JPS5821217B2 - 自動サンプリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体内に浮遊する粒子、特に放射性粒子、例え
ば、原子炉の液体流内の放射性浮遊粒子の複数の試料を
採取するための自動サンプリング装置に関する。

液体内に含まれるある種の腐食生成物の濃度はこのサン
プリング（試料採取）によって決定され得る。

装置使用中複数の試料が採取されるので、必要な手動操
作は極めて少な（なり従って、使用者の放射線被ばくも
減少する。

フィルタ列に連結されたマニホルドの枝管相互間の流れ
の切換えを周期的に行うことにより粒子間は浮遊状態に
保たれる。

従来様々な種類のサンプリングおよびろ適用装置がある
期間にわたって使用されてきた。

これら装置の幾つかは一動作サイクルにおいて複数の試
料を採取することが可能である。

米国特許第４１６７８７５号には複数の試料採取とろ過
を急速に行う装置の一例が開示されている。

前記米国特許第４１６７８７５号に記載された装置を含
む公知の諸フィルタ装置は、ある場合には有用かつ充分
な結果をもたらすが、いずれの装置も本発明による方式
でかつ本発明によって可能とされる程度まで採取試料の
手動処理を最少にするようにほなっていない。

さらに、従来のサンプリング装置のいずれも蒸気系の給
水または原子力発電所の原子炉の水に浮遊する固体粒子
のサンプリングに際し、ろ過またはサンプリング装置内
に浮遊粒子が付着する可能性とその付着量を極めて少な
くするのに適するものではない。

従って、本発明の主目的は、サンプリングサイクル中液
体内の採取すべき固体粒子を浮遊状態に保つ自動サンプ
リング装置を提供することである。

本発明の他の目的はサンプリング装置内の固体粒子の堆
積を極めて少なくする自動サンプリング装置を提供する
ことである。

本発明の他の目的は、原子力発電所の原子炉の水中に浮
遊する放射性固体粒子用の自動サンプリング装置であっ
て、装置使用中サンプリング用フィルタの取外しと取換
えを手で行う必要を極めて少なくし、こうして使用者の
放射線被ばくを減らすような自動サンプリング装置を提
供することである。

本発明の他の目的は、流れを複数のサンプリングフィル
タに向けるための複数の自動制御可能な弁を有する自動
サンプリング装置を提供することである。

本発明の他の目的は、自動サンプリング装置の働きを制
御するためのプロセス制御装置であって、サンプリング
装置の弁や他の構成部の動作順序と動作時間を決定する
ように選択的にプログラムを用い得るプロセス制御装置
を含む自動サンプリング装置を提供することである。

本発明の他目的は、液体の流量と全流量（積算流量）に
関する情報を可視的に表示することができ、また、自動
サンプリング装置の働きを制御するためのプロセス制御
装置にフィードバック情報を与え得る自動サンプリング
装置を提供することである。

本発明の他の目的は、装置の保守作業を減らし、生産性
を高め、そしてサンプリングの制御における人的過失の
おそれを少なくするための自動サンプリング装置を提供
することである。

本発明は、その一実施態様によれば、液体流内に浮遊す
る固体粒子用の自動サンプリング装置に関し、この装置
は並列に連結された複数のフィルタの一つ以上に液体を
導くことによって試料を効果的に採取する。

粒子は、液体流をマニホルドの相対する枝管に交互に通
すことによって浮遊状態に保たれる。

なお、マニホルドは液体を導き、選択されたサンプリン
グフィルタに向ける。

電気回路、マイクロプロセサ等の諸要素を含むプログラ
ム式プロセス制御装置が、フィルタ列の下流に設けた流
量計からの情報に基づき、選択された１個以上のフィル
タに液体流を向ける。

次に添付図面を参照して本発明を説明する。

第１図に示す自動サンプリング装置は、切換弁１０と、
２本の枝管１２’、 １２“を有する内部流路を画成す
るマニホルド１１と、複数のフィルタ１３を含む系から
成り、これらの要素はすべて適当な配管によって相互に
連結されている。

