измеритель уровня

Формула изобретения

1. Измеритель (2) уровня наполнения в резервуаре с жидкостью, в частности в корпусе (4) реактора ядерной установки, с множеством установленных с интервалами между собой удлиненных трубок (6), причем каждая измерительная трубка (6) содержит некоторое количество термоэлементов (НТ, UHT), распределенных в продольном направлении, и причем термоэлементу (НТ), установленному на одной первой измерительной трубке (6), нагреваемому с помощью подогревателя (НЕ) и выступающему в качестве датчика первичного сигнала, соответствует ненагреваемый термоэлемент (UHT), выступающий в качестве датчика эталонного сигнала и установленный на измерительной трубке (6), отличной от первой измерительной трубки (6), отличающийся тем, что измеритель уровня (2) содержит, по меньшей мере, три измерительные трубки (6), причем ненагреваемый термоэлемент (UHT), установленный на одной первой измерительной трубке (6), выступает в качестве датчика эталонного сигнала, по меньшей мере, для двух нагреваемых термоэлементов (НТ), причем, по меньшей мере, два нагреваемых термоэлемента (НТ) установлены на измерительных трубках (6), отличных от первой измерительной трубки (6).

2. Измеритель (2) по п.1, отличающийся тем, что содержит множество попарно установленных нагреваемых термоэлементов (НТ) и ненагреваемых термоэлементов (UHT).

3. Измеритель (2) по п.2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, два нагреваемых термоэлемента (НТ) установлены на отличных друг от друга измерительных трубках (6).

4. Измеритель (2) по п.1, отличающийся тем, что термоэлементы (НТ, UHT), по меньшей мере, одной пары датчиков первичного и эталонного сигналов установлены на одной высоте.

5. Измеритель (2) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что термоэлементы (НТ, UHT) всех пар датчиков первичного и эталонного сигналов установлены на одной высоте.

6. Измеритель (2) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна измерительная трубка (6) содержит либо только нагреваемые термоэлементы (НТ), либо только ненагреваемые термоэлементы (UHT).

7. Измеритель (2) по п.1, отличающийся тем, что из трех измерительных трубок (6) одна содержит только ненагреваемые термоэлементы (UHT), а обе другие измерительные трубки (6) - только нагреваемые термоэлементы (НТ), причем каждому ненагреваемому термоэлементу (UHT) в отношении сигнала соответствует, по меньшей мере, один нагреваемый термоэлемент (НТ), расположенный на той же высоте.

8. Измеритель (2) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что всем нагреваемым термоэлементам (НТ) одной измерительной трубки (6) выделена одна общая нагревательная проволока.

9. Измеритель (2) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что каждому из нагреваемых термоэлементов (НТ) одной измерительной трубки (6) выделен собственный подогреватель (НЕ).

10. Измеритель (2) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что измерительные трубки (6) с некоторым количеством проходных отверстий для выравнивания уровня жидкости с окружением заключены в общий защитный кожух или защитную трубу (10).

11. Ядерная установка, в частности реактор с водой под давлением, снабженный измерителем (2) для контроля уровня наполнения согласно любому из пп.1-10.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерителю уровня в резервуаре с жидкостью, основанному на применении нагреваемых и ненагреваемых термоэлементов в качестве датчиков сигнала, в частности в корпусе ядерного реактора ядерной установки.

Измерители или зонды уровня, в которых на основе термоэдс, генерируемой с помощью нагреваемого термоэлемента, делают заключение относительно уровня жидкости в резервуаре, применяются, в частности, на атомных электростанциях, поскольку они по сравнению с измерителями, основанными на других принципах измерения, относительно не чувствительны к радиоактивному излучению и поэтому даже в случае аварии могут надежно работать при больших величинах излучения. Такие измерители, в частности, находят применение в корпусе реактора с водой под давлением для контроля в нем высоты уровня охлаждающей жидкости, протекающей в первичном контуре ядерной установки над тепловыделяющими элементами.

