[发明专利]乏燃料池液位温度监测仪

说明书

[所属技术领域]

本发明涉及一种适用于各种核反应堆乏燃料池的液位、温度监测仪器。 

[背景技术]

全球核电产业已进入“后福岛时代”，如何提高核安全已成为包括核电站在内涉核单位发展的主线日本福岛核事故后，核电站内因输电设备发生故障，福岛第一、第核电站部分乏燃料池的冷却装置及污水净化系统一度停止工作，虽于当晚恢复运转，但故障使人对冷停堆状态能否维持产生了不安。乏燃料是燃耗深度已达到设计卸料燃耗，从堆中卸出且不再在该反应堆中使用的核燃料组件(即乏燃料组件)中的核燃料。乏燃料后处理是核燃料循环后段中最关键的一个环节，在最终进行分离、再处理、废物深理等处理之前，刚从反应堆中卸出的乏燃料因其仍然具有一定的衰变热，通常要将其贮存冷却一年甚至更长的时间乏燃料池就是包括核电站在内涉核单位用于贮存和冷却乏燃料的水池。通常，乏燃料池水中检测出的放射性物质含量较低，但在福岛事故时，在其乏燃料池中测出高浓度放射物质。事故说明一切，这些突发事件说明了乏燃料池监控的重要性。 

目前，市场上有多种液位或温度监测装置，由于其设计大多没有考虑到核测量的特殊性，导致了其不能满足该领域特殊工作环境下的实时、准确、稳定、连续性要求，以及抗腐蚀、抗辐射、抗震要求。本发明可单独使用液位监测或温度监测，也可以同时使用液位和温度监测，填补了国内市场同类产品在该领域内的空白。 

[发明内容]

本发明提供一种集成式的液位、温度监测仪器，该仪器可以应用于各种核反应堆乏燃料池的恶劣工作环境，具备实时、连续、准确、稳定、抗震、抗辐射能力。设备可实现实时监测乏燃料池的液面位置、池液温度，其中液面位置是连续测量的。 

监测结果输出有三种显示方式：第一是就地表显示；第二是输出到远程显示；第三是就地和远程都能显示。监测仪配置有开关量输出端口，提供警报、阀门开关控制的能力。监测仪同时还提供DCS的接驳端口，该端口采用DCS通用的通讯协议。 

设备可以根据用户需求进行配置上的增减，具备三种配置模式。模式一是完整模式，同时配备液位和温度监测；模式二是液位监测模式；模式三是温度监测模式。 

考虑到乏燃料池监测的特殊性，监测仪还具备多点布置，多深度温度监测，多屏显示，停电保护等可选功能。多点布置即在乏燃料池多个位置点安装现场传感器；多深度温度监测即在乏燃料池液中不同深度放置温度传感器；多屏显示即在就地和远程同时安装一个或多个监测数值显示装置；停电保护即提供现场传感器和变送器备用电源。 

[技术方案] 

本发明所采用的技术方案是：对液面位置和池液温度进行实时监测，设备包含的PLC系统实时处理监测数据，监测结果实现远程显示。 

液面监测是采用非接触式测量液体，不受介质特性影响(高温、高压、辐射、蒸汽及测量腐蚀性极强或混合度高的介质)，可测多层介质的液位，且混合或更换介质对于测量结果都没有影响，也不需要重新调试仪表。实时连续液位监测功能，是通过高频率的微波脉冲沿着一根缆、棒或包含一根缆、棒的同轴套管运行，接触到被测介质界面或被测分层介质界面后，微波脉冲被反射回来，被传感器电子部件接收，并分析计算其运行时间。微处理器识别物位回波，分析计算后将它转换成物位信号给出，从而达到了适用于乏燃料池内液位实时连续测量的目的。 

温度监测是通过含抗震套管的单点或多点热电偶进行监测，采用与信号变送器分体式的结构，增强了抗辐射能力。测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在热电动势。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工 作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表，分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质的温度。