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JAEA-Testing
2014-003
ITER CSモデル・コイル試験装置
ヘリウム冷凍機システムの整備状況
Maintenance of Helium Refrigerator/Liquefier System
in ITER CS Model Coil Test Facility
海老澤 昇　木内 重巳　菊池 勝美　河野 勝己
礒野 高明
Noboru EBISAWA, Shigemi KIUCHI, Katsumi KIKUCHI, Katsumi KAWANO
and Takaaki ISONO
核融合研究開発部門
那珂核融合研究所
ITERプロジェクト部
Department of ITER Projec
Naka Fusion Institute
Sector of Fusion Research and Development
March 2015
Japan Atomic Energy Agency
日本原子力研究開発機構
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© Japan Atomic Energy Agency, 2015
JAEA-Testing 2014-003
ITER CS モデル・コイル試験装置
日本原子力研究開発機構
ヘリウム冷凍機システムの整備状況
核融合研究開発部門
那珂核融合研究所
ITER プロジェクト部
海老澤
昇、木内
重巳＊、菊池
勝美＊、河野
(2014 年 12 月 16 日
勝己、礒野
高明
受理)
ITER CS モデル・コイル試験装置は、直径 1.5m の空間に 13T の高磁場を発生する中心ソレ
ノイド(CS)モデルコイルを用いて核融合炉用超伝導導体の試験を行うための装置であり、大別
するとヘリウム冷凍機システム、直流電源システム、真空システム及び計測システムで構成さ
れる。
本報告は、上記ヘリウム冷凍機システムについて、2011 年 3 月に発生した東日本大震災(以
下「震災」という)から 2012 年 12 月に行われたヘリウム液化試験運転までの期間を対象に本
システムの整備状況についてまとめた。
本ヘリウム冷凍システムは、5kW の冷凍能力を有し、世界に類を見ない 1.0kg/sec の超臨界
ヘリウム循環システムを備えている。震災時は休止状態であったが、建屋が復旧した 2011 年 3
月末より、システムの点検を開始した。点検としては、外観目視点検、動力・制御盤の絶縁抵
抗測定、液体窒素貯槽や主ヘリウムバッファタンク等の屋外設備の不同沈下測定及び各機器の
気密漏洩試験を実施した。2012 年 4 月よりヘリウム冷凍機システムの運転再開に向けた整備
を開始し、主ヘリウム圧縮機の分解点検、タービン膨張機の常温動作試験及び低温循環ポンプ
の分解点検を実施した。これらの後、2012 年 12 月からヘリウム冷凍機システムの運転を再開
した。
今後、米国との二国間協定に基づき ITER 実機で使用される中心ソレノイドコイル(CS コイ
ル)及びトロイダル磁場コイル(TF コイル)用導体を用いた試験コイルを製作し、ITER CS モデ
ル・コイル試験装置に実装して性能評価試験をすることが計画されている。その他、インドと
の二国間協定に基づき ITER インドで製作する低温ヘリウム循環装置を本システムに接続し性
能評価試験を行う計画がある。
那珂核融合研究所：〒311-0193
茨城県那珂市向山 801-1
＊原子力エンジニアリング株式会社
JAEA-Testing 2014-003
Maintenance of Helium Refrigerator/Liquefier System
in ITER CS Model Coil Test Facility
Noboru EBISAWA, Shigemi KIUCHI*, Katsumi KIKUCHI*, Katsumi KAWANO
and Takaaki ISONO
Department of ITER Project, Naka Fusion Institute,
Sector of Fusion Research and Development
Japan Atomic Energy Agency
Naka-shi, Ibaraki-ken
(Received December 16, 2014)
Objective of the ITER CS Model Coil Test Facility is to evaluate a large scale
superconducting conductor for fusion using the Central Solenoid (CS) Model Coil, which
can generate a 13T magnetic field in the inner bore with a 1.5m diameter. The facility is
composed of a helium refrigerator / liquefier system, a DC power supply system, a vacuum
system and a data acquisition system.
This report describes that maintenance of the helium refrigerator / liquefier system since
the Great East Japan Earthquake in March 2011 until the first operation after the
earthquake in December 2012.
Refrigeration capacity of the system is 5 kW and the system includes cryogenic circulation
system of 1.0 kg/sec, which is largest in the world. This system was stopped at the
earthquake and check of the system started since March 2011 when the building was
recovered. Visual check, insulation resistance measurement of electric power and control
device, subsidence measurement of large tanks outside, and air tight test of each
components were performed. Maintenance for restart of operation started since April 2012.
Overhaul of main compressors, mechanical running test of turbines and overhaul of the
cryogenic circulator were carried out. After the maintenance, the system operation started
since December 2012.
Further plan of the facility is to evaluate the conductors used for ITER CS and Toroidal
Field (TF) Coils. In addition, Indian cold circulator will be tested using this facility.
Keywords: Helium Refrigerator, Helium Liquefier, Cryogenic System, ITER，CS Model Coil
* Nuclear Engineering Co., Ltd.
ii
JAEA-Testing 2014-003
目
次
1.
はじめに ------------------------------------------------------------------------------------------------ 1
2.
ヘリウム冷凍機システムの概要-------------------------------------------------------------------- 1
3.
ヘリウム冷凍機システムの運転-------------------------------------------------------------------- 2
3.1 ヘリウム精製運転---------------------------------------------------------------------------------- 2
3.1.1 部分精製運転---------------------------------------------------------------------------------- 2
3.1.2 精製移送運転---------------------------------------------------------------------------------- 2
3.2 ヘリウム液化運転--------------------------------------------------------------------------------- 2
3.3 コイル冷凍運転------------------------------------------------------------------------------------- 3
4.
ヘリウム冷凍機システムの震災後点検----------------------------------------------------------- 3
5.
ヘリウム冷凍機システムの運転再開に向けた整備-------------------------------------------- 4
6.
まとめ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------------ 5
Contents
1.
Introduction ------------------------------------------------------------------------------------------- 1
2.
Overview of the helium refrigerator / liquefier system ----------------------------------- 1
3.
Operation of the system ----------------------------------------------------------------------------2
3.1 Purification ------------------------------------------------------------------------------------------2
3.1.1 Purification of main line ------------------------------------------------------------------2
3.1.2 Purification of recovery line ------------------------------------------------------------- 2
3.2 Liquefaction -----------------------------------------------------------------------------------------2
3.3 Refrigeration ----------------------------------------------------------------------------------------3
4.
Check of the system after the earthquake---------------------------------------------------- 3
5.
Maintenance of the system for restart of operation --------------------------------------- 4
6.
