JP3028941B2 - 多重シース型ナトリウム漏洩検出装置 - Google Patents
多重シース型ナトリウム漏洩検出装置Info
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- G—PHYSICS
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- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ナトリウム冷却型
高速増殖炉のウエルを設置した冷却系配管、ナトリウム
との境界がウエルを介している原子炉容器、各種試験装
置、導電性流体を使用するプラント等に使用可能な多重
シース型ナトリウム漏洩検出装置に関するものである。
高速増殖炉のウエルを設置した冷却系配管、ナトリウム
との境界がウエルを介している原子炉容器、各種試験装
置、導電性流体を使用するプラント等に使用可能な多重
シース型ナトリウム漏洩検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ナトリウム冷却型高速増殖炉やナトリウ
ム試験装置等の冷却にナトリウムが使用され、その配管
の温度を計測するため、直接配管にナトリウム温度計測
用ウエル（ウエル）を設置し、そのウエル内部に熱電対
を挿入してナトリウム温度を計測している。
ム試験装置等の冷却にナトリウムが使用され、その配管
の温度を計測するため、直接配管にナトリウム温度計測
用ウエル（ウエル）を設置し、そのウエル内部に熱電対
を挿入してナトリウム温度を計測している。
【０００３】図１は従来の一般的な計装系を示してお
り、高温ナトリウムが流れているナトリウム冷却系配管
１に温度計装用のウエル２が溶接され、ウエル２の不活
性ガスまたは空気雰囲気の中にシース型熱電対３が挿入
してあり、端子部４を介して補償導線５に接続され、検
出信号はプラントのプロセス計装系３０に送られるよう
になっている。図２は図１の温度計装用ウエル２の部分
のみを拡大した図であり、図２のＡ−Ａ矢視の断面図で
ある図３に示すように、シース型熱電対３は、シース内
に絶縁材を充填して熱電対素線７を配置したものであ
り、端子部４において熱電対素線７と補償導線５を線接
続部６で接続している。なお、８は熱電対素線７の温接
点部である。このような従来のシース型熱電対は、シー
ス材質として、例えばＳＵＳ３１６、熱電対素線をアル
メル・クロメル、絶縁材を酸化マグネシウムで構成した
ＭＩケーブルである。
り、高温ナトリウムが流れているナトリウム冷却系配管
１に温度計装用のウエル２が溶接され、ウエル２の不活
性ガスまたは空気雰囲気の中にシース型熱電対３が挿入
してあり、端子部４を介して補償導線５に接続され、検
出信号はプラントのプロセス計装系３０に送られるよう
になっている。図２は図１の温度計装用ウエル２の部分
のみを拡大した図であり、図２のＡ−Ａ矢視の断面図で
ある図３に示すように、シース型熱電対３は、シース内
に絶縁材を充填して熱電対素線７を配置したものであ
り、端子部４において熱電対素線７と補償導線５を線接
続部６で接続している。なお、８は熱電対素線７の温接
点部である。このような従来のシース型熱電対は、シー
ス材質として、例えばＳＵＳ３１６、熱電対素線をアル
メル・クロメル、絶縁材を酸化マグネシウムで構成した
ＭＩケーブルである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ウエル
は配管１内のナトリウムの流動によるカルマン渦によっ
て、ナトリウム配管内に挿入された部分のウエルが振動
し、構造的に弱いとその振動が原因でウエルが破損する
ことがある。ウエルが破損すると、配管内のナトリウム
がウエルを介して配管外部に漏洩することがある。しか
し、図１〜図３に示したようなウエルでは、ナトリウム
配管内のナトリウムがウエル内に僅か漏洩した場合、シ
ース内に隔離されている熱電対素線の温接点部８の温度
変化だけからでは、ナトリウム漏洩を検出することは困
