CN110517798A - 一种安全壳内氢气浓度测量系统测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种安全壳内氢气浓度测量系统测试装置及测试方法。所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置包括安全壳模拟体、喷淋系统、气溶胶注入系统、氢气注入系统、氮气注入系统、去离子水注入系统、氢气检测系统、氢气浓度测量系统、控制系统，以及各连接管线。利用本发明的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，可以产生与安全壳内环境压力、环境温度和组分相同的混合气体，并可实现喷淋模拟和气溶胶模拟，从而验证安全壳内氢气浓度测量系统的精度及可用性。
Description
技术领域
本发明属于核安全控制技术领域，具体涉及一种安全壳内氢气浓度测量系统测试装置。
背景技术
氢气燃爆是造成核电厂安全壳失效进而导致放射性泄露的重要威胁之一，国家核安全局对核电厂严重事故后安全壳内氢气浓度测量提出了更明确的要求，国内外多家机构进行了该氢气浓度测量系统的研发。由于严重事故后核电厂安全壳内是高温、高压并含有大量水蒸气的气体氛围，并且伴随着喷淋以及气溶胶产生。因此这些氢气浓度测量系统的测试和标定不能采用常温常压的标准气体，而是需要能模拟安全壳内环境条件的特殊装置。
中国专利201410539281.8“模拟核电安全壳严重事故工况的实验系统及其实现方法”公开的实验系统包括一个实验容器，设置在实验容器内的第一压力传感器，通过多点热电偶与实验容器连接的数据采集系统，以及均与实验容器连接的排气管道、空气供应系统、氢气供应系统、喷淋系统、气溶胶供应系统、电缆燃烧产物供应系统、水蒸气在线供应系统和取样管道。该实验系统主要用于对非能动氢气复合器的消氢性能进行测试，为氢气复合器的研究和设计提供参考标准。但该实验系统无法实现严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统可用性和测量精度的测试。
发明内容
本发明的目的在于针对目前核电厂严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统研发的需要，提供一种严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，用于验证在核电厂发生严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统精度及可用性。
本发明的技术方案如下：一种安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，包括安全壳模拟体、喷淋系统、气溶胶注入系统、氢气注入系统、氮气注入系统、去离子水注入系统、氢气检测系统、氢气浓度测量系统、控制系统，以及各连接管线，其中，所述的安全壳模拟体包括压力容器，在压力容器内设有加热位置可调的电加热器件，去离子水注入系统将去离子水注入到压力容器底部，通过所述电加热器件对去离子水进行加热；所述喷淋系统通过循环泵从压力容器底部取水，并通过设置在压力容器顶部的弥散喷嘴实现喷淋；所述氢气检测系统包括设置在压力容器内部不同位置的取样探头，取样探头分别连接取样管线，取样管线贯穿至压力容器外部与所述氢气浓度测量系统连接。
进一步，如上所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其中，压力容器内的所述取样管线在不同位置以变径错位盘旋的方式布置，用以提高对气溶胶的过滤效率。
进一步，如上所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其中，所述取样管线以取样管线束的形式贯穿至压力容器外部，取样管线束带有伴热装置。
进一步，如上所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其中，所述取样探头内部设有盘旋流道，盘旋流道内设有用于阻挡气溶胶颗粒通过的鞭毛结构；取样探头在压力容器内部能够伸缩和移动。
进一步，如上所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其中，所述弥散喷嘴设有喷淋范围调节装置，喷淋范围调节装置包括设置在固定杆上的滑块，滑块与调节杆连接，并能够通过改变固定杆上滑块的位置来改变调节杆的扩张角度，在调节杆上设置若干喷头，每个喷头设有能够改变喷头方向的坐标定位机构。
进一步，如上所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其中，所述喷淋系统管线外设有冷却套管，冷却套管内设有用于冷却管线中去离子水的介质。
进一步，如上所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其中，在压力容器不同高度位置安装有热电偶，用于测量压力容器内部环境温度和底部去离子水温度。
进一步，如上所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其中，所述控制系统分别对安全壳模拟体、喷淋系统、气溶胶注入系统、氢气注入系统、氮气注入系统、去离子水注入系统进行自动化控制，用于实现所需的实验工况。
