JPH06509874A - 気密に密閉された容器内の雰囲気からのサンプル抽出方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 気密に密閉された容器内特に原子力設備の原子炉格納容器内の雰囲気からのサン プル抽出方法と装置本発明は、サンプルがサンプラー容器の中に充填され、搬送 流体の中に溶解および／又は凝縮できるサンプル成分が搬送流体およびサンプル のガス状成分と一緒に容器から運び出されるような気密に密閉された容器内、特 に原子力設備の原子炉格納容器内の雰囲気からサンプルを抽出する方法とこれを 実施するための装置に関する。この種の方法およびそのために適した装置はドイ ツ連邦共和国特許出願公開第３９３２７１２号公報で知られている。

容器の周囲に到達してはならない物質がその中で反応する設備を封鎖するために しばしば気密容器が使用される。コンティンメントとも呼ばれるこの容器は密閉 形設備の故障のない運転中においては通常近寄ることができ、その場合、その中 に存在する雰囲気を問題を生しることなしに監視できる。しかし事故が生じた場 合、この容器は規定に従って気密に閉じられるので、外部から雰囲気の代表的な サンプルを抽出することは困難となる。

サンプル抽出の際、「乾いているＪおよび「湿っている」ような種々の雰囲気状 態並びにガス状あるいは蒸気状物質および空気に着いている固形および液状のエ ーロゾルの挙動が非常に重要である。特に凝縮蒸気あるいは大きなエーロゾル（ 〉１μｍ）が流れ方向においてサンプル抽出装置の前で堆積するような作用は、 組成を誤って評価させ、雰囲気を放射能で汚染してしまうおそれがある。

冒頭に述べた形式の装置の場合、管ループに関して互いに直列接続されているサ ンプル抽出弁が設けられており、これらの答弁は空気圧あるいは液圧配管を介し て制御される。その場合、容器の壁に管ループに対する二つのブッシングと各空 気圧あるいは液圧配管に対する補助的な各一つのブッシングが必要である。容器 の強度および気密性がこれによって阻害されないようにするために、がなりの費 用がかかる。更に機械作動式のサンプル抽出弁は、５００　’Ｃ以上の温度およ び１０ＫＧｙ／ｈ以上の極端な放射線負荷のような事故状態のもとでも作動しな ければならないので、特に可動部品に対して苛酷な材料要求を満足しなければな らない。

本発明のＩ１題は、容器の強度および気密性を阻害することなしに、容器の中に 存在する雰囲気の代表的なサンプルを外部から抽出すること、測定結果を狂わせ るサンプル成分の堆積を確実に避けること、および事故時の条件に対しても設定 可能な特に受動的な機械構成要素でサンプルの抽出が実施できるようにすること にある。

本発明によればこの課題は、サンプルがサンプラー容器に流入した直後にベンチ ュリノズルに通して導かれ、サンプルがベンチュリノズル内において洗浄液とし て用いられる搬送流体と混合され、その後でサンプルのガス状成分が洗浄液と一 緒にサンプラー容器から圧力低下によって運び出されることを特徴とする方法に よって解決される。

本発明の好適な実施態様においては、ベンチュリノズルに到達する前にサンプル で貫流された流入通路は、サンプラー容器内に存在する洗浄液でサンプルの搬出 前に洗浄される。

本発明に基づく方法の別の好適な実施１！ｉ様では、ベンチュリノズル内におけ るサンプルの流速が洗浄液内においてサンプルの凝縮が生しない限りにおいて僅 かであり、特に臨界ノズル速度の１０％〜３０％であり、この流速がサンプルが 洗浄液内において少なくとも部分的に凝縮すると直ちに臨界ノズル速度まで高め られる。