難である。
は配管１内のナトリウムの流動によるカルマン渦によっ
て、ナトリウム配管内に挿入された部分のウエルが振動
し、構造的に弱いとその振動が原因でウエルが破損する
ことがある。ウエルが破損すると、配管内のナトリウム
がウエルを介して配管外部に漏洩することがある。しか
し、図１〜図３に示したようなウエルでは、ナトリウム
配管内のナトリウムがウエル内に僅か漏洩した場合、シ
ース内に隔離されている熱電対素線の温接点部８の温度
変化だけからでは、ナトリウム漏洩を検出することは困
難である。
【０００５】このように、現状ではウエル内に微小ナト
リウムが漏洩した時点で漏洩を発見することは技術的に
難しく、ナトリウム配管に溶接されたウエルが流体振動
等で破損した場合、早期にナトリウム漏洩を検出する有
効な手段がない。そのため、ウエル破損で発生した微小
ナトリウム漏洩をこのウエル内で早期に発見する装置の
開発が望まれていた。
リウムが漏洩した時点で漏洩を発見することは技術的に
難しく、ナトリウム配管に溶接されたウエルが流体振動
等で破損した場合、早期にナトリウム漏洩を検出する有
効な手段がない。そのため、ウエル破損で発生した微小
ナトリウム漏洩をこのウエル内で早期に発見する装置の
開発が望まれていた。
【０００６】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、温度計測用ウエル破損によるナトリウム（または導
電性流体）漏洩事故を早期に検出し、軽微なうちに適切
なプラント操作を行い、原子炉施設等への影響、外部環
境への影響、社会的影響を最小限に押さえ、被害を最小
限に押さえることが可能な多重シース型ナトリウム漏洩
検出装置を提供することを目的とする。
で、温度計測用ウエル破損によるナトリウム（または導
電性流体）漏洩事故を早期に検出し、軽微なうちに適切
なプラント操作を行い、原子炉施設等への影響、外部環
境への影響、社会的影響を最小限に押さえ、被害を最小
限に押さえることが可能な多重シース型ナトリウム漏洩
検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の多重シース型ナ
トリウム漏洩検出装置は、多重シース内に絶縁材を充填
してシース型熱電対と異なる金属線またはステンレス金
属線からなり、ナトリウムと接触して電気的に導通した
とき一対または複数対の熱電対を構成するナトリウム漏
洩検出素線を配置した多重シース型ナトリウム漏洩検出
器と、多重シース型ナトリウム漏洩検出器からの信号に
よりナトリウムの漏洩の有無を判断するナトリウム漏洩
判断装置と、ナトリウム漏洩と判断した場合警報を発生
させる警報装置と、これらを接続する信号線とを組み合
わせたものであり、現状の配管に設置してあるウエルを
変更することなく、さらに既設のウエルに挿入できるシ
ース外径に合わせた多重シース型としたことを特徴とし
ている。これにより、配管外部に漏洩する前に熱電対出
力として漏洩検出し、配管内のナトリウムを専用タンク
等に収納処理することができ、大規模な漏洩事故を未然
に防ぐことができるようなプラントに対応できる。
トリウム漏洩検出装置は、多重シース内に絶縁材を充填
してシース型熱電対と異なる金属線またはステンレス金
属線からなり、ナトリウムと接触して電気的に導通した
とき一対または複数対の熱電対を構成するナトリウム漏
洩検出素線を配置した多重シース型ナトリウム漏洩検出
器と、多重シース型ナトリウム漏洩検出器からの信号に
よりナトリウムの漏洩の有無を判断するナトリウム漏洩
判断装置と、ナトリウム漏洩と判断した場合警報を発生
させる警報装置と、これらを接続する信号線とを組み合
わせたものであり、現状の配管に設置してあるウエルを
変更することなく、さらに既設のウエルに挿入できるシ
ース外径に合わせた多重シース型としたことを特徴とし
ている。これにより、配管外部に漏洩する前に熱電対出
力として漏洩検出し、配管内のナトリウムを専用タンク
等に収納処理することができ、大規模な漏洩事故を未然
