JP4508769B2

JP4508769B2 - 漏洩検知装置

Info

Publication number: JP4508769B2
Application number: JP2004231384A
Authority: JP
Inventors: 龍一松原; 潤司緒方; 一夫森本; 澄男山内; 浩徳野口; 二郎笠原; 博徳鬼塚; 宏吉谷; 茂和畑野
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2024-08-06
Also published as: JP2006047221A

Description

この発明は、漏洩検知装置に関し、さらに詳しくは、原子炉容器の上蓋部における水分の漏洩位置を検知できる漏洩検知装置に関する。

原子力プラントでは、運転中の原子炉容器内の冷却水の漏洩を随時監視すべき要請がある。ここで、冷却水の漏洩を検出する手段としては、例えば、原子炉格納容器の下部にタンクを設置し、このタンク内への冷却水の流れ込みを検出することにより、冷却水の漏洩を随時監視する構成が知られている。しかしながら、かかる構成では、原子炉容器の上蓋部等からの局所的な漏洩を特定できないという課題がある。また、原子炉容器の上蓋部周辺は放射能レベルが高いため、通常の漏洩検知装置をそのまま適用出来ないという実状がある。

かかる課題において、従来の漏洩検知装置には、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の漏洩検知装置では、原子炉容器の上蓋部付近であって冷却水の漏洩が生じる可能性のある場所に断熱体（遮蔽材）が設置され、チャンバ（閉空間）が構成されている。そして、このチャンバの容積内の空気が、チャンバに配置された複数の配管（サンプリング配管）を介して搬送され、この空気について水分量が計測されて水蒸気の漏洩の有無が検知される。ここで、従来の漏洩検知装置では、チャンバに配置された配管が共通のマニホールドを使用して互いに連結されており、チャンバ内の空気が混合されて搬送される。そして、この最終的に混合された空気について水分量の計測が行われる。

しかしながら、従来の漏洩検知装置では、冷却水の漏洩有無の検知はできるが、漏洩位置（原子炉容器の上蓋部のいずれの場所から冷却水が漏洩しているか）の特定が困難であるいう問題がある。

特表平７−５０３０７５号公報

そこで、この発明は、上記に鑑みてされたものであって、原子炉容器の上蓋部における水分の漏洩位置を検知できる漏洩検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる漏洩検知装置は、原子炉容器の上蓋部からの水分の漏洩を検知する漏洩検知装置であって、上蓋部から漏洩した水分を溜める閉空間を形成する遮蔽材と、前記閉空間内の気体を採取する採取口を有すると共に採取された気体を搬送するための経路となるサンプリング配管と、前記サンプリング配管を介して搬送された気体の水分量を計測する計測ユニットと、前記計測ユニットによる水分量の計測結果に基づいて所定の処理を行う処理ユニットとを含み、且つ、制御棒クラスタのロッド群が前記閉空間に配列されるときに、複数の前記サンプリング配管の採取口が前記閉空間内を分割する複数のエリアに均等に分配されると共に前記ロッド群の周囲を囲む位置に前記ロッド群を中心として等間隔で配置されており、前記複数のサンプリング配管を介して前記閉空間内の気体が個別に搬送され、前記計測ユニットにより各サンプリング配管中の気体の水分量がそれぞれ計測されると共に、この計測結果に基づき各サンプリング配管中の気体の水分量が前記処理ユニットにより比較されて、水分の漏洩位置が特定されることを特徴とする。
また、この発明にかかる漏洩検知装置は、前記閉空間が複数のエリアに等しく分割されたときに、複数の前記サンプリング配管の採取口が各エリアに対称に配置される。

この漏洩検知装置では、複数のサンプリング配管の採取口が閉空間内の所定のエリアに配置されており、これらのサンプリング配管を介して閉空間内の各エリアの気体が個別に搬送される。そして、各エリアの気体の水分量がそれぞれ計測されると共に、この計測結果に基づいて各エリアの気体の水分量が比較される。これにより、水分の漏洩位置が特定されるので、水分漏洩に対する迅速な対応が可能となる利点がある。なお、ここにいう「水分」には、例えば、原子炉容器の冷却に用いられる冷却水が該当する。

また、この発明にかかる漏洩検知装置は、前記処理ユニットが、気体の水分量の時間変化を各エリアについて比較することにより、水分の漏洩位置の特定が行われる。

この漏洩検知装置では、気体の水分量の時間変化が各エリアについて比較されることにより、水分の漏洩位置の特定が行われる。これにより、水分の漏洩位置が的確に特定される利点がある。

