(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸騰水型原子炉と、蒸気タービンと、排ガス再結合器を有する気体廃棄物処理系を備えた原子力発電所の、前記気体廃棄物処理系の排ガスからサンプリングガスを採取するサンプリングラインと、該サンプリングラインに設けた水素濃度計を有する原子炉排ガスの水素濃度測定装置において、
前記サンプリングラインの前記水素濃度計の上流に、前記サンプリングガスの水分を低減し、前記水素濃度計への流入を防止する乾燥器を設け、前記サンプリングラインの前記乾燥器および前記水素濃度計の入口部および出口部に各々入口電動弁と出口電動弁を設け、前記入口電動弁および前記出口電動弁の開閉を制御するインターロック制御装置と電源を設け、前記インターロック制御装置により、前記入口電動弁を開にした後に、前記出口電動弁を開にするインターロック制御を行うことを特徴とする原子炉排ガスの水素濃度測定装置。
【請求項２】
沸騰水型原子炉と、蒸気タービンと、排ガス再結合器を有する気体廃棄物処理系を備えた原子力発電所の、前記気体廃棄物処理系の排ガスからサンプリングガスを採取するサンプリングラインと、該サンプリングラインに設けた水素濃度計を有する原子炉排ガスの水素濃度測定装置において、
前記サンプリングラインの前記水素濃度計の上流に、前記サンプリングガスの水分を低減し、前記水素濃度計への流入を防止する乾燥器を設け、前記サンプリングラインの前記乾燥器および水素濃度計の上流に圧力指示スイッチと入口電動弁を設け、前記圧力指示スイッチと前記入口電動弁を制御するインターロック制御装置と電源を設け、前記インターロック制御装置により、前記圧力指示スイッチにより測定された圧力が設定値以下になった時、前記入口電動弁を開にするインターロック制御を行うことを特徴とする原子炉排ガスの水素濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原子力発電所において、インサービス（稼働）時に原子炉から発生する排ガスから抽気したサンプリングガスの水素濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所のうちＢＷＲ、ＡＢＷＲ等の沸騰水型炉を有する原子力発電所において、原子力発電所の原子炉炉内から発生する蒸気を含む排ガスには、炉内で中性子の照射を受けた水の放射性分解により生じた大量の水素分子及び酸素分子が含まれている。さらに、炉内の放射線分解により発生した放射性希ガスが核燃料から漏洩し、排ガス中に混入する。
【０００３】
排ガス中の水素分子及び酸素分子の除去および放射性希ガス等の放射性気体廃棄物の低減を図るため、上記原子力発電所では気体廃棄物処理系が設置されている。
【０００４】
気体廃棄物処理系のシステム構成について、図６を基に説明する。原子炉から発生して蒸気タービン１を駆動した後の排ガスは、復水器２によって一部が水に戻された後、排ガス予熱器３で水素分子と酸素分子の再結合温度まで加熱される。
【０００５】
次いで、排ガスは排ガス再結合器４において再結合反応により蒸気に変換された後、排ガス復水器５により蒸気の熱を除去した後、除湿冷却器６で除湿される。除湿された排ガスは、活性炭式の希ガスホールドアップ塔７内の活性炭により排ガス中の放射性気体廃棄物を所定時間保持して放射性気体廃棄物濃度を低減した後、排気筒８を通じて発電所構外に排気される。
【０００６】
本システムには、触媒反応を用いる排ガス再結合器４での結合性能の健全性を確認するため、排ガス再結合器４下流に排ガスからサンプリングガスＢを採取する配管系としてサンプリングライン９を設け、サンプリングライン９下流に入口弁１３、除湿器１６を介して、採取したサンプリングガスＢ内の水素濃度を測定する水素濃度計１１を設けている。
【０００７】
水素濃度計１１で測定に用いられたサンプリングガスＢは出口弁１４から排出された後、復水器２の出口側に戻される。また、サンプリングライン９で発生した凝縮水を除去するために、サンプリングライン９から分岐したドレンポット１２が除湿器１６を介して設置されており、ドレンポット１２に貯められた凝縮水はドレン弁１５を介してサンプリングライン９から排出され復水器２に戻される。
【０００８】
水素濃度測定装置の水素濃度計には、主に熱伝導式の水素濃度計が用いられている。熱伝導式の水素濃度計は水素の熱伝導率が空気と比較して高いことを利用して水素濃度測定を行うものであり、測定の外乱となる水分が計器に流入すると水素濃度を正常に測定することができないという問題がある。
【０００９】
