CN105300746B - 一种核电站反应堆安全壳大气取样装置及方法 - Google Patents
一种核电站反应堆安全壳大气取样装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种核电站反应堆安全壳大气取样装置及方法，该装置在通过采用核电站反应堆安全壳大气取样方法进行取样时，在正常运行和事故工况下采取不同的取样方式能够定量取样，而且本发明结构简单、取样动力可靠，使用安全可靠、取样量稳定适当、带有保持样本温度的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种核电站反应堆安全壳大气取样装置及方法。
背景技术
核电站运行,特别是发生事故时,需要对反应堆安全壳大气进行取样，用以分析大气样品的氢气浓度、放射性活度等信息，然后根据分析结果，判断工艺系统及设备工作的正常性，若出现异常，则确定合理的处理方法。由于取样对象是可能带有放射性的气体，存在高度危险性，为避免对人员和环境造成影响，样品的取样量必须小并且准确。
目前，根据国家核安全局对核电站正常运行和事故工况下安全壳内大气成分监测的要求，对监测系统提出了更高的可靠性要求。
现有的核电站安全壳大气取样监测是通过两条并联管线与安全壳联通，每条管线上配备一个电动风机，提供安全壳大气循环动力。在循环管线上引出取样分支，对样本进行取样。现有取样装置单次取样量较大，为后续多余样本处理增加成本。
而且现有的取样装置不管是正常运行和事故工况下，取样方式没有区别。事故工况下，安全壳大气的放射性活度更高，因此为减少对样本分析人员的伤害，可对取样方式进行优化；在严重事故工况下，电动风机的可靠性会大大降低，不能保证取样的可靠性，因此取样的动力方式也可进行改进。
另一方面安全壳大气在正常运行和事故工况下，其温度均高于取样系统所处房间的温度，但现有取样系统未对取样管线进行保温伴热等处理措施。
因此，设计一种结构简单、使用安全可靠、取样量稳定适当、带有保持样本温度的安全壳大气样本取样方法十分必要。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供了一种系统结构简单、使用安全可靠、取样量稳定适当、成本低廉的安全壳大气样品取样装置和方法。
一种核电站反应堆安全壳大气取样装置，包括反应堆安全壳1、循环管线3、循环管线切断阀2、循环管线切换阀7、未稀释样品取样瓶压力表23、循环管线吸入口切断阀11、流量计25、取样循环喷射器12、取样循环喷射器出口切断阀13、抽真空喷射器16、单向阀26、抽真空喷射器吸入口切断阀14、抽真空及吹扫管路切换阀18、稀释及吹扫氮气入口19和单向阀26，所述循环管线3两端分别与反应堆安全壳1连接形成取样循环回路，所述循环管线3上依次安装循环管线切断阀2、循环管线切换阀7、未稀释样品取样瓶压力表23、循环管线吸入口切断阀11、流量计25、取样循环喷射器12、取样循环喷射器出口切断阀13，所述循环管线切换阀7上安装定量装置6；所述未稀释样品取样切断阀9通过管道与未稀释样品取样瓶10连接，未稀释样品取样切断阀9管道连接至取样循环喷射器12和循环管线切换阀7之间的循环管线3上，稀释样品取样瓶5与循环管线切换阀7连接；
取样循环喷射器氮气进气口22通过管道连接取样循环喷射器12，取样循环喷射器氮气进气口22与取样循环喷射器12之间的管道上设置取样循环喷射器入口切断阀15；
