JPS582617B2 - sodium ionization detector - Google Patents

sodium ionization detector

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JPS582617B2
JPS582617B2 JP53124172A JP12417278A JPS582617B2 JP S582617 B2 JPS582617 B2 JP S582617B2 JP 53124172 A JP53124172 A JP 53124172A JP 12417278 A JP12417278 A JP 12417278A JP S582617 B2 JPS582617 B2 JP S582617B2
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JP
Japan
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sodium
output
ionization detector
dark current
value
Prior art date
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JP53124172A
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Japanese (ja)
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JPS5551349A (en
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伊部英史
山田泉
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to US06/083,658 priority patent/US4366438A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ナトリウムイオン化検出器、特に、検出精度
を向上してなるナトリウムイオン化検出器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a sodium ionization detector, and particularly to a sodium ionization detector with improved detection accuracy.

高速増殖炉では、安全性や配管の腐蝕を防止するために
、配管中に含まれるナトリウムの検出を行うことが必要
となっている。
In fast breeder reactors, it is necessary to detect sodium contained in the piping in order to ensure safety and prevent corrosion of the piping.

従来、ナトリウムの検出は、ナトリウムイオン化検出器
によって行っていた。
Traditionally, sodium detection has been performed with a sodium ionization detector.

このナトリウムイオン化検出器(So−dium Io
nization Detectorの意味,SIDと
略する)は、物性現象を利用したものであり、特開昭5
0−104989号公報等にて周知の技術である。
This sodium ionization detector (So-dium Io
Detector (abbreviated as SID) is a device that utilizes physical phenomena, and was developed in Japanese Patent Application Laid-open No. 5
This is a well-known technique as disclosed in Publication No. 0-104989 and the like.

上記公開公報に示されたSIDの回路構成を第1図に示
す。
FIG. 1 shows the circuit configuration of the SID disclosed in the above publication.

すなわち交流電源3は、トランス1の1次側に印加され
る。
That is, the AC power source 3 is applied to the primary side of the transformer 1.

このため、トランス1の2次側に接続されているフイラ
メント4には交流電圧が印加され、フィラメント4の温
度は高温になる。
Therefore, an AC voltage is applied to the filament 4 connected to the secondary side of the transformer 1, and the temperature of the filament 4 becomes high.

このフィラメント4に対向してコレクタ5が、配置され
ている。
A collector 5 is arranged opposite to the filament 4.

フィラメント4とコレクタ5には直流電源2が印加され
ている。
A DC power source 2 is applied to the filament 4 and the collector 5.

かかる構成で、ガス中にナトリウムが存在すると、この
ナトリウムはフィラメント4で加熱されてイオン化され
る。
With this configuration, if sodium is present in the gas, the sodium is heated by the filament 4 and ionized.

発生したナトリウムイオンは、フィラメント4とコレク
タ5間の直流電源2によって形成された電界によって、
コレクタ5に捕集され、電流計6で直流出力として検出
される。
The generated sodium ions are caused by the electric field formed by the DC power supply 2 between the filament 4 and the collector 5.
It is collected by the collector 5 and detected by the ammeter 6 as a DC output.

この時の電流計6による出力波形を第2図に示す。The output waveform from the ammeter 6 at this time is shown in FIG.

横軸に時間(min)、縦軸にイオン電流値(mA)を
示している。
The horizontal axis shows time (min), and the vertical axis shows ion current value (mA).

図から明らかなように、SIDの出力は、直流成分に、
数HZ程度の時間的変動成分がのっていることが特徴で
あり、この時間的変動成分はSAS(Sodium A
erosol Sp−ikeの略)と呼ばれている。
As is clear from the figure, the output of the SID has a DC component,
It is characterized by a temporal fluctuation component of about several Hz, and this temporal fluctuation component is SAS (Sodium A
It is called erosol (abbreviation of Sp-ike).

かかる従来のSIDの検出限界を規定するものは、暗電
流である。
What defines the detection limit of such conventional SIDs is dark current.

暗電流には3種類ある。第1は、電極間の絶縁物を介し
て流れるリーク電流であり、第2は、フィラメント表面
の汚れ、フィラメント素材内部に、製造工程上で含まれ
てくるアルカリ金属に基因するイオン電流、第3は放射
線による暗電流である。
There are three types of dark current. The first is leakage current flowing through the insulator between the electrodes, the second is ionic current caused by dirt on the filament surface, alkali metals contained inside the filament material during the manufacturing process, and the third is is the dark current due to radiation.

第1のリーク電流は、絶縁抵抗を高くすることによって
、10−12A以下にすることが可能である。
The first leakage current can be reduced to 10-12 A or less by increasing the insulation resistance.

