JPH0765951B2 - ガスサンプル希釈採取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、放射性ガスサンプル等を自動的に希釈し
て、所定の採取容器に採取するガスサンプル希釈採取装
置に関する。

〔従来の技術〕

原子力発電所等において発生する放射性ガスを測定する
ため、ガスサンプルを採取する場合にガスの希釈作業が
行われる。従来、この種のガス希釈作業は、第４図に示
すプロセスによって行われる。しかるに、第４図におい
て、参照符号10は希釈ポットを示し、この希釈ポット10
に対しガスサンプル供給系12と希釈ガス供給系14とがそ
れぞれ開閉弁16,18を介して接続される。また、この希
釈ポット10から希釈ガス排出系20が導出され、この排出
系20にはそれぞれ第１開閉弁22,採取容器23の接続部2
4、第２開閉弁26、真空ポンプ28が順次接続配置され
る。なお前記希釈ポット10には、圧力計11が設けられて
いる。

次に、前記構成からなる従来のガスサンプル希釈プロセ
スについて説明する。

まず、ガスサンプル供給系12と希釈ガス供給系14に設け
た開閉弁16,18を閉じ、排出系20の第１および第２開閉
弁22,26を開放して真空ポンプ28を作動し、希釈ポット1
0および採取容器23内の真空引きを行う。その後、前記
全部の開閉弁を閉じると共に真空ポンプ28の作動を停止
する。この結果、前記希釈ポット10および採取容器23の
内部は所定の負圧状態に保持される。

そこで、最初にガスサンプル供給系12の開閉弁16を開放
して希釈ポット10内へガスサンプルを負圧作用下に導入
し、続いて、希釈ガス供給系14の開閉弁18を開放して希
釈ポット10内へ希釈ガスとして例えば空気または窒素ガ
ス（N₂）を加圧導入し、所定の圧力状態になった時点で
前記開閉弁18を閉じる。これにより、前記希釈ポット10
内において、導入されたガスサンプルの希釈ガスによる
所定倍率の希釈が達成される。しかる後、排出系20の第
１開閉弁22を開放すれば、希釈ポット10内において加圧
状態に保持された希釈ガスサンプルは、採取容器23内へ
容易に導入することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した従来のガスサンプルの希釈および採取プロセス
によれば、希釈ポットの圧力条件の設定およびこれに伴
う各系統に設けられる開閉弁の開閉タイミングとその制
御が複雑となり、制御システム全体が複雑となる。

また、従来の装置では、真空ポンプやアスピレータ等の
付帯設備を必要とするばかりでなく、作業的にも全ての
操作を自動化することは到底困難であり、装置も大型と
なる等の難点がある。

特に、希釈ポットは放射能を含むガス用の容器であるた
め、法的規制の対象となり、その構成材料、溶接検査等
の公的検査を受ける必要から製造コストが大幅に増大す
る欠点がある。

そこで、本発明の目的は、ガスサンプルの希釈工程の全
ての作業と希釈ガスサンプルの採取作業とを自動化し、
これにより作業性の改善を達成して、安全性を向上させ
たガスサンプル希釈採取装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るガスサンプル希釈採取装置は、外部操作可
能なピストンを備えた希釈シリンダを設け、この希釈シ
リンダのピストンで画成された一方の画室に対しガスサ
ンプル採取系とコネクタを介して接続する入口管および
出口管を開閉弁を介して接続すると共に外部より空気を
供給するフィルタを備えた給気管を接続し、前記希釈シ
リンダの中位部に分離された希釈ガスを所要の容器に採
取するための採取管を開閉弁を介して連通接続し、さら
に前記ピストンで画成された希釈シリンダの他方の画室
に対し前記採取管に分岐接続される分岐管を開閉弁を介
して連通接続すると共に外部への排気を行うための排気
管を接続し、前記希釈シリンダのピストンの外部操作と
各開閉弁の開閉操作を自動的に行う制御系を設けること
を特徴とする。

前記のガスサンプル希釈採取装置において、希釈シリン
ダのピストンは、前記一方の画室を拡大する方向に操作
して該画室および採取管に接続される容器の内部を減圧
し、次いで前記画室内にガスサンプルを導入し、さらに
前記画室を拡大する方向にピストンを操作することによ
り画室内のガスサンプルに対し所定の気体を導入してそ
の容積変化に対応する所要倍率の希釈を行うよう構成す
る。