所述抽真空喷射器16、单向阀26、抽真空喷射器吸入口切断阀14依次连接，所述抽真空喷射器吸入口切断阀14与循环管线吸入口切断阀11和循环管线切换阀7之间的循环管线3连接，所述抽真空喷射器16两接口分别连接抽真空喷射器氮气进气口20、抽真空喷射器出气口21，所述抽真空喷射器氮气进气口20与所述抽真空喷射器16之间设置抽真空喷射器入口切断阀17；
所述抽真空及吹扫管路切换阀18的各接口分别连接至稀释及吹扫氮气入口19、单向阀26与抽真空喷射器吸入口切断阀14之间的管路、循环管线切换阀7，所述循环管线切换阀7和抽真空及吹扫管路切换阀18之间依次连接管线吹扫切断阀8、稀释样品取样瓶压力表24。
进一步地，所述循环管线3上缠绕伴热带4，所述伴热带4为抗辐射材质。
进一步地，所述抽真空喷射器16进气口尺寸为3/8〞，出气口尺寸为3/8〞，吸气口尺寸为1/4〞。
进一步地，所述循环管线切换阀7为6或4通切换阀。
进一步地，所述抽真空及吹扫管路切换阀18为5通阀。
进一步地，所有需操作的阀门均为电动或手动阀门。
一种核电站反应堆安全壳大气取样方法，
正常运行时，取样过程包括以下步骤：
a.保持所有阀门处于关闭状态，然后依次打开抽真空喷射器入口切断阀17,抽真空喷射器吸入口切断阀14,未稀释样品取样切断阀9，对未稀释样品取样瓶10进行抽真空，当未稀释样品取样瓶压力表23压力值低于0.05MPa时，依次关闭未稀释样品取样切断阀9,抽真空喷射器吸入口切断阀14,抽真空喷射器入口切断阀17；
b.依次开启循环管线吸入口切断阀11,取样循环喷射器出口切断阀13,取样循环喷射器入口切断阀15，同时调节循环管线切换阀7，使反应堆安全壳1,循环管线切断阀2，循环管线切换阀7,定量装置6，未稀释样品取样瓶压力表23,循环管线吸入口切断阀11,流量计25，取样循环喷射器12,取样循环喷射器出口切断阀13形成循环回路；
c.当流量计25显示流量稳定后，依次关闭循环管线吸入口切断阀11,取样循环喷射器入口切断阀15,取样循环喷射器出口切断阀13，再开启未稀释样品取样切断阀9；
d.未稀释样品取样瓶压力表23显示压力为正，且稳定时，关闭未稀释样品取样切断阀9；
e.取下未稀释样品取样瓶10，进行样品分析；
f.打开抽真空喷射器吸入口切断阀14,循环管线切断阀2，调节抽真空及吹扫管路切换阀18，使稀释及吹扫氮气入口19与抽真空喷射器吸入口切断阀14连通，进行管路吹扫；
g.关闭所有阀门；
事故工况下运行时，取样过程包括以下步骤：
a.保持所有阀门处于关闭状态，然后打开管线吹扫切断阀8，调节抽真空及吹扫管路切换阀18，使管线吹扫切断阀8与抽真空喷射器16连通；
b.打开抽真空喷射器入口切断阀17，对稀释样品取样瓶5进行抽真空，当稀释样品取样瓶压力表24压力值低于0.05MPa时，依次关闭管线吹扫切断阀8，抽真空喷射器入口切断阀17；
c.依次开启循环管线吸入口切断阀11,取样循环喷射器出口切断阀13,取样循环喷射器入口切断阀15，同时调节循环管线切换阀7，使反应堆安全壳1,循环管线切断阀2，循环管线切换阀7,定量装置6，未稀释样品取样瓶压力表23,循环管线吸入口切断阀11,流量计25，取样循环喷射器12,取样循环喷射器出口切断阀13形成循环回路，同时开启伴热带4进行伴热；
e.当流量计25显示流量稳定后，依次关闭循环管线吸入口切断阀11,取样循环喷射器入口切断阀15,取样循环喷射器出口切断阀13，循环管线切断阀2；
f.调节循环管线切换阀7，使稀释及吹扫氮气入口19，管线吹扫切断阀8,定量装置6,稀释样品取样瓶5连通；
g.打开管线吹扫切断阀8，当稀释样品取样瓶压力表24显示压力为正，且稳定时，关闭管线吹扫切断阀8；
h.取下稀释样品取样瓶5，进行样品分析；
