JP4405066B2 - Fluid leak detection system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば原子炉格納容器内に設置されている高温高圧配管の亀裂や食孔等の破損に伴って発生する流体漏洩を検知する流体漏洩検知システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
原子力発電所における高温高圧配管の溶接部の応力腐食割れなどに起因する破損を早期に検出する技術として、例えば特開昭54-86816号公報に記載されたものが知られている。この公報に記載された技術においては配管の外側に蒸気溜部を設け、この蒸気溜部に蒸気検出素子を設けている。
【0003】
図23により従来の原子力発電所原子炉格納容器内の配管からの流体漏洩検知システムを説明する。図23(a)において符号1は原子炉格納容器で、この原子炉格納容器1内には原子炉圧力容器2が設置されており、原子炉圧力容器2に高温高圧流体を流す配管3が接続されている。原子炉格納容器1内には空気冷却器4が設けられ、この空気冷却器4はドレン配管5により原子炉格納容器1の底部に設けたドレンサンプ6に接続している。原子炉格納容器1の外部には雰囲気モニタ7と漏洩検知装置8が設けられ、漏洩検知装置8は雰囲気モニタ7とドレンサンプ6に信号線9により接続している。配管3は、図23(b)に示すように、ステンレス鋼製の配管本体11を断熱材12で包み、この断熱材12を断熱材カバー13で包んだ構成になっている。
【0004】
原子炉格納容器1内の例えば原子炉圧力容器2に接続した配管3に亀裂や食孔が発生して高温高圧流体の漏洩が生じた場合、漏洩の検知は原子炉格納容器1の下部に設けたドレンサンプ6内のドレン量が増加するか、または原子炉格納容器1内の雰囲気モニタ7による放射能の増加により漏洩検知装置8が作動して検知するシステムとなっている。
【0005】
すなわち、高温高圧の配管3に亀裂や食孔が発生して高温高圧水が漏洩した場合、漏洩した高温高圧水はまず断熱材カバー13の内側に滞留する。ドレンサンプ6による検知は、亀裂等が成長して漏洩量が増加し、蒸気として原子炉格納容器1の内部に吹き出し、空気冷却器4によって凝縮した水がドレン配管5内を流下しドレンサンプ6に流入して漏洩検知装置8が作動することによって始めて可能となり、漏洩検知までに時間遅れがある。
【0006】
今後、高温高圧配管の破損については破断前漏洩確認(Leak-Before-Break :略してLBBという)の概念が適用される方向にあり、亀裂等が進展して配管が完全破断に至る前に発電所を安全に停止するため、より微量な段階の漏洩を早期に検知するシステムが求められる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の原子炉格納容器内の配管破損に伴う流体漏洩検知システムでは以下に述べるような課題がある。
(1)配管から漏洩した高温高圧水が断熱材カバー13の内側の断熱材12の中に滞留している間は流体漏洩の検知ができない。
【0008】
(2)断熱材カバー13の外に漏洩流体が流出しても、空気冷却器4まで蒸気が到達する時間、凝縮した水がドレン配管5によって原子炉格納容器1下のドレンサンプ6まで流れていく時間、ドレン流量が通常流量から変化したことを検知するための時間がかかり、漏洩発生から検知までに時間遅れがある。
【0009】
(3)流体の漏洩量がごく微量(毎分約4リットル以下)の場合、ドレンサンプ6による検知では通常状態からのドレン流量変化が少ないため配管破損に伴う流体漏洩が発生しているか否か判定できない。
【0010】
(4)LBB概念の適用により破損が発生する位置が想定できるにも拘わらず、原子炉格納容器1下のドレンサンプ6によるドレン量の検知では破損位置の特定ができない。
(5)原子力発電所における配管からの微量の蒸気等のリークは、数時間置きの巡回により人間が音や目視で検知していたため、検知には危険が伴っている。
【0011】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、配管本体の微小な破損に伴って発生する微量の流体漏洩を、漏洩した流体が断熱材カバーの内側に滞留している段階で早期かつ安全に検知し破損位置を特定することのできる流体漏洩検知システムを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、高温流体を流通する配管本体を包囲する断熱材カバーの表面に設けられ、前記配管本体の外へ漏洩した前記高温流体の温度によって溶融し形状変化する物体である漏洩センサと、前記漏洩センサに取り付けられ、前記漏洩センサの形状変化により落下または移動する固体片と、を備える構成とする。
【0013】
この発明においては、配管本体の微小な破損に伴って発生する微量の流体漏洩を、固体片の移動や落下によって、漏洩した流体が断熱材カバーの内側に滞留している段階で早期かつ安全に検知し破損位置を特定することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の諸実施の形態を説明する。
本発明の参考例1の流体漏洩検知システムを図1に示す。すなわち、高温高圧流体の配管3には断熱材が巻かれており、配管からリークした蒸気により断熱材が暖められ、断熱材カバー13の温度が70℃〜100℃に上昇するが、本参考例では、70℃以上で溶融し断線する金属線14をリボン状の絶縁材15で被覆した図1(b)に示すような構成の帯状の検知線16を図1(a)に示すように、配管3の断熱材カバー13の外周に螺旋状に巻き付け、両端に断線検知器17を接続する。断線検知器17は、低圧電源18とダミー抵抗19と電圧計20とを備えている。なお、金属線14には低融点合金(例えばウッドメタルUアロイ)を用いることができる。
【0015】
この構成により、蒸気リークの熱で金属線14が断線した場合に、検知線16両端部間の電圧変化が生じ、この電圧変化を断線検知器17で検知することにより蒸気リークを検知することができ、現状のように監視員が配管3の近傍に近付くことなく遠隔で蒸気リークを検知することができ、安全性が向上する。
【0016】
本発明の参考例2の流体漏洩検知システムを図2に示す。すなわち、検知線16の断熱材カバー13上への巻き付けは、配管3の蒸気リークが断熱材カバー13より漏れ易いカバー接続部21の周辺(図2(a))、または蒸気リークを検知し易い様に断熱材カバー13に意図的に開けた漏洩孔22の部位に(図2(b))重点的に巻き付ける。こうすることにより、蒸気リーク検出の工事費削減および検知精度を高めることができ、より安全性が向上する。
【0017】
本発明の参考例3による流体漏洩検知システムを図3に示す。すなわち、図3(b)または(c)に示すように、蒸気リークの熱により溶融し断線する金属線14を平板形状の絶縁シートにはさんで検知シート23とし、これを図3(a)に示すように、断熱材カバー13の接続部21または漏洩孔22に被せて蒸気リークを検出する。こうすることにより、蒸気リーク検出の工事費削減および検知精度を高めることができる。
【0018】
