核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统及方法与流程

1.本发明涉及放射性测量领域，尤其涉及一种核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统及方法。


背景技术：

2.目前核电厂均设置有辐射监测系统对核电厂的工艺过程、放射性工艺流体系统及设备等进行监测，以便从监测的辐射水平变化来判断系统和设备等是否有效地、正常地运行。其中最主要的是对第一道和第二道安全屏障(燃料包壳、一回路压力边界)的完整性和有效性的监测，以确保核电厂的安全运行。
3.目前国内核电厂燃料包壳破损监测的方法主要有：定期人工取样分析法、γ剂量率在线监测法和离线啜吸法。人工定期取样分析法：是指在核电厂运行过程中，通过电厂的核取样系统人工定期获取一回路冷却剂样品，完成一回路冷却剂样品预处理后，使用γ能谱测量装置分析一回路冷却剂中主要特征核素的放射性浓度，将特征核素放射性浓度与核电厂放射化学技术规范进行比对，进而判断核电厂的燃料包壳是否破损。总γ在线监测法：是指在核电厂的化学与容积控制系统或核取样系统的管道旁安装固定式的γ剂量率或者γ活度浓度监测设备，通过管道内一回路冷却剂的辐射剂量率水平或特征核素的活度浓度，反映核电厂的燃料包壳是否破损，在放射性水平或者核素活度浓度超过限值时发出报警并自动触发联动隔离一回路冷却剂向安全壳外的相关排放管线。离线啜吸法：是指核电厂停堆工况下，将燃料组件放入带有水回路的啜吸室内，通过电加热器加热回路水进而加热燃料组件，若燃料组件破损，燃料包壳中的放射性裂变产物从破口处释放到啜吸室，裂变产物中的惰性气体进入气回路进行循环，在气回路上设置γ谱仪测定气体中惰性气体活度，通过气体活度判断燃料包壳是否破损。
4.核电厂系统管道或设备内的非放射性金属因腐蚀或磨蚀产物剥落等机理进入一回路冷却剂，经堆芯中子活化后生成的放射性核素，经过一系列物理过程和化学反应沉积在管道及设备的内壁，形成沉积源项。总γ在线监测法将监测设备布置在化学与容积控制系统或核取样系统的管道旁进行监测，其探测器的测量对象包括了管道内的放射性一回路冷却剂以及管道内壁的沉积源项，沉积源项本底对探测器增加了额外的计数，将造成总γ在线监测设备测量结果偏大，可能造成监测设备误报警及误动作，误判燃料包壳破损情况，影响核电厂安全稳定运行。因管道内一回路冷却剂与沉积源项同时存在且包含相同核素，直接测量的方法无法得到沉积源项的相关信息。综上，需要建立一种方法，用于核电厂功率运行期间探测器被测管道内同时存在一回路冷却剂源项及管道沉积源项的情况下，评估管道沉积源项对探测器测量结果的影响，以扣除本底并获得一回路冷却剂的真实放射性水平，并可在误报警的情况下快速排查报警原因。
5.现有技术中，国内电厂辐射监测系统监测通道探测器本底值(由管壁内沉积源项产生)的扣除主要在机组停堆阶段执行，对于功率运行期间管道沉积源项本底的评估并没有统一的方法。停堆阶段的本底扣除方法如下：
6.1)确保被测管道内无放射性流体存在；
7.2)记录一段时间内探测器的计数，求得计数的平均值；
8.3)认为在下一个燃料循环周期内，沉积源项对探测器计数的贡献值即为此平均值，在探测器的后端处理设备上写入此值作为探测器的本底值。
9.现有技术中往往存在很多技术缺陷。经过前一个燃料循环停堆前的氧化净化过程，大部分的沉积源项从管道内壁剥落，并被净化系统去除，因此停堆后测量的管道沉积源项本底较低。随着下一个燃料循环机组的功率运行，因机组运行的工况变化的原因(一回路流量变化、温度变化、压力变化、一回路冷却剂ph值变化等)，管道沉积源项会出现缓慢增加的情况，导致停堆时所测的沉积源项对探测器计数贡献的平均值低于真实值。因此，该本底扣除方法无法彻底消除沉积源项对总γ在线监测设备测量的影响。


技术实现要素：

10.本发明要解决的技术问题在于，针对停堆下的沉积源项本底测量不能如实反映下一燃料循环中沉积源项的真实情况，提供一种改进的核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统及方法，用于核电厂放化实验室取样测量结果与探测器测量结果存在较大差异且被测管道内同时存在一回路冷却剂源项及管道沉积源项的情况下，评估管道沉积源项对探测器测量结果的贡献。
11.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估方法，包括
12.s1.测量活化腐蚀产物核素i的活度比εi、管道表面剂量率d、和一回路冷却剂中核素i的活度浓度ci；
13.s2.建立第一模型，根据所述第一模型计算出一回路冷却剂中单位活度核素i的贡献d
c,i
和管道内流体总体积v
pipe
；
