核電廠一回路冷卻劑溶解氫氣的測定熱導法

1核電廠一回路冷卻劑溶解氫含量的測定熱導法本文件規(guī)定了使用熱導法測定水中溶解氫氣的方法。本文件適用于核電站一回路冷卻劑中溶解氫氣的測定。該方法的測量范圍是0.1ppm-5.0ppm。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T6682-2008分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法GB/T3634.1-2006氫氣第一部分：工業(yè)氫3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1熱導Thermalconductivity熱量（卡路里）的傳導率，即在一秒鐘內在1平方厘米間溫差為1℃時所傳遞的熱量。3.2流通池flowpool用于安裝電極和溫度傳感器，具有水樣（或者氣體樣品）入口和出口的密閉容器。3.3溶解氫dissolvehydrogen在一定溫度、壓力條件下，溶解在水溶液中的氫氣的含量。4原理測量液體中的溶解氣體的基本原理基于亨利定律：Pi=K×Ci氣體的分壓與該氣體在液體中溶解的濃度成比例；Pi(vap)=Pi(liq)液體上部的氣體分壓與溶解在該液體中的氣體分壓相平衡。熱導式分析儀表的測量探頭是由氣體擴散膜、電加熱的熱導芯片、吹掃管路及相關組件組成，使用特定覆膜條件下其溶解相的測定范圍為0.1ppm～5.0ppm。其電極探頭的結構如圖1所示。氣體擴散膜將熱導芯片與樣品隔開，在擴散膜和熱導芯片之間有一段小的封閉空間，該空間被吹掃氣周期性地充滿。在每次吹掃結束后，被測量的氫氣從樣品中通過膜擴散進來然后與芯片接觸，并改變了檢測器周圍氣體的熱導。因此，在一定的溫度下樣品中被測氣體含量變化與熱導的改變率成比例并反映到熱導芯片的輸出電壓上，芯片上輸出電壓的改變量被測量出來，得出被測氣體的濃度。5試劑和材料5.1水：實驗用水為符合GB/T6682規(guī)定的2級水。5.2高純氫氣：含量超過99.9%的高純度氫氣，儲存在4L氣瓶中，符合GB/T3634.1-2006要求。5.3高純氮氣：用于測量過程中吹掃的氮氣壓力為可采用下述兩種氮氣接入方式。25.3.1儲存式氣瓶：使用出口壓力為15MPa，含量超過99.8%的高純度氮氣，向儀器底部65mL氣瓶中注入氮氣15秒，使氮氣以高壓形式儲存在氣瓶中，該氣瓶接入吹掃管路的使用壓力為0.15MPa，并需要定期向氣瓶中補充高純氮氣，符合GB/T3634.1-2006要求。5.3.2在線式供氣使用軟管直接將出口壓力為0.15MPa的高純氮氣接入吹掃管路入口。5.4選擇性透過膜名稱技術參數(shù)厚度25μm材質ETFE（乙烯-四氯乙烯共聚物）量程0.1ppm-5.0ppm承壓范圍0.0Mpa-0.3Mpa樣品流量100mL/min-200mL/min精確度±2%6儀器和設備6.1使用熱導傳感器的溶解氫測量儀6.2銅質扳手6.3減壓閥6.4撿漏液6.5500mL燒杯6.6壓力表：0MPa-2.5MPa和0MPa-25MPa各一個6.7壓力表：0MPa-2.5MPa和0MPa-25MPa各一個6.8環(huán)境壓力表一個6.9環(huán)境溫度表一個7分析步驟7.1裝置的安裝和設置7.1.1根據附件2、附件3示意圖，正確安裝設備7.1.2熱導電極結構3圖1電極探頭結構示意圖熱導式溶氫分析儀采用雙循環(huán)序列工作，在測量狀態(tài)下該循環(huán)周期為20s，即每次測量循環(huán)由一個4s的吹掃周期和一個16s的采樣周期組成，見圖2。吹掃周期中吹掃氣吹出先前的樣品，干燥儀表電極探頭，并為下一次測量確立一個背景信號參考點；采樣周期中樣品中溶解的氫氣透過擴散膜，引起芯片上熱導的改變進而引起芯片的輸出電壓變化，結合溫度探頭的信號，儀表就可以計算出氫氣的濃度。圖2測量循環(huán)周期7.2標定7.2.1用水沖洗便攜溶氫表2min左右。7.2.2在流通池入口連接上氫氣，通過氣瓶出口的調節(jié)閥調整氣體的流速，流通池出口管浸入水中時使得出口的氣泡達到每秒鐘5個左右即可；7.2.3觀察電極芯片的電壓變化，并記錄每個采樣周期的最大電壓值；7.2.4測量當前測量環(huán)境的壓力和溫度，在附件1表格中找到當前壓力和溫度條件下飽和溶液中的溶氫含量。7.2.5在流通池入口連接上氮氣，通過氣瓶出口的調節(jié)閥調整氣體的流速，流通池出口管浸入水中時使得出口的氣泡達到每秒鐘5個左右即可，記錄此時的最大電壓值。7.2.6以溶氫含量為橫坐標、電壓值作為縱坐標，分別以7.2.5和7.2.3的兩個坐標點作為A、B端點繪制標準曲線。7.3測量7.3.1使用管線將樣水連接到流通池，打開樣水閥門并調整流量,調節(jié)樣品流量為（100-200）mL/min，過程中觀察是否存在滲漏現(xiàn)象，如發(fā)生滲漏，需重新連接流通池。47.3.2打開溶解氫測量儀電源，待最大電壓值基本不變時，記錄最大電壓值。7.3.3測量當前環(huán)境的溫度和壓力。7.3.4在附件1中找到當前溫度和壓力條件下，飽和溶液的溶氫值，并將標準曲線上的B點沿水平方向左右平移，重新生成符合當前環(huán)境條件的標準曲線。