JPS62204141A - 水中に解けたガスの測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水中に解けたガスの測定装置に関する。

〔従来の技術） ガス交換器に被測定水が給水管を介して導かれるととも
にキャリアガスがガス供給管を介して導かれ、このガス
交換器から脱気済の水に対する排水管の外側で洗い出さ
れたガスに対するガス排出管が出ており、このガス排出
管がガス乾燥器を介して分析および測定装置に接続され
ているような装置はドイツ連邦共和国特許出願公開第３
３３６４２３号公報で知られている。この場合接触セル
と呼ばれるガス交換器にキャリアガスとしてアルゴンが
導かれ、このガスはサンプル水内に含まれるガスを連行
する。かかる混合ガスは乾燥され、続いて分離塔におい
てガスクロマトグラフィーで分離される。熱伝導度検出
器を介して、洗い出されたガスは定量的に検出される。

公知の接触セルは、スパイラル状に巻かれた管がその中
を延びている円筒状部分で構成されている。被測定水を
導く管およびアルゴンを導く管はそれぞれ、円周方向に
一様に分布された開口を有している。これによって水お
よびアルゴンは接触し、水中に解けたガスはアルゴンに
よって洗い出される。ケーシングにあるフランジにはガ
ス排出管が接続されており、このガス排出管を通して、
洗い出されたガスが例えばガスクロマトグラフに導かれ
る。

かかる接触セルの場合、ガス交換はまず未知の平衡まで
しか行われない。この平衡の状態従って装置の効率は校
正によって検出しなければならない。

廃水および廃ガスを受ける装置がないので、公知の装置
は汚染水を監視するためには適用できない。しかし例え
ば軽水炉および重水炉の一次冷却材には、その濃度を監
視することが望まれる種々のガスが解けている。水の放
射線分解によって、水素および酸素が生ずる。加圧水彩
原子炉において一次冷却材の放射線分解は制限されてい
る。しかもその場合水素濃度および酸素濃度の限界値を
監視しなければならない。特に腐食の原因となる酸素の
濃度を監視しなければならない。同様に一次冷却材にお
ける窒素成分も監視しなければならない。これは窒素が
燃料集合体の腐食にとって問題となるからである。燃料
集合体に傷が生ずると、−次冷却材にクリプトンおよび
キセノンなどの希ガスが入る。その濃度は燃料集合体の
状態を表している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、液相における校正なしで済ませるよう
な水中に解けているガスを測定する装置を開発すること
にある。汚染された液体特に軽水炉および重水炉の一次
冷却材を検査するために、すべての汚染された液体およ
びガスが密閉系統に供給されるようにし、更にその密閉
系統にかかっている圧力に無関係に、脱気済の水のサン
プルを抽出できるようにしようとするものである。

Ｃ問題点の解決手段〕 本発明によればこの目的は、ガス交換器が、上側に給水
管およびガス排出管が接続され且つ下側にガス供給管お
よび排水管が接続されている垂直に配置された充填塔と
して形成され、排水管が集合容器に接続され、分析およ
び制定装置に不要になったガスに対するガス排出管の第
２の分岐管が接続されており、この第２分岐管が集合容
器に接続され、ガスが除去されたサンプル水を抽出する
ために排出コック付のサンプル水管が排水管から分岐し
て配置されることによって達成される。

〔作用効果〕

かかる充填塔はほぼ１００％の効率を有している０本発
明に基づいてこの充填塔を採用することによって、費用
を要し頻繁に繰り返す必要のあるガス交換器の校正をも
はや必要にしないという利点が得られる。充填塔に後置
接続された分析および測定装置を規則的な時間間隔にお
いて試験ガスで校正するだけで十分である。

公知の組成の試験ガスは市販されており、例えば三方弁
を介して分析および測定装置の前でガス排出管に供給す
ることができる。

校正が簡単であるほかに、本発明に基づく装置によれば
、廃水並びに廃ガスが集合容器に導かれ、これによって
放射性水を検査する際に放射性物質の漏洩が阻止できる
という利点が得られる。原子力発電所において、集合容
器は例えば内部廃ガス系統に接続されている。即ちこれ
は廃水だけしか収容しない。廃ガスは原子力発電所にお
いて再処理される。

