JPH04204033A

JPH04204033A - 溶存ガス分離・採取装置

Info

Publication number: JPH04204033A
Application number: JP2330169A
Authority: JP
Inventors: Masami Koike; 正実小池; Keiichi Kondo; 近藤　啓一; Sadatake Takahashi; 高橋　勘丈; Sukenobu Arai; 荒井　佐悦; Takashi Koseki; 小関　高志
Original assignee: Nikkiso Co Ltd; Kyushu Electric Power Co Inc
Current assignee: Nikkiso Co Ltd; Kyushu Electric Power Co Inc
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-24
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: JP2635815B2

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〕この発明は、原子力発電プラントにおける原子炉冷却水
のガス分離・採取を自動的に行うことができる溶存ガス
分離・採取装置に関する。

〔従来の技術〕

原子炉冷却水に含まれる希ガスや溶存水素を測定するた
め、ガスの分離作業が行われる。

一般に、この種のガス分離作業は、工学的に放散といわ
れる操作であり、第４図（ａ）〜（Ｃ）に示すプロセス
によって行われる。しかるに、第４図（ａ）〜　（ｃ）
において、参照符号１０はサンプルベッセル、１２はガ
ラス球を示し、これらサンプルベッセル１０とガラス球
１２とは、ガス分離系１４に直列に接続される。なお、
サンプルベッセル１０は、入口管部と出口管部に開閉弁
１６．１６がそれぞれ設けられ、さらにコネクタ１８．
１８を介してガス分離系１４に着脱自在に接続される。

なお、サンプルベッセル１０の下流側はドレン系１４ａ
とし、またガラス球１２の上流側は真空引き系１４ｂと
して設定され、前記ドレン系１４ａの一部とガラス球１
２に対し、それぞれシリンジ２０．２２が接続可能に配
置される。また、前記ガス分離系１４には適宜切換弁２
４，２６．２８が接続配置されている。

まず、第４図（ａ）は加圧溶解工程（初期状態）であり
、放散を加えない前の初期状態を余す。すなわち、この
状態においては、予めサンプル採取系に接続してサンプ
ル水を採取したサンプルベッセル１０をコネクタ１８゜
１８を介してガス分離系１４に接続する。この時のガス
分離系１４は、サンプルベッセル１０とガラス球１２と
の間に設けた切換弁２６およびドレン系１４ａに設けた
切換弁２８をそれぞれ遮断すると共に真空引き系１４ｂ
に設けた切換弁２４を開放操作し、真空引き系１４ｂに
よりガラス球１２内の真空引きを行う。この場合、サン
プルベッセル１０内には、既にサンプル水が加圧状態に
貯留されている。そして、サンプルベッセル１０内の気
体は完全にサンプル水に溶解している。これは、加圧作
用により、気体溶解度が大気圧または負圧下におけると
きの溶解度より大きくなっているからである。例えば、
Ｈ２２０〜３ＯＮＣＣ／ｋｇＨ２０ての飽和加圧圧力は
、２　ｋｇ／ｃｏ？程度であり、減圧後のサンプルは１
０ｋｇ／ｃｄあるために十分な溶解度か得られる。

次に、第４図（ｂ）は、フラッジユニ程を示す。この場
合、前記切換弁２４を遮断してサンプルベッセル１０の
開閉弁１６．１６をコネクタ１ｓ、ｉｓ側と連通ずるよ
う開放し、前記切換弁２６を開放操作する。これにより
、サンプルベッセル１０内のサンプル水はガラス球１２
内ヘフラツシユされる。この場合のガス放散の要素は、
■通気攪拌と、■気液接触拡散とから成り立っている。

通常、通気攪拌とは、気体を液中にスパージャ等で注入
した時にアジテータ等で攪拌し、拡散効果を増加させる
操作をいうが、この場合も同様の効果を示すので同等に
取り扱える。

そこで、通気攪拌の場合、ガス拡散速度は、気泡の径に
よることが知られている。例えば、ガス吸収の場合、気
泡径が微少と考えられる装置の吸収係数が小さくなって
いる。これらの効果因子としては、主として吸収係数、
滞留時間、接触面積の３要素が挙げられる。しかるに、
前記吸収係数の増加は、第５図に示すように気泡径の微
細化により必ずしも増加するわけではないが、漸増傾向
にあるといえる。また、ガス吸収係数の増加は、気泡の
滞留時間の増加および単位体積当りの表面積の増加によ
るところが大きい。

