JPS6345534B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉冷却材中の溶存気体分離装置の
改良に関する。

周知の如く、軽水炉型原子力発電所において、
一次系冷却材である水が喪失するような事故等に
際しては、燃料の損傷程度を早く把握することが
重要である。そして、この損傷程度を示す指標の
１つとして、一次系冷却材中の溶存水素濃度が挙
げられる。溶存水素は、燃料被覆管と水との反応
により発生し、水に溶解して溶存気体として存在
する。

ところで、従来、前記した溶存水素濃度を測定
する原子炉冷却材中の溶存気体分離離置として
は、第１図に示すものが知られている。

図中の１は、冷却器であり、この一端側には第
１の弁２₁を介して入口配管３が接続され、他端
側には減圧機構部材４が接続されている。この冷
却器１には、冷却水供給用の入口、出口管５，６
が設けられている。前記減圧機構部材４には、第
２、第３の弁２₂，２₃、第１の脱着部材７₁及び
第４の弁２₄を介してサンプル採取管８が接続さ
れ、この採取管８には第５の弁２₅、第２の脱着
部材７₂及び第６の弁２₆を介して出口配管９が接
続している。また、図中の１０は前記採取管８に
対してバイパスとなる第７の弁２₇を介装したバ
イパス管である。

前述した構造の溶存気体分離装置を用いて、サ
ンプル水中の溶存水素濃度を測定するときは次の
ようにして行なう。まず、サンプル水を入口配管
３より第１の弁２₁を通つて冷却器１へ送る。こ
の冷却器１で常温程度まで冷却した後、サンプル
水を減圧機構部材４へ送り、常圧付近まで減圧す
る。つづいて、第７の弁２₇を閉じ、第２、第３、
第４、第５及び第６の弁２₂，２₃，２₄，２₅，２₆
を“開”の状態で、サンプル水を第２、第３の弁
２₂，２₃、第１の脱着部材７₁、第４の弁２₄、サ
ンプル採取管８、第５の弁２₅、第２の脱着部材
７₂及び第６の弁２₆を通つて出口配管９へ排出す
る。この状態を暫く保つた後、第７の弁２₇を
“開”とし、第３、第４、第５及び第６の弁２₃，
２₄，２₅，２₆を“閉”としてバイパス管１０を
通して出口配管９から排出する。次に、第１、第
２の脱着部材７₁，７₂よりサンプル採取管８を取
り外し、手動により脱ガスし分析計にセツトして
溶存水素濃度をする。

しかしながら、前述した装置は以下に示す欠点
をもつていた。

(1) 事故時、溶存水素濃度が2000Ncc／Kg・H₂O
にも達するような場合には、減圧機構部材４で
減圧された時に、溶存水素が気泡として多量に
発生し、サンプル採取管８で溶存水素濃度測定
用の正確なサンプル採取が期待できない。

(2) 前記(1)で記した減圧を避けるために、減圧機
構部材４をサンプル採取管８より下流側（後段
側）に設置することも考えられるが、この場合
サンプル採取管８を耐圧容器としなければなら
ないため、重量、容積共に大きくなり、取扱い
が困難となる。

(3) 事故時、採取するサンプルは高放射能となつ
ているため、作業者が、サンプル採取管８の取
り外し、運搬、及び分析に際し、放射能を極め
て高く被曝する可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、事
故時、一次冷却材中の溶存水素濃度を正確にかつ
安全に測定することのできる原子炉冷却材中の溶
存気体分離装置を提供することを目的とするもの
である。

以下、本発明の１実施例を第２図を参照して説
明する。

図中の２１は、第１〜第４の開閉弁２２₁〜２
２₄が設けられた２つの流入部、２つの流出部を
有する計量管である。この計量管２１には、第１
の開閉弁２２₁を介して冷却材循環系Ａ（点線部
分）が接続している。この冷却材循環系Ａは、一
端が第５の開閉弁２２₅を介してサンプル点とな
る一次系冷却系統等に接続するサンプル水の入口
配管２３に接続し、他端が第６の開閉弁２２₆を
介して前記第１の開閉弁２２₁に接続する冷却器
２４と、この冷却器２４に取り付けられた冷却水
管２５₁，２５₂及び第１、第６の開閉弁２２₁，
２２₆間に設けられた第１の温度計２６とから構
成されている。なお、サンプル点と第５の開閉弁
２２₅間に液体移送用のポンプを設置しておく。

