CN114414644B - 测定液态碱金属中氧含量的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例公开了一种测定液态碱金属中氧含量的系统,其特征在于,包括:测量室,测量室容纳待测溶液;氧传感器,氧传感器设置于测量室内,氧传感器用与获取待测溶液的氧信号;温度传感器,温度传感器设置于测量室内,温度传感器用于获取待测溶液的温度信号;分析装置,分析装置设置于测量室外,氧传感器和温度传感器与分析装置通过数据传输线连接;氧传感器将氧信号传送至分析装置,温度传感器将温度信号传送至分析装置,分析装置接收到氧信号和温度信号后,分析处理氧信号和温度信号,将氧信号和温度信号处理为表示待测溶液氧含量的氧含量值。本发明的实施例可以实时检测溶液的氧含量值。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及用于监视液体金属冷却剂领域,具体涉及一种测定液态碱金属中的氧含量的系统及方法。
背景技术
快中子堆因堆芯小,功率密度大,所以需要采用具有熔点低、沸点高、比热容大和导热性好等特性的低熔点碱金属作为冷却剂。其中快中子堆的堆芯功率密度比压水堆的高,使用液态碱金属钠作为冷却剂可以获得很大的对流传热系数,达到客观的热流密度。液态金属钠的相对密度小,使得冷却剂消耗的卿送功率相较于输出功率小,与其他种类的冷却剂相比较具有优越性。且液态金属钠与燃料的包壳材料,也即不锈钢材料的相容性较好,对包壳材料的侵蚀量很小。因此快中子堆在实际使用时常常选择液态碱金属钠作为冷却剂。
发明内容
第一方面,本发明的实施例提供了一种测定液态碱金属中氧含量的系统,其特征在于,包括:测量室,所述测量室容纳待测溶液;氧传感器,所述氧传感器设置于所述测量室内,所述氧传感器用与获取所述待测溶液的氧信号;温度传感器,所述温度传感器设置于所述测量室内,所述温度传感器用于获取所述待测溶液的温度信号;分析装置,所述分析装置设置于所述测量室外,所述氧传感器和所述温度传感器与所述分析装置通过数据传输线连接;所述氧传感器将所述氧信号传送至所述分析装置,所述温度传感器将所述温度信号传送至所述分析装置,所述分析装置接收到所述氧信号和所述温度信号后,分析处理所述氧信号和所述温度信号,将所述氧信号和所述温度信号处理为表示所述待测溶液氧含量的氧含量值。
第二方面,本发明的实施例提供了一种检测液态碱金属中氧含量的方法,其特征在于,包括:开启分析装置;氧传感器接触待测溶液并输出氧信号至所述分析装置,温度传感器输出温度信号至所述分析装置;分析装置处理所述氧信号和所述温度信号,将所述氧信号和所述温度信号处理为氧含量值。
附图说明
通过下文中参照附图对本发明所作的描述,本发明的其它目的和优点将显而易见,并可帮助对本发明有全面的理解。
图1是本发明实施例提供的测定氧含量系统的示意图;
图2是本发明实施例提供的系统测量室的剖面示意图;
图3是本发明实施例提供的系统分析装置的示意图。
附图标记:
10-测量池 20-待测溶液
30-氧传感器 40-温度传感器
50-分析装置 60-加热装置
70-过程控制装置 80-测量环境监测装置
51-信号接受部 52-信号处理部
53-信号接收部
需要说明的是,附图并不一定按比例来绘制,而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一个实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
除非另外定义,本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
在实际应用中,发明人发现,液态碱金属冷却剂中的杂质氧会对快堆造成影响,氧的存在会腐蚀快堆包壳材料和结构材料,且氧化物的会在冷却区的管道内壁沉积而引起阻塞,损伤快堆的使用寿命,因此,对于液态碱金属冷却剂中氧的监测是极为重要的。发明人提出了一种可以实时监测液态碱金属冷却剂中氧含量的检测系统。
