[实用新型]基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线定检再生装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及核电站的安保检测领域，具体地讲，是涉及一种基于核电站安全壳内的在役非能动氢复合器的氢氧复合催化板的在线定检再生装置。 

背景技术

日本福岛核事故以后，为了避免或降低核电站安全壳内氢气爆炸的风险，目前国际上和国内的二代和三代核电站均采取了相应的措施作为防范，其中一项重要措施便是在安全壳内分布放置数十个非能动氢复合器(PARs)，在设计基准事故和严重事故时不需外接能源，可自动启动，并将氢气浓度降低至安全水平以下。非能动氢复合器的基本结构可以概括描述为底部装填催化剂的竖直通道(俗称“烟囱”)；其工作原理为，事故发生后，氢分子和空气中的氧分子在催化剂表面接触，发生如的强放热自由基反应，反应释放的大量热量加热竖直通道入口处的空气，为催化元件周围的气流上升提供推动力，热空气温度升高、密度降低而沿通道上升，热空气上升后留下的空间由氢氧复合器下部冷空气流入补充，形成气体自然扩散循环的“烟囱效应”。当使用活性组分为铂或钯的催化剂后，上述反应活化大大减小，从而能够在低温条件下开始反应。反应遵循Langmuir–Hinshelwood两步法机理：首先是反应物向催化剂表面的扩散，然后是吸附在催化剂上的反应物发生反应。如此加速实现了氢氧复合器内外气体“非能动”对流循环，增加单位时间内流过复合器的气体，加速了氢气的催化反应，从而提高复合器的消氢能力，最后反应后的气体经过氢氧复合器顶部排出。非能动氢复合器与安全壳大气环境的自然对流循环有效地促进了易燃气体混合，避免了氢气的累积。由此可见，催化板是非能动氢复合器的核心部件。 

在非能动氢复合器的实际使用中，安全壳内存在着复杂的环境条件：温度最高达到150℃以上、压力最高达到0.5MPa以上、累积辐照计量大于5×10⁶Gy； 安全壳内的气体包括放射性气溶胶(>50g/m³)、水蒸汽(最高可达60％)、氢气(最高可达10％以上)、空气以及CO等毒化组分。催化板长期处于如此复杂的环境下，可能会导致其性能降低，因此，需要每隔一定时间对安全壳内的复合器催化板进行定期性能检测，测试其氢氧复合性能是否下降，并对性能不能满足非能动氢氧复合要求的催化板进行活化再生。 

目前现有的氢氧复合催化板的定期性能检测和活化再生的方法和装置都需要将催化板从安全壳内取出，再分别进行检测和再生，换句话说，现有的催化板的定检再生程序都必须等到停堆时才能进行。为了保障发电量和减少辐射，核电机组停堆的时间间隔很长，通常至少一年半以上，而现有的定检技术无法实时跟踪非能动氢复合器催化板长期在安全壳内复杂环境条件下的性能变化。另一方面，即使停堆后取出氢氧复合催化板，也有可能致使工作人员遭受放射性物质产生的辐照，影响健康。 

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于核电站安全壳内非能动氢复合器的氢氧复合催化板的在线定检再生装置，主要用以对安全壳内的在役氢氧复合催化板进行氢氧复合性能的在线定期检测和对性能受环境影响而不能满足当前需求的催化板进行在线活化再生。 

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下： 

一种基于核电站安全壳内的氢氧复合催化板的在线定检再生装置，包括设置于安全壳壁上的贯穿密封件，穿过贯穿密封件设置的用于检测催化板温度的监测系统，穿过贯穿密封件设置的用于通气的引入气管，以及在安全壳外设置于引入气管上的气路系统。 

进一步地，所述监测系统包括穿过贯穿密封件伸入安全壳内的热电偶，以及置于安全壳外与热电偶连接的数据采集系统，其中，热电偶的前端固定于安全壳内安装的非能动氢复合器的氢氧复合催化板上，数据采集系统主要用于采集热电偶测量的数据，以便工作人员实时分析。在进一步地改进中，所述热电偶的数量与催化板的数量匹配，即可以根据催化板的数量对应设置多个，也可 以采用具有多点测量功能的热电偶，其测量点与催化板对应，具体地，热电偶优选K型热电偶。 

为了便于引入的气体受催化板作用，所述引入气管的一端伸入并固定于非能动氢复合器的底部，另一端穿过贯穿密封件与气路系统连通。 

为了避免供气温度降低，所述引入气管位于安全壳内的部分的外层包覆有隔热保温层。 

为了提高改造后安全壳的密封抗压能力，所述贯穿密封件包括由水硬性胶凝材料制成的内层，以及包覆在该内层外部并与安全壳连接的法兰，其中，所述水硬性胶凝材料由CaO粉末与SiO₂粉末按物质的量2:1～3:1的比例混合均匀后，加水搅匀并硬化而成。