CN112102975B - 一种压水堆核电一回路总含气量测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核安全与核系统检测技术领域，具体为一种压水堆核电一回路总含气量测定方法，包括以下步骤S01通过取样组件对一回路冷却剂进行取样；S02通过样品测量组件及取样组件对样品冷却剂中的含气量测定数据进行测量；S03根据所述含气量测定数据及含气量测定公式计算样品冷却剂的总含气量。本申请的压水堆核电一回路总含气量测定方法操作简便，与本申请中的测定装置配合使用能够快速准确地测定一回路中的含气量，从而便于判定一回路冷却剂的除气效果以确保主泵的安全高效运行。

Description

一种压水堆核电一回路总含气量测定方法

技术领域

本发明涉及核安全与核系统检测技术领域，具体为一种压水堆核电一回路总含气量测定方法。

背景技术

核电是当今世界电力的三大支柱之一，目前世界上有三十多个国家和地区共400余台核电机组在运行，总容量超过3亿千瓦；核电机型很多，例如AP1000、CPR1000、CNP1000、ACP1000、CAP1000等。其中压水堆核电厂使用一回路主泵输送反应堆冷却剂，使其完成在堆芯、冷却剂环路、蒸汽发生器间的循环，实现一次侧热力传输，同时也具有确保堆芯安全的功能，是核电站最重要的主设备之一。当一回路冷却剂中含气量过高时，气体会在主泵的吸入口析出并附着在轴承表面，影响轴承的润滑和冷却，造成泵的损坏。为保障主泵性能不受影响，AP1000屏蔽式主泵供货商EMD在技术规范中要求，一回路冷却剂中总含气量必须小于119cc/kg后才允许主泵转速上升至50%以上。而目前国内没有相关的标准和分析方法来测定压水堆核电站一回路的总含气量，为了确认一回路冷却剂除气的效果，确保主泵安全稳定运行，需要设计一种能够测定反应堆一回路冷却剂总含气量的方法。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种压水堆核电一回路总含气量测定方法，能够快速准确地测定一回路中的含气量，从而判定一回路冷却剂的除气效果以确保主泵的安全高效运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压水堆核电一回路总含气量测定方法，包括以下步骤

S01通过取样组件对一回路冷却剂进行取样；

S02通过样品测量组件及取样组件对样品冷却剂中的含气量测定数据进行测量；

S03根据所述含气量测定数据及含气量测定公式计算样品冷却剂的总含气量。

通过本申请的测定方法能够快速准确地测定一回路中的含气量，从而判定一回路冷却剂的除气效果以确保主泵的安全高效运行。

作为优选，所述S01具体包括

S11将取样组件从屏蔽防护罩中取出，并打开取样组件中的阀二和阀一；

S12关闭一回路取样接口上的两个阀门，将取样组件的第二快速母接头、第一快速母接头依次与一回路的两个取样接口连接；

S13打开一回路取样接口上的两个阀门，等待一定时间；

S14关闭一回路取样接口上的两个阀门，依次关闭取样组件中的阀二和阀一，将取样组件的第二快速母接头、第一快速母接头与一回路的取样接口脱开。

作为优选，所述S02具体包括

S21使用烧杯从样品测量组件的滴定管上部注水，直至拨动第一快速公接头和第二快速公接头的接口时，第一快速公接头和第二快速公接头都有水流流出，停止注水，关闭滴定阀，样品测量组件充水完成；

S22将第二快速公接头和第二快速母接头连接，将第一快速公接头和第一快速母接头连接，且连接过程中阀二和阀一均处于关闭状态；

S23使用烧杯从滴定管上部注水，并缓慢打开滴定阀，使滴定管液位至20mL读数处；

S24缓慢打开阀二，当滴定管液位稳定后，关闭滴定阀；

S25将软管卡在蠕动泵上，打开阀一，打开蠕动泵电源，调节蠕动泵至1档并保持一定时间后关闭，将软管从蠕动泵上拆下，关闭阀一，缓慢打开滴定阀，关闭滴定阀，记录滴定管上升的液位值；

