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技術 オンライン型サンプル分析装置の前処理装置及びオンライン型サンプル分析装置の前処理装置の制御方法

出願人 東芝プラントシステム株式会社
発明者 大津純
出願日 2010年8月27日 (10年2ヶ月経過) 出願番号 2010-190954
公開日 2012年3月8日 (8年8ヶ月経過) 公開番号 2012-047633
状態 特許登録済
技術分野 特有な方法による材料の調査、分析 クロマトグラフィによる材料の調査、分析
主要キーワード 分離捕捉 フィルタ交換作業 プロセス配管 追出し 補助フィルタ オンライン型 六方弁 気泡抜き
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2012年3月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

課題

連続運転を止めることなく、気泡クラッドを効率的に排出することが可能となり、放射性のクラッドをため込むことがないオンライン型サンプル分析装置前処理装置及びオンライン型サンプル分析装置の前処理装置の制御方法を提供する。

解決手段

光センサと、電磁石と、超音波発生装置と、第1の切換弁と、第2の切換弁と、第1のポンプと、第2のポンプと、制御部と、を備え、制御部は、気泡を追出し、クラッドを排出するとき、濃縮カラムを介する第2のサンプル水流路遮断し、脱塩水を逆流させる第1のサンプル水流路を形成するように第1の切換弁と、第2の切換弁と、を切り替え、電磁石を停止させ、超音波発生装置を動作させる。

概要

背景

例えば原子力発電所火力発電所においては系統水分析を連続的に自動分析するオンライン型サンプル分析装置が使用される。

概要

連続運転を止めることなく、気泡クラッドを効率的に排出することが可能となり、放射性のクラッドをため込むことがないオンライン型サンプル分析装置の前処理装置及びオンライン型サンプル分析装置の前処理装置の制御方法を提供する。光センサと、電磁石と、超音波発生装置と、第1の切換弁と、第2の切換弁と、第1のポンプと、第2のポンプと、制御部と、を備え、制御部は、気泡を追出し、クラッドを排出するとき、濃縮カラムを介する第2のサンプル水流路遮断し、脱塩水を逆流させる第1のサンプル水流路を形成するように第1の切換弁と、第2の切換弁と、を切り替え、電磁石を停止させ、超音波発生装置を動作させる。

目的

本発明の一実施形態は、サンプル水導通する第1のサンプル水流路と、第1のサンプル水流路に接続する第1の切換弁と、第1の切換弁に接続する脱塩水供給装置と、第1の切換弁に接続する第1のポンプと、第1のポンプと第1の切換弁に接続する第2の切換弁と、第2の切換弁に接続する濃縮カラムと、第2の切換弁に接続する第2のポンプと、サンプ濃縮時に濃縮カラムにサンプル水が導通するように第1の切換弁と第2の切換弁とを制御し、洗浄時に濃縮カラムを遮断し、脱塩水供給装置から脱塩水を逆流させるように第1の切換弁と第2の切換弁とを制御する制御部と、を備えるオンライン型サンプル分析装置の前処理装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

サンプル水導通する第1のサンプル水流路と、前記第1のサンプル水流路に接続する第1の切換弁と、前記第1の切換弁に接続する脱塩水供給装置と、前記第1の切換弁に接続する第1のポンプと、前記第1のポンプと前記第1の切換弁に接続する第2の切換弁と、前記第2の切換弁に接続する濃縮カラムと、前記第2の切換弁に接続する第2のポンプと、サンプ濃縮時に前記濃縮カラムに前記サンプル水が導通するように前記第1の切換弁と前記第2の切換弁とを制御し、洗浄時に前記濃縮カラムを遮断し、前記脱塩水供給装置から脱塩水を逆流させるように前記第1の切換弁と前記第2の切換弁とを制御する制御部と、を備えるオンライン型サンプル分析装置前処理装置

請求項2

前記第1の切換弁の前記第1のサンプル水流路上流に設けられる電磁石及び超音波発生装置をさらに備え、前記制御部は、サンプル濃縮時に、前記電磁石を作動させるとともに前記超音波発生装置を停止させ、前記濃縮カラムに前記サンプル水が導通するように前記第1の切換弁と前記第2の切換弁とを制御し、洗浄時に前記電磁石を停止させるとともに前記超音波発生装置を作動させ、前記濃縮カラムを遮断し、前記脱塩水供給装置から前記脱塩水を逆流させるように前記第1の切換弁と前記第2の切換弁とを制御することを特徴とする請求項1記載のオンライン型サンプル分析装置の前処理装置。

