(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器を収容する原子炉格納容器内にその高さ方向に複数配設されて原子炉格納容器の温度を検出する温度検出器を具備し、
前記温度検出器により原子炉格納容器内の温度を検出する一方、前記各温度検出器により検出された温度検出値を、予め採集されたこれら温度検出器が水等冷却材により水没したときと、水没していないときの温度検出値と比較参照することにより、原子炉格納容器内の冷却材の有無を検出し、前記冷却材有りを検出した温度検出器の中で、最も高い位置に配設された温度検出器の配設高さから冷却材の水位を検出することを特徴とする原子炉格納容器水位温度計測装置。
【請求項２】
前記温度検出器は、前記原子炉格納容器内の温度を検出する温度検出部材を有する温度検出用ケーブルと、
この温度検出用ケーブルを接続用ケーブルに接続する防水可能の防水コネクタと、
を具備していることを特徴とする請求項１記載の原子炉格納容器水位温度計測装置。
【請求項３】
前記温度検出器は、前記温度検出用ケーブルを収容し、電気絶縁部材により固定させる保護管を具備していることを特徴とする請求項１または２記載の原子炉格納容器水位温度計測装置。
【請求項４】
前記複数の温度検出器の温度検出用ケーブルは、複数のペネトレーションにそれぞれ延在されていることを特徴とする請求項２または３記載の原子炉格納容器水位温度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉格納容器水位温度計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の原子炉格納容器は、その内部の雰囲気が通常空気であることから、原子炉格納容器の水位検出設備としては、フロート式の水位検出器のみが配設され、原子炉格納容器のパージラインとベントラインの２箇所にのみ設けられている。また、従来の原子炉格納容器では、その内部に、内部の雰囲気温度を計測する温度検出器を多数配置している。
【０００３】
図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、従来の温度検出器ａは、温度を検出する温度検出ケーブルであるＭＩケーブルｂに、端子台ｃを介して接続用ケーブルｄを接続し、このＭＩケーブルｂと端子台ｃを保護管ｅ内に収容するように構成されている。ＭＩケーブルｂはステンレス製の内管ｂ１内に、電気絶縁物ｂ２を充填し、この充填物ｂ１内に、一対または２対の熱電対ｂ３，ｂ３，…を相互に径方向に所要の間隔を置いて並設し、かつ軸方向に埋設している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、万一、原子力発電所の苛酷事故により原子炉圧力容器が損傷し、原子炉圧力容器内に注入された水ないし海水等の冷却材が原子炉格納容器内に溜まった場合には、従来の水位検出設備では、設置されている水位検出器の箇所でしか水ないし海水の水位を検出できない。
【０００５】
また、温度検出器ａが水ないし海水等の冷却材に水没または冠水してしまった場合には、温度検出器ａやケーブルｄの途中の端子台ｃで短絡が発生し正確な温度を検出できない。しかも、この端子台ｃは、接続用ケーブルｄをねじにより固定するので、防水構造に構成することが容易ではない。また、原子炉圧力容器内に注入された水や海水等の冷却材により原子炉圧力容器が冷却されているか否かを判断することもできなくなる。
【０００６】
このように、原子炉格納容器内に水ないし海水等冷却材が溜った場合でも、その水位を監視することはこれまで想定されていなかった。
【０００７】
本発明は、原子力発電所の苛酷事故時により、原子炉格納容器内に水ないし海水等の冷却材が溜った場合でも、その原子炉格納容器内の冷却材の有無、または液位（水位）と温度を計測できる原子炉格納容器水位温度計測装置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】
【０００８】
