(57)【要約】【課題】原子炉設備に設置されている加圧器安全弁と同一の運転条件で性能試験を行うことによって、正確な性能試験を行うことができる加圧器安全弁の性能試験装置及び試験方法を提供する。【解決手段】本発明は、安全弁に対する設定圧力試験、漏洩試験、流量試験、ブロウダウン（Blow Down）試験、そしてループシール（Loop Seal）の水放出試験、安全弁の放出荷重試験を行うことができる安全弁の性能試験装置において、内部に満たされた一定量の水を加熱するための１つ以上の電熱器２２を具備し、前記電熱器２２によって発生した蒸気を所定の圧力で貯蔵する蓄圧器２１と、前記蓄圧器２１から流量と圧力が制御された後、供給された蒸気を貯蔵し、試験対象安全弁４８に試験圧力を提供する試験容器４１と、前記蓄圧器２１に供給する脱塩水を貯蔵すると共に、前記試験対象安全弁４８の放出蒸気を凝縮して収集する圧力放出タンク８１と、前記圧力放出タンク８１に貯蔵されている水を前記蓄圧器２１に供給するための給水ポンプ１１１とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
安全弁に対する設定圧力試験、漏洩試験、流量試験、ブロウダウン（Blow Down）試験、ループシール（Loop Seal）の水放出試験、安全弁の放出荷重試験を行うことができる安全弁の性能試験装置において、
内部に満たされた一定量の水を加熱するための１つ以上の電熱器２２を具備し、前記電熱器２２によって発生した蒸気を所定の圧力で貯蔵する蓄圧器２１と；
前記蓄圧器２１から流量と圧力が制御された後、供給された蒸気を貯蔵し、試験対象安全弁４８に試験圧力を提供する試験容器４１と；
前記蓄圧器２１に供給する脱塩水を貯蔵すると共に、前記試験対象安全弁４８の放出蒸気を凝縮して収集する圧力放出タンク８１と；
前記圧力放出タンク８１に貯蔵されている水を前記蓄圧器２１に供給するための給水ポンプ１１１と；を含むことを特徴とする安全弁の性能試験装置。
【請求項２】
前記圧力放出タンク８１の内部には、試験対象安全弁４８の放出蒸気が水面の下に噴射されるようにする噴射装置８３が備えられることを特徴とする請求項１に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項３】
前記噴射装置８３には、試験対象安全弁４８で放出された蒸気が噴射されることができる多数の孔１２１が一定の大きさと間隔で分布して形成されることを特徴とする請求項２に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項４】
前記蓄圧器２１の下部には、前記給水ポンプ１１１により供給された水を注入するか、排水することができる配管３１が連結されており、前記配管３１には、他の装置や設備で蓄圧器の水を利用しようとする場合、 前記配管３１に前記他の装置や設備を連結するためのブラインドフランジ３２が備えられることを特徴とする請求項１に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項５】
前記蓄圧器２１内部の水を排水するために、蓄圧器２１と圧力放出タンク８１は、配管３１で連結され、前記配管３１の上には、排水弁３３が設置されることを特徴とする請求項１に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項６】
前記排出弁３３の後段には、流量と圧力を減少させることができるオリフィス３４が備えられることを特徴とする請求項５に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項７】
前記蓄圧器２１の上部には、蓄圧器２１で排出された蒸気が前記試験容器４１に供給されるように連結する配管３５が設置され、前記配管３５には、他の装置や設備で蓄圧器の蒸気を利用しようとする場合、 前記配管３１に前記他の装置や設備を連結するためのブラインドフランジ３６が備えられることを特徴とする請求項１に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項８】
前記蓄圧器２１の上部と試験容器４１の下部との間を連結する配管４４の上には、蓄圧器２１の蒸気を試験容器４１に所定の流量で供給し加圧することができる第１圧力制御弁４２が設置されることを特徴とする請求項１に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項９】
前記第１圧力制御弁４２と並列で設置された配管上には、試験容器４１を予熱する時、または試験容器４１の圧力を自動で一定に維持する時、または試験容器４１を所定の加圧率で加圧して試験対象安全弁４８を試験を行う時に使用するために、前記第１圧力制御弁４２より容量が小さい第２圧力制御弁４３が設置されることを特徴とする請求項８に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項１０】
前記第１圧力制御弁４２の前段配管に生成される凝縮水を圧力放出タンク８１に排出するために、蒸気トラップ６２が備えられる配管６４−１が設置されることを特徴とする請求項８に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項１１】
前記試験容器４１、そして第１圧力制御弁４２から試験容器４１の間の配管４４で生成される凝縮水を圧力放出タンク８１に排出するために、蒸気トラップ６５が備えられる配管６８−１が設置されることを特徴とする請求項８に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項１２】
前記蒸気トラップ６５とは別に、前記試験容器４１下部の凝縮水を排出するための凝縮水排出弁６８が設置されることを特徴とする請求項１１に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項１３】
前記凝縮水排出弁６８の後段には、流量と圧力を減少させることができるオリフィス６９が備えられることを特徴とする請求項１２に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項１４】
前記試験容器４１と試験対象安全弁４８との間には、ループシールの水放出試験のために水が満たされることができる形状の屈曲されたループシール４７が設置されることを特徴とする請求項１に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項１５】
前記試験対象安全弁４８とその前段配管には、保温電熱器（Electrical Heat Tracing）５８が設置されることを特徴とする請求項１４に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項１６】
前記試験容器４１の予熱のために前記試験容器４１から前記圧力放出タンク８１側に蒸気が排出されることができるように、予熱配管５９−１の上に予熱弁５９が設置されることを特徴とする請求項１に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項１７】
前記予熱弁５９の後段には、流量と圧力を減少させることができるオリフィス６１が備えられることを特徴とする請求項１６に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項１８】
前記圧力放出タンク８１には、タンク内部圧力が所定の圧力以上になれば破裂する１つ以上の破裂板８７、８８が設置されることを特徴とする請求項１に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項１９】
前記圧力放出タンク８１と給水ポンプ１１１との間には、前記圧力放出タンク８１に水を供給する水処理部１０１が設置されることを特徴とする請求項１に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項２０】