S26重复步骤S25，直至当关闭阀一，缓慢打开滴定阀时，滴定管液位不再变化或出现轻微下降；

S27关闭阀二，关闭滴定阀，记录滴定管上升的液位值A。

作为优选，所述S21中，在拨动第一快速公接头和第二快速公接头的接口时，在第一快速公接头和第二快速公接头下部放置一个接水盒。

作为优选，所述S21在执行过程中，蠕动泵不与位于第一快速公接头及三通阀之间的软管卡接。

作为优选，所述S03中，含气量测定公式为

其中，TG为总含气量，mL/kg；A为滴定管最终液位，mL；V为样品冷却剂的体积；t为样品温度（以实验室温度计），℃；Cw为水膨胀系数，mL/L；Vp为水的蒸汽压，mmHg；20为滴定管初始液位，mL；H为滴定管最终液位高度，m；αH，αN，αO为标准大气压下，1kg水对H2，N2，O2的吸收体积，H%，N%，O%为脱出气体中各气体之间的比例。

作为优选，所述取样组件包括

取样瓶；

阀一，通过管道与所述取样瓶的一瓶口连接；

阀二，通过管道与所述取样瓶的另一瓶口连接；

第一快速母接头，通过管道与所述阀一连接；

第二快速母接头，通过管道与所述阀二连接；

平衡管道，一端与位于所述阀一及所述第一快速母接头之间的管道连接、另一端与位于所述阀二及所述第二快速母接头之间的管道连接。

作为优选，所述样品测量组件包括

三通阀；

滴定阀，通过管道与所述三通阀的第一阀口连接；

滴定管，通过软管与所述滴定阀连接；

第一快速公接头，通过软管与所述三通阀的第二阀口连接；

第二快速公接头，通过软管与所述三通阀的第三阀口连接；

蠕动泵，与位于所述第一快速公接头及所述三通阀之间的软管拆卸式连接。

作为优选，所述取样组件及所述样品测量组件安装在屏蔽防护罩内对样品冷却剂中的含气量测定数据进行测量。

作为优选，所述屏蔽防护罩的罩顶设有允许所述滴定管贯穿的滴定管穿孔；

所述屏蔽防护罩的罩门设有允许所述阀一的调节旋钮穿出所述屏蔽防护罩外的第一开孔，允许所述阀二的调节旋钮穿出所述屏蔽防护罩外的第二开孔，允许所述滴定阀的调节旋钮穿出所述屏蔽防护罩外的第三开孔；

所述屏蔽防护罩的侧壁设有允许第一快速公接头与三通阀之间的软管部分穿出至所述屏蔽防护罩外的软管穿孔。

有益效果

本申请的压水堆核电一回路总含气量测定方法操作简便，与本申请中的测定装置配合使用能够快速准确地测定一回路中的含气量，从而便于判定一回路冷却剂的除气效果以确保主泵的安全高效运行。

附图说明

图1为本申请压水堆核电一回路总含气量测定方法的流程图；

图2为本申请取样组件和样品测量组件的结构示意图；

图3为用于本申请压水堆核电一回路总含气量测定方法的测定装置的结构示意图；

图4为图3中测定装置的侧视图；

图5为本申请屏蔽防护罩的结构示意图；

图6为不同温度下被1Kg水吸收的H2，N2，O2折算到标况下的气体体积的对照表的示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种压水堆核电一回路总含气量测定方法，包括以下步骤

S01通过取样组件对一回路冷却剂进行取样。所述S01具体包括S11将取样组件从屏蔽防护罩1中取出，并打开取样组件中的阀二23和阀一22；S12关闭一回路取样接口上的两个阀门，将取样组件的第二快速母接头25、第一快速母接头24依次与一回路的两个取样接口连接；S13打开一回路取样接口上的两个阀门，等待1分钟；S14关闭一回路取样接口上的两个阀门，依次关闭取样组件中的阀二23和阀一22，将取样组件的第二快速母接头25、第一快速母接头24与一回路的取样接口脱开。

S02通过样品测量组件及取样组件对样品冷却剂中的含气量测定数据进行测量。所述S02具体包括S21使用烧杯从样品测量组件的滴定管32上部注水，直至拨动第一快速公接头34和第二快速公接头35的接口时，第一快速公接头34和第二快速公接头35都有水流流出，停止注水，关闭滴定阀36，样品测量组件充水完成；S22将第二快速公接头35和第二快速母接头25连接，将第一快速公接头34和第一快速母接头24连接，且连接过程中阀二23和阀一22均处于关闭状态；S23使用烧杯从滴定管32上部注水，并缓慢打开滴定阀36，使滴定管32液位至20mL读数处；S24缓慢打开阀二23，当滴定管32液位稳定后，关闭滴定阀36；S25将软管卡在蠕动泵33上，打开阀一22，打开蠕动泵33电源，调节蠕动泵33至1档并保持30秒后关闭，将软管从蠕动泵33上拆下，关闭阀一22，缓慢打开滴定阀36，关闭滴定阀36，记录滴定管32上升的液位值；S26重复步骤S25，直至当关闭阀一22，缓慢打开滴定阀36时，滴定管32液位不再变化或出现轻微下降；S27关闭阀二23，关闭滴定阀36，记录滴定管上升的液位值A。所述S21中，在拨动第一快速公接头34和第二快速公接头35的接口时，在第一快速公接头34和第二快速公接头35下部放置一个接水盒。所述S21在执行过程中，蠕动泵33不与位于第一快速公接头34及三通阀31之间的软管卡接。