i.打开抽真空喷射器吸入口切断阀14,循环管线切断阀2，调节抽真空及吹扫管路切换阀18，使稀释及吹扫氮气入口19与抽真空喷射器吸入口切断阀14连通，调节循环管线切换阀7，使抽真空喷射器吸入口切断阀14,定量装置6,循环管线切断阀2连通，进行管路吹扫；
j.关闭所有阀门。
进一步地，所述未稀释样品取样瓶10和稀释样本取样瓶5取样前需要抽真空，真空值小于0.05MPa。
进一步地，所述抽真空喷射器入口氮气压力0.3～4.0MPa。
进一步地，所述取样循环喷射器入口氮气压力0.3～4.0MPa。
进一步地，反应堆事故工况下，取样样品量值靠定量装置6实现。
本发明产生的有益效果为：本发明结构简单、使用安全可靠、取样量稳定适当，而且该装置可以保持样本温度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示一种核电站反应堆安全壳大气取样装置，包括反应堆安全壳1、循环管线3、循环管线切断阀2、循环管线切换阀7、未稀释样品取样瓶压力表23、循环管线吸入口切断阀11、流量计25、取样循环喷射器12、取样循环喷射器出口切断阀13、抽真空喷射器16、单向阀26、抽真空喷射器吸入口切断阀14、抽真空及吹扫管路切换阀18、稀释及吹扫氮气入口19和单向阀26，所述循环管线3两端分别与反应堆安全壳1连接形成取样循环回路，所述循环管线3上依次安装循环管线切断阀2、循环管线切换阀7、未稀释样品取样瓶压力表23、循环管线吸入口切断阀11、流量计25、取样循环喷射器12、取样循环喷射器出口切断阀13，所述循环管线切换阀7上安装定量装置6；所述未稀释样品取样切断阀9通过管道与未稀释样品取样瓶10连接，未稀释样品取样切断阀9管道连接至取样循环喷射器12和循环管线切换阀7之间的循环管线3上，稀释样品取样瓶5与循环管线切换阀7连接；
取样循环喷射器氮气进气口22通过管道连接取样循环喷射器12，取样循环喷射器氮气进气口22与取样循环喷射器12之间的管道上设置取样循环喷射器入口切断阀15；
所述抽真空喷射器16、单向阀26、抽真空喷射器吸入口切断阀14依次连接，所述抽真空喷射器吸入口切断阀14与循环管线吸入口切断阀11和循环管线切换阀7之间的循环管线3连接，所述抽真空喷射器16两接口分别连接抽真空喷射器氮气进气口20、抽真空喷射器出气口21，所述抽真空喷射器氮气进气口20与所述抽真空喷射器16之间设置抽真空喷射器入口切断阀17；
所述抽真空及吹扫管路切换阀18的各接口分别连接至稀释及吹扫氮气入口19、单向阀26与抽真空喷射器吸入口切断阀14之间的管路、循环管线切换阀7，所述循环管线切换阀7和抽真空及吹扫管路切换阀18之间依次连接管线吹扫切断阀8、稀释样品取样瓶压力表24。
以上所有需操作的切换阀、切断阀等阀门均为电动或手动阀门,在为电动阀门时方便自动化控制。
使用上述核电站反应堆安全壳大气取样方法进行取样时，在正常运行和事故工况下采取不同的取样方式。
正常运行时，取样过程包括以下步骤：
a.保持所有阀门处于关闭状态，然后依次打开抽真空喷射器入口切断阀17,抽真空喷射器吸入口切断阀14,未稀释样品取样切断阀9，对未稀释样品取样瓶10进行抽真空，当未稀释样品取样瓶压力表23压力值低于0.05MPa时，依次关闭未稀释样品取样切断阀9,抽真空喷射器吸入口切断阀14,抽真空喷射器入口切断阀17；
b.依次开启循环管线吸入口切断阀11,取样循环喷射器出口切断阀13,取样循环喷射器入口切断阀15，同时调节循环管线切换阀7，使反应堆安全壳1,循环管线切断阀2，循环管线切换阀7,定量装置6，未稀释样品取样瓶压力表23,循环管线吸入口切断阀11,流量计25，取样循环喷射器12,取样循环喷射器出口切断阀13形成循环回路；