また、希釈シリンダのピストンは、前記一方の画室内で
ガスサンプルの希釈を行った後、前記一方の画室を縮小
する方向に操作して該画室の内部を加圧し、前記画室内
の希釈ガスを採取管に接続される容器の内部に導入する
よう構成する。

〔作用〕

本発明に係るガスサンプル希釈採取装置によれば、希釈
シリンダのピストンを、最初前記一方の画室に対し接続
された入口管および出口管の開閉弁を閉じかつ採取管の
開閉弁も閉じた状態で、前記一方の画室を拡大する方向
に操作することにより該画室の内部が減圧され、その後
採取管の開閉弁を開放することにより採取管に接続され
る容器の内部を減圧し、次いで前記入口管の開閉弁を開
放することにより前記画室内に所定量のガスサンプルを
導入し、しかる後前記入口管の開閉弁を閉じてさらに前
記画室を拡大する方向にピストンを操作することにより
画室内へ所定量の希釈ガスを導入して、ガスサンプルの
希釈を行うことができる。

また、前記一方の画室内でガスサンプルの所定比率の希
釈を行った後、前記一方の画室を縮小する方向に前記ピ
ストンを操作することにより該画室の内部が加圧され、
前記画室内の希釈ガスサンプルを採取管に接続される容
器の内部に導入することができる。

このような、希釈シリンダのピストンの外部操作と各開
閉弁の開閉操作を所要の制御系により自動的に行うこと
により、作業性および安全性に優れしかも精度の高いガ
スサンプル希釈採取を容易に達成することができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係るガスサンプル希釈採取装置の実施例
につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は、本発明に係るガスサンプル希釈採取装置の一
実施例を示す系統図である。第１図において、参照符号
30は母ガス系を示し、この母ガス系30に適宜減圧バルブ
32を設けてその下流側にガスサンプル採取系34が分岐接
続されている。そして、このガスサンプル採取系34に
は、パージガス供給系36との切換え接続を行うことがで
きる外部切換弁装置38を設け、さらにコネクタ40,40を
介してガス希釈採取装置42に接続されている。なお、コ
ネクタ40,40は省略することができる。

しかるに、このガス希釈採取装置42は、希釈シリンダ44
を備え、この希釈シリンダ44に対し前記コネクタ40,40
と接続してガスサンプルを導入しかつ排出する入口管46
と出口管48がそれぞれ開閉弁50,52を介して連通接続さ
れる。この希釈シリンダ44は、第２図に詳細に示すよう
に、内部にピストン54を有し、このピストン54はピスト
ンロッド56を介してシリンダ44の上部に設けたエアシリ
ンダ58により、適宜上下方向に操作可能に構成される。
そして、この希釈シリンダ44のピストン54により仕切ら
れた下方の画室60aには、下部に前記入口管46と接続す
る開口62が設けられ、またその外周部に前記出口管48と
接続する開口64がそれぞれ設けられ、さらに前記開口64
と同様にして外部より希釈ガスとしての空気を供給する
フィルタ65を備えた希釈ガス供給管66と接続する開口
（図示せず）が適宜設けられる。

また、前記希釈シリンダ44の中位部には、希釈されたガ
スサンプルをバイアル68に採取するための採取管70を接
続する開口72が設けられる。

さらに、希釈シリンダ44のピストン54により仕切られた
上方の画室60bには、上部に前記採取管70より分岐され
た分岐管74と接続する開口76が設けられ、そして外部へ
の排気を行うための排気管78と接続する開口（図示せ
ず）が前記開口76と同様に設けられる。

なお、前記採取管70および分岐管74には、それぞれ開閉
弁80,82が設けられ、また希釈ガス供給管66および排気
管78には、それぞれ逆止弁84,86が設けられる。そし
て、前記開閉弁80,82は電気信号系により制御され、ま
た前記開閉弁50,52並びにエアシリンダ58はそれぞれ空
気信号系により制御されるよう構成されている。さら
に、外部切換弁38を構成する各開閉弁88,90も、空気信
号系により制御されるよう構成されている（第１図参
照）。また、第１図において、参照符号92は、前記各開
閉弁の開閉制御を電気信号系によりシーケンシャルに行
うプログラマブルコントローラ94を備えた制御盤を示
す。