Conclusion --------------------------------------------------------------------------------------------- 4
References --------------------------------------------------------------------------------------------------- 5
iii
JAEA-Testing 2014-003
表リスト
Table 1 ヘリウム冷凍機システム性能----------------------------------------------------------------------- 6
Table 2 ヘリウム冷凍機システム主要機器一覧----------------------------------------------------------- 9
Table 3 ヘリウム冷凍機システムの震災後点検状況---------------------------------------------------- 21
Table 4 ヘリウム冷凍機システムの運転再開に向けた整備状況------------------------------------- 24
図リスト
Fig.1 ITER CS モデル・コイル試験装置構成図-------------------------------- 6
Fig.2 ヘリウム冷凍機システム構成図------------------------------------------- 7
Fig.3 ヘリウム冷凍機システム主要機器---------------------------------------- 9
Fig.4 部分精製運転フローシート------------------------------------------------ 10
F i g . 5 部 分 精 製 運 転 フ ロ ー チ ャ ー ト - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11
Fig.6 精製移送運転フローシート---------------------------------------------- 12
Fig.7 精製移送運転フローチャート-------------------------------------------- 13
Fig.8 ヘリウム液化運転フローシート----------------------------------------- 14
Fig.9 ヘリウム液化運転フローチャート--------------------------------------- 15
Fig.10 コイル冷凍運転フローシート-------------------------------------------------------------- 18
Fig.11 震災による第一工学試験棟損傷状況 --------------------------------------------------- 19
Fig.12 震災後の設備補修及び点検例-------------------------------------------------------------- 20
Fig.13 5kW コールドボックス(CB30)ヘリウムリーク試験結果------------------------------ 29
Fig.14 低温ヘリウム循環ユニット(VCP)ヘリウムリーク試験結果--------------------------- 30
Fig.15 真空容器(CB50)気密漏洩試験結果------------------------------------------------------- 31
Fig.16 真空容器(CB50)ヘリウムリーク試験結果---------------------------------------------- 32
Fig.17 主ヘリウム圧縮機点検整備---------------------------------------------------------------- 33
Fig.18 ヘリウムタービン膨張機性能確認結果------------------------------------------------ 34
Fig.19 80K シールド配管真空リーク補修----------------------------------------------------- 35
Fig.20 低 温 ヘ リ ウ ム 排 気 ポ ン プ (P02 )及 び 低 温 循 環 ポ ン プ (P03 )分 解 点 検 ----------- 36
F i g.2 1 ク ー ル ダ ウ ン / 液 化 試 験 運 転 時 温 度 変 化 デ ー タ -- -- - -- -- - -- - -- - -- -- - -- - -- -- - -- - 3 7
iv
JAEA-Testing 2014-003
1. はじめに
ITER CS モデル・コイル試験装置 1)は、直径 1.5m の空間に 13T の高磁場を発生する中心ソレ
ノイド(CS)モデルコイルを用いて核融合炉用超伝導導体の試験を行うための装置であり、大別す
るとヘリウム冷凍機システム、直流電源システム、真空システム及び計測システムで構成される。
本装置の大きな特徴は大電流出力の直流電源と大型のヘリウム冷凍機システムを有することであ
り、特にヘリウム冷凍機システムでは 5kW の冷凍能力を有するヘリウム冷凍機に世界に類を見な
い最大 1.0kg/sec の超臨界ヘリウム(SHe)を循環できる超臨界ヘリウム循環システムを備えている。
Fig.1 に ITER CS モデル・コイル試験装置構成図を示す。
本報告は、上記ヘリウム冷凍機システムについて、2011 年 3 月に発生した東日本大震災(以下
「震災」という)から 2012 年 12 月に行われたヘリウム液化試験運転までの期間を対象に本システ
ムの整備状況についてまとめた。
2. ヘリウム冷凍機システムの概要
ヘリウム冷凍機システムは、ITER CS モデル・コイル試験装置の一部として、試験コイルを液
体ヘリウム温度まで冷却・冷凍するために用いられる。その機能は、試験コイルを室温から 10K 以
下までに冷却し、その後、4.5K 及び 0.6～1.0MPa の SHe を定格 600g/s で試験コイル及び試験
コイル支持構造物に供給し、コイル試験に必要な期間(数箇月)冷凍保持することと同時に CS モデ
ルコイルと試験コイルのそれぞれの電流リードに最大定格 300L/h の液体ヘリウムを供給するこ
とである。
Table1 にヘリウム冷凍機システム性能を示す。
本システムは、5kW(4.5K)の定格冷凍能力を有するヘリウム冷凍機を中心に真空容器内のコイ
ル系を SHe で強制循環冷却する SHe 循環システムと 20,000 L の液体ヘリウムタンク(LHe タン
ク)及びヘリウムガス回収・精製システムから構成される。
Fig.2 にヘリウム冷凍機システム構成図、Fig.3 にヘリウム冷凍機システム主要機器、及び Table
2 にヘリウム冷凍機システム主要機器一覧を示す。
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JAEA-Testing 2014-003
3. ヘリウム冷凍機システムの運転
ヘリウム冷凍機システムの運転は、ヘリウム液化運転とコイル冷凍運転の二つに大別される。
ヘリウム液化運転は、第一工学試験棟内で行う実験で使用する液体ヘリウムを供給するために液
体ヘリウム貯槽(R90)に液体ヘリウムを溜めることを目的に行うものである。一方、コイル冷凍運
転は、真空容器(CB50)内に実装された試験コイルを超伝導状態にして試験コイルに通電し各種実
験を行うための運転である。なお、これらの運転操作は分散型制御システム(Distributed Control
System, 以下「DCS」という)から行われる。
3.1 ヘリウム精製運転
系内のヘリウム精製運転は、以下に示す部分精製運転と精製移送運転とがある。
3.1.1
部分精製運転
主ヘリウム圧縮機(C11)を運転し主ヘリウムバッファタンク(B03)のヘリウムガスの一部
(400Nm3/h)をヘリウム精製器(CB12)に通し、ヘリウム精製器(CB12)入口のヘリウムガスが露
点－70℃以下、O2 濃度 1ppm 以下及びその他不純ガス 1ppm 以下になるまで精製を行う運転で
ある。
Fig.4 に部分精製運転フローシートを、Fig.5 に部分精製運転フローチャートを示す。
3.1.2
精製移送運転
主ヘリウム圧縮機(C11)とヘリウム回収圧縮機(C10)を運転し試験装置で使用された不純なヘ
リウムガスをヘリウム回収タンク(B10/B02)からヘリウム精製器(CB12)を通しヘリウムガスを
精製し主ヘリウムバッファタンク(B03)へ戻す運転である。
Fig.6 に精製移送運転フローシートを、Fig.7 に精製移送運転フローチャートを示す。
3.2 ヘリウム液化運転
ヘリウム精製器(CB12)及び主ヘリウム圧縮機(C11)を起動し 5kW コールドボックス(CB30)
内にヘリウムガスを圧送しその一部をヘリウム精製器(CB12)に通して部分精製運転を行い
5kW コールドボックス(CB30)のヘリウムガスが露点－70℃以下、O2 濃度 1ppm 以下及びその
他不純ガス 1ppm 以下であることを確認する。
主ヘリウム圧縮機(C11)から 5kW コールドボックス(CB30)に供給された常温の高圧ヘリウム
ガスは、コールドボックス(CB30)内の第 1、第 2 熱交換器(E31,E32)で液体窒素温度まで冷却
された後、吸着器(T31)により、不純物を吸着、除去し第 3 熱交換器(E33)でさらに冷却される。
冷却された低温の高圧ヘリウムガスの一部は、高圧段及び低圧段タービン膨張機(D31,D32)で、
