JPH07239262A

JPH07239262A - 水位計

Info

Publication number: JPH07239262A
Application number: JP2782994A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Morooka; 慎一師岡; Tomohiro Otake; 友宏大嶽
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【目的】基準水頭管の水平部に介挿する制限オリフィス
を中心より上に穴をあけて、基準水頭管内からの気体の
流出が良く、液体の流通は制限して、基準水頭管への水
張りが容易で、減圧沸騰に際しても測定精度が高い水位
計を提供する。【構成】請求項１記載の水位計は、原子炉圧力容器４の
水面より上部から導出した上部配管７と側部で接続し下
部に基準水頭管の垂直部を導出した基準水面器８と前記
原子炉圧力容器４の水面より下部から導出した下部配管
12と前記基準水頭管に接続した差圧検知器６とからなる
水位計において、前記水平基準水頭管15ｂに中心より上
に半円穴21ａをあけた制限オリフィス20を介挿したこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型及び加圧水型
原子炉に用いられる水位計に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉の水位計は、その出力要素を原子
炉の水位制御や原子炉保護系及び給水制御系において使
用するために、たとえ原子炉の事故発生等においても正
確な水位信号を供給する必要がある。従来の原子炉の水
位計の原理は、図４の系統構成図に示すように、部分的
に示す原子炉格納容器１内のドライウェル２に設けられ
た基準水頭３と、部分的に側壁面のみを示す原子炉圧力
容器４内の測定点５における水頭との静水頭の差を、差
圧変換器６により測定することで原子炉圧力容器４内の
水位を求めている。

【０００３】なお、原子炉圧力容器４から導出された上
部配管７は基準水面器８に接続され、この基準水面器８
内の基準水面９は基準水頭３を形成する垂直部分の垂直
基準水頭管10ａと、これに接続した水平部分の水平基準
水頭管10ｂに連通し、止め弁11を介して差圧変換器６に
接続される。

【０００４】一方、原子炉圧力容器４の下部から導出さ
れた下部配管12は、止め弁13を介して差圧変換器６に接
続されている。なお、前記垂直基準水頭管10ａ及び水平
基準水頭管10ｂの夫々には、基準水頭管内の水が原子炉
圧力容器４内に流れ込むことを制限する制限オリフィス
14が介挿されている。

【０００５】また、上記した水位計においては、差圧変
換器６からの差圧信号△Ｐより水位ｈを次のようにして
求めている。ここで、原子炉内の圧力に相当する蒸気の
密度をρｇ、水の密度をρｌとし、その時の原子炉水位
をｈとする。また、基準水頭３の高さをＨとして、その
水の密度をρｏとすれば、差圧△Ｐは次の式 (1)で表わ
される。

【０００６】 △Ｐ＝Ｈ・ρｏ｛ｈρｌ＋（Ｈ−ｈ）ρｇ｝ …(1)

【０００７】そこで、原子炉水位ｈは上記式 (1)から次
の式 (2)のようになる。ｈ＝Ｈ（ρｏ−ρｇ）−△Ｐ／（ρｌ−ρｇ） …(2)

【０００８】原子炉圧力容器４内の蒸気は、基準水面器
８の内壁で凝縮し、基準水面器８内に流下するため、基
準水面器８内及び垂直基準水頭管10ａとの接合部15近傍
の水温は、原子炉圧力容器４内の水温とほぼ等しくなっ
ている。しかしながら、従来の水位計において主蒸気配
管破断の原子炉事故を想定した場合には、水位計の雰囲
気温度は配管破断後の約１秒でかなりの高温に達するこ
とが予想される。

【０００９】このような状況下にあって、主蒸気配管の
破断から原子炉圧力容器４内に急激な減圧が起ると、基
準水面器８内及び基準水頭３である垂直基準水頭管10ａ
及び水平基準水頭管10ｂ内の水が、減圧沸騰して原子炉
圧力容器４内に流れ込むと、その結果として前記式 (2)
における基準水頭３の高さＨが変化することから、その
時点及び事故後における正確な基準水頭３の高さＨが分
からないため、原子炉水位ｈの測定結果が不正確とな
る。

