熱交換器の伝熱管破損検出装置及び方法
【課題】伝熱管の破損の有無及び破損箇所を高精度且つ短時間に検出できること。
【解決手段】蒸気発生器１０における伝熱管１１の破損の有無を確認するために、伝熱管の外管と内管の隙間を流れるＨｅガスが、伝熱管の破損箇所から漏出したことを検出するガス漏出第１検出器１６、ガス漏出第２検出器１８と、伝熱管の破損箇所を特定するために、伝熱管１１を挟んで対向配置された中性子発生装置３３と中性子検出イメージセンサ３４とを有し、中性子発生装置３３から放出された中性子が、外管と内管の隙間を流れて破損箇所から漏出したＨｅ３ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を中性子検出イメージセンサ３４が２次元画像として検出するものである。
【解決手段】蒸気発生器１０における伝熱管１１の破損の有無を確認するために、伝熱管の外管と内管の隙間を流れるＨｅガスが、伝熱管の破損箇所から漏出したことを検出するガス漏出第１検出器１６、ガス漏出第２検出器１８と、伝熱管の破損箇所を特定するために、伝熱管１１を挟んで対向配置された中性子発生装置３３と中性子検出イメージセンサ３４とを有し、中性子発生装置３３から放出された中性子が、外管と内管の隙間を流れて破損箇所から漏出したＨｅ３ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を中性子検出イメージセンサ３４が２次元画像として検出するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の伝熱管破損検出装置及び方法に係り、特に、高速増殖炉において熱交換器として機能する蒸気発生器に適用されて好適な熱交換器の伝熱管破損検出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器における伝熱管の破損検出を行なうためには、渦流探傷（渦電流探傷とも称する）検査法や内挿式超音波探傷法等が検討されている。これらの方法では、処理量は多くても、５ｍの長さの伝熱管を１日に６００本までしか検査できない。伝熱管の本数が多くなり長さも長くなると、亀裂等の破損箇所を特定するのに更に長時間を要する。
【０００３】
実際の渦流探傷検査法では、作業員が熱交換器を解体して伝熱管を１本１本丁寧に検査しなければならず、かなりの時間を要する。現在の石油精製・石油化学・一般化学プランなどでは、一般的な熱交換器の伝熱管の寿命を予測する方法として、サンプリング検査法が広く適用されている。しかし、このサンプリング検査法では、サンプリングの対象外となった箇所については検査が実際に行われていないため、熱交換器を再組み立てした後の運転時に異常となるリスクを伴う。また、このように熱交換器を解体して検査することは、液体金属ナトリウムと蒸気とを用いた高速増殖炉の蒸気発生器では、金属ナトリウムが液体であることから、適用が困難であると考えられる。
【０００４】
渦流探傷法以外の非破壊検査の方法として、Ｘ線やγ線を用いた透過試験法や、特許文献１に記載のＣＴ法がある。ＣＴ法は、放射線を利用したＣＴ（コンピューター・トモグラフィ）処理によって伝熱管群を画像化して、伝熱管の欠陥を検出するものである。伝熱管が複雑に多数本存在する場合には、これらの伝熱管が重なり合うため、透過試験法では画像から破損部分を判断することが難しく、ＣＴ法により、断面から異常箇所を検出する方法が適していると考えられる。
【０００５】
また、現状の液体金属ナトリウムと蒸気との間で熱交換を行なう高速増殖炉の蒸気発生器では、特許文献２に記載のように、液体金属ナトリウムを扱う上で、蒸気発生器の伝熱管を２重伝熱管とし、外管と内管の隙間にＨｅガスを正圧で流し、外管に破損が生じた場合に、Ｈｅガスが液体金属ナトリウム側に移行するので、液体金属ナトリウム中のＨｅ濃度を検出することで外管の破損を確認する。また、内管に破損が生じた場合には、外管と内管の隙間に流れたＨｅガス中に内管の内側の蒸気が流入するので、Ｈｅガス中の湿分濃度を検出することで内管の破損を確認する。
【特許文献１】特開２００５−１４０７９１号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載のＣＴ法では、熱交換器全体が直径５ｍ以上もある体系で放射線を用いても、放射線の透過量に対する亀裂等の欠陥部分での変化量が少ないので、欠陥の検出が困難である。しかも、スライスされる伝熱管の断面の分解能を高く設定すると測定時間が膨大になり、現状のセンサ技術との組み合わせでは実用的でないと判断せざるを得ない。
【０００７】
また、特許文献２に記載の蒸気発生器における伝熱管破損検出方法では、蒸気発生器の伝熱管から微小漏出が生じた場合、例えば液体金属ナトリウムの流速が速いときには、サンプリングされるＨｅガス量が極微小量になって、伝熱管の破損検出精度が低下してしまう。従って、伝熱管に欠陥が生じてからＨｅガスの検出までに長時間を要することになる。しかも、伝熱管の破損の有無は確認できても、その破損箇所の特定が困難である。
【０００８】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、伝熱管の破損の有無及び破損箇所を高精度且つ短時間に検出できる熱交換器の伝熱管破損検出装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置は、多数本の伝熱管のそれぞれが外管と内管からなる２重伝熱管であり、前記外管の外側を流れる第１流体と、前記内管の内側を流れる第２流体との間で熱交換を行なう熱交換器であって、前記伝熱管の破損の有無を確認するために、前記外管と前記内管の隙間を流れる第１検出ガスが、前記伝熱管の破損箇所から漏出したことを検出するガス漏出検出器と、前記伝熱管の前記破損箇所を特定するために、前記伝熱管を挟んで対向配置された中性子発生装置と中性子検出イメージセンサとを有し、前記中性子発生装置から放出された中性子が、前記外管と前記内管の隙間を流れて前記破損箇所から漏出した第２検出ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を前記中性子検出イメージセンサが２次元画像として検出することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出方法は、多数本の伝熱管のそれぞれが外管と内管からなる２重伝熱管であり、前記外管の外側を流れる第１流体と、前記内管の内側を流れる第２流体との間で熱交換を行なう熱交換器であって、前記外管と前記内管の隙間を流れる第１検出ガスが、前記伝熱管の破損箇所から漏出したことをガス漏出検出器が検出することで、前記伝熱管の破損の有無を確認し、前記伝熱管に破損があった場合に、前記中性子発生装置から放出された中性子が、前記外管と前記内管の隙間を流れて前記破損箇所から漏出した第２検出ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を、前記中性子発生装置と前記伝熱管を挟んで対向配置された中性子検出イメージセンサが２次元画像として検出することで、前記伝熱管の前記破損箇所を特定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置及び方法によれば、伝熱管の外管と内管の隙間を流れる第１検出ガスが伝熱管の破損箇所から漏出したことをガス漏出検出器が検出することで、伝熱管の破損の有無を確認し、中性子発生装置からの中性子が、外管と内管の隙間を流れて破損箇所から漏出した第２検出ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を中性子検出イメージセンサが検出することで、伝熱管の破損箇所を特定するので、伝熱管の破損の有無及び破損箇所を高精度及び短時間に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図８）
図１は、本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置における第１の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生器における伝熱管破損検出装置を示す概略構成図である。図２は、図１のＩＩ矢視図である。図５は、図２における多数本の伝熱管へ、この伝熱管の破損を検出するための検出ガスを供給するガス供給ラインを示す管路図である。図７は、図１の伝熱管破損検出装置を示す斜視図である。
【００１４】
図１に示す高速増殖炉の蒸気発生器１０は熱交換器として機能し、図２及び図３に示すように、多数本の螺旋形状の伝熱管１１を有する。各伝熱管１１は、図４に示すように、外管１２と内管１３からなる２重伝熱管である。前記蒸気発生器１０では、外管１２の外側を流れる第１流体としての液体金属ナトリウムＮａと、内管１３の内側を流れる第２流体としての水または蒸気Ｗとの間で熱交換が行われ、内管１３内の水Ｗは液体金属ナトリウムＮａの熱によって蒸気となり、この蒸気Ｗが蒸気タービンへ導かれて発電に供される。
【００１５】
伝熱管１１の外管１２と内管１３との隙間１４に、伝熱管１１の破損の有無を確認するために、第１検出ガスとしてのＨｅガスが正圧で流れる。つまり、外管１２が破損した場合には、高速で大量に流れる液体金属ナトリウムＮａ中にＨｅガスが漏出する。このＨｅガスは、液体金属ナトリウムＮａよりも軽いため、この液体金属ナトリウムＮａ中では泡となって上昇するが、液体金属ナトリウムＮａの流速が速いため、Ｈｅガスの泡も液体金属ナトリウムＮａと共に流れる。図１に示すように、蒸気発生器１０において液体金属ナトリウムＮａの流出管１５に設けられたガス漏出第１検出器１６が、サンプリングした液体金属ナトリウムＮａ中のＨｅの濃度を検出することで、Ｈｅガスの液体金属ナトリウムＮａへの漏出を検出し、これにより伝熱管１１の外管１２の破損が確認される。
【００１６】
また、伝熱管１１の内管１３が破損した場合には、内管１３内を流れる水または蒸気Ｗ中へＨｅガスが漏出する。蒸気発生器１０において蒸気Ｗの流出管１７に設けられたガス漏出第２検出器１８が、サンプリングした蒸気Ｗ中のＨｅ濃度を検出することで、Ｈｅガスの蒸気Ｗへの漏出を検出し、これにより内管１３の破損が確認される。
【００１７】
尚、ガス漏出第２検出器１８は、外管１２と内管１３との隙間１４を流れるＨｅガスの圧力を検出して、その圧力の低下によりＨｅガスの漏出を検出して内管１３の破損を確認するものでも良く、または、伝熱管１４の上記隙間１４内のＨｅガス中へ流入する内管１３内の水または蒸気の濃度（湿分濃度）を検出することで、内管１３の破損を確認するものでもよい。
【００１８】
上述のようにしてガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８により伝熱管１１の外管１２または内管１３の破損が確認されたときに、高速増殖炉の運転が安全に停止される。しかし、上述の構成のみでは、どの伝熱管１１のどの箇所が破損したかを特定することができない。そこで、まず、蒸気発生器１０における多数本の伝熱管１１のうち、どの伝熱管１１が破損したかを探索する構成について説明する。
【００１９】
図２〜図４に示す蒸気発生器１０内の多数本の伝熱管１１におけるそれぞれの外管１２と内管１３の隙間１４へＨｅガス、または第２検出ガスとしてのＨｅ３ガス（後述）を供給するガス供給ライン２０は、図５に示すように、Ｈｅガスのガスボンベ２１、Ｈｅ３ガスのガスボンベ２２にそれぞれ切換弁２３、２４を介して連通された第１ヘッダ２５に接続されて、それぞれに流量調整弁２６Ａを備えた複数本の第１ガス供給管２６と、それぞれの第１ガス供給管２６に連通された第２ヘッダ２７に接続されて、それぞれに流量調整弁２８Ａを備えた複数本の第２ガス供給管２８と、それぞれの第２ガス供給管２８に連通された第３ヘッダ２９に接続されて、それぞれに流量調整弁３０Ａを備えた複数本の第３ガス供給管３０と、以下同様に、図示しないが、第（ｎ−１）ガス供給管に連通された第ｎ（ｎ：自然数）ヘッダに接続されて、それぞれに流量調整弁を備えた複数本の第ｎガス供給管と、伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４に接続された端末ガス供給管３１とを有して構成される。このように、第１ガス供給管２６、第２ガス供給管２８、第３ガス供給管３０、…第ｎガス供給管、…端末ガス供給管３１は、ツリー構造に構成されている。
【００２０】
前記第１ガス供給管２６は第１番目のガス供給管であり、蒸気発生器１０内の多数本の伝熱管１１を複数の第１番目の群毎にまとめてＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。即ち、図６（Ａ）の蒸気発生器１０における全ての伝熱管１１を複数（例えば４つ）の第１番目の群Ａ１〜Ａ４に区画したとき、複数本（例えば４本）の第１ガス供給管２６のそれぞれは、これらの各群Ａ１〜Ａ４に属する伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。
