专利名称：安全壳内氢气浓度监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及核电安全领域，尤其是一种安全壳内氢气浓度监测系统。
背景技术：
事故后，安全壳内氢气浓度在线连续监测是国内二代压水堆核电站难以解决的共性问题之一，虽然目前各国的法规和标准的要求不一致，但核电发展趋势要求加强对包容屏障和核安全功能的监测，国家核安全局对严重事故下安全壳内氢气浓度连续监测也提出了要求，特别是福岛事故后，氢爆问题更是备受关注。目前，国内外对于事故后安全壳内氢气浓度监测主要有两种技术方案，分别是将传感器安装在安全壳内和安全壳外进行取样监测。传感器安装在安全壳内就必须能承受发生事故时及事故后安全壳内的环境条件， 由于目前布置在安全壳内的氢传感器和信号传输电缆基本都难以通过严重事故恶劣环境 (高温、高压、高放射性等)的鉴定要求，所以该方案只能用于设计基准事故下的测氢。法国 EDF在CPY机组的VD3改进时，采用了氢复合器上加装热电偶，通过氢气复合产生的温升 (ΔΤ-PAR)来监测氢气的浓度。此方法采用技术成熟、可靠的热电偶进行测量，氢气复合器也基本可以通过严重事故的环境鉴定。但是其测量精度并不高，局部可能因氧气不足导致测量结果不准确，而且不同环境条件下温升和浓度对应的曲线不同。另外，氢气复合器的失效会导致氢气监测功能的共模失效。因此，此方案要实现严重事故下氢气浓度的有效监测， 还需进一步改进和优化。传感器安装在安全壳外，需要通过取样系统来实现监测，但现有的CPR1000是通过ETY (安全壳大气监测系统)管线引出取样监测氢气浓度，不能实现在线连续监测。现有技术虽然已在原有的ETY测氢基础上，通过从ETY管线上引出支管，将样品气体送到气体分析仪中测量，从而实现设计基准事故下的在线连续监测；但是，在严重事故工况下，由于 ETY管线被隔离，取样被迫中止，监测功能仍旧无法实现。有鉴于此，确有必要提供一种在超设计基准事故(DEC)下仍能可靠运行的安全壳内氢气浓度监测系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在超设计基准事故下仍能可靠运行的安全壳内氢气浓度监测系统，以实现事故后安全壳内氢气浓度的在线连续监测。为了实现上述目的，本发明提供了一种安全壳内氢气浓度监测系统，其包括设置于安全壳内的取样头、与取样头相连的取样管线、与穿出安全壳的取样管线连接的气体分析仪，取样管线为毛细不锈钢管，取样头上带有防止大颗粒气溶胶或悬浮物进入取样管线的过滤器。作为本发明安全壳内氢气浓度监测系统的一种改进，所述毛细不锈钢管的外径为 4 6mm，内径最小至0. 5mm。
作为本发明安全壳内氢气浓度监测系统的一种改进，所述取样头为多个，分别设置于安全壳内的不同位置，每根与取样头相连接的取样管线上都设有控制管线通断的电磁阀。作为本发明安全壳内氢气浓度监测系统的一种改进，还包括与气体分析仪连接以在气体分析仪内形成负压的真空泵。作为本发明安全壳内氢气浓度监测系统的一种改进，所述真空泵通过缓冲罐与气体分析仪连接。作为本发明安全壳内氢气浓度监测系统的一种改进，所述真空泵还与不锈钢毛细管制成的气体返回管线连接，气体返回管线穿入安全壳后，直接与安全壳内的气体连通。作为本发明安全壳内氢气浓度监测系统的一种改进，所述气体分析仪通过管线与 RAZ连接，并在连接管线上设有控制管线通断的电磁阀。作为本发明安全壳内氢气浓度监测系统的一种改进，所述气体分析仪还通过设有电磁阀的管线与氮气瓶连接。作为本发明安全壳内氢气浓度监测系统的一种改进，所述气体分析仪为热导式气体分析仪，安全壳外取样管线上采取保温伴热，以保证样品气体始终保持过热状态。作为本发明安全壳内氢气浓度监测系统的一种改进，整个系统的运行由屏蔽墙外的I&c模块控制，气体分析仪的测量信号通过电缆传输至主控DCS显示。本发明安全壳内氢气浓度监测系统采用安全壳外取样监测方式，通过采用不锈钢毛细管有效的解决了现有取样监测系统在严重事故下的安全壳隔离问题，并通过设置于取样头的过滤器防止不锈钢毛细管堵塞。
