[发明专利]一种反应堆严重事故后安全壳内气体可燃性监测系统

说明书

本发明属于核安全控制技术领域，涉及一种反应堆严重事故后安全壳内气体可燃性监测系统。所述的监测系统包括取样模块、样气处理模块、测量模块、标准模块，以及穿插于以上各模块内部及各模块之间的各连接管线，所述的取样模块包括置于安全壳内的取样组件，所述的样气处理模块包括置于安全壳外的样气罐、回冲泵，所述的测量模块包括置于安全壳外的多流路进样器、气体分析装置、标准气体排放阀，所述的标准模块包括置于安全壳外的标准气体钢瓶、标准气体控制阀。本发明的反应堆严重事故后安全壳内气体可燃性监测系统能够可靠运行，准确监测安全壳内气体可燃性，且监测对象不局限于以氢气为代表的可燃气体，还包括以氧气为代表的助燃气体和水蒸气。

技术领域

本发明属于核安全控制技术领域，涉及一种反应堆严重事故后安全壳内气体可燃性监测系统。

背景技术

在核电站反应堆严重事故后，安全壳内部会通过两种途径产生可燃气体：一种途径是在堆芯内部发生锆水反应产生大量氢气，另一种途径是堆芯熔化后与混凝土相互作用产生氢气、一氧化碳等气体。严重事故后安全壳内部温度和压力较高，存在以氢气为代表的可燃气体燃烧和燃爆的风险，故对安全壳完整性构成巨大威胁。

日本福岛核事故后，核安全局发布了《福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求》(以下简称“要求”)，要求中明确规定：“严重事故下，应能全程监测安全壳内氢气浓度并设置相应报警，以便确定核电厂状态和为事故管理期间决策提供尽可能实际的信息。应避免安全壳完整性因局部区域氢气积聚后可能产生的燃烧或爆炸而破坏。氢气浓度监测和控制措施应纳入严重事故管理导则或相关规程”。

严重事故下，安全壳内气体可燃性主要取决于可燃气体、助燃气体以及水蒸气三者的含量比例，其中可燃气体主要包括氢气和一氧化碳等，助燃气体主要来自于安全壳内空气中含有的氧气，水蒸气主要来自于安全壳喷淋系统和一回路。因此，判断气体可燃性必然要先监测氢气、一氧化碳、氧气和水蒸气的含量。

可燃气体、助燃气体和水蒸气的含量、分布在每个事故工况下都是特定的，而可燃气体产生速率、可燃气体释放到安全壳的区域、三种气体的含量比例、燃烧负荷对安全壳构成的威胁等信息对于严重事故管理是必要的。

目前，对于严重事故后安全壳内气体监测，国内外研究重点基本都只集中在设计基准事故或严重事故后氢气浓度监测方案，没有同时基于可燃气体、助燃气体和水蒸气三者的含量来对安全壳内气体可燃性进行判断。

而对于氢气浓度监测主要有两种技术方案，一是壳内直接测量，二是壳外取样测量。对于壳内直接测量方式，氢气测量传感器需要安装在安全壳内，通过电缆将原始信号传输到安全壳外的信号处理模块中，进行氢气浓度的分析计算；对于壳外取样测量方式，氢气测量传感器安装在安全壳外，将壳内少量高温、高压、高放射性的气体取样到安全壳外，进行过滤、降温、降压、除湿等预处理，然后送入分析仪器进行浓度测量。壳内直接测量方式系统构成简单，测量响应时间短，但是传感器需要耐受高温、高压、高放射性等严重事故环境条件，因此对传感器的测量稳定性和可靠性要求极高，需要对传感器和电缆进行严重事故环境条件鉴定，并且在机组正常运行期间不能对传感器进行校准和维护。壳外取样测量方式系统构成复杂，测量相对滞后，但是传感器安装在安全壳外，不需要经受严重事故环境条件，设计制造简单，测量精度较高，并且易于校准和维护。

综上所述，提供一种在严重事故下能够可靠运行的安全壳内气体可燃性监测系统是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种反应堆严重事故后安全壳内气体可燃性监测系统，以能够可靠运行，准确监测安全壳内气体可燃性，且监测对象不局限于以氢气为代表的可燃气体，还包括以氧气为代表的助燃气体和水蒸气。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种反应堆严重事故后安全壳内气体可燃性监测系统，所述的监测系统包括取样模块、样气处理模块、测量模块、标准模块，以及穿插于以上各模块内部及各模块之间的各连接管线，