JP3216465B2 - 原子炉水位測定装置 - Google Patents
原子炉水位測定装置Info
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Description
水位を測定する原子炉水位測定装置に関する。
の水位は通常運転時に起こりうる運転条件の変化,負荷
の変動及び外乱に対し原子炉を適切な運転範囲に維持し
制御する役割を持つ原子炉制御系における重要な制御パ
ラメーターである。また、原子炉の安全性を損なうおそ
れのある異常な過渡状態や誤動作が生じた時、あるいは
そのような事態の発生が予想される時に、その防止と抑
制のため起動する安全保護系における起動信号の一つに
なっている。
位は原子炉圧力容器から導かれる蒸気を凝縮させ基準水
面が常に一定となる凝縮槽の基準水柱の水頭圧と、変動
する原子炉水位側の圧力を伝える変動水柱の水頭圧との
差圧を差圧検出器による連続測定することによって行わ
れている。差圧検出器の基準水柱側には圧力容器気相部
圧力+基準水柱ヘッドが、変動水柱側には圧力容器気相
部圧力+原子炉水位ヘッドがかかることとなり、変動水
柱側の発生圧力は原子炉水位レベルが変動するので差圧
によって原子炉水位を測定できる。このようなことは例
えば特開昭62−278412号公報に記載されている。
中には、炉水の放射線分解により生じた微量の水素(2
ppm 程度)及び酸素(15ppm 程度)が存在している。
これらのガスは凝縮槽へ蒸気と共に流入してくるが、蒸
気の凝縮後も凝縮槽の気相部に滞留する。これらの非凝
縮性ガスは、凝縮槽温度(約285℃)における溶解度
(水素3.7×10-3[mol/l/atm],酸素3.0×10
-3[mol/l/atm])に従い、凝縮槽液相部に各ガスの分
圧に応じて飽和するまで溶解し、凝縮槽気相と液相のガ
ス濃度は平衡状態に達する。このように流入蒸気の凝縮
により凝縮槽内水面が上昇すると、非凝縮ガスの溶け込
んだ凝縮水は蒸気流入配管を通って圧力容器へ排出され
る。この際、非凝縮性ガスが凝縮槽の気相ガス濃度と平
衡するまで溶け込んでいる余剰凝縮水が、蒸気流入配管
内で非凝縮性ガス濃度の低い蒸気相と対向接触すると液
相中のガス濃度が気相中の濃度と平衡になるように余剰
水中のガスが流入蒸気中に放出され再び凝縮槽に還流す
ることになる。凝縮槽内気相部には流入蒸気に含まれる
ガスと配管内で放出されるガスをあわせた量が流入する
ことになり、徐々に凝縮槽内には非凝縮性ガスが蓄積さ
れる。凝縮槽への非凝縮性ガスの蓄積は、特に蒸気流入
配管が長い場合や、蒸気配管に鉛直上方に曲がった部分
がある場合に起こり易くなる。配管が長いと凝縮槽から
排出される余剰凝縮水と流入蒸気の接触時間が長くな
り、凝縮水からのガス放出量が増加するためである。一
方、配管が上方に曲がっていると、凝縮槽から流出する
余剰凝縮水が落下飛沫となり、流入蒸気との接触表面積
が大きくなることにより、気相へのガス放出割合が大き
くなるためである。
ガスの濃度が高くなると凝縮槽液相部のガス濃度が気相
中ガス濃度と平衡に達するまで気相中の非凝縮性ガスが
液相へ溶けこむために、液相中のガス濃度が上昇する。
凝縮槽液相の非凝縮性ガス濃度が高い状態で原子炉冷却
材喪失事故や自動減圧系の作動により原子炉が急速減圧
した場合には溶解しているガス量と大気圧での飽和ガス
量との差の量のガスが基準水柱配管内で気泡となり、急
激に気相部に放出されるため基準水柱の水を同時に放出
する。このため、原子炉の急速減圧時には検出水位が、
原子炉水位高側に誤差を生じ原子炉水位を正確に測定で
きなくなる。
で、その目的とするところは原子炉の急速減圧時に非凝
縮性ガスによる原子炉水位測定の影響を除き正確に測定
できる原子炉水位測定装置を提供することにある。
ろは凝縮槽から流出する余剰凝縮水を原子炉圧力容器に
戻す凝縮水排水配管を設けたことにある。
縮槽から流出する余剰凝縮水とが対向接触することがな
くなるので余剰凝縮水中の非凝縮性ガスが凝縮槽に還流
しなくなる。そのため、凝縮槽気相部の凝縮性ガス濃度
が高くなるのを防止し、結果として凝縮槽液相部の凝縮
性ガス濃度を低くできる。
1aと凝縮槽4の気相部が蒸気流入配管9により接続さ
れ、また凝縮槽4の基準水面5の位置と原子炉圧力容器
1の気相部1aとが凝縮水排出配管10により接続され
ている。凝縮水排出配管10には下方に向けてU字型に
折曲したU字型シール11が形成されている。凝縮槽4
は原子炉格納容器3の内部に設置されている。凝縮槽4
の液相部からは基準水柱配管6が格納容器3の壁を貫通
して格納容器3の外に設置された差圧検出器7に接続さ
れている。また、差圧検出器7は原子炉圧力容器1の液