进一步，如上所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其中，所述控制系统设有智能化控制模块，通过法兰旋转的方式调节电加热器件的加热位置，能够实现电加热器件的定制化加热功率、故障诊断和自动补偿功能。
进一步，如上所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其中，所述的压力容器直段部分的视窗玻璃外表面镀有材质为氧化硒的导电薄膜，用于实现视窗玻璃加热保温功能。
进一步，如上所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其中，所述压力容器通过电磁阀连接真空泵。
一种采用上述装置的安全壳内氢气浓度测量系统的测试方法，包括如下步骤：
(1)对压力容器抽真空至所需压力；
(2)通过氢气注入系统向压力容器内注入氢气，使压力容器内压力达到设定值；
(3)通过氮气注入系统向压力容器内注入氮气，使压力容器内压力达到设定值；
(4)通过去离子水注入系统向压力容器内注入去离子水，并由液位计测量液位高度，使之达到目标值；
(5)对压力容器内的去离子水进行加热，并对去离子水温度进行测量；
(6)通过喷淋系统从压力容器底部的去离子水取水，从压力容器顶部的弥散喷嘴喷出，并通过流量调节阀将喷淋管线中的去离子水流量调至所需值；
(7)通过气溶胶注入系统向压力容器内注入气溶胶，使压力容器内气溶胶达到所需值；
(8)当压力容器内产生与严重事故后安全壳内组分相同的混合气体、模拟喷淋和模拟气溶胶后，布置于压力容器内部不同位置的取样探头分别对混合气体进行取样测量，混合气体分别通过取样管线被送至氢气浓度测量系统进行氢气浓度测量，测量后的混合气体最终被送回压力容器完成一个混合气体取样点的测量循环；
(9)测试结束后，从压力容器中排出去离子水和混合气体。
进一步，如上所述的安全壳内氢气浓度测量系统的测试方法，步骤(5)中对压力容器内的去离子水进行加热时，控制系统根据热电偶对压力容器底部去离子水温度的测量信号，通过调节电加热器件的加热位置，改变电加热器件的加热功率，使去离子水温度上升速度稳定；当热电偶示数达到目标值时，控制系统通过智能化控制模块，通过调节电加热器件的加热位置，改变电加热器件的加热功率，使去离子水温度保持不变，完成去离子水加热。
进一步，如上所述的安全壳内氢气浓度测量系统的测试方法，步骤(6)中进行喷淋操作时，喷头配置的坐标定位机构分别测量喷头上下两端中点位置的坐标(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)，随后控制系统会使坐标定位机构对喷头位置进行调整，使X1＝X2,Z1＝Z2,Y1-Y2＝喷头高度，从而使喷头的方向始终竖直向下。
进一步，如上所述的安全壳内氢气浓度测量系统的测试方法，步骤(8)中取样探头能够在压力容器内自由伸缩移动，取样范围可覆盖整个压力容器的内部空间。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明设计的安全壳模拟体，通过向压力容器内部注入氢气和氮气，对压力容器底部去离子水加热的方式就可产生与严重事故后安全壳内组分相同的混合气体，无需其余复杂气体发生系统，能够更加简便、快捷、准确的模拟严重事故后安全壳的内部环境条件，如环境温度、环境压力等重要参数；
(2)通过对容器底部去离子水加热的方式产生蒸汽，可以实现温度、压力、气体组分、流场更加均匀的压力容器内部环境条件，有利于严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统的测量，而且可以实现压力容器内部去离子水-水蒸气-去离子水的循环，大大降低了实验成本；
(3)本发明设计的安全壳模拟体，通过压力容器底部抽水顶部喷水的方式模拟严重事故后安全壳内喷淋，节省了外部喷淋系统的制造成本，也使测试装置的系统结构更加简单；采用压力容器底部去离子水作为喷淋用水，可以避免外部水箱内的水温远远低于压力容器内环境中的水蒸汽温度所导致的压力容器内环境条件极大波动问题；而且压力容器底部去离子水温度、压力与其上部空间混合气体相同，使用内循环的方式更加容易实现；
(4)本发明设计的安全壳模拟体，通过气溶胶注入的方式模拟严重事故后安全壳内气溶胶，通过对取样探头进行特殊设计，使取样探头具有一定避水能力和过滤能力；
(5)本发明设计的安全壳模拟体配有高精度测量仪表，以便精确计算压力容器内部各气体组分浓度。
附图说明
图1为严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统测试装置结构示意图；
图2a为取样探头剖面结构示意图；
图2b为取样探头三维结构示意图；
图3为取样管线截面示意图；
图4为取样探头内盘旋流道内部结构示意图；
图5为弥散喷嘴喷淋范围调节装置示意图；
图6为喷头精准坐标定位机构示意图；
图7为智能化模块控制流程图；
图8为取样管线布置方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