に防ぐことができるようなプラントに対応できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の態様につい
て説明する。図４は本発明の多重シース型ナトリウム漏
洩検出装置の例を示す図、図５はその詳細図、図６は図
５のＢ−Ｂ断面図、図７は熱電対出力を示す図である。
なお、図１、図２と同一番号は同一内容を示している。
ウエル２は、図１に示したようにナトリウム冷却系配管
に溶接され、漏洩したナトリウムが進入すると、直ちに
それを検出できるように従来のシース型熱電対とナトリ
ウム漏洩検出素線を内部にもつ多重シースとし、本来の
温度計測もでき、かつ、ナトリウム漏洩をも検出できる
ようにしている。
て説明する。図４は本発明の多重シース型ナトリウム漏
洩検出装置の例を示す図、図５はその詳細図、図６は図
５のＢ−Ｂ断面図、図７は熱電対出力を示す図である。
なお、図１、図２と同一番号は同一内容を示している。
ウエル２は、図１に示したようにナトリウム冷却系配管
に溶接され、漏洩したナトリウムが進入すると、直ちに
それを検出できるように従来のシース型熱電対とナトリ
ウム漏洩検出素線を内部にもつ多重シースとし、本来の
温度計測もでき、かつ、ナトリウム漏洩をも検出できる
ようにしている。
【０００９】多重シース９は先端開放の円筒管であり、
その材質はＳＵＳ３１６からなり、その内部に従来のア
ルメル・クロメル素線からなるシース型熱電対１０と、
熱電対素線のアルメル１１、クロメル１２を組み合わせ
たナトリウム漏洩検出素線を配置し、酸化マグネシウム
からなる絶縁材１４を充填している。各素線１１、１２
の先端は多重シース９の先端１３より内側に位置させ、
通常は絶縁材で電気的に絶縁されるようになっている。
その材質はＳＵＳ３１６からなり、その内部に従来のア
ルメル・クロメル素線からなるシース型熱電対１０と、
熱電対素線のアルメル１１、クロメル１２を組み合わせ
たナトリウム漏洩検出素線を配置し、酸化マグネシウム
からなる絶縁材１４を充填している。各素線１１、１２
の先端は多重シース９の先端１３より内側に位置させ、
通常は絶縁材で電気的に絶縁されるようになっている。
【００１０】図５に示すように、ウエル２が破損して漏
洩したナトリウム１５がウエル内に進入すると、多重シ
ース先端１３が開放しているため、漏洩ナトリウム１５
は絶縁材１４中を浸透する（図の斜線部）。そのため、
漏洩検出素線のアルメル１１とクロメル１２の先端が絶
縁材１４中を浸透してきたナトリウム１５によって電気
的に短絡して温接点を構成し、その結果、熱電対として
機能し、雰囲気温度に比例した熱電対出力が得られる。
図７に示すように、その熱電対出力（時間Ｔ０で漏洩）
は、徐々に時間と共に低下する特性を示す。すなわち、
多重シース内の絶縁材中１４をナトリウム１５が時間と
共に浸透し、多重シースが約１００℃付近まで浸透する
とナトリウム１５は凝固し、それ以上浸透しない。そこ
までの段階でアルメル１１とクロメル１２がナトリウム
により温接点を形成し、それが時間と共に多重シース９
内を温度の低い方に移動するためである。
洩したナトリウム１５がウエル内に進入すると、多重シ
ース先端１３が開放しているため、漏洩ナトリウム１５
は絶縁材１４中を浸透する（図の斜線部）。そのため、
漏洩検出素線のアルメル１１とクロメル１２の先端が絶
縁材１４中を浸透してきたナトリウム１５によって電気
的に短絡して温接点を構成し、その結果、熱電対として
機能し、雰囲気温度に比例した熱電対出力が得られる。
図７に示すように、その熱電対出力（時間Ｔ０で漏洩）
は、徐々に時間と共に低下する特性を示す。すなわち、
多重シース内の絶縁材中１４をナトリウム１５が時間と
共に浸透し、多重シースが約１００℃付近まで浸透する
とナトリウム１５は凝固し、それ以上浸透しない。そこ
までの段階でアルメル１１とクロメル１２がナトリウム
により温接点を形成し、それが時間と共に多重シース９
内を温度の低い方に移動するためである。
【００１１】多重シース型漏洩検出器で発生した熱電対