フィルタ１３の下流には複数の流量調整装置１４と１個
の流量計（ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｍｅｔｅｒ） １５を
設けである。

これらについては後に詳述する。本サンプリング装置は
、切換弁の１０ほか後述の他の弁を含む。

切換弁１０を含むこれらの弁はプロセス制御装置１６に
より所定命令のプログラムに従って制御される。

流量計１５はフィルタ１３を通る液体の流量に関する情
報を電気的にプロセス制御装置１６に供給し、所定命令
のプログラムの実行を可能にする。

各フィルタを通る流量（ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）と全流量
（ｔｏｔａｌ ｆｌｏｗ ｖｏ−１ａｍｅ）と流れ時
間とに関する情報は、コンソール１Ｔに設置した流量（
ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）指示器１８と流容量（ｆ ｌｏｗ
ｖｏ ｆｕｍｅ ）カウンタ１９と時間カウンタ２０
とによって可視的に表示される。

サンプリング中、液体はサンプリング装置に流入管３０
を通って流入する。

この管は流入弁３１と、液体流をマニホルド１１の枝管
１２’、１２“に交互に向けるための切換弁１０とに通
じている。

マニホルド１１の開口３２から複数のフィルタ管３３が
液体を導き、この液体はフィルタ１３を通って共通流路
３４に流入し、排液管３５等に達する。

各フィルタ１３の上流にはフィルタ流量制御弁３６を設
けてあり、また各フィルタ１３の下流には、逆流がそれ
を通ることを阻止する逆止め弁３７を設けである。

共通流路３４は液体流を下流圧力調整器３８に導く。

この装置は比較的一定の流量を保つためのものである。

共通流路３４には流量制御弁３９が設けられ、比較的一
定の流容量が流路３４を通るようにする。

また、流量計１５は排液管３５を通ってサンプリング装
置を出る液体の流量を正確に測定する。

流量計１５には流量指示器１８が電気的に接続されてお
り、流量計１５によって測定された流量を可視的に示す
。

指示器１８はまた流量計１５からの信号を積算器４１に
受入れられるように変える。

積算計４１は流量を時間について積算し、こうして流量
を全流量に変換する。

プロセス制御装置１６は積算流量情報を受け、それを、
各フィルタ１３を通った液体の量の永続的な可視表示ま
たは記録をなすのに適する流量カウンタ１９に送る。

前述のように、流量カウンタ１９と時間カウンタ２０は
コンソール１７に設けられ、各カウンタは１個の特定の
フィルタと関連する。

所定の順序または組合せに従い、プロセス制御装置１６
は、流量カウンタ１９と時間カウンタ２０とフィルタ流
量制御弁３６とを含む関連要素の開閉切換えを適当な同
一時刻に行う。

