JP2000507697A - 漏洩検出装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、原子力プラントにおける漏洩検出ならびに漏洩位置検出のために、被検出物質の透過が可能なマニホルド（２）と、該マニホルドに連結されたポンプ（３）および前記被検出物質用のセンサ（５）を備えている漏洩検出装置および方法に関するものである。センサ（５）に放射能検出器を備えるか、あるいは、センサ（５）の上流側において分岐管（１２）を分岐し、この分岐管（１２）に放射能検出器（７）を連結する。放射性物質がマニホルド（２）に到達し、その内部に侵入すると、放射性物質の検出器（７）への到達時間より漏洩位置を推量する。

Description

【発明の詳細な説明】 漏洩検出装置および方法 本発明は、原子力プラント、特にその配管系における漏洩検出ならびに漏洩位 置測定に用いられる装置で、被検出物質の透過が可能なマニホルドと、これに連 結されたポンプおよび被検出物質用のセンサを備えた装置に関する。 本発明はまた、原子力プラント、特にその配管系における漏洩検出ならびに漏 洩位置測定方法に関する。 ドイツ特許第２４３１９０７号明細書に、漏洩検出ならびに漏洩位置測定用装 置が開示されている。この装置には被検出物質が透過可能なマニホルドが組み込 まれている。このマニホルドにはポンプが連結されており、このポンプによって マニホルドの中に輸送媒体、例えば空気が連続的に送られる。マニホルドの終端 側には少なくとも１個のセンサが配されており、このセンサによってマニホルド に侵入した物質が検出される。 ヨーロッパ特許第０１７５２１９号明細書により、上記のマニホルドの特殊な 構成が知られている。それによれば、焼結金属によって形成することのできる透 過部が間隔を置いて配されており、これらの透過部と透過部との間の配管は非透 過性である。 本発明の課題は、公知の漏洩検出ならびに漏洩位置測定用装置を改良して、第 2の異なる漏洩検出を可能にすることにある。これによってより信頼性の高い漏 洩検出ならびに漏洩位置測定を保証しようとするものである。さらにこれに関連 した方法を提供しようとするものである。 好適な装置を提供するという上記の課題は、本発明の第１の実施態様により、 物質の放射能を検出する検出器をセンサに含む構成とする、あるいはセンサをこ のような検出器とすることによって解決される。 このようにして、放射能を検出することによって漏洩検出ならびに漏洩位置測 定を行うことが可能となる。 好適な装置を提供するという上記の課題は、本発明の第２の実施態様により、 流れ方向においてセンサの上流側に分岐管を分岐させ、この分岐管に放射能を検 出する検出器を組み込むことによって解決される。 この検出器はガンマ線検出器とすることができる。この場合透過物質の最大濃 度のみならず透過物質の最大放射能が求められ、漏洩検出ならびに漏洩位置測定 に利用される。これによって漏洩位置測定用に２つの冗長装置が備えられること になる。 本発明による漏洩検出ならびに漏洩位置測定用の装置の好適な実施態様は従属 請求項に記載されている。 例えば、マニホルドに間隔をおいて開口部を配列し、これらの開口部に逆止め 弁を組み込む。これらの逆止め弁は、所定の圧力を下回る時には開放され、それ 以外は閉鎖されるように設定される。 センサを備えた配管の入口部分を弁によって閉鎖し、放射能検出器に前置接続 された吸上げポンプを投入すると、これらの逆止め弁は所定の圧力を下回ると開 放される。逆止め弁の開放と放射能検出器の応動との間に経過した時間間隔から 、マニホルド内の既知の流速を用いて漏洩位置を求めることができる。 好ましいことに、漏洩位置が二種類の方法で測定できるので、信頼性の高い結 果が保証されることになる。 原子力プラントにおける漏洩検出ならびに漏洩位置測定に対して好適な方法を 提供するという課題は、本発明によれば、プラントよりマニホルド内へ侵入する 物質の放射能を測定することにより解決される。 