JP2017161379A - Hydrogen sensor system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、水素センサシステムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a hydrogen sensor system.
原子炉の過酷事故時には、水と高温となったジルコニウムとの反応により水素が発生する。水素は、酸素がある環境下では、着火源があったり自着火する温度まで高温となったりすると爆発的に反応する。爆発により、原子炉の圧力容器や格納容器をはじめとして、安全に係わる機器が損傷することが懸念される。 In severe nuclear reactor accidents, hydrogen is generated by the reaction between water and high-temperature zirconium. In an environment where oxygen is present, hydrogen reacts explosively when there is an ignition source or when the temperature is high enough to autoignite. There is a concern that the explosion may damage equipment related to safety, including reactor pressure vessels and containment vessels.
過酷事故時の水素を測定するために、原子力プラント等の建屋内に水素センサを設置する方法が考えられる。従来の水素センサとしては、水素と酸素の燃焼を促進するような貴金属触媒(Pt、Pd等)を用いた発熱反応により生じた温度変化を測定する熱電変換式のものがある(例えば、特許文献1,2)。また、従来の水素センサとしては、水素吸蔵合金としての貴金属線(Pd−Ag等)に水素を吸収させ、その抵抗値の変化量を測定するものがある(例えば、特許文献3)。 In order to measure hydrogen during severe accidents, a method of installing a hydrogen sensor in a building such as a nuclear power plant is conceivable. As a conventional hydrogen sensor, there is a thermoelectric conversion type sensor that measures a temperature change caused by an exothermic reaction using a noble metal catalyst (Pt, Pd, etc.) that promotes combustion of hydrogen and oxygen (for example, Patent Documents). 1, 2). Further, as a conventional hydrogen sensor, there is a sensor that absorbs hydrogen in a noble metal wire (Pd-Ag or the like) as a hydrogen storage alloy and measures the amount of change in resistance value (for example, Patent Document 3).
原子力プラント等の建屋内に従来の水素センサを設置しようとしても、水素センサが過酷事故時の気流の影響を受けてしまったり、水素センサが過酷事故時の落下物により損壊してしまったりしてしまう虞がある。 Even if you try to install a conventional hydrogen sensor in a building such as a nuclear power plant, the hydrogen sensor may be affected by the airflow during a severe accident, or the hydrogen sensor may be damaged by falling objects during a severe accident. There is a risk of it.
また、貴金属を含む水素センサの表面は過酷事故時に生じるヨウ素によって覆われ易いので、前述した触媒反応や水素吸蔵反応が容易に阻害されてしまうという問題がある。 Moreover, since the surface of the hydrogen sensor containing a noble metal is easily covered with iodine generated in a severe accident, there is a problem that the above-described catalytic reaction and hydrogen storage reaction are easily hindered.
本実施形態に係る水素センサシステムは、貴金属を含む水素センサと、前記水素センサを囲い、一部に開口部が設けられる筐体と、気体中のヨウ素を除去するヨウ素除去部と、を備えた。 The hydrogen sensor system according to the present embodiment includes a hydrogen sensor containing a noble metal, a casing that surrounds the hydrogen sensor and is provided with an opening in part, and an iodine removal unit that removes iodine in the gas. .
本実施形態に係る水素センサシステムによれば、事故時の環境から水素センサを保護できるとともに、貴金属の触媒反応や水素吸蔵反応におけるヨウ素の影響を除去できる。 According to the hydrogen sensor system according to the present embodiment, the hydrogen sensor can be protected from the environment at the time of an accident, and the influence of iodine in the noble metal catalytic reaction and hydrogen storage reaction can be removed.
本実施形態に係る水素センサシステムについて、添付図面を参照して説明する。 The hydrogen sensor system according to the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、水素濃度測定装置が設置される環境を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an environment in which a hydrogen concentration measuring apparatus is installed.
