JP2018025503A - 液面レベル計測装置及び液面レベル計測の評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストやハードウェア物量を抑制し、アナログ回路ベースの構成に異常が発生した場合、速やかに確実に検知することができる液面レベル計測技術を提供する。
【解決手段】液面レベル計測装置の判定部３０が、第１熱電対の群の出力信号Ｖ^A _ｋの各々をアナログ量のまま入力する入力部３３と、第１熱電対の検出点１５が気相又は液相のいずれに位置するか識別した第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を出力する気液識別部３７と、第２熱電対の群に由来する第２識別信号Ｓ^B _ｋを入力し高さ位置が対応する第１識別信号Ｓ^A _ｋと照合し両者が一致するか否かを示す照合信号Ｗ^A _ｋを出力する照合部５２とから構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、原子炉設備に収容された液体の液面レベルを計測する技術に関する。

使用済み燃料貯蔵プールでは、水による放射線の遮へい効果を確保するため、所定の基準レベル、例えば使用済み燃料集合体の長さの２倍強程度よりも、液面レベルが低下しないように監視運用している。
従来における使用済み燃料貯蔵プールの液面レベルは、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。

使用済み燃料貯蔵プールは、その上部に燃料交換用のクレーンが配置され、プール上面全体を移動するために、液面レベル計の設置スペースが非常に限られている。また、プール水の漏えい防止の観点から、プール壁面部に貫通孔を設けることができず、液面レベル計として一般的な差圧方式を採用することができない。さらに燃料貯蔵プール内に異物が落下すると取り出しが困難であるため、プール内への異物混入防止対策も考慮しなければならない。

このような事情の下、熱電対における二つのうち一方の接合点の近傍にヒータを配置して液面レベルを検知するセンサが提案されている。この技術によれば、水相と気相の熱拡散率が相違するために、二つの接合点の温度差（起電力差）に基づいて、センサ部が水相又は気相のいずれに位置しているかを判断する。

使用済み燃料貯蔵プールにおいては、冷却機能が長期間停止して給水ができなくなると、使用済み燃料の放熱で水温が上昇して沸騰し、蒸発により液面レベルが低下する。このように液面レベルが低下すると、放射線の遮へい効果が減少して放射線環境が悪化する。そこで、液面レベルが所定の基準レベルより下がった場合は、この液面レベルを正確に把握して放射線環境の安全性を評価することが求められている。

一方で各種センサの出力信号をデジタル処理することは、システムがソフト制御されることになるために、原子力設備における不測の事態に対する脆弱性が懸念される。このため、容器に保持した液体が沸騰して液面レベルが低下するような事態になっても、アナログ処理のみで液面レベルを確実に検知する技術が提案されている。

特開平１０−１５３６８１号公報 特開２０１３−１５６０３６号公報

ところで、原子力プラントの計装制御系は、万一異常が発生した場合に原子炉の安全を担う安全系とその他の常用系とに大別される。そして安全系は、信頼性と安全性に関する厳しい規制が適用されている。
具体的に安全系は、常用系から物理的かつ電気的に分離され常用系の異常が影響しないように、かつ多重化して構成され単一の故障による全体機能の喪失が防止されるように、設計されることが要求されている。

使用済み燃料貯蔵プールに設置される液面レベル計測装置は、安全系に区分される場合や、常用系に区分されても安全系に相当する品質管理が要求される場合がある。
いずれも場合も、デジタル処理の脆弱性を避ける観点から、アナログ回路ベースの技術を採用するのが合理的である。そして、このアナログ回路ベースの多重化は、同期処理に難があるため非同期型が一般的である。

しかし現行において、複数のセンサとアナログ回路ベースとで構成された液面レベル計測装置は、コストやハードウェア物量の制約から、出力結果の確度に関する診断機能が十分に備わっていない課題があった。
特に安全系に求められる品質として、ヒータ及びその制御回路等の故障もしくは異常は、厳重に監視されることが求められる。そして、緊急時において使用済み燃料貯蔵プールの液面レベル計測で発生した異常は、速やかに検出され運転員に通知される必要がある。

