(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体が流れる管の外側を、該内管の外径よりも大きな内径を有する管で囲み、該内管と外管の隙間（中間部）の両端の上流側から下流側へも気体が流れる構造を有する多重管の該内管の気体漏洩箇所を探知する際に、該内管及び該中間部に粘性流の性質を有する搬送ガスを該内管及び該中間部の上流側から供給し、かつ、該中間部の平均圧力が該内管の平均圧力よりも大きくなるように設定し、該中間部の上流側から漏洩検査用ガスを搬送ガスに混入させ、該内管の漏洩箇所を通って該内管に流入した漏洩検査用ガスを検出することにより、該内管の漏洩の有無を検知する気体用多重管の内管の気体漏洩を探知する方法において、
該漏洩検査用ガスを該中間部の搬送ガスに混入させる際、一定の時間間隔で間欠的に混入させ、該漏洩検査用ガスを該搬送ガスに挟まれてほぼ同じ流速で中間部内部を移動させ、内管の漏洩箇所を通って該内管に流入した漏洩検査用ガスを検出することを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
気体が流れる管の外側を、該内管の外径よりも大きな内径を有する管で囲み、該内管と外管の隙間（中間部）の両端の上流側から下流側へも気体が流れる構造を有する多重管の該内管の気体漏洩箇所を探知する際に、該内管及び該中間部に粘性流の性質を有する搬送ガスを該内管及び該中間部の上流側から供給し、かつ、該中間部の平均圧力が該内管の平均圧力よりも大きくなるように設定し、該中間部の上流側から漏洩検査用ガスを搬送ガスに混入させ、該内管の漏洩箇所を通って該内管に流入した漏洩検査用ガスを検出し、
更に、該中間部の搬送ガスの流れの上流側で、前記漏洩検査用ガスの混入開始から、該内管の漏洩箇所を通って該内管に流入した該漏洩検査用ガスが検出されるまでの遅れ時間とその流量を測定し、該遅れ時間と該流量とから前記内管の漏洩箇所の位置と漏れ量を探知する気体用多重管の内管の気体漏洩を探知する方法において、
該漏洩検査用ガスを該中間部の搬送ガスに混入させる際、一定の時間間隔で間欠的に混入させ、該漏洩検査用ガスを該搬送ガスに挟まれてほぼ同じ流速で中間部内部を移動させ、内管の漏洩箇所を通って該内管に流入した漏洩検査用ガスを検出することを特徴とする、前記方法。
【請求項３】
前記搬送ガスとして粘性流窒素ガス又は空気が使用され、前記漏洩検査用ガスとしてヘリウムが使用されることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核融合炉などの多重真空配管の内側配管における真空洩れの箇所を探知する技術及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
核融合炉などの真空配管において、トリチウム等の放射性ガスを含む気体が流れる真空配管は２重配管あるいはそれ以上の多重配管にし、万が一内側配管に真空洩れがあっても外側配管内を差動排気して放射性ガスが環境に放出されるのを防いでいる。
【０００３】
従来、この長尺の多重真空配管の内管の真空洩れの箇所を探知するには内部真空法か内部加圧法を用いていた。内部真空法においては図１に示すように、内管２か中間部１のどちらか一方をヘリウム洩れ検知器（ヘリウムリークデイテクター９）を使って真空排気しながら他方の内管か中間部にヘリウム吹付け用ノズル４を入れ、洩れが疑われる箇所３にヘリウムを吹付け、洩れ出たヘリウム５をヘリウムリークディテクターで検出する方法がとられる。この場合多重真空配管の内径が小さい場合には、配管内のヘリウム吹き付けノズルを遠隔操作にて移動させなければならない。
【０００４】
また、内部加圧法においては図２に示すように、内管２か中間部１のどちらか一方を１気圧以上のヘリウムで加圧し、他方の内管か中間部は１気圧以下の空気で満たし、低圧側の内管か中間部にヘリウム補集用プローブ（ヘリウムスニファープローブ１０）を入れ、洩れ出たヘリウムをスニファープローブに取り付けたヘリウムリークディテクター９で検出する方法がとられる。
【０００５】
