CN102928463A - 一种安全壳内氢气浓度测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全壳内氢气浓度测量系统，属于易燃易爆气体浓度测量技术领域。所述系统包括：温度采集单元、信号处理单元和氢气浓度显示单元；其中，信号处理单元包括：模拟量输入模块、CPU模块和模拟量输出模块；温度采集单元、模拟量输入模块、CPU模块、模拟量输出模块和氢气浓度显示单元依次相连。所述系统能耗低，组成简单，能够安全可靠地实现核电厂事故工况下安全壳内氢气浓度的连续测量。

Description

一种安全壳内氢气浓度测量系统

技术领域

本发明涉及一种安全壳内氢气浓度测量系统，属于易燃易爆气体浓度测量技术领域。

背景技术

核电厂事故工况下会产生大量氢气，氢气的来源：1）事故早期，锆-水反应高速率地产生氢气。2）事故中后期，水的辐照分解、堆芯融溶物和混凝土的反应，也会产生大量氢气。大量氢气的聚集使安全壳内氢气浓度有超过爆炸限4%的可能，存在爆炸的危险。为避免氢爆燃事故发生，破坏安全壳完整性，需要构建氢气测量系统对安全壳不同位置的氢气聚集状态进行监测，在事故发生后实施有效地干预。

在事故工况下，反应堆放出大量的热量，安全壳内温度的升高伴随着压力的升高。如二代和二代加核电厂事故后温度可达150度，压力可达6bar。安全壳内的气体组成是以空气与水蒸气为主，含有氢气及其他气体的高温高压混合性气体。

由于事故工况下安全壳内气体呈现高温、高压、高放射性的特点，因此对于氢气浓度的测量增加了很大的难度。

对于安全壳氢气浓度，常见的测量方式是将少量的安全壳内气体作为样品气抽出经传输管道送到安全壳外，在安全壳外经过气体预处理后由氢气传感器测量气体中的氢气浓度，测量过程包括：气体预处理、气体浓度分析都在安全壳外完成。这种方式国内外都有应用先例。这种方式由于存在对放射性气体的管路传输，存在响应滞后、存在潜在的放射性泄露风险的缺点。同时由于测量管路的限制，一般布置为单点测量。气体在传输过程状态发生变化，测量结果的准确性受到影响。由于气体预处理和气体传输管路的存在，系统较复杂，耗能设备多、功耗大。

由于抽出式测量系统的上述缺点，特别是日本福岛核事故发生后，研制直接布置在安全壳内测量的氢气传感器受到广泛关注。直接测量系统组成简单，这种方式是传感器在安全壳内直接测量，输出一次测量电信号，快速反应氢气变化，避免滞后。系统只存在电信号的传输，没有气体抽送到安全壳外，便于在安全壳内不同位置安装多个氢气传感器组成多点连续监测系统。通过传输电缆将传感器一次测量信号输出到安全壳外，在安全壳外对测量信号进行变送、处理和显示。目前已应用于核电厂的安全壳壳内监测系统是德国Siemens公司采用热催化原理的WS-85氢气探测系统。WS-85采用的氢气敏感探头由涂有催化剂的铂电极和参比电极组成，通过对探头内铂电极持续通电，保证在接触到氢气和氧气的混合物时，在铂电极表面发生高效的催化化合反应，反应热导致铂电极电阻变化，电阻变化值是氢气存在的特征信号。这一信号被送到惠斯通电桥上完成氢气浓度的分析。

该系统的缺点是：（1）为了启动氢氧高效化合反应，对催化电极需要持续采用外部供电进行加热，在氢气浓度较高时是不安全的，因此只能测量低于氢气爆炸限4%以下的氢气浓度。（2）氢气存在的特征信号是热敏电阻的阻值变化，但是阻值变化不能被直观感受，需要通过惠斯登电桥产生电压来最终进行氢气浓度的分析。（3）系统组成较为复杂、可靠性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全壳内氢气浓度测量系统，所述系统能耗低，组成简单，能够安全可靠地实现核电厂事故工况下安全壳内氢气浓度的连续测量，且测量范围大。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种安全壳内氢气浓度测量系统，所述系统包括：温度采集单元、信号处理单元和氢气浓度显示单元；其中，信号处理单元包括：模拟量输入模块、CPU模块和模拟量输出模块；