次に本発明の参考例4の流体漏洩検知システムを図4を用いて説明する。すなわち、図4(a)に示すように、配管3の断熱材を保護している断熱材カバー13の表面に、70℃以上で溶けて絶縁劣化する帯状の検知線24を巻き付ける。検知線24は、図4(b)に示すように、ステンレス鋼や銅からなる金属線25を熱溶融性の被覆材26で被覆したものである。図4(a)に示すように、検知線24の金属線25と断熱カバー13のあいだに絶縁劣化検知器27を接続する。この絶縁劣化検知器27は、低圧電源28とダミー抵抗29と電流計30とを備えている。
【0019】
この構成により、蒸気リークの熱で被覆材26が溶けて検知線24の絶縁抵抗が劣化し、断熱材カバー13への漏洩電流が変化する。これにより蒸気リークを検知することができ、現状のように配管近傍に近付くことなく遠隔で蒸気リークを検知することができ、安全性が向上する。
なお、被覆材26の材料としては低融点塩化ビニル樹脂を用いることができる。
【0020】
本発明の参考例5の流体漏洩検知システムを図5に示す。
すなわち、前記参考例4において用いた検知線24を、配管3の蒸気リークが断熱材カバー13より漏れ易いカバー接続部21の周辺、または蒸気リークを検知し易い様に断熱材カバー13に意図的に開けた漏洩孔22の部位に重点的に巻き付ける。こうすることにより、蒸気リーク検出の工事費削減および検知精度を高めることができ、より安全性が向上する。
【0021】
本発明の参考例6の流体漏洩検知システムを図6に示す。
図6(b),(c)に示すような、蒸気リークの熱により溶けて絶縁劣化する熱溶融性絶縁性の被覆材26によって金属線25を被覆した平板形状の検知シート31によって図6(a)に示すようにカバー接続部21や漏洩孔22をおおい、蒸気リークを検出する。
【0022】
本発明の参考例7の流体漏洩検知システムを図7に示す。
すなわち、図7(b)に示すように、2本の導体からなる平行金属線33を熱溶融性の被覆材26で被覆してなる検知線32を、図7(a)のように配管3の断熱材カバー13上に巻き付け、検知線32の端子の平行金属線33に絶縁抵抗検知器34を接続した構成とする。この構成によれば、蒸気リークの熱により被覆材26が溶けて平行金属線33間の絶縁が劣化し、この線間の抵抗変化により蒸気リークを検知することができる。
【0023】
本発明の参考例8の流体漏洩検知システムの要部を図8に示す。すなわち、この参考例は、上記参考例1,4における検知線16,24あるいは上記参考例3,6における検知シート23,31の片面に粘着剤38を塗布したものである。このような構成により、断熱材カバー13に巻き付ける検知線16等が容易に固定され、蒸気リーク検知のための施工が行いやすくなる。
【0024】
次に、本発明の参考例9の流体漏洩検知システムを説明する。すなわち、前述のように高圧配管には断熱材が巻かれており、配管からリークした蒸気により、断熱材が暖められ、断熱材を保護している断熱材カバーの表面温度が、約70℃〜100℃程度に上昇する。特に、断熱材カバーの接続部周辺の温度が上昇する。そこで本参考例では、断熱材カバーの表面に70℃〜100℃で色が変化する示温塗料を塗布する。これにより、蒸気リークを色により判断することができるので、現状のように配管近傍に行くことなく遠隔で蒸気リークを検知することができ、安全性が向上する。
【0025】
図9は、本発明の参考例10の流体漏洩検知システムの要部の断面図を示す。図9(a)は通常時で、図9(b)は蒸気リーク時の図である。すなわち、径の異なる二種類の穴である上部穴41と下部穴42が連結され、下部穴42が容器43の下の蓋から貫通している。図9(a)に示すように、上部穴41内部には、空気泡44と塗料45が入れられている。この容器43は、図9(a)のように、下部穴42が下に向くように取付けられる。塗料45の表面張力により塗料45は下部穴42から落ちないように保持されている。このように構成された検知器40を、高温高圧配管の断熱材カバーの接続部周辺に設置する。塗料45は、断熱材カバーの反対色のものを用いる。
【0026】
配管からリークした蒸気により、断熱材カバーの表面温度が、70℃〜100℃に上昇する。この温度上昇により容器43の温度が上昇することに伴い、空気泡44の温度も上昇する。空気泡44は温度上昇により体積が膨張し、この膨張により塗料45が、図9(b)のように下部穴42から押し出される。これにより、蒸気リークを判断することができる。
【0027】
次に図10は、本発明の参考例11の流体漏洩検知システムを示す。本参考例は、検知スイッチ46、ブザー47およびマイクロフォン48から構成されている。検知スイッチ46は、バイメタルや形状記憶合金で製作した熱変形板49、+電極50、−電極51、絶縁材52から構成されている。
【0028】
通常時は、図10に示すように+電極50と熱変形板49は離れている。つまり検知スイッチ46はOFFの状態にある。配管において蒸気リークが発生すると、検知スイッチ46の温度が上昇し、熱変形板49が変形して、+電極50と板49は接触し、検知スイッチ46はONの状態となる。このON信号をブザー47に伝えて、ブザー47が音を出す。この音をマイクロフォン48で検知することにより蒸気リークを検知することができる。
【0029】
図11は、本発明の参考例12の流体漏洩検知システムを示す。この参考例は、前記参考例11に受信アンテナ53を付加したものである。本参考例においては前記参考例11と同様の原理により、蒸気リークを検知するとマイクロフォン48が発信する。その発信した信号を受信アンテナ53により検知する。原子力プラントでは多くの配管があり、どの位置で蒸気リークが発生したかを、現場に近付かないで検知することが必要であるが、この参考例によれば、ブザー47からの音の周波数を変えることにより、蒸気リークの場所を特定することができる。
【0030】
次に本発明の参考例13の流体漏洩検知システムを図12を参照して説明する。すなわち、断熱材カバー13の表面に吹き流し55を取り付け、また、リーク孔54を開けて、このリーク孔54からリーク蒸気56を吹き出させ、吹き流し55を揺らせる。これにより、リーク蒸気56を判断することができ、現状のように配管近傍に行くことなく遠隔で配管の破損を検知することができる。
【0031】
次に図13を参照して本発明の参考例14を説明する。すなわち、断熱材カバー13の表面に70℃〜100℃の融点を持つ熱溶融性物質57、例えば蝋を付着させておく。この構成により、リークによって断熱材カバー13の温度が上昇し、付着させた熱溶融性物質57が融けるため、リーク検知が可能となる。着色した蝋などを熱溶融性物質57として用いれば、色が広がるため、リーク検知はさらに容易である。また、電源などの他の装置が不要であり、多数の個所に設置することが容易なので、多数設置しておけば、リーク個所の特定も容易である。
【0032】
次に図14を参照して本発明の実施の形態の流体漏洩検知システムを説明する。すなわち、配管の断熱材カバー13の表面に、蝋などの70℃〜100℃の融点を持つ熱溶融性物質57を接着剤として、金属片、樹脂片などからなるリーク検知具58を取付ける。この構成によれば、配管におけるリークと共に熱溶融性物質57が融けるため、接着しておいたリーク検知具58は、落下、あるいは移動する。これによりリーク検知が可能となる。リーク検知具58を目立つ色とすることによりリーク検知はより容易となる。また、電源などの他の装置が不要であり、多数の個所に設置することが容易なので、多数設置しておくことにより、リーク個所の特定も容易である。
