(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガスで満たされた容器と、配管から漏洩した第２のガスを前記容器に導く導入管と、前記容器内に対向するようにして設置されたβ線源及びβ線検出器とを有し、前記β線源と前記β線検出器との距離を、前記第１のガスにおけるβ線の飛程と前記第２ガスにおけるβ線の飛程との間の値とすることを特徴とするガス漏洩検出装置。
【請求項２】
第１のガスで満たされた容器と、配管から漏洩した第２のガスを前記容器に導く導入管と、前記容器内に対向するようにして設置されたβ線源及びβ線検出器とを有し、前記第１のガスにおけるβ線の飛程をＬａ、前記第２のガスにおけるβ線の飛程をＬｂとしたときに、Ｌａ＜Ｌｂである場合は前記β線源と前記β線検出器との距離ＬをＬａ＜Ｌ＜Ｌｂとし、Ｌａ＞Ｌｂである場合は前記距離ＬをＬａ＞Ｌ＞Ｌｂとすることを特徴とするガス漏洩検出装置。
【請求項３】
前記β線検出器により検出されたβ線を計数するカウンタと、β線の計数値と容器内における第２ガスの濃度との関係を示すテーブルを記憶するデータベースと、前記カウンタにより計数されたβ線と前記データベースに記憶されたテーブルとに基づいて前記容器内における第２ガスの濃度を演算する演算器とを備えたことを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載のガス漏洩検出装置。
【請求項４】
前記第２のガスはヘリウムガスであり、前記配管は高温ガス炉の炉心にヘリウムガスを供給するための配管であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガス漏洩検出装置。
【請求項５】
第１のガスで満たされた容器と、配管から漏洩した第２のガス及び第３のガスを前記容器に導く導入管と、前記容器内に対向するようにして設置された第１のβ線源及び第１のβ線検出器と、前記容器内に対向するようにして設置された第２のβ線源及び第２のβ線検出器とを有し、前記第１のガスにおけるβ線の飛程をＬｏ，前記第２のガスにおけるβ線の飛程をＬａ，前記第３のガスにおけるβ線の飛程をＬｂとしたときに、Ｌｏ＜Ｌａ＜Ｌｂである場合は前記第１のβ線源と前記第１のβ線検出器との距離Ｌ１及び前記第２のβ線源と前記第２のβ線検出器との距離Ｌ２をＬｏ＜Ｌ１＜Ｌａ＜Ｌ２＜Ｌｂとし、Ｌｏ＞Ｌｂ＞Ｌａである場合は前記距離Ｌ１及び前記距離Ｌ２をＬａ＜Ｌ１＜Ｌｂ＜Ｌ２＜Ｌｏとすることを特徴とするガス漏洩検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスが流れる配管におけるガスの漏洩を検出するガス漏洩検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、安全で、かつ高温の熱を取り出せるとしてヘリウムガスを冷却材に用いた高温ガス炉が注目されている。この高温ガス炉では、冷却材であるヘリウムガスが流れる配管においてガスの漏洩がないか監視する必要があり、従来は炉内或いは配管内の圧力の変動によって漏洩の検出を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術のように圧力の変動によって漏洩を検出する場合、ガスの漏洩を検出できたとしても、漏洩している場所を特定することは難しかった。そのため、ガスの漏洩を検出できても、漏洩対策をすぐに行うことができないという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、ガスが漏洩している場所を特定することが可能なガス漏洩検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、第１のガスで満たされた容器と、配管から漏洩した第２のガスを前記容器に導く導入管と、前記容器内に対向するようにして設置されたβ線源及びβ線検出器とを有し、前記β線源と前記β線検出器との距離を、前記第１のガスにおけるβ線の飛程と前記第２ガスにおけるβ線の飛程との間の値とすることにある。
【０００６】