漏洩位置は、例えば、マニホルド内の流速が既知であればマニホルド内の水撃 作用と放射能検出器の応動時点との間の時間間隔から求めることができる。上記 の水撃作用は、特に少なくとも１個の逆止め弁が開くことにより引き起こされる ものである。 本発明による漏洩検出ならびに漏洩位置測定用装置とその検出方法の実施例を 、図面により詳細に説明する。 図１は、逆止め弁を備えない装置の実施形態であり、図２は、逆止め弁を備え た装置の実施形態である。 図１は、例えば、放射能をもつ一次冷却水が流れる原子力発電所の配管系Ｒに 沿って、漏洩検出ならびに漏洩位置測定用装置のマニホルド２が据え付けられて いる状態を示す。図示したマニホルド２は、気体に対して透過性の多孔質の焼結 金属部１を備えており、その他の部分は気体に対して非透過性の金属により形成 されている。多孔質の焼結金属部１は、例えば0.5ｍの間隔でマニホルド２に組 み込まれている。 漏洩検出ならびに漏洩位置測定用装置は、従来の装置と同様に、マニホルド２ の入口に輸送ガスを供給するためのポンプ３が配されており、マニホルド２の出 口には、マニホルド２に透過する被検出物質用のセンサ５が備えられている。被 検出物質は、例えばセンサが湿度計であれば湿気（水分）とすることもできる。 本発明の装置の第１の実施形態では、センサ５として被検出物質の放射能を検 出する検出器、例えばガンマ線検出器が設置される。このとき、被検出物質は放 射能によって検知される。 第２の実施態様では、流れ方向においてセンサ５の上流側に分岐管１２を分岐 させ、この分岐管１２に放射能を検出する検出器７を接続する。 この検出器７は、例えばガンマ線検出器とする。マニホルド２に大きな負圧を 生じさせるために、分岐管１２に吸上げポンプ８が組み込まれ、その前段に弁Ｖ ２が接続される。流れ方向にポンプ３の後方には、マニホルド２を始端側で閉鎖 するため別の弁Ｖ１を配することができる。 マニホルド２の始端側には較正モジュール４が配されており、この較正モジュ ールによって、センサ５と検出器７を較正するための試験用ガスが所定の方法で マニホルド２へ供給される。またマニホルド２には、マニホルド２内の流速を調 整するための調整モジュール６が接続されている。 放射能を測定する検出器７は、容積が例えば１乃至１０リットルの貯蔵容器１ １の内部に組み込まれている。分岐管１２はこの貯蔵容器１１に開口している。 貯蔵容器１１からは、図示しない過圧弁を備えることのできる排出管が引き出さ れており、場合によっては原子力発電所の格納容器への戻り配管へと導かれる。 図２は、図１に示した漏洩検出ならびに漏洩位置測定用装置の異なる実施形態 を示すもので、図１の実施形態の構成要素がすべて含まれ、さらに複数の逆止め 弁９が追加されている。これらの逆止め弁は、マニホルド２に等間隔で、例えば 2ｍ間隔で組み込まれている。これらの逆止め弁９は、最小圧力を下回ると開放 され、制御された吸入部、例えば１mm²の断面積をもった円形の開口部によって 、マニホルド２とマニホルド２の下部の空間領域との間の十分な連結を図ってい る。このほか、図２の実施形態では、配管系Ｒとマニホルド２を覆う熱絶縁体１ ０が備えられており、逆止め弁９はこの熱絶縁体１０から突出している。 漏洩検出ならびに漏洩位置測定に用いられている従来の方法は、本発明によっ て以下のように有利に補足される。 マニホルド２は流れ方向に見て始端側が弁Ｖ１により閉鎖されている。つづい て、吸上げポンプ８を起動する。吸上げポンプ８によって吸入された空気が貯蔵 容器１１へと流れ、検出器７により放射能の測定が行われる。配管系Ｒから漏洩 が生じると、放射能を持った流体、例えば一次冷却水が流出し、配管系Ｒの下部 、特に熱絶縁体１０の下部の空間、したがって吸入される空気中の蒸気量が大幅 に上昇する。放射能は、例えば原子炉の炉心での¹⁶Ｎの反応により生じる原子崩 壊数が毎秒5.2×10¹²回、すなわち5.2×10¹²Bqに達する。