示例性的本发明的一种严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统测试装置的系统组成如图1所示，包括安全壳模拟体、喷淋系统、气溶胶注入系统、氢气注入系统、氮气注入系统、去离子水注入系统、氢气检测系统、氢气浓度测量系统、控制系统，以及各连接管线。其中，安全壳模拟体包括压力容器1、电加热棒2、真空泵13、热电偶TF1、TF2、TF3、TF4、TF5、压力变送器PT1、液位计LDP1、电磁阀6a、6h、安全阀10，以及各连接管线；所述的喷淋系统包括循环泵14、弥散喷嘴5、热电偶TF6、压力变送器PT2、PT3、液体流量计F1、电磁阀6b、流量调节阀7，以及各连接管线；所述的气溶胶注入系统包括气溶胶发生装置16、电磁阀6e，以及各连接管线；所述的氢气注入系统包括高压氢气瓶11、减压阀8a、电磁阀6c，以及各连接管线；所述的氮气注入系统包括高压氮气瓶12、减压阀8b、电磁阀6d，以及各连接管线；所述的去离子水注入系统包括去离子水箱17、注水泵15、电磁阀6g、止回阀9，以及各连接管线；所述的氢气检测系统包括取样探头3a、3b、3c、3d、取样管线4a、4b、4c、4d、热电偶TF7、压力变送器PT4、电磁阀6f。
压力容器1直段部分的视窗玻璃外表面镀有材质为氧化硒的导电薄膜，用于实现视窗玻璃加热保温功能。如图7所示，控制系统19带有智能化控制模块，通过法兰旋转的方式调节电加热棒2的加热位置，可以实现电加热棒2的定制化加热功率、故障诊断和自动补偿功能。电加热棒2用于加热压力容器1底部去离子水，控制系统19根据热电偶TF5对压力容器1底部去离子水温度的测量信号，调节电加热棒2加热功率使去离子水温度上升速度稳定或保持不变。当电加热棒2出现故障时，控制系统19可以自动增加其余正常工作的电加热棒2加热功率，实现自动补偿功能。压力容器1顶部设置有安全阀10，用于防止压力容器1超压受损。压力容器1分别连接电磁阀6a、6h，电磁阀6a连接真空泵13，用于将压力容器1抽真空，电磁阀6h用于将去离子水从压力容器1排出。控制系统19可以分别对安全壳模拟体、喷淋系统、气溶胶注入系统、氢气注入系统、氮气注入系统、去离子水注入系统进行自动化控制，用于实现所需的实验工况，如不同环境温度、不同环境压力、不同混合气体组分浓度等。氢气瓶11依次通过减压阀8a和电磁阀6c与压力容器1相连接，用于向压力容器1内注入氢气。氮气瓶12依次通过减压阀8b和电磁阀6d与压力容器1相连接，用于向压力容器1内注入氮气。气溶胶发生装置16通过电磁阀6e与压力容器1相连接，用于向压力容器1内注入气溶胶。去离子水箱17依次通过电磁阀6g、注水泵15、止回阀9与压力容器1相连接，用于向压力容器1内注入去离子水。在压力容器1不同高度上安装热电偶TF1、TF2、TF3、TF4、TF5，用于测量压力容器1内部环境温度和底部去离子水温度。在压力容器1上安装压力变送器PT1，用于测量压力容器1内部环境压力。在压力容器1上安装液位计LDP1，用于测量压力容器1底部去离子水液位。压力容器1底部连接电磁阀6b，再依次连接循环泵14、流量调节阀7和液体流量计F1，最终贯穿至压力容器1内部，并与弥散喷嘴5连接，用于系统自循环实现喷淋。弥散喷嘴5内部有存在多个喷头的喷淋范围调节装置，如图5所示，可通过改变固定杆23上的滑块24位置，进而改变调节杆25的扩张角调节喷淋范围，调节杆25上设有若干喷头26，每个喷头26配有精准坐标定位机构，通过实时调整三维坐标的方式改变喷头方向，使喷头始终竖直向下，也可以限制喷淋稀疏程度和其液滴直径。喷头配有的精准坐标定位机构可以准确分别测量喷头上下两端中点位置的坐标(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)，随后控制系统19会使精准定位机构对喷头位置进行调整，使X1＝X2,Z1＝Z2,Y1-Y2＝喷头高度，使喷头的方向竖直向下，如图6所示。喷淋系统管线上连接压力变送器PT2，用于测量循环泵14入口处喷淋管线内去离子水压力。喷淋系统管线上分别连接压力变送器PT3和热电偶TF6，分别用于测量弥散喷嘴5入口处喷淋管线内去离子水压力和温度。喷淋系统管线外有冷却套管，冷却套管内介质为酒精、水或其他沸点低于100℃有机物，用于冷却管线中的去离子水。取样探头3a、3b、3c、3d分别连接取样管线4a、4b、4c、4d，以取样管线束的形式贯穿至压力容器1外部与电磁阀6f，再连接氢气浓度测量系统18，最终与压力容器1相连接，用于氢气测量与回收。其中，取样探头3a、3b、3c、3d可以自由伸缩和移动，范围可覆盖整个压力容器1内部空间，其结构如图2a、图2b所示，内部有多层直径为4mm的盘旋流道20，盘旋流道20内设有鞭毛结构22，如图4所示，以进一步强化过滤效果，取样探头3a、3b、3c、3d用于减小取样气体的流量和过滤直径大于0.2微米的气溶胶颗粒。当取样气体经过盘旋流道20时，鞭毛结构22会阻挡取样气体中的少量气溶胶颗粒通过，进一步提高了取样探头3a、3b、3c、3d的过滤效率。取样管线4a、4b、4c、4d在压力容器1内部不同位置以变径错位盘旋的方式布置，每一圈盘绕的直径都不同，且位置依此错开，如图8所示，用于进一步提高对气溶胶的过滤效率。取样管线4a、4b、4c、4d在压力容器1外部集成为带有伴热装置21的取样管线束，如图3所示，伴热装置的加热温度可根据实验工况通过控制系统19进行自动化调节，用于保证混合气体中的水蒸气不会冷凝。
