JP6096354B2 - 漏出検知装置、ダクト、漏出検知装置を用いる方法 - Google Patents

Description

本発明は、漏出検知装置、ダクト、漏出検知装置を用いる方法に関する。

本発明は、特に、液体ナトリウム輸送用被覆ダクト、およびナトリウムを貯蔵し、原子炉の冷却回路の一部を形成する容器に適用される。
以下の実施形態において、別の態様が明示的または暗示的に示唆されていない限り、「ダクト」という用語は、流体輸送用ダクト、または流体貯蔵用容器、並びにこれらのダクトまたは容器に取り付けられる弁などの付属品も同様に意味するものとして用いられる。

特に、ナトリウム輸送用ダクトでは、漏出の発生を自動的に且つ遠隔で監視可能であることが重要である。
この目的のため、特許文献１および２は、ダクトの壁部からのナトリウムの漏出を検知する装置を提案しており、該装置では、ダクトの壁部と、この壁部から絶縁要素によって間隔があけられた導電要素との間の電気的な接触を検知することにより、漏出を検知する。

特許文献２の装置は、バインダに埋め込まれた繊維を含む材料から作られる剛性絶縁外殻を含む。外殻は、金属テープまたはワイヤを受け入れて、テープまたはワイヤをダクトの壁部から間隔をあけた状態で保持する溝を有する。

特許文献２の装置の欠点は、外殻または半殻が、所望のダクトの外面に適切に取り付けられるものであるため、特に、ダクトの外面の形状が複雑である場合に、外殻または半殻の製造が困難であることにある。

特許文献１の装置は、金属製ダクトに巻回されるのに適当な耐火繊維から作られた絶縁シートを含み、金属製布または金属製グリッドが絶縁シートに巻回されて、絶縁シートに密接している。

特許文献１の装置の欠点は、布またはグリッドの一部が絶縁シートを貫通することなく、絶縁シートに密接に取り付けられるように、布またはグリッドを形成して、布またはグリッドと、概ね金属から作られるダクト壁部との間の強制的な接触点を設けるのが困難なことに起因する。

また、金属から作られる布、グリッド、テープまたはワイヤは、酸化する虞がある。このような状況下で、上記の金属製導電要素の表面に酸化膜が形成されると、この要素とダクト壁部との間の短絡の検知が妨げられ、或いは遅れてしまい、結果的に、漏出の検知が妨げられ、或いは遅れかねない。

また、この導電性金属要素は、ダクトの温度変動の間に熱膨張して変形し得るため、これにより、漏出検知システムの誤動作が発生する虞がある。

仏国特許出願公開第１５５５３４号明細書 仏国特許出願公開第４５５７０７号明細書

本発明の目的は、従来の欠点または問題点の少なくとも一部を、改善および軽減の少なくともいずれかを行うものであり、ダクト内を流れ、或いは容器内に貯蔵される流体の漏出を検知する漏出検知装置、ダクトまたは容器を被覆すると共に、漏出検知装置を組み込む装置、流体を輸送または貯蔵すると共に、被覆が取り付けられた部材、流体の輸送または貯蔵用部材の被覆方法、および前記漏出検知装置が正常に作動しているか否かを検査する方法を提供することにある。

本発明の目的は、また、約１００℃（摂氏）から約６００℃までの範囲の温度において、加圧された液体ナトリウムの漏出を検知する漏出検知装置、ダクトを被覆すると共に漏出検知装置を含む装置、前記流体を輸送または貯蔵すると共に前記被覆が取り付けられた部材、前記流体を輸送または貯蔵する部材の被覆方法、および前記漏出検知装置が正常に作動しているか否かを検査する方法を提供することにある。

本発明の一態様において、導電性ダクト内において貯蔵され、または輸送される流体の漏出を検知する漏出検知装置が提供され、本漏出検知装置は、ダクトを包囲し、または包み込むように構成される。漏出検知装置は、絶縁繊維材料層と、絶縁繊維材料層を覆って、又は絶縁繊維材料層に接触して延在する導電繊維（またはフィラメント）材料層を含み、導電繊維材料は、カーボンまたはグラファイト製フェルトによって基本的に構成される。

特に、絶縁繊維材料層および導電繊維材料層が協働することによって、導電材料は、導電材料と導電性ダクトとの間の短絡を結果的に回避するように作用する一方で、漏出検知装置が正常に作動するか否かを検査するために、以下に説明するように短絡回路を意図的に形成することを容易にする。一実施形態において、絶縁材料は鉱物繊維ウール、特に、シリカおよびマグネシウムまたは酸化カルシウムから基本的に構成される織り込まれた繊維または撚られた繊維のウールである。

