CN103424763B - 一种含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及核辐射探测技术领域，提供一种含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置，包括测量管段和测量用探测器，所述测量管段中心部位开孔，所述探测器的外壳和光导的外壳之间设有绝缘垫并使用不锈钢螺钉紧固连接，所述光导外壳前端面设有测量窗，光导外壳前端伸入测量管段中心部位的开孔，所述探测器内部依次连接有塑料闪烁体、玻璃光导、光电倍增管、前置放大器，前置放大器的输出端接测量电缆。本发明解决了含易燃易爆气体的放射性气体活度在线测量难题，提高了在线连续监测气体活度设备测量精度，同时具有轻量化的设计特点，其测量精度高、防爆等级高、耐压高、泄漏率低、响应时间快、造价低、便于维护。
Description
技术领域
本发明涉及核辐射探测技术领域，具体涉及一种含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置，用于核电站或其他具有放射性废气活度监测的领域，特别是含有易燃易爆气体监测的场合。
背景技术
对于放射性活度测量，通常使用的探测器有半导体探测器、闪烁体探测器、气体探测器等。通过测量表征放射性活度的特征粒子，计算出待测样品的实际活度。由于样品的物理及化学特性的限制，需要针对其选用不同的测量方法。核电站废气管理系统含氢废气子系统负责将核电站日常运行过程中产生的放射性气体进行集中管理和排放，是整个核电站放射性气体排放的一个主要来源。如果采用常规的探测器对放射性气体进行直接测量，探测器工作高压可能会造成含氢气体燃烧或爆炸。同时由于管道内主要的放射性物质为Kr-85，其γ跃迁分支比为0.43%。如果采用管道外γ探测器对管道内放射性物质产生的γ射线强度进行测量，则会引入较大的测量误差。
目前国内对二代核电站废气管理系统放射性活度测量均采用离线取样方式进行实验室测量。该方法时效性差、操作复杂、具有一定的放射性气体泄漏危险。我国三代核电站（AP1000）采用先进的活性炭滞留床的废气处理方式，对废气处理系统提出监测要求，取消离线取样测量方式。需要连续测量从气态放射性废物系统到电厂烟囱这一过程中释放的放射性物质浓度，测量应在排放物到达烟囱之前或被其它气流稀释之前完成。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置，该装置解决了含易燃易爆气体的放射性气体活度在线测量难题，提高了在线连续监测气体活度设备测量精度，同时具有轻量化的设计特点，其测量精度高、防爆等级高、耐压高、泄漏率低、响应时间快、造价低、便于维护。
本发明的目的是通过如下技术措施来实现的：一种含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置，包括测量管段和测量用探测器，所述测量管段中心部位开孔，所述探测器的外壳和光导的外壳之间设有绝缘垫并使用不锈钢螺钉紧固连接，所述光导外壳前端面设有测量窗，光导外壳前端伸入测量管段中心部位的开孔，所述探测器内部依次连接有塑料闪烁体、玻璃光导、光电倍增管、前置放大器，前置放大器的输出端接测量电缆。
在上述技术方案中，对测量窗外沿进行2mm×45°倒角处理，降低因加工误差带来的探测效率偏差。所述测量窗为绝对探测效率调节孔。根据探测范围需要将孔径加工为φ2mm~φ50mm的圆形通孔，即可实现探测下限在1.0×101Bq/m3~1.0×107Bq/m3之间调节。
在上述技术方案中，所述塑料闪烁体为高浓度薄型对联三苯塑料闪烁体，规格为φ50mm×0.5mm。
在上述技术方案中，所述光导为透光率≥80%的钢化玻璃，规格为φ60mm×30mm。
在上述技术方案中，所述塑料闪烁体和光导之间使用折射率在1.4~1.8之间的光学胶进行粘贴，使用厚度≤5μm的铝箔将塑料闪烁体和光导进行包裹，并在接触面上使用光学胶进行粘贴。
在上述技术方案中，在探测器内还设有用于对探测器进行校准的发光二极管。使用的发光二极管光谱应与光电倍增管响应光谱进行匹配，蓝光LED对绝大多数光电倍增管具有良好的匹配性能。
本发明采用薄型高浓度对联三苯塑料闪烁体对核电站废气管理系统放射性气体进行测量，实现了核电站或其他核设施放射性气体在线连续监测，及时准确的评估核电站废气排放总活度及瞬时比活度。该探测器具有高的β探测效率、高的β/γ比。该探测器可有效降低环境γ辐射本底对测量结果的干扰，在环境γ本底≤10μGy/h时，无需进行额外环境屏蔽即可正常工作。同时创新的管道密封和闪烁光传导方案，将电子学器件与管道气体隔离，泄漏率低于10-7Pa m3/s，防爆等级可达到Ex d II CT6，耐压（气压）≥1.2MPa，有效的解决了易燃易爆气体泄漏及防止爆炸等问题。通过调整不锈钢测量窗的大小即可实现探测下限的调整，探测下限调整范围为1.0×101Bq/m3~ 1.0×107Bq/m3之间调节，测量范围可跨越7个数量级。
