一回路冷却剂中放射性惰性气体分离测量方法及系统与流程

1.本发明涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种一回路冷却剂中放射性惰性气体分离测量方法及系统。


背景技术：

2.核电站中一回路的核燃料在日常功率发电过程中，受到中子轰击，会生成放射性惰性气体。一回路冷却剂(液态)中的放射性惰性气体(一般为放射性的xe、kr同位素)表征了核电站燃料包壳的完整性。当核燃料包壳完整无异常时，放射性惰性气体被密封在燃料包壳中，一回路冷却剂中放射性惰性气体均处于较低水平；当核燃料包壳完整性异常时，放射性惰性气体会从破口处泄漏，进入一回路冷却剂，这时在一回路冷却剂中会检测到放射性惰性气体。
3.现有的对一回路冷却剂中放射性惰性气体的测量方法主要是将一回路冷却剂取出，在不分离放射性惰性气体的情况下进行直接测量。由于一回路冷却剂中放射性物质较多，会对放射性惰性气体的检测造成干扰，使得放射性惰性气体的检测有检出限较高的问题。因此需开发一回路冷却剂中放射性惰性气体分离测量技术，使放射性惰性气体的检出限大幅降低，以更灵敏地监督核燃料包壳状态是否异常。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，提供一种降低放射性惰性气体的检出限的一回路冷却剂中放射性惰性气体分离测量方法及一回路冷却剂中放射性惰性气体分离测量系统。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种一回路冷却剂中放射性惰性气体分离测量方法，包括以下步骤：
6.s1、将一回路冷却剂通过进液管线输送至脱气器内，直至充满所述脱气器；
7.s2、将氮气充入所述脱气器内的一回路冷却剂中并进行鼓泡；
8.s3、所述氮气向上流动进入所述脱气器顶部连接的滗洗器内，同时将一回路冷却剂中的放射性惰性气体带出至所述滗洗器内；
9.s4、将抽真空后的取样器与所述滗洗器连通，所述滗洗器内的气体进入所述取样器内；
10.s5、对所述取样器内的气体进行取样分析。
11.优选地，步骤s5包括：采用注射器将所述取样器内的气体抽出并转移至带翻口塞的密封瓶内；采用已标定的高纯锗伽马谱仪对所述密封瓶内的气体进行测量。
12.优选地，所述高纯锗伽马谱仪使用液体放射源进行能量刻度，之后进行效率标定；所述液体放射源包括以下十种核素：am241、cd109、co57、ce139、sn113、cr51、sr85、cs137、y88及co60。
13.优选地，步骤s2中，氮气以45cc/min-50cc/min的流速通过进气管线充入所述脱气器内；在所述进气管线的压力升至1520mbar-1540mbar时，停止充气。
14.本发明提供一种一回路冷却剂中放射性惰性气体分离测量系统，包括用于接入一回路冷却剂的脱气器、用于接入从所述脱气器脱出的气体的滗洗器、用于接入所述滗洗器内气体的取样器、用于提供氮气的供氮装置；
15.所述脱气器上设有接入一回路冷却剂的进液管线，所述滗洗器连接在所述脱气器的顶部，所述取样器连接在所述滗洗器上；所述供氮装置连接所述脱气器，将氮气充入所述脱气器内。
16.优选地，所述脱气器的下端设有进液口，所述进液口通过第一四通阀连接所述进液管线；
17.所述第一四通阀还连接有一排水管。
18.优选地，所述脱气器的顶部设有出气口，所述滗洗器通过第二四通阀连接所述出气口；
19.所述第二四通阀还连接一出液管线，所述出液管线通过所述第二四通阀连通所述脱气器，用于将所述脱气器内的一回路冷却剂输送至容控箱。
20.优选地，所述供氮装置包括用于接入储存氮气的气体容器、连接在所述气体容器和脱气器之间的进气管线；所述进气管线或所述气体容器上设有供氮压力表。