ほぼ大気圧まで断熱膨張され寒冷を発生し、残りは、その寒冷により一連の熱交換器(E34～
E38)により順次冷却される。これらは第 1、第 2 膨張弁(JT1,JT2)により、ほぼ大気圧まで自由
膨張することにより液化し、液体ヘリウム貯槽(R90)に液体ヘリウムが貯液される。
Fig.8 にヘリウム液化運転フローシートを、
Fig.9 にヘリウム液化運転フローチャートを示す。
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JAEA-Testing 2014-003
3.3 コイル冷凍運転
5kWコールドボックス(CB30)の第8熱交換器(E38)から取り出される加圧状態で低温のヘリ
ウムガスの一部は、低温ヘリウム循環ユニット(VCP)に寒冷として供給する。低温ヘリウム循
環ユニット(VCP)は、真空容器(CB50)にSHeを循環供給し、真空容器(CB50)内に設置される試
験コイルで発生する熱の冷却を行う。
一方、5kWコールドボックス(CB30)の第７熱交換器(E37)出口ラインから取り出す少量の低
温で高圧のヘリウムガスは、真空容器(CB50)内のCSモデルコイル冷却ラインに圧力補給用とし
て用いられる。
液体ヘリウム貯槽(R90)に貯蔵された液体ヘリウムは、真空容器(CB50)に送られ電流リード
の冷却に用いる。
電流リード及び他の実験装置からの低圧ヘリウムガスは、戻りガス加温器(H01)経由でガスバ
ック(B01A/B)に一時回収された後、ヘリウム回収圧縮機(C10)により昇圧されてヘリウム回収
タンク(B10/B02)に貯えられ再使用される。ヘリウム回収タンク(B10/B02)に回収されたヘリウ
ムガスは、ヘリウム回収圧縮機(C10)によりヘリウム精製器(CB12)に送られ、そこで不純物を
除去された後にヘリウムガス循環系に供給される。5kWコールドボックス(CB30)、低温ヘリウ
ム循環ユニット(VCP)及び真空容器(CB50)に液体窒素貯槽(R60)から80Kシールドに冷却用と
して液体窒素が供給される。
Fig.10にコイル冷凍運転フローシートを示す。
4. ヘリウム冷凍機システムの震災後点検
震災発生当時は、液体窒素貯槽(CE49)と液体窒素ライン以外の高圧ガス製造設備は高圧ガス保
安法上の休止設備であり、ヘリウム冷凍機システムとしては、液体窒素貯槽(CE49)と付帯設備で
ある計装空気圧縮機(C80)並びに冷却水循環装置(CT70)のみ使用していた。震災直後は ITER CS
モデル・コイル試験装置が収納される第一工学試験棟大実験室の建屋構造物が大きく損傷しこれ
らは落下する危険があったため安全への配慮からこれらの区域への立入が禁止または制限されて
いる状態であった。
Fig.11に震災による第一工学試験棟損傷状況を示す。
震災後点検は、まず、設備の損傷及びガス漏れを重視した外観目視点検を行うこととした。こ
れは設備の損傷による危険性の確認と本ヘリウム冷凍機システムの使用ガスであるヘリウム及び
窒素は不活性ガスであることから爆発、燃焼の危険性は無いものの窒息性ガスであるため酸素欠
乏症の危険があるためである。また、配管及び機器からの微小なガス漏れ確認のため気密漏洩試
験を行うこととした。その他、塔槽類については沈下も懸念されるため不同沈下測定を行うこと
とした。
2011 年 3 月末より高圧ガス保安法に基づく日常点検を再開し、ヘリウム冷凍機システム全体の
点検を順次開始した。
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JAEA-Testing 2014-003
点検の結果、液体窒素貯槽(R60)及びヘリウム回収タンク(B10/B02)基礎の一部に損傷が見られ
た以外、ガス漏れも無く設備に大きな異常は見られなかった。また、液体窒素貯槽(R60,CE49)及
び主ヘリウムバッファタンク(B03)について不同沈下測定を行い直近の高圧ガス自主検査時の測
定データと比較し沈下していないことを確認した。配管及び機器については自圧による気密漏洩
試験を行い漏れが無いことを確認した。液体窒素貯槽(CE49) と液体窒素ラインは気密漏洩試験
後に窒素の供給を再開した。動力・制御盤については、外観目視点検と絶縁抵抗測定を行い回路
の健全性確認後に順次受電した。なお、付帯設備である計装空気圧縮機(C80)並びに冷却水循環装
置(CT70)についても試験運転後に連続運転を再開した。
Fig.12 に震災後の設備補修及び点検例を、Table 3 にヘリウム冷凍機システムの震災後点検状
況を示す。
5. ヘリウム冷凍機システムの運転再開に向けた整備
2012 年 4 月よりヘリウム冷凍機システムの運転再開に向け整備を開始した。主ヘリウム圧縮機
4 台の分解点検は 8 月から 10 月に掛けて、低温ヘリウム排気ポンプ及び低温ヘリウム循環ポンプ
の分解点検は 7 月から 12 月に掛けて、タービン膨張機の常温動作試験は 11 月に、制御弁及び圧
力等制御機器の点検は 5 月に実施し、その他の設備機器についても点検整備を実施した。2012 年
8 月末から高圧ガス保安法上の休止設備(液体窒素貯槽(CE49)と液体窒素ラインは休止設備外)の
運転再開に向けた高圧ガス自主検査を行い 2012 年 9 月に茨城県の保安検査を受検した。
その後、
ヘリウム冷凍機システムの試験運転を開始し、系内ヘリウムガスの精製運転を行って 5kW コール
ドボックス(CB30)並びに液体ヘリウム貯槽(R90)のクールダウン後、2012 年 12 月に液化試験運
転を行いヘリウム冷凍機システムの整備が完了した。
Table 4 及び Fig.13～Fig.21 にヘリウム冷凍機システムの運転再開に向けた整備状況を示す。
6. まとめ
ITER CS モデル・コイル試験装置のヘリウム冷凍機システムについて、2011 年 3 月末より震
災後点検を順次開始し 2012 年 4 月からは今後の運転再開に向けた整備を行った。2012 年 9 月に
高圧ガス保安法上の保安検査に合格し試験運転を開始して最終的に 2012 年 12 月にヘリウム液化
試験運転を行い本システムの健全性を確認することができた。
今後、米国との二国間協定に基づき ITER 実機で使用される中心ソレノイドコイル(CS コイル)
及びトロイダル磁場コイル(TF コイル)用導体を用いた試験コイルを製作し、ITER CS モデル・コ
イル試験装置に実装して性能評価試験をすることが計画されている。その他、インドとの二国間
協定に基づき ITER インドで製作する低温ヘリウム循環装置を本システムに接続し性能評価試験
を行う計画がある。
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JAEA-Testing 2014-003
参考文献
1) 加藤崇他：
“CS モデル・コイル試験装置”
，低温工学，Vol.30, No.1, 2001, pp.315-323.
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JAEA-Testing 2014-003
Bus Bars
Dischargeing
Resistor
1GJ,0.02-0.2Ω
Electric circuit system
DC P.S.
50kA-15V
Control
System
Current Lead
50kA,2pairs
Circuit Breaker
50kA-10kV
DC P.S.
30kA-12V
Circuit Breaker
70kA-1.5kV
DC P.S.
30kA-12V
Dischargeing
Resistor
Cryogenic System
Liquid Helium Tank
20,000 l
CL
Helium Refrigerator/
Liquefier
5kW at 4.5K or 800 l/h
CL
110MJ,0.01-0.1Ω
DC P.S.
10kA-12V
Vacuum System
LN2 thermal shield
vacuum pump system
Data analysis system
ADC (480ch)
Data analysis computer
Real-time monitor
Switching
Units
Fig.1 ITER CS モデル・コイル試験装置構成図
Table1 ヘリウム冷凍機システム性能
項
目
性 能
冷凍機能力
5kW
CS モデルコイルパルス通電時
3kW+380L/h
の冷凍液化負荷
液化能力
800L/h
超臨界(SHe)供給流量
1,000g/sec
超臨界(SHe)供給温度
3.8～5.0K
超臨界(SHe)供給圧力
0.6～1.0MPa
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JAEA-Testing 2014-003
主He圧縮機
EX1
EX2
内部
吸着器
ヘリウム精製回収装置
球形タンク
回収タンク
蒸発器
液体
窒素
ヘリウム精製器
回収圧縮機
ガスバック
EX3
EX5
EX6
EX7
1nd J-T
valve
低温排気
圧縮機
気液
分離機
低温循
環ポン
プ
電流リード
タービン
EX4
EX8
2nd J-T
valve
ヘリウム冷凍機
液体ヘリウム・バス
液体ヘリウム貯槽
低温ヘリウム循環装置
Fig.2 ヘリウム冷凍機システム構成図
--
CSモデルコイル真空容器
Fig.3 ヘリウム冷凍機システム主要機器
JAEA-Testing 2014-003
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JAEA-Testing 2014-003
Table2 ヘリウム冷凍機システム主要機器一覧
No
対象機器
機器番号
1
5kW コールドボックス
【CB30】
2
主ヘリウム圧縮機ユニット
【C11A～D】
3
活性炭吸着器ユニット
【U11B】
4
高性能油分離器ユニット
【U11A】
5
液体ヘリウム貯槽
【R90】
6