S03根据所述含气量测定数据及含气量测定公式计算样品冷却剂的总含气量。所述S03中，含气量测定公式为

其中，TG为总含气量，mL/kg；A为滴定管最终液位，mL；V为样品冷却剂的体积；t为样品温度（以实验室温度计），℃；Cw为水膨胀系数，mL/L；Vp为水的蒸汽压，mmHg；20为滴定管初始液位，mL；H为滴定管最终液位高度，m；αH，αN，αO为标准大气压下，1kg水对H2，N2，O2的吸收体积，具体可查看图6所示的不同温度下被1Kg水吸收的H2，N2，O2折算到标况下的气体体积的对照表；H%，N%，O%为脱出气体中各气体之间的比例。

通过本申请方法测定得到的压水堆核电一回路总含气量的误差在10%以下，在实际所允许的误差范围内，因此符合实际使用要求。

通过本申请的压水堆核电一回路总含气量测定方法，能够快速准确地测定一回路中的含气量，从而判定一回路冷却剂的除气效果以确保主泵的安全高效运行。

另外，本申请测定方法所使用的测定装置如图2至5所示，包括屏蔽防护罩1，以及与所述屏蔽防护罩1拆卸式连接的取样组件和样品测量组件。所述屏蔽防护罩1内部设有与取样组件、样品测量组件拆卸式连接的限位安装架，通过限位安装架可将取样组件和样品测量组件与屏蔽防护罩1快速连接或拆卸，提高了测定装置的使用便利度。所述屏蔽防护罩1罩顶设有把手，把手的设置便于工作人员搬运测定装置。另外，冷却剂具有辐射，通过屏蔽防护罩1可以降低测量人员在测量过程中的辐射剂量。

所述取样组件包括取样瓶21，通过管道与所述取样瓶21的一瓶口连接的阀一22，通过管道与所述取样瓶21的另一瓶口连接的阀二23，通过管道与所述阀一22连接的第一快速母接头24，通过管道与所述阀二23连接的第二快速母接头25，一端与位于所述阀一22及所述第一快速母接头24之间的管道连接、另一端与位于所述阀二23及所述第二快速母接头25之间的管道连接的平衡管道26。

取样组件的具体使用方法如下，先将取样组件从屏蔽防护罩1中拿出，然后打开取样组件中的阀二23和阀一22，接着关闭一回路取样接口上的两个阀门，再接着将取样组件的第二快速母接头25、第一快速母接头24依次与一回路的两个取样接口连接，然后打开一回路取样接口上的两个阀门，等待1分钟左右，待取样完成后，先关闭一回路取样接口上的两个阀门，然后依次关闭取样组件中的阀二23和阀一22，最后将取样组件的第二快速母接头25、第一快速母接头24与一回路的取样接口脱开，此时，取样步骤完成。

其中，取样瓶21的公称容积为150ml，也可适当增大容积，采用的材质是不锈钢，以满足防爆、耐腐蚀和强度要求。所述阀一22及所述阀二23均采用针型阀，便于调节流量。第二快速母接头25、第一快速母接头24不仅与第二快速公接头35、第一快速公接头34匹配，还与取样接口相匹配，便于快速取样，同时快速接头均具有双端关断功能，以防取样漏液。取样组件中各元件采用卡套管道进行连接，方便密封的同时也便于维修更换。

另外，平衡管道26的设置作用是防止泄气，起到自平衡的效果。如果不设置平衡管道26，在连接第二快速公接头35与第二快速母接头25、连接第一快速公接头34与第一快速母接头24时，就需要将阀一22和阀二23打开，否则，由于样品的高压强导致第二快速公接头35与第二快速母接头25、第一快速公接头34与第一快速母接头24无法连接，而在阀一22和阀二23打开的情况进行接头连接，则会导致取样瓶21内气体泄流，使得压水堆核电一回路总含气量的测定结果不准确。