また、この発明にかかる漏洩検知装置は、前記閉空間外の気体を採取すると共に気体の水分量を計測する比較ユニットを有し、且つ、前記比較ユニットにより取得された閉空間外の気体の水分量と、前記閉空間内の各エリアにおける気体の水分量とを比較することにより、水分の漏洩が検知される。

この漏洩検知装置では、閉空間外の気体を採取すると共に、この気体の水分量を計測する比較ユニットが設置される。そして、取得された閉空間外の気体の水分量と、閉空間内の各エリアにおける気体の水分量とが比較されて、水分の漏洩が検知される。かかる構成では、かかる構成では、閉空間Ｓ外部を基準として閉空間Ｓ内の気体の水分量の変化が判断されるので、季節変化等により空気中の水分量が変化したときに、この変化が水分の漏洩に起因するものと判断される事態が防止される。これにより、装置の誤動作が抑制される利点がある。

また、この発明にかかる漏洩検知装置は、前記処理ユニットが、原子炉の管理区域外に設置されている。

また、この漏洩検知装置では、表示手段を備えた処理ユニット（報知手段を具備してもよい）が遠方の管理区域外に設置されている。かかる構成では、放射線量の低い管理区域外にて冷却水漏洩の監視を行うことができるので、監視員の放射線被曝量が低減される利点がある。

また、この発明にかかる漏洩検知装置は、前記サンプリング配管が切替バルブを介して前記比較ユニットに接続されており、前記切替バルブの作動により前記サンプリング配管内の気体の流路が切り替えられて、気体が前記比較ユニットに導かれる。

この漏洩検知装置では、サンプリング配管に切替バルブが設置されており、この切替バルブの作動によりサンプリング配管内の気体の流路が切り替えられて、気体が比較ユニットに導かれる。これにより、計測ユニットの作動チェックを行える利点がある。

また、この発明にかかる漏洩検知装置は、前記計測ユニットの計測部が、恒温手段により恒温に保持されている。

この漏洩検知装置では、計測ユニットの計測部が恒温手段により恒温に保持されているので、環境変化に伴う計測値のバラつきが抑制される。これにより、計測精度が高められる利点がある。

また、この発明にかかる漏洩検知装置は、前記閉空間内の気体を撹拌する攪拌手段を有する。

この漏洩検知装置では、閉空間内の気体を撹拌する攪拌手段が設置されているので、漏洩した水分が閉空間内にて撹拌されて迅速に拡散する。これにより、漏洩検知の時間が短縮化される利点がある。

また、この発明にかかる漏洩検知装置は、前記閉空間内の気体の拡散方向を規制する整流手段を有する。

この漏洩検知装置では、閉空間内の気体の拡散方向を規制する整流手段が設置されているので、漏洩した冷却水の流路が閉空間内にて規制される。これにより、漏洩検知の時間が短縮化され、漏洩箇所の特定がより容易となる。

また、この発明にかかる漏洩検知装置は、前記サンプリング配管内の異物を前記計測ユニットの上流側にて除去するフィルターを有する。

この漏洩検知装置では、フィルターによって、サンプリング配管内の異物が計測ユニットの上流側にて除去されるので、計測ユニットの機能が維持される。これにより、水分量の検出精度が向上する利点がある。

また、この発明にかかる漏洩検知装置は、前記サンプリング配管内の気体の流量を調整する流量調整手段を有する。

この漏洩検知装置では、流量調整手段によって、サンプリング配管内の気体の流量が調整されるので、配管内における気体の流量のバラつきが抑制される。これにより、水分量の検出精度が向上する利点がある。

この発明にかかる漏洩検知装置では、複数のサンプリング配管の採取口が閉空間内の所定のエリアに配置されており、これらのサンプリング配管を介して閉空間内の各エリアの気体が個別に搬送される。そして、各エリアの気体の水分量がそれぞれ計測されると共に、この計測結果に基づいて各エリアの気体の水分量が比較される。これにより、水分の漏洩位置が特定されるので、水分漏洩に対する迅速な対応が可能となる利点がある。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。

図１は、この発明の実施例にかかる漏洩検知装置を示す側面図（図１）および平面図（図２）である。図３および図４は、図１に記載したサンプリング配管の配置構成を示す側面図（図３）および平面図（図４）である。図５は、図１に記載した漏洩検知装置の計測ユニットおよび処理ユニットを示す説明図である。図６は、図１に記載した処理ユニットの機能を示すブロック図である。図７は、図５に記載した計測ユニットおよび処理ユニットの変形例を示す説明図である。

