JPS6156774B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は気体中に含有する水素の濃度を連続
的に測定し得る水素検出装置に関する。

金属ナトリウム冷却高速炉プラントにおける蒸
気発生器にわずかな水洩れまたは蒸気洩れが生ず
ると、隣接する伝熱管を破損して大規模なリーク
事故を誘発する恐れがある。そのため、わずかな
水洩れまたは蒸気洩れを迅速に検出して事故を未
然に防止する必要がある。この水洩れを検出する
には感度が高く、長時間にわたつて使用できる水
素検出装置が要求される。水洩れ検出には種々の
手段が検討されているが、なかでもナトリウムと
水の反応時にカバーガス中に放出される水素を検
出する手段が利用されている。この水素を検出す
るには、拡散膜部、真空計および排気装置を備え
た水素検出装置が用いられる。

この水素検出装置は第１図に示すように構成さ
れている。すなわち、蒸気発生器または試験タン
クのカバーガス部の壁体１に被測定ガスサンプリ
ングノズルとしての入口配管２および出口配管３
の下端を装着する。この入口配管２は加熱ヒータ
内蔵の第１加熱源４、水素検出器収納揚器５、ベ
ーパートラツプ６および循環ポンプ７を順次介し
て出口配管３に連通され、ガス循環ループ８が形
成される。ベーパートラツプ６は循環ポンプ７へ
ナトリウムベーパーが流入するのを防ぐために設
けられる。

しかして、被測定ガスは入口配管２から流入
し、第１加熱源４で加熱され、水素検出器を収納
した収納容器５に送られ、ここで水素の含有量が
検出され、その後、ベーパートラツプ６を経て循
環ポンプ７により、カバーガス部へ戻される。

一方、水素検出器収納器５はステンレス製管状
体１０が挿入され、フランジ１１により取付けら
れている。この管状体１０には、スリーブ状拡散
膜部１２が嵌着されており、この拡散膜部１２に
は水素を透過させるパラジウム、鉄、ニツケル等
が使用される。拡散膜部１２と管状体１０との接
続部には補助ヒータを組み込んだ第２加熱源１３
が設けられ、管状体１０からの熱伝導による熱の
放出を防止している。しかして、第１加熱４およ
び第２加熱源１３とは、熱電対などの温度検出素
子１４，１５および温度制御装置１６，１７によ
り所定温度に調節される。

また、フランジ１１には測定パイプ１８を介し
て水素検出器１９のセンサ２０が接続されてお
り、このセンサ２０は水素検出用コントローラ２
１により制御される。

しかして、水素検出器収納容器５に供給された
被測定ガスのうち水素ガスのみが拡散膜部１２を
透過して水素検出器１９のセンサ２０により検出
される。水素が検出された場合には、蒸気発生器
の運転を停止させ、伝熱管を点検修理し、事故を
未然に防いでいる。

しかしながら、従来の水素検出装置において
は、被測定ガスを循環ポンプ７で強制循環させる
ためその保護としてベーパートラツプ６が要求さ
れ、複雑なガス循環ループ８の構成が必要とな
る。このため、水素量を検出するセンサ２０をカ
バーガス部の壁体１に直接取付け、カバーガス部
を通る被測定ガス中の水素濃度を直接測定するこ
とが不可能であつた。また、水素検出装置はガス
循環ループ８が設けられているため、装置全体が
大型化するとともに、ベーパートラツプ６が被測
定ガス循環時に、カバーガス部を通る被測定ガス
の水素濃度に影響を与えるため、正確な水素濃度
の測定が困難となつている。

この発明は上述した点を考慮し、水素濃度を検
出するセンサをカバーガス部の壁体に直接取付可
能とし、ベーパートラツプ等の影響を受けず、小
型な装置で水素濃度を精度よく検出し得るように
した水素検出装置を提供することを目的とする。

以下、この発明に係る水素検出装置の実施例を
第２図を参照して説明する。

第２図において、符号３０は、蒸気発生器また
は試験タンク等の試験室のカバーガス部の壁体を
示し、この壁体３０にフランジ３１が外側から装
着され、このフランジ３１に図において下方に延
びる中空筒状容器３２が固定される。この筒状容
器３２は熱しやへい体として形成され、カバーガ
ス中に露呈される一方、先端は被測定ガス流入口
３２ａとして開口している。筒状容器３２の上側
は被測定ガス流出口３２ｂとして形成され、多数
の孔が穿設されている。このようにして、筒状容
器３２内に被測定ガスの上向き流路３３が形成さ
れる。