【0033】
次に図15を参照して本発明の参考例15の流体漏洩検知システムを説明する。前述したように、高温高圧の配管3より蒸気がリークすると、断熱材カバー13の外表面温度は100℃近くまで上昇する。そこで、断熱材カバー13の外表面に、50℃〜100℃の温度域内に変色範囲が入る感温液晶シート59を貼り付けておく。配管3がリークすると液晶の色が変化するため、リーク検知と位置を特定することができる。なお、感温液晶シート59は感温液晶塗料として直に塗布してもよい。また、感温液晶の変色温度差は20℃程度であり、その温度範囲は調節することができることが知られている。
【0034】
次に図16を参照して本発明の参考例16の流体漏洩検知システムを説明する。この参考例は、前記第参考例14、本発明の実施の形態または参考例15の構成にさらに、カメラ60と中継器62とコンピュータ63とを備え、リーク検知とリーク位置の特定を遠隔で実施するシステムである。断熱材カバー13表面に設けた熱溶融性物質57、リーク検知具58、感温液晶シート59は配管3のリークに伴う温度上昇によって状態変化を起こす。よって、これらの目印を定期的に遠隔監視することによりリークを検知する。画像として定期的に複数の目印を同時に撮影し、前回撮影した画像との比較から、差が大きい場合にリーク発生と判定することができる。
【0035】
本発明の参考例16の変形例を図17を用いて以下に説明する。すなわち、熱溶融性物質57等のセンサの変化または移動をCCDカメラ64で撮影し、MPEG画像圧縮機65により圧縮し、定期的にPHS送信機66を使って保全センター68に送信し、PHS受信機67により受信した2つの時間の画像を画像演算装置69を用いて差分演算することにより、蒸気リークを検知して警報装置70を鳴らし、警報ランプを点灯する。これにより、遠隔の原子力発電所などの1次系の蒸気リークを迅速かつ的確に検知できる。また、CCDカメラ64、画像圧縮装置65、PHS送信機66は10,000台オーダーの多数の設置が可能であり、警報ランプはセンサの設置場所を図示したグラフィック表示パネル上で点滅させることにより、リーク箇所の速やかな同定を行うことができる。
【0036】
次に図18を参照して本発明の参考例17を説明する。すなわち、高温高圧の配管からリークした蒸気は配管本体と断熱材のあいだの隙間、断熱材内の隙間および断熱材と断熱材カバーのあいだの隙間を通り断熱材カバーの接続部21付近の隙間より外に漏洩するが、図18(a)に示すように、接続部21付近に接続部の隙間よりも蒸気が漏洩しやすい発音孔73を設ける。この発音孔73は、蒸気が通過した際に音72が発生するように形成してあり、この音72により蒸気リークを検知する。同様に、図18(b)に示すように、断熱材カバー13の接続部以外の部分に発音孔73を設けることによって断熱材カバーの接続部付近以外からの蒸気リークを検知することができる。さらに、発音孔73は、配管の軸方向あるいは周方向に沿って複数個設けることにより、リークした蒸気が発音孔を通過する確率を上げ、より大きな音、超音波または高周波72が発生し、蒸気リーク位置を正確に検知することができる。
【0037】
図19および図20は本発明の参考例18を示す。すなわち、断熱材12または断熱材カバー13に、リークした蒸気を発音孔73に導くような集気孔74を設ける。これにより蒸気が発音孔73を通過する確率を上げ、より大きな音、超音波または高周波が発生し、蒸気リーク位置をより正確に検知することができる。
【0038】
図21は、本発明の参考例19の流体漏洩検知システムの要部の断面図を示す。配管から蒸気がリークすると、断熱材カバー13の表面温度が100℃位まで上昇する。特に、断熱材カバー13の接続部21周辺の温度が上昇し、湯気が発生する。また、大量の蒸気リークの場合、接続部21から直接、リーク蒸気が漏洩する。そこで本参考例では、断熱材カバー13の接続部21に小孔75を設け、その上部に赤外線による湯気あるいは蒸気の検知器76を設置する。これにより、現状のように配管近傍に行くことなく、遠隔で蒸気リークを検知することができ、安全性が向上する。
【0039】
次に本発明の参考例20の流体漏洩検知システムを図22を参照して説明する。本参考例においては、配管の断熱材カバー13の表面に、電源部78と制御部79を有するリーク検知器77を設ける。電源部78はp型半導体80とn型半導体81を有する。制御部79は電源部78から電力を受けて、センサを働かせ警報信号を発する。このようにリーク検知器77の断熱材カバー13側に熱発電素子としてp型半導体80とn型半導体81接合を設けると、断熱材カバー13側からの熱により発電する。この熱発電素子の起電力を電源として利用する。通常、断熱材カバー13表面温度は50℃であり、大気温度との温度差により発電できる。これにより、リーク検知器77はメンテナンスがほとんど不要なものとなり、信頼性の高いものとなる。また、蒸気リーク時には、断熱材カバー表面温度が上昇するため、起電力が増すので、これを検知して警報を発することも可能である。
なお、配管の周囲に照明等の光がある場合には、電源部78に光発電素子を用いてもよい。
【0040】
【発明の効果】
本発明によれば、配管破損に伴う流体の漏洩発生を微量な段階で早期に検知することができると共に、破損発生個所を特定することができ、また、従来の検知システムと合わせ設備して多重化することができる。万一配管破損が発生した場合には、配管の運用をより早く安全な段階で停止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考例1の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図2】 本発明の参考例2の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図3】 本発明の参考例3の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図4】 本発明の参考例4の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図5】 本発明の参考例5の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図6】 本発明の参考例6の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図7】 本発明の参考例7の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図8】 本発明の参考例8の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図9】 本発明の参考例10の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図10】 本発明の参考例11の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図11】 本発明の参考例12の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図12】 