この漏洩検知装置１が適用される加圧水型原子炉１００では、原子炉容器（図示省略）の上部開口部に略半球殻状の上蓋部１１０が設置されている（図１参照）。また、この上蓋部１１０には、複数の制御棒クラスタ（図示省略）のロッド１２０が垂直に貫通しており、相互に所定間隔を隔てて配列されている（図３および図４参照）。ここで、原子炉の運転時には、原子炉容器内が約３００［度］の高温となり、この熱が上蓋部１１０を介して上方に伝導する。このため、上蓋部１１０の上方には、断熱材料から成る遮蔽材（保温材）１３０が設置されている。この遮蔽材１３０は、上蓋部１１０の上方を覆ってロッド１２０間の隙間を塞ぐことにより、上蓋部１１０の上方に閉空間Ｓを形成している。そして、この遮蔽材１３０の断熱作用および形成された閉空間Ｓ内の空気層により、上蓋部１１０から上方の装置類（制御棒クラスタの駆動部１２１など）への熱伝導が抑制されている。

漏洩検知装置１は、サンプリング配管２ａ〜２ｄと、計測ユニット３と、処理ユニット４と、比較ユニットである比較配管５１とを含み構成される。この漏洩検知装置１は、サンプリング配管２ａ〜２ｄを介して閉空間Ｓ内の気体を採取し、この気体中に含まれる水分量を計測ユニット３にて計測すると共に、その計測結果を処理ユニット４にて処理することにより、上蓋部１１０からの水分（冷却水）の漏洩有無を検知できる。

サンプリング配管２ａ〜２ｄは、ステンレススチール製の細管であり、合計４本が別個独立に配置されている。これらのサンプリング配管２ａ〜２ｄは、閉空間Ｓ内の気体を上方の計測ユニット３に搬送するための経路となる。サンプリング配管２ａ〜２ｄは、遮蔽材１３０の天井部を上方から垂直に貫通しており、その先端の採取口２１ａ〜２１ｄが閉空間Ｓ内にて天井部の面に位置するように配置されている（図１および図３参照）。また、サンプリング配管２ａ〜２ｄは、遮蔽材１３０の平面視にて、その採取口２１ａ〜２１ｄが制御棒クラスタのロッド１２０群の周囲を囲むように、ロッド１２０群を中心として約９０［deg］間隔で配置されている（図２および図４参照）。したがって、サンプリング配管２ａ〜２ｄは、閉空間Ｓが４つのエリアに等しく分割されたときに、その採取口２１ａ〜２１ｄが各エリアに対称（均等）に分配されるように、配置されている。

また、サンプリング配管２ａ〜２ｄは、遮蔽材１３０の天井部から制御棒クラスタのロッド１２０に沿って垂直かつ上方に延出され、上部耐震プレート１４０の上方にて屈折すると共に所定の位置にて束ねられ、原子炉のケーブルトレイ１５０に沿って導かれて計測ユニット３に接続されている（図２参照）。また、サンプリング配管２ａ〜２ｄは、相互に独立して計測ユニット３に接続されている。また、サンプリング配管２ａ〜２ｄは、その中間部が中間耐震プレート１４１に固定され、その上部が上部耐震プレート１４０に固定されて支持されている。なお、かかる固定構造は、細くて軽量な（例えば、ステンレススチール製で径が６［ｍｍ］である）サンプリング配管２の採用により実現される。しかし、サンプリング配管２の固定構造は、かかる構成に限定されない。

計測ユニット３は、サンプリング配管２に対して接続されており、原子炉容器フロアに設置される（図１および図２参照）。この計測ユニット３は、水分量計測部３１と、ポンプ３２とを含み構成される。水分量計測部３１は、気体の水分量を計測するセンサーであり、例えば、湿度計や赤外分光分析装置により構成される。この水分量計測部３１は、サンプリング配管２に接続されており、サンプリング配管２を介して採取された閉空間Ｓ内の気体の水分量を検出する。ポンプ３２は、水分量計測部３１の下流側（サンプリング配管２内の気体の流れ方向の下流側）にてサンプリング配管２に接続されている。このポンプ３２の駆動により、閉空間Ｓ内の気体がサンプリング配管２を介して吸引される。

処理ユニット４は、計測ユニット３に対して接続されており、原子力プラントの管理区域外に設置されている（図１および図２参照）。この処理ユニット４は、アンプ４１４１ａ〜４１ｄと、処理部４２と、表示部４３とを含み構成される。アンプ４１ａ〜４１ｄは、計測ユニット３の水分量計測部３１ａ〜３１ｄに対してそれぞれ接続されており、水分量計測部３１ａ〜３１ｄからの検出信号を増幅して処理部４２に送る。処理部４２は、アンプ４１ａ〜４１ｄを介して水分量計測部３１ａ〜３１ｄからの検出信号（気体の水分量に関する測定データ）を取得し、これをリアルタイムで記録する。この処理部４２は、記録手段、演算手段、表示手段、報知手段などを備えており、例えば、ＰＣ（personal computer）により構成される。処理部４２は、取得した検出信号をリアルタイムで記録すると共に、これに基づいて後述する所定の処理を行い、原子炉容器（上蓋部１１０）からの水分の漏洩の有無および漏洩の位置を判断する。