一方、通気攪拌の場合に生じる物質移動の大部分は、気
泡が細分化され、新しい気泡表面が生成する短時間中に
起り、気泡上昇に伴う物質移動は少ないといわれている
。

以上の状態から、希ガス分離操作においては、測定上許
容される時間内で気泡を滞留させ、そして気泡発生を極
力多く行うことによリ、分離効果の増大が期待できる。

さらに、フラッジユニ程の後半は、サンプル水がガラス
球１２内へ移動しているため、その接触界面での物質移
動が起生ずる。しかし、攪拌系の種類により拡散効果が
大きく異なることを考慮すれば、この場合の物質移動の
効果は、前記通気攪拌効果に比べて小さいと考えられる
。

次ニ、第４図（ｃ’）は、パブリング工程を示す。フラ
ッジユニ程の後、切換弁２８をシリンジ２０と連通ずる
よう切換え、シリンジ２０によりサンプルベッセル１０
ヘエア注入を数回繰り返す。これにより、サンプルベ・
ソセル１０内よりガラス球１２内へのバブリングが行わ
れ、通気攪拌によるガス拡散効果が得られる。

以上の工程を経て、ガラス球１２内にサンプル水から分
離したガスを確実に捕集することができる。従って、前
記パブリング工程終了後は、切換弁２６を遮断すると共
に切換弁２８によりドレン系１４ａを開放して、サンプ
ルベッセル１０内のサンプル水を排ａし、次いで切換弁
２６を開放してガラス球１２内の水位を所定のレベルま
で下げ、再び切換弁２６を遮断する。このようにして、
別に設けたバイアルを適宜シリンジで減圧し、一方ガラ
ス球１２ヘシリンジ２２の針を挿入し、力゛ラス球１２
内のガスを採取してこれをバイアルへ注入し、分析試料
として保存する。あるいは、シリンジ２２てガラス球１
２内のガスの適量を採取してガスクロ分析に供すること
ができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した従来のサンプル水からの溶存ガス分離・採取装
置によれば、まずサンプル採取系からサンプル水を採取
したサンプルベッセルを手作業によりガス分離系に移動
させ、そしてガス分離系では前述した各工程を手作業に
より操作し、・しかも分離・採取したガスはシリンジを
使用してそれぞれ手作業により分析に供する。従って、
従来の装置では、特にサンプル水が原子力発電プラント
における原子炉冷却水である場合には、半減期の短い核
種サンプルを採取するために被曝の危険が大きく、安全
のためには操作を迅速に行う必要があり、しかも全て手
作業による場合は作業も煩雑となることから熟練を要す
る等の問題かある。従って、作業者の個人差によってガ
ス分離の状態が異なり、これにより分析結果に誤差が生
じる難点がある。さらに、従来の装置では、真空ポンプ
やアスピレータ等の付帯設備を必要とするばかりでなく
、作業的にも全ての操作を自動化することは到底困難で
ある。

そこで、本発明の目的は、サンプル水の採取から溶存ガ
スの分離および分離されたガスの採取に至るまでの全て
の作業を自動化し、これにより作業性の改善と共に作業
者に対する被曝の危険性を十分低減して、安全性を向上
させた溶存ガス分離・採取装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る溶存ガス分離・採取装置は、外部操作可能
なピストンを備えたガス分離シリンダを設け、このガス
分離シリンダ゛のピストンで画成された一方の画室に対
しサンプル採取系とコネクタを介して接続する入口管お
よび出口管を開閉弁を介して接続すると共に外部より空
気を供給するフィルタを備えた給気管を接続し、前記ガ
ス分離シリンダの中位部に分離されたガスを所要の容器
に採取するための採取管を開閉弁を介して連通接続し、
さらに前記ピストンで画成されたガス分離シリンダの他
方の画室に対し前記採取管に分岐接続される分岐管を開
閉弁を介して連通接続すると共に外部への排気を行うた
めの排気管を接続し、前記ガス分離シリンダのピストン
の外部操作と各開閉弁の開閉操作を自動的に行う制御系
を設けることを特徴とする。

前記の溶存ガス分離・採取装置において、ガス分離シリ
′ンダのピストンは、前記一方の画室を拡大する方向に
操作して該画室および採取管に接続される容器の内部を
減圧し、次いで前記画室内にサンプル水を導入し、さら
に前記画室を拡大する方向にピストンを操作することに
より画室内のサンプル水に対するフラッシュおよびバブ
リングを行ってサンプル水の溶存ガス分離を行うよう構
成する。

また、ガス分離シリンダのピストンは、前記一方の画室
内でサンプル水の溶存ガス分離を行った後、前記一方の
画室を縮小する方向に操作して該画室の内部を加圧し、
前記画室内の分離ガスを採取管に接続される容器の内部
に導入するよう構成する。

