PNC型ナトリウム中水素検出計の長期性能試験(リーク検出計開発試験 第2報)

Long-term endurance test of PNC Type in-sodium hydrogen meter; Studies of leak detector development on LMFBR's SG (2)

黒羽 光雄; 武田 邦雄; 飯塚 昇司; 佐々木 修一; 岡田 敏夫; 磯崎 三喜雄; 大後 美道; 佐藤 稔

Kuroha, Mitsuo; Takeda, Kunio; Iitsuka, Shoji; Sasaki, Shuichi; Okada, Toshio; Isozaki, Mikio; Daigo, Yoshimichi; Sato, Minoru

高速原型炉「もんじゅ」蒸気発生器の水漏洩検出計としてPNC型ナトリウム中水素検出計が開発された。この長期耐久性を確認するために、4基の水素計を大洗工学センタ内のナトリウム純度管理試験ループに1基、ナトリウム流動伝熱ループに2基および燃料ピン流動試験ループに1基を据付け、最高1万時間を目標にナトリウム実流試験を実施した。試験期間は1977年11月から1980年2月までであった。水素計は2号機MK-2タイプで、これは真空系が動的室と静的室とに分離されているが、フレッキシブルチユーブで両室を結合することも可能な構造のものである。本試験結果、次の成果を得た。(1)4基中2基が目標の1万時間以上を達成した。4基の積算時間の総計は約35,000時間であった。ナトリウム系およびニッケル膜には何の異常もなく、充分な耐久性を確認できたが、2基の真空系に計3回の空気漏洩を経験した。(2)ニッケル膜の水素透過率、およびイオンポンプ出力電流と水素圧力の関係に経時変化はほとんど生じなかった。(3)イオンポンプ排気速度が積算水素排気量の増加とともに低下した。この低下する傾向は水素計によって大きな差があり、2基は初期の200Torr・を排気する間の変化が著しかった。(4)較正曲線であるナトリウム中水素濃度とポンプ出力電流の関係が経時変化するのは、ポンプ排気速度の変化が主原因であることが判った。(5)ノイズの点で、ポンプ出力電流よりもヌードゲージ出力の方が水素検出計の信号として優れていた。

PNC type in-sodium hydrogen meters have been developed as leak detectors for LMFBR MONJU steam generators. In order to confirm the long-term reliability and the durability of the meters, the four meters were installed in three sodium loops at the O-arai Engineering Center, and they had been tested over a long time in flowing sodium. A period of the test was from oct. 1977 to Feb. 1980. They are called type II. The dynamic chamber of the vacuum system can separate from the static one, and be also connected with it using one flexible tube. Important findings from the test are; (1) The operating time of two meters exceeded 10,000 hours, and the total of all meters was about 35,000 hours. No trouble had been experienced in the sodium systems and the nickel membranes of them during the period, which had the good durability. Air leaks, however, occured three times in the two vacuum systems. (2) Any secular changes had hardly happened in the permeability of hydrogen through the nickel membrane and the relationship between ion pump current and hydrogen pressure. (3) The pumping speeds had decreased with increasing the amount of absorbed hydrogen. The decreasing rates differed among four ion pumps, and those of two pumps were considerably large at the beginning of absorbing hydrogen. (4) The calibration curves, which describe the relationship between hydrogen concentration in sodium and ion pump current, had changed with time. The largest cause was the decrement of the pumping speeds. (5) The UHV gauges were superior to the ion pumps from the point of the signal-to-noise ratio as the hydrogen sensor.