また、この処理部４２は、漏洩有無検知部４２１を有する。処理部４２は、この漏洩有無検知部４２１により、（１）閉空間Ｓ内の気体の水分量の計測値と閉空間Ｓ外の空気の水分量の計測値とを比較して、上蓋部１１０からの水分の漏洩の有無を検知できる（漏洩有無検知機能）。具体的には、処理部４２は、閉空間Ｓ内の気体の水分量の計測値と閉空間Ｓ外の空気の水分量の計測値との差をリアルタイムで算出し、計測値の差が所定の基準値以上であるときに、その旨を所定の手段により報知する。

また、処理部４２は、漏洩位置特定部４２２を有することもできる。処理部４２は、この漏洩位置特定部４２２により、（２）各サンプリング配管２ａ〜２ｄから採取された気体について水分量の計測値を相互に比較し、水分の漏洩が生じた位置（エリア）を特定できる（漏洩位置特定機能）。具体的には、処理部４２は、各サンプリング配管２ａ〜２ｄから採取された気体の水分量の計測値について、各計測値の時間変化の差（位相もしくは応答速度のズレ）を判断し、計測値が他の計測値に先行して変化しているエリアを水分の漏洩が生じているエリアとして推定して、その旨を所定の手段により報知する。

また、処理部４２は、作動チェック部４２３を有することもできる。処理部４２は、この作動チェック部４２３により、（３）水分量計測部３１ａ〜３ｄの作動をチェックできる（作動チェック機能）。

また、処理部４２は、流量調整部４２４を有する。処理部４２は、この流量調整部４２４により、後述する流量調整手段の駆動を制御して、サンプリング配管２ａ〜２ｄ内の気体の流量を調整できる。

なお、上記した処理部４２の機能について、その具体的構成は、当業者自明の範囲内にて任意に選択し得る。また、処理部４２による報知は、例えば、ＰＣモニターへの表示やアラーム音の発信などによって行われる。

比較ユニット５は、閉空間Ｓ内の異常（水分の漏洩）を検知するために、その比較対象として、閉空間Ｓ外の空気を採取してその水分量を計測する。この比較ユニット５は、比較配管５１と、水分量計測部５２と、ポンプ５３と、アンプ５４とを含み構成される。比較配管５１は、その先端の採取口が原子炉容器の上蓋部１１０付近であって遮蔽材１３０の外部（閉空間Ｓの外部、もしくは、原子炉容器が設置されているフロア）に配置されており、ここから延在して計測ユニット３に接続されている。水分量計測部５２およびポンプ５３は、計測ユニット３内に配置されており、それぞれ比較配管５１に接続されている。また、この水分量計測部５２は、アンプ５４を介して処理ユニット４の処理部４２に接続されている。なお、水分量計測部５２、ポンプ５３およびアンプ５４は、前述した水分量計測部３１、ポンプ３２およびアンプ４１と同様に構成されている。

［作用］
この漏洩検知装置１では、原子炉の運転時にて、閉空間Ｓ内の気体が各サンプリング配管２ａ〜２ｄを介して相互に異なる位置（閉空間Ｓ内の各エリア）にて採取されている。そして、採取された気体の水分量が計測ユニット３の水分量計測部３１にて計測され、その計測結果が処理ユニット４の処理部４２にそれぞれリアルタイムで記録されている。一方、これと同様に、閉空間Ｓ外の空気が比較ユニット５の比較配管５１を介して採取されており、この空気に含まれる水分量が計測されて処理部４２にリアルタイムで記録されている。

次に、異常発生時にて、原子炉容器の上蓋部１１０から水分（水蒸気）が漏洩すると、この漏洩水が熱拡散して上蓋部１１０と遮蔽材１３０とに囲まれた閉空間Ｓ内に充満する。そして、かかる漏洩水を含む気体（閉空間Ｓ中の空気）がサンプリング配管２ａ〜２ｄを介して採取され、この気体の水分量が計測される。そして、閉空間Ｓ内の気体の水分量の計測値と、閉空間Ｓ外の空気の水分量の計測値とが比較されることにより、閉空間Ｓ内における気体の水分量の増加が判断される。そして、閉空間Ｓ内の気体の水分量が所定の基準値以上に増加している場合には、水分が漏洩していると判断され、その旨が監視員に対して報知される。これにより、上蓋部１１０からの水分の漏洩有無が検知される。

