CN220895202U - 核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，包括用于安装在核电厂乏燃料水池的顶壁上的安装架，安装于安装架上的导波液位计和两个温度检测计，导波液位计包括导波头以及与导波头连接的导波主体，每个温度检测计包括温度探头以及与温度探头连接的铠装缆，导波主体与两个铠装缆均位于核电厂乏燃料水池内，且导波主体与两个铠装缆位于同一平面，且导波主体位于两个铠装缆之间。导波液位计采用导波雷达原理测量乏燃料水池液位，可提高液位测量技术精度，液位测量精度由原来的3％可以提高到1％，其测量误差小、响应速度快，温度检测计可检测核电厂乏燃料水池的温度，通过监测核电厂乏燃料水池的液位和温度，可保障现场设备可靠性。

Description

核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置

技术领域

本实用新型涉及核电安全技术领域，尤其涉及一种核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置。

背景技术

目前核电厂大都建有贮存乏燃料水池，在反应堆的一个运行周期结束以后，就会将堆中约1/3堆芯的乏燃料组件卸到乏燃料水池中进行冷却。刚卸出的乏燃料组件有着较高的衰变热，在乏燃料水池中冷却多年以后，衰变热降到足够低才可以将其运到后处理厂或永久贮存场。为保证乏燃料的正常冷却，乏燃料水池内的水必须是充足的。当但核电站发生事故如核电站超设计基准事故后，乏燃料水池会丧失正常冷却，乏燃料水池内的衰变热依靠池水的蒸发、沸腾带走，从而导致乏燃料水池液位的快速下降。另外乏燃料水池衬里以及与乏燃料水池相连的管线也可能发生破口而导致乏燃料水池液位的下降，由于乏燃料水池内无抗震功能的液位监测装置，其水位严重下降却无法及时发现，由此导致乏燃料厂房的核爆炸。因此，对乏燃料水池中的液位进行实时监测是必需的。

当前国内核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置主要采用美国FCI公司生产的CL86+型一体化组件，该设备基于热扩散原理，在使用过程中发现此设备存在测量误差大、响应速度慢、维修难度高等问题，且在运行期间多次出现异常波动现象，均未定位故障原因，严重影响现场设备可靠性及后期维护。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，包括用于安装在核电厂乏燃料水池的顶壁上的安装架，安装于所述安装架上的导波液位计和两个温度检测计，所述导波液位计包括导波头以及与所述导波头连接的导波主体，每个所述温度检测计包括温度探头以及与所述温度探头连接的铠装缆，所述导波主体与两个所述铠装缆均位于所述核电厂乏燃料水池内，且所述导波主体与两个所述铠装缆位于同一平面，且所述导波主体位于两个所述铠装缆之间。

在一些实施例中，所述导波主体远离所述导波头的一端设有重锤，所述温度探头设于所述重锤上。

在一些实施例中，所述导波主体包括导波杆或者导波缆。

在一些实施例中，所述温度探头为铠装铂电阻温度探测器。

在一些实施例中，所述导波主体与两个所述铠装缆的外周通过连接件连接在一起。

在一些实施例中，所述导波液位计还包括保护管，所述保护管上设有通孔，所述导波主体位于所述保护管内。

在一些实施例中，所述保护管为多个金属管依次拼接而成。

在一些实施例中，所述导波主体为不锈钢材料制成。

在一些实施例中，所述核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置包括表头，所述表头通过同轴线缆与所述导波头连接；

两个所述铠装缆均与所述表头连接。

在一些实施例中，所述核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置还包括L型连接弯头，所述同轴线缆通过所述L型连接弯头与所述导波头连接。

实施本实用新型具有以下有益效果：该核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置包括导波液位计，其采用导波雷达原理测量乏燃料水池液位，可以大大提高液位测量技术精度，液位测量精度由原来的3％可以提高到1％，其测量误差小、响应速度快，且设置温度检测计可检测核电厂乏燃料水池的温度，通过监测核电厂乏燃料水池的液位和温度，可保障现场设备可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，应当理解地，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他相关的附图。附图中：

图1是本实用新型一些实施例中的核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置的结构示意图；

图2是图1所示的核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置的细节图；

图3是本实用新型另一些实施例中的核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置的结构示意图；

图4是图3所示的核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置的细节图；

图5是本实用新型一些实施例中的导波液位计的结构示意图；

图6是图5所示的导波液位计的细节图；

图7是图5所示的导波液位计的细节图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

第一实施例

请参阅图1和图2，本实用新型示出了一种核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，可用于监测核电厂乏燃料水池100的液位及温度，该核电厂乏燃料水池100的顶壁上可设有围栏200，以起到防护作用。

