(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナトリウムイオンが伝導する固体電解質と、前記固体電解質の一方の面に前記固体電解質と電気的に接触して設けた基準電極と、前記固体電解質の他方の面に前記固体電解質と電気的に接触して設けた外部電極と、前記各電極間の電圧を計測する計測手段とを備え、前記固体電解質はβアルミナであり、前記基準電極はαアルミナであるナトリウム検出器。
【請求項２】
ナトリウムイオンが伝導する固体電解質と、前記固体電解質の一方の面に前記固体電解質と電気的に接触して設けた基準電極と、前記固体電解質の他方の面に前記固体電解質と電気的に接触して設けた外部電極と、前記各電極間に生じる電圧と漏洩基準電圧とに基づいてナトリウム漏洩を判定する判定手段とを備え、前記固体電解質はβアルミナであり、前記基準電極はαアルミナであるナトリウム検出器。
【請求項３】
ナトリウムイオンが伝導する固体電解質と、前記固体電解質の一方の面に前記固体電解質と電気的に接触して設けた基準電極と、前記固体電解質の他方の面に前記固体電解質と電気的に接触して設けた外部電極と、前記各電極間の電圧の計測手段と、前記計測手段で計測した電圧と漏洩基準電圧とに基づいてナトリウム漏洩を判定する判定手段とを備え、前記固体電解質はβアルミナであり、前記基準電極はαアルミナであるナトリウム検出器。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、判定手段による判定結果に基づいて警報を発する警報器を備えたナトリウム検出器。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項において、有底筒形状の固体電解質と、前記固体電解質の外周囲を囲うように設けられた有底筒状の形状の外部電極と、前記外部電極に前記固体電解質に到達するように設けられた穴と、前記固体電解質の内部に設けられた基準電極と、前記外部電極に固定したセンサーハウジングとを備えたナトリウム検出器。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項において、αアルミナの少なくとも一部分が空気と接するように基準電極が装備されたナトリウム検出器。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか一項において、αアルミナの少なくとも一部分に接するように金属と金属酸化物の混合物を備えるナトリウム検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナトリウムの検出器に関し、特には、高速増殖炉等において液体金属ナトリウムの漏洩を検出するのに利用されるナトリウム検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高速増殖炉等の液体金属ナトリウム（以下、Ｎａと表記する。）を取り扱うプラントにおいては、Ｎａを収納する容器や配管からのＮａ漏洩を検出する為に、Ｎａが入れられた容器や配管周辺のガスをサンプリングし、Ｎａ漏洩検出器に導いてガス中のＮａ濃度を検出している。
【０００３】
図３に従来の代表的なＮａ漏洩検出システムの構成を示す。本検出システムはサンプリング配管１２，切替弁１３，検出器ユニット２５、及び吸引ポンプ１８から構成される。検出器ユニット２５はＮａイオン化検出器１４とフィルタ１５，差圧検出器１６で構成されている。
【０００４】
本検出システムにおいては配管２０の周辺のガスは保温材１９を貫通したサンプリング配管１２から吸引ポンプ１８で吸引され切換弁１３を経由して検出器ユニット２５へ移送される。
【０００５】
切換弁１３はサンプリング位置を変化させる為に用いられている。検出器ユニット内のＮａイオン化検出器１４はサンプリングガス中のＮａ粒子を白金フィラメント２５上でイオン化させ、生じたＮａイオンの量を電流計１７で監視しその大きさからＮａ漏洩を判定している。
【０００６】
また、差圧検出器１６はサンプリングガスをフィルタ１５に通し、ガス中の
Ｎａ粒子をフィルタに捕集し、捕集量によって生じるフィルタ間の差圧変化を監視し、その大きさからＮａ漏洩を判定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したＮａ漏洩検出システムにおいては、サンプリング配管が大掛かりになりシステム構成が複雑になる。