図1は、水素濃度の測定(モニタ)が行われる場所、例えば原子力発電所内の原子炉格納容器1と、原子炉格納容器1内の水素濃度を測定する水素濃度測定装置10とを示す。水素濃度の測定は、原子力発電所の過酷事故時の対応を主目的とする。
FIG. 1 shows a place where hydrogen concentration is measured (monitored), for example, a
原子炉格納容器1は、原子炉(図示しない)及び1次冷却系(図示しない)の設備をすべて格納するものである。配管破断等の事故が起こると、原子炉格納容器1は、貫通する配管(図示しない)を自動的に閉止する。
The
水素濃度測定装置10は、本実施形態に係る水素センサシステム11、抵抗器(テスタ)12、及び制御部13を備える。水素センサシステム11の構成については、図2を用いて後述する。
The hydrogen
抵抗器12は、水素センサシステム11の貴金属線31(図3に図示)に電流を流すことで貴金属線の電気抵抗値を測定する。抵抗器12としては公知のものが適用されるが、抵抗器12として4端子法以外の電気抵抗値の測定方式(例えば、2端子法、ホイートストンブリッジ)が採用される場合は、それぞれの測定方式に適したものが適用される。
The
制御部13は、CPU(Central Processing Unit)及びメモリ等によって構成される。制御部13は、抵抗器12によって測定された電気抵抗値に基づいて、水素濃度を算出する。例えば、制御部13は、予め取得された水素濃度と電気抵抗値との相関式に基づいて、抵抗器12によって測定された電気抵抗値に対応する水素濃度を算出する。
The
図2は、水素センサシステム11の構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the
図2に示すように、水素センサシステム11は、水素センサ111と、水素センサ111を囲い、1又は複数の開口部Bが設けられる筐体112と、気体中のヨウ素を除去するヨウ素除去部113と、を備える。図2では、筐体112の開口部Bにヨウ素除去部113が配置される。本実施形態では、水素センサシステム11の筐体112が1つの開口部Bを設ける場合について説明する。
As shown in FIG. 2, the
原子炉の定常運転時だけでなく、過酷事故時にも、水素センサシステム11は動作する。筐体112の外部の気体Gは、開口部Bに配置されたヨウ素除去部113を介して水素センサ111に到達する。筐体112の外部の気体Gは、開口部Bを通過する。このため、開口部Bにヨウ素除去部113が配置されることによって、過酷事故時に発生するヨウ素を含む気体Gとヨウ素除去部113との接触確率が大きくなり、少量のヨウ素除去部113で気体Gに含まれるヨウ素を吸着することが可能となる。
The
図3は、水素センサ111の構造を示す外観図である。
FIG. 3 is an external view showing the structure of the
図3に示すように、水素センサ111は、貴金属線31、固定部32、及び接続部33を備える。
As shown in FIG. 3, the
貴金属線31は、固定部32の外表面上にらせん状に巻き付けるように配置される。貴金属線31は、水素吸蔵により電気抵抗値が変化する水素吸蔵能を有する水素吸蔵合金(Pd−Ag等)によって構成される。
The
固定部32は、セラミックス、ガラス等の絶縁材料からなり、貴金属線31の固定及び絶縁のために用いられる。図3では、固定部32が円筒形状を有する場合を図示するが、固定部32は必ずしも円筒形状である必要はない。つまり、固定部32の全体が同一材料で構成されている必要はない。固定部32が円筒形状を有する場合、固定部32は、その内部空間にヒータを内包するような構造を採り得る。また、固定部32が円筒形状を有する場合、固定部32は、その内部空間に電気配線を内包するような構造を採り得る。
The
接続部33は、貴金属線31を固定部32に固定することともに、貴金属線31の電気抵抗値の測定のための端子として機能する。また、図3では、接続部33が固定部32の側面の外表面に設置されている例を示すが、接続部33は、固定部32の側面の内表面に設置されていてもよい。
The
図2の説明に戻って、筐体112は、水素センサ111を囲む。筐体112の材料は、ステンレス鋼であることが好適である。筐体112は、水素センサ111が過酷事故時の気流の影響を受けることを防止し、過酷事故時の落下物から水素センサ111を保護する。
Returning to the description of FIG. 2, the
また、過酷事故時の気体には多くの水素とわずかな酸素が存在すると考えられる。水素センサ111の周囲の全てが囲まれていると、筐体112の外部と内部とで気体Gのやりとりができないため、筐体112の一部に、気体Gを拡散するための開口部Bが設けられる。
Moreover, it is considered that a lot of hydrogen and a slight amount of oxygen exist in the gas at the time of a severe accident. If the entire periphery of the
