JP2018146325A

JP2018146325A - 電極式水位計測システム

Info

Publication number: JP2018146325A
Application number: JP2017040217A
Authority: JP
Inventors: 將平和田; Shohei Wada
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-09-20

Abstract

【課題】電極に接続される芯線、ケーブル及び芯線を容器外に接続するためのペネトレーションを削減することができる電極式水位計測システムを提供する。
【解決手段】容器内の水位を複数の電極を用いて計測する電極式水位計測システムであって、容器内の複数の計測点に、１本のケーブルに接続されて設置された複数の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、容器内のケーブルの先端に接続され、かつ、複数の計測点における水位計測に共通して用いられる共通電極部５と、共通電極部５が接続されている側とは反対側のケーブルに接続され、複数の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのそれぞれと共通電極部５の間の抵抗値に基づいて容器内の水位を計測する水位計測装置とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は電極式水位計測システムに係り、特に、容器内の水位を複数の電極を用いて計測するものに好適な電極式水位計測システムに関する。

例えば、過酷事故が発生した原子力発電所では、事故対応のため格納容器内の水位を計測することが求められている。事故対応のための水位計測として、格納容器内の水位計測は、連続計測又は複数の計測点による水位検出が要求されている。

原子力発電所における格納容器内の水位を、複数の計測点で検出する水位検出装置が特許文献１に記載されている。

この特許文献１には、原子炉格納容器内の水位を計測するために、水位検出装置の一対の水位検出用プローブ（以下、プローブという）が設置されている。この一対のプローブは、水位の上昇を監視する目的から、複数の場所を測定できるように設置しても良いことが記載されている。

特開２０１５−２０６６１５号公報

上述したように、前記特許文献１には、一対のプローブを複数の場所に設置して水位計測を行う水位検出装置が記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載されている水位検出装置は、１つの計測点に対し２本のプローブが必要であり、複数の計測点での水位検出を行う場合、計測点数の２倍の本数のプローブが必要である。

それに伴い、プローブに接続される芯線、ケーブル及びその芯線を格納容器外に接続するためのペネトレーションが多数必要となるため、ケーブルの施工性、ペネトレーションの物量が多くなるという課題があった。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その第１の目的とするところは、電極に接続される芯線、ケーブル及び芯線を容器外に接続するためのペネトレーションを削減することができる電極式水位計測システムを提供することにある。

また、本発明の第２の目的とするところは、電極に接続される芯線及び芯線を容器外に接続するためのペネトレーションを削減することができる電極式水位計測システムを提供することにある。

本発明の電極式水位計測システムは、上記第１の目的を達成するために、容器内の水位を複数の電極を用いて計測する電極式水位計測システムであって、前記容器内の複数の計測点に、１本のケーブルに接続されて設置された複数の電極部と、前記容器内の前記ケーブルの先端に接続され、かつ、前記複数の計測点における水位計測に共通して用いられる共通電極部と、該共通電極部が接続されている側とは反対側の前記ケーブルに接続され、前記複数の電極部のそれぞれと前記共通電極部の間の抵抗値に基づいて前記容器内の水位を計測する水位計測装置とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の電極式水位計測システムは、上記第２の目的を達成するために、容器内の水位を複数の電極を用いて計測する電極式水位計測システムであって、前記容器内の複数の計測点に、複数本のケーブルのそれぞれに接続されて設置された複数の電極部と、前記容器内の前記ケーブルとは別のケーブルの先端に接続され、かつ、前記複数の計測点における水位計測に共通して用いられる共通電極部と、前記複数の電極部及び前記共通電極部が接続されている側とは反対側の前記ケーブル及び別のケーブルに接続され、前記複数の電極部のそれぞれと前記共通電極部の間の抵抗値に基づいて前記容器内の水位を計測する水位計測装置とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、電極に接続される芯線、ケーブル及び芯線を格納容器外に接続するためのペネトレーション、或いは電極に接続される芯線及び芯線を容器外に接続するためのペネトレーションを削減することができる。

本発明の電極式水位計測システムの実施例１を示す全体構成図である。図１に示した電極式水位計システムの実施例１における複数の電極部の詳細を示す概略構成図である。図２に示した複数の電極部のうちの１つの電極部の詳細を示す概略構成図である。本発明の電極式水位計測システムの実施例２を示す全体構成図である。図４に示した電極式水位計システムの実施例２における複数の電極部を示す概略構成図である。本発明の電極式水位計測システムの実施例３を示す複数の電極部の概略構成図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明の電極式水位計測システムを説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。

