CN107561117A - 一种基于热导原理的氢气传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于热导原理的氢气传感器，属于易燃易爆气体浓度测量技术领域。所述氢气传感器主要由防护装置、上透气板、下透气板、电加热装置、第一温度敏感元件、第二温度敏感元件和外部支撑结构组成，直接安装在核电站安全壳事故区内，能够在发生严重事故时的高温、高压、高水蒸气、高辐照等严酷环境中实现在线、连续、快速、稳定的正常工作，并能够抵御喷淋物及堆芯释放的有毒裂变产物的毒化作用；所述氢气传感器能够根据环境温度、氢气浓度等变化调整加热功率，并根据加热功率及所监测环境温度条件解析氢气浓度水平。

Description

一种基于热导原理的氢气传感器

技术领域

本发明涉及一种基于热导原理的氢气传感器，属于易燃易爆气体浓度测量技术领域。

背景技术

压水堆和沸水堆核电厂发生严重事故时，堆芯失水导致余热无法导出，堆芯温度升高使燃料包壳与水发生反应释放出大量氢气，安全壳内氢气浓度水平可以上升至20％(v/v)以上，严重威胁安全壳的完整性。因此，在压水堆和沸水堆核电厂安全壳内预设了氢气消除设备与氢气浓度测量设备，以缓解严重事故安全壳内氢气浓度风险，防止安全壳发生破坏性损伤及放射性物质外泄。

发生失水事故时，反应堆余热被释放到安全壳内，安全壳内处于高温、高压、高水蒸气、高辐照状态；此外，堆芯产生并释放部分有毒裂变物质，安全壳喷淋系统运行等因素共同作用造成安全壳内环境条件相比一般工业过程更加复杂。安全壳内严重事故后氢气浓度监测任务对于气体浓度监测设备技术水平的要求远远高于普通大气及其它一般工业环境中氢气监测需求。

采用原位测量技术监测氢气浓度相比抽出测量技术具有更高的技术难度，但由于其无需特殊的气体处理过程或装置，不存在潜在的气体泄漏风险，由此具有更高的应用价值。将氢气传感器布置于安全壳内事故区直接获取与氢气浓度相关的模拟信号，是安全壳事故后氢气浓度监测领域技术发展的重点方向。发展在高温、高压、高水蒸气、高辐照状态下可工作，能够抵御喷淋及堆芯裂变毒物的氢气传感器是技术开发的最主要难点。目前，氢气浓度监测主要现有技术有基于电化学原理工作的，例如液体电解质氢气传感器和固体电解质氢气传感器；还有基于催化复合放热原理工作的，例如催化燃烧氢气传感器和常温催化氢气传感器。其中，基于催化复合放热原理工作的氢气传感器通常使用高活性贵金属钯铂作为催化剂的主要活性成分，由于具有传感器结构简单，严重事故条件下工作稳定性及测量精度相对较高等特点而获得了广泛的应用。

目前，通用的热导检测器结构复杂，精密度较高，甚至需要封装参比气体，对环境条件要求较为严苛，没有可以直接集成适用于严重事故中氢气浓度测量的氢气传感器。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于热导原理的氢气传感器，所述氢气传感器集成电加热装置，能够根据环境温度、氢气浓度等条件变化调整加热功率，并根据加热功率及所监测环境温度条件解析氢气浓度水平。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种基于热导原理的氢气传感器，所述氢气传感器主要由防护装置、上透气板、下透气板、电加热装置、第一温度敏感元件、第二温度敏感元件和外部支撑结构组成。

其中，防护装置为两端开口的圆筒结构。优选防护装置的材质为不锈钢；可在防护装置上需要与其他组成部件，如上透气板、下透气板等连接处设置螺纹孔，便于固定连接。优选所述防护装置直径为200mm～300mm，厚度为5mm～20mm；高度为300mm～500mm。防护装置为所述氢气传感器提供机械防护，抵御外部冲击，同时提供整体安装支撑。