【００２１】
図５に示す前記第２ガス供給管２８は第２番目のガス供給管であり、第１番目の各群Ａ１〜Ａ４における多数本の伝熱管１１を複数の第２番目の群毎にまとめてＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。即ち、図６（Ａ）の第１番目の各群Ａ１〜Ａ４における例えば群Ａ１の伝熱管１１を複数（例えば４つ）の第２番目の群Ｂ１〜Ｂ４に区画したとき、複数本（例えば４本）の第２ガス供給管２８のそれぞれは、これらの各群Ｂ１〜Ｂ４に属する伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。第１番目の他の群Ａ２〜Ａ４のそれぞれに属する伝熱管１１についても同様に、複数（例えば４つ）の第２番目の群Ｂ５〜Ｂ８、Ｂ９〜Ｂ１２、Ｂ１３〜Ｂ１６（共に不図示）に区画し、複数本の第２ガス供給管２８のそれぞれは、これらの各群Ｂ５〜Ｂ１６のそれぞれに属する伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。
【００２２】
図５に示す前記第３ガス供給管３０は第３番目のガス供給管であり、第２番目の各群Ｂ１〜Ｂ１６における多数本の伝熱管１１を複数の第３番目の群毎にまとめてＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。即ち、図６（Ｂ）の第２番目の各群Ｂ１〜Ｂ１６における例えば群Ｂ１の伝熱管１１を複数（例えば２つ）の第３番目の群Ｃ１、Ｃ２に区画したとき、複数本（例えば２本）の第３ガス供給管３０のそれぞれは、これらの各群Ｃ１、Ｃ２に属する伝熱管１１へＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。第２番目の他の群Ｂ２〜Ｂ１６のそれぞれに属する伝熱管１１についても同様に、複数（例えば２つ）の第３番目の群Ｃ３〜Ｃ３２（不図示）に区画し、複数本の第３ガス供給管３０のそれぞれは、これらの各群Ｃ３〜Ｃ３２のそれぞれに属する伝熱管１１へＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。
【００２３】
図示しない第ｎガス供給管は第ｎ番目のガス供給管であり、第（ｎ−１）の番目の各群における多数本の伝熱管１１を複数の第ｎ番目の群毎にまとめてＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。
【００２４】
本実施の形態において、破損した伝熱管１１がどれであるかを探索する際には、図５に示すように、ツリー構造に構成された上述の第１ガス供給管２６、第２ガス供給管２８、第３ガス供給管３０、…第ｎガス供給管などのそれぞれの流量調整弁２６Ａ、２８Ａ、３０Ａなどを、ガス漏出第１検出器１６及びガス漏出第２検出器１８からの信号に連動して制御装置３２が遠隔操作する。
【００２５】
つまり、制御装置３２は、まず、高速増殖炉の運転中と同様に、切換弁２３を開操作し、切換弁２４を閉操作して、第１ガス供給管２６、第２ガス供給管２８及び第３ガス供給管３０等を介し、第１番目の全ての群Ａ１〜Ａ４に属する伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４へガスボンベ２１内のＨｅガスを供給する。
【００２６】
次に制御装置３２は、第１番目の群Ａ１〜Ａ４のうちで、ガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８により漏出を検出した第１番目の群（例えば図６（Ａ）の群Ａ１）に連なる下位の第２番目の群（例えば図６（Ｂ）の群Ｂ１〜Ｂ４）へＨｅガスを供給し、これらの第２番目の群Ｂ１〜Ｂ４のうちで、ガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８により漏出を検出した群（例えば群Ｂ１）に連なる下位の第３番目の群（例えば図６（Ｃ）の群Ｃ１及びＣ２）へＨｅガスを供給し、これを繰り返すことで破損してＨｅガスが漏出した伝熱管１１を探索する。
【００２７】
具体的には、全ての流量調整弁２６が開操作されて第１番目の群Ａ１〜Ａ４の全ての伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスが供給されているときに、ガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８がＨｅガスの漏出を検出した場合、制御装置３２は、流量調整弁２６Ａのいずれか一つを順次開操作して、第１番目の群Ａ１〜Ａ４のうちいずれか一つの群の伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスを供給し、いずれの群の伝熱管１１へＨｅガスを供給しているときにガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８がＨｅガスの漏出を検出したかを判定する。
【００２８】
仮に、群Ａ１の伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスを供給しているときにガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８がＨｅガスの漏出を検出したと判定したとき、制御装置３２は次に、第２番目の群Ｂ１〜Ｂ１６のうち、第１番目の群Ａ１に連なる下位の群Ｂ１〜Ｂ４に対応する流量調整弁２８Ａのいずれか一つを順次開操作して、これらの第２番目の群Ｂ１〜Ｂ４のいずれか一つの群の伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスを供給する。そして、制御装置３２は、群Ｂ１〜Ｂ４のいずれの群の伝熱管１１へＨｅガスを供給しているときにガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８がＨｅガスの漏出を検出したかを判定する。
【００２９】
仮に、群Ｂ１の伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスを供給しているときにガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８がＨｅガスの漏出を検出したと判定したとき、次に制御装置３２は、第３番目の群Ｃ１〜Ｃ３２のうち、第２番目の群Ｂ１に連なる下位の群Ｃ１、Ｃ２に対応する流量調整弁３０Ａのいずれか一つを順次開操作して、これらの第３番目の群Ｃ１、Ｃ２のいずれか一つの群の伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスを供給する。そして、制御装置３２は、群Ｃ１、Ｃ２のいずれの群の伝熱管１１へＨｅガスを供給しているときにガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８がＨｅガスの漏出を検出したかを判定する。
【００３０】
上述の操作を繰り返すことにより、制御装置３２は、外管１２または内管１３が破損してＨｅガスが漏出した伝熱管１１を絞り込んで探索する。このとき、破損した伝熱管が同時に複数本存在する場合にも、絞り込みのルートを複数実行することで、複数本の破損伝熱管１１を探索することが可能となる。
【００３１】
上述のように破損してＨｅガスが漏出した伝熱管１１を探索した後に、この破損した伝熱管１１の破損個所を特定する構成について説明する。
【００３２】
図１〜図３及び図７に示すように、この構成では、破損したまたは破損の可能性が高い伝熱管１１の破損個所を特定するために、蒸気発生器１０内の多数本の伝熱管１１を挟んで、中性子発生装置３３と中性子検出イメージセンサ３４とが対向して配置されると共に、図５の切換弁２４が開操作され、切換弁２３が閉操作されて、ガスボンベ２２内のＨｅ３ガスが、第１ガス供給管２６、第２ガス供給管２８及び第３ガス供給管３０などを経て、蒸気発生器１０の多数本の伝熱管１１における外管１２と内管１３の隙間１４内へ供給される。
【００３３】
前記中性子発生装置３３は中性子を放出する。また、Ｈｅ３はＨｅの同位体であり、中性子を吸収し、且つβ線を放出する特性を有する。中性子発生装置３３から放出された中性子は、伝熱管１１の隙間１４を流れ破損箇所から漏出して泡となったＨｅ３ガスにより吸収される。前記中性子検出イメージセンサ３４は、伝熱管１１の隙間１４を流れるＨｅ３ガスと漏出して泡となったＨｅ３ガスにより吸収された中性子の影を、液体金属ナトリウムＮａを透過した中性子と共に２次元画像として検出する。
【００３４】
通常、Ｈｅは中性子に対して吸収係数がほとんどゼロであるが、Ｈｅ３は、熱中性子に対する吸収断面積が１×１０４バーンであり、中性子を多量に吸収する。これに対し、液体金属ナトリウムＮａは熱中性子に対する吸収断面積が３バーン程度であり、中性子の吸収が少なく、中性子は液体金属ナトリウムＮａを透過する。従って、伝熱管１１の外管１２と内管１３との隙間１４にＨｅ３ガスを流すことで、その流れた部分はＨｅ３ガスが中性子を吸収して影となり、伝熱管１１の破損箇所から漏出して泡となったＨｅ３ガスも、中性子を吸収して影となって中性子検出イメージセンサ３４に検出される。
【００３５】
中性子検出イメージセンサ３４の実際の２次元画像中には、図８（Ａ）に示すように、中性子を吸収する伝熱管１１等の構造物の影も同時に撮影されてしまう。そこで、中性子検出イメージセンサ３４からの２次元画像を取り込む制御装置３２は、伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４にＨｅ３ガスを流す前に得られた中性子検出イメージセンサ３４による２次元画像（図８（Ｂ））を基準画像とし、伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４にＨｅ３ガスを流したときに得られた中性子検出イメージセンサ３４による２次元画像（図８（Ａ））に対して上記基準画像との差分処理を行い、Ｈｅ３ガスを流したときの変化のみを表示した画像（図８（Ｃ））を得る。
【００３６】
この図８（Ｃ）には、図８（Ｂ）に表れた伝熱管１１の影３５が消去され、伝熱管１１の隙間１４内を流れるＨｅ３ガスの影３６と、伝熱管１１の破損箇所から泡となって漏出したＨｅ３ガスの影３７のみが表示されている。このＨｅ３ガスの泡の影３７の位置、大きさ、流れ方向などから、伝熱管１１の破損箇所の位置、寸法、性状などを検出することが可能となる。
【００３７】
ここで、図１〜図３及び図７に示す前記中性子検出イメージセンサ３４は、高感度で撮影時間が短い中性子検出用イメージインテンシファイアが好ましい。この中性子検出イメージセンサ３４の撮影範囲は一般に蒸気発生器１０の側面視領域よりも小さいため、蒸気発生器１０内の伝熱管１１における破損個所を検出するためには、中性子発生装置３３と中性子検出イメージセンサ３４とを対にした状態で移動させる必要があり、このために駆動装置３８が設けられている。
【００３８】
尚、伝熱管１１の破損個所を検出する際には、液体金属ナトリウムＮａ中に漏出したＨｅ３ガスの泡が鉛直上方へ流れるように、液体金属ナトリウムＮａの流速を高速増殖炉の通常運転時よりも遅くする。更に、伝熱管１１の内管１３内へ漏出したＨｅ３ガスを効率良く検出するために、中性子を吸収する水または蒸気を内管１３内から除去して、この内管１３内を中性子が透過しやすくしておく。
【００３９】
前記駆動装置３８は、特に図７に示すように、蒸気発生器１０の底部周囲に設けられた回転可能なターンテーブル３９と、このターンテーブル３９に立設された複数本、例えば４本の支柱４０と、これらの支柱４０に昇降可能に設けられた昇降スライダ４１と、一対の昇降スライダ４１間に架け渡されたレール４２と、各レール４２に対し水平方向に移動可能なスライダ４３とを有して構成され、スライダ４３の一方に中性子発生装置３３が、他方に中性子検出イメージセンサ３４がそれぞれ設置される。中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４は、スライダ４３によって蒸気発生器１０の水平方向に、昇降スライダ４１によって蒸気発生器１０の鉛直方向に、ターンテーブル３９によって蒸気発生器１０の水平断面における回転方向に、それぞれ移動可能に設けられ、蒸気発生器１０における伝熱管１１の破損箇所に対応した位置に接近して位置付けられる。
【００４０】
