本发明专利技术涉及一种严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统及方法，该系统包括设置在完全壳内不同位置的取样探头，每个取样探头与对应的取样电磁阀连接，取样电磁阀连接水蒸汽分析仪，水蒸汽分析仪经水蒸汽冷凝装置连接气体缓冲存储罐，气体缓冲存储罐连接氧气分析仪、氢气分析仪，氧气分析仪实现氢气与氧气的分离和氧气浓度的测量，分离的氢气进入氢气分析仪进行氢气浓度测量，氧气分析仪连接气液回收罐，氢气分析仪的排气经回收管线送回安全壳内部。本发明专利技术可以同时测量安全壳内某位置气体中的水蒸气浓度、氧气浓度和氢气浓度，实现在无氧气条件下氢气浓度的测量，判断该位置气体的可燃性，并为严重事故后安全壳内喷淋系统启动时机提供参考和依据。时机提供参考和依据。时机提供参考和依据。
【技术实现步骤摘要】
一种严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统及方法
[0001]本专利技术属于核安全控制
，具体涉及一种严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统及方法。
技术介绍
[0002]在核电厂发生严重事故后，安全壳内产生氢气的途径有两种：一种为反应堆堆芯内部会发生大量的锆水反应产生氢气；另一种为反应堆堆芯熔化后，熔融物会掉入堆坑，并与混凝土相互作用产生氢气。发生严重事故后的安全壳内温度和压力会到达较高水平，存在氢气燃烧和燃爆的风险，会对安全壳完整性产生巨大威胁。
[0003]在日本福岛核电事故后，国家核安全局发布了《福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求》，里边明确规定：严重事故下，应能全程监测安全壳内氢气浓度并设置相应报警，以便确定核电厂状态和为事故管理期间决策提供尽可能实际的信息。应避免安全壳完整性因局部区域氢气积聚后可能产生的燃烧或爆炸而破坏。氢气浓度监测和控制措施应纳入严重事故管理导则或相关规程。
[0004]目前，国内外对于严重事故后安全壳内气体浓度测量基本是仅测量某位置的氢气浓度，并没有同时测量该位置水蒸气浓度、氧气浓度和氢气浓度，并对测量结果进行分析，以判断安全壳内该位置的气体可燃性，为严重事故后喷淋系统启动时机提供参考和依据。核电厂应用的严重事故后安全壳内气体浓度监测系统主要基于安全壳外抽气取样和安全壳内直接测量两种原理。其中，法国EPR采用了安全壳外抽气取样法，美国AP1000和俄罗斯VVER采用了安全壳内直接测量法。国内关于严重事故后安全壳内气体浓度测量的研究也有相关专利申请见报，如安全壳内气体浓度分析方法、装置及气体分析仪(CN103033441A)、安全壳内氢气浓度监测系统(CN102323295A)、可燃气体监测系统及方法(CN103219054A)、一种安全壳内氢气浓度测量系统(CN102928463A)、一种核电站用氢气浓度在线监测装置(CN104914144A)和一种核电氢浓度检测装置(CN101949829A)等。这些专利申请所公开的技术都没有涉及既可以同时测量水蒸气浓度、氧气浓度和氢气浓度，又可以使氢气氧气分离的系统设计，水蒸气浓度、氧气浓度和氢气浓度共同决定气体可燃性，因此，在进行事故后安全壳内气体浓度监测时，需要对水蒸气浓度、氧气浓度和氢气浓度进行同时测量。
[0005]反应堆严重事故后安全壳内气体浓度监测系统及监测方法(CN107967952A)为申请人之前进行的专利申请，包括置于安全壳内的取样探头，置于安全壳外的灵敏电磁阀、第一储气罐、第二储气罐、气体参数测量系统、高压惰性气罐控制系统、高压惰性气罐、气体冷凝系统、氢气浓度测量分析仪、氧气浓度测量分析仪，以及各连接管线。该系统可以测量水蒸汽浓度、氢气浓度和氧气浓度，其中，采用吸氢渗透式方法测量氢气浓度，并根据氧气具有顺磁性的特点采用磁压式方法测量氧气浓度。但该专利技术的技术方案并没有将氢气和氧气进行分离，同时含有氢气和氧气的气体依次进入氢气传感器和氧气传感器进行浓度测量，在此过程中存在氢气和氧气混合发生氢气燃烧或燃爆的风险，安全性有待提高。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于针对核电厂严重事故后测量安全壳内气体浓度的需要，提供一种严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统及方法，可以更有效、精确、安全、便捷地进行严重事故后安全壳内水蒸气浓度、氧气浓度和氢气浓度的测量分析。
[0007]本专利技术的技术方案如下：一种严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，包括设置在完全壳内不同位置的若干个取样探头，每个取样探头分别与安全壳外对应的取样电磁阀连接，取样电磁阀连接水蒸汽分析仪，水蒸汽分析仪经水蒸汽冷凝装置连接气体缓冲存储罐，气体缓冲存储罐上设有压力测量装置，气体缓冲存储罐经测量电磁阀依次连接氧气分析仪、氢气分析仪，氧气分析仪实现氢气与氧气的分离以及氧气浓度的测量，经分离后的氢气进入氢气分析仪进行氢气浓度测量，氧气分析仪通过单向阀连接气液回收罐，氢气分析仪的排气经设在回收管线上的回收泵送回安全壳内部。
[0008]进一步，如上所述的严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，其中，所述氧气分析仪包括气体入口，气体入口连接气体流动通道，气体流动通道连接石英玻璃管，石英玻璃管外表面缠有锰铜丝和铂丝，锰铜丝和铂丝连接测量电路，石英玻璃管外部设有永磁体，永磁体的长度方向与石英玻璃管轴线平行，石英玻璃管的气体出口X和气体出口Y分别位于永磁体的两侧，气体出口X与氢气分析仪连接，气体出口Y通过单向阀连接所述气液回收罐。
