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核电站中反应堆冷却剂CO2泄漏的实时监测

2019-05-23 11:25
ISweek工采网
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核电站中反应堆冷却剂CO2泄漏的实时监测

18世纪末,居里夫人发现X射线开始,人类在核能领域的研究就未曾停止过。1954年,苏联建成了第一座商用核电站。核电站通过释放和转换储存在铀或钚等核燃料中的能量来发电。在核裂变反应中,能量是通过原子核分裂而释放出来的,而分裂是通过向核燃料棒发射高能中子来形成被不稳定的原子核,这些原子核分裂成更小的原子核、自由中子、热能和辐射。热能可以从核反应核心转移到发电机,产生电能。

核反应时爆发的巨大能量,使核电安全成为一个重大问题。例如,1986年的切尔诺贝利事故和2011年的福岛事故中,过热、燃料熔毁和爆炸,是导致事故的主要原因,而且事故导致大量放射性物质释放到环境中,过剩的中子使裂变反应发生级联,产生大量的热量,而这些热量是无法被控制的,因此核反应的安全事故主要是来自链式反应不可控时产生的热量,这个时候,对核反应堆的及时冷却就变的很重要。

核电站核反应堆的冷却有两种,一种是水冷却,一种是CO2冷却。尽管水冷提供了高效率并且密度高,但是水冷存在一个很大的缺点,就是熔化过程中的爆炸风险太高。在任何时候,只要核燃料堆还在反应,突然将冷却水的水泵电源突然切断,水停止循环,燃料棒会达到很高温度,会使水分子分裂产生易燃易爆的氢气和氧气。这种可能性在福岛事件中得到证实,日本地震及海啸导致核电站突然停电,冷却系统断电,核反应堆过热,这些反应堆接触到水,引发爆炸,导致大量放射性物质进入环境。CO2冷却在工作温度和压力上更加灵活,还能避免水冷却产生的高温爆炸问题,使的核反应堆系统更加稳定.因此,CO2冷却已经成为了核电站冷却的主要手段。缺点在于效率较低,密度低。由于这个缺点会让整个核电站能效变低,而且CO2的泄露,会使得核冷却剂脱离核反应中心,导致反应堆过热,因此CO2的检测,防泄漏,就变得很重要了。最理想的CO2检测的解决方案就是使用红外传感器,比电化学的更加耐用,双光束的CO2红外传感器可以使年漂移更低,确保他们能在各种环境中继续报告准确的结果。一般CO2泄漏检测就是在反应堆外检测泄漏,属于ppm级别,一般厂家都会用传感器加工成仪表类型,方便与安装。在这里,推荐一款易于厂家加工成仪表型且性能稳定的CO2传感器——ZG09。

核电站中反应堆冷却剂CO2泄漏的实时监测

ZG09是一款红外双波长的CO2传感器,利用NDIR的先进技术,使得工作更稳定,下面是ZG09的参数及特点。

测试原理:双光束NDIR技术

采样方法:自由扩散法或者气流控制法

测试量程:0-10000ppm

输出方式及通讯协议:UART(串口)、I2C、PWM、DAC,RS485/RS422

测量间隔:2S;

测量精度:±50ppm+3%FS

重复性:±20ppm; 分辨率:1ppm

响应时间:大约1分钟

暖机时间(冷启动):<30S

工作电压:5VDC±0.5V

工作耗电流:最大耗电流≈190mA  平均电流≈34mA

工作温度:0-50℃  存储温度:-20-60℃

工作湿度:0-95%RH

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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