一方、筒状容器３２にはフランジ３１に取付け
られたステンレス製管状体３４が収容されてい
る。この管状体３４は被測定ガス流出口３２ｂ部
を貫いて下方に延び、その下部にパラジウム、
鉄、ニツケル等で形成されたスリーブ状拡散膜３
５が嵌着される。この拡散膜部３５は筒状容器３
２内を下方に延びて終端し、その下方に加熱ヒー
タ内蔵の第１加熱源３６が、また管状体３４と拡
散膜部３５との接続部に同様な第２加熱源３７が
それぞれ設置される。両加熱源３６，３７の加熱
量は温度制御装置３８，３９により調節制御され
る一方、各温度制御装置３８，３９は温度検知素
子４０，４１の検出温度信号により作動制御され
る。

またフランジ３１には管状体３４と一体の測定
パイプ４３が上方から取付けられており、このパ
イプ４３の頂部に水素検出器４４のセンサ４５が
取付けられ、この水素検出器４４により水素濃度
が測定される。水素検出器４４は検出部コントロ
ーラ４６を有する。この検出部コントローラ４６
はセンサを作動制御する水素検出用コントロー
ラ、イオン電流や真空度を測定するイオンポンプ
コントローラおよび真空計コントローラとして機
能する。

次に、この水素検出装置による水素濃度検出作
用について説明する。

被測定ガス流入口３２ａから流入された被測定
ガスは第１加熱源３６および第２加熱源３７によ
り加熱されて熱膨脹し、軽くなつて上向き流路３
３内を自然に上昇し、ガス流出口３２ｂから流出
される。このようにして、被測定ガスは第１加熱
源３６および補助加熱源としての第２加熱源３７
での加熱による自然対流により上向き流路内を流
れ、第１および第２の加熱源３６，３７は被測定
ガスを循環させるポンプ作用をする。したがつ
て、従来の水素検出装置に組み込まれている循環
ポンプやベーパートラツプが不要となる。

しかして、被測定ガス中に含有される水素は拡
散膜部３５を透過して管状体３４内に入り、水素
検出器４４のセンサ４５により検出され、水素濃
度が測定される。

この場合、水素検出器４４のセンサ４５を試験
室等のカバーガス部の壁体３０に直接取付けるこ
とができるので、従来のような被測定ガスの強制
循環ループが不要となり、ベーパートラツプも必
要ないので、ベーパートラツプ等の悪影響を全く
受けず、水素濃度を精度よく測定することができ
る。

第１図に示すガス循環ループ８を用いて、被測
定ガス流量20／min.、制御温度500℃、ベーパ
ートラツプ出口温度50℃とした場合、水素濃度
1000PPMの被測定ガス測定後、100PPMの被測定
ガスを測定すると110〜120PPMの値を示し、か
なりの測定誤差が生じたが、この発明に係る水素
測定装置においては、後者の場合にも前者の
1000PPMの被測定ガスの影響を全く受けず、正
確に測定することができた。

以上に述べたようにこの発明に係る水素検出装
置においては、カバーガス部の壁体に被測定ガス
の上向き流路を形成した中空筒状容器を設ける一
方、上記流路内に加熱源を設置し、被測定ガスを
加熱するようにしたので、被測定ガスは上向き流
路内を自然対流により流れ、従来のような循環ポ
ンプやベーパートラツプを必要としない。したが
つて、構成機器が少なく、水素検出装置を小型化
することができる。

また、水素検出器を筒状容器内に嵌挿された管
状体に接続すればよく、カバーガス部壁体に直接
取付可能であり、さらにベーパートラツプが不要
でその悪影響を全く受けないので、水素濃度を精
度よく正確に測定することができる等の効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水素検出装置を示す図、第２図
はこの発明に係る水素検出装置の一実施例を一部
縦断面で示した図である。 ３０……カバーガス部の壁体、３１……フラン
ジ、３２……筒状容器、３３……上向き流路、３
４……管状体、３５……拡散膜部、３６……第１
加熱源、３７……第２加熱源、３８，３９……温
度制御装置、４４……水素検出器、４５……セン
サ、４６……検出部コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カバーガス部の被測定ガス中に位置するよう
   に壁体に設けられ、下部に被測定ガス流入口を、
   上部に被測定ガス流出口を有し、内部に被測定ガ
   スを流通させる上向き流路を形成する中空筒状容
   器と、流路内を流通する被測定ガスを加熱する加
   熱源と、この加熱源での加熱量を調節制御する温
   度制御装置と、前記筒状容器内に収納され、被測
   定ガス中に含有した水素を透過させる拡散膜部を
   有する管状体と、この管状体に接続された水素検
   出器とを備えたことを特徴とする水素検出装置。