基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线定检再生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线定检再生装置，包括设置于安全壳壁上的贯穿密封件，穿过贯穿密封件设置的用于检测催化板温度的监测系统，穿过贯穿密封件设置的用于通气的引入气管，以及在安全壳外设置于引入气管上的气路系统。本发明专利技术还提供了基于该装置的在线定检再生方法。本发明专利技术基于核电站安全壳进行改进，利用消氢反应的化学原理，通过测量催化板在反应时的温度变化来判断其催化性能是否正常，构思新颖巧妙，并利用了贯穿密封件将装置与安全壳的有机结合，保证了安全壳的抗压密封性，还通过气路系统的设置对供气进行有效的调节控制，充分保障了装置和安全壳的使用安全性。

【技术实现步骤摘要】
基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线定检再生装置及方法
本专利技术涉及核电站的安保检测领域，具体地讲，是涉及一种基于核电站安全壳内的在役非能动氢复合器的氢氧复合催化板的在线定检再生装置及方法。
技术介绍
日本福岛核事故以后，为了避免或降低核电站安全壳内氢气爆炸的风险，目前国际上和国内的二代和三代核电站均采取了相应的措施作为防范，其中一项重要措施便是在安全壳内分布放置数十个非能动氢复合器(PARs)，在设计基准事故和严重事故时不需外接能源，可自动启动，并将氢气浓度降低至安全水平以下。非能动氢复合器的基本结构可以概括描述为底部装填催化剂的竖直通道(俗称“烟囱”)；其工作原理为，事故发生后，氢分子和空气中的氧分子在催化剂表面接触，发生如的强放热自由基反应，反应释放的大量热量加热竖直通道入口处的空气，为催化元件周围的气流上升提供推动力，热空气温度升高、密度降低而沿通道上升，热空气上升后留下的空间由氢氧复合器下部冷空气流入补充，形成气体自然扩散循环的“烟囱效应”。当使用活性组分为铂或钯的催化剂后，上述反应活化大大减小，从而能够在低温条件下开始反应。反应遵循Langmuir–Hinshelwood两步法机理：首先是反应物向催化剂表面的扩散，然后是吸附在催化剂上的反应物发生反应。如此加速实现了氢氧复合器内外气体“非能动”对流循环，增加单位时间内流过复合器的气体，加速了氢气的催化反应，从而提高复合器的消氢能力，最后反应后的气体经过氢氧复合器顶部排出。非能动氢复合器与安全壳大气环境的自然对流循环有效地促进了易燃气体混合，避免了氢气的累积。由此可见，催化板是非能动氢复合器的核心部件。在非能动氢复合器的实际使用中，安全壳内存在着复杂的环境条件：温度最高达到150℃以上、压力最高达到0.5MPa以上、累积辐照计量大于5×106Gy；安全壳内的气体包括放射性气溶胶(>50g/m3)、水蒸汽(最高可达60％)、氢气(最高可达10％以上)、空气以及CO等毒化组分。催化板长期处于如此复杂的环境下，可能会导致其性能降低，因此，需要每隔一定时间对安全壳内的复合器催化板进行定期性能检测，测试其氢氧复合性能是否下降，并对性能不能满足非能动氢氧复合要求的催化板进行活化再生。目前现有的氢氧复合催化板的定期性能检测和活化再生的方法和装置都需要将催化板从安全壳内取出，再分别进行检测和再生，换句话说，现有的催化板的定检再生程序都必须等到停堆时才能进行。为了保障发电量和减少辐射，核电机组停堆的时间间隔很长，通常至少一年半以上，而现有的定检技术无法实时跟踪非能动氢复合器催化板长期在安全壳内复杂环境条件下的性能变化。另一方面，即使停堆后取出氢氧复合催化板，也有可能致使工作人员遭受放射性物质产生的辐照，影响健康。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于核电站安全壳内非能动氢复合器的氢氧复合催化板的在线定检再生装置，主要用以对安全壳内的在役氢氧复合催化板进行氢氧复合性能的在线定期检测和对性能受环境影响而不能满足当前需求的催化板进行在线活化再生。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线定检再生装置，包括设置于安全壳壁上的贯穿密封件，穿过贯穿密封件设置的用于检测催化板温度的监测系统，穿过贯穿密封件设置的用于通气的引入气管，以及在安全壳外设置于引入气管上的气路系统。进一步地，所述监测系统包括穿过贯穿密封件伸入安全壳内的热电偶，以及置于安全壳外与热电偶连接的数据采集系统，其中，热电偶的前端固定于安全壳内安装的非能动氢复合器的氢氧复合催化板上，数据采集系统主要用于采集热电偶测量的数据，以便工作人员实时分析。在进一步地改进中，所述热电偶可以根据催化板的数量对应设置多个，也可以采用具有多点测量功能的热电偶，具体地，热电偶优选K型热电偶。为了便于引入的气体受催化板作用，所述引入气管的一端伸入并固定于非能动氢复合器的底部，另一端穿过贯穿密封件与气路系统连通；为了避免供气温度降低，所述引入气管位于安全壳内的部分的外层包覆有隔热保温层。为了提高改造后安全壳的密封抗压能力，所述贯穿密封件包括由水硬性胶凝材料制成的内层，以及包覆在该内层外部并与安全壳连接的法兰，其中，所述水硬性胶凝材料由CaO粉末与SiO2粉末按物质的量2:1～3:1的比例混合均匀后，加水搅匀并硬化而成。具体地，所述气路系统包括设置于引入气管位于安全壳外上的单向阀、开关阀门、压力计和切换阀门，分别与切换阀门连接的定检气路和再生气路。