しかし、第2のイオン電流については、低融点(約25
00℃以下)金属の場合、本質的な解決策はない。
However, for the second ion current, the lower melting point (approximately 25
In the case of metals (below 00°C), there is no essential solution.

特にこの種の暗電流は時間的に増加する性質のものであ
って、ナトリウムを含んだガス中にフィラメントを数時
間さらすと、暗電流の大きさは、例えば白金の事例では
、1〜3mAから5〜20mAにも増加してしまう。
In particular, this type of dark current has the property of increasing over time, and when a filament is exposed to a sodium-containing gas for several hours, the magnitude of the dark current increases from 1 to 3 mA in the case of platinum, for example. It also increases to 5 to 20 mA.

従って、検出能力が経時的に劣化することになる。Therefore, the detection ability deteriorates over time.

更に、第3の暗電流についても、放射能を減衰させない
限り、暗電流の増加はさけられない。
Furthermore, regarding the third dark current, an increase in dark current is unavoidable unless radioactivity is attenuated.

次に、以上の各種の暗電流とSID出力とナトリウム濃
度との関係を第3図に示す。
Next, FIG. 3 shows the relationship between the various types of dark current, SID output, and sodium concentration described above.

横軸にナトリウム濃度、縦軸にイオン電流(mA)を示
す。
The horizontal axis shows the sodium concentration, and the vertical axis shows the ionic current (mA).

各測定点の誤差は、第2図に示した時間的変動の幅を表
わしている。
The error at each measurement point represents the width of the temporal fluctuation shown in FIG.

この図の場合、暗電流は10mAで、SID出力の暗電
流に対する比を考えると、ナトリウム濃度1〜100×
10−9g/cm3の範囲で、12から4に増加するに
すぎない。
In the case of this figure, the dark current is 10 mA, and considering the ratio of the SID output to the dark current, the sodium concentration is 1 to 100 ×
In the range of 10-9 g/cm3, it only increases from 12 to 4.

また、IX10−9g/cm3の場合と、100X10
−9g/cm3の場合とで出力レベルは3倍程度に増加
するたけで、ガス中のナトリウム濃度とイオン電流値と
の対応づけも困難である。
In addition, in the case of IX10-9g/cm3 and 100X10
The output level only increases about three times compared to the case of -9 g/cm3, and it is difficult to correlate the sodium concentration in the gas with the ion current value.

特に低濃度の時ほどナトリウム漏洩の判定は困難となる
In particular, the lower the concentration, the more difficult it is to determine sodium leakage.

本発明は、以上の欠点を解消してなるものであって、検
出精度の向上をはかつてなるナトリウムイオン化検出器
を提供するものである。
The present invention eliminates the above drawbacks and provides a sodium ionization detector with improved detection accuracy.

本発明の要旨は、イオン電流の交流成分(変動巾)を取
り出して、これを検出信号として提供するようにしたも
のである。
The gist of the present invention is to extract the alternating current component (fluctuation width) of the ion current and provide it as a detection signal.

第4図は、イオン電流の変動巾すなわち、交流成分の幅
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the variation width of the ion current, that is, the width of the alternating current component.

横軸にナトリウム濃度を示す。The horizontal axis shows the sodium concentration.

この図から明らかなように、イオン電流の変動巾でみる
と、IX10”−9g/cm3と100X10−9g/
cm3の場合とで6倍程の出力の差が現われ、且つ直線
性も電流出力でみる場合より、はるかに良い結果となっ
ている。
As is clear from this figure, when looking at the fluctuation range of the ion current, IX10"-9g/cm3 and 100X10-9g/cm3
There is a difference in output of about 6 times compared to the case of cm3, and the linearity is much better than when looking at the current output.

従って本発明では、第4図に示す如くイオン電流から変
動巾のみを取り出すようにしたものである。
Therefore, in the present invention, only the fluctuation range is extracted from the ion current as shown in FIG.

第5図は本発明の実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

第1図と異なる点は、コレクク5と高圧直流電源2のマ
イナス側との間に負荷抵抗7を設けたこと、及び抵抗7
の出力側にハイパスフィルタ8、RMS(実効値)演算
器9、表示部10を直列に設けたことにある。
The difference from FIG. 1 is that a load resistor 7 is provided between the collector 5 and the negative side of the high voltage DC power supply 2, and the resistor 7
This is because a high-pass filter 8, an RMS (effective value) calculator 9, and a display section 10 are provided in series on the output side.

以上の構成に於いて、負荷抵抗7の両端の出力電圧は、
先ずフィルタ2により変動分のみを取り出す。
In the above configuration, the output voltage across the load resistor 7 is
First, filter 2 extracts only the variation.