温度采集单元、模拟量输入模块、CPU模块、模拟量输出模块和氢气浓度显示单元依次相连；

所述温度采集单元位于核电厂安全壳内，信号处理单元和氢气浓度显示单元集成在核电厂安全壳外的测量柜中；

温度采集单元：采集核电厂安全壳内的环境温度和氢氧化合反应温度，并将温度的电信号输出给信号处理单元中的模拟量输入模块；

模拟量输入模块：接收来自温度采集单元的温度电信号转化成温度值，并输出给CPU模块；

CPU模块：接收来自模拟量输入模块的温度值，先根据式（I）计算氢氧化合反应的温升值，再根据式（II）计算氢气浓度，并将氢气浓度值输出给模拟量输出模块；

AT＝T2-T1                （I）

其中，AT为催化反应的温升值，T1为环境温度，T2为氢氧化合反应温度；

$C_{H_2}=\frac{\mathrm{AT}}{K}---\left(\mathrm{II}\right)$

其中，

为氢气浓度，K为表征参数，K值为30～80；K的取值是通过对氢气和氧气化合反应进行大量的实验后得出的合理值；

模拟量输出模块：接收来自CPU模块的氢气浓度值，将浓度值转化为电信号，并输出给氢气浓度显示单元；

氢气浓度显示单元：接收来自模拟量输出模块的氢气浓度电信号，将氢气浓度电信号转化为氢气浓度值，并显示。

其中，温度采集单元通过催化式传感器采集核电厂安全壳内的环境温度和氢氧化合反应温度，所述催化式氢气传感器包括：催化反应器、防爆器、防护外筒、第一热敏感元件、第一卡套、第二卡套、上花板、定位杆、安装杆、第二热敏感元件、防护保护过滤层、托板和下花板；

其中，催化反应器是一端开口的圆筒结构，开口端带有外螺纹；防爆器为一端开口的圆筒结构，开口端带有内螺纹，开口内径与催化反应器开口端外径相配合，筒体内径大于催化反应器的外径；防护保护过滤层为一端开口的圆筒结构，开口端内径与防爆器开口端外径相配合，防护保护过滤层侧壁为由内层侧壁和外层侧壁构成的中间有空隙的双层结构，内层侧壁的内径大于防爆器的外径；托板为圆形板，直径大于防护保护过滤层外层侧壁的外径；防护外筒为两端开口的圆筒结构；上花板的直径与防护外筒的外径相同，下花板的直径与防护外筒的内径相同，上花板和下花板上有均匀分布的通孔，用于气体扩散；

所述催化式氢气传感器中各组件的连接关系如下：

上花板位于防护外筒上方，上花板底面与防护外筒筒壁顶端固连，下花板位于防护外筒底部内侧，并与防护外筒筒壁内侧固连；

催化反应器装入防爆器内部，催化反应器开口端与防爆器开口端均朝上、且通过螺纹连接，催化反应器底部与防爆器底部留有间隙；防护保护过滤层套装在防爆器外部，且开口端朝上，防护保护过滤层顶部与防暴器顶部固连，防护保护过滤层底部位于防爆器底部下方，并与防爆器底部固连，防护保护过滤层内层侧壁与防爆器的侧壁之间留有空隙；催化反应器、防爆器、防护保护过滤层构成氢气敏感组件；托板位于氢气敏感组件下方，与防护保护过滤层底部固连；氢气敏感组件通过安装杆固定于防护外筒内，安装杆有3个，其顶端与上花板固连，底端与托板固连，3个安装杆均匀分布于氢气敏感组件的外侧；