所述样品测量组件包括三通阀31，通过管道与所述三通阀31的第一阀口连接的滴定阀36，通过软管与所述滴定阀36连接的滴定管32，通过软管与所述三通阀31的第二阀口连接的第一快速公接头34，通过软管与所述三通阀31的第三阀口连接的第二快速公接头35，与位于所述第一快速公接头34及所述三通阀31之间的软管拆卸式连接的蠕动泵33。

样品中含气量的具体测量方法，包括S21先使用烧杯从样品测量组件的滴定管32上部注水，直至拨动第一快速公接头34和第二快速公接头35时第一快速公接头34和第二快速公接头35都有水流流出（在拨动第一快速公接头34和第二快速公接头35时可在第一快速公接头34和第二快速公接头35下部放置一个接水盒，避免水流打湿屏蔽防护罩1，停止注水，关闭滴定阀36，充水完成后，样品测量组件为水实体，此时，蠕动泵33不与软管卡接。

S22将第二快速公接头35和第二快速母接头25连接，将第一快速公接头34和第一快速母接头24连接，连接过程中，阀二23和阀一22均处于关闭状态。

S23使用烧杯从滴定管32上部注水，并缓慢打开滴定阀36，使滴定管液位至20mL读数处。

S24缓慢打开阀二23，当滴定管32液位稳定后，关闭滴定阀36。

S25将软管卡在蠕动泵33上，打开阀一22，打开蠕动泵33电源，调节蠕动泵33至1档并保持30S后关闭，将软管从蠕动泵33上拆下，关闭阀一22，缓慢打开滴定阀36，然后关闭滴定阀36，记录滴定管32上升的液位值。

S26重复步骤5），当关闭阀一22，缓慢打开滴定阀36，滴定管32液位不再变化或出现轻微下降。

S27关闭阀二23，关闭滴定阀36，记录滴定管上升的液位值A。通过液位值A以及其他测量数据可以计算出样品中的含气量。

其中，蠕动泵33是为了让整个取样回路循环起来，保证取样瓶中样品里面的气体充分释放，蠕动泵33上具有与软管管体卡接的夹口。滴定管32量程不小于50ml，用于测量样品中气体体积。所述屏蔽防护罩1罩顶设有允许所述滴定管32贯穿的滴定管穿孔。所述样品测量组件还包括与所述屏蔽防护罩1连接的滴定台架4，用于安装所述滴定管32。所述滴定台架4包括竖向贯穿所述屏蔽防护罩1罩顶的支撑杆，位于所述屏蔽防护罩1内部的所述支撑杆与所述屏蔽防护罩1固定连接，以及与位于所述屏蔽防护罩1外部的所述支撑杆连接且与所述滴定管32拆卸式连接的蝴蝶夹。

所述屏蔽防护罩1包括罩门，所述罩门设有允许所述阀一22的调节旋钮穿出所述屏蔽防护罩1外的第一开孔，允许所述阀二23的调节旋钮穿出所述屏蔽防护罩1外的第二开孔，允许所述滴定阀36的调节旋钮穿出所述屏蔽防护罩1外的第三开孔。所述屏蔽防护罩1的侧壁设有允许所述第一快速公接头34与所述三通阀31之间的软管部分穿出至所述屏蔽防护罩1外的软管穿孔。

上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (7)

1.一种压水堆核电一回路总含气量测定方法，其特征在于：包括以下步骤

S01通过取样组件对一回路冷却剂进行取样；

S02通过样品测量组件及取样组件对样品冷却剂中的含气量测定数据进行测量；

S03根据所述含气量测定数据及含气量测定公式计算样品冷却剂的总含气量；

所述S03中的含气量测定公式为

其中，TG为总含气量，mL/kg；A为滴定管最终液位，mL；V为样品冷却剂的体积；t为样品温度，℃；Cw为水膨胀系数，mL/L；Vp为水的蒸汽压，mmHg；20为滴定管初始液位，mL；H为滴定管最终液位高度，m；αH，αN，αO为标准大气压下，1kg水对H2，N2，O2的吸收体积，H%，N%，O%为脱出气体中各气体之间的比例；

