[发明专利]一种严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统及方法

说明书

本发明涉及一种严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统及方法，该系统包括设置在完全壳内不同位置的取样探头，每个取样探头与对应的取样电磁阀连接，取样电磁阀连接水蒸汽分析仪，水蒸汽分析仪经水蒸汽冷凝装置连接气体缓冲存储罐，气体缓冲存储罐连接氧气分析仪、氢气分析仪，氧气分析仪实现氢气与氧气的分离和氧气浓度的测量，分离的氢气进入氢气分析仪进行氢气浓度测量，氧气分析仪连接气液回收罐，氢气分析仪的排气经回收管线送回安全壳内部。本发明可以同时测量安全壳内某位置气体中的水蒸气浓度、氧气浓度和氢气浓度，实现在无氧气条件下氢气浓度的测量，判断该位置气体的可燃性，并为严重事故后安全壳内喷淋系统启动时机提供参考和依据。

技术领域

本发明属于核安全控制技术领域，具体涉及一种严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统及方法。

背景技术

在核电厂发生严重事故后，安全壳内产生氢气的途径有两种：一种为反应堆堆芯内部会发生大量的锆水反应产生氢气；另一种为反应堆堆芯熔化后，熔融物会掉入堆坑，并与混凝土相互作用产生氢气。发生严重事故后的安全壳内温度和压力会到达较高水平，存在氢气燃烧和燃爆的风险，会对安全壳完整性产生巨大威胁。

在日本福岛核电事故后，国家核安全局发布了《福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求》，里边明确规定：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，国内外对于严重事故后安全壳内气体浓度测量基本是仅测量某位置的氢气浓度，并没有同时测量该位置水蒸气浓度、氧气浓度和氢气浓度，并对测量结果进行分析，以判断安全壳内该位置的气体可燃性，为严重事故后喷淋系统启动时机提供参考和依据。核电厂应用的严重事故后安全壳内气体浓度监测系统主要基于安全壳外抽气取样和安全壳内直接测量两种原理。其中，法国EPR采用了安全壳外抽气取样法，美国AP1000和俄罗斯VVER采用了安全壳内直接测量法。国内关于严重事故后安全壳内气体浓度测量的研究也有相关专利申请见报，如安全壳内气体浓度分析方法、装置及气体分析仪(CN103033441A)、安全壳内氢气浓度监测系统(CN102323295A)、可燃气体监测系统及方法(CN103219054A)、一种安全壳内氢气浓度测量系统(CN102928463A)、一种核电站用氢气浓度在线监测装置(CN104914144A)和一种核电氢浓度检测装置(CN101949829A)等。这些专利申请所公开的技术都没有涉及既可以同时测量水蒸气浓度、氧气浓度和氢气浓度，又可以使氢气氧气分离的系统设计，水蒸气浓度、氧气浓度和氢气浓度共同决定气体可燃性，因此，在进行事故后安全壳内气体浓度监测时，需要对水蒸气浓度、氧气浓度和氢气浓度进行同时测量。

反应堆严重事故后安全壳内气体浓度监测系统及监测方法(CN107967952A)为申请人之前进行的专利申请，包括置于安全壳内的取样探头，置于安全壳外的灵敏电磁阀、第一储气罐、第二储气罐、气体参数测量系统、高压惰性气罐控制系统、高压惰性气罐、气体冷凝系统、氢气浓度测量分析仪、氧气浓度测量分析仪，以及各连接管线。该系统可以测量水蒸汽浓度、氢气浓度和氧气浓度，其中，采用吸氢渗透式方法测量氢气浓度，并根据氧气具有顺磁性的特点采用磁压式方法测量氧气浓度。但该发明的技术方案并没有将氢气和氧气进行分离，同时含有氢气和氧气的气体依次进入氢气传感器和氧气传感器进行浓度测量，在此过程中存在氢气和氧气混合发生氢气燃烧或燃爆的风险，安全性有待提高。

发明内容

本发明的目的在于针对核电厂严重事故后测量安全壳内气体浓度的需要，提供一种严重事故后安全壳内气体浓度测量分析系统及方法，可以更有效、精确、安全、便捷地进行严重事故后安全壳内水蒸气浓度、氧气浓度和氢气浓度的测量分析。