JPS625280B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば高速増殖炉用の中間熱交換器
の伝熱管リーク検出法に関する。

周知の通り、高速増殖炉プラントの原子炉冷却
系設備は、炉心を包含する原子炉系と、この原子
炉系で発生した熱をタービン発電機系へ伝えるた
めの１次冷却系、２次冷却系及び水・蒸気系と、
１次冷却系、２次冷却系間に設置され両冷却系間
の熱交換を行なう中間熱交換器とから構成されて
いる。

前記中間熱交換器は高速増殖炉の原子炉冷却系
機器の中でも主要な機器の１つであり、安定した
熱交換を行うためには内部に多数配置された伝熱
管のいずれにもリークを生じないようにすること
が理想的である。しかし、中間熱交換器内のすべ
ての伝熱管がプラントの寿命期間内にリークを生
じない、という確実性を得ることは困難である。
従つて万一、伝熱管の一部にリークを生じた場合
には、これを早期に検出することが、プラントの
安全性確保の点から強く望まれるのである。

ところで、低圧の１次冷却材は中間熱交換器内
において伝熱管の外部を通り、高圧の２次冷却材
は伝熱管内部を通るので、伝熱管の一部にリーク
が発生すると高圧の２次冷却材が１次冷却材中に
混入し、１次冷却材の容量が増加し、２次冷却材
の容量が減少することになる。

そこで従来では、１次冷却材の循環流路に接続
されたオーバフロータンク又は２次冷却材の循環
流路に接続されたオーバフロータンク内の冷却材
の液位を監視し、この液位変化を検出することに
よつてリークの発生を検出することが行なわれて
いた。

しかしながら、このように単にオーバフロータ
ンク内の液位を検出する方法では、循環流路中の
冷却材の温度変化に伴いその容量も変動するため
に、かなり多量のリークが生ずるまでリーク検出
を行なうことができない、という欠点があつた。

本発明はこのような事情にもとづいてなされた
もので、その目的は、冷却材流路内の温度変化を
検出し、その温度変化に伴う冷却材の容量変動を
液位監視装置にフイードバツクすることにより、
プラント通常運転時におけるオーバフロータンク
内の基準液位を一定に保持し、この基準液位に対
する液位変動を検出することにより伝熱管におけ
るリークを速やかに検出し、原子炉プラントの安
全性を確保することができる熱交換器の伝熱管リ
ーク検出法を提供することにある。

以下、本発明の詳細を図面に示す一実施例にも
とづいて説明する。

第１図は高速増殖炉プラントの概略構成を示す
もので、原子炉１で発生した熱は１次冷却系配管
２を通して中間熱交換器３で伝達され、更に２次
冷却系配管４を通して蒸気発生器５へ伝達され
る。また原子炉１と中間熱交換器３との間には１
次主循環用配管６を介して１次主循環用ポンプ７
が接続され、中間熱交換器３と蒸気発生器５との
間には２次主循環用配管８を介して２次主循環ポ
ンプ９が接続されている。更に１次主循環ポンプ
７と１次主循環用配管６の中間熱交換器接続側と
の間には１次主循環ポンプオーバフローコラム１
０が戻り配管１１を介して接続され、２次主循環
ポンプ９と２次主循環用配管８の蒸気発生器接続
側との間には２次主循環ポンプオーバフローコラ
ム１２が戻り配管１３を介して接続され、各オー
バフローコラム１０，１２により各ポンプ７，９
内の基準液面を一定に保持するようにしている。
１次冷却系及び２次冷却系には、それぞれオーバ
フロータンク１４，１５が設けられ、原子炉１よ
りオーバフローした１次冷却材は１次冷却系オー
バフロータンク１４へ、また２次主循環ポンプオ
ーバフローコラム１２よりオーバフローした２次
冷却材は２次冷却系オーバフロータンク１５へ、
各オーバフロー配管１６，１７を介して導入させ
るようになつている。また、１次冷却系オーバフ
ロータンク１４内の１次冷却材は汲上げ配管１８
を介して原子炉１へ汲上げられ、２次冷却系オー
バフロータンク１５内の２次冷却材は汲上げ配管
１９を介して２次主循環用配管８へ汲上げられ
る。そして１次冷却系汲上げ配管１９及び２次冷
却系オーバフロー配管１７には、それぞれ温度計
２０，２１が取付けてあり、各オーバフロータン
ク１４，１５には液位監視装置２２，２３が取付
けてある。