相部1bと変動水柱配管8により接続されている。
相部1aから蒸気流入配管9を介して蒸気が凝縮漕4に
導かれると凝縮槽4の内壁に接触して冷却され凝縮水に
なる。凝縮水は凝縮槽4の下部に溜まり、基準水面5か
ら溢れた水は凝縮水排出配管10を通って原子炉圧力容
器1に戻される。U字型シール11は原子炉圧力容器1
の気相部1aから蒸気が逆流するのを防ぐ役を果してい
る。原子炉圧力容器1の気相部1aからは蒸気流入配管
9を通って常に蒸気が流れ込んでくるため凝縮槽4から
水があふれている状態で水面5の高さは一定となり、差
圧検出器7に基準圧力を与えている。一方、変動水柱配
管8は原子炉水位の変動による圧力の変化を差圧検出器
7に伝え、この圧力差から原子炉水位が検出される。
あるが、次にこの際の非凝縮性ガスの挙動を説明する。
よって生成した非凝縮性ガスが蒸気とともに流入する。
本発明では蒸気の流路と凝縮水の流路が分離しているた
め、余剰の凝縮水中に溶解したガスが凝縮槽側に放出さ
れることなく原子炉圧力容器1に戻る。流入蒸気中のガ
ス流量と排出される凝縮水中のガス流量が等しくなる
と、凝縮槽4の気相部のガス濃度は気相−液相間のガス
の溶解−放出の割合に応じた濃度で安定しそれ以上の濃
縮は起こらない。この程度の凝縮槽4の気相部濃度では
減圧により溶解したガスが放出した時に失われる水量が
凝縮槽4の液相部容積よりも小さくなり、水頭高さの損
失を低く押さえることができる。その結果、原子炉水位
の測定にほとんど影響を与えることがなくなる。
る一定濃度存在している非凝縮性ガスが圧力容器1から
凝縮槽4へ蒸気と共に流入し、凝縮槽内気相部のガス分
圧と温度に応じて飽和濃度まで凝縮水中に溶け込み、凝
縮槽4から溢れた余剰凝縮水と共に圧力容器へと戻る。
凝縮槽内で非凝縮性ガスの生成が無く全圧が一定とする
と、圧力容器1と凝縮槽4の間で非凝縮性ガスのマスバ
ランスが成立するとみなすことができる。このため、凝
縮槽内に蓄積する非凝縮性ガス分圧は次のようになる。
式的に示す。図5では、凝縮槽気相部の非凝縮性ガスが
蒸気流入配管9を通って圧力容器1に戻ることがなく、
基準水柱下端からのリークがないとしている。Q1,Q
2[mol/sec]は、それぞれ圧力容器1から凝縮槽4へ
の蒸気流入の過程におけるガス成分の流量と凝縮槽4か
ら圧力容器1への余剰凝縮水の流出の過程におけるガス
成分の流量である。蒸気流入配管9内でガスの溶解・放
出が起こらない場合には流入蒸気中ガス濃度と凝縮水中
濃度は等しいため、Q1,Q2は等しくなる。
量基準ppm]と圧力容器1から凝縮槽4に流入する蒸気
流量Qs[g/sec ]を用いて、以下の式で計算でき
る。
l/g/atm ]とガス分圧Ps[atm ]の積として凝縮
水単位重量当りに溶解する非凝縮性ガス量が計算できる
ため、余剰凝縮水流量Qw[g/sec ]を用いて以下の
式で表わせる。
入蒸気流量と排出凝縮水流量は等しくQs=Qwであ
る。よって、定常状態にある凝縮槽において、気相部の
非凝縮性ガス分圧は次の式で表わされる。
ガスの溶解度は285℃において水素3.7×10-3mol
/l/atm,酸素3.0×10-3mol/l/atmである。分
子量Mは水素を2、酸素を32として、水素と酸素につ
いて凝縮槽内ガス分圧を計算すると、それぞれ0.27a
tm,0.16atmとなる。この程度のガス分圧では、仮に
溶解したガスが放出されても失われる水頭高さは十分小
さいものとなる。
逆流防止手段として逆止弁12を設けたことである。図
2に示す実施例においても図1の実施例と同様に凝縮槽
気相部の凝縮性ガス濃度が高くなるのを防止できる。
続されていた凝縮水排出配管10を変動水柱配管8に接
続したものである。図3の実施例においても図1の実施
例と同様な効果を奏し得る。
炉圧力容器1の液相部に直接接続したものである。図4
の実施例においても図1の実施例と同様な効果を奏し得
ることは明らかなことである。
縮槽内の非凝縮性ガスの蓄積量が小さくなり凝縮槽液相
部の非凝縮性ガス濃度が十分に低くなるので原子炉の急
速減圧時に基準水柱配管内に発生する気泡の体積分,凝
縮槽から溢れて失われる水柱の量を十分低く抑えること
ができる。その結果として、原子炉の急速減圧が起こっ
た場合にも基準水柱が確保され、原子炉水位を正確に測
定できる。
示す模式図である。
b…原子炉圧力容器液相部、2…蒸気配管、3…原子炉
格納容器、4…凝縮槽、5…基準水面、6…基準水柱配
管、7…差圧検出器、8…変動水柱配管、9…蒸気流入
配管、10…凝縮水排出配管、11…字型Uシール、1
2…逆止弁。
Claims (6)
- 【請求項1】沸騰水型原子炉の圧力容器と,前記原子炉
圧力容器の気相部に蒸気流入配管を介して連結された凝