図１乃至図３に、本発明の電極式水位計測システムの実施例１として、原子力発電所における格納容器１内に設置された電極式水位計測システム２を示す。

図１に示す如く、本実施例の電極式水位計測システム２は、格納容器１内の複数の計測点に、１本のＭＩ（Mineral Insulation）ケーブル（無機絶縁ケーブル）３に接続されて設置された複数（本実施例では４個）の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、格納容器１内のＭＩケーブル３の先端に接続され、かつ、複数の計測点における水位計測に共通して用いられる共通電極部５と、この共通電極部５が接続されている側とは反対側のＭＩケーブル３に接続され、複数の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのそれぞれと共通電極部５の間の抵抗値に基づいて格納容器１内の水位を計測する水位計測装置７とから概略構成されている。

更に、詳述すると、本実施例の電極式水位計測システム２は、１本のＭＩケーブル３に複数の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが配置され、また、ＭＩケーブル３の先端には、各計測点（各電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ)の水位計測に共通して使用する共通電極部５が設置されている。また、ＭＩケーブル３は、ペネトレーション６を介し格納容器１外に導出され、水位計測装置７に接続されている。なお、ＭＩケーブル３は、図示しないがケーブルトレイ等に固定されている。

複数の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは高さ方向の各計測点に配置され、共通電極部５は最下の計測点（電極部４ａ）よりも下部に配置されている。各計測点の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが水没することで、各計測点の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと共通電極部５が水を介して導通される。この時、水位計測装置７により各計測点の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと共通電極部５の間の抵抗値を計測することにより、各計測点の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと共通電極部５が導通しているかを検出することができ、水位がどの計測点（電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）間にあるかを監視することができる。

例えば、図１では最下の計測点（電極部４ａ）は水没しており、水位計測装置７により抵抗値が計測され、水位が検出される。その一つ上部の計測点（電極部４ｂ）は水没しておらず、水位は検出されない。

これらの結果から、水位が上述の２つの計測点（電極部４ａと電極部４ｂ）の間にあることが分かる。各計測点（各電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）の水位検出には、共通電極部５を共通で使用しているため、水位計測装置７の各計測点における水位検出は、時間間隔を設けて行う。

本実施例のように、共通電極部５を使用することで、電極の本数は各計測点（各電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）に１本と共通の電極を１本に削減でき、各電極に接続されていた複数の芯線８（図２参照）を１本のＭＩケーブル３でまとめることで、ＭＩケーブル３を１本にすることができる。

図２に、図１で示した電極式水位計測システム２の概略構造を、図３に電極式水位計測システム２の各計測点の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの構成を示す。つまり、図２は、図１で示した電極式水位計測システム２の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ部分を、図３は、そのうちの電極部４ｂの詳細構成を示す
図２に示すように、本実施例での電極式水位計測システム２は、複数（本実施例では４本）の芯線８を、１本のＭＩケーブル３でまとめている。そして、３本の各芯線８は、各計測点（電極部４ａ、４ｂ、４ｃ）で電極９に接続され、残りの１本の芯線８は、共通電極部５に接続されている。即ち、４本のうちの１本目の芯線８は電極部４ｃの電極９に、２本目の芯線８は電極部４ｂの電極９に、３本目の芯線８は電極部４ａの電極９にそれぞれ接続され、４本目の芯線８は共通電極部５に接続されている。なお、各電極部４ａ、４ｂ、４ｃと共通電極部５に接続された複数の芯線８の反対側は、ペネトレーション６を介して水位計測装置７に接続されている。

また、各計測点で芯線８と接続された電極部４ａ、４ｂ、４ｃの電極９の前後には絶縁物１０が配置され、各電極９と、その前後のＭＩケーブル３を被覆している金属被覆１１とを絶縁している。つまり、電極部４ａ、４ｂ、４ｃは、それぞれ１つの電極９と、この１つの電極９を挟むように設置された２つの絶縁物１０とから成り、各電極９と、各電極９の前後のＭＩケーブル３を被覆している金属被覆１１とを、絶縁物１０で絶縁しているものである。また、ＭＩケーブル３の先端１２では、１本の芯線８を共通電極部５に接続している。

また、図３に示すように、電極９の内部１３には絶縁物が充填されており、電極９に接続されている１本の芯線８と、この芯線８以外の芯線８が電極９と絶縁されるように絶縁物が充填されている。

また、各計測点の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、各々の電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの電極９が周囲の設備に接しないように保護管１４が設置されている。この保護管１４には、水が上昇してきた時に空気が抜けるように空気穴１５を電極９よりも上部に設けている。

なお、電極９の内部１３は、絶縁物の充填による絶縁の他に、端子台及び熱収縮チューブ等の被覆を芯線８に巻くことによる絶縁方法でも良い。また、ＭＩケーブル３と電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの接合は、ロウ付け又は溶接等で行い、ＭＩケーブル３や電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの内部に水分又は蒸気が侵入しないように接合することが好ましい。

このような本実施例の構成とすることにより、電極９に接続される芯線８の数量、ＭＩケーブルの３の本数及び芯線８を格納容器１外に接続するためのペネトレーション６を削減することができる。