【００１０】この対策として、従来から減圧沸騰した垂
直基準水頭管10ａ及び水平基準水頭管10ｂ内の水が、原
子炉圧力容器４内に流れ込むことを制限するために、図
５の断面図に示すような制限オリフィス14が前記垂直基
準水頭管10ａ及び水平基準水頭管10ｂの夫々に取付けら
れている。

【００１１】この制限オリフィス14は、図５（ａ）の断
面図及び、図５（ｂ）の図５（ａ）におけるＡ−Ａ矢視
断面図に示すように、基準水頭管10ａ，10ｂ内に同心円
状で中央に丸穴16ａをあけた構造としている。なお、前
記したように基準水頭管には図４に示すように垂直基準
水頭管10ａ及び水平基準水頭管10ｂがあり、この水平部
及び垂直部の夫々に図５に示す同じ形状の制限オリフィ
ス14が取り付けられていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】水位計系統の基準水頭
３である垂直基準水頭管10ａ及び水平基準水頭管10ｂに
水張りをする場合に、基準水頭管の垂直部においては図
６（ａ）の断面図に示すように、垂直基準水頭管10ａ及
び、その途中に設けた図５に示す中央に丸穴16ａをあけ
た制限オリフィス14中の空気17は、中央部を上昇するの
で抜け易い。また、減圧沸騰時にも垂直基準水頭管10ａ
では、中央部に蒸気18が流れ、周囲の配管表面近傍を水
19が流れるために、制限オリフィス14と共に蒸気18が抜
け易く、水19は抜けにくい。

【００１３】一方、基準水頭管の水平部では、水張りを
する場合に図６（ｂ）の断面図に示すように空気17は、
浮力（重力）により基準水頭管内の上部を移動するの
で、水平基準水頭管10ｂと制限オリフィス14の空気17は
抜けにくい。さらに、減圧沸騰時にも図６（ｂ）に示す
ように、水張り時と同様に基準水頭管内の上部を蒸気18
が流れ、下部を水19が流れるため、水19は抜け易いが蒸
気18は抜けにくい。

【００１４】したがって、通常時の水位計の水位測定値
が、水平基準水頭管10ｂ内に残留した空気及び蒸気に影
響される不具合がある。また、原子炉事故により減圧沸
騰が発生した時にも、水平基準水頭管10ｂにおける水19
が発生した蒸気18により、原子炉圧力容器４内に流れ込
むことの制限が十分に行われない支障があった。

【００１５】本発明の目的とするところは、基準水頭管
の水平部に介挿する制限オリフィスを中心より上に穴を
あけて、基準水頭管内における気体の流出が良く、液体
の流通は制限して、基準水頭管への水張りが容易で、減
圧沸騰に際して測定精度が高い水位計を提供することに
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る水位計は、容器の水面より上
部から導出した上部配管と側部で接続し下部に基準水頭
管を導出した基準水面器と、前記容器の水面より下部か
ら導出した下部配管と前記基準水頭管に接続された差圧
検知器とからなる水位計において、前記基準水頭管の水
平部に中心より上に穴をあけた制限オリフィスを介挿し
たことを特徴とする。

【００１７】請求項２記載の発明に係る水位計は、基準
水頭管の水平部に介挿した制限オリフィスの中心より上
にあけた穴が、一つの半円形であることを特徴とする。
請求項３記載の発明に係る水位計は、基準水頭管の水平
部に介挿した制限オリフィスの中心より上にあけた穴
が、複数の丸穴であることを特徴とする。請求項４記載
の発明に係る水位計は、制限オリフィスの中心より上に
あけた穴の両側を傾斜させたことを特徴とする。