請求項3

前記第1の切換弁の前記第1のサンプル水流路上流に設けられ、気泡捕捉するエアトラップと、前記エアトラップに設けられ、気泡の有無を検知する光センサと、をさらに備え、前記制御部は、前記光センサの出力に基づいてエアトラップ内に気泡が捕捉されたと判定した場合、前記濃縮カラムを遮断し、前記脱塩水供給装置から前記脱塩水を逆流させるように前記第1の切換弁と前記第2の切換弁とを制御することを特徴とする請求項1記載のオンライン型サンプル分析装置の前処理装置。

請求項4

前記第1の切換弁の前記第1のサンプル水流路上流に設けられ、気泡を捕捉するエアトラップと、前記エアトラップに設けられ、気泡の有無を検知する光センサと、をさらに備え、前記制御部は、前記光センサの出力に基づいてエアトラップ内に気泡が捕捉されたと判定した場合、前記電磁石を停止させるとともに前記超音波発生装置を作動させ、前記濃縮カラムを遮断し、前記脱塩水供給装置から前記脱塩水を逆流させるように前記第1の切換弁と前記第2の切換弁とを制御することを特徴とする請求項2記載のオンライン型サンプル分析装置の前処理装置。

請求項5

前記第1の切換弁及び前記第2の切換弁の少なくとも一方が六方弁であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のオンライン型サンプル分析装置の前処理装置。

請求項6

制御部が、サンプル濃縮時に、第1の切換弁と第2の切換弁とを経由して濃縮カラムにサンプル水が導通するように前記第1の切換弁と前記第2の切換弁とを制御し、洗浄時に、前記濃縮カラムを遮断し、第1の切換弁と第2の切換弁とを経由して前記脱塩水供給装置から前記脱塩水を逆流させるように前記第1の切換弁と前記第2の切換弁とを制御することを特徴とするオンライン型サンプル分析装置の前処理装置の制御方法

技術分野

0001

本発明の一実施形態はサンプルを連続的に自動分析するオンライン型サンプル分析装置前処理装置及びオンライン型サンプル分析装置の前処理装置の制御方法に関する。

背景技術

0002

例えば原子力発電所火力発電所においては系統水分析を連続的に自動分析するオンライン型サンプル分析装置が使用される。

先行技術

0003

特開2003−202331号公報

発明が解決しようとする課題

0004

サンプル分析装置イオンクロマトグラフの場合には、系統水中に含まれる気泡不溶解性の不純物はサンプル分析装置の分析機能にとって障害となる。

0005

具体的には、サンプル水の中に気泡が含まれていると定量サンプルポンプが送液不能となり、サンプル分析装置が停止する。サンプル分析装置を再起動するためには気泡抜きの作業が必要となり、自動連運転中断される。

0006

デガッサはサンプル中に溶解している溶存ガス飽和による発泡防止に対しては有効であるが、サンプル分析装置のプロセス配管及びサンプル分析装置に滞留して不定期に流れ込む気泡に対しては効果がない。

0007

また、BWR型原子力発電所の一次系の系統水には酸化鉄を主成分とする不溶解性の不純物が含まれている。このクラッドと呼ばれる不純物はCo60を含むため放射能を有する。

0008

BWR型原子力発電所の原子炉水用の従来のオンライン型イオンクロマトグラフの前処理装置はサンプリングラインフィルタを有し、このフィルタがクラッドを捕捉する。クラッドがフィルタに蓄積するとフィルタの放射能が高くなり、フィルタ交換作業時の作業員被曝が問題となっている。

課題を解決するための手段

0009

本発明の一実施形態は、サンプル水を導通する第1のサンプル水流路と、第1のサンプル水流路に接続する第1の切換弁と、第1の切換弁に接続する脱塩水供給装置と、第1の切換弁に接続する第1のポンプと、第1のポンプと第1の切換弁に接続する第2の切換弁と、第2の切換弁に接続する濃縮カラムと、第2の切換弁に接続する第2のポンプと、サンプル濃縮時に濃縮カラムにサンプル水が導通するように第1の切換弁と第2の切換弁とを制御し、洗浄時に濃縮カラムを遮断し、脱塩水供給装置から脱塩水を逆流させるように第1の切換弁と第2の切換弁とを制御する制御部と、を備えるオンライン型サンプル分析装置の前処理装置を提供する。

