CN205352885U - 用于核电站安全壳事故后水蒸汽在线测量的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于核电站安全壳事故后水蒸汽在线测量的装置，包括进气管、标准容器、冷液容器、冷液循环泵、液态水收集器、出气管以及水蒸汽浓度测量装置；所述进气管、冷液循环泵、出气管和水蒸汽浓度测量装置均与标准容器连接；所述冷液容器与冷液循环泵连接，所述液态水收集器通过过水挡气阀门与标准容器连接。本实用新型设计合理、操作便捷、安全性高，其可以实现精确、快速的核电站安全壳内水蒸汽浓度测量，并为后续取样氢气浓度测量创造合适的测量环境。

Description

用于核电站安全壳事故后水蒸汽在线测量的装置

技术领域

本实用新型涉及核电站的安保检测领域，具体涉及的是一种用于核电站安全壳事故后水蒸汽在线测量的装置。

背景技术

一直以来，对核电站安全壳内氢气浓度的监测都是必不可少的，日本福岛核事故以后，核电厂安全壳严重事故工况下的氢风险控制更是引起了国内外的高度关注，并且对核电的氢安全装置提出了更高的要求。严重事故状态下，核电站中氢气的来源主要有早期的锆和水反应产氢和中后期的水辐照分解，以及堆芯融溶物和混凝土的反应，由此可以看出，氢气很大一部分来源都跟水有关，水的含量在整个过程中对氢气浓度的影响是非常大的。而伴随这些过程产生的是高温(150℃以上)、高压(5.5bar左右)、高湿(绝对湿度60％左右)、高放射性、高含量毒化气体(CO、碘蒸汽、固体气溶胶、电缆燃烧气体产物等)的安全壳环境，这种恶劣的环境对直接在安全壳内设置测氢仪器提出了非常高的要求，对测量结果的精度造成很大的影响，同时对测氢仪器损害相当严重。因此目前事故状态下氢气浓度测量多以壳内取样、壳外测量为主。

传统的气体测量仪器，色谱、红外、拉曼等在严重事故状态这种高温(150℃以上)高湿(绝对湿度60％)状态下不仅无法进行测量，甚至有可能受到严重损坏，因此有必要对取样气体进行去湿后再测量。由此衍生而来的水蒸汽测量方法多采用测量去湿前和去湿后吸收水分的质量来测算安全壳内水分含量，但是这种方法所存在的最普遍缺陷是测量精度不高。

因此，如何实现事故状态安全壳内水蒸汽浓度的精确、快速地检测方法和装置探索，同时为进一步的氢气浓度监测提供合适的测量环境是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

针对上述技术不足，本实用新型提供了一种用于核电站安全壳事故后水蒸汽在线测量的装置，其可以为核电站事故状态下取样水蒸汽浓度监测提供精确、快速的测量。

为实现上述目的，本实用新型解决问题的技术方案如下：

用于核电站安全壳事故后水蒸汽在线测量的装置，包括进气管、标准容器、冷液容器、冷液循环泵、液态水收集器、出气管以及水蒸汽浓度测量装置，其中：

进气管，用于在线向标准容器内通入安全壳事故状态下包含有水蒸汽的气体；

冷液容器，与标准容器连接，用于盛装作为冷却液的甘油；

冷液循环泵，用于将冷液容器中的冷却液泵出，并在标准容器外壁循环，以使标准容器中的水蒸汽降温冷凝；

液态水收集器，通过过水挡气阀门与标准容器连接，用于收集标准容器中冷凝后的液态水；

出气管，用于排出标准容器中冷凝后的剩余气体；

水蒸汽浓度测量装置，包括测温仪和数字压力表。

进一步地，所述标准容器外部还包裹有隔热保温层。

再进一步地，还包括与冷液容器连接、用于控制该冷液容器内温度的温控仪。

作为优选，所述过水挡气阀门为疏水阀。

具体地说，所述水蒸汽浓度测量装置包括均与标准容器连接的测温仪和数字压力表，同时与测温仪和数字压力表连接的数据采集卡，以及与该数据采集卡连接的PC机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型在取样氢气测量回路上设置了水蒸汽冷凝循环系统(冷液循环泵、冷液容器)，并对标准容器中气体冷凝前、后的温度和压强进行检测，然后通过数据分析得到安全壳内的水蒸汽浓度，这相较于常规的通过质量差推算水蒸汽浓度的方式更为快速、精确。

(2)本实用新型可以实现水蒸汽浓度的快速测量和水蒸汽的去除，并同时对样品气体进行降温除湿，从而为后续氢气浓度测量提供有利的测量环境。

(3)本实用新型采用液态水收集器对冷凝的液态水进行收集后，然后集中处理，可实现液态水的快速处置。

(4)本实用新型采用疏水阀作为过水挡气阀门，可快速将标准容器中的凝结水、空气和二氧化碳气体尽快排出至液态水收集器中，并最大限度地防止蒸汽的泄漏。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，附图标记对应的零部件名称为：