【０００８】
また、システム内に吸引ポンプや切換弁といった可動部が含まれており検出システムの信頼性確保に限界があった。
【０００９】
本発明の目的は、簡単な構成で信頼性が確保しやすいＮａ検出器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する為に本発明では、ナトリウムイオンのイオン伝導を許容する固体電解質と、前記固体電解質の一方の面に前記固体電解質と電気的に接触して設けた基準電極と、前記固体電解質の他方の面に前記固体電解質と電気的に接触して設けた外部電極とを備え、前記各電極間の電圧に基づいてナトリウムの存在を検出する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第１実施例を図１に基づいて説明する。本発明のＮａ検出器では固体電解質を用いる。固体電解質としてＮａイオンに対して選択的に高いイオン伝導率（１０-3Ｓcm-1以上の良伝導性を有する。）を示すβアルミナ１を使用する。βアルミナ１は、有底円筒形状に形成されていて、同じく有底円筒形状の外部電極の内壁面に接して設けられる。
【００１２】
このようにして、βアルミナ１の外側は外部電極３で覆われているが、外部電極３には、Ｎａがβアルミナ１の外表面まで到達できるように穴２２が開けられている。このような外部電極は金属管、あるいは金属のフェルトから成る。穴２２は外部電極の外側の空間の雰囲気をβアルミナ１に接触させるのに利用させる。外部電極３の外側の空間は、Ｎａが流れる配管の外側を囲う金属製のエンクロージャ２８によって囲われて、ナトリウムを検出する領域でもある。したがって、ナトリウムを検出する領域はエンクロージャ２８という構造物で囲われている。
【００１３】
外部電極３の上部は金属製のセンサーハウジング５に溶接され、電気的につながっている。βアルミナ１の内側には基準電極２がβアルミナ１の内面に接して封入されている。
【００１４】
基準電極２としてはαアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を用い、基準電極内の酸素分圧固定の為に空気中の酸素を用いている。このためにβアルミナ１の内側は大気に開放してある。βアルミナ１は電気絶縁材４を介して金属製のセンサーハウジング５の中に固定されている。
【００１５】
センサーハウジング５の外側側面にはエンクロージャ２８へセンサーハウジングを取り付ける取付手段としてネジ２３を設けてある。また、エンクロージャ２８へセンサーハウジングを取り付ける取付手段として採用された金属製のセンサー取付タップ９は、エンクロージャ２８に固定されている。その金属製のセンサー取付タップ９の内側にはねじが設けられていて、そのねじにネジ２３を螺合させることによって、センサーハウジング５がエンクロージャ２８に取り付けられる。
【００１６】
βアルミナ１の内表面とセンサーハウジング５の間には電圧計７が導線６によって組み込まれている。このため、両電極２，３間の電圧が電圧計７で計測できる。
【００１７】
この実施例で、高温のＮａが流れている配管８からエンクロージャ２８と配管８の外壁面との間の空間にＮａが漏洩すると、その漏洩Ｎａの一部は粒子状になって、エンクロージャ２８と配管８の外壁面との間に浮遊する。浮遊したＮａ１１は、Ｎａの漏洩個所がエンクロージャ２８と配管８の外壁面との間の空間の温度よりも高温となって、エンクロージャ２８と配管８の外壁面との間で対流が生じること、及びＮａの漏洩個所でのＮａ濃度がその漏洩個所周囲におけるエンクロージャ２８と配管８の外壁面との間の空間のＮａ濃度とに濃度差を生じることなどに起因して、浮遊したＮａ１１は外部電極３側へ到来する。
【００１８】
外部電極３側へ到来したＮａ１１は穴２２に入って、Ｎａ１１がβアルミナ１の外表面に触れる。Ｎａ１１がβアルミナ１の外表面に触れるとＮａイオンが固体電解質であるβアルミナ１内を基準電極２に向かって拡散する為、βアルミナ１と電気的に接している外部電極３と基準電極２の両電極間に電位差が生じる。
【００１９】