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、コストやハードウェア物量を抑制し、アナログ回路ベースの構成に異常が発生した場合、速やかに確実に検知することができる液面レベル計測技術を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る液面レベル計測装置において、ヒータと対をなして異なる高さ位置に配置される複数の第１熱電対の群の出力信号の各々をアナログ量のまま入力する入力部と、前記ヒータの発熱に伴って変化する前記出力信号に基づいて、前記第１熱電対の検出点が気相又は液相のいずれに位置するか識別した第１識別信号を出力する気液識別部と、前記第１熱電対の群と対応する高さ位置に配置された複数の第２熱電対の群に由来する第２識別信号を入力し、前記高さ位置が対応する前記第１識別信号と照合し、両者が一致するか否かを示す照合信号を出力する照合部と、を備えている。

本発明の実施形態により、コストやハードウェア物量を抑制し、アナログ回路ベースの構成に異常が発生した場合、速やかに確実に検知することができる液面レベル計測技術が提供される。

（Ａ）本発明の実施形態に係る液面レベル計測装置が適用された使用済み燃料プールを示す概念図、（Ｂ）温度検出プローブの先端部分の拡大断面図。 第１実施形態に係る液面レベル計測装置のブロック図。 分離回路部の詳細図。 第１実施形態に係る液面レベル計測装置のブロック図。 実施形態に係る液面レベル計測の評価方法を説明するフローチャート。

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）は、各実施形態に係る液面レベル計測装置２０（２０Ａ，２０Ｂ）が適用された使用済み燃料プール１を示している。図示される装置２０Ａ及び装置２０Ｂは、互いに同じ構成を有し、使用済み燃料プール１に収容されるプール水の液面レベル計測の多重化（二重化）を実現している。
使用済み燃料プール１には、複数の使用済み燃料集合体３を収納するラック２が配置されている。さらに、使用済み燃料プール１には、使用済み燃料集合体３の崩壊熱により昇温するプール水４を冷却する循環冷却器（図示略）が配置されている。

そして例えば、使用済み燃料集合体３の長さａ＝約４．５ｍ、ラック２の高さｂ＝約５ｍの場合、深さｄ＝約１２ｍ程度の使用済み燃料プール１が必要となり、基準レベルｃ＝約１１ｍとなるようにプール水４の液面レベルが維持されている。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４に遮られ使用済み燃料プール１から外部漏洩することが抑制される。
使用済み燃料プール１には、複数のプローブ１０_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]が、その先端部分を高さ方向に間隔を空けて配置されている。

図１（Ｂ）に示すようにプローブ１０_ｋは、熱電対１３及びその検出点１５の近傍に配置されるヒータ１４を封入した封入管１１で構成されている。熱電対１３は、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１２に収容したものである。そして、この熱電対１３の素線とシース管１２の間には、絶縁材として酸化マグネシウムが充填されている。
検出点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、これら熱電対１３の素線の反対端は熱電対端子台２１（２１Ａ，２１Ｂ）に導かれ、この反対端で検出される熱起電力に基づいて、判定部３０（３０Ａ，３０Ｂ）で検出点１５の周辺温度が計測される。

使用済み燃料プール１の深い位置におけるプール水４の液面レベルを検出するためには、熱電対１３の素線を長い状態で施設する必要がある。しかしこの場合、熱電対１３の素線に大きな負荷がかかるために、素線そのものに優れた機械的特性が求められる。さらに熱電対１３の素線が長くなる程に、検出される熱起電力のノイズも大きくなるために、Ｓ／Ｎ比を稼ぐために熱起電力の大きな熱電対を採用する必要がある。

銅−コンスタンタン熱電対１３の素線は、一般的に使用されているクロメルアルメル熱電対と比較して、大きな熱起電力が得られ、低温測定に適する点において優れるが、機械的特性において劣る。そこで、熱電対１３としてシース式の銅−コンスタンタン熱電対を採用して、機械的強度を確保することとした。