下面结合附图和具体实施方式
，对本发明安全壳内氢气浓度监测系统及其有益技术效果进行详细说明。图1为本发明安全壳内氢气浓度监测系统的结构示意图。
具体实施例方式请参阅图1，本发明安全壳内氢气浓度监测系统包括取样头10、取样管线12、真空泵14、气体分析仪16、RAZ (氮气分配系统，提供氮气吹扫)、氮气瓶18、缓冲罐20和气体返回管线22。取样头10有多个，分别设置于安全壳30内的不同位置，以实现多点取样测量。取样头10上带有过滤器，以防止事故后安全壳30内气体中的大颗粒气溶胶或悬浮物进入而堵塞与取样头10相连的取样管线12。取样管线12为毛细不锈钢管，其外径为4飞mm，内径最小至0. 5mm。所有取样管线12穿过安全壳30后汇集为一条，并与气体分析仪16连接。 气体分析仪16为热导式气体分析仪，其通过管线与RAZ、氮气瓶18连接，另通过缓冲罐20 与真空泵14连接，并由位于屏蔽墙40外就地控制柜内的I&C (Instrument and control, 仪表与控制)模块控制工作，测量信号则通过电缆传输至主控DCS显示。真空泵14与不锈钢毛细管制成的气体返回管线22连接，气体返回管线22穿入安全壳30后，直接与安全壳 30内的气体连通。所有管线上都设有控制管线通断的电磁阀。
使用时，关闭暂不取样的取样管线12的电磁阀120、氮气瓶18的电磁阀180及RAZ 管线上的电磁阀，真空泵14即在气体分析仪16和未关闭电磁阀120的取样管线12内形成负压，安全壳30内对应点的气体通过取样管线12进入气体分析仪16而完成气体取样。 气体分析仪16对所取气体样品进行氢气浓度分析。之后，关闭所有取样管线12的电磁阀 120，并打开RAZ管线上的电磁阀及电磁阀180，真空泵14即在气体分析仪16内形成负压， 并将测量完的放射性尾气通过气体返回管线22送回到安全壳30内，从而有效防止放射性气体外泄到环境大气中。此过程中，氮气分配系统中的氮气进入气体分析仪16，将取样管线中的残余放射性气体吹扫干净，以保证下次样品气体的实时性。氮气分配系统不可用时，则由氮气瓶18来完成吹扫功能。可见，本发明具有以下优点第一、采用不锈钢毛细管从安全壳内抽取微量气体， 不锈钢毛细管具有耐辐照、抗压的特性，严重事故时也不易出现泄露，即使在最极端情况下出现安全壳30外的断裂泄漏，泄漏量也不到安全壳30允许泄漏量的1%。因此，在取样管线12上可不设置安全壳30隔离阀，在事故后安全壳30隔离阶段不需要隔离，能继续实现监测功能；第二、通过设置于取样头10的过滤器防止不锈钢毛细管堵塞；第三、通过多个取样头10进行多点取样测量，利用电磁阀120来实现不同测点之间的切换控制，避免各测点取样管线之间的相互影响；第四、每个测点测量完毕后，通过氮气反吹扫，将取样管线中的残余气体吹扫干净，保证样品气体的实时性，氮气瓶18作为后备氮气供应；第五、气体分析仪16采用热导式原理，以保证样品气体以最佳的温度和压力状态传送至气体分析仪16中； 第六、在安全壳外取样管线上采取保温伴热，以保证样品气体始终保持过热状态，不会因水蒸气冷凝而造成测量结果失真；第七、气体样品在气体分析仪16中测量分析完后送回安全壳30，减少放射性外泄释放到环境中；第八、用电磁阀120控制，实现多个取样点的实时监测；第九、测量精度高，量程大气体样品在热导式气体分析仪16中可保持在传感器的最佳工作参数(即气体到达模块后，由控制系统保持在设定的温度和压力)，分析精度大大提高。