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CN112599261A - 一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统及方法 - Google Patents

一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统及方法 Download PDF

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CN112599261A CN202011296827.3A CN202011296827A CN112599261A CN 112599261 A CN112599261 A CN 112599261A CN 202011296827 A CN202011296827 A CN 202011296827A CN 112599261 A CN112599261 A CN 112599261A
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Abstract

本发明公开了一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统，包括一回路取样系统及其出口阀和入口阀，还包括位于所述一回路取样系统出口阀下游的离线氢表、位于所述离线氢表下游的背压阀，且所述背压阀下游出口连通至一回路取样系统入口阀，所述一回路取样系统出口阀、离线氢表、背压阀、一回路取样系统入口阀之间通过透明pe管依次快接相连。本发明提供的一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定方法，当一回路取样系统中溶解氢浓度大于18.2cc/Kg时，通过增大体系的压力来增大水的饱和溶解氢含量，从而实现随时随地移动式测量压一回路取样系统中的溶解氢含量。

Description

一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统 及方法
技术领域
本发明涉及核电站压水堆技术领域，特别是涉及一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统及方法。
背景技术
全世界大约有几百座核电机组在运行，其中占绝大多数(约92%)的是轻水堆(LWR)，其余为重水堆(PHWR)以及先进气冷堆(AGR)等。轻水堆主要是压水堆(PWR)和沸水堆(BWR)两种类型，其中大约75%为压水堆，我国投入运行并将建造的绝大多数核电站都是压水堆型的，压水堆核电站使用轻水作为冷却剂和慢化剂。主要由核蒸汽供应系统（即一回路系统）、汽轮发电机系统（即二回路系统）及其他辅助系统组成。冷却剂在堆芯吸收核燃料裂变释放的热能后，通过蒸汽发生器再把热量传递给二回路产生蒸汽，然后进入汽轮机做功，带动发电机发电。反应堆在运行期间，需要冷却循环净化系统不断去除循环水中的裂变和腐蚀产物，减低回路系统的活性。其中，压水堆一回路冷却剂在强辐射条件下会分解，反应式：2H2O⇌H2+H2O2，H2O2⟶H2O+O2。分解产生的O2和H2O2是引起一回路结构材料和设备腐蚀的主要原因之一。为抑制一回路冷却剂的辐照分解，通常向冷却剂中加入氢气，氢可以增加水的复合率，降低辐解产物O2和H2O2的生成量，从而抑制水的辐照分解。然而当水中氢气含量过高时，容易导致机械清脆，可能使得装置结构出现裂纹，导致装置损坏，设备无法运行，甚至泄漏等大型事故。因此不仅需要防止氢含量过低时导致的结构材料的腐蚀，还需避免氢含量过高时导致的机械结构损伤。
压水堆核电厂一回路溶解氢含量的测定方法主要是在线测量和离线测量，其中在线测量主要是在压水堆核电厂一回路体系上外接管路来进行测量，而离线测量则是方便在实验室移动测量的。由于在线测量不能随时随地进行，只能在固定设备处测量，为了满足实验室的检测需求，我们需要一种可以离线测量的系统和方法，可以随时随地对一回路取样系统内冷却剂溶解氢含量进行测定。
离线测量方法都是采用离线氢表直接测量。但是标准大气压下，20℃时水吸收氢气的饱和体积是18.2cc/kg，当冷却剂中溶解氢浓度超过18.2cc/kg时，就会超过水吸收氢气的饱和体积，导致离线氢表无法准确测量一回路取样系统溶解氢浓度。因此需要一种测量方法来解决压水堆核电厂一回路溶解氢浓度大于18.2cc/Kg时离线氢表无法准确测量的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统及方法，当压水堆核电厂一回路溶解氢浓度大于18.2cc/Kg时，可以通过增大体系的压力来增大水的饱和溶解氢含量，从而实现随时随地准确测量压水堆核电厂一回路中的溶解氢含量。
为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统，包括一回路取样系统，其特征在于，还包括位于所述一回路取样系统出口阀下游的离线氢表、位于所述离线氢表下游的背压阀，且所述背压阀下游出口连通至一回路取样系统入口阀。
进一步的，所述一回路取样系统出口阀、离线氢表、背压阀、一回路取样系统入口阀之间通过透明pe管依次快接相连。
进一步的，所述一回路取样系统出口阀与所述离线氢表之间的连通管路上设有压力表，所述压力表可以用于检测连通管道内物流的压力。
进一步的，所述背压阀与所述一回路取样系统入口阀之间连通的管道上设有流量计，所述流量计可以用于检测连通管道内物流的流量。
进一步的，所述背压阀为针型阀。
进一步的，所述压力表的测量范围为0-2.5 Mpa。
进一步的，所述流量计5为浮子流量计。
另一方面，本发明提供了一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、将各装置快接相连，然后打开一回路取样系统出口阀；