本発明に係る原子炉格納容器水位温度計測装置は、原子炉圧力容器を収容する原子炉格納容器内にその高さ方向に複数配設されて原子炉格納容器の温度を検出する温度検出器を具備し、前記温度検出器により原子炉格納容器内の温度を検出する一方、前記各温度検出器により検出された温度検出値を、予め採集されたこれら温度検出器が水等冷却材により水没したときと、水没していないときの温度検出値と比較参照することにより、原子炉格納容器内の冷却材の有無を検出し、前記冷却材有りを検出した温度検出器の中で、最も高い位置に配設された温度検出器の配設高さから冷却材の水位を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、原子炉格納容器内に水や海水等の冷却材が溜った場合でも、原子炉格納容器内の温度を温度検出器により検出する精度の向上を図ることができると共に、原子炉格納容器内の冷却材の有無を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置の温度検出器の正面模式図、（Ｂ）は同，温度検出器の底部端面図、（Ｃ）は同（Ａ），（Ｂ）で示すＭＩケーブルの拡大横断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置の要部模式図。
【図３】（Ａ）は本発明の第２の実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置の温度検出器の正面模式図、（Ｂ）は同，温度検出器の底部端面図、（Ｃ）は同（Ａ），（Ｂ）で示すＭＩケーブルの拡大横断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置設の要部模式図。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置の要部模式図。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置の要部模式図。
【図７】本発明の第６の実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置の要部模式図。
【図８】（Ａ）は従来の原子炉格納容器の温度検出器の正面模式図、（Ｂ）は同，温度検出器の底部端面図、（Ｃ）は同（Ａ），（Ｂ）で示すＭＩケーブルの拡大横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００１２】
（第１の実施形態）
図２に示すように、第１の実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置１は、原子炉圧力容器２を収容する原子炉格納容器３と、この原子炉格納容器３内に配設された複数の温度検出器４，４，…と、パージライン５およびベントライン６に、原子炉格納容器３の水位検出器としてそれぞれ配設されたフロート式の水位検出器５ａ，６ａと、を具備している。
【００１３】
複数の温度検出器４，４，…は原子炉格納容器３内にて、その高さ方向に所要の間隔を置いて配設されている。
【００１４】
さらに、原子炉格納容器水位温度計測装置１は、原子炉格納容器３内の雰囲気の冷却を行うと共に、放射性よう素を除去する格納容器スプレー冷却系、水−金属反応で発生した可燃性ガスの格納容器内での燃焼を防止する可燃性ガス濃度制御系、および原子炉格納容器から漏洩したＦＰ（核分裂生成物）が直接外部に放出されないように機能する原子炉建屋（二次格納施設）とこのＦＰをフィルタで除去し、排気筒より高所放出する非常用ガス処理系（ＳＧＴＳ）を具備している。但し、図２中、これら系は図示省略している。
【００１５】
原子炉格納容器３は、原子炉圧力容器２や図示しない冷却系再循環ループなどを格納するドライウェルＤおよび圧力抑制ケーブルを備えた圧力抑制室７を有し、ドライウェルＤと圧力抑制室７は鋼製ベント管８により連結される。
【００１６】
このために、冷却材喪失事故時、原子炉格納容器３のドライウェルＤ内に放出された蒸気と水の混合物はベント管８を通して圧力抑制室７のプール水中に導かれ、ここで蒸気は冷却し凝縮される。これにより、原子炉格納容器３の内圧の上昇を効果的に抑制することができる。さらに、原子炉格納容器３の内外を貫通する配管の原子炉格納容器貫通部であるペネトレーション９には図示省略の隔離弁を設け、放出されたＦＰを原子炉格納容器３内に保留することができる。
【００１７】
図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、上記温度検出器４は、金属製保護管４ａ内にＭＩケーブル４ｂを収容している。保護管４ａは、図１（Ａ）中上部４ａ１と、この上部４ａ１にねじ結合される中空管状の下部４ａ２とを有し、下部４ａ２には複数の小孔４ｃ，４ｃ，…が成形されている。