出力は図４に示したナトリウム漏洩判断装置４０に入力
され、その出力を検出することで、ウエル２の破損によ
ってナトリウム１５がウエル２に進入してきたことを検
知して警報装置５０を作動させる。こうして、検知信号
を利用して自動的にナトリウム配管内のナトリウムをド
レンすることもでき、また、プラントオペレータに異常
発生を警告し、ナトリウム配管の外側にナトリウムが漏
洩する前にプラントの操作を早期に行うことができ、そ
の結果、ナトリウム漏洩による被害を最小に押さえるこ
とができる。
出力は図４に示したナトリウム漏洩判断装置４０に入力
され、その出力を検出することで、ウエル２の破損によ
ってナトリウム１５がウエル２に進入してきたことを検
知して警報装置５０を作動させる。こうして、検知信号
を利用して自動的にナトリウム配管内のナトリウムをド
レンすることもでき、また、プラントオペレータに異常
発生を警告し、ナトリウム配管の外側にナトリウムが漏
洩する前にプラントの操作を早期に行うことができ、そ
の結果、ナトリウム漏洩による被害を最小に押さえるこ
とができる。
【００１２】次に、図８〜図１０により本発明を実施す
る他の例について説明する。図８は本発明の多重シース
型ナトリウム漏洩検出装置の他の例を示す図、図９は図
８のＣ−Ｃ断面図、図１０は熱電対出力を示す図であ
る。図８は熱電対を構成する金属材質をステンレス（Ｓ
ＵＳ３１６）とナトリウムとしたもので、これは図４、
図５で示した熱電対素線の一方をステンレス素線１６と
し、他方も同じステンレス素線２１を使用するが、その
素線と同材質のシース１７で被覆するとともに、素線と
シースを絶縁材２２で絶縁し、その先端はシース１７と
ステンレス素線２１は電気的に接続した（接続部１８）
構造である。この例では、ナトリウム１５がウエル９内
に進入し、ウエル底部に蓄積すると、多重シース先端部
１９の開放された部分からナトリウム１５が絶縁材１４
内に浸透することにより、一方のステンレス素線１６と
ナトリウム１５が熱電対を構成し、ナトリウム１５とス
テンレス素線１６に熱起動力Ｖ１を発生する。また、他
方のシース型のステンレス素線２１は先端部でナトリウ
ム１５とステンレス２１の熱電対を構成し、これもナト
リウム１５とシース内のステンレス素線２１との間に熱
起電力Ｖ２を発生する。ナトリウム漏洩検出機として使
用する熱電対出力は一方のステンレス素線出力と他方の
シース型ステンレス素線の電位差（Ｖ２−Ｖ１）からナ
トリウム漏洩を検出する。この電位差は図１０のように
なり、電位差が形成された時点（時間Ｔ０で漏洩）から
時間の経過と共に出力電圧は徐々に増加する傾向を示
す。これは、一方のステンレス１６とナトリウム１５の
温接点２０は絶縁材１４中を浸透することでその温接点
２０の位置が温度の低い方に移動する。そのため、熱起
電力Ｖ１は徐々に低下し、やがて低温側に移動した漏洩
ナトリウムが凝固し、Ｖ１は一定となる。他方のシース
１７に挿入したステンレス素線２１はそのシース先端部
１８で電気的に導通しているため、この部分が温接点と
なり、これは多重シース９内を浸透するナトリウム１５
に無関係でその付近の温度に比例した一定した熱電対出
力Ｖ２が得られる。したがって、出力（Ｖ２−Ｖ１）は
徐々に増加した後一定となる図１０に示すような特性と
なり、この電位差を、前述したナトリウム漏洩判断装置
４０で検出する。なお、この例において、他方のステン
レス素線２１を熱電対シース１０の中に熱電対７と一緒
に挿入し、その先端は熱電対シース１０と電気的に接続
する構造としてもよい。
る他の例について説明する。図８は本発明の多重シース
型ナトリウム漏洩検出装置の他の例を示す図、図９は図
８のＣ−Ｃ断面図、図１０は熱電対出力を示す図であ
る。図８は熱電対を構成する金属材質をステンレス（Ｓ
ＵＳ３１６）とナトリウムとしたもので、これは図４、
図５で示した熱電対素線の一方をステンレス素線１６と
し、他方も同じステンレス素線２１を使用するが、その
素線と同材質のシース１７で被覆するとともに、素線と
シースを絶縁材２２で絶縁し、その先端はシース１７と