図面の簡単な説明

0010

前処理装置の構成を模式的に示した図である。
サンプル濃縮時の前処理装置の様子を示す図である。
洗浄、気泡追出しイオン分析開始時の前処理装置の様子を示す図である。
イオン分析、サンプル取込待機時の前処理装置の様子を示す図である。
エアトラップの構成を示す側面断面図である。
切換弁のポジションを模式的にあらわした図である。
前処理装置の構成を示すブロック図である。
制御部による各部位の制御方法を示す図である。

実施例

0011

以下、本発明の一実施形態のオンライン型サンプル分析装置の前処理装置(以下、前処理装置と呼ぶ。)を、図面を用いて詳細に説明する。

0012

(前処理装置の構成)
図1は、本実施形態の前処理装置の構成を模式的に示した図である。図1に示すように、前処理装置はサンプル水を導通する第1のサンプル水流路11と、気泡を補足するエアトラップ12と、エアトラップ12に設置される発光素子13A及び光センサ13Bと、エアトラップ12の第1のサンプル水流路11下流にコイルを描くコイル部11Aと、を備える。

0013

前処理装置はさらに、コイル部11Aに設けられる電磁石14及び超音波発生装置15と、コイル部11Aの第1のサンプル水流路11下流に設けられる補助フィルタ16と、補助フィルタ16の第1のサンプル水流路11下流に設けられる第1の切換弁31と、第1の切換弁31の第1のサンプル水流路11下流に設けられる第1のポンプ18と、脱塩水供給装置17と、を備える。

0014

前処理装置はさらに、第2のサンプル水流路21と、この第2のサンプル水流路に設けられる第2のポンプ22と、第2のポンプ22の第2のサンプル水流路21下流に設けられる第2の切換弁32と、第2の切換弁32の第2のサンプル水流路21下流に設けられる濃縮カラム23と、濃縮カラム23の第2の切換弁32を介した第2のサンプル水流路21下流に設けられる分離カラム24と、を備える。

0015

前処理装置はさらに、光センサ13Bからの出力を入力し、電磁石14、超音波発生装置15、第1の切換弁31、第2の切換弁32、及び第1のポンプ18の動作を制御する制御部を有する。

0016

第1の切換弁31及び第2の切換弁32は六方弁を用いることができる。六方弁は、反時計回りに[1]乃至[6]の6個の接続孔と、この6個の接続孔を一つ置きに接続する溝を有する。

0017

六方弁はポジション1では[1]と[2]、[3]と[4]、[5]と[6]の接続孔を導通し、他の組み合わせは導通させない。また、六方弁はポジション2では[2]と[3]、[4]と[5]、[6]と[1]の接続孔を導通し、他の組み合わせは導通させない。

0018

補助フィルタ16下流の第1のサンプル水流路11は第1の切換弁31の[1]の接続孔に接続される。第1のポンプ18に流入する第1のサンプル水流路11は第1の切換弁31の[2]の接続孔に接続される。脱塩水供給装置17は第1の切換弁31の[3]の接続孔に接続される。排水路は第1の切換弁31の[5]の接続孔に接続される。

0019

第1の切換弁31の[6]の接続孔は第2の切換弁32の[6]の接続孔に接続される。

0020

第1のポンプ18から流出する第1のサンプル水流路11は第2の切換弁32の[1]の接続孔に接続される。濃縮カラム23の一端は第2の切換弁32の[2]の接続孔に、他端は第2の切換弁32の[5]の接続孔に接続される。

0021

分離カラム24の流入側は第2の切換弁32の[3]の接続孔に接続される。第2のポンプ22から流出する第2のサンプル水流路21は第2の切換弁32の[4]の接続孔に接続される。

0022

(前処理装置の動作)
(クラッドの除去)
クラッドにはマグネタイト(Fe3O4)、マグヘマタイト(γ−Fe2O3)、ヘマタイト(α−Fe2O3)が含まれる。マグネタイト(Fe3O4)は92emu/g、マグヘマタイト(γ−Fe2O3)は74emu/g、ヘマタイト(α−Fe2O3)は0.4emu/gの磁力を有し、電磁石14の磁力に引き寄せられる。