Принцип измерения использует различие характеристик теплообмена, имеющее место при переходе тепла от подогревателя к жидкому теплоносителю, окружающему подогреватель, с одной стороны, и газообразную или парообразную среду с другой. Пока подогреватель окружен жидким теплоносителем, выделяемое им тепло отводится быстро, так что даже в его непосредственном окружении температура лишь незначительно превышает температуру окружающей среды, которая устанавливалась бы при отсутствии нагревания. Если же, например, во время регулярной эксплуатации реактора или даже при аварии на реакторе возникнет такая ситуация, что по условиям эксплуатации или в результате перепада давления в первичном контуре уровень жидкости в корпусе реактора опустится ниже уровня подогревателя, окруженного соответственно парообразным теплоносителем, то теплообменные свойства ухудшаются. Следствием этого является повышение температуры в окружении подогревателя, что фиксируется термометром, установленным рядом с подогревателем, или температурным датчиком. Благодаря своей надежной и прочной конструкции в качестве температурных датчиков, как правило, используются термоэлементы, генерирующие термоэдс, в основном пропорциональную температуре.

Обычно множество нагреваемых термоэлементов преимущественно устанавливается с регулярными интервалами между ними на стержневой или трубчатой опоре или на удлиненной измерительной трубке, погружаемой в контролируемую жидкость для измерения высоты ее уровня, и внутри которой проходят питающие и сигнальные линии, необходимые для электроснабжения подогревателей и передачи сигнала на внешний блок обработки данных. Датчики и точки измерений, установленные на разной высоте, обеспечивают тем самым получение цифровых пространственно дискретных данных о высоте уровня в резервуаре, причем (локальное) разрешение зависит от количества тепловых датчиков на участок по высоте. Такой измеритель известен: RU 2153712, US 4785665 или US 4449403. При этом наряду с нагреваемыми термоэлементами, работающими в качестве первичных датчиков сигнала, внутри измерительной трубки устанавливается также множество ненагреваемых термоэлементов, выдающих на каждый первичный сигнал соответствующий эталонный сигнал. Таким образом, при обработке информации о температуре и определяемой на этой основе высоте уровня учитываются также изменения температуры жидкости или окружающей среды во времени. Если этого не делать, то, например, повышение или понижение температуры жидкости может быть ошибочно истолковано как изменение высоты наполнения, или действительное изменение высоты наполнения окажется «скрытым» в результате одновременного изменения температуры жидкости.

В измерителе согласно RU 2153712 С1 ненагреваемые термоэлементы каждый раз устанавливаются внутри измерительной трубки над нагреваемыми термоэлементами, так что они по меньшей мере в некоторой степени защищены от влияния подогревателей или зон нагрева, действующих на нагреваемые термоэлементы. Однако тепловое взаимодействие или нежелательный нагрев в целом ненагреваемых термоэлементов, несмотря на это, не исключены и могут иногда искажать результаты измерений.

С другой стороны, связанные между собой нагреваемые и ненагреваемые термоэлементы располагаются по высоте на разных уровнях. В частности, это может привести к неточности результатов измерений и к ошибочной интерпретации в тех случаях, когда, что часто случается на практике, по высоте жидкости, окружающей измеритель, существует температурный градиент, которым нельзя пренебречь. Кроме того, при такой форме выполнения измерителя количество возможных точек измерения, а тем самым и разрешающая способность показаний уровня по высоте из-за заданной геометрии кожуха зонда или измерительной трубки сильно ограничены. Плюс к этому для заданной высоты подходит лишь один измерительный узел или тепловой датчик; дублирование не предусмотрено. Наконец, измеритель по RU 2153712 С1 имеет еще тот недостаток, что все нагреваемые термоэлементы нагреваются с помощью общей нагревательной проволоки с последовательно включенными зонами нагрева. Если нагреватель получает повреждение и подача тока прекращается, из строя выходит весь измеритель.

Поэтому в основу изобретения положена задача создания измерителя уровня вышеупомянутого типа, в котором при простоте конструкции и при высокой безаварийности обеспечиваются особая точность и надежность измерений высоты уровня.

