(57)【要約】【課題】水素ガスによるセンサの劣化を抑制できる水素ガス濃度監視システムを提供する。【解決手段】実施形態によれば、水素ガス濃度監視システム４００は、高速中性子を照射して熱中性子を計測することにより全水素濃度に関する情報を取得する中性子水素検出部１４０と、監視対象雰囲気内の水蒸気濃度に関する情報を取得する状態検出部１１０、１２０、１３０と、状態検出部の測定値に基づいて水蒸気中の水素濃度を算出し、全水素濃度から減じて水素ガスの濃度を算出する演算部２００とを有する。演算部２００は、状態検出部１１０、１２０、１３０が計測した測定値に基づいて水蒸気濃度を算出し、水蒸気濃度から水蒸気中の水素濃度を算出し、全水素濃度から水蒸気中の水素濃度を減じて水素ガスの濃度を算出するようにしてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象雰囲気中の水素ガスの濃度を測定する水素ガス濃度監視システムにおいて、
高速中性子を照射して前記監視対象雰囲気からの熱中性子を計測することにより前記監視対象雰囲気中の全水素濃度に関する情報を取得する中性子水素検出部と、
前記監視対象雰囲気内の水蒸気濃度に関する情報を取得する状態検出部と、
前記状態検出部が計測した測定値に基づいて水蒸気中の水素濃度を算出し、前記全水素濃度から前記水蒸気中の水素濃度を減じて前記水素ガスの濃度を算出する演算部と、
を備えることを特徴とする水素ガス濃度監視システム。
【請求項２】
前記演算部は、前記状態検出部が計測した測定値に基づいて前記水蒸気濃度を算出し、前記水蒸気濃度から水蒸気中の水素濃度を算出し、前記全水素濃度から前記水蒸気中の水素濃度を減じて前記水素ガスの濃度を算出するようにした請求項１に記載の水素ガス濃度監視システム。
【請求項３】
前記中性子水素検出部は、
中性子を放出する中性子源と、
前記中性子源から発せられた中性子を検出する中性子検出器と、
を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素ガス濃度監視システム。
【請求項４】
前記中性子水素検出部は、
前記中性子源と前記中性子検出器との間の検出空間を包囲する防水透湿性を備えた防水透湿性容器と、
前記防水透湿性容器の外側を覆って気体の透過を許容する中性子遮へい部材と、
をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の水素ガス濃度監視システム。
【請求項５】
前記防水透湿性容器の内部を加熱するヒータをさらに有することを特徴とする請求項４に記載の水素ガス濃度監視システム。
【請求項６】
前記中性子水素検出部は、前記中性子源からの中性子のうち前記中性子検出器の方向のみの中性子を選択する中性子源用コリメータをさらに有することを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか一項に記載の水素ガス濃度監視システム。
【請求項７】
前記中性子水素検出部は、前記中性子検出器に到達する中性子を前記中性子源からの中性子に制限する検出器用コリメータをさらに有することを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか一項に記載の水素ガス濃度監視システム。
【請求項８】
前記状態検出部は、温度検出部、湿度検出部および圧力検出部を有し、
前記演算部は、前記温度検出部からの温度信号および前記圧力検出部からの圧力信号に基づいて雰囲気中の飽和水蒸気量を算出し、この飽和水蒸気量に前記湿度検出部からの相対湿度信号の値を乗じて、この結果に基づいて前記水蒸気濃度を算出する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の水素ガス濃度監視システム。
【請求項９】
前記演算部で算出された前記水素ガスの濃度が水素の爆発下限値より所定の値分低い濃度に達した場合に警報信号を出力する警報判定部をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の水素ガス濃度監視システム。