前記水処理部１０１は、未浄化水を多段階の浄化手段を通じて脱塩水で浄化した後、前記圧力放出タンク８１に脱塩水を供給するように構成されることを特徴とする請求項１９に記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項２１】
前記蓄圧器２１と試験容器４１と圧力放出タンク８１及び給水ポンプ１１１は、閉回路を構成することを特徴とする請求項１、２、４、５、７、８、１４、１６、１８、１９のいずれかに記載の安全弁の性能試験装置。
【請求項２２】
安全弁に対する設定圧力試験、漏洩試験、流量試験、ブロウダウン（Blow Down）試験、ループシール（Loop Seal）の水放出試験、安全弁の放出荷重試験を行うことができる安全弁の性能試験装置において、
（１）蓄圧器２１に供給する脱塩水を貯蔵すると共に、試験対象安全弁４８の放出蒸気を凝縮して収集する圧力放出タンク８１に所定量の水を充水する段階と；
（２）前記圧力放出タンク８１の水を給水ポンプ１１１で前記蓄圧器２１に所定量の水位まで充水する段階と；
（３）前記蓄圧器２１に充水された水を電熱器２２で加熱し、蒸気が発生する段階と；
（４）前記蓄圧器２１で発生した蒸気の流量と圧力が制御されながら試験容器４１に供給され、前記蓄圧器２１と試験容器４１があらかじめ設定された所定の圧力で蓄圧される段階と；
（５）前記蓄圧器２１の電熱器２２を続いて運転し、前記試験対象安全弁４８の動作圧力まで圧力を増加させて試験対象安全弁４８を試験する段階と；で構成されることを特徴とする安全弁の性能試験方法。
【請求項２３】
前記（４）段階は、前記蓄圧器２１と試験容器４１の圧力が所定の圧力に到逹すれば、蓄圧器２１と試験容器４１との間に設置された第１圧力制御弁４２と前段遮断弁５１を閉弁し、前記第１圧力制御弁４２と並列で設置され且つ第１圧力制御弁４２より容量が小さい第２圧力制御弁４３を利用して試験容器４１の圧力が一定に制御されるように運転されることを特徴とする請求項２２に記載の安全弁の性能試験方法。
【請求項２４】
前記（５）段階は、前記蓄圧器２１の電熱器２２を続いて運転し、蓄圧器２１には、試験対象安全弁４８の試験に必要な蒸気量が蓄積される所定の圧力まで蒸気を蓄圧し、前記第２圧力制御弁４３を利用して試験容器４１の圧力を試験対象安全弁４８が動作するまで増加させて試験対象安全弁４８を試験することを特徴とする請求項２２に記載の安全弁の性能試験方法。
【請求項２５】
前記（５）段階は、前記蓄圧器２１は、試験対象安全弁４８の試験に必要な蒸気量が蓄積される所定の圧力まで蒸気を蓄圧し、その後、第１圧力制御弁４２を開放し、試験対象安全弁４８に必要な加圧率または蒸気流量を提供し、試験対象安全弁４８を試験することを特徴とする請求項２２に記載の安全弁の性能試験方法。
【請求項２６】
前記（４）段階には、前記試験容器４１に連結された予熱弁５９を間歇的に開放させて、蓄圧器２１内の蒸気が試験容器４１を通じて排出される段階が含まれたことを特徴とする請求項２２に記載の安全弁の性能試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所の原子炉冷却系（Reactor Coolant System）に設置されている加圧器安全弁（Pressurizer Safety Valve）の性能試験装置及び試験方法に関し、より詳細には、加圧器安全弁に対する設定圧力試験、漏洩試験、流量試験、ブロウダウン（Blow Down）試験、ループシール（Loop Seal）の水放出試験、安全弁の放出荷重試験などを行うことができる安全弁の性能試験装置及び試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、安全弁（Safety Valve）は、入口側の定圧により自動で作動する圧力放出装置であり、瞬間的に開放される特徴を有している。安全弁は、一般的に、弁の内側にスプリングが装着されていて、このスプリングに作用する力によって弁が開閉される。このような安全弁は、流体を取り扱う装置での過圧（Overpressure）を防止するか、一定の圧力を維持するために使用している。
【０００３】
特に、原子力発電所の原子炉冷却系の加圧器安全弁は、原子炉設備の過圧を防止する非常に重要な設備である。したがって、この加圧器安全弁は、許容された設定圧力の誤差範囲（例えば、±１％）で正確に作動することを確認するために、周期的に試験を実施している。
【０００４】
加圧器安全弁の試験方法は、稼動中試験（In-service Inspection）技術基準である米国機械学会技術基準（ＡＳＭＥＯＭ−Ａｐｐ．Ｉ、ＡＳＭＥ  ＰＴＣ  ２５）、大韓民国電力産業技術基準（ＫＥＰＩＣ  ＭＯＤ、ＭＢＫ）などに詳細に記述されている。
【０００５】
このような技術基準によって加圧器安全弁は、５年に１回設定圧力試験を行い、全体安全弁のうち最小限２０％の弁は、２年以内に設定圧力試験を行う。この安全弁の一部分を交替した場合には、取り外した安全弁の設定圧力試験を電力生産を再開する前に行う。
【０００６】
このような技術基準による試験方法には、安全弁が設備に設置されたまま、補助駆動装置（Auxiliary Lift Device）を利用した試験（In Situ Testing）、ベンチセット（Bench Set）に安全弁を装着し試験を行うベンチ試験（Bench Testing）、そしてオフサイト試験設備（Off-site Test Facility）を利用した試験（Test Facility Testing）がある。
【０００７】
補助駆動装置を利用した試験は、安全弁が設備に設置されている状態で設定圧力を測定する方法である。特に安全弁が設備に溶接のような方法で設置されている場合には、この試験方法が唯一の試験方法でもある。
【０００８】
補助駆動装置は、安全弁の開放のために系圧力に補助引揚力を加える装置である。設定圧力試験のためには、安全弁に補助駆動装置を装着し、３０分以上熱平衡を成した後、補助駆動装置の空気モーター圧力を安全弁設定圧力まで徐々に増加させて、安全弁を瞬間開放（Pop Open）するようにする。
【０００９】
補助駆動装置を利用した加圧器安全弁の設定圧力試験は、試験中に発電所の運転に及ぶ影響を最小化し、発電所の計画予防整備（Overhaul）の間に、加圧器安全弁の整備必要有無を確認するために、一般的に原子炉の停止後、冷却運転の前に、補助駆動装置を利用して試験を行うこともある。このような試験を行うとき、運転されている原子炉冷却系の圧力が減少する過渡現象（Transient）が発生することができ、放射性物質を含んでいる流体が安全弁を通じて放出されることによって、汚染が拡散されるか、他の系の運転に影響を与える問題点が発生するようになる。
【００１０】
このような設定圧力試験を行うとき、安全弁にループシールが備えられている場合、ループシール内の水を排水した状態で試験を行うと、ループシールの水放出と組み合わせられた安全弁の作動影響を測定することができず、ループシール内の水を排水することなく試験を行う場合には、安全弁の動作時に、ループシールの瞬間的な水放出に起因して安全弁の部品損傷または振動による部品の弛緩可能性も発生するようになる。
【００１１】
ベンチセットを利用したベンチ試験は、フランジが備えられたベンチセットに安全弁を付着し、常温で試験を行う方法である。このベンチセットには、窒素、空気または水のような流体の圧力供給装置、圧力調整装置、試験対象安全弁を連結するフランジ、このフランジに連結された圧力計などを具備しており、場合によっては、様々な機能と自動試験の実行、設定値記録のためのチャートレコーダーなどが連結された複数のフランジを有する複雑な装置もある。
【００１２】
