本发明专利技术涉及一种采样系统（１），用于从核装置的反应堆安全容器（２）内的气氛中提取样品，该采样系统具有与负压系统（１２）和分析系统（１４）连接并通入反应堆安全容器（２）中的采样管道（８）。该采样系统能够提供样品，该样品适合于确定出安全壳气氛的气体成分的特别可靠及精确的测量值。此外，根据本发明专利技术，采样管道（８）在与反应堆安全容器（２）内的气氛连接的气体一侧前接有节流装置（３０）。由此，反应堆安全容器（２）内的过热状态中的样品可以被运送到分析系统（１４）中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于从核装置的反应堆安全容器内的气氛中提取样品的采样系统。另外，本专利技术还涉及用于提取这种样品的方法。
技术介绍
在核装置中，由丧失冷冻剂的故障引起的故障情况和特别是事故情况中，可能会发生重大的放射性泄漏。此时，特别是在包围反应堆芯的安全容器或安全壳的内部将产生氢气并且这些氢气会被泄漏，其中，由于可能会形成的爆炸性混合气体，反应堆安全容器会由于所出现的难以控制的氢气反应而出现危险。为了预防在核装置的安全壳或反应堆安全容器中产生这种爆炸性的混合气体，这里公开了不同的构思，在这些构思中，根据需要将反应堆安全容器内的气氛进行惰化。在此，举例来说，将在安全壳内形成的氢气成分进行可控制的点燃或者燃烧。由于超出点燃极限时可能会出现难以控制的氢气反应，从而，在混合气体中的氢气成分超过点燃极限之前，要有效地降低氢气成分。可选地或附加地，也可以向反应堆安全容器的气氛中可控制地输入惰性气体，如氮气，从而由于已经在安全壳气氛中的较高的惰性气体含量，避免了混合气体的点燃。为了可控制地和根据需求来处理这种事故情况，例如为了针对性地输入惰化气体，必须有效地确定出安全壳气氛内的各种当前的实际状态。由于辐射负荷和/或气氛组成成分可能的化学反应，基于在上述的故障情况中预期的组件和部件较为攻击(aggressive)的条件，通过反应堆安全容器内的测量或分析系统直接获取的实际测量值，不能足够精确和可靠地检测出安全壳气氛及其组成成分。为了仍然能够适当地考虑安全壳气氛的当前的实际状态来作为控制所需相应措施的适当前提条件，可以提供所谓的采样，在采样中，将从反应堆安全容器中提取少量的安全壳气氛的成分(也称为样品)，并且将该样品输送给设置在安全容器之外的分析和评估工作站。例如在DE 41 26 894 A1中公开了一种用于提取这种样品的适合方法及实施该方法的适合装置。在这种已知的采样系统中，通常，在反应堆安全容器之外设置的分析柜中进行测量气体的干燥，随后通过导热性分析器来测量已干燥的气体的氢气浓度。为了根据这个测量值确定出反应器安全容器中的实际氢气浓度，要利用安全壳气氛中的蒸汽含量来进行校准。这种校准通常在假定安全壳的压力和安全壳的温度都饱和的条件下进行。安全壳气氛中的真实蒸汽含量和实际氢气浓度会由于可能存在的过热而只能以不足的精确度被确定出。从饱和条件下的气氛状态到“极度过热”的状态这之间的极大的差异是由位于气氛内的活性惰性气体成分和浮质形式的裂解产物成分而造成的，这些活性惰性气体成分和裂解产物成分根据事故进程会使后衰变功率(或者说剩余衰变功率)(Nachzerfallsleistung)从几千瓦(kw)增加到几百千瓦(kw)以上。此外需要考虑的是，在安全容器内的不同的空间区域和高度区域中，由于结构、外壁、冷却系统等的冷却效果，会造成明显的温度差异。因此，实际的气氛温度与饱和温度偏差的偏差量可以为例如0到大于100℃，因此，不能可靠地反映实际的蒸汽局部增压。可选地，也可以在反应堆安全容器中直接安装氢气传感器，这些传感器根据热效应原理工作。这种反应器可以借助防故障导线而不是防事故导线与反应堆安全容器之外设置的测量电子设备连接。然而利用这种测量装置只能单独地测量氢气，在氧气成分降低时以及特别是在中期和长期的高的辐射载荷时则不再起作用。因此，在惰性条件下，不再能可靠地测量出氢气浓度，此外，相对而言形成了对一氧化碳相对高的反常敏感性，该一氧化碳会在混凝土与反应堆芯熔融物的相互作用下泄漏。因此，该系统在主动管理故障情况方面并对相应措施进行有目的的控制方面还是存在不足的。此外，在公开的采样系统中通常只能分析一种气体成分，例如氢气成分或氧气成分，其中，不能通过直接测量蒸汽含量或二氧化碳含量而直接确定出安全壳气氛的惰化状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出一种用于从核装置的反应堆安全容器内的气氛中提取样品的采样系统，利用该系统来提供合适的样品，该样品用于确定出安全壳气氛的气体成分的特别有效及精确的测量值。另外还提出了提取这种样品的特别适合的方法。根据本专利技术的相关于采样系统的目的这样实现该采样系统具有与负压系统和分析系统连接并通入反应堆安全容器中的采样管道，该采样管道在与反应堆安全容器中的气氛连接的气体一侧前接有节流装置。因此，本专利技术基于这种构思，即为确定表征安全壳气氛的当前实际状况的特别精确的测量值，所提供的样品应能以特别高的精度来描述安全壳内的气氛条件。此外，应该始终避免，可能引起与当前安全壳中的气氛的实际组分相比之下样品组分失真的那些影响。如所强调的那样，安全壳内的假定饱和的条件下通常进行的对测量气体的干燥和随后考虑到的蒸汽含量的影响，将可能会是构成所提取的样品的属性与在事故情况下的实际安全壳气氛的属性之间的这种偏差的原因。