【請求項１０】
前記演算部で算出された前記水素ガスの濃度が水素の爆発下限値より所定の値分低い濃度に達した場合に警報信号を出力する警報判定部をさらに備え、
前記爆発下限値は、前記圧力検出部の測定結果である前記監視対象雰囲気の圧力値の関数として設定されることを特徴とする請求項８に記載の水素ガス濃度監視システム。
【請求項１１】
前記監視対象雰囲気は、原子炉格納容器内雰囲気であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の水素ガス濃度監視システム。
【請求項１２】
監視対象雰囲気中の水素ガスの濃度を測定する水素ガス濃度監視方法において、
前記監視対象雰囲気中の全水素濃度に関する情報を取得するための測定を行う全水素濃度測定ステップと、
前記監視対象雰囲気内の水蒸気濃度に関する情報を取得するための測定を行う状態測定ステップと、
演算部が、前記状態測定ステップの結果に基づいて水蒸気中の水素濃度を算出し、前記全水素濃度から前記水蒸気中の水素濃度を減じて前記水素ガスの濃度を算出する水素ガス濃度算出ステップと、
を有することを特徴とする水素ガス濃度監視方法。
【請求項１３】
前記水素ガス濃度算出ステップは、
前記演算部が、前記状態測定ステップの結果に基づいて前記水蒸気濃度を算出する水蒸気濃度算出ステップと、
前記演算部が、前記水蒸気濃度から水蒸気中の水素濃度を算出し、前記全水素濃度から前記水蒸気中の水素濃度を減じて前記水素ガスの濃度を算出する減算ステップと、
を有することを特徴とする請求項１２に記載の水素ガス濃度監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、水素ガス濃度監視システムおよび水素ガス濃度監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、原子力発電所における水素濃度測定システムは、そのほとんどがサンプリング方式を採用している。例えば，格納容器内雰囲気モニタリングシステム（通称ＣＡＭＳ）が広く国内原子力発電所に普及しているが、この方式による水素濃度測定システムは、測定対象ガスをサンプリングする。このため、長距離配管や吸引ポンプ、湿分除去装置、冷却器などが必要となり、システムが大型化・複雑化する傾向にある。加えて、本システムでは、サンプリングされたガスは直接水素検出器のセンサ部まで導かれるため、サンプルガスの状態（例えば、サンプルガスが高温状態である、あるいはセンサ部に悪影響を与える成分がサンプルガスに含まれているなど）によっては検出器の故障や、正確な測定が困難もしくは不可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１４８５２９号公報
【特許文献２】特開２００５−１８９２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記サンプリング方式の問題点を解決するために、近年では、配管やポンプ等を必要としない拡散式水素濃度測定システムが種々提案されている（例えば、固体電解質式、水素吸蔵合金式など）。しかしながら、拡散式システムは構成が簡易であるが、反面、水素検出器をサンプルガス雰囲気中に設置する必要がある。このため防爆構造が要求されること、センサ部のヒーティングが必要である場合が多いこと、測定範囲が狭いこと、センサ部とサンプルガスが直接接触するため被毒の影響により正確な測定が困難であること、等の問題が依然として挙げられる。被毒について補足すると、例えば、水素吸蔵合金式では水素量に応じたセンサ部の抵抗値変化により水素濃度の測定が可能であるが、センサ部がヨウ素等に触れるとセンサ特性が変化するため正確な測定はできなくなる。近年では、原子力発電所の過酷事故環境に代表される特殊環境下への水素検出器設置要求が散見されるが、被毒の点で設置実現性が低いと考えられている。
【０００５】