また、異常発生時には、水分の漏洩位置付近（漏洩エリア）における気体の水分量が、他に先行して増加する。そして、水分が次第に熱拡散して閉空間Ｓ内に充満し、閉空間Ｓ内の水分量が追従するように徐々に増加する。そして、各サンプリング配管２ａ〜２ｄから採取された気体中の水分量の計測値が相互に比較されることにより、各エリアにおける水分量の時間変化の差（位相もしくは応答速度のズレ）が計測される。そして、水分量が他に先行して増加しているエリアにて水分の漏洩が生じていると判断され、その旨が監視員に対して報知される。これにより、上蓋部１１０からの水分の漏洩位置が特定される。

［効果］
この漏洩検知装置１では、複数のサンプリング配管２ａ〜２ｄの採取口２１ａ〜２１ｄが閉空間Ｓ内の所定のエリアに配置されており、これらのサンプリング配管２ａ〜２ｄを介して閉空間Ｓ内の各エリアの気体が個別に搬送される。そして、各エリアの気体の水分量がそれぞれ計測されると共に、この計測結果に基づいて各エリアの気体の水分量が比較される。これにより、水分の漏洩位置が特定されるので、水分漏洩に対する迅速な対応が可能となる利点がある。なお、各エリアの気体の水分量に基づいて水分の漏洩位置を特定する方法は、当業者自明の範囲内にて任意に選択され得る。

また、従来の漏洩検知装置では、配管（サンプリング配管）が、チャンバ（遮蔽材）から引き出された後に計測器（検出ユニット）の手前で連結されているため、その連結部が破損すると水分漏洩の検出ができないという課題がある。この点において、この漏洩検知装置１では、サンプリング配管２ａ〜２ｄが別個独立して検出ユニット３に接続されているので、かかる課題が生じない。また、気体の水分量がサンプリング配管２ａ〜２ｄ毎に行われるので、たとえ、一部（一本）のサンプリング配管２ａ〜２ｄに破損が生じた場合であっても、水分漏洩の検知が可能である利点がある。

また、従来の漏洩検知装置では、配管（サンプリング配管）がチャンバ（遮蔽材）の上部に煩雑に配置されており、その配管構成が複雑である。この点において、この漏洩検知装置1では、かかる従来の漏洩検知装置と比較して、サンプリング配管２ａ〜２ｄが遮蔽材１３０上部に上方から接続されて設置される構成なので、その設置作業（施工）が容易であると共に工期も短いという利点がある。特に、従来の漏洩検知装置では、上記のように配管構成が煩雑であるため施工にあたり作業員が被爆する可能性が高い。この点において、この漏洩検知装置１では、上記のようにサンプリング配管２ａ〜２ｄが遮蔽材１３０に対して簡易に接続される構成なので、施工にあたり作業員の被爆が低減される利点がある。

また、この漏洩検知装置１では、気体の水分量の時間変化が閉空間Ｓ内の各エリアについて比較されることにより、水分の漏洩位置の特定が行われる。これにより、水分の漏洩位置が的確に特定される利点がある。

また、発明者らの研究によれば、上蓋部１１０から漏洩した水分は、ロッド１２０に沿って閉空間Ｓ内を上昇し、その天井にて渦を巻くことが判明している。これに対して、この漏洩検知装置１によれば、サンプリング配管２ａ〜２ｄの採取口２１ａ〜２１ｄが閉空間Ｓの天井（遮蔽材１３０の天井部）付近に配置されているので、閉空間Ｓ内の気体が採取口２１ａ〜２４ｄから効率的に採取される。これにより、微少量の水分の漏洩に対しても、的確に漏洩検知が行われる利点がある。

また、この漏洩検知装置１では、遮蔽材１３０の平面視にて、サンプリング配管２ａ〜２ｄがロッド１２０群の周囲を囲むように配置されている（図２および図４参照）。かかる構成は、配管の採取口が各ロッドの近傍に配置されている従来の漏洩検知装置と比較して、配管構成が簡素であると共にサンプリング配管２ａ〜２ｄの設置作業が容易であるという利点がある。また、原子炉１００では、サンプリング配管２ａ〜２ｄの設置作業が高放射性レベル場にて行われる。このため、作業が容易化されて作業時間が短縮されることは、作業員の放射線被曝量を低減する上で特に好ましい。なお、サンプリング配管２ａ〜２ｄは、遮蔽材１３０の天井部の中央（上蓋部１１０の中央）に配置されても良い（図示省略）。

