[實(shí)用新型]一種探測液態(tài)金屬中氣體含量的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620070220.6
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN205333559U
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張媛媛;楊建偉;崔國生;吳宏巖;董康樂;劉浩杰;趙保平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國原子能科學(xué)研究院
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01M3/40;G01F1/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于氣體含量測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種探測液態(tài)金屬中氣體 含量的裝置。

背景技術(shù)

在某些生產(chǎn)運(yùn)行過程中，液態(tài)金屬中氣體體積含量要求低于某一限值，氣體 體積增加可能意味著事故的發(fā)生，因此，通過監(jiān)測液態(tài)金屬中氣體體積含量，可 以達(dá)到監(jiān)測事故的目的。

以鈉冷快堆為例，快堆是世界第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)的主力堆型，液態(tài)金屬鈉 由于具有良好的熱傳導(dǎo)特性和中子特性被選作快中子反應(yīng)堆的冷卻劑材料，金屬 鈉具有化學(xué)性質(zhì)活潑、易與水發(fā)生劇烈反應(yīng)放出氫氣的特點(diǎn)。蒸汽發(fā)生器是鈉冷 快堆得重要設(shè)備之一，它是一個管殼式結(jié)構(gòu)的換熱器，管側(cè)為高壓水，殼側(cè)為高 溫鈉，目的在于將殼側(cè)鈉的熱量傳遞給管側(cè)的水，使得水氣化形成過熱蒸汽，用 于后續(xù)汽輪機(jī)的發(fā)電。由于其在材料、制造和加工方面的固有問題以及其工作的 惡劣環(huán)境，這就使得蒸汽發(fā)生器的換熱管有發(fā)生破裂的可能，蒸汽發(fā)生器管路泄 漏是鈉冷快堆安全運(yùn)行的重大隱患。蒸汽發(fā)生器一旦發(fā)生管路泄漏，管側(cè)的水會 與殼側(cè)的鈉發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氫氣，在反應(yīng)堆運(yùn)行過程中，液態(tài) 鈉中氣體體積的增加可能意味著事故的發(fā)生，因此，要有相應(yīng)的探測裝置和方法 及時地反映液態(tài)鈉中氣體體積含量變化，以避免發(fā)生事故。

目前已有的一種液態(tài)金屬中氣體探測和報警裝置采用的是擴(kuò)散滲透原理，氣 體含量的增加會引起真空系統(tǒng)中壓力的變化，從而達(dá)到監(jiān)測液態(tài)金屬中氣體的目 的，但此液態(tài)金屬中氣體報警裝置的響應(yīng)時間較長，不能及時反映液態(tài)金屬中的 氣體含量變化。

實(shí)用新型內(nèi)容

(一)實(shí)用新型目的

根據(jù)現(xiàn)有所存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種安全可靠、響應(yīng)速度快、準(zhǔn) 確度高的探測液態(tài)金屬中氣體含量的裝置。

(二)技術(shù)方案

為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下：

一種探測液態(tài)金屬中氣體含量的裝置，該裝置包括一次傳感器和二次儀表， 其中一次傳感器包括磁鋼組件、管道組件、紊流發(fā)生器、電極及支承定位組件；

所述管道組件的兩端均設(shè)置有接口，該接口分別與待探測液態(tài)金屬的管道連 通；

所述紊流發(fā)生器位于管道組件內(nèi)，紊流發(fā)生器使管道組件內(nèi)的液態(tài)金屬流體 產(chǎn)生渦流，增大信號波動幅度；

所述磁鋼組件主要包括兩個永磁體和導(dǎo)磁體，其中永磁體為牛角型結(jié)構(gòu)，導(dǎo) 磁體的兩端分別與兩個牛角型永磁體固定連接，并且導(dǎo)磁體和兩個永磁體裝配后 呈C型；管道組件位于兩牛角型永磁體上端N極和S極之間中心位置，且管道 組件與兩個永磁體之間均留有1～5mm的空氣間隙；永磁體形成的磁力線方向與 液態(tài)金屬流動方向垂直；該兩個永磁體通過管夾與管道組件固定連接；

所述電極的數(shù)量為1對或多對，每對電極位于管道組件的上下兩端的相同位 置處，且均垂直于永磁體的磁力線方向。

所述二次儀表通過信號電纜與電極相連接，其包括信號放大模塊、濾波模塊 及信號處理模塊，對液態(tài)金屬切割磁力線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢進(jìn)行濾波和信號處理， 將氣體產(chǎn)生的噪聲信號從液態(tài)金屬流體產(chǎn)生的本底信號提取出來，得到本底信號 和噪聲信號的信噪比；另外，二次儀表還可以對一次傳感器輸出的信號進(jìn)行模數(shù) 轉(zhuǎn)換、頻譜分析、顯示輸出流量以及事故報警信號輸出。

優(yōu)選地，所述紊流發(fā)生器為楔形多面體結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述紊流發(fā)生器位于管道組件的徑向中心位置處，且紊流發(fā)生器的 放置方向是使液態(tài)金屬先流經(jīng)楔形多面體結(jié)構(gòu)的寬面，然后再流經(jīng)楔形多面體結(jié) 構(gòu)的窄面。

優(yōu)選地，所述電極的數(shù)量為1對。

優(yōu)選地，所述的液態(tài)金屬為鈉。

優(yōu)選地，管道組件與兩個牛角型永磁體之間均留有1～2mm的空氣間隙。

優(yōu)選地，所述二次儀表還包括流量計(jì)算模塊，可以計(jì)算并顯示一次傳感器所 在液態(tài)金屬管道內(nèi)的液態(tài)金屬流量。

利用上述裝置對液態(tài)金屬中氣體含量進(jìn)行探測的方法，該方法是利用液態(tài)金 屬與其中所含氣體切割磁力線所產(chǎn)生感應(yīng)信號不同，實(shí)現(xiàn)對液態(tài)金屬中氣體含量 進(jìn)行探測，其包括以下技術(shù)方案：

將上述探測裝置的管道組件與待探測液態(tài)金屬管道相連通，液態(tài)金屬及其所 含氣體經(jīng)紊流發(fā)生器后形成渦流，在垂直于磁場的管道組件中流動時切割磁力線， 在與液態(tài)金屬運(yùn)動方向和磁力線方向相垂直的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；