本発明の実施形態は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、水素ガスによるセンサの劣化を抑制できる水素ガス濃度監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本実施形態は、監視対象雰囲気中の水素ガスの濃度を測定する水素ガス濃度監視システムにおいて、高速中性子を照射して前記監視対象雰囲気からの熱中性子を計測することにより前記監視対象雰囲気中の全水素濃度に関する情報を取得する中性子水素検出部と、前記監視対象雰囲気内の水蒸気濃度に関する情報を取得する状態検出部と、前記状態検出部が計測した測定値に基づいて水蒸気中の水素濃度を算出し、前記全水素濃度から前記水蒸気中の水素濃度を減じて前記水素ガスの濃度を算出する演算部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本実施形態は、監視対象雰囲気中の水素ガスの濃度を測定する水素ガス濃度監視方法において、前記監視対象雰囲気中の全水素濃度に関する情報を取得するための測定を行う全水素濃度測定ステップと、前記監視対象雰囲気内の水蒸気濃度に関する情報を取得するための測定を行う状態測定ステップと、演算部が、前記状態測定ステップの結果に基づいて水蒸気中の水素濃度を算出し、前記全水素濃度から前記水蒸気中の水素濃度を減じて前記水素ガスの濃度を算出する水素ガス濃度算出ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、水素ガスによるセンサの劣化を抑制できる水素ガス濃度監視システムの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る水素ガス濃度監視システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る水素ガス濃度監視システムの各検出部の配置を示す原子炉格納容器まわりの立断面図である。
【図３】中性子水素検出器の測定原理を説明するための概念図である。
【図４】第１の実施形態に係る水素ガス濃度監視方法の手順を示すフロー図である。
【図５】第２の実施形態に係る水素ガス濃度監視システムの構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態に係る水素ガス濃度監視システムにおける第２警報判定部の判定条件を示すグラフである。
【図７】第３の実施形態に係る水素ガス濃度監視システムの各検出部の配置を示す原子炉格納容器まわりの立断面図である。
【図８】第３の実施形態に係る水中性子水素検出部を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る水素ガス濃度監視システムおよび水素ガス濃度監視方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１１】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る水素ガス濃度監視システムの構成を示すブロック図である。監視対象雰囲気１（図２）中の水素ガスの濃度を測定する水素ガス濃度監視システム４００は、各検出部と、各検出部から受信した情報に基づいて監視対象雰囲気１中の水素ガス濃度値を算出し監視する演算部２００を有する。
【００１２】
検出部は、監視対象雰囲気１の環境として、圧力を検出する圧力検出部１１０、相対湿度を検出する湿度検出部１２０および温度を検出する温度検出部１３０、および監視対象雰囲気１中の水素濃度を検出する中性子水素検出部１４０を有する。圧力検出部１１０、湿度検出部１２０および温度検出部１３０は、監視対象雰囲気１の状態を検出する状態検出部を構成する。
【００１３】
演算部２００は、各信号の受信部と、全水素濃度算出部２２０、水蒸気濃度算出部２３０、水素ガス濃度算出部２４０、警報判定部２５０および外部システム送信部２８０を有する。各受信部は、圧力検出部１１０、湿度検出部１２０、温度検出部１３０、および中性子水素検出部１４０からの信号をそれぞれ受信する受信部２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、および２１０ｄである。