上透气板和下透气板结构类似，均为圆形，上透气板和下透气板的表面设有均匀分布的透气通孔，利于气体扩散；上透气板表面中部还设有中心轴向通孔，便于电加热装置的插入和固定。优选上透气板和下透气板的材质为不锈钢；优选上透气板的直径为200mm～300mm，厚度为3mm～10mm，透气通孔直径为1mm～5mm；下透气板的直径为200mm～300mm，厚度为3mm～10mm，透气通孔直径为1mm～5mm。上透气板和下透气板可使测量气体顺利通过，并提供强度防护，防止外部冲击，其中，上透气板还提供了所述氢气传感器内部部件的安装支撑。

电加热装置的非加热端设有固定装置，外径与上透气板的中心轴向通孔内径相配合。优选电加热装置为防爆电加热器，其加热部分采用刚玉或氮化硅陶瓷作为防护外壳，防护外壳厚度为3mm～20mm，内部为电加热丝并采用氧化铝粉体或氧化镁粉体绝缘密封；优选电加热装置的固定装置为带外螺纹的不锈钢卡套。通过设置于电气厂房的信号处理机柜中的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)温控模块控制电加热装置的加热功率，实现电加热装置根据环境温度、氢气浓度等条件变化调整加热功率，以提高在严重事故条件下氢气传感器核心元件环境温度稳定性及在高浓度氢气条件下的安全性。

第一温度敏感元件和第二温度敏感元件为热电偶测温元件。热电偶的核心材料材质为具有正温度系数的热敏感材料，包括铜、铂铑、镍铬或铜镍；优选第一温度敏感元件和第二温度敏感元件采用不锈钢外壳，使所述氢气传感器能够在安全壳事故后易燃、或易爆性气体混合物中使用，安全性好；优选第一温度敏感元件的直径为2mm～5mm，伸入防护装置中的深度为100mm～300mm；优选第二温度敏感元件的直径为2mm～5mm，伸入防护装置中的深度为200mm～400mm。第一温度敏感元件用于监测加热装置表面温度并传输至PLC，第二温度敏感元件用于监测环境温度并传输至PLC。

优选所述氢气传感器的外部支撑结构为耳式支座或耳式支座和立式支柱的组合，用于支撑放置所述氢气传感器。

所述氢气传感器各组件的连接关系如下：

防护装置筒壁顶部与上透气板固定连接，筒壁底部与下透气板固定连接；电加热装置加热端垂直向下穿过上透气板的中心轴向通孔，使加热部分伸入防护装置中，电加热装置的非加热端通过固定装置与上透气板固定连接；第一温度敏感元件和第二温度敏感元件分别位于电加热装置两侧，第一温度敏感元件穿过上透气板的透气通孔伸入防护装置中，上端位于防护装置外部与上透气板用卡套连接，底端与电加热装置加热端连接，第二温度敏感元件穿过上透气板的透气通孔伸入防护装置中，上端位于防护装置外部与上透气板用卡套固定连接；防护装置侧壁、电加热装置、第一温度敏感元件和第二温度敏感元件之间留有空隙，电加热装置加热端底部、第二温度敏感元件底部与防护装置底部之间留有空隙，在防护装置筒身侧壁对称固定分布有外部支撑结构，每个外部支撑结构中，一端与防护装置筒身侧壁固定连接，另一端与固定地点固定连接。

优选上透气板和下透气板的直径与防护装置外径相同的通过焊接或螺纹固定连接，小于防护装置内径的通过焊接固定连接。

优选电加热装置的非加热端通过固定装置与上透气板焊接或螺纹固定连接。

优选第一温度敏感元件和第二温度敏感元件上端通过卡套与上透气板焊接或螺纹固定连接，其中，在固定第一温度敏感元件的卡套中设绝缘密封圈以实现密封。

优选第二温度敏感元件与电加热装置之间的距离大于等于50mm，第二温度敏感元件底端与电加热装置底端之间的垂直高度大于等于100mm，可使第二温度敏感元件对环境温度测量更加准确。

所述氢气传感器采用墙装或地装方式布置于安全壳内水蒸发器隔间内部或顶部，通过铠装电缆将电加热装置、第一温度敏感元件和第二温度敏感元件与安全壳内电气贯穿件连接，在安全壳外通过补偿电缆将电气贯穿件与信号处理机柜中的PLC连接，信号处理机柜设置于电气厂房，信号处理机柜中还设有显示器显示氢气浓度。