上述示例性的本发明的一种严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统测试装置验证在核电厂发生严重事故后氢气浓度测量系统精度及可用性的原理如下：
为了使严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统测试装置产生与严重事故后安全壳内组分相同的混合气体，主要分为以下步骤：打开电磁阀6a、真空泵13，对压力容器1抽真空至所需压力，关闭电磁阀6a、真空泵13完成抽真空。调节减压阀8a使其示数为所需压力，打开电磁阀6c，使高压氢气瓶11中的氢气进入压力容器1内部，当压力变送器PT1示数与减压阀8a相同时，关闭电磁阀6c完成氢气注入。调节减压阀8b使其示数为所需压力，打开电磁阀6d，使高压氮气瓶12中的氮气进入压力容器1内部，当压力变送器PT1示数与减压阀8b相同时，关闭电磁阀6d完成氮气注入。打开电磁阀6g、注水泵15，使去离子水箱17中的去离子水进入压力容器1内部，当液位计LDP1示数达到目标值时，关闭电磁阀6g和注水泵15完成去离子水注入。打开电加热棒2对压力容器1底部去离子水进行加热，控制系统19可以对电加热棒2的加热位置和加热功率进行自动化调节。电加热棒2用于加热压力容器1底部去离子水，控制系统19根据热电偶TF5对压力容器1底部去离子水温度的测量信号，通过法兰旋转的方式调节加热位置，改变电加热棒2加热功率，使去离子水温度上升速度稳定，当热电偶TF5示数达到目标值时，控制系统19带有智能化控制模块，通过法兰旋转的方式调节电加热棒2的加热位置，改变电加热棒2加热功率，使去离子水温度保持不变，完成去离子水加热。
为了使严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统测试装置模拟喷淋，打开电磁阀6b、循环泵14、流量调节阀7，使压力容器1底部的去离子水从弥散喷嘴5内部喷出，通过流量调节阀7将喷淋管线中去离子水流量调至所需值，以液体流量计F1显示。
为了使严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统测试装置模拟气溶胶，打开电磁阀6e、气溶胶发生装置16，使气溶胶发生装置16进入压力容器1，当气溶胶的注入量达到所需值，关闭电磁阀6e、气溶胶发生装置16完成气溶胶注入。
在一种严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统测试装置测试过程中，当压力容器1底部去离子水液位低于目标值，打开电磁阀6g、注水泵15，使去离子水箱14中的去离子水进入压力容器1内部，当液位计LDP1示数达到目标值时，关闭电磁阀6g和注水泵15完成去离子水补充。
在一种严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统测试装置测试过程中，当压力容器1底部去离子水液位高于目标值，打开电磁阀6h，使压力容器1底部去离子水排出，当液位计LDP1示数达到目标值时，关闭电磁阀6h完成去离子水排放。
通过一种严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统测试装置分别产生与严重事故后安全壳内组分相同的混合气体、模拟喷淋和模拟气溶胶后，布置于压力容器1内部不同位置的取样探头3a、3b、3c、3d分别对混合气体进行取样测量，混合气体分别通过取样管线4a、4b、4c、4d被送至氢气浓度测量系统18进行氢气浓度测量，测量后的混合气体最终被送回压力容器1完成一个混合气体取样点的测量循环。
在一种严重事故后安全壳内氢气浓度测量系统测试装置测试结束后，打开电磁阀6h使压力容器1底部去离子水排出，当液位计LDP1示数为0，且压力变送器PT1示数为1bar时，关闭电磁阀6h完成去离子水和混合气体排放。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (15)
1.一种安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，包括安全壳模拟体、喷淋系统、气溶胶注入系统、氢气注入系统、氮气注入系统、去离子水注入系统、氢气检测系统、氢气浓度测量系统、控制系统，以及各连接管线，其特征在于：所述的安全壳模拟体包括压力容器，在压力容器内设有加热位置可调的电加热器件，去离子水注入系统将去离子水注入到压力容器底部，通过所述电加热器件对去离子水进行加热；所述喷淋系统通过循环泵从压力容器底部取水，并通过设置在压力容器顶部的弥散喷嘴实现喷淋；所述氢气检测系统包括设置在压力容器内部不同位置的取样探头，取样探头分别连接取样管线，取样管线贯穿至压力容器外部与所述氢气浓度测量系统连接。
2.如权利要求1所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其特征在于：压力容器内的所述取样管线在不同位置以变径错位盘旋的方式布置，用以提高对气溶胶的过滤效率。
3.如权利要求1或2所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其特征在于：所述取样管线以取样管线束的形式贯穿至压力容器外部，取样管线束带有伴热装置。