【００１８】

【作用】請求項１記載の発明では、水位計への水張りに
際して、基準水頭管の水平部と、この水平部に介挿され
た制限オリフィス内の空気は、中心より上にあけた穴か
ら容易に抜ける。また減圧沸騰に際しては、水中より発
生した蒸気は、その浮力により基準水頭管内の上部を流
れ、制限オリフィスの中心より上にあけた穴から容易に
抜ける。しかし、基準水頭管内を流れる水はその重量に
より下部を流れて、制限オリフィスにより原子炉圧力容
器への流入が制限される。

【００１９】請求項２記載の発明は、制限オリフィス内
を通過する流体は、その流路断面の上部では一つの半円
形の穴を通過するため抵抗が小さく、下部では大きい。
請求項３記載の発明では、制限オリフィス内を通過する
流体は、その流路断面の上部では複数の丸穴を通過する
ため抵抗が小さく、下部では大きい。請求項４記載の発
明では、制限オリフィスの穴の両側における流路抵抗が
小さく、さらに穴の両側における気体の滞留がない。

【００２０】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分には同一符
号を付して詳細な説明を省略する。水位計は図１の系統
構成図に示すように、原子炉格納容器１内のドライウェ
ル２に設けられた基準水面器８には、原子炉圧力容器４
の上部から導出した上部配管７が接続されている。

【００２１】また、基準水面器８の下部から導出した基
準水頭３の垂直部である垂直基準水頭管10ａには、止め
弁11と基準水頭管内の水が原子炉圧力容器４内に流れ込
むことを制限する制限オリフィス14を介挿し、さらに別
の制限オリフィス20を介挿した基準水頭３の水平部であ
る水平基準水頭管10ｂを連通して差圧変換器６に接続す
る。一方、原子炉圧力容器４の下部から導出した下部配
管12は、止め弁13を介して前記差圧変換器６に接続され
て構成している。

【００２２】なお、前記水平基準水頭管10ｂに介挿した
制限オリフィス20は、図２（ａ）の断面図、及び図２
（ｂ）の図２（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視断面図に示すよ
うに、水平基準水頭管10ｂ内で中心より上に半円穴21ａ
があけてある。また、この制限オリフィス20の半円穴21
ａの両側には、傾斜21ｂ，21ｃを形成した構成としてい
る。

【００２３】次に上記構成による作用について説明する
と、水位計に水張りをする場合に垂直基準水頭管10ａに
おいては、従来と同様に垂直基準水頭管10ａ中の空気17
は、図６（ａ）に示すように配管の中央部を上昇するの
で、制限オリフィス14の中央穴16ａを容易に通過する。

【００２４】また、水平基準水頭管10ｂ内の空気17も、
図６（ｂ）に示すように、空気17は浮力（重力）のため
に水平基準水頭管10ｂ内の上部を移動するので、制限オ
リフィス20の中心より上にあけた半円穴21ａを容易に通
過し、内部に空気が残らないので、水位計における基準
水頭管内の水張りが容易に実施される。なお、半円穴21
ａの前後には、傾斜21ｂ，21ｃが付いているので、空気
の流通抵抗が小さく、かつ残留しにくい。

【００２５】原子炉事故等により基準水頭管内の水が減
圧沸騰した際には、水中より蒸気が発生して、図６
（ａ）の配管垂直部、及び図６（ｂ）の配管水平部で示
すように、垂直基準水頭管10ａでは配管中央部に蒸気18
が流れ、配管内の周囲近傍を水19が流れる。また、水平
基準水頭管10ｂでは、配管内の上部に蒸気18が流れ、配
管下部を水19が流れる。

【００２６】したがって、垂直基準水頭管10ａでは、蒸
気18が制限オリフィス14の中央穴16ａを容易に通過し、
水19の流れは制限される。また、水平基準水頭管10ｂで
は蒸気18が浮力（重力）のために配管内の上部を移動す
るが、制限オリフィス20の半円穴21ａが中心より上にあ
いているため蒸気18は容易に通過する。しかしながら、
水19は半円穴21ａの下部が流れを邪魔して通過が制限さ
れる。

