CN202976866U - 一种核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统 - Google Patents

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唐华雄
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Abstract

本实用新型公开了一种核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统，包括分散型控制系统、就地处理显示柜、一体式热电阻测量组件、抗震支架以及备用供电装置。一体式热电阻测量组件设置于乏燃料水池内，与就地处理显示柜连接，用于测量温度以及乏燃料水池的液位，其通过核级鉴定；采用经过抗震设计的抗震支架固定一体式热电阻测量组件，满足严重事故工况的抗震要求；一体式热电阻测量组件可实现从乏燃料开始裸露位置到乏池满水位之间的大范围液位检测，并可实现乏池温度的连续测量；备用供电装置为测量系统提供供电冗余性，满足严重事故后长期监测的需求。

Description

一种核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统
技术领域
本实用新型涉及核电领域，更具体地说，涉及一种核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统。
背景技术
根据福岛核事故反馈，在出现全厂断电（SBO，Supply Black Out）的严重事故工况下反应堆乏燃料水池(以下简称乏池)丧失正常冷却，乏池内的衰变热依靠池水的蒸发带走，从而导致水池液位的下降。由于乏池液位及温度测量装置在事故中损坏，现场应急人员无法准确获知乏池内的实际工况，无法及时采取有效的应对措施，导致乏池处于持续不可控的状态，错过了抢救的最佳时机，最终造成了严重的事故后果。
现有核电厂乏燃料水池冷却和处理系统具有一定的液位及温度监测能力，通过设置的浮球式液位开关对乏池正常补水操作进行监视，提供乏池水位低、乏池水位高等报警功能，同时在池壁设置了测温热电阻，提供乏池水温的连续监测，并可在主控室进行实时显示，乏池现有仪表设置如下表所示。
表1 乏池现有仪表配置
Figure BDA00002575047000011
Figure BDA00002575047000021
现有核电厂乏燃料水池冷却和处理系统具有以下缺陷：
（1）现有仪表测量范围有限，仅能提供乏池正常补水期间的液位监测和提示，无法提供严重事故工况下大范围乏池液位监测；
（2）所用液位及温度测量仪表均为非安全级，未经过抗震鉴定，且其安装方式在严重事故下不具备抗震能力，无法满足严重事故下设备抗震要求；
（3）由于乏池严重事故后可能出现的高温、高放环境，现有仪表未通过核级鉴定，难以在事故后继续正常运行并保持监测能力；
（4）现有仪表配置未考虑应急供电，当出现全厂失电情况时，将无法继续提供监测信息。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术存在的设备可靠性差、监测范围有限、难以适应严重事故后乏池恶劣环境条件、无法保证安全连续信号监测的缺陷，提供一种核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统，设备通过核级鉴定，可靠性高，安装考虑抗震要求，测量范围广，且具有供电冗余性。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：提供一种核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统，包括相连接的分散型控制系统和就地处理显示柜，所述测量系统还包括：
设置于乏燃料水池内，与所述就地处理显示柜连接，用于测量温度以及乏燃料开始裸露位置到乏燃料水池满水位之间的液位的一体式热电阻测量组件；
设置于乏燃料水池壁上，用于固定所述一体式热电阻测量组件的抗震支架；以及
与所述就地处理显示柜连接的备用供电装置。
优选地，所述一体式热电阻测量组件包括一个温度测量点。
进一步优选地，所述一体式热电阻测量组件还包括多个液位监测点。
进一步优选地，所述多个液位测量点包括设置于乏燃料开始裸露位置的监测点和设置于乏池满水位的监测点。
优选地，所述测量系统还包括：与所述防震支架连接，用于放置所述一体式热电阻测量组件的中空的不锈钢套管；所述不锈钢套管的管壁上设置有入水孔。
优选地，所述抗震支架包括多个间隔设置的子支架。
优选地，所述抗震支架焊接于乏燃料水池壁的预埋板上。
优选地，所述测量系统包括多个就地处理显示柜、多个所述一体式热电阻测量组件、多个所述抗震支架以及多个所述备用供电装置。。
优选地，所述备用供电装置为应急柴油发电机或UPS电源。
优选地，所述一体式热电阻测量组件通过电缆与所述就地处理显示柜连接；所述就地处理显示柜通过硬接线与所述分散型控制系统连接。
本实用新型的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统具有以下有益效果：一体式热电阻测量组件通过核级鉴定，适应于严重事故工况后的环境条件；采用经过抗震设计的抗震支架固定一体式热电阻测量组件，满足严重事故工况的抗震要求；一体式热电阻测量组件测量范围广，可实现从乏燃料开始裸露位置到乏池满水位之间的范围液位检测，并可实现严重事故后乏池温度的连续监测；考虑了一体式热电阻测量组件的供电冗余性，满足严重事故后长期监测的需求。
另外，防震支架与不锈钢套管连接，将一体式热电阻测量组件放置于不锈钢套管内，安装灵活，充分考虑机组运行后一体式热电阻测量组件的维护和检修要求。
再者，考虑了一体式热电阻测量组件冗余配置，可有效防止的单一组件失效带来的监测信息丧失风险。
附图说明
图1为本实用新型的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统第一实施例的系统框图；
图2为一体式热电阻测量组件一实施例的安装示意图；
图3为本实用新型的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统第二实施例的系统框图；
图4为一体式热电阻测量组件的安装示意图的A-A视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的解释说明。
图1为本实用新型的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统100第一实施例的系统框图，如图1所示，在本实施例中，测量系统100包括分散型控制系统（DCS）110、就地处理显示柜120、一体式热电阻测量组件130、抗震支架140以及备用供电装置150。
一体式热电阻测量组件130通过电缆与就地处理显示柜120连接，就地处理显示柜120通过硬接线与DCS110连接，一体式热电阻测量组件130测量到的数据可在就地处理显示柜120进行就地处理并显示，也可以在主控室内显示，为主控室操作人员及应急指挥人员提供乏池的液位及温度信息，帮助操作人员和应急指挥人员判断事故状态并执行相关应急操作。
一体式热电阻测量组件130的测量原理为：由热电阻组件组成，利用热扩散原理，由于气相、液相传热系数不同，不同液位测得的阻值不同，利用不同阻值转换为对应的液位值，另外，热电阻可实现对温度的连续监测。一体式热电阻测量组件130可以连续测量乏池温度以及液位。并且，一体式热电阻测量组件130为通过核级鉴定要求的仪表，能够适应严重事故后乏池恶劣环境条件。
图2为一体式热电阻测量组件130一实施例的安装示意图，如图2所示，一体式热电阻测量组件130设置于乏池内，能够实现对液位从乏燃料开始裸露到乏池满水位的大范围连续监测（+11.0m～+19.6m），对温度实现从正常运行温度到严重事故后可能出现的池水沸腾温度的监测（0～120℃）。
抗震支架140用于将一体式热电阻测量组件130固定在乏池内，如图2所示，抗震支架140焊接于乏燃料水池壁的预埋板上，包括多个间隔设置的子支架141。
在其他实施例中，测量系统100还可以包括中空的不锈钢套管，不锈钢套管用于放置一体式热电阻测量组件130，且管壁上设置有入水孔，使得放置于管内的一体式热电阻测量组件130能够充分与乏池水接触。多个子支架141中的一个焊接于乏池壁顶端，该子支架141与不锈钢套管焊接，其余子支架141套在不锈钢套管套的外壁。通过设置用于放置一体式热电阻测量组件130的不锈钢套管，使得一体式热电阻测量组件130的安装、维护工作变得十分简单。
在测量系统100的第一实施例中，如图2所示，一体式热电阻测量组件130包括一个温度测量点131和多个液位监测点132。温度测量点131设置在一体式热电阻测量组件130上靠近乏燃料的一端。多个液位监测点132设置在温度测量点131之后（即远离乏燃料的方向），用于配合DCS110实现报警、停止向乏池注水、开启向乏池注水等功能，入下表所示。
表2 液位监测点设置位置及对应功能表
Figure BDA00002575047000061
当乏池液位达到或低于（根据具体的应用确定）某个液位监测点132时，DCS110接收到相应的监测信号，执行与该液位监测点132对应的功能。为了能够在特点位置报警，例如乏燃料开始裸露位置和乏池满水位置，多个液位监测点132可以包括设置于乏燃料开始裸露位置的监测点1321和设置于乏池满水位的监测点1322，其余液位监测点132可根据监测需求设置在监测点1321和1322之间。
在正常工作情况下，利用220V交流电为测量系统100供电，在特殊情况下，通过备用供电装置150供电，满足事故后监测需求。备用供电装置150可以是应急柴油发电机或UPS电源。
由一体式热电阻测量组件130和抗震支架140组成的改进后的乏池仪表配置如下表所示。其中，*SBO电源需满足事故后长期监测的需要。
表3 改进后的乏池仪表配置方案
Figure BDA00002575047000071
图3为本实用新型的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统100第二实施例的系统框图，如图3所示，在本实施例中，考虑到一体式热电阻测量组件130的冗余性，测量系统100包括多个就地处理显示柜120、多个一体式热电阻测量组件130、多个抗震支架140以及多个备用供电装置150。
图4为一体式热电阻测量组件130的安装示意图的A-A视图，如图4所示，多个一体式热电阻测量组件130采用完全相同的安装方式。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。另外，本实用新型各实施例中的技术特征可以单独使用，也可以组合使用。

