JPS5918679B2

JPS5918679B2 - １次格納容器雰囲気モニタ

Info

Publication number: JPS5918679B2
Application number: JP53111792A
Authority: JP
Inventors: 公助正野
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-09-13
Filing date: 1978-09-13
Publication date: 1984-04-28
Also published as: JPS5539012A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は沸騰水形原子力発電施設における冷却材喪失事
故後の１次格納容器内の水素または酸素の体積百分率濃
度を監視する１次格納容器雰囲気モニタに関するもので
ある。

１次格納容器雰囲気モニタは、冷却材喪失事故後、１次
格納容器内に発生する水素、酸素の濃度を監視し、水素
、酸素の濃度が爆発限界に近づいた場合警報を発する。

爆発限界は体積百分率濃度で規定されているため、本モ
ニタも各ガスを体積百分率濃度で測定する必要がある。

従来の１次格納容器雰囲気モニタには、電気化学式のガ
ス検出器を１次格納容器内に直接取付け、測定対象ガス
分圧に比例した出力信号を得る。

そして、１次格納容器内の全圧で前記の測定対象ガス分
圧を除算して体積百分率濃度を求めているものがある。

この方式は比較的簡単な構成であるが、検出器を１次格
納容器内に設置するため、冷却材喪失事故後の高温、高
圧に耐え且つ耐放射線性に優れたものでなければならな
い。

しかしながら現状ではこれらを満足し且つ十分な精度を
有しているとはいえない。

また検出器は寿命が限られており一定期間で交換する必
要があるが、炉の運転時には入域できず、交換は施設の
定期点検時に限られ、さらに被曝量も多いことが欠点で
ある。

また、１次格納容器雰囲気モニタの別の従来例として、
１次格納容器の外部に、測定対象ガスを連続的に分析し
てその濃度を出力する分析計を設置し、１次格納容器内
の雰囲気を連続採取し、除湿、調圧した後に前記分析計
に流して測定対象ガス濃度を測定するものがある。

除湿において除かれた水分量を求めるには、除湿前後の
湿度の差から求める方法と除湿におけるドレン生成量を
測定する方法とがあるが、前者の方法では高温領域で測
定可能な湿度センサーが無く、また後者の方法ではドレ
ン生成量が時間当り少量であるためドレンかたまるまで
に時間がかかり除かれた水分量の測定に時間遅れが生じ
ることと、たまったドレンの水位の微小変化を精度良く
測定することが非常に困難である等の問題があるため、
この方式は除湿において除かれた水分量を正確に測定で
きないため、１次格納容器内の測定対象ガスの体積百分
率濃度は求められないという欠点がある。

本発明は上記の欠点を解消した１次格納容器雰囲気モニ
タを提供することを目的とするもので、このため本発明
では、１次格納容器と同温に保たれた試料採取容器に間
欠的に１次格納容器内の雰囲気を採取し、採取した試料
を窒素などのキャリアガスによって除湿器、調圧機構等
を介してガス分析器に供給し、前記ガス分析器から得ら
れた被測定成分ガスによるピーク状の信号とこの分析器
における測定圧力値とから測定圧力値における被測定成
分ガスの体積を算出し、この被測定成分ガスの体積を試
料採取時の１次格納容器内圧力における体積に換算する
一方、試料採取時の１次格納容器内圧力と試料採取容器
容積とから試料採取時の１次格納容器内圧力における採
取試料の体積を求め、試料採取時の１次格納容器内圧力
における被測定成分ガスの体積と採取試料の体積との比
から被測定成分ガスの体積百分率濃度を算出するように
して所期の目的を達成した。

以下図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する。

図において、１次格納容器１の外部に試料採取容器２が
設けられ、その第１の入口２ａに接続された電磁弁３を
介し配管４により１次格納容器１内の雰囲気に連通され
ている。

そして、試料採取容器２、電磁弁３および配管４には加
熱用のヒータ５が装着されている。

試料採取容器２の第１の出口２ｂに接続された電磁弁６
を介して除湿器７が配管接続され、この除湿器７には分
離された水を溜めるドレンポット８および電磁弁９が具
備されている。

除湿器７の出口は分析部１０に配管接続されている。

分析部１０は、図示されていないが、試料ガスを設定さ
れた圧力および流量で恒温槽に収納された分析器に流す
制御部ならびに測定対象ガス用の分析器即ちシリーズに
接続された水素分析器および酸素分析器などで構成され
ている。

分析器１０の出口にサンプリングポンプ１１が配管接続
されており、分析部１０内の制御部により制御される。

このサンプリングポンプ１１の吐出口には排気配管１２
が接続され電磁弁１３を介して１次格納容器１内に導か
れている。

また、試料採取容器２の第２の入口２ｃには電磁弁１４
を介して窒素供給装置１５が配管接続され、さらに第２
の出口２ｄには電磁弁１６を介して真空ポンプ１７が配
管接続されている。