このシース式の銅−コンスタンタンの熱電対１３は、引張加工前の銅−コンスタンタン熱電対の素線を、引張加工前のシース管１２に挿入した状態で、両者を同時に引張加工することにより製造される。シース管１２に収納されているため、銅−コンスタンタン熱電対１３の素線に過剰な負荷が付与されることのない、長尺の熱電対１３を作成することができる。

封入管１１は、内部に熱電対１３及びヒータ１４を収容し、さらに熱伝導度の高い酸化マグネシウムで充填され、外側はプール水４（液相）や大気（気相）に接する。熱電対１３は、この封入管１１及び酸化マグネシウムを介してプール水４（液相）や大気（気相）の温度を計測し、ヒータ１４からの熱エネルギーは、この酸化マグネシウム及び封入管１１を通過してプール水４（液相）や大気（気相）に放出される。

このように構成されるプローブ１０_ｋの熱電対１３からｍＶオーダーの電圧信号Ｖ_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]が出力される。ヒータ１４に電流を流して発生させたジュール熱は、プローブ１０_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]の検出点１５の周囲が気相であるか液相であるかによって熱拡散率が異なるために、それぞれの熱電対１３が出力する電圧信号Ｖ_ｋに違いを生じさせる。

熱電対端子台２１（２１Ａ，２１Ｂ）は、プローブ１０_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]に設けられる各々の熱電対の素線の終端が接続され、この終端から出力される微弱な電圧信号Ｖ_ｋを判定部３０（３０Ａ，３０Ｂ）の各々に出力する。
ヒータ端子台２２（２２Ａ，２２Ｂ）は、選定されたプローブ１０_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]に配置されるヒータ１４の終端が接続され、ヒータ１４にジュール熱を発生させるための電力供給を判定部３０から受ける。

（第１実施形態）
図２に基づいて第１実施形態に係る液面レベル計測装置を構成する判定部３０（３０Ａ，３０Ｂ）を説明する。なお、対をなして構成される判定部３０Ａ及び判定部３０Ｂは、互いに共通の構成を有し連携している。
ここで説明の便宜上、液面レベル計測装置２０Ａ側に由来するものの名称の頭に「第１」を付記し、液面レベル計測装置２０Ｂ側に由来するものの名称の頭に「第２」を付記することにする。
また、第１実施形態に係る液面レベル計測装置２０（２０Ａ，２０Ｂ）は、判定部３０の内部構成も含め、電気回路は全てアナログ系回路で構成されている。

判定部３０Ａは、ヒータ１４と対をなして異なる高さ位置に配置される複数の第１熱電対１３の群の出力信号Ｖ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]の各々をアナログ量のまま入力する入力部３３と、ヒータ１４の発熱に伴って変化する出力信号Ｖ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]に基づいて第１熱電対の検出点１５が気相又は液相のいずれに位置するか識別した第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を出力する気液識別部３７と、これら第１熱電対１３の群と対応する高さ位置に配置された複数の第２熱電対１３の群に由来する第２識別信号Ｓ^B _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を入力し高さ位置が対応する第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]と照合し両者が一致するか否かを示す照合信号Ｗ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を出力する照合部５２とから構成されている。
なお判定部３０Ｂについては、判定部３０Ａと同一の構成を有し、「第１」及び「第２」並びに「Ａ」及び「Ｂ」を入れ替えることで、判定部３０Ａに対する説明が援用される。

熱供給制御部３２は、操作端末（図示略）から液面レベル計測の開始命令であるトリガ信号Ｔを受信すると、選定されたプローブ１０のヒータ１４に対し所定期間だけ熱エネルギーを供給する。さらに熱供給制御部３２は、気液識別部３７に対して、熱エネルギーがヒータ１４に供給されたタイミング情報を通知する。
トリガ信号Ｔは、運転員が任意のタイミングで発信させることができる場合の他に、タイマー機能を用いて所定の時間間隔で自動的に発信させることができる。