充填塔の排水管から゛は、排出コック付のサンプル水管
が分岐して配置されている。これによって放射性ガスが
除去された浄化済のサンプル水を抽出することができる
。しかも集合容器内の圧力はしばしば大気圧より低いの
で、サンプル水の抽出は補助的な手段によってしか実施
できない。例えば排水管においてサンプル水管の分岐部
の下側に圧力調節器が配置され、ガス排出管からはバイ
パス配管が分岐しており、このバイパス配管は圧力調整
器のすぐ前で排水管に接続されている。検査法のガスに
対するガス配管は、圧力調整器の下側で排水管に接続さ
れている。

圧力調整器をバイパス配管と共に採用することによって
、サンプル水管内を常に大気圧より大きな圧力にするこ
とができる利点が得られる。これによって排出コックを
開いた場合のサンプル水の流出が保証される。

サンプル水管からのサンプル水の問題のない流出は、本
発明の別の実施例に基づいて、排水管がループ状にサイ
フオンの形に形成されていることによって保証される。

サンプル水管はサイフオンの下側湾曲部と同じレベルで
排水管から分岐されている。サイフオン中央脚部は大気
圧と集合容器における負圧との差を発生する水柱よりも
高い。

この配置構造によっても、排水管内の圧力が常に大気圧
より高く、いつでもサンプル水の抽出ができることが保
証される。

充填塔、ガス乾燥器およびこれらを接続する配管は、遮
蔽のために既存の放射線防護壁の後ろに配置される。そ
の場合ガスおよび水に対するごく細い供給管および排出
管しか放射線防護壁を貫通しない。これによって例えば
原子力発電所の一次冷却回路から出てくる汚染された水
を検査する際に、分析および測定装置の範囲における放
射線負荷を小さくできるという利点が得られる。それら
の装置は危険なしに操作および読び出すことができる。

ガス乾燥器としては例えばガス冷却器が採用される。そ
こで生ずる凝縮液は、配管例えば充填塔の排水管に接続
されているバイパス配管を介して排出される。これによ
って汚染されているおそれのある凝縮液も集合容器に供
給される。

充填塔は管から構成され、その固定範囲には例えば充填
体例えばスパイラル線が表面積を増大するために詰めら
れている。充填体に導かれる水は、大きな面積にわたっ
て液体膜を形成する。これによってガスと液体との間の
交換工程が助成される。

充填体が詰められた管部分の中央範囲に、本発明に基づ
いて漏斗体が配πされ、その開放側縁が管内壁に気密に
接続されている。これによって管の縁範囲における流水
は充填塔の中央に導かれ、すべての充填体を一様にぬら
すことができる。漏斗体は充填塔の効率を向上する。

分析および測定装置としては種々の機器が採用できる。

洗い出されるガスを検査する分析装置は、例えば熱伝導
度検出器に接続されているガスクロマトグラフである。

これによってガスの成分が検出される。

被測定ガスのガス配管に組み込むための測定装置として
、ガスの放射能を測定するための放射線検出器および核
種を測定するための多チャンネル分析器が特に通してい
る。

例えば熱伝導度検出器付のガスクロマトグラフおよび放
射線検出器は直列接続して配置される。

それ自体公知の分析および測定装置によって、水中に解
けたガスについての必要な情報を得る゛ことができる。

本発明によれば、水中に解けたガスを測定する装置は常
に確実に運転でき、簡単に校正できるという利点が得ら
れる。更に本発明に基づく装置は特に、原子力発電所の
一次冷却材のような汚染された水を監視するために使用
できる。これは作業員が最小の放射線負荷しか受けない
からである。

汚染されたあらゆる液体およびガスは密閉系統に戻され
る。更に本発明に基づく装置は、いつでも放射能を除去
した水を別の検査のためにその系統から抽出できること
を保証する。

