CN105203717B - 惰性气体监测仪现场校准装置及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的惰性气体监测仪现场校准装置，其特征在于：包括通过管线依次连通的贮气瓶、阀门A、压力表A减压阀、质量流量计温度计、压力表B、被校仪器、气流扰动泵、阀门G、抽真空泵，压力表B至温度计之间的管线为管线A，阀门G至气流扰动泵之间的管线为管线B，管线A与管线B通过连通管连通，压力表B至被校仪器之间的管线为管线C，管线C连接有导通外部管线，导通外部管线上安装有阀门C。便于携带，能准确测定探测器内放射性气体的活度浓度，校准气体在校准系统内能分布均匀。

Description

惰性气体监测仪现场校准装置及其应用方法

技术领域

本发明涉及放射性惰性气体的检测技术，具体涉及到了惰性气体监测仪现场校准装置及其应用方法，属于核技术应用、电离辐射计量领域。

背景技术

反应堆运营运行过程中均会释放出放射性惰性气体，这些惰性气体的排放量是其安全运行监测的重要参数，能准确反应核设施的运行状况。同时，放射性惰性气体排放到空气中会造成环境污染并给人员带来辐射危害，如果产生的放射性惰性气体不能有效监测与处理，会对人员带来极大伤害。因此，反应堆废气排放前，均需经惰性气体监测仪测量。惰性气体监测仪根据测量范围不同，采用不同的测量原理，分为惰性气体β监测仪及惰性气体γ监测仪两种。其中放射性惰性气体β监测仪主要应用于低量程段的测量，应用范围最为广泛。

根据《中华人民共和国计量法》要求，放射性惰性气体β监测仪与反应堆安全及公众安全有密切关系，属于强制检定范畴，必须进行周期检定（或校准）。然而，由于国内目前还没有建立相应的标准，该类监测仪检定/校准工作还未开展，其监测结果的准确性不能得到保障。同时，该类仪器一般为工艺系统的组成部分，难以拆卸，只能进行现场校准。

放射性惰性气体β监测仪的现场校准，主要存在以下问题：

（1）放射性气体携带及贮存问题。放射性气体危害较大，若在携带过程中，出现泄漏，容易造成工作人员的额外照射，并对环境带来影响。放射性气体价格昂贵，若贮存容器密封性能不够，容易造成放射性气体的损失。现场校准装置需要小型化，可适应不同设备安装环境的使用。

（2）注入探测器内放射性气体的活度浓度确定。探测器灵敏体积内放射性气体活度浓度，与注入系统的气体总活度、注入方式、系统总体积、温度、压力等又密切关系。只有确定灵敏体积内气体活度浓度，才能得到系统的校准因子。

（3）需要保证校准气体在校准系统内的分布均匀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种惰性气体监测仪现场校准装置及其应用方法，便于携带，能准确测定探测器内放射性气体的活度浓度，校准气体在校准系统内能分布均匀。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

惰性气体监测仪现场校准装置，其特征在于：包括通过管线依次连通的贮气瓶、阀门A、压力表A减压阀、质量流量计温度计、压力表B、被校仪器、气流扰动泵、阀门G、抽真空泵，压力表B至温度计之间的管线为管线A，阀门G至气流扰动泵之间的管线为管线B，管线A与管线B通过连通管连通，压力表B至被校仪器之间的管线为管线C，管线C连接有导通外部管线，导通外部管线上安装有阀门C。

上述装置中，可以采用钢制的贮气瓶来贮存放射性气体，保证了放射性气体贮存及转移的安全，此时可以达到本发明的第一个目的，即便于携带和转运。在实际操作中，放射性气体转移至贮气瓶前，可采用内充气正比计数器测定活度浓度。在放射性气体充入管道系统前，该装置采用抽真空泵对系统抽真空，使得本系统中的管道全部清空成为真空环境；校准过程中，采用气流扰动泵使气体在管道系统内循环，从而可保证放射性气体的均匀性。同时，系统的真空保持度好，可防止放射性气体的泄漏，保证了校准结果的准确性，防止放射性气体对校准人员造成伤害。

放射性惰性气体采用钢瓶贮气瓶，体积为一般为6L，贮气瓶最大承受压力20Mpa。贮气瓶固定在现场校准装置的移动平台上，可自由移动，方便现场操作。贮气瓶配置压力表、减压阀，用于对贮气瓶内气体控制及压力监测。