14.并根据公式(1)和公式(2)计算得到由沉积中的腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd；
15.dd＝d-d
coolant
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0016][0017]
其中：
[0018]dcoolant
为由一回路冷却剂中的核素贡献的管道表面有效剂量率；
[0019]
s3.建立第二模型，根据所述第二模型计算出活化腐蚀产物单位活度核素i的贡献d
d,i
和管道总内表面积s
pipe
；
[0020]
并根据公式(3)、公式(4)和公式(5)计算得到沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
：
[0021][0022]
[0023][0024]
式中：
[0025]
a为沉积源项的活化腐蚀产物的总活度；
[0026]ai
为沉积源项中活化腐蚀产物核素i的活度；
[0027]
s4.建立第三模型，根据所述第三模型计算出管道总内表面积s
pipe
和沉积源项中单位活度核素i在探测器中的计数率cps
bq,i
；
[0028]
并根据公式(6)计算得到管道沉积源项对探测器总计数率cps：
[0029][0030]
优选地，所述步骤s2中，还包括：
[0031]
s21.建立所述第一模型，根据所述第一模型计算出一回路冷却剂中单位活度核素i的贡献d
c,i
和管道内流体总体积v
pipe
；
[0032]
s22.根据所述公式(1)和公式(2)计算得到由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd，所述由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd单位为msv/h。
[0033]
优选地，所述第一模型为蒙特卡罗模型,且所述步骤s21的计算方法为蒙特卡洛方法；或者，所述第一模型为点核积分模型。
[0034]
优选地，所述步骤s3中，还包括：
[0035]
s31.建立所述第二模型，根据所述第二模型计算出活化腐蚀产物单位活度核素i的贡献d
d,i
和管道总内表面积s
pipe
；；
[0036]
s32.根据公式(3)、公式(4)和公式(5)计算得到沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
，所述沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
单位为bq/cm2。
[0037]
优选地，所述第二模型为蒙特卡罗模型,且所述步骤s31的计算方法为蒙特卡洛方法；或者，所述第二模型为点核积分模型。
[0038]
优选地，所述步骤s4中，还包括：
[0039]
s41.建立所述第三模型，根据所述第三模型计算出管道总内表面积s
pipe
和沉积源项中单位活度核素i在探测器中的计数率cps
bq,i
；
[0040]
s42.根据公式(6)计算得到管道沉积源项对探测器总计数率cps，所述管道沉积源项对探测器总计数率cps单位为c/s。
[0041]
优选地，所述第三模型为蒙特卡罗模型,且所述步骤s41的计算方法为蒙特卡洛方法。
[0042]
还提供一种核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统，包括测量装置、第一建模计算装置、第二建模计算装置和第三建模计算装置，其中：
[0043]
所述测量装置用于测量活化腐蚀产物核素i的活度比εi、管道表面剂量率d、和一回路冷却剂中核素i的活度浓度ci；
[0044]
所述第一建模计算装置用于建立第一模型，根据所述第一模型计算出一回路冷却剂中单位活度核素i的贡献d
c,i
和管道内流体总体积v
pipe
；并根据公式(1)和公式(2)计算得
到由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd；
[0045]dd
＝d-d
coolant
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0046][0047]
其中：
[0048]dcoolant
为由一回路冷却剂中的核素贡献的管道表面有效剂量率；
[0049]
所述第二建模计算装置用于建立第二模型，根据所述第二模型计算出活化腐蚀产物单位活度核素i的贡献d
d,i
和管道总内表面积s
pipe
；并根据公式(3)、公式(4)和公式(5)计算得到沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
：
[0050][0051][0052][0053]
式中：
[0054]
