[发明专利]一种高温高压缝隙杂质实时取样装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种杂质取样装置，尤其涉及一种高温高压缝隙杂质实时取样装置。

背景技术

现有技术中公开了多种杂质取样装置，其多为通过破坏性试验或者分段分析浓集杂质的浓度。

蒸汽发生器是压水堆核电站的关键设备之一，蒸汽发生器传热管是一回路压力边界的最为薄弱环节，蒸汽发生器传热管容易受设计、制造和运行等诸多因素的影响出现缺陷而品质下降，引起壁厚仅1mm左右的传热管变形、失效或者破裂，导致一回路放射性介质扩散到二回路冷却系统，造成反应堆一回路失水而被迫降低功率甚至停堆，最终导致放射性物质释放到环境中的严重事故；可见蒸汽发生器传热管的可靠性直接影响到反应堆运行的可靠性、安全性和经济性。

美国西屋公司（Westinghouse）对近几年核电站蒸汽发生器传热管破损的统计数据表明，70%以上的核电站蒸汽发生器传热管腐蚀损坏都是由于蒸汽发生器传热管与管板间缝隙区的杂质浓集引起的。在90年代时，蒸汽发生器湿态事故引起的电容量因子的损失约为5%，近年来，随着人们对蒸汽发生器安全性和可靠性的重视，以及在水化学控制方面水平的提高，由蒸汽发生器传热管的腐蚀和损伤原因造成压水堆核电站容量因子损失也由5%降低至2-3%;随着反应堆运行堆龄的增长，蒸汽发生器传热管与管板间缝隙腐蚀问题还将会越来越突出，甚至会造成核电站被迫强制性停堆或提前更换蒸汽发生器等严重事故；蒸汽发生器传热管的严重损坏还将可能导致更为严重的断管安全事故。

在压水堆核电站运行过程中，蒸汽发生器的腐蚀损伤主要包括：一次侧的U型管处的应力腐蚀和胀管处的应力腐蚀、二次侧的腐蚀产物堆积处的碱性应力腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、凹痕腐蚀、耗蚀、流质震动引起的应力腐蚀和腐蚀疲劳等，从1973年至2004年蒸汽发生器出现的主要腐蚀类型情况统计，从统计的结果可以看出：目前核电站蒸汽发生器的主要腐蚀问题是由于二次侧的缝隙部位的杂质浓集引起的。对于支撑板与传热管之间的缝隙腐蚀可以通过改变支撑板的结构来减少支撑板与管板处滞流区，减少淤渣堆积和缝隙腐蚀。对于传热管与管板间由于传热管端头的胀管引起的缝隙腐蚀还没有更好的方式来解决。

蒸汽发生器传热管外产生的蒸汽和水的混合物在传热管与管板的缝隙中就会出现沸腾和干涸交替现象，造成可溶性杂质在缝隙中成百万倍浓集，加速了缝隙处的传热管和管板的腐蚀；此外从二回路来的腐蚀产物由于滞流还会积聚在管板上，形成了泥渣堆，也加剧了管板与传热管结合端部区域缝隙的沸腾和干涸交替出现的现象和杂质的浓缩现象;传热管与管板间干湿交替的过程。因此可溶性杂质在核电站蒸汽发生器缝传热管与管支撑板和管板的缝隙中浓缩和沉积是困绕核电站蒸汽发生器安全运行和可靠性的突出问题。所以蒸汽发生器传热管检查被世界各国核电站列为在役检查的重点，也是核电站换料大修关键路径上最主要的工作之一;随着运行堆年的延长，传热管与管板部位的腐蚀产物堆积形成的积垢和硬物也会越来越多;因此在核电站利用换料大修期间常采用水力冲洗和化学清洗的方式清除管板区的积垢和硬物。但由于缝隙的尺寸非常小，采用水力冲洗和化学清洗的方式都无法将缝隙中浓集的杂质清洗出来。

如中国专利《高温高压反应釜的汽液取样装置》，专利号CN201220499640.8，本实用新型公开了一种高温高压反应釜的汽液取样装置，包括液相取样管、汽相取样管、设于冷却罐内的螺旋冷却管、高纯水罐和氮气瓶，所述液相取样管的一端延伸于高温高压反应釜内的底部，另一端与所述螺旋冷却管输入口连接，在所述液相取样管上设有第一针型取样阀；所述汽相取样管的一端设于高温高压反应釜内的顶部，另一端与所述螺旋冷却管输入口连接，在所述汽相取样管上沿螺旋冷却管的方向依次设有压力表、安全爆破阀和第二针型取样阀；所述高纯水罐与所述氧气瓶通过管道相连通，所述高纯水罐通过第一截止阀与所述螺旋冷却管输入口连接，所述氧气瓶通过第二截止阀与所述螺旋冷却管输入口连接，所述螺旋冷却管的输出口延伸于所述冷却罐外。

此实用新型的有益效果是：能根据实验人员需要，对运行中的高温高压反应釜进行实时汽液取样，不仅操作简单快捷，取样准确，而且还能消除样品之间的交叉污染；但是往往不具有不需要破坏缝隙实验段，能直接取出缝隙区有害杂质离子、能连续在线取出缝隙区杂质和溶液，取样效率高、能将高温高压液体经过取样装置后变为常温常压液体，人员操作十分安全、本发明装置使阀门能够长期在高温高压变常温常压环境下使用，不发生滴漏和泄露，本发明装置的密封性能好的优点。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容