ステンレス素線２１は電気的に接続した（接続部１８）
構造である。この例では、ナトリウム１５がウエル９内
に進入し、ウエル底部に蓄積すると、多重シース先端部
１９の開放された部分からナトリウム１５が絶縁材１４
内に浸透することにより、一方のステンレス素線１６と
ナトリウム１５が熱電対を構成し、ナトリウム１５とス
テンレス素線１６に熱起動力Ｖ１を発生する。また、他
方のシース型のステンレス素線２１は先端部でナトリウ
ム１５とステンレス２１の熱電対を構成し、これもナト
リウム１５とシース内のステンレス素線２１との間に熱
起電力Ｖ２を発生する。ナトリウム漏洩検出機として使
用する熱電対出力は一方のステンレス素線出力と他方の
シース型ステンレス素線の電位差（Ｖ２−Ｖ１）からナ
トリウム漏洩を検出する。この電位差は図１０のように
なり、電位差が形成された時点（時間Ｔ０で漏洩）から
時間の経過と共に出力電圧は徐々に増加する傾向を示
す。これは、一方のステンレス１６とナトリウム１５の
温接点２０は絶縁材１４中を浸透することでその温接点
２０の位置が温度の低い方に移動する。そのため、熱起
電力Ｖ１は徐々に低下し、やがて低温側に移動した漏洩
ナトリウムが凝固し、Ｖ１は一定となる。他方のシース
１７に挿入したステンレス素線２１はそのシース先端部
１８で電気的に導通しているため、この部分が温接点と
なり、これは多重シース９内を浸透するナトリウム１５
に無関係でその付近の温度に比例した一定した熱電対出
力Ｖ２が得られる。したがって、出力（Ｖ２−Ｖ１）は
徐々に増加した後一定となる図１０に示すような特性と
なり、この電位差を、前述したナトリウム漏洩判断装置
４０で検出する。なお、この例において、他方のステン
レス素線２１を熱電対シース１０の中に熱電対７と一緒
に挿入し、その先端は熱電対シース１０と電気的に接続
する構造としてもよい。
【００１３】図１１は本発明の他の例を示す図である。
多重シースの先端部の形状は、開放してある図５、図８
のような形状に限定されるものではなく、図１１に示す
ように、多重シース９の先端部を外側金属材質と同様の
材質で溶接して多重シース９の側面に穴２３をあけ、そ
の穴から漏洩ナトリウムが多重シース内部に浸透するよ
うな構造としてもよい。さらに、これらの構造を複数本
組み合わせたものや、ナトリウムによって熱電対を形成
する方式とは別に、一方の素線と他方の素線にナトリウ
ム漏洩判断装置から電圧をかけておき、それが電気的に
導通になった時にナトリウム漏洩判断装置で漏洩の判断
を行い、警報を発報することも可能である。
多重シースの先端部の形状は、開放してある図５、図８
のような形状に限定されるものではなく、図１１に示す
ように、多重シース９の先端部を外側金属材質と同様の
材質で溶接して多重シース９の側面に穴２３をあけ、そ
の穴から漏洩ナトリウムが多重シース内部に浸透するよ
うな構造としてもよい。さらに、これらの構造を複数本
組み合わせたものや、ナトリウムによって熱電対を形成
する方式とは別に、一方の素線と他方の素線にナトリウ
ム漏洩判断装置から電圧をかけておき、それが電気的に
導通になった時にナトリウム漏洩判断装置で漏洩の判断
を行い、警報を発報することも可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、冷却用ナ
トリウムの境界となるウエルの亀裂が進行し、ナトリウ
ムがウエル内に微小漏洩した時点でこれを早期に検出す
ることができるため、漏洩をウエル内部にとどめた状態
で冷却配管内のナトリウムをドレンする等のプラント操
作が可能となり、その結果、配管外部ナトリウム漏洩に
よる機器の破損の被害を最小限に押さえることができ
る。
トリウムの境界となるウエルの亀裂が進行し、ナトリウ
ムがウエル内に微小漏洩した時点でこれを早期に検出す
ることができるため、漏洩をウエル内部にとどめた状態
で冷却配管内のナトリウムをドレンする等のプラント操
作が可能となり、その結果、配管外部ナトリウム漏洩に
よる機器の破損の被害を最小限に押さえることができ