a为沉积源项的活化腐蚀产物的总活度；
[0055]ai
为沉积源项中活化腐蚀产物核素i的活度；
[0056]
所述第三建模计算装置用于建立第三模型，根据所述第三模型计算出管道总内表面积s
pipe
和沉积源项中单位活度核素i在探测器中的计数率cps
bq,i
；
[0057]
并根据公式(6)计算得到管道沉积源项对探测器总计数率cps：
[0058][0059]
优选地，所述第一建模计算装置中，还包括：
[0060]
第一建模模块，用于建立所述第一模型，并根据所述第一模型计算出一回路冷却剂中单位活度核素i的贡献d
c,i
和管道内流体总体积v
pipe
；
[0061]
剂量率贡献计算模块，用于根据所述公式(1)和公式(2)计算得到由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd，所述由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd单位为msv/h。
[0062]
优选地，所述第一模型为蒙特卡罗模型，且所述第一建模模块的计算方法为蒙特卡洛方法；或者，所述第一模型为点核积分模型。
[0063]
优选地，所述第二建模计算装置中，还包括：
[0064]
第二建模模块，用于建立所述第二模型，并根据所述第二模型计算出活化腐蚀产物单位活度核素i的贡献d
d,i
和管道总内表面积s
pipe
；；
[0065]
沉积源项表面活度计算模块，用于根据公式(3)、公式(4)和公式(5)计算得到沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
，所述沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
单位为bq/cm2。
[0066]
优选地，所述第二模型为蒙特卡罗模型，且所述第二建模模块的计算方法为蒙特
卡洛方法；或者，所述第二模型为点核积分模型。
[0067]
优选地，所述第三建模计算装置中，还包括：
[0068]
第三建模模块，用于建立所述第三模型，并根据所述第三模型计算出管道总内表面积s
pipe
和沉积源项中单位活度核素i在探测器中的计数率cps
bq,i
；
[0069]
沉积源项贡献计算模块，用于根据公式(6)计算得到管道沉积源项对探测器总计数率cps，所述管道沉积源项对探测器总计数率cps单位为c/s。
[0070]
优选地，所述第三模型为蒙特卡罗模型,且所述第三建模模块的计算方法为蒙特卡洛方法。
[0071]
优选地，所述测量装置包括
[0072]
沉积能谱测量模块，用于测量所述测量活化腐蚀产物核素i的活度比εi；
[0073]
管道表面剂量率测量模块，用于测量所述管道表面剂量率d；
[0074]
活度浓度测量模块，用于测量所述一回路冷却剂中核素i的活度浓度ci。
[0075]
还提供一种核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估方法，包括
[0076]
s1.测量活化腐蚀产物核素i的活度比εi、管道表面剂量率d、和一回路冷却剂中核素i的活度浓度ci；
[0077]
s2.建立第一模型，根据所述第一模型计算出一回路冷却剂中单位活度核素i的贡献d
c,i
和管道内流体总体积v
pipe
；
[0078]
并根据公式(1)和公式(2)计算得到由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd；
[0079]dd
＝d-d
coolant
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0080][0081]
其中：
[0082]dcoolant
为由一回路冷却剂中的核素贡献的管道表面有效剂量率；
[0083]
s3.建立第二模型，根据所述第二模型计算出活化腐蚀产物单位活度核素i的贡献d
d,i
和管道总内表面积s
pipe
；
[0084]
并根据公式(3)、公式(4)和公式(5)计算得到沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
：
[0085][0086][0087][0088]
式中：
[0089]
a为沉积源项的活化腐蚀产物的总活度；
[0090]ai
为沉积源项中活化腐蚀产物核素i的活度；
[0091]
s4'.建立第三模型，根据所述第三模型计算沉积源项中单位活度核素i在探测器
中的剂量率贡献d
de,i
；
[0092]
并根据公式(7)计算得到管道沉积源项对探测器剂量率的贡献d
de
：
[0093][0094]