上記システムにおいて、従来技術では、例えば特許文献１のように原子力発電プラントの放射性気体廃棄物処理系に蒸気透過膜として蒸気の透過係数が大きい中空糸膜を内蔵して水分を除去する除湿装置が提案されている。
【００１０】
また、排ガスの除湿・乾燥方法として、特許文献２に示す様に蒸気透過膜を適用した除湿装置を採用し、蒸気透過膜側媒質として流体に飽和蒸気圧を低下させる物質を添加した蒸気吸収液を使用し、排ガス側よりも飽和蒸気圧を低くする装置が提案されている。
【００１１】
また、特許文献３に示す様に、原子力発電所の格納容器内雰囲気モニタにおいて、サンプリングラック上に冷却水を用いてサンプリングガスを冷却する除湿器を有する水素酸素測定装置が提案されている。
【００１２】
また、特許文献４に示す様に、地震予知等の目的で土壌ガスの水素濃度を測定するため、半導体式ガスセンサの上流に乾燥剤を封入した乾燥管を設け、検査する土壌ガスの水分を除去する構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平６−３４７５９３号公報
【特許文献２】特開平１１−２６４９８４号公報
【特許文献３】特開２０００−２７８４号公報
【特許文献４】特開平１−６６５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記のように、気体廃棄物処理系の水素濃度測定装置に用いられている水素濃度計は、水分が計器に流入すると計器が正常に測定することができない。そのため、気体廃棄物処理系では除湿冷却器を設置し排ガス中の水分を除去して水素濃度計ヘの水分の流入を防止している。
【００１５】
しかし、原子力発電所の点検を行う定期検査中は、水素濃度測定装置で排ガスサンプリングは行われず、サンプリングラインの配管内に水分を含んだ気体が滞留する。サンプリングラインは原子炉内雰囲気と接しており、雰囲気の気温が変化することにより、除湿冷却器出口から水素濃度計までのサンプリングラインにおいて凝縮が起こり水分が配管内に付着し、原子力発電所のインサービス時に水素濃度計に流入する可能性がある。
【００１６】
特許文献１や特許文献２のように気体廃棄物処理系の除湿冷却器に蒸気透過膜として蒸気の透過係数が大きい中空糸膜を内蔵した除湿装置を使用しても、水素濃度計への水滴流入を完全に防ぐことはできない。
【００１７】
また、特許文献３のように冷却水を用いてサンプリングガスを冷却する除湿器を使用する従来技術では、除湿器から水素濃度計までのサンプリングライン内で発生する凝縮水に対しては水素濃度計への流入を防止できない。また、除湿器の動作には電源や冷却水の確保が必要であるが、定期点検中は機器の点検のため除湿器を作動できず、定期検査中に発生する水分に対して水素濃度計への流入を防止することはできない。
【００１８】
また、特許文献４のように、乾燥剤を封入した乾燥管を用いる場合は、乾燥剤が飽和すると、急激に除湿性能が低下する。
【００１９】
従って、本発明の目的は、水分の水素濃度計への流入を確実に防止し、水素濃度の測定を連続的に且つ精度良く行う水素濃度測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、沸騰水型原子炉と、蒸気タービンと、排ガス再結合器を有する気体廃棄物処理系を備えた原子力発電所の、気体廃棄物処理系の排ガスからサンプリングガスを採取するサンプリングラインと、サンプリングラインに設けた水素濃度計を有する原子炉排ガスの水素濃度測定装置において、サンプリングラインの水素濃度計の上流に、サンプリングガスの水分を低減し、水素濃度計への流入を防止する乾燥器を設けたことを特徴とする。
【００２１】
また、原子炉排ガスの水素濃度測定装置において、乾燥器によって水分を低減されたサンプリングガスの湿度を約１％〜１０％としたことを特徴とする。
【００２２】
また、原子炉排ガスの水素濃度測定装置において、乾燥器はフィルタ材料として中空糸膜を用いたことを特徴とする。
【００２３】
また、原子炉排ガスの水素濃度測定装置において、サンプリングラインに、サンプリングライン配管内の水分凝結を防止する配管保温ヒータを設けたことを特徴とする。
【００２４】
また、原子炉排ガスの水素濃度測定装置において、配管保温ヒータの設定温度を約４０度以上とすることを特徴とする。
【００２５】
また、原子炉排ガスの水素濃度測定装置において、サンプリングラインの乾燥器上流に乾燥空気を流入させる乾燥空気ラインと、乾燥空気タンクを接続し、原子炉の稼働前にサンプリングラインの水分を乾燥させることを特徴とする。
【００２６】