前記中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４は、制御装置３２によって、中性子検出イメージセンサ３４により検出された２次元画像による画像判定に連動して移動するよう制御される。つまり、蒸気発生器１０の伝熱管１１から漏出したＨｅ３ガスの泡は、蒸気発生器１０の上部へ向かって上昇するため、制御装置３２は、中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４を、昇降スライダ４１の動作によって蒸気発生器１０の例えば最上位置に位置付ける。次に制御装置３２は、スライダ４３、ターンテーブル３９を動作させて、中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４を水平方向に移動させ、蒸気発生器１０の水平断面において回転させて、Ｈｅ３ガスの泡を検出する。更に、制御装置３２は、その位置から昇降スライダ４１を動作させて、中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４を鉛直下方へ移動させ、Ｈｅ３ガスの泡の発生箇所を検出して、伝熱管１１の破損個所を特定する。
【００４１】
以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば次の効果（１）〜（４）を奏する。
【００４２】
（１）蒸気発生器１０における伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４を流れるＨｅガスが伝熱管１１の破損個所から漏出したことをガス漏出第１検出器１６、ガス漏出第２検出器１８が検出することで、伝熱管１１の破損の有無を確認し、また中性子発生装置３３からの中性子が、外管１２と内管１３の隙間１４を流れて破損個所から漏出したＨｅ３ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を中性子検出イメージセンサ３４が検出することで、伝熱管１１の破損個所を特定する。これらのことから、伝熱管１１の破損の有無及び破損個所を高精度且つ短時間に検出できる。
【００４３】
（２）蒸気発生器１０における多数本の伝熱管１１を複数の第１番目の群Ａ１〜Ａ４毎にまとめてＨｅガスを供給し、第１番目の各郡Ａ１〜Ａ４における多数本の伝熱管１１を複数の第２番目の群Ｂ１〜Ｂ１６毎にまとめてＨｅガスを供給し、以下同様に、第（ｎ−１）番目の各群における多数本の伝熱管１１を複数の第ｎ番目の群毎にまとめてＨｅガスを供給し、漏出を確認した群（例えば群Ａ１）に連なる下位の郡（例えば群Ｂ１〜Ｂ４）に属する伝熱管１１における外管１２と内管１３の隙間１４へＨｅガスを供給することで、破損してＨｅガスが漏出した伝熱管１１を探索する。この結果、蒸気発生器１０の全ての伝熱管１１に対して個別に破損の有無を確認して、破損した伝熱管１１を探索する場合に比べ、破損した伝熱管１１の探索の効率を大幅に向上させることができる。
【００４４】
（３）蒸気発生器１０における伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４にＨｅ３ガスを流す前に得られた中性子検出イメージセンサ３４による２次元画像を基準画像とし、伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４にＨｅ３ガスを流したときに得られた中性子検出イメージセンサ３４による２次元画像に対して前記基準画像との差分処理を行い、Ｈｅ３ガスを流したときの変化のみを表示可能としたので、Ｈｅ３による中性子の吸収を高感度に検出でき、伝熱管１１の破損個所を容易に特定できる。
【００４５】
（４）ターンテーブル３９、昇降スライダ４１及びスライダ４３を備える駆動装置３８が、制御装置３２による制御によって、中性子検出イメージセンサ３４により検出された２次元画像による画像判定に連動して、中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４を移動させる。このため、この駆動装置３８によって、Ｈｅ３ガスの泡の発生箇所を追跡することができる。更に、中性子検出イメージセンサ３４を伝熱管１１の破損個所に接近させ、この中性子検出イメージセンサ３４により破損箇所を拡大して撮影できる。これらのことから、伝熱管１１の破損個所を効率良く特定することができる。
【００４６】
［Ｂ］第２の実施の形態（図９、図１０）
図９は、本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置における第２の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生装置における伝熱管破損検出装置のガス漏出検出器の一例を示し、（Ａ）がガス漏出第１検出器の構成図、（Ｂ）がガス漏出第２検出器の構成図である。図１０は、本発明に係る熱交換器の伝熱管破損装置における第２の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生器における伝熱管破損検出装置のガス漏出検出器の他の例を示し、（Ａ）がガス漏出第１検出器の構成図、（Ｂ）がガス漏出第２検出器の構成図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４７】
本実施の形態は、高速増殖炉の運転中に蒸気発生器１０の伝熱管１１における外管１２と内管１３の隙間１４へＨｅガスを流し、ガス漏出第１検出器１６Ａ及びガス漏出第２検出器１８Ａ、またはガス漏出第１検出器１６Ｂ及びガス漏出第２検出器１８Ｂを用いて伝熱管１１の破損が確認され、高速増殖炉が停止された後、伝熱管１１の隙間１４へＨｅ３ガスを流し、ガス漏出第１検出器１６Ａ及びガス漏出第２検出器１８Ａ、またはガス漏出第１検出器１６Ｂ及びガス漏出第２検出器１８Ｂを用いて、どの伝熱管１１が破損したかを探索するものである。ここで、ガス漏出第１検出器１６Ａ及びガス漏出第２検出器１８Ａが、Ｈｅの濃度検出部（不図示）の他に放射線検出部４５（図９）を有し、ガス漏出第１検出器１６Ｂ及びガス漏出第２検出器１８Ｂが、Ｈｅの濃度検出部（不図示）の他に、中性子源４６及び中性子検出器４７（図１０）を有して構成されている。
【００４８】
ＨｅガスからＨｅ３ガスへの切換は、図５に示す切換弁２４を開操作し、切換弁２３を閉操作することで、ガスボンベ２２内のＨｅ３ガスを第１ガス供給管２６、第２ガス供給管２８、第３ガス供給管３０などを経て蒸気発生器１０の多数本の伝熱管１１における外管１２と内管１３の隙間１４へ供給する。
【００４９】
図１及び図９に示すように、蒸気発生器１０における液体金属ナトリウムＮａの流出管１５に設けられたガス漏出第１検出器１６Ａは、伝熱管１１の外管１２の破損個所から液体金属ナトリウムＮａ中に漏出したＨｅ３ガスが放出するβ線を検出する前記放射線検出部４５を有する。また、蒸気発生器１０において蒸気Ｗが流出する流出管１７に設けられたガス漏出第２検出器１８Ａは、伝熱管１１の内管１３の破損個所から蒸気Ｗ中に漏出したＨｅ３ガスが放出するβ線を検出する前記放射線検出部４５を有する。これらの放射線検出部４５がβ線を検出することで、液体金属ナトリウムＮａまたは蒸気Ｗ中に漏出したＨｅ３の濃度が検出される。
【００５０】
また、他の態様としては、図１及び図１０に示すように、蒸気発生器１０における液体金属ナトリウムＮａの流出管１５に設けられたガス漏出第１検出器１６Ｂは、中性子源４６及び中性子検出器４７を備え、伝熱管１１の外管１２の破損個所から液体金属ナトリウムＮａ中に漏出したＨｅ３ガスによって、中性子源４６から放出された中性子が吸収されたとき、残りの中性子を中性子検出器４７が検出することで、液体金属ナトリウムＮａ中のＨｅ３の濃度を検出する。また、蒸気発生器１０における蒸気Ｗの流出管１７に設けられたガス漏出第２検出器１８Ｂは、中性子源４６及び中性子検出器４７を備え、伝熱管１１の内管１３の破損個所から蒸気Ｗ中に漏出したＨｅ３ガスによって、中性子源４６から放出された中性子が吸収されたとき、残りの中性子を中性子検出器４７が検出することで、蒸気Ｗ中のＨｅ３の濃度を検出する。
【００５１】
従って、本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（４）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）を奏する。
【００５２】
（５）ガス漏出第１検出器１６Ａ及びガス漏出第２検出器１８Ａが、Ｈｅ３ガスから放出されるβ線を検出してＨｅ３の濃度を検出し、またガス漏出第１検出器１６Ｂ及びガス漏出第２検出器１８Ｂが、Ｈｅ３ガスが吸収する中性子に基づいてＨｅ３の濃度を検出する。このため、本実施形態では、前記実施形態のガス漏出第１検出器１６、ガス漏出第２検出器１８がＨｅの濃度を検出する場合に比べて、Ｈｅ３の濃度検出の検出感度を向上させることができる。この結果、蒸気発生器１０における伝熱管１１のうち、ガス漏出第１検出器１６Ａ及びガス漏出第２検出器１８Ａ、またはガス漏出第１検出器１６Ｂ及びガス漏出第２検出器１８Ｂを用いて行なう破損した伝熱管１１の探索を確実且つ容易に実現できる。
【００５３】
［Ｃ］第３の実施の形態（図１１）
図１１は、本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置における第３の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生器における伝熱管破損検出装置において、破損個所の概略位置を求めるための説明図であり、（Ａ）が蒸気発生器内の伝熱管の概略管路図、（Ｂ）がＨｅ３ガスへの切換時点とＨｅ３の濃度検出時点のタイミングチャートである。この第３の実施の形態において、前記第１及び第２の実施の形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００５４】
この第３の実施の形態においても、蒸気発生器１０（図１）におけるどの伝熱管１１が破損しているかを探索する際に、伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４へＨｅガスに代えてＨｅ３ガスが供給され、Ｈｅ３の濃度が、放射線検出部４５（図９）を備えたガス漏出第１検出器１６Ａ及びガス漏出第２検出器１８Ａにより、または中性子源４６及び中性子検出器４７（図１０）を備えたガス漏出第１検出器１６Ｂ及びガス漏出第２検出器１８Ｂにより、それぞれ第２の実施の形態と同様にして検出される。更に、本実施の形態では、探索された破損伝熱管１１の破損箇所の概略位置を制御装置３２が、Ｈｅ３ガスの切換時点からガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂまたはガス漏出第２検出器１８Ａ、１８ＢによるＨｅ３の濃度検出時点までの時間に基づいて検出する。
【００５５】
つまり、制御装置３２は、図１１に示すように、ガスボンベ２２内のＨｅ３ガスを第１ガス供給管１６、第２ガス供給管２８などを経て蒸気発生器１０の多数本の伝熱管１１における外管１２と内管１３の隙間１４へ、切換弁２４を瞬時に開操作し、切換弁２３を瞬時に閉操作してパルス状に切り換えて流す。図１１（Ｂ）の符号Ｅは、Ｈｅ３ガスがパルス状に流れたときの波形を示し、この時点をｔ０とする。次に制御装置３２は、ガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂまたはガス漏出第２検出器１８Ａ、１８Ｂ、例えばガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂが蒸気発生器１０の液体金属ナトリウムＮａ中のＨｅ３の濃度変化（後述の波形Ｆ１、Ｆ２）をそれぞれ検出した時点ｔ１、ｔ２を計測する。図１１（Ｂ）中の符号Ｆ１は、伝熱管１１の下流部Ｐが破損したときにガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂにより検出されたＨｅ３の濃度変化を示す波形である。また、符号Ｆ２は、伝熱管１１の上流部Ｑが破損したときにガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂにより検出されたＨｅ３の濃度変化を示す波形である。
【００５６】
一般に、蒸気発生器１０において多数本の伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４を流れるＨｅ３ガスの流速は、蒸気発生器１０内を流れる液体金属ナトリウムＮａの流速よりも速いため、蒸気発生器１０内の伝熱管１１の下流部Ｐが破損した場合、Ｈｅ３ガスへの切換時点ｔ０からガス漏出第１検出器１６Ａ、１６ＢによりＨｅ３の濃度変化が検出される時点ｔ１までの時間Ｔ１は短時間となる。これに対し、蒸気発生器１０内の伝熱管１１の上流部Ｑが破損した場合には、Ｈｅ３ガスへの切換時点ｔ０からガス漏出第１検出器１６Ａ、１６ＢによりＨｅ３の濃度変化が検出される時点ｔ２までの時間Ｔ２は、漏出したＨｅ３ガスが流速の遅い液体金属ナトリウムＮａの流れに乗るため長時間となる。