従ってプロセス制御装置１６は、マニホルド１１の下流
・の選択されたサンプリングフィルタ１３を通る液体の
流れを制御する。

プロセス制御装置１６はマイプロセサと関連回路とを含
み得、そして異なる時間サイクルと流量とを包含する異
なる用途に対して別のプログラムを用い得る。

流入弁３１と切換弁１０は空気供給手段４２からそれぞ
れの電磁弁４３’、４３“を経た圧縮空気によって操作
される。

プロセス制御装置１６は電気配線４４を通る適当な電気
信号によって流入弁３１と切換弁１０への空気を制御す
る。

また、プロセス制御装置１６は同様の配線４５によって
フィルタ流量制御弁３６を制御する。

フィルタ１３および関連要素、例えば、フィルタ管３３
の好適な数は２０であるが、任意の数のフィルタ１３を
利用し得る。

本実施例において用いた２０個のフィルタは、サンプリ
ング装置に設は得る多数のフィルタの代表例に過ぎない
。

図面は本実施例の２０個のフィルタ１３および関連要素
の３組だけを示す。

２０個のフィルタ１３の残りは図の破線間にフィルタ１
３および弁３６．３７と並行に存するものと理解された
い。

各フィルタ１３は粒子を捕集するための平らな透過性材
料片を含む。

この材料片は天然材料または人工材料、例えば紙の丸い
シートまたはスクリーンでよい。

各フィルタ１３はまたフィルタ保持体（図示せず）を含
む。

この保持体は透過性フィルタ材料片を間に保持する２つ
の側面を有する。

このような保持体の一例を第１表に示す。

前述の様々な管は、原子炉系内の厳しい放射性状態と熱
状態に耐え得る材料で作られる。

このような制約内で、管材料はプラスチックまたは金属
材料でよく、好ましくはステンレス鋼である。

前述のマニホルド１１もまたステンレス鋼等の適当な金
属またはプラスチックで作られる。

特に、第１表に示す管取付品を利用し得る。

特に、第１表に示す管取付品を利用し得る。

本発明に利用し得る構成部品の型式の例を次の第１表に
列挙する。

他のあるいは類似の型式の代用も便利であろう。

第１表 流入弁３１ ５Ｓ−４２８４−１３１ＳＲ−ＮＣＷ
ｈｉ ｔｅｙ Ｃｏ、製 電磁弁４３’ ＨＴ８３０２Ｃ２６−ＦＡｕｔｏ
ｍａｔｉｃ ５ｗ１ｔｃｈ Ｃｏ＋製電磁弁１０
ＳＳ５５−４２ＸＳ４−１５１ＤＡ ｉ ｔｅｙ Ｃ
ｏ 、製 電磁弁４３“ ＨＴ８３４４−４５（ＡＳＣＯ）Ａｕ
ｔｏｍａｔｉｃ ５ｗ１ｔｃｈ Ｃｏ、製マニホルド１
１ ［スェージロック（Ｓｗａｇｅ １ｏｃｋ）Ｊ管取
付品ＣｒａｗｆｏｒｄＦｉｔｔｉｎｇＣｏ、製 フィルタ流量 Ｖ５２ＨＤＢＺ１２５２制御弁３６
５ｋｉｎｎｅｒ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｉｎｄ−ｕ
ｓｔｒｉｅｓ、Ｉｎｃ、製 ろ紙１３ Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐ、製フ
ィルタ保持 ＸＸ４５−０２５−００体１３
Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐ、製逆止め弁３７
２５９−Ｔ−１−ＩＰＰＣｉｒｃｌｅ ５ｅａｌ Ｃｏ
、堰 下流圧力 ＩｌＲ４０２−５−０２５−Ｐ調整器
３８ Ｖｅｒｉｆｌｏｗ Ｃｏｒｐ、製流量制御
弁３９ ５Ｓ−２Ｒ５４−Ａ Ｗｈｉｔｅｙ Ｃｏ、製 流量計１５ ＦＴＭ−Ｎｌ−ＬＪ５Ｆｌｏｗ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ製 流量指示器１８ ５ＲＩ−２ＡＡ ２Ｈ／ＬＦｌｏｗ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ製 積算器４１ ７５０１−２７８ Ａｃｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製流量カウンタ
１９ Ｆ２−３Ｆ２− ３１０６Ｒｅｄｉｎ Ｃｏｕｎｔｅｒ。

Ｉｎｃ、製 マイクロ ＷＰ ６０００ プロセサ１６ Ｍｉｎａｒｉｋ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
Ｃｏ、製サンプリング装置の使用中、試料採取すべき
液体は流入弁３１に作用する試料採取される系からの圧
力によってサンプリング装置を通る。

この圧力により液体はマニホルド１１と、１個以上の選
択されたフィルタ管３３と、フィルタ流量制御弁３６と
、フィルタ１３とを通り、こうして、液体内に浮遊する
粒子がフィルタ１３内の透過性材料の表面に付着する。