一种本发明所述基于热导原理的氢气传感器的监测方法，所述方法采用步骤如下：

1)发生事故后，通过第二温度敏感元件监测得到安全壳内稳定后的环境温度(T)，并输出至PLC；

2)通过PLC控制电加热装置的加热功率，将其表面温度提高至高于环境温度100℃～200℃(T+100℃～200℃)，通过第一温度敏感元件监测电加热装置表面温度，并记录此时电加热装置的加热功率；

3)根据电加热装置的加热功率计算氢气浓度，如公式(1)所示，并显示。

C(H₂)＝K_P×K_T×K×(W-7.8) (1)

其中，C(H₂)为计算氢气浓度，单位为％；K_P为压力补偿参数，取值1/(1+0.4P)，P为环境压力(表压)，单位为MPa；K_T为环境温度补偿参数，取值1/(1+0.0025T)，T为环境温度，单位为℃；K为常温常压计算系数，取值为1.38；W为电加热装置的加热功率，单位为瓦特。

本发明所述氢气传感器基于氢气热导参数较高的性质进行工作，具体工作原理及过程如下：

发生事故时，第二温度敏感元件监测到安全壳内环境温度上升，最终稳定温度为T，并输出至PLC；氢气与空气混合气体通过上透气板和下透气板的透气通孔扩散至所述氢气传感器的防护装置内；用PLC控制电加热装置加热功率，并通过改变加热功率，及电加热装置与第一温度敏感元件相互协调，将电加热装置表面温度提高至高于稳定后的环境温度100℃～200℃；通过第一温度敏感元件监测电加热装置的表面温度，并记录此时电加热装置的加热功率；根据电加热装置的加热功率计算氢气浓度，并显示。

有益效果

1.本发明提供了一种基于热导原理的氢气传感器，所述氢气传感器直接安装在核电站安全壳事故区内，能够在发生严重事故时的高温、高压、高水蒸气、高辐照等严酷环境中实现在线、连续、快速、稳定的正常工作，并能够抵御喷淋物及堆芯释放的有毒裂变产物的毒化作用；

2.本发明提供了一种基于热导原理的氢气传感器，所述氢气传感器基于热导原理进行工作，氢气传感器监测氢气浓度只受环境氢气浓度影响，氢气传感器气体选择性较好；

3.本发明提供了一种基于热导原理的氢气传感器，所述氢气传感器中未采用任何参比气体，结构简单，可靠性较高；

4.本发明提供了一种基于热导原理的氢气传感器，所述氢气传感器的电加热装置与相连接的第一温度敏感元件相配合，共同控制加热功率；

5.本发明提供了一种基于热导原理的氢气传感器，所述氢气传感器中的电加热装置采用惰性陶瓷材料作为外壳，能够避免高温条件下，表面发生氢氧复合作用造成外部加热效果，增加了测量准确性；

6.本发明提供了一种基于热导原理的氢气传感器，所述氢气传感器中上透气板和下透气板均有透气通孔，这使得防护装置、上透气板和下透气板组合在一起形成自然扩散环境，保护所述氢气传感器不受气体流场变化的影响；

7.本发明提供了一种基于热导原理的氢气传感器，所述氢气传感器中除第一温度敏感元件和第二温度敏感元件外，其余部件均采用不锈钢材料，第一温度敏感元件和第二温度敏感元件采用不锈钢外壳，所述氢气传感器在使用过程中不形成易燃、易爆性气体混合物的点火或爆炸源，安全性好；

8.本发明提供了一种基于热导原理的氢气传感器，所述氢气传感器中各个组件的尺寸均可调节，使得氢气传感器的量程可调，因而可以适应不同氢气浓度的测量。

附图说明

图1为实施例1中所述氢气传感器的剖面图。

图2为实施例1中上透气板的结构示意图。

图3为实施例1中所述氢气传感器与外围设备的连接示意图。

图4为实施例1中25℃，0MPa(表压)条件下所述氢气传感器的测试结果。

图5为实施例1中不同环境温度，0MPa(表压)条件下所述氢气传感器的测试结果。

图6为实施例1中25℃，不同压力条件下所述氢气传感器的测试结果。

其中，1—防护装置，2—上透气板，3—下透气板，4—电加热装置，5—第一温度敏感元件，6—第二温度敏感元件，7—外部支撑结构，8—氢气传感器，9—安全壳，10—铠装电缆，11—电气贯穿件，12—电气厂房，13—补偿电缆，14—信号处理机柜，15—显示器，16—PLC