c.当流量计25显示流量稳定后，依次关闭循环管线吸入口切断阀11,取样循环喷射器入口切断阀15,取样循环喷射器出口切断阀13，再开启未稀释样品取样切断阀9；
d.未稀释样品取样瓶压力表23显示压力为正，且稳定时，关闭未稀释样品取样切断阀9；
e.取下未稀释样品取样瓶10，进行样品分析。
f.打开抽真空喷射器吸入口切断阀14,循环管线切断阀2，调节抽真空及吹扫管路切换阀18，使稀释及吹扫氮气入口19与抽真空喷射器吸入口切断阀14连通，进行管路吹扫。
g.关闭所有阀门。
事故工况下运行时，取样过程包括以下步骤：
a.保持所有阀门处于关闭状态，然后打开管线吹扫切断阀8，调节抽真空及吹扫管路切换阀18，使管线吹扫切断阀8与抽真空喷射器16连通；
b.打开抽真空喷射器入口切断阀17，对稀释样品取样瓶5进行抽真空，当稀释样品取样瓶压力表24压力值低于0.05MPa时，依次关闭管线吹扫切断阀8，抽真空喷射器入口切断阀17；
c.依次开启循环管线吸入口切断阀11,取样循环喷射器出口切断阀13,取样循环喷射器入口切断阀15，同时调节循环管线切换阀7，使反应堆安全壳1,循环管线切断阀2，循环管线切换阀7,定量装置6，未稀释样品取样瓶压力表23,循环管线吸入口切断阀11,流量计25，取样循环喷射器12,取样循环喷射器出口切断阀13形成循环回路，同时开启伴热带4进行伴热；
e.当流量计25显示流量稳定后，依次关闭循环管线吸入口切断阀11,取样循环喷射器入口切断阀15,取样循环喷射器出口切断阀13，循环管线切断阀2；
f.调节循环管线切换阀7，使稀释及吹扫氮气入口19，管线吹扫切断阀8,定量装置6,稀释样品取样瓶5连通；
g.打开管线吹扫切断阀8，当稀释样品取样瓶压力表24显示压力为正，且稳定时，关闭管线吹扫切断阀8；
h.取下稀释样品取样瓶5，进行样品分析；
i.打开抽真空喷射器吸入口切断阀14,循环管线切断阀2，调节抽真空及吹扫管路切换阀18，使稀释及吹扫氮气入口19与抽真空喷射器吸入口切断阀14连通，调节循环管线切换阀7，使抽真空喷射器吸入口切断阀14,定量装置6,循环管线切断阀2连通，进行管路吹扫；
j.关闭所有阀门。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种核电站反应堆安全壳大气取样装置，其特征在于：包括反应堆安全壳(1)、循环管线(3)、循环管线切断阀(2)、循环管线切换阀(7)、未稀释样品取样瓶压力表(23)、循环管线吸入口切断阀(11)、流量计(25)、取样循环喷射器(12)、取样循环喷射器出口切断阀(13)、抽真空喷射器(16)、抽真空喷射器吸入口切断阀(14)、抽真空及吹扫管路切换阀(18)、稀释及吹扫氮气入口(19)和单向阀(26)，所述循环管线(3)两端分别与反应堆安全壳(1)连接形成取样循环回路，所述循环管线(3)上依次安装循环管线切断阀(2)、循环管线切换阀(7)、未稀释样品取样瓶压力表(23)、循环管线吸入口切断阀(11)、流量计(25)、取样循环喷射器(12)、取样循环喷射器出口切断阀(13)，所述循环管线切换阀(7)上安装定量装置(6)；未稀释样品取样切断阀(9)通过管道与未稀释样品取样瓶(10)连接，所述未稀释样品取样切断阀(9)管道连接至取样循环喷射器(12)和循环管线切换阀(7)之间的循环管线(3)上，稀释样品取样瓶(5)与循环管线切换阀(7)连接；
取样循环喷射器氮气进气口(22)通过管道连接取样循环喷射器(12)，取样循环喷射器氮气进气口(22)与取样循环喷射器(12)之间的管道上设置取样循环喷射器入口切断阀(15)；