導電繊維材料は、凝集されたカーボンまたはグラファイト製繊維から基本的に構成される１つ以上の可撓性フェルト層を含んでよい。
導電繊維材料層およびダクト壁部の間で測定されるインピーダンスを監視することにより、ダクトの壁部を通って流体が漏出したときに、絶縁繊維材料層を通過した導電性流体の存在を検知することが可能である。

このような導電繊維材料は、酸化反応を比較的発生し難く、また、その導電性能は、潜在的な酸化の影響を受けることが殆どない。
また、この材料の可撓性により、材料を取り囲む装置または部材の変形、特に装置の熱膨張に起因する変形に適合することが可能である。

この導電材料の可撓性により、既に絶縁材料により被覆されているダクトに導電材料を装着するのがより容易になると共に、導電繊維材料とダクト壁部とが偶発的に接触することが回避される一方、導電材料は、絶縁材料層に密接して押し付けられる。

また、導電繊維材料は、ダクトに断熱性をもたらし、ダクト内を流れ、またはダクト内に貯蔵される流体からの熱損失を制限するのに役立つと共に、操作者が火傷する危険性から守るのに役立つ。

検知装置は第１固定具、特にフィラメント状固定具、或いはコード形状の固定具を含んでよく、例えば、第１固定具はダクトの周りに巻きつけられることにより、絶縁材料層をダクトに固定するために使用される。

検知装置は第２固定具、特にフィラメント状固定具、或いはコード形状の固定具を含んでよく、例えば、第２固定具はダクトの周りに巻きつけられることにより、絶縁材料が被覆されたダクトに導電繊維材料層を固定するために使用される。

第１固定具および第２固定具は、電気絶縁材料繊維から基本的に構成されてよく、絶縁被覆層を構成する材料と同一または同様の材料からなり得る。
このような固定具によれば、固定具を適当な長さに切断すると共に、ループまたはリングを形成するように整形された固定具により、関連する層を包囲し、次に固定具の２つの自由端を結び、またはこの自由端を接続させるケーブルクランプなどの適当な装置を使って、閉鎖したループを形成することにより、複雑な形状のダクトの外壁を、簡単な方法で被覆することが可能になる。

漏出検知装置は、一般に、導電層と、電気インピーダンス計などの電気または電子的な検出装置との間を電気的に接続させるのを容易にするように構成される第１接続部材、即ち端子を含む。

接続部材は、導電繊維層の少なくとも一部に差し込まれ、または埋設されるロッド或いはバーの形態を有する接触要素を含んでよい。このような状況下において、特に接触要素は、グラファイトまたはカーボンから少なくとも部分的に作られてよく、また、導電層の凝集フィラメント構造の厚みに適合する形状および寸法を有してよい。

或いは、接続部材は、導電繊維層の一部を挟持するように構成されたジョーを備えたクランプの形態を有する接触要素を含んでよい。
短絡を検知し、すなわちインピーダンスを測定する器具に加えて、漏出検知装置は、一般に、ダクトの壁部に接触する第２接続部材、即ち端子も含む。

本発明の別の態様によれば、ダクト被覆装置が提供され、本ダクト被覆装置は、基本的に繊維から構成されると共に、ダクトの外面に接触して延在する電気絶縁第１層と、凝集されたカーボンまたはグラファイト製繊維から基本的に構成されると共に、絶縁第１層の外面に接触して延在する導電第２層と、導電第２層の外面に接触して延在する繊維によって基本的に構成される断熱第３層とを含む。

ダクト被覆装置は、断熱第３層を包囲し或いは包み込むように構成される剛性壁を含んでもよい。
剛性壁は２つの部分、即ち半殻と、２つの部分を組み合わせる連結手段とを含んでもよい。

剛性壁は、前記壁部およびダクトの被覆層を介して、漏出検知装置が正常に作動するか否かを検査する器具を通過させるように構成された少なくとも１個の開口において貫通させられてよい。

本発明の別の態様によれば、原子炉の一部を形成する伝熱流体の輸送ダクト、または貯蔵容器が提供され、ダクトまたは容器には、伝熱流体の漏出検知装置が取り付けられ、或いは前記被覆装置によって被覆されている。

本発明の別の態様によれば、ダクトに取り付けられ、導電繊維材料層にて被覆された絶縁繊維材料層を含む漏出検知装置が正常に作動するか否かを検査する検査方法が提供され、ダクトの壁部および導電繊維材料の間に短絡回路が形成される。