21.优选地，所述脱气器的下端设有进气口，所述进气管线通过第三四通阀连接所述进气口。
22.优选地，所述一回路冷却剂中放射性惰性气体分离测量系统还包括对所述取样器内的气体进行取样并分析的气相色谱仪或高纯锗伽马谱仪。
23.本发明的有益效果：通过脱气器、滗洗器及取样器等的配合，将一回路冷却剂内的放射性惰性气体脱出后再取样进行分析检测，避免一回路冷却剂中其他放射性物质的干扰，降低放射性惰性气体探测的检出限，为核电厂人员判断核燃料包壳状态提供更可靠的支持数据。
附图说明
24.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
25.图1是本发明一实施例的一回路冷却剂中放射性惰性气体分离测量系统的结构示意图。
具体实施方式
26.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
27.本发明的一回路冷却剂中放射性惰性气体分离测量方法及系统，用于将一回路冷却剂内的放射性惰性气体分离出来，再进行分析检测，避免一回路冷却剂中其他放射性物质的干扰，解决放射性惰性气体的检测有检出限较高的问题。
28.如图1所示，本发明的一回路冷却剂中放射性惰性气体分离测量系统，包括脱气器10、滗洗器20、取样器30以及供氮装置。
29.其中，脱气器10连接一回路，用于接入一回路冷却剂。滗洗器20连接在脱气器10的顶部，用于接入从脱气器10脱出的气体。取样器30连接在滗洗器20上，用于接入滗洗器20内
的气体。供氮装置连接脱气器10，将氮气充入脱气器10内，提供鼓氮脱气所需的氮气。
30.具体地，脱气器10的下端设有进液口11，进液口11通过第一四通阀51连接进液管线60，进液管道60用于将一回路冷却剂输送至脱气器10内。进液管道60上设有阀门控制其通断。
31.第一四通阀61通过两个接口分别连接进液口11和进液管线60；另外两个接口中，一个连接排水管61，另一个对空(如图1中f1的位置)，当第一四通阀51处于f1位置即为断开状态。
32.脱气器10的顶部设有出气口12，滗洗器20通过第二四通阀52连接出气口12。第二四通阀52通过其中两个接口分别连接出气口12和滗洗器20；另外两个接口中，一个接口还连接一出液管线63，另一个对空(如图1中f2的位置)，当第二四通阀52处于f2位置即为断开状态。
33.出液管线63可通过第二四通阀52连通脱气器10，用于将脱气器10内的一回路冷却剂排出并输送至容控箱。出液管线63上设有阀门控制其通断。
34.取样器30通过快速接头31连接在滗洗器20上，并且与滗洗器20内相连通。在取样器30内抽真空后处于负压状态后，其连通滗洗器20后可将滗洗器20内的气体吸入。
35.供氮装置可包括用于接入储存氮气的气体容器40、连接在气体容器40和脱气器10之间的进气管线41。进气管线41或气体容器40上设有供氮压力表42。进气管线41上还设有逆止阀43，防止氮气返流。
36.脱气器10的下端设有进气口13，进气管线41通过第三四通阀53连接进气口13。第三四通阀53通过其中两个接口分别连接进气口13和进气管线41；另外两个接口中，一个接口还通过气管21连接滗洗器20，另一个对空(如图1中f3的位置)，当第三四通阀53处于f3位置即为断开状态。
37.在通过气管21连通滗洗器20和供氮装置的情况下，通过氮气输送至滗洗器20内对其进行吹扫。吹扫通常在放射性惰性气体分离测量进行之前进行。
38.本发明的一回路冷却剂中放射性惰性气体分离测量系统还可包括对取样器30内的气体进行取样并分析的高纯锗伽马谱仪(未图示)。
39.本发明的一回路冷却剂中放射性惰性气体分离测量方法，采用上述的测量系统实现，结合图1，该测量方法具体可包括以下步骤：