实施本发明的有益效果是：本发明的核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统及方法中，通过测量活化腐蚀产物核素i的活度比、管道表面剂量率、一回路冷却剂中核素i的活度浓度，建立第一模型、第二模型、第三模型，并计算管道沉积源项对探测器总计数率cps，实现了对沉积源项本底的评估。
[0095]
本发明提出一套专门针对核电厂功率运行期间工艺管道沉积源项本底的评估方法，弥补目前核电厂沉积本底仅在停堆期间测量的不足。
[0096]
本发明与传统停堆期间进行沉积源项本底测量的方法相比有如下优点：
[0097]
1.本发明使得沉积源项本底评估更具有时效性，与仅在停堆期间测量沉积源项本底的方法相比，能更为准确地反映目前管道沉积源项本底对探测器测量结果的贡献。
[0098]
2.本发明具有操作简单的优势，仅需额外测量现场沉积源项谱型及管道表面剂量率，配合电厂定期执行的一回路放化取样结果即可进行分析。
[0099]
3.本发明具有快速评估的优势，在核电厂探测器测量数据与放射化学取样数据差异较大的情况下，能够快速评估沉积源项对探测器测量结果的贡献。根据评估结果采取更新本底扣除数值或者排除沉积源项影响的方案。
附图说明
[0100]
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0101]
图1是本发明一些实施例中核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统的结构示意图；
[0102]
图2是本发明一些实施例中核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估方法的流程示意图；
[0103]
图3是本发明另一些实施例中核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估方法的流程示意图。
具体实施方式
[0104]
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。
[0105]
本发明核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统及方法中，有诸多缩略语和关键术语，部分缩略语和关键术语定义如下。
[0106]
沉积源项：沉积于核电厂管道或设备内表面的放射性核素构成的辐射源的统称。
[0107]
活化腐蚀产物：核电厂系统管道或设备内的非放射性金属腐蚀或磨蚀产物，经过堆芯被中子活化后生成的放射性核素。
[0108]
表面活度：沉积于管道或设备内表面的辐射源的单位面积活度，单位为贝克每平方厘米(bq/cm2)。
[0109]
本底辐射：被监测对象以外的辐射源对探测器的响应，例如周围辐射场和天然本
底辐射。
[0110]
图1示出了本发明一些实施例中的核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统，用于对核电厂功率运行期间对存在放射性一回路冷却剂的工艺管道的沉积源项本底进行评估。本发明实施例中的核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统包括测量装置10、第一建模计算装置20、第二建模计算装置30和第三建模计算装置40，测量装置10用于测量活化腐蚀产物核素i的活度比εi、管道表面剂量率d、和一回路冷却剂中核素i的活度浓度ci，第一建模计算装置20用于建立第一模型并计算得出由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd，第二建模计算装置30用于建立第二模型并计算得到沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
，第三建模计算装置40用于建立第三模型并计算得到管道沉积源项对探测器总计数率cps。
[0111]
如图1所示，测量装置10用于测量活化腐蚀产物核素i的活度比εi、管道表面剂量率d、和一回路冷却剂中核素i的活度浓度ci。在一些实施例中，测量装置10包括沉积能谱测量模块11、管道表面剂量率测量模块12和活度浓度测量模块13。
[0112]
沉积能谱测量模块11用于测量测量活化腐蚀产物核素i的活度比εi。优选地，沉积能谱测量模块11用于测量探测器所在房间的沉积源项谱型，例如可使用便携式γ仪在管道附近进行测量分析，得到沉积源项的γ能谱。
[0113]
可以理解地，在另一些实施例中，沉积能谱测量模块11用于现场沉积源项谱型的测量，可使用的设备不限于便携式γ谱仪，也可使用γ相机等能获得现场γ能谱的设备。若管道下游存在过滤器等净化设备，也可通过实验室分析其捕集到的物体，得到其中活化腐蚀产物的谱型。或者，部分核电厂在多年的运行过程中积累了不同系统及区域的沉积源项的谱型，在评估时也可直接使用该谱型。