入力部３３は、図１に示すプローブ１０_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]の各々から、熱電対端子台２１を介して、熱電対１３の群の出力信号Ｖ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]をアナログ量のまま入力する。
信号処理部３４は、これら出力信号Ｖ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を増幅したり温度に対応する電圧信号に変換したりするものである。

気液識別部３７Ａは、ヒータ１４の発熱に伴って変化する出力信号Ｖ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]に基づいて第１熱電対の検出点１５が気相又は液相のいずれに位置するか識別した第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を出力する。
具体的には、熱供給制御部３２からのヒータ発熱のタイミング情報の受信時を基準として、熱電対の出力信号増加量ΔＶを検出し、この出力信号増加量ΔＶを予め設定した閾値と対比する。

プローブ１０の先端が気相に露出している場合、ヒータ１４から供給された熱エネルギーは、熱拡散率が小さい気相に拡散しないために、熱電対の検出点１５の周辺温度を大きく上昇させる。この場合、検出された熱電対の出力信号増加量ΔＶの値は、大きく上昇して閾値を超えて、「気相」を表す第１識別信号Ｓ^A _ｋが出力される。

そして、プローブ１０の先端が液相に浸漬している場合、ヒータ１４から供給された熱エネルギーは、熱拡散率が大きい液相に拡散するために、熱電対の検出点１５の周辺温度はあまり上昇しない。この場合、検出された熱電対の出力信号増加量ΔＶの値は、ほとんど上昇せず閾値を超えることはなく、「液相」を表す第１識別信号Ｓ^A _ｋが出力される。
なお、第１識別信号Ｓ^A _ｋの情報は、次の計測開始命令であるトリガ信号Ｔが発信されるまで、気液識別部３７の内部で保持される。

そして全てのプローブ１０_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]に対応する第１識別信号Ｓ_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]の「気相」「液相」に関する結果は表示部３８に表示され、「気相」及び「液相」の境界位置に基づいて、液面レベルがプラント運転員に通知・確認される。
ここで表示部３８は、伝送される信号毎に独立に設けられたアナログメータの集合体である。第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]の状態を表示するアナログメータは、入力した第１識別信号Ｓ^A _ｋの電力で駆動する。

分離回路部５０Ａは、図３に示すように、気液識別部３７Ａから照合部５２Ａに識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を伝送する電気回路の各々をＯＮ／ＯＦＦする複数の接点５６から構成される。
このような分離回路部５０は、電磁作用により機械的に接点を開閉させるメカニカルリレーの他に、ＭＯＳ ＦＥＴリレーやソリッドステートリレー等のように半導体素子を電子的に操作させるもの等が挙げられる。

分離回路部５０は、液面レベル計測を実施する際、ＯＮ設定となる。そして分離回路部５０がＯＦＦ設定となる場合、多重化（二重化）に構成される液面レベル計測装置２０Ａ，２０Ｂは、互いに電気的に分離される。
なお分離回路部５０の設定が、ＯＮ／ＯＦＦのいずれの状態にあるかについては、表示部３８（図２）に独立に設けられたアナログメータにより識別することができる。

このように、分離回路部５０が設けられることにより、多重化構成した液面レベル計測装置２０Ａ，２０Ｂを電気的に切り分けることができる。これにより、特に気液識別部３７Ａにおいて、相手方の液面レベル計測装置２０Ｂからもたらされる電気的外乱の影響を排除して、出力される第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]の信頼性を向上させることができる。

さらに、分離回路部５０が設けられることにより、照合部５２及びこれに接続する表示部３８のメータを常用系として扱うことが可能になる。そうした場合、照合部５２及びこれに接続する表示部３８のメータを、判定部３０の構成から外して、デジタル処理を適用してプロセッサや画像表紙装置などを用いた多彩なＨＭＩを導入することも可能となる。