次に、前記構成からなるガスサンプル希釈採取装置の動
作につき、第３図（ａ）〜（ｈ）に示す希釈シリンダ44
の動作状態を参照しながら説明する。

バイアルの真空引き工程 第３図（ａ）において、ガスサンプル採取系34と連通す
る入口管46および出口管48に設けた開閉弁50,52を閉じ
ると共に採取管70の開閉弁80も閉じた状態で、分岐管74
の開閉弁82を開放する。次いで、希釈シリンダ44のピス
トン54をその中位部より若干下方へ降下させる。これに
より、前記希釈シリンダ44の上部画室60bの連通するバ
イアル68の吸気が行われる。その後、直ちに分岐管74の
開閉弁82を閉じる。

ガスサンプルの導入工程 第３図（ｂ）において、前記工程に引き続き、ガスサン
プル採取系34と連通する入口管46および出口管48に設け
た開閉弁50,52を開放する。この時、外部切換弁38は、
ガスサンプルの母ガス系30と接続される。このようにし
て、希釈シリンダ44の下部画室60aにガスサンプルが導
入される。

ガスサンプルの封入工程 第３図（ｃ）において、前記工程に引き続き、ガスサン
プル採取系34と連通する入口管46および出口管48に設け
た開閉弁50,52を閉じる。これにより、希釈シリンダ44
の下部画室60aにガスサンプルが封入される。

希釈工程 第３図（ｄ）において、前記工程に引き続き、希釈シリ
ンダ44のピストン54を十分上昇させる。この時、希釈シ
リンダ44の上部画室60bの余剰気体は排気管78を介して
排出される。一方、前記希釈シリンダ44の下部画室60a
には、容積の拡大に伴い希釈ガス供給管66よりフィルタ
65を介して希釈ガスとしての清浄な外部空気が導入され
てガスサンプルの希釈が行われる。

バイアルへの希釈ガスサンプル採取工程 第３図（ｅ）において、前記工程に引き続き、採取管70
の開閉弁80を開放させて、希釈シリンダ44のピストン54
を若干下降させる。これにより、予め吸気保持されたバ
イアル68の内部に希釈ガスサンプルが円滑に注入され
る。このようにして、バイアル68に希釈ガスサンプルを
注入後、直ちに採取管70の開閉弁80を閉じる。

ガスサンプルの排出工程 第３図（ｆ）において、前記工程に引き続き、希釈シリ
ンダ44のピストン54をさらに下降させると共に、ピスト
ン54が前記希釈シリンダ44の中位部に設けた採取管70と
接続する開口72を閉塞した際、ガスサンプル採取系34と
連通する出口管48に設けた開閉弁52のみを開放する。こ
の結果、前記ピストン54の下降と共に希釈シリンダ44の
下部画室60a内の残留ガスサンプルを出口管48へ排出す
る。

パージ工程 第３図（ｇ）において、前記工程に引き続き、外部切換
弁38をパージガス供給系36と接続するよう切換え操作し
た後、ガスサンプル採取系34と連通する入口管46に設け
た開閉弁50を開放する。これにより、希釈シリンダ44の
下部画室60a内へパージガスが供給されてその内部を清
浄にする。なお、この時、バイアルに対する採取管70お
よび分岐管74に設けた各開閉弁80,82も開放させる。

完了 第３図（ｈ）において、前記のパージ工程が終了し、ガ
スサンプル採取系34と連通する入口管46および出口管48
に設けた開閉弁50,52を閉じると共に採取系70および分
岐管74に設けた各開閉弁80,82も閉じる。そして、前記
採取管70に新たなバイアル68を接続し、外部切換弁38を
母ガス系30と接続するよう切換え操作すれば、一連のガ
スサンプル希釈採取作業を完了し、次回のガスサンプル
希釈採取作業に備えることができる。

