一种核电乏燃料干法贮存温湿度监测系统及监测方法

技术领域

本发明属于土木工程中温湿度监测技术领域，具体涉及一种核电乏燃料干法贮存温湿度监测系统及监测方法。

背景技术

核电站中的燃料经过卸料后放入乏燃料水池，经过降解后转到乏燃料干法贮存系统。乏燃料干法贮存系统是近些年开始慢慢引入国内并投入使用的，其目的是解决乏燃料水池容量不足的问题，乏燃料干法贮存系统包括乏燃料贮存模块5、乏燃料贮存罐(图中未示出)、空气进风口6、空气出风口7、底板8及密封门9，乏燃料贮存罐放置在乏燃料贮存模块5内，通过密封门9密封，如图8所示。乏燃料放入乏燃料贮存罐后会继续降解并放出大量的热量，因此需要对其进行温湿度监测。目前，乏燃料贮存系统的温湿度监测是把温湿度传感器通过简易安装支架固定在乏燃料贮存罐表面，监测周期通常为2至5年，监测环境为高温、辐照，因此对温湿度传感器的耐久性和精度都有很高的要求。目前温湿度传感器存在的问题是：(1)温度传感器与乏燃料贮存罐接触不密实，造成监测温度不准确；(2)温湿度传感器失效后不易更换，因为乏燃料贮存空间小且在高温辐照环境下不适宜人员进入；(3)当乏燃料贮存罐及乏燃料贮存罐贮存空间出现异常情况时，不能及时获取异常信息，存在安全隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种核电乏燃料干法贮存温湿度监测系统，解决了温度监测不准确，温湿度传感器失效后不易更换以及当乏燃料贮存罐及乏燃料贮存罐贮存空间温湿度出现异常情况时，不能及时获取异常信息的问题。

本发明解决的技术方案是：提供一种核电乏燃料干法贮存温湿度监测系统，包括温湿度监测单元及温湿度数据采集处理单元，所述温湿度监测单元设置在乏燃料贮存模块内，其包括温湿度传感器及用于安装温湿度传感器支架；温湿度数据采集处理单元设置在乏燃料贮存模块外，用于采集温湿度传感器数据信息，并将所采集数据信息与预先存储的安全数据信息进行比对，分析判断当前数据是否为异常数据，若当前数据为异常数据，则启动报警装置，并以报警的形式将当前异常数据信息发送给监测终端，若当前数据为正常数据，直接向监测终端发送正常数据信息。

进一步，如上述所述的乏燃料干法贮存温湿度监测系统，所述温湿度传感器支架，用于安装所述温湿度传感器，其罩设于乏燃料贮存罐的外围，其包括框架，框架的下部沿轴向布置两排支腿，每排所述支腿的下方对应位置设置一排支座，每排所述支座上固定一条滑轨，每排所述支腿的下端伸入对应侧的滑轨内并可沿滑轨自由滑动。

进一步，如上述所述的乏燃料干法贮存温湿度监测系统，所述框架上沿轴向布置多个螺纹孔。

进一步，如上述所述的乏燃料干法贮存温湿度监测系统，所述框架横截面为弧形结构，包括多个弧形环形成纵向筋和沿着周向布置且与纵向筋垂直交叉的多根横向筋。

进一步，如上述所述的乏燃料干法贮存温湿度监测系统，所述支腿的纵截面为三角形结构，其顶面为弧形结构，底面为半圆形结构。

进一步，如上述所述的乏燃料干法贮存温湿度监测系统，所述支腿固接在框架的弧形开口处。

进一步，如上述所述的乏燃料干法贮存温湿度监测系统，所述支座为方形体结构，其顶面上开有用于放置滑轨的凹槽。

进一步，如上述所述的乏燃料干法贮存温湿度监测系统，所述滑轨通过锚钉固定在支座上。

进一步，如上述所述的乏燃料干法贮存温湿度监测系统，所述温湿度数据采集处理单元包括数据采集模块及数据处理模块，所述数据采集模块用于实时采集温湿度传感器数据信息并将采集信息发送给数据处理模块；所述数据处理模块用于接收数据采集模块信息，并将所采集的信息与预先存储的安全数据信息进行比对，分析并判断当前数据是否为异常数据，若当前数据为异常数据，则启动报警装置，发送报警信息，若当前数据为正常数据，直接发送正常数据。