第２図は前記中間熱交換器３の構造を示すもの
で、これは外タンク２４と内タンク２５とを一体
化して構成されている。

外タンク２４は、外筒２６の両端を球面状に形
成された上、下端板２７，２８にて閉塞して構成
され、外筒２６には第１図の１次冷却系配管２に
接続する１次冷却材流入口２９が、上端板２７に
は２次主循環用配管８に接続する２次冷却材流出
口３０が、下端板２８には第１図の１次主循環用
配管６に接続する１次冷却材流出口３１が、それ
ぞれ設けられている。

また、内タンク２５は、内筒３２の上端を上端
板３３にて閉塞し、下端を球面状に形成された下
端板３４にて閉塞し、更に内筒３３内の下部位置
には中間板３５を取着して構成されている。

前記外タンク２４と内タンク２５との間の空間
は、外筒２６と上端板３３との間、及び外筒２６
と内筒３２との間にそれぞれ取着した仕切壁３
６，３７により３つの独立空間３８，３９，４０
に区画され、特に上端板２７，３３間における最
上部の独立空間３８を２次冷却材上部室としてい
る。また、内タンク２５の下端板３４と中間板３
５との間の空間を２次冷却材下部室４１としてい
る。

前記内タンク２５の内筒３２には、前記独立空
間３９と内タンク２５の内部との間を連通する１
次冷却材流入口４２、及び内タンク２５の内部と
前記独立空間４０との間を連通する１次冷却材流
出口４３が、それぞれ設けられている。

また、外タンク２４の上端板２７、内タンク２
５の上端板３３及び中間板３５の各中心部を貫通
して、第１図の２次冷却系配管４に接続する２次
冷却材流入管４４が設けられ、この流入管４４を
通して２次冷却材ドレンノズル４５が２次冷却材
下部室４１内へ導入されている。

前記内タンク２５の上端板３３と中間板３５と
の間には多数の伝熱管４６…が取着され、これら
の伝熱管４６…を介して前記２次冷却材上部室３
８と２次冷却材下部室４１とを連通させている。

次に、プラント運転時におけるリーク検出につ
いて説明する。プラントの通常運転時、１次冷却
材は１次冷却材流入口２９より独立空間３９内へ
流入し、この空間３９内を上昇して１次冷却材流
入口４９より内タンク２５内へ流入し、このタン
ク２５内を下降して１次冷却材流出口４３より独
立空間４０へ達した後、この空間４０内を再び下
降して１次冷却材流出口３１より流出する。

一方、２次冷却材は２次冷却材流入管４４より
２次冷却材下部室４１内へ流入し、伝熱管４６…
内を上昇して２次冷却材上部室３８へ達し、２次
冷却材流出口３０より流出する。

そこで、プラント運転時において伝熱管４６…
の一部にリークが発生した場合、２次冷却材圧力
は１次冷却材圧力より高圧であるため、内タンク
２５内において２次冷却材が１次冷却材中に混入
することになる。そして、その２次冷却材は１次
冷却材流出口３１より流出して１次主循環用ポン
プ７及び原子炉１を経由して循環するが、１次冷
却系の冷却材のうちリークによつて増量した分は
原子炉１より１次冷却系オーバフロータンク１４
内に貯留され、１次冷却系オーバフロータンク１
４内の液位がその分だけ余計に上昇することにな
る。逆に、２次冷却系においては、２次冷却系オ
ーバフロータンク１５より汲上げられる２次冷却
材が、リーク量に相当する分だけ増量し、２次冷
却系オーバフロータンク１５内の液位がその分だ
け下降することになる。