なお、前述した実施例において、希釈ガス供給系として
は、大気から空気導入する場合を示したが、この希釈ガ
ス供給系として大気圧以上の窒素ガスまたは空気を供給
するものとして構成することもできる。この場合、希釈
シリンダ44への導入口には、圧力調整弁を設けたり、あ
るいは圧力検知器（圧力伝送器、圧力スイッチ等）によ
り一定圧まで加圧して希釈ガスの導入を停止する機構を
設けることにより、ガスサンプルの希釈率を可変に設定
することができる。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
ガス希釈採取装置42を単体のユニットとして構成し、こ
れを直接ガスサンプル採取系34へ着脱自在に接続し、前
述した〜の各工程における弁の開閉制御並びにエア
シリンダ58の操作を全て制御盤92においてシーケンシャ
ルに自動制御することができると共に、作業性の改善並
びに作業能率と安全性の向上を達成することができる。

また、前記ガス希釈採取装置は、極めて小型に構成する
ことができるため、ガスサンプル採取系に恒設化するこ
とができると共に既設のプラントに対してもスペースの
制約を受けることなく設置することが可能である。そし
て、真空ポンプ等の負圧ラインもしくは負圧設備を必要
としないため、既設のプラントに対し低コストに設置し
て、その作業性を著しく改善することができる。

さらに、本発明によれば、操作時間の短縮を可能にし
て、短寿命核種の分析も有利に達成することができる
等、この種ガスサンプル希釈採取装置の性能の向上に寄
与する効果は極めて大きい。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得るこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガスサンプル希釈採取装置の一実
施例を示す系統図、第２図は第１図に示す希釈シリンダ
の詳細構造を示す要部断面側面図、第３図（ａ）〜
（ｈ）は本発明に係るガスサンプル希釈採取装置の各工
程における動作状態説明図、第４図は従来の原子力発電
プラントにおけるガスサンプルの典型的な希釈採取プロ
セスを示す系統図である。 30……母ガス系、32……減圧バルブ 34……ガスサンプル採取系 36……パージガス供給系 38……外部切換弁装置、40……コネクタ 42……ガス希釈採取装置 44……希釈シリンダ、46……入口管 48……出口管、50,52……開閉弁 54……ピストン、56……ピストンロッド 58……エアシリンダ、60a……画室（下方） 60b……画室（上方）、62……開口 64……開口、65……フィルタ 66……希釈ガス供給管、68……バイアル 70……採取管、72……開口 74……分岐管、76……開口 78……排気管、80,82……開閉弁 84,86……逆止弁、88,90……開閉弁 92……制御盤 94……シーケンスコントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 勘丈 福岡県福岡市中央区渡辺通２―１―82 九 州電力株式会社内 (72)発明者 荒井 佐悦 東京都渋谷区恵比寿３丁目43番２号 日機 装株式会社内 (72)発明者 小関 高志 東京都渋谷区恵比寿３丁目43番２号 日機 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−104583（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−126746（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部操作可能なピストンを備えた希釈シリ
   ンダを設け、この希釈シリンダのピストンで画成された
   一方の画室に対しガスサンプル採取系とコネクタを介し
   て接続する入口管および出口管を開閉弁を介して接続す
   ると共に外部より空気を供給するフィルタを備えた給気
   管を接続し、前記希釈シリンダの中位部に分離された希
   釈ガスを所要の容器に採取するための採取管を開閉弁を
   介して連通接続し、さらに前記ピストンで画成された希
   釈シリンダの他方の画室に対し前記採取管に分岐接続さ
   れる分岐管を開閉弁を介して連通接続すると共に外部へ
   の排気を行うための排気管を接続し、前記希釈シリンダ
   のピストンの外部操作と各開閉弁の開閉操作を自動的に
   行う制御系を設けることを特徴とするガスサンプル希釈
   採取装置。
2. 【請求項２】希釈シリンダのピストンは、前記一方の画
   室を拡大する方向に操作して該画室および採取管に接続
   される容器の内部を減圧し、次いで前記画室内にガスサ
   ンプルを導入し、さらに前記画室を拡大する方向にピス
   トンを操作することにより画室内のガスサンプルに対し
   所定の気体を導入してその容積変化に対応する所要倍率
   の希釈を行うよう構成してなる請求項１記載のガスサン
   プル希釈採取装置。
3. 【請求項３】希釈シリンダのピストンは、前記一方の画
   室内でガスサンプルの希釈を行った後、前記一方の画室
   を縮小する方向に操作して該画室の内部を加圧し、前記
   画室内の希釈ガスを採取管に接続される容器の内部に導
   入するよう構成してなる請求項１記載のガスサンプル希
   釈採取装置。