JP5583153B2 - 液面レベル検知装置及び方法 - Google Patents
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Description
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。
しかし、特許文献1の技術では、水温が沸騰温度まで上昇した場合、熱電対の二つの接合点の温度差(起電力差)を安定的に計測することが困難になる。このために、使用済み燃料貯蔵プールの液面レベルの検知精度の低下が懸念される。
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検知装置20が適用された使用済み燃料プール1を示している。
使用済み燃料プール1(以下「液体保持容器1」ともいう)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。
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、液体保持容器1から外部漏洩することが抑制される。
液体保持容器1には、複数のプローブ10k[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。
温度センサ12は、銅−コンスタンタン熱電対の素線13を、先端が閉じられているシース管に収容したものである。そして、この素線13とシース管の間には、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、これら素線13の反対端は温度検出部21に導かれ、この反対端で検出される熱起電力に基づいて検出点15の周辺温度が計測される。
熱供給制御部32は、選定されたプローブ10kのヒータ14に対し一定流量の熱エネルギーを期間tだけ供給させるとともに、この熱供給の開始時点に同期して信号処理部34の処理を開始させる。
つまり、熱供給制御部32は、ヒータ通電をON/OFFさせる電圧信号を熱供給部22に出力して熱供給の期間tを規定するとともに、信号処理部34にも同レベルの電圧信号を出力する。
信号処理部(ホールド回路)34Aは、熱供給制御部32からの同期信号を入力すると、この入力時点の温度信号VA(k)にホールドした処理信号VB(k)を出力する。
このような信号処理部34Aは、例えばスイッチ接点とコンデンサを組み合わせたホールド回路などで構成される。
このように、プローブ10k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、検出点15の周辺温度を大きく上昇させる。
このために、温度センサ12の温度信号VA(k)は、数分オーダーの時定数で上昇するとともに、ON切替時の温度信号VAに保持されている処理信号VBから大きく乖離する。
このように、プローブ10k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、検出点15の周辺温度はあまり上昇しない。
このために、温度センサ12の温度信号VA(k)は、ON切替時の温度信号VAに保持されている処理信号VBからあまり乖離せずに平衡状態に達する。
閾値比較部36は、熱供給の期間tにおいて演算部35の出力と閾値αとの関係が次の判定式(1)を満たすか否かについての判定信号を、気液識別部37に出力する。なお閾値αは、実験的に最適値が設定される。
α<VA(k)−VB(k) (1)
表示部38は、オペレータに対し、プローブ10kの先端部分が液相にあるか気相にあるかの識別結果を示すもので、例えばランプを点灯したり消灯したりする機能により実現される。
閾値比較部36は、熱供給の期間tにおいて演算部35の出力と閾値βとの関係が次の判定式(2)を満たすか否かについての判定信号を、気液識別部37に出力する。なお閾値βは、実験的に最適値が設定される。
β<VA(k)/VB(k) (2)
次に図5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実施形態では、判定部30において、信号処理部34B(34)が、温度信号の一次遅れ応答を出力する一次遅れ回路である点において、第1実施形態と相違する。なお、図5において図2と同一又は相当する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
また、このような一次遅れ回路は、抵抗器とコンデンサのみで実現することができ、閾値比較部36は、熱供給の期間tの開始時点を認識する必要がないので、時間を意識することなく前記した判定式(1)又は(2)に基づく判定ができる。
このために、第2実施形態では、判定部30の構成を簡素化することができる。
しかし、熱供給制御部32がON設定に切り替わると、気相からの温度信号VA(k)は大きく立ち上がって過渡状態に移行する。そして、この過渡状態の一次遅れ応答を示す処理信号VB(k)も、温度信号VA(k)に追従して増加するが、変化速度が付いていけず両者は大きく乖離することになる。
そして、熱供給制御部32がON設定に切り替わると、液相からの温度信号VA(k)は立ち上がって過渡状態に移行するが、その変化速度が小さい。このために、この過渡状態の一次遅れ応答を示す処理信号VB(k)は、温度信号VA(k)に追従して増加し、両者の乖離は小さい。なお、一次遅れの時定数は例として60秒程度とする。
液体保持容器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10k[k=0〜n]を上から順番に選定する(S11,S12)。そして、選定されたプローブ10kの温度センサ12の出力Vkをアナログ量のまま温度信号VA(k)として入力しつつヒータ14へ熱供給を開始する(S13,S14)。
そして演算処理の出力結果が、前記した判定式(1)又は判定式(2)を充足すれば気相と判定し(S17;Yes、S18)、未充足であれば液相と判定する(S17;No、S19)。
Claims (5)
- 液体保持容器内に、温度センサ及びその検出点の近傍に配置されるヒータを封入したプローブを前記液体保持容器の鉛直方向に一定間隔に複数配置して、前記プローブからの温度信号に基づいて前記液体保持容器の液面レベルを測定する液面レベル検査装置であって、
前記複数のプローブの中から前記ヒータに通電するプローブを選定するプローブ選定部と、
前記プローブ選定部で選定した前記プローブの温度センサの出力をアナログ量のまま温度信号として入力する入力部と、
前記ヒータへの通電に同期して前記温度信号の処理信号を出力する信号処理部と、
前記温度信号及び前記処理信号を演算処理して結果を出力する演算部と、
前記演算処理の出力結果に基づいて前記検出点が気相又は液相のいずれに存在するかを識別する気液識別部と、
前記気液識別部の識別結果を示す表示部とを、備えることを特徴とする液面レベル検知装置。 - 請求項1に記載の液面レベル検知装置において、
前記気液識別部の識別結果に基づいて前記液面レベルを判定する液面レベル判定部を、さらに備えることを特徴とする液面レベル検査装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の液面レベル検知装置において、
前記演算部は、前記温度信号及び前記処理信号を互いに減算するか又は除算した結果を出力することを特徴とする液面レベル検知装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の液面レベル検知装置において、
前記信号処理部は、前記通電の開始時点の前記温度信号にホールドするホールド回路であるか、又は前記温度信号の一次遅れ応答を出力する一次遅れ回路であることを特徴とする液面レベル検知装置。 - 液体保持容器内に、温度センサ及びその検出点の近傍に配置されるヒータを封入したプローブを前記液体保持容器の鉛直方向に一定間隔に複数配置して、前記プローブからの温度信号に基づいて前記液体保持容器の液面レベルを測定する液面レベル検査方法であって、
前記複数のプローブの中から前記ヒータに通電するプローブを選定するステップと、
前記選定された前記プローブの温度センサの出力をアナログ量のまま温度信号として入力するステップと、
前記ヒータへの通電に同期して前記温度信号の処理信号を出力するステップと、
前記温度信号及び前記処理信号を演算処理して結果を出力するステップと、
前記演算処理の出力結果に基づいて前記検出点が気相又は液相のいずれに存在するかを識別するステップと、
選定された前記プローブの少なくとも一つに基づく前記識別結果を表示するステップとを、含むことを特徴とする液面レベル検知方法。
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