【００１４】
図２は、第１の実施形態に係る水素ガス濃度監視システムの各検出部の配置を示す原子炉格納容器まわりの立断面図である。炉心５１０を収納する原子炉圧力容器５２０は、原子炉格納容器５３０内に格納されている。圧力検出部１１０、湿度検出部１２０および温度検出部１３０は、原子炉格納容器５３０の内部であって原子炉格納容器５３０の上部近傍に設けられている。中性子水素検出部１４０は、原子炉格納容器５３０の外部であって原子炉格納容器５３０の上部近傍に設けられている。
【００１５】
図３は、中性子水素検出器の測定原理を説明するための概念図である。中性子源３１１からたとえば高速中性子を監視対象雰囲気１に照射する。中性子源としては、たとえば、アメリシウム−ベリリウムなどがある。監視対象雰囲気１に照射された中性子は、監視対象雰囲気１中の原子との相互作用によってエネルギーが減少する。特に、水素原子は、中性子の減速効果が大きい。すなわち、監視対象雰囲気１中に水素原子が存在する場合は、中性子は大幅に減速する。中性子は、エネルギーが低下することによって最終的には熱中性子となる。したがって、熱中性子束の大きさは監視対象雰囲気１中の水素原子の密度に実質比例する。
【００１６】
高速中性子に対して感度が低く、熱中性子に対して感度が高い中性子検出器３１３で熱中性子を測定することによって、監視対象雰囲気１中の水素の濃度を推定することができる。高速中性子に対して感度が低く、熱中性子に対して感度が高い中性子検出器としては、たとえばＢＦ３計数管がある。中性子水素検出部１４０は、この原理に基づいて、監視対象雰囲気１に高速中性子を照射し、監視対象雰囲気１中の水素原子密度に比例する熱中性子束、すなわち水素濃度に比例する熱中性子束を測定するものである。熱中性子束レベルと水素濃度との対応関係は、あらかじめ校正されているものとする。この結果、中性子水素検出部１４０は、水素濃度に換算可能な熱中性子束信号を出力する。
【００１７】
次に、図１によって演算部２００の各要素間の関係を説明する。全水素濃度算出部２２０は、受信部２１０ａからの圧力信号、受信部２１０ｂからの相対湿度信号、および受信部２１０ｄからの熱中性子束信号を入力として、監視対象雰囲気１の全水素濃度、具体的には全水素体積濃度Ｈａｌｌ（ｖｏｌ％）を算出する。ここで、全水素体積濃度Ｈａｌｌ（ｖｏｌ％）は、水素分子、水分子などの水素を含む分子や化合物など形態を問わず、監視対象雰囲気１中に存在する全ての水素の合計の濃度であるが、水蒸気と水素ガスが主体である。
【００１８】
まず、中性子水素検出部１４０の熱中性子束信号の値と全水素質量濃度Ｈ０（ｋｇ／ｍ３）との関係があらかじめ校正によって得られている。熱中性子束信号の値と全水素質量濃度Ｈ０（ｋｇ／ｍ３）との関係は、測定結果に基づいて、たとえば最小二乗法を用いて全水素質量濃度Ｈ０を熱中性子束信号の値の高次式で近似したものでもよい。
【００１９】
この校正データに基づいて、全水素濃度算出部２２０は、中性子水素検出部１４０からの熱中性子束信号の値からこれに対応する全水素質量濃度Ｈ０（ｋｇ／ｍ３）を求める。中性子水素検出部１４０からの熱中性子束信号の値と全水素質量濃度Ｈ０（ｋｇ／ｍ３）との関係がフィッティング式として整理されている場合は、フィッティング式から全水素質量濃度Ｈ０を求めてもよい。
【００２０】
次に、全水素質量濃度Ｈ０（ｋｇ／ｍ３）から、全水素体積濃度Ｈａｌｌ（ｖｏｌ％）を算出する。この際、たとえば、近似的に次の式（１）、式（２）を用いることでもよい。
ＰＨａｌｌ＝ｋＨ０ＲＴ／Ｍ                                    …（１）
Ｈａｌｌ＝ＰＨａｌｌ／Ｐ                                      …（２）
ここで、Ｍは分子量、Ｈ０は全水素質量濃度、ＰＨａｌｌは水素含有分子の合計分圧、Ｐは受信部２１０ａからの圧力信号、Ｒは気体定数、ｋは換算係数を示す。
【００２１】