検出器７までの輸送時 間の30secと計測時間の10secを考慮すると、放射能は同位元素の半減期に応じて 低下（例えば¹⁶Ｎの場合には１×10¹¹Bqとなる）するが、被測定用空気とともに 十分多量の水蒸気が吸引される限り、漏洩を検知するには十分な量である。従来 のマニホルド２に備えられた通常の焼結金属部１は、組み込まれているセンサ５ のみのために設計されており、その多孔質の孔の大きさは、例えば0.5μと微細 である。センサ５における物質あるいは湿気の測定を損なわない限りにおいて孔 の大きさを最適化し、例えば１μまで大きくすれば、検出器７による放射能の検 出が可能となる。勿論、この場合、センサ５による測定において、漏洩位置の測 定を損なう恐れのある過度な負圧や、それに起因する過度な連続吸引を回避する ために、マニホルド２の内部の流速を低下させることが場合によっては必要とな る。 マニホルド２の吸入口が微細なために生じる問題は、前述の逆止め弁９を用い ることによって回避される。 湿度センサ５を用いての漏洩位置の測定が、マニホルド２の内部の負圧が周囲 に対して微少であるという条件下で行われている限り、逆止め弁９は投入されな い。したがって、センサ５の測定値をもとにして得られる検出、位置測定は何ら 影響を受けないこととなる。 吸上げポンプ８を運転し、弁Ｖ１を閉じると、マニホルド２内の負圧が低下し 、急速に逆止め弁９の作動しきい値以下に下がる。したがって逆止め弁９が開き 、検出器７へ十分多量の空気が流れることになり、放射能の測定が可能となる。 漏洩は位置的に限定されるので、このとき常に、すべての逆止め弁９からの流れ が集められ、空気と蒸気の混合物として検出器７へ導かれる。このとき、空気の 流れは十分な容積を持つ貯蔵容器１１の中へと導かれる。そこで全容積の放射能 が検出器７によってまとめて検出される。 マニホルド２内の水撃作用により検知可能な逆止め弁９の開放時点と、放射化 された蒸気が検出器７へ到達する時点との間に、一定の輪送時間Ｔが経過する。 水撃作用の検知のために適当なセンサを設けることができる。輪送時間Ｔは主と して漏洩位置に隣接するマニホルド２の位置と検出器７との間の距離Ｘに関係し ている。適当な較正を行うことによって、時間Ｔから距離Ｘを求めることができ る。これはマニホルド２に沿っての全体の流れがほぼ一定の場合には簡単である が、流れが一定でない場合にもＴ（Ｘ）の直線的な関係が適用される。 検出ならびに位置測定を成功裏に終了した後、この測定手順は、ポンプ３によ ってマニホルド２を予め洗浄すれば、周期的に繰り返すことができる。 マニホルド２の複数の開口に逆止め弁９が組み込まれている場合には、単位時 間当たりの質量流量が同一となるように、開口の大きさをマニホルド２に沿って 変化させることが効果的である。この効果は、開口の断面積がすべて同一の場合 には自動的に得られるものではない。なんとなれば、吸上げポンプ８の近くでは 、最も遠く離れた位置にある逆止め弁９の近くに比べて、より大きな負圧が生じ るからである。したがって、吸上げポンプ８の近くにある吸入部は、より小さな 開口を備えるべきであり、距離が増すにしたがい漸次開口が大きくなるように選 定されるべきである。 逆止め弁９が組み込まれていない場合は、必要に応じて、マニホルド２の弁Ｖ 1を短時間開放して、マニホルド２に吸引される蒸気の輪送速度を早めることに よって、必要な輸送時間を得ることができる。これにより、全体として以下の処 置がとられる。すなわち、マニホルド２の弁Ｖ１を閉鎖し、分岐管１２の弁Ｖ２ を開放した後吸上げポンプ８を起動し、所望の最終値となるようにマニホルド２ の負圧を調整する。その後マニホルド２の弁Ｖ１を短時間開放して、十分多量の 物質、特に蒸気を可能な限りより短い輪送時間で貯蔵容器１１へと到達させる。 貯蔵容器では、検出器７を用いて、例えば単位時間当たりのパルスの合計数を検 出することにより、放射能を時間の関数として連続的に測定する。 上記の方法を用いることにより、十分多量の物質、例えば水蒸気が漏洩検出用 に吸引される。