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。下面对本发明的优选实施方式做出详细说明。

实施例1

一种基于热导原理的氢气传感器，如图1所示，所述氢气传感器8主要由防护装置1、上透气板2、下透气板3、电加热装置4、第一温度敏感元件5、第二温度敏感元件6和外部支撑结构7组成。

其中，防护装置1为两端开口的圆筒结构，材质为不锈钢；在防护装置1上需要与其他组成部件连接处设置有直径为5mm的螺纹孔，用于固定连接。防护装置1的直径为300mm，厚度为5mm，高度为500mm。防护装置1为所述氢气传感器8提供机械防护，抵御外部冲击，同时提供整体安装支撑。在防护装置1筒身侧壁对称分布有外部支撑结构7，即耳式支座，耳式支座一端与防护装置1筒身侧壁固定连接，另一端与固定地点固定连接。

上透气板2和下透气板3结构类似，均为圆形，其直径与防护装置1外径相同并通过螺纹固定连接，表面设有均匀分布的透气通孔，利于气体扩散；上透气板2表面中部设有中心轴向通孔，便于电加热装置4的插入和固定。上透气板2和下透气板3由不锈钢板材经机械加工制造获得；上透气板2直径为300mm，厚度为3mm，透气通孔直径为5mm；下透气板3直径为300mm，厚度为3mm，透气通孔直径为5mm。上透气板2和下透气板3可使测量气体顺利通过，并提供强度防护，防止外部冲击，上透气板2还提供了所述氢气传感8器内部部件的安装支撑。上透气板2的结构如图2所示。

电加热装置4非加热端设有固定装置，外径与上透气板2的中心轴向通孔内径相配合。电加热装置4为THERMOCOAX公司的防爆电加热器，直径为15mm，加热部分采用氮化硅陶瓷作为防护外壳，防护外壳厚度为3mm，内部为电加热丝并采用氧化镁粉体绝缘密封；电加热装置4的固定装置为带外螺纹的不锈钢卡套。通过设置于电气厂房12的信号处理机柜14中的PLC 16(洛克威尔自动化有限公司)温控模块控制电加热装置4的加热功率。实现电加热装置4根据环境温度、氢气浓度等条件变化调整加热功率，以提高在严重事故条件下所述氢气传感器8核心元件环境温度稳定性及在高浓度氢气条件下的安全性。

第一温度敏感元件5主体由具有端点的热偶丝及补偿导线组成，热偶丝及补偿导线核心材料为镍铬和镍铝。第二温度敏感元件6由铠装热电偶组成，热偶丝为镍铬和镍铝。第一温度敏感元件5和第二温度敏感元件6采用不锈钢外壳，使所述氢气传感器8能够在安全壳9事故后易燃、易爆性气体混合物中使用，安全性好；第一温度敏感元件5直径为2mm，伸入防护装置1中的深度为100mm；第二温度敏感元件6直径为2mm，伸入防护装置1中的深度为200mm。第一温度敏感元件5用于监测电加热装置4的表面温度，第二温度敏感元件6用于监测环境温度。

所述氢气传感器8各组件的连接关系如下：

防护装置1筒壁顶部与上透气板2通过螺纹固定连接，防护装置1筒壁底部与下透气板3通过螺纹固定连接；电加热装置4加热端垂直向下穿过上透气板2的中心轴向通孔，使加热部分伸入防护装置1中，电加热装置4的非加热端通过固定装置与上透气板2固定连接；第一温度敏感元件5和第二温度敏感元件6分别位于电加热装置4两侧，第一温度敏感元件5穿过上透气板2的透气通孔伸入防护装置1中，上端位于防护装置1外部与上透气板2用卡套螺纹连接，卡套中设有绝缘密封圈，底端与电加热装置4加热端连接，第二温度敏感元件6穿过上透气板2的透气通孔伸入防护装置1中，上端位于防护装置1外部与上透气板2用卡套螺纹固定连接，在固定第一温度敏感元件5的卡套中设绝缘密封圈；防护装置1侧壁、电加热装置4、第一温度敏感元件5和第二温度敏感元件6之间留有空隙，电加热装置4加热端底部、第二温度敏感元件6底部与防护装置1底部之间留有空隙。

