CN109974808B - 一种乏燃料水池自补偿式液位测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于领域乏燃料储存技术领域，具体一种乏燃料水池自补偿式液位测量系统，包括乏燃料水池、设于乏燃料水池上端的冷凝罐，设于冷凝罐下端的高位水杯和低位水杯、高位水杯和低位水杯下端分别引出的高位压力引出管和低位压力引出管，以及乏燃料水池底部水平引出的就地压力引出管，水杯上均加工溢流孔，乏燃料水池的上部安装压力引管，乏燃料水池的内部安装测温组件，通过三根压力引管、乏池测温组件和上部空间压力参数的匹配使用，可以全部覆盖乏燃料水池的所有运行工况的液位测量，依据现场使用条件，高低水杯的布置位置可以做适应性改变，满足测量精度的要求。
Description
技术领域
本发明属于领域乏燃料储存技术领域，具体涉及一种乏燃料湿式储存设施自补偿式液位测量系统。
背景技术
核电站在发生全厂断电事故后，由于乏燃料水池中贮存有大量的乏燃料组件，失去冷却能力后，水池内的水在衰变热的作用下将不断升温直至沸腾，可能诱发乏燃料组件的裸露甚至是熔化。
福岛核事故后，国家核安全局发布了《福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求》，其中第4章对核电站乏燃料水池监测提出了详细的技术要求。根据该要求，相关产品应满足严重事故情况下的乏燃料水池的环境条件。
在水位监测方面，专利CN104575640提出了一种乏燃料水池液位及温度测量装置，在测量筒内沿其高度方向安装有相互隔离的RTD连续液位传感器、差分热电偶离散液位传感器和热电偶温度传感器，该液位及温度测量装置需要引入式电加热热源，对电源的要求较高。
在其它类型的水位测量方面，专利CN203572546进行了基于热虹吸技术水位测量探讨，对于沸腾工况热虹吸效应的可靠性面临很大的考验，付诸于工程的可实施性仍待于进一步的考验。
发明内容
本发明的目的是提供一种乏燃料水池自补偿式液位测量系统，其能够进行乏燃料水池所有运行工况的液位测量。
本发明的技术方案如下：
一种乏燃料水池自补偿式液位测量系统，包括乏燃料水池、设于乏燃料水池上端的冷凝罐，设于冷凝罐下端的高位水杯和低位水杯、高位水杯和低位水杯下端分别引出的高位压力引出管和低位压力引出管，以及乏燃料水池底部水平引出的就地压力引出管，所述的高位水杯和低位水杯上均加工溢流孔，所述的乏燃料水池的上部安装压力引管，所述的乏燃料水池的内部安装测温组件，所述的高位水杯的水平位置高于低位水杯。
所述的冷凝罐上端的排气端位于乏燃料水池外。
所述的冷凝罐内部的蒸汽进口管深入到乏燃料水池内。
所述的低位压力引出管，包括低位水杯下端的垂直引出的管道，其延伸至乏燃料水池的底部，还包括从底部水平引出直到水池外部的管道。
所述的高位压力引出管，包括高位水杯下端的垂直引出的管道，其延伸至乏燃料水池的底部，还包括从底部水平引出直到水池外部的管道。
所述的压力引管上端设有折弯部。
所述的乏燃料水池外部设有换热翅。
本发明的显著效果如下：
本申请的乏燃料水池液位测量装置，其测量前端没有任何机械、电力等引入手段，测量后端为经历广泛工程考核的压力和差压传感器，而且通过测量转换端的内置算法，可同时提供肿胀液位、坍塌水位。通过三根压力引管、乏池测温组件和上部空间压力参数的匹配使用，可以全部覆盖乏燃料水池的所有运行工况的液位测量，依据现场使用条件，高低水杯的布置位置可以做适应性改变，满足测量精度的要求。
附图说明
图1为一种乏燃料水池自补偿式液位测量系统示意图；
图2为水池液位高于低水杯，未发生沸腾的正常运行工况示意图；
图3为水池液位高于低水杯，水池处于沸腾工况示意图；
图4为水池液位低于低水杯，水池处于沸腾工况示意图；
图中：1.乏燃料水池；2.冷凝罐；3.蒸汽进口管；4.自动补水管；5.高位水杯；6.低位水杯；7.溢流孔；8.测温组件；9.压力引管；10.低位压力引出管；11.高位压力引出管；12.就地压力引出管；13.排气端。
具体实施方式
下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，在乏燃料水池1的上端安装冷凝罐2，其上端的排气端13位于乏燃料水池1外，冷凝罐2内部的蒸汽进口管3深入到乏燃料水池1内。
在冷凝罐2的下端安装高位水杯5，其下端的管道垂直延伸至乏燃料水池1的底部，并水平引出直到水池外部，该段管道为高位压力引出管11。