ヨウ素除去部113は、筐体112の開口部Bに設けられる。ここで、ヨウ素除去部113として好適な材料について説明する。
The
ステンレス鋼は、ヨウ素によって腐食されることが知られている(動燃事業団大洗工学センター「フェライト系ステンレス鋼の被覆管内面腐食挙動評価」、1987年3月)。ヨウ素は、ステンレス鋼の表面で次のような反応を起こして、ステンレス鋼を腐食させる。つまり、ヨウ素は、ステンレス鋼の表面でトラップされ、金属原子と反応して安定となる。このため、ステンレス鋼は、気体Gに含まれるヨウ素の優秀な捕獲材となる。
M(s) + I2(g) → MI2(s)
M(s) + 2I(g) → MI2(s)
It is known that stainless steel is corroded by iodine (Evaluation of inner surface corrosion behavior of ferritic stainless steel, March 1987). Iodine causes the following reaction on the surface of the stainless steel to corrode the stainless steel. That is, iodine is trapped on the surface of the stainless steel and reacts with metal atoms to become stable. For this reason, stainless steel is an excellent capturing material for iodine contained in the gas G.
M (s) + I 2 (g) → MI 2 (s)
M (s) + 2I (g) → MI 2 (s)
ヨウ素除去部113の材料がステンレス鋼である場合、ヨウ素除去部113は、ステンレス製の粉体を溶融点前後の温度で焼き固めた、ステンレス鋼の焼結金属である。焼結金属では、粉体の大きさでエレメント内の空隙の大きさを調整することができる。
When the material of the
又は、ヨウ素除去部113の材料がステンレス鋼である場合、ヨウ素除去部113は、ステンレス線を圧延することによりカールする癖をつけて成形されたステンレス塊である。ヨウ素除去部113が、焼結金属又はステンレス塊である場合、水素センサシステム11は、焼結金属又はステンレス塊を保持し、自身を筐体112の開口部Bに固定するための保持板S1(図4(A),(B))又は保持容器S2(図5に図示)を有する。
Or when the material of the
又は、ヨウ素除去部113の材料がステンレス鋼である場合、1のステンレス金網(ステンレス平織金網又はステンレス綾織金網)である。又は、ヨウ素除去部113は、ステンレス金網面の法線方向に重ねられた複数のステンレス金網である。後者の場合、ヨウ素除去部113は、隣り合うステンレス金網の開き目の位置がずれた複数のステンレス金網であってもよい。開き目とは、ステンレス金網を構成している線と線との間の空間である。
Or when the material of the
図4(A),(B)は、開口部Bへの焼結金属(又はステンレス塊)の配置方法の第1例を示す図である。 4A and 4B are diagrams illustrating a first example of a method for arranging a sintered metal (or stainless steel lump) in the opening B. FIG.
図4(A)は、焼結金属を、筐体112の開口部Bに配置するための保持板S1を示す。保持板S1は、気体が出入り可能な開き目をもつ網目形状の部分を有する。複数の開き目の大きさ(寸法)は統一されていてもよいし、統一されていなくてもよい。保持板S1は、筐体112の内壁に対して、ネジ止めによって固定される(図4(B))。又は、保持板S1は、筐体112の内壁に対して、接着又は溶接によって固定される。図4(B)に示す開口部Bであって、筐体112の内壁に固定された保持板S1の上部に、焼結金属を配置可能な空間が形成される。
FIG. 4A shows a holding plate S <b> 1 for disposing the sintered metal in the opening B of the
なお、保持板S1の網を、ヨウ素の捕獲材となるステンレス線とすることもできる。 The net of the holding plate S1 can be a stainless steel wire that serves as an iodine capturing material.
図5は、開口部Bへの焼結金属(又はステンレス塊)の配置方法の第2例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating a second example of a method for arranging the sintered metal (or stainless steel lump) in the opening B. FIG.