本方法の好適な実施において、ダクトの壁部および導電繊維材料の間に短絡回路を形成するために、導電器具が導電材料層を通り、且つ絶縁材料層を通って挿入されて、導電器具は、ダクトの（導電性）壁部に接触させられ、この導電器具は、導電器具が通って延びる導電材料層と接触した状態に維持されて、短絡回路を形成すると共に、ダクト壁部および導電材料層の間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定器により、漏出検知システムが正常に作動しているか否かを検査する。

導電器具は金属から作られてよく、特に、ロッドまたはニードルの形態を有してよい。
本発明の他の態様、特徴および効果は、限定されることなく、本発明の好適な実施形態を示す添付の図面を参照して、以下の説明から明らかになる。

絶縁繊維材料層にて被覆されたダクトの概略縦断面図。 図１の絶縁層にて被覆されると共に、導電繊維材料層にて被覆されたダクトの概略縦断面図。 図２の検知装置が取り付けられると共に、剛性壁によって包囲された絶縁材料層でも被覆されたダクトの概略縦断面図。 図３に示すダクトの壁部を通る漏出が検知される様子を示す概略縦断面図。 図４の漏出検知システムが正常に作動するか否かが検査されている状態を示す概略縦断面図。

別の態様が明示的または暗示的に指示されていない限り、構造的または機能的に同一な或いは同様の要素または部材には、幾つかの図面において、同一の符号が付される。
図１〜図５を参照すると、加圧された液体ナトリウムを輸送するダクト１０は、長手軸線１２に沿って延在する円柱状の壁部１１を有する。

特に、図１を参照すると、絶縁繊維材料層１３が、壁部１１の周りに巻回され、或いは別の方法によって配置され、コード１４によって、この壁部の外面に接触した状態に保持されており、コード１４は材料層１３を包囲すると共に、層１３を包囲する閉鎖ループを形成するように結ばれている（符号１５）。

一例として、材料１３は、サーマルセラミックス社（米国）という供給業者によって、「Ｓｕｐｅｒｗｏｏｌ ６０７ Ｂｌａｎｋｅｔ（商品名）」という名称で販売されている鉱物繊維ウール壁であってよい。

この鉱物ウール層は、例えば、約２ミリメートルの厚みを備えており、また、例えば約５ミリメートル、１０ミリメートル、或いは１５ミリメートルまでの厚みを備えてよい。
ダクトから漏出した流体がこの材料層１３に浸透すること、および材料層１３を通過することの少なくともいずれか一方が発生して、流体が導電材料層に到達するまでに要する時間を制限することにより、漏出を検知可能になるまでに経過する時間を制限するため、材料層１３の厚みは、概ね２０ミリメートル未満であることが望ましい。

層１３を作るために、他の絶縁繊維材料、特に、シリカおよびマグネシウム、または酸化カルシウムの繊維を有するウールが使用されてよい。
図２を詳細に参照すると、導電材料層１６が、絶縁繊維材料層１３の周りに巻回され、或いは配置されると共に、材料層１６を包囲すると共に、閉ループを形成するために結ばれる（符号１８）コード１７によって、材料層１３の外面との接触状態が保たれる。

導電材料層１６は、例えば、ＳＧＬカーボン社（ＳＧＬ Ｃａｒｂｏｎ ＧｍｂＨ）（ドイツ）という供給業者によって、「Ｓｉｇｒａｔｈｅｒｍ ＧＦＡ（商品名）」という名称で販売されているカーボン製フェルトであってよい。

このフェルト層の厚みは、約５ミリメートル程度であってよく、また、約５ミリメートルから少なくとも約１０ミリメートル、例えば約２０ミリメートル、約３０ミリメートル、または約５０ミリメートルまでの範囲にあってよい。

導電材料層１６によってもたらされる断熱性を向上させるとともに、インピーダンス測定機器との電気的接続を容易にし、且つ、以下に説明するように、検知装置が正常に作動しているか否かを検査することを容易にするために、導電材料層１６の厚みは、概ね５ミリメートル以上であることが望ましい。

他の導電繊維材料、特に、カーボン繊維フェルトが、層１６を作るために使用されてもよい。
固定具１４および１７は、例えば、シリカのフィラメントによって基本的に構成されてよい。

２つの繊維材料層１３および１６の各々の厚みおよび可撓性、ならびにこれらの材料層を所定位置に保持する固定具の可撓性により、多様な形状のダクトまたは容器が、密接に被覆されることが可能になり、漏出が迅速且つ確実に検知される必要がある流体を含む冷却回路の全領域が確実に被覆される。