第一热敏感元件穿过上花板伸入防护外筒内，底端与防护外筒底部之间留有空隙，上端位于防护外筒外部，并通过第一卡套与上花板固连；

定位杆上端与上花板固连，下端与催化反应器开口中心相对，第二热敏感元件穿过上花板伸入防护外筒内，并通过定位杆定位，下端伸入催化反应器内，并与催化反应器底部之间留有空隙，上端位于防护外筒外部，并通过第二卡套与上花板固连；

所述催化式氢气传感器还可包括3个耳式支座、3个立式焊接支撑和防淋罩，其中，3个耳式支座一端分别与防护外筒固连，另一端分别与立式焊接支撑固连，构成3组支撑结构，均匀分布于所述防护外筒的外侧；防淋罩直径大于上花板直径，并与防护外筒固连；

所述第一热敏感元件为热电偶或铂电阻类测温元件；第二敏感元件为热电偶或铂电阻类测温元件；

所述催化反应器中装有催化剂，所述催化剂为能够使氢气和氧气在常温下发生反应的催化剂；防护保护过滤层内层侧壁和外层侧壁之间装有填料，所述填料为球状Al₂O₃、球状SiO₂或球状Al₂O₃和球状SiO₂的混合物；

所述催化式氢气传感器中除第一热敏感元件和第二热敏感元件外，所有部件的材料均为不锈钢，其中，催化反应器和防爆器采用不锈钢丝网，防护保护过滤层采用30～100目的不锈钢丝网；第一热敏感元件和第二热敏感元件采用不锈钢外壳。

有益效果

1）本发明所述系统中温度采集单元无需外部供电，氢气和氧气在常温催化条件下即可发生反应，进而测得核电厂安全壳内的环境温度和氢氧化合反应温度，能耗低，且不易发生燃烧和爆炸，安全可靠；信号处理单元中算法简单，程序容易实现，氢气浓度显示单元能够直观显示出氢气浓度，且系统组成简单、运行可靠，特别适合严重事故工况下使用，实现安全、可靠地连续测量；

2）本发明所述系统测量范围大，可在核电厂各种工况条件下安全地测量安全壳内氢气体积浓度；

3）本发明所述系统适应于不同安装位置实现安全壳内多点测量，实时反映安全壳内氢气浓度的分布情况；

4）本发明所述系统中的催化式氢气传感器中的护保护过滤层能够避免催化剂受到气溶胶之类污染物的影响；且所述传感器内无电子元件，温度测量简单易行；

5）本发明所述催化式氢气传感器中催化反应器的反应空间较大，所装催化剂与核电厂安全壳内的气体接触面积较大，能够使氢气和氧气在常温下发生催化化合反应，无需外部供电，降低了能耗，且能够避免氢气浓度较高时由于供电或加热过程导致的燃烧和爆炸，确保所述传感器在使用过程中稳定和安全；

6）本发明所述催化式氢气传感器中除第一热敏感元件和第二热敏感元件外，所有部件均采用不锈钢材料，第一热敏感元件和第二热敏感元件采用不锈钢外壳，传感器在使用过程中不形成易燃、或易爆性气体混合物的点火或爆炸源，安全性好。

附图说明

图1为本发明所述系统的流程图；

图2为本发明所述传感器的剖面图；

其中，1—催化反应器、2—防爆器、3—防护外筒、4—第一热敏感元件、5-第一卡套、6-第二卡套、7-上花板、8-定位杆、9-安装杆、10-第二热敏感元件、11-防护保护过滤层、12-托板、13-下花板、14-防淋罩、15-耳式支座、16-立式焊接支撑。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。

氢气和氧气催化化合反应放出大量的热，反应放热导致温度升高，温度的升高值即温升值与反应放出热量的多少成正比关系，反应放出热量的多少又与参加反应的氢气量成正比关系，因此，反应温升值与参加反应的氢气量成正比关系；

