一种用于核电液态金属的液位计及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种用于核电液态金属的液位计及其制作方法，克服现有技术中传统的液位测量计不满足核电液态金属等特殊环境的使用要求、无法测量核电液态金属液位的问题，液位计包括：依次连接的多芯电缆、航空插头以及测量装置，所述测量装置包括外套管以及安装在外套管内部的电极，所述外套管上设有电极孔，所述电极孔处安装有空芯陶瓷球头，所述电极一端与航空插头连接，电极另一端从陶瓷球头内孔穿出，并与陶瓷球头绝缘密封。解决了当核反应堆在500℃高温、4MPa压力下，核电液态金属的液位测量问题。测量问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于核电液态金属的液位计及其制作方法


[0001]本专利技术涉及核电厂液位测量
，特别涉及了一种用于核电液态金属的液位计及其制作方法。

技术介绍

[0002]核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成热能来加热水产生蒸汽。在核反应过程中需要用到液态金属，如果液态金属的液位降低，那么大量液态金属会留在核反应装置的管道以及结构部件内，从而带来安全事故。也因此，需要对核电液态金属的液位进行测量。
[0003]现有的金属液位的测量方法有非接触式和接触式两种，液位测量的仪器仪表多种多样。如接触式液位计是基于液态金属的导电性，将感应部件插入液态金属中，当感应部件和金属液面接触时，电路导通，从而进行液位测量。但都无法满足核电液态金属等特殊环境下的使用要求，无法测量核电液态金属的液位。如中国专利局2022年3月8日公开了一种名称为一种用于液态金属的触点式液位计及其制备方法和容器的专利技术专利，其公开号为CN114152307A，该专利技术公开了，底座(113)以及探针(114)，其中探针(114)形成具有第一端和第二端的长柱形；第一端固定于所述底座(113)上且用于与第一电极导通，第二端向下延伸至所述容器内部，以用于通过液态金属与第二电极导通；探针(114)的至少部分侧表面具有绝缘涂层；增加了液位计的实用寿命，提高了液位计的测量精度。但仍无法满足核电站液态金属的测量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术中传统的液位测量计不满足核电液态金属等特殊环境的使用要求、无法测量核电液态金属液位的问题，提供了一种用于核电液态金属的液位计及其制作方法，解决了当核反应堆在500℃高温、4MPa压力下，核电液态金属的液位测量问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种用于核电液态金属的液位计，包括：依次连接的多芯电缆、航空插头以及测量装置，所述测量装置包括外套管以及安装在外套管内部的电极，所述外套管上设有电极孔，所述电极孔处安装有空芯陶瓷球头，所述电极一端与航空插头连接，电极另一端从陶瓷球头内孔穿出，并与陶瓷球头绝缘密封。
[0006]本专利技术可以在500℃高温、4MPa压力下，实现电极与液态金属的导通；电极与外套管连接处采用陶瓷球头作为连接件，实现高温下电极与外套管的绝缘。测量时，电极与核电液态金属导通，将信号通过航空插头传递到多芯电缆，再利用多芯电缆将信号传递到后续的数据处理装置，从而得到液位数据。满足了核电液态金属等特殊环境的使用要求，能够测量核电液态金属的电位。
[0007]作为优选，所述电极孔包括安装在外套管底部的第一电极孔以及安装在外套管侧
面的若干电极孔组，每一个电极孔处都安装有一个陶瓷球头，每一个陶瓷球头处都设有一个电极。
[0008]即电极、陶瓷球头、电极孔是一一对应的关系。导通时，高密度导流液体即核电液态金属从最底部的电极开始，依次与外套管侧面上的电极接触，直到所有电极都与核电液态金属（介质）依次导通接触，从而获得液位。绝缘时，核电液态金属（介质）从最高点的电极开始下降，依次下降与外套管侧面上的电极脱离，液面脱离后的电极在短时间内恢复绝缘；直到所有电极都与核电液态金属（介质）脱离。
[0009]作为优选，所述电极孔组均匀、间隔分布在外套管上，每组电极孔组均包括若干呈螺旋型、均匀、间隔分布在外套管侧面的第二电极孔，每两个第二电极孔之间所在的连线与水平线呈60度夹角。
[0010]优选地，每组电极孔组占据500长度，每一组电极孔组包括6个第二电极孔。如外套管长2500mm，每500mm为一组第二电极孔的分布范围，每组电极孔组共有6个第二电极孔，即设有6个电极。每组电极孔组内的电极孔呈螺旋分布，即每组电极呈螺旋分布，相比竖直分布的电极，相邻两个电极之间的数值距离缩短，即相同的竖直距离，可以安装更多的电极，从而使可以测量的液位范围变大，从而提高液位测量精度。但每组电极孔组的第二电极孔的数量不一定要相同。