进一步，如上述所述的乏燃料干法贮存温湿度监测系统，所述数据采集模块与温湿度传感器之间通过有线或无线连接，所述数据处理模块与监测终端之间通过有线或无线连接。

本发明还提供一种核电乏燃料干法贮存温湿度监测方法，包括如下步骤：

S1在乏燃料贮存模块内建立温湿度传感器支架，安装温湿度传感器；

S2利用数据采集单元，采集各温湿度传感器数据并保存；

S3利用数据处理模块，将采集的数据与预先存储的安全数据进行比对，分析判断采集信息是否异常；

S4如果采集的数据为异常数据，则启动报警装置，向监测终端发送报警信息，若采集数据为正常数据，则向监测终端发送正常信息。

本发明的有益技术效果在于：

(1)本发明通过设置传感器安装支架，在支架上设置多个螺纹孔，将温湿度传感器通过螺纹孔固定支架上，从而保证温度传感器与乏燃料贮存罐表面接触更为紧实，使得温度测量结果更加准确，且通过对乏燃料贮存罐表面长期监测，可以判断乏燃料贮存罐自身潮解情况，保证乏燃料贮存系统的正常运行。

(2)本发明通过设置支腿和滑轨，从而能够将支架推出、推进，解决了在高温辐照且空间狭小情况下无法进入乏燃料贮存空间安装和更换温湿度传感器的问题。

(3)本发明通过设置温湿度数据采集处理单元，可实时获取温湿度传感器数据信息，当发现数据信息出现异常值时，可向监测终端发送报警短信，工作人员接到报警短信后，及时做出处理，从而杜绝事故的发生，保证乏燃料贮存系统正常运行。

(4)本发明的监测系统可长久地对乏燃料贮存罐及乏燃料贮存罐贮存空间进行监测，不受风、雪、雨等自然因素或振动因素干扰；尺寸小，重量轻，不会对乏燃料干法贮存系统本身造成负担，不会影响其本身运行。

附图说明

图1是本发明监测系统的结构框图；

图2是本发明温湿度传感器支架的结构示意图；

图3是图2的主视图；

图4是图2的侧视图；

图5是图2中框架的结构示意图；

图6是图2中支腿的结构示意图；

图7是图2中支座的结构示意图；

图8a、8b分别是本发明温度传感器分布的侧视图、俯视图；

图9a、9b分别是本发明温湿度传感器分布的侧视图、俯视图；

图10是本发明温湿度传感器支架的安装图；

图11是本发明温湿度传感器支架的工作状态图；

图12是本发明监测方法的流程图。

图中：

1-框架2-支腿3-支座4-滑轨5-乏燃料贮存模块6-空气进风口7-空气出风口8-底板9-密封门10-温度传感器11-湿

度传感器

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

需要说明的是，本申请的说明书、权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1所示，是本发明提供的一种核电乏燃料干法贮存温湿度监测系统，应用于乏燃料干法贮存系统中，其包括温湿度监测单元及温湿度数据采集处理单元。温湿度监测单元设置在乏燃料贮存模块5内，用于监测乏燃料贮存模块5内乏燃料贮存罐的温度以及乏燃料贮存模块内贮存空间的温湿度，其包括温湿度传感器及用于安装温湿度传感器的支架。温湿度数据采集处理单元设置在乏燃料贮存模块5外，与温湿度监测单元有线或无线连接，用于采集温湿度传感器数据信息，并将所采集数据信息与预先存储的安全数据信息进行比对，分析判断当前数据是否为异常数据，若当前数据为异常数据，则启动报警装置，向监测终端发送报警信息，监测人员接到报警信息后及时做出处理，避免事故发生，若当前数据为正常数据，直接向监测终端发送正常信息，无需报警提示。由此，本发明的监测系统，可实时获取温湿度传感器数据信息，当发现数据信息出现异常值时，可向监测终端发送报警短信，以便工作人员及时做出处理，从而杜绝事故的发生，保证乏燃料贮存系统正常运行。

如图2-4所示，温湿度传感器支架包括框架1，框架1的下部沿轴向布置两排支腿2，每排支腿2的下方对应位置设置一排支座3，每排支座3上固定一条滑轨4，每个支腿2的下端伸入对应侧的滑轨4内并可沿滑轨4自由滑动。为了保证框架的稳定性，支腿2和支座3的数量相同，位置相对应。由此，本发明的支架可在装入乏燃料贮存罐后推出、推进，解决了在高温辐照环境下无法安装和替换温度传感器的问题。

如图5所示，框架1的横截面为弧形结构，包括由多个弧形环形成纵向筋和沿着周向布置且与纵向筋垂直交叉的多根横向筋。框架1选用钢材制作。

如图6所示，支腿2的纵截面为三角形结构，其上表面为弧形结构，便于与框架纵向筋相适配，下表面为半圆形结构，便于在滑轨上滑动，减小摩擦力。支腿2通过焊接固定在框架开口两侧。

