JPH06347360A - 二重管型蒸気発生器の内管破損検出装置 - Google Patents

二重管型蒸気発生器の内管破損検出装置

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JPH06347360A
JPH06347360A JP16026093A JP16026093A JPH06347360A JP H06347360 A JPH06347360 A JP H06347360A JP 16026093 A JP16026093 A JP 16026093A JP 16026093 A JP16026093 A JP 16026093A JP H06347360 A JPH06347360 A JP H06347360A
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直之 木曽原
Shiyougo Nakagaki
正悟 中垣
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Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内管破損の検出時間の遅れを短縮でき、湿分
輸送用のガス循環系を不要としてシステムの簡素化、コ
ストダウンを図る。 【構成】 高速増殖炉の二重管型蒸気発生器において内
管に生じた破損を検出する装置である。二重管型蒸気発
生器のガスプレナム20,22に、発光部30と受光部
32とを相対向するように配置し、発光源34からの赤
外線を耐熱光ファイバ36で発光部に導いてガスプレナ
ムを通過させ、受光部で受けた赤外線を耐熱光ファイバ
で受光素子38に導き電気信号に変換し、信号処理部4
0で湿分による赤外線吸収を利用して漏洩蒸気の有無を
検出する。発光部と受光部の対を、赤外線がガスプレナ
ム内でマトリックス状に通過するように多数配置する構
成が望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速増殖炉において使
用する二重管型蒸気発生器の内管破損の有無を検出する
装置に関し、更に詳しく述べると、ガスプレナムを赤外
線が通過するように発光部と受光部を配置し、湿分によ
る赤外線吸収を利用して漏洩蒸気の有無を検出するよう
にした二重管型蒸気発生器の内管破損検出装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】高速増殖炉の蒸気発生器は、ほとんどが
シェルアンドチューブ方式であり、ナトリウムを胴部
(シェル)側に、水を伝熱管(チューブ)側に流して熱
交換を行っている。伝熱管から何らかの原因で水が漏れ
ナトリウムと接触するとナトリウム−水反応が生じる。
この反応は高発熱反応であり、高圧及び高温を発生する
ので、伝熱管を内管と外管からなる二重管構成にして、
万一どちらかが破損しても反応を防止できるような安全
対策を採る二重管型蒸気発生器が検討されている。そし
て胴部の両端にガスプレナムを形成して、内管と外管の
境界部に不活性ガスを充填し、万一、内管に欠陥が生じ
て蒸気漏洩が発生した場合に、それを検出できるような
システムが組まれている。
【0003】従来の内管破損検出装置の概念は、ガスプ
レナム内の不活性ガスを、ガス循環系(ガス冷却器、ガ
ス循環器、及びガス加熱器などを接続したガス循環配
管)を用いて湿分計と圧力計まで導き、湿分濃度上昇及
び蒸気圧による圧力上昇を利用して内管破損検出を行う
構成が採用されている。その場合には、二重管の内管欠
陥部から漏洩した湿分が、ガスプレナムに流出した後、
不活性ガスの流れに乗ってガス循環配管を通って湿分計
まで運ばれることになる。ここで循環系を必要とする理
由は、ガスプレナムは高温(最高約500℃)になり、
通常の湿分計は使用不可能であり、ガスを冷却しなけれ
ば測定できないためである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の検出
装置では、湿分輸送用のガス循環系が必要となるため、
蒸気発生器周辺の他の機器の配置設計に影響を与えるば
かりでなく、物量を増加させる要因の一つとなり、コス
ト高となる欠点があった。またガスプレナム内の湿分が
ガス循環配管を通って湿分計まで運ばれる移送時間が破
損検出の遅れとなり、迅速な欠陥検出が困難であった。
【0005】本発明の目的は、内管破損の検出時間の遅
れを短縮でき、湿分輸送用のガス循環系を不要としてシ
ステムの簡素化、コストダウンを図ることのできる二重
管型蒸気発生器の内管破損検出装置を提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、高速増殖炉の
二重管型蒸気発生器において内管に生じた破損を検出す
る装置である。上記の目的を達成するため本発明では、
二重管型蒸気発生器のガスプレナムに、発光部と受光部
とを相対向するように配置し、発光源からの赤外線を耐
熱光ファイバで前記発光部に導いてガスプレナムを通過
させ、前記受光部で受けた赤外線を耐熱光ファイバで受