図5は、焼結金属を、筐体112の開口部Bに配置するための保持容器S2を示す。保持容器S2は、気体が出入り可能な開き目をもつ網目形状の部分を有する底面を備え、焼結金属を配置可能な空間を形成する。複数の開き目の大きさは統一されていてもよいし、統一されていなくてもよい。保持容器S2は、筐体112の外壁に対して、ネジ止めによって固定される。又は、保持容器S2は、筐体112の内壁に対して、接着又は溶接によって固定される。筐体112の外壁に固定された保持容器S2の内部に、焼結金属を配置可能な空間が形成される。
FIG. 5 shows a holding container S <b> 2 for arranging the sintered metal in the opening B of the
なお、保持容器S2の底面の網を、ヨウ素の捕獲材となるステンレス線とすることもできる。 In addition, the net | network of the bottom face of holding | maintenance container S2 can also be made into the stainless steel wire used as the iodine capture | acquisition material.
図2の説明に戻って、ゼオライトや活性炭は、表面積が大きく様々なものを吸着する材料として知られている。そこで、ゼオライトや活性炭を、気体Gに含まれるヨウ素の吸着材として用いることができる。ヨウ素除去部113の材料がゼオライト又は活性炭である場合、水素センサシステム11は、ゼオライト又は活性炭を保持し、自身を筐体112の開口部Bに固定するための保持体(図4(A),(B)に示す保持板S1、又は、図5に示す保持容器S2)を有する。
Returning to the explanation of FIG. 2, zeolite and activated carbon are known as materials having a large surface area and adsorbing various materials. Therefore, zeolite or activated carbon can be used as an adsorbent for iodine contained in the gas G. When the material of the
第3に、銀ゼオライトは、ゼオライトのAl原子付近のH+とAg+とがイオン交換され、Al原子付近にAg+がイオン結合により付着されてなる。銀とヨウ素とは、次のような反応を容易に起こすことができるので、銀ゼオライトは、気体Gに含まれるヨウ素を強固に捕獲することができる。
2Ag(s) + I2(g) → 2AgI
Ag(s) + I(g) → AgI
Thirdly, in silver zeolite, H + and Ag + in the vicinity of Al atoms of the zeolite are ion-exchanged, and Ag + is attached in the vicinity of Al atoms by ionic bonds. Since silver and iodine can easily cause the following reaction, silver zeolite can capture iodine contained in the gas G firmly.
2Ag (s) + I 2 (g) → 2AgI
Ag (s) + I (g) → AgI
ヨウ素除去部113の材料が銀ゼオライトである場合、水素センサシステム11は、銀ゼオライトを保持し、自身を筐体112の開口部Bに固定するための保持体(図4(A),(B)に示す保持板S1、又は、図5に示す保持容器S2)を有する。
When the material of the
なお、ヨウ素除去部113の材料は、上述したステンレス鋼、ゼオライト、活性炭、及び銀ゼオライトのうち少なくとも1つによって構成されればよい。
In addition, the material of the
続いて、ヨウ素除去部113の厚さについて説明する。
Then, the thickness of the
ヨウ素を含む気体Gは、筐体112の開口部Bを通って筐体112の内部に入る。開口部Bにヨウ素除去部113が配置されると、気体Gに含まれるヨウ素は、ヨウ素除去部113への進入距離(厚さ)に従ってヨウ素除去部113に徐々に吸着されるので、ヨウ素濃度は、厚さとの関係で図6に示すような分布となる。
The gas G containing iodine enters the inside of the
図6は、ヨウ素除去部113の厚さとヨウ素濃度のとの関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of the
図6に示すように、ヨウ素除去部113の厚さにおけるヨウ素濃度をCとし、気体に含まれるヨウ素濃度をC0とし、吸着係数をaとし、厚さ(ヨウ素除去部113の外壁からの距離)をxとすると、ヨウ素濃度Cは、以下の式で表される。
C = C0 exp(-a x)
As shown in FIG. 6, the iodine concentration in the thickness of the
C = C0 exp (-ax)