このようなベンチセットの類型は、試験対象である安全弁の数量と種類、コード要件、そして使用可能な空間によって決定する。ベンチセットの例は、特許文献１の大韓民国特許登録１０−０５４０３０８号（加圧器安全弁の漏洩及び圧力設定試験装置、登録日：2005.12.26.）、特許文献２の大韓民国特許登録第１０−０３１１７７５号（安全弁試験装置、登録日：2001.9.28）及び特許文献３の米国特許登録第４，８９３，４９４号（Method and System for Testing Safety Relief Valves，登録日：1990.1.16）に詳しく開示されている。
【００１３】
特許文献１は、加圧器安全弁を常温で漏洩試験及び圧力設定試験を直接実施することができるようにした加圧器安全弁の漏洩及び圧力設定試験装置に関し、この発明は、漏洩確認用フランジが備えられた加圧器安全弁の漏洩及び圧力設定試験装置において、窒素ガスを貯蔵している窒素ガス貯蔵部と；前記窒素ガス貯蔵部と連結され、窒素ガスを加圧器安全弁の漏洩及び圧力設定試験値まで昇圧してポンピングし、そのポンピングされた窒素ガスを圧力貯蔵タンクに吐出するポンプと；前記ポンプから吐出される窒素ガスを貯蔵する圧力貯蔵タンクと；前記圧力貯蔵タンクと連結され、前記圧力貯蔵タンクから吐出される窒素ガスの圧力を調節し、その調節された窒素ガスを高圧ホースを通じて漏洩及び圧力設定試験用ベンチの側面に設置された注入管に吐出させる圧力調節弁と；前記圧力調節弁から注入された漏洩及び圧力設定窒素ガスをその上面に安着された加圧器安全弁の下部に注入し、前記加圧器安全弁の漏洩窒素量と圧力設定窒素量をテストすることができるようにする漏洩及び圧力設定試験用ベンチと；で構成されている。
【００１４】
特許文献２は、圧力を強制提供して安全弁の異常を試験する装置において、圧力水を供給する高圧洗浄器と；高圧洗浄器の圧力水を下部から印加されれば、上部空間が高圧を成して圧力変化に緩衝役目をする垂直に立設された圧力タンクと、圧力タンクに設定圧力が維持されるまで圧力水が試験すべき安全弁を連結する試験コネクタと、試験圧力状態を記録する記録部に同時に移動することを遮断するメイン弁と、試験コネクタを通じて試験すべき弁を連結させるフランジとを含むテスタ部と；前記テスタ部のメイン弁の出力圧力の変化を電気的信号に変換して記録する記録部と；を備えて構成し、高圧洗浄器を通じて圧力を提供される圧力タンクの前段には、過圧時に圧力を出力する蓄積器が付加され、フランジは、支持板上に設置され、支持板は、試験すべき弁の大きさによって選択使用可能な大きさで構成することを特徴とする安全弁試験装置である。
【００１５】
特許文献３は、試験対象安全弁が付着されて疎通する圧力容器と、この圧力容器に流体を供給する高圧流体貯蔵槽を使用して安全弁を試験する方法及びシステムに関し、試験対象安全弁を水と空気で試験するシステムである。この発明は、１つの１次圧力容器（First Pressure Vessel）と、１つの２次圧力容器（Second Pressure Vessel）と、２次圧力容器と流体が疎通し、安全弁を付着する手段と、１次圧力容器に入る高圧流体の流動を制御する１次手段と、１次圧力容器と２次圧力容器の間を連結する１次流体通路と、２次圧力容器と付着手段との間を連結する２次流体通路と、１次圧力容器と２次圧力容器の間の流体流動を制御する２次手段などで構成されている。
【００１６】
このようなベンチセットを利用したベンチ試験は、安全弁に対して常温で設定圧力試験及びシート（Seat）漏洩試験などに使用しているが、実際安全弁が設備に設置されて運転されている高温熱平衡条件と異なっている。したがって、設備または系（例えば、原子炉冷却系）の過圧条件で安全弁の実際開放圧力がベンチ試験を用いた安全弁の設定圧力と一致しないという問題点がある。
【００１７】
オフサイト試験設備を利用した試験は、試験対象安全弁を試験設備に装着し、安全弁が使用される設備と同一の流体、温度、圧力及び熱平衡条件で試験を行う試験である。したがって、このようなオフサイト試験設備を利用した安全弁の試験は、前述の試験方法のうち最も正確な試験方法である。本発明の加圧器安全弁の性能試験設備は、このオフサイト試験設備に属するものであって、加圧器安全弁が設置されて運転される同一の条件で試験を行うことができる設備である。
【００１８】
図１は、従来の安全弁の性能試験装置を示す概略図である。
この試験装置は、試験容器１が圧力供給源であるボイラー２から蒸気圧力を供給される。ボイラー２には、付属装置として給水設備３と燃料注入設備など付属設備を備えなければならない。試験対象安全弁４が試験中に破損され、エネルギーが放出されることができるので、試験対象安全弁４と圧力供給源であるボイラー２との間に試験容器１を具備し、ボイラー圧力まで試験対象安全弁４に圧力を付加するか、または、試験対象安全弁４が試験中に破損されたとき、ボイラー２のエネルギー放出を遮断することができるように、圧力供給弁７と圧力供給弁バイパス弁８を具備している。試験対象安全弁４と試験容器１との間に設置されている試験対象安全弁遮断弁５は、安全弁の破損または漏洩時に蒸気の遮断のための弁であり、この弁は、試験容器から試験対象安全弁４に注入される試験流体の流動が制限されないように十分な大きさを有する。２つの弁５、６を連結した配管は、試験対象安全弁４と試験容器１との間で不要な圧力降下が発生しないように十分な大きさを有する。安全弁の全体流動試験を行う試験設備は、すべての弁、アダプダ、フランジ、試験ノズルが試験対象安全弁の放出力に耐え、試験容器に伝達される放出力にも耐えるように設計されている。すべての圧力感知管は、試験中に発生する流体速度に惹起される圧力測定エラーを避けるために、試験容器１の入口ノズル１２と出口ノズル１３から離れて連結されている。蒸気を利用した試験の場合、試験設備は、保温材で保温され、少なくとも９８％の飽和蒸気となるように、蒸気トラップ（Steam Trap）１０と排水弁１１が設置されている。
【００１９】
図１のような従来のオフサイト試験設備においては、試験対象安全弁４を通過する流量率とこれに付加することができる過圧は、圧力供給源であるボイラー２の流量発生容量と関係がある。したがって、設定圧力が高く、高流量率を有する安全弁を試験するためには、大容量ボイラーとこれに適当な付属設備が必要となるので、安全弁試験設備の構築には、相対的に高価の費用と多くの空間が必要となる。また、試験対象安全弁の放出口が大気に露出されれば、過度な騷音（例えば、１３０ｄＢ以上）が発生するようになり、このような試験設備は、住居地域の近くに設置することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】大韓民国特許登録１０−０５４０３０８号公報（加圧器安全弁の漏洩及び圧力設定試験装置、登録日：2005.12.26.）
【特許文献２】大韓民国特許登録第１０−０３１１７７５号公報（安全弁試験装置、登録日：2001.9.28）
【特許文献３】米国特許登録第４，８９３，４９４号明細書（Method and System for Testing Safety Relief Valves，登録日：1990.1.16）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、前述のような諸問題点を解決するためになされたもので、その目的は、原子炉設備に設置されている加圧器安全弁と同一の運転条件で性能試験を行うことによって、正確な性能試験を行うことができる加圧器安全弁の性能試験装置及び試験方法を提供することにある。
【００２２】
また、本発明の他の目的は、複雑なボイラー設備を必要としないので、安全弁の性能試験に必要な高温高圧の蒸気を比較的容易に生産して使用することができる加圧器安全弁の性能試験装置及び試験方法を提供することにある。
【００２３】
また、本発明のさらに他の目的は、性能試験装置を構成する構成部品を各四分面上に閉流路に最適化してコンパクトに構成し、施設空間と製作に所要される材料を効果的に低減することができる加圧器安全弁の性能試験装置及び試験方法を提供することにある。
【００２４】