本发明的实施例提供了一种测定液态碱金属中氧含量的系统,其包括:测量室10,所述测量室10容纳待测溶液20;氧传感器30,所述氧传感器30设置于所述测量室10内,所述氧传感器30用与获取所述待测溶液20的氧信号;温度传感器40,所述温度传感器40设置于所述测量室10内,所述温度传感器40用于获取所述待测溶液20的温度信号;分析装置50,所述分析装置50设置于所述测量室10外,所述氧传感器30和所述温度传感器40与所述分析装置50通过数据传输线连接;所述氧传感器30将所述氧信号传送至所述分析装置50,所述温度传感器40将所述温度信号传送至所述分析装置50,所述分析装置50接收到所述氧信号和所述温度信号后,分析处理所述氧信号和所述温度信号,将所述氧信号和所述温度信号处理为表示所述待测溶液20氧含量的氧含量值。
该测量室10包括:溶液容纳空腔部11,所述溶液容纳空腔部11容纳所述待测溶液20;溶液入口部12,在该测量室10使用时所述溶液入口部12位于所述溶液容纳空腔部11底部,所述待测溶液20由所述溶液入口部12流入所述溶液容纳空腔部11;溶液出口部13,所述溶液出口部13设置于所述溶液容纳空腔部11的侧面,所述待测溶液20由所述溶液出口部13流出所述溶液容纳空腔部11;散热部14,所述散热部14位于所述溶液容纳空腔部11外侧,用于降低溶液容纳空腔部11的温度,以保证测量的准确性和测量数据传输的稳定性。
该氧传感器30设置于测量室10的溶液容纳空腔部11,氧传感器30内部的参比电极与待测溶液20存在氧浓度差。在系统对待测溶液20进行氧含量测量时,氧传感器30浸入待测溶液20,待测溶液20与氧传感器30进行反应并根据反应获得的电流参数得到待测溶液20的氧信息。
该温度传感器40设置于测量室10的溶液容纳空腔部11,用于测量待测溶液20的温度,氧传感器30内部的参比电极的氧浓度只与环境温度相关,通过温度传感器40获得待测溶液20的温度信息,能够获得氧传感器30内部的参比电极的氧浓度,以直接得出待测溶液20的氧含量。
该分析装置50设置于测量室10外,氧传感器30和温度传感器40与分析装置50通过数据传输线相连接,分析装置50根据温度传感器40传输的温度信号以及氧传感器30传输的氧信号分析出待测溶液20的氧含量。其中分析装置50先根据温度信息分析出氧传感器30的参比电极的氧浓度,并根据参比电极的氧浓度与氧信息分析出待测溶液20的氧含量,得以实时监测待测溶液20的氧含量。
在一些实施例中,该系统还包括:加热装置60,所述加热装置60设置于所述测量室10,所述加热装置60用于加热所述待测溶液20。
该加热装置60设置于测量室10的溶液入口部12,待测溶液20在流经溶液入口部12进入溶液容纳空腔部11时,加热装置60对待测溶液20进行加热,使得溶液加热更加均匀,避免了溶液温度不均而产生的测量误差,提升了系统测量氧含量时的准确性。
在一些实施例中,该系统还包括:过程控制装置70,所述过程控制装置70控制所述加热装置60。
该过程控制装置70通过数据传输线与分析装置50连接,分析装置50将温度信息传输至过程控制装置70,过程控制装置70根据所述温度信息控制所述加热装置60开启和关闭。过程控制装置70能够实时监测测量池10中的待测液体20的温度信息和氧含量,且根据所述温度信息控制加热装置的开启和关闭,使得本系统可以实时监测液态碱金属溶液中的氧含量。
在一些实施例中,所述分析装置50包括:信号接收部51,所述信号接收部51接收所述氧信号、所述温度信号;信号处理部52,所述信号处理部52处理所述温度信号,所述信号处理部52处理所述温度信号和所述氧信号生成所述氧含量值;信号输出部53,所述信号输出部53输出所述温度信号所述氧含量值至所述过程控制装置70。