【００２７】これにより、減圧沸騰に際して水位計の系
統内に発生した蒸気18は、垂直基準水頭管10ａ及び水平
基準水頭管10ｂにおいて容易に抜け、かつ制限オリフィ
ス20の半円穴21ａの周囲の傾斜21ｂ，21ｃにより流通抵
抗が小さく、蒸気18が残留することもない。また、制限
オリフィス20は、この蒸気18に伴って配管内の水19が原
子炉圧力容器４に流入することを有効に制限するので、
減圧沸騰中と減圧沸騰後における水位計測が高精度で行
える。

【００２８】図３は水平基準水頭管10ｂに介挿する制限
オリフィスの他の実施例で、この制限オリフィス22は、
図３（ａ）の断面図、及び図３（ｂ）の図３（ａ）にお
けるＣ−Ｃ矢視断面図に示すように、水平基準水頭管10
ｂ内で中心より上に複数の丸穴23ａをあけた構成で、夫
々の丸穴23ａの両側には傾斜23ｂ，23ｃが付けてある。
この制限オリフィス22においても、上記一実施例と同様
の作用と効果が得られる。

【００２９】なお、制限オリフィス20，22にあけた穴の
個数、及び形状は上記実施例では、半円穴21ａあるいは
複数の丸穴23ａとしたが、その形状と大きさ、及び数量
は上記実施例に限らず適宜選定しても良い。また、穴の
両側に形成する傾斜21ｂ，21ｃ，23ｂ，23ｃは、この穴
を通過する水19、空気17、蒸気18の流れる方向と、その
通過を目的とする空気17と蒸気18については流路抵抗を
小さく、かつ残留を生じないように、また、水19につい
ては適度な抵抗が加わる角度と方向に設定すれば良い。

【００３０】

【発明の効果】以上本発明によれば、水位計の系統配管
において、急激な圧力減少時に基準水頭水が流出するこ
とが抑制され、圧力減少時とその後における基準水頭の
高さの変化が少なく、高精度により炉内水位の測定が可
能となる。さらに、基準水頭管への水張りに際しても配
管内の空気抜けを良好として、水位計の測定精度と信頼
性を向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の水位計の系統構成図。

【図２】本発明に係る一実施例の制限オリフィスの断面
図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断
面図。

【図３】本発明に係る他の実施例の制限オリフィスの断
面図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視
断面図。

【図４】従来の水位計の系統構成図。

【図５】従来の制限オリフィスの断面図で、（ａ）は断
面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図。

【図６】配管内の流体模式図で、（ａ）は垂直部、
（ｂ）は水平部を示す。

【符号の説明】

１…原子炉格納容器、２…ドライウェル、３…基準水
頭、４…原子炉圧力容器、５…原子炉圧力容器内の測定
点、６…差圧変換器、７…上部配管、８…基準水面器、
９…基準水面、10ａ…垂直基準水頭管、10ｂ…水平基準
水頭管、11，13…止め弁、12…下部配管、14，20，22…
制限オリフィス、15…接合部、16ａ，23ａ…丸穴、17…
空気、18…蒸気、19…水、21ａ…半円穴、21ｂ，21ｃ，
23ｂ，23ｃ…傾斜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器の水面より上部から導出した上部配
管と側部で接続し下部に基準水頭管を導出した基準水面
器と、前記容器の水面より下部から導出した下部配管と
前記基準水頭管に接続された差圧検知器とからなる水位
計において、前記基準水頭管の水平部に中心より上に穴
をあけた制限オリフィスを介挿したことを特徴とする水
位計。
【請求項２】基準水頭管の水平部に介挿した制限オリ
フィスの中心より上にあけた穴が、一つの半円形である
ことを特徴とする請求項１記載の水位計。
【請求項３】基準水頭管の水平部に介挿した制限オリ
フィスの中心より上にあけた穴が、複数の丸穴であるこ
とを特徴とする請求項１記載の水位計。
【請求項４】制限オリフィスの中心より上にあけた穴
の両側を傾斜させたことを特徴とする請求項１乃至請求
項３記載の水位計。