なお、全水素には、水素ガス中の水素と水蒸気中の水素が含まれるが、式（１）における分子量Ｍの値は、基本的には水素ガスのＭを用いる。なお、水素ガスのＭを用いる場合、水蒸気を水素ガスとみなして全水素体積濃度Ｈａｌｌ（ｖｏｌ％）を算出するので、実際よりも多めの値が得られる。水素ガス量を多めに見積もるため、安全側となっている。この際、湿度検出部１２０による原子炉格納容器５３０内の相対湿度が過剰に高くないかを併せて確認しておく必要がある。冷却材喪失事故直後のように、原子炉格納容器５３０内の水素を有する分子のほとんどが水蒸気である場合は、逆に、分子量Ｍとして水蒸気の値を使用して確認することもできる。
【００２２】
水蒸気濃度算出部２３０は、受信部２１０ａからの圧力信号、受信部２１０ｂからの相対湿度信号、受信部２１０ｃからの温度信号を入力として、監視対象雰囲気１の水蒸気圧を算出する。具体的には、圧力信号と温度信号とから監視対象雰囲気１の飽和絶対湿度（ｋｇ／ｍ３）を算出し、算出された飽和絶対湿度（ｋｇ／ｍ３）に、受信部２１０ｂから入力した相対湿度（％）を乗じて、監視対象雰囲気１中の絶対湿度（ｋｇ／ｍ３）を求める。次に、絶対湿度（ｋｇ／ｍ３）に基づいて水蒸気体積濃度ＨＨ２Ｏ（ｖｏｌ％）を算出する。この際、前記式（１）、式（２）と同様の方法によって体積濃度に換算することでよい。
【００２３】
なお、この手順に代えて、たとえば、各検出器による監視対象雰囲気１のそれぞれの検出結果に基づいて、直接、次の関係式（３）によって、水蒸気体積濃度ＨＨ２Ｏ（ｖｏｌ％）を算出することでもよい。
ＨＨ２Ｏ＝６．１０７８１０７．５Ｔ（Ｕ／１００）／（Ｔ＋２３７．３）／Ｐ            …（３）
ここで、Ｔは温度検出器による測定値である温度、Ｐは圧力検出器による測定値である圧力、Ｕは湿度検出器による測定値である相対湿度を示す。
【００２４】
水素ガス濃度算出部２４０は、全水素濃度算出部２２０の出力である全水素体積濃度Ｈａｌｌ（ｖｏｌ％）、水蒸気濃度算出部２３０の出力である水蒸気体積濃度ＨＨ２Ｏ（ｖｏｌ％）すなわち水蒸気中の水素濃度から、次の式（４）により、水素ガス体積濃度Ｈ（ｖｏｌ％）を算出する。
Ｈ＝Ｈａｌｌ−ＨＨ２Ｏ                                              …（４）
【００２５】
警報判定部２５０は、水素ガス濃度算出部２４０で算出された水素ガス体積濃度が、所定の警報設定値を超えたか否かを判定する。警報設定値は、水素濃度の爆発限界の余裕をとって、所定の値だけ低い値に設定する。水素ガスの爆発限界は、たとえば、一般的な爆発限界である水素ガス体積濃度４ｖｏｌ％である。所定の警報設定値を超えた場合は、警報判定部２５０は、外部システム送信部２８０にその旨を出力する。外部システム送信部２８０は、警報判定部２５０から所定の警報設定値を超えた旨の信号を受けたときは、たとえば図示しない制御盤が警報を発するように警報用の信号を送信する。
【００２６】
図４は、第１の実施形態に係る水素ガス濃度監視方法の手順を示すフロー図である。中性子水素検出部１４０による監視対象雰囲気１中の全水素質量濃度Ｈ０（ｋｇ／ｍ３）の測定を行う（ステップＳ０１）。次に、校正データを用いて、全水素濃度算出部２２０が、測定された全水素質量濃度Ｈ０（ｋｇ／ｍ３）から全水素体積濃度Ｈａｌｌ（ｖｏｌ％）を算出する（ステップＳ０２）。
【００２７】
また、圧力検出部１１０、湿度検出部１２０、および温度検出部１３０により、監視対象雰囲気１の状態測定を行う（ステップＳ０３）。次に、水蒸気濃度算出部２３０で、圧力検出部１１０、湿度検出部１２０、および温度検出部１３０の測定結果に基づいて飽和絶対湿度（ｋｇ／ｍ３）を算出する（ステップＳ０４）。次に、湿度検出部１２０による相対湿度を乗じて水蒸気体積濃度ＨＨ２Ｏ（ｖｏｌ％）を算出する（ステップＳ０５）。ステップＳ０３からステップＳ０５は、ステップＳ０１、Ｓ０２より前でもよいし、並行して行ってもよい。
【００２８】