【００１８】
ＭＩケーブル４ｂが保護管４ａに固定されている。また、保護管４ａは、その上部４ａ１上に、開閉蓋のドーム状頭部４ａ３を設け、この頭部４ａ３の側頭部外面に防水コネクタ４ｄを配設している。
【００１９】
この防水コネクタ４ｄは防水機能を有し、温度検出用ケーブルの一例であるＭＩケーブル４ｂと接続用ケーブル４ｅとを着脱可能かつ防水可能に接続している。各接続用ケーブル４ｅは、図２に示す原子炉格納容器３のペネトレーション９を経て原子炉格納容器３の外部に延伸し、図示省略の中央操作盤等の図示しない温度水位検出装置に接続される。この温度水位検出装置は、温度検出器４により検出された温度検出値に基づいて原子炉格納容器３内の温度や温度分布、水や海水等の冷却材の有無、液位（水位）を検出する。
【００２０】
図１（Ｃ）に示すように、ＭＩケーブル４ｂは、例えばステンレス製等の内管４ｂ１内に、例えば酸化マグネシウム等の電気絶縁物４ｂを充填し、この充填物４ｂのほぼ中央部内に、温度検出部材である１対または２対の熱電対４ｂ３，４ｂ３，…を、その径方向に互いに所要の間隔を置いて並設し、かつ軸方向に埋設し、これら熱電対４ｂ３，４ｂ３，…により、原子炉格納容器３内の温度を検出する。
【００２１】
さらに、この温度検出器４，４，…の温度検出値は上記温度水位検出装置に与えられ、原子炉格納容器３内の温度と水の有無、水位が検出される。
【００２２】
したがって、この原子炉格納容器水位温度計測装置１によれば、万一、原子炉圧力容器２の損傷等により原子炉格納容器３内に水や海水等の冷却材が溜り、温度検出器４が冠水または水没した場合でも、ＭＩケーブル４ｂと接続用ケーブル４ｅは防水コネクタ４ｄにより防水可能に接続されているので、ＭＩケーブル４ｂと接続用ケーブル４ｅの接続部が水や海水等の冷却材によりショートすることを防止または低減できる。
【００２３】
その結果、万一、原子炉格納容器３内に水や海水等の冷却材（以下、単に水ともいう）が溜った場合でも、温度検出器４と温度水位検出装置により原子炉格納容器３内の温度を検出する検出精度の向上を図ることができる。
【００２４】
また、温度水位検出装置により、原子炉格納容器３内の水の有無や水位も検出できる。
【００２５】
すなわち、各温度検出器４の温度検出値は、温度検出器４が水没している時と、水没していない時（気相時）とで相違するので、予めこれらの温度検出値データを採集し、参照データとして温度水位検出装置のメモリ等に記録しておく。また、温度水位検出装置のメモリには、複数の温度検出器４の原子炉格納容器３内の配置高さのデータを予め保存しておく。
【００２６】
このために、各温度検出器４によりそれぞれ検出された温度検出値について、上記参照データを比較参照することにより、各温度検出器４が水没しているか否か、すなわち水の有無を検出することができる。
【００２７】
また水没が検出された温度検出器４のうち、最も高い位置にある温度検出器４の配置高さを原子炉格納容器３内の水位であると判断することができる。
【００２８】
なお、上記複数の温度検出器４，４，…の接続用ケーブル４ｅ，４ｅ，…は、図２に示すように１つのペネトレーション９に集中的に挿通させてもよいが、複数のペネトレーション９，９，…までそれぞれ個別に延在させてもよい。
【００２９】
（第２の実施形態）
図３（Ａ）は第２の実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置１Ａの第２の温度検出器４１の正面模式図、（Ｂ）は同，第２の温度検出器４１の底部端面図、（Ｃ）は同（Ａ），（Ｂ）で示す第２の温度検出器４１のＭＩケーブル４ｂの拡大横断面図である。第２の実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置１Ａは、上記原子炉格納容器水位温度計測装置１において、その温度検出器４を第２の温度検出器４１に置換した点に特徴がある。
【００３０】
図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第２の温度検出器４１は、金属製円管状の保護管４１ａを有する。この保護管４１ａは上記図１で示す温度検出器４のドーム状頭部４ａ３を削除している。保護管４１ａの一端子（図３では上端）に、電気絶縁性を有する端栓４１ｂと、止めねじのコンプレッションフィッティング４１ｃを上下二段に設け、ＭＩケーブル４１ｄを、これら端栓４１ｂとコンプレッションフィッティング４１ｃに水密に貫通させた状態で保護管４１ａに電気的に絶縁させた状態で固定し、外部に延伸させている。