[0114]
管道表面剂量率测量模块12用于测量管道表面剂量率d。优选地，管道表面剂量率测量模块12用于测量管道表面固定位置的剂量率，一般使用便携式剂量率监测装置进行测量。
[0115]
活度浓度测量模块13用于测量一回路冷却剂中核素i的活度浓度ci。
[0116]
第一建模计算装置20用于建立第一模型，根据第一模型计算出一回路冷却剂中单位活度核素i的贡献d
c,i
和管道内流体总体积v
pipe
；并根据公式(1)和公式(2)计算得到由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd；
[0117]dd
＝d-d
coolant
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0118][0119]
其中：
[0120]dcoolant
为由一回路冷却剂中的核素贡献的管道表面有效剂量率。
[0121]
在一些优选实施例中，第一建模计算装置20还包括第一建模模块21和剂量率贡献计算模块22。
[0122]
第一建模模块21用于建立第一模型，并根据第一模型计算出一回路冷却剂中单位活度核素i的贡献d
c,i
和管道内流体总体积v
pipe
。优选地，第一模型为蒙特卡罗模型，且第一建模模块21的计算方法为蒙特卡洛方法；或者，第一模型为点核积分模型。
[0123]
剂量率贡献计算模块22用于根据公式(1)和公式(2)计算得到由沉积中的活化腐
蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd，由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd单位为msv/h。
[0124]
第二建模计算装置30用于建立第二模型，根据第二模型计算出活化腐蚀产物单位活度核素i的贡献d
d,i
和管道总内表面积s
pipe
；并根据公式(3)、公式(4)和公式(5)计算得到沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
：
[0125][0126][0127][0128]
式中：
[0129]
a为沉积源项的活化腐蚀产物的总活度；
[0130]ai
为沉积源项中活化腐蚀产物核素i的活度；
[0131]
在一些优选实施例中，第二建模计算装置30还包括第二建模模块31和沉积源项表面活度计算模块32。
[0132]
第二建模模块31用于建立第二模型，并根据第二模型计算出活化腐蚀产物单位活度核素i的贡献d
d,i
和管道总内表面积s
pipe
。优选地，第二模型为蒙特卡罗模型，且第二建模模块31的计算方法为蒙特卡洛方法；或者，第二模型为点核积分模型。
[0133]
沉积源项表面活度计算模块32用于根据公式(3)、公式(4)和公式(5)计算得到沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
，沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
单位为bq/cm2。可以理解地，沉积源项表面活度计算模块32根据公式(3)、公式(4)和公式(5)计算得到沉积源项表面活度。
[0134]
第三建模计算装置40用于建立第三模型，根据第三模型计算出管道总内表面积s
pipe
和沉积源项中单位活度核素i在探测器中的计数率cps
bq,i
；并根据公式(6)计算得到管道沉积源项对探测器总计数率cps：
[0135][0136]
在一些优选实施例中，第三建模计算装置40还包括第三建模模块41和沉积源项贡献计算模块42。
[0137]
第三建模模块41用于建立第三模型，并根据第三模型计算出管道总内表面积s
pipe
和沉积源项中单位活度核素i在探测器中的计数率cps
bq,i
。优选地，第三模型为蒙特卡罗模型,且第三建模模块41的计算方法为蒙特卡洛方法。
[0138]
沉积源项贡献计算模块42用于根据公式(6)计算得到管道沉积源项对探测器总计数率cps，管道沉积源项对探测器总计数率cps单位为c/s。可以理解地，沉积源项贡献计算模块42根据公式(6)计算沉积源项对探测器测量结果的贡献。
[0139]
可以理解地，在一些实施例中，第一建模模块21、第二建模模块31、第三建模模块
41集成于一个功能模块中，例如，第一建模模块21、第二建模模块31、第三建模模块41集成于一三维模型转录模块中，该三维模型转录模块可根据现场管道及探测器的三维模型(包括不同管壁厚度，探测器精细结构等)生成对应的蒙特卡罗计算软件的输入卡。可以理解地，三维模型转录模块可以为常见的模型转录装置，例如三维模型转录模块为蒙特卡罗模型转录装置，或者，三维模型转录模块为点核积分模型转录装置，或者，三维模型转录模块为其他常见的硬件形式、软件形式或软硬结合形式的模型转录装置，此处不做限制，只要可以实现三维模型转录功能即可。