第３図は中間熱交換器３の伝熱室４６…にリー
クが生じた場合の１次冷却系オーバフロータンク
１４内の液位の経時的変化を示し、第４図は同様
の場合の２次冷却系オーバフロータンク１５内の
液位の経時変化を示すものである。すなわち、各
図中一点鎖線は各冷却系オーバフロータンク１
４，１５内の基準液位を示し、第３図中の実線及
び第４図中の点線はいずれもリーク発生時以後の
液位変化の状態を示している。なお、各冷却系オ
ーバフロータンク１４，１５内の冷却材の基準液
位は温度計２０，２１により検出した冷却材温度
の変化に伴う容量の変動量を各冷却系ごとに設け
られた液位監視装置にフイードバツクしている限
り、一定に保持される。

また、リーク発生時以後における１次冷却系オ
ーバフロータンク１４内の液位上昇率（H₁／
T₂）、及び２次冷却系オーバフロータンク１５内
の液位下降率（H₂／T₂）は、単位時間当りのリー
ク量を示すことになり、これは当然リーク規模に
より異なるものとなるので、リーク発生を早期に
検出することができると同時に、そのリーク規模
を直ちに検出することができる。更に、液位監視
装置２２，２３の測定時間幅T₁，T₂を１点ある
いは複数点設定することにより、プラント通常運
転時及び運転負荷変更時の瞬時的な液位変動によ
る誤動作を防止できるとともに、液位監視装置自
体のもつ誤差幅を考慮して基準液位変動率を設定
することにより、誤検出を未然に防止することが
できる。

以上、実施例にもとづいて説明したように、本
発明に係る熱交換器の伝熱管リーク検出法によれ
ば、伝熱管のリークを早期に検出することがで
き、かつそのリーク規模も直ちに検出することが
でき、原子力プラントの安全性確保に寄与するこ
とができる。

なお、本発明のリーク検出法は、１次冷却系又
は２次冷却系のいずれか一方のみにおけるオーバ
フロータンクの液位検出によつて行なうものとし
てもよいが、第５図のように１次冷却系オーバフ
ロータンク１４内の液位変化と２次冷却系オーバ
フロータンク１５内の液位変化の２信号を同時に
採用するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における高速増殖炉
プラントの系統図、第２図は同実施例における中
間熱交換器の縦断面図、第３図ないし第５図はリ
ーク発生時におけるオーバフロータンク内の液位
変化を示すグラフ図である。 １…原子炉、３…中間熱交換器、５…蒸気発生
器、１４，１５…オーバフロータンク、２０，２
１…温度計、２２，２３…液位監視装置、４６…
伝熱管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱交換器内の伝熱管の外部を通して低圧の冷
   却材を循環させかつその循環流路に１次冷却系オ
   ーバフロータンクを接続するとともに、前記伝熱
   管の内部を通して高圧の冷却材を循環させかつそ
   の循環流路に２次冷却系オーバフロータンクを接
   続した原子炉プラントにおいて、少なくとも一方
   の冷却系のオーバフロータンク内の液位を監視す
   るとともに、その冷却系の循環流路内の温度変化
   を検出し、その温度変化に伴う冷却材の容量変動
   を前記液位監視装置にフイードバツクして通常運
   転時におけるオーバフロータンク内の基準液位を
   一定に保持し、この基準液位に対する液位変動を
   検出することにより前記伝熱管における冷却材の
   リークを検出するようにしたことを特徴とする熱
   交換器の伝熱管リーク検出法。 ２ 前記オーバフロータンク内における冷却材の
   液位の経時的変化を検出することにより、前記伝
   熱管におけるリーク規模を検出するようにしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱交
   換器の伝熱管リーク検出法。