所述过程控制装置70包括:人工操作部,所述人工操作部接收操作者的操作指令,例如测量室10的目标温度等;环境信息处理部,所述环境信息处理部接收并处理所述过程控制装置接收的从分析装置50传输的温度信号;结果显示部,所述结果显示部显示分析装置的信号输出部53输出的氧含量值,使得操作者可以实时获取液态碱金属中氧含量数据。
该人工操作部获得操作者输入的测量室10的目标温度后,根据目标温度与温度信号的数值大小,对加热装置60进行控制,若目标温度大于温度信号的数值,则过程控制装置70控制加热装置开启;若目标温度小于或等于温度信号的数值,则过程控制装置70控制加热装置60关闭,使得本系统在检测氧含量时,待测溶液保持在合适的温度环境下。
在一些实施例中,该系统还包括:测量环境监测装置80,所述测量环境监测装置80用于监测所述待测溶液20的测量环境信息,所述测量环境信息包括:流量信息和压力信息;所述测量环境监测装置80通过数据线与所述过程控制装置70连接,所述测量环境监测装置80将测量获得的所述环境信息传输至所述过程控制装置70。
所述结果显示部至少向操作者展示由分析装置50传输的氧含量值,且还可以包括:目标温度,温度信号以及所述测量环境监测装置80传输的数值等,使得操作者可以实时获得待测溶液20的氧含量,且可以监测待测溶液的检测环境,保证检测系统在合适的检测环境中运行。
所述测量环境监测装置80根据所述测量环境监测装置80传输的环境数据监测所述待测溶液的环境信息,保证系统在适合的环境状态下进行氧浓度的测量,保证了系统的正常运行和测量数据的准确。
本发明的实施例中还提供了一种检测液态碱金属中氧含量的方法,其包括:开启分析装置50;氧传感器30接触待测溶液20并输出氧信号至所述分析装置50,温度传感器40输出温度信号至所述分析装置50;分析装置50处理所述氧信号和所述温度信号,将所述氧信号和所述温度信号处理为氧含量值。
其中分析装置50先根据温度信息分析出氧传感器30的参比电极的氧浓度,并根据参比电极的氧浓度与氧信息分析出待测溶液20的氧含量,得以实时监测待测溶液20的氧含量。
在一些实施例中,该方法还包括:在开启分析装置50后,操作者将待测溶液20目标温度输入所述过程控制装置70;所述温度传感器40接收所述待测溶液20的温度信号并传输至所述分析装置50;所述分析装置50将温度信号传输至过程控制装置70;所述过程控制装置70对比所述目标温度与所述温度信号,根据结果控制加热装置60的开启与关闭。
操作者通过输入目标温度控制系统在检测氧含量时的待测溶液温度,使得测量在固定温度下进行,进一步地保证了测量的准确性。
所述控制装置70对比所述目标温度和所述温度信号的数值,若目标温度小于温度信号的数值,则过程控制装置70控制加热装置开启;若目标温度小于或等于温度信号的数值,则过程控制装置70控制加热装置60关闭。
对于本发明的实施例,还需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种测定液态碱金属中氧含量的系统,其特征在于,包括:
测量室(10),所述测量室(10)包括溶液容纳空腔部(11),所述测量室(10)中的所述溶液容纳空腔部(11)容纳待测溶液(20);
氧传感器(30),所述氧传感器(30)设置于所述测量室(10)内,所述氧传感器(30)用于获取所述待测溶液(20)的氧信号;
温度传感器(40),所述温度传感器(40)设置于所述测量室(10)内,所述温度传感器(40)用于获取所述待测溶液(20)的温度信号;
分析装置(50),所述分析装置(50)设置于所述测量室(10)外,所述氧传感器(30)和所述温度传感器(40)与所述分析装置(50)通过数据传输线连接;
所述氧传感器(30)将所述氧信号传送至所述分析装置(50),所述温度传感器(40)将所述温度信号传送至所述分析装置(50),所述分析装置(50)接收到所述氧信号和所述温度信号后,分析处理所述氧信号和所述温度信号,将所述氧信号和所述温度信号处理为表示所述待测溶液(20)氧含量的氧含量值;