前記計量管２１には、第２の開閉弁２２₂を介
して純水入口配管２７を具備した純水供給系Ｂ
（一点鎖線）が接続されている。

また、前記計量管２１には、第３の開閉弁２２
_３を介して該計量管２１より十分大きな容積を有
する気水分離器２８が接続されている。この気水
分離器２８には、第７の開閉弁２２₇を介して真
空ポンプ２９、出口配管３０が接続している。前
記気水分離器２８には、第８の開閉弁２２₈を介
して希釈気体送給用の入口配管３１が、第９の開
閉弁２２₉を介して気体配出管３２が夫夫接続さ
れている。前記気水分離器２８の所定の位置に
は、圧力計３３及び第２の温度計３４が設けられ
ている。

更に、前記計量管２１には、第４の開閉弁２２
_４を介してドレン系ｃ（２点鎖線）が接続されてい
る。このドレン系ｃは、一端が第４の開閉弁２２
_４に接続し、他端がドレン配管３５に接続する自
動減圧機構部材３６と、両端が夫々第４の開閉弁
２２₄、ドレン配管３５に接続し前記部材３６に
対してバイパスとなる第10の開閉弁２２₁₀を介装
したバイパス管３７とから構成されている。

次に、前述した構成の装置の動作について説明
する。

まず、第３、第８及び第９の開閉弁２２₃，２
２₈，２２₉を“閉”とし、第７の開閉弁２２₇を
“開”の状態で真空ポンプ２９を作動させ、気水
分離器２８内の気体を出口配管３０より排出す
る。排出先は、事故時装置を連続使用することを
考慮すると、気水分離器２８内の気体が放射性を
有している可能性があるため、図示しない格納容
器等であることが望ましい。つづいて、圧力計３
３により気水分離器２８内が真空になつたことを
確認した後、第７の開閉弁２２₇を“閉”とし、
真空ポンプ２９の作動を停止する。

次に、第１の開閉弁２２₁を“閉”とし、第２、
第４及び第10の開閉弁２２₂，２２₄，２２₁₀を
“開”として純水入口配管２７より純水を送給し、
第２の開閉弁２２₂、計量管２１、第４、第10の
開閉弁２２₄，２２₁₀を経て、ドレン配管３５よ
り純水を前記格納容器等に収容する。ここで、純
水に大きな圧力があるときは、第10の開閉弁２２
₁₀を“閉”とし、自動減圧機構部材３６を通過さ
せる。次いで、純水の通水により配管内が完全に
純水に置換された後、第１、第２、第４の開閉弁
２２₁，２２₂，２２₄を“閉”として計量管２１
内に純水を封入する。ここで、第３の開閉弁２２
_３を“開”とする。この結果、計量管２１内の純
水の一部が第３の開閉弁２２₃を通つて気水分離
器２８内で蒸発し、所定の温度に平衡な水蒸気に
より気水分離器２８内が占められる。なお、この
時の気水分離器２８内の圧力は圧力計３３により
測定される。

次に、第３の開閉弁２２₃を“閉”とし、サン
プル水を、入口配管２３より第５の開閉弁２２₅
を経て冷却器２４に送給する。なお、サンプル水
が十分な圧力を有していない場合は、液体送給用
のポンプを使用する。つづいて、冷却水管２５₁
より冷却水を送給してサンプル水を常温程度まで
冷却する。ひきつづき、第２、第３及び第10の開
閉弁２２₂，２２₃，２２₁₀が“閉”、第５、第６、
第１及び第４の開閉弁２２₅，２２₆，２２₁，２
２₄が“開”の状態でサンプル水を冷却器２４、
計量管２１及び自動減圧機構部材３６を通るよう
に流し、管内をサンプル水で置換する。ここで第
１、第６開閉弁間に設けた第１の温度計２６によ
る温度及びサンプル点における圧力を記録し、後
述操作における計量管２１内のサンプル水量を計
算する。