【００５７】
従って、制御装置３２は、蒸気発生器１０内の伝熱管１１における複数の破損箇所の各位置と、各破損個所からＨｅ３ガスが漏出したときに、Ｈｅ３ガスへの切換時点からガス漏出第１検出器１６Ａ、１６ＢによるＨｅ３の濃度変化検出時点までの時間との関係を試験等により予め測定し、校正値として保存しておく。そして、制御装置３２は、Ｈｅ３ガスへの切換時点ｔ０からガス漏出第１検出器１６Ａ、１６ＢによりＨｅ３の濃度変化が検出された時点ｔ１、ｔ２までの時間Ｔ１、Ｔ２を実際に求め、この時間Ｔ１、Ｔ２を予め求めた前記校正値と比較することで、Ｈｅ３ガスが漏出した伝熱管１１の破損箇所の概略位置を検出することが可能となる。
【００５８】
尚、本実施の形態では、ガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂが液体金属ナトリウムＮａ中のＨｅ３の濃度変化を検出する場合を述べたが、伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４を流れるＨｅ３ガスの流速よりも遅い流速の水または蒸気Ｗ中へＨｅ３ガスが漏出したとき、この内管１３の内側を流れる水または蒸気Ｗ中のＨｅ３の濃度変化を、ガス漏出第２検出器１８Ａ、１８Ｂにより検出する場合についても同様である。
【００５９】
従って、本実施の形態によれば、前記第１及び第２の実施の形態の効果（１）〜（５）と同様な効果を奏するほか、次の効果（６）を奏する。
【００６０】
（６）Ｈｅ３ガスへの切換時点ｔ０から、ガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂまたはガス漏出第２検出器１８Ａ、１８ＢによるＨｅ３の濃度変化検出時点ｔ１、ｔ２…までの時間Ｔ１、Ｔ２、…に基づいて、蒸気発生器１０内の伝熱管１１における破損箇所の概略位置が検出されるので、中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４を用いて後に実施する伝熱管１１の破損箇所の特定を、迅速かつ効率的に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置における第１の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生器における伝熱管破損検出装置を示す概略構成図。
【図２】図１のＩＩ矢視図。
【図３】図２のＩＩＩ矢視図
【図４】図３の伝熱管（２重伝熱管）を、一部を破断して示す側面図。
【図５】図２における多数本の伝熱管へ、この伝熱管の破損を検出するための検出ガスを供給するガス供給ラインを示す管路図。
【図６】図２における多数本の伝熱管の水平断面であり、（Ａ）は伝熱管の第１番目の各群Ａ１〜Ａ４を示す説明図、（Ｂ）は伝熱管の第２番目の各群Ｂ１〜Ｂ４を示す説明図、（Ｃ）は伝熱管の第３番目の各群Ｃ１、Ｃ２を示す説明図、（Ｄ）は図６（Ｃ）の第３番目の群Ｃ１を示す説明図。
【図７】図１の伝熱管破損検出装置を示す斜視図。
【図８】図１の中性子検出イメージセンサによる撮影画像を示し、（Ａ）はＨｅ３ガスを流したときの撮影画像図、（Ｂ）はＨｅ３ガスを流す前の撮影画像図、（Ｃ）は（Ａ）の画像から（Ｂ）の画像を差し引いたときの画像図。
【図９】本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置における第２の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生装置における伝熱管破損検出装置のガス漏出検出器の一例を示し、（Ａ）はガス漏出第１検出器の構成図、（Ｂ）はガス漏出第２検出器の構成図。
【図１０】本発明に係る熱交換器の伝熱管破損装置における第２の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生器における伝熱管破損検出装置のガス漏出検出器の他の例を示し、（Ａ）はガス漏出第１検出器の構成図、（Ｂ）はガス漏出第２検出器の構成図。
【図１１】本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置における第３の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生器における伝熱管破損検出装置において、破損個所の概略位置を求めるための説明図であり、（Ａ）は蒸気発生器内の伝熱管の概略管路図、（Ｂ）はＨｅ３ガスへの切換時点とＨｅ３の濃度検出時点とのタイミングチャート。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 蒸気発生器（熱交換器）
１１ 伝熱管
１２ 外管
１３ 内管
１４ 隙間
１６、１６Ａ、１６Ｂ ガス漏出第１検出器
１８、１８Ａ、１８Ｂ ガス漏出第２検出器
２６ 第１ガス供給管
２８ 第２ガス供給管
３０ 第３ガス供給管
２６Ａ、２８Ａ、３０Ａ 流量調整弁
３２ 制御装置
３３ 中性子発生装置
３４ 中性子検出イメージセンサ
３７ 影
３８ 駆動装置
４５ 放射線検出部
４６ 中性子源
４７ 中性子検出器
Ｎａ 液体金属ナトリウム（第１流体）
Ｗ 水または蒸気（第２流体）
Ａ１〜Ａ４ 第１番目の群
Ｂ１〜Ｂ４ 第２番目の群
Ｃ１、Ｃ２ 第３番目の群
ｔ０ Ｈｅ３ガスへの切換時点
ｔ１、ｔ２ Ｈｅ３の濃度変化検出時点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の伝熱管破損検出装置及び方法に係り、特に、高速増殖炉において熱交換器として機能する蒸気発生器に適用されて好適な熱交換器の伝熱管破損検出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器における伝熱管の破損検出を行なうためには、渦流探傷（渦電流探傷とも称する）検査法や内挿式超音波探傷法等が検討されている。これらの方法では、処理量は多くても、５ｍの長さの伝熱管を１日に６００本までしか検査できない。伝熱管の本数が多くなり長さも長くなると、亀裂等の破損箇所を特定するのに更に長時間を要する。
【０００３】
実際の渦流探傷検査法では、作業員が熱交換器を解体して伝熱管を１本１本丁寧に検査しなければならず、かなりの時間を要する。現在の石油精製・石油化学・一般化学プランなどでは、一般的な熱交換器の伝熱管の寿命を予測する方法として、サンプリング検査法が広く適用されている。しかし、このサンプリング検査法では、サンプリングの対象外となった箇所については検査が実際に行われていないため、熱交換器を再組み立てした後の運転時に異常となるリスクを伴う。また、このように熱交換器を解体して検査することは、液体金属ナトリウムと蒸気とを用いた高速増殖炉の蒸気発生器では、金属ナトリウムが液体であることから、適用が困難であると考えられる。
【０００４】
渦流探傷法以外の非破壊検査の方法として、Ｘ線やγ線を用いた透過試験法や、特許文献１に記載のＣＴ法がある。ＣＴ法は、放射線を利用したＣＴ（コンピューター・トモグラフィ）処理によって伝熱管群を画像化して、伝熱管の欠陥を検出するものである。伝熱管が複雑に多数本存在する場合には、これらの伝熱管が重なり合うため、透過試験法では画像から破損部分を判断することが難しく、ＣＴ法により、断面から異常箇所を検出する方法が適していると考えられる。
【０００５】
また、現状の液体金属ナトリウムと蒸気との間で熱交換を行なう高速増殖炉の蒸気発生器では、特許文献２に記載のように、液体金属ナトリウムを扱う上で、蒸気発生器の伝熱管を２重伝熱管とし、外管と内管の隙間にＨｅガスを正圧で流し、外管に破損が生じた場合に、Ｈｅガスが液体金属ナトリウム側に移行するので、液体金属ナトリウム中のＨｅ濃度を検出することで外管の破損を確認する。また、内管に破損が生じた場合には、外管と内管の隙間に流れたＨｅガス中に内管の内側の蒸気が流入するので、Ｈｅガス中の湿分濃度を検出することで内管の破損を確認する。
【特許文献１】特開２００５−１４０７９１号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載のＣＴ法では、熱交換器全体が直径５ｍ以上もある体系で放射線を用いても、放射線の透過量に対する亀裂等の欠陥部分での変化量が少ないので、欠陥の検出が困難である。しかも、スライスされる伝熱管の断面の分解能を高く設定すると測定時間が膨大になり、現状のセンサ技術との組み合わせでは実用的でないと判断せざるを得ない。
【０００７】
また、特許文献２に記載の蒸気発生器における伝熱管破損検出方法では、蒸気発生器の伝熱管から微小漏出が生じた場合、例えば液体金属ナトリウムの流速が速いときには、サンプリングされるＨｅガス量が極微小量になって、伝熱管の破損検出精度が低下してしまう。従って、伝熱管に欠陥が生じてからＨｅガスの検出までに長時間を要することになる。しかも、伝熱管の破損の有無は確認できても、その破損箇所の特定が困難である。
【０００８】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、伝熱管の破損の有無及び破損箇所を高精度且つ短時間に検出できる熱交換器の伝熱管破損検出装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置は、多数本の伝熱管のそれぞれが外管と内管からなる２重伝熱管であり、前記外管の外側を流れる第１流体と、前記内管の内側を流れる第２流体との間で熱交換を行なう熱交換器であって、前記伝熱管の破損の有無を確認するために、前記外管と前記内管の隙間を流れる第１検出ガスが、前記伝熱管の破損箇所から漏出したことを検出するガス漏出検出器と、前記伝熱管の前記破損箇所を特定するために、前記伝熱管を挟んで対向配置された中性子発生装置と中性子検出イメージセンサとを有し、前記中性子発生装置から放出された中性子が、前記外管と前記内管の隙間を流れて前記破損箇所から漏出した第２検出ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を前記中性子検出イメージセンサが２次元画像として検出することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出方法は、多数本の伝熱管のそれぞれが外管と内管からなる２重伝熱管であり、前記外管の外側を流れる第１流体と、前記内管の内側を流れる第２流体との間で熱交換を行なう熱交換器であって、前記外管と前記内管の隙間を流れる第１検出ガスが、前記伝熱管の破損箇所から漏出したことをガス漏出検出器が検出することで、前記伝熱管の破損の有無を確認し、前記伝熱管に破損があった場合に、前記中性子発生装置から放出された中性子が、前記外管と前記内管の隙間を流れて前記破損箇所から漏出した第２検出ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を、前記中性子発生装置と前記伝熱管を挟んで対向配置された中性子検出イメージセンサが２次元画像として検出することで、前記伝熱管の前記破損箇所を特定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置及び方法によれば、伝熱管の外管と内管の隙間を流れる第１検出ガスが伝熱管の破損箇所から漏出したことをガス漏出検出器が検出することで、伝熱管の破損の有無を確認し、中性子発生装置からの中性子が、外管と内管の隙間を流れて破損箇所から漏出した第２検出ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を中性子検出イメージセンサが検出することで、伝熱管の破損箇所を特定するので、伝熱管の破損の有無及び破損箇所を高精度及び短時間に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図８）
図１は、本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置における第１の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生器における伝熱管破損検出装置を示す概略構成図である。図２は、図１のＩＩ矢視図である。図５は、図２における多数本の伝熱管へ、この伝熱管の破損を検出するための検出ガスを供給するガス供給ラインを示す管路図である。図７は、図１の伝熱管破損検出装置を示す斜視図である。
【００１４】
