New small sodium leak detection system, 2; An Experiment of moving fluid ionization detector and laser leak detector in fast breeder reactor Monju

新しい微小ナトリウム漏えい検出システム,2; 高速増殖炉「もんじゅ」における動流体イオン検出器及びレーザリーク検出器の機能確認試験

岡崎 幸基*; 内藤 晋*; 中山 邦彦*; 牧野 俊一郎*; 重山 武蔵*; 桑子 彰*; 泉 幹雄*; 伊藤 潤*; 岡田 久*; 武藤 啓太郎 

Okazaki, Koki*; Naito, Susumu*; Nakayama, Kunihiko*; Makino, Shunichiro*; Shigeyama, Musashi*; Kuwako, Akira*; Izumi, Mikio*; Ito, Jun*; Okada, Hisashi*; Muto, Keitaro

高速増殖炉(FBR)においては、微小なNa漏えいを確実に検知することが安全上、重要である。冷却配管から漏えいしたNaは雰囲気中の酸素等と反応してNaエアロゾルを形成する。もんじゅの2次冷却系では、冷却配管の周辺の空気を吸引して放射線イオン化式検出器(RID)へ導入し、RIDがエアロゾルを検出した場合は、エアロゾルの化学分析と現場の目視確認により、Na漏えいを判断する運用が行われている。ただし、RIDは信号強度が温度に強く依存し、また、煙,揮発性物質等のNaを含まないエアロゾルも検出するため、誤警報防止の観点から改良が求められている。このため、動流体イオン検出器(MID)とレーザリーク検出器(LLD)の開発を進めている。MIDは信号強度の温度依存性を低減可能であり、LLDはレーザ誘起ブレークダウン分析法によりエアロゾル中のNa原子を検出できる。実プラント環境下での性能を検証するため、もんじゅの2次冷却系にMID及びLLDを設置してフィールド試験を実施した。この試験では、実際のサンプリングラインを用いて2次冷却系配管の周辺の空気をMID及びLLDで測定するとともに、上記雰囲気中の海塩(NaCl)由来のNa濃度をイオンクロマトグラフィー法で測定した。本試験の結果、MIDとLLDのバックグラウンド信号は低く安定していること、さらに、雰囲気中の海塩由来のNa濃度は、微小漏えい時のNa濃度に比べて3桁低いことが確認され、適用性に十分な見通しが得られた。

In fast breeder reactor (FBR), it is important to detect a small sodium leak surely for safety. As the coolant sodium used in FBR is low pressure, a small leak occurs from a crack before a pipe breaks, therefore it is possible to detect a sodium leak so as to shutdown a reactor before a pipe completely breaks. The sodium leaking from piping of cooling system reacts with oxygen etc. including with the ambient gas to form aerosols. In the second coolant system of the prototype liquid metal FBR Monju, the ambient air around piping is drawn into radiative ionization detector (RID). When sodium aerosols are detected by RID, chemical analysis of aerosols and the viewing of the leak point are carried out, then sodium leak is confirmed. As the signal of RID depends on temperature strongly and RID detects the aerosols which do not include sodium, the improvements of RID are demanded for reliability. Moving fluid ionization detector (MID) and laser leak detector (LLD) have been developed to improve these points. MID can reduce the dependence for temperature of the signal strength, and LLD can detect sodium atoms which are included in aerosols by means of laser-induced breakdown spectroscopy. An experiment was carried out for validating sodium leak detection system with MID and LLD under real environment installed in the second coolant system of Monju. In the experiments, sodium was not leaked, and ambient air around piping of the secondary coolant system was introduced through actual sampling line and measured by MID and LLD. In addition a sodium level in the ambient air was measured by means of ion chromatography. The experiment showed that the background signals of MID and LLD were stable and low and that the sodium level due to the background of salinity (NaCl) contained in the ambient air was lower than three orders of magnitude than the sodium level for small sodium leak. The plant applicability of MID and RID was validated by this experiment.