[0011]作为优选，所述陶瓷球头球面釉面光滑，所述电极从陶瓷球头内孔穿出的一端，其顶端点焊成球头。光滑的釉面陶瓷球头、与电极顶端与液态金属接触部分点焊成光滑球头，使电极与液态金属既能够快速导通；又可以达到电极球头不挂液，从而达到快速绝缘的要求，更加准确地提高测量精度。
[0012]作为优选，所述电极包括不锈钢管以及安装在不锈钢管内部的不锈钢丝，所述不锈钢丝与不锈钢管之间填充氧化镁作为绝缘物。所述电极采用不锈钢丝作为中心，用氧化镁作为绝缘物与不锈钢管加热拉制成单芯铠装电缆，从而得到电极。
[0013]作为优选，所述外套管、不锈钢管以及不锈钢丝均采用316Ti核级用不锈钢，所述陶瓷球头采用无机物制成。为应对600度高温下核辐射，测量装置的金属材料采用316Ti核级用不锈钢制成，非金属材料采用无机物制成，满足核电液态金属等特殊环境的使用要求。
[0014]一种用于核电液态金属的液位计制作方法，包括以下步骤：S1：制作电极、316Ti核级不锈钢外套管以及陶瓷球头；S2：将电极以及陶瓷球头安装在外套管上，得到完整的测量装置；S3：将测量装置与航空插头连接，并将航空插头与多芯电缆连接，得到液位计。
[0015]本专利技术解决了核反应堆在500℃高温、4MPa压力下电极与核液态金属的导通与绝缘断开，满足核电液态金属等特殊环境的使用要求，可以测量核电液态金属液位。
[0016]作为优选，所述步骤S1中，制作陶瓷球头的步骤为：S1.1：将三氧化二铝经1350℃、24小时烧结，得到蘑菇球面空芯陶瓷件；S1.2：将步骤S1.1中得到的蘑菇球面空芯陶瓷件再经1150℃高温釉烧结，得到陶瓷底层釉面球头；S1.3：将步骤S1.2中得到的陶瓷底层釉面球头经二次900℃高温釉面再烧结，得到陶瓷表面光滑釉面球头，即得到最终陶瓷球头。
[0017]经过多次试验，在本申请的条件下烧制的陶瓷球头，可达到陶瓷球头球面釉面光
滑，不会挂液，以免陶瓷球头的挂液导致不能短时间快速绝缘，造成读数误差。
[0018]作为优选，所述的步骤S2，进一步表示为：S2.1：将陶瓷球头焊接在外套管上的电极孔处，将电极一端穿过陶瓷球头的内孔；S2.2：将电极顶端点焊成直径1.5mm的球头，并将电极与陶瓷球头无机绝缘密封；S2.3：重复步骤S2.1
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S2.2，直到所有电极均安装好，得到完整的测量装置。
[0019]将电极顶端点焊成直径1.5mm球头，以达到电极球头不挂液，使得液面脱离电极时能够在极短时间恢复绝缘，提高测量精度。且，只有电极顶端球头露出陶瓷球头外部。
[0020]作为优选，所述的步骤S2.2中，将电极与陶瓷球头绝缘密封为：采用800℃二小时恒温高温釉烧结；在500℃高温时，所述电极与外套管之间的绝缘电阻不小于15兆欧。电极与陶瓷球头密封，使得核电液态金属不会通过电极与陶瓷球头之间的缝隙流入外套管内部，从而保护液位计。
[0021]因此，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于核电液态金属的液位计，其特征在于，包括：依次连接的多芯电缆、航空插头以及测量装置，所述测量装置包括外套管以及安装在外套管内部的电极，所述外套管上设有电极孔，所述电极孔处安装有空芯陶瓷球头，所述电极一端与航空插头连接，电极另一端从陶瓷球头内孔穿出，并与陶瓷球头绝缘密封。2.根据权利要求1所述的一种用于核电液态金属的液位计，其特征在于，所述电极孔包括安装在外套管底部的第一电极孔以及安装在外套管侧面的若干电极孔组，每一个电极孔处都安装有一个陶瓷球头，每一个陶瓷球头处都设有一个电极。3.根据权利要求2所述的一种用于核电液态金属的液位计，其特征在于，所述电极孔组均匀、间隔分布在外套管上，每组电极孔组均包括若干呈螺旋型、均匀、间隔分布在外套管侧面的第二电极孔，每两个第二电极孔之间所在的连线与水平线呈60度夹角。4.根据权利要求1或2所述的一种用于核电液态金属的液位计，其特征在于，所述陶瓷球头球面釉面光滑，所述电极从陶瓷球头内孔穿出的一端，其顶端点焊成球头。5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于核电液态金属的液位计，其特征在于，所述电极包括不锈钢管以及安装在不锈钢管内部的不锈钢丝，所述不锈钢丝与不锈钢管之间填充氧化镁作为绝缘物。6.根据权利要求5所述的一种用于核电液态金属的液位计，其特征在于，所述外套管、不锈钢管以及不锈钢丝均采用316Ti核级用不锈钢，所述陶瓷球头采用无机物制成。7.一种用于核电液态金属的液位计制作方法，应用于权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：方小明，丁刚，俞叶波，丁锡端，周国华，王炳荣，张帆，梁春，孙飞，
申请(专利权)人：杭州亿泰自控设备有限公司，
类型：发明
国别省市：