鋯(ZrO2)中發(fā)生以下的基本物理機(jī)制:
[0112].ZrO2分離氧離子，并變成氧氣的固體電解質(zhì)。通過(guò)施加電流源，可以把周?chē)难鯕鈧鬏敶┻^(guò)Zr〇2。
[0113].因?yàn)閆rO2在所述的溫度下具有如同電解質(zhì)的特性，所以如果在該ZrO2元件的界面上存在氧氣壓力差，那么就可以測(cè)量到電壓(所謂的能斯脫電壓)。
[0114]從而能夠借助加熱的Zr02測(cè)量單元92以電位計(jì)的形式來(lái)確定在周?chē)臍夥罩邢鄬?duì)于參照氣體的氧氣含量。相應(yīng)的測(cè)量信號(hào)通過(guò)另外的信號(hào)線96傳輸給該分析單元26，并那里被分析，由此確定在測(cè)量氣氛中的O2濃度。
[0115]從而在所述小的出濃度(〈10體積％)的范圍中基于ZrO2的測(cè)量用作冗余的測(cè)量方法，并且其能夠在整個(gè)O2測(cè)量范圍(通常O至25體積％)上實(shí)現(xiàn)高的精確度。
[0116]在出濃度>10體積％時(shí)，在不利的O2濃度下可能由于加熱ZrO2測(cè)量在所述溫度下導(dǎo)致出含量的自發(fā)轉(zhuǎn)換(氫氧反應(yīng)、點(diǎn)燃)。為了避免該過(guò)程，在>10體積％的較高的出含量時(shí)由共同的分析電子裝置來(lái)關(guān)閉基于ZrO2的測(cè)量，尤其去活用于加熱ZrO2膜94的加熱元件。為此所需的H2濃度的測(cè)量值優(yōu)選地由熱導(dǎo)率測(cè)量來(lái)提供。在〉1體積％的出濃度的范圍中，那么繼續(xù)如上所述通過(guò)組合的WL/WT測(cè)量來(lái)完成O2濃度測(cè)量。
[0117]雖然該測(cè)量裝置2在此目前僅結(jié)合在核電廠的反應(yīng)堆外殼中氣氛的監(jiān)控來(lái)進(jìn)行闡述，但顯然其也可以應(yīng)用在其他的核設(shè)施中，比如中轉(zhuǎn)倉(cāng)庫(kù)或加工設(shè)備中。此外還可以考慮應(yīng)用在應(yīng)考慮氫氣和氧氣釋放并相應(yīng)存在氫氧爆炸危險(xiǎn)的任何工業(yè)設(shè)備中。該測(cè)量原理最后還可以變換到其他的能夠相互催化重組的氣體上。
[0118]參考符號(hào)列表
[0119]2測(cè)量裝置
[0120]4反應(yīng)堆外殼
[0121]6核電廠
[0122]8安全罩
[0123]10測(cè)量室
[0124]12測(cè)量室
[0125]14WT 探測(cè)器
[0126]16WL 探測(cè)器
[0127]18接線室
[0128]20連接線
[0129]22連接插頭
[0130]24線纜入口
[0131]26分析單元
[0132]28膜
[0133]30溫度傳感器
[0134]32，32a 測(cè)量單元
[0135]34，34a 測(cè)量單元
[0136]36WL分析模塊
[0137]40催化燃燒器
[0138]42催化劑
[0139]44補(bǔ)償器
[0140]46測(cè)量單元[0141 ]48測(cè)量單元
[0142]50固定電阻
[0143]52固定電阻
[0144]54WT分析模塊
[0145]56電流/電壓供電單元
[0146]58測(cè)量數(shù)據(jù)分析模塊
[0147]60電橋
[0148]62，62a 測(cè)量單元
[0149]64流道
[0150]66，66a 測(cè)量單元
[0151]68流道
[0152]70，70a 測(cè)量單元
[0153]72比較空間
[0154]74橋臂
[0155]76電壓測(cè)量設(shè)備
[0156]78電壓源
[0157]80電壓源
[0158]82橋臂
[0159]84電壓測(cè)量設(shè)備
[0160]90管路
[0161]92二氧化鋯測(cè)量單元
[0162]94二氧化鋯膜
[0163]96信號(hào)線
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于借助測(cè)量裝置(2)來(lái)定量分析氣體混合物、尤其是核設(shè)施的反應(yīng)堆外殼(4)的氣氛的成分的方法，其中該測(cè)量裝置包含有 ?熱導(dǎo)率探測(cè)器(16)，其具有第一測(cè)量電橋， ?熱效應(yīng)探測(cè)器(14)，其具有第二測(cè)量電橋，以及 ?共同的分析單元(26)， 其中在該分析單元(26)中借助在這兩個(gè)測(cè)量電橋上所存在的電橋電壓來(lái)確定氫氣(H2)的含量并同時(shí)確定氧氣(02)的含量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在該分析單元(26)中借助在這兩個(gè)測(cè)量電橋上所存在的電橋電壓以差異性的方式來(lái)確定氫氣(H2)含量的兩個(gè)測(cè)量值。