40.s1、将一回路冷却剂通过进液管线60输送至脱气器10内，直至充满脱气器10。
41.结合上述的测量系统，该步骤具体操作如下：通过第一四通阀51将脱气器10和进液管线50连通，一回路冷却剂通过进液管线50进入脱气器10内，将脱气器10内部空间充满。
42.在接入一回路冷却剂过程中，第二四通阀51保持连通滗洗器20和脱气器10。
43.在接入一回路冷却剂之前，预先通过供氮装置充入氮气，对脱气器10内部进行吹扫，直至脱气器10内没有多余的液体。此外，还包括对滗洗器20进行吹扫。
44.s2、将氮气充入脱气器10内的一回路冷却剂中并进行鼓泡。
45.具体地，通过供氮装置将氮气以45cc/min-50cc/min的流速通过进气管线41充入脱气器10内，实现鼓氮脱气。在进气管线41的压力升至1520mbar-1540mbar时，停止充气。上述压力通过供氮压力表42检测得出。
46.s3、氮气向上流动进入脱气器10顶部连接的滗洗器20内，同时将一回路冷却剂中
的放射性惰性气体带出至滗洗器20内。
47.其中，充入一回路冷却剂中的氮气向上流动，从一回路冷却剂中脱出，同时将一回路冷却剂中的放射性惰性气体也带出。夹带放射性惰性气体的氮气向上进入滗洗器20内。
48.s4、将抽真空后的取样器30与滗洗器20连通，滗洗器20内的气体进入取样器30内。
49.抽真空后的取样器30内部处于微负压状态，而滗洗器20内则处于微正压状态。将取样器30与滗洗器20连通后，滗洗器20内的气体(夹带放射性惰性气体的氮气)则流向取样器30内，以此实现气体取样。
50.s5、对取样器30内的气体进行取样分析。
51.在一种实施方式中，采用注射器将取样器30内的气体抽出并转移至带翻口塞的密封瓶内。采用已标定的高纯锗伽马谱仪对密封瓶内的气体进行测量，读取测量结果；若未检出放射性惰性气体，需读取检出限，记录。
52.密封瓶作为气体转移容器，可采用聚乙烯或玻璃材料制成的圆柱瓶。
53.高纯锗伽马谱仪的标定如下：使用500ml液体放射源进行能量刻度，之后进行效率标定。其中，液体放射源包括10种核素，以确保能进行高纯锗伽马谱仪10kev-3mev能量范围的效率刻度。液体放射源中核素组成如下表1。
54.表1
55.[0056][0057]
高纯锗伽马谱仪的相关参数如下：
[0058]
多道分析仪；
[0059]
相对探测效率：大于30％；
[0060]
能量响应范围：10kev-3mev；
[0061]
能量分辨率：1332.5kev:《1.8kev；122kev:《0.8kev；
[0062]
峰形的半高宽和1/10高宽满足高斯比：fw0.1m/fwhm≤1.9，fw0.2m/fwhm≤2.6；
[0063]
峰康比:》60:1。
[0064]
在完成脱气及取样后，脱气器10内的一回路冷却剂可通过出液管线62排出并输送至容控箱(未图示)。
[0065]
下面以具体实施例对本发明作进一步说明。
[0066]
实施例1
[0067]
通过上述的方法，先后两次(间隔一个月)对一回路冷却剂中的放射性惰性气体进行分离并分析，分析结果如下表2。
[0068]
比较例1
[0069]
取一回路冷却剂直接进行检测，先后两次(间隔一个月)，结果如下表2。
[0070]
表2
[0071][0072]
[0073]
由表2结果可知，比较例1中由于水样(一回路冷却剂)中干扰核素较多，放射性惰性气体未从水样中分离，直接测量时测量谱图中本底较高，惰性气体检出限较高，测出的核素也有较大的偏差。而实施例1中，放射性惰性气体从水样中分离出后测量，干扰核素的影响大幅减少，惰性气体检出限明显降低，提高核素准确性。
[0074]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。