1.1.1根據樣品的最大電壓值，找到新標準曲線中對應的溶氫值。8結果計算在新標準曲線中找到最大電壓值對應的溶氫值9質量保證和質量控制測量標準樣品的相對誤差在±1%范圍內。10試驗報告試驗報告應固定格式，且至少包含下列信息。10.1注明引用本標準。10.2水樣中溶解氫含量，ppm。10.3試驗人員和試驗日期。附件1：不同溫度和壓力下的飽和溶液中的氫氣濃度（ppm）T122.533.544.55T02.9133.8844.8555.8266.7977.7688.7399.71032.012.8773.8364.7955.7556.7147.6738.6329.59133.822.8433.7914.7385.6866.6347.5828.5309.47735.632.8103.7474.6845.6206.5577.4948.4319.36837.442.7793.7054.6315.5576.4847.4108.3369.26239.252.7483.6644.5805.4966.4137.3298.2459.16141.062.7193.6254.5325.4386.3447.2518.1579.06442.872.6913.5884.4855.3826.2797.1768.0738.97044.682.6643.5524.4405.3286.2167.1047.9928.88046.492.6383.5174.3975.2766.1557.0357.9148.79448.22.6133.4844.3555.2266.0976.9687.8398.71150.02.5893.4524.3155.1786.0416.9057.7688.63151.82.5663.4224.2775.1325.9886.8437.6998.55453.62.5443.3924.2405.0885.9366.7847.6328.48155.42.5233.3644.2055.0465.8876.7287.5698.41057.22.5033.3374.1715.0055.8396.6747.5088.34259.02.4833.3114.1384.9665.7946.6227.4498.27760.82.4643.2864.1074.9295.7506.5727.3938.21562.62.4463.2624.0774.8935.7086.5247.3398.15564.42.4293.2394.0494.8595.6686.4787.2888.09866.22.4133.2174.0214.8265.6306.4347.2398.04368.02.3973.1963.9954.7945.5936.3927.1917.99069.82.3823.1763.9704.7645.5586.3527.1467.94071.62.3683.1573.9464.7355.5256.3147.1037.89273.42.3543.1393.9234.7085.4936.2777.0627.84775.22.3413.1213.9014.6825.4626.2427.0237.80377.02.3283.1043.8814.6575.4336.2096.9857.76178.82.3163.0893.8614.6335.4056.1776.9497.72280.62.3053.0733.8424.6105.3796.1476.9157.68482.42.2943.0593.8244.5895.3546.1186.8837.64884.22.2843.0463.8074.5685.3306.0916.8537.61486.02.2743.0333.7914.5495.3076.0656.8247.58287.82.2653.0203.7764.5315.2866.0416.7967.55189.62.2573.0093.7614.5135.2666.0186.7707.52391.42.2492.9983.7484.4975.2475.9966.7467.49693.22.2412.9883.7354.4825.2295.9766.7237.47095.02.2342.9783.7234.4685.2125.9576.7017.44696.82.2272.9693.7124.4545.1975.9396.6817.42498.62.2212.9613.7014.4425.1825.9226.6637.4032.2152.9533.6924.4305.1685.9076.6457.384402.2102.9463.6834.4195.1565.8926.6297.366412.2052.9403.6744.4095.1445.8796.6147.349422.2002.9333.6674.4005.1345.8676.6017.334432.1962.9283.6604.3925.1245.8566.5887.320442.1922.9233.6544.3855.1155.8466.5777.308452.1892.9193.648