S2、读取压力表显示的压力和流量计显示的流量，并通过调节背压阀的开度来调节管道内的压力和流量，使得压力表的压力读数在0.20-0.30Mpa之间，同时控制流量计的流量读数在110±10ml/min范围内；
S3、待离线氢表的读数稳定后，读取其显示的读数并记录测量结果；
S4、关闭一回路取样系统出口阀出口阀门，断开各装置的连接管道，完成测量。
本发明的有益效果为：
1. 本发明提供的一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统中，一回路取样系统出口阀、离线氢表、背压阀、一回路取样系统入口阀之间通过透明pe管依次连通，可以有效防止管道因长期使用导致的腐蚀生锈，避免了压水堆一回路冷却剂在流至离线氢表之前发生腐蚀等现象，保证了离线氢表的测量准确性，有效延长了装置的使用寿命。同时透明pe管方便随时观察管内物流，而且pe管快接十分方便，材质轻，方便在实验室移动测试。
2. 本发明提供的一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统，可以随时随地对一回路取样系统中冷却剂溶解氢含量进行准确的测定，无需在固定设备旁进行在线测量，十分方便，可以满足实验室移动测试需求。
3. 本发明提供的一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定方法，本方法通过将管道内的压力控制在0.2-0.3 Mpa之间，是为了使得水吸收氢气的饱和体积大于18.2cc/kg，有效避免了当冷却剂中溶解氢浓度超过18.2cc/kgH2O，多余的氢因为无法吸收而游离在体系中，而导致离线氢表无法准确测量一回路中溶解氢浓度的问题，同时管道内的压力不能过大，压力过大时，压水堆一回路冷却剂的流量减小，压力表的测量精度也会降低，使得测量误差较大。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统连接结构示意图；
图2为本发明实施例中一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定方法流程示意图；
图3为本发明实施例中饱和溶解氢与压力的关系图。
图中：1、一回路取样系统出口阀；2、压力表；3、离线氢表；4、背压阀；5、流量表； 6、一回路取样系统入口阀；7、一回路取样系统。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另，设计方位的属于仅表示各部件间的相对位置关系，而不是绝对位置关系。
本发明实施例中，请参阅图3，由图可知，饱和溶解氢含量会随着压力增大而增大，因此本发明可以通过增大压力来使得体系中的氢充分溶解到水中去，提高离线氢表测量的准确度。
请参阅图1，本发明实施例中，一方面，本发明提供了一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统，包括一回路取样系统7，其特征在于，还包括位于所述一回路取样系统出口阀1下游的离线氢表3、位于所述离线氢表3下游的背压阀4，且所述背压阀4下游出口连通至一回路取样系统入口阀6。其中，所述一回路取样系统出口阀1用于给体系提供含有冷却剂的压水堆一回路中的物流，物流可以通过所述在线氢表3流至所述背压阀4，最后回流至一回路取样系统入口阀6，返回一回路取样系统7中形成一个完整的回路。由于一回路取样系统的便捷性和移动性，可以随时随地对一回路取样系统中冷却剂溶解氢含量进行准确的测定，无需在固定设备处进行连续在线测量，十分方便，可以满足实验室的移动式测量需求。
本发明实施例中，所述一回路取样系统出口阀1、离线氢表3、背压阀4、一回路取样系统入口阀6之间通过透明pe管依次快接相连。透明pe管的轻质性和便捷性使得系统的快接装配和移动提供了极大的方便。而且透明pe管成本低，无污染。
本发明实施例中，所述一回路取样系统出口阀1与所述离线氢表3之间的连通管路上设有压力表2，所述压力表2可以用于检测连通管道内物流的压力。其中，所述压力表2的测量范围为0-2.5 Mpa。具体的，所述压力表2可以用于实时检测连通管道内物流的压力。在调节所述背压阀4时，通过观察所述压力表2的读数来确定管道内的压力。
本发明实施例中，所述背压阀4与所述一回路取样系统入口阀6之间连通的管道上还设有流量计5，所述流量计5可以用于检测连通管道内物流的流量。其中，所述流量计5为浮子流量计。
本发明实施例中，所述背压阀4为针型阀。针型阀可以用于缓慢调节，可以保证流量计5和压力表2的读数稳定变化，进一步提升了测定的准确性。
另一方面，请参阅图2，本发明提供了一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、将各装置快接相连，然后打开一回路取样系统出口阀1；
S2、读取压力表2显示的压力和流量计5显示的流量，并通过调节背压阀4的开度来调节管道内的压力和流量，使得压力表2的压力读数在0.20-0.30Mpa之间，同时控制流量计5的流量读数在110±10ml/min范围内；
S3、待离线氢表3的读数稳定后，读取其显示的读数并记录测量结果；
S4、关闭一回路取样系统出口阀1，断开各装置的连接管道，完成测量。
本发明具体实施例如下：
实施例1
将各装置快接相连，然后打开一回路取样系统出口阀1；
读取压力表2显示的压力和流量计5显示的流量，并通过调节背压阀4的开度来调节管道内的压力和流量，使得压力表2的压力读数为0.20Mpa，同时控制流量计5的流量读数为120ml/min；
待离线氢表3的读数稳定后，读取其显示的读数并记录测量结果；
关闭一回路取样系统出口阀1，断开各装置的连接管道，完成测量。
实施例2
将各装置快接相连，然后打开一回路取样系统出口阀1；