在核电厂安全壳内，参加反应的氢气量与氢气浓度有关，氢气浓度越大，参加反应的氢气量越大，氢气浓度越小，参加反应的氢气量越小，由此可知，参加反应的氢气量与氢气浓度之间也存在正比关系，进而推出，反应温升值与氢气浓度成正比关系；

基于以上原理，本发明提供一种安全壳内氢气浓度测量系统，所述系统包括：温度采集单元、信号处理单元和氢气浓度显示单元；其中，信号处理单元包括：模拟量输入模块、CPU模块和模拟量输出模块；

温度采集单元、模拟量输入模块、CPU模块、模拟量输出模块和氢气浓度显示单元依次相连，如图1所示；

所述温度采集单元位于核电厂安全壳内，信号处理单元和氢气浓度显示单元集成在核电厂安全壳外的测量柜中；

温度采集单元：采集核电厂安全壳内的环境温度和氢氧化合反应温度，并将温度的电信号输出给信号处理单元中的模拟量输入模块；采用催化剂使核电厂安全壳内的氢气和氧气在常温条件下发生化合反应，通过在安全壳内氢氧化合反应外部及氢氧化合反应中心分别设置传感器来测量环境温度T1和氢氧化合反应温度T2，且保证所测量的环境温度不受化合反应放热的影响，例如将两个传感器之间的距离拉大，或者在测量环境温度的位置与化合反应的位置之间采取防护措施，如设置隔热层等。所述传感器的敏感元件可以为热电偶或铂电阻。

所述催化剂采用能够使氢气和氧气在常温下发生反应的催化剂，但是不限于一种催化剂；例如：第一种催化剂，以Al₂O₃作为载体，Co、Au、Pt为活性成分，以催化剂的总质量为100%计，Co、Au、Pt的质量百分含量分别为6.4%、0.45%、0.35%；所述催化剂还可以采用第二种催化剂，以Al₂O₃作为载体，Pt、Pd、Rh为活性成分，以催化剂的总质量为100%计，Pt、Pd、Rh的质量百分比含量分别为0.3%、0.7%、0.3%。

模拟量输入模块：接收来自温度采集单元的温度电信号转化成温度值，并输出给CPU模块；

CPU模块：接收来自模拟量输入模块的温度值，先根据式（I）计算氢氧化合反应的温升值，再根据式（II）计算氢气浓度，并将氢气浓度值输出给模拟量输出模块；

AT＝T2-T1                    （I）

其中，AT为催化反应的温升值，T1为环境温度，T2为氢氧化合反应温度； $C_{H_2}=\frac{\mathrm{AT}}{K}---\left(\mathrm{II}\right)$

其中，

为氢气浓度，K为表征参数，K值为30～80；K的取值是通过对氢气和氧气化合反应进行大量的实验后得出的合理值；

模拟量输出模块：接收来自CPU模块的氢气浓度值，将浓度值转化为电信号，并输出给氢气浓度显示单元，模拟量输出模块输出的电信号为4~20mA电流信号；

氢气浓度显示单元：接收来自模拟量输出模块的氢气浓度电信号，将氢气浓度电信号转化为氢气浓度值，并显示；氢气浓度显示单元采用数字显示表。

工作流程如下：

第一步，温度采集单元采集核电厂安全壳内的环境温度和氢氧化合反应温度，并将温度的电信号输出给信号处理单元中的模拟量输入模块；

第二步，模拟量输入模块接收来自温度采集单元的温度电信号转化成温度值，并输出给CPU模块；

第三步，CPU模块接收来自模拟量输入模块的温度值，先根据式（I）计算氢氧化合反应的温升值，再根据式（II）计算氢气浓度，并将氢气浓度值输出给模拟量输出模块；

第四步，模拟量输出模块接收来自CPU模块的氢气浓度值，将浓度值转化为电信号，并输出给氢气浓度显示单元；

第五步，氢气浓度显示单元接收来自模拟量输出模块的氢气浓度电信号，将氢气浓度电信号转化为氢气浓度值，并显示。

其中，温度采集单元也可通过催化式氢气传感器采集核电厂安全壳内的环境温度和氢氧化合反应温度，如图2所示，所述催化式氢气传感器包括：催化反应器1、防爆器2、防护外筒3、第一热敏感元件4、第一卡套5、第二卡套6、上花板7、定位杆8、安装杆9、第二热敏感元件10、防护保护过滤层11、托板12和下花板13；