光素子に導き電気信号に変換し、信号処理部で湿分によ
る赤外線吸収を利用して漏洩蒸気の有無を検出するよう
に構成している。
【0007】ここで、発光部と受光部の対を、赤外線が
ガスプレナム内でマトリックス状に通過するように多数
配置し、各受光部で受けた赤外線を、それぞれ対応する
受光素子で検出して、各対毎に信号処理する構成が望ま
しい。
【0008】
【作用】赤外線が湿分雰囲気中を通過する際、特定波長
の赤外線が吸収されて減衰することは、既に知られてい
る。二重管型蒸気発生器において内管破損が生じると、
内管内を流通している水/蒸気の一部が破損部から漏洩
してガスプレナムに流出する。従って、ガスプレナム内
は徐々に湿分を含んだ不活性ガス雰囲気となる。その湿
分雰囲気中を赤外線が通過すると、前記のように湿分に
よる赤外線吸収によって受光した赤外線の強度が低下す
る。それ故、受光素子によって、その赤外線強度の低下
の有無を検出することで、湿分漏洩の有無、ひいては内
管欠陥の有無を検知することができる。
【0009】赤外線がガスプレナム内でマトリックス状
に通過するように、発光部と受光部の対を配置すると、
ガスプレナム内の全面を同時にサーベイでき、また赤外
線吸収による減衰が生じた対の組み合わせによって、破
損が生じた内管の位置のおよその同定が行える。
【0010】
【実施例】図1は本発明に係る内管破損検出装置を組み
込んだ二重管型蒸気発生器の全体構成図、図2はその内
管破損検出装置の一実施例を示す平面配置図である。こ
の二重管型蒸気発生器は直管型であって、円筒状の蒸気
発生器胴部10内に多数の二重伝熱管12を配列した構
成である。二重伝熱管12は、内管14と外管16とが
密着しており、外管16の外側(胴部側)をナトリウム
が、内管14の内側を水/蒸気が流れる。二重伝熱管1
2の内管14と外管16との間(境界部)には不活性ガ
スが充填されている。この構成はナトリウムと水との境
界が内管14と外管16による二重壁となっており、万
一どちらかが破損しても、ナトリウムと水とが接触しな
いため安全性が飛躍的に向上する。この二重管型蒸気発
生器においては、ナトリウムは上部から、また水は下部
から流入し、対向流となって熱交換され、蒸気が上部か
ら流出する。なお図1では二重伝熱管を2本しか描いて
いないが、実機では数千本が規則的に配列されている。
【0011】蒸気発生器の上部及び下部には、二重伝熱
管12の内外境界部から通じている密閉空間のガスプレ
ナム20,22が存在する。内管破損が生じた場合に
は、水/蒸気系から漏洩した湿分が内管14と外管16
の間を通過して(矢印G参照)上下のガスプレナム2
0,22へ流出する。図1では右側の二重伝熱管12で
内管破損が生じた状態を示している。ガスプレナム2
0,22の内部は高温の不活性ガス雰囲気であり、最高
温度は約500℃に達する。
【0012】さて本発明の内管破損検出装置は、前記ガ
スプレナム20の側壁面に、発光部30と受光部32と
が相対向するように配置し、発光源34で生じた赤外線
を耐熱光ファイバ36で前記発光部30に導いてガスプ
レナム20中を通過させ、前記受光部34で受けた赤外
線を耐熱光ファイバ36で受光素子38に導き電気信号
に変換し、信号処理部40によって湿分による赤外線吸
収を利用して漏洩蒸気の有無を検出するものである。下
方のガスプレナム22についても同様の構成の装置を設
ける。そこで対応する部分に同一符号を付し、説明は省
略する。つまりガスプレナム20,22内では赤外線が
不活性ガス雰囲気中を伝播し、蒸気発生器の外部では赤
外線は耐熱光ファイバ36で導かれる。
【0013】実際には、これら発光部30と受光部32
は1対ではなく、図2に示すように多数の対を規則的に
配列し、赤外線がガスプレナム20内の内管14の間を
X方向及びY方向のマトリックス状に通過するように配
置する。各発光部30にはそれぞれ耐熱光ファイバ36
で発光源34からの赤外線を伝送し、また各受光部34
からの赤外線もそれぞれ耐熱光ファイバ36によって受
光素子38に赤外線を伝送する。そして発光源34及び
受光素子38と信号処理部40との間は、それぞれ信号
伝送ケーブル42で接続する。これによりガスプレナム
内の全面をサーベイし、検出時間を更に短くすることが
できるだけでなく、X方向、Y方向のどの赤外線がより
多く減衰しているかを調べることにより、どの辺り伝熱
管で漏洩が生じているかを知ることができる。
【0014】発光源34で発生した赤外線は、耐熱光フ
ァイバ36によりガスプレナム側壁面の発光部30まで
導かれ、該発光部30からガスプレナム20内に向かっ
て放射される。この赤外線は、林立する内管14の間を
通過し、対向するガスプレナム側壁面の受光部32へ到
達する。ここで耐熱光ファイバ36の中に再度入った赤
外線は、受光素子38まで導かれ、電気信号に変換され
る。そして信号処理部40で湿分による赤外線の吸収量
を求め、湿分計算を行う。ガスプレナム20の内部は、
前記のように最高約500℃もの高温になるが、赤外線
が通過するだけでよいので、耐熱光ファイバ36を用い
れば、湿分計測は可能である。