ステンレス鋼、ゼオライト、活性炭、及び銀ゼオライトの中では、ステンレス鋼の吸着係数aが最も小さく、気孔率0.3程度で2[cm−1]以上ある。そこで、ステンレス鋼の吸着係数aを2[cm−1]とすると、ヨウ素濃度Cは、厚さxが1.9[cm]である場合に0.022C0となり、また、厚さが2.0[cm]である場合に0.018C0となる。すなわち、ヨウ素除去部113の材料がステンレス鋼である場合、ステンレス鋼の厚さxが2[cm]以上であれば、水素センサ111に到達するヨウ素の濃度Cを、筐体112外部の2%以下に低減できる。過酷事故時に予想される最も過酷なシナリオに基づくヨウ素濃度から考えても、水素センサ111に到達するヨウ素の濃度Cをその2%以下に低減できれば十分な効果がある。なお、ステンレス鋼の厚さxの上限は、目標とする水素センサ111の応答時間(Response time)から適切に決定されればよい。
Among stainless steel, zeolite, activated carbon, and silver zeolite, the adsorption coefficient a of stainless steel is the smallest, and the porosity is about 0.3 and is 2 [cm −1 ] or more. Therefore, when the adsorption coefficient a of stainless steel is 2 [cm −1 ], the iodine concentration C is 0.022 C0 when the thickness x is 1.9 [cm], and the thickness is 2.0. When it is [cm], it becomes 0.018 C0. That is, when the material of the
ヨウ素除去部113の厚さxを2[cm]とする場合、図4(B)では、筐体の上壁の厚さを2[cm]以上とすればよい。ヨウ素除去部113の厚さxを2[cm]とする場合、図5では、保持容器S2の深さを2[cm]以上とすればよい。
When the thickness x of the
なお、過酷事故時にヨウ素がヨウ素除去部113としてのステンレス鋼に吸着されていくことになるが、過酷事故発生から2週間程度はステンレス鋼の交換はできない。しかし、過酷事故時に予想される最も過酷なシナリオに基づくヨウ素量から考えても、ヨウ素除去部113としてのステンレス鋼の厚さxが2[cm]以上であれば、ヨウ素除去部113は、十分にヨウ素を吸着し続けることができる。
In addition, although iodine will be adsorbed by the stainless steel as the
なお、水素センサ111の貴金属線によって水素を吸蔵するシステムについて説明した。しかしながら、本実施形態の技術思想は、貴金属線によって水素を吸蔵するシステムに限定されるものではない。貴金属を含む水素センサ111であれば本実施形態の技術思想を適用可能である。例えば、水素と酸素の燃焼を促進するような貴金属触媒(Pt、Pd等)を用いた発熱反応により生じた温度変化を測定する熱電変換式のシステムにも本実施形態の技術思想を適用可能である。
In addition, the system which occludes hydrogen with the noble metal wire of the
水素センサシステム11によれば、気体に含まれるヨウ素をヨウ素除去部113と接触させ、水素センサ111に到達する気体からヨウ素を取り除く構成を有するので、気体中のヨウ素が水素センサ111の表面に達することはほとんどなく、水素センサ111の貴金属の表面反応である酸素−水素反応や貴金属の水素吸蔵反応を阻害することがない。よって、水素センサシステム11によれば、貴金属の触媒反応や水素吸蔵反応におけるヨウ素の影響を除去することができる。また、水素センサシステム11によれば、筐体112によって事故時の環境から水素センサを保護できる。
According to the
(第1の変形例)
図7は、水素センサシステム11の構成の第1の変形例を示す図である。
(First modification)
FIG. 7 is a diagram illustrating a first modification of the configuration of the
図7に示すように、水素センサシステム11は、水素センサ111と、筐体112と、ヨウ素除去部113と、筐体112の内部に配置されたヨウ素除去部114,115と、を備える。ヨウ素除去部113は必須の構成ではない。ヨウ素除去部114,115は、いずれかが備えられればよい。以下、ヨウ素除去部113〜115が全て備えられる場合について説明する。
As shown in FIG. 7, the
ヨウ素除去部114は、筐体112の内側壁に、ヨウ素除去部115は、筐体112の内上壁にそれぞれ設置される。筐体112の外部の気体Gは、開口部Bに配置されたヨウ素除去部113を介して水素センサ111に到達する。
The
なお、図7において、図2に示す構成部材と同一の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。 In FIG. 7, the same components as those shown in FIG.