更进一步地，所述定检气路和再生气路均包括串联在切换阀门和供气源之间的氢气阻火器、单向阀、流量控制器、电磁阀，其中，定检气路的供气源为氢气体积浓度小于4％的氢气和空气的混合气体，再生气路的供气源为氢气体积浓度小于4％的氢气和氮气的混合气体。为了便于供气加热，所述引入气管位于安全壳外的部分的外层包覆有加热包层。具体地，所述加热包层包括设置于引入气管外壁的电热丝，将电热丝和引入气管外壁包覆的外壳体，以及设置于外壳体内的温度传感器。为了防止安全壳内气体倒流入引入气管，所述安全壳上还设有压力计，需在管路压力大于安全壳内压力时方能打开阀门引入混合气体，以保障安全。基于上述装置的构造，本专利技术还提供了一种基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线定检方法，包括：(S101)采用上述装置，将切换阀门调整至定检气路连通状态，并打开各阀门引入定检混合气体；(S102)通过引入气管向非能动氢复合器通入定检混合气体，持续至少半小时；(S103)由热电偶测量的该时间段内的氢氧复合催化板的温度上升幅度判定该氢氧复合催化板的性能是否正常，若温度明显上升，则说明该催化板性能正常，若温度没有明显上升，则说明该催化板被毒化，性能不正常。其中，所谓温度明显上升是指温度上升幅度大于或等于30℃，故温度上升幅度小于30℃则为没有明显上升。基于上述装置的构造，基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线再生方法，包括：(S201)采用上述装置，将切换阀门调整至再生气路连通状态，并打开各阀门引入再生混合气体；(S202)通过加热包层设定加热温度为250～350℃；(S203)通过引入气管向非能动氢复合器通入加热后的再生混合气体，持续至少一小时，以对被毒化的氢氧复合催化板进行活化再生；(S204)采用前述的在线定检方法，对再生后的催化板再次进行检测，如果检测其性能正常，则可正常使用，如果检测其性能不正常，则重复对其进行活化再生，若多次活化再生后其性能仍被检测为不正常，则说明该催化板上的催化剂失效，需待停堆后更换。需要特别说明的，关于向安全壳内通入氢气混合气体的安全问题。首先，安全壳内总体积约50000m3，按标准的混合气体通入流量300L/min计算，氢浓度3％的混合气体需要持续通入154天才能使安全壳内平均氢浓度达到爆炸极限4％，因此例行定检再生过程不会造成爆炸威胁；其次，管路上设置的单向阀、压力计等配件也能有效地保障氢安全；最后，核电机组内必然安装有安全壳在线测氢装置，如法国Areva公司的HERMITIS系统，能够对安全壳内氢气浓度进行在线检测，一旦氢浓度上升过快，或接近爆炸极限，即马上停止通入混合气体，保障安全。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线定检再生装置，其特征在于，包括设置于安全壳壁上的贯穿密封件，穿过贯穿密封件设置的用于检测催化板温度的监测系统，穿过贯穿密封件设置的用于通气的引入气管，以及在安全壳外设置于引入气管上的气路系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线定检再生装置，其特征在于，包括设置于安全壳壁上的贯穿密封件，穿过贯穿密封件设置的用于检测催化板温度的监测系统，穿过贯穿密封件设置的用于通气的引入气管，以及在安全壳外设置于引入气管上的气路系统；所述监测系统包括穿过贯穿密封件伸入安全壳内的热电偶，以及置于安全壳外与热电偶连接的数据采集系统，其中，热电偶的前端固定于安全壳内安装的非能动氢复合器的氢氧复合催化板上。2.根据权利要求1所述的基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线定检再生装置，其特征在于，所述引入气管的一端伸入并固定于非能动氢复合器的底部，另一端穿过贯穿密封件与气路系统连通；所述引入气管位于安全壳内的部分的外层包覆有隔热保温层。3.根据权利要求1或2所述的基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线定检再生装置，其特征在于，所述贯穿密封件包括由水硬性胶凝材料制成的内层，以及包覆在该内层外部并与安全壳连接的法兰，其中，所述水硬性胶凝材料由CaO粉末与SiO2粉末按物质的量2:1～3:1的比例混合均匀后，加水搅匀并硬化而成。4.根据权利要求1或2所述的基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线定检再生装置，其特征在于，所述气路系统包括设置于引入气管位于安全壳外上的单向阀、开关阀门、压力计和切换阀门，以及分别与切换阀门连接的定检气路和再生气路。5.根据权利要求4所述的基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线定检再生装置，其特征在于，所述定检气路和再生气路均包括串联在切换阀门和供气源之间的氢气阻火器、单向阀、流量控制器及电磁阀，其中，定检气路的供气源为氢气体积浓度小于4%的氢气和空气的混合气体，再生...

【专利技术属性】
技术研发人员：高博，姚勇，裴少斌，赖新春，张鹏程，李嵘，佘瑞峰，孙钊，唐涛，
申请(专利权)人：四川材料与工艺研究所，四川聚能核技术工程有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51