また、本発明のさらに他の目的は、安全弁の放出エネルギーを適切に吸収することによって、騷音を低減させると同時に、高価の清浄流体を効果的に凝縮回収することができる加圧器安全弁の性能試験装置及び試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために、本発明は、安全弁に対する設定圧力試験、漏洩試験、流量試験、ブロウダウン（Blow Down）試験、ループシール（Loop Seal）の水放出試験、安全弁の放出荷重試験などを行うことができる安全弁の性能試験装置において、内部に満たされた一定量の水を加熱するための１つ以上の電熱器２２を具備し、前記電熱器２２により発生した蒸気を高圧の状態で貯蔵する蓄圧器２１と、前記蓄圧器２１から流量と圧力が制御された後、供給された蒸気を高圧の状態で貯蔵し、試験対象安全弁４８に試験圧力を提供する試験容器４１と、前記蓄圧器２１に供給する脱塩水を貯蔵すると共に、前記試験対象安全弁４８の放出蒸気を凝縮して収集する圧力放出タンク８１と、前記圧力放出タンク８１に貯蔵されている水を前記蓄圧器２１に供給するための給水ポンプ１１１とを含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明の安全弁の性能試験方法は、安全弁に対する設定圧力試験、漏洩試験、流量試験、ブロウダウン試験、ループシールの水放出試験、安全弁の放出荷重試験などを行うことができる安全弁の性能試験装置において、（１）蓄圧器２１に供給する脱塩水を貯蔵すると共に、試験対象安全弁４８の放出蒸気を凝縮して収集する圧力放出タンク８１に所定量の水を充水する段階と；（２）前記圧力放出タンク８１の水を給水ポンプ１１１で前記蓄圧器２１に所定量の水位まで充水する段階と；（３）前記蓄圧器２１に充水された水を電熱器２２で加熱し、蒸気が発生する段階と；（４）前記蓄圧器２１で発生した蒸気の流量と圧力が制御されながら試験容器４１に供給され、前記蓄圧器２１と試験容器４１があらかじめ設定された所定の圧力で蓄圧される段階と；（５）前記蓄圧器２１の電熱器２２を続いて運転し、前記試験対象安全弁４８の動作圧力まで圧力を増加させて試験対象安全弁４８を試験する段階と；で構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の性能試験設備は、原子炉設備に設置されている加圧器安全弁と同一の運転条件（流体、圧力及び温度）で性能試験を行うことができるので、安全弁の運転条件と異なる運転条件で試験する補助駆動装置を利用した試験と、ベンチセットに安全弁を装着し試験するベンチ試験より正確な性能試験を行うことができる。
【００２８】
本発明の性能試験設備は、安全弁の性能試験に必要な適正容量の電熱器が備えられた適正体積容量の蓄圧器及び適正体積容量の試験容器を具備することによって、複雑なボイラー設備を必要としないので、安全弁の性能試験に必要な高温高圧の蒸気を比較的容易に生産して使用することができる。
【００２９】
本発明の性能試験設備を構成する主要装置である水処理装置、給水ポンプ、蓄圧器、試験容器及び圧力放出タンクを各四分面上で閉流路に最適化してコンパクトに構成することができるので、施設空間と製作に所要される材料を効果的に低減することができ、本発明の性能試験設備の運転時に複数の装置が隣接距離に位置するので、各種装置の状態を観察するか、計測器を監視することに非常に容易なので、性能試験設備をさらに安全に運転し、適切な性能を維持することができる。
【００３０】
本発明の性能試験設備は、試験対象安全弁が開放されたとき、放出する大量の蒸気を圧力放出タンク内の水面中に浸された噴射装置を通じて噴射するようにして、安全弁の放出エネルギーを適切に吸収することによって、騷音を効果的に低減させると同時に、高価の清浄流体を効果的に凝縮回収することができる。
【００３１】
本発明の性能試験設備のうち蓄圧器は、蓄圧器で高温高圧水と蒸気を比較的容易に生産することができるので、蓄圧器の下部側には、高温高圧水を利用することができるブラインドフランジと、蓄圧器の上部側には、高温高圧蒸気を利用することができるブラインドフランジを具備し、前述したような高温高圧水または高温高圧蒸気が必要な様々な試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の安全弁の性能試験装置を示す概略図である。
【図２】本発明による加圧器安全弁の性能試験装置の配管及び計装図である。
【図３】試験対象安全弁放出蒸気の圧力放出タンク内の噴射装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の加圧器安全弁の性能試験装置の立体図である。
【図５】熱水力流体解析用電算コードを利用して試験対象安全弁の試験中に蓄圧器と試験容器の圧力変化を模写したグラフである。
【図６】本発明による安全弁の性能試験方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例に対する構成及び作用を詳しく説明する。
図２は、本発明による加圧器安全弁の性能試験装置の配管及び計装図（Piping and Instrumentation Drawing）である。
【００３４】
本性能試験装置２０は、蓄圧器２１、試験容器４１、圧力放出タンク８１、給水処理装置１０１、給水ポンプ１１１、配管及び弁類、計測器類、空気圧縮設備、制御及び監視装置（Control and Supervisory System）（図示せず）、電源設備（図示せず）などで構成されている。
【００３５】
蓄圧器２１は、所定の水を満たし、電熱器で水を加熱して蒸気を生産した後、高圧の蒸気を貯蔵する装置であって、蒸気の生産及び加圧に必要な適正発熱容量（例えば、３００ｋＷ）を有する多数の電熱器２２が設置されている。
【００３６】
密閉された蓄圧器２１内の水を電熱器２２で加熱すれば、水が沸いて蒸気が発生するようになり、さらに熱を加えて蒸気が続いて発生するようにすれば、上層部に蒸気が蓄積されながら圧力が増加するようになる。このような蓄圧器２１の体積容量は、試験対象安全弁４８の設定圧力と放出流量率によって所要される蒸気蓄圧量を算出して決定し、蓄圧器２１及び電熱器２２の容量は、利用可能な受電設備の容量及び蒸気使用量によって算出して決める。
【００３７】
蓄圧器２１には、安全弁２３を付着し、蓄圧器内部の圧力があらかじめ設定した圧力（例えば、２２０ｋｇ／ｃｍ2）になれば、過圧を放出して蓄圧器２１を保護する。
蓄圧器２１の適切な運転のために様々な種類の計測器を設置し、その例として、液体部温度計２４、蒸気部温度計２５、圧力計２６、低温用水位計２７、高温用水位計２８などがある。温度計２４、２５は、蓄圧器２１の外筒（Shell）に温度感知器を挿入することができる適切な深さの溝を形成し、温度感知器を溶接して付着する。圧力計２６と水位計２７、２８が連結された感知管は、蓄圧器２１の外筒に貫通孔を穿設し、外筒とノズルを溶接した後、このノズルと連結する。圧力計２６の較正または流体漏洩時に感知管の隔離のために遮断弁２６−１が設置されている。低温用水位計２７及び高温用水位計２８にも、較正または流体漏洩時に感知管の隔離のために遮断弁２７−１、２７−２、２８−１、２８−２が設置されている。
【００３８】
このような計測器で測定された監視変数値は、制御及び監視装置に送られ、本性能試験装置を安全で且つ効率的に運転するのに使用する。本発明の性能試験装置の運転中に蓄圧器２１の圧力は、大気圧から設計圧力範囲まで維持することができ、適切な圧力を維持するために、設定された圧力より低いか、高ければ、警報を発生するように警報装置を具備する。また、蓄圧器２１の水位は、電熱器２２より高く維持し、適切な水位を維持するために、設定された水位より低いか、高ければ、警報を発生するように警報装置を具備する。蓄圧器２１の温度も、適切に維持するために、設定された温度より高ければ、警報を発生するように警報装置を具備する。
【００３９】