最後に、ステップＳ０２で算出された監視対象雰囲気１中の全水素体積濃度Ｈａｌｌ（ｖｏｌ％）と、ステップＳ０５で算出された水蒸気体積濃度ＨＨ２Ｏ（ｖｏｌ％）とから、水素ガス体積濃度Ｈ（ｖｏｌ％）を算出する（ステップＳ０６）。
【００２９】
以上の、ステップＳ０２、Ｓ０４、Ｓ０５、Ｓ０６は全体として、演算部２００が最終的に水素ガス体積濃度を算出するまでの水素濃度算出ステップと総称することができる。
【００３０】
水素は、原子炉の通常運転時においても、冷却材である水が炉心において放射線分解することにより発生している。また、冷却材喪失事故時には、炉心燃料と冷却材である水との反応によって水素が発生する。
【００３１】
特に、冷却材喪失事故時のような場合には、発生した水素は、原子炉格納容器５３０内に放出される。原子炉格納容器５３０内の気体は、通常運転時に充填されている窒素ガスに加えて、放出された水素と水蒸気が主な成分として混合したものとなる。
【００３２】
水素は、比重が小さいため、原子炉格納容器５３０内の上部に蓄積される。原子炉格納容器５３０内に蓄積された水素ガスは、近傍に設置された中性子水素検出部１４０によって測定される。測定された結果に基づいて全水素濃度算出部２２０で得られた全水素体積濃度Ｈａｌｌすなわち全水素濃度は、水蒸気中の水素の寄与分を含んでいる。演算部２００ではこれを補正する。すなわち、水蒸気濃度算出部２３０で、圧力検出部１１０、湿度検出部１２０、および温度検出部１３０の測定結果に基づいて、水蒸気中の水素濃度である水蒸気体積濃度ＨＨ２Ｏ（ｖｏｌ％）、すなわち水蒸気中の水素の寄与分を算出し、水素ガス濃度算出部２４０で、全水素濃度から水蒸気中の水素濃度を減じて水素ガス体積濃度Ｈ（ｖｏｌ％）すなわち水素ガス濃度を算出する。
【００３３】
以上のような本実施形態によれば、サンプリング配管や吸引ポンプを必要としないため、簡易な構成による水素濃度測定システムが提供され、さらに、中性子水素検出部１４０のセンサ部と監視対象雰囲気１は隔絶されており、センサ部は監視対象雰囲気１中の他のガスによる被毒は発生せず、被毒による検出器の故障や測定誤差の影響を受けない。また，中性子を利用した測定方法のため、広い範囲の水素濃度監視を実現できる。
【００３４】
［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態に係る水素ガス濃度監視システムの構成を示すブロック図である。本実施形態は第１の実施形態の変形である。本実施形態においては、第１の実施形態における演算部２００は、さらに第２警報判定部２７０を有する。第２警報判定部２７０は、水素ガス濃度算出部２４０で算出された水素ガス体積濃度Ｈ（ｖｏｌ％）および受信部２１０ａから出力された監視対象雰囲気１の圧力を入力として、第２レベルの警報設定値を超えたか否かを判定する。また、第１警報判定部２６０は、第１の実施形態の警報判定部２５０と内容は同様である。
【００３５】
水素ガスによる爆発の爆発下限値は、監視対象雰囲気１の圧力に依存しており、圧力が増加すると爆発限界値は上昇する。第２レベルの警報設定条件は、この監視対象雰囲気１の圧力に依存する爆発限界値に余裕をとって、これに所定の値だけ低い値に設定する。第２警報判定部２７０は、警報条件を満たしたと判定した場合は、外部システム送信部２８０に原子炉トリップ用出力を発信する。外部システム送信部２８０は、これを受けて図示しない制御盤に原子炉トリップ用出力を送信する。制御盤では、たとえば、盤面に原子炉トリップ用出力が送信されたとの警報が発せられ、運転員が原子炉手動停止操作を行う。
【００３６】
図６は、第２の実施形態に係る水素ガス濃度監視システムにおける第２警報判定部の判定条件を示すグラフである。横軸は、受信部２１０ａから出力された監視対象雰囲気１の圧力、縦軸は、水素ガス濃度算出部２４０で算出された水素ガス体積濃度Ｈである。圧力と水素ガス体積濃度Ｈの組合せが図６の斜線部Ａ内にある場合は、警報条件が成立していると判定される。たとえば、監視対象雰囲気１の圧力がＰ１、水素ガス体積濃度ＨがＸ１の場合は、Ａの領域にはないので警報条件は成立していない。これに対して、監視対象雰囲気１の圧力がＰ１、水素ガス体積濃度ＨがＸ２の場合は、Ａの領域内であるので警報条件が成立していると判定される。