在本实施例中，该核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置可包括用于安装在核电厂乏燃料水池100的顶壁上的安装架10，安装于安装架10上的导波液位计20和两个温度检测计30，导波液位计20包括导波头21以及与导波头21连接的导波主体22，每个温度检测计30包括温度探头31以及与温度探头31连接的铠装缆32，导波主体22与两个铠装缆32均位于核电厂乏燃料水池100内，且导波主体22与两个铠装缆32位于同一平面，且导波主体22位于两个铠装缆32之间。

在本实施例中，该安装架10可具有大致呈U型的卡槽，以便于卡设在该核电厂乏燃料水池100的顶壁上，当然，该安装架10也可以是采用卡扣连接方式或者螺纹连接方式固定在核电厂乏燃料水池100的顶壁上。

该导波头21可以是安装在一个法兰上，然后通过该法兰安装到安装架10上。

在本实施例中，该导波主体22远离导波头21的一端设有重锤40，温度探头31设于重锤40上。该重锤40可使得该导波主体22和铠装缆32保持垂直状态或者竖直状态。

在本实施例中，该导波主体22包括导波杆或者导波缆。该导波主体22为不锈钢材料制成，如可以是选用316L不锈钢制成。

在本实施例中，该温度检测计30采用两个，可起到一用一备作用，当其中一个温度检测计30失效时，另一个温度检测计30可以继续使用。该温度探头31为铠装铂电阻温度探测器(RTD，Resistance Temperature Detector)。

在本实施例中，铠装缆32的绝缘材料可为陶瓷材料，耐辐照及高温性能优异。陶瓷材料采用纯度不低于99.5％的氧化铝或纯度不低于99.4％的氧化镁，高纯氧化镁在高温下具有优良的电绝缘性，热膨胀系数和导热率高。

该温度检测计30的温度测量可测0～120℃，精度±1.5℃；稳定性高，抗震性能好，耐辐照总剂量>1MGy。

在本实施例中，导波主体22与两个铠装缆32的外周通过连接件50连接在一起，可以是保持导波主体22与铠装缆32始终保持在同一平面上。可知，采用一根导波杆或导波缆及两根铠装缆32，这样做的目的在于避免乏燃料水池内硼结晶产生对于液位测量的精度影响，当电磁波传输空间的横截面全部被结晶的硼覆盖后，会产生电磁波的极低虚假回波信号，而仅有部分硼结晶附着在部分线缆上则不会影响导波液位回波，即不会产生液位虚假信号。因此，采用一个导波主体22和两个铠装缆32设于同一平面内，相比于单根缆，可以更有效地避免虚假回波信号的产生。

进一步地，导波主体22的长度可为9-10m，如此，导波杆或导波缆可测液位深度达8.5m，覆盖核电厂乏燃料水池100的满水位至乏燃料裸露水位，具有精度高、抗震性能好，耐辐照能力强等优点。

在本实施例中，该导波液位计20还包括保护管，保护管上设有通孔，导波主体22位于保护管内，该保护管可以是为多个金属管依次拼接而成，该保护管上可是有多个通孔，多个通孔沿该保护管的轴向和周向间隔设置。该保护管可选不锈钢材料制成，如可以是选用316L不锈钢制成。

在本实施例中，该核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置包括表头60，表头60通过同轴线缆70与导波头21连接，两个铠装缆32均与表头60连接。

该核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置还包括L型连接弯头80，同轴线缆70通过L型连接弯头80与导波头21连接(如跟该导波头21内的射频连接头连接)。该同轴线缆70为可耐受500KGy辐射的低衰减射频同轴线缆，最远传输距离为80m，同时该同轴线缆70可在100℃、100％RH的高温水蒸气条件下正常工作。

具体地，该表头60可控制发射频率为200M的电磁波信号，该电磁波信号经同轴线缆70传输，经导波头21沿导波杆或导波缆与两侧铠装缆32构成的空间传播，该电磁波信号遇到空气与水交界面时，产生一反射信号，该反射信号通过导波杆或导波缆、导波头21传播，再通过同轴线缆70输出至表头60，同时，温度检测计30检测到的数据也可以经过铠装缆32传送至表头60。

