一种用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置及方法，快速分析装置包括气体取样进样装置、氢气浓度测量装置和气体排出及回收装置，气体取样进样装置包括并联设置的第一进气支路和第二进气支路，第一进气支路与核电站安全壳连接并伸入安全壳内，第二进气支路连接有标准气罐，第一进气支路与第二进气支路的另一端与氢气浓度测量装置连通；氢气浓度测量装置包括第一容器和第二容器，第一容器的输出端与第二容器的输入端通过第一输出支路和或第二输出支路连接；气体排出及回收装置包括真空泵和转移泵。本发明专利技术可实现核电站安全壳内氢气浓度的快速在线或离线取样检测，检测范围宽，分析结果准确可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置及方法
本专利技术涉及核电站安全检测
，具体涉及一种用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置及方法。
技术介绍
核电站在发生严重事故时，由于事故早期的锆-水反应以及后期水的辐照分解等综合反应可产生大量氢气，氢气的急速聚集存在燃烧/燃爆的危险。日本福岛核事故后，核电厂安全壳严重事故工况下的氢风险控制引起了国内外的高度关注，而安全壳内氢气浓度的快速分析是进行氢气风险控制的前提条件。由于氢气的产生是在事故状态下，安全壳内气体呈现高温、高压、高放射性的特点，对氢气浓度分析技术和装置提出了更为严苛的要求，同时事故的产生具有不确定性，要求氢气浓度分析技术和装置具备分析快速、准确可靠、能够免维护全天候待机的特性。传统的气体测量仪器，如色谱、红外、拉曼等，测试周期长，方法复杂，每次测量前都需专业人员进行一系列繁琐复杂的校准工作，难以快速分析，并且维护困难，无法全天候待机使用；再次，壳内气体具有放射性，分析检测后需要返回安全壳，这对装置的密封性、抗辐射性和气体循环系统都提出了很高的要求。而现有核电站严重事故氢气浓度监测方案，无论是壳内测量方法和壳内取样、壳外测量方法，目前均着重于系统方案设计，其氢分析主要部件均为氢传感器、氢分析仪等，其分析检测依赖的主要元件在安全壳事故后的高温、高压、高湿度、高辐射条件下均存在失效性等问题，存在分析不准确、无法全天候待机等风险。因此，提供一种用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置及方法，以解决上述现有技术所存在的问题，成为现在亟待解决技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，方法简单，分析快速准确，检测范围宽，可以实现全天候待机。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置，包括气体取样进样装置、氢气浓度测量装置和气体排出及回收装置，所述气体取样进样装置包括并联设置的第一进气支路和第二进气支路，所述第一进气支路上设置有第一阀门，并且所述第一进气支路的一端用于与核电站安全壳连接并伸入所述安全壳内，所述第二进气支路的一端连接有标准气罐，所述第一进气支路与所述第二进气支路的另一端汇接形成进气口，所述进气口与所述氢气浓度测量装置连通；所述氢气浓度测量装置包括第一容器和第二容器，所述第一容器的输入端与所述进气口连接，所述第一容器的输出端与所述第二容器的输入端通过第一输出支路和或第二输出支路连接，所述第一输出支路依次串联第五自动阀和第一质量流量计，所述第二输出支路依次串联第三阀门、体积控制装置和第二质量流量计，所述第一输出支路与所述第二输出支路并联设置；所述气体排出及回收装置包括真空泵和转移泵，所述进气口、所述第一容器以及所述第二容器均通过真空阀与所述真空泵的输入端连接，所述真空泵的输出端通过第六阀门与所述转移泵的输入端连接，所述转移泵的输出端通过样品回收管线连接所述安全壳，所述样品回收管线伸入所述安全壳内，并且所述样品回收管线上设置有第四阀门。优选的，所述第一容器的输出端与所述第二容器的输入端之间设置所述第一输出支路时，所述第一容器和所述第二容器设置于恒温箱内。优选的，所述进气口与所述第一容器的输入端通过三路气路进行连接，三路所述气路并联设置，所述进气口的输出端连接有第一压力传感器。