図１に示す高速増殖炉の蒸気発生器１０は熱交換器として機能し、図２及び図３に示すように、多数本の螺旋形状の伝熱管１１を有する。各伝熱管１１は、図４に示すように、外管１２と内管１３からなる２重伝熱管である。前記蒸気発生器１０では、外管１２の外側を流れる第１流体としての液体金属ナトリウムＮａと、内管１３の内側を流れる第２流体としての水または蒸気Ｗとの間で熱交換が行われ、内管１３内の水Ｗは液体金属ナトリウムＮａの熱によって蒸気となり、この蒸気Ｗが蒸気タービンへ導かれて発電に供される。
【００１５】
伝熱管１１の外管１２と内管１３との隙間１４に、伝熱管１１の破損の有無を確認するために、第１検出ガスとしてのＨｅガスが正圧で流れる。つまり、外管１２が破損した場合には、高速で大量に流れる液体金属ナトリウムＮａ中にＨｅガスが漏出する。このＨｅガスは、液体金属ナトリウムＮａよりも軽いため、この液体金属ナトリウムＮａ中では泡となって上昇するが、液体金属ナトリウムＮａの流速が速いため、Ｈｅガスの泡も液体金属ナトリウムＮａと共に流れる。図１に示すように、蒸気発生器１０において液体金属ナトリウムＮａの流出管１５に設けられたガス漏出第１検出器１６が、サンプリングした液体金属ナトリウムＮａ中のＨｅの濃度を検出することで、Ｈｅガスの液体金属ナトリウムＮａへの漏出を検出し、これにより伝熱管１１の外管１２の破損が確認される。
【００１６】
また、伝熱管１１の内管１３が破損した場合には、内管１３内を流れる水または蒸気Ｗ中へＨｅガスが漏出する。蒸気発生器１０において蒸気Ｗの流出管１７に設けられたガス漏出第２検出器１８が、サンプリングした蒸気Ｗ中のＨｅ濃度を検出することで、Ｈｅガスの蒸気Ｗへの漏出を検出し、これにより内管１３の破損が確認される。
【００１７】
尚、ガス漏出第２検出器１８は、外管１２と内管１３との隙間１４を流れるＨｅガスの圧力を検出して、その圧力の低下によりＨｅガスの漏出を検出して内管１３の破損を確認するものでも良く、または、伝熱管１４の上記隙間１４内のＨｅガス中へ流入する内管１３内の水または蒸気の濃度（湿分濃度）を検出することで、内管１３の破損を確認するものでもよい。
【００１８】
上述のようにしてガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８により伝熱管１１の外管１２または内管１３の破損が確認されたときに、高速増殖炉の運転が安全に停止される。しかし、上述の構成のみでは、どの伝熱管１１のどの箇所が破損したかを特定することができない。そこで、まず、蒸気発生器１０における多数本の伝熱管１１のうち、どの伝熱管１１が破損したかを探索する構成について説明する。
【００１９】
図２〜図４に示す蒸気発生器１０内の多数本の伝熱管１１におけるそれぞれの外管１２と内管１３の隙間１４へＨｅガス、または第２検出ガスとしてのＨｅ３ガス（後述）を供給するガス供給ライン２０は、図５に示すように、Ｈｅガスのガスボンベ２１、Ｈｅ３ガスのガスボンベ２２にそれぞれ切換弁２３、２４を介して連通された第１ヘッダ２５に接続されて、それぞれに流量調整弁２６Ａを備えた複数本の第１ガス供給管２６と、それぞれの第１ガス供給管２６に連通された第２ヘッダ２７に接続されて、それぞれに流量調整弁２８Ａを備えた複数本の第２ガス供給管２８と、それぞれの第２ガス供給管２８に連通された第３ヘッダ２９に接続されて、それぞれに流量調整弁３０Ａを備えた複数本の第３ガス供給管３０と、以下同様に、図示しないが、第（ｎ−１）ガス供給管に連通された第ｎ（ｎ：自然数）ヘッダに接続されて、それぞれに流量調整弁を備えた複数本の第ｎガス供給管と、伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４に接続された端末ガス供給管３１とを有して構成される。このように、第１ガス供給管２６、第２ガス供給管２８、第３ガス供給管３０、…第ｎガス供給管、…端末ガス供給管３１は、ツリー構造に構成されている。
【００２０】
前記第１ガス供給管２６は第１番目のガス供給管であり、蒸気発生器１０内の多数本の伝熱管１１を複数の第１番目の群毎にまとめてＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。即ち、図６（Ａ）の蒸気発生器１０における全ての伝熱管１１を複数（例えば４つ）の第１番目の群Ａ１〜Ａ４に区画したとき、複数本（例えば４本）の第１ガス供給管２６のそれぞれは、これらの各群Ａ１〜Ａ４に属する伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。
【００２１】
図５に示す前記第２ガス供給管２８は第２番目のガス供給管であり、第１番目の各群Ａ１〜Ａ４における多数本の伝熱管１１を複数の第２番目の群毎にまとめてＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。即ち、図６（Ａ）の第１番目の各群Ａ１〜Ａ４における例えば群Ａ１の伝熱管１１を複数（例えば４つ）の第２番目の群Ｂ１〜Ｂ４に区画したとき、複数本（例えば４本）の第２ガス供給管２８のそれぞれは、これらの各群Ｂ１〜Ｂ４に属する伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。第１番目の他の群Ａ２〜Ａ４のそれぞれに属する伝熱管１１についても同様に、複数（例えば４つ）の第２番目の群Ｂ５〜Ｂ８、Ｂ９〜Ｂ１２、Ｂ１３〜Ｂ１６（共に不図示）に区画し、複数本の第２ガス供給管２８のそれぞれは、これらの各群Ｂ５〜Ｂ１６のそれぞれに属する伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。
【００２２】
図５に示す前記第３ガス供給管３０は第３番目のガス供給管であり、第２番目の各群Ｂ１〜Ｂ１６における多数本の伝熱管１１を複数の第３番目の群毎にまとめてＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。即ち、図６（Ｂ）の第２番目の各群Ｂ１〜Ｂ１６における例えば群Ｂ１の伝熱管１１を複数（例えば２つ）の第３番目の群Ｃ１、Ｃ２に区画したとき、複数本（例えば２本）の第３ガス供給管３０のそれぞれは、これらの各群Ｃ１、Ｃ２に属する伝熱管１１へＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。第２番目の他の群Ｂ２〜Ｂ１６のそれぞれに属する伝熱管１１についても同様に、複数（例えば２つ）の第３番目の群Ｃ３〜Ｃ３２（不図示）に区画し、複数本の第３ガス供給管３０のそれぞれは、これらの各群Ｃ３〜Ｃ３２のそれぞれに属する伝熱管１１へＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。
【００２３】
図示しない第ｎガス供給管は第ｎ番目のガス供給管であり、第（ｎ−１）の番目の各群における多数本の伝熱管１１を複数の第ｎ番目の群毎にまとめてＨｅガスまたはＨｅ３ガスを供給する。
【００２４】
本実施の形態において、破損した伝熱管１１がどれであるかを探索する際には、図５に示すように、ツリー構造に構成された上述の第１ガス供給管２６、第２ガス供給管２８、第３ガス供給管３０、…第ｎガス供給管などのそれぞれの流量調整弁２６Ａ、２８Ａ、３０Ａなどを、ガス漏出第１検出器１６及びガス漏出第２検出器１８からの信号に連動して制御装置３２が遠隔操作する。
【００２５】
つまり、制御装置３２は、まず、高速増殖炉の運転中と同様に、切換弁２３を開操作し、切換弁２４を閉操作して、第１ガス供給管２６、第２ガス供給管２８及び第３ガス供給管３０等を介し、第１番目の全ての群Ａ１〜Ａ４に属する伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４へガスボンベ２１内のＨｅガスを供給する。
【００２６】
次に制御装置３２は、第１番目の群Ａ１〜Ａ４のうちで、ガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８により漏出を検出した第１番目の群（例えば図６（Ａ）の群Ａ１）に連なる下位の第２番目の群（例えば図６（Ｂ）の群Ｂ１〜Ｂ４）へＨｅガスを供給し、これらの第２番目の群Ｂ１〜Ｂ４のうちで、ガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８により漏出を検出した群（例えば群Ｂ１）に連なる下位の第３番目の群（例えば図６（Ｃ）の群Ｃ１及びＣ２）へＨｅガスを供給し、これを繰り返すことで破損してＨｅガスが漏出した伝熱管１１を探索する。
【００２７】
具体的には、全ての流量調整弁２６が開操作されて第１番目の群Ａ１〜Ａ４の全ての伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスが供給されているときに、ガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８がＨｅガスの漏出を検出した場合、制御装置３２は、流量調整弁２６Ａのいずれか一つを順次開操作して、第１番目の群Ａ１〜Ａ４のうちいずれか一つの群の伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスを供給し、いずれの群の伝熱管１１へＨｅガスを供給しているときにガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８がＨｅガスの漏出を検出したかを判定する。
【００２８】
仮に、群Ａ１の伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスを供給しているときにガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８がＨｅガスの漏出を検出したと判定したとき、制御装置３２は次に、第２番目の群Ｂ１〜Ｂ１６のうち、第１番目の群Ａ１に連なる下位の群Ｂ１〜Ｂ４に対応する流量調整弁２８Ａのいずれか一つを順次開操作して、これらの第２番目の群Ｂ１〜Ｂ４のいずれか一つの群の伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスを供給する。そして、制御装置３２は、群Ｂ１〜Ｂ４のいずれの群の伝熱管１１へＨｅガスを供給しているときにガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８がＨｅガスの漏出を検出したかを判定する。
【００２９】
仮に、群Ｂ１の伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスを供給しているときにガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８がＨｅガスの漏出を検出したと判定したとき、次に制御装置３２は、第３番目の群Ｃ１〜Ｃ３２のうち、第２番目の群Ｂ１に連なる下位の群Ｃ１、Ｃ２に対応する流量調整弁３０Ａのいずれか一つを順次開操作して、これらの第３番目の群Ｃ１、Ｃ２のいずれか一つの群の伝熱管１１の隙間１４へＨｅガスを供給する。そして、制御装置３２は、群Ｃ１、Ｃ２のいずれの群の伝熱管１１へＨｅガスを供給しているときにガス漏出第１検出器１６またはガス漏出第２検出器１８がＨｅガスの漏出を検出したかを判定する。
【００３０】
上述の操作を繰り返すことにより、制御装置３２は、外管１２または内管１３が破損してＨｅガスが漏出した伝熱管１１を絞り込んで探索する。このとき、破損した伝熱管が同時に複数本存在する場合にも、絞り込みのルートを複数実行することで、複数本の破損伝熱管１１を探索することが可能となる。
【００３１】
上述のように破損してＨｅガスが漏出した伝熱管１１を探索した後に、この破損した伝熱管１１の破損個所を特定する構成について説明する。
【００３２】
図１〜図３及び図７に示すように、この構成では、破損したまたは破損の可能性が高い伝熱管１１の破損個所を特定するために、蒸気発生器１０内の多数本の伝熱管１１を挟んで、中性子発生装置３３と中性子検出イメージセンサ３４とが対向して配置されると共に、図５の切換弁２４が開操作され、切換弁２３が閉操作されて、ガスボンベ２２内のＨｅ３ガスが、第１ガス供給管２６、第２ガス供給管２８及び第３ガス供給管３０などを経て、蒸気発生器１０の多数本の伝熱管１１における外管１２と内管１３の隙間１４内へ供給される。
【００３３】
前記中性子発生装置３３は中性子を放出する。また、Ｈｅ３はＨｅの同位体であり、中性子を吸収し、且つβ線を放出する特性を有する。中性子発生装置３３から放出された中性子は、伝熱管１１の隙間１４を流れ破損箇所から漏出して泡となったＨｅ３ガスにより吸収される。前記中性子検出イメージセンサ３４は、伝熱管１１の隙間１４を流れるＨｅ３ガスと漏出して泡となったＨｅ３ガスにより吸収された中性子の影を、液体金属ナトリウムＮａを透過した中性子と共に２次元画像として検出する。
【００３４】