可理解地，该核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置包括导波液位计20，其采用导波雷达原理测量乏燃料水池液位，可以大大提高液位测量技术精度，液位测量精度由原来的3％可以提高到1％，其测量误差小、响应速度快，且设置温度检测计30可检测核电厂乏燃料水池100的温度，通过监测核电厂乏燃料水池100的液位和温度，可保障现场设备可靠性。

第二实施例

请参阅图3至图7，本实用新型示出了一种核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，可用于监测核电厂乏燃料水池100的液位及温度。

在本实施例中，该核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置可包括用于安装在核电厂乏燃料水池100的顶壁上的安装架10，安装于安装架10上的导波液位计20和两个温度检测计30，导波液位计20包括导波头21以及与导波头21连接的导波主体22，每个温度检测计30包括温度探头31以及与温度探头31连接的铠装缆32，导波主体22与两个铠装缆32均位于核电厂乏燃料水池100内，且导波主体22与两个铠装缆32位于同一平面，且导波主体22位于两个铠装缆32之间。

在本实施例中，该安装架10可具有大致呈U型的卡槽10a，以便于卡设在该核电厂乏燃料水池100的顶壁上，当然，该安装架10也可以是采用卡扣连接方式或者螺纹连接方式固定在核电厂乏燃料水池100的顶壁上。

在本实施例中，该导波主体22为不锈钢材料制成，如可以是选用316L不锈钢制成。该导波主体22可包括导波杆或者导波缆。优选地为导波杆。

在本实施例中，该温度检测计30采用两个，可起到一用一备作用，当其中一个温度检测计30失效时，另一个温度检测计30可以继续使用。该温度探头31为铠装铂电阻温度探测器(RTD，Resistance Temperature Detector)。

在本实施例中，铠装缆32的绝缘材料可为陶瓷材料，耐辐照及高温性能优异。陶瓷材料采用纯度不低于99.5％的氧化铝或纯度不低于99.4％的氧化镁，高纯氧化镁在高温下具有优良的电绝缘性，热膨胀系数和导热率高。

该温度检测计30的温度测量可测0～120℃，精度±1.5℃；稳定性高，抗震性能好，耐辐照总剂量>1MGy。

在本实施例中，导波主体22与两个铠装缆32的外周通过连接件50连接在一起，可以是保持导波主体22与铠装缆32始终保持在同一平面上。可知，采用一根导波杆或导波缆及两根铠装缆32，这样做的目的在于避免乏燃料水池内硼结晶产生对于液位测量的精度影响，当电磁波传输空间的横截面全部被结晶的硼覆盖后，会产生电磁波的极低虚假回波信号，而仅有部分硼结晶附着在部分线缆上则不会影响导波液位回波，即不会产生液位虚假信号。因此，采用一个导波主体22和两个铠装缆32设于同一平面内，相比于单根缆，可以更有效地避免虚假回波信号的产生。

在本实施例中，该导波液位计20还包括保护管23，保护管23上设有通孔，导波主体22位于保护管23内。该导波液位计20还可包括法兰25，导波头21安装在该法兰25上，该保护管23的一端可焊接固定在该法兰25上，该保护管23的外周还可以设有加强筋板231，该加强筋板231可与该法兰25连接，该保护管23的部分外周上还可设有加固套管232。

在本实施例中，该保护管23可为多个金属管依次拼接而成，相邻的金属管可通过连接架连接在一起。

在本实施例中，该保护管23可以是由不锈钢材料制成，如可以是选用不锈钢316L制成。

在本实施例中，该保护管23可通过固定座24(如图3所示)安装到该核电厂乏燃料水池100的内壁面上。

在本实施例中，该导波杆的外周可套设有限位块221，该导波杆位于该限位块221的轴向一侧可固定有限位体222，该限位块221可沿该导波杆转动，且该限位块221的直径略小于该保护管23的内径。

在本实施例中，该保护管23远离该法兰25的一端可设有端盖233，该导波杆远离导波头21的一端可设有尾杆223，该尾杆223穿设于该端盖233，且尾杆223由固定螺母234固定在该端盖233上，该尾杆223穿设出该端盖233的部分可设有穿孔，一个不锈钢开口圆环235穿设该穿孔中，并被捏合呈交叉结构(如图7所示)。

在本实施例中，该法兰25上还可设有吊环26，以便吊运该核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置。