加热装置(60),所述加热装置(60)设置于所述测量室(10)的溶液入口部,所述加热装置(60)用于加热所述待测溶液(20),所述待测溶液(20)进入所述溶液容纳空腔部(11)时,所述加热装置(60)对所述待测溶液(20)进行加热;
过程控制装置(70),所述过程控制装置(70)控制所述加热装置(60);所述过程控制装置(70)通过数据传输线与所述分析装置(50)连接,所述分析装置(50)将所述温度信号传输至所述过程控制装置(70),所述过程控制装置(70)根据所述温度信号控制所述加热装置(60)开启和关闭;
所述过程控制装置包括:人工操作部,所述人工操作部接收操作者的操作指令,所说操作指令包括:测量室的目标温度;该人工操作部获得操作者输入的测量室的目标温度后,根据目标温度与温度信号的数值大小,对加热装置进行控制,若目标温度大于温度信号的数值,则过程控制装置控制加热装置开启;若目标温度小于或等于温度信号的数值,则过程控制装置控制加热装置关闭;
测量环境监测装置(80),所述测量环境监测装置(80)用于监测所述待测溶液(20)的测量环境信息,所述测量环境信息包括:流量信息和压力信息;
所述测量环境监测装置(80)通过数据线与所述过程控制装置(70)连接,所述测量环境监测装置(80)将测量获得的所述环境信息传输至所述过程控制装置(70);
该测量室包括:溶液容纳空腔部,所述溶液容纳空腔部容纳所述待测溶液;溶液入口部,在该测量室使用时所述溶液入口部位于所述溶液容纳空腔部底部,所述待测溶液由所述溶液入口部流入所述溶液容纳空腔部;溶液出口部,所述溶液出口部设置于所述溶液容纳空腔部的侧面,所述待测溶液由所述溶液出口部流出所述溶液容纳空腔部;散热部,所述散热部位于所述溶液容纳空腔部外侧,用于降低溶液容纳空腔部的温度,以保证测量的准确性和测量数据传输的稳定性;
该氧传感器设置于测量室的溶液容纳空腔部,氧传感器内部的参比电极与待测溶液存在氧浓度差;在系统对待测溶液进行氧含量测量时,氧传感器浸入待测溶液,待测溶液与氧传感器进行反应并根据反应获得的电流参数得到待测溶液的氧信息;
该温度传感器设置于测量室的溶液容纳空腔部,用于测量待测溶液的温度,氧传感器内部的参比电极的氧浓度只与环境温度相关,通过温度传感器获得待测溶液的温度信号,能够获得氧传感器内部的参比电极的氧浓度,以直接得出待测溶液的氧含量。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述分析装置(50)包括:
信号接收部(51),所述信号接收部(51)接收所述氧信号、所述温度信号;
信号处理部(52),所述信号处理部(52)处理所述温度信号和所述氧信号生成所述氧含量值;
信号输出部(53),所述信号输出部(53)输出所述温度信号所述氧含量值至所述过程控制装置(70)。
3.一种采用权利要求1所述的测定液态碱金属中氧含量的系统检测液态碱金属中氧含量的方法,其特征在于,包括:
开启分析装置(50);
氧传感器(30)接触待测溶液(20)并输出氧信号至所述分析装
置(50),温度传感器(40)输出温度信号至所述分析装置(50);
分析装置(50)处理所述氧信号和所述温度信号,将所述氧信号和所述温度信号处理为氧含量值。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,还包括:
在开启分析装置(50)后,操作者将待测溶液(20)目标温度输入所述过程控制装置(70);
所述温度传感器(40)接收所述待测溶液(20)的温度信号并传输至所述分析装置(50);
所述分析装置(50)将温度信号传输至过程控制装置(70);所述过程控制装置(70)对比所述目标温度与所述温度信号,根据结果控制加热装置(60)的开启与关闭。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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