CN105547746A - 核电厂放射性流体废物在线取样装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电厂放射性流体废物在线取样