贮气瓶出口处安装有质量流量计，监测进入系统的放射性气体量，从而决定系统内放射性气体的活度浓度。系统配置抽真空泵，用于对系统抽真空。系统配置气流扰动泵，在注入放射性气体后，使气体在系统内循环，混合均匀。管道系统内安装温度计、压力计，监测系统内气体温度及压力，用于校准过程中放射性气体活度浓度的修正计算。

优选的，为了控制管线C的气流，所述管线C上安装有阀门D，导通外部管线连接在阀门D与压力表B之间的管线D上，管线D为管线C的一部分。

优选的，为了控制管线A的气流，管线A上安装有阀门B，阀门B至压力表B之间的管线为管线E，管线E与连通管连通。

优选的，为了控制管线B的气流，管线B上安装有阀门F，阀门F与阀门G之间的管线为管线F，管线F与连通管连通。

优选的，为了控制气流扰动泵的气流，被校仪器与气流扰动泵之间的管线上安装有阀门E。

优选的，抽真空泵为涡旋泵或旋片真空泵或水环式真空泵，还可以采用其他带有抽真空功能的装置。

优选的，气流扰动泵为隔膜泵或蠕动泵或柱塞泵或活塞泵或扰性叶轮泵，还可以采用其他带有气流扰动功能的装置。

基于所述惰性气体监测仪现场校准装置的应用方法，包括以下步骤：

A、抽真空步骤：关闭阀门C和阀门A，打开阀门G、气流扰动泵，开启抽真空泵对系统抽真空；一般的，要求系统抽真空环境为真空压力小于-0.08MPa。

B、放射性气体进入步骤：关闭阀门G，关闭抽真空泵，设置质量流量计的流速和累积流量，打开阀门A，然后缓慢打开减压阀，最后打开质量流量计，放射性气体从贮气瓶中进入系统管线内，到达质量流量计设定数据后，自动停止；

C、停止放射性气体进入步骤：依次关闭减压阀、阀门A；

D、放射性气体混合步骤：开启气流扰动泵，使系统内气体混合均匀，等被校仪器、温度计、压力表B的读数稳定后，记录数据并关闭气流扰动泵；

E、校准因子计算步骤：根据质量流量计的流量、系统管道的体积、温度计的温度、压力表B的压力，可得到系统内放射性气体活度浓度，然后根据被校仪器的读数和系统内放射性气体活度浓度，计算得到仪器的校准因子。

还包括放射性气体排放操作，其操作过程如下：

P1、依次打开气流扰动泵、阀门G、抽真空泵，使系统内放射性气体排入到废气处理系统。

P2、关闭阀门G，打开阀门C，使空气进入系统内，系统内气体达到大气压后，关闭阀门C。

P3、重复步骤P1～P2多次，降低系统内的放射性气体残留。

本发明的效果在于：本装置可实现放射性气体的贮存与携带，降低了放射性气体的泄漏风险，为人员及场所安全提供了保障。本装置配备有涡旋泵，可对系统及被检仪器抽真空。系统真空压力在1分钟内可达到-0.09MPa，保持时间大于1小时。系统内放射性气体浓度可根据质量流量计数据、系统回路体积、压力、温度等精确确定。放射性气体活度浓度范围可达到6.54×10¹ Bq·L^-1～7.25×10⁵ Bq·L^-1。

附图说明

图1为本发明的管线布置图。

图中的附图标记分别表示为：1、贮气瓶；2、阀门A；3、压力表A；4、减压阀；5、质量流量计；6、温度计；7、阀门B；8、压力表B；9、阀门C；10、阀门D；11、被校仪器；12、阀门E；13、隔膜泵；14、阀门F；15、阀门G；16、涡旋泵。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示。

惰性气体监测仪现场校准装置，其特征在于：包括通过管线依次连通的贮气瓶1、阀门A2、压力表A3减压阀4、质量流量计5温度计6、压力表B8、被校仪器11、气流扰动泵、阀门G15、抽真空泵，压力表B8至温度计6之间的管线为管线A，阀门G15至气流扰动泵之间的管线为管线B，管线A与管线B通过连通管连通，压力表B8至被校仪器11之间的管线为管线C，管线C连接有导通外部管线，导通外部管线上安装有阀门C9。