0023

コイル部11Aをサンプル水が通過するとき、電磁石14は磁力によってクラッドをコイル部11Aの内壁に捕捉する。

0024

捕捉されたクラッドは、洗浄時に電磁石14がOFFされて磁力を停止され、超音波発生装置15がONされて発生された超音波によりコイル部11Aの内壁から剥離され、洗浄される。

0025

(サンプルブロー
図1は、サンプルブロー時の前処理装置の様子を示す図である。前処理装置の系統内の水をサンプル水によって置換するため、前処理装置は一定量送液する。

0026

この時、制御部は、電磁石14をONにして磁力を発生させ、超音波発生装置15をOFFにして超音波の発生を停止させる。制御部は第1の切換弁31をポジション1に、第2の切換弁32をポジション2に切り替える。制御部は第1のポンプ18と、第2のポンプ22を運転させる。

0027

第1のサンプル水流路11は第1の切換弁31、第2の切換弁32を経由して排水する。第1のサンプル水流路11は濃縮カラム23と遮断される。第2のサンプル水流路21は第1のサンプル水流路11と遮断される。

0028

サンプル水は、エアトラップ12、コイル部11A、補助フィルタ16、第1の切換弁31の[1]の接続孔、第1の切換弁31の[2]の接続孔、第1のポンプ18、第2の切換弁32の[1]の接続孔、第2の切換弁32の[6]の接続孔、第1の切換弁31の[6]の接続孔、第1の切換弁31の[5]の接続孔、を経て排水される。

0029

また、溶離液は第2のポンプ22、第2の切換弁32の[4]の接続孔、第2の切換弁32の[5]の接続孔、濃縮カラム23、第2の切換弁32の[2]の接続孔、第2の切換弁32の[3]の接続孔、を経て分離カラム24に達する。

0030

(サンプル濃縮)
図2は、サンプル濃縮時の前処理装置の様子を示す図である。前処理装置は規定量のサンプル水を濃縮カラム23に送液する。濃縮カラム23によりイオンが分離捕捉される。

0031

この時、制御部は、電磁石14をONにして磁力を発生させ、超音波発生装置15をOFFにして超音波の発生を停止させる。制御部は第1の切換弁31をポジション1に、第2の切換弁32をポジション1に切り替える。制御部は第1のポンプ18と、第2のポンプ22を運転させる。

0032

サンプル水は、エアトラップ12、コイル部11A、補助フィルタ16、第1の切換弁31の[1]の接続孔、第1の切換弁31の[2]の接続孔、第1のポンプ18、第2の切換弁32の[1]の接続孔、第2の切換弁32の[2]の接続孔、濃縮カラム23、第2の切換弁32の[5]の接続孔、第2の切換弁32の[6]の接続孔、第1の切換弁31の[6]の接続孔、第1の切換弁31の[5]の接続孔、を経て排水される。

0033

また、溶離液は第2のポンプ22、第2の切換弁32の[4]の接続孔、第2の切換弁32の[3]の接続孔、を経て分離カラム24に達する。第2のサンプル水流路21は濃縮カラム23と遮断される。

0034

(洗浄、気泡追出し、イオン分析開始)
図3は、洗浄、気泡追出し、イオン分析開始時の前処理装置の様子を示す図である。前処理装置は洗浄に必要な分量の脱塩水を逆送液し、気泡を追い出すとともにコイル部11Aを洗浄する。制御部は光センサ13Bの出力に基づいて気泡がエアトラップ12に捕捉されたと判定したとき、この気泡追出し動作を行う。

0035

この時、制御部は、電磁石14をOFFにして磁力を停止させ、超音波発生装置15をONにして超音波を発生させる。制御部は第1の切換弁31をポジション2に、第2の切換弁32をポジション2に切り替える。制御部は第1のポンプ18と、第2のポンプ22を運転させる。

0036

脱塩水は、脱塩水供給装置17、第1の切換弁31の[3]の接続孔、第1の切換弁31の[2]の接続孔、第1のポンプ18、第2の切換弁32の[1]の接続孔、第2の切換弁32の[6]の接続孔、第1の切換弁31の[6]の接続孔、第1の切換弁31の[1]の接続孔、補助フィルタ16、コイル部11A、エアトラップ12を経て排出される。脱塩水は第1のサンプル水流路11を逆流する。第1のサンプル水流路11は濃縮カラム23と遮断される。