其中，催化反应器1是一端开口的圆筒结构，开口端带有外螺纹；防爆器2为一端开口的圆筒结构，开口端带有内螺纹，开口内径与催化反应器1开口端外径相配合，筒体内径大于催化反应器1的外径；防护保护过滤层11为一端开口的圆筒结构，开口端内径与防爆器2开口端外径相配合，防护保护过滤层11侧壁为由内层侧壁和外层侧壁构成的中间有空隙的双层结构，内层侧壁的内径大于防爆器2的外径；托板12为圆形板，直径大于防护保护过滤层11外层侧壁的外径；防护外筒3为两端开口的圆筒结构；上花板7的直径与防护外筒3的外径相同，下花板13的直径与防护外筒3的内径相同，上花板7和下花板13上有均匀分布的通孔，用于气体扩散，如图2所示；

所述催化式氢气传感器中各组件的连接关系如下：

上花板7位于防护外筒3上方，上花板7底面与防护外筒3筒壁顶端焊接在一起，下花板13位于防护外筒3底部内侧，并与防护外筒3筒壁内侧焊接在一起；

催化反应器1装入防爆器2内部，催化反应器1开口端与防爆器2开口端均朝上、且通过螺纹连接，催化反应器1底部与防爆器2底部留有间隙；防护保护过滤层11套装在防爆器2外部，且开口端朝上，防护保护过滤层11顶部与防暴器顶部焊接在一起，防护保护过滤层11底部位于防爆器2底部下方，并与防爆器2底部焊接在一起，防护保护过滤层11内层侧壁与防爆器2的侧壁之间留有空隙；催化反应器1、防爆器2、防护保护过滤层11构成氢气敏感组件；托板12位于氢气敏感组件下方，与防护保护过滤层11底部通过螺栓固定在一起；氢气敏感组件通过安装杆9固定于防护外筒3内，安装杆9有3个，其顶端与上花板7焊接在一起，底端与托板12通过螺栓固定在一起，3个安装杆9均匀分布于氢气敏感组件的外侧；

第一热敏感元件4穿过上花板7伸入防护外筒3内，底端与防护外筒3底部之间留有空隙，上端位于防护外筒3外部，并通过第一卡套5与上花板7固连；

定位杆8上端与上花板7焊接在一起，下端与催化反应器1开口中心相对，第二热敏感元件10穿过上花板7伸入防护外筒3内，并通过定位杆8定位，下端伸入催化反应器1内，并与催化反应器1底部之间留有空隙，上端位于防护外筒3外部，并通过第二卡套6与上花板7固连；

所述催化式氢气传感器还可包括3个耳式支座15、3个立式焊接支撑16和防淋罩14，其中，3个耳式支座15一端分别与防护外筒3焊接在一起，另一端分别与立式焊接支撑16通过螺栓连接在一起，构成3组支撑结构，均匀分布于所述防护外筒3的外侧；防淋罩14直径大于上花板7直径，并与防护外筒3焊接在一起。

第一热敏感元件4为热电偶或铂电阻类测温元件，用于测量核电厂安全壳内的环境温度；

第二敏感元件为热电偶或铂电阻类测温元件，用于测量氢氧化合反应的温度；

催化反应器1中装有能够使氢气和氧气在常温下发生反应的催化剂，例如上述第一种催化剂，以Al₂O₃作为载体，Co、Au、Pt为活性成分，以催化剂的总质量为100%计，Co、Au、Pt的质量百分含量分别为6.4%、0.45%、0.35%；防护保护过滤层11内层侧壁和外层侧壁之间装有填料，所述填料为球状Al₂O₃、球状SiO₂或球状Al₂O₃和球状SiO₂的混合物，所述防护保护过滤层对气溶胶之类的污染物有防护作用，对气体扩散状态有保护作用，使气体流场变化对催化反应器不产生影响。