ヘリウム回収圧縮機
【C10】
7
ヘリウム精製器
【CB12】
8
低温ヘリウム循環ユニット
【VCP】
9
ヘリウム回収タンク
【B10/B02】
10
ガスバック
【B01A/B】
11
液体窒素貯槽
【R60】
12
5kW 冷凍機制御装置
【DCS システム】
13
冷却水循環装置
【CT70】
14
計装空気圧縮機
【C80】
15
主ヘリウムバッファタンク
【B03】
16
液体窒素貯槽
【CE49】
17
真空容器
【CB50】
18
電流リード
【CSCL1/2】
19
真空排気装置
【DP/MBP/RP】
--
- 10 -
圧縮機 1 台及び高圧段圧縮機 1 台の運転となる。
本運転において主ヘリウム圧縮機(C11)は低圧段
PC-C11X
Fig.4 部分精製運転フローシート
部分精製ラインを赤色で示す。
PCCB30B
JAEA-Testing 2014-003
JAEA-Testing 2014-003
部分精製運転
CB12精製器起動準備
C11主ﾍﾘｳﾑ圧縮機起動準備
(1)低圧段圧縮機の
選択
(2)起動前点検
(3)C11起動前点検
（ターニング等）
(4)タンク元弁類開
(1)使用塔への
LN2供給開始
(2)分析計起動準備
分析計運転
2JT液化運転OP
（1）起動準備
（2）系内均圧
（3）圧縮運転
使用塔LN2完了
No
Yes
起動完了
2JT液化運転OP
(4)精製器運転
精製器運転
状態
No
Yes
No
Yes
2JT液化運転OP
部分精製運転
CB12入口分析
管理基準値以下
管理基準値
O 2 計：5ppm以下
H 2O計：-65℃以下
テスラコイル：ピンク色
＜ガスクロ：5ppm以下＞
Yes
部分精製完了
Fig.5 部分精製運転フローチャート
- 11 -
No
( 主圧縮機ﾊﾞｯ
ﾌｧﾀﾝｸ)
Ｂ０３
PC-C11E
C11C
C11B
C11A
PC-B10E
- 12 -
高圧段圧縮機
C11D
Ｂ10
PC-B109-2
PC-C11X
C10
C10
(低圧段圧縮機)
(低圧段圧縮機)
Ｃ1０ 回収圧縮機
V-C10EC
KVT12
B9A
T12
LV- B
T12B
PV-C100
LN 2
ＣＢ12 精製器
KVT12
A9A
KVT11
A9A
KVT11
AEA
LVT12A
KV-
塔H12B9
B
KV-T120
A
塔
T11
A
KVH12A9
T12
A
KVT11AE
HC-CB12E
Fig.6 精製移送運転フローシート
Ｂ01B
( ガスバック)
Ｂ01A
(ﾍﾘｳﾑ回収ﾀﾝｸ)
Ｂ02
(ﾍﾘｳﾑ回収ﾀﾝｸ)
PC-B109-1
Ｃ11 主圧縮機
V-100d
PV-C11DE
( ガスバック)
低圧段圧縮機
V-100c
V-100b
V-100a
PC-C11B
KVT11
B9A
KVT11
BEA
T11
B
KVH11BE
ATM
CB30
( ｺｰﾙﾄﾞﾎﾞｯｸｽ)
（コールドボックス）
精製移送ラインを赤色で示す。
KV-VC12E VC12
ＧＢ
KVT11 MAB
-
ＨＣＣＢ30
ＥＡ
ATM
KVT11 MAA
FC-H129a
Ｖ-344
PC-CB30B
JAEA-Testing 2014-003
JAEA-Testing 2014-003
精製移送運転
CB12精製器起動準備
C11主ﾍﾘｳﾑ圧縮機起動準備
(1)低圧段圧縮機の
選択
(2)起動前点検
(3)C11起動前点検
（ターニング等）
(1)使用塔への
LN2供給開始
(2)分析計起動準備
(4)B03タンク元弁類開
分析計運転
2JT液化運転OP
（1）起動準備
（2）系内均圧
（3）圧縮運転
使用塔LN2完了
No
Yes
起動完了
2JT液化運転OP
(4)精製器運転
精製器運転
状態
No
Yes
No
Yes
2JT液化運転OP
精製移送運転
C10起動完了
C12出口分析
精製移送運転モード完了
Fig.7 精製移送運転フローチャート
- 13 -
C10回収圧縮機起動準備
(1)起動前点検
(2)B02,B10タンク元弁類開
JAEA-Testing 2014-003
ヘリウム精製器（CB12)
SV-CB30E
CB12
V-344
V-SVCB30E
V-374
V-272
SV-CB30X
『設計:0.11MPa』
E31
HC-E30EA
C11
大気
E32
LN2
加温器（H30)
HC-E32XA
E34
HC-D31B
HV-H30E
PC-D31E
E33
V-SV316
HC-E33EA
V-342
HCE31EA
TC-E32Xh
高圧段タービン
膨張機（D31)
HV-D31X
低温ヘリウム循環ユニット（VCP)
HC-E35EA
E35
HC-E38EA
VCP
VCP
HCE37XH
LC-R91U
E36
E37
HC-E38Ba
GHe　7.5-8.0KG
低圧段タービン
膨張機（D32)
HV-D32X
PC-JT1
E38
HC-E38XH
HC-D32E
HC-D32B
SV-H30X
主ヘリウム圧縮器（C11)
PC-CB30B
V-SVCB30X
R91U/R91
Sv:0.3KG
(0.5KG)
C11
HC-341
『設計:0.11MPa』
HC-H30X
SV=8.0KG
R90(戻り)
HV-D33X
PC-R90X
HC-D33E
R90(供給)
TC-JT2
液体ヘリウム貯槽
（R90)
HC-E38Bb
2JT液化運転OP
自動シーケンス制御動作弁
PC-JT1
HC-E38Ba
HC-E38Bb
HC-D32B
V-FIR90
ガスバック（GB)
GB
ヘリウム液化ラインを赤紫色で示す。
液体窒素冷却ラインを緑色で示す。
Fig.8 ヘリウム液化運転フローシート
- 14 -
- 15 -
SW2285
ZONE＞9
540sec
3
予冷バイパス制御変更
HC-E38Ba：72%（66.6%)
Yes
TI-E38X
PV＜BD（150K）
CB30液体窒素冷却開始
TC-E32Xh：30%
Yes
2JT液化運転OP
「操作完」
No
No
No
No
No
No
TMB312
900sec
(15min)
TIME- 2008
4:00
No
TIME
4:50
TIME- 2008
3:55
4
TMB312
900sec
Time UP
『設計:0.11MPa』
SV-H30X
LC-R91U
VCP
HCE31EA
HC-H30X
HV-H30E
HC-E30EA
GB
80%→
HC-E38Ba
HC-E35EA
HC-E33EA
HC-E32XA
手動ロック
『解除』
TC-JT2
PC-R90X
HC-E38XH
HCE37XH
V-FIR90
開→閉
R90(供給)
R90(戻り)
GHe　7.5-8.0KG
VCP
R91U/R91
Sv:0.3KG
(0.5KG)
DCSメッセージ
「R90接続待機中」
TIME
5:00
No
DCSメッセージ
「R90流量弁閉せよ」
・R90　V-FIR90：閉
・CB30　TC-JT2
・CB30　PC-R90X
手動ロック解除
R90接続待機
Yes
TI-E38X
PV＜BD（95K）
V-374
D33
C11
HC-D33E
2JT液化運転OP
自動シーケンス制御動作弁
PC-JT1
HC-E38Ba
HC-E38Bb
HC-D32B
HV-D33X
SV=8.0KG
PC-JT1
HV-D32X
HC-D32E
HV-D31X
PC-D31E
LN2
大気
SV-CB30X
『設計:0.11MPa』
V-272
TC-E32Xh
V-SVCB30X
CB12
液体窒素ラインを橙色で示す。
緑色で示す。
ム供給ラインを赤紫色、戻りラインを
主ヘリウム圧縮機(C11)からのヘリウ
99.9%
HC-E38Bb
E38
E37
E36
E35
E34
E33
E32
E31
PC-CB30B
C11
V-SV316
Fig.9 ヘリウム液化運転フローチャート(1/3)
Yes
2JT液化運転OP
「一時停止」解除
Yes
2JT液化運転OP
「一時停止」
Yes
2JT液化運転OP
「一時停止」解除
Yes
2JT液化運転OP
「一時停止」
＜注意＞
「液化運転」モードでは、以下に示
す3つの制御弁が順次設定値へ
移行するため、全体バランスの調
整が必要となる。
・PC-JT1：Sv8.0KG
・HC-H30X：100%
・HC-E38Ba：80%
・HC-E38Bb：99.9%
BD
BDSEQ02A
DT10
TIME- 2008
3:50
V-344
V-342
BD
BDSEQ02A
DT09
TIME- 2008
3:30
TIME
0:00
DCSメッセージ
「ヘリウムガス純度
確認せよ」
PC-JT1：Sv値
BDSEQ2A
DT05
液化運転
2JT液化運転OP
V-SVCB30E
SV-CB30E
HC-D31B
3
HC-E38EA
HC-341
HC-D32B
液化運転
JAEA-Testing 2014-003
※加圧ﾗｲﾝ
- 16 -
TIME
6:00
5
TMB324
300sec
Time UP
タービン正常起動
No
No
No
異常時（装置）の連絡
＜確認＞
SC-D31 500Hz以上　=>　HV-354：閉
1,100Hz以上 => HV-353：閉
SC-D32　500Hz以上　=>　HV-364：閉
1,100Hz以上 => HV-363：閉
＠D31/D32が1,100Hz以上となり　HV-353/363が閉となってから、
回転数が1,000Hz以下になった
場合、HV-353/363が開となる。
（回転数1,100Hz以下ではない）
2JT液化運転OP
「一時停止」
***浮上しない場合***
＜注意＞
ジャッキア ップ（HV356/366開）時
タービンが浮上することを確認する。
VI-D31：333→270μm
VI-D32：313→250μm
TIME
9:00
HC-E38Ba
→0%　<7,920sec（132min）>
TMB311
3600sec
Time UP
HC-E38Ba　徐々閉遅 延TM
R90(供給)
R90(戻り)
PC-R90X
E35
Fig.9 ヘリウム液化運転フローチャート(2/3)
DCSメッセージ