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在優(yōu)選〉1體積％的氫氣濃度時(shí)，直接由該熱效應(yīng)探測(cè)器(14)的測(cè)量電橋上的電橋電壓的經(jīng)驗(yàn)確定的校準(zhǔn)曲線來(lái)確定氧氣(O2)的含量。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之任一所述的方法，其中在優(yōu)選〈2.5體積％的氫氣濃度時(shí)，由 ?在該熱導(dǎo)率探測(cè)器(16)上所測(cè)量的氣體混合物的熱導(dǎo)率， ?借助校準(zhǔn)在該熱效應(yīng)探測(cè)器(14)上所確定的氣體混合物的氫氣含量，以及 ?借助溫度傳感器(30)所確定的氣體混合物的溫度， 來(lái)確定氧氣濃度，其中對(duì)于在該氣體混合物中所存在的水蒸氣的蒸汽壓力的分析，在假定為飽和的情況下從溫度來(lái)確定。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之任一所述的方法，其中在〈10體積％的氫氣濃度時(shí)，以冗余的方式通過(guò)測(cè)量在加熱的二氧化鋯測(cè)量單元(92)上所分接的電壓來(lái)確定氧氣(O2)的含量。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中如果借助該熱導(dǎo)率探測(cè)器(16)和/或該熱效應(yīng)探測(cè)器(14)所確定的氫氣濃度>10體積％，那么就關(guān)閉該二氧化鋯測(cè)量單元(92)的加熱。7.—種用于定量分析氣體混合物、尤其是核設(shè)施的反應(yīng)堆外殼(4)的氣氛的成分的測(cè)量裝置(2)，其包含有 ?熱導(dǎo)率探測(cè)器(16)，其具有第一測(cè)量電橋， ?熱效應(yīng)探測(cè)器(14)，其具有第二測(cè)量電橋，以及 ?共同的分析單元(26)， 其中該分析單元(26)被設(shè)置用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至4之任一所述的方法。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量裝置(2)，其具有 ?兩個(gè)被測(cè)量氣體環(huán)流過(guò)的、催化活性的測(cè)量單元(62，62a)，其與兩個(gè)被測(cè)量氣體環(huán)流過(guò)的、催化非活性的單元(66，66a)—起構(gòu)成了該熱效應(yīng)探測(cè)器(14)的測(cè)量電橋， ?兩個(gè)與測(cè)量氣體隔離的、催化非活性的測(cè)量單元(70，70a)，其與所述兩個(gè)被測(cè)量氣體環(huán)流過(guò)的、催化非活性的單元(66，66a)—起構(gòu)成了該熱導(dǎo)率探測(cè)器(16)的測(cè)量電橋。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的測(cè)量裝置(2)，其具有可加熱的二氧化鋯測(cè)量單元(92)，用于在〈10體積％的氫氣濃度時(shí)在該分析單元(26)中差異冗余地確定氧氣(O2)含量。10.—種用于在嚴(yán)重的事故情況下核電廠(6)的反應(yīng)堆外殼(4)中的氣氛的監(jiān)控系統(tǒng)，其具有根據(jù)權(quán)利要求7至9之任一所述的測(cè)量裝置(2)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于定量分析氣體混合物、尤其核設(shè)施的反應(yīng)堆外殼(4)的氣體中成分的方法。該方法應(yīng)該在嚴(yán)重的條件下也能夠簡(jiǎn)單、可靠并盡可能直接地確定物理參數(shù)，其中這些物理參數(shù)表征了一種氣體混合物的點(diǎn)火場(chǎng)和燃燒特性。為此根據(jù)本發(fā)明設(shè)置了一種測(cè)量裝置(2)，其包含有·熱導(dǎo)率探測(cè)器(16)，其具有第一測(cè)量電橋，·熱效應(yīng)探測(cè)器(14)，其具有第二測(cè)量電橋，以及·共同的分析單元(26)，其中在該分析單元(26)中借助在這兩個(gè)測(cè)量電橋上所具有的電橋電壓來(lái)確定氫氣(H2)的含量并同時(shí)確定氧氣(O2)的含量。
【IPC分類(lèi)】G01N33/00, G01N25/18, G01N27/16
【公開(kāi)號(hào)】CN105593671
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480053298
【發(fā)明人】阿克賽爾·希爾
【申請(qǐng)人】阿?，m有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2014年9月24日
【公告號(hào)】DE102013219294A1, WO2015044228A1