JPS6091290A - 配管破損検出装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は・配管破損検出装置に係シ、特に液体金属ナト
リウムを冷却材として筺用している原子カプラントのナ
トリウム自由表面の酸化を防止するためのアルゴンガス
系の配管破損を検出するのに好適な配管破損検出装置に
関する。

〔発明の背景〕

高速中性子型原子炉において使用している液体ナトリウ
ムに、浸れた冷却材であるが、化学的に極めて活性であ
るために、化学的に不、活性なアルゴンガスによって、
原子炉容器および冷却系機器内のナトリウム自由液面ヲ
覆ってｂる。

このアルゴンガスを取扱う設備の概略構成を第１図に示
す。原子炉容器１を出たカバーガスは炉容器ミストトラ
ップ２および炉容器ベーパトラップ３１（よりナトリウ
ムミスト・ベーパを除去され、圧力調整タンク４に流入
する。圧力調整タンク４から圧縮機５によって引かれた
後、高圧サージタンク６によって脈動および圧力変動全
抑見られたアルゴンガス中の核分裂生成ガス濃度を低く
抑えるため、常用活性炭吸着塔お工び希ガス除去・回収
設備７が設けられている。希ガス除去・回収設備７を出
た浄化アルゴンガスは、さらに減衰タンり８にて４１Ａ
ｒｉ減衰された後、浄化ガス供給タンク９に流入し再び
原子炉容器１に送り込まれるが、浄化ガス供給タンク９
から１次主循環ポンプ軸シールガスとして、−また炉上
部搭載機器からのブローダウンガスとして使用するため
のラインが設けられている。

圧力調整タンク４では。本タンクの圧力を測定し、下記
の手順で原子炉カバーガス圧力Ｐ　ｋ　Ｐ　ｔからＰ２
の間に制御する。圧力検出器１０にて検出した圧力Ｐが
、Ｐ＞Ｐ２となった場合、弁１１を閉し、浄化ガス供給
タンク９よシの浄化ガスの供給を止め、原子炉カバーガ
ス圧力を下げた後・通常圧力に戻った時点で弁１１全開
する。圧力検出器１０にて検出した圧力Ｐが、Ｐ＜Ｐｌ
となった場合、弁１２全開し・浄化ガス供給タンク９よ
シ浄化ガス全原子炉容器側に供給し、原子炉カバーガス
圧力を上げた後１通常圧力に戻った時点で弁１２を閉す
る。浄化ガス供給タンク９では、タンクの圧力が低下す
ると、アルゴンガス供給系１３よシ新鮮アルゴンガスが
供給される。

以上のアルゴンガス系設備において、設備内の配管に破
損が生じた場合・現状では、■漏洩したアルゴンガス中
に含まれた放射能を雰囲気モニタにて検出する方式、■
系統内の著しい圧力の低下を圧力計にて検出する方式・
■雰囲気の圧力の増加を圧力計にて検出する方式・■系
統流量の著しい増加また（は低下を流量計にて検出する
方式、の４つの方式にてその破損を検出する。

以上の方式を使った場合、破損の規模が大きい場合には
短時間で破損を検出できるが、配管に直径数聴程度の破
損が生じた等の中小規模の破損では、破損を検出できる
までに数時間から数日程度の時間を要し、アルゴンガス
が多量に流出してしまう。

そのうち、特に浄化ガス供給タンク９から原子炉容器１
０間で破損が生じた場合は、系統内の圧力低下を圧力計
にて検出する方式でしか検出できず、前述のような原子
炉カバーガス圧制御を行っているために・破損の検出が
遅れる。

これに対し、他産業での類似例により次のような対応策
が考えられる。

通常運転時の原子炉カバーガス圧力と弁１２の開閉関係
を第２図に示す。通常運転時においては。

原子炉カバーガス（圧力調整タンク４）圧力Ｐが、圧力
制御範囲の下限圧力Ｐ１″！で低下すると、弁１２が開
し、浄化ガスを原子炉容器側に供給する。

これにより、原子炉カバーガス（圧力調整タンク４）圧
力Ｐは通常レベルまで復帰し・弁１２は閉となる。その
後、ある時間、経過後、再び圧力Ｐが下限圧力Ｐｌまで
低下し、再び同様の操作が行われ、これが繰り返される
。

この際、所定時間Ｔにおける弁１２°開°積算回数をＮ
とする。また・弁１２゛開″による浄化ガス供給時間を
ｔｌとする。

（１）弁開閉頻度（Ｃよる判定 配管に小中規模の破損が生じた場合の原子炉カバーガス
圧力と弁１２の開閉関係を第３図に示す。配管破損が生
じた場合、原子炉カバーガス圧力Ｐの低下が通常運転時
に比べて早くなり、浄化ガスを供給するための弁１２の
開閉頻度が多くなる。よって、所定時間Ｔにおける弁１
２°開“積算回数Ｎ１は、Ｎより多くなる。

