本發(fā)明涉及濕度監(jiān)測裝置領(lǐng)域，具體涉及一種核反應(yīng)堆用氣體濕度監(jiān)控裝置。

背景技術(shù)：

核反應(yīng)堆氣體濕度監(jiān)控裝置是針對高溫氣冷堆核電堆型的專用設(shè)備，該設(shè)備實時測量一回路氣體濕度，并將測量結(jié)果變換成反應(yīng)堆保護系統(tǒng)可識別的信號送到反應(yīng)堆保護系統(tǒng)。當發(fā)生蒸汽發(fā)生器管道破口事故導(dǎo)致水進入一回路系統(tǒng)，一回路氣體濕度將增大，濕度監(jiān)測裝置可在10s內(nèi)響應(yīng)濕度變化，及時觸發(fā)保護動作。

采用氦氣作為一回路冷卻劑的高溫氣冷堆屬于第四代核反應(yīng)堆，中國在該先進反應(yīng)堆型的科研和工程實踐領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先水平。與現(xiàn)役國內(nèi)外核電站主要采用水作為一回路冷卻劑不同，高溫氣冷堆采用氦氣作為冷卻劑，在運行時需要嚴格控制一回路冷卻劑中的水分含量，當水分含量較高時發(fā)出停堆信號以避免反應(yīng)堆安全事故。

一回路冷卻氣體具有放射性，取樣氣體不允許排放到空氣中。氣體濕度監(jiān)控裝置利用一回路管道不同位置的壓差保持氣體的循環(huán)，從壓力較高的管道處取樣，完成測量后返回到壓力較低的管道處，實現(xiàn)氣體濕度的實時測量。由于一回路氣體為高壓氣體，因此，氣體濕度監(jiān)控裝置不僅要實現(xiàn)快速準確的濕度測量，而且必須保證可靠的密閉性能。中國在高溫氣冷堆的研究和建設(shè)上處于世界領(lǐng)先地位，目前還暫無成熟的國內(nèi)外使用經(jīng)驗供參考。現(xiàn)有工業(yè)系統(tǒng)濕度在線測量系統(tǒng)是無法直接用在高溫氣冷堆核電上，其存在兩大不匹配性：

1、現(xiàn)有濕度測量裝置的測量及處理均基于軟件，但軟件沒有v&v認證，不滿足核電站安全級設(shè)備軟件必須通過v&v認證的要求。

2、現(xiàn)有的測量方式是降壓測量，測量后的氣體不能返回主管道，無法實現(xiàn)一回路放射性氣體零排放要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題提供一種核反應(yīng)堆用氣體濕度監(jiān)控裝置，其采用純硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)濕度信號的采集和轉(zhuǎn)換，滿足了安全級設(shè)備的可靠性要求且實現(xiàn)放射性氣體零排放。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

核反應(yīng)堆用氣體濕度監(jiān)控裝置，包括：

用于將一回路高溫取樣氣體冷卻至一定溫度范圍內(nèi)的冷卻控制單元；

對冷卻后的氣體進行取樣的取樣單元；

對取樣單元內(nèi)氣體濕度進行檢測的濕度探測單元；

所述濕度探測單元包括感濕元件和用于將感濕元件輸出信號轉(zhuǎn)為反應(yīng)堆保護系統(tǒng)可識別信號的信號轉(zhuǎn)換電路。

本方案的冷卻控制單元對一回路高溫取樣氣體進行降溫，降至其設(shè)計溫度范圍，使取樣單元內(nèi)的溫度在傳感器最佳工作溫度范圍內(nèi)。對其降溫既可防止溫度過高導(dǎo)致濕度傳感器損壞，也避免溫度過低導(dǎo)致取樣氣體凝露。此處的一定溫度范圍為略高于取樣單元內(nèi)的溫度在傳感器最佳工作溫度范圍，因為在傳輸過程中其存在溫降。整個系統(tǒng)采用純硬件電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，濕度信號的采集和轉(zhuǎn)換，相比于現(xiàn)有的軟件形式，其滿足了安全級設(shè)備的可靠性要求。高溫取樣氣體經(jīng)冷卻控制單元的輸入端口進入裝置，經(jīng)降溫、取樣測量后從取樣單元輸出至主管道，實現(xiàn)一回路放射性氣體零排放的要求。

作為優(yōu)選，所述冷卻控制單元包括套管式換熱器、均連接在套管式換熱器冷卻介質(zhì)通路的自然空冷換熱器和冷卻劑流量控制裝置，所述冷卻劑流量控制裝置包括用于采集取樣單元內(nèi)的溫度信息的測溫元件、均設(shè)置在套管式換熱器冷卻介質(zhì)通路上的循環(huán)泵和溫度控制閥，所述測溫元件的信號驅(qū)動溫度控制閥的閥位移動。

作為優(yōu)選，所述冷卻控制單元與所述取樣單元之間的壓力管中設(shè)置有過濾單元。冷卻控制單元冷卻后的取樣氣體經(jīng)過濾單元以除去氣體中的微小顆粒，過濾單元封裝在壓力管內(nèi)，保證了氣密性。氣體中的微小顆粒粘附在傳感器上將導(dǎo)致傳感器測量精度下降，影響傳感器使用壽命。采用過濾單元過濾微小顆粒，保證了取樣氣體的潔凈度，可以有效提高傳感器的使用壽命。