図４及び図５に、本発明の電極式水位計測システムの実施例２を示す。本実施例も実施例１と同様、原子力発電所における格納容器１内に設置された電極式水位計測システム２Ａを示す。

上述した実施例１では、電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、芯線８を全て１本のＭＩケーブル３でまとめていたが、本実施例では、複数の電極部４ａ、４ｂ、４ｃごとにＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃを設ける点が実施例１と比較した場合の変更点である。

即ち、本実施例の電極式水位計測システム２Ａは、図４に示すように、格納容器１内の複数の計測点に、複数本のＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれに接続されて設置された複数の電極部４ａ、４ｂ、４ｃと、格納容器１内のＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃとは別のＭＩケーブル３ｄの先端に接続され、かつ、複数の計測点における水位計測に共通して用いられる共通電極部５と、この共通電極部５が接続されている側とは反対側の別のＭＩケーブル３ｄ及び複数の電極部４ａ、４ｂ、４ｃが接続されている側とは反対側のＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃに接続され、複数の電極部４ａ、４ｂ、４ｃのそれぞれと共通電極部５の間の抵抗値に基づいて格納容器１内の水位を計測する水位計測装置７とから概略構成され、複数本のＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、格納容器１に設置されているペネトレーション６を介して格納容器１外に設置されている水位計測装置７に接続されている。

そして、本実施例では、図５に示すように、各計測点でＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃの先端に芯線８を接続させ、電極部４ａ、４ｂ、４ｃとする。各計測点の電極部４ａ、４ｂ、４ｃとＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃ間には絶縁物１０が配置され、電極部４ａ、４ｂ、４ｃとＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃを絶縁させる。

なお、共通電極部５は、ＭＩケーブル３ｄの先端１２に芯線８を接続するのみで、ＭＩケーブル３ｄと共通電極部５は絶縁させなくても良い。また、共通電極部５はＭＩケーブ３ｄではなく、金属製の電極棒または格納容器１内で芯線８を接地させることでも良い。

なお、各計測点の電極部４ａ、４ｂ、４ｃを高さ方向に配置し、共通電極部５は最下の計測点（電極部４ａ）よりも下に配置される。また、各電極部４ａ、４ｂ、４ｃには、周囲の設備と接しないように、実施例１と同様の保護管１４を設けても良い。

このような本実施例の構成とすることにより、電極９に接続される芯線８の数量及び芯線８を格納容器１外に接続するためのペネトレーション６を削減することができる。

図６に、本発明の電極式水位計測システムの実施例３における複数の電極部の概略構成を示す。

上述した実施例１では、電極部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、芯線８を全て１本のＭＩケーブル３でまとめていたが、本実施例では、各計測点で電極部４ａ、４ｂ、４ｃを２個設け、それらを１本のＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃでまとめている点が実施例１と比較した場合の変更点である。

即ち、本実施例の電極式水位計測システムは、図６に示すように、複数本のＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれに接続されて設置される複数の電極部４ａ、４ｂ、４ｃは、格納容器１内の複数の計測点でそれぞれのＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃの先端に芯線８が接続された第１の電極部４ａ１、４ｂ１、４ｃ１と、この第１の電極部４ａ１、４ｂ１、４ｃ１の上部に位置し、芯線８とは別の芯線８が接続された第２の電極部４ａ２、４ｂ２、４ｃ２とを備えているものである。

そして、格納容器１内の各計測点における第１の電極部４ａ１、４ｂ１、４ｃ１とＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃ間及び第２の電極部４ａ２、４ｂ２、４ｃ２とＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃ間には、絶縁物１０が配置されている。

つまり、格納容器１内の各計測点でＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃの先端１２及びその上部に芯線８を接続させ、電極部を２つ製作する（第１の電極部４ａ１、４ｂ１、４ｃ１と第２の電極部４ａ２、４ｂ２、４ｃ２）。この２つの電極部（第１の電極部４ａ１、４ｂ１、４ｃ１と第２の電極部４ａ２、４ｂ２、４ｃ２）とＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃ間には、絶縁物１０が配置され、２つの電極部（第１の電極部４ａ１、４ｂ１、４ｃ１と第２の電極部４ａ２、４ｂ２、４ｃ２）とＭＩケーブル３ａ、３ｂ、３ｃを絶縁させている。２つの電極部（第１の電極部４ａ１、４ｂ１、４ｃ１と第２の電極部４ａ２、４ｂ２、４ｃ２）には、周囲の設備と接しないように実施例１と同様の保護管１４を設けても良い。

