２２）。

なお、制御装置５０は、例えば、地震等によるサービス系タンク１０の水位ゆらぎよる影響を考慮して、例えば、瞬間的に上昇あるいは下降した測定値は、タンク水位低下量の算出に採用しないと言った処理を行ってもよい。これにより、誤動作によってポンプ２０を停止させてしまうと言った事態の発生を防止することができる。

図４は、配管漏洩防止システム１の設置例を示す説明図である。
上述したように、サービス系タンク１０としては、ろ過水タンク、純水タンク、復水貯蔵タンク等がある。図４においては、ろ過水タンク１０ａを供給元とする配管系統１２ａと、純水タンク１０ｂを供給元とする配管系統１２ｂに、配管漏洩防止システム１を設置した例を示している。

ろ過水タンク１０ａ及び純水タンク１０ｂは、原子炉建物１００の外部に設置されており、配管系統１２ａ、１２ｂは、原子炉建物１００の内部に設置されている。更に、配管系統１２ａにおける、ろ過水タンク１０ａの近傍に遮断弁１４及び遮断弁開閉アクチュエータ３０が設けられており、更にその下流側にポンプ２０が設けられている。同様に、配管系統１２ａにおける、ろ過水タンク１０ａの近傍に遮断弁１４及び遮断弁開閉アクチュエータ３０が設けられており、更にその下流側にポンプ２０が設けられている。

また、原子炉建物１００の各階において、配管系統１２ａ、１２ｂの所定部位の下方に漏洩検知器２６が設置されている。

図４に示す例において、地下１階の配管系統１２ａの所定部位に配管漏洩が発生したとする。この場合、配管系統１２ａの遮断弁１４が動作して配管１２が閉止され、ろ過水タンク１０ａから配管系統１２ａへのろ過水の供給が自動的に遮断され、また、遮断弁１４の閉止動作中にポンプ２０が停止する。これにより、配管系統１２ａにろ過水が流通しないようになり、漏洩源からろ過水が大量に流出することが早期に防止され、地下１階が溢水することを防止することができる。

以上説明したように構成された本実施形態によれば、配管漏洩が発生した場合に遮断弁１４が自動的に配管を閉止するため、サービス系タンク１０から配管１２への水の供給が自動的に遮断される。これにより、配管１２における水の流通量が低下するため、漏洩源から水が大量に流出することが防止され、建物内部が溢水することが早期に防止できる。

また本実施形態によれば、遮断弁１４が動作して配管１２が半分程度閉じた時点でリミットスイッチ２４がオンになり、制御装置５０がポンプ２０を停止させている。すなわち、遮断弁１４が動作して配管１２が半分程度閉じた時点で下流において配管漏洩が発生しているとみなして、ポンプ２０を停止させている。これにより、より早期に漏洩源からの水の流出を抑えることが可能になる。

また本実施形態によれば、遮断弁１４が配管１２を完全に閉止する前にポンプ２０を停止することにより、ポンプ２０が空運転することを防止することができる。

また、本実施形態によれば、遮断弁開閉アクチュエータ３０が動作していなくても、漏洩を検知している漏洩検知器２６が存在し、かつサービス系タンク１０の水位異常低下が認められる場合にはポンプ２０を停止させている。すなわち、配管１２内の水圧の低下が少ないものの、漏洩を検知している漏洩検知器２６が存在し、しかもサービス系タンク１０の水位異常低下が認められれば、漏洩検知器２６付近の配管１２において比較的大きな配管漏洩が発生している可能性があると見なすことができる。このような場合に、ポンプ２０を停止させることにより、遮断弁開閉アクチュエータ３０が動作して遮断弁１４が完全に閉止するため、早期に漏洩源からの水の流出を抑えることが可能になる。

また本実施形態によれば、ポンプ２０の出口側の圧力低下で動作する水圧式の遮断弁開閉アクチュエータ３０を設置することにより、電源の有無によらずに駆動するため、停電時においても確実に配管１２の流路を遮断することが可能となる。

また、複数の漏洩検知器２６を広範囲に設置しなくても、早期に配管漏洩による不具合の発生を防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限るものではない。例えば、上述した実施形態によれば、遮断弁開閉アクチュエータ３０は水圧によって駆動するものであるが、電気的に駆動するものを用いてもよい。例えば、水圧検知用配管４０の代わりに、ポンプ２０出口側に配管１２内の水圧を検知する圧力計を設け、この圧力計の計測結果を制御装置５０に送信する。そして、制御装置５０は、圧力計の計測結果が所定値を下回った場合に、遮断弁開閉アクチュエータを駆動電流を印加する制御を行い、遮断弁を動作させてもよい。

また、上述した実施形態によれば、リミットスイッチ２４を駆動棒３８に設けているが、それ以外の場所でもよく、例えば、本体ケース３２内に設け、駆動板３４の移動によって作動するようにしても、更には遮断弁１４に設けてもよい。

１ 配管漏洩防止システム
１０ サービス系タンク
１０ａ 過水タンク
１０ｂ 純水タンク
１２ 配管
１２ａ、１２ｂ 配管系統
１４ 遮断弁
１８ 遮断弁リセット用空気作動弁
２０ ポンプ
２２ 水位計
２４ リミットスイッチ
２６ 漏洩検知器
３０ 遮断弁開閉アクチュエータ
３２ 本体ケース
３２ａ 上部区画室
３２ｂ 下部区画室
３４ 駆動板
３６ バネ
３８ 駆動棒
４０ 水圧検知用配管
５０ 制御装置
１００ 原子炉建物

Claims (3)

1. 流体を収納するタンクから延び当該タンクの流体が流通する配管に設けられ、当該配管の流路の開放及び閉止を行う遮断弁と、
   前記配管における前記遮断弁の下流側に設けられ、前記配管内の流体に圧力を加えて、流体を流通させるポンプと、
   前記配管内における前記ポンプの出口側の流体圧が下がった場合に、前記配管の流路を閉止するように前記遮断弁を駆動させるアクチュエータと、
   前記遮断弁が前記アクチュエータの動作によって所定の開度まで閉止した場合に動作するリミットスイッチと、
   当該リミットスイッチの動作に基づいて前記ポンプを停止させる制御を行う制御装置と、を有することを特徴とする配管漏洩防止システム。
2. 前記配管の下方に配置される漏洩検知器を更に備え、
   前記制御装置は、前記漏洩検知器が配管漏洩を検知しかつタンクの水位低下量が通常使用量を上回った場合に、前記ポンプを停止させる制御を行うことを特徴とする請求項１記載の配管漏洩防止システム。
3. 前記制御装置は、前記遮断弁が前記配管を完全に閉止する前に前記ポンプを停止させる制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の配管漏洩防止システム。
   

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