さらに、原子炉排ガスの水素濃度測定装置において、サンプリングラインの乾燥器および水素濃度計の入口部および出口部に各々入口電動弁と出口電動弁を設け、入口電動弁および出口電動弁の開閉を制御するインターロック制御装置と電源を設け、インターロック制御装置により、入口電動弁を開にした後に、出口電動弁を開にするインターロック制御を行うことを特徴とする。
【００２７】
さらに、原子炉排ガスの水素濃度測定装置において、サンプリングラインの乾燥器および水素濃度計の上流に圧力指示スイッチと入口電動弁を設け、圧力指示スイッチと入口電動弁を制御するインターロック制御装置と電源を設け、インターロック制御装置により、圧力指示スイッチにより測定された圧力が設定値以下になった時、入口電動弁を開にするインターロック制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、沸騰水型原子炉と、蒸気タービンと、排ガス再結合器を有する気体廃棄物処理系を備えた原子力発電所の、気体廃棄物処理系の排ガスからサンプリングガスを採取するサンプリングラインと、サンプリングラインに設けた水素濃度計を有する原子炉排ガスの水素濃度測定装置において、サンプリングラインの水素濃度計の上流に、サンプリングガスの水分を低減し、水素濃度計への流入を防止する乾燥器を設けたことにより、原子力発電プラントの運転中だけでなく、定期検査中にサンプリングラインに生じた水分が水素濃度計に流入することを確実に防止し、もって連続且つ高精度な水素濃度測定装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１による水素濃度測定装置の系統図である。
【図２】本発明の実施例２による水素濃度測定装置の系統図である。
【図３】本発明の実施例３による水素濃度測定装置の系統図である。
【図４】本発明の実施例４による水素濃度測定装置の系統図である。
【図５】本発明の実施例５による水素濃度測定装置の系統図である。
【図６】従来技術における水素濃度測定装置の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明を実施例および図面について説明する。
【実施例１】
【００３１】
以下、本発明の実施例１について図１を用いて説明する。以下の図において背景技術で述べた図６と同じ構成部分については説明を省略する。
【００３２】
実施例１では、除湿冷却器６の後段に接続されているサンプリングライン９からサンプリングガスＢが採取され、水素濃度測定装置の入口弁１３を介して水素濃度計１１に取り込まれる。さらにサンプリングライン９を通過する途中で除湿器１６によってサンプリングガスＢ中の湿度が低減される。
【００３３】
次いで、除湿器１６の下流に設置した乾燥器１０によりさらにサンプリングガスＢが乾燥された後、後段の水素濃度計１１によりサンプリングガスＢ中の水素濃度が測定される。
【００３４】
測定に用いられたサンプリングガスＢは、水素濃度測定装置の出口弁１４から排出された後、復水器２の出口側に戻される。また、サンプリングライン９で発生した凝縮水を除去するために、サンプリングライン９から分岐したドレンポット１２が乾燥器１６の下流に設置されており、ドレンポット１２にためられた凝縮水はドレン弁１５を介して復水器２に戻される。
【００３５】
実施例１では、乾燥器１０がサンプリングライン９上で水素濃度計１１上流側に設置されている。これにより、除湿冷却器６の性能が不十分で水分を含んだ気体がサンプリングライン９に流入した場合や、プラント定期検査時にサンプリングライン９に凝縮した水分がインサービス開始時に水素濃度計１１に流入した場合にも、乾燥器１０によって水分が除去され、かつ水素濃度計１１への水分の流入が確実に遮断される。
【００３６】
乾燥器１０通過後のサンプリングガスＢの湿度は約１〜１０％前後にまで低減される。したがって水素濃度計１１には絶えず乾燥されたサンプリングガスＢが流入する状態で測定が可能となり、水素濃度計１１の測定の連続性や補正精度を犠牲にせずにサンプリングガスＢを提供できる。
【００３７】
乾燥器１０はフィルタ材料として中空糸膜を使用した乾燥器を用いる。この乾燥器は電源が不要であり、原子力発電所の定期検査時に主電源を落として保守作業を行う際に、サンプリングライン９に発生する水分が水素濃度計１１に流入することを防止することができ、これらの水分はインサービス時に後から除去できる。
【実施例２】
【００３８】
次に、本発明の実施例２について図２を用いて説明する。以下の図において、実施例１と同一の構成部分については説明を省略する。
【００３９】