「タービン起動待機 中」
No
DCSメッセージ
「R90ｵｼｭﾚｰｼｮﾝ弁閉」
タービン運転モード　準備
(1)　タービン軸受ガス供給開閉
(2)　タービン系統均圧
TMB321
(3)　HV-356/366閉遅延TM
TMB323：120sec
(4)　HC-D32E　徐々開　→46%
(5)　タービン起動遅延TM
TMB325：30sec
(6)　PC-D31E電磁弁開
(7)　PC-D31E開遅延TM
TMB322:5sec
タービン運転
(8)　PC-D31E：0.1%開
Yes
TI-E38X
PV＜BD（82K）
TC-JT2
(1)0%→5%　<60sec>
(2)5%→5%　<60sec>
(3)5%→16%　<180sec>
BD
BDSEQ02A
DT11（80K)
DT13(80K)
TIME- 2008
4:20
R90接続モード
PC-R90X
0%→100%　<50sec>
HC-D31B
HC-D32B
4
HV-D32X
46%
HC-D32E
HV-368
HV-D31X
PC-D31E
TC-JT2
80%→
HC-E38Ba
HV-365
HV-364
HV-366
HV-363
HV-354
HV-355
HV-353
HV-356
99.9%
HC-E38Bb
E38
E37
HV-D33X
D33
SV=8.0KG
PC-JT1
HC-D33E
JAEA-Testing 2014-003
E35
HC-D31B
HC-D32B
HV-D32X
46%
HC-D32E
HV-368
HV-D31X
PC-D31E
HV-355
HV-365
- 17 6
13.0KG
PC-D31E
4.2KG
5.5KG
6.5KG
7.5KG
8.4KG
8.9KG
10KG
11.4KG
TIME
10:30
TIME- 2008
9:00
TMB317
30min
HC-E38BB　徐々 閉
PC-D31E
PV ≧ BD
No
液化 運転完 了
液化 定常運 転中
No
No
SW1327：OFF
HC-E38BB
99.9%→5.0%<40min>
BD
BDSEQ02D
DT14(12.5KG)
TC-J T2
16%→25.1%　<3,240sec（54min）>
TC-JT2
ZONE ＞ 5
TC-JT2　徐々 開（SW2273)
＜＜注意＞＞
●C AS→AU T制御への移行の場合、PV=SVで ある。
●AU T→C AS制御への移行の場合（ 自動シ－ケンスでな い場合 ）、PV＝ＳＶでない。
ので、PV値に合わせ たSV値にして から変更する。
※※MAN→AU TもAU T→CASと同じで ある。
No
No
No
Fig.9 ヘリウム液化運転フローチャート(3/3)
PC-D31E：C AS→AU T制御に切
替え て、Sv値を少し下げる。　（例）　PC-D31E　10.5KG　C AS制御
SC-D32　1,505Hz
=>　PC-D31E　CAS→AU T
=>　PC-D31E　Sv：10.5KG→9.5KG
で状態を確認する。
＜注意＞
タービ ン膨張 機が定格 状態以 前に膨
張比、回転 数が以下の数値に到達した
場合は過冷 却の状態で ある。
PRI-D31（膨張 比）：2.0
SC-D31：1,400Hz
SC-D32：1,500Hz
TI-D31EB
90K以上
75K
73.5K
70K
65K
60K
52.5K
50K
48K
PC-D31E:C AS制御
SC-D31：CAS制御
SC-D32：CAS制御
HC-D32E：AU T制御（46%)　タービ ンC AS制御モード
TMB326
1800sec
TI-D31EB/D32EB
BD1 < PV < BD2
タービ ンC AS制御モード条件
タービ ン準備 完了FL　ON
SW2320
PC-D31E
PV>BD
タービ ン固定 圧力制 御モード
BD1:DT05/DT07
BD2:DT06/DT08
BDSEQ02C:DT05(80K)
:DT07(80K)
BDSEQ02D:DT06(100K)
:DT08(100K
TIME- 2008
5:00
BD
BDSEQ02B
DT14
(4.2KG)
●冷凍 機戻り寒冷が多い場合（液体ヘリウムの蒸発ガス
等によりバ ランスがとれた状態からアン バランスとなる）
●タービ ンの能力　＞　冷凍 機循環 流量
タービ ンだけが空回りしているような状態
＜＜過冷 却の条件＞＞
HV-364
HV-366
HV-363
HV-354
HV-356
HV-353
5
No
R90液位 上昇
(2008/1　11:45）
（過去のデータ　12:40)
TC-JT2　25.1%→24.0%へ変更
液化 停止FL　ON
SW1327：OFF
No
BD
BDSEQ02E
DT10(13.0G)
PC-D31E　C AS→AU T制御
PC-D31E
SV ≧ BD
6
TIME
9:00
TIME- 2008
7:55
JAEA-Testing 2014-003
P03
Gas_bag
CB50
PC-BT1X
※※
HC-CB30Ea
PC-R91
P02
HC-E38Ba
H C-E38X h
HC-E38Ea
H C-E37X h
HC-E35Ea
HC-E33Ea
H C-E32X a
R91
HXP1
HXP2
H C-E38Bb
E38
E37
E36
E35
E34
E33
E32
E31
HC-CB30B
R91U
P C-R91UR
PC-D33X
PC-D33E
PCD32B
PC-D32E
PCD31B
PC-D31E
TC-E32X h
D32
D31
R60
B01A,B
C10
R90
LC-R91U
LC-R91
A
SV-CS2
B
FC-STR2
FC-STR1
F IC
PC-CS3E
P IC
SVCS3
PC-CS2E
PIC
B
P C-CS1E
PIC
SV-CS1
F IC
FI
FI
FI
S C1
；バルブ開状態
FI
S C6
FI
CS V_P T_PISTRX
PI
PC-CS3X
PIC
PI
MCO_PT
FC-CS3
_17AO
PC-CS2X
PIC
FC-CS2
PC-CS1X
INA _FCT _ST R-IN
HC-SC3X
HCSC1X
H CS C6X
HC-17A18BX
HC-15A16BX
M CO_FCT_17AO
FI
M CO_FCT_15A
O
FI
M CO_FCT_11A
O
HC-11A12BX
FI
HC-SC4X
HC-7A8BX
HC-5A6BX
PIC
FC-CS1
H C-CB50X
CSCL1
HC-CB50a
CSCL2
CB30
縮機 3 台及び高圧段圧縮機 1 台の運転となる。
本運転において主ヘリウム圧縮機(C11)は低圧段圧
4K_Base
CSMC_STR_Top
FI
MCI_FCT_07AO
S C3
CSMC_STR_Low
HC-1･2ABX
M CI_FCT _05A
O
INSE RT COI L_STR
；バルブ閉状態
SCB_FCT _INI
INSERT COIL
INA _FCT _INI
SC2
17B,18A
17A,18B
15B,16A
15A,16B
FI
HC-SC5X
MCI_FCT_01AO
S C5
S C4
13A,13B,14A,14B
11B,12A
11A,12B
9A,9B,10A,10B
7B,8A
7A,8B
5B,6A
5A,6B
3A,3B,4A,4B
1A,1B,2A,2B
SCB_FCT_M N
I
SCB_FCT_IP I
FI
SCB_FCT_M II
FI
SCB_FCT_MPI
FI
F CS TR 3X
B
EVCS3
B
EVCS2
A
EV-CS1
Fig.10 コイル冷凍運転フローシート
HV-P01E
SV -CB40E
SV :15KG
FI
SV -CB40X
SV :15KG
HC-CB50Ea
VCP
CSV_ ※
FCT_ ※
CB40X
HC-CB50E
HV-P01X
PC-HXP1E
HC-R91U
R90
CS_C/L
B10+B02
液体ヘリウム貯槽（R90）
H-E38X
P C-JT 1
T31
AT
M
HC-CB50b
PC-CS1
LC-CS1N
CB12
LC-CS1P
HC-CS1
C11
R90
H V-E31Ea
HC-P02B
LC-CS2N
H V-H30E
P CR90X
P C-R91U
LC-CS2P
PC-CS2
H30
HC-CS2
- 18 PC-BT1E
HV-P01B
LC-CS3P
PC-CS3
LC-CS3N
HC-H30X
JAEA-Testing 2014-003
TC-JT 2
H C-P02
JAEA-Testing 2014-003
天井及び側面部空調ダクトの損傷、落下
空調ダクト損傷箇所の補修
空調ダクト補修後（2012 年 2 月）
シャッター補修後（2011 年 7 月）
シャッターの損傷
Fig.11
震災による第一工学試験棟損傷状況
- 19 -
JAEA-Testing 2014-003
基礎化粧モルタル部の損傷
液体窒素貯槽(R60)補修後
液体窒素貯槽(R60)
不同沈下測定
気密試験
液体窒素貯槽(CE49)
主ヘリウム圧縮機(C11)廻り配管
Fig.12
震災後の設備補修及び点検例
- 20 -
JAEA-Testing 2014-003
Table3
ヘリウム冷凍機システムの震災後点検状況(1/3)
実施年：2011 年
装置・機器名
項目
内容
高圧ガス製造設
3 月 23 日より高圧ガス保安法に基づく日常点検を
備の日常点検
実施
5kW コールドボ
外観目視点検
4 月 1 日に真空容器、基礎及び配管類の点検を実施
ックス
気密漏洩試験
4 月 11 日に発泡試験(自圧)を実施
外観目視点検
3 月 23 日に制御盤、圧縮機、基礎及び配管類の点
全般
【CB30】
主ヘリウム圧縮
ユニット
検を実施
【C11A～D】
気密漏洩試験
4 月 14 日～4 月 15 日に発泡試験(自圧)を実施
活性炭吸着器ユ
外観目視点検
3 月 23 日に吸着器及び配管類の点検を実施
ニット
気密漏洩試験
4 月 14 日～4 月 15 日に発泡試験(自圧)を実施
