Патент на изобретение №2326372
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛОРОДА В КОНТУРАХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ С ВОДНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ
(57) Реферат:
Изобретение относится к аналитическому контролю молекулярного кислорода в теплоносителе и позволяет решать задачи контроля молекулярного кислорода в контурах под давлением с водным теплоносителем, в том числе в контурах исследовательских и энергетических реакторов, входящих в их состав петлевых установок, других ядерно-энергетических установок. Изобретение обеспечивает повышение достоверности получаемых результатов и расширение области использования способа. Сущность изобретения: способ определения массовой концентрации кислорода в контурах под давлением с водным теплоносителем включает отбор пробы теплоносителя, дросселирование и охлаждение пробы, измерение массовой концентрации растворенного кислорода амперометрическим датчиком. Дополнительно измеряют скорость потока теплоносителя в трубопроводе, давление в контуре и датчике, а пробу дросселируют в трубопроводе с внутренним диаметром не более 2 мм и длиной не менее чем значение, определяемое по предложенной формуле. 1 табл.
Изобретение относится к аналитическому контролю молекулярного кислорода в теплоносителе и позволяет решать задачи контроля молекулярного кислорода в контурах под давлением с водным теплоносителем, в том числе в контурах исследовательских и энергетических реакторов, входящих в их состав петлевых установок, других ядерно-энергетических установок (ЯЭУ) с азотной компенсацией давления и реакторов типа ВВЭР с паровой компенсацией давления. Способ включает операции отбора и подготовки пробы, градуировки датчика, а также операции сбора и обработки данных. Он представляет собой типичный вариант газовой хроматографии с предварительным отбором пробы водного теплоносителя и выделением газовой составляющей теплоносителя с помощью специальных сит на основе тетраполифторэтилена с последующим измерением молекулярного кислорода на детекторе по теплопроводности, сигналы которого обрабатывают с помощью расчета концентраций по хроматограммам. Способ позволяет обеспечить высокую достоверность результатов в пределах чувствительности датчика, то есть может быть использован в качестве эталона. Недостатком данного способа является невозможность обеспечения оперативности и непрерывности контроля. Кроме того, возможно облучение персонала во время пробоотбора и транспортировки пробы к месту проведения хроматографического анализа. Способ также не позволяет обеспечить достоверность измерений при определении значений микроконцентраций кислорода, находящихся на границе или за пределами чувствительности методики (0,07 мг/дм3). Наиболее близким аналогом, совпадающим с заявляемым изобретением по наибольшему количеству существенных признаков, является способ измерения содержания растворенных в водном теплоносителе газовых составляющих (кислорода и водорода) с помощью амперометрического датчика, включающий отбор, охлаждение, дросселирование пробы и измерение массовых концентраций растворенных кислорода и водорода [М.Н.Шведова, В.Г.Крицкий, М.В.Софьин и др. «Системы мониторинга состояния ВХР на базе автоматизированного химического контроля действующих энергоблоков АЭС». Препринт, М., ЦНИИ Атоминформ, 2004, 88 с.]. Способ позволяет обеспечить непрерывность и оперативность измерений, но не обеспечивает достоверность измерений, так как сохранение достоверности измерений при контроле содержания растворенных газов в контурах под давлением, например в первом контуре реакторов типа ВВЭР-1000, предполагается обеспечить применением амперометрического датчика при давлении 0,5-1,0 МПа и температуре 20-40°С, что противоречит данным по растворимости этих газов при различных значениях давления и температуры. Целью изобретения является повышение достоверности получаемых результатов и расширение области использования способа для контроля молекулярного кислорода в контурах с водным теплоносителем под давлением. Это, прежде всего, теплоноситель первых контуров исследовательских реакторов, входящих в их состав петлевых установок, других ЯЭУ с азотной компенсацией давления и реакторов типа ВВЭР с паровой компенсацией давления. Предлагаемый способ определения массовой концентрации кислорода в контурах под давлением с водным теплоносителем включает отбор, дросселирование и охлаждение пробы, измерение массовой концентрации растворенного кислорода амперометрическим датчиком. Дополнительно измеряют скорость потока теплоносителя в трубопроводе, давление в контуре и датчике. Причем пробу дросселируют в трубопроводе с внутренним диаметром не более 2 мм и длиной не менее чем:
где l – длина трубопровода, м,
d – диаметр трубопровода, м, g=9,81 м/с2 – ускорение свободного падения,
При дросселировании в капиллярном трубопроводе диаметром менее 2 мм происходит гомогенизация водно-газовой пробы, сохраняется ее представительность, и измеренное амперометрическим датчиком значение концентрации кислорода, растворенного в теплоносителе, соответствует его уровню при давлении в контуре. Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют достоверно измерять концентрацию молекулярного кислорода в водном теплоносителе контуров под давлением, в том числе ядерно-энергетических установок и в других технологических контурах и емкостях, при сохранении оперативности и непрерывности процесса измерения. В случае, если отличительные признаки будут отсутствовать, применение амперометрического датчика будет невозможным из-за несоответствия физико-химических характеристик теплоносителя техническим требованиям эксплуатации датчика. Установление трубопровода диаметром большим, чем 2 мм, приведет к значительному увеличению его длины, что технически нецелесообразно. При длине менее чем Способ реализуется следующим образом. Отбирают пробу водного теплоносителя путем подачи на байпасный измерительный участок контура, содержащий капиллярный трубопровод диаметром 1 мм и длиной не менее рассчитанной по формуле В таблице 1 приведены сравнительные результаты измерений массовых концентраций кислорода в теплоносителе исследовательского реактора МИР. Измерения проводились при d=1 мм, l=30 м,
Таким образом, заявляемый способ позволяет с высокой степенью достоверности оперативно и непрерывно проводить определение массовой концентрации кислорода в водном теплоносителе контуров под давлением, в том числе в теплоносителях первых контуров ядерно-энергетических установок и других технологических контурах и емкостях, то есть обеспечивают достижение цели.
Формула изобретения
Способ определения массовой концентрации кислорода в контурах под давлением с водным теплоносителем, включающий отбор пробы теплоносителя, дросселирование и охлаждение пробы, измерение массовой концентрации растворенного кислорода амперометрическим датчиком, отличающийся тем, что дополнительно измеряют скорость потока теплоносителя в трубопроводе, давление в контуре и датчике, причем пробу дросселируют в трубопроводе с внутренним диаметром не более 2 мм и длиной не менее чем:
где l – длина трубопровода, м;
d – диаметр трубопровода, м; g=9,81 м/с – ускорение свободного падения;
|
||||||||||||||||||||||||||
Р – разность давлений на концах трубопровода, мм вод. ст.,
– коэффициент сопротивления, зависящий от свойств теплоносителя,
– скорость потока, м/с.
не обеспечивается достоверность и представительность измерений, поскольку водно-газовая проба будет негомогенизирована.
, на котором пробу дросселируют, охлаждают и подают в амперометрический датчик для измерения массовой концентрации молекулярно растворенного кислорода. Для определения длины трубопровода l измеряют скорость потока теплоносителя в трубопроводе и давление в контуре и датчике.