【００３７】
原子力発電所では水素濃度が高い旨の警報が発生するとベント処理を行う必要がある。たとえば、プラントの通常運転時に警報が発せられると大きな影響を与える。そのため、実質的な爆発下限値に基づく警報発生が必要である。以上のような本実施形態によれば、第２警報判定部２７０での判定によって、不必要な警報発生を防ぐことができる。
【００３８】
［第３の実施形態］
図７は、第３の実施形態に係る水素ガス濃度監視システムの各検出部の配置を示す原子炉格納容器まわりの立断面図である。本実施形態においては、中性子水素検出部３１０は、原子炉格納容器５３０内に設けられている。
【００３９】
図８は、第３の実施形態に係る水中性子水素検出部を示す縦断面図である。中性子水素検出部３１０は、中性子源３１１および、中性子源３１１に対向する中性子検出器３１３を有する。中性子源３１１と中性子検出器３１３に挟まれた検出空間３１５は、防水性と透湿性を有する防水透湿性容器３１６に包囲されている。
【００４０】
中性子源３１１の周囲は、中性子遮へい部材３１７ａに覆われている。中性子検出器３１３の周囲は、図示しない部分を含めて中性子遮へい部材３１７ｂに覆われている。防水透湿性容器３１６の周囲は、中性子遮へい部材３１７に覆われている。中性子源３１１の周囲を覆っている遮へい部材３１７ａの検出空間３１５側には、中性子源３１１から中性子検出器３１３に向かって筒状の孔である中性子源用コリメータ３１２が形成されている。また、中性子検出器３１３を覆っている中性子遮へい部材３１７ｂの検出空間３１５側には、中性子検出器３１３から中性子源３１１に向かって筒状の孔である検出器用コリメータ３１４が形成されている。
【００４１】
防水透湿性容器３１６の外側には、曲線状に延びたヒータ３１８が巻き付けられている。ヒータ３１８は、防水透湿性容器３１６内に流入した水蒸気が凝結しないように、検出空間３１５を含め防水透湿性容器３１６内の空間を加熱する。
【００４２】
本実施形態では，防水透湿性素材を用いることで，演算誤差原因である水滴等の測定範囲内への混入および測定範囲での水滴の発生を防ぐことが可能となる。また、コリメータや中性子遮蔽部材を設けることで、測定対象範囲を限定することができる。この結果、より正確な水素濃度測定が可能となる。
【００４３】
［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第３の実施形態の特徴である中性子水素検出部３１０と、第１の実施形態あるいは第２の実施形態の演算部２００とを組み合わせてもよい。
【００４４】
さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００４５】
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１…監視対象雰囲気、１１０…圧力検出部（状態検出部）、１２０…湿度検出部（状態検出部）、１３０…温度検出部（状態検出部）、１４０…中性子水素検出部、２００…演算部、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ…受信部、２２０…全水素濃度算出部、２３０…水蒸気濃度算出部、２４０…水素ガス濃度算出部、２５０…警報判定部、２６０…第１警報判定部、２７０…第２警報判定部、２８０…外部システム送信部、３１０…中性子水素検出部、３１１…中性子源、３１２…中性子源用コリメータ、３１３…中性子検出器、３１４…検出器用コリメータ、３１５…検出空間、３１６…防水透湿性容器、３１７、３１７ａ、３１７ｂ…中性子遮へい部材、３１８…ヒータ、４００…水素ガス濃度監視システム、５１０…炉心、５２０…原子炉圧力容器、５３０…原子炉格納容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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