同位元素¹⁶Ｎが発生してから検出器７へ入るまでに、例えば全体 で40secが経過した場合、１ｍ³の一次冷却水には、まだ１×10¹¹Bqの放射能が存 在する。したがって、検出器７の効率が0.1（すなわち10回の原子崩壊毎に１回 検出）、測定時間が10sec（すなわち同位元素の発生後30〜40secの間で測定）の 場合には、１×10^-9ｍ³、すなわち１mgの一次冷却水が流れれば、100パルスの信 号が得られる。これは十分高い信号である。 マニホルド２の負圧が0.8barの場合、平均速度が５cm/sec、マニホルド２の内 径が0.3cmで、９個の焼結金属部１が備えられているとき、1.4cm³/secの体積流 量が得られる。0.5mの間隔をおいて配された２個の焼結金属部１が漏洩に関与し た場合、体積流量は0.3cm³/secとなり、１回の測定時間10secにおける測定容積 は３cm³となる。漏洩が発生して、例えば100kg/hで漏出し、熱絶縁体１０の下部 の¹⁶Ｎを含んだ一次冷却水の蒸気が50％の飽和濃度に達した場合を仮定すると、 マニホルド２の内部の空気１cm³にはおよそ0.5mgの水蒸気が含まれる。上述の測 定容積には１mg以上の水蒸気が含まれるので、検出が可能となる。 焼結金属部１の孔の大きさを0.5μから１μへと上げれば、体積流量は３倍上 昇する。これにより濃度がより低い蒸気を検出する場合にも十分な量となる。 センサ５自体が放射能を検出する検出器である場合には、分岐管１２に組み込 む代わりに直接マニホルド２に組み込む点を除いて、この検出器を検出器７と同 一の方法で組み込み、作動させればよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．原子力プラント、特に原子力プラントの配管系（Ｒ）における漏洩検出なら びに漏洩位置検出に用いられる装置で、被検出物質の透過が可能なマニホルド（ ２）と、このマニホルドに連結されたポンプ（３）および被検出物質用のセンサ （５）を備えている漏洩検出装置において、 前記センサ（５）が、放射能検出用の検出器を備えるか、あるいは放射能検出 用の検出器として構成されることを特徴とする漏洩検出装置。 ２．原子力プラント、特に原子力プラントの配管系（Ｒ）における漏洩検出なら びに漏洩位置検出に用いられる装置で、被検出物質の透過が可能なマニホルド（ ２）と、該マニホルドに連結されたポンプ（３）および前記被検出物質用のセン サ（５）を備えている漏洩検出装置において、 流れ方向においてセンサ（５）の上流側で分岐管（１２）が分岐され、該分岐 管（１２）に放射能検出器（７）が連結されていることを特徴とする漏洩検出装 置。 ３．放射能検出器（７）に吸上げポンプ（８）が付設されていることを特徴とす る請求項１または２記載の漏洩検出装置。 ４．放射能検出器（７）が貯蔵容器（１１）の内部に配されていることを特徴と する請求項１乃至３のいずれか１つに記載の漏洩検出装置。 ５．流れ方向においてマニホルド（２）の上流側に弁（Ｖ１）が配されているこ とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の漏洩検出装置。 ６．マニホルド（２）に複数の開口部が間隔をおいて配され、これら開口部に、 所定の圧力を下回ったときに開放される逆止め弁（９）が配されていることを特 徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の漏洩検出装置。 ７．原子力プラント、特に原子力プラントの配管系（Ｒ）における漏洩検出なら びに漏洩位置検出に用いられる方法において、前記プラントよりマニホルド（２ ）へ侵入する物質の放射能を測定することを特徴とする漏洩検出方法。 ８．マニホルド（２）の水撃作用発生時点と放射能検出器（５，７）の応動時点 との時間間隔から、マニホルド（２）内の既知の流速を用いて、漏洩位置を定め ることを特徴とする請求項７記載の漏洩検出方法。 ９．マニホルド（２）の水撃作用が、少なくとも１個の逆止め弁（９）の開放に より引き起こされることを特徴とする請求項８記載の漏洩検出方法。