本発明の参考例13の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図13】 本発明の参考例14の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図14】 本発明の実施の形態の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図15】 本発明の参考例15の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図16】 本発明の参考例16の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図17】 本発明の参考例16の変形例の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図18】 本発明の参考例17の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図19】 本発明の参考例18の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図20】 本発明の参考例18の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図21】 本発明の参考例19の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図22】 本発明の参考例20の流体漏洩検知システムの要部を示す図。
【図23】 原子力プラントにおける従来の流体漏洩検知システムを示す図。
【符号の説明】
1…原子炉格納容器、2…原子炉圧力容器、3…配管、4…空気冷却器、5…ドレン配管、6…ドレンサンプ、7…雰囲気モニタ、8…漏洩検知装置、9…信号線、11…配管本体、12…断熱材、13…断熱材カバー、14…金属線、15…絶縁材、16…検知線、17…断線検知器、18…低圧電源、19…ダミー抵抗、20…電圧計、21…カバー接続部、22…漏洩孔、23…検知シート、24…検知線、25…金属線、26…被覆材、27…絶縁劣化検知器、28…低圧電源、29…ダミー抵抗、30…電流計、31…検知シート、32…検知線、33…平行金属線、34…絶縁抵抗検知器、35…低圧電源、36…ダミー抵抗、37…電流計、38…粘着剤、40…検知器、41…上部穴、42…下部穴、43…容器、44…空気泡、45…塗料、46…検知スイッチ、47…ブザー、48…マイクロフォン、49…熱変形板、50…+電極、51…−電極、52…絶縁材、53…受信アンテナ、54…リーク孔、55…吹き流し、56…リーク蒸気、57…熱溶融性物質、58…リーク検知具、59…感温液晶シート、60…カメラ、61…カメラの視野、62…中継器、63…コンピュータ、64…CCDカメラ、65…MPEG画像圧縮機、66…PHS送信機、67…PHS受信機、68…保全センター、69…画像演算装置、70…警報装置、72…音,超音波,または高周波、73…発音孔、74…集気孔、75…小孔、76…赤外線探知器、77…リーク探知器、78…電源部、79…制御部、80…p型半導体、81…n型半導体。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid leakage detection system that detects fluid leakage that occurs due to breakage of cracks, pits, or the like in high-temperature and high-pressure piping installed in a reactor containment vessel, for example.
[0002]
[Prior art]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 54-86816 discloses a technique for early detection of damage caused by stress corrosion cracking of a welded portion of a high-temperature high-pressure pipe in a nuclear power plant. In the technique described in this publication, a steam reservoir is provided outside the pipe, and a steam detection element is provided in the steam reservoir.
[0003]
With reference to FIG. 23, a conventional fluid leak detection system from piping in a nuclear power plant reactor containment vessel will be described. In FIG. 23 (a), reference numeral 1 denotes a reactor containment vessel. A reactor pressure vessel 2 is installed in the reactor containment vessel 1, and a pipe 3 through which high-temperature and high-pressure fluid flows is connected to the reactor pressure vessel 2. Has been. An air cooler 4 is provided in the reactor containment vessel 1, and this air cooler 4 is connected to a drain sump 6 provided at the bottom of the reactor containment vessel 1 by a drain pipe 5. An atmosphere monitor 7 and a leak detection device 8 are provided outside the reactor containment vessel 1, and the leak detection device 8 is connected to the atmosphere monitor 7 and the drain sump 6 by a signal line 9. As shown in FIG. 23 (b), the pipe 3 has a configuration in which a stainless steel pipe main body 11 is wrapped with a heat insulating material 12 and the heat insulating material 12 is wrapped with a heat insulating material cover 13.