β線は透過するガスの成分に応じて飛程が顕著に変化するため、β線源とβ線検出器との距離を第１のガスにおけるβ線の飛程と第２のガスにおけるβ線の飛程との間の値とすることによって、容器における第１のガスと第２のガスとの割合に応じてβ線検出器で検出されるβ線の数が変化する。従って、β線検出器により検出されたβ線に基づいて第１のガスと第２のガスとの割合を求めることができ、配管からの第２のガスの漏洩を検出することが可能となる。また、このガス漏洩検出装置を配管の各所に設けることによって、どこからガスが漏洩しているのか分かるので、漏洩対策を直ちに行うことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の好適な一実施例であるガス漏洩検出装置の構成を示す。なお、本実施例のガス漏洩検出装置は、高温ガス炉の冷却材であるヘリウムガスが流れる配管において、ヘリウムガスの漏洩を検出する。
【０００８】
図１において、配管１０１内をヘリウムガスが流れる。バルブ１０２は、配管１０１内のヘリウムガスの流れを止めるためのものであり、ヘリウムガスが外部に漏洩しないようにガスケットやパッキン等の漏洩阻止構造１０３が設けられる。しかしながら、漏洩阻止構造１０３の経年変化による亀裂等が原因でヘリウムガスが漏洩してしまう可能性がある。そこで本実施例では、漏洩阻止構造１０３におけるヘリウムガスの漏洩を検出するように構成している。
【０００９】
図示するように、漏洩阻止構造１０３を囲むようにして漏洩ガス補集器１０４が設けられており、この漏洩ガス補集器１０４は、ガス導入管１０５によって容器１０６と接続される。よって、漏洩阻止構造１０３から漏洩したヘリウムガスは、漏洩ガス補集器１０４からガス導入管１０５を介して容器１０６に導かれる。容器１０６は予め空気で満たされており、そこに流れ込んできたヘリウムガスを容器１０６内において対向するようにして配置されたβ線源１０７とβ線検出器１０８を用いて検出する。なお、β線源１０７としては36Ｃｌを使用し、β線検出器１０８としてはガイガー・ミュラー計数管（ＧＭ計数管）を使用する。以下、容器１０６におけるヘリウムガスの検出方法について詳細に説明する。なお、圧力逃し穴１１３は、容器１０６へのヘリウムガスの流入による圧力上昇を抑制するために設けられている。
【００１０】
β線は、透過するガスの成分によってその飛程が変化する。表１は、１００
ｋｅＶのβ線のヘリウムガスにおける飛程と空気おける飛程を示す。なお、この飛程はアルミニウム中の最大飛程から算出したものである。
【００１１】
【表１】
0003757108.tif 000002
表１に示すように、ヘリウムガスと空気とで透過するβ線の飛程が異なるため、β線源１０７とβ線検出器１０８との距離を、空気における飛程以上でヘリウムガスにおける飛程以下、例えば１６cmとすると、容器１０６内にヘリウムガスが存在する場合と存在しない場合とでβ線検出器１０８で検出されるβ線の数が異なる。つまり、容器１０６内に空気のみが存在する場合には、β線検出器108にβ線はほとんど届かないが、容器１０６内にヘリウムガスが流入することによってβ線の飛程が伸び、β線検出器１０８に到達するβ線が増加する。表２は、容器１０６内に空気のみ存在する場合と、容器１０６内にヘリウムガスのみ存在する場合の、計数率相対値を示す。なお、計数率相対値とは、β線検出器１０８で検出されるβ線の単位時間当たりの個数である。
【００１２】
【表２】
0003757108.tif 000003
表２に示すように、空気のみが存在する場合に比べてヘリウムガスのみが存在する場合の方が計数率相対値は大きい。なお、空気とヘリウムガスとが混在する場合にはヘリウムガスの濃度が高くなるほどβ線検出器１０８に到達するβ線の数が増えるため、計数率相対値も大きくなる。このように、容器１０６内のヘリウムガスの濃度（すなわち体積）と検出されるβ線の計数率相対値には一定の関係があるため、計数率相対値に基づいてヘリウムガスの濃度を求めることができる。ただし、温度と圧力は一定でなければならない。
【００１３】
カウンタ１０９は、β線検出器１０８にて検出されたβ線をカウントし、計数率相対値を演算器１１０に出力する。演算器１１０は、データベース１１１に記憶されているテーブルを読み出し、カウンタ１０９より入力された計数率相対値とデータベース１１１から読み出したテーブルとに基づいて、ヘリウムガスの濃度を求める。なお、データベース１１１に記憶されているテーブルとは、β線の計数率相対値とヘリウムガスの濃度との関係を示すテーブルであり、予め実験によって求めておく。演算器１１０により求められたヘリウムガスの濃度は表示装置１１２に入力され、表示装置１１２は入力されたヘリウムガスの濃度を表示する。