筐体112の内部に進入した気体Gに含まれるヨウ素は水素センサ111に付着しなければ水素センサ111の機能を阻害しない。そこで、図7で示すように、水素センサ111の近傍に、ヨウ素除去部114,115が配置される。これにより、筐体112内に進入したヨウ素の一部がヨウ素除去部114,115によって除去されるので、水素センサ111の表面には、ヨウ素がほとんど付着しなくなる。
If iodine contained in the gas G that has entered the
水素センサシステム11の第1の変形例によれば、ヨウ素除去部113に加えヨウ素除去部114,115を備えることで、図2に示す水素センサシステム11の場合より十分に、貴金属の触媒反応や水素吸蔵反応におけるヨウ素の影響を除去することができる。
According to the first modification of the
(第2の変形例)
図8は、水素センサシステム11の構成の第2の変形例を示す図である。
(Second modification)
FIG. 8 is a diagram illustrating a second modification of the configuration of the
図8に示すように、水素センサシステム11は、水素センサ111と、筐体112と、ヨウ素除去部113と、筐体112の内部に配置されたヨウ素除去部116と、を備える。ヨウ素除去部113は必須の構成ではない。以下、ヨウ素除去部113,116が全て備えられる場合について説明する。
As shown in FIG. 8, the
ヨウ素除去部116は、水素センサ111の外周に、水素センサ111と非接触で設けられる。筐体112の外部の気体Gは、開口部Bに配置されたヨウ素除去部113を介して水素センサ111に到達する。
The
なお、図8において、図2に示す構成部材と同一の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。 In FIG. 8, the same components as those shown in FIG.
図9は、水素センサ111及びヨウ素除去部116の配置を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the arrangement of the
図9に示すように、ヨウ素除去部116は、水素センサ111の外周の保持容器S3によって保持される。保持容器S3は、気体が出入り可能な開き目をもつ網目形状の外側面と内側面を有する。複数の開き目の大きさは統一されていてもよいし、統一されていなくてもよい。ヨウ素除去部116は、保持容器S3の外側面と内側面に挟持される。水素センサ111及びヨウ素除去部116は、互いが接触しないように、図示しない支持部によって筺体112(図8に図示)に支持される。保持容器S3の網を、ヨウ素の捕獲材となるステンレス線とすることもできる。
As shown in FIG. 9, the
なお、ヨウ素除去部116は、板状の形状を有し、水素センサ111の上部や下部等に水素センサ111と非接触で設けられてもよい。
Note that the
図8の説明に戻って、筐体112の内部に進入した気体Gに含まれるヨウ素は水素センサ111に付着しなければ水素センサ111の機能を阻害しない。そこで、図8で示すように、水素センサ111の外周に、水素センサ111と非接触でヨウ素除去部116が配置される。これにより、筐体112内に進入したヨウ素の一部がヨウ素除去部116によって除去されるので、水素センサ111の表面には、ヨウ素がほとんど付着しなくなる。
Returning to the description of FIG. 8, the iodine contained in the gas G that has entered the
なお、図8に示す水素センサシステム11は、ヨウ素除去部113,116に加え、図7に示すヨウ素除去部114,115を備えてもよい。
The
水素センサシステム11の第2の変形例によれば、ヨウ素除去部113に加えヨウ素除去部116を備えることで、図2に示す水素センサシステム11の場合より十分に、貴金属の触媒反応や水素吸蔵反応におけるヨウ素の影響を除去することができる。
According to the second modification of the
(第3の変形例)
図10は、水素センサシステム11の構成の第3の変形例を示す図である。
(Third Modification)
FIG. 10 is a diagram illustrating a third modification of the configuration of the
図10に示すように、水素センサシステム11は、水素センサ111と、筐体112と、ヨウ素除去部113と、筐体112の内部に配置されたヒータ117と、を備える。ヨウ素除去部113は必須の構成ではない。以下、ヨウ素除去部113及びヒータ117が備えられる場合について説明する。
As shown in FIG. 10, the
ヒータ117は、水素センサ111の近傍、例えば、水素センサ111の下部に水素センサ111と非接触で設けられる。筐体112の外部の気体Gは、開口部Bに配置されたヨウ素除去部113を介して水素センサ111に到達する。
The