本発明に基づく方法の別の有利な実施態様は各従属請求の範囲に記載されている 。

請求の範囲１ないしＩ２の１つあるいは複数に記載の気密に密閉された容器内の 雰囲気から井ンプルを抽出する方決を実施するための特に好適な装置は本発明に 基づいて、サンプラー容器の中にその底の上に洗浄液に漬かっているベンチュリ ノズルを有し、最高でも約半分まで洗浄液が充填されているサンプラー容器を有 し、ベンチュリノズルの下側でサンプラー容器に開口している流入通路によって 特徴づけられる。

この装置の好適な実施態様は、洗浄液の容積が、サンプルの流入に使用される流 入通路のその自由端とサンプラー容器の底との間の容積より幾分大きいことにあ る。別の好適な実施態様は、ベンチュリノズルが流れ分配器として使用される充 填体およびサンプラー容器の底における多数のノズルで宜き換えられ、その場合 、流入通路の自由端における流入開口が容器の通常運転中において破裂板によっ て閉しられることにある。

本発明に基づく装置の別のを利な実施態様は従属請求の範囲に記載されている。

本発明に基づく方法および本発明に基づく装置は、気密に密閉された容器内にお ける雰囲気の純粋なサンプルを抽出することができ、そのために容器の壁を貫通 する管に対して唯一のブッシングしか必要とされないので非常に有利である。

これによって容器の強度および気密性はほとんど阻害されない。これは洗浄液を 直接取り出す際に第二の管が容器の壁を貫通して導かれるときにも適用される。

以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は原子力設備の原子炉格納容器において本発明の方法を実施するための概 略系統図、 第２図ないし第４図はそれぞれサンプラー容器の異なった実施例の概略断面図で ある。

すべての図面において互いに対応した部品には同一符号が付されている。

詳細に図示していない原子力設備の原子炉格納容器１は、一部だけ概略的に示し ている鉄筋コンクリート構造物２と原子炉の図示していない少なくとも一つの原 子炉圧力容器を収容している。鉄筋コンクリート構造物２は図示していない方式 でサンプラー容器３を支持している。これはその底４のすぐ近（から出ている充 填・放出配管５およびその円蓋６から出ているガス配管７を介してインゼクタ８ に接続されている。これは更に原子炉格納容器１の壁をブッシング９において貫 通している配管１０を介してサンプル選別・吸出し装置１１に接続されている。

サンプル選別装置１１は同時にサンプラー容器３を制（Ｂするためおよびサンプ ル排出・希釈装置１２を制４１するために使用される。格納容器内における雰囲 気とサンプラー容器の内部室との圧力差は５０００ｈＰａまでである。

流入通路２６、サンプラー容器３とその全部の組み込み物、充填・放出配管５、 ガス配管７、インゼクタ８およびそこから出ている配管１０は耐放射能材料例え ば特殊鋼から成っている。

ブノノング９とサンプル選別・吸出し装！１１との間において配管１０に、二つ の制御可能な弁１３．１４が互いに直列接続して組み込まれている。配管１０に は更に流量を制限する図示していない絞りも設けられ、有機ヨウ素に対する収着 フィルタが挿入接続されている。

サンプル排出　希釈装置１２は導入配管１５および戻り配管１６を介してサンプ ル選別装置１１に接続され、サンプル搬送ポンプ１７、分配器１８および多数の サンプル搬送容器２０に対する連結弁１９を有している。サンプル搬送容器２０ においてサンプルは正確に評価するために試験所に運ばれる。サンプルがラバル 速度の範囲で作動する絞り３４並びに水分ｊｉｌｌ器３６を介して負圧容器３２ の中に吸い出された後で、サンプルはそれが評価される前にガス状成分と他のサ ンプル成分を含む洗浄液２５とに分離される。

そこで格納容器の雰囲気・放射能および／又はその組成の検出がガスクロマトグ ラフおよびγ／β測定によって行われる。放射能は排気ガス部分流および洗浄液 回路において連続的に測定することもできる。放射性ガスおよび液体は図示して いない方式で有利にはサンプラー容器３を介して格納容器１に戻される。