高性能油分離器
外観目視点検
3 月 23 日に油分離器及び配管類の点検を実施
ユニット
気密漏洩試験
4 月 14 日～4 月 15 日に発泡試験(自圧)を実施
液体ヘリウム貯
外観目視点検
4 月 1 日に貯槽、基礎及び配管類の点検を実施
槽
気密漏洩試験
4 月 11 日に発泡試験(自圧)を実施
外観目視点検
3 月 23 日に制御盤、圧縮機、基礎及び配管類の点
【U11B】
【U11A】
【R90】
ヘリウム回収圧
縮機
検を実施
【C10】
気密漏洩試験
4 月 14 日に発泡試験(自圧)を実施
ヘリウム精製器
外観目視点検
4 月 1 日に制御盤、精製器及び配管類の点検を実施
気密漏洩試験
4 月 14 日～4 月 15 日に発泡試験(自圧)を実施
低温ヘリウム循
外観目視点検
4 月 1 日に貯槽、基礎及び配管類の点検を実施
環ユニット
気密漏洩試験
4 月 11 日に発泡試験(自圧)を実施
外観目視点検
3 月 23 日にタンク、基礎及び配管類の点検を実施
【CB12】
【VCP】
ヘリウム回収タ
ンク
※基礎コンクリートの化粧モルタル部に損傷が発
【B10/B02】
見され 4 月 25 日に補修を実施
気密漏洩試験
4 月 14 日～4 月 15 日に発泡試験(自圧)を実施
ガスバック
外観目視点検
4 月 1 日にガスバック及び架台の点検を実施
【B01A/B】
気密漏洩試験
4 月 14 日～4 月 15 日に放置試験(自圧)を実施
- 21 -
JAEA-Testing 2014-003
Table3
ヘリウム冷凍機システムの震災後点検状況(2/3)
実施年：2011 年
装置・機器名
液体窒素貯槽
項目
外観目視点検
内容
3 月 23 日に貯槽、基礎及び配管類の点検を実施
※基礎コンクリートの化粧モルタル部に損傷が発
【R60】
見され 4 月 25 日に補修を実施
気密漏洩試験
4 月 5 日に発泡試験（自圧）を実施
不同沈下測定
4 月 8 日に実施
結果：自主検査結果と比較し沈下無く良好
5kW 冷凍機制
外観目視点検
4 月 1 日に制御盤及びオペレータステーションの点
御装置
検を実施
【DCS システ
4 月 1 日に表示状態の確認を実施
ム】
4 月 1 日に異音・異常振動の確認を実施
冷却水循環装
外観目視点検
置
3 月 23 日に制御盤、ポンプ、電動機、基礎及び配
管類の点検を実施
【CT70】
試験運転
4 月 6 日に実施
計装空気圧縮
外観目視点検
3 月 23 日に圧縮機、除湿機、油除分離器、基礎及
機
び配管類の点検を実施
気密漏洩試験
4 月 4 日に発泡試験(自圧)を実施
試験運転
4 月 4 日に実施
主ヘリウ主ヘ
外観目視点検
3 月 23 日に貯槽、基礎及び配管類の点検を実施
リウムガス貯
不同沈下測定
4 月 8 日に実施
【C80】
槽
結果：自主検査結果と比較し沈下無く良好
【B03】
気密漏洩試験
4 月 13 日に発泡試験(自圧)を実施
液体窒素貯槽
外観目視点検
3 月 23 日に貯槽、基礎及び配管類の点検を実施
【CE49】
気密漏洩試験
4 月 5 日に発泡試験（自圧）を実施
不同沈下測定
4 月 8 日に実施
結果：自主検査結果と比較し沈下無く良好
- 22 -
JAEA-Testing 2014-003
Table3
ヘリウム冷凍機システムの震災後点検状況(3/3)
実施年：2011 年
装置・機器名
真空容器
項目
外観目視点検
【CB50】
内容
4 月 8 日に真空容器、基礎及び配管類の点検
を実施
電流リード
外観目視点検
4 月 1 日にタンク及び配管類の点検を実施
【CSCL1/2】
気密漏洩試験
4 月 11 日に発泡試験を実施
真空排気装置
外観目視点検
4 月 1 日に制御盤、排気ポンプ、基礎及び配
【DP/MBP/RP】
管類の点検を実施
- 23 -
JAEA-Testing 2014-003
Table 4
ヘリウム冷凍機システムの運転再開に向けた整備状況(1/5)
実施年：2012 年
装置・機器名
全般
項目
電気保安点検
内容
4 月 13 日～5 月 9 日に各機器装置の絶縁抵抗
測定及び外観点検（損傷、熱変色、腐食、ゆ
るみ、回路表示）を実施
高圧ガス製造設備の
8 月 29 日～9 月 14 日に高圧ガス保安法に基
自主検査
づく検査を実施
高圧ガス製造設備の
9 月 28 日に高圧ガス保安法に基づく検査を
保安検査
受検
5kW コールドボ
真空排気装置性能確
4 月 12 日～4 月 17 日に性能確認運転を実施
ックス
認（DP,MBP,RP）
到達真空度の結果は以下のとおり
ポンプ側：8.0×10-5Pa
【CB30】
CB30 側：5.0×10-5Pa
ヘリウムリーク試験
4 月 18 日～4 月 23 日に実施
結果：リーク量 1.53×10-8Pam3/sec 以下で良
好
Fig.13 に試験結果を示す。
制御弁動作確認試験
5 月 11 日～5 月 28 日に開閉状態確認を実施
圧力・差圧伝送器較正
5 月 17 日～5 月 25 日に実施
試験
温度センサ断線チェ
6 月 27 日～7 月 11 日に実施
ック
タービン膨張機熱交
11 月 5 日～11 月 8 日に熱交換器の分解点検
換器点検整備
を実施
初期冷却
11 月 12 日～11 月 16 日に常温から 80K まで
の冷却を実施
タービン膨張機点検
11 月 27 日～11 月 29 日に系内ガス純度点検、
確認
常温動作試験及びインターロック試験を実施
Fig.18 にヘリウムタービン膨張機性能確認
結果を示す。
クールダウン/液化試
12 月 17 日～12 月 21 日に 80K から 4K まで
験運転
の冷却、液化運転を実施
- 24 -
JAEA-Testing 2014-003
Table 4
ヘリウム冷凍機システムの運転再開に向けた整備状況(2/5)
実施年：2012 年
装置・機器名
主ヘリウム圧縮
項目
電動機点検
機ユニット
【C11A～D】
内容
6 月 11 日～6 月 21 日に電気工作物保安規程
に定める点検を実施
試験運転
7 月 2 日に性能確認試験を実施
圧縮機点検整備
8 月 27 日～10 月 19 日に圧縮機本体分解点
検、油ポンプ分解点検、潤滑油性状分析、計
装点検、ガス・油冷却器水側開放点検及び試
験運転を実施
Fig.17 に点検整備の一部を示す。
液体ヘリウム貯
制御弁動作確認試験
5 月 11 日～5 月 28 日に実施
槽【R90】
圧力伝送器較正試験
5 月 17 日～5 月 25 日に実施
初期冷却
11 月 12 日～11 月 16 日に常温から 80K まで
の冷却を実施
クールダウン/液化試
12 月 17 日～12 月 21 日に 80K から 4K まで
験運転
の冷却、液溜めを実施
Fig.21 にクールダウ
ン及び液溜め結果を示す。
ヘリウム回収圧
制御弁動作確認試験
5 月 11 日～5 月 28 日に実施
縮機
電動機点検
6 月 11 日～6 月 21 日に電気工作物保安規程
【C10】
に定める点検を実施
回収圧縮機点検整備
9 月 12 日～11 月 20 日に低段及び高段電動機
交換、油ポンプ開放点検、油フィルタ開放点
検、潤滑油性状分析、計装点検及び試験運転
を実施
ヘリウム精製器
精製器点検整備
【CB12】
7 月 10 日～10 月 4 日に制御弁及び電磁弁の
点検を実施
再生工程確認試験（試
験運転）
10 月 16 日～10 月 18 日に全 13 工程の確認
性能確認運転
10 月 19 日に精製運転を実施
を実施
- 25 -
JAEA-Testing 2014-003
Table 4
ヘリウム冷凍機システムの運転再開に向けた整備状況(3/5)
実施年：2012 年
装置・機器名
項目
内容
低温ヘリウム循
真空排気装置性能確
4 月 12 日～4 月 20 日に実施
環ユニット
認（DP､RP）
到達真空度結果
ポンプ側：1.8×10-5Pa
【VCP】
VCP 側：6.6×10-5Pa
ヘリウムリーク試験
4 月 12 日～4 月 20 日に実施
結果：リーク量 3.7×10-9Pam3/sec 以下で良好
試験結果を Fig.14 に示す。
P/P 変換器動作試験
5 月 9 日～5 月 10 日に実施
制御弁動作確認試験
5 月 11 日～5 月 28 日に実施
圧力・差圧伝送器較正
5 月 17 日～5 月 25 日に実施
試験
温度センサ断線チェ
6 月 27 日～7 月 11 日に実施
ック
低温ヘリウム排気ポ
7 月 23 日～12 月 24 日に分解点検及び常温動
ンプ(P02)及び低温ヘ
作試験を実施
リウム循環ポンプ
Fig.20 に P02 及び P03 を示す。
(P03)分解点検
80K シールド配管真
7 月 31 日に 80K シールド配管のヘリウムリ
空リーク補修
ーク試験（スニファ法）でリークが発見され
12 月 5 日～12 月 14 日に補修を実施
補修後リーク量：1.68×10-9Pam3/sec 以下で
良好
ヘリウム回収タ
制御弁動作確認試験
ンク
【B10/B02】
Fig.19 に補修内容を示す。
5 月 11 日～5 月 28 日に制御弁動作確認試験
を実施
圧力伝送器較正試験
5 月 17 日～5 月 25 日に圧力伝送器較正試験
を実施
ガスバック
【B01A/B】
駆動部動作確認
5 月 7 日に機械的動作確認、駆動部へのグリ
ス塗布及びレベル計・LS 等点検を実施
- 26 -
JAEA-Testing 2014-003
Table 4
ヘリウム冷凍機システムの運転再開に向けた整備状況(4/5)
実施年：2012 年
装置・機器名
液体窒素貯槽
【R60】
項目
内容
制御弁動作確認試験
5 月 11 日～5 月 28 日に実施
圧力伝送器較正試験
5 月 17 日～5 月 25 日に実施
R60 液体窒素貯槽点
8 月 27 日～9 月 4 日に液面計、自動弁、加圧
検整備
弁動作試験及び貯槽外面補修塗装を実施
R60 液体窒素貯槽初
9 月 4 日に常温から 80K までの冷却を実施
期冷却
5kW 冷凍機制御