上述装置中，可以采用钢制的贮气瓶1来贮存放射性气体，保证了放射性气体贮存及转移的安全，此时可以达到本发明的第一个目的，即便于携带和转运。在实际操作中，放射性气体转移至贮气瓶1前，可采用内充气正比计数器测定活度浓度。在放射性气体充入管道系统前，该装置采用抽真空泵对系统抽真空，使得本系统中的管道全部清空成为真空环境；校准过程中，采用气流扰动泵使气体在管道系统内循环，从而可保证放射性气体的均匀性。同时，系统的真空保持度好，可防止放射性气体的泄漏，保证了校准结果的准确性，防止放射性气体对校准人员造成伤害。

其操作方法包括以下步骤：

A、抽真空步骤：关闭阀门C9和阀门A2，打开阀门G15、气流扰动泵，开启抽真空泵对系统抽真空；一般的，要求系统抽真空环境为真空压力小于-0.08MPa。

B、放射性气体进入步骤：关闭阀门G15，关闭抽真空泵，设置质量流量计5的流速和累积流量，打开阀门A2，然后缓慢打开减压阀，最后打开质量流量计，放射性气体从贮气瓶1中进入系统管线内，到达质量流量计设定数据后，自动停止；

C、停止放射性气体进入步骤：依次关闭减压阀、阀门A；

D、放射性气体混合步骤：开启气流扰动泵，使系统内气体混合均匀，等被校仪器11、温度计、压力表B的读数稳定后，记录数据并关闭气流扰动泵；

E、校准因子计算步骤：根据质量流量计5的流量、系统管道的体积、温度计的温度、压力表B的压力，可得到系统内放射性气体活度浓度，然后根据被校仪器11的读数和系统内放射性气体活度浓度，计算得到仪器的校准因子。

放射性惰性气体采用钢瓶贮气瓶1，体积为6L，贮气瓶1最大承受压力20Mpa。贮气瓶1固定在现场校准装置的移动平台上，可自由移动，方便现场操作。贮气瓶1配置压力表、减压阀，用于对贮气瓶1内气体控制及压力监测。

贮气瓶1出口处安装有质量流量计，监测进入系统的放射性气体量，从而决定系统内放射性气体的活度浓度。系统配置抽真空泵，用于对系统抽真空。系统配置气流扰动泵，在注入放射性气体后，使气体在系统内循环，混合均匀。管道系统内安装温度计、压力计，监测系统内气体温度及压力，用于校准过程中放射性气体活度浓度的修正计算。

实施例2：

在实施例1的基础上，

优选的，为了控制管线C的气流，所述管线C上安装有阀门D10，导通外部管线连接在阀门D10与压力表B8之间的管线D上，管线D为管线C的一部分。

实施例3：

在实施例1或实施例2的基础上，

优选的，为了控制管线A的气流，管线A上安装有阀门B7，阀门B7至压力表B8之间的管线为管线E，管线E与连通管连通。

实施例4：

在实施例1或实施例2或实施例3的基础上，

优选的，为了控制管线B的气流，管线B上安装有阀门F14，阀门F14与阀门G15之间的管线为管线F，管线F与连通管连通。

实施例5：

在实施例1或实施例2或实施例3或实施例4的基础上，

优选的，为了控制气流扰动泵的气流，被校仪器11与气流扰动泵之间的管线上安装有阀门E12。

实施例6：

在实施例1或实施例2或实施例3或实施例4或实施例5的基础上，

优选的，抽真空泵为涡旋泵16或旋片真空泵或水环式真空泵，还可以采用其他带有抽真空功能的装置。

实施例7：

在上述实施例的基础上，

优选的，气流扰动泵为隔膜泵13或蠕动泵或柱塞泵或活塞泵或扰性叶轮泵，还可以采用其他带有气流扰动功能的装置。

实施例8：

在上述实施例的基础上，

基于所述惰性气体监测仪现场校准装置的应用方法，包括以下步骤：

A、抽真空步骤：关闭阀门C9和阀门A2，打开阀门G15、气流扰动泵，开启抽真空泵对系统抽真空；一般的，要求系统抽真空环境为真空压力小于-0.08MPa。

B、放射性气体进入步骤：关闭阀门G15，关闭抽真空泵，设置质量流量计5的流速和累积流量，打开阀门A2，然后缓慢打开减压阀，最后打开质量流量计，放射性气体从贮气瓶1中进入系统管线内，到达质量流量计设定数据后，自动停止；