[0004]
For example, when cracks or pits occur in the piping 3 connected to the reactor pressure vessel 2 in the reactor containment vessel 1 and the leakage of the high-temperature and high-pressure fluid occurs, the leakage detection is provided at the lower portion of the reactor containment vessel 1. In addition, the leak detection device 8 is activated and detected by increasing the amount of drain in the drain sump 6 or by increasing the radioactivity by the atmosphere monitor 7 in the reactor containment vessel 1.
[0005]
That is, when cracks and pits occur in the high-temperature and high-pressure pipe 3 and the high-temperature and high-pressure water leaks, the leaked high-temperature and high-pressure water first stays inside the heat insulating material cover 13. Detection by the drain sump 6 causes cracks to grow and increases the amount of leakage, and the steam is blown into the reactor containment vessel 1 as steam, and the water condensed by the air cooler 4 flows down through the drain pipe 5 and flows into the drain sump 6. Then, it becomes possible only when the leak detection device 8 is operated, and there is a time delay until leak detection.
[0006]
In the future, the concept of leakage confirmation before break (Leak-Before-Break: abbreviated as LBB) will be applied to breakage of high-temperature and high-pressure pipes. Therefore, there is a need for a system that can detect a minute amount of leakage at an early stage in order to safely stop the station.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional fluid leakage detection system associated with piping breakage in the reactor containment vessel has the following problems.
(1) While the high-temperature and high-pressure water leaked from the piping stays in the heat insulating material 12 inside the heat insulating material cover 13, the fluid leakage cannot be detected.
[0008]
(2) Even if leaked fluid flows out of the heat insulating material cover 13, the condensed water flows through the drain pipe 5 to the drain sump 6 under the reactor containment vessel 1 for the time that the steam reaches the air cooler 4. It takes time to detect that the drain flow rate has changed from the normal flow rate, and there is a time delay from the occurrence of leakage to the detection.
[0009]
(3) When the amount of fluid leakage is very small (about 4 liters per minute or less), the detection by the drain sump 6 has little change in the drain flow rate from the normal state. Can not.
[0010]
(4) Although the position where the breakage can be assumed by applying the LBB concept can be assumed, the breakage position cannot be identified by detecting the drain amount by the drain sump 6 under the reactor containment vessel 1.
(5) Leaks such as trace amounts of steam from pipes in nuclear power plants have been detected by human beings by sound and visual inspections every several hours.
[0011]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a small amount of fluid leakage that occurs due to minute breakage of the piping main body is detected at an early stage when the leaked fluid stays inside the heat insulating material cover. An object of the present invention is to provide a fluid leakage detection system that can safely detect and specify a breakage position.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a leakage sensor which is an object that is provided on the surface of a heat insulating material cover that surrounds a pipe body that circulates a high-temperature fluid, and is melted and changed in shape by the temperature of the high-temperature fluid that has leaked out of the pipe body. And a solid piece attached to the leakage sensor and falling or moving due to a shape change of the leakage sensor .
[0013]
In the present invention, the fluid leakage traces generated with a very small damage to the piping main body, the movement and fall of the solid piece, early and secure at the stage where the fluid leaked is retained in the inside of the heat insulating material covering It is possible to detect the damage position and identify the breakage position.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
A fluid leakage detection system of Reference Example 1 of the present invention is shown in FIG. That is, the pipe 3 of the high-temperature high-pressure fluid is wound heat insulating material, heat insulating material is heated by the leaked steam from the pipe, the temperature of the heat insulator cover 13 is raised to 70 ° C. to 100 ° C., the reference example Then, as shown in FIG. 1 (a), a strip-shaped detection line 16 having a structure as shown in FIG. The pipe 3 is wound around the outer periphery of the heat insulating material cover 13 in a spiral shape, and disconnection detectors 17 are connected to both ends. The disconnection detector 17 includes a low-voltage power source 18, a dummy resistor 19, and a voltmeter 20. For the metal wire 14, a low melting point alloy (for example, a wood metal U alloy) can be used.
[0015]
With this configuration, when the metal wire 14 is disconnected due to the heat of the steam leak, a voltage change occurs between both ends of the detection line 16, and the steam leak can be detected by detecting this voltage change with the disconnection detector 17. In addition, as in the present situation, the monitor can remotely detect the steam leak without approaching the vicinity of the pipe 3, and safety is improved.
[0016]
A fluid leakage detection system according to Reference Example 2 of the present invention is shown in FIG. That is, when the detection wire 16 is wound around the heat insulating material cover 13, it is easy to detect the vicinity of the cover connection portion 21 (FIG. 2A) where the steam leak of the pipe 3 is more likely to leak than the heat insulating material cover 13 or the steam leak. In this manner, the material is wound around the portion of the leakage hole 22 intentionally opened in the heat insulating material cover 13 (FIG. 2B). By doing so, it is possible to reduce the construction cost of steam leak detection and increase the detection accuracy, and the safety is further improved.
[0017]
FIG. 3 shows a fluid leakage detection system according to Reference Example 3 of the present invention. That is, as shown in FIG. 3 (b) or (c), a metal sheet 14 that is melted and disconnected by the heat of steam leakage is sandwiched between flat insulating sheets to form a detection sheet 23, which is shown in FIG. 3 (a). As shown in FIG. 4, the steam leak is detected by covering the connecting portion 21 or the leakage hole 22 of the heat insulating material cover 13. By doing so, it is possible to reduce the construction cost for steam leak detection and to improve the detection accuracy.