しかしながら内部真空法や内部加圧法では、ヘリウム吹き付け用ノズルやヘリウムスニファープローブを遠隔操作で機械的に移動させなければならず、取り扱いが煩雑であった。また、これらのノズルやプローブは検出位置分解能を上げるため、通常ｌｃｍ／秒程度のゆっくりとした速度で移動させるので、内管の表面全体を移動させるのには多大な時間が必要とされていた。
【０００６】
さらに内部真空法では配管内を高真空に排気しなければならず、被排気ガスは分子流であるためヘリウムリークディテクターの排気速度の制限や配管のコンダクタンスの制限等からヘリウムリークディテクターの応答時間が大きくなって洩れ箇所の特定が困難となってしまう問題もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来、多重管の内側配管の漏洩探知のために必要とされていた、上記ヘリウム吹き付けノズルやヘリウムスニファーブローブを管の表面に沿って移動させる操作が不要で、かつ、迅速な洩れ探知を行うためになされたものであり、内側配管の漏洩探知に要する時間やコストを大幅に低減するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、中間部と内管にそれぞれ独立に搬送ガスとして粘性流窒素ガスあるいは空気を流し、かつ、中間部のみに漏洩検査用ガスとしてヘリウムを間欠的に混入し、内管の漏洩箇所を通して内管に流入するヘリウムをヘリウムリークディテクターで検出し、洩れの位置をヘリウム混入開始からヘリウムが検出されるまでの時間遅れによって特定する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明では図３のように漏洩検査用ガスにヘリウム１４、搬送ガスに窒素ガス１２および１３を用い、粘性流の窒素ガス１５および１７を内管２と中間部１にそれぞれ独立に流し、他端を真空ポンプ８で排気する。そして、中間部の粘性流窒素ガス１５及び１７にヘリウム１６を間欠的に混入させると、ヘリウムは粘性流窒素ガスに挟まれ窒素ガスとほぼ同じ流速で中間部内を移動する。なお、ヘリウムの窒素ガス内拡散速度は、粘性流窒素ガスの流速よりも十分小さくなるようにヘリウムと窒素ガスの流量、および真空ポンプの排気速度を調節する。このような状態で中間部１の粘性流窒素ガスの平均圧力が内管２の粘性流窒素ガスの平均圧力よりも高くなるように設定すれば、内管の洩れの箇所を通して内管側にヘリウムが流入し、そのヘリウムを内管の真空ポンプに取り付けたヘリウムリークディテクター９で検出する。
【００１０】
即ち、窒素ガス１３を、圧力Ｐ１で、内管２の一端から内管内にリークバルブ２２を経て導入し、その他端からコンダクタンス調整バルブ２３を経て真空ポンプ８により排気速度Ｓ１で排出する。
【００１１】
また、窒素ガス１２とヘリウムガス１４とを、圧力Ｐ２で、中間部１に、それぞれ、窒素ガス用リークバルブ２４およびヘリウム用リークバルブ２８の操作により交互に導入し、その中間部に、ヘリウム部１７を窒素部１５および１７で挟んで交互に存在させながら、コンダクタンス調整バルブ２５を経て真空ポンプ８により排気速度Ｓ２で中間部から排出させる。
【００１２】
中間部の圧力Ｐ１が内管内の圧力Ｐ２より高く設定されているので、窒素ガスに挟まれたヘリウムガスが漏洩個所３に到達すると、その個所を通して中間部から内管内に洩れ出たヘリウム５が浸入する。この内管内に浸入したヘリウムは、バルブ２３を経てヘリウムリークディテクター９に導入されて内管の漏洩状況が観測される。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明による実施例を図３をもとに説明する。図３では一例としてＬ＝５０ｍ、ｄ1＝０．３ｍ、ｄ2＝０．５ｍとする。
【００１４】
【外１】
0004203836.tif 000002
【００１５】
【数１】
0004203836.tif 000003
【００１６】
と表され、粘性流となるにはクヌードセン数Ｋnが、
【００１７】
【数２】
0004203836.tif 000004
【００１８】
となるような条件を選ぶ必要がある。ただし、λは平均自由行程である。（１）と（２）式から窒素の場合、