【００３１】
そして、図３（Ｃ）に示すようにＭＩケーブル４１ｄは、内管４ａ内に収容された電気絶縁性を有する円柱状のシール部材４ｂ２のほぼ中央部内に、複数、例えば２本一対の熱電対４ｂ３，４ｂ３と、一対のヒータ線１０，１０とを、その径方向にそれぞれ所要の間隔を置いて並設し、かつ軸方向に埋設している。
【００３２】
そして、ヒータ線１０，１０を通電して、発熱させたときに、熱電対４ｂ３，４ｂ３により検出された温度検出値を、第２の温度検出器４１が水没している時と、水没していない時（気相時）のデータを各温度検出器４１毎に予め記録し、参照データとして、例えば温度水位検出位置のメモリ等に蓄積しておく。
【００３３】
このために、ヒータ線１０，１０を通電して発熱させた時に検出された熱電対４ｂ３，４ｂ３の温度検出値を上記参照データと比較することにより、水や海水等冷却材の有無を検出することができる。
【００３４】
そして、複数の第２の温度検出器４１，４１，…は、原子炉格納容器３内にて、高さ方向に所要の間隔を置いて配設されているので、上記第１の実施形態と同様、水の有りを検出した温度検出器４１の配置高さから原子炉格納容器３内の水位を検出できる。
【００３５】
すなわち、本実施形態によれば、原子炉格納容器３内に水や海水等冷却材が溜った場合でも、複数の温度検出器４１，４１，…により、原子炉格納容器３内の温度と水位を共に検出できる。
【００３６】
そして、ＭＩケーブル４１ｄを上記従来の端子台ｃや防水コネクタ４ｄを介さずに直接ペネトレーション９に延伸させてもよい。これによれば、水没してショートし易い端子台ｃを削除しているので、ショートすることを低減できる。このために、原子炉格納容器３内に水が溜った場合でも、原子炉格納容器３内の温度、水の有無、水位を検出できる。
【００３７】
さらに、端子台ｃや防水コネクタ４ｄを削除するので、構成の簡単化とコスト低減を図ることができる。
【００３８】
さらにまた、第２の温度検出器４１はＭＩケーブル４１ｄの温度検出部分を電気絶縁性を有する端栓４１ｂにより保護管４１ａに固定しているので、第２の温度検出器４１の水没の有無を検出できる。すなわち、第２の温度検出器４１が水没していないとき（気相時）は、ＭＩケーブル４ｂと保護管４ａの電気絶縁が確保されるので、温度を高精度で検出することができる。一方、第２の温度検出器４１が水没した場合には、ＭＩケーブル４ｂと保護管４ｂが水により通電するので、ＭＩケーブルｂと保護管４ｂの通電状態が非水没（気相）時の温度検出値と相違する。すなわち、第２の温度検出器４１における、ＭＩケーブルｂと保護管４ｂの通電状態が水没時と非水没時とでは相違するので、第２の温度検出器４１の水没の有無を検出できる。
【００３９】
（第３の実施形態）
図４は本発明の第３の実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置１Ａの要部模式図である。この原子炉格納容器水位温度計測装置１Ａは、上記第２の実施形態に係る第２の温度検出器４１のＭＩケーブル４１ｄまたは図１で示す接続用ケーブル４ｅを、各第２の温度検出器４１の近傍にそれぞれ配設されている複数のペネトレーション９，９，…にそれぞれ延在させ、または挿通させた点に特徴がある。
【００４０】
この原子炉格納容器水位温度計測装置１Ａによれば、複数のペネトレーション９，９，…の幾つかにおいて、ＭＩケーブル４１ｄまたは接続用ケーブル４ｅが短絡を発生した場合でも、それ以外のペネトレーション９，９，…に配設されているＭＩケーブル４１ｄまたは接続用ケーブル４ｅに接続されている温度検出器４，４１を使用して原子炉格納容器３内の温度、水の有無、水位を検出できる。
【００４１】
（第４の実施形態）
図５は本発明の第４の実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置１Ｂの要部模式図である。この原子炉格納容器水位温度計測装置１Ｂは、圧力抑制室７内の圧力を検出する圧力抑制室圧力検出器１１と、原子炉格納容器３内のドライウェルＤの圧力を検出する原子炉格納容器圧力検出器１２とを設け、この圧力抑制室圧力検出器１１により検出された圧力抑制室内の圧力検出値と、原子炉格納容器圧力検出器１２により検出された原子炉格納容器３内の圧力検出値との差から原子炉格納容器３内の水位を検出する点に特徴がある。