4.如权利要求1所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其特征在于：所述取样探头内部设有盘旋流道，盘旋流道内设有用于阻挡气溶胶颗粒通过的鞭毛结构；取样探头在压力容器内部能够伸缩和移动。
5.如权利要求1所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其特征在于：所述弥散喷嘴设有喷淋范围调节装置，喷淋范围调节装置包括设置在固定杆上的滑块，滑块与调节杆连接，并能够通过改变固定杆上滑块的位置来改变调节杆的扩张角度，在调节杆上设置若干喷头，每个喷头设有能够改变喷头方向的坐标定位机构。
6.如权利要求1或5所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其特征在于：所述喷淋系统管线外设有冷却套管，冷却套管内设有用于冷却管线中去离子水的介质。
7.如权利要求1所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其特征在于：在压力容器不同高度位置安装有热电偶，用于测量压力容器内部环境温度和底部去离子水温度。
8.如权利要求1所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其特征在于：所述控制系统分别对安全壳模拟体、喷淋系统、气溶胶注入系统、氢气注入系统、氮气注入系统、去离子水注入系统进行自动化控制，用于实现所需的实验工况。
9.如权利要求8所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其特征在于：所述控制系统设有智能化控制模块，通过法兰旋转的方式调节电加热器件的加热位置，能够实现电加热器件的定制化加热功率、故障诊断和自动补偿功能。
10.如权利要求1所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其特征在于：所述的压力容器直段部分的视窗玻璃外表面镀有材质为氧化硒的导电薄膜，用于实现视窗玻璃加热保温功能。
11.如权利要求1所述的安全壳内氢气浓度测量系统测试装置，其特征在于：所述压力容器通过电磁阀连接真空泵。
12.一种采用权利要求1-11任一所述装置的安全壳内氢气浓度测量系统的测试方法，包括如下步骤：
(1)对压力容器抽真空至所需压力；
(2)通过氢气注入系统向压力容器内注入氢气，使压力容器内压力达到设定值；
(3)通过氮气注入系统向压力容器内注入氮气，使压力容器内压力达到设定值；
(4)通过去离子水注入系统向压力容器内注入去离子水，并由液位计测量液位高度，使之达到目标值；
(5)对压力容器内的去离子水进行加热，并对去离子水温度进行测量；
(6)通过喷淋系统从压力容器底部的去离子水取水，从压力容器顶部的弥散喷嘴喷出，并通过流量调节阀将喷淋管线中的去离子水流量调至所需值；
(7)通过气溶胶注入系统向压力容器内注入气溶胶，使压力容器内气溶胶达到所需值；
(8)当压力容器内产生与严重事故后安全壳内组分相同的混合气体、模拟喷淋和模拟气溶胶后，布置于压力容器内部不同位置的取样探头分别对混合气体进行取样测量，混合气体分别通过取样管线被送至氢气浓度测量系统进行氢气浓度测量，测量后的混合气体最终被送回压力容器完成一个混合气体取样点的测量循环；
(9)测试结束后，从压力容器中排出去离子水和混合气体。
13.如权利要求12所述的安全壳内氢气浓度测量系统的测试方法，其特征在于：步骤(5)中对压力容器内的去离子水进行加热时，控制系统根据热电偶对压力容器底部去离子水温度的测量信号，通过调节电加热器件的加热位置，改变电加热器件的加热功率，使去离子水温度上升速度稳定；当热电偶示数达到目标值时，控制系统通过智能化控制模块，通过调节电加热器件的加热位置，改变电加热器件的加热功率，使去离子水温度保持不变，完成去离子水加热。
14.如权利要求12所述的安全壳内氢气浓度测量系统的测试方法，其特征在于：步骤(6)中进行喷淋操作时，喷头配置的坐标定位机构分别测量喷头上下两端中点位置的坐标(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)，随后控制系统会使坐标定位机构对喷头位置进行调整，使X1＝X2,Z1＝Z2,Y1-Y2＝喷头高度，从而使喷头的方向始终竖直向下。
15.如权利要求12所述的安全壳内氢气浓度测量系统的测试方法，其特征在于：步骤(8)中取样探头能够在压力容器内自由伸缩移动，取样范围可覆盖整个压力容器的内部空间。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112525623A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-03-19 | 合肥海川石化设备有限公司 | 一种气体浓度测量用取样装置 |
| CN113188598A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-30 | 哈尔滨工程大学 | 一种研究蒸汽发生器内放射性物质滞留特性的实验系统 |