所述催化式氢气传感器中除第一热敏感元件4和第二热敏感元件10外，所有部件的材料均为不锈钢，其中，催化反应器1和防爆器2采用不锈钢丝网，防护保护过滤层11采用30～100目的不锈钢丝网；第一热敏感元件4和第二热敏感元件10采用不锈钢外壳。

当采用所述催化式氢气传感器时，可以先采用试验获得各浓度段对应的K值范围，在实际使用时，根据安全壳内的氢气浓度预估值从相应的K值范围内选取一个K值即可。设安全壳内的氢气浓度预估值为K值选取规则如下：

1）当

为

时，K取60～80；

2）当

为

时，K取40～50；

3）当

为时，K取30～40。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种安全壳内氢气浓度测量系统，其特征在于：所述系统包括：温度采集单元、信号处理单元和氢气浓度显示单元；其中，信号处理单元包括：模拟量输入模块、CPU模块和模拟量输出模块； 

温度采集单元、模拟量输入模块、CPU模块、模拟量输出模块和氢气浓度显示单元依次相连； 

所述温度采集单元位于核电厂安全壳内，信号处理单元和氢气浓度显示单元集成在核电厂安全壳外的测量柜中； 

温度采集单元：采集核电厂安全壳内的环境温度和氢氧化合反应温度，并将温度的电信号输出给信号处理单元中的模拟量输入模块； 

模拟量输入模块：接收来自温度采集单元的温度电信号转化成温度值，并输出给CPU模块； 

CPU模块：接收来自模拟量输入模块的温度值，先根据式（I）计算氢氧化合反应的温升值，再根据式（II）计算氢气浓度，并将氢气浓度值输出给模拟量输出模块； 

AT＝T2-T1                    （I） 

其中，AT为催化反应的温升值，T1为环境温度，T2为氢氧化合反应温度； 

其中，为氢气浓度，K为表征参数，K的取值是通过对氢气和氧气化合反应进行大量的实验后得出的合理值； 

模拟量输出模块：接收来自CPU模块的氢气浓度值，将浓度值转化为电信号，并输出给氢气浓度显示单元； 

氢气浓度显示单元：接收来自模拟量输出模块的氢气浓度电信号，将氢气浓度电信号转化为氢气浓度值，并显示。 

2.根据权利要求1所述的一种安全壳内氢气浓度测量系统，其特征在于：所述温度采集单元通过催化式氢气传感器采集核电厂安全壳内的环境温度和氢氧化合反应温度，所述催化式氢气传感器包括：催化反应器（1）、防爆器（2）、防护外筒（3）、第一热敏感元件（4）、第一卡套（5）、第二卡套（6）、上花板（7）、定位杆（8）、安装杆（9）、第二热敏感元件（10）、防护保护过滤层（11）、 托板（12）和下花板（13）； 

其中，催化反应器（1）是一端开口的圆筒结构，开口端带有外螺纹；防爆器（2）为一端开口的圆筒结构，开口端带有内螺纹，开口内径与催化反应器（1）开口端外径相配合，筒体内径大于催化反应器（1）的外径；防护保护过滤层（11）为一端开口的圆筒结构，开口端内径与防爆器（2）开口端外径相配合，防护保护过滤层（11）侧壁为由内层侧壁和外层侧壁构成的中间有空隙的双层结构，内层侧壁的内径大于防爆器（2）的外径；托板（12）为圆形板，直径大于防护保护过滤层（11）外层侧壁的外径；防护外筒（3）为两端开口的圆筒结构；上花板（7）的直径与防护外筒（3）的外径相同，下花板（13）的直径与防护外筒（3）的内径相同，上花板（7）和下花板（13）上有均匀分布的通孔，用于气体扩散； 