[0018]
Next, a fluid leakage detection system according to Reference Example 4 of the present invention will be described with reference to FIG. That is, as shown in FIG. 4A, a belt-like detection wire 24 that melts at 70 ° C. or more and deteriorates insulation is wound around the surface of the heat insulating material cover 13 that protects the heat insulating material of the pipe 3. As shown in FIG. 4B, the detection wire 24 is obtained by coating a metal wire 25 made of stainless steel or copper with a heat-meltable coating material 26. As shown in FIG. 4A, an insulation deterioration detector 27 is connected between the metal wire 25 of the detection wire 24 and the heat insulating cover 13. The insulation deterioration detector 27 includes a low-voltage power supply 28, a dummy resistor 29, and an ammeter 30.
[0019]
With this configuration, the covering material 26 is melted by the heat of the steam leak, the insulation resistance of the detection wire 24 is deteriorated, and the leakage current to the heat insulating material cover 13 changes. Thereby, a steam leak can be detected, and the steam leak can be detected remotely without approaching the vicinity of the pipe as in the present situation, thereby improving safety.
As the material of the covering material 26, a low melting point vinyl chloride resin can be used.
[0020]
FIG. 5 shows a fluid leakage detection system according to Reference Example 5 of the present invention.
That is, the detection wire 24 used in the reference example 4 is intentionally provided on the heat insulating material cover 13 so that the steam leakage of the pipe 3 is more likely to leak than the heat insulating material cover 13 or around the cover connecting portion 21. Wrapping around the site of the leak hole 22 opened in the center. By doing so, it is possible to reduce the construction cost of steam leak detection and increase the detection accuracy, and the safety is further improved.
[0021]
FIG. 6 shows a fluid leakage detection system according to Reference Example 6 of the present invention.
As shown in FIGS. 6B and 6C, a flat plate-shaped detection sheet 31 in which a metal wire 25 is coated with a heat-melting insulating coating material 26 that melts and degrades due to the heat of steam leakage is shown in FIG. As shown in a), the cover connecting portion 21 and the leakage hole 22 are covered to detect a vapor leak.
[0022]
A fluid leakage detection system according to Reference Example 7 of the present invention is shown in FIG.
That is, as shown in FIG. 7 (b), the detection wire 32 obtained by coating the parallel metal wire 33 made of two conductors with the heat-meltable coating material 26 is connected to the pipe 3 as shown in FIG. 7 (a). The insulation resistance detector 34 is connected to the parallel metal wire 33 of the terminal of the detection wire 32. According to this configuration, the coating material 26 is melted by the heat of the steam leak, the insulation between the parallel metal wires 33 is deteriorated, and the steam leak can be detected by the resistance change between the wires.
[0023]
The principal part of the fluid leakage detection system of Reference Example 8 of the present invention is shown in FIG. That is, in this reference example , the adhesive 38 is applied to one side of the detection lines 16 and 24 in the reference examples 1 and 4 or the detection sheets 23 and 31 in the reference examples 3 and 6 . With such a configuration, the detection line 16 and the like wound around the heat insulating material cover 13 are easily fixed, and the construction for detecting the steam leak becomes easy.
[0024]
Next, a fluid leakage detection system according to Reference Example 9 of the present invention will be described. That is, as described above, a heat insulating material is wound around the high-pressure pipe, and the surface temperature of the heat insulating material cover that protects the heat insulating material is heated by the steam leaked from the pipe, and is about 70 ° C. The temperature rises to about 100 ° C. In particular, the temperature around the connection portion of the heat insulating material cover increases. Therefore, in this reference example , a temperature indicating paint whose color changes between 70 ° C. and 100 ° C. is applied to the surface of the heat insulating material cover. As a result, the steam leak can be determined by the color, so that the steam leak can be detected remotely without going to the vicinity of the pipe as in the present situation, and safety is improved.
[0025]
FIG. 9 shows a cross-sectional view of the main part of the fluid leakage detection system of Reference Example 10 of the present invention. FIG. 9A is a normal time, and FIG. 9B is a diagram at the time of vapor leak. That is, the upper hole 41 and the lower hole 42 which are two kinds of holes having different diameters are connected, and the lower hole 42 penetrates from the lid under the container 43. As shown in FIG. 9A, an air bubble 44 and a paint 45 are placed inside the upper hole 41. As shown in FIG. 9A, the container 43 is attached so that the lower hole 42 faces downward. The paint 45 is held so as not to fall from the lower hole 42 due to the surface tension of the paint 45. The detector 40 configured in this manner is installed around the connection portion of the heat insulating material cover of the high-temperature high-pressure pipe. The paint 45 uses the color opposite to that of the heat insulating material cover.
[0026]
The surface temperature of the heat insulating material cover rises to 70 ° C. to 100 ° C. due to the steam leaking from the pipe. There accompanied to the temperature of the container 43 by the temperature rise is increased, the temperature of the air bubbles 44 also rises. The volume of the air bubbles 44 expands due to the temperature rise, and the paint 45 is pushed out from the lower hole 42 by this expansion as shown in FIG. Thereby, a steam leak can be determined.
[0027]
Next, FIG. 10 shows a fluid leakage detection system of Reference Example 11 of the present invention. This reference example includes a detection switch 46, a buzzer 47, and a microphone 48. The detection switch 46 includes a thermal deformation plate 49, a + electrode 50, a −electrode 51, and an insulating material 52 made of bimetal or shape memory alloy.
[0028]
In normal times, as shown in FIG. 10, the + electrode 50 and the thermal deformation plate 49 are separated from each other. That is, the detection switch 46 is in an OFF state. When steam leaks in the pipe, the temperature of the detection switch 46 rises, the thermal deformation plate 49 is deformed, the + electrode 50 and the plate 49 come into contact, and the detection switch 46 is turned on. This ON signal is transmitted to the buzzer 47, and the buzzer 47 makes a sound. By detecting this sound with the microphone 48, steam leak can be detected.
[0029]
FIG. 11 shows a fluid leakage detection system of Reference Example 12 of the present invention. In this reference example , a receiving antenna 53 is added to the reference example 11 . In this reference example , the microphone 48 transmits when a vapor leak is detected based on the same principle as in the reference example 11 . The transmitted signal is detected by the receiving antenna 53. In a nuclear power plant, there are many pipes, and it is necessary to detect where the steam leak occurred without getting close to the site, but according to this reference example , the frequency of the sound from the buzzer 47 is changed. Thus, the location of the steam leak can be specified.