この時、通常運転時の弁１２°開°積算回数Ｎより、誤
差、バラツキ等を考慮して、ある余裕Ａをもって、異常
判定基準としての弁１２“開°積算回数をＮ＋Ａと設定
する。この設定値Ｎ＋ＡとＮ′を常時比較し・ Ｎ１　≧Ｎ＋Ａ となった時点で、異常と判定し・配管破損を検出する。

（２）弁′開“時間による判定 第４図に、配管破損によりアルゴンガスの流出量が多く
なった場合の原子炉カバーガス圧力と弁１２の開閉関係
を示す。原子炉カバーガス圧力Ｐが、圧力制御範囲の下
限圧力Ｐ１まで低下した際の通常圧力レベルまで戻すた
めの弁１２゛開°時間ｔ２が・浄化ガスを供給している
途中で一部流出してしまうため、通常運転時の弁１２′
開″時間１１　と比べて長くなる。

この時１通常運転時の弁１２゛開”時間ｔｌより・誤差
・バラツキ等を考慮して、異常判定基準としての弁１２
”開“時間をｔ！＋Δｔと設定する。この弁１２°開゛
時間ｔ２を弁開動作毎に測定し、設定値ｔ１＋Δｔと比
較して、ｔ２≧１１＋Δｔ となった時点で異常と判定し、配管破損を検出する。

以上の２方式によれば、放射能、圧力及び流量による検
出方式と比べて早期に検出できるが、信頼性の点で問題
がある。また１通常運転時の原子炉カバーガス圧力５５
００ＷＡｑに比べて、燃料交換時には１００ＮｎＡｑと
なるため、燃料交換時に配管破損が生じた場合、検出で
きるまでにさらに多量のアルゴンガスが流出してしまう
という問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、アルゴンガス系設備内の小中規模（配
管に直径数聴程度の破損）の配管破損をプラント運転モ
ードにかかわらず、早期にかつ誤信号を発することのな
い高い信頼性で検出し運転員に報知することができる配
管破損検出装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は・配管破損検出装置を設け、この装置により、
原子炉カバーガス圧力を圧力制御範囲に調整する弁の開
閉頻度、弁の開時間を常時監視し、各プラント運転モー
ドの運転時と比較して、開閉頻度が多くなったこと、開
時間が長くなったことの双方が成立した場合に、配管破
損と判定し、瞥報信号を発することによって、運転員に
配管破損を報知することを可能としたものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の実施例全第５図、第６図により説明する
。

配管に小中規模の破損が生じた場合における、原子炉カ
バーガス圧力と圧力を調整している弁１２°開°演算回
数、弁１２“開゛時間の関係を第５図に、配管破損検出
装置１４の構成を第６図に示す。

配管破損検出装置１４は、弁１２開閉回数積算回路１５
．弁１２“開”時間計算回路１６．開閉回数比較回路１
７、開時間比較回路１８．弁１２開閉回数設定回路１９
．弁１２°開“時間設定回路２０．配管破損判定回路２
１により構成される。

弁１２開閉回数積算回路１５では、弁１２°開”信号・
弁１２°閉°信号ヲ増り込み、弁１２の開閉回数を積算
する。開閉回数比較回路１７は、弁１２開閉回数積算回
路１５よりの積算回数と、弁１２開閉回数設定回路１９
よりの設定回数を比較し・その結果を配管破損判定回路
２１に送る。なお・弁１２開閉回数設定回路１９では・
プラント運転モード信号ヲをり込み、運転モードに応じ
て設定回数をかえる。

弁１２゛開′時間計算回路１６では、弁１２°開゛時刻
、弁１２゛閉”時刻をｍｌ）込み、弁１２の“開”時間
を計算する。開時間比較回路１８は、弁１２゛開°時間
計算回路１６よりの°開”時間と・弁１２”開”時間設
定回路２０よりの設定時間を比較し、その結果を配管破
損判定回路２１に送る。なお、弁１２”開”時間設定回
路２０では・プラント運転モード信号を増り込み運転モ
ードに応じて設定回数をかえる。

配管破損判定回路２１では、開閉回数比較回路１７、開
時間比較回路１８より送られてきた結果が、双方とも設
定値を超えて異常となった場合に・配管破損と判定し９
報信号を発する。