縮槽と,前記凝縮槽の下部液相部に基準水柱配管を介し
て連結されると共に前記原子炉圧力容器の液相部に変動
水柱配管を介して連結される差圧検出器と,前記凝縮槽
の基準水面から溢流する余剰凝縮水を前記原子炉圧力容
器の気相部に戻すものであって、前記原子炉圧力容器内
の蒸気の逆流を防止する逆流防止手段を有する凝縮水排
出配管とを具備することを特徴とする原子炉水位測定装
置。 - 【請求項2】請求項1において、前記逆流防止手段は前
記凝縮水排出配管を下方に向けてU字型に折曲して形成
したU字型シールであることを特徴とする原子炉水位測
定装置。 - 【請求項3】請求項1において、前記逆流防止手段は前
記凝縮水排出管に設けられる逆止弁であることを特徴と
する原子炉水位測定装置。 - 【請求項4】沸騰水型原子炉の圧力容器と,前記原子炉
圧力容器の気相部に蒸気流入配管を介して連結された凝
縮槽と,前記凝縮槽の下部液相部に基準水柱配管を介し
て連結されると共に前記原子炉圧力容器の液相部に変動
水柱配管を介して連結される差圧検出器と,前記凝縮槽
の基準水面から溢流する余剰凝縮水を前記原子炉圧力容
器の液相部に戻す凝縮水排出配管とを具備することを特
徴とする原子炉水位測定装置。 - 【請求項5】沸騰水型原子炉の圧力容器と,前記原子炉
圧力容器の気相部に蒸気流入配管を介して連結された凝
縮槽と,前記凝縮槽の下部液相部に基準水柱配管を介し
て連結されると共に前記原子炉圧力容器の液相部に変動
水柱配管を介して連結される差圧検出器と,前記凝縮槽
の基準水面から溢流する余剰凝縮水を前記変動水柱配管
に戻す凝縮水排出配管とを具備することを特徴とする原
子炉水位測定装置。 - 【請求項6】沸騰水型原子炉の圧力容器と、前記原子炉
圧力容器の気相部に蒸気流入配管を介して連結され、そ
の気相部に蒸気が導かれる凝縮槽と、前記凝縮槽の下部
液相部に基準水柱配管を介して連結されると共に前記原
子炉圧力容器の液相部に変動水柱配管を介して連結され
る差圧検出器と,前記凝縮槽の基準水面から溢流する余
剰凝縮水を前記凝縮槽に導かれる蒸気と非対向接触で前
記原子炉圧力容器内に戻す凝縮水排出配管とを具備する
ことを特徴とする原子炉水位測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02010495A JP3216465B2 (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 原子炉水位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02010495A JP3216465B2 (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 原子炉水位測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08220282A JPH08220282A (ja) | 1996-08-30 |
JP3216465B2 true JP3216465B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=12017812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP02010495A Expired - Fee Related JP3216465B2 (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 原子炉水位測定装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3216465B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6644864B2 (en) | 2002-03-14 | 2003-11-11 | International Business Machines Corporation | Stacked optical coupler |
JP6117147B2 (ja) * | 2014-06-17 | 2017-04-19 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | 原子炉水位計測装置 |
-
1995
- 1995-02-08 JP JP02010495A patent/JP3216465B2/ja not_active Expired - Fee Related
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