1-进气管，2-测温仪，3-数字压力表，4-冷液循环泵，5-温控仪，6-冷液容器，7-液态水收集器，8-过水挡气阀门，9-隔热保温层，10-标准容器，11-出气管，12-数据采集卡，13-PC机。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1所示，本实用新型提供了一种可以在线测量安全壳事故后的水蒸汽浓度的装置，其包括进气管1、冷液循环泵4、冷液容器6、液态水收集器7、标准容器10、出气管11以及水蒸汽浓度测量装置。

所述的进气管1与标准容器10连接，其用于在线向标准容器内通入安全壳事故后产生的包含有水蒸汽的气体。所述冷液容器6中盛装有用作冷却液的甘油，该冷液容器6通过管道与冷液循环泵4泵入口连接，而冷液循环泵4的泵出口连接有冷液输运管，该冷液输运管与标准容器10外壁接触，然后回连于冷液容器6。冷液循环泵4用于将冷液容器中的冷却液泵出，并在标准容器外壁循环，以使标准容器中的水蒸汽降温冷凝。

所述液态水收集器7通过一过水挡气阀门8与标准容器10连接，用于收集标准容器10中冷凝后的液态水。本实施例中，所述的过水挡气阀门8优选为疏水阀。所述的出气管11与标准容器10连接，用于排出标准容器10中冷凝后的剩余气体。

所述的水蒸汽浓度测量装置用于测量标准容器10中冷凝前后的水蒸汽浓度，其包括均与标准容器10连接的测温仪5和数字压力表3，同时与测温仪5和数字压力表4连接的数据采集卡12，以及与该数据采集卡12连接的PC机13。

此外，为了控制和保持冷液容器6中的冷却液温度，所述的冷液容器6还连接有一控温仪5。而在标准容器10降温的过程中，为防止其因受到外界影响而导致温度回升，本实用新型还设置了隔热保温层9，该隔热保温层9包裹在标准容器10外，而冷液输运管则布置在该隔热保温层9中。

本实用新型采用了壳内取样、壳外测量的方式来推算事故状态下安全壳内的水蒸汽浓度，其测量过程如下：

首先，进气管1将安全壳事故状态下包含有水蒸汽的气体通入至标准容器10中，此时，测温仪5与数字压力表3分别测量气体的温度和压力，并通过数据采集卡12传送至PC机13中。接着，开启冷液循环泵4，将盛装在冷液容器6中的冷却液泵出，并经由冷液输运管在标准容器外壁循环，从而对气体中的水蒸汽进行降温(本实施例中，水蒸汽由200℃降至20℃)，使之冷凝，得到冷凝的液态水，冷凝时间为2min内。然后测温仪5与数字压力表3测量冷凝后的气体温度和压力，并通过数据采集卡12传送至PC机13中。

PC机13接收数据后，按照编入的气体PVT算法公式：(P₁、P₂和T₁、T₂分别为标准容器中气体冷凝前、后的压强和温度)，得到安全壳内的水蒸汽浓度并实时显示。

最后，打开过水挡气阀门8，将标准容器10中的液态水收集到液态水收集器中，然后利用出气管11将标准容器10中的气体排出。

本实用新型通过对事故状态下安全壳内的样品气体进行取样，进而通过样品气体降温冷凝和计算，对样品气体中的水蒸汽含量进行了较为精确地测量。同时，本实用新型还对取样气体进行降温除湿，为后续的氢气浓度的测量提供了良好的测量环境。本实用新型测量过程简单、响应时间短、测算结果准确、测量环境安全，为事故状态恶劣环境下的水蒸汽浓度和后续氢气浓度的实时监测提供了可靠的保障。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.用于核电站安全壳事故后水蒸汽在线测量的装置，其特征在于，包括进气管(1)、标准容器(10)、冷液容器(6)、冷液循环泵(4)、液态水收集器(7)、出气管(11)以及水蒸汽浓度测量装置，其中：

进气管，用于在线向标准容器内通入安全壳事故状态下包含有水蒸汽的气体；

冷液容器，与标准容器连接，用于盛装作为冷却液的甘油；

冷液循环泵，用于将冷液容器中的冷却液泵出，并在标准容器外壁循环，以使标准容器中的水蒸汽降温冷凝；

液态水收集器，通过过水挡气阀门与标准容器连接，用于收集标准容器中冷凝后的液态水；

出气管，用于排出标准容器中冷凝后的剩余气体；

水蒸汽浓度测量装置，包括测温仪和数字压力表。

2.根据权利要求1所述的用于核电站安全壳事故后水蒸汽在线测量的装置，其特征在于，所述标准容器(10)外部还包裹有隔热保温层(9)。

3.根据权利要求2所述的用于核电站安全壳事故后水蒸汽在线测量的装置，其特征在于，还包括与冷液容器(6)连接、用于控制该冷液容器内温度的温控仪(5)。

4.根据权利要求1所述的用于核电站安全壳事故后水蒸汽在线测量的装置，其特征在于，所述过水挡气阀门(8)为疏水阀。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的用于核电站安全壳事故后水蒸汽在线测量的装置，其特征在于，所述水蒸汽浓度测量装置包括均与标准容器(10)连接的测温仪(5)和数字压力表(3)，同时与测温仪(5)和数字压力表(4)连接的数据采集卡(12)，以及与该数据采集卡(12)连接的PC机(13)。