この真空ポンプ１７の吐出口は前記の排気配管１２に配
管接続されている。

一方、１次格納容器１には電磁弁１８を介して圧力伝送
器１９が配管接続され前記容器内の雰囲気に連通されて
いる。

分析部１０の近傍には演算器２０が設けられており、分
析部１０からの出力信号と圧力伝送器１９からの信号を
受けて演算を行ない測定対象ガスの１次格納容器内にお
ける体積百分率濃度を示す信号を出力する。

つぎに上記のように構成された本発明の実施例の装置の
動作を説明する。

（１）電磁弁３，１６を閉、電磁弁６，１４，１３を開
にして、サンプリングポンプ１１を始動する。

窒素供給装置１５から乾燥した窒素ガスが供給され、試
料採取容器λから分析部１０を経てサンプリングポンプ
１１に至る管路内の空気をパージする。

（２）電磁弁６，１４を閉、電磁弁１６を開にして、ヒ
ータ５により予め加熱され１次格納容器１内−と同じ温
度に保たれている試料採取容器２の内部を真空ポンプ１
７により真空に引く。

真空ポンプの吐出ガスは電磁弁１３を介して１次格納容
器１内に戻される。

（３）所定の真空度が得られたならば電磁弁１６を閉に
し、真空ポンプ１７を停止する。

（４）つぎに電磁弁３を開にし、試料採取容器２に１次
格納容器１内の雰囲気を採取する。

（５）電磁弁３を開にした時、同時に電磁弁１Ｂを開に
し、試料採取時の１次格納容器１内の圧力を圧力伝送器
１９で演算器２０に伝送する。

（６）電磁弁３を閉にし、電磁弁６および１４を開にす
る。

窒素供給装置１５から乾燥した窒素ガスがキャリアガス
として供給され試料は除湿器７へ送られる。

（７）電磁弁３を閉にした時、同時に電磁弁１Ｂを閉に
し、試料採取時の演算器２０への圧力信号を保持させる
。

（８）除湿器７で試料中の余分な水分が除かれ、水分は
ドレントラップ８に溜められ、試料は分析部１０へ送ら
れる。

（９）分析部１０では、その中の制御部がサンプリング
ポンプ１１を制御し分析器内を試料が設定された圧力、
流量で通過するようにする。

そして水素分析器および酸素分析器で試料中の各濃度に
応じたピーク状の信号がそれぞれ得られる。

ｅｌＧ前記信号のピーク高あるいはピーク面積信号
がそれぞれ演算器２０へ送られる。

０演算器２０は以下の方法で一次格納容器内の水素お
よび酸素の各体積百分率濃度を演算する。

（ａ）分析部で設定した測定圧力Ｐ２（ｋｇ／
ＣＩりにおけるピーク高あるいはピーク面積と水素ある
いは酸素ガス体積との関係を標準ガスを使用して予め求
めておく。

測定圧力Ｐ２における水素ガスの体積なりＩＨ（ｃｄ）
、酸素ガスの体積なり１ｏ（ＣＩＩｔ）とする。

（ｂ）試料採取容器２の容量をＶ２（ｃｄ）、圧
力伝送器１９によって得られた試料採取時の１次格納容
器１の圧力をＰｌ（ｋｙ／ｃｒ／ｌ）とすると、水素ガ
スおよび酸素ガスの１次格納容器内の体積百分率濃度ｃ
ＨおよびＣＯはそれぞれｃＨ＝ｎｘｉｏ。

ｖ２×Ｐ１ｖ１０×Ｐ２ｃｏ＝−Ｘ１００２ＸＰ１で求められる。

＠演算器２０から出力された水素および酸素の各体積
百分率濃度を示す信号は指示・記録され、爆発限界に近
づいた場合には警報を発するようにするなど適宜処理さ
れる。

以上の構成および動作の説明から明らかなように、本発
明の装置によれば、（イ）ヒータ５により１次格納容器１と同じ温度に保た
れている配管４、電磁弁３を介して、同じく１次格納容
器と同じ温度に保たれている試料採取容器スに、この採
取容器λを真空引きした後１次格納容器内の雰囲気を採
取するので、採取された試料は１次格納容器内と同温、
同圧（圧力Ｐ１）の状態を保っており、この試料内の
水素および酸素の各体積百分率濃度は１次格納容器内と
同じである。

（ロ）一定量すなわち体積Ｖ２（Ｖ２は試料採取容器
２の容積）の試料がバッチ式にキャリアガス（乾燥した
窒素ガス）によって送られ、除湿器７で水分を除去され
た上、分析部１０内の制御部により所定の圧力Ｐ２、所
定の流量に制御されて、分析部１０内の水素分析器、酸
素分析器をシリーズに流過する。

この行程における除湿器７では、流過した試料とキャリ
アガスの混合気体から湿分（ｌＨ２０）を除くが、この
混合気体中の水素および酸素はいささかも量の変化を受
けない。