【００４２】
すなわち、圧力抑制室圧力検出器１１により検出された圧力抑制室７の検出圧力と、原子炉格納容器圧力検出器１２により検出された原子炉格納容器３内の検出圧力との差が水頭圧差となるので、これら両検出値の差を、原子炉格納容器３内の水位との相関関係を予め記録した参照データと比較参照することにより、原子炉格納容器３の水位を水頭圧差から算出することができる。
【００４３】
（第５の実施形態）
図６は本発明の第５の実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置１Ｃの要部模式図である。この原子炉格納容器水位温度計測装置１Ｃは、原子炉格納容器圧力検出器１２とＥＣＣＳ系（非常用炉心冷却系）ポンプ圧力検出器１３とを設け、このＥＣＣＳ系ポンプ圧力検出器１３により検出されたＥＣＣＳ系ポンプ１５の吐出側の圧力検出値と、原子炉格納容器圧力検出器１２により検出された圧力検出値との差から原子炉格納容器３内の水位を検出する点に特徴がある。
【００４４】
すなわち、ＥＣＣＳ系ポンプ圧力検出器１３により検出されたＥＣＣＳ系１４のＥＣＣＳ系ポンプ１５の吐出側の検出圧力と、原子炉格納容器圧力検出器１２により検出された原子炉格納容器３の検出圧力との差が水頭圧差となるので、これら両検出値の差と、原子炉格納容器３内の水位との相関関係を予め記録した参照データを参照することにより、原子炉格納容器３の水位を水頭圧差から算出することができる。
【００４５】
（第６の実施形態）
図７は本発明の第６の実施形態に係る原子炉格納容器水位温度計測装置１Ｄの要部模式図である。この原子炉格納容器水位温度計測装置１Ｄは、原子炉格納容器３内の例えば底部に、温度センサ内蔵超音波センサ１６を設けた点に特徴がある。
【００４６】
温度センサ内蔵超音波センサ１６は原子炉格納容器３内に溜った水の水面に超音波を送波し、水面で反射された反射波を受波することにより、原子炉格納容器３内の溜水の水位を検出する。温度センサ内蔵超音波センサ１６はケーブル１７に電気的に接続され、このケーブル１７はペネトレーション９を挿通して原子炉格納容器３の外部に延在し、図示省略の温度水位検出装置に電気的に接続される。温度水位検出装置はケーブル１７を介して温度センサ内蔵超音波センサ１６に、その検出を制御する制御信号を与える一方、温度センサ内蔵超音波センサ１６により検出された水位検出信号と温度検出信号とを受信し、原子炉格納容器３内の水位と温度を検出する。
【００４７】
また、温度センサ内蔵超音波センサ１６は内蔵の温度センサにより、原子炉格納容器３内の温度を検出できるので、この検出温度により、雰囲気温度により伝播時間が変化する超音波の温度による影響を補正することができる。
【００４８】
このために、温度センサ内蔵超音波センサ１６による水位検出精度の向上を図ることができる。また直接水温が検出できる。
【００４９】
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、原子炉格納容器３内の温度検出器４，４１による温度検出精度の向上と、原子炉格納容器３内の水や海水等冷却材の有無ないし液位（水位）を検出することができる点で技術上の意義が共通し、または密接に関連している。
【００５０】
そして、本発明の幾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、本発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００５１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  原子炉格納容器水位温度計測装置
２  原子炉圧力容器
３  原子炉格納容器
４  温度検出器
４ｂ，４１ｄ  ＭＩケーブル（温度検出ケーブル）
４ｅ  接続用ケーブル
１０  ヒータ線
１１  圧力抑制室圧力検出器
１２  原子炉格納容器圧力検出器
１３  ＥＣＣＳ系ポンプ圧力検出器
１４  ＥＣＣＳ系
１５  ＥＣＣＳ系ポンプ
１６  温度センサ内蔵超音波センサ
４１  第２の温度検出器
４１ｂ  端栓（電気絶縁体）
【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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