進一步的，所述過濾單元為兩級過濾結(jié)構(gòu)。采用兩級過濾其過濾效率更高，且提高過濾器壽命，降低過濾器更換頻率。

作為優(yōu)選，所述取樣單元包括依次連接的取樣腔室、密封腔室，所述感濕元件置于取樣室內(nèi)，所述密封腔室上設(shè)置有用于將感濕元件的信號線接到信號轉(zhuǎn)換電路的貫穿接頭?，F(xiàn)有濕度在線測量系統(tǒng)的取樣室設(shè)計沒有考慮高壓氦氣密封性能，無法滿足系統(tǒng)泄露率指標。本方案采用取樣腔室、密封腔室的二次密封結(jié)構(gòu)，增強其高壓氦氣密封性能，使系統(tǒng)泄露率滿足指標要求。

進一步的，所述取樣腔室與感濕元件之間為螺紋連接，所述密封腔室和貫穿接頭之間為卡套密封或焊接密封。采用螺紋連接方式，進一步增強密封性能。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明采用純硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)濕度信號的采集和轉(zhuǎn)換，滿足了安全級設(shè)備的可靠性要求，且其響應(yīng)速度快。

2、本發(fā)明與主管道之間構(gòu)成循環(huán)回路，取自主回路的取樣氣體，測量完成后流回主回路，實現(xiàn)放射性氣體零排放。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的流程圖。

圖2是本發(fā)明的取樣單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2的a-a剖視圖。

附圖中標記及對應(yīng)的零部件名稱：

1、自然空冷換熱器，2、套管式換熱器，3、循環(huán)泵，4、溫度控制閥，8、過濾單元，18、密封腔室，19、取樣室，22、測溫元件，23、貫穿接插件，26、感濕元件，29、信號轉(zhuǎn)換電路。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例1

如圖1所示的一種核反應(yīng)堆用氣體濕度監(jiān)控裝置，包括：

用于將一回路高溫取樣氣體冷卻至一定溫度范圍內(nèi)的冷卻控制單元；

對冷卻后的氣體進行取樣的取樣單元；

對取樣單元內(nèi)氣體濕度進行檢測的濕度探測單元；

所述濕度探測單元包括感濕元件26和用于將感濕元件26輸出信號轉(zhuǎn)為反應(yīng)堆保護系統(tǒng)可識別信號的信號轉(zhuǎn)換電路29。

實施例2

本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上對冷卻控制單元做了優(yōu)化，即冷卻控制單元包括套管式換熱器2、均連接在套管式換熱器2冷卻介質(zhì)通路的自然空冷換熱器1和冷卻劑流量控制裝置，所述冷卻劑流量控制裝置包括用于采集取樣單元溫度信息的測溫元件22、均設(shè)置在套管式換熱器冷卻介質(zhì)通路上的循環(huán)泵3和溫度控制閥4，測溫元件22的信號驅(qū)動溫度控制閥4的閥位移動。套管式換熱器2可采用套管式水冷換熱器。取樣氣體經(jīng)套管式換熱器進行降溫，用于氣體冷卻的冷卻介質(zhì)由循環(huán)泵3驅(qū)動循環(huán)流動并通過自然空冷換熱器1進行散熱。套管式換熱器的冷卻能力通過溫度控制閥調(diào)節(jié)，通過對取樣單元內(nèi)溫度進行采集后進行反饋控制，將取樣單元的溫度控制在傳感器最佳工作溫度范圍內(nèi)。冷卻控制單元采用套管式冷卻結(jié)構(gòu)，其冷卻效率高，可以減少換熱管長度，加快了測量響應(yīng)時間。溫度控制閥可采用換熱器恒溫控制閥。

實施例3

本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，在冷卻控制單元與所述取樣單元之間的壓力管中設(shè)置過濾單元8，利用過濾單元8除去氣體中的微小顆粒，過濾單元封裝在壓力管內(nèi)，可有效的保證其氣密性。

進一步的，所述過濾單元可采用兩級過濾結(jié)構(gòu)。

實施例4

本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，對取樣室的結(jié)構(gòu)做了改進，即取樣單元包括取樣單元包括依次連接的取樣腔室19、密封腔室18，感濕元件26的感應(yīng)端置于取樣室19內(nèi)，密封腔室18上設(shè)置有用于將感濕元件的信號線接到信號轉(zhuǎn)換電路的貫穿接頭23。密封腔室與取樣腔室之間采用焊接固定，貫穿接頭與密封腔室之間采用焊接密封或卡套密封，采用壓接或焊接的方式實現(xiàn)與感濕元件的信號連接和引出，連接可靠，維修性好。感濕元件的感應(yīng)端置于取樣室內(nèi)，感濕元件的輸出信號線經(jīng)貫穿接頭傳輸?shù)酵獠康男盘栟D(zhuǎn)換電路29最終提供給反應(yīng)堆保護系統(tǒng)。感濕元件的電信號與被測量氣體的濕度相關(guān)，信號轉(zhuǎn)換電路29根據(jù)濕度-電信號曲線進行信號變換電路設(shè)計，采用純硬件電路將測量氣體的濕度值變換為反應(yīng)堆保護系統(tǒng)所需的電流或其它信號，采用純硬件電路，避免了軟件難以驗證可靠性的問題，能夠有效提高濕度測量的響應(yīng)時間。且采用密封腔室擴大了密封邊界的設(shè)計，并輔助采用成熟的焊接、彈性金屬密封工藝，保證了整個系統(tǒng)的高密封性要求。

本實施例的結(jié)構(gòu)，其采用純硬件電路實現(xiàn)濕度信號的采集和轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、性能可靠、工藝成熟可行、檢修維護方便，能夠滿足高溫氣冷堆核電廠一回路氣體濕度實時監(jiān)測的性能要求，同時該產(chǎn)品還能滿足電磁兼容、抗地震、氣密等特殊要求。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。