サンプル選別・吸出し装置１１の中には、例えば洗浄液を分離するための遠心分 離機および受留器としての分離器３１並びに急速開放弁３０が収納されている。

貯蔵・吸出し容！’１ｔ３２内ではポンプ３３を介して吸出しのために必要な５ ００ｈはａ以下の負圧が発生され、吸い出された洗浄液２５が貯蔵されている。

絞り３４はサンプル抽出運転の際に主に臨界膨張で運転されるので、サンプル抽 出装置の最大約１００００ｈＰａから通常の大気圧までの全運転範囲にわたって 一定した容積流が取り出され、補助的な流量調整機構は不要である。

絞り３４の前で生しる凝縮液は管付属加熱装２３５により再び蒸発され、蒸気と して絞り３４を通って導かれる。充填レベルの調整および系統の温度調整は脱イ オン水、蒸気および窒素に対する図示していない接続口を介して行われる。改良 変形例において系統には固有の（図面に示していない）蒸発器が一体化されてい る。

サンプラー容器３における洗浄／＆２５は例えばＰＨ値に関して酸性からアルカ リ性まで変化させられるので、選択的に元素ヨウ素および有機ヨウ素が拘留され る。従って有機ヨウ素の拘留は外部に配置された収着フィルタ３６でもできる。

ｐＨ値の変化およびそれに続く測定によって更にｃｏ、、ｃｏなどに関するガス 組成並びに洗浄液有りおよび洗浄液無しでＨ，ｉｌ１度も測定できる。サンプラ ー容器３はその表面が電気研摩されているがテフロン加工され、その構造は堆積 が十分に避けられるように形成されている。測定の時間間隔は格納容器内におけ る事故経過および別の現象に柔軟に適合できる。洗浄液２５はサンプラー容器３ がら吸い出した後でサンプルの放射能がｌＯ”Ｂｑ／ｍより小さくなるまで希釈 される。

二配管系統として実施する場合、サンプラー容器３の充填・放出配管５は別々に 選別装置１１における分離器３１に導かれるので、連続的な測定運転および／又 はガス配管７内における洗浄液２５の最小化が達成される。

上述の作用原理は、弁１３．１４の直ぐ後ろにサンプラー容器３が配置されてい る場合も、流入配管における逆洗を含めて本発明に基づく方法の利点を維持した 状態で実現でき、且つまた排気系統におけるサンプル抽出および測定系統として 利用できる。

複数個のサンプラーを配置する場合、１つのサンプラーを介してのガスの抽出お よび他のサンプラーを介しての連続的な逆搬送が行える。

サンプラー系統の電気装置および伝導装置に図示していない給電装置例えばバッ テリーから給電することによって、停電が生した場合でも運転機能は保証される 。

第２図および第３図は下向きに先細くなっている円錐状の下部２１を備えたサン プラー容器３を示しており、第２図の実施例の場合はベンチュリノズル２２を、 第３図の実施例の場合は流れ分配器２３として使用される充填体並びに底４に多 数のノズル２４を有している。この下部２１は同時に洗浄液として使用される搬 送流体２５が充填されている。充填・放出配管５は底４において下部２１に開口 している０円蓋６はガスで充填されている。

ベンチュリノズル２２．２４．４ｏにおけるサンプルの流速は、洗浄液２５内に おいてサンプルの凝縮が生しない限り僅がであり、特に臨界ノズル速度の１０％ 〜３０％である。その流速は、サンプルが洗浄液２５内において少なくとも部分 的に凝縮すると直ちに臨界ノズル速度まで高められ、その場合、サンプラー容器 ３は格納容器１内における圧力および温度条件で運転される。その場合サンプル および搬送流体のガス成分は互いに化学反応する。

第２図および第３図における実施例の場合、下部２１は流入通路２６で包囲され 、この流入通路２６の下端はベンチエリノズル２２ないしノズル２４に開口して いる。流入通路の上端はほぼサンプラー容器３の下側部分２１から円筒状部分へ の移行部の高さに位置している。流入通路２６の上端は原子炉格納容器１の通常 運転において破裂板２７によって気密に閉しられている。