通常、Ｈｅは中性子に対して吸収係数がほとんどゼロであるが、Ｈｅ３は、熱中性子に対する吸収断面積が１×１０４バーンであり、中性子を多量に吸収する。これに対し、液体金属ナトリウムＮａは熱中性子に対する吸収断面積が３バーン程度であり、中性子の吸収が少なく、中性子は液体金属ナトリウムＮａを透過する。従って、伝熱管１１の外管１２と内管１３との隙間１４にＨｅ３ガスを流すことで、その流れた部分はＨｅ３ガスが中性子を吸収して影となり、伝熱管１１の破損箇所から漏出して泡となったＨｅ３ガスも、中性子を吸収して影となって中性子検出イメージセンサ３４に検出される。
【００３５】
中性子検出イメージセンサ３４の実際の２次元画像中には、図８（Ａ）に示すように、中性子を吸収する伝熱管１１等の構造物の影も同時に撮影されてしまう。そこで、中性子検出イメージセンサ３４からの２次元画像を取り込む制御装置３２は、伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４にＨｅ３ガスを流す前に得られた中性子検出イメージセンサ３４による２次元画像（図８（Ｂ））を基準画像とし、伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４にＨｅ３ガスを流したときに得られた中性子検出イメージセンサ３４による２次元画像（図８（Ａ））に対して上記基準画像との差分処理を行い、Ｈｅ３ガスを流したときの変化のみを表示した画像（図８（Ｃ））を得る。
【００３６】
この図８（Ｃ）には、図８（Ｂ）に表れた伝熱管１１の影３５が消去され、伝熱管１１の隙間１４内を流れるＨｅ３ガスの影３６と、伝熱管１１の破損箇所から泡となって漏出したＨｅ３ガスの影３７のみが表示されている。このＨｅ３ガスの泡の影３７の位置、大きさ、流れ方向などから、伝熱管１１の破損箇所の位置、寸法、性状などを検出することが可能となる。
【００３７】
ここで、図１〜図３及び図７に示す前記中性子検出イメージセンサ３４は、高感度で撮影時間が短い中性子検出用イメージインテンシファイアが好ましい。この中性子検出イメージセンサ３４の撮影範囲は一般に蒸気発生器１０の側面視領域よりも小さいため、蒸気発生器１０内の伝熱管１１における破損個所を検出するためには、中性子発生装置３３と中性子検出イメージセンサ３４とを対にした状態で移動させる必要があり、このために駆動装置３８が設けられている。
【００３８】
尚、伝熱管１１の破損個所を検出する際には、液体金属ナトリウムＮａ中に漏出したＨｅ３ガスの泡が鉛直上方へ流れるように、液体金属ナトリウムＮａの流速を高速増殖炉の通常運転時よりも遅くする。更に、伝熱管１１の内管１３内へ漏出したＨｅ３ガスを効率良く検出するために、中性子を吸収する水または蒸気を内管１３内から除去して、この内管１３内を中性子が透過しやすくしておく。
【００３９】
前記駆動装置３８は、特に図７に示すように、蒸気発生器１０の底部周囲に設けられた回転可能なターンテーブル３９と、このターンテーブル３９に立設された複数本、例えば４本の支柱４０と、これらの支柱４０に昇降可能に設けられた昇降スライダ４１と、一対の昇降スライダ４１間に架け渡されたレール４２と、各レール４２に対し水平方向に移動可能なスライダ４３とを有して構成され、スライダ４３の一方に中性子発生装置３３が、他方に中性子検出イメージセンサ３４がそれぞれ設置される。中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４は、スライダ４３によって蒸気発生器１０の水平方向に、昇降スライダ４１によって蒸気発生器１０の鉛直方向に、ターンテーブル３９によって蒸気発生器１０の水平断面における回転方向に、それぞれ移動可能に設けられ、蒸気発生器１０における伝熱管１１の破損箇所に対応した位置に接近して位置付けられる。
【００４０】
前記中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４は、制御装置３２によって、中性子検出イメージセンサ３４により検出された２次元画像による画像判定に連動して移動するよう制御される。つまり、蒸気発生器１０の伝熱管１１から漏出したＨｅ３ガスの泡は、蒸気発生器１０の上部へ向かって上昇するため、制御装置３２は、中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４を、昇降スライダ４１の動作によって蒸気発生器１０の例えば最上位置に位置付ける。次に制御装置３２は、スライダ４３、ターンテーブル３９を動作させて、中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４を水平方向に移動させ、蒸気発生器１０の水平断面において回転させて、Ｈｅ３ガスの泡を検出する。更に、制御装置３２は、その位置から昇降スライダ４１を動作させて、中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４を鉛直下方へ移動させ、Ｈｅ３ガスの泡の発生箇所を検出して、伝熱管１１の破損個所を特定する。
【００４１】
以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば次の効果（１）〜（４）を奏する。
【００４２】
（１）蒸気発生器１０における伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４を流れるＨｅガスが伝熱管１１の破損個所から漏出したことをガス漏出第１検出器１６、ガス漏出第２検出器１８が検出することで、伝熱管１１の破損の有無を確認し、また中性子発生装置３３からの中性子が、外管１２と内管１３の隙間１４を流れて破損個所から漏出したＨｅ３ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を中性子検出イメージセンサ３４が検出することで、伝熱管１１の破損個所を特定する。これらのことから、伝熱管１１の破損の有無及び破損個所を高精度且つ短時間に検出できる。
【００４３】
（２）蒸気発生器１０における多数本の伝熱管１１を複数の第１番目の群Ａ１〜Ａ４毎にまとめてＨｅガスを供給し、第１番目の各郡Ａ１〜Ａ４における多数本の伝熱管１１を複数の第２番目の群Ｂ１〜Ｂ１６毎にまとめてＨｅガスを供給し、以下同様に、第（ｎ−１）番目の各群における多数本の伝熱管１１を複数の第ｎ番目の群毎にまとめてＨｅガスを供給し、漏出を確認した群（例えば群Ａ１）に連なる下位の郡（例えば群Ｂ１〜Ｂ４）に属する伝熱管１１における外管１２と内管１３の隙間１４へＨｅガスを供給することで、破損してＨｅガスが漏出した伝熱管１１を探索する。この結果、蒸気発生器１０の全ての伝熱管１１に対して個別に破損の有無を確認して、破損した伝熱管１１を探索する場合に比べ、破損した伝熱管１１の探索の効率を大幅に向上させることができる。
【００４４】
（３）蒸気発生器１０における伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４にＨｅ３ガスを流す前に得られた中性子検出イメージセンサ３４による２次元画像を基準画像とし、伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４にＨｅ３ガスを流したときに得られた中性子検出イメージセンサ３４による２次元画像に対して前記基準画像との差分処理を行い、Ｈｅ３ガスを流したときの変化のみを表示可能としたので、Ｈｅ３による中性子の吸収を高感度に検出でき、伝熱管１１の破損個所を容易に特定できる。
【００４５】
（４）ターンテーブル３９、昇降スライダ４１及びスライダ４３を備える駆動装置３８が、制御装置３２による制御によって、中性子検出イメージセンサ３４により検出された２次元画像による画像判定に連動して、中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４を移動させる。このため、この駆動装置３８によって、Ｈｅ３ガスの泡の発生箇所を追跡することができる。更に、中性子検出イメージセンサ３４を伝熱管１１の破損個所に接近させ、この中性子検出イメージセンサ３４により破損箇所を拡大して撮影できる。これらのことから、伝熱管１１の破損個所を効率良く特定することができる。
【００４６】
［Ｂ］第２の実施の形態（図９、図１０）
図９は、本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置における第２の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生装置における伝熱管破損検出装置のガス漏出検出器の一例を示し、（Ａ）がガス漏出第１検出器の構成図、（Ｂ）がガス漏出第２検出器の構成図である。図１０は、本発明に係る熱交換器の伝熱管破損装置における第２の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生器における伝熱管破損検出装置のガス漏出検出器の他の例を示し、（Ａ）がガス漏出第１検出器の構成図、（Ｂ）がガス漏出第２検出器の構成図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４７】
本実施の形態は、高速増殖炉の運転中に蒸気発生器１０の伝熱管１１における外管１２と内管１３の隙間１４へＨｅガスを流し、ガス漏出第１検出器１６Ａ及びガス漏出第２検出器１８Ａ、またはガス漏出第１検出器１６Ｂ及びガス漏出第２検出器１８Ｂを用いて伝熱管１１の破損が確認され、高速増殖炉が停止された後、伝熱管１１の隙間１４へＨｅ３ガスを流し、ガス漏出第１検出器１６Ａ及びガス漏出第２検出器１８Ａ、またはガス漏出第１検出器１６Ｂ及びガス漏出第２検出器１８Ｂを用いて、どの伝熱管１１が破損したかを探索するものである。ここで、ガス漏出第１検出器１６Ａ及びガス漏出第２検出器１８Ａが、Ｈｅの濃度検出部（不図示）の他に放射線検出部４５（図９）を有し、ガス漏出第１検出器１６Ｂ及びガス漏出第２検出器１８Ｂが、Ｈｅの濃度検出部（不図示）の他に、中性子源４６及び中性子検出器４７（図１０）を有して構成されている。
【００４８】
ＨｅガスからＨｅ３ガスへの切換は、図５に示す切換弁２４を開操作し、切換弁２３を閉操作することで、ガスボンベ２２内のＨｅ３ガスを第１ガス供給管２６、第２ガス供給管２８、第３ガス供給管３０などを経て蒸気発生器１０の多数本の伝熱管１１における外管１２と内管１３の隙間１４へ供給する。
【００４９】
図１及び図９に示すように、蒸気発生器１０における液体金属ナトリウムＮａの流出管１５に設けられたガス漏出第１検出器１６Ａは、伝熱管１１の外管１２の破損個所から液体金属ナトリウムＮａ中に漏出したＨｅ３ガスが放出するβ線を検出する前記放射線検出部４５を有する。また、蒸気発生器１０において蒸気Ｗが流出する流出管１７に設けられたガス漏出第２検出器１８Ａは、伝熱管１１の内管１３の破損個所から蒸気Ｗ中に漏出したＨｅ３ガスが放出するβ線を検出する前記放射線検出部４５を有する。これらの放射線検出部４５がβ線を検出することで、液体金属ナトリウムＮａまたは蒸気Ｗ中に漏出したＨｅ３の濃度が検出される。
【００５０】
また、他の態様としては、図１及び図１０に示すように、蒸気発生器１０における液体金属ナトリウムＮａの流出管１５に設けられたガス漏出第１検出器１６Ｂは、中性子源４６及び中性子検出器４７を備え、伝熱管１１の外管１２の破損個所から液体金属ナトリウムＮａ中に漏出したＨｅ３ガスによって、中性子源４６から放出された中性子が吸収されたとき、残りの中性子を中性子検出器４７が検出することで、液体金属ナトリウムＮａ中のＨｅ３の濃度を検出する。また、蒸気発生器１０における蒸気Ｗの流出管１７に設けられたガス漏出第２検出器１８Ｂは、中性子源４６及び中性子検出器４７を備え、伝熱管１１の内管１３の破損個所から蒸気Ｗ中に漏出したＨｅ３ガスによって、中性子源４６から放出された中性子が吸収されたとき、残りの中性子を中性子検出器４７が検出することで、蒸気Ｗ中のＨｅ３の濃度を検出する。
【００５１】
従って、本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（４）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）を奏する。
【００５２】
（５）ガス漏出第１検出器１６Ａ及びガス漏出第２検出器１８Ａが、Ｈｅ３ガスから放出されるβ線を検出してＨｅ３の濃度を検出し、またガス漏出第１検出器１６Ｂ及びガス漏出第２検出器１８Ｂが、Ｈｅ３ガスが吸収する中性子に基づいてＨｅ３の濃度を検出する。このため、本実施形態では、前記実施形態のガス漏出第１検出器１６、ガス漏出第２検出器１８がＨｅの濃度を検出する場合に比べて、Ｈｅ３の濃度検出の検出感度を向上させることができる。この結果、蒸気発生器１０における伝熱管１１のうち、ガス漏出第１検出器１６Ａ及びガス漏出第２検出器１８Ａ、またはガス漏出第１検出器１６Ｂ及びガス漏出第２検出器１８Ｂを用いて行なう破損した伝熱管１１の探索を確実且つ容易に実現できる。