蓄圧器２１には、蓄圧器２１内部の状態を点検することができる点検口（Inspection Hole）２９が設置され、この点検口２９は、一方の端部３０をブラインドフランジ（Blind Flange）を閉塞するか、栓体またはキャップを溶接して孔を閉塞したパイプであり、蓄圧器２１の外筒に孔を穿設し、外筒とノズルを溶接した後に連結したものである。この点検口２９を利用して蓄圧器２１の内部を点検しようとする場合は、点検口の端部３０のブラインドフランジを開放するか、栓体またはキャップを切断した後、内視鏡のような検査装置を点検口２９の内部に取り込み、蓄圧器２１内部のノズル及び電熱器２２などの健全性を点検する。蓄圧器２１の内部点検が終わった後には、点検口の端部３０を元どおりブラインドフランジで閉塞するか、栓体またはキャップを溶接して点検口２９を蜜閉する。
【００４０】
蓄圧器２１の下部には、水を注入するか、排水することができる配管３１が連結されており、この配管３１には、他の装置や設備で蓄圧器２１の高温高圧水を利用しようとする場合、これを連結するのに使用するブラインドフランジ３２が設置されている。この試験装置の高温高圧水を利用して様々な有用な試験を行うことができ、その例として、水用圧力放出弁（Pressure Relief Valve）に対する気密試験及び設定圧力試験、水用弁の作動試験とグランドパッキング（Gland Packing）気密試験などを行うことができる。
【００４１】
蓄圧器２１の下部配管３１は、蓄圧器２１に給水をするか、排水をする時に使用する。蓄圧器２１内の水の排水のためには、排水弁３３とオリフィス３４が設置されている。この排水用弁３３は、蓄圧器２１内部の水を排水する時に主に使用し、オリフィス３４は、流量と圧力を適切な水準に減少させることによって、運転を容易にすると同時に、オリフィス３４の後段に作用する圧力を充分に低めることができるので、オリフィスの後段から圧力放出タンクまで連結される配管に対する許容される圧力等級を適切な水準に低めることができると共に、設備費用も効果的に減少させることができる。排水弁３３とオリフィス３４の故障時に、これを隔離することができるように、排水弁３３の前段には、遮断弁４０を設置する。
【００４２】
蓄圧器２１の上部には、蓄圧器２１の蒸気が排出され、試験容器を加圧することができる加圧配管３５が連結されており、他の装置や設備で蓄圧器２１の高温高圧蒸気を利用しようとする場合、これを連結するのに使用するブラインドフランジ３６が設置されている。この試験装置の高温高圧蒸気を利用して様々な有用な試験を行うことができ、その例として、蒸気用安全弁に対する気密試験及び設定圧力試験、蒸気用弁の作動試験とグランドパッキング（Gland Packing）気密試験などを行うことができる。
【００４３】
蓄圧器２１の下部配管３１が連結された蓄圧器２１のノズル部分３７と蓄圧器２１の蒸気排出配管３５が連結された蓄圧器２１のノズル部分３８のような接続部は、蓄圧器運転条件での熱応力に対する構造解析を行い、安全度を確認し、必要に応じてノズル及び隣接外筒に対する厚さ及び形状などを補強する。
【００４４】
試験容器４１は、試験対象安全弁４８に試験圧力を提供する装置である。蓄圧器２１は、上部の蒸気排出配管３５と後段の圧力制御弁４２、４３、そして蒸気供給配管４４を通じて試験容器４１と連結されている。
【００４５】
蓄圧器２１の蒸気を試験容器４１に適正流量で供給する第１圧力制御弁４２は、試験容器４１を高加圧率（例えば、３７５ｐｓｉ／ｓｅｃ）で加圧し、試験対象安全弁４８を試験を行う時に使用する。このような試験は、原子炉設備の設計基準事故（Design Basis Accident）時に発生する過圧条件で加圧器安全弁の前段に設置されているループシールに対する水放出試験と加圧器安全弁の設定圧力試験を行うためのものである。
【００４６】
前記第１圧力制御弁４２より小さい容量であり、この弁に並列で設置された第２圧力制御弁４３は、試験容器４１を予熱する時、または試験容器の圧力を自動で一定に維持する時、または試験容器を低加圧率（例えば、２ｐｓｉ／ｓｅｃ）で加圧して試験対象安全弁４８を試験を行う時に使用する。このような試験方法と手続については後述する。試験容器４１の圧力を自動で一定に維持する方法は、第１圧力制御弁４２の圧力調節機４３−１を試験容器４１の圧力計４９から提供された圧力値と設定された圧力値とを互いに比較し、第２圧力制御弁４３の開度を自動調節することによって、試験容器４１の圧力を一定に維持することができる。
【００４７】
第１圧力制御弁４２を使用しないか、この弁で漏洩が発生して遮断する必要がある時は、このために前段に遮断弁５１が設置される。同様に、並列で設置された第２圧力制御弁４３も使用しないか、この弁で漏洩が発生して遮断する必要がある時は、このために前段に遮断弁５２が設置される。
【００４８】
試験容器４１の適切な運転のために圧力計４９、温度計５０が設置される。圧力計４９が連結された感知管は、試験容器の外筒に貫通孔を穿設し、外筒とノズルを溶接した後、連結したものである。温度計５０は、試験容器４１の外筒に温度感知器を挿入することができる適切な深さの溝を形成し、温度感知器を溶接して付着する。圧力計４９の較正または流体漏洩時に、感知管の隔離のために遮断弁４９−１が設置されている。この計測器で測定された監視変数値は、制御及び監視装置に送られ、本性能試験装置を安全で且つ効率的に運転するのに使用する。
【００４９】
試験容器４１には、安全弁５３を付着し、試験容器４１内部の圧力があらかじめ設定した圧力（例えば、２２０ｋｇ／ｃｍ2）になれば、過圧を放出して試験容器４１を保護する。
【００５０】
試験容器４１の上部側蒸気排出配管４５には、流量測定用ベンチュリチューブ（Venturi Tube）４６と、水を満たすループシール４７、そして試験対象安全弁４８が順に設置される。試験対象安全弁４８は、本発明の性能試験装置の主要試験対象である加圧器安全弁である。
【００５１】
ベンチュリチューブ４６には、試験対象安全弁４８が動作する時の流量を測定する流量計４６−１が設置される。この流量計４６−１には、較正と故障時に感知管を隔離するための遮断弁４６−２、４６−３が設置される。
【００５２】
ベンチュリチューブ４６とループシール４７との間の配管には、安全弁放出流量の密度計算のための温度計５４と、試験対象安全弁４８が動作する時の圧力を測定するための圧力計５５が設置される。この圧力計５５にも、較正及び故障時に感知管を遮断することができる遮断弁５５−１が設置される。
【００５３】
ループシール４７は、高温高圧の蒸気が安全弁に直接接触してはならない場合、水を満たしておいた装置であって、一般的にＵ字状を有する。ループシール４７に水を満たす必要がない場合には、連続排水になるようにして、ループシール４７は、蒸気が満たされた状態で維持することもできる。このループシール４７に水を満たすための排気弁５６と排水弁５７が設置される。このループシール４７には、本発明の性能試験装置の加圧以前に水を満たす。
【００５４】
試験対象安全弁４８の動作を通じてループシール４７の水が放出される挙動を原子力発電所の加圧器安全弁及びループシールのように正確に模写して測定するために、安全弁４８と前段配管、ここでは、ループシール４７には、保温電熱器（Electrical Heat Tracing）５８と温度計７０を設置する。このような構成によって、実際発電所の温度状態を具現することが可能である。
【００５５】
試験容器４１の予熱のために、試験容器４１から蒸気を排出することができる予熱配管５９−１と予熱弁５９が設置される。この予熱弁５９の故障や漏洩時に、これを遮断するために前段に予熱弁遮断弁６０が設置される。予熱弁５９の後段には、オリフィス６１を設置し、このオリフィス６１も蓄圧器２１の排水弁３３の後段オリフィス３４と同様の役目をする。
【００５６】
試験容器４１の予熱方法は、まず、蓄圧器２１の蒸気を試験容器４１に圧力制御弁４２、４３を介して供給して加圧し、次に、予熱弁５９を開弁し、試験容器４１の蒸気を排出すれば、蓄圧器２１の高温蒸気が試験容器４１の下部に供給され、上部に排出されるようになるので、試験容器４１が予熱される。この際、試験容器４１及び関連機器に対する熱応力を最小化するために、所定の予熱率で予熱しなければならない。