第二温度敏感元件6与电加热装置4之间的距离50mm，第二温度敏感元件6底端与电加热装置4底端之间的垂直高度为100mm，可使第二温度敏感元件6对环境温度测量更加准确。

所述氢气传感器8采用墙装或地装方式布置于安全壳9内水蒸发器隔间内部或顶部，通过铠装电缆10将电加热装置4、第一温度敏感元件5和第二温度敏感元件6与安全壳9内电气贯穿件11连接，在安全壳9外通过补偿电缆13将电气贯穿件11与信号处理机柜14中的PLC 16连接，信号处理机柜14设置于电气厂房12，信号处理机柜14中还设有显示器15显示氢气浓度。

一种本实施例所述基于热导原理的氢气传感器的监测方法，所述方法采用步骤如下：

1)发生事故后，通过第二温度敏感元件6监测得到安全壳9内稳定后的环境温度(T)，并输出至PLC 16；

2)通过PLC 16控制电加热装置4的加热功率，将其表面温度提高至高于环境温度100℃，通过第一温度敏感元件5监测电加热装置4表面温度，并记录此时电加热装置4的加热功率；

3)根据电加热装置4的加热功率计算氢气浓度，如公式(1)所示，并显示。

C(H₂)＝K_P×K_T×K×(W-7.8) (1)

其中，C(H₂)为计算氢气浓度，单位为％；K_P为压力补偿参数，取值为1/(1+0.4P)，P为环境压力(表压)，单位为MPa；K_T为环境温度补偿参数，取值为1/(1+0.0025T)，T为环境温度，单位为℃；K为常温常压计算系数，取值为1.38；W为电加热装置4的加热功率，单位为瓦特。

对本实施例所述氢气传感器8进行测试实验如下：

采用美国SIERRA公司气体质量流量计Smart Trak 100配制不同浓度的氢气空气混合气；第一温度敏感元件5和第二温度敏感元件6的温度通过杭州美控自动化技术有限公司无纸记录仪RX6008DC显示或上传至计算机记录。通常，通过深圳市乐达精密工具有限公司恒流稳压电源控制电加热装置4的加热功率；应用Origin8.0软件处理数据并绘图。

在常温常压(25℃，0MPa表压)下测试传所述氢气感器针对氢空气混合气响应，控制加热装置表面温度为125℃，结果如图4所示，当氢气体积浓度由0逐渐上升至15％时，加热功率逐渐增加，且加热功率与氢气浓度呈线性关系，此时，环境温度补偿参数K_T及压力补偿参数K_P均为1；通过水浴气路管道调节进入所述氢气传感器8的样品气体温度，并通过第二温度敏感元件6监测气体温度，分别测试所述氢气传感器8在0MPa压力下不同温度下响应曲线，结果如图5所示，显然，在同一温度平台下，随着氢气浓度升高，加热功率呈线性增加，而相同氢气浓度条件下对比显示，随着环境温度升高，加热功率增加；相似的，在25℃下，将所述氢气传感器8密封于压力容器中，并向压力容器中通入试验气体，通过改变进气气量的方式控制压力，测试所述氢气传感器8在不同压力条件下的响应曲线，结果如图6所示，显然，在同一压力平台下，随着氢气浓度升高，加热功率呈线性增加，而相同氢气浓度条件下对比显示，随着压力升高，加热功率增加。

实施例2

一种基于热导原理的氢气传感器，如图1所示，其中，防护装置1的直径为200mm，厚度为20mm，高度为300mm。上透气板2直径为200mm，厚度为10mm，透气通孔直径为1mm；下透气板3直径为200mm，厚度为10mm，透气通孔直径为1mm。上透气板2的结构如图2所示。电加热装置4直径为50mm，防护外壳厚度为20mm。

第一温度敏感元件5直径为5mm，伸入防护装置1中的深度为300mm；第二温度敏感元件6直径为5mm，伸入防护装置1中的深度为400mm。

第二温度敏感元件6底端与电加热装置4底端之间的垂直高度为200mm。

测试方法和及结果与实施例1类似。

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 (10)