なお、上述したように多重化構成した液面レベル計測装置２０Ａ，２０Ｂを電気的に切り離す必要性がない場合、液面レベル計測装置の判定部３０に、分離回路部５０を設けない構成も取り得る。

照合部５２Ａは、図３に示すように、プローブ１０_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]の数に対応するｎ個の照合子５３_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を有している。各々の照合子５３_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]は、プローブ１０_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]の高さ位置が対応する第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]及び第２識別信号Ｓ^B _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を入力し、両者を照合し一致するか否かを示す照合信号Ｗ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を出力する。

つまり、一方の液面レベル計測装置２０Ａの照合部５２Ａは、多重化（二重化）を構成する相手方の液面レベル計測装置２０Ｂから第２識別信号Ｓ^B _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を入力し、プローブ１０_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]の高さ位置が対応する者同士で、第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]と照合する。

なお照合部５２Ａは、第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を入力した後、分離回路部５０Ａが閉設定から開設定に切り替わると、この第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]の情報を保持する機能を有する。同様に照合部５２Ａは、多重化の相手方の照合部５２Ｂから入力した第２識別信号Ｓ^B _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]の情報も、分離回路部５０Ｂが閉設定から開設定に切り替わった後で、保持する機能を有する。
つまり、判定部３０Ａ，３０Ｂは、アナログ回路で構成されているために、それぞれから出力される第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]及び第２識別信号Ｓ^B _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]は、各々の照合部５２Ａ，５２Ｂに入力するタイミングが一致しない非同期である。

そこで、第１識別信号Ｓ^A _ｋ及び第２識別信号Ｓ^B _ｋのうち少なくとも先に入力したものを照合部５２で保持し、後からの入力を待って照合信号Ｗ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を出力する。
なお、この第１識別信号Ｓ^A _ｋ及び第２識別信号Ｓ^B _ｋを保持する機能は、分離回路部５０の設定切替等により、両方の信号の入力がそろうまでにいずれか一方の供給が遮断されてしまう場合に有効である。よって、第１識別信号Ｓ^A _ｋ及び第２識別信号Ｓ^B _ｋが照合部５２にそろって入力する時間が十分に存在する場合は、特に信号の保持機能を設ける必要はない。

照合信号Ｗ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]の各々は、表示部３８に個別に設けられたアナログメータに送られ、照合結果を認識することができる。そして、全ての照合信号Ｗ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]のうち、いずれか一つでも照合結果が一致しないものがあれば、異常発生を知らせる警報出力部３９を起動し、プラント運転員に通知する。

なお、実施形態において液面レベル計測装置２０Ａ及び液面レベル計測装置２０Ｂは、相互に照合信号Ｗ^A _ｋ，Ｗ^B _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を出力する場合を例示している。両者が出力する照合信号Ｗ^A _ｋ，Ｗ^B _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]は、当然一致しているので、多重化（二重化）を構成する相手方の液面レベル計測装置２０Ｂの構成から照合部５２Ｂを省略する場合もある。

液面レベル計測装置２０Ａ，２０Ｂは、ともに同じ液面レベルを計測しているので、照合信号Ｗ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]のうち、いずれか一つでも照合結果が一致しないものがあれば、少なくとも一方に何等かの異常が発生したと判断できる。
運転員は、表示部３８から認識される不一致情報から、液面レベル計測装置２０Ａ，２０Ｂの異常発生個所を特定することができる。ただし液面レベルの状態が、過渡的である場合またはレベル判定閾値近くにある場合などは、一時的に照合結果が一致しない場合も生じうる。そのような、異常ではない不一致検出を回避するために、照合部５２は、照合信号Ｗ^A _ｋ，Ｗ^B _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を出力する待機時間や判定猶予機能等を備える場合がある。

（第２実施形態）
次に図４を参照して本発明における第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る液面レベル計測装置の判定部３０（３０Ａ，３０Ｂ）は、第１実施形態の構成に送受信部５４を追加した構成を有している。なお、図４において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。