次に、第１、第４の開閉弁２２₁，２２₄を
“閉”としてサンプル水を計量管２１内に封入す
る。この後、第３の開閉弁２２₃を“開”として
計量管２１内のサンプル水を気水分離器２８内へ
放出する。この際、気水分離器２８内は予め水蒸
気で満たされているため、サンプル水中の内蒸気
となる水分は極く僅かである。このように、先に
気水分離器２８内に水蒸気を満たしておくと、水
蒸気がない全くの真空である場合に比べて、高温
高圧水がフラツシユするときの衝撃が大巾に緩和
されたり、水分蒸発によるサンプル水中の溶解物
質の析出の恐れがないという利点を有する。そし
て、サンプル水に溶存していた水素の殆んど大部
分が、気水分離器２８内で放出され、気水分離器
２８内の圧力を上昇させる。ここで、圧力計３３
及び第２の温度計３４により気水分離器２８内の
圧力、温度を測定し、これらの測定値と前記計量
管２１中のサンプル水量及び気水分離器２８の容
積よりサンプル水中の溶存水素濃度を求める。な
お、サンプル水中の溶存水素濃度が低く、圧力計
３３で示される圧力上昇が低いために測定誤差が
大きくなるような場合には、まず、第８の開閉弁
２２₈を“開”とし、水素以外の気体例えば窒素
を、希釈気体送給用の入口配管３１から気水分離
器２８内に導き、圧力計３３を監視しながら、適
当な倍率に希釈かつ適当な圧力に圧縮する。この
後、第９の開閉弁２２₉を“開”として気体配出
管３２よりガス・クロマトグラフイなどの分析計
に送つて測定する。

サンプル水中の溶存水素濃度測定後、第１、第
４の開閉弁２２₁，２２₄が“閉”、第２、第３の
開閉弁２２₂，２２₃が“開”の状態で純水を純水
入口配管２７から気水分離器２８内にはり込み、
しかる後第３の開閉弁２３₃を“閉”とし、希釈
用気体を入口配管３１から第８の開閉弁２２₈、
気水分離器２８を通つて出口配管３０側へ排出す
る。これを繰り返すことにより気水分離器２８及
び配管の洗浄を行なう。

しかして、前述した構造の溶存気体分離装置に
よれば、従来の如くサンプル採取管を取り外し、
分析計にセツトしてサンプル水中の溶存水素濃度
を測定するのではなく、気水分離器２８に予め純
水を送り込んだ後にサンプル水を気水分離器２８
に導入し、この気水分離器２８内の温度、圧力、
容積及び計量管２１で分取したサンプル水量によ
りサンプル水中の溶存水素濃度を求めるため、該
濃度を正確かつ容易に測定することができるとと
もに、従来の如くサンプル採取管の取り外し等に
伴なう放射能の被曝の恐れも著しく低減すること
ができる。

なお、上記実施例では、冷却器はサンプル水の
入口配管の直後に設置したが、これに限らない。
即ち、冷却器の役割は、高温水がその下流の機器
類に悪影響を及ぼすことを避けることにある。従
つてサンプル水中の溶存水素濃度が非常に高く、
冷却することにより、溶存水素が気泡として発生
する可能性のあるときは、第４の開閉弁２２₄の
下流に冷却器を設置することが望ましい。

また、上記実施例では、気水分離器には圧力計
を１つだけ設けたが、これに限らない。例えば、
計測すべき圧力の範囲が必常に広い場合は、複数
個の圧力計を設ければ、より正確な測定値が得ら
れる。

更に、上記実施例では、希釈気体を第８の開閉
弁を介して導入したが、これに限らない。例え
ば、純水供給管側から第２、第３の開閉弁等を介
して導入すれば、サンプル水中の溶存水素の脱ガ
スがより一層行なえる。

更には、上記実施例において用いた開閉弁を
夫々空気作動弁とすることにより、一連の操作を
マイクロ・コンピユータによる自動化とすること
が非常に簡単になる。

以上詳述した如く本発明によれば、事故時、一
次冷却材中の溶存水素濃度を正確かつ安全に測定
するとともに、自動化も容易な原子炉冷却材中の
溶存気体分離装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉冷却材中の溶存気体分離
装置の平面図、第２図は本発明の一実施である原
子炉冷却材中の溶存気体分離装置の平面図であ
る。 ２１……計量管、２２₁〜２２₁₀……開閉弁、
２３……入口配管、２４……冷却器、２６，３４
……温度計、２７……純水入口配管、２８……気
水分離器、２９……真空ポンプ、３３……圧力
計、３６……自動減圧機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷却材循環系に第１の開閉弁を介して接続さ
   れた計量管と、この計量管に第２の開閉弁を介し
   て接続された純水供給系と、前記計量管に第３の
   開閉弁を介して接続され、真空ポンプを有する気
   水分離器と、この気水分離器に取り付けられた圧
   力計及び温度計と、前記計量管に第４の開閉弁を
   介して接続されたドレン系とを具備し、前記気水
   分離器の容積を計量管の容積よりも大きくしたこ
   とを特徴とする原子炉冷却材中の溶存気体分離装
   置。