所述取样组件包括

取样瓶（21）；

阀一（22），通过管道与所述取样瓶（21）的一瓶口连接；

阀二（23），通过管道与所述取样瓶（21）的另一瓶口连接；

第一快速母接头（24），通过管道与所述阀一（22）连接；

第二快速母接头（25），通过管道与所述阀二（23）连接；

平衡管道（26），一端与位于所述阀一（22）及所述第一快速母接头（24）之间的管道连接、另一端与位于所述阀二（23）及所述第二快速母接头（25）之间的管道连接；

所述样品测量组件包括

三通阀（31）；

滴定阀（36），通过管道与所述三通阀（31）的第一阀口连接；

滴定管（32），通过软管与所述滴定阀（36）连接；

第一快速公接头（34），通过软管与所述三通阀（31）的第二阀口连接；

第二快速公接头（35），通过软管与所述三通阀（31）的第三阀口连接；

蠕动泵（33），与位于所述第一快速公接头（34）及所述三通阀（31）之间的软管拆卸式连接。

2.根据权利要求1所述的一种压水堆核电一回路总含气量测定方法，其特征在于：所述S01具体包括

S11将取样组件从屏蔽防护罩（1）中取出，并打开取样组件中的阀二（23）和阀一（22）；

S12关闭一回路取样接口上的两个阀门，将取样组件的第二快速母接头（25）、第一快速母接头（24）依次与一回路的两个取样接口连接；

S13打开一回路取样接口上的两个阀门，等待一定时间；

S14关闭一回路取样接口上的两个阀门，依次关闭取样组件中的阀二（23）和阀一（22），将取样组件的第二快速母接头（25）、第一快速母接头（24）与一回路的取样接口脱开。

3.根据权利要求1所述的一种压水堆核电一回路总含气量测定方法，其特征在于：所述S02具体包括

S21使用烧杯从样品测量组件的滴定管（32）上部注水，直至拨动第一快速公接头（34）和第二快速公接头（35）的接口时，第一快速公接头（34）和第二快速公接头（35）都有水流流出，停止注水，关闭滴定阀（36），样品测量组件充水完成；

S22将第二快速公接头（35）和第二快速母接头（25）连接，将第一快速公接头（34）和第一快速母接头（24）连接，且连接过程中阀二（23）和阀一（22）均处于关闭状态；

S23使用烧杯从滴定管（32）上部注水，并缓慢打开滴定阀（36），使滴定管（32）液位至20mL读数处；

S24缓慢打开阀二（23），当滴定管（32）液位稳定后，关闭滴定阀（36）；

S25将软管卡在蠕动泵（33）上，打开阀一（22），打开蠕动泵（33）电源，调节蠕动泵（33）至1档并保持一定时间后关闭，将软管从蠕动泵（33）上拆下，关闭阀一（22），缓慢打开滴定阀（36），关闭滴定阀（36），记录滴定管（32）上升的液位值；

S26重复步骤S25，直至当关闭阀一（22），缓慢打开滴定阀（36）时，滴定管（32）液位不再变化或出现轻微下降；

S27关闭阀二（23），关闭滴定阀（36），记录滴定管上升的液位值A。

4.根据权利要求3所述的一种压水堆核电一回路总含气量测定方法，其特征在于：所述S21中，在拨动第一快速公接头（34）和第二快速公接头（35）的接口时，在第一快速公接头（34）和第二快速公接头（35）下部放置一个接水盒。

5.根据权利要求3所述的一种压水堆核电一回路总含气量测定方法，其特征在于：所述S21在执行过程中，蠕动泵（33）不与位于第一快速公接头（34）及三通阀（31）之间的软管卡接。

6.根据权利要求1所述的一种压水堆核电一回路总含气量测定方法，其特征在于：所述取样组件及所述样品测量组件安装在屏蔽防护罩（1）内对样品冷却剂中的含气量测定数据进行测量。

7.根据权利要求6所述的一种压水堆核电一回路总含气量测定方法，其特征在于：所述屏蔽防护罩（1）的罩顶设有允许所述滴定管（32）贯穿的滴定管穿孔；

所述屏蔽防护罩（1）的罩门设有允许所述阀一（22）的调节旋钮穿出所述屏蔽防护罩（1）外的第一开孔，允许所述阀二（23）的调节旋钮穿出所述屏蔽防护罩（1）外的第二开孔，允许所述滴定阀（36）的调节旋钮穿出所述屏蔽防护罩（1）外的第三开孔；

所述屏蔽防护罩（1）的侧壁设有允许第一快速公接头（34）与三通阀（31）之间的软管部分穿出至所述屏蔽防护罩（1）外的软管穿孔。

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