る。
【図１】 従来の一般的な計装系を示す図である。
【図２】 従来の温度計装用ウエルの詳細図である。
【図３】 図２のウエルの断面図である。
【図４】 本発明の多重シース型ナトリウム漏洩検出装
置の例を示す図である。
置の例を示す図である。
【図５】 図４の装置の詳細図である。
【図６】 図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】 熱電対出力を示す図である。
【図８】 本発明の多重シース型ナトリウム漏洩検出装
置の他の例を示す図である。
置の他の例を示す図である。
【図９】 図８のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】 熱電対出力を示す図である。
【図１１】 本発明の多重シース型ナトリウム漏洩検出
装置の他の例を示す図である。
装置の他の例を示す図である。
１…ナトリウム冷却系配管、２…ウエル、４…端子部、
５…補償導線、６…線接続部、７…熱電対素線、８…温
接点部、９…多重シース、１０…シース型熱電対１０、
１１…アルメル、１２…クロメル、１４…絶縁材、１５
…漏洩ナトリウム。
５…補償導線、６…線接続部、７…熱電対素線、８…温
接点部、９…多重シース、１０…シース型熱電対１０、
１１…アルメル、１２…クロメル、１４…絶縁材、１５
…漏洩ナトリウム。
Claims (3)
- 【請求項１】 多重シースの内側に絶縁材を充填した中
に、シース型温度計を配置するとともに、多重シース型
ナトリウム漏洩検出器の開放端から絶縁材を通して浸透
する導電性ナトリウムと接触して電気的に導通したとき
一対または複数対の熱電対を構成する異なる種類の金属
線からなる接触型ナトリウム漏洩検出素線を配置した多
重シース型ナトリウム漏洩検出器と、 多重シース型ナトリウム漏洩検出器からのナトリウム漏
洩信号を検出し、ナトリウム漏洩の有無を判断するナト
リウム漏洩判断装置と、 ナトリウム漏洩があったと判断したとき警報を発する警
報装置とを備え、 ナトリウム温度の計測とともに、ナトリウムの漏洩を検
出可能にしたことを特徴とする多重シース型ナトリウム
漏洩検出装置。 - 【請求項２】 多重シースの内側に絶縁材を充填した中
に、シース型温度計を配置するとともに、多重シース型
ナトリウム漏洩検出器の開放端から絶縁材を通して浸透
する導電性ナトリウムと接触して電気的に導通したとき
一対または複数対のステンレス−ナトリウム熱電対を構
成するステンレス金属線からなる接触型ナトリウム漏洩
検出素線を配置した多重シース型ナトリウム漏洩検出器
と、 多重シース型ナトリウム漏洩検出器からのナトリウム漏
洩信号を検出し、ナトリウム漏洩の有無を判断するナト
リウム漏洩判断装置と、 ナトリウム漏洩があったと判断したとき警報を発する警
報装置とを備え、 ナトリウム温度の計測とともに、ナトリウムの漏洩を検
出可能にした ことを特徴とする多重シース型ナトリウム
漏洩検出装置。 - 【請求項３】 請求項１および請求項２記載の多重シー
ス型ナトリウム漏洩検出装置を組み合わせたことを特徴
とする多重シース型ナトリウム漏洩検出装置。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP9289940A JP3028941B2 (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | 多重シース型ナトリウム漏洩検出装置 |
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1998
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- 1998-10-19 GB GB9822823A patent/GB2330659B/en not_active Expired - Fee Related
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