μXL ネスト盤
7 月 30 日～9 月 11 日に制御バルブ、圧力、
装置
温度等の指示値及び動作信号並びに警報信号
【 DCS シ ス テ
等の動作確認を実施
ム】
OPS 盤
7 月 30 日～9 月 11 日に制御バルブ、圧力、
温度等の指示値及び動作信号並びに警報信号
等の動作確認を実施
DCS システム点検整
7 月 30 日～9 月 11 日にモニタリングユニッ
備
ト点検整備、フィールドコントロールユニッ
ト点検整備及びオペレータステーション点検
整備を実施
冷却水循環装置
冷却塔貯槽内部清掃
【CT70】
5 月 1 日に水洗等による洗浄、Y 型ストレー
ナー及びタービン冷却水フィルター洗浄を実
施
冷却塔設備更新
9 月 13 日～10 月 10 日に既設冷却塔一式の更
新を実施
計装空気圧縮機
【C80】
油除分離器確認
5 月 31 日にフィルター等の点検清掃を実施
除湿器動作確認
5 月 31 日に A/B 塔の切替動作確認を実施
計装圧縮機整備
8 月 20 日～8 月 24 日に圧縮機本体の分解点
検及びバッファタンク内部点検を実施
主ヘリウムガス
圧力伝送器較正試験
5 月 17 日～5 月 25 日に実施
貯槽
【B03】
- 27 -
JAEA-Testing 2014-003
Table 4
ヘリウム冷凍機システムの運転再開に向けた整備状況(5/5)
実施年：2012 年
装置・機器名
液体窒素貯槽
項目
内容
圧力伝送器較正試験
5 月 17 日～5 月 25 日に実施
気密漏洩試験
4 月 25 日に CS モデルコイル、PF インサー
【CE49】
真空容器
【CB50】
トコイル及び支持構造物の気密漏洩試験を実
施
Fig.15 に気密漏洩試験結果を示す。
ヘリウムリーク試験
4 月 27 日～5 月 8 日に実施
（上胴 80K シールド
結果：リーク量：3.81×10-10Pam3/sec 以下で
部）
良好
制御弁動作確認試験
5 月 11 日～5 月 28 日に実施
P/P 変換器動作試験
5 月 9 日～5 月 10 日に実施
圧力・差圧伝送器較正
5 月 17 日～5 月 25 日に実施
試験結果を Fig.16 に示す。
試験
温度センサ断線チェ
6 月 27 日～7 月 11 日に実施
ック
制御弁動作確認試験
5 月 11 日～5 月 28 日に実施
真空排気装置
CB50 真 空 排 気 装 置
8 月 6 日～10 月 15 日に MBP 及び RP 分解
【DP/MBP/RP
点検整備
点検並びに DP 作動油交換を実施
CB50 真 空 排 気 装 置
8 月 22 日～8 月 23 日に DP,MBP,RP の冷却
冷却水配管洗浄
水配管内部について薬品洗浄を実施
点検校正
7 月 10 日～9 月 21 日に酸素濃度計及び露点
電流リード
【CSCL1/2】
ガス分析計
計点検校正を実施
- 28 -
JAEA-Testing 2014-003
ヘリウムリーク試験成績書
試験日：平成 24 年 4 月 18 日
対象機器：5kW コールドボックス(CB30)
試験方法：真空法
・上部、系統図のように TMP 排気ユニット背圧部にヘリウムリークディテクターを接
続して測定した。
・感度測定は、TMP 背圧側で RP との並列排気状態で実施している。
・計測機器名：ヘリウムリークディテクター アルバック製
HELIOT 2000
使用標準リーク：1.5X10-7Pam3/sec
標準リーク感度測定値: 1.45X10-10Pam3/s
最小読取感度: 1.0X10-11Pam3/sec
真空度
8.2X10-4
Pa
最小検出感度
1.53X10-8
Pam3/sec
<1.53X10-8
Pam3/sec
ヘリウムリーク量
試験結果：良好（漏れなし）
Fig.13
5kW コールドボックス(CB30)ヘリウムリーク試験結果
- 29 -
JAEA-Testing 2014-003
ヘリウムリーク試験成績書
試験日：平成 24 年 4 月 20 日
対象機器：低温ヘリウム循環ユニット (VCP)
試験方法：真空法
・上部、系統図のように TMP 排気ユニット背圧部にヘリウムリークディテクターを接
続して測定した。
・感度測定は、TMP 背圧側で RP との並列排気状態で実施している。
・計測機器名：ヘリウムリークディテクター
アルバック製
HELIOT 2000
真空度
1.2X10-5
Pa
最小検出感度
3.7X10-9
Pam3/sec
<3.7X10-9
Pam3/sec
ヘリウムリーク量
使用標準リーク：6.2X10-8Pam3/sec
試験結果：良好（漏れなし）
Fig.14
低温ヘリウム循環ユニット(VCP)ヘリウムリーク試験結果
- 30 -
JAEA-Testing 2014-003
真空容器(CB50)
気密漏洩試験時の DCS 画面
試験箇所
CS モデルコイル、PF インサートコイル及び支持構造物
試験条件
試験ガス：ヘリウム、試験圧力：1MPaG、保持時間：60 分
試験結果
良好：漏れ無し
Fig.15
真空容器(CB50)気密漏洩試験結果
- 31 -
JAEA-Testing 2014-003
ヘリウムリーク試験成績書
試験日：平成 24 年 5 月 2 日
対象機器：真空容器(CB50)
試験方法：真空法
マンホール
全体が Siで 覆
われている
送風機
圧力計
R.P
L/D
S L
He ボンベ
･80K シールドラインにヘリウムリークディテクターを接続し真空排気した。
･ヘリウムリーク試験は、真空容器上蓋内部にヘリウムガスを導入し配管等にガス吸引が無
いことを確認した。
・計測機器名：ヘリウムリークディテクター
アルバック製
HELIOT 2000
5.1X10-2
真空度
3.81X10-10
最小検出感度
ヘリウムリーク量
使用標準リーク：2.9X10-8Pam3/sec
Pa
Pam3/sec
<3.81X10-10 Pam3/sec
試験結果：良好（漏れなし）
Fig.16
真空容器(CB50)ヘリウムリーク試験結果
- 32 -
JAEA-Testing 2014-003
熱交換器分解点検
主ヘリウム圧縮機ユニット(C11A～D)
油ポンプ分解点検
メカニカルシール交換
Fig.17
主ヘリウム圧縮機点検整備
- 33 -
JAEA-Testing 2014-003
ヘリウムタービン膨張機
5kW コールドボックス(CB30)
Fig.18
ヘリウムタービン膨張機性能確認結果
- 34 -
Fig.19
80K シールド配管真空リーク補修
JAEA-Testing 2014-003
- 35 -
JAEA-Testing 2014-003
P02 分解点検
低温循環ポンプ(P03)
Fig.20
低温ヘリウム排気ポンプ(P02)及び低温ヘリウム循環ポンプ(P03)分解点検
- 36 -
Fig.21 クールダウン/液化試験運転時温度変化データ
JAEA-Testing 2014-003
- 37 -
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国際単位系（SI）
表１．SI 基本単位
SI 基本単位
基本量
名称
記号
長
さメ ートル m
質
量 キログラム kg
時
間
秒
s
電
流ア ンペア A
熱力学温度 ケ ル ビ ン K
物 質 量モ
ル mol
光
度 カ ン デ ラ cd
面
体
速
加
波
密
面
表２．基本単位を用いて表されるSI組立単位の例
SI 基本単位
組立量
名称
記号
積 平方メートル
m2
積 立法メートル
m3
さ ， 速 度 メートル毎秒
m/s
速
度 メートル毎秒毎秒
m/s2
数 毎メートル
m-1
度 ， 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル
kg/m3
積
密
度 キログラム毎平方メートル
kg/m2
比
体
電
流
密
磁 界 の 強
(a)
量濃度
，濃
質
量
濃
輝
屈
折
率
比 透 磁 率
積 立方メートル毎キログラム
度 アンペア毎平方メートル
さ アンペア毎メートル
度 モル毎立方メートル
度 キログラム毎立法メートル
度 カンデラ毎平方メートル
(b)
（数字の）　１
(b)
（数字の）　１
乗数　24
10
1021
1018
1015
1012
109
106
103
3
m /kg
A/m2
A/m
mol/m3
kg/m3
cd/m2
1
1
102
101
ゼ
タ
エ ク サ
Ｚ
Ｅ
10-2
ペ
テ
タ
ラ
Ｐ
Ｔ
ギ
メ
ガ
ガ
Ｇ
Ｍ
マイクロ
ノ
10-9 ナ
コ
10-12 ピ
10-15 フェムト
キ
ロ
ヘ ク ト
デ
カ
ｋ
ｈ
da
d
°
’
日
度
分
10-3
10-6
記号
セ ン チ
ミ
リ
ト
10-18 ア
10-21 ゼ プ ト
10-24 ヨ ク ト
d
c
m
µ
n
p
f
a
z
y
1 d=24 h=86 400 s
1°=(π/180) rad
1’=(1/60)°=(π/10800) rad
”
1”=(1/60)’=(π/648000) rad
ha 1ha=1hm2=104m2
L，l 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3
t
1t=103 kg
秒
ヘクタール
リットル
SI基本単位による
表し方
m/m
2/ 2
m m
s-1
m kg s-2
m-1 kg s-2
m2 kg s-2
m2 kg s-3
sA
m2 kg s-3 A-1
m-2 kg-1 s4 A2
m2 kg s-3 A-2
m-2 kg-1 s3 A2
m2 kg s-2 A-1
kg s-2 A-1
m2 kg s-2 A-2
K
cd
m-2 cd
s-1
トン
表７．SIに属さないが、SIと併用される単位で、SI単位で
表される数値が実験的に得られるもの
名称
記号
SI 単位で表される数値
電 子 ボ ル ト
ダ ル ト ン
統一原子質量単位
eV
Da
u
天
ua
文
単
位
1eV=1.602 176 53(14)×10-19J
1Da=1.660 538 86(28)×10-27kg