図３を詳細に参照すると、断熱材料層１９が、導電繊維材料層１６の周りに配置され、長手軸線１２に沿って延在して材料層１９を包囲する管状壁２０によって、材料層１６の外面に接触した状態に保持される。

一例として、断熱材料１９は、ガラスウールまたはロックウールから基本的に構成されてよい。材料層１９の厚みは、材料層１３および１６の厚みよりも概ね大きい。一例として、材料層１９の厚みは、約２０から５０（または１００）ミリメートルまでであってよい。

剛性壁即ち外殻２０は、詳細には、包囲する繊維材料層１３，１６および１９を機械的に保護するのに役立つ。
壁２０は、開口２１において貫通しており、前記壁２０およびダクト１０の被覆層１３，１６および１９を介して、漏出検知装置が正常に作動しているか否かを検査する器具（図４および図５において符号２２）が通過可能である。

図４を詳細に参照すると、導電繊維材料層１６およびダクト１０の壁部１１の間において測定されるインピーダンスを監視することは、流体がダクト１０の壁部１１を通って漏出したときに、絶縁繊維材料層１３を通過し、絶縁繊維材料層１３に浸透する導電性流体の存在を検知するのに役立つ。

上記の目的のため、漏出検知装置は、インピーダンスを測定することにより、短絡を検知する器具２３と、導電層１６を器具２３に電気的に接続する部材２４と、ダクトの壁部１１を器具２３に電気的に接続する部材２５と、接触または接続部材２４および２５の各々を器具２３の測定端子に接続する２本の導線２６とを備える。

一般に、器具２３は、ｉ）測定信号を送信するように構成されたインピーダンス測定回路と、ｉｉ）測定信号を受信するためにインピーダンス測定回路に接続されると共に、受信した測定信号を所定の信号またはデータと比較して、比較信号を送信するように構成された比較回路と、ｉｉｉ）比較信号を受信するために、比較回路に接続されると共に、受信した比較信号に応じて警報装置を作動させるように構成された警報装置制御回路とを含む。

図４および図５に示す接続部材２４は、グラファイトまたはカーボン製のロッドまたはバーの形態を有すると共に、導電フィラメント層１６内に差し込まれる。
第２接続部材２５は、ダクトの壁部に電気的に接触しており、ダクトに溶接される金属部分であってもよい。

ダクト１０に取り付けられた漏出検知装置が正常に作動しているか否かを検査するために、ダクトの壁部１１と導電繊維材料層１６との間に、短絡回路が形成される。
図４および図５を参照すると、金属ニードル２２が、ダクトの壁部１１と導電繊維材料層１６との間に短絡回路を形成するために、壁２０に設けられた開口２１を通り、且つ積層された断熱材料層１９、導電材料層１６および絶縁材料層１３を通って（図５の矢印２７に沿って）挿入されることにより、導電性ニードル２２の長手方向（下部）における端部は、ダクトの壁部１１に接触させられる。

ニードルの全長は、絶縁材料層１３および導電材料層１６の合計の厚みよりも長くなっており、ニードルは貫通させられた導電材料層１６に電気的に接触した状態に保持される。

従って、ニードル２２は、壁部１１および材料層１６の間に短絡回路を形成し、ひいては、インピーダンス測定器具２３によって、漏出検知システムが正常に作動しているか否かを検査することが可能になる。インピーダンス測定器具２３は、ニードル２２が壁部１１および材料層１６に接触した状態に保持される限り、短絡の存在を示すはずである。

正常に作動しているか否かを検査する操作は、装置の耐用期間中において適当な任意の時点で実施されることが可能であり、また、本操作は、ダクトの被覆の任意の破損、特に被覆を形成する層の繊維構造に起因する破損を引き起こすことがない。

Claims (19)