第４図における実施例の場合、ガス配管７がサンプラー容器３をその全高さにわ たってａ４まで貫通しており、これは下向きに開いている。この実施例の場合底 ４のすぐ上でガス配管７にスリット状開口２９が設けられているので、ガス配管 ７の下端はサンプラー容器３内でそれ自体ベンチエリノズル４０として作用する 。この実施例の場合、サンプラー容器３の下部への流入通路は無くなっている。

しかしそのためにサンプラー容器３の換気および圧力放出のための破裂板２７は サンプラー容器３の上部に直接設けられている。

いずれの場合もサンプラー容器３には底４の上に洗浄液２５の中に漬かっている ベンチエリノズル２２．２４．４０が設けられている。その場合洗浄液２５の容 積は最大でサンプラー容器３の容積のほぼ半分であり、約２〜３！であり、その 場合流入通路２６はベンチエリノズル２２．２４．４０の下側でサンプラー容器 ３に開口している。

原子炉格納容器ｌ内における雰囲気からサンプルを抽出する方法は、配管１０お よび充填・放出配管５を介して搬送流体２５をサンプラー容器３に充填すること によって開始される。洗浄液２５の温度はサンプル抽出の始めは格納容器１内に おける雰囲気の温度よりも幾分低い。充填過程の終わりに破裂板２７が応動し、 搬送流体は充填レベル２８となっている。続いて配管ｌＯ内の圧力が低下されて 、原子炉格納容器１からの雰囲気のサンプルがサンプラー容器３の中に流入する 。

サンプルの流速はベンチエリノズル２２．２４．４ｏおよび／又は格納容器１の 外に設けられている絞り３４における絞り作用によって一定している。その場合 サンプルは、ベンチエリノズル２２（第２図）あるいは流れ分配器２３（第３図 ）あるいはガス配管７と開口２９がら成るベンチエリノズル４０（第４図）にお いて、洗浄液として作用する搬送流体２５と混合される。

サンプルの抽出を開始するためにサンプラー容器３は、流入通路２６の自由端に おける破裂板２７が破れるまで、例えば窒素を導入することによって過圧をかけ ることもできる。

サンプルが搬送流体２５と混合した場合、サンプルの一部は溶解し、一部は搬送 流体２５内で凝縮し、残りはガス状のままであり、円蓋６内に集まるが、搬送流 体２５内に小さな気泡の形で分布してとどまる。不活性ヨウ素添加物および洗浄 液２５のｐＨ値値化化よって、元素の形の有機ヨード、ｃｏ、ｃｏ、およびサン プルからの他のガスも洗浄液２５内に拘留される。

第２図および第３図におけるサンプラー容器３を利用する場合、搬送流体２５が 配管ｌＯおよびサンプラー容器３の中における圧力変動によって破裂板２７の高 さまで一回あるいは数回にわたって押し上げられることにより、流入通路２６は 搬送流体２５を排出する前にこの搬送流体２５によって洗浄される。その場合、 特に流入通路２６における洗浄液２５の充填レベル高さ２８は搬送流体における 圧力変動によって変化され、その場合洗浄液２５はサンプルの流入後に少なくと も一回、サンプル用流入通路２６の自由端における流入開口の高さまで持ち上げ られる。

流入通路２６を十分に洗浄した後、サンプルの一部を含む搬送流体２５は円蓋６ 内に存在するガス混合物と一緒に配管１０内の急激な圧力低下によって外部に向 かってサンプル選別装置１１まで搬送される。

第４図におけるサンプラー容器３の実施例の場合上述の洗浄は不要であるので、 この実施例の場合サンプルをサンプル選別装置１１に搬入するための急激な圧力 低下は、ガス配管７の下端がベンチュリノズルとして作用する直後に生しる。