| CN115274153A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-11-01 | 哈尔滨工程大学 | 一种安全壳喷淋系统对氢气混合影响的试验装置和试验方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102323295A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-01-18 | 中广核工程有限公司 | 安全壳内氢气浓度监测系统 |
| CN103017814A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-04-03 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 一种具有安全防护功能的消氢试验系统 |
| CN106328227A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-01-11 | 中广核研究院有限公司 | 安全壳喷淋试验装置及方法 |
| CN106970108A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-07-21 | 中国核动力研究设计院 | 安全壳蒸汽凝结传热系数测定实验装置及方法 |
| CN108010592A (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-08 | 国核华清（北京）核电技术研发中心有限公司 | 用于核电站安全壳性能试验及研究的缩比例综合性试验装置 |
| CN109003687A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-12-14 | 西安交通大学 | 一种模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置及方法 |
-
2019
- 2019-08-29 CN CN201910807140.2A patent/CN110517798B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102323295A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-01-18 | 中广核工程有限公司 | 安全壳内氢气浓度监测系统 |
| CN103017814A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-04-03 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 一种具有安全防护功能的消氢试验系统 |
| CN106328227A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-01-11 | 中广核研究院有限公司 | 安全壳喷淋试验装置及方法 |
| CN108010592A (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-08 | 国核华清（北京）核电技术研发中心有限公司 | 用于核电站安全壳性能试验及研究的缩比例综合性试验装置 |
| CN106970108A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-07-21 | 中国核动力研究设计院 | 安全壳蒸汽凝结传热系数测定实验装置及方法 |
| CN109003687A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-12-14 | 西安交通大学 | 一种模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 蒋杜: "基于严重事故条件下的安全壳高可靠性测氢仪表的研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑, no. 1 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112525623A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-03-19 | 合肥海川石化设备有限公司 | 一种气体浓度测量用取样装置 |
| CN113188598A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-30 | 哈尔滨工程大学 | 一种研究蒸汽发生器内放射性物质滞留特性的实验系统 |
| CN113188598B (zh) * | 2021-04-28 | 2023-11-17 | 哈尔滨工程大学 | 一种研究蒸汽发生器内放射性物质滞留特性的实验系统 |
| CN115274153A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-11-01 | 哈尔滨工程大学 | 一种安全壳喷淋系统对氢气混合影响的试验装置和试验方法 |
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