1.一种基于热导原理的氢气传感器，其特征在于：所述氢气传感器(8)主要由防护装置(1)、上透气板(2)、下透气板(3)、电加热装置(4)、第一温度敏感元件(5)、第二温度敏感元件(6)和外部支撑结构(7)组成；

防护装置(1)为两端开口的圆筒结构；

上透气板(2)和下透气板(3)结构类似，均为圆形，上透气板(2)和下透气板(3)的表面设有均匀分布的透气通孔；上透气板(2)表面中部还设有中心轴向通孔；

电加热装置(4)的非加热端设有固定装置，外径与上透气板(2)的中心轴向通孔内径相配合；

第一温度敏感元件(5)和第二温度敏感元件(6)为热电偶测温元件；热电偶的核心材料材质为具有正温度系数的热敏感材料；

所述氢气传感器(8)各组件的连接关系如下：

防护装置(1)筒壁顶部与上透气板(2)固定连接，筒壁底部与下透气板(3)固定连接；电加热装置(4)加热端垂直向下穿过上透气板(2)的中心轴向通孔，电加热装置(4)的非加热端通过固定装置与上透气板(2)固定连接；第一温度敏感元件(5)和第二温度敏感元件(6)分别位于电加热装置(4)两侧，第一温度敏感元件(5)穿过上透气板(2)的透气通孔伸入防护装置(1)中，上端位于防护装置(1)外部与上透气板(2)用卡套连接，底端与电加热装置(4)加热端连接，第二温度敏感元件(6)穿过上透气板(2)的透气通孔伸入防护装置(1)中，上端位于防护装置(1)外部与上透气板(2)用卡套固定连接；防护装置(1)侧壁、电加热装置(4)、第一温度敏感元件(5)和第二温度敏感元件(6)之间留有空隙，电加热装置(4)加热端底部、第二温度敏感元件(6)底部与防护装置(1)底部之间留有空隙，在防护装置(1)筒身侧壁对称固定分布有外部支撑结构(7)，每个外部支撑结构(7)中，一端与防护装置(1)筒身侧壁固定连接，另一端与固定地点固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于热导原理的氢气传感器，其特征在于：第二温度敏感元件(6)与电加热装置(4)之间的距离大于等于50mm，第二温度敏感元件(6)底端与电加热装置(4)底端之间的垂直高度大于等于100mm。

3.根据权利要求1所述的一种基于热导原理的氢气传感器，其特征在于：防护装置(1)、上透气板(2)和下透气板(3)的材质为不锈钢；第一温度敏感元件(5)和第二温度敏感元件(6)采用不锈钢外壳；第一温度敏感元件(3)和第二温度敏感元件(6)的热电偶的核心材料包括铜、铂铑、镍铬或铜镍。

4.根据权利要求1所述的一种基于热导原理的氢气传感器，其特征在于：在防护装置(1)上需要与其他组成部件连接处设置固定连接用的螺纹孔；上透气板(2)和下透气板(3)的直径与防护装置(1)外径相同的通过焊接或螺纹固定连接，小于防护装置(1)内径的通过焊接固定连接；电加热装置(4)的非加热端通过固定装置与上透气板(2)焊接或螺纹固定连接，所述固定装置为带外螺纹的不锈钢卡套；第一温度敏感元件(5)和第二温度敏感元件(6)上端通过卡套与上透气板(2)焊接或螺纹固定连接，在固定第一温度敏感元件(5)的卡套中设绝缘密封圈。

5.根据权利要求1所述的一种基于热导原理的氢气传感器，其特征在于：防护装置(1)直径为200mm～300mm，厚度为5mm～20mm，高度为300mm～500mm；上透气板(2)的直径为200mm～300mm，厚度为3mm～10mm，透气通孔直径为1mm～5mm；下透气板(3)的直径为200mm～300mm，厚度为3mm～10mm，透气通孔直径为1mm～5mm；第一温度敏感元件(5)的直径为2mm～5mm，伸入防护装置(1)中的深度为100mm～300mm；第二温度敏感元件(6)的直径为2mm～5mm，伸入防护装置(1)中的深度为200mm～400mm。