0037

また、溶離液は第2のポンプ22、第2の切換弁32の[4]の接続孔、第2の切換弁32の[5]の接続孔、濃縮カラム23、第2の切換弁32の[2]の接続孔、第2の切換弁32の[3]の接続孔、を経て分離カラム24に達する。

0038

(イオン分析、サンプル取込待機)
図4は、イオン分析、サンプル取込待機時の前処理装置の様子を示す図である。前処理装置は次工程まで待機する。

0039

この時、制御部は、電磁石14をOFFにして磁力を停止させ、超音波発生装置15をOFFにして超音波の発生を停止させる。制御部は第1の切換弁31をポジション1に、第2の切換弁32をポジション2に切り替える。制御部は第1のポンプ18を停止させ、第2のポンプ22を運転させる。

0040

サンプル水は、エアトラップ12、コイル部11A、補助フィルタ16、第1の切換弁31の[1]の接続孔、第1の切換弁31の[2]の接続孔、第1のポンプ18、第2の切換弁32の[1]の接続孔、第2の切換弁32の[6]の接続孔、第1の切換弁31の[6]の接続孔、第1の切換弁31の[5]の接続孔、を経て排水される経路が形成されるが、第1のポンプ18が停止されているため、流水しない。

0041

また、溶離液は第2のポンプ22、第2の切換弁32の[4]の接続孔、第2の切換弁32の[5]の接続孔、濃縮カラム23、第2の切換弁32の[2]の接続孔、第2の切換弁32の[3]の接続孔、を経て分離カラム24に達する。

0042

(エアトラップ12の構成)
図5は、エアトラップ12の構成を示す側面断面図である。図5に示すように、エアトラップ12は第1のサンプル水流路11の内径よりも大きい内径を有する。エアトラップ12は流入孔12Aを上に、流出孔12Bを下に設置される。エアトラップ12は、ガラス樹脂などの透光性素材によって形成される。

0043

レーザー光等の光を発する発光素子13Aと光センサ13Bとはエアトラップ12を挟み、対向する位置に配置される。

0044

気泡がエアトラップ12に捕捉された場合、光センサ13Bの受光量が変化する。従って、制御部は光センサ13Bの出力に基づいて気泡が補足されたかを判定することが可能となる。

0045

(前処理装置の制御)
図6は、切換弁のポジションを模式的にあらわした図である。図6(A)はポジション1を、図6(B)はポジション2を示す。実線は導通を、破線は遮断を示す。

0046

図7は、前処理装置の構成を示すブロック図である。図7に示すように、前処理装置は、制御部であるCPU71を有する。CPU71は、ROM・RAMなどの記憶装置72と、光センサ13Bと、電磁石14と、超音波発生装置15と、第1の切換弁31と、第2の切換弁32と、第1のポンプ18と、第2のポンプ22と、に接続する。

0047

図8は、制御部による各部位の制御方法を示す図である。図8に示すように、制御部は電磁石14と、超音波発生装置15と、第1の切換弁31と、第2の切換弁32と、第1のポンプ18と、第2のポンプ22と、を制御する。

0048

(本実施形態の効果)
以上述べたように、本実施形態の前処理装置は、光センサ13Bと、電磁石14と、超音波発生装置15と、第1の切換弁31と、第2の切換弁32と、第1のポンプ18と、第2のポンプ22と、制御部と、を備え、制御部は、気泡を追出し、クラッドを排出するとき、濃縮カラム23を介する第2のサンプル水流路21を遮断し、脱塩水を逆流させる第1のサンプル水流路11を形成するように第1の切換弁31と、第2の切換弁32と、を切り替え、電磁石14を停止させ、超音波発生装置15を動作させる。

0049

従って、連続運転を止めることなく、気泡とクラッドを効率的に排出することが可能となるという効果がある。また、放射性のクラッドをため込むことがないため、作業員が被曝することがなくなるという効果がある。

0050

11:第1のサンプル水流路、
12:エアトラップ、
13B:光センサ、
14:電磁石、
15:超音波発生装置、
17:脱塩水供給装置、
18:第1のポンプ、
21:第2のサンプル水流路、
22:第2のポンプ、
31:第1の切換弁、
32:第2の切換弁。

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