従って配管８とエンクロージャ２８内の空間にＮａが存在するとＮａの蒸気分圧に比例した電圧が外部電極３と基準電極２の両電極間に発生する。本実施例ではこの電圧変化を電圧計７で計測することによって監視する。監視した結果が基準の電圧値を超えるようである場合にはＮａ漏洩が発生したと判断する。監視しやすいように計測結果を表示するメータを備えてある構造の電圧計を用いる。
【００２０】
監視をバックアップするように、Ｎａ漏洩が発生したと判断することを自動で行うようにするには、判定器３０を採用する。その判定器３０には電圧計７の計測結果として得られた電圧値が判定器３０に受け入れられる信号に変換されて供給される。その変換はその変換の機能を付加した電圧計７で行ってもその変換の機能を付加した判定器３０で行っても、電圧計７と判定器３０の途中の信号伝送経路に設けた変換装置によっても良い。
【００２１】
その一方でＮａの漏洩を判断するための判断基準となる基準信号として基準電圧を漏洩判定基準信号発生器３１が判定器３０に供給している。
【００２２】
判定器３０は、供給された既述の両信号を比較してその関係を判定し、判定結果を判定器３０に付属する表示装置で表示する。表示装置が判定器３０に備わっていない場合には、判定結果に応じて判定器３０が警報器１０に警報を発生させる命令信号を与えて、その命令信号を受けた警報器１０は警報を発生する。
【００２３】
既述の基準信号は、Ｎａ漏洩で外部電極３と基準電極２間で発生する電圧に対応する信号としている。その一方、電圧計７側から判定器３０への供給信号は基準信号と比較可能な信号であって、Ｎａ漏洩で外部電極３と基準電極２間で発生する電圧の変化によって変化する信号とされている。
【００２４】
そのため、判定器３０は、基準信号と現在の外部電極３と基準電極２間で発生する電圧に対応する信号を比較して、その大小関係を判断することになる。その大小関係が現在の外部電極３と基準電極２間で発生する電圧に対応する信号が基準信号以上の場合にはＮａ漏洩が発生していると判定する。
【００２５】
電圧計７を採用しない場合には、外部電極３と基準電極２間で発生する電圧を判定器３０に供給して漏洩判定基準信号発生器３１からの基準信号と比較できる種類の信号に変換して基準信号と比較することで判定する。
【００２６】
図２に基準電極２の周辺構成の変形例を示す。本例では基準電極２にαアルミナを用いるが、酸素分圧固定用には空気の代わりに金属−金属酸化物の混合物を用いる。このため固体電解質βアルミナ１の内側にαアルミナとＣｕ−ＣｕＯ２１の金属−金属酸化物の混合物を互いに接した状態で封入してある。その他の構成や作用は図１に示した実施例と同じである。基準電極２の特性を変えないようにすることが基準を一定に保つ観点でＮａ漏洩検出器にとって重要である。基準電極２の特性を変えないようにするためには、αアルミナにおける酸素分圧を一定にする必要性がある。その酸素分圧を一定にするために酸素成分の供給源としてαアルミナにＣｕ−ＣｕＯ２１の金属−金属酸化物の混合物を接触させて装備してある。
【００２７】
本実施例を用いると空気以外の雰囲気たとえば高速増殖炉の一次冷却系を格納している格納容器内の窒素雰囲気内でも使用が可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたごとく本発明によればガスサンプリングを必要としないのでサンプリング配管が一切不必要になり、システムの構成が大幅に簡素化できる。またポンプや切換弁といった可動部分が排除できるのでナトリウム検出器の信頼性が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるＮａ漏洩検出器の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の他の実施例によるＮａ漏洩検出器の基準電極近傍の変形例を示す図である。
【図３】従来のＮａ漏洩検出器の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１…βアルミナ、２…基準電極、３…外部電極、４…電気絶縁材、５…センサーハウジング、６…導線、７…電圧計、８…配管、１０…警報器、１１…Ｎａ、２２…穴。
【図１】
0003780183.tif 000002
【図２】
0003780183.tif 000003
【図３】
0003780183.tif 000004