また、この漏洩検知装置１では、サンプリング配管２ａ〜２ｄが上方からロッド１２０に沿って垂直かつ直線的に下ろされ、その下端にて遮蔽材１３０に取り付られている（図１および図３参照）。かかる構成は、配管構成が複雑な従来の漏洩検知装置と比較して（特許文献１参照）、配管構成がさらに簡素であると共にサンプリング配管２ａ〜２ｄの設置作業がさらに容易であるという利点がある。しかし、これに限らず、サンプリング配管２ａ〜２ｄが、上方から遮蔽材１３０の上面まで下ろされ、ここで水平方向に屈折してロッド１２０群の隙間を縫うように遮蔽材１３０に接続されても良い（図示省略）。かかる構成によっても、水分の漏洩が検知される。

この漏洩検知装置１では、閉空間Ｓ外部の気体を採取すると共に、この気体の水分量を計測する比較ユニット５が設置される。そして、取得された閉空間Ｓ外部の気体の水分量と、閉空間Ｓ内の各エリアにおける気体の水分量とが比較されて、水分の漏洩が検知される。かかる構成では、閉空間Ｓ外部を基準として閉空間Ｓ内の気体の水分量の変化が判断されるので、季節変動等の環境変化により空気中の水分量が変化したときに、この変化が水分の漏洩に起因するものと誤って判断される事態が防止される。これにより、装置の誤動作が抑制される利点がある。

また、この漏洩検知装置１では、サンプリング配管２を介して上蓋部１１０上方の閉空間Ｓから内部の気体が採取されると共に、処理ユニット４（表示手段および報知手段）が遠方の管理区域外に設置されている（図１および図２参照）。かかる構成では、放射線量の低い管理区域外にて水分漏洩の監視を行うことができるので、監視員の放射線被曝量が低減される利点がある。また、これにより、水分漏洩の監視を連続的なモニタリングにより行えるので、事故の発生をより確実に防止できる利点がある。

［作動チェック機能］
また、この漏洩検知装置１では、サンプリング配管２ａ〜２ｄと計測ユニット３（水分量計測部３１ａ〜３ｄ）との間に、切替バルブ６ａ〜６ｄがそれぞれ設置されている（図５参照）。これらの切替バルブ６ａ〜６ｄは、比較ユニット５の水分量計測部５２に接続されており、その切替によってサンプリング配管２ａ〜２ｄ内の気体を比較ユニット５側のラインに導くことができる。

かかる構成では、水分量計測部３１ａ〜３１ｄの作動チェックを行える利点がある（作動チェック機能）。例えば、任意の水分量計測部３１ａが故障しているとする。異常発生時にて、上蓋部１１０から水分が漏洩すると、閉空間Ｓ内に水蒸気が充満する。すると、他の水分量計測部３１ｂ〜３１ｄでは水分量の検出が行われるが、故障している水分量計測部３１ａでは検出が行われない。このようなときに、手動または自動により切替バルブ６ａ〜６ｄが作動され、検出が行われていない（故障している）水分量計測部３１ａの配管が比較ユニット５のラインに切り替えられる。そして、比較ユニット５（水分量計測部５２）にて気体中から水分量が検出されれば、検出が行われなかった水分量計測部３１ａの故障が判明する。なお、この作動チェックにかかる処理および制御は、処理部４２の作動チェック部４２３にて行われる。

［恒温槽］
また、この漏洩検知装置１では、水分量計測部３１ａ〜３１ｄ、５２が恒温槽（恒温手段）７内に配置されており、その周辺温度が所定の温度に維持されている（図５参照）。かかる構成では、恒温槽７によって水分量計測部３１ａ〜３１ｄ、５２での気体の絶対湿度が一定に保持されるので、環境変化に伴う計測精度のバラつきが抑制される。これにより、水分量の計測精度が好適に維持される利点がある。なお、原子炉の運転時にて、上蓋部１１０の温度は約３００［度］の高温であり、一方、原子炉容器フロアは常温（約２５［度］〜４０［度］）である。したがって、サンプリング配管２ａ〜２ｄ内は、サンプリング箇所（閉空間Ｓ内）から計測ユニット３に至るまで、いずれの部分においても常温以上となっている。このため、上蓋部１１０上の閉空間Ｓ内から採取された気体は、サンプリング配管２ａ〜２ｄ内にて結露することなく計測ユニット３まで搬送される。したがって、この区間ではヒートレが不要である。