液面レベル計測装置２０Ａ側の送受信部５４Ａは、照合部５２Ａから第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を取得し第１伝送信号Ｋ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]に変換したのちに外部送信するとともに、第２伝送信号Ｋ^B _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]を受信し第２識別信号Ｓ^B _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]に変換したのちに照合部５２Ａに入力させるものである。

つまり、送受信部５４Ａは、液面レベル計測装置２０Ａの構成要素として、例外的にデジタル処理を実行するものである。第１伝送信号Ｋ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]及び第２伝送信号Ｋ^B _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]は、有線又は無線で送受信部５４Ａ，５４Ｂの間を伝送する。
なお送受信部５４Ｂについては、「第１」及び「第２」並びに記号「Ａ」及び記号「Ｂ」を入れ替えることで、送受信部５４Ａに対する説明が援用される。

第２実施形態によれば、照合部５２Ａ，５２Ｂ同士をケーブルで接続する必要がなくなり、ケーブル敷設コストを最小限に抑えることができ、システムの配置やレイアウトに自由度を付加することができる。
さらに、第１実施形態において第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]に関する情報を、伝送信号Ｋ^A _ｋとして送受信部５４Ａから表示部３８又は警報出力部３９に直接入力させることができる。これにより、監視方法の多様性が広がる。

以上の説明において、同一構成を有する二つの液面レベル計測装置２０Ａ，２０Ｂによる二重化を説明したが、三つ以上で構成される多重化も実現することができる。さらに、実施形態で説明した多重化方式に、さらに熱電対−ヒータ方式とは異なる方式（例えば、超音波方式、フロート方式）で得られた水位レベル計測結果をさらに照合することにより、液面レベル計測装置２０の異常の有無を検証する場合もある。

さらに、第１識別信号Ｓ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]と第２識別信号Ｓ^B _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]との照合結果が一致しても、高さ方向に沿う「気相」及び「液相」の識別結果の順番が明らかに異常であれば、異常を示す照合信号Ｗ^A _ｋ[ｋ＝０〜ｎ]が出力される。
また、実施形態に係る液面レベル計測装置２０は、使用済み燃料プール１に適用する例を示したが、原子炉設備のその他の液体保持容器（例えば、原子炉圧力容器、サプレッションチャンバ等）の液面レベルの計測に採用することもできる。

図５のフローチャートに基づいて、実施形態に係る液面レベル計測の評価方法について説明する（適宜、図１参照）。
多重化を目的とする同一の構成を有する複数（実施形態では二つ）の液面レベル計測装置２０Ａ，２０Ｂを使用済み燃料プール１に設置する。
使用済み燃料プール１の高さ方向に先端位置を変化させて配置されている複数のプローブ１０_k[ｋ＝０〜ｎ]のうちいずれか一つを選定する（Ｓ１１，Ｓ１２）。そして、選定されたプローブ１０_kの熱電対１３の出力Ｖ_kをアナログ量のまま入力しつつ、液面レベル計測の開始命令であるトリガ信号Ｔの受信を契機にヒータ１４へ熱供給を開始する（Ｓ１３，Ｓ１４）。

そして、この熱供給を所定期間だけ継続し（Ｓ１５）、この期間における熱電対１３の出力Ｖ_kの変化量ΔＶ_kを導いて閾値αと対比する（Ｓ１６）。そして、α＜ΔＶ_kの関係を充足すれば、プローブ１０_kの先端は気相と判定し（Ｓ１６；Ｙｅｓ、Ｓ１７）、未充足であれば液相と判定する（Ｓ１６；Ｎｏ、Ｓ１８）。