1u=1 Da
1ua=1.495 978 706 91(6)×1011m
表８．SIに属さないが、SIと併用されるその他の単位
名称
記号
SI 単位で表される数値
バ
ー
ル bar １bar=0.1MPa=100kPa=105Pa
水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133.322Pa
m2 s-2
m2 s-2
s-1 mol
(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できる。しかし接頭語を付した単位はもはや
コヒーレントではない。
(b)ラジアンとステラジアンは数字の１に対する単位の特別な名称で、量についての情報をつたえるために使われる。
実際には、使用する時には記号rad及びsrが用いられるが、習慣として組立単位としての記号である数字の１は明
示されない。
(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中に、そのまま維持している。
(d)ヘルツは周期現象についてのみ、ベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される。
(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称で、セルシウス温度を表すために使用される。セルシウス度とケルビンの
単位の大きさは同一である。したがって、温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである。
(f)放射性核種の放射能（activity referred to a radionuclide）は、しばしば誤った用語で”radioactivity”と記される。
(g)単位シーベルト（PV,2002,70,205）についてはCIPM勧告2（CI-2002）を参照。
表４．単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例
SI 組立単位
組立量
SI 基本単位による
名称
記号
表し方
-1
粘
度 パスカル秒
Pa s
m kg s-1
力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル
Nm
m2 kg s-2
表
面
張
力 ニュートン毎メートル
N/m
kg s-2
角
速
度 ラジアン毎秒
rad/s
m m-1 s-1=s-1
角
加
速
度 ラジアン毎秒毎秒
rad/s2
m m-1 s-2=s-2
熱 流 密 度 , 放 射 照 度 ワット毎平方メートル
W/m2
kg s-3
熱 容 量 , エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン
J/K
m2 kg s-2 K-1
比 熱 容 量 ， 比 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎キログラム毎ケルビン J/(kg K)
m2 s-2 K-1
比 エ ネ ル
ギ ー ジュール毎キログラム
J/kg
m2 s-2
熱
伝
導
率 ワット毎メートル毎ケルビン W/(m K) m kg s-3 K-1
体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル J/m3
m-1 kg s-2
電
界
の
強
さ ボルト毎メートル
V/m
m kg s-3 A-1
電
荷
密
度 クーロン毎立方メートル C/m3
m-3 sA
表
面
電
荷 クーロン毎平方メートル C/m2
m-2 sA
電 束 密 度 ， 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル C/m2
m-2 sA
誘
電
率 ファラド毎メートル
F/m
m-3 kg-1 s4 A2
透
磁
率 ヘンリー毎メートル
H/m
m kg s-2 A-2
モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル
J/mol
m2 kg s-2 mol-1
モルエントロピー, モル熱容量 ジュール毎モル毎ケルビン J/(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1
照 射 線 量 （ Ｘ 線 及 び γ 線 ） クーロン毎キログラム
C/kg
kg-1 sA
吸
収
線
量
率 グレイ毎秒
Gy/s
m2 s-3
放
射
強
度 ワット毎ステラジアン
W/sr
m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3
放
射
輝
度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W/(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3
酵 素 活 性
濃 度 カタール毎立方メートル kat/m3
m-3 s-1 mol
表５．SI 接頭語
記号 乗数　接頭語
Ｙ
シ
10-1 デ
表６．SIに属さないが、SIと併用される単位
名称
記号
SI 単位による値
分
min 1 min=60s
時
h 1h =60 min=3600 s
（a）量濃度（amount concentration）は臨床化学の分野では物質濃度
（substance concentration）ともよばれる。
（b）これらは無次元量あるいは次元１をもつ量であるが、そのこと
を表す単位記号である数字の１は通常は表記しない。
表３．固有の名称と記号で表されるSI組立単位
SI 組立単位
組立量
他のSI単位による
名称
記号
表し方
（ｂ）
平
面
角 ラジアン(ｂ)
rad
1
（ｂ）
(ｂ)
(c)
立
体
角 ステラジアン
sr
1
周
波
数 ヘルツ（ｄ）
Hz
力
ニュートン
N
圧
力
応
力 パスカル
,
Pa
N/m2
エ ネ ル ギ ー , 仕 事 , 熱 量 ジュール
J
Nm
仕 事 率 ， 工 率 ， 放 射 束 ワット
W
J/s
電
荷
電
気
量 クーロン
,
C
電 位 差 （ 電 圧 ） , 起 電 力 ボルト
V
W/A
静
電
容
量 ファラド
F
C/V
電
気
抵
抗 オーム
Ω
V/A
コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス
S
A/V
磁
束 ウエーバ
Wb
Vs
磁
束
密
度 テスラ
T
Wb/m2
イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー
H
Wb/A
セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(ｅ)
℃
光
束 ルーメン
lm
cd sr(c)
照
度 ルクス
lx
lm/m2
Bq
放 射 性 核 種 の 放 射 能 （ ｆ ） ベクレル（ｄ）
吸収線量, 比エネルギー分与,
グレイ
Gy
J/kg
カーマ
線量当量, 周辺線量当量, 方向
Sv
J/kg
シーベルト（ｇ）
性線量当量, 個人線量当量
酸
素
活
性 カタール
kat
接頭語
ヨ
タ
オングストローム
海
里
バ
ー
ン
Å
Ｍ
１Å=0.1nm=100pm=10-10m
１M=1852m
b
ノ
ネ
ベ
ト
パ
ル
kn
Np
Ｂ
１b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2
１kn=(1852/3600)m/s
ル
dB
ッ
ー
デ
ジ
ベ
SI単位との数値的な関係は、
対数量の定義に依存。
表９．固有の名称をもつCGS組立単位
名称
記号
SI 単位で表される数値
ル
グ erg 1 erg=10-7 J
エ
ダ
ポ
イ
ア
ス
ス
ト ー ク
チ
ル
フ
ガ
ォ
ン dyn 1 dyn=10-5N
ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=0.1Pa s
ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1
ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2
ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lx
ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2
マ ク ス ウ ｪ ル
ガ
ウ
ス
エルステッド（ ｃ）
Mx
G
Oe
1 Mx = 1G cm2=10-8Wb
1 G =1Mx cm-2 =10-4T
1 Oe　(103/4π)A m-1
（c）３元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため、等号「　」
は対応関係を示すものである。
キ
レ
ラ
名称
ュ
リ
ン
レ
ガ
ト
表10．SIに属さないその他の単位の例
記号
SI 単位で表される数値
ー Ci 1 Ci=3.7×1010Bq
ゲ
ン
ン R
ド rad
ム rem
マ γ
準
大
気
1 rad=1cGy=10-2Gy
1 rem=1 cSv=10-2Sv
1γ=1 nT=10-9T
1フェルミ=1 fm=10-15m
フ
ェ
ル
ミ
メートル系カラット
ト
標
1 R = 2.58×10-4C/kg
1メートル系カラット = 200 mg = 2×10-4kg
ル Torr 1 Torr = (101 325/760) Pa
圧 atm 1 atm = 101 325 Pa
カ
ロ
リ
ー
cal
ミ
ク
ロ
ン
µ
1cal=4.1858J（｢15℃｣カロリー），4.1868J
（｢IT｣カロリー）4.184J（｢熱化学｣カロリー）
1 µ =1µm=10-6m
（第8版，2006年改訂）