いずれの場合も配管１０を通して、キャリヤガス、ガス状サンプル成分および場 合によってはサンプル成分を含む搬送流体から成る混合物がサンプル選別装置１ １に搬送される。この混合物は必要な限りにおいてサンプル選別装置１１内で精 製され、続いてサンプル排出装置１２を介してサンプル搬送容器２ｏに充填され る。

本発明に基づく方法を利用する場合、逆洗される非常に短い流入通路２６によっ であるいは流入通路が存在しないことによって、実際上すべてのサンプル成分が 上述の混合物に含まれ、従ってサンプルを評価する場合に検出可能であることが 保証される。

ＩＧ　４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．サンプルがサンプラー容器（３）の中に充填され、搬送流体（２５）の中に 溶解および／又は凝縮可能なサンプル成分カ搬送流体（２５）と一緒に容器（１ ）から運び出されるような気密に密閉された容器（１）内、特に原子力設備の原 子炉格納容器内の雰囲気からサンプルを抽出する方法において、サンプルがサン プラー容器（３）に流入した直後にベンチュリノズル（２２；２４；４０）を通 して導かれ、サンプルがベンチュリノズル（２２；２４；４０）内において洗浄 液として使用される搬送流体（２５）と混合され、その後でサンブルのガス状成 分が洗浄液（２５）と一緒にサンプラー容器（３）から圧力低下によって運び出 されることを特徴とするサンプル抽出方法。 ２．ベンチュリノズル（２２；２４；４０）に到達する前にサンプルで貫流され た流入通路（２６）が、サンプラー容器（３）内に存在する洗浄液（２５）でサ ンプルの評価前に洗浄されることを特徴とする請求の範囲１記載の方法。 ３．ベンチュリノズル（２２，２９付き７）内におけるサンプルの流連が洗浄液 （２５）内においてサンプルの凝縮が生じない限り僅かであり、特に臨界ノズル 速度の１０％〜３０％であり、この流速がサンプルが洗浄液（２５）内において 少なくとも部分的に凝縮すると直ちに臨界ノズル速度まで高められ、その場合サ ンプラー容器（３）が格納容器（１）内における圧力および温度条件で運転され ることを特徴とする請求の範囲１又は２記載の方法。 ４．サンプルおよび搬送流体のガス成分が互いに化学反応することを特徴とする 請求の範囲１ないし３の１つに記載の方法。 ５．特に流入通路（２６）における洗浄液（２５）の充填レベル高さ（２８）が 搬送流体における圧力変動によって変化され、その場合洗浄液（２５）がサンブ ルの流入後に少なくとも一回、サンプルの流入通路（２６）の自由端における流 入開口の高さまで持ち上げられることを特徴とする請求の範囲１ないし４の１つ に記載の方法。 ６．容器（１）内の雰囲気とサンプラー容器（３）の内部室との圧力差が５００ ０ｈＰａまでであることを特徴とする請求の範囲１ないし５の１つに記載の方法 。 ７．洗浄液（２５）の温度がサンプル抽出の始めに容器（１）内の雰囲気の温度 より幾分低いことを特徴とする請求の範囲１ないし６の１つに記載の方法。 ８．不活性ヨウ素添加物および洗浄液（２５）のｐＨ値変化によって、元素の形 の有機ヨード、ＣＯ、ＣＯ２およびサンプルからの他のガスが洗浄液（２５）に 拘留されることを特徴とする請求の範囲１ないし７の１つに記載の方法。 ９．洗浄液（２５）がサンプラー容器（３）から吸い出された後で、サンプルの 放射能が１０■Ｂｑ／■より小さくなるまで希釈されることを特徴とする請求の 範囲１ないし８の１つに記載の方法。 １０．サンプルがその評価前にガス状成分と他のサンプル成分を含む洗浄液（２ ５）に分離され、サンプルがラバル速度の範囲で作動する絞り（３４）並びに水 分離器（３６）を介して負圧容器（３２）の中に吸い出されることを特徴とする 請求の範囲１ないし９の１つに記載の方法。 １１．個々のサンプルが搬送のために多数の搬送容器（２０）に分配されること を特徴とする請求の範囲１ないし１０の１つに記載の方法。 １２．サンプル抽出を開始するためにサンプラー容器（３）が例えば窒素の導入 によって、流入通路（２６）の自由端における破裂板（２７）が壊れるまで、過 圧をかけられることを特徴とする請求の範囲１ないし１１の１つに記載の方法。 １３．請求の範囲１ないし１２の１つに記載の気密に密閉された容器（１）内特 に原子力設備の原子炉格納容器内の雰囲気からサンプルを抽出する方法を実施す るための装置において、 サンプラー容器（３）の底（４）の上に洗浄液（２５）に漬かっているベンチュ リノズル（２２、２９付き７）が設けられ、洗浄液（２５）の容積が最大でサン プラー容器（３）の容積のほぼ半分と同じであり、流入通路（２６）がベンチュ リノズル（２２、２９付き７）の下側でサンプラー容器（３）に開口しているこ とを特徴とするサンプル抽出装置。 １４．洗浄液（２５）の容積が、サンプルの流入に使用される流入通路（２６） のその自由端とサンプラー容器（３）の底との間の容積より幾分大きいことを特 徴とする請求の範囲１３記載の装置。 １５．ベンチュリノズル（２２）が流れ分配器（２３）として使用される充填体 およびサンプラー容器（３）の底（４）における多数のノズル（２４）として形 成されていることを特徴とする請求の範囲１４又は１５記載の装置。 １６．流入通路（２６）の自由端における流入開口が容器（１）の通常運転中に おいて破裂板（２７）によって閉じられていることを特徴とする請求の範囲１３ ないし１５の１つに記載の装置。 １７．サンプラー容器（３）がその底（４）に洗浄液（２５）に対する充填・放 出配管（５）を有し、その円蓋（６）にガス配管（７）に対する接続口を有して いることを特徴とする請求の範囲１３ないし１６の１つに記載の装置。 １８．充填・放出配管（５）がサンプラー容器（３）のそばを上向きに導かれ、 円蓋（６）の上側の側面でインゼクタ（８）によってガス配管（７）に接続され ていることを特徴とする請求の範囲１３ないし１７の１つに記載の装置。 １９．サンプラー容器（３）が容器（１）特に原子炉格納容器の内部に配置され ていることを特徴とする請求の範囲１３ないし１８の１つに記載の装置。 ２０．インゼクタ（８）から出て容器（１）の外壁を貫通して外側に導かれてい る配管（１０）がこれを通る流量を制限する絞りを備えていることを特徴とする 請求の範囲１３ないし１９の１つに記載の装置。 ２１．配管（１０）の中に有機ヨウ素用の吸着フィルタが挿入接続されているこ とを特徴とする請求の範囲１３ないし２０の１つに記載の装置。 ２２．特に流人通路（２６）内におけるサンプルと接触するすべての表面が研磨 されているかテフロン被覆されていることを特徴とする請求の範囲１３ないし２ １の１つに記載の装置。 ２３．流入通路（２６）、サンプラー容器（３）とその全部の組み込み物、充填 放出配管（５）、ガス配管（７）、インゼクタ（８）並びにここから出ている配 管（１０）が耐放射能材料例えば特殊鋼から成っていることを特徴とする請求の 範囲１３ないし２２の１つに記載の装置。 ２４．サンプラー容器（３）の洗浄液（２５）で充填される容積が約２ｌ〜３ｌ であることを特徴とする請求の範囲１３ないし２３の１つに記載の装置。 ２５．サンプルの流速がベンチュリノズル（２２、２９付き７）および／又は容 器（１）の外側に設けられている絞り（３４）における絞り作用によって一定し ていることを特徴とする請求の範囲１３ないし２４の１つに記載の装置。