次にRMS演算器9により一定時間T内の変動分の振幅
の平均値が直流出力として得られる。
Next, the RMS calculator 9 obtains the average value of the amplitude of fluctuations within a certain time T as a DC output.

RMS演算器9での演算内容は、次式で定義される。The content of the calculation in the RMS calculator 9 is defined by the following equation.

ここで、 ΔERMS;変動分の振幅のRMS値 ΔE ;変動分の振幅 かくして得られたRMS演算器9で得られた直流出力は
、表示部10で比較処理され、直接の表示なり、警報な
りを行う。
Here, ΔERMS: RMS value of the amplitude of the variation ΔE: Amplitude of the variation The thus obtained DC outputs obtained by the RMS calculator 9 are compared and processed by the display unit 10, and can be displayed directly or as an alarm. conduct.

第6図のA,B,Cはフィルタ8の入力、出力、RMS
演算器9の出力をそれぞれを示している。
A, B, and C in Fig. 6 are input, output, and RMS of filter 8.
The outputs of the arithmetic unit 9 are shown respectively.

かかる実施例によれば、暗電流の影響のない検出が可能
になった。
According to this embodiment, detection without the influence of dark current becomes possible.

第7図は、本発明の他の実施例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

第5図と異なる点はフィルタ8の出力側にピークホール
ド回路20を設けたことにある。
The difference from FIG. 5 is that a peak hold circuit 20 is provided on the output side of the filter 8.

このピークホールド回路20は比較器21、カウンタ2
2、DA変換器23より成る。
This peak hold circuit 20 includes a comparator 21 and a counter 2.
2. Consists of a DA converter 23.

先ず、フィルタ8により変動分のみが取り出され、比較
器21のプラス入力側に入力する。
First, only the variation is extracted by the filter 8 and input to the plus input side of the comparator 21.

比較器21はマイナス側入力とプラス側入力とを比較し
、プラス側入力が大きい時のみ出力を発生する。
The comparator 21 compares the negative input and the positive input, and generates an output only when the positive input is larger.

従って、フィルタ8の出力がDA変換器23の出力より
大きい時には、比較器21の出力が発生し、カウンタ2
2の人カゲートを開け、クロツクCLをカウンク22に
入力させる。
Therefore, when the output of the filter 8 is greater than the output of the DA converter 23, the output of the comparator 21 is generated and the counter 2
Open the passenger gate 2 and input the clock CL to the counter 22.

カウンク22では、比較器22の出力が存在する間ゲー
トを開き、その間に入力するクロツクCLを計数する。
In the counter 22, the gate is opened while the output of the comparator 22 is present, and the input clock CL is counted during that time.

カウンク22の計数値はデイジタル出力として外部に出
力されると共に、DA変換器23に入力し、アナログ信
号に変換される。
The count value of the counter 22 is outputted to the outside as a digital output, and is also inputted to the DA converter 23 and converted into an analog signal.

このアナログ出力も外部に出力されると共に、比較器2
1のマイナス入力側に入力する。
This analog output is also output to the outside, and the comparator 2
Input to the minus input side of 1.

以上の構成によれば、フィルタ8の出力がDA変換器2
3のアナログ出力より大きい時に、カウンタ22が振幅
値の最大値に等しくなるまで繰り上がることになり、S
IDの変動成分の最大値を検出できることになる。
According to the above configuration, the output of the filter 8 is transmitted to the DA converter 2.
3, the counter 22 is incremented until it becomes equal to the maximum value of the amplitude value, and S
This means that the maximum value of the ID fluctuation component can be detected.

尚、デイジタル出力、アナログ出力は、実質的に同じで
あるが、外部の処理系がアナログ系、デイジタル系と分
れた場合に活用される。
Note that digital output and analog output are substantially the same, but are utilized when the external processing system is separated into an analog system and a digital system.

以上の実施例によれば、以下の如き効果がある。According to the above embodiment, the following effects can be obtained.

(1)変動の少ない暗電流成分がカットされるために、
SIDの検出能力の経時的劣化がなくなる。
(1) Because the dark current component with little fluctuation is cut,
Deterioration of SID detection ability over time is eliminated.

(2)上記の利点は、また、フイラメント素材中のアル
カリ金属(暗電流の−因)の焼き出し等の前処理が不要
になることも意味している。
(2) The above advantages also mean that pre-treatments such as baking out the alkali metal (a cause of dark current) in the filament material are no longer necessary.

特に、2500℃以下の低融点金属ではこのような前処
理は不可能であるたけに、本発明による効果は大きい。
In particular, since such pretreatment is not possible for metals with a low melting point of 2500° C. or lower, the effects of the present invention are significant.