測定および分析装置は、汚染されているおそ゛れのある
範囲の外側に位置する。手動あるいは自動で作動する機
器を選択的に使用することができる。

〔実施例〕

以下図面に示した実施例を参照して本発明の詳細な説明
する。

第１図に示した水中に解けたガスを測定する装置は、ガ
ス交換器として管状の充填塔１を有している。流量計２
１および流量調整器２２が配置されている給水管２は、
垂直に配置された充填塔１の上側にフランジ接続されて
いる。例えば原子力発電所の一次冷却回路からの被測定
水が、給水管２を通して一定の容積流量で導かれる。流
量計３１および流ｉｌ調整器３２が配置されているガス
供給管３は、充填塔１の下側にフランジ接続されている
。このガス供給管３を通して一定の容積流量でキャリア
ガス例えばアルゴンが導かれ、このキャリアガスによっ
て被測定水の中に解けているガスが洗い出される。充填
塔１の下側端には、脱気済の水に対する排水管４が接続
されている。充填塔１の上側部分からは、洗い出される
ガスに対するガス排出管５から出ている。

充填塔１の所定の管部分１１には、密に詰められた充填
体例えばスパイラル線が入れられている。

これにより生じる充填塔１における表面積の増大はその
効率を向上する。すべての充填体が被測定水で一様にぬ
らされるようにするために、充填体が詰められた管部分
１１の中央範囲に漏斗体１２が配置されており、その開
口縁は充填塔１の管内壁に気密に接続されている。これ
によって管横断面積の外側を流れる水は再び中央に導か
れる。

充填塔１のガス排出管５はガス冷却器６を介してガスク
ロマトグラフ７に接続されている。洗い出されたガスは
ガス冷却器６において乾燥される。

ガス排出管５にはガスクロマトグラフ７の手前で、測定
および分析装置を校正するために用いられる試験ガスを
供給するための配量弁５１および三方弁５２が挿入接続
されている。

ガスクロマトグラフ７には例えばガス成分のβ線放射能
を検出するβ線検出器８が接続されている。ガスクロマ
トグラフ７およびβ線検出器８の測定結果を判別するた
めに、その信号出力端に記録器付の評価装置９が接続さ
れている。

ガスクロマトグラフ７および配量弁５１からは更にガス
排出管５が出ており、このガス排出管５にはサンプルガ
ス容器５３が接続されている。

充填塔１の排水管４は集合容器１０に接続されており、
この集合容器１０は、原子力発電所内部の配管１３を介
して保護ガスが通されている。サンプル水をサンプル水
容器に抽出するために、排出コック４２を備えたサンプ
ル水管４１が、排水管４から分岐されている。

集合容器１０には小さな負圧がかけられているので、サ
ンプル水を大気圧に抗して抽出するためには、補助的な
装置が必要である。このために第１図において、排水管
４におけるサンプル水管４１の分岐部と集合容器１０と
の間に、圧力調整器４３が配置されている。ガス排出管
５からガス冷却器６においてバイパス配管５４が分岐し
ており、このバイパス配管５４は圧力調整器４３の前で
排水管４に開口している。これによってサンプル水管４
１内は大気圧より大きな圧力にされ、いつでもサンプル
水の抽出ができる。

既に検査が済み分析が済んで不要になったガスは、圧力
調整器４３の下側で排水管４に接続されているガス排出
管５の第２分岐管を介して、脱気済の水と共に集合容器
１０に供給される。そこでこのガスは保護ガスで洗い流
される。

サンプル水管４１において十分高い圧力を保証するため
に、第２図の実施例においては排水管４はループ状にサ
イフオンの形で形成されている。

サンプル配管４１はサイフオン４４の下側湾曲部４４２
と同じレベルで排水管４から分岐されている。サイフオ
ン４４の上側湾曲部４４３は、下側湾曲部４４２の上側
に、サイフオン中間脚部４４１が大気圧と集合容器１０
内の圧力との差に相応した圧力の水柱よりも高い位置に
なるように配置されている。