［攪拌機および整流板］
また、この漏洩検知装置１では、上蓋部１１０上方の閉空間Ｓ内に、閉空間Ｓ内の気体を撹拌する攪拌機（撹拌手段）が設置さても良い（図示省略）。これにより、漏洩した水分（水蒸気）が閉空間Ｓ内にて撹拌されて迅速に拡散するので、漏洩検知の時間が短縮化される利点がある。また、同様に、上蓋部１１０上方の閉空間Ｓ内に、閉空間Ｓ内の気体の拡散方向を規制する整流板（整流手段）が設置されても良い（図示省略）。整流板は、例えば、漏洩した水分がサンプリング配管２ａ〜２ｄの採取口２１ａ〜２１ｄに導かれるように配置される。これにより、漏洩した水分の流路が閉空間Ｓ内にて規制されるので、漏洩検知の時間が短縮化される利点がある。また、例えば、サンプリング配管２ａ〜２ｄが閉空間Ｓ内の各エリアに配置されている構成では、各エリア内にて漏洩した水分が対応するサンプリング配管２ａ〜２ｄに導かれるように、整流板が設置されることが好ましい。これにより、水分の漏洩位置の特定がより的確に行われる利点がある。

［フィルター］
また、この漏洩検知装置１では、サンプリング配管２と計測ユニット３（水分量計測部３１）との間に、埃等の異物を除去するフィルター８が設置されることが好ましい（図７参照）。かかる構成では、計測ユニット３の上流側にて異物が除去されるので、水分量計測部３１の機能が維持される。これにより、水分量の検出精度が向上する利点がある。

［流量調整機能］
また、この漏洩検知装置１では、流量調整手段９が設置されて、配管（閉空間Ｓ内から採取された気体が通る配管）内の気体の流量が調整されることが好ましい。流量調整手段９は、流量計９１と、流量調整バルブ９２とを含み構成される（図７参照）。流量計９１は、配管内の流量を測定する計器であり、ポンプ３２の下流側に設置される。流量調整バルブ９２は、配管内の気体の流量を調整するバルブであり、水分量計測部３１の下流側であってポンプ３２の上流側に設置される。なお、流量調整手段９の制御は、処理部４２の流量調整部４２４により行われる。また、流量調整手段９には、付加的な構成要素として、圧力計９３、凝縮水分トラップ９４、および、バッファタンク９５が含まれる（図７参照）。

かかる構成では、配管内の気体の流量が流量計９１にて測定され、この測定結果を処理ユニット４の処理部４２が取得する。そして、この測定結果に基づいて流量調整バルブ９２の開度が調整されて、配管内の気体の流量が所定の流量に調整される。これにより、流量のバラつきが抑制されるので、水分量の検出精度が向上する利点がある。

［比較ユニットの省略］
また、この漏洩検知装置１では、上記に関わらず、比較ユニット５が省略されても良い（図示省略）。かかる構成では、（１）水分の漏洩有無の検知にあたり、通常時にて、（少なくとも１本の）サンプリング配管２から閉空間Ｓ内の気体が採取されており、その水分量が計測されている。そして、計測された水分量が所定の基準値以上に増加したときに、水分の漏洩が発生したと判断される。

また、（２）水分の漏洩位置の特定にあたり、通常時にて、各サンプリング配管２ａ〜２ｄから閉空間Ｓ内の気体が採取されており、その水分量がそれぞれ計測されている。また、各サンプリング配管２ａ〜２ｄにおける気体の水分量の平均値が算出されている。そして、異常発生時にて、一部のサンプリング配管２にかかる気体の水分量が他に先行して増加したときに、このサンプリング配管２の設置エリアにて水分の漏洩が発生したと判断される。

また、上記の構成では、通常時にて、各サンプリング配管２ａ〜２ｄから閉空間Ｓ内の気体が採取されており、その水分量が計測されて、その平均値が算出されている。そして、処理ユニット４により各々の計測値が比較され、最大の計測値と他の計測値の平均値との差が算出される。そして、その差を前日の値と比較し，更に，閉空間S外部の計測値との差を比較し，閉空間S外部の値を基準としたバックグランド除去に類似する処理が行われる。これにより、環境変動により空気中の水分量が変化したときにも、装置の誤動作が抑制される利点がある。

さらに、上記の構成では、時間当たりの水分量の変化が連続的にモニタリング（計測および算出）されている。そして、閉空間S外部の計測値との差を比較し，閉空間S外部の値を基準としたバックグランド除去に類似する処理が行われる。これにより、環境変動により空気中の水分量が変化したときにも、装置の誤動作が抑制される利点がある。なお、日毎の水分変化量は０．１［％］程度であるが，漏洩検出は１［％］程度の絶対湿度の測定により行われるため、たとえ上記の構成が無くとも、漏洩の検知が好適に行われる。