【００１４】
以上説明したように、本実施例によれば、透過するガスの成分に応じて飛程が顕著に変化するβ線を利用することにより、容器１０６におけるヘリウムガスの濃度、すなわち漏洩したヘリウムガスの量を求めることができる。更に、以上説明したガス漏洩検出装置を配管１０１に設けられた全ての漏洩阻止構造（ガスケットやパッキン）に設けることによって、どの漏洩阻止構造でガスが漏洩しているのかが分かるので、漏洩対策を直ちに行うことができる。
【００１５】
なお、容器１０６に充満させるガスと漏洩を検出するガスは、空気とヘリウムガスに限られるものではない。例えば、容器１０６に充満させるガスをＡ、検出するガスをＢとし、それぞれのガスにおけるβ線の飛程がＬａ，Ｌｂ（Ｌａ＜Ｌｂ）であるならば、β線源１０７からβ線検出器１０８までの距離ＬをＬａ＜Ｌ＜Ｌｂとすれば、いかなるガスであっても同様に濃度を検出することができる。なお、容器１０６に充満させるガスＡにおける飛程Ｌａが、漏洩を検出するガスＢにおける飛程Ｌｂよりも大きい（Ｌａ＞Ｌｂ）場合は、β線源１０７からβ線検出器１０８までの距離ＬをＬａ＞Ｌ＞Ｌｂとすれば良い。この場合、ガスＢの濃度が高くなるほどβ線検出器１０８にて検出されるβ線が少なくなるので、それを利用してガスＢの濃度を求めることができる。
（実施例２）
本発明の他の実施例であるガス漏洩検出装置について図２乃至図６を用いて説明する。なお、本実施例は、配管１０１に流れる２種類のガスＡ及びガスＢの漏洩を検出する点で実施例１と異なる。以下、実施例１と異なる点について説明する。
【００１６】
図２は、ガスＡ及びガスＢの漏洩検出を行うための容器１０６を示す。図示するように、本実施例では、ガスＡの検出用にβ線源１２１とβ線検出器１３１を設け、ガスＢの検出用にβ線源１２２とβ線検出器１３２を設ける。また、β線源から放出されるβ線が対であるβ線検出器にのみ入射されるように、β線源１２１，１２２とβ線検出器１３１，１３２にはそれぞれコリメータ４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２ｂが設けられている。
【００１７】
ここで、容器１０６に予め充満させるガスＯにおけるβ線の飛程をＬｏ、漏洩検出の対象となるガスＡにおけるβ線の飛程をＬａ、漏洩検出の対象となるガスＢにおけるβ線の飛程をＬｂとし（ただしＬｏ＜Ｌａ＜Ｌｂ）、β線源１２１とβ線検出器１３１との距離をＬ１、β線源１２２とβ線検出器１３２との距離をＬ２とすると、Ｌｏ＜Ｌ１＜Ｌａ＜Ｌ２＜Ｌｂとなるようにβ線源１２１，122及びβ線検出器１３１，１３２を配置する。
【００１８】
図３は、ガスＡを検出するためのβ線検出器１３１及びガスＢを検出するためのβ線検出器１３２の設置位置と、飛程Ｌｏ，Ｌａ，Ｌｂの関係を示す。図３に示すように配置することで、β線検出器１３１ではガスＡとガスＢの少なくとも一方が存在するときにβ線が検出され、β線検出器１３２ではガスＢが存在するときにβ線が検出される。
【００１９】
図４は、β線検出器１３１とβ線検出器１３２におけるβ線計数の傾向を示す。まず容器１０６内がガスＯのみで満たされている場合（▲１▼）、β線検出器１３１の計数及びβ線検出器１３２の計数はほとんど無い。容器１０６内にガスＡのみが流入すると（▲２▼）、β線検出器１３１の計数は大きくなるが、β線検出器１３２の計数はほとんど増加しない。また、容器１０６内にガスＢのみが流入すると（▲３▼）、β線検出器１３１，β線検出器１３２共に計数が増加する。更に、容器１０６内にガスＡとガスＢの混合ガスが流入する場合（▲４▼）、β線検出器１３１及びβ線検出器１３２共に計数が増加するが、β線検出器１３２の計数はガスＢのみが流入する場合に比べて小さくなる。
【００２０】
このように容器１０６内に流入するガスの種類に応じて、β線検出器１３１，１３２の計数が変化する。すなわち、実施例１の場合と同様に、ガスの体積比に対するβ線検出器の計数は３種類のガスの体積比の関数となる。よって、ガスＡ，Ｂを用いて温度，圧力一定の条件でガス濃度をパラメータとした試験を行って作成したガスの体積比と計数に関するデータベースと、実際に計測した計数とに基づいてガスＡ，ガスＢの容器１０６に占める割合を求めることができる。
【００２１】