液面レベル計測装置２０Ａでは「気相」又は「液相」を識別した第１識別信号Ｓ^A _ｋが内部出力される（Ｓ１９）。そして、多重化の相手方の液面レベル計測装置２０Ｂで内部出力された第２識別信号Ｓ^B _ｋが、液面レベル計測装置２０Ａに入力される（Ｓ２０）。
さらに、第１識別信号Ｓ^A _ｋと第２識別信号Ｓ^B _ｋとを照合し、両者の一致／不一致を判定する（Ｓ２１）。そして、（Ｓ１２）から（Ｓ２３）までのフローを全てのプローブ１０_k[ｋ＝０〜ｎ]に対して実施する（Ｓ２３）。

そして、全ての照合結果のうち一つでも不一致があれば（Ｓ２１；Ｎｏ）、液面レベル計測装置２０Ａ，２０Ｂのうちいずれか一方に、不具合が発生していることの警告が発せられる（Ｓ２２ ＥＮＤ）。そして、全てが一致した場合は、「気相」及び「液相」の境界が液面レベルであると認識される（Ｓ２４ ＥＮＤ）。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の液面レベル計測装置によれば、異なる高さに配列させた第１熱電対の群及びこれと多重化させた第２熱電対の群を配列させ、それぞれの気液識別結果を照合させることにより、異常が発生した場合、速やかに確実に検知することが可能となる。

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。これら実施形態やその変形は、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…燃料プール、２…ラック、３…燃料集合体、４…プール水、１０，１０_ｋ[ｋ＝０〜ｎ]…プローブ、１１…封入管、１２…シース管、１３…熱電対、１４…ヒータ、１５…検出点、２０（２０Ａ，２０Ｂ）…液面レベル計測装置、２１（２１Ａ，２１Ｂ）…熱電対端子台、２２（２２Ａ，２２Ｂ）…ヒータ端子台、３０（３０Ａ，３０Ｂ）…判定部、３２…熱供給制御部、３３…入力部、３４…信号処理部、３７…気液識別部、３８…表示部、３９…警報出力部、５０Ｂ…分離回路部、５０（５０Ａ，５０Ｂ）…分離回路部、５２（５２Ａ，５２Ｂ）…照合部、５３_ｋ…照合子、５４（５４Ａ，５４Ｂ）…送受信部、５５…接点切替器、５６…接点。

Claims (4)

1. ヒータと対をなして異なる高さ位置に配置される複数の第１熱電対の群の出力信号の各々をアナログ量のまま入力する入力部と、
   前記ヒータの発熱に伴って変化する前記出力信号に基づいて、前記第１熱電対の検出点が気相又は液相のいずれに位置するか識別した第１識別信号を出力する気液識別部と、
   前記第１熱電対の群と対応する高さ位置に配置された複数の第２熱電対の群に由来する第２識別信号を入力し、前記高さ位置が対応する前記第１識別信号と照合し、両者が一致するか否かを示す照合信号を出力する照合部と、を備えることを特徴とする液面レベル計測装置。
2. 請求項１に記載の液面レベル計測装置において、
   前記第１識別信号が伝送する電気回路上に設けられ、接点の切替動作により前記気液識別部及び前記照合部を電気的に分離／結合する分離回路部をさらに備える液面レベル計測装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の液面レベル計測装置において、
   前記照合部から前記第１識別信号を取得し第１伝送信号に変換したのちに外部送信するとともに、第２伝送信号を受信し前記第２識別信号に変換したのちに前記照合部に入力させる送受信部をさらに備える液面レベル計測装置。
4. ヒータと対をなして異なる高さ位置に配置される複数の第１熱電対の群の出力信号の各々をアナログ量のまま入力するステップと、
   前記ヒータの発熱に伴って変化する前記出力信号に基づいて、前記第１熱電対の検出点が気相又は液相のいずれに位置するか識別した第１識別信号を出力するステップと、
   前記第１熱電対の群と対応する高さ位置に配置された複数の第２熱電対の群に由来する第２識別信号を入力し、前記高さ位置が対応する前記第１識別信号と照合し、両者が一致するか否かを示す照合信号を出力するステップと、を備えることを特徴とする液面レベル計測の評価方法。

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