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第卷第期原子能科学技术. .
年月.
扩散式氢计的瞬态响应分析
杨献勇罗锐王洲.
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蒸
扩散式氢计是甘前用于快堆核电站蒸汽发生器泄漏诊断的主要仪表。它具有很高的灵敏
度。能探测出/§的微小泄漏。只要处理及时,这样小的泄漏率一般不会造成重大危害。
迄今为止,已研制的扩散式氢计的响应时间较长,不适于探测快速发展的小泄漏。本文旨在从
理论和实验上研究扩散式氢计的瞬态响应特性,其主要目的是:
、研究瞬态响应的特性和规律,探讨改善响应特性、缩短响应时间的技术和方法,以便
, //对探测系统以及系统中的各个部件进行合理设计。
一
扩散式氢计属于浓度型仪表,它实时探测蒸汽发生器出口中的氢浓度或蒸汽发
生器上部气空间的分压。当泄潺发生时, 或水蒸汽与过量的高温发生化学反
应。生成物中含有分子和,它们使得中氢浓度增加。另外。在蒸汽发生器内流速
较低时,氢全部或部分将以气泡形式上浮进入气空间,使其中的分压据高。所以,个
蒸汽发生器应装备套探测系统。套探测系统的传感器安装在蒸汽发生器出口中,另
套的传感器安装在气空间。研究表明。后者主要应用在电站启动阶段此时流速较低。
气将上浮进入气空问。在正常负荷条件下,只有前者对水泄漏灵敏。显然,作为种
浓度型探测系统,无论是中取样还是气中取样,其输出都与中或气中的本底氢
浓度密切相关。在快堆电站系统中,本底氢浓度远远大于微小水泄漏引起的氢浓度的增
。
加。因此。泄漏信号的识别也是扩散式氢计研究的个重要课题。当探测系统的输出增大时,
必须准确区分它是由本底氢浓度增大还是由泄漏引起的,以免造成对泄漏的错误诊断。深入
研究系统的瞬恋啊应特性有可能为这种识别提供种有效的方法。若本底氢浓度和泄
漏引起的氢浓度增加真有不同的瞬态响应特性,则可利用适当的信号处理技术将二者区分开
来。
国家八六三高技术研究项目课题
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原子能科学技术第卷
描述扩散式氢计动态特性的基本方程
扩散式氢计的系统结构示于图。.
,其中的分子和通过
管扩散至由离子泵驱动的高真空系统。其扩散规律遵循如下方程:
: 一
,
式中:为氢通过膜的扩散流量; 为材的氢渗透率/· ;.
为定律常数/ ;为中氢浓度; 为管真空侧
分压; 为管总扩散面积: 为管壁厚;
值由下式确定:
丽
式中: 为材的氢扩散系数/;其余符号
意义同于式。
管

程表示:
警一∞
式中: 为离子泵空间的容积;加为离子泵图扩散式氢计结构原理图
处氢分压; 为离子泵对抽速/; .
为进入离子泵空间的流量·/。口
因为管传感器和离子泵间的连接管路容
,其特性方程为:
一声。
式中:为连接管路的流导仃,/;其余符号意义同于式。
:
警一声∞
式中:为传感器真空侧空间的容积; 与的意义同式: 为将以为单位的
气体流量转换成以·/为