在重大的放射物质泄漏和氢气泄漏时，以及基于已测量的气氛温度假设饱和的蒸汽条件时，将容易导致无法识别到引发爆炸的气氛条件，并且会采取不恰当的相应措施，这些都有可能会破坏安全容器的完整性。为了避免这种假设的边界条件，取而代之为了能够在可能存在的过热或其他的恶化条件下直接进行安全壳内真实的气氛条件的确定，应当使这些包含在气氛中的及进而也带入到采样管道内的样品的蒸汽成分，即使在横穿较冷的安全容器空间区域时进而在到达用于评估(分析)的指定测量位置之前，尽可能避免冷凝。为了保证以特别高的运行安全性并以被动的方式(即无需来自外部的控制干涉)实现这一点，采样系统设计为，能在通过采样管道进行样品输送时维持过热的状态。这一点通过在输送提取的样品时在采样管道中始终保持负压状态来实现。因此，通过在入口区域对采样管道进行适当的节流，在抽取实际样品之前已由于输送原因而在采样管道中设置的负压即使当样品在采样管道中输送时也能够保持。为了在通过采样管道输送样品时以特别简单并可靠的方式来保持预设负压，采样管道优选为标称内径最高为15mm的小管道，特别优选的设计为标称内径为大约1mm到5mm的毛细管道。此外，通过采样管道的这种结构将保证，使所提取样品的体积能维持到很小，从而即使在安全壳气氛中泄漏的放射量相对高时，由于采样而在反应堆安全容器外部所产生的总放射性可以保持地非常少。另外，这种几何尺寸的采样管道也具有对损害非常高的内在安全性，因为即使在次要(或者说从属)的采样管道被完全拆除时，由此而形成的额外从反应堆安全容器到其外界的泄漏与由设计条件所决定的必然会产生的泄漏相比仅仅是微不足道的。因此，在常规的采样系统中由于可能较大的泄漏横截面而规定的在安全容器穿透区域(穿墙区域)中的双重隔断装置，以及将其结合在反应堆保护系统中一般是可以避免的。此外，直径为例如3mm和仅0.5mm壁厚度的毛细管道已经具有大约50bar以上的设计压力，该设计压力在安全容器设定压力例如为5bar时，能从根本上提高对于发生故障的安全性。假设例如来自安全容器的采样样品为5到10个时，将会进一步节约10到20个安全容器隔断保护件。这一个方面引起了成本大幅降低，并且通过避免了在这个区域中安装保护件，能够实现穿透区域中的样品过热的优化。节流装置可以是单一节流阀，例如具有较大的入口直径，也可以是多级节流阀或多孔体节流阀。节流装置优选具有为0.05mm到2mm，优选大约0.5mm的开放流本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从核装置的反应堆安全容器（２）内的气氛中提取样品的采样系统（１、１′），所述采样系统具有与负压系统（１２）和分析系统（１４）连接并通入所述反应堆安全容器（２）中的采样管道（８），所述采样管道在与所述反应堆安全容器（２）中的气氛连接的气体一侧前接有节流装置（３０）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2004-10-14 10 2004 050 308.71.一种用于从核装置的反应堆安全容器(2)内的气氛中提取样品的采样系统(1、1′)，所述采样系统具有与负压系统(12)和分析系统(14)连接并通入所述反应堆安全容器(2)中的采样管道(8)，所述采样管道在与所述反应堆安全容器(2)中的气氛连接的气体一侧前接有节流装置(30)。2.根据权利要求1所述的采样系统(1、1′)，其采样管道(8)设计为标称内径最高为15mm的小管道，优选是标称内径为大约1mm到5mm的毛细管道。3.根据权利要求1或2所述的采样系统(1、1′)，其节流装置(30)具有0.05mm到2mm，优选为大约0.5mm的开放流通横截面。4.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，其节流装置(30)相应设置有过滤器单元(32)。5.根据权利要求1到4中任一项所述的采样系统(1、1′)，其分析系统(14)配备有可加热的外壳(16)。6.根据权利要求1到5中任一项所述的采样系统(1、1′)，其中，外部隔离将热损失限制到小于100W/m2，优选为小于50W/m2。7.根据权利要求1到6中任一项所述的采样系统(1、1′)，其供电装置为了防止电流中断包括蓄电池网络和/或单独的备用电源柴油机发电机组。8.根据权利要求1到7中任一项所述的采样系统(1、1′)，所述采样系统为了进行控制和调节对应设置有可自由编程的数字控制单元。9.根据权利要求1到8中任一项所述的采样系统(1、1′)，其采样管道(8)铺设在防护管道内。10.根据权利要求1到9中任一项所述的采样系统(1、1′)，其负压系统(12)设置在所述反应堆安全容器(2)外部。11.根据权利要求1到10中任一项所述的采样系统(1、1′)，其采样管道(8)中，在进入分析系统(14)之前连接有样品隔离容器(54)。12.根据权利要求11所述的采样系统(1、1′)，其样品隔离容器(54)具有比前接的缓冲容积体小二到...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿克塞尔希尔，贝恩德埃卡特，
申请(专利权)人：阿雷瓦核能有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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