【００１９】
【外２】
0004203836.tif 000005
【００２０】
となる。粗引き用真空ポンプ８に吸入圧力が１０Ｐａ以上で６０ｍ3／ｈ一定の排気速度を持つスクロール型真空ポンプを使うと、Ｓ1＝１．６×１０-2ｍ3／ｓとなる。また、窒素ガス１３の流量Ｑ1は、
【００２１】
【数３】
0004203836.tif 000006
【００２２】
となり、その平均流速υ1は、
【００２３】
【数４】
0004203836.tif 000007
【００２４】
で表される。ただし、ηは窒素の粘性係数
【００２５】
【外３】
0004203836.tif 000008
【００２６】
である。Ｐ1＝１０Ｐａｋｓｇ、（３）と（４）からＰ2＝９．９３Ｐａ、Ｑ1＝０．１６Ｐａ−ｍ3／ｓ、υ1＝０．２２ｍ／ｓとなる。υ1の調整はＳ1とＱ1を変化させて行う。すなわち、Ｓ1の調整には真空ポンプの吸気口にコンダクタンス調整バルブ２３を設置し、Ｑ1の調整はリークバルブ２２で行う。
【００２７】
一方、中間部に流す窒素ガスに関しては、コンダクタンス調整バルブ２５を調整してＳ2＝ｌ×１０-2ｍ3／ｓとし、かつ出口圧力２７をＰａ＝ｌ×１０5Ｐａとすると、中間部の流量Ｑ2＝１０００Ｐａ−ｍ3／ｓ、平均流速υ2＝０．０８ｍ3／ｓとなる。かかる状態で窒素ガス用リークバルブ２４を閉じると同時にヘリウム用リークバルブ２８を開いて５秒間、５００Ｐａ−ｍ3／ｓのヘリウムを流し、再びリークバルブ２８を閉じると同時にリークバルブ２４を開いて５０Ｐａ−ｍ3／ｓの窒素ガスを流す。このようにして、中間部で窒素１５と１７の流れの間にヘリウム１６の流れが挟まれるような状態が作られる。なお、ｌ×ｌ０5Ｐａの窒素とヘリウムが隣合わされた場合のヘリウムの拡散速度は上記υ2に比べて十分小さいことが実験で確認されている。このようにヘリウム１６が窒素１５と１７の流れに挟まれてυ2で移動し、漏洩箇所３を通過した瞬間、ヘリウム１６の一部が内管２内に洩れ出し、今度はυ1でヘリウムリークディテクター９に向かって移動する。ヘリウムリークディテクター９はカウンターフロー方式のものを使い、Ｐ2＝１１Ｐａでもヘリウムの最小検出感度がｌ×ｌ０-10Ｐａ−ｍ3／ｓのもの（例えばアネルバ製Ａ−２１０Ｍ−ＬＤ）を使う。この時、ヘリウムを混入し始めてからヘリウムリークディテクターでヘリウムが検出されるまでの時間遅れＴは概略、
【００２８】
【数５】
0004203836.tif 000009
【００２９】
で表され、Ｔから洩れの位置ｘは、
【００３０】
【数６】
0004203836.tif 000010
【００３１】
となる。例えばＴ＝３８６秒の時、（６）式よりｘ＝２０ｍとなり、洩れの位置が特定できる。また、洩れの大きさはヘリウムリークディテクター９の指示値から求めることができる。なお、搬送ガスと漏洩探知用ガスの組み合わせはこの実施例に限るものではなく、両者を容易に識別することができて、かつ、搬送ガス中の漏洩探知用ガスの拡散速度が粘性流における該搬送ガスの平均移動速度よりも十分小さい組み合わせのものが本発明に適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によって内管の漏洩探知のために従来必要とされていた、中間部や内管内に漏洩探知用のヘリウム吹付けノズルやヘリウムスニファープローブを挿入して移動させる操作が一切不要となり、漏洩探知に要するコストの大幅な低減を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の内部真空法による内側配管漏洩探知方法を示す図である。
【図２】  従来の内部加圧法による内側配管漏洩探知方法を示す図である。
【図３】  本発明による内側配管漏洩探知方法を示す図である。
【符号の説明】
１：  中間部
２：  内管
３：  漏洩個所
８：  真空ポンプ
１２：  窒素ガス
１４：  ヘリウム
【図１】
0004203836.tif 000011
【図２】
0004203836.tif 000012
【図３】
0004203836.tif 000013