【００５３】
［Ｃ］第３の実施の形態（図１１）
図１１は、本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置における第３の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生器における伝熱管破損検出装置において、破損個所の概略位置を求めるための説明図であり、（Ａ）が蒸気発生器内の伝熱管の概略管路図、（Ｂ）がＨｅ３ガスへの切換時点とＨｅ３の濃度検出時点のタイミングチャートである。この第３の実施の形態において、前記第１及び第２の実施の形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００５４】
この第３の実施の形態においても、蒸気発生器１０（図１）におけるどの伝熱管１１が破損しているかを探索する際に、伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４へＨｅガスに代えてＨｅ３ガスが供給され、Ｈｅ３の濃度が、放射線検出部４５（図９）を備えたガス漏出第１検出器１６Ａ及びガス漏出第２検出器１８Ａにより、または中性子源４６及び中性子検出器４７（図１０）を備えたガス漏出第１検出器１６Ｂ及びガス漏出第２検出器１８Ｂにより、それぞれ第２の実施の形態と同様にして検出される。更に、本実施の形態では、探索された破損伝熱管１１の破損箇所の概略位置を制御装置３２が、Ｈｅ３ガスの切換時点からガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂまたはガス漏出第２検出器１８Ａ、１８ＢによるＨｅ３の濃度検出時点までの時間に基づいて検出する。
【００５５】
つまり、制御装置３２は、図１１に示すように、ガスボンベ２２内のＨｅ３ガスを第１ガス供給管１６、第２ガス供給管２８などを経て蒸気発生器１０の多数本の伝熱管１１における外管１２と内管１３の隙間１４へ、切換弁２４を瞬時に開操作し、切換弁２３を瞬時に閉操作してパルス状に切り換えて流す。図１１（Ｂ）の符号Ｅは、Ｈｅ３ガスがパルス状に流れたときの波形を示し、この時点をｔ０とする。次に制御装置３２は、ガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂまたはガス漏出第２検出器１８Ａ、１８Ｂ、例えばガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂが蒸気発生器１０の液体金属ナトリウムＮａ中のＨｅ３の濃度変化（後述の波形Ｆ１、Ｆ２）をそれぞれ検出した時点ｔ１、ｔ２を計測する。図１１（Ｂ）中の符号Ｆ１は、伝熱管１１の下流部Ｐが破損したときにガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂにより検出されたＨｅ３の濃度変化を示す波形である。また、符号Ｆ２は、伝熱管１１の上流部Ｑが破損したときにガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂにより検出されたＨｅ３の濃度変化を示す波形である。
【００５６】
一般に、蒸気発生器１０において多数本の伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４を流れるＨｅ３ガスの流速は、蒸気発生器１０内を流れる液体金属ナトリウムＮａの流速よりも速いため、蒸気発生器１０内の伝熱管１１の下流部Ｐが破損した場合、Ｈｅ３ガスへの切換時点ｔ０からガス漏出第１検出器１６Ａ、１６ＢによりＨｅ３の濃度変化が検出される時点ｔ１までの時間Ｔ１は短時間となる。これに対し、蒸気発生器１０内の伝熱管１１の上流部Ｑが破損した場合には、Ｈｅ３ガスへの切換時点ｔ０からガス漏出第１検出器１６Ａ、１６ＢによりＨｅ３の濃度変化が検出される時点ｔ２までの時間Ｔ２は、漏出したＨｅ３ガスが流速の遅い液体金属ナトリウムＮａの流れに乗るため長時間となる。
【００５７】
従って、制御装置３２は、蒸気発生器１０内の伝熱管１１における複数の破損箇所の各位置と、各破損個所からＨｅ３ガスが漏出したときに、Ｈｅ３ガスへの切換時点からガス漏出第１検出器１６Ａ、１６ＢによるＨｅ３の濃度変化検出時点までの時間との関係を試験等により予め測定し、校正値として保存しておく。そして、制御装置３２は、Ｈｅ３ガスへの切換時点ｔ０からガス漏出第１検出器１６Ａ、１６ＢによりＨｅ３の濃度変化が検出された時点ｔ１、ｔ２までの時間Ｔ１、Ｔ２を実際に求め、この時間Ｔ１、Ｔ２を予め求めた前記校正値と比較することで、Ｈｅ３ガスが漏出した伝熱管１１の破損箇所の概略位置を検出することが可能となる。
【００５８】
尚、本実施の形態では、ガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂが液体金属ナトリウムＮａ中のＨｅ３の濃度変化を検出する場合を述べたが、伝熱管１１の外管１２と内管１３の隙間１４を流れるＨｅ３ガスの流速よりも遅い流速の水または蒸気Ｗ中へＨｅ３ガスが漏出したとき、この内管１３の内側を流れる水または蒸気Ｗ中のＨｅ３の濃度変化を、ガス漏出第２検出器１８Ａ、１８Ｂにより検出する場合についても同様である。
【００５９】
従って、本実施の形態によれば、前記第１及び第２の実施の形態の効果（１）〜（５）と同様な効果を奏するほか、次の効果（６）を奏する。
【００６０】
（６）Ｈｅ３ガスへの切換時点ｔ０から、ガス漏出第１検出器１６Ａ、１６Ｂまたはガス漏出第２検出器１８Ａ、１８ＢによるＨｅ３の濃度変化検出時点ｔ１、ｔ２…までの時間Ｔ１、Ｔ２、…に基づいて、蒸気発生器１０内の伝熱管１１における破損箇所の概略位置が検出されるので、中性子発生装置３３及び中性子検出イメージセンサ３４を用いて後に実施する伝熱管１１の破損箇所の特定を、迅速かつ効率的に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置における第１の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生器における伝熱管破損検出装置を示す概略構成図。
【図２】図１のＩＩ矢視図。
【図３】図２のＩＩＩ矢視図
【図４】図３の伝熱管（２重伝熱管）を、一部を破断して示す側面図。
【図５】図２における多数本の伝熱管へ、この伝熱管の破損を検出するための検出ガスを供給するガス供給ラインを示す管路図。
【図６】図２における多数本の伝熱管の水平断面であり、（Ａ）は伝熱管の第１番目の各群Ａ１〜Ａ４を示す説明図、（Ｂ）は伝熱管の第２番目の各群Ｂ１〜Ｂ４を示す説明図、（Ｃ）は伝熱管の第３番目の各群Ｃ１、Ｃ２を示す説明図、（Ｄ）は図６（Ｃ）の第３番目の群Ｃ１を示す説明図。
【図７】図１の伝熱管破損検出装置を示す斜視図。
【図８】図１の中性子検出イメージセンサによる撮影画像を示し、（Ａ）はＨｅ３ガスを流したときの撮影画像図、（Ｂ）はＨｅ３ガスを流す前の撮影画像図、（Ｃ）は（Ａ）の画像から（Ｂ）の画像を差し引いたときの画像図。
【図９】本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置における第２の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生装置における伝熱管破損検出装置のガス漏出検出器の一例を示し、（Ａ）はガス漏出第１検出器の構成図、（Ｂ）はガス漏出第２検出器の構成図。
【図１０】本発明に係る熱交換器の伝熱管破損装置における第２の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生器における伝熱管破損検出装置のガス漏出検出器の他の例を示し、（Ａ）はガス漏出第１検出器の構成図、（Ｂ）はガス漏出第２検出器の構成図。
【図１１】本発明に係る熱交換器の伝熱管破損検出装置における第３の実施の形態が適用された高速増殖炉の蒸気発生器における伝熱管破損検出装置において、破損個所の概略位置を求めるための説明図であり、（Ａ）は蒸気発生器内の伝熱管の概略管路図、（Ｂ）はＨｅ３ガスへの切換時点とＨｅ３の濃度検出時点とのタイミングチャート。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 蒸気発生器（熱交換器）
１１ 伝熱管
１２ 外管
１３ 内管
１４ 隙間
１６、１６Ａ、１６Ｂ ガス漏出第１検出器
１８、１８Ａ、１８Ｂ ガス漏出第２検出器
２６ 第１ガス供給管
２８ 第２ガス供給管
３０ 第３ガス供給管
２６Ａ、２８Ａ、３０Ａ 流量調整弁
３２ 制御装置
３３ 中性子発生装置
３４ 中性子検出イメージセンサ
３７ 影
３８ 駆動装置
４５ 放射線検出部
４６ 中性子源
４７ 中性子検出器
Ｎａ 液体金属ナトリウム（第１流体）
Ｗ 水または蒸気（第２流体）
Ａ１〜Ａ４ 第１番目の群
Ｂ１〜Ｂ４ 第２番目の群
Ｃ１、Ｃ２ 第３番目の群
ｔ０ Ｈｅ３ガスへの切換時点
ｔ１、ｔ２ Ｈｅ３の濃度変化検出時点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数本の伝熱管のそれぞれが外管と内管からなる２重伝熱管であり、前記外管の外側を流れる第１流体と、前記内管の内側を流れる第２流体との間で熱交換を行なう熱交換器であって、
前記伝熱管の破損の有無を確認するために、前記外管と前記内管の隙間を流れる第１検出ガスが、前記伝熱管の破損箇所から漏出したことを検出するガス漏出検出器と、
前記伝熱管の前記破損箇所を特定するために、前記伝熱管を挟んで対向配置された中性子発生装置と中性子検出イメージセンサとを有し、
前記中性子発生装置から放出された中性子が、前記外管と前記内管の隙間を流れて前記破損箇所から漏出した第２検出ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を前記中性子検出イメージセンサが２次元画像として検出することを特徴とする熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項２】
多数本の伝熱管におけるそれぞれの外管と内管の隙間へ第１または第２検出ガスを供給するガス供給ラインは、
多数本の前記伝熱管を複数の第１番目の群毎にまとめて前記第１または第２検出ガスを供給し、それぞれに流量調整弁を備えた複数の第１番目のガス供給管と、
前記第１番目の各群における多数本の前記伝熱管を複数の第２番目の群毎にまとめて前記第１または第２検出ガスを供給し、それぞれに流量調整弁を備えた複数の第２番目のガス供給管と、
以下同様に、第（ｎ−１）番目の各群における多数本の前記伝熱管を複数の第ｎ（ｎ：自然数）番目の群毎にまとめて前記第１または第２検出ガスを供給し、それぞれに流量調整弁を備えた複数の第ｎ番目のガス供給管とを有し、
このようなツリー構造の第１番目から第ｎ番目までの前記ガス供給管の前記流量調整弁をガス漏出検出器の信号に連動させて操作して、漏出を検出した前記群に連なる前記下位の群の前記伝熱管における前記外管と前記内管の隙間へ前記第１または第２検出ガスを供給し、破損して前記第１または第２検出ガスが漏出した前記伝熱管を探索するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項３】
前記伝熱管の外管と内管の隙間に、放射線を放出する第２検出ガスが流れ、
ガス漏出検出器は、前記外管と前記内管の破損箇所から漏出した前記第２検出ガスからの放射線を検出する放射線検出部を備え、この放射線の検出により、漏出した前記第２検出ガスの濃度を検出するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項４】
前記伝熱管の外管と内管の隙間に、中性子を吸収する第２検出ガスが流れ、
ガス漏出検出器は、中性子源と中性子検出部を備え、前記中性子源から放出された中性子が前記第２検出ガスにより吸収されたときの残りの中性子を前記中性子検出部が検出することで、漏出した前記第２検出ガスの濃度を検出するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項５】
前記伝熱管の外管と内管の隙間に、第１検出ガスから第２検出ガスをパルス状に切り換えて流し、このときの切換時点からガス漏出検出器により第２検出ガスが検出される時点までの時間を、予め求めた校正値と比較することで、前記第２検出ガスが漏出した前記伝熱管の破損箇所の概略位置を求めるよう構成されたことを特徴とする請求項３または４に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項６】