优选的，三路所述气路包括第一气路、第二气路和第三气路，所述第一气路依次串联第一自动阀、增压泵和第二自动阀，所述第二气路上设置有第三自动阀，所述第三气路依次串联减压器和第四自动阀。优选的，所述第一容器的输入端还连接有一热交换器，所述热交换器的另一端与三路所述气路连接。优选的，所述第一容器还连接有第二压力传感器和温度传感器，所述第二容器还通过第一真空阀连接有真空计。优选的，所述第一进气支路上还依次设置有过滤器和冷凝器，所述冷凝器的输出端与所述第一阀门连接。优选的，所述冷凝器的输出端还通过第五阀门连接所述转移泵，并且所述第五阀门与所述第一阀门并联设置。优选的，所述标准气罐为耐压不小于10MPa的不锈钢气体储存罐，用于装载预先配置好的氢气浓度已知的氢气-空气混合气体；所述第一容器为体积是5mL～10L且经过体积标定的、耐压不小于10MPa的不锈钢罐，所述第二容器是体积不小于第一容器的5倍体积、耐压不小于2MPa的不锈钢罐。本专利技术还公开了一种基于上述用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置的用于核电站安全壳内氢气浓度的分析方法，包括以下步骤：步骤1)作标准曲线：首先用真空泵将分析装置管路抽空至真空度优于5Pa；其次，分别将置于标准气罐中的氢气浓度已知的氢气-空气混合气体依次与第二阀门的输入端相连，使其注入分析装置，根据第一压力传感器所反馈的压力值自动控制已知气体由第一气路、第二气路或第三气路进入第一容器；每向第一容器输入一次氢气浓度已知的氢气-空气混合气体均需重复管路抽真空步骤；若第一容器输出端的气体通过第一输出支路进入第二容器，则通过第一压力传感器与第五自动阀的配合来控制气体输出，调节每次进入第一容器的已知气体的压力与温度一致，且压力不小于0.5MPa，而后控制第一容器内气体进入第二容器，通过第一质量流量计计量气体质量，并保证每次第一容器内气体压力降一致；若第一容器输出端的气体通过第二输出支路进入第二容器，通过体积控制装置来控制第一容器的输出气体，则采用第二质量流量计计量气体质量，由体积控制装置控制进入第二容器的气体体积标准状态下一致，以气体质量做x轴，氢气浓度做y轴，作出标准曲线；步骤2)样品气分析：用真空泵将管路抽空至真空度优于5Pa后，第一进气支路利用采样器采集安全壳内待分析气体，经过滤器、冷凝器去除固体杂质、气溶胶以及水分后，将待分析气体从第一阀门输入，系统根据第一压力传感器所示压力大小自动控制气体从第一气路、第二气路或第三气路进入第一容器；若第一容器输出端的气体通过第一输出支路进入第二容器，则通过第一压力传感器与第五自动阀的配合来控制气体输出，调节第一容器的温度与压力条件确保其与步骤1)制作标准曲线时一致，而后控制气体进入第二容器，采用第一质量流量计计量气体质量，并确保第一容器压力降与已知气体相同；若第一容器输出端的气体通过第二输出支路进入第二容器，通过体积控制装置来控制第一容器的输出气体，控制进入第二容器的气体体积标准状态下与步骤1)制作标准曲线时一致，采用第二质量流量计计量气体质量；将气体质量代入标准曲线，可得到待分析气体的氢气浓度。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：(1)可实现核电站安全壳内氢气浓度的快速在线或离线取样检测，检测范围宽，分析结果准确可靠。(2)可极大提高用于核电站安全壳内氢气浓度的分析检测安全性；(3)系统可实现自动化，操作简单，通用性强，成本低，无需耗材且免维护，可全天候待机。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。图1为本专利技术用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置的结构示意图；图2为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置，其特征在于：包括气体取样进样装置、氢气浓度测量装置和气体排出及回收装置，所述气体取样进样装置包括并联设置的第一进气支路和第二进气支路，所述第一进气支路上设置有第一阀门，并且所述第一进气支路的一端用于与核电站安全壳连接并伸入所述安全壳内，所述第二进气支路的一端连接有标准气罐，所述第一进气支路与所述第二进气支路的另一端汇接形成进