读取压力表2显示的压力和流量计5显示的流量，并通过调节背压阀4的开度来调节管道内的压力和流量，使得压力表2的压力读数为0.22Mpa，同时控制流量计5的流量读数为115ml/min；
待离线氢表3的读数稳定后，读取其显示的读数并记录测量结果；
关闭一回路取样系统出口阀1，断开各装置的连接管道，完成测量。
实施例3
将各装置快接相连，然后打开一回路取样系统出口阀1；
读取压力表2显示的压力和流量计5显示的流量，并通过调节背压阀4的开度来调节管道内的压力和流量，使得压力表2的压力读数为0.24Mpa，同时控制流量计5的流量读数为110ml/min；
待离线氢表3的读数稳定后，读取其显示的读数并记录测量结果；
关闭一回路取样系统出口阀1，断开各装置的连接管道，完成测量。
实施例4
将各装置快接相连，然后打开一回路取样系统出口阀1；
读取压力表2显示的压力和流量计5显示的流量，并通过调节背压阀4的开度来调节管道内的压力和流量，使得压力表2的压力读数为0.26Mpa，同时控制流量计5的流量读数为105ml/min；
待离线氢表3的读数稳定后，读取其显示的读数并记录测量结果；
关闭一回路取样系统出口阀1，断开各装置的连接管道，完成测量。
实施例5
将各装置快接相连，然后打开一回路取样系统出口阀1；
读取压力表2显示的压力和流量计5显示的流量，并通过调节背压阀4的开度来调节管道内的压力和流量，使得压力表2的压力读数为0.28Mpa，同时控制流量计5的流量读数为100ml/min；
待离线氢表3的读数稳定后，读取其显示的读数并记录测量结果；
关闭一回路取样系统出口阀1，断开各装置的连接管道，完成测量。
实施例6
将各装置快接相连，然后打开一回路取样系统出口阀1；
读取压力表2显示的压力和流量计5显示的流量，并通过调节背压阀4的开度来调节管道内的压力和流量，使得压力表2的压力读数为0.30Mpa，同时控制流量计5的流量读数为95ml/min；
待离线氢表3的读数稳定后，读取其显示的读数并记录测量结果；
关闭一回路取样系统出口阀1，断开各装置的连接管道，完成测量。
将实施例1-6的离线氢表1读取的数据进行整理，如下表所示：
实施例 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
流量ml/min 120 115 110 105 100 95
压力Mpa 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30
溶解氢含量cc/kg 35 36 37 36 36 35
由上表数据可知，压力在0.2-0.3 Mpa之间时，流量为100ml/min左右，测定的溶解氢含量比较稳定为35-37cc/kg之间。说明了本方法用来测定压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的可行性。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施例只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统，包括一回路取样系统（7），其特征在于，还包括位于所述一回路取样系统出口阀（1）下游的离线氢表（3）、位于所述离线氢表（3）下游的背压阀（4），且所述背压阀（4）下游出口连通至一回路取样系统入口阀（6）。
2.根据权利要求1所述的一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统，其特征在于，所述一回路取样系统出口阀（1）、离线氢表（3）、背压阀（4）、一回路取样系统入口阀（6）之间通过透明pe管依次快接相连。
3.根据权利要求2所述的一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统，其特征在于，所述一回路取样系统出口阀（1）与所述离线氢表（3）之间的连通管路上设有压力表（2），所述压力表（2）可以用于检测连通管道内物流的压力。
4.根据权利要求2所述的一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统，其特征在于，所述背压阀（4）与所述一回路取样系统入口阀（6）之间连通的管道上设有流量计（5），所述流量计（5）可以用于检测连通管道内物流的流量。
5.根据权利要求1所述的一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统，其特征在于，所述背压阀（4）为针型阀。
6.根据权利要求3所述的一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统，其特征在于，所述压力表（2）的测量范围为0-2.5 Mpa。
7.根据权利要求4所述的一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的离线测定系统，其特征在于，所述流量计（5）为浮子流量计。
8.一种如权利要求1-7任一项所述测定系统的测定方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、将各装置快接相连，然后打开一回路取样系统出口阀1；
S2、读取压力表2显示的压力和流量计5显示的流量，并通过调节背压阀4的开度来调节管道内的压力和流量，使得压力表2的压力读数在0.20-0.30Mpa之间，同时控制流量计5的流量读数在110±10ml/min范围内；
S3、待离线氢表3的读数稳定后，读取其显示的读数并记录测量结果；
S4、关闭一回路取样系统出口阀1，断开各装置的连接管道，完成测量。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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