前記中性子検出イメージセンサが、高感度で撮影時間の短い中性子検出用イメージインテンシファイアであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項７】
前記伝熱管の外管と内管の隙間に第２検出ガスを流す前に得られた中性子検出イメージセンサによる２次元画像を基準画像とし、前記外管と前記内管の隙間に前記第２検出ガスを流したときに得られた前記中性子検出イメージセンサによる２次元画像に対して前記基準画像との差分処理を行い、前記第２検出ガスを流したときの変化のみを表示可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項８】
前記中性子発生装置と中性子検出イメージセンサは駆動装置により、熱交換器の水平方向と、前記熱交換器の鉛直方向と、前記熱交換器の水平断面における回転方向との少なくとも１方向に移動可能に設けられて、前記熱交換器の伝熱管における破損箇所に対応する位置に位置づけられるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項９】
前記駆動装置は、中性子検出イメージセンサにより検出された２次元画像による画像判定に連動して中性子発生装置及び前記中性子検出イメージセンサを移動させるよう構成されたことを特徴とする請求項８に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項１０】
前記第１検出ガスがＨｅガスであり、第２検出ガスが、Ｈｅガスの同位体であって、放射線としてのベータ線を放出し、且つ中性子を吸収可能なＨｅ３ガスであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項１１】
前記熱交換器が高速増殖炉の蒸気発生器であり、第１流体が液体金属ナトリウムであり、第２流体が水であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項１２】
多数本の伝熱管のそれぞれが外管と内管からなる２重伝熱管であり、前記外管の外側を流れる第１流体と、前記内管の内側を流れる第２流体との間で熱交換を行なう熱交換器であって、
前記外管と前記内管の隙間を流れる第１検出ガスが、前記伝熱管の破損箇所から漏出したことをガス漏出検出器が検出することで、前記伝熱管の破損の有無を確認し、
前記伝熱管に破損があった場合に、前記中性子発生装置から放出された中性子が、前記外管と前記内管の隙間を流れて前記破損箇所から漏出した第２検出ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を、前記中性子発生装置と前記伝熱管を挟んで対向配置された中性子検出イメージセンサが２次元画像として検出することで、前記伝熱管の前記破損箇所を特定することを特徴とする熱交換器の伝熱管破損検出方法。
【請求項１３】
多数本の伝熱管におけるそれぞれの外管と内管の隙間へ第１または第２検出ガスを供給する際に、
多数本の前記伝熱管を複数の第１番目の群毎にまとめて前記第１または第２検出ガスを供給し、
漏出を確認した前記第１番目の群における多数本の前記伝熱管を複数の第２番目の群毎にまとめて前記第１または第２検出ガスを供給し、
以下同様に、漏出を確認した第（ｎ−１）番目の群における多数本の前記伝熱管を複数の第ｎ（ｎ：自然数）番目の群毎にまとめて前記第１または第２検出ガスを供給し、
漏出を検出した前記群に連なる前記下位の群の前記伝熱管における前記外管と前記内管の隙間へ前記第１または第２検出ガスを供給して、破損して前記第１または第２検出ガスが漏出した前記伝熱管を探索することを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器の伝熱管破損検出方法。
【請求項１４】
前記第１検出ガスがＨｅガスであり、第２検出ガスが、Ｈｅガスの同位体であって、中性子を吸収可能なＨｅ３ガスであることを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器の伝熱管破損検出方法。
【請求項１５】
前記熱交換器が高速増殖炉の蒸気発生器であり、第１流体が液体金属ナトリウムであり、第２流体が水であることを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器の伝熱管破損検出方法。
【請求項１】
多数本の伝熱管のそれぞれが外管と内管からなる２重伝熱管であり、前記外管の外側を流れる第１流体と、前記内管の内側を流れる第２流体との間で熱交換を行なう熱交換器であって、
前記伝熱管の破損の有無を確認するために、前記外管と前記内管の隙間を流れる第１検出ガスが、前記伝熱管の破損箇所から漏出したことを検出するガス漏出検出器と、
前記伝熱管の前記破損箇所を特定するために、前記伝熱管を挟んで対向配置された中性子発生装置と中性子検出イメージセンサとを有し、
前記中性子発生装置から放出された中性子が、前記外管と前記内管の隙間を流れて前記破損箇所から漏出した第２検出ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を前記中性子検出イメージセンサが２次元画像として検出することを特徴とする熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項２】
多数本の伝熱管におけるそれぞれの外管と内管の隙間へ第１または第２検出ガスを供給するガス供給ラインは、
多数本の前記伝熱管を複数の第１番目の群毎にまとめて前記第１または第２検出ガスを供給し、それぞれに流量調整弁を備えた複数の第１番目のガス供給管と、
前記第１番目の各群における多数本の前記伝熱管を複数の第２番目の群毎にまとめて前記第１または第２検出ガスを供給し、それぞれに流量調整弁を備えた複数の第２番目のガス供給管と、
以下同様に、第（ｎ−１）番目の各群における多数本の前記伝熱管を複数の第ｎ（ｎ：自然数）番目の群毎にまとめて前記第１または第２検出ガスを供給し、それぞれに流量調整弁を備えた複数の第ｎ番目のガス供給管とを有し、
このようなツリー構造の第１番目から第ｎ番目までの前記ガス供給管の前記流量調整弁をガス漏出検出器の信号に連動させて操作して、漏出を検出した前記群に連なる前記下位の群の前記伝熱管における前記外管と前記内管の隙間へ前記第１または第２検出ガスを供給し、破損して前記第１または第２検出ガスが漏出した前記伝熱管を探索するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項３】
前記伝熱管の外管と内管の隙間に、放射線を放出する第２検出ガスが流れ、
ガス漏出検出器は、前記外管と前記内管の破損箇所から漏出した前記第２検出ガスからの放射線を検出する放射線検出部を備え、この放射線の検出により、漏出した前記第２検出ガスの濃度を検出するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項４】
前記伝熱管の外管と内管の隙間に、中性子を吸収する第２検出ガスが流れ、
ガス漏出検出器は、中性子源と中性子検出部を備え、前記中性子源から放出された中性子が前記第２検出ガスにより吸収されたときの残りの中性子を前記中性子検出部が検出することで、漏出した前記第２検出ガスの濃度を検出するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項５】
前記伝熱管の外管と内管の隙間に、第１検出ガスから第２検出ガスをパルス状に切り換えて流し、このときの切換時点からガス漏出検出器により第２検出ガスが検出される時点までの時間を、予め求めた校正値と比較することで、前記第２検出ガスが漏出した前記伝熱管の破損箇所の概略位置を求めるよう構成されたことを特徴とする請求項３または４に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項６】
前記中性子検出イメージセンサが、高感度で撮影時間の短い中性子検出用イメージインテンシファイアであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項７】
前記伝熱管の外管と内管の隙間に第２検出ガスを流す前に得られた中性子検出イメージセンサによる２次元画像を基準画像とし、前記外管と前記内管の隙間に前記第２検出ガスを流したときに得られた前記中性子検出イメージセンサによる２次元画像に対して前記基準画像との差分処理を行い、前記第２検出ガスを流したときの変化のみを表示可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項８】
前記中性子発生装置と中性子検出イメージセンサは駆動装置により、熱交換器の水平方向と、前記熱交換器の鉛直方向と、前記熱交換器の水平断面における回転方向との少なくとも１方向に移動可能に設けられて、前記熱交換器の伝熱管における破損箇所に対応する位置に位置づけられるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項９】
前記駆動装置は、中性子検出イメージセンサにより検出された２次元画像による画像判定に連動して中性子発生装置及び前記中性子検出イメージセンサを移動させるよう構成されたことを特徴とする請求項８に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項１０】
前記第１検出ガスがＨｅガスであり、第２検出ガスが、Ｈｅガスの同位体であって、放射線としてのベータ線を放出し、且つ中性子を吸収可能なＨｅ３ガスであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項１１】
前記熱交換器が高速増殖炉の蒸気発生器であり、第１流体が液体金属ナトリウムであり、第２流体が水であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管破損検出装置。
【請求項１２】
多数本の伝熱管のそれぞれが外管と内管からなる２重伝熱管であり、前記外管の外側を流れる第１流体と、前記内管の内側を流れる第２流体との間で熱交換を行なう熱交換器であって、
前記外管と前記内管の隙間を流れる第１検出ガスが、前記伝熱管の破損箇所から漏出したことをガス漏出検出器が検出することで、前記伝熱管の破損の有無を確認し、
前記伝熱管に破損があった場合に、前記中性子発生装置から放出された中性子が、前記外管と前記内管の隙間を流れて前記破損箇所から漏出した第２検出ガスにより吸収され、そのときの中性子の影を、前記中性子発生装置と前記伝熱管を挟んで対向配置された中性子検出イメージセンサが２次元画像として検出することで、前記伝熱管の前記破損箇所を特定することを特徴とする熱交換器の伝熱管破損検出方法。
【請求項１３】
多数本の伝熱管におけるそれぞれの外管と内管の隙間へ第１または第２検出ガスを供給する際に、
多数本の前記伝熱管を複数の第１番目の群毎にまとめて前記第１または第２検出ガスを供給し、
漏出を確認した前記第１番目の群における多数本の前記伝熱管を複数の第２番目の群毎にまとめて前記第１または第２検出ガスを供給し、
以下同様に、漏出を確認した第（ｎ−１）番目の群における多数本の前記伝熱管を複数の第ｎ（ｎ：自然数）番目の群毎にまとめて前記第１または第２検出ガスを供給し、
漏出を検出した前記群に連なる前記下位の群の前記伝熱管における前記外管と前記内管の隙間へ前記第１または第２検出ガスを供給して、破損して前記第１または第２検出ガスが漏出した前記伝熱管を探索することを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器の伝熱管破損検出方法。
【請求項１４】
前記第１検出ガスがＨｅガスであり、第２検出ガスが、Ｈｅガスの同位体であって、中性子を吸収可能なＨｅ３ガスであることを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器の伝熱管破損検出方法。
【請求項１５】
前記熱交換器が高速増殖炉の蒸気発生器であり、第１流体が液体金属ナトリウムであり、第２流体が水であることを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器の伝熱管破損検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−７８４５９（Ｐ２０１０−７８４５９Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４７１４３（Ｐ２００８−２４７１４３）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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