Эта задача согласно изобретению решается с помощью измерителя или зонда уровня с множеством установленных с интервалами между собой удлиненных трубок, причем каждая измерительная трубка содержит некоторое количество термоэлементов, распределенных в продольном направлении, и причем термоэлементу, установленному на одной первой измерительной трубке, нагреваемому с помощью подогревателя и выступающему в качестве датчика первичного сигнала, соответствует ненагреваемый термоэлемент, выступающий в качестве датчика эталонного сигнала и установленный на измерительной трубке, отличной от первой измерительной трубки.

Изобретение исходит из тех соображений, что хотя дублирования и безаварийности всегда можно добиться путем одновременного использования нескольких уже известных измерителей, однако таким образом вышеописанные недостатки отдельных измерителей можно скомпенсировать лишь частично, в частности, в отношении получаемой точности измерения. Вместо этого необходимо использовать тот факт, что именно при охлаждающей жидкости в корпусе реактора, а также во многих других системах изменение температуры жидкости в латеральном, т.е. в горизонтальном направлении в общем случае не столь существенно, как в геодезически вертикальном направлении. Это означает, что локальные температурные градиенты внутри жидкости, задаваемые или создаваемые внешними (граничными) условиями и гидродинамикой, а также переносом тепла внутри жидкости, в направлении измерения по высоте обычно оказывают большее воздействие, чем в направлении, перпендикулярном к нему, и поэтому при определении высоты уровня должны также и учитываться в большей степени. Поэтому без проблем и без потерь информации или точности измерения отдельные точки измерения в латеральном, т.е. горизонтальном направлении можно рассредоточить, т.е. распределить, а полученные степени свободы использовать для реализации особенно надежного и точного принципа измерения.

В данном случае эта концепция реализуется с помощью нескольких измерительных трубок, направленных в основном параллельно друг другу и вертикально погружаемых в жидкость, на каждой из которых установлено некоторое количество термоэлементов. В отличие от простого параллельного монтажа одинаковых измерительных трубок уже известного типа, измеряемые сигналы которых формируются отдельно друг от друга и преобразуются в (дублирующую) информацию об уровне, предусмотрено, чтобы датчики первичного и эталонного сигналов, непосредственно связанные между собой и соответствующие друг другу в отношении сигналов, были разнесены по разным пространственно разделенным измерительным трубкам.

Другими словами, каждому нагреваемому термоэлементу, установленному на определенной высоте, смонтированному внутри первой измерительной трубки и выступающему при этом в качестве датчика первичного сигнала, т.е. датчика, реагирующего на изменения условий теплообмена в зависимости от агрегатного состояния окружающей среды, ставится в соответствие в качестве датчика эталонного сигнала ненагреваемый термоэлемент, установленный внутри второй измерительной трубки, причем первая и вторая измерительные трубки разделены промежутком. При этом данные, поступающие с эталонного термоэлемента в блоке обработки данных, обрабатываются вместе с данными, поступающими с первичного термоэлемента, причем на основе эталонных сигналов учитываются временные флуктуации или изменения температуры теплоносителя, обусловленные внешними обстоятельствами. Например, в качестве особенно простой меры учета температур окружающей среды из первичного и эталонного сигналов может формироваться разностный сигнал.

Предпочтительно, чтобы нагреваемый термоэлемент и соответствующий ему в отношении сигнала ненагреваемый термоэлемент находились на одной высоте, благодаря чему, в частности, при наличии температурных градиентов по высоте теплоносителя (т.е. в вертикальном направлении) обеспечиваются точное измерение и надежная обработка данных. Предпочтительно, чтобы для всех релевантных высот формировались такие пары нагреваемых и ненагреваемых термоэлементов, монтируемых на различных измерительных трубках или внутри последних. Благодаря пространственному разделению и размещению на отдельных измерительных трубках, насколько возможно, подавляется взаимовлияние датчиков первичного и эталонного сигналов, поскольку непосредственный теплообмен между нагреваемым и ненагреваемым термоэлементами, например, за счет теплопроводности внутри кожуха измерительной трубки исключен.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления измеритель уровня содержит по меньшей мере три измерительные трубки, причем ненагреваемый термоэлемент, установленный на одной первой измерительной трубке, выступает в качестве датчика эталонного сигнала по меньшей мере для двух нагреваемых термоэлементов, и причем по меньшей мере два нагреваемых термоэлемента установлены на измерительных трубках, отличных от первой измерительной трубки и, предпочтительно, отличных также друг от друга. При этом все термоэлементы, соответствующие друг другу в отношении сигналов, находятся на одной высоте. Таким образом, благодаря обоим нагреваемым термоэлементам достигается дублирование первичных сигналов. Поскольку функция ненагреваемых термоэлементов в результате отсутствия источников повреждений или помех в меньшей степени подвержена опасности аварии, в общем случае достаточно использовать в качестве датчика эталонного сигнала один единственный ненагреваемый термоэлемент на несколько нагреваемых термоэлементов. Следовательно, в этом случае ненагреваемый термоэлемент является компонентом нескольких пар датчиков сигналов, объединенных для совместной обработки сигналов. Само собой разумеется, что специалист в рамках поясняемой концепции может реализовать также и другие знакомые ему структуры дублирования, например, трехкратное дублирование первичных сигналов или же дублирование эталонных сигналов.