ヨウ素は、高温になると蒸発する。そこで、水素センサ111の表面(貴金属表面)に付着したヨウ素を除去するために、水素センサ111の表面を高温にすることが有効である。そのため、水素センサ111の近傍にヒータ117が配置される。水素センサ111は、ヒータ117に接触しないように、図示しない支持部によって筺体112に支持される。単体のヨウ素は、184.3℃で蒸発する。しかし、貴金属の表面では、貴金属原子とヨウ素原子とが弱い共有結合にて結合している。そのため、貴金属の表面からヨウ素を除去するためには、その障壁を越えた温度を貴金属の表面に与える必要がある。
Iodine evaporates at high temperatures. Therefore, in order to remove iodine adhering to the surface (noble metal surface) of the
そこで、ヒータ117は、水素センサ111の表面の温度が300℃以上、より好適には、500℃以上となるように制御部13(図1に図示)によって制御される。なお、ヒータ117は、筒状の固定部32(図3に図示)の内部に設けられてもよいし、水素センサ111の周囲に水素センサ111と非接触で設けられてもよい。また、ヒータ117は、水素センサ111の上部に水素センサ111と非接触で設けられてもよい。
Therefore, the
また、ヒータ117は、水素センサ111の表面の温度が所定値(500℃未満)となるように制御部13(図1に図示)によって制御されている状態で、測定される水素濃度がシナリオに基づく予測値を大きく下回る場合に、水素センサ111の表面の温度が500℃以上となるように制御されるようにしてもよい。その場合、制御部13は、測定される水素濃度がヨウ素の影響を受けている旨を操作者に報知してもよい。
The
なお、図10に示す水素センサシステム11は、ヨウ素除去部113に加え、図7に示すヨウ素除去部114,115や、図8に示すヨウ素除去部116を備えてもよい。
The
水素センサシステム11の第3の変形例によれば、ヨウ素除去部113に加えヒータ117を備えることで、図2に示す水素センサシステム11の場合より十分に、貴金属の触媒反応や水素吸蔵反応におけるヨウ素の影響を除去することができる。
According to the third modification of the
以上述べた少なくともひとつの実施形態及びその変形例に係る水素センサシステムによれば、事故時の環境から水素センサを保護できるとともに、貴金属の触媒反応や水素吸蔵反応におけるヨウ素の影響を除去できる。 According to the hydrogen sensor system according to at least one embodiment and its modification described above, the hydrogen sensor can be protected from the environment at the time of the accident, and the influence of iodine in the catalytic reaction or hydrogen storage reaction of the noble metal can be removed.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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。これら新規な実施形態は、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、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。例えば、実施形態の水素センサはBWRプラント及びPWRプラントのいずれの原子力施設にも設置することが可能である。また、実施形態の水素センサは、原子力施設以外であっても、水素を検出し測定を要する施設であれば設置することが可能である。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof. For example, the hydrogen sensor of the embodiment can be installed in any nuclear facility of a BWR plant and a PWR plant. In addition, the hydrogen sensor of the embodiment can be installed in any facility other than a nuclear facility as long as it detects hydrogen and requires measurement.
11…水素センサシステム、111…水素センサ、112…筐体、113〜116…ヨウ素除去部、117…ヒータ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記水素センサを囲い、一部に開口部が設けられる筐体と、
気体中のヨウ素を除去するヨウ素除去部と、
を備えた水素センサシステム。 A hydrogen sensor containing precious metals;
A housing surrounding the hydrogen sensor and provided with an opening in part;
An iodine removal unit for removing iodine in the gas;
Hydrogen sensor system with
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