雷達液位計在乏燃料水池監測中的應用
【引言】福島核傷亡重大死亡事故后,在發達地方核健康局、再生資源局等5大地方部委整合發放的《核健康與輻射性性水污染生物防治“十三五”設計方案及明年發展前景制定目標》的常見依據中條件了“預防措施作為主,深度攻擊防御”和“借助科技創新、快速優化”兩種常見依據,并在關鍵性世界任務中條件了必須提高乏燃劑水槽(一下俗稱英文“乏池”)的補濕和評估數據意識。2011年,發達地方核健康局條件了《福島核傷亡重大死亡事故后核電建設廠優化行為代用技術性條件》(一下俗稱英文“優化條件”),確定基本概念“乏池評估數據”應涉及各種各樣工程下的乏池指標(如溫差、液位、輻射性性水平等互利)通過評估數據,以查看傷亡重大死亡事故后乏燃劑水槽的資料,并條件注意衰竭廠外電和作為應急的柴油車機電力情況發生下對液位和溫差自動測量的電力。
1 液位計選型
目前工業領域已被成熟應用的水位測量的技術方式有壓差式、電接點式、熱效應式、非接觸式等多種原理型式。然而對于核電站已經運營的機組,由于乏池中已充滿冷卻水并儲存有乏燃料,故水池中的水不能排空,水池中輻射劑量較大,因此對于壓差式、電接點式、熱效應式等接觸式液位計,現場無法提供安裝條件,故無法應用。(相關文章推薦:)
目前新型的非接觸式液位計超聲波及得到廣泛應用。其測量原理是通過發射一束波束到液面并接收從液面反射回來的該波束,通過檢測該波束往返所需的時間來確定液體的液位。超聲波是機械波,因聲波要靠振動發聲,環境壓力大時發聲部件受影響;且其傳播速度與傳播媒介的狀態密切相關,故受影響的條件(溫度、壓力等)較多;另外超聲波頻率一般為幾萬赫茲,故其穿透能力差,在信號傳輸過程中,衰減較大;此外超聲波發射器不能耐受高溫。三暢雷達液位計發射的是電磁波,頻率一般在6G~26GHz之間,波速與環境溫度、煙霧、壓力等沒有關系,傳播速度始終為光速。
因此兩者主要區別有:
1)超聲波液位計精度不如雷達。
2)三暢超聲波液位計不能應用于真空、蒸汽含量過高或液面有泡沫等工況,而電磁波可以滿足很多種狀態下測量,外部環境(霧氣等)不會影響被測物體的測量范圍和精度;
3)三暢雷達液位計測量范圍要比超聲波大很多,方式多樣,相對超聲波能夠應用于更復雜的工況。
2、調頻連續波FMCW
應用頻差原理如圖2所示。雷達天線發射的雷達波是被調制成圍繞基本工作頻率、以固定速率連續變化的GHz級的高頻信號。雷達信號被液體表面反射后,天線接收回波,由于雷達波頻率按固定規律變化,使回波與發射波的頻率不同,從而形成頻率差Δf 。Δf 與發射天線到液面的距離H成正比。這種調頻信號能有效地提高信噪比,并獲得更高的精度。
如果設定雷達波發射頻率隨時間線性增加,增加的斜率為k,當遇到液面發生反射時,反射回來的信號比發射信號滯后了一定時間t。根據電磁波傳播原理可知:t=2R/C (6)
式中:
C為微波在空間中的傳播速度;
R為液面距雷達液位儀的距離。
信號反射頻率與發射頻率間的差頻為:Δf =kt (7)
將以上兩式合并后可以得到:R = C *f / 2k (8),
因此R與Δf 是成正比的,故反射液面離雷達天線的距離越遠,則所產生的差頻頻率Δf 越大,由此可計算天線到反射面的距離。
3、適用性評價
運行核電廠的乏燃料水池在正常情況下,由于儲存有乏燃料時,水位均保持在安全高度狀態,同時也為操作人員提供良好的生物防護。由于恐怖襲擊、自然災害、系統本身故障、衰變熱等原因使得乏池水溫升高、水位下降,可能導致乏燃料組件裸露甚至熔化等事故的發生。為保證乏燃料的正常冷卻和及時采取相應措施,乏池中水位必須進行實時監測。
乏燃料儲存水池位于核電站燃料廠房內,燃料廠房用于燃料裝卸、運輸、貯存系統(PMC)的設備布置及操作,同時也用于反應堆換料水池和乏池冷卻和處理系統(PTR)、燃料廠房通風系統(DVK)的布置。乏燃料儲存水池所在的房間為輻射控制區,在燃料廠房區域的+7.50m至+20.OOm標高處,水池所處的燃料廠房長50m左右、寬24m、屋頂zui高為38.5m,距池水表面0.5m處的劑量率≤0.5μSv /h ,因此離乏燃料池水表面更高處的輻照劑量率會更低,接近于天然本底輻照劑量率,因此可通過在水池上部的廠房頂部加裝一個安裝平臺,其上安裝雷達液位計以實現對乏池的水位測量。
乏池液位在19.3m時為其液位低報警功能燈,一切普通 啟動當天溫馨提示一切普通 補水保濕保濕;19.55m時液位高報警功能燈,終止各種補水保濕保濕操作流程。所以說其液位寬度統一,趨于穩定室內設計,只要會發現由清風吹而引發液位沖擊的狀況下,所以說常見不能發現由液位下跌增多、而引發預警雷達波發射入受到的事件下跌太短、然后激發計時器吃力的情行,即利用脈沖信號-事件法測量方法導致精度不能引發下跌削減的狀況下。
仍然核電廠站站乏油料油廠房裝修倉庫好少被人進到,在預警雷達無線偵測液位計渦流波波束所福射的范圍內內或其周圈,鮮少產生數碼無線數字手機 軟件等強磁不擾亂的設備。而核電廠站站電力工程室必須要24小時獲知乏池的液位產品信息,故需將液位計的偵測那這這部分(預警雷達無線偵測表頭及無線那這這部分)依據法蘭片和螺孔固定的在乏池右上角的聯系平桌上,并要確保無線正下面無不擾亂物,而將液位計的微電子那這這部分(外接電原開關和手機數據)置放在變發電廠電力工程廠房裝修倉庫內,設備專門的的電力工程柜展開手機數據的體現和遠傳(遠發送到調整室,以展開乏油料油塘水位的會自動調整),依照《改展開動標準要求》,液位計外接電原開關需設備沉余的雙路由來,一直由變發電廠電力工程產生軟件送電(正常時候下時候下),另外一只直聯系于變發電廠的后備電原外接電原開關或可代換電芯,即應及送電軟件(問題時候下)。上面,用到三暢第二線制的24VDC送電的預警雷達無線偵測輸入脈沖波技術的液位計,包括輸出功率低、易實行且很可靠安全的等特點。4、 結論
雖然液位計的類型較多,但通過比較分析可知,能適用于已運行核電廠乏燃料水池液位測量的類型卻不多。由于三暢雷達液位計具有非接觸測量優勢,通過相關技術及安裝措施改進,可在非放射性/放射性工況下可靠性的應用,因此可推動雷達液位測量儀表在核電站特殊場所中的使用。
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