(3)炉内の放射線による暗電流も時間的変動が少ない
ため上記(1)と同様に本発明のSID出力に影響を与
えない。
(3) The dark current caused by radiation in the furnace also has little temporal variation, so it does not affect the SID output of the present invention as in (1) above.

(4)安定な直流出力が得られるため、ナトリウムリー
クの有無の判定および、アラームレベルの設定が容易に
なる。
(4) Since stable DC output can be obtained, it becomes easy to determine whether there is a sodium leak or not and to set the alarm level.

(5)SID出力のゆらぎの周波数帯域は、0.1〜4
0Hz程度であるため、フィルタ等を用いてプラント内
の電磁的ノイズの影響を小さくできる。
(5) The frequency band of SID output fluctuation is 0.1 to 4.
Since the frequency is approximately 0 Hz, the influence of electromagnetic noise within the plant can be reduced using a filter or the like.

尚、変動成分のみを取り出す際の方法としては、RMS
演算の他にも種々あり得る。
In addition, as a method for extracting only the fluctuation component, RMS
There are various other possibilities besides calculations.

例えば、サンプリングによっても可能である。For example, sampling is also possible.

この際、サンプリングの周期は、変動成分の周期に比し
てより短かい周期とすることが必要である。
At this time, the sampling period needs to be shorter than the period of the fluctuation component.

以上の本発明によれば、暗電流による検出精度の誤差を
なくすことができたため、従来に比して、検出精度の向
上が達成できた。
According to the present invention as described above, it is possible to eliminate errors in detection accuracy due to dark current, and thus it is possible to achieve an improvement in detection accuracy compared to the conventional method.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来例を示す図、第2図はSID出力を示す図
、第3図は暗電流との関係を示す図、第4図は本発明の
説明図、第5図は本発明の実施例図、第6図は各部波形
図、第7図は本発明の他の実施例図である。 4・・・・・・フイラメント、5・・・・・・コレクク
、8・・・・・・ハイパスフィルタ、9・・・・・・R
MS演算器。
Fig. 1 is a diagram showing a conventional example, Fig. 2 is a diagram showing SID output, Fig. 3 is a diagram showing the relationship with dark current, Fig. 4 is an explanatory diagram of the present invention, and Fig. 5 is a diagram showing the present invention. FIG. 6 is a waveform diagram of each part, and FIG. 7 is a diagram of another embodiment of the present invention. 4...Filament, 5...Correction, 8...High pass filter, 9...R
MS calculator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 カトリウムを加熱によりイオン化するナトリウムイ
オン化用電極と、前記ナトリウムイオン化用電極に対向
して配置されてナトリウムイオンを捕集するコレクタと
、前記コレクタに捕集されたナトリウムイオンの電流か
ら交流成分を取出してこの交流成分の振幅値を検出する
手段とからなるナトリウムイオン化検出器。 2 前記振幅値は、前記交流成分の実効値である特許請
求の範囲第1項記載のナトリウムイオン化検出器。 3 前記振幅値は、前記交流成分の時系列上のピークホ
ールド値である特許請求の範囲第1項記載のナトリウム
イオン化検出器。
[Scope of Claims] 1. A sodium ionization electrode that ionizes sodium by heating, a collector disposed opposite to the sodium ionization electrode to collect sodium ions, and a sodium ionization electrode that collects sodium ions collected by the collector. A sodium ionization detector comprising means for extracting an alternating current component from a current and detecting the amplitude value of this alternating current component. 2. The sodium ionization detector according to claim 1, wherein the amplitude value is an effective value of the AC component. 3. The sodium ionization detector according to claim 1, wherein the amplitude value is a peak hold value on a time series of the alternating current component.
JP53124172A 1978-10-11 1978-10-11 sodium ionization detector Expired JPS582617B2 (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP53124172A JPS582617B2 (en) 1978-10-11 1978-10-11 sodium ionization detector
DE19792941142 DE2941142A1 (en) 1978-10-11 1979-10-10 SODIUM IONIZATION DETECTOR
FR7925238A FR2438840A1 (en) 1978-10-11 1979-10-10 SODIUM IONIZATION DETECTOR
US06/083,658 US4366438A (en) 1978-10-11 1979-10-11 Sodium ionization detector

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JP53124172A JPS582617B2 (en) 1978-10-11 1978-10-11 sodium ionization detector

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JPS5551349A JPS5551349A (en) 1980-04-15
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JPH06101598B2 (en) * 1985-06-07 1994-12-12 株式会社小糸製作所 Metal ion laser
JPH06101605B2 (en) * 1985-07-22 1994-12-12 株式会社小糸製作所 Metal ion laser
JPH0744298B2 (en) * 1985-10-22 1995-05-15 株式会社小糸製作所 Metal ion laser

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