【００５７】
このような試験容器４１の加圧及び予熱段階で関連配管と試験容器４１には、凝縮水が生成され、この凝縮水は、蒸気トラップ６２を通じて持続的に排出されるようにする。したがって、第１圧力制御弁４２前段配管に生成される凝縮水は、蒸気トラップ６２を通じて排出する。蒸気トラップ６２の正確な作動を保障するために、前段には、異物を濾過するストレーナー６３を設置し、このストレーナー６３と蒸気トラップ６２の故障時に、これを隔離することができる遮断弁６４を設置する。
【００５８】
また、試験容器４１、そして第１圧力制御弁４２から試験容器４１の間の配管４４で生成される凝縮水は、蒸気トラップ６５を通じて排出する。この蒸気トラップ６５の正確な作動を保障するために、前段には、異物を濾過するストレーナー６６を設置し、このストレーナー６６と蒸気トラップ６５の故障時に、これを隔離することができる遮断弁６７を設置する。
【００５９】
試験対象安全弁４８の動作試験時には、試験容器４１及び主要配管３５、４４には、凝縮水が持続的に排出されていなければならない。しかし、試験容器４１下部の凝縮水を排出する蒸気トラップ６５が故障の場合、凝縮水の排出可否を正確に診断しにくいので、試験対象安全弁４８の動作試験直前に試験容器４１下部の凝縮水を蒸気トラップ６５とは別に排出する凝縮水排出弁６８を設置する。凝縮水排出弁の後段には、オリフィス６９を設置し、このオリフィス６９も、蓄圧器２１の排水弁後段のオリフィス３４と同一の役目をする。
【００６０】
試験対象安全弁４８のディスク開度を連続的に測定するために、スピンドルには、位置変位計（ＬＶＤＴ）４８−１を設置する。安全弁４８の動作時に、動特性及び放出荷重を測定するために、安全弁４８の前段ループシールに振動計７１、安全弁４８の後段配管に振動計７２、安全弁４８の後段配管には圧力計７３を設置する。この圧力計感知管にも、較正及び故障時に感知管を遮断することができる遮断弁７３−１が設置される。
【００６１】
試験容器４１の下部ノズル部分７４と試験容器４１の上部ノズル部分７５の接続部は、運転条件での熱応力に対する構造解析を行い、安全度を確認し、必要に応じてノズル及び隣接外筒に対する厚さ及び形状などを補強する。
【００６２】
圧力放出タンク８１は、本発明の性能試験装置で使用する脱塩水（Demineralized Water）の貯蔵、給水ポンプに対する適正水頭維持、試験容器の加圧及び予熱時に発生する凝縮水の収集、試験対象安全弁の放出蒸気を凝縮して収集し、騷音を吸収する役目をする。
【００６３】
試験対象安全弁放出口から放出配管８２は、圧力放出タンク８１の外筒を貫通し、圧力放出タンク８１内部の噴射装置（Sparger）８３に延設されている。
【００６４】
図３は、試験対象安全弁放出蒸気の圧力放出タンク内の噴射装置を示す斜視図である。
噴射装置８３は、試験対象安全弁４８で放出された蒸気が噴射されることができる多数の孔１２１が一定の大きさと間隔で分布して形成されている。圧力放出タンク８１には、脱塩水をあらかじめ設定した水位に満たせば、この噴射装置８３は、水面の下に浸されるようになる。
【００６５】
本発明の性能試験装置を利用して試験を行う時、試験対象安全弁４８が動作すれば、一度に多量の蒸気が放出配管８２に放出されるので、この放出蒸気が噴射装置８３に形成された多数の孔１２１を通じて圧力放出タンク８１内に円滑に噴出される。この際、噴出された蒸気は、圧力放出タンク８１内の放出蒸気より冷たい水と接触しながら凝縮される。噴射装置８３に形成された孔は、蒸気の円滑な噴出と凝縮のために、この孔１２１の噴射方向は、噴射装置の上部側の水面方向ではなく、水平面と下部面に形成することが好ましい。
【００６６】
試験対象安全弁４８の放出口側配管は、吸音材で取り囲み、試験対象安全弁４８が動作する時の放出エネルギーを圧力放出タンク８１内部の水中に噴射させれば、騷音を効果的に低減することができ、これにより、試験対象安全弁４８が大気に露出された従来の試験設備で発生する過度な騷音を防止するようになる。
【００６７】
圧力放出タンク８１には、本発明の性能試験装置の運転中に発生する凝縮水を収集する配管８４が連結されており、圧力放出タンク８１の温度と圧力条件によって凝縮水収集配管８４を遮断することができる隔離弁８５と、この隔離弁８５の遮断時に凝縮水を外部に排水することができる排水弁８６が設置される。
【００６８】
本発明の性能試験装置を利用して試験対象安全弁４８を試験を行う時、圧力放出タンク８１には、脱塩水を設定した水位分だけ維持し、試験容器４１の予熱及び加圧運転中に発生する蒸気と凝縮水を回収して凝縮させる。この際、圧力放出タンク８１の温度を温度計９３を用いて監視し、あらかじめ設定した温度（例えば、９５℃以上）になれば、圧力放出タンク８１内の凝縮効果が低下するので、凝縮水の収集を中止するために凝縮水収集配管の隔離弁８５を遮断し、排水弁８６を開弁する。
【００６９】
圧力放出タンク８１の温度を一定に維持しようとする場合、タンク内の脱塩水を冷却することができる冷却器（Cooler）または放熱器（Radiator）を別に設置して運転することも好ましい（図示せず）。
【００７０】
圧力放出タンク８１は、試験対象安全弁４８の動作時に、高温高圧の多量の蒸気が流入されるタンクなので、過圧を防止し、大量の流体を放出することができる破裂板（Rupture Disk）８７、８８を設置する。この破裂板８７、８８は、一定の圧力以上になれば破裂されることによって、タンク内部の圧力が設計圧力以上にならないように保護する。特に、破裂板８７、８８の動作信頼度を高めるために、２つの破裂板８７、８８を設置することによって、１つの破裂板が故障しても、残りの１つが正常な機能を発揮するようにする。この破裂板８７、８８は、直径が１５インチ以上の規格を有するようにして、タンク内部点検口（Man Hole）の役目も兼ねるようにする。
【００７１】
圧力放出タンク８１の内部圧力を減少させるか、内部気体を排気することができる排気管８９及び排気弁９０が設置される。また、圧力放出タンク８１の充水及び排水を行うことができる配水管９１及び排水弁９２が設置される。
【００７２】
圧力放出タンク８１の適切な運転のために、圧力計９４、温度計９３、水位計９５が設置される。圧力計９４と水位計９５が連結された感知管は、圧力放出タンク８１の外筒に貫通孔を穿設し、溶接して連結したものである。温度計９３は、圧力放出タンク８１の外筒に温度感知器を挿入することができる孔を穿設し、温度感知器を溶接して付着したものである。圧力計９４の較正または流体漏洩時に、感知管の隔離のために遮断弁９４−１が設置されている。水位計９５も、較正または流体漏洩時に、感知管の隔離のために上部遮断弁９５−１と下部遮断弁９５−２が設置されている。この計測器で測定された監視変数値は、制御及び監視装置に送られ、本性能試験装置を安全で且つ効率的に運転するのに使用する。
【００７３】
水処理装置１０１は、一般用水を多段階の浄化装置を通じて脱塩水に浄化した後、圧力放出タンク８１に脱塩水を供給する給水装置である。ここで、一般用水とは、浄化されない未浄化水を言う。水処理装置１０１は、圧力放出タンク８１下部の排水配管９１に連結され、水処理装置１０１で生産した脱塩水は、給水供給弁１０２と逆止め弁１０３及び排水配管９１を通じて圧力放出タンク８１に供給される。この際、圧力放出タンク８１の排気弁９０が開放されている場合にのみ、給水の供給が円滑である。逆止め弁１０３は、圧力放出タンク８１に給水を供給しない時、圧力放出タンク８１の水が水処理装置１０１に逆流しないようにする。圧力放出タンク８１の排水配管９１は、水処理装置１０１から脱塩水を供給する配管の機能と、圧力放出タンク８１から給水ポンプに脱塩水が移送される配管機能を共に担当する。本発明の性能試験装置を利用した安全弁試験時に必要な流体の清浄度によって、水処理装置１０１は、一般的な給水装置へ代替可能である。
【００７４】