以上のように、本発明にかかる漏洩検知装置は、原子炉容器の上蓋部における水分の漏洩位置を検知できる点で有用である。

この発明の実施例にかかる漏洩検知装置を示す側面図である。この発明の実施例にかかる漏洩検知装置を示す平面図である。図１に記載したサンプリング配管の配置構成を示す平面図である。図１に記載したサンプリング配管の配置構成を示す平面図である。図１に記載した漏洩検知装置の計測ユニットおよび処理ユニットを示す説明図である。図１に記載した処理ユニットの機能を示すブロック図である。図５に記載した計測ユニットおよび処理ユニットの変形例を示す説明図である。

符号の説明

１漏洩検知装置
２サンプリング配管
２１採取口
３計測ユニット
３１水分量計測部
３２ポンプ
４処理ユニット
４１アンプ
４２処理部
４３表示部
５比較ユニット
５１比較配管
５２水分量計測部
５３ポンプ
５４アンプ
６切替バルブ
７恒温槽
８フィルター
９流量調整手段
９１流量計
９２流量調整バルブ
９３圧力計
９４凝縮水分トラップ
９５バッファタンク
１００原子炉
１１０上蓋部
１２０ロッド
１２１駆動部
１３０遮蔽材
１４０上部耐震プレート
１４１中間耐震プレート
１５０ケーブルトレイ
４２１漏洩有無検知部
４２２漏洩位置特定部
４２３作動チェック部
４２４流量調整部
Ｓ閉空間

Claims

原子炉容器の上蓋部からの水分の漏洩を検知する漏洩検知装置であって、
上蓋部から漏洩した水分を溜める閉空間を形成する遮蔽材と、前記閉空間内の気体を採取する採取口を有すると共に採取された気体を搬送するための経路となるサンプリング配管と、前記サンプリング配管を介して搬送された気体の水分量を計測する計測ユニットと、前記計測ユニットによる水分量の計測結果に基づいて所定の処理を行う処理ユニットとを含み、且つ、
制御棒クラスタのロッド群が前記閉空間に配列されるときに、
複数の前記サンプリング配管の採取口が前記閉空間内を分割する複数のエリアに均等に分配されると共に前記ロッド群の周囲を囲む位置に前記ロッド群を中心として等間隔で配置されており、前記複数のサンプリング配管を介して前記閉空間内の気体が個別に搬送され、前記計測ユニットにより各サンプリング配管中の気体の水分量がそれぞれ計測されると共に、この計測結果に基づき各サンプリング配管中の気体の水分量が前記処理ユニットにより比較されて、水分の漏洩位置が特定されることを特徴とする漏洩検知装置。
前記閉空間が複数のエリアに等しく分割されたときに、複数の前記サンプリング配管の採取口が各エリアに対称に配置される請求項１に記載の漏洩検知装置。
前記処理ユニットが、気体の水分量の時間変化を各エリアについて比較することにより、水分の漏洩位置の特定が行われる請求項１または２に記載の漏洩検知装置。
前記閉空間外の気体を採取すると共に気体の水分量を計測する比較ユニットを有し、且つ、前記比較ユニットにより取得された閉空間外の気体の水分量と、前記閉空間内の各エリアにおける気体の水分量とを比較することにより、水分の漏洩が検知される請求項１〜３のいずれか一つに記載の漏洩検知装置。
前記処理ユニットが、原子炉の管理区域外に設置されている請求項１〜４のいずれか一つに記載の漏洩検知装置。
前記サンプリング配管が切替バルブを介して前記比較ユニットに接続されており、前記切替バルブの作動により前記サンプリング配管内の気体の流路が切り替えられて、気体が前記比較ユニットに導かれる請求項１〜５のいずれか一つに記載の漏洩検知装置。
前記計測ユニットの計測部が、恒温手段により恒温に保持されている請求項１〜６のいずれか一つに記載の漏洩検知装置。
前記閉空間内の気体を撹拌する攪拌手段を有する請求項１〜７のいずれか一つに記載の漏洩検知装置。
前記閉空間内の気体の拡散方向を規制する整流手段を有する請求項１〜８のいずれか一つに記載の漏洩検知装置。
前記サンプリング配管内の異物を前記計測ユニットの上流側にて除去するフィルターを有する請求項１〜９のいずれか一つに記載の漏洩検知装置。
前記サンプリング配管内の気体の流量を調整する流量調整手段を有する請求項１〜１０のいずれか一つに記載の漏洩検知装置。