[0009]进一步，如上所述的严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，其中，所述氧气分析仪的气体入口连接的气体流动通道为多通道，通道内部装有用于吸附水蒸汽的干燥颗粒，通道后部设有能够自由伸缩的电动阻隔板。
[0010]进一步，如上所述的严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，其中，所述氧气分析仪的石英玻璃管外表面缠绕的锰铜丝作为精密绕线电阻和采样电阻，铂丝作为测温电阻，并且在石英玻璃管外表面涂有耐高温材料。
[0011]进一步，如上所述的严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，其中，所述氧气分析仪采用热磁对流的方式测量氧气浓度，其主体部分由热导率低的材料制成，外壳部分由有利于热磁对流散热的材料制成。
[0012]进一步，如上所述的严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，其中，所述水蒸汽冷凝装置通过置换电磁阀与气体泵的入口连接，气体泵的出口连接所述气液回收罐，所述气体缓冲存储罐内部的气体以及所述水蒸汽冷凝装置内部的冷凝水通过气体泵送至所述气液回收罐内。
[0013]进一步，如上所述的严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，其中，所述气液回收罐上装有液位计和气液回收罐压力传感器，并分别与排气电磁阀、注气电磁阀和排水电磁阀相连接，排气电磁阀与排水电磁阀分别连接回收管线，气液回收罐内部的气体和冷凝水可以排出至回收管线，并通过所述回收泵送回至安全壳内部。
[0014]进一步，如上所述的严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，其中，所述气液回收罐内部始终为密封性良好的惰性气体环境。
[0015]一种采用上述系统的严重事故后安全壳内气体浓度测量分析方法，包括：
[0016]安全壳内的气体通过与取样探头连接的取样管线进入水蒸气分析仪，对水蒸气浓度进行测量；
[0017]水蒸气浓度测量结束后，气体通过取样管线进入水蒸气冷凝装置，气体中的水蒸
气在水蒸气冷凝装置内发生冷凝；
[0018]冷凝后的气体通过水蒸气冷凝装置的气体出口沿取样管线进入气体缓冲存储罐，当气体缓冲存储罐内压力达到设定值时，停止对安全壳内气体进行取样；
[0019]气体缓冲存储罐内部的气体通过测量管线进入氧气分析仪内部，实现氢气与氧气的分离，并对氧气浓度进行测量；在氧气分析仪测量过程中，含氧气的气体通过一条管线进入气液回收罐内；
[0020]不含氧气的气体通过另一条管线进入氢气分析仪，对氢气浓度进行测量；
[0021]当氢气分析仪完成氢气浓度测量后，气体由设在回收管线本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，包括设置在完全壳内不同位置的若干个取样探头(1a、1b、1c、1d)，每个取样探头分别与安全壳外对应的取样电磁阀(2a、2b、2c、2d)连接，取样电磁阀连接水蒸汽分析仪(3)，水蒸汽分析仪(3)经水蒸汽冷凝装置(4)连接气体缓冲存储罐(5)，气体缓冲存储罐(5)上设有压力测量装置，气体缓冲存储罐(5)经测量电磁阀(7)依次连接氧气分析仪(8)、氢气分析仪(9)，氧气分析仪(8)实现氢气与氧气的分离以及氧气浓度的测量，经分离后的氢气进入氢气分析仪(9)进行氢气浓度测量，氧气分析仪(8)通过单向阀(19)连接气液回收罐(10)，氢气分析仪(9)的排气经设在回收管线上的回收泵(17)送回安全壳内部。2.如权利要求1所述的严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，其特征在于，所述氧气分析仪(8)包括气体入口(21)，气体入口(21)连接气体流动通道(22)，气体流动通道(22)连接石英玻璃管(26)，石英玻璃管(26)外表面缠有锰铜丝和铂丝，锰铜丝和铂丝连接测量电路，石英玻璃管(26)外部设有永磁体(27)，永磁体(27)的长度方向与石英玻璃管(26)轴线平行，石英玻璃管(26)的气体出口X(25)和气体出口Y(28)分别位于永磁体(27)的两侧，气体出口X(25)与氢气分析仪(9)连接，气体出口Y(28)通过单向阀(19)连接所述气液回收罐(10)。3.如权利要求2所述的严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，其特征在于，所述氧气分析仪(8)的气体入口连接的气体流动通道(22)为多通道，通道内部装有用于吸附水蒸汽的干燥颗粒(23)，通道后部设有能够自由伸缩的电动阻隔板(24)。4.如权利要求2所述的严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，其特征在于，所述氧气分析仪(8)的石英玻璃管(26)外表面缠绕的锰铜丝作为精密绕线电阻和采样电阻，铂丝作为测温电阻，并且在石英玻璃管外表面涂有耐高温材料。5.如权利要求2所述的严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，其特征在于，所述氧气分析仪(8)采用热磁对流的方式测量氧气浓度，其主体部分由热导率低的材料制成，外壳部分由有利于热磁对流散热的材料制成。6.如权利要求1所述的严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统，其特征在于，所述水蒸汽...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯雨，马如冰，韩旭，盛天佑，张祎王，王晨，刘冉，元一单，王洪亮，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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