[0140]
以下结合图1-2对本发明一些实施例中核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估方法的具体步骤进行说明。本发明实施例中核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估方法，用于对核电厂功率运行期间对存在放射性一回路冷却剂的工艺管道的沉积源项本底进行评估。本发明实施例中核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估方法包括步骤s1-s4，步骤s1用于测量活化腐蚀产物核素i的活度比εi、管道表面剂量率d、和一回路冷却剂中核素i的活度浓度ci，步骤s2用于建立第一模型并计算得出由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd，步骤s3用于建立第二模型并计算得到沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
，步骤s4用于建立第三模型并计算得到管道沉积源项对探测器总计数率cps。
[0141]
如图2所示，本发明实施例中核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估方法中的步骤s1-s4如下：
[0142]
s1.测量活化腐蚀产物核素i的活度比εi、管道表面剂量率d、和一回路冷却剂中核素i的活度浓度ci。在一些实施例中，步骤s1包括步骤s11、步骤s12和步骤s13。
[0143]
步骤s11用于测量测量活化腐蚀产物核素i的活度比εi。优选地，步骤s11用于测量探测器所在房间的沉积源项谱型，例如可使用便携式γ仪在管道附近进行测量分析，得到沉积源项的γ能谱。
[0144]
在一些实施例中，步骤s11通过便携式γ谱仪，测量得到总γ在线活度浓度监测设备探测器测量管道内的活化腐蚀产物γ能谱(放射性核素组成及活度占比，如表1所示)。由于管道内一回路冷却剂和沉积源项中均存在活化腐蚀产物核素，此处假设一回路冷却剂中的活化腐蚀产物核素组成及活度占比与管道沉积中的一致。
[0145]
核素活度占比cr-515％mn-541％co-5890％fe-591％co-601％ag-110m1％sb-1241％
[0146]
表1沉积源项γ能谱示例
[0147]
可以理解地，在另一些实施例中，步骤s11用于现场沉积源项谱型的测量，可使用的设备不限于便携式γ谱仪，也可使用γ相机等能获得现场γ能谱的设备。若管道下游存在过滤器等净化设备，也可通过实验室分析其捕集到的物体，得到其中活化腐蚀产物的谱
型。或者，部分核电厂在多年的运行过程中积累了不同系统及区域的沉积源项的谱型，在评估时也可直接使用该谱型。
[0148]
步骤s12用于测量管道表面剂量率d。优选地，步骤s12用于测量管道表面固定位置的剂量率，一般使用便携式剂量率检测装置进行测量。
[0149]
具体地，步骤s12在与步骤s11相同日期内，测量总γ在线活度浓度监测设备探测器所测管道的表面有效剂量率，记为d，单位为msv/h。
[0150]
步骤s13用于测量一回路冷却剂中核素i的活度浓度ci。在一些实施例中，步骤s13获取与步骤s11测量日期相同的一回路冷却剂放射化学取样数据，如表2所示。
[0151][0152]
表2一回路冷却剂放射化学取样数据示例
[0153]
s2.建立第一模型，根据第一模型计算出一回路冷却剂中单位活度核素i的贡献d
c,i
和管道内流体总体积v
pipe
；并根据公式(1)和公式(2)计算得到由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd；
[0154]dd
＝d-d
coolant
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0155][0156]
其中：
[0157]
d——管道表面剂量率，单位为msv/h；
[0158]dd
——由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率，单位为msv/h；
[0159]dcoolant
——由一回路冷却剂中的核素贡献的管道表面有效剂量率，单位为msv/h；
[0160]ci
——一回路冷却剂中的核素i的活度浓度，单位为bq/cm3；
[0161]dc,i
——一回路冷却剂中单位活度核素i的贡献，单位为msv/h/bq；
[0162]vpipe
——管道内流体总体积，单位为cm3。
[0163]
在一些优选实施例中，步骤s2中，还包括步骤s21和步骤s22：