（ハ）したがって、分析部１０の水素分析器は、１バツ
チで流過した圧力Ｐ２なる気体中に含まれていた水素の
量、すなわち圧力Ｐ１で体積ｖ２なる試料中に含まれて
いた水素の量に比例したピーク状の信号を出力し、同様
に、酸素分析器は１バツチで流過した圧力Ｐ２なる気体
中に含まれていた酸素の量、すなわち圧力Ｐ１で体積ｖ
２なる試料中に含まれていた酸素の量に比例したピーク
状の信号を出力する。

に）演算器２０においては、分析部１０の測定圧力Ｐ２
における水素分析器の出力信号のピーク高あるいはピー
ク面積と水素ガス体積との関係、同じく酸素分析器の出
力信号のピーク高あるいはピーク面積と酸素ガス体積と
の関係をそれぞれ標準ガスを使用して予め求めて記憶さ
せであるので、水素分析器および酸素分析器の出力信号
からそれぞれ測定圧力Ｐ２における水素ガス体積ＶＩＨ
１酸素ガス体積■１ｏを算出する。

（ホ）上記のＶＩＨおよびｖｌｏは、試料採取容器λに
圧力Ｐ０の状態で採取された体積ｖ２なる試料中に含ま
れていた水素および酸素の圧力Ｐ２における体積にほか
ならないから、ＶＩＨおよびＶＩＯを圧力Ｐ０における
体積に換算する演算を行ない、 −ｖＩＨＸＰ２、ＶＩＯｘＰ２Ｖ’１ｎ−−
−ｖｔｏ−− ＰＩＰｌを求める。

水素ガスおよび酸素ガスの１次格納容器内の体積百分率
濃度ＣＨ（％）およびＣ。

（％）はそれぞれ、Ｖ′ ｃ −−！−！’Ｘ１００＝５ｘ１ｏ。

１−ｖ２ｖ２×Ｐ１ｖ′ ｖ１ｏｘＰ２Ｃ□ ＝−Ｘ１００＝Ｘ１００ｖ２
ｖ２ｘＰ１なる演算を行って求めることができ、除湿器７で除去さ
れた水分量には無関係に１次格納容器内雰囲気中の水素
ガスおよび酸素ガスの体積百分率濃度を求めることがで
きる。

また、装置は１次格納容器外に設置されているので、高
温、高圧、高湿度および放射線にさらされることがなく
、いたみな起しにくいと共に保守点検も容易である。

なお、上述の実施例においては、試料採取時の１次格納
容器内の圧力を示す圧力信号を保持しておくために電磁
弁１８を試料採取終了と同時に閉とする手段をとったが
、圧力信号を保持するには他の記憶方法を用いてもよい
。

また、冷却材喪失事故後一定時間を経過した後では１次
格納容器内の圧力変動はゆるやかとなるので、圧力伝送
器の出力信号を必ずしも保持する必要はなく、連続して
測定させておきその出力信号を演算器で用いることも可
能である。

また、試料採取容器２のみは１次格納容器内に設置する
こともできる。

この場合加熱する必要はないが、１次格納容器を貫通す
る配管のための孔が増加する。

以上詳述したように、本発明によれば、冷却材喪失事故
後の１次格納容器内の高温、高圧、高湿度および放射線
の影響を受けることがないので安定な動作を維持するこ
とができると共に、１次格納容器内における水素および
酸素の体積百分率濃度を正確に測定できる１次格納容器
雰囲気モニタを提供することができ、原子力発電施設の
安全監視の面に寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例の構成を示す配管系統図である。１・・・・・・１次格納容器、ス・・・・・・試料採取
容器、２ａ・・・・・・第１の入口、２ｂ・・・・・・
第１の出口、２ｃ・・・・・・第２の入口、２ｄ・・・
・・・第２の出口、３・・・・・・電磁弁、４・・・・
・・配管、５・・・・・・ヒータ、６・・・・・・電磁
弁、７・・・・・・除湿器、１０・・・・・・分析部、
１１・・・・・・サンプリングポンプ、１４・・・・・
・電磁弁、１５・・・・・・窒素供給装置、１６・・・
・・・電磁弁、１Ｔ・・・・・・真空ポンプ、１８・・
・・・・電磁弁、１９・・・・・・圧力伝送器、２０・
・・・・・演算器。

Claims

【特許請求の範囲】

１１次格納容器と同温に保たれた試料採取容器に間欠的
に１次格納容器内の雰囲気を採取し、採取した試料を窒
素などのキャリアガスによって、除湿器、調圧機構等を
介してガス分析器に供給し、前記ガス分析器から得られ
た被測定成分ガスによるピーク状の信号とこの分析器に
おける測定圧力値とから測定圧力値における被測定成分
ガスの体積を算出し、この被測定成分ガスの体積を試料
採取時の１次格納容器内圧力における体積に換算する一
方、試料採取時の１次格納容器内圧力と試料採取容器容
積とから試料採取時の１次格納容器内圧力における採取
試料の体積を求め、試料採取時の１次格納容器内圧力に
おける被測定成分ガスの体積と採取試料９体積との比か
ら被測定成分ガスの体積百分率濃度を算出することを特
徴とする１次格納容器雰囲気モニタ。