具体的に図５に示すケースにあてはめてみる。

弁１２開閉回数積算回路１５での積算回数Ｎ２と設定回
路１９よりの設定回数Ｎ＋Ａを開閉回数比較回路１７で
比較する。

ＫＩ＝Ｎ２　（Ｎ＋Ａ） また・弁１２゛開°時間計算回路１６での計算時間ｔ３
と設定回路２０よシの設定時間１．＋Δｔを開”時間比
較回路１８で比較する。

Ｋｚ＝ｔｚ　（ｔ＋＋Δｔ） このに＋　、に２が双方とも に１　＞Ｏ，Ｋｚ　＞０ となった場合、配管破損判定回路２１では、配管破損と
判定し、訃報信号を発する。

上記したように・本発明の実施例を弁１２が０Ｎ−ＯＦ
Ｆ弁の場合を対象に説明したが、加減弁の場合にも適用
可能である。

カバーガス圧力を加減弁の開度を連続制御することによ
って一定に保っているループにおいて、配管破損が生じ
た場合、原子炉カバーガス圧力は低下し、必然的に加減
弁の開度をコントロールしている制御器より開方向の操
作出力が・通常運転時に比べて増加する。

通常運転時の制御器の操作出力Ｍの積算値に、誤差・バ
ラツキ等を考慮して、所定時間Ｔにおける異常判定基準
としての設定値を 七設定する。

所定時間Ｔにおいて制御器の操作出力Ｍ′を積算し、設
定値と比較して。

となった時点で異常と判定し・配管破損を検出する。本
方式によれば、原子炉カバーガス圧力Ｐ−ＡＩ、圧力制
御範囲の下限圧力Ｐｒ　ｉで至らなくとも検出が可能で
あり、前述の０Ｎ−ＯＦＦ弁の場合と比較して、エリ早
く検出可能であり、より有効である。

〔発明の効果〕

本発明ｆＦ：、よれば、アルゴンガス系の配管が中小破
損した時、カバーガス圧力が一定になるよう制御してい
る弁の開閉頻度、弁の開”時間の双方ともをプラント運
転モードにあわせて監視することにより、異常を自動的
に検出して警報を発しているため、放射線モニタ、圧力
計、流量計にて検出可能々レベルまで破損規模が犬きく
ならなくとも、また配管破損が発生してから多くの時間
が経過し彦くとも、どの運転モードにおいても、早期に
かつ誤信号を発することのない高い信頼度で検出し運転
員に報知することができるという優れた効果がある。こ
れにより、運転員は確実に放射能を含んだアルゴンガス
の系外放出を−早く食す止めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉容器および冷却系機器内のナトリウム自
由液面を覆っているアルゴンガスを取扱う設備の概略構
成図・２１Ｔ　２図は通常運転時の原子炉カバーガス圧
力と圧力全調整している弁の関係図、第３図は配管に中
小規模の破損が生じた場合の原子炉カバーガス圧力と圧
力を調整している弁の関係と配管破損検出方式の説明図
、第４図は配管破損によりアルゴンガスの流出量が多く
なった場合の原子炉カバーガス圧力と圧力を調整してい
る弁の”開“時間との関係図、２ｇ５図は配管破損が生
じた場合における原子炉カバーガス圧力と圧力を調整し
ている弁の“開”回数、゛開゛時聞及び配管破損検出方
式の説明図、第６図は本発明の実施例である配管破損検
出装置の構成を示すブロック図である。 ｌ・・・原子炉容器、２・・・炉容器ミストトラップ・
３・・・炉容器ベーパトラップ、４・・・圧力調整タン
ク、５・・・圧縮機、６・・・高圧サージタンク、７・
・・希ガス除去・回収設備、８・・・減衰タンク、９・
・・浄化ガス供給タンク、１０・・・圧力検出器、１３
・・・アルゴンガス供給系、１４・・・配管破損検出装
置、１５・・・弁１２開閉回数積算回路、１６・・・弁
１２゛開′時間計算回路、１７・・・開閉回数比較回路
、１８・・・開時間比較回路、１９・・・弁１２開閉回
数設定回路。 ２０・・・弁１２“開”時間設定回路、２１・・・配管
破損判定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　液体金属ナトリウムを冷却材として使用している
   原子カプラントの、ナトリウム自由表面の酸化を防止す
   るために２化学的に不活性なアルゴンガスによって、原
   子炉容器および冷却系機器内のナトリウム自由液ＷＵｋ
   　’Ｄい、そのカッ（−ガス圧力の変動に対し・弁？開
   閉することによって、カッ（−ガス圧力を一定に保って
   いる設備において、弁の開閉頻度と弁が開している時間
   または弁の開度を監視する装置を設け、弁の開閉頻度と
   弁が開している時間または弁開方向の操作出力の双方と
   もがプラント運転モードに応じて設定した設定値全１え
   たことにより配管破損と判定し官報信号を発することを
   特徴とする配管破損検出装置。