所述抽真空喷射器(16)、单向阀(26)、抽真空喷射器吸入口切断阀(14)依次连接，所述抽真空喷射器吸入口切断阀(14)与循环管线吸入口切断阀(11)和循环管线切换阀(7)之间的循环管线(3)连接，所述抽真空喷射器(16)两接口分别连接抽真空喷射器氮气进气口(20)、抽真空喷射器出气口(21)，所述抽真空喷射器氮气进气口(20)与所述抽真空喷射器(16)之间设置抽真空喷射器入口切断阀(17)；
所述抽真空及吹扫管路切换阀(18)的各接口分别连接至稀释及吹扫氮气入口(19)、单向阀(26)与抽真空喷射器吸入口切断阀(14)之间的管路、循环管线切换阀(7)，所述循环管线切换阀(7)和抽真空及吹扫管路切换阀(18)之间依次连接管线吹扫切断阀(8)、稀释样品取样瓶压力表(24)；所述循环管线(3)上缠绕伴热带(4)，所述伴热带(4)为抗辐射材质。
2.根据权利要求1所述的一种核电站反应堆安全壳大气取样装置，其特征在于：所述抽真空喷射器(16)进气口尺寸为3/8〞，出气口尺寸为3/8〞，吸气口尺寸为1/4〞。
3.根据权利要求1所述的一种核电站反应堆安全壳大气取样装置，其特征在于：所述循环管线切换阀(7)为6或4通切换阀。
4.根据权利要求1所述的一种核电站反应堆安全壳大气取样装置，其特征在于：所述抽真空及吹扫管路切换阀(18)为5通阀。
5.根据权利要求1所述的一种核电站反应堆安全壳大气取样装置，其特征在于：所有需操作的阀门均为电动或手动阀门。
6.一种核电站反应堆安全壳大气取样方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的取样装置，
正常运行时，取样过程包括以下步骤：
a.保持所有阀门处于关闭状态，然后依次打开抽真空喷射器入口切断阀(17),抽真空喷射器吸入口切断阀(14),未稀释样品取样切断阀(9)，对未稀释样品取样瓶(10)进行抽真空，当未稀释样品取样瓶压力表(23)压力值低于0.05MPa时，依次关闭未稀释样品取样切断阀(9),抽真空喷射器吸入口切断阀(14),抽真空喷射器入口切断阀(17)；
b.依次开启循环管线吸入口切断阀(11),取样循环喷射器出口切断阀(13),取样循环喷射器入口切断阀(15)，同时调节循环管线切换阀(7)，使反应堆安全壳(1),循环管线切断阀(2)，循环管线切换阀(7),定量装置(6)，未稀释样品取样瓶压力表(23),循环管线吸入口切断阀(11),流量计(25)，取样循环喷射器(12),取样循环喷射器出口切断阀(13)形成循环回路；
c.当流量计(25)显示流量稳定后，依次关闭循环管线吸入口切断阀(11),取样循环喷射器入口切断阀(15),取样循环喷射器出口切断阀(13)，再开启未稀释样品取样切断阀(9)；
d.未稀释样品取样瓶压力表(23)显示压力为正，且稳定时，关闭未稀释样品取样切断阀(9)；
e.取下未稀释样品取样瓶(10)，进行样品分析；
f.打开抽真空喷射器吸入口切断阀(14),循环管线切断阀(2)，调节抽真空及吹扫管路切换阀(18)，使稀释及吹扫氮气入口(19)与抽真空喷射器吸入口切断阀(14)连通，进行管路吹扫；
g.关闭所有阀门；
事故工况下运行时，取样过程包括以下步骤：
a.保持所有阀门处于关闭状态，然后打开管线吹扫切断阀(8)，调节抽真空及吹扫管路切换阀(18)，使管线吹扫切断阀(8)与抽真空喷射器(16)连通；
b.打开抽真空喷射器入口切断阀(17)，对稀释样品取样瓶(5)进行抽真空，当稀释样品取样瓶压力表(24)压力值低于0.05MPa时，依次关闭管线吹扫切断阀(8)，抽真空喷射器入口切断阀(17)；