在本实施例中，该核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置可包括乏池液位温度就地转接箱300和乏池液位温度就地处理箱400，乏池液位温度就地转接箱300和乏池液位温度就地处理箱400通过同轴线缆70与导波头21连接，前述的两个铠装缆32均与乏池液位温度就地转接箱300和乏池液位温度就地处理箱400连接。乏池液位温度就地转接箱300和乏池液位温度就地处理箱400可安装于乏燃料水池厂房区域外侧楼梯间处的电气箱，通过螺栓固定在厂房墙壁上，其结构满足抗震I类鉴定要求。由此可以避免乏燃料水池内高达500KGy的核辐射，保证监测安全。

具体地，该乏池液位温度就地处理箱400可控制发射频率为200M的电磁波信号，该电磁波信号经同轴线缆70传输，经导波头21沿导波杆或导波缆与两侧铠装缆32构成的空间传播，该电磁波信号遇到空气与水交界面时，产生一反射信号，该反射信号通过导波杆或导波缆、导波头21传播，再通过同轴线缆70依次输出至乏池液位温度就地转接箱300和乏池液位温度就地处理箱400，同时，温度检测计30检测到的数据也可以经过铠装缆32传送至乏池液位温度就地转接箱300和乏池液位温度就地处理箱400。

在本实施例中，核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置还包括L型连接弯头80，同轴线缆70通过L型连接弯头80与导波头21连接(如跟该导波头21内的射频连接头连接)，该同轴线缆70为可耐受500KGy辐射的低衰减射频同轴线缆，最远传输距离为80m，同时该同轴线缆70可在100℃、100％RH的高温水蒸气条件下正常工作。

该核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置包括导波液位计20，其采用导波雷达原理测量乏燃料水池液位，可以大大提高液位测量技术精度，液位测量精度由原来的3％可以提高到1％，其测量误差小、响应速度快，且设置温度检测计30可检测核电厂乏燃料水池100的温度，通过监测核电厂乏燃料水池100的液位和温度，可保障现场设备可靠性。

可以理解地，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，其特征在于，包括用于安装在核电厂乏燃料水池(100)的顶壁上的安装架(10)，安装于所述安装架(10)上的导波液位计(20)和两个温度检测计(30)，所述导波液位计(20)包括导波头(21)以及与所述导波头(21)连接的导波主体(22)，每个所述温度检测计(30)包括温度探头(31)以及与所述温度探头(31)连接的铠装缆(32)，所述导波主体(22)与两个所述铠装缆(32)均位于所述核电厂乏燃料水池(100)内，且所述导波主体(22)与两个所述铠装缆(32)位于同一平面，且所述导波主体(22)位于两个所述铠装缆(32)之间；

所述导波液位计(20)还包括保护管(23)，所述保护管(23)上设有通孔，所述导波主体位于所述保护管(23)内；所述导波液位计还包括法兰(25)，所述导波头(21)安装在所述法兰(25)上，所述保护管(23)的一端焊接固定在所述法兰(25)上，所述保护管(23)的外周还设有加强筋板(231)，所述加强筋板(231)与所述法兰(25)连接，所述保护管(23)的部分外周上还设有加固套管(232)；所述保护管(23)通过固定座(24)安装到所述核电厂乏燃料水池(100)的内壁面上。

2.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，其特征在于，所述导波主体(22)远离所述导波头(21)的一端设有重锤(40)，所述温度探头(31)设于所述重锤(40)上。

3.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，其特征在于，所述导波主体(22)包括导波杆或者导波缆。

4.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，其特征在于，所述温度探头(31)为铠装铂电阻温度探测器。

5.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，其特征在于，所述导波主体(22)与两个所述铠装缆(32)的外周通过连接件(50)连接在一起。

6.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，其特征在于，所述导波液位计(20)还包括保护管，所述保护管上设有通孔，所述导波主体(22)位于所述保护管内。

7.根据权利要求6所述的核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，其特征在于，所述保护管为多个金属管依次拼接而成。

8.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，其特征在于，所述导波主体(22)为不锈钢材料制成。

9.根据权利要求1至8任一项所述的核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，其特征在于，所述核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置包括表头(60)，所述表头(60)通过同轴线缆(70)与所述导波头(21)连接；

两个所述铠装缆(32)均与所述表头(60)连接。

10.根据权利要求9所述的核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置，其特征在于，所述核电厂乏燃料水池液位及温度监测装置还包括L型连接弯头(80)，所述同轴线缆(70)通过所述L型连接弯头(80)与所述导波头(21)连接。