また、Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｏの場合は次の通りとなる。図５は、β線検出器１３１及びβ線検出器１３２の設置位置と、飛程Ｌｏ，Ｌａ，Ｌｂの関係を示す。図５に示すように配置することで、β線検出器１３１では予め容器に充填するガスＯと検出対象ガスＢが存在するときにβ線が検出され、β線検出器１３２では予め容器に充填するガスＯが存在するときのみ放射線が検出される。
【００２２】
図６は、β線検出器１３１とβ線検出器１３２におけるβ線計数の傾向を示す。まず容器１０６内がガスＯで満たされている場合（▲１▼）、β線検出器１３１及びβ線検出器１３２共にβ線を計数する。容器１０６内にガスＡが流入すると（▲２▼）、β線検出器１３１及びβ線検出器１３２は共に計数が減少する。また、容器１０６内にガスＢが流入すると（▲３▼）、β線検出器１３２の計数は減少するが、β線検出器１３１はβ線を計数する。更に、容器１０６内にガスＡ及びガスＢの混合ガスが流入する場合（▲４▼）、β線検出器１３２及びβ線検出器１３２は共に計数が減少するが、β線検出器１３１の計数はβ線検出器１３２の計数よりも減少が少ない。
【００２３】
このように、Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｏの場合でも、容器１０６内に流入するガスの種類に応じて、β線検出器１３１，１３２における計数が変化する。よって、ガスＡ，Ｂを用いて温度，圧力一定の条件でガス濃度をパラメータとした試験を行って作成したガスの体積比と計数に関するデータベースと、実際に計測した計数とに基づいてガスＡ，ガスＢの容器１０６に占める割合を求めることができる。
【００２４】
表３は、ヘリウムガス，窒素ガス，アルゴンガスにおける１００ｋｅＶのβ線の飛程を示す。
【００２５】
【表３】
0003757108.tif 000004
表３に示すように、それぞれのガスにおけるβ線の飛程が異なるので、例えば、配管を流れるヘリウムガスと窒素ガスの漏洩を検出する場合には、容器１０６にアルゴンガスを充満させて、窒素ガスを検出するためのβ線源１２１とβ線検出器１３１との距離を約１０cmとし、ヘリウムガスを検出するためのβ線源122とβ線検出器１３２との距離を約１６cmとすれば良い。
【００２６】
以上、漏洩を検出するガスの種類が２種類の場合について説明したが、漏洩を検出するガスが３種類以上ある場合でも、同様の方法で漏洩検出が可能とでる。
【００２７】
また、二種類以上のガスの漏洩を検出する際に、図７に示すように、β線源１２１に対して２つのβ線検出器１３１，１３２を異なる距離となるように配置することで、２種類のガスを検出するのにβ線源１２１を共用化することができる。
【００２８】
なお、上述の実施例で説明したガス以外に、水素，酸素，ネオン，二酸化炭素等のガスについても同様に本発明を適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、ガスが漏洩している場所を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例であるガス漏洩検出装置の構成図である。
【図２】本発明の他の実施例であるガス漏洩検出装置の容器１０６内の構成図である。
【図３】図２のβ線検出器１３１，１３２の配置とβ線の飛程との関係を示す図である。
【図４】図２の容器１０６内の状態とβ線検出器１３１，１３２における計数との関係を示す図である。
【図５】図２のβ線検出器１３１，１３２の配置とβ線の飛程との関係を示す図である。
【図６】図２の容器１０６内の状態とβ線検出器１３１，１３２における計数との関係を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例であるガス漏洩検出装置の容器１０６内の構成図である。
【符号の説明】
１０１…配管、１０２…バルブ、１０３…漏洩阻止構造、１０４…漏洩ガス補集器、１０５…ガス導入管、１０６…容器、１０７…β線源、１０８…β線検出器、１０９…カウンタ、１１０…演算器、１１１…データベース、１１２…表示装置、１１３…圧力逃し穴。
【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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