附图说明
图1是本发明含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置的结构示意图。
图2是本发明含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置的截面图。
图3是图2中A处的放大图。
其中：1. 安装法兰、2. 测量管段、3. 绝缘垫、4. 探测器外壳、5. 光导、6. 光电倍增管、7. 前置放大器、8. 塑料闪烁体、9. 密封橡胶垫、10. 测量窗、11. 发光二极管、12. 测量电缆、13.光导外壳。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本实施例提供一种含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置，该装置由下列步骤加工而成：
（1）加工圆柱形玻璃光导5，光导5采用透光率≥80%的钢化玻璃，规格为φ60mm×30mm，其端面抛光，侧面打磨成毛玻璃；
（2）光导5圆柱面均匀涂厚度≤100μm的EG516反光油漆；
（3）切割合适尺寸的塑料闪烁体8，塑料闪烁体8为高浓度薄型对联三苯塑料闪烁体，规格为φ50mm×0.5mm，对放射性气体发射的电子探测效率≥90%；
（4）使用无腐蚀性的折射率在1.4~1.8之间的光学胶将塑料闪烁体8粘贴在玻璃光导5的一个端面上；
（5）使用厚度≤5μm的铝箔将塑料闪烁体8和光导5进行包裹，露出未粘贴闪烁体的端面，并在接触面上使用光学胶进行粘贴，防止漏光；
（6）将光导5安装在探测器前端即光导外壳13内，使用硅橡胶密封垫9进行紧固密封，缝隙位置涂抹密封胶；所述光导外壳13前端面开有测量窗10；
（7）使用光学硅油将光电倍增管6和光导5进行耦合，同时将前置放大器7和由555计时器驱动的发光二极管11一起安装进探测器外壳4中，实现闪烁光的光电转换和放大。在进行定期试验时，打开驱动器电源，发光二极管11就会发出一定频率的脉冲光，通过观察监测仪指示值即可判断监测装置状态是否正常。将绝缘垫3安装在探测器外壳和光导外壳13之间，使用不锈钢螺钉紧固，组合成一个整体；
（8）按照如图1所示的结构，加工一段测量管段2，要求采用不锈钢材质加工，内壁抛光。将探测器安装在这个测量管段2中，使用不锈钢螺钉进行紧固。
Claims (6)
1.一种含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置，包括测量管段和测量用探测器，其特征是：所述测量管段中心部位开孔，所述探测器的外壳和玻璃光导的外壳之间设有绝缘垫并使用不锈钢螺钉紧固连接，所述玻璃光导外壳前端面设有测量窗，玻璃光导外壳前端伸入测量管段中心部位的开孔，所述探测器内部依次连接有塑料闪烁体、玻璃光导、光电倍增管、前置放大器，前置放大器的输出端接测量电缆。
2.根据权利要求1所述的含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置，其特征是：所述塑料闪烁体为高浓度薄型对联三苯塑料闪烁体，规格为φ50mm×0.5mm。
3.根据权利要求1所述的含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置，其特征是：所述玻璃光导为透光率≥80%的钢化玻璃，规格为φ60mm×30mm。
4.根据权利要求1所述的含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置，其特征是：所述塑料闪烁体和玻璃光导之间使用折射率在1.4~1.8之间的光学胶进行粘贴，使用厚度≤5μm的铝箔将塑料闪烁体和玻璃光导进行包裹，并在接触面上使用光学胶进行粘贴。
5.根据权利要求1所述的含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置，其特征是：在探测器内还设有用于对探测器进行校准的由555计时器驱动的发光二极管。
6.根据权利要求1所述的含易燃易爆气体的管道的放射性气体活度监测装置，其特征是：对测量窗外沿进行2mm×45°倒角处理。
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