このような本実施例の構成とすることにより、実施例２と同様な効果を得ることができる。

なお、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…格納容器、２、２Ａ…電極式水位計測システム、３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ…ＭＩケーブル、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…電極部、４ａ１、４ｂ１、４ｃ１…第１の電極部、４ａ２、４ｂ２、４ｃ２…第２の電極部、５…共通電極部、６…ペネトレーション、７…水位計測装置、８…芯線、９…電極、１０…絶縁物、１１…金属被覆、１２…ＭＩケーブルの先端、１３…電極の内部、１４…保護管、１５…空気穴。

Claims

容器内の水位を複数の電極を用いて計測する電極式水位計測システムであって、
前記容器内の複数の計測点に、１本のケーブルに接続されて設置された複数の電極部と、前記容器内の前記ケーブルの先端に接続され、かつ、前記複数の計測点における水位計測に共通して用いられる共通電極部と、該共通電極部が接続されている側とは反対側の前記ケーブルに接続され、前記複数の電極部のそれぞれと前記共通電極部の間の抵抗値に基づいて前記容器内の水位を計測する水位計測装置とを備えていることを特徴とする電極式水位計測システム。
請求項１に記載の電極式水位計測システムにおいて、
前記１本のケーブルは複数の芯線をまとめたものであり、前記複数の芯線のそれぞれの一端が前記複数の電極部及び前記共通電極部のそれぞれに接続され、前記複数の芯線の他端が前記水位計測装置に接続されていることを特徴とする電極式水位計測システム。
請求項１又は２に記載の電極式水位計測システムにおいて、
前記１本のケーブルは、前記容器に設置されているペネトレーションを介して前記容器外に設置されている前記水位計測装置に接続されていることを特徴とする電極式水位計測システム。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電極式水位計測システムにおいて、
前記共通電極部は前記容器内の最も底部側に設置されていると共に、前記複数の電極部は前記共通電極部より上部の前記容器内の各計測点に設置されていることを特徴とする電極式水位計測システム。
請求項４に記載の電極式水位計測システムにおいて、
前記水位計測装置は、前記共通電極部と各計測点の前記電極部とに時間間隔を設けて抵抗値を測定し、前記容器内の水位を計測することを特徴とする電極式水位計測システム。
請求項２に記載の電極式水位計測システムにおいて、
前記複数の電極部のそれぞれは、１つの電極と、この１つの電極を挟むように設置された２つの絶縁物とから成り、前記複数の芯線は前記複数の電極部のそれぞれの前記電極に接続され、かつ、１本のケーブルは金属被覆されていることを特徴とする電極式水位計測システム。
請求項６に記載の電極式水位計測システムにおいて、
前記電極の内部には、絶縁物が充填されていることを特徴とする電極式水位計測システム。
請求項７に記載の電極式水位計測システムにおいて、
前記複数の電極部のそれぞれの周囲には、保護管が設置されていることを特徴とする電極式水位計測システム。
請求項８に記載の電極式水位計測システムにおいて、
前記保護管には、空気が抜ける空気穴が前記電極より上部に設けられていることを特徴とする電極式水位計測システム。
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電極式水位計測システムにおいて、
前記１本のケーブルと前記複数の電極部の接合は、ロウ付け又は溶接で行われていることを特徴とする電極式水位計測システム。
容器内の水位を複数の電極を用いて計測する電極式水位計測システムであって、
前記容器内の複数の計測点に、複数本のケーブルのそれぞれに接続されて設置された複数の電極部と、前記容器内の前記ケーブルとは別のケーブルの先端に接続され、かつ、前記複数の計測点における水位計測に共通して用いられる共通電極部と、前記複数の電極部及び前記共通電極部が接続されている側とは反対側の前記ケーブル及び別のケーブルに接続され、前記複数の電極部のそれぞれと前記共通電極部の間の抵抗値に基づいて前記容器内の水位を計測する水位計測装置とを備えていることを特徴とする電極式水位計測システム。
請求項１１に記載の電極式水位計測システムにおいて、
前記容器内の複数の計測点で、それぞれの前記ケーブルの先端に芯線を接続して前記電極部とすることを特徴とする電極式水位計測システム。
請求項１１又は１２に記載の電極式水位計測システムにおいて、
前記容器内の各計測点における前記電極部と前記ケーブル間には、絶縁物が配置されていることを特徴とする電極式水位計測システム。
請求項１１に記載の電極式水位計測システムにおいて、
前記複数本のケーブルのそれぞれに接続されて設置される前記複数の電極部は、前記容器内の複数の計測点でそれぞれの前記ケーブルの先端に芯線が接続された第１の電極部と、該第１の電極部の上部に位置し、前記芯線とは別の芯線が接続された第２の電極部とを備えていることを特徴とする電極式水位計測システム。
請求項１４に記載の電極式水位計測システムにおいて、
前記容器内の各計測点における前記第１の電極部とケーブル間及び前記第２の電極部とケーブル間には、絶縁物が配置されていることを特徴とする電極式水位計測システム。