В другой предпочтительной форме выполнения предусмотрено, чтобы одна измерительная трубка, однако, предпочтительно, все измерительные трубки содержали либо только нагреваемые либо только ненагреваемые термоэлементы. В частности, целесообразным является вариант с тремя измерительными трубками, из которых одна имеет только ненагреваемые, а обе другие - только нагреваемые термоэлементы, причем каждому ненагреваемому термоэлементу соответствует в отношении сигнала нагреваемый термоэлемент, расположенный на той же высоте. Таким образом, все ненагреваемые термоэлементы, в которых нет нагревательной проволоки или каких-либо других нагревательных элементов, вызывающих помехи, можно монтировать в одной измерительной трубке. Наряду с нежелательным нагревом ненагреваемых термоэлементов за счет теплопроводности внутри измерительной трубки предотвращается также «конвективное» взаимовлияние, которое всегда могло бы иметь место в том случае, если бы при одной единственной измерительной трубке один ненагреваемый термоэлемент располагался над одним другим нагреваемым термоэлементом. А именно в этом случае нагреваемый термоэлемент мог бы нагревать окружающую его среду, в результате чего последняя могла бы подняться вдоль внешней стенки трубки вверх и пройти рядом с ненагреваемым термоэлементом. Установка и расположение термоэлементов в соответствии с предусмотренной концепцией исключают такие проблемы и поэтому обеспечивают особенно точное и неискаженное измерение эталонных температур.

Поскольку в последнем описанном случае измерительные трубки с нагреваемыми термоэлементами не должны содержать никаких ненагреваемых трубок, там остается дополнительное пространство для монтажа, которое при необходимости может быть оборудовано несколькими местами измерений так, чтобы получалась особенно высокая плотность размещения датчиков, то есть получалось высокое локальное разрешение. Альтернативная цель расчета может состоять в том, чтобы нагреваемые элементы при низкой «плотности», т.е. их количестве на единицу длины распределялись на несколько измерительных трубок так, чтобы нагреваемые термоэлементы внутри одной измерительной трубки также оказывали возможно меньшее влияние друг на друга, например, за счет теплопроводности кожуха измерительной трубки или ее внутренней части.

Предпочтительно, чтобы всем термоэлементам измерительной трубки была выделена общая нагревательная проволока. При этом речь может идти о проволоке, проходящей рядом со всеми нагреваемыми термоэлементами, и которая имеет несколько последовательно включенных зон нагрева с относительно большим электрическим сопротивлением, расположенных соответственно вблизи нагреваемых термоэлементов. В одной из альтернативных предпочтительных форм выполнения каждому нагреваемому элементу измерительной трубки предоставлен собственный подогреватель. В этом варианте путем индивидуального регулирования тока (или напряжения) накала можно добиться особенно четкого регулирования каждого отдельного термоэлемента в соответствии с требованиями. В этом случае термоэлемент может использоваться по выбору как нагреваемый или как ненагреваемый термоэлемент.