6.根据权利要求1所述的一种基于热导原理的氢气传感器，其特征在于：电加热装置(4)为防爆电加热器。

7.根据权利要求1所述的一种基于热导原理的氢气传感器，其特征在于：电加热装置(4)的加热部分采用刚玉或氮化硅陶瓷作为防护外壳，防护外壳厚度为3mm～20mm，内部为电加热丝并采用氧化铝粉体或氧化镁粉体绝缘密封。

8.根据权利要求1所述的一种基于热导原理的氢气传感器，其特征在于：所述氢气传感器(8)的外部支撑结构(7)为耳式支座或耳式支座和立式支柱的组合。

9.根据权利要求2所述的一种基于热导原理的氢气传感器，其特征在于：防护装置(1)、上透气板(2)和下透气板(3)的材质为不锈钢；第一温度敏感元件(5)和第二温度敏感元件(6)采用不锈钢外壳；第一温度敏感元件(5)和第二温度敏感元件(6)的热电偶的核心材料包括铜、铂铑、镍铬或铜镍；

在防护装置(1)上需要与其他组成部件连接处设置固定连接用的螺纹孔；上透气板(2)和下透气板(3)的直径与防护装置(1)外径相同的通过焊接或螺纹固定连接，小于防护装置(1)内径的通过焊接固定连接；电加热装置(4)的非加热端通过固定装置与上透气板(2)焊接或螺纹固定连接，所述固定装置为带外螺纹的不锈钢卡套；第一温度敏感元件(5)和第二温度敏感元件(6)上端通过卡套与上透气板(2)焊接或螺纹固定连接，在固定第一温度敏感元件(5)的卡套中设绝缘密封圈；

防护装置(1)直径为200mm～300mm，厚度为5mm～20mm，高度为300mm～500mm；上透气板(2)的直径为200mm～300mm，厚度为3mm～10mm，透气通孔直径为1mm～5mm；下透气板(3)的直径为200mm～300mm，厚度为3mm～10mm，透气通孔直径为1mm～5mm；第一温度敏感元件(5)的直径为2mm～5mm，伸入防护装置(1)中的深度为100mm～300mm；第二温度敏感元件(6)的直径为2mm～5mm，伸入防护装置(1)中的深度为200mm～400mm；

电加热装置(4)为防爆电加热器，加热部分采用刚玉或氮化硅陶瓷作为防护外壳，防护外壳厚度为3mm～20mm，内部为电加热丝并采用氧化铝粉体或氧化镁粉体绝缘密封；

所述氢气传感器(8)的外部支撑结构(7)为耳式支座或耳式支座和立式支柱的组合。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的一种基于热导原理的氢气传感器的监测方法，其特征在于：所述氢气传感器(8)布置于安全壳(9)内水蒸发器隔间内部或顶部，通过铠装电缆(10)将电加热装置(4)、第一温度敏感元(5)和第二温度敏感元件(6)与安全壳(9)内电气贯穿件(11)连接，在安全壳(9)外通过补偿电缆(13)将电气贯穿件(11)与信号处理机柜(14)中的PLC(16)连接，信号处理机柜(14)设置于电气厂房(12)，信号处理机柜(14)中还设有显示器(15)显示氢气浓度，所述方法步骤如下：

1)发生事故后，通过第二温度敏感元件(6)监测得到安全壳(9)内稳定后的环境温度，并输出至PLC(16)；

2)通过PLC(16)控制电加热装置(4)的加热功率，将其表面温度提高至高于环境温度100℃～200℃，通过第一温度敏感元件(5)监测电加热装置(4)表面温度，并记录此时电加热装置(4)的加热功率；

3)根据电加热装置(4)的加热功率计算氢气浓度，如公式(1)所示，并显示，

C(H₂)＝K_P×K_T×K×(W-7.8) (1)

C(H₂)为计算氢气浓度，单位为％；K_P为压力补偿参数，取值1/(1+0.4P)，P为环境压力，单位为MPa；K_T为环境温度补偿参数，取值1/(1+0.0025T)，T为环境温度，单位为℃；K为常温常压计算系数，取值为1.38；W为电加热装置(4)的加热功率，单位为瓦特。