[发明专利]一种具有合金防护结构的氢气传感器

说明书

本发明涉及一种具有合金防护结构的氢气传感器，属于气体浓度测量技术领域。所述氢气传感器包括催化反应器、防护过滤装置、反应温度敏感元件、环境温度敏感元件、定位杆、安装杆、托板、防护外筒、上花板、下花板；还还包括上花板防护结构、下花板防护结构、校准气进气口密封件和校准气出气口密封件。所述氢气传感器中的上、下花板表面设置有熔点为70～120℃合金薄膜材料作为上、下花板防护结构，能够快速感应事故后环境温度变化，并快速熔化，暴露出上、下花板表面上的通孔，在所述氢气传感器内部形成自然扩散环境，保护氢气敏感组件不受气体流场变化的影响。

技术领域

本发明涉及一种具有合金防护结构的氢气传感器，所述氢气传感器主要用于核电站严重事故后安全壳内氢气浓度的测量，属于气体浓度测量技术领域。

背景技术

核电站发生失水事故时，燃料棒锆合金包壳在高温条件下与水反应生成大量氢气，导致安全壳内氢气浓度水平上升，有限的安全壳空间内氢气平均浓度可达到爆炸极限，严重威胁安全壳的结构完整性。因此，有必要设置可靠的氢气监测设备，以评估事故状态，为事故管理提供决策依据。

目前，安全壳内严重事故氢气浓度测量装置包括原位测量和抽出测量两种方式；其中，原位测量是技术发展的主流。原位测量方式是将氢气传感器直接设置于安全壳内待机，目前主要的技术原理包括热导原理、电化学原理和催化式氢气传感器，采用催化式氢气传感器可以实现非能动启动，具有抗震性能好，稳定性好等特点，因此具有较大的技术优势。

现有的核电站在建造初期及大修期间，由于施工及检修过程产生大量挥发性有机物及粉尘，造成安全壳内气氛组成复杂，粉尘及有机挥发性物质经过自由扩散可进入到氢气传感器内，造成氢气传感器失效。目前，催化式氢气传感器采取的防护方案为使用粉末冶金罩，或由高吸附能力的无机材料构成防护过滤装置。然而，在核电站建设或大修期间，有毒气氛或粉尘可附着于防护过滤装置表面，极端情况下可进入到氢气传感器核心部件，并毒化氢气敏感材料，导致氢气传感器启动速度降低甚至是造成氢气传感器失效。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有合金防护结构的氢气传感器，所述氢气传感器使用合金薄膜材料作为上花板和下花板的防护结构；通过控制合金薄膜材料的厚度尺寸，以确保事故状态下可靠打开，且所选用的合金薄膜材料不与水蒸气发生化学反应，不会提高安全壳可燃气体爆炸风险。在非事故状态下，所述防护结构在所述氢气传感器处于待命状态时，可以隔绝所述氢气传感器与环境接触；当发生严重事故时，所述防护结构能够感应环境温度变化并快速打开，使所述氢气传感器迅速投入工作，提高了所述氢气传感器的使用寿命和可靠性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种具有合金防护结构的氢气传感器，所述氢气传感器包括催化反应器、防护过滤装置、反应温度敏感元件、环境温度敏感元件、定位杆、安装杆、托板、防护外筒、上花板、下花板，其特征在于：还包括上花板防护结构、下花板防护结构、校准气进气口密封件和校准气出气口密封件。

其中，催化反应器为一端开口的圆筒结构，开口端带有外螺纹。

防护过滤装置为一端开口的圆筒结构，开口端带有内螺纹，开口端内径与催化反应器开口端外径相配合，防护过滤装置的侧壁为由内层侧壁和外层侧壁构成的中间有空隙的双层结构，内层侧壁的内径大于催化反应器的外径。

托板为圆形板，直径大于防护过滤装置外层侧壁的外径。

防护外筒为两端开口的圆筒结构；在防护外筒一侧壁接近底部处设有一个校准气进入通孔，采用校准气进气口密封件进行密封，在防护外筒另一侧壁接近顶部设有一个校准气流出通孔，采用校准气出气口密封件进行密封。

上花板的直径与防护外筒的外径相同，下花板的直径与防护外筒的内径相同，上花板和下花板上有均匀分布的通孔，用于气体扩散。