Предпочтительно, чтобы измерительные зонды измерителя уровня были окружены защитным кожухом, имеющим некоторое количество проходных отверстий для выравнивания уровня жидкости с окружением. Защитный кожух не предохраняет измерительные трубки от внешних механических воздействий, а лишь препятствует, в частности, при установке измерителя в корпус реактора атомной электростанции, набеганию охлаждающей жидкости, циркулирующей в первичном контуре, на измерительные трубки со сравнительно большой скоростью течения, что может исказить результаты измерений. Более того, благодаря защитному кожуху происходит успокоение потока жидкости в непосредственном окружении измерительных трубок, причем проходные отверстия все же рассчитаны таким образом, чтобы уровень жидкости внутри защитного кожуха мог быстро сравниваться с изменяющимся внешним уровнем жидкости. Кроме того, при наличии двухфазных смесей создаются благоприятные условия для разделения на жидкую и газообразную фракции, вследствие чего внутри защитного кожуха или защитной трубы устанавливается эффективный уровень жидкости, высоту которого при этом можно измерить.

Как уже говорилось выше, измеритель уровня, предпочтительно, является компонентом защитного устройства ядерного реактора, в частности реактора с водой под давлением. Само собой разумеется, что возможны и другие области применения, в которых речь идет о простом, точном и надежном измерении уровня даже при неблагоприятных условиях окружающей среды.

Преимущества, достигнутые благодаря изобретению, состоят, в частности, в том, что в результате пространственного разделения различных типов датчиков, дополняющих друг друга в отношении сигналов, и их распределения по множеству пространственно разнесенных измерительных трубок создается измеритель уровня, особенно удобный для прецизионных измерений, который в самом широком смысле является устойчивым против паразитных внешних и внутренних воздействий. Кроме того, при новом дизайне все основные компоненты измерителя без больших затрат рассчитываются с возможностью дублирования, что как раз особенно предпочтительно при использовании в условиях, критических с точки зрения безопасности, например в ядерной установке. Поскольку есть возможность обеспечения каждого нагреваемого термоэлемента, выступающего в качестве эффективного датчика первичного сигнала, ненагреваемым эталонным термоэлементом, установленным на той же высоте, можно в любой момент независимо от условий окружающей среды получать особенно точную информацию, касающуюся уровня.

Пример осуществления изобретения более подробно поясняется на основе чертежей.

Фиг.1 изображает схематически вид сбоку измерителя уровня в частичным разрезе,

фиг.2 - поперечное сечение измерителя на фиг.1, и

фиг.3 - диаграмму, иллюстрирующую принцип измерения, в которой данные, полученные от датчика первичного сигнала и от выделенного ему датчика эталонного сигнала, а также соответствующий разностный сигнал представлены в функции времени.

Одинаковые детали на всех фигурах обозначены одними и теми же позициями.

Вид сбоку в частичным разрезе, изображенный на фиг.1, и поперечное сечение измерителя 2 уровня, изображенное на фиг.2, служат для контроля уровня охлаждающей жидкости F в корпусе 4 реактора с водой под давлением, не показанного здесь более подробно. Измеритель 2 содержит три удлиненные измерительные трубки 6, выполненные в виде сборки датчиков, которые при монтаже измерителя 2 через предусмотренные для них выемки в крышке 8 вводятся сверху внутрь корпуса 4 реактора и которые при эксплуатации ядерного реактора по крайней мере частично погружаются в охлаждающую жидкость F. Высота уровня или высота наполнения, над уровнем днища корпуса реактора обозначена на фиг.1 буквой Н, причем, само собой разумеется, что могут быть использованы и другие опорные уровни. Над уровнем жидкости содержится парообразная охлаждающая среда или пар D.

Три измерительные трубки 6 зонда 2 уровня направлены вертикально и установлены в корпусе 4 реактора с интервалами относительно друг друга; следовательно, они располагаются параллельно, не касаясь друг друга. Как видно в поперечном сечении на фиг.2, три измерительные трубки 6 расположены примерно по углам равностороннего треугольника, т.е. расстояние между каждыми двумя измерительными трубками 6 во всех парах равно и составляет в типичном случае 0,5-1,5 см. Три трубки 6 заключены в одну цилиндрическую защитную трубу 10, содержащую по крайней мере на нижнем и верхнем краевых участках некоторое количество проходных или вентиляционных отверстий, не показанных здесь более подробно, так что уровень охлаждающей жидкости F внутри защитной трубы 10 может выравниваться до внешнего уровня в корпусе 4 реактора без приложения дополнительных усилий извне и без существенной задержки по времени. При этом происходит успокоение возможных завихрений потока и т.п., так что измерительные трубки 6, установленные внутри защитной трубы 10, защищены от такого рода воздействий. На виде сбоку согласно фиг.1 защитная труба 10 для наглядности не изображена.