切換弁１０は液体流をマニホルド１１の第１の枝管、例
えば１２′に向け、次いで他の枝管１２“に向ける。

定常状態では、マニホルド１１の両枝管１２’、１２“
は液体で満たされている。

第１期間中、一方の枝管に液体の確実な流れが生ヒ、他
方の枝管には流れが生じない。

次の期間中は、両枝管内の流れ状態は逆になる。

すなわち、第１の枝管には流れが生ぜず、他の枝管に確
実な流れが生ずる。

両流れ期間の各期間中とその後のかなりの数の流れ期間
中、液体はマニホルド１１から、選択された同一開口３
２を通って流出する。

しかし、同一開口３２から液体を流出させながら、かな
りの数の期間にわたって一方の枝管から他の枝管への切
換えをなした後、特定フィルタ１３が粒子で飽和する時
が到来し、従って、流れはプロセス制御装置１６の作用
によって他の開口３２を通るように向は直される。

こうして流れが一つの開口３２から他の開口３２へ移行
する時、元の開口３２と移行後の開口３２との間のマニ
ホルド流路の部分における流れの方向は逆になる。

これによってマニホルド１１内に周期的に発生する液体
の急激な乱流運動は、液体流内の固体粒子を浮遊状態に
保つばかりでなく、液体サンプリング装置内の流動が不
活発な区域に既に堆積している粒子を取除く。

所与のフィルタ１３を通る流れに与える時間量は可変で
ある。

この時間量は、試料採取されつつある水の中の予想粒子
濃度に部分的に依存する。

例えば、沸騰水形原子炉の水中に浮遊する固体粒子の予
想濃度は蒸気流の給水中のそれよりはるかに高い。

原子炉の水中の粒子濃度は５０〜５００ｐｐｂの範囲に
わたって変わり得るのに対し、給水中の粒子濃度は約１
〜ｉｏ ｐｐｂの範囲にわたって変わり得る。

従って、給水から所与量の粒子を堆積させることは原子
炉の水からそうするよりはるかに多い時間を要する。

逆に、特定のフィルタが液体を受ける時間としてプロセ
ス制御装置１６によって設定される時間は給水の場合よ
り原子炉水の場合の方がはるかに短い。

給水の場合の各フィルタの代表的な作用時間は１日か２
日であり、この時間中切換弁１０は約１時間に１回の割
合で両枝管１２’、１２“間の流れの切換えをなし得る
。

原子炉水の場合の代表的な時間は１５分ないし１時間で
あり、そして切換弁１０は３分毎に流れを切換え得る。

従って、プロセス制御装置１６は各フィルタに液体を受
ける一定の時間を割当てるようにあらかじめセットされ
得る。

この所定時間はある状態が発生した場合は制限され得る
。

例えば、液体がある制限温度を超えた場合、あるいはサ
ンプリング装置内のある重要箇所における圧力が所定値
より高くなるか低くなった場合、特定フィルタを通る流
れの時間を短くし得る。

各フィルタ１３のすぐ下流にある逆止め弁３７は、フィ
ルタ１３に捕集された粒子が背圧によって除去されるこ
とを防止する。

さらに下流では、圧力調整器３８がフィルタ１３の下流
に定圧を保ち、こうして液体の流量をほぼ一定に保つ。

流量制御弁３９は定圧の下で共通流路３４内の流量の微
細な手動制御を可能にする。

流量計１５は羽根付きタービンまたはロータ（図示せず
）と協働し、ロータに隣接する磁気検出コイルに低電圧
電流パルスを発する。

流量計１５からの電気パルス信号は増幅されそして流量
指示器１８によって可視的に示される。

すなわち、流量指示器１８は流量計１５を通る液体の流
量を示す。

積算器４１は流量情報を積算して共通流路３４を通る全
流量を計算する。

流量計１５と流量指示器１８と積算器４１とプロセス制
御装置１６は適当な電気配線４５によって接続され、こ
れにより、流量情報は全流量情報に適切に変換されて流
量カウンタ１９に適切に計数される。