在冷凝罐2的下端同时通过管路安装低位水杯6，其水平位置低于上述的高位水杯5，低位水杯6下端的管道垂直延伸至乏燃料水池1的底部，并水平引出直到水池外部，该段管道为低位压力引出管10。
同时在乏燃料水池1底部水平安装就地压力引出管12，其引出乏燃料水池1的外部，其管道的压力作为测量的基准点。
在上述的高位水杯5和低位水杯6上均加工溢流孔7。
在乏燃料水池1的内部安装测温组件8，用于测量水池内部的温度。
在乏燃料水池1的上部安装压力引管9，该压力引管9设有折弯以避免凝液进入，用于测量上部气空间压力。
根据乏燃料水池所处的热工状态，在水池沸腾之前，输出单相肿胀液位，在水池沸腾后，输出肿胀液位和坍塌水位，包络性指示乏燃料水池当前的液位状态。
乏燃料水池1外部可以设置强化换热翅。
通过三根压力引管、乏池测温组件和上部空间压力参数的匹配使用，可以全部覆盖乏燃料水池的所有运行工况的液位测量，依据现场使用条件，高低水杯的布置位置可以做适应性改变，满足测量精度的要求。
如图2所示，对于水池液位高于低水杯，未发生沸腾的正常运行工况，即乏燃料水池丧失冷却初期，则有：
式中：ΔP10为水池底部与上部气空间之间的压差，ρf为水池中水的密度，g为重力加速度，H为液位值，此时，液位测量系统给出的液位值H为单相状态的肿胀液位。
如图3所示，对于水池液位高于低水杯，水池处于沸腾工况，则有：
H＝HB-ΔH2 (2)
式中：HB为高位压力引出管底部与高位水杯溢流孔之间的高度、ΔH2为液面与高位水杯溢流孔之间的高度、ρB1为为液面与高位水杯溢流孔之间流体密度，H′为水池的坍塌水位，ρfs为水池当前压力下的饱和水密度。此时，液位测量系统给出的水位值H为两相状态的肿胀液位，即两相混合液位；H′为该阶段的坍塌液位，即依据饱和水状态参数折算的液位。
如图4所示，对于液位低于低水杯，水池处于沸腾工况，则有：
式中：ΔP为高、低位引压管之间的压差；ΔP1为就地压力引管与低位压力引管之间的压差；Hc为低位压力引出管底部与低位水杯溢流孔之间的高度,ΔP2为就地压力引管与高位压力引管之间的压差，；此时，液位测量系统给出的水位值H为两相状态的肿胀液位，即两相混合液位；H′为该阶段的坍塌液位，即依据饱和水状态参数折算的液位，计算方式如上所述。
依据上面的分析可以看出,通过三根压力引管、乏池测温组件和上部空间压力参数的匹配使用，可以全部覆盖乏燃料水池的所有运行工况的液位测量，依据现场使用条件，高低水杯的布置位置可以做适应性改变，满足测量精度的要求。
Claims (7)
1.一种乏燃料水池自补偿式液位测量系统，其特征在于：包括乏燃料水池(1)、设于乏燃料水池(1)上端的冷凝罐(2)，设于冷凝罐(2)下端的高位水杯5和低位水杯(6)、高位水杯(5)和低位水杯(6)下端分别引出的高位压力引出管(11)和低位压力引出管(10)，以及乏燃料水池(1)底部水平引出的就地压力引出管(12)，所述的高位水杯(5)和低位水杯(6)上设有溢流孔(7)，所述的乏燃料水池(1)的上部安装压力引管(9)，所述的乏燃料水池(1)的内部设有测温组件(8)，所述的高位水杯(5)的水平位置高于低位水杯(6)。
2.如权利要求1所述的一种乏燃料水池自补偿式液位测量系统，其特征在于：所述的冷凝罐(2)上端的排气端(13)位于乏燃料水池(1)外。
3.如权利要求1所述的一种乏燃料水池自补偿式液位测量系统，其特征在于：所述的冷凝罐(2)内部的蒸汽进口管(3)深入到乏燃料水池(1)内。
4.如权利要求1所述的一种乏燃料水池自补偿式液位测量系统，其特征在于：所述的低位压力引出管(10)，包括低位水杯(6)下端的垂直引出的管道，其延伸至乏燃料水池(1)的底部，还包括从底部水平引出直到水池外部的管道。
5.如权利要求1所述的一种乏燃料水池自补偿式液位测量系统，其特征在于：所述的高位压力引出管(11)，包括高位水杯(5)下端的垂直引出的管道，其延伸至乏燃料水池(1)的底部，还包括从底部水平引出直到水池外部的管道。
6.如权利要求1所述的一种乏燃料水池自补偿式液位测量系统，其特征在于：所述的压力引管(9)上端设有折弯部。
7.如权利要求1所述的一种乏燃料水池自补偿式液位测量系统，其特征在于：所述的乏燃料水池(1)外部设有换热翅。
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