气口，所述进气口与所述氢气浓度测量装置连通；所述氢气浓度测量装置包括第一容器和第二容器，所述第一容器的输入端与所述进气口连接，所述第一容器的输出端与所述第二容器的输入端通过第一输出支路和或第二输出支路连接，所述第一输出支路依次串联第五自动阀和第一质量流量计，所述第二输出支路依次串联第三阀门、体积控制装置和第二质量流量计，所述第一输出支路与所述第二输出支路并联设置；所述气体排出及回收装置包括真空泵和转移泵，所述进气口、所述第一容器以及所述第二容器均通过真空阀与所述真空泵的输入端连接，所述真空泵的输出端通过第六阀门与所述转移泵的输入端连接，所述转移泵的输出端通过样品回收管线连接所述安全壳，所述样品回收管线伸入所述安全壳内，并且所述样品回收管线上设置有第四阀门。...

【技术特征摘要】
1.一种用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置，其特征在于：包括气体取样进样装置、氢气浓度测量装置和气体排出及回收装置，所述气体取样进样装置包括并联设置的第一进气支路和第二进气支路，所述第一进气支路上设置有第一阀门，并且所述第一进气支路的一端用于与核电站安全壳连接并伸入所述安全壳内，所述第二进气支路的一端连接有标准气罐，所述第一进气支路与所述第二进气支路的另一端汇接形成进气口，所述进气口与所述氢气浓度测量装置连通；所述氢气浓度测量装置包括第一容器和第二容器，所述第一容器的输入端与所述进气口连接，所述第一容器的输出端与所述第二容器的输入端通过第一输出支路和或第二输出支路连接，所述第一输出支路依次串联第五自动阀和第一质量流量计，所述第二输出支路依次串联第三阀门、体积控制装置和第二质量流量计，所述第一输出支路与所述第二输出支路并联设置；所述气体排出及回收装置包括真空泵和转移泵，所述进气口、所述第一容器以及所述第二容器均通过真空阀与所述真空泵的输入端连接，所述真空泵的输出端通过第六阀门与所述转移泵的输入端连接，所述转移泵的输出端通过样品回收管线连接所述安全壳，所述样品回收管线伸入所述安全壳内，并且所述样品回收管线上设置有第四阀门。2.根据权利要求1所述的用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置，其特征在于：所述第一容器的输出端与所述第二容器的输入端之间设置所述第一输出支路时，所述第一容器和所述第二容器设置于恒温箱内。3.根据权利要求1或2所述的用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置，其特征在于：所述进气口与所述第一容器的输入端通过三路气路进行连接，三路所述气路并联设置，所述进气口的输出端连接有第一压力传感器。4.根据权利要求3所述的用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置，其特征在于：三路所述气路包括第一气路、第二气路和第三气路，所述第一气路依次串联第一自动阀、增压泵和第二自动阀，所述第二气路上设置有第三自动阀，所述第三气路依次串联减压器和第四自动阀。5.根据权利要求4所述的用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置，其特征在于：所述第一容器的输入端还连接有一热交换器，所述热交换器的另一端与三路所述气路连接。6.根据权利要求5所述的用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置，其特征在于：所述第一容器还连接有第二压力传感器和温度传感器，所述第二容器还通过第一真空阀连接有真空计。7.根据权利要求1所述的用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置，其特征在于：所述第一进气支路上还依次设置有过滤器和冷凝器，所述冷凝器的输出端与所述第一阀门连接。8.根据权利要求7所述的用于核电站安全壳内氢气浓度的快速分析装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜杰，王丽萍，谭欣欣，朱宏志，唐金强，宋智蓉，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51