給水ポンプ１１１は、圧力放出タンク８１の脱塩水を蓄圧器２１に供給する役目をする。脱塩水は、蓄圧器２１の水位によって必要な量を供給する。給水ポンプ１１１の吸入口は、圧力放出タンク８１の排水配管９１と連結されており、その中間に給水ポンプ入口弁１１２が設置される。給水ポンプ１１１の出口は、出口配管が蓄圧器２１の下部配管３１と連結されており、その中間に給水ポンプ出口弁１１５が設置される。この給水ポンプ入口弁１１２と出口弁１１５は、給水ポンプ１１１の整備のように隔離が必要な時に使用する。給水ポンプ１１１の出口には、出口圧力計１１３が設置され、圧力感知管には、遮断弁１１３−１が設置され、出口圧力計１１３の漏洩または較正時に使用する。給水ポンプ出口弁１１５の後段には、逆止め弁１１６が設置され、給水ポンプ停止状態で蓄圧器２１の水が逆流しないようにする。給水ポンプ１１１の出口から蓄圧器２１に至る配管には、本発明の蓄圧器または本発明の性能試験装置に必要な流体の清浄度によって微細フィルタを具備することができ、給水を高温に予熱する予熱器（Pre-heater）を具備すれば、高温の蓄圧器２１に高温水を供給することができ、熱衝撃を最小化することができる（図示せず）。
【００７５】
図４は、本発明の加圧器安全弁の性能試験装置の立体図を示す。
本発明の性能試験装置を構成する各種装置を最適化配置し、所要される空間をさらに小さくしたものである。このために、本発明性能試験装置の主要装置である蓄圧器２１、試験容器４１、圧力放出タンク８１、給水ポンプ１１１を各四分面上で閉流路（Closed Loop）を構成するように配管で連結配置し、この４つの主要装置の内側に水処理装置１０１を配置する。また、蓄圧器２１の排水配管３３−１、試験容器の予熱配管５９−１、凝縮水排水配管６４−１、６８−１は、主要装置の内側に配置する。
【００７６】
蓄圧器２１の体積は、試験容器４１の体積より大きく、これは、蓄圧器２１が蒸気の生産に必要な液体部と電熱器を具備し、試験対象安全弁４８の試験に必要な高圧力の蒸気を貯蔵する機能を有するからである。
【００７７】
蓄圧器２１及び試験容器４１の体積容量は、試験対象安全弁４８の性能試験に必要な蒸気量を生産、収容、利用することができる適正体積に設計する。このためには、熱水力流体解析用電算コード（例えば、ＲＥＬＡＰ５）を利用して蓄圧器２１及び試験容器４１の圧力挙動と流体移動を模写し、蓄圧器２１及び試験容器４１の体積容量、圧力制御弁の大きさなどを試験対象安全弁４８の試験に必要な適切な規模に設計することができる。
【００７８】
図５は、熱水力流体解析用電算コードを利用して試験対象安全弁の試験中に蓄圧器（Accumulator）と試験容器（Test Vessel）の圧力変化を模写したグラフである。
図５は、蓄圧器２１及び試験容器４１の初期圧力をそれぞれ１９１ｋｇ／ｃｍ2及び１３０ｋｇ／ｃｍ2にして試験を開始し、試験容器４１の圧力を制御するために、試験開始後に第１圧力制御弁４２の開度を４秒までは２％だけ開放し、４秒以後には３０％を開放した時に予想される蓄圧器２１及び試験容器４１の圧力変化を示すものである。試験対象安全弁４８が開放圧力に到逹するのに試験開始後に４．２６秒がかかり、試験開始後に８．３秒経過後には、試験対象安全弁４８が閉弁されることによって、試験対象安全弁４８は、４．０４秒間開放状態を維持し、試験対象安全弁４８が閉弁される時のブロウダウン圧力を測定することができることが分かる。安全弁の開放挙動を測定するためには、開放設定圧力に到逹する時間が十分でなければならないので、初期には第１圧力制御弁４２の開度を最小限小さくすることが好ましい。試験対象安全弁４８が設定圧力に到逹した後には、弁の開放により放出される蒸気によって試験容器の圧力は、ブロウダウンされる時間が可能な限り長く維持される場合のみに、試験容器４１の圧力変化によって放出される蒸気流量を測定することができる。試験容器４１のブロウダウン時間を長く維持するためには、蓄圧器４１で供給される蒸気量が十分でなければならないので、試験容器４１の圧力が設定圧力に到逹した後には、可能な限り試験容器の第１圧力制御弁４２の開度を最大に変更して維持することが好ましい。したがって、試験目的によって所望の条件で第１圧力制御弁４２の開度を調節し、試験容器４１の圧力を制御すれば、試験対象安全弁４８の開閉及び放出流量測定のための試験を行うことが容易である。
【００７９】
蓄圧器２１は、水平型よりは垂直型で設置することが好ましい。これは、第一に、水位の測定長さ（水位測定用下部タップから上部タップまでの長さ）に対する十分な余裕を提供することができ、第二に、電熱器が水に露出しないように最小限の充水高さを維持しながら蒸気体積部を最大限確保することができ、第三に、蓄圧器２１内の充水面と蓄圧器２１上部の出口配管との十分な離隔距離を維持し、蓄圧器２１の蒸気が試験容器４１に移送される時、水分の気水共発（Carry Over）を抑制することができる。
【００８０】
蓄圧器２１は、底にスカート１３１で堅固に固定する。スカート１３１は、蓄圧器２１の静的荷重と蓄圧器２１の蒸気が排出配管３５を通じて最大流量率で試験容器４１に移送される時の動的荷重を支える。このような静的荷重と動的荷重は、構造解析を通じて安全度を確認し、適切な形状と厚さを有するようにする。試験容器４１も、底にスカート１３２で堅固に固定し、試験容器４１の静的荷重と試験対象安全弁４８が動作する時の動的荷重を支える。
【００８１】
蓄圧器２１の蒸気排出配管３５と試験対象安全弁４８の放出配管８２は、試験対象安全弁４８の動作時に瞬間的な動荷重と熱応力が作用するので、配管の規格と配置形状に対する構造解析を通じて安全度を確認し、配管の適合な位置に支持台を設計して設置する。
【００８２】
試験容器４１の予熱及び蒸気加圧時に生成する凝縮水をさらに効果的に除去し、試験対象安全弁４８の動作時に蒸気の円滑な供給のために試験容器４１を垂直型で設置し、上部に試験対象安全弁４８を設置することが好ましい。
【００８３】
試験対象安全弁４８の設置位置は、原子力発電所の原子炉冷却系の加圧器または実際安全弁が設置されて使用される設備と同一の大きさの配管を具備し、同一の位置に設置することが好ましい。これは、試験対象安全弁４８が使用される設備の過圧発生時に作用する圧力または圧力上昇率（例えば、３７５ｐｓｉ／ｓｅｃ）を試験対象安全弁４８に正確に付加して試験を行うことができるからである。
試験容器４１の上部に試験対象安全弁４８が付着されるフランジ４８−２と試験対象安全弁放出で配管のフランジ４８−３は、多様な規格の試験対象安全弁４８の脱着が容易なスプールピース（Spool Piece）形態で製作設置することが好ましい（図示せず）。  
【００８４】
圧力放出タンク８１は、底にバンド型支持台１３３で堅固に固定し、試験対象安全弁４８が動作する時の動的荷重を支えるようにする。
【００８５】
本発明の性能試験装置は、図４のように、一定の空間内に複数の装置を効率的に配置し、性能試験装置をコンパクトに構成することができる。このように装置をコンパクトに構成すれば、性能試験装置の設置場所と空間がさらに小さく所要され、性能試験装置の製作に使用される材料もさらに小さく所要される。また、性能試験装置の運転時に様々な装置が隣接距離に位置するので、各種装置の状態を観察するか、または計測器を監視することが非常に容易なので、性能試験装置の安全な運転と適切な性能維持にも非常に効果的である。
【００８６】
以上のような装置が組み合わされた本発明の性能試験装置を利用した試験対象安全弁の性能試験方法を図６を参照して説明する。
【００８７】
試験対象安全弁４８の性能試験のために、性能試験装置は、清潔に浄化（Flushing）が完了した状態で試験対象安全弁４８を設置する。性能試験装置の圧縮空気設備、電気設備、計測設備、制御及び監視設備などを運転可能な状態に作る。
【００８８】
水処理装置１０１を利用して脱塩水（以下、水という）を圧力放出タンク８１に所定量充水するために、圧力放出タンク８１の排気弁９０を開弁した後、水処理装置１０１の出口弁１０２を開弁し、圧力放出タンク８１の所定の水位まで水を充水する（Ｓ２１０）。圧力放出タンク８１に水の充水が完了すれば、圧力放出タンク排気弁９０と水処理設備出口弁１０２を閉弁する。
