[發明專利]一種反應堆嚴重事故后安全殼內氣體可燃性監測系統

有效

• 申請號: 201711077267.0
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107993731B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 亓振鋒;馬如冰;李煒;馬衛民;元一單
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G21C17/003
• 分類號: G21C17/003
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 任曉航;周敏毅

本發明屬于核安全控制技術領域，涉及一種反應堆嚴重事故后安全殼內氣體可燃性監測系統。所述的監測系統包括取樣模塊、樣氣處理模塊、測量模塊、標準模塊，以及穿插于以上各模塊內部及各模塊之間的各連接管線，所述的取樣模塊包括置于安全殼內的取樣組件，所述的樣氣處理模塊包括置于安全殼外的樣氣罐、回沖泵，所述的測量模塊包括置于安全殼外的多流路進樣器、氣體分析裝置、標準氣體排放閥，所述的標準模塊包括置于安全殼外的標準氣體鋼瓶、標準氣體控制閥。本發明的反應堆嚴重事故后安全殼內氣體可燃性監測系統能夠可靠運行，準確監測安全殼內氣體可燃性，且監測對象不局限于以氫氣為代表的可燃氣體，還包括以氧氣為代表的助燃氣體和水蒸氣。

技術領域

本發明屬于核安全控制技術領域，涉及一種反應堆嚴重事故后安全殼內氣體可燃性監測系統。

背景技術

在核電站反應堆嚴重事故后，安全殼內部會通過兩種途徑產生可燃氣體：一種途徑是在堆芯內部發生鋯水反應產生大量氫氣，另一種途徑是堆芯熔化后與混凝土相互作用產生氫氣、一氧化碳等氣體。嚴重事故后安全殼內部溫度和壓力較高，存在以氫氣為代表的可燃氣體燃燒和燃爆的風險，故對安全殼完整性構成巨大威脅。

日本福島核事故后，核安全局發布了《福島核事故后核電廠改進行動通用技術要求》(以下簡稱“要求”)，要求中明確規定：“嚴重事故下，應能全程監測安全殼內氫氣濃度并設置相應報警，以便確定核電廠狀態和為事故管理期間決策提供盡可能實際的信息。應避免安全殼完整性因局部區域氫氣積聚后可能產生的燃燒或爆炸而破壞。氫氣濃度監測和控制措施應納入嚴重事故管理導則或相關規程”。

嚴重事故下，安全殼內氣體可燃性主要取決于可燃氣體、助燃氣體以及水蒸氣三者的含量比例，其中可燃氣體主要包括氫氣和一氧化碳等，助燃氣體主要來自于安全殼內空氣中含有的氧氣，水蒸氣主要來自于安全殼噴淋系統和一回路。因此，判斷氣體可燃性必然要先監測氫氣、一氧化碳、氧氣和水蒸氣的含量。

可燃氣體、助燃氣體和水蒸氣的含量、分布在每個事故工況下都是特定的，而可燃氣體產生速率、可燃氣體釋放到安全殼的區域、三種氣體的含量比例、燃燒負荷對安全殼構成的威脅等信息對于嚴重事故管理是必要的。

目前，對于嚴重事故后安全殼內氣體監測，國內外研究重點基本都只集中在設計基準事故或嚴重事故后氫氣濃度監測方案，沒有同時基于可燃氣體、助燃氣體和水蒸氣三者的含量來對安全殼內氣體可燃性進行判斷。

而對于氫氣濃度監測主要有兩種技術方案，一是殼內直接測量，二是殼外取樣測量。對于殼內直接測量方式，氫氣測量傳感器需要安裝在安全殼內，通過電纜將原始信號傳輸到安全殼外的信號處理模塊中，進行氫氣濃度的分析計算；對于殼外取樣測量方式，氫氣測量傳感器安裝在安全殼外，將殼內少量高溫、高壓、高放射性的氣體取樣到安全殼外，進行過濾、降溫、降壓、除濕等預處理，然后送入分析儀器進行濃度測量。殼內直接測量方式系統構成簡單，測量響應時間短，但是傳感器需要耐受高溫、高壓、高放射性等嚴重事故環境條件，因此對傳感器的測量穩定性和可靠性要求極高，需要對傳感器和電纜進行嚴重事故環境條件鑒定，并且在機組正常運行期間不能對傳感器進行校準和維護。殼外取樣測量方式系統構成復雜，測量相對滯后，但是傳感器安裝在安全殼外，不需要經受嚴重事故環境條件，設計制造簡單，測量精度較高，并且易于校準和維護。

綜上所述，提供一種在嚴重事故下能夠可靠運行的安全殼內氣體可燃性監測系統是非常有必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種反應堆嚴重事故后安全殼內氣體可燃性監測系統，以能夠可靠運行，準確監測安全殼內氣體可燃性，且監測對象不局限于以氫氣為代表的可燃氣體，還包括以氧氣為代表的助燃氣體和水蒸氣。

為實現此目的，在基礎的實施方案中，本發明提供一種反應堆嚴重事故后安全殼內氣體可燃性監測系統，所述的監測系統包括取樣模塊、樣氣處理模塊、測量模塊、標準模塊，以及穿插于以上各模塊內部及各模塊之間的各連接管線，