所述催化式氢气传感器中各组件的连接关系如下： 

上花板（7）位于防护外筒（3）上方，上花板（7）底面与防护外筒（3）筒壁顶端固连，下花板（13）位于防护外筒（3）底部内侧，并与防护外筒（3）筒壁内侧固连； 

催化反应器（1）装入防爆器（2）内部，催化反应器（1）开口端与防爆器（2）开口端均朝上、且通过螺纹连接，催化反应器（1）底部与防爆器（2）底部留有间隙；防护保护过滤层（11）套装在防爆器（2）外部，且开口端朝上，防护保护过滤层（11）顶部与防暴器顶部固连，防护保护过滤层（11）底部位于防爆器（2）底部下方，并与防爆器（2）底部固连，防护保护过滤层（11）内层侧壁与防爆器（2）的侧壁之间留有空隙；催化反应器（1）、防爆器（2）、防护保护过滤层（11）构成氢气敏感组件；托板（12）位于氢气敏感组件下方，与防护保护过滤层（11）底部固连；氢气敏感组件通过安装杆（9）固定于防护外筒（3）内，安装杆（9）有3个，其顶端与上花板（7）固连，底端与托板（12）固连，3个安装杆（9）均匀分布于氢气敏感组件的外侧； 

第一热敏感元件（4）穿过上花板（7）伸入防护外筒（3）内，底端与防护外筒（3）底部之间留有空隙，上端位于防护外筒（3）外部，并通过第一卡套（5）与上花板（7）固连； 

定位杆（8）上端与上花板（7）固连，下端与催化反应器（1）开口中心相对，第二热敏感元件（10）穿过上花板（7）伸入防护外筒（3）内，并通过定 位杆（8）定位，下端伸入催化反应器（1）内，并与催化反应器（1）底部之间留有空隙，上端位于防护外筒（3）外部，并通过第二卡套（6）与上花板（7）固连。 

3.根据权利要求2所述的一种安全壳内氢气浓度测量系统，其特征在于：所述第一热敏感元件（4）为热电偶或铂电阻类测温元件；第二敏感元件为热电偶或铂电阻类测温元件。 

4.根据权利要求2所述的一种安全壳内氢气浓度测量系统，其特征在于：所述催化反应器（1）中装有催化剂，所述催化剂为能够使氢气和氧气在常温下发生反应的催化剂；防护保护过滤层（11）内层侧壁和外层侧壁之间装有填料，所述填料为球状Al₂O₃、球状SiO₂或球状Al₂O₃和球状SiO₂的混合物。 

5.根据权利要求2所述的一种安全壳内氢气浓度测量系统，其特征在于：所述催化式氢气传感器中除第一热敏感元件（4）和第二热敏感元件（10）外，所有部件的材料均为不锈钢，其中，催化反应器（1）和防爆器（2）采用不锈钢丝网，防护保护过滤层（11）采用30～100目的不锈钢丝网；第一热敏感元件（4）和第二热敏感元件（10）采用不锈钢外壳。 

6.根据权利要求2所述的一种安全壳内氢气浓度测量系统，其特征在于：所述催化式氢气传感器还可包括3个耳式支座（15）、3个立式焊接支撑（16）和防淋罩（14），其中，3个耳式支座（15）一端分别与防护外筒（3）固连，另一端分别与立式焊接支撑（16）固连，构成3组支撑结构，均匀分布于所述防护外筒（3）的外侧；防淋罩（14）直径大于上花板（7）直径，并与防护外筒（3）固连。 

7.根据权利要求2所述的一种安全壳内氢气浓度测量系统，其特征在于：所述K值根据安全壳内的氢气浓度预估值进行选取，设安全壳内的氢气浓度预估值为

K值选取规则如下： 

1）当

为

时，K取60～80； 

2）当为

时，K取40～50； 

3）当

为

时，K取30～40。 

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