[0030]
Next, a fluid leakage detection system according to Reference Example 13 of the present invention will be described with reference to FIG. That is, the blow-off 55 is attached to the surface of the heat insulating material cover 13, and the leak hole 54 is opened, and the leak vapor 56 is blown out from the leak hole 54, and the blow-off 55 is shaken. As a result, it is possible to determine the leaked steam 56 and to detect the breakage of the pipe remotely without going to the vicinity of the pipe as in the present situation.
[0031]
Next, Reference Example 14 of the present invention will be described with reference to FIG. That is, a heat-meltable material 57 having a melting point of 70 ° C. to 100 ° C., for example, wax is adhered to the surface of the heat insulating material cover 13. With this configuration, the temperature of the heat insulating material cover 13 rises due to the leak, and the attached hot-melt material 57 melts, so that the leak can be detected. If colored wax or the like is used as the hot-melt material 57, the color spreads, so that leak detection is easier. In addition, since no other device such as a power supply is required and it is easy to install at many places, if a large number of places are installed, it is easy to identify the leak place.
[0032]
Next, a fluid leakage detection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. That is, a leak detector 58 made of a metal piece, a resin piece or the like is attached to the surface of the heat insulating material cover 13 of the pipe using a hot-melt material 57 having a melting point of 70 ° C. to 100 ° C. such as wax as an adhesive. According to this configuration, since the hot-melt material 57 melts together with the leak in the pipe, the adhered leak detector 58 drops or moves. Thereby, leak detection becomes possible. By making the leak detector 58 a conspicuous color, leak detection becomes easier. In addition, since no other device such as a power source is required and it is easy to install at many locations, it is easy to identify the leak location by installing many devices.
[0033]
Next, a fluid leakage detection system of Reference Example 15 of the present invention will be described with reference to FIG. As described above, when steam leaks from the high-temperature and high-pressure pipe 3, the outer surface temperature of the heat insulating material cover 13 rises to nearly 100 ° C. Therefore, a temperature-sensitive liquid crystal sheet 59 having a discoloration range in a temperature range of 50 ° C. to 100 ° C. is pasted on the outer surface of the heat insulating material cover 13. When the pipe 3 leaks, the color of the liquid crystal changes, so that the leak detection and the position can be specified. The temperature-sensitive liquid crystal sheet 59 may be directly applied as a temperature-sensitive liquid crystal paint. Further, it is known that the temperature difference of the temperature-sensitive liquid crystal is about 20 ° C., and the temperature range can be adjusted.
[0034]
Next, a fluid leakage detection system of Reference Example 16 of the present invention will be described with reference to FIG. This reference example further includes a camera 60, a repeater 62, and a computer 63 in addition to the configuration of the reference example 14, the embodiment of the present invention or the reference example 15 , and remotely performs leak detection and leak position specification. System. The heat-meltable material 57, the leak detector 58, and the temperature-sensitive liquid crystal sheet 59 provided on the surface of the heat insulating material cover 13 change in state due to a temperature rise accompanying the leak of the pipe 3. Therefore, the leak is detected by periodically monitoring these marks. A plurality of landmarks are photographed at regular intervals as an image, and it can be determined from the comparison with the last photographed image that a leak has occurred when the difference is large.
[0035]
A modification of Reference Example 16 of the present invention will be described below with reference to FIG. That is, a change or movement of a sensor such as a hot-melt material 57 is photographed by a CCD camera 64, compressed by an MPEG image compressor 65, periodically transmitted to a maintenance center 68 using a PHS transmitter 66, and received by a PHS. By calculating the difference between the two time images received by the machine 67 using the image calculation device 69, the vapor leak is detected, the alarm device 70 is sounded, and the alarm lamp is turned on. As a result, it is possible to quickly and accurately detect a steam leak in the primary system of a remote nuclear power plant or the like. In addition, the CCD camera 64, the image compression device 65, and the PHS transmitter 66 can be installed in large numbers on the order of 10,000 units, and the alarm lamp blinks on the graphic display panel showing the location of the sensor. The leak location can be quickly identified.
[0036]
Next, Reference Example 17 of the present invention will be described with reference to FIG. That is, the steam leaked from the high-temperature and high-pressure pipe passes through the gap between the pipe body and the heat insulating material, the gap in the heat insulating material, and the gap between the heat insulating material and the heat insulating material cover, and from the gap near the connection part 21 of the heat insulating material cover. Although leaking outside, as shown in FIG. 18A, a sound generation hole 73 is provided near the connecting portion 21 where steam is more likely to leak than the gap of the connecting portion. The sound generation hole 73 is formed so that a sound 72 is generated when the steam passes. The sound 72 detects a steam leak. Similarly, as shown in FIG. 18B, by providing the sound generation hole 73 in a portion other than the connection portion of the heat insulating material cover 13, it is possible to detect a vapor leak from other than the vicinity of the connection portion of the heat insulating material cover. Furthermore, by providing a plurality of sound generating holes 73 along the axial direction or circumferential direction of the pipe, the probability that leaked steam will pass through the sound generating holes is increased, and a larger sound, ultrasonic wave or high frequency 72 is generated, The leak position can be accurately detected.
[0037]
19 and 20 show Reference Example 18 of the present invention. That is, the heat collecting material 74 or the heat insulating material cover 13 is provided with air collecting holes 74 that guide the leaked vapor to the sound generating hole 73. As a result, the probability that the steam passes through the sound generating hole 73 is increased, and a larger sound, ultrasonic wave or high frequency is generated, and the steam leak position can be detected more accurately.