〔作用〕

本発明に係る溶存ガス分離・採取装置によれば、ガス分
離シリンダのピストンを、最初前記一方の画室に対し接
続された入口管および出口管の開閉弁を閉しかつ採取管
の開閉弁も閉じた状態で、前記一方の画室を拡大する方
向に操作することにより該画室の内部か減圧され、その
後採取管の開閉弁を開放することにより採取管に接続さ
れる容器の内部を減圧し、次いで前記入口管の開閉弁を
開放することにより前記画室内にサンプル水を導入し、
しかる後前記入口管の開閉弁を閉じてさらに前記画室を
拡大する方向にピストンを操作することにより画室内の
サンプル水に対するフラッシュおよびバブリングを行っ
てサンプル水の溶存ガス分離を行うことができる。

また、前記一方の画室内でサンプル水の溶存ガス分離を
行った後、前記一方の画室を縮小する方向に前記ピスト
ンを操作することにより該画室の内部が加圧され、前記
画室内の分離ガスを採取管に接続される容器の内部に導
入することができる。

このような、ガス分離シリンダのピストンの外部操作と
各開閉弁の開閉操作を所要の制御系により自動的に行う
ことにより、作業性および安全性に優れしかも精度の高
い溶存ガス分離・採取を容易に達成することができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る溶存ガス分離・採取装置の実施例に
つき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る溶存ガス分離・採取装置の一実
施例を示す系統図である。第１図において、参照符号３
０は母液系を示し、この母液系３０に減圧装置３２を設
けてその下流側にサンプル採取系３４が分岐接続されて
いる。そして、このサンプル採取系３４には、洗浄液供
給系３６との切換え接続を行うことができる外部切換弁
装置３８を設け、さらにコネクタ４０．４０を介してガ
ス分離・−採取装置４２に接続されている。

しかるに、このガス分離・採取装置４２は、ガス分離シ
リンダ４４を備え、このガス分離シリンダ４４に対し前
記コネクタ４０．４０と接続してサンプル水を導入しか
つ排出する入口管４６と出口管４８がそれぞれ開閉弁５
０．５２を介して連通接続される。このガス分離シリン
ダ４４は、第２図に詳細に示すように、内部にピストン
５４を有し、このピストン５４はピストンロッド５６を
介してシリンダ４４の上部に設けたエアシリンダ５８に
より、適宜上下方向に操作可能に構成される。そして、
このガス分離シリンダ４４のピストン５４により仕切ら
れた下方の画室６０ａには、下部に前記入口管４６と接
続する開口６２が設けられ、またその外周部に前記出口
管４８と接続する開口６４かそれぞれ設けられ、さらに
前記開口６４と同様にして外部より空気を供給するフィ
ルタ６５を備えた給気管６６と接続する開口（図示せず
）か適宜設けられる。

また、前記ガス分離シリンダ４４の中位部には、分離さ
れたガスをバイアル６８に採取するための採取管７０を
接続する開ロア２か設けられる。

さらに、ガス分離シリンダ４４のピストン５４により仕
切られた上方の画室６０ｂには、上部に前記採取管７０
より分岐された分岐管７４と接続する開口アロが設けら
れ、そして外部への排気を行う（通常ドレンタンクと連
通させる）ための排気管７８と接続する開口（図示せず
）が前記開口アロと同様に設けられる。

なお、前記採取管７０および分岐管７４には、それぞれ
開閉弁８０．８２が設けられ、また給気管６６および排
気管７８には、それぞれ逆止弁８４．８６か設けられる
。そして、前記開閉弁８０．８２は電気信号系により制
御され、また前記開閉弁５０．５２並びにエアシリンダ
５８はそれぞれ空気信号系により制御されるよう構成さ
れている。さらに、外部切換弁３８を構成する各開閉弁
８８．　９０も、空気信号系により制御されるよう構成
されている（第１図参照）。また、第１図において、参
照符号９２は、前記各開閉弁の開閉制御を電気信号系に
よりシーケンシャルに行うプログラマブルコントローラ
９４を備えた制御盤を示す。

次に、前記構成からなる溶存ガス分離・採取装置の動作
につき、第３図（ａ）〜（ｈ）に示すガス分離シリンダ
４４の動作状態を参照しながら説明する。

■バイアルの真空引き工程第３図（ａ）において、サンプル採取系３４と連通ずる
入口管４６および出口管４８に設けた開閉弁５０．５２
を閉じると共に採取管７０の開閉弁８０も閉じた状態で
、分岐管７４の開閉弁８２を開放する。次いて、ガス分
離シリンダ４４のピストン５４をその中位部より若干下
方へ下降させる。これにより、前記ガス分離シリンダ４
４の上部画室６０ｂに連通ずるバイアル６８の吸気か行
われる。