【0015】赤外線による湿分計測の原理を図3に示
す。湿分による赤外線吸収という原理自体は従来公知で
ある。図3のAに示すように、発光源50から放射され
た赤外線が、湿分雰囲気52中を通過し、それを受光素
子54で受けるとする。放射された赤外線は、湿分雰囲
気中を通過するうちに、ある特定の波長の赤外線が吸収
されて減衰する。湿分中通過前と湿分中通過後の赤外線
強度を比較すると、図3のBに示すように、湿分中通過
後の赤外線強度は低下する。この強度の差が湿分と相関
がある。従って、信号処理部56で湿分中通過前と通過
後の赤外線強度を求めることで、湿分計算を行うことが
できる。本発明は、この原理を応用しているのである。
【0016】さて図1に立ち戻って、何らかの原因によ
り図面右側の内管に欠陥孔60が発生したとする。内管
14の内部を流れる水/蒸気の極く一部が該欠陥孔60
から内管14と外管16との境界部に漏洩し、矢印Gの
ように、その境界部を伝ってガスプレナム20,22に
流出する。図4において、欠陥孔の生じた内管(符号D
で示す)を中心として、湿分がガスプレナム内に拡が
る。つまり、漏洩伝熱管付近の湿分濃度が最初に高くな
る。この場合には、当初、発光部30aと受光部32a
の対、及び発光部30bと受光部32bの対で、通過す
る赤外線の大きな減衰が生じ、それに対して、他の発光
部と受光部の対では、通過する赤外線の減衰はほとんど
生じない。このことから、発光部30aと受光部32a
を結ぶ線と発光部30bと受光部32bを結ぶ線の交点
近傍の伝熱管で漏洩が生じていることが分かり、漏洩伝
熱管のおおよその位置を同定することができる。
【0017】
【発明の効果】本発明は上記のように、ガスプレナム内
部に赤外線を通過させて、湿分吸収による減衰を利用し
て内管破損検出を行うように構成したので、次のような
効果が得られる。 ガスプレナムへ流出した湿分を直ちに検出でき、従来
のようにガスプレナム内でのミキシング、ガス循環系で
の移送に伴う遅れが無くなり、検出時間を短縮できる。 従来必要であったガス循環系(ガス冷却器、ガス循環
器、ガス加熱器、圧力調整器、圧力計、温度計、弁な
ど)が不要となり、構成が簡素化され、蒸気発生器の周
辺の場所をとらず、他の機器の配置設計の自由度が大き
くなり、且つ物量が低減するためコストダウンを図るこ
とができる。 ガス循環器や弁などの動的機器を使用しないため、シ
ステムの信頼性が向上する。
【0018】更に発光部と受光部の対を、赤外線がガス
プレナム内でマトリックス状に通過するように多数配置
すると、ガスプレナムの内部全面を一度にサーベイする
ことができ、検出時間を更に短縮できるし、その上、ど
の赤外線がより多く吸収されているかを調べることで、
漏洩伝熱管のおおよその位置を同定することも可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る検出装置を組み込んだ二重管型蒸
気発生器の概略図。
【図2】本発明に係る検出装置の一実施例を示す平面配
置図。
【図3】湿分による赤外線吸収の原理説明図。
【図4】本発明に係る検出装置の一実施例の動作説明
図。
【符号の説明】
10 蒸気発生器胴部 12 二重伝熱管 14 内管 16 外管 20,22 ガスプレナム 30 発光部 32 受光部 34 発光源 36 耐熱光ファイバ 38 受光素子 40 信号処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 21/35 A 7370−2J G21C 17/00 G21D 1/00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高速増殖炉の二重管型蒸気発生器のガス
    プレナムに、発光部と受光部とを相対向するように配置
    し、発光源からの赤外線を耐熱光ファイバで前記発光部
    に導いてガスプレナムを通過させ、前記受光部で受けた
    赤外線を耐熱光ファイバで受光素子に導き電気信号に変
    換し、信号処理部で湿分による赤外線吸収を利用して漏
    洩蒸気の有無を検出することを特徴とする二重管型蒸気
    発生器の内管破損検出装置。
  2. 【請求項2】 発光部と受光部の対を、赤外線がガスプ
    レナム内でマトリックス状に通過するように多数配列し
    た請求項1記載の装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008032658A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Kyocera Kinseki Corp パッケージの気密検査方法と気密検査装置
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JP2020159761A (ja) * 2019-03-25 2020-10-01 Eneos株式会社 検出装置、検出システムおよび検出方法

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