[0038]
FIG. 21 shows a cross-sectional view of the main part of the fluid leakage detection system of Reference Example 19 of the present invention. When steam leaks from the pipe, the surface temperature of the heat insulating material cover 13 rises to about 100 ° C. In particular, the temperature around the connection portion 21 of the heat insulating material cover 13 rises, and steam is generated. In the case of a large amount of steam leak, the leaked steam leaks directly from the connection portion 21. Therefore, in the present reference example , a small hole 75 is provided in the connection portion 21 of the heat insulating material cover 13, and a steam or steam detector 76 using infrared rays is provided above the small hole 75. As a result, it is possible to detect a steam leak remotely without going to the vicinity of the pipe as in the present situation, and safety is improved.
[0039]
Next, a fluid leakage detection system of Reference Example 20 of the present invention will be described with reference to FIG. In this reference example , a leak detector 77 having a power supply unit 78 and a control unit 79 is provided on the surface of the heat insulating material cover 13 of the pipe. The power supply unit 78 includes a p-type semiconductor 80 and an n-type semiconductor 81. The control unit 79 receives electric power from the power supply unit 78, activates the sensor, and issues an alarm signal. As described above, when the p-type semiconductor 80 and the n-type semiconductor 81 junction are provided as the thermoelectric generator on the heat insulating material cover 13 side of the leak detector 77, power is generated by the heat from the heat insulating material cover 13 side. The electromotive force of this thermoelectric generator is used as a power source. Usually, the surface temperature of the heat insulating material cover 13 is 50 ° C., and power can be generated by a temperature difference from the atmospheric temperature. As a result, the leak detector 77 requires almost no maintenance and is highly reliable. Further, when the steam leaks, the surface temperature of the heat insulating material cover rises, so that the electromotive force increases. Therefore, it is possible to detect this and issue an alarm.
Note that a photovoltaic element may be used for the power supply unit 78 when there is light such as illumination around the pipe.
[0040]
【The invention's effect】
According to the present invention, the occurrence of fluid leakage due to pipe breakage can be detected at an early stage in a very small amount, the location where the breakage has occurred can be identified, and the combined use with the conventional detection system can be multiplexed. Can be In the unlikely event that a pipe breaks, the operation of the pipe can be stopped earlier and at a safe stage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system of Reference Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system of Reference Example 2 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to Reference Example 3 of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system of Reference Example 4 of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to Reference Example 5 of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to Reference Example 6 of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to Reference Example 8 of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to Reference Example 10 of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to Reference Example 11 of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to a reference example 12 of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to a reference example 13 of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to Reference Example 14 of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a main part of a fluid leak detection system of implementation of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to a reference example 15 of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to a reference example 16 of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to a modification of Reference Example 16 of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to a reference example 17 of the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to a reference example 18 of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to a reference example 18 of the present invention.
FIG. 21 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to Reference Example 19 of the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing a main part of a fluid leakage detection system according to Reference Example 20 of the present invention.
FIG. 23 is a diagram showing a conventional fluid leakage detection system in a nuclear power plant.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reactor containment vessel, 2 ... Reactor pressure vessel, 3 ... Piping, 4 ... Air cooler, 5 ... Drain piping, 6 ... Drain sump, 7 ... Atmosphere monitor, 8 ... Leak detection device, 9 ... Signal line, 11 ... Pipe body, 12 ... Heat insulation, 13 ... Heat insulation cover, 14 ... Metal wire, 15 ... Insulation, 16 ... Detection wire, 17 ... Disconnection detector, 18 ... Low voltage power supply, 19 ... Dummy resistor, 20 ... Voltmeter , 21 ... Cover connection part, 22 ... Leakage hole, 23 ... Detection sheet, 24 ... Detection line, 25 ... Metal wire, 26 ... Cover material, 27 ... Insulation deterioration detector, 28 ... Low-voltage power supply, 29 ... Dummy resistor, 30 ... ammeter, 31 ... sensing sheet, 32 ... sensing wire, 33 ... parallel metal wire, 34 ... insulation resistance detector, 35 ... low voltage power supply, 36 ... dummy resistor, 37 ... ammeter, 38 ... adhesive, 40 ... sensing 41 ... Upper hole, 42 ... Lower hole, 43 ... Container, 44 ... Air bubbles, 45 ... Paint, 46 ... Detection switch, 47 ... Buzzer, 48 ... Microphone, 49 ... Thermal deformation plate, 50 ... + electrode, 5 1 ...- electrode, 52 ... insulating material, 53 ... receiving antenna, 54 ... leak hole, 55 ... blown, 56 ... leak vapor, 57 ... hot-melt material, 58 ... leak detector, 59 ... temperature-sensitive liquid crystal sheet, 60 ... Camera, 61 ... Camera view, 62 ... Repeater, 63 ... Computer, 64 ... CCD camera, 65 ... MPEG image compressor, 66 ... PHS transmitter, 67 ... PHS receiver, 68 ... Maintenance center, 69 ... Image Arithmetic unit, 70 ... alarm device, 72 ... sound, ultrasonic wave or high frequency, 73 ... sound generation hole, 74 ... collection hole, 75 ... small hole, 76 ... infrared detector, 77 ... leak detector, 78 ... power supply unit, 79: control unit, 80 ... p-type semiconductor, 81 ... n-type semiconductor.

Claims (1)

高温流体を流通する配管本体を包囲する断熱材カバーの表面に設けられ、前記配管本体の外へ漏洩した前記高温流体の温度によって溶融し形状変化する物体である漏洩センサと、前記漏洩センサに取り付けられ、前記漏洩センサの形状変化により落下または移動する固体片と、を備えることを特徴とする流体漏洩検知システム。A leakage sensor that is provided on the surface of a heat insulating material cover that surrounds the piping main body that circulates the high-temperature fluid, is an object that melts and changes shape due to the temperature of the high-temperature fluid leaked outside the piping main body, and is attached to the leakage sensor And a solid piece that falls or moves due to a shape change of the leak sensor .
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