その後、直ちに分岐管７４の開閉弁８２を閉じる。

■サンプル水の導入工程第３図（ｂ）において、前記工程に引き続き、サンプル
採取系３４と連通ずる入口管４６および出口管４８に設
けた開閉弁５０．５２を開放する。この時、外部切換弁
３８は、サンプル水の母液系３０と接続される。このよ
うにして、ガス分離シリンダ４４の下部画室６０ａにサ
ンプル水か導入される。

■サンプル水の封入工程第３図（ｃ）において、前記工程に引き続き、サンプル
採取系３４と連通ずる入口管４６および出口管４８に設
けた開閉弁５０．５２を閉じる。これにより、ガス分離
シリンダ４４の下部画室６０ａにサンプル水が封入され
る。

■フラッシュおよびパブリング工程第３図（ｄ）において、前記工程に引き続き、ガス分離
シリンダ４４のピストン５４を十分上昇させる。この時
、ガス分離シリンダ４４の上部画室６０ｂの余剰ガスは
排気管７８を介して排出される。これに対し、前記ガス
分離シリンダ４４の下部画室６０ａは、容積の拡大に伴
いフラッシュが行われると共に、給気管６６よりフィル
タ６５を介して清浄な外部空気が導入されてバブリング
か行われる。

このようにして、前記ガス分離シリンダ４４の下部画室
６０ａの上方にはサンプル水の溶存ガスか分離されて滞
留する。

■バイアルへの分離ガス採取工程第３図（ｅｊ　において、前記工程に引き続き、採取管
７０の開閉弁８０を開放させて、ガス分離シリンダ４４
のピストン５４を若干下降させる。これにより、予め吸
気保持されたバイアル６８の内部にサンプル水から分離
され溶存ガスが円滑に注入される。このようにして、バ
イアル６８にガスサンプルを注入後、直ちに採取管７０
の開閉弁８０を閉じる。

■サンプルの排出工程第３図（［）において、前記工程に引き続き、ガス分離
シリンダ４４のピストン５４をさらに下降させると共に
、ピストン５４か前記ガス分離シリンダ４４の中位部に
設けた採取管７０と接続する開ロア２を閉塞した際、サ
ンプル採取系−３４と連通ずる出口管４８に設けた開閉
弁５２のみを開放する。この結果、前記ピストン５４の
下降と共にガス分離シリンダ４４の下部画室６０ａ内の
残留サンプルを出口管４８へ排出する。

■洗浄工程第３図（ｇ）において、前記工程に引き続き、外部切換
弁３８を洗浄液供給系３６と接続するよう切換え操作し
た後、サンプル採取系３４と連通ずる入口管４６に設け
た開閉弁５０を開放する。これにより、ガス分離シリン
ダ４４の下部画室６０ａ内へ洗浄液が供給されてその内
部を洗浄する。なお、この時、バイアルに対する採取管
７０および分岐管７４に設けた各開閉弁８０．８２も開
放させる。

■完了第３図（ｈ）において、前記の洗浄工程が終了し、サン
プル採取系３４と連通ずる入口管４６および出口管４８
に設けた開閉弁５０゜５２を閉じると共に採取管７０お
よび分岐管７４に設けた各開閉弁８０．８２も閉じる。

そして、前記採取管７０に新たなバイアル６８を接続し
、外部切換弁３８を母液系３０と接続するよう切換え操
作すれば、一連のガス分離・採取作業を完了し、次回の
ガス分離・採取作業に備えることができる。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
ガス分離・採取装置４２を単体のユニットとして構成し
、これを直接サンプル採取系３４へ着脱自在に接続し、
前述した■〜■の各工程における弁の開閉制御並びにエ
アシリンダ５８の操作を全て制御盤９２において予めプ
ログラム設定した制御内容に基づいてシーケンシャルに
自動制御することができる。従って、作業者が手作業を
必要とするのは、前記ガス分離・採取装置の着脱、制御
盤との電気信号系および空気信号系との接続、バイアル
の着脱ぐらいてあり、その他の操作は全て自動化するこ
とができ、作業性の改善と共に作業能率および安全性の
向上を達成することができる。