Каждая из трех измерительных трубок 6 имеет на нижнем конце водонепроницаемый цилиндрический кожух 12 с внутренним диаметром около 1 см и с толщиной стенки около 2 мм, выполненный из водонепроницаемого, герметичного коррозионностойкого материала с хорошей теплопроводностью: в примере осуществления для этой цели используется высоколегированная сталь.

Во внутренней полости 14 каждой измерительной трубки 6 установлено некоторое количество термоэлементов. Измерительная трубка, обозначенная как Tube 1, содержит два нагреваемых термоэлемента (heated thermocuples), а именно нагреваемый термоэлемент НТ1, находящийся на высоте h₁, и расположенный над ним на высоте h₂ нагреваемый термоэлемент НТ3. Измерительная трубка, обозначенная как Tube 3, также содержит в своей внутренней полости 14 два нагреваемых термоэлемента, а именно нагреваемый термоэлемент НТ2 на высоте h₁, и расположенный над ним на высоте h₃ нагреваемый термоэлемент НТ4. h ₃>h₂>h₁, причем расстояния между уровнями в примере осуществления равны. Кроме того, во внутренних полостях 14 измерительных трубок Tube 1 и Tube 3 установлены подогреватели (heating elements), а именно НЕ1 в трубке Tube 1 и НЕ2 в трубке Tube 3. Подогреватели выполнены в виде нагревательной проволоки, проходящей рядом с нагреваемыми термоэлементами НТ1 и НТ3, а также НТ2 и НТ4, причем нагревательная проволока вблизи этих термоэлементов имеет зоны нагрева, с помощью которых нагревается окружающая среда. Как подогреватели НЕ1 или НЕ2, так и термоэлементы НТ1 и НТ3 или НТ2 и НТ4 прилегают к внутренней стенке корпуса 12 непосредственно, причем подогреватели с обеих сторон «обрамлены» или охвачены термоэлементами (см. фиг.2). Подогреватели, а также сигнальные и питающие линии, необходимые для электроснабжения и передачи сигналов термоэлементов, проходят во внутренней полости 14 соответствующей измерительной трубки 6 вплоть до адаптера 16, расположенного в крышке 8 корпуса 4 реактора. С помощью обоих адаптеров 16 термоэлементы НТ1-НТ4 в отношении сигналов соединены с электронным блоком 18 обработки данных, обозначенным здесь лишь схематически.

Измерительная трубка 6, обозначенная как Tube 2, содержит в своей внутренней полости 14 четыре ненагреваемых термоэлемента (unheated thermocouples), из которых два установлены на высоте h₁ (UHT1 и UHT2) и по одному на высотах h₂ и h₃ (UHT3 и UHT4 соответственно). Ненагреваемые термоэлементы UHT1-UHT4 имеют непосредственный контакт с внутренней стенкой корпуса 12 с хорошей теплопроводностью и в отношении сигналов посредством адаптера, не показанного здесь более подробно, соединены с внешним блоком 18 обработки данных. Однако никакого нагревательного устройства и т.п. в трубке Tube 2 не предусмотрено.

В целях обработки сигнала и определения уровня комбинируются вместе по одному нагреваемому термоэлементу (датчику первичного сигнала) и одному ненагреваемому термоэлементу (датчику эталонного сигнала), находящемуся на той же высоте внутри другой измерительной трубки. Таким образом, при обработке сигнала в блоке обработки данных создаются четыре пары (HT1, UHT1)-(HT4,UHT4), что на фиг.1 схематически изображено в виде пунктирных линий, обрамляющих термоэлементы, дополняющие друг друга.