ガス排出管５の第２分岐管は第２図においてサイフオン
４４の上側湾曲部４４３に開口している。

ガス冷却器６で生ずる凝縮液は、凝縮液配管６１を介し
て排水管４に供給される。このａ槽液配管の作用は第１
図の実施例ではバイパス配管５４が果たしている。

放射能で汚染された水を検査する場合、上述した２つの
実施例の本発明に基づく装置は、充填塔１、集合容器１
０およびこれらを接続する配管が遮蔽のために放射線防
護壁１５の後ろに配置されるように付設されている。ガ
スおよび水に対する細い配管がこの放射線防護壁５を貫
通しているだけである。上述した装置は特に、原子力発
電所において集合容器１０および放射線防護壁１５が既
に存在しているので、−次冷却水を検査するために適し
ている。被測定水が不活性である場合には、集合容器１
０への導入および放射線防護壁１５は省略できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は排水管に圧力調整器を持っている水中・に解け
たガスを測定するための本発明に基づく装置の一実施例
の配管系統図、第２図は排水管にサイフオンを持ってい
る本発明に基づ（装置の別の実施例の一部配管系統図で
ある。 １：充填塔、２：給水管、３：ガス供給管、４：排水管
、５：ガス排出管、６：ガス冷却器、７ニガスクロマト
グラフ、８：放射線検出器、１０：集合容器、１１：管
部分、１２；漏斗体、１５：放射線防護壁、４１：サン
プル水管、４２：排出コック、４３：圧力調整器、４４
：サイフオン、５４：バイパス配管、４４１：サイフオ
ン中央脚部、４４２：サイフオン下側湾曲部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ガス交換器に被測定水が供給管（２）を介して導か
   れるとともにキャリアガスがガス供給管（３）を介して
   導かれ、このガス交換器から脱気済の水に対する排水管
   （４）の外側で、洗い出されたガスに対するガス排出管
   （５）が出ており、このガス排出管（５）がガス乾燥器
   を介して分析および測定装置に接続されているような水
   中に解けたガスの測定装置において、ガス交換器が、上
   側に給水管（２）およびガス排出管（５）が接続され且
   つ下側にガス供給管（３）および排水管（４）が接続さ
   れている垂直に配置された充填塔（１）として形成され
   、排水管（４）が集合容器（１０）に接続され、分析お
   よび測定装置に不要になったガスに対するガス排出管（
   ５）の第２の分岐管が接続されており、この第２分岐管
   が集合容器（１０）に接続され、ガスが除去されたサン
   プル水を抽出するために排出コック（４２）付のサンプ
   ル水管（４１）が排水管（４）から分岐して配置されて
   いることを特徴とする水中に解けたガスの測定装置。 ２）排水管（４）の中に圧力調整器（４３）が配置され
   、この圧力調整器（４３）の前で排水管（４）に接続さ
   れているバイパス配管（５４）が、ガス排出管（５）か
   ら分岐され、サンプル水管（４１）が圧力調整器（４３
   ）の前で排水管（４）から分岐され、不要になったガス
   に対するガス排出管（５）の第２分岐管が、圧力調整器
   （４３）の下側で排水管（４）に接続されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３）排水管（４）がループ状にサイフォンの形に形成さ
   れ、そのサイフォン中央脚部（４４１）が、大気圧と集
   合容器（１０）における負圧との差に相応した圧力の水
   柱よりも高く、サンプル水管（４１）がサイフォン（４
   ４）の下側湾曲部（４４２）と同じレベルで排水管（４
   ）から分岐されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 ４）充填塔（１）、ガス乾燥器およびこれらを接続する
   配管が、遮蔽のために既存の放射線防護壁（１５）の後
   ろに配置され、ガスおよび水に対するごく細い供給管お
   よび排出管だけが放射線防護壁（１５）を貫通している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５）ガス乾燥器が、凝縮液を排出するために排水管（４
   ）に接続されているガス冷却器（６）として形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置
   。 ６）ガス冷却器（６）が凝縮液を排出するためにバイパ
   ス配管（５４）を介して排水管（４）に接続されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項または第５項記
   載の装置。 ７）管状の充填塔（１）において、充填体が詰められた
   管部分（１１）の中央範囲に漏斗体（１２）が配置され
   、その開口縁が管内壁に気密に接続されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ８）分析装置の１つが、熱伝導度検出器付のガスクロマ
   トグラフ（７）として形成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 ９）測定装置の１つが、放射能を測定するための放射線
   検出器（８）として形成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の装置。 １０）ガスクロマトグラフ（７）、熱伝導度検出器およ
   び放射線検出器（８）が互いに直列接続されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項または第９項記載の
   装置。