如图7所示，支座3为方形体结构，支座3的上表面开设凹槽，用于放置滑轨4，滑轨4通过锚钉固定在支座3上。

另外，框架1上沿轴向布置多个螺纹孔，用于固定温湿度传感器，温湿度传感器与框架1采用螺纹连接。这样，温度传感器与乏燃料贮存罐表面接触才更为紧实，不会松动，保证了温度测量的准确性。需要说明的是，当连接温度传感器时，要保证温度传感器探头与乏燃料贮存罐表面贴合。

本发明为了精简结构，对温度传感器和湿度传感器进行了优化布置，具体布置情况如下：

乏燃料贮存罐的热量是由内部乏燃料衰变产生，因此表面的温度接近于均匀分布，但是考虑到冷空气从底部进入，经过乏燃料贮存罐后，热空气从顶部排出，通过乏燃料贮存罐温度场分析，应在框架的顶部沿轴向均布5个温度传感器10，在框架两侧沿轴向均布3个温度传感器10，如图8a、8b所示。其中，温度传感器可采用中冶建筑研究总院有限公司特制的电阻型温度传感器，具有优良的耐高温和辐照性能，量程大，精度高，也可采用其他温度传感器。

乏燃料贮存罐周围空气温度进口处温度最低，由下往上逐渐升高，所以在乏燃料贮存模块内按高度布置三排温度传感器，每排布置两个，湿度传感器11按高度布置两排，每排布置两个，如图9a、9b所示。其中，温湿度传感器可采用中冶建筑研究总院有限公司特制的温湿度二合一的高温型温湿度传感器，其具有测量准确、适应温度范围广、抗化学污染能力强、工作稳定、使用寿命长等特点，也可采用其他温湿度传感器。

本发明采用中冶建筑研究总院有限公司特制的温湿传感器，并且优化温湿度传感器布设方法，进而大大简化了支架结构和数据处理方法，提高了数据处理速度和准确度，并且便于在乏燃料贮存系统上进行安装，达到使用年限时可以随时进行更换，不影响其他设备使用，保证测点数据的延续性。

如图10所示，温湿度传感器支架置于乏燃料贮存罐贮存空间内部，包裹着乏燃料贮存罐(乏燃料贮存罐为圆柱形结构，该图中未示出)，具体安装过程如下：

将多个支座分两排安装在乏燃料贮存模块底板的适合位置；将两条滑轨分别安装在每排支座上，并用锚钉将滑轨固定住；根据乏燃料贮存罐的尺寸，预先制作好框架，在框架底部两侧开口处沿轴向焊接两排支腿；将每个支腿下部伸入对应的滑轨内；在框架温度测点位置设置螺纹孔，将支架从贮存空间推出后，将带有螺纹的温度传感器通过螺纹孔固定在框架上，再将支架推入贮存空间；需要更换温度传感器时，再将安装支架推出更换即可，如图11所示。

温湿度数据采集处理单元包括数据采集模块、数据处理模块及监测终端。

数据采集模块为采集芯片，其通过有线或无线与温湿度传感器连接，同步采集各乏燃料贮存模块内的温湿度传感器数据并保存。本发明以三个乏燃料贮存模块进行举例说明，分别为1#乏燃料贮存模块、2#乏燃料贮存模块及3#乏燃料贮存模块，每个乏燃料贮存模块都设置一个IP地址，用以判断温湿度传感器所在位置。

数据处理模块为主控机，用于接收数据采集模块信息，并将所接收的数据信息与预先存储的安全数据信息进行比对，分析并判断当前数据是否为异常数据，若当前数据为异常数据，则启动报警装置，发送报警信息，若当前数据为正常数据，直接发送正常数据。本发明的温度限值是400℃，如果超出温度限值，则为异常数据。湿度限值是90％RH，如果超出湿度限值，则为异常数据。需要说明的是，本发明的温度限值和湿度限值只是示例性说明，并不是限定本发明，在实际应用中温度限值和温度限值会根据不同工况做不同变化。

监测终端为PC端或手机，其通过有线或无线与数据处理模块连接，用于实时接收数据处理模块发送的正常数据信息和异常数据信息。

本发明乏燃料干法贮存温湿度监测方法，包含以下步骤，如图12所示，

S1建立温湿度传感器支架，在支架上设置螺纹孔，安装温湿度传感器；

S2同步实时采集各乏燃料贮存模块温湿度传感器数据并保存；

S3将采集的数据与预先存储的安全数据进行比对，分析并判断采集信息是否异常数据；

S4如果采集的数据为异常数据，则启动报警装置，向监测终端发送报警信息，若采集数据为正常数据，直接向监测终端发送正常信息。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施方式，但是本发明的保护范围并不局限于此。本领域技术人员根据本发明所揭露的技术方案及其发明构思，进行等同替换或改变，所获得的技术方案都应涵盖在本发明的保护范围之内。