[0164]
s21.建立第一模型，根据第一模型计算出一回路冷却剂中单位活度核素i的贡献d
c,i
和管道内流体总体积v
pipe
。优选地，第一模型为蒙特卡罗模型,且步骤s21的计算方法为
蒙特卡洛方法；或者，第一模型为点核积分模型。可以理解地，一回路冷却剂及沉积层中不同核素对管道表面剂量率的贡献除了可使用蒙特卡罗方法进行模拟，还可以采取点核积分等确定论方法进行模拟。
[0165]
具体地，步骤s21中，按照总γ在线活度浓度监测设备及所测管道布置情况，建立第一模型，使用蒙特卡罗方法计算一回路冷却剂中单位活度核素i的剂量贡献d
c,i
，模型中剂量点的位置应与步骤s12的测量位点一致，单位为msv/h/bq。优选地，步骤s21根据第一模型，分别将对一回路冷却剂及沉积层设置为源，计算一回路冷却剂和沉积源项中的核素对管道表面剂量率的贡献。可以理解地，步骤s21还根据第一模型，计算沉积源项中的核素对探测器计数的贡献。
[0166]
s22.根据公式(1)和公式(2)计算得到由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd，由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd单位为msv/h。
[0167]
s3.建立第二模型，根据第二模型计算出活化腐蚀产物单位活度核素i的贡献d
d,i
和管道总内表面积s
pipe
；
[0168]
并根据公式(3)、公式(4)和公式(5)计算得到沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
：
[0169][0170][0171][0172]
式中：
[0173]
a——沉积源项的活化腐蚀产物的总活度，单位为bq；
[0174]ai
——沉积源项中活化腐蚀产物核素i的活度，单位为bq；
[0175]as,i
——计算表面上活化腐蚀产物核素i的活度，单位为bq/cm2；
[0176]dd
——由沉积中的活化活化腐蚀产物贡献的ren管道表面有效剂量率，单位为msv/h；
[0177]
εi——活化腐蚀产物核素i的活度比，见表一，无量纲；
[0178]dd,i
——活化腐蚀产物单位活度核素i的贡献，单位为msv/h/bq；
[0179]spipe
——管道总内表面积，单位为cm2。
[0180]
在一些优选实施例中，步骤s3还包括步骤s31和步骤s32：
[0181]
s31.建立第二模型，根据第二模型计算出活化腐蚀产物单位活度核素i的贡献d
d,i
和管道总内表面积s
pipe
。优选地，第二模型为蒙特卡罗模型，且步骤s31的计算方法为蒙特卡洛方法；或者，第二模型为点核积分模型。
[0182]
具体地，步骤s31按照总γ在线活度浓度监测设备及所测管道实际布置，建立第二模型，使用蒙特卡罗方法计算管壁沉积中单位活度核素i的剂量贡献d
d,i
，模型中剂量点的位置应与步骤s12的测量位点一致，单位为msv/h/bq。沉积层为面源，为简化建模及源项定
义，可以将其考虑为及其薄的一层体源。
[0183]
s32.根据公式(3)、公式(4)和公式(5)计算得到沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
，沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
单位为bq/cm2。可以理解地，步骤s32根据公式(3)、公式(4)和公式(5)计算得到沉积源项表面活度。
[0184]
s4.建立第三模型，根据第三模型计算出管道总内表面积s
pipe
和沉积源项中单位活度核素i在探测器中的计数率cps
bq,i
；
[0185]
并根据公式(6)计算得到管道沉积源项对探测器总计数率cps：
[0186][0187]
式中：
[0188]
cps——管道沉积源项对探测器总计数率，单位为c/s；
[0189]as,i
——计算表面上活化腐蚀产物核素i的表面活度，单位为bq/cm2；
[0190]
cps
bq,i
——沉积源项中单位活度核素i在探测器中的计数率，单位为c/s/bq；
[0191]spipe
——管道总内表面积，单位为cm2。
[0192]
在一些优选实施例中，步骤s4还包括步骤s41和步骤s42：
[0193]
s41.建立第三模型，根据第三模型计算出管道总内表面积s
pipe
和沉积源项中单位活度核素i在探测器中的计数率cps
bq,i
。优选地，第三模型为蒙特卡罗模型,且步骤s41的计算方法为蒙特卡洛方法。
[0194]
具体地，步骤s41根据实际探测器的结构铅屏蔽，准直器、探测器晶体，探测器外壳等结构建立蒙特卡罗模型，计算管壁沉积源项中单位活度核素i的计数贡献cps