Принцип действия нагреваемых и ненагреваемых термоэлементов и их применение для измерения уровня описываются на примере пары датчиков (HT4, UHT4) сигналов. Вначале исходят из регулярной эксплуатации реактора с постоянной высотой Н уровня в корпусе 4 реактора при исправном контуре охлаждения, что означает постоянную по времени температуру теплоносителя. Пока уровень охлаждающей жидкости F выше монтажной высоты нагреваемого термоэлемента НТ4 (Н>h₃), тепло, отдаваемое подогревателем НЕ2 в окружение термоэлемента НТ4, сравнительно эффективно отводится стенкой корпуса 12 и передается охлаждающей жидкости F. Поскольку в реактор 4 корпуса постоянно поступает новая холодная охлаждающая жидкость F (открытая система в понятии термодинамики), температура стенки в окружении термоэлемента НТ4 по сравнению с отсутствием нагрева, определяемого ненагреваемым термоэлементом UHT4, повышается незначительно. Температурная характеристика (температуры Т_НТ и Т_UHT) на месте термоэлементов в функции времени в качестве примера представлена на фиг.3. До момента t₁ времени характеристика соответствует только что описанному сценарию. Точно так же в диаграмму внесена разность температур Т_НТ и Т _UHT, которая до момента t₁ времени близка нулю.

В момент t₁ времени предполагается авария на реакторе, которая при изначально постоянной высоте Н уровня охлаждающей жидкости F в корпусе 4 реактора вызывает (глобальное) повышение температуры теплоносителя. В результате температура внешней стенки всех трех измерительных трубок повышается. В частности, в такой же степени повышается температура, измеряемая термоэлементами UHT4 и НТ4. В случае необходимости температурная дифференциация, т.е. температурный градиент в вертикальном направлении не играет никакой роли, поскольку обе соотнесенные точки измерения располагаются на одной высоте, а именно h₃. Таким образом, разность температур Т_НТ-Т_UHT в интервале t₁ -t₂ температур остается примерно равной нулю.

Это положение изменяется лишь к моменту t₂ времени, когда, как полагается здесь, высота Н уровня охлаждающей жидкости F опустится ниже уровня h₃ (H<h₃). Правда, сначала температура окружающей среды в обеих точках измерения меняется несущественно, так как пар D, находящийся над уровнем жидкости, имеет такую же температуру, что и охлаждающая жидкость F. Однако теплопередающие свойства вследствие теплообмена стремительно изменяются на месте нагреваемого термоэлемента НТ4. В этом случае количество тепла, выделяемое подогревателем НЕ2, не сможет больше отдаваться в окружающую среду в такой же мере, как прежде, так что температура Т_НТ, измеренная термоэлементом НТ4, резко возрастет, см. фиг.3. Таким образом, резкое возрастание разницы температур между нагреваемым и ненагреваемым термоэлементами, начиная с момента t₂ времени, является верным признаком падения уровня наполнения ниже высоты h₃. Аналогично поступают в отношении высот h₁ и h₂.

Поскольку понижение уровня жидкости F ниже величины h₁ рассматривается как особо критическое, контроль уровня наполнения относительно этой величины обеспечивается особенно тщательно. Благодаря обеим парам датчиков (НТ1, UHT1) и (HT2, UHT2) предусмотрены два измерения, не связанные между собой и дублирующие друг друга. В альтернативной форме выполнения, не показанной здесь, дублирование относится только к обоим нагреваемым термоэлементам НТ1 и НТ2, в то время как единственный ненагреваемый термоэлемент UHT1 или UHT2 предусмотрен для этих обоих нагреваемых термоэлементов в качестве датчика эталонного сигнала.

Перечень позиций:

2 - измеритель/зонд уровня,

4 - корпус реактора,

6 - измерительная трубка,

8 - крышка,

10 - защитная труба,

12 - кожух,

14 - внутренняя полость,

16 - адаптер,

18 - блок обработки данных,

HT - нагреваемый термоэлемент,

UHT - ненагреваемый термоэлемент,

HE - подогреватель,

D - пар,

F - охлаждающая жидкость (теплоноситель),

H - высота уровня.