c.依次开启循环管线吸入口切断阀(11),取样循环喷射器出口切断阀(13),取样循环喷射器入口切断阀(15)，同时调节循环管线切换阀(7)，使反应堆安全壳(1),循环管线切断阀(2)，循环管线切换阀(7),定量装置(6)，未稀释样品取样瓶压力表(23),循环管线吸入口切断阀(11),流量计(25)，取样循环喷射器(12),取样循环喷射器出口切断阀(13)形成循环回路，同时开启伴热带(4)进行伴热；
e.当流量计(25)显示流量稳定后，依次关闭循环管线吸入口切断阀(11),取样循环喷射器入口切断阀(15),取样循环喷射器出口切断阀(13)，循环管线切断阀(2)；
f.调节循环管线切换阀(7)，使稀释及吹扫氮气入口(19)，管线吹扫切断阀(8),定量装置(6),稀释样品取样瓶(5)连通；
g.打开管线吹扫切断阀(8)，当稀释样品取样瓶压力表(24)显示压力为正，且稳定时，关闭管线吹扫切断阀(8)；
h.取下稀释样品取样瓶(5)，进行样品分析；
i.打开抽真空喷射器吸入口切断阀(14),循环管线切断阀(2)，调节抽真空及吹扫管路切换阀(18)，使稀释及吹扫氮气入口(19)与抽真空喷射器吸入口切断阀(14)连通，调节循环管线切换阀(7)，使抽真空喷射器吸入口切断阀(14),定量装置(6),循环管线切断阀(2)连通，进行管路吹扫；
j.关闭所有阀门。
7.根据权利要求6所述的一种核电站反应堆安全壳大气取样方法，其特征在于：所述未稀释样品取样瓶(10)和稀释样本取样瓶(5)取样前需要抽真空，真空值小于0.05MPa。
8.根据权利要求6所述的一种核电站反应堆安全壳大气取样方法，其特征在于：所述抽真空喷射器入口氮气压力0.3～4.0MPa。
9.根据权利要求6所述的一种核电站反应堆安全壳大气取样方法，其特征在于：所述取样循环喷射器入口氮气压力0.3～4.0MPa。
10.根据权利要求6所述的一种核电站反应堆安全壳大气取样方法，其特征在于：反应堆事故工况下，取样样品量值靠定量装置(6)实现。
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| CN103424291A (zh) * | 2013-08-12 | 2013-12-04 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 一种多通道气体取样辐射监测装置及其工作方法 |
| CN104269195A (zh) * | 2014-10-13 | 2015-01-07 | 中国工程物理研究院材料研究所 | 模拟核电安全壳基准事故工况的实验系统及其实现方法 |
-
2015
- 2015-10-28 CN CN201510715564.8A patent/CN105300746B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5367546A (en) * | 1993-06-23 | 1994-11-22 | Westinghouse Electric Corporation | Fluid sampling system for a nuclear reactor |
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| Publication number | Publication date |
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