また、前記ガス分離・採取装置は、極めて小型に構成す
ることかできるため、サンプル採取系に恒設化すること
ができると共に既設のプラントに対してもスペースの制
約を受けることなく設置することが可能である。そして
、真空ポンプ等の負圧ラインもしくは負圧設備を必要と
しないため、既設のプラントに対し低コストに設置して
、その作業性を著しく改善することができる。

さらに、本発明によれば、ガス分離および採取操作のほ
ぼ全工程を自動化することができることから、従来のよ
うに作業者の個人的技量の差による測定精度のばらつき
を防止して常に精度の高い分析を実現することができる
ばかりでなく、操作時間の短縮も極めて容易となり、こ
の結果短寿命核種の分析も有利に達成することができる
等、この種ガス分離・採取装置の性能の向上に寄与する
効果は極めて大きい。

以上、本発明の好適な実施例について説明したか、本発
明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得るこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明に係る溶存ガス分離・採取装置の一実施
例を示す系統図、第２図は第１図に示すガス分離シリン
ダの詳細構造を示す要部断面側面図、第３図（ａ）〜　
（ｈ）は本発明に係る溶存ガス分離・採取装置の各工程
における動作状態説明図、第４図（ａ）〜　（ｃ）は従
来の原子力発電プラントにおける原子炉冷却水の典型的
なガス分離・採取作業の各工程を示す動作状態説明図、
第５図は気泡径と吸収係数との関係の一例を示す特性線
図である。３０・・・母液系　　　　　３２・・・減圧装置３４・
・・サンプル採取系　３６・・・洗浄液供給系３８・・
・外部切換弁装置　４０・・・コネクタ４２・・・ガス
分離・採取装置４４・・・ガス分離シリンダ４６・・・入口管４８・・
・８口管　　　　　５０．５２・・・開閉弁５４・・・
ピストン　　　　５６・・・ピストンロッド５８・・・
ニアシリンダ　　６０ａ・・・画室（下方）６０ｂ・・
・画室（上方）６２・・・開口６４・・・開口　　　　
　　６５・・・フィルタ６６・・・給気管　　　　　６
８・・・バイアル７０・・・採取管　　　　　７２・・
・開ロア４・・・分岐管　　　　　７６・・・開ロア８
・・・排気管　　　　　８０．８２・・・開閉弁８４．
８６・・・逆止弁　　　８８．９１１・・・開閉弁９２
・・・制御盤９４・・・シーケンスコントローラ特許出願人　　　九州電力株式会社ＦＩｏ、　３（ａ）　　　　　　　　ＦＩＧ、　　３（
ｂ）ＦＩＧ、　３（ｃ）　　　　　　　　　ＦＩｏ、　
　３（ｄ）ＦＩＧ、３（ｅ）　　　　　　　　　ＦＩＧ
ｔ　　３（ｆ）ＦＩＧ、　３（ｇ）　　　　　　　　Ｆ
Ｉｏ、　３（ｈ）ＦＩＧ、’４（ａ）Ｚ：Ｆ１ａ？１１ｄｐｌｃｒｎｌ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外部操作可能なピストンを備えたガス分離シリン
ダを設け、このガス分離シリンダのピストンで画成され
た一方の画室に対しサンプル採取系とコネクタを介して
接続する入口管および出口管を開閉弁を介して接続する
と共に外部より空気を供給するフィルタを備えた給気管
を接続し、前記ガス分離シリンダの中位部に分離された
ガスを所要の容器に採取するための採取管を開閉弁を介
して連通接続し、さらに前記ピストンで画成されたガス
分離シリンダの他方の画室に対し前記採取管に分岐接続
される分岐管を開閉弁を介して連通接続すると共に外部
への排気を行うための排気管を接続し、前記ガス分離シ
リンダのピストンの外部操作と各開閉弁の開閉操作を自
動的に行う制御系を設けることを特徴とする溶存ガス分
離・採取装置。
（２）ガス分離シリンダのピストンは、前記一方の画室
を拡大する方向に操作して該画室および採取管に接続さ
れる容器の内部を減圧し、次いで前記画室内にサンプル
水を導入し、さらに前記画室を拡大する方向にピストン
を操作することにより画室内のサンプル水に対するフラ
ッシュおよびバブリングを行ってサンプル水の溶存ガス
分離を行うよう構成してなる請求項１記載の溶存ガス分
離・採取装置。
（３）ガス分離シリンダのピストンは、前記一方の画室
内でサンプル水の溶存ガス分離を行った後、前記一方の
画室を縮小する方向に操作して該画室の内部を加圧し、
前記画室内の分離ガスを採取管に接続される容器の内部
に導入するよう構成してなる請求項１記載の溶存ガス分
離・採取装置。