【００８９】
圧力放出タンク８１の水を蓄圧器２１に所定量充水するために、圧力放出弁８１の排気弁９０を開弁し、給水ポンプ入口弁１１２と給水ポンプ出口弁１１５を開弁する。蓄圧器２１の充水時に空気の円滑な排出のために、試験容器圧力制御弁４２、４３と前段遮断弁５１、５２、試験容器排水弁６８と前段遮断弁６７、配水管遮断弁８５をすべて開弁する。給水ポンプ１１１を運転し、圧力放出タンク８１の水を蓄圧器２１に所定の水位まで充水し、蓄圧器２１の充水が完了すれば、試験容器排水弁６８と前段遮断弁６７を閉弁する（Ｓ２２０）。圧力放出タンク８１の水は、所定の水位なのか否かを確認し、不足すれば、前述の方法で水処理装置１０１を利用して水を補充する。
【００９０】
安全弁ループシールの水放出試験が必要で、試験対象安全弁４８前段のループシール４７に充水を実施しなければならない場合には、水処理装置１０１とループシール排水弁５７との間に臨時ホースを連結する。ループシールの連続排水弁５７−１を閉弁し、試験容器排水弁４４−１を開弁した後、ループシールの排水弁５７を開弁し、水処理装置１０１から水をループシール４７に充水し、試験容器排水弁４４−１に水が排水されれば、ループシール４７に充水が完了したので、ループシールの排水弁５７と試験容器の排水弁４４−１を閉弁する。
【００９１】
ループシールの水放出試験をする場合には、ループシール４７に水が充填された状態で蓄圧器２１と試験容器４１に蒸気を蓄圧して加圧するようになるので、試験対象安全弁４８は、水の加圧力によって試験が行われる。すなわち、ループシール４７の水は、試験対象安全弁４８を通じて放出配管８２に放出された後のみに、試験対象安全弁４８が蒸気の圧力によって開放される。
【００９２】
蓄圧器２１の水を電熱器２２で加熱し、蒸気が発生すれば、蓄圧器２１の上部に連結された試験容器加圧配管３５と試験容器４１で蒸気が凝縮されるので、この凝縮水を円滑に排水するために、加圧配管３５の凝縮水排水弁６４と試験容器の排水弁６７、配水管遮断弁８５を開弁する。
【００９３】
蓄圧器２１の電熱器２２を運転して水を加熱し、蒸気を発生させる（Ｓ２３０）。蓄圧器２１で蒸気が発生し始めれば、蒸気が蓄圧器の上部、そして蓄圧器と連結されている試験容器４１を満たしながら蓄圧される。蒸気が蓄圧されながら蓄圧器２１と試験容器４１の温度と圧力が増加し、蓄圧器２１に設置されている温度計２４、２５と圧力計２６、試験容器４１に設置されている温度計５０と圧力計４９で各部分の温度と圧力を確認することができる。
【００９４】
蓄圧器２１の水を電熱器を利用して続いて加熱し、蓄圧器２１と試験容器４１の圧力を所定の圧力（例えば、試験対象安全弁の開放圧力が１７５ｋｇ／ｃｍ2なら蓄圧器と試験容器の圧力を１６０ｋｇ／ｃｍ2）まで増加させる（Ｓ２４０）。この過程で蓄圧器２１と試験容器４１が同時に加熱されるように、試験容器４１の予熱弁５９を間歇的に開弁し、蓄圧器２１内の高温の蒸気が試験容器４１を通じて排出されるようにする。この際、蓄圧器２１、試験容器４１及び配管の熱応力を最小化するために、所定の温度増加率（他の用語で加熱率）の範囲内で加熱する。また、蓄圧器２１の電熱器を利用した加熱加圧中に蓄圧器２１内の水があらかじめ設定した水位以下に減少すれば、電熱器の運転をしばらく中断し、前述のような方法で蓄圧器２１の所定の水位まで圧力放出タンク８１の水で充水する。
【００９５】
試験対象安全弁４８が動作するまで試験容器４１の圧力を徐々に増加させる方法の１つは、試験容器４１とは別に蓄圧器２１を試験対象安全弁４８の動作圧力よりさらに高い圧力で加熱加圧した後、試験対象安全弁４８が動作することができるように試験容器４１に圧力を付加する方法があり、他の方法としては、蓄圧器２１と試験容器４１が連通するようにし、試験対象安全弁４８が動作するまで蓄圧器２１の電熱器を運転し、蓄圧器２１と試験容器４１の圧力を同時に所定の加圧率で増加させる方法がある。ここでは、前者の方法のみを詳しく説明する。
【００９６】
蓄圧器２１と試験容器４１の圧力が所定の圧力（例えば、１６０ｋｇ／ｃｍ2）に到逹すれば、加圧配管の第１圧力制御弁４２と前段遮断弁５１を閉弁し、第２圧力制御弁４３が試験容器４１の圧力を一定に制御するように運転する。その後、蓄圧器２１の電熱器を続いて運転し、蓄圧器２１には、試験対象安全弁４８の試験に必要な蒸気量が蓄積される所定の圧力（例えば、試験対象安全弁の開放圧力が１７５ｋｇ／ｃｍ2なら蓄圧器の圧力を１８５ｋｇ／ｃｍ2）まで蒸気を蓄圧する。
【００９７】
試験対象安全弁４８の設定圧力試験を行う場合、ループシール４７の連続排水弁５７−１を開弁し、ループシール４７には蒸気が満たされるようにし、第２圧力制御弁４３を利用して試験容器４１の圧力を試験対象安全弁４８が動作するまで徐々に増加（例えば、加圧率を２ｐｓｉ／ｓｅｃ以内）させ、試験対象安全弁４８が動作する時の圧力と関連データを測定する（Ｓ２５０）。試験対象安全弁４８が動作した後に閉弁されれば、第２圧力制御弁４３で試験容器４１の圧力を所定の圧力に維持しながら、試験対象安全弁４８の漏洩試験を行う。試験対象安全弁４８の漏洩可否は、安全弁及び放出口の温度を測定するか、放出口を目視で確認する。
【００９８】
試験対象安全弁４８の設定圧力試験とは異なって、ループシールの水放出試験、流量試験、ブロウダウン試験などを行うためには、試験対象安全弁４８に所定の加圧率で圧力を付加するか、所定の時間開放状態を維持するように蒸気を供給することが重要である。このためには、試験容器４１の圧力を所定の圧力に維持（例えば、試験対象安全弁の開放圧力が１７５ｋｇ／ｃｍ2なら、蓄圧器と試験容器の圧力を１６０ｋｇ／ｃｍ2に維持）し、蓄圧器２１は、試験対象安全弁の試験に必要な蒸気量が蓄積される所定の圧力（例えば２００ｋｇ／ｃｍ2）まで蒸気を蓄圧する。その後、第１圧力制御弁４２を急速開放または所定の開放率で開放し、試験対象安全弁４８に必要な加圧率または蒸気流量を提供し、試験対象安全弁４８が動作する時の関連データを測定する。
【００９９】
試験対象安全弁４８に対する試験が完了すれば、蓄圧器２１の電熱器の運転を中止し、性能試験装置を冷却する。この際、冷却方法は、自然冷却が好ましく、熱応力を最小化するために所定の冷却率範囲内で冷却する。  
【０１００】
前述のような本発明の性能試験装置を利用した試験対象安全弁に対する試験中に配管及び弁の損傷または漏洩が発生すれば、人命及び機器を保護するためにエネルギー供給源が蓄圧器の電熱器の運転を中止し、蓄圧器及び試験容器を解圧する。
【０１０１】
前述した実施例は、本発明の好ましい実施例を説明したものに過ぎず、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではなく、同一思想の範疇内で適切に変更可能である。例えば、本発明の実施例に具体的に示された各構成要素の形状及び構造は変形して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明で提供される安全弁の性能試験装置及び試験方法は、原子炉設備に設置されている加圧器安全弁と同一の運転条件で性能試験を行うことによって、正確な性能試験を行うことができる加圧器安全弁の性能試験装置及び試験方法を提供するためのものであって、産業上の利用可能性の利点を有するようになる。
【符号の説明】
【０１０３】
２０  性能試験装置
２１  蓄圧器
４１  試験容器
８１  圧力放出タンク
１０１  給水処理装置
１１１  給水ポンプ
【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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【国際調査報告】
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