さらに詳述すると、流容量情報は適当な電気配線４６に
よってプロセス制御装置１６からその時点で使用中のフ
ィルタと関連する流量カウンタ１９に送られる。

またそれと関連する時間カウンタ２０が、プロセス制御
装置１６によって制御される電源（図示せず）から適当
な電気配線４７より給電されて動作する。

こうして時間カウンタ２０は適当な時間中、すなわち、
関連する流量カウンタ１９とフィルタ流量制御弁３６が
働いている時間中動作する。

換言すれば、特定の時点における任意のフィルタ１３を
通った全流量を示す特定のカウンタ１９が存在する。

これに対応する時間カウンタ２０は所望に応じていつで
もそのフィルタ１３を通る液体の流れ時間に関する電流
情報を提供する。

要約すると、ここに開示した自動サンプリング装置は、
装置使用者を不必要な放射線にはとんでさらさずに液体
中に浮遊する固体粒子の複数の試料を採取する能力を有
する。

本装置はまたサンプリング中液体内の粒子を浮遊状態に
保ちながら粒子を捕集するように構成されている。

以上の発明の特定実施例について説明したが、もちろん
本発明の範囲内で様々な改変が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は液体の流れに含まれる固体粒子の複数の試料を
採取するために液体流を複数のフィルタに順に、すなわ
ち、１度に１個のフィルタに向けるマニホルド手段を含
む、本発明による自動サンプリング装置の一実施例の概
略図である。 １０・・・切換弁、１１・・・マニホルド、１２’、
１２″・・・枝管、１３・・・フィルタ、１５・・・流
量計、１６・・・プロセス制御装置、１８・・・流量指
示器、３０・・・流入管、３１・・・流入弁、３３・・
・フィルタ管、３６・・・フィルタ流量制御弁、３８・
・・下流圧力調整器、４１・・・積算器、４３’、４３
“・・・電磁弁、４４，４５・・・電気配線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体内の粒子の複数の試料を採取するための自動サ
   ンプリング装置であって、ａ複数のフィルタと、ｂ粒子
   含有液体を通す２本の枝管を含むマニホルドと、Ｃ前記
   液体を前記マニホルド内に送給する手段と、前記液体を
   前記マニホルドから前記フィルタの１個以上に選択的に
   導く手段と、ｄ前記液体を前記マニホルドの両枝管の第
   １の枝管に向は次いで両枝管の他の枝管に向け、これに
   より固体粒子が前記マニホルド内に定着しないようにす
   る切換手段とから成る自動サンプリング装置。 ２ 液体を選択的に導く前記手段は、各管が１個のフィ
   ルタを前記マニホルドに連結する複数の管と、各管に設
   けたフィルタ流量制御弁と、これらの弁を通る液体の流
   量を制御するように該弁を選択的に働かせる手段とを含
   む、特許請求の範囲第１項記載の自動サンプリング装置
   。 ３ 各フィルタは、透過性のフィルタ材料片と、この透
   過性材料片を流れ方向に対して保持する構造体とを含み
   、この構成により液体が前記フィルタ材料を通りそして
   固体粒子がそれに付着する、特許請求の範囲第１項記載
   の自動サンプリング装置。 ４ 前記複数のフィルタの下流の流量を計測しそして流
   量を示す情報をプロセス制御装置に与える手段と、流量
   の可視表示をなす手段とをさらに含む、特許請求の範囲
   第１項記載の自動サンプリング装置。 ５ 所定命令のプログラムに従って前記切換手段（切換
   弁）と、前記液体を前記マニホルドから選択的に導く前
   記手段とを制御する手段をさらに含む、特許請求の範囲
   第４項記載の自動サンプリング装置。 ６ 前記複数のフィルタの下流において液体圧力を所定
   範囲内に保つ圧力調整手段をさらに含む、特許請求の範
   囲第１項記載の自動サンプリング装置。 ７ 液体を前記マニホルドの両枝管の第１の枝管に向は
   次いで他の枝管に向けることが、実質的に一定の時の間
   隔を置いて周期的に生ずる、特許請求の範囲第１項記載
   の自動サンプリング装置。 ８ 前記制御手段はマイクロプロセサを含む、特許請求
   の範囲第５項記載の自動サンプリング装置。 ９ フィルタの個数は２０である、特許請求の範囲第１
   項記載の自動サンプリング装置