bq,i
，单位为c/s/bq。
[0195]
s42.根据公式(6)计算得到管道沉积源项对探测器总计数率cps，管道沉积源项对探测器总计数率cps单位为c/s。
[0196]
在本发明另一实施例中，若步骤s1中总γ在线监测设备测量的是吸收剂量率(gy/h)，可将步骤s4修改为计算管壁沉积中单位活度核素i在探测器中的的剂量率贡献d
de,i
，公式(6)修改为公式(7)。如图3所示，本发明另一实施例中的核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估方法包括如下步骤s1、s2、s3、s4'。
[0197]
s1.测量活化腐蚀产物核素i的活度比εi、管道表面剂量率d、和一回路冷却剂中核素i的活度浓度ci；
[0198]
s2.建立第一模型，根据第一模型计算出一回路冷却剂中单位活度核素i的贡献d
c,i
和管道内流体总体积v
pipe
；
[0199]
并根据公式(1)和公式(2)计算得到由沉积中的活化腐蚀产物贡献的管道表面有效剂量率dd；
[0200]dd
＝d-d
coolant
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0201][0202]
其中：
[0203]dcoolant
为由一回路冷却剂中的核素贡献的管道表面有效剂量率；
[0204]
s3.建立第二模型，根据第二模型计算出活化腐蚀产物单位活度核素i的贡献d
d,i
和管道总内表面积s
pipe
；
[0205]
并根据公式(3)、公式(4)和公式(5)计算得到沉积源项中活化腐蚀产物核素i的表面活度a
s,i
：
[0206][0207][0208][0209]
式中：
[0210]
a为沉积源项的活化腐蚀产物的总活度；
[0211]ai
为沉积源项中活化腐蚀产物核素i的活度；
[0212]
s4'.建立第三模型，根据所述第三模型计算沉积源项中单位活度核素i在探测器中的剂量率贡献d
de,i
；
[0213]
并根据公式(7)计算得到管道沉积源项对探测器剂量率的贡献d
de
：
[0214][0215]
式中：
[0216]dde
——管道沉积源项对探测器剂量率的贡献，单位为gy/h；
[0217]dde,i
——沉积源项中1bq核素i对探测器剂量率的贡献，单位为gy/h/bq；
[0218]as,i
——计算表面上活化腐蚀产物核素i的表面活度，单位为bq/cm2；
[0219]spipe
——管道总内表面积，单位为cm2。
[0220]
本发明另一实施例中的核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估方法中，其他部分与前述实施例一致，此处不做赘述。
[0221]
本发明一些实施例中的核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统及方法提供了核电厂功率运行期间一回路冷却剂管道沉积源项本底评估系统的设计方案。本发明一些实施例中的核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统及方法建立核电厂功率运行期间一回路冷却剂管道沉积源项本底评估方法体系，通过沉积谱型测量、管道表面剂量率测量、一回路冷却剂放化取样测量，采用蒙特卡罗方法计算一回路冷却剂及沉积层中不同核素对管道表面剂量率的贡献以及沉积层中不同核素对探测器计数率的贡献，得到沉积源项表面活度计算以及最后得到沉积源项对探测器测量结果的影响。
[0222]
本发明一些实施例中的核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统及方法采用蒙特卡罗方法计算一回路冷却剂及沉积层中不同核素对管道表面剂量率的贡献以及沉积层中不同核素对探测器计数率的贡献，得到不同核素的活度与管道表面剂量率及探测器计数率的转换系数。
[0223]
本发明一些实施例中的核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统及方法通过沉积谱型，管道表面剂量率，以及不同核素的活度与管道表面剂量率及探测器计数率的转换系数，计算得到沉积活化腐蚀产物表面活度。
[0224]
另外，针对核电厂及其他核设施中存在放射性液体的管道的沉积源项本底评估的设计方案均在本发明实施例中核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统及方法的保护范围内。本发明实施例中核电厂功率运行工况下管道沉积源项本底评估系统及方法的技术方案更贴近于核电厂现场实际情况。
[0225]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。