1. 導電性の外壁部（１１）を有するダクト（１０）内において貯蔵され、或いは輸送される流体の漏出を検知する漏出検知装置であって、前記ダクト（１０）は該ダクト（１０）を包囲するように構成される絶縁繊維材料層（１３）で被覆される装置において、
   前記装置は、前記絶縁繊維材料層（１３）上に延在する導電繊維材料層（１６）を含み、前記導電繊維材料層は凝集されたカーボンまたはグラファイト製繊維からなるカーボンまたはグラファイト製のフェルトによって構成され、
   前記ダクトの外壁部（１１）と前記導電繊維材料層（１６）との間における短絡を、前記ダクトの外壁部（１１）と前記導電繊維材料層（１６）との間のインピーダンスを測定することによって検出するための検出器具（２３）を備え、
   前記導電繊維材料層（１６）を前記検出器具（２３）に電気的に接続するため、前記導電繊維材料層（１６）内に少なくとも部分的に差し込まれ、または埋め込まれるように構成された接触要素（２４）を備え、
   前記導電繊維材料層（１６）に接触して延在し、かつ、その導電繊維材料層（１６）の周りを包囲するように繊維によって構成された断熱材料層（１９）を備えることを特徴とする漏出検知装置。
2. 前記絶縁繊維材料層（１３）はシリカ繊維を含む請求項１に記載の漏出検知装置。
3. 前記接触要素（２４）は、グラファイトまたはカーボンから少なくとも部分的に作られる請求項１または２に記載の漏出検知装置。
4. 前記漏出検知装置は、前記導電繊維材料層（１６）の一部を把持することが可能なジョーを有するクランプの形態を有する接触要素を含む請求項１または２に記載の漏出検知装置。
5. 前記導電繊維材料層（１６）の厚みは、５ミリメートル以上である請求項１から４のいずれか一項に記載の漏出検知装置。
6. 前記導電繊維材料層（１６）の厚みは、５ミリメートルから１０ミリメートル、２０ミリメートル、３０ミリメートル、又は５０ミリメートルまでの範囲にある請求項１から５のいずれか一項に記載の漏出検知装置。
7. 前記絶縁繊維材料層（１３）の厚みは、２０ミリメートル未満である請求項１から６のいずれか一項に記載の漏出検知装置。
8. 前記断熱材料層（１９）の厚みは、１０ミリメートルより大きい請求項１から７のいずれか一項に記載の漏出検知装置。
9. 前記断熱材料層（１９）を包囲し、或いは包み込むように設けられる剛性壁（２０）を更に含む請求項１から８のいずれか一項に記載の漏出検知装置。
10. 前記剛性壁（２０）は、前記漏出検知装置が正常に作動するか否かを検査するために、器具（２２）を、該剛性壁（２０）、前記導電繊維材料層（１６）、および前記絶縁繊維材料層（１３）を通過させるように構成された少なくとも１個の開口（２１）において貫通されている請求項９に記載の漏出検知装置。
11. 伝熱流体を輸送または貯蔵するダクト（１０）であって、前記ダクト（１０）は、電熱流体の漏出を検知する請求項１から１０のいずれか一項に記載の漏出検知装置が取り付けられており、前記ダクトは、前記絶縁繊維材料層（１３）を前記ダクトの壁部（１１）に固定するように作用する第１固定具（１４）を有するダクト。
12. 前記導電繊維材料層（１６）を、前記絶縁繊維材料層（１３）が被覆されたダクトに固定するように作用する第２固定具（１７）を有する請求項１１に記載のダクト。
13. 前記第１固定具および前記第２固定具の少なくともいずれか一方は、フィラメント状固定具、或いはコードの形態を有すると共に、電気絶縁材料繊維から構成される請求項１２に記載のダクト。
14. 伝熱流体を輸送または貯蔵するダクト（１０）を、前記伝熱流体の漏出を検知する請求項１から１０のいずれか一項に記載の漏出検知装置で被覆する方法であって、前記絶縁繊維材料層（１３）は、前記絶縁繊維材料層（１３）の周りに第１固定具（１４）を結び付けることにより、前記ダクトの壁部（１１）に固定される方法。
15. 前記導電繊維材料層（１６）は、第２固定具（１７）を前記導電繊維材料層（１６）の周りに結び付けることにより、前記絶縁繊維材料層が被覆された前記ダクトに固定される請求項１４に記載の方法。
16. ダクトに取り付けられた請求項１から１０のいずれか一項に記載の漏出検知装置が正常に作動するか否かを検査する方法であって、前記ダクトの壁部（１１）と前記導電繊維材料層（１６）との間に短絡回路が形成される方法。
17. 導電器具（２２）が前記導電繊維材料層（１６）および前記絶縁繊維材料層（１３）を通って挿入され、且つ、前記導電器具（２２）は前記ダクトの導電性の壁部（１１）に接触させられ、該導電器具（２２）が通過する導電繊維材料層と該導電器具（２２）とが接触した状態に保持されることにより、短絡回路が形成されると共に、前記ダクトの壁部と前記導電繊維材料層との間のインピーダンスを測定して、前記漏出検知装置が正常に作動しているか否かを検査する請求項１６に記載の方法。
18. 前記導電器具（２２）は金属から作られており、ロッドまたはニードルの形状を有する請求項１７に記載の方法。
19. 前記方法は、加圧されたナトリウムを輸送するダクト、または加圧されたナトリウムを貯蔵する容器に対して実施される請求項１４から１８のいずれか一項に記載の方法。