综上所述，本发明安全壳内氢气浓度监测系统通过取样头和取样管线(负压)从安全壳内大气中取样，在安全壳外的热导式气体分析仪中测量氢气和水蒸汽浓度，分析完的样品气体通过真空泵再反送回安全壳内，氢气传感器以及就地控制柜都位于安全壳外。 由于在恶劣的安全壳内环境下没有辐照敏感的部件，即使在超设计基准事故(DEC)下，该系统也能可靠地运行，因此能满足事故后安全壳内氢气浓度在线连续监测，有效的解决了二代核电机组的工程难题，提高了机组的安全性，同时也具有良好的经济性。根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式
，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
权利要求
1.一种安全壳内氢气浓度监测系统，其特征在于包括设置于安全壳内的取样头、与取样头相连的取样管线、与穿出安全壳的取样管线连接的气体分析仪，取样管线为毛细不锈钢管，取样头上带有防止大颗粒气溶胶或悬浮物进入取样管线的过滤器。
2.根据权利要求1所述的安全壳内氢气浓度监测系统，其特征在于所述毛细不锈钢管的外径为4飞mm，内径最小至0. 5mm。
3.根据权利要求1所述的安全壳内氢气浓度监测系统，其特征在于所述取样头为多个，分别设置于安全壳内的不同位置，每根与取样头相连接的取样管线上都设有控制管线通断的电磁阀。
4.根据权利要求1所述的安全壳内氢气浓度监测系统，其特征在于还包括与气体分析仪连接以在气体分析仪内形成负压的真空泵。
5.根据权利要求4所述的安全壳内氢气浓度监测系统，其特征在于所述真空泵通过缓冲罐与气体分析仪连接。
6.根据权利要求4所述的安全壳内氢气浓度监测系统，其特征在于所述真空泵还与不锈钢毛细管制成的气体返回管线连接，气体返回管线穿入安全壳后，直接与安全壳内的气体连通。
7.根据权利要求1至6项中任一项所述的安全壳内氢气浓度监测系统，其特征在于 所述气体分析仪通过管线与RAZ连接，并在连接管线上设有控制管线通断的电磁阀。
8.根据权利要求7所述的安全壳内氢气浓度监测系统，其特征在于所述气体分析仪还通过设有电磁阀的管线与氮气瓶连接。
9.根据权利要求1至6项中任一项所述的安全壳内氢气浓度监测系统，其特征在于 所述气体分析仪为热导式气体分析仪，安全壳外取样管线上采取保温伴热，以保证样品气体始终保持过热状态。
10.根据权利要求1至6项中任一项所述的安全壳内氢气浓度监测系统，其特征在于 整个系统的运行由屏蔽墙外的I&C模块控制，气体分析仪的测量信号通过电缆传输至主控 DCS显不。
全文摘要
本发明公开了一种安全壳内氢气浓度监测系统，其包括设置于安全壳内的取样头、与取样头相连的取样管线、与穿出安全壳的取样管线连接的气体分析仪，取样管线为毛细不锈钢管，取样头上带有防止大颗粒气溶胶或悬浮物进入取样管线的过滤器。本发明安全壳内氢气浓度监测系统采用安全壳外取样监测方式，通过采用不锈钢毛细管有效的解决了现有取样监测系统在严重事故下的安全壳隔离问题，并通过设置于取样头的过滤器防止不锈钢毛细管堵塞。
文档编号G01N25/20GK102323295SQ20111029313
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者冯兴祥, 周绍飞, 唐辉, 王争光, 高清 申请人:中国广东核电集团有限公司, 中广核工程有限公司