C、停止放射性气体进入步骤：依次关闭减压阀、阀门A；

D、放射性气体混合步骤：开启气流扰动泵，使系统内气体混合均匀，等被校仪器11、温度计、压力表B的读数稳定后，记录数据并关闭气流扰动泵；

E、校准因子计算步骤：根据质量流量计5的流量、系统管道的体积、温度计的温度、压力表B的压力，可得到系统内放射性气体活度浓度，然后根据被校仪器11的读数和系统内放射性气体活度浓度，计算得到仪器的校准因子。

进一步的，本实施例还可以包括放射性气体排放操作，其操作过程如下：

P1、依次打开气流扰动泵、阀门G、抽真空泵，使系统内放射性气体排入到废气处理系统。

P2、关闭阀门G，打开阀门C，使空气进入系统内，系统内气体达到大气压后，关闭阀门C。

P3、重复步骤P1～P2多次，降低系统内的放射性气体残留。

解决了放射性惰性气体β监测仪现场校准过程中的校准装置的移动性问题，以及放射性气体的贮存和携带等困扰现场校准的问题，实现了放射性惰性气体β监测仪的量值溯源。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.惰性气体监测仪现场校准装置，其特征在于：包括通过管线依次连通的贮气瓶（1）、阀门A（2）、压力表A（3）减压阀（4）、质量流量计（5）温度计（6）、压力表B（8）、被校仪器（11）、气流扰动泵、阀门G（15）、抽真空泵，压力表B（8）至温度计（6）之间的管线为管线A，阀门G（15）至气流扰动泵之间的管线为管线B，管线A与管线B通过连通管连通，压力表B（8）至被校仪器（11）之间的管线为管线C，管线C连接有导通外部管线，导通外部管线上安装有阀门C（9）。

2.根据权利要求1所述的惰性气体监测仪现场校准装置，其特征在于：所述管线C上安装有阀门D（10），导通外部管线连接在阀门D（10）与压力表B（8）之间的管线D上，管线D为管线C的一部分。

3.根据权利要求1所述的惰性气体监测仪现场校准装置，其特征在于：管线A上安装有阀门B（7），阀门B（7）至压力表B（8）之间的管线为管线E，管线E与连通管连通。

4.根据权利要求1所述的惰性气体监测仪现场校准装置，其特征在于：管线B上安装有阀门F（14），阀门F（14）与阀门G（15）之间的管线为管线F，管线F与连通管连通。

5.根据权利要求1所述的惰性气体监测仪现场校准装置，其特征在于：被校仪器（11）与气流扰动泵之间的管线上安装有阀门E（12）。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的惰性气体监测仪现场校准装置，其特征在于：抽真空泵为涡旋泵（16）或旋片真空泵或水环式真空泵。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的惰性气体监测仪现场校准装置，其特征在于：气流扰动泵为隔膜泵（13）或蠕动泵或柱塞泵或活塞泵或扰性叶轮泵。

8.基于权利要求1-7中任意一项所述惰性气体监测仪现场校准装置的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、抽真空步骤：关闭阀门C（9）和阀门A（2），打开阀门G（15）、气流扰动泵，开启抽真空泵对系统抽真空；

B、放射性气体进入步骤：关闭阀门G（15），关闭抽真空泵，设置质量流量计（5）的流速和累积流量，打开阀门A（2），然后缓慢打开减压阀，最后打开质量流量计，放射性气体从贮气瓶（1）中进入系统管线内，到达质量流量计设定数据后，自动停止；

C、停止放射性气体进入步骤：依次关闭减压阀、阀门A；

D、放射性气体混合步骤：开启气流扰动泵，使系统内气体混合均匀，等被校仪器（11）、温度计、压力表B的读数稳定后，记录数据并关闭气流扰动泵；

E、校准因子计算步骤：根据质量流量计（5）的流量、系统管道的体积、温度计的温度、压力表B的压力，可得到系统内放射性气体活度浓度，然后根据被校仪器（11）的读数和系统内放射性气体活度浓度，计算得到仪器的校准因子。

9.根据权利要求8所述的应用方法，其特征在于：还包括放射性气体排放操作，其操作过程如下：

P1、依次打开气流扰动泵、阀门G、抽真空泵，使系统内放射性气体排入到废气处理系统；

P2、关闭阀门G，打开阀门C，使空气进入系统内，系统内气体达到大气压后，关闭阀门C；

P3、重复步骤P1～P2多次，降低系统内的放射性气体残留。