図２では、サンプリングライン９の配管外周に凝結防止用の配管保温ヒータ１７を適当な間隔で複数個設置する。配管保温ヒータ１７の設定温度は水素濃度計１１の周囲温度が４０℃程度までになることを考慮すると、この予想される周囲温度より高い４０℃以上に設定し、配管保温ヒータ１７でサンプリングガスＢを保温することによリサンプリングガスＢが４０℃以上に保持され、サンプリングライン９での水分凝縮を防止する。
【００４０】
実施例２によれば、乾燥器１０に流入する水分の量を確実に減らすことが可能になり、測定の連続性や補正精度を犠牲にせず正確な測定機能を提供できるだけでなく、乾燥器の性能低下による機器交換時期を延長できる等、メンテナンス性をさらに向上させることが可能となる。
【実施例３】
【００４１】
次に、本発明の実施例３について図３を用いて説明する。図３では、水素濃度計１１の上流側に配管を乾燥させる乾燥空気を流す乾燥ライン１８と乾燥空気タンクＡＣを新たに設置する。水素濃度計１１にサンプリングガスＢを流入させる前に、乾燥空気タンクＡＣの乾燥空気を乾燥ライン１８からサンプリングライン９に流入させ、配管が乾燥するまでブローすることにより、サンプリングライン９配管内の水分を完全に乾燥させる。
【００４２】
実施例３によれば、乾燥器１０の性能低下を確実に防ぐことが可能になり、乾燥器１０の性能低下による機器交換時期を延長できる等、メンテナンス性をさらに向上させた上で、水素濃度計１１の測定の連続性や補正精度を犠牲にせずに正確な測定機能を提供できる。
【実施例４】
【００４３】
次に、本発明の実施例４について図４を用いて説明する。図４では、サンプリングラインの入口及び出口にそれぞれ入口電動弁１９および出口電動弁２０を設置する。
【００４４】
また、入口電動弁１９および出口電動弁２０には、入口電動弁１９が開になった後に出口電動弁２０が開になるインターロック制御を行って、入口電動弁１９と出口電動弁２０を制御するインターロック制御装置ＩＬＣを設ける。ＰＳは、入口電動弁１９、出口電動弁２０およびインターロック制御装置ＩＬＣ駆動用の保守用電源である。
【００４５】
ここで、サンプリングガスＢの戻り先である復水器２出口側は真空に近い圧力になっているため、入口電動弁１９が閉の状態で出口電動弁２０を開にした場合には、差圧によりドレンポット１２内の水がサンプリングライン９を介して水素濃度計１１に流入して、正確な測定が行えなくなる。
【００４６】
実施例４によれば、急激に水素濃度計１１の圧力が低下することを抑制し、水素濃度計１１への水流入を防止することにより、安定した水素濃度測定を実現することを可能とする。
【実施例５】
【００４７】
次に、本発明の実施例５について図５を用いて説明する。図５では、サンプリングライン９で水素濃度計１１の上流側に圧力指示スイッチ２１を設置し、圧力指示スイッチ２１の上流側に水素濃度計の入口電動弁２２を設ける。入口電動弁２２は圧力指示スイッチで測定される圧力の値がある設定値以下になったときに開となる制御論理をもつインターロック制御を有する電動開閉弁である。圧力指示スイッチ２１と入口電動弁２２のインターロック制御は、実施例４と同様にインターロック制御装置ＩＬＣと保守用電源ＰＳで実行される。
【００４８】
急激な圧力低下が生じた場合、実施例４で説明したようにドレンポット１２から水素濃度計１１への水の流入が発生する。実施例５では、圧力指示スイッチ２１と入口電動弁２２を設け、運転員に異常を早急に知らせると共に、急激な圧力低下をインターロック制御装置ＩＬＣにより防止して、水素濃度計１１への水滴流入を自動的に防止することにより計器故障を確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１：蒸気タービン
２：復水器
３：排ガス予熱器
４：排ガス再結合器
５：排ガス復水器
６：除湿冷却器
７：希ガスホールドアップ塔
８：排気筒
９：サンプリングライン
１０：乾燥器
１１：水素濃度計
１２：ドレンポット
１３：入口弁
１４：出口弁
１５：ドレン弁
１６：除湿器
１７：配管保温ヒータ
１８：乾燥ライン
１９：入口電動弁
２０：出口電動弁
２１：圧力指示スイッチ
２２：入口電動弁
Ａ：蒸気
Ｂ：サンプリングガス
ＡＴ：乾燥空気タンク
ＩＬＣ：インターロック制御装置
ＰＳ：保守用電源
【図１】
0005750061.tif 000002
【図２】
0005750061.tif 000003
【図３】
0005750061.tif 000004
【図４】
0005750061.tif 000005
【図５】
0005750061.tif 000006
【図６】
0005750061.tif 000007