[发明专利]一种高温氢气浓度测量元件

说明书

本发明涉及一种高温氢气浓度测量元件，包括检测器和测量电路；所述检测器包括：第一热导池、第二热导池、第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一伴热装置、第二伴热装置、第一测温元件、第二测温元件、样气入口和样气出口；第一热敏电阻和第二热敏电阻连接成双臂串并联型不平衡电桥；测量电路包括微处理器电路、功率放大控制电路和双臂串并联不平衡电桥；微处理器电路接收信号，并输出信号给功率放大控制电路以控制第一伴热装置和第二伴热装置；湿度传感器、第一测温元件和第二测温元件均与微处理器电路相连接。本发明的有益效果如下：可以实现高温下壳内取样壳外测量，高温氢气浓度测量元件不经受严重事故高辐照环境条件，可靠性高。

技术领域

本发明属于核电技术领域，具体涉及用于核电站严重事故下测量安全壳内氢气的一种高温氢气浓度测量元件。

背景技术

在核电站严重事故下，安全壳内部会通过两个途径产生可燃气体：一是在堆芯内部发生锆水反应产生大量氢气，二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。由于严重事故下安全壳内部温度和压力较高，存在氢气燃烧和燃爆的风险，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。

目前氢气浓度监测方案主要有两种技术方案，一是壳内直接测量方式，二是壳内取样、壳外测量方式。对于壳内直接测量方式，氢气测量元件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，进行氢气浓度分析计算。对于壳内取样、壳外测量方式，氢气测量元件安装在安全壳外，先将壳内少量高温、高压、高放射性的气体进行过滤、微降压、伴热等预处理，然后送入安装在壳外的高温氢气测量元件进行浓度测量。

壳内直接测量方式中，系统构成简单，测量响应时间短，但是氢气测量元件需要耐受高温、高压、高放射性等严重事故环境条件，对氢气测量元件的测量稳定性和可靠性要求极高，需要对氢气测量元件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氢气测量元件进行校准和维护。

壳内取样、壳外测量方式中，系统构成复杂，测量相对滞后，但是高温氢气测量元件安装在安全壳外，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。

现有的元件测量精度和灵敏度不高。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种高温氢气浓度测量元件，能够精确测量氢气浓度，保障严重事故后测量功能的可靠运行。

本发明的技术方案如下：

一种高温氢气浓度测量元件，包括检测器和测量电路；

第一热导池和第二热导池分布在检测器上，并与样气通道连接，样气入口和样气出口均与所述样气通道连接；第一伴热装置和第二伴热装置分别安装在检测器的侧面和底面；

第一测温元件和第二测温元件分别布置于第一热导池和第二热导池周边；第一热敏电阻和第二热敏电阻分别安装在第一热导池和第二热导池中，并连接成双臂串并联型不平衡电桥；

测量电路包括微处理器电路、功率放大控制电路和所述双臂串并联不平衡电桥；

所述微处理器电路接收来自所述双臂串并联不平衡电桥、所述第一测温元件和第二测温元件的信号，并输出控制信号给所述功率放大控制电路以控制所述第一伴热装置和第二伴热装置。

进一步地，上述的高温氢气浓度测量元件，所述检测器呈柱状，所述第一热导池和第二热导池在圆周方向均匀地交叉分布在检测器上。