Claims (10)

1.一种核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统，包括相连接的分散型控制系统（110）和就地处理显示柜（120），其特征在于，所述测量系统还包括：
设置于乏燃料水池内，与所述就地处理显示柜（120）连接，用于测量温度以及乏燃料开始裸露位置到乏燃料水池满水位之间的液位的一体式热电阻测量组件（130）；
设置于乏燃料水池壁上，用于固定所述一体式热电阻测量组件（130）的抗震支架（140）；以及
与所述就地处理显示柜（120）连接的备用供电装置（150）。
2.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统，其特征在于，所述一体式热电阻测量组件（130）包括一个温度测量点（131）。
3.根据权利要求2所述的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统，其特征在于，所述一体式热电阻测量组件（130）还包括多个液位监测点（132）。
4.根据权利要求3所述的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统，其特征在于，所述多个液位测量点（132）包括设置于乏燃料开始裸露位置的监测点（1321）和设置于乏池满水位的监测点（1322）。
5.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括：与所述防震支架（140）连接，用于放置所述一体式热电阻测量组件（130）的中空的不锈钢套管；所述不锈钢套管的管壁上设置有入水孔。
6.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统，其特征在于，所述抗震支架（140）包括多个间隔设置的子支架（141）。
7.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统，其特征在于，所述抗震支架（140）焊接于乏燃料水池壁的预埋板上。
8.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统，其特征在于，所述测量系统包括多个就地处理显示柜（120）、多个所述一体式热电阻测量组件（130）、多个所述抗震支架（140）以及多个所述备用供电装置（150）。
9.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统，其特征在于，所述备用供电装置（150）为应急柴油发电机或UPS电源。
10.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池液位和温度的测量系统，其特征在于，所述一体式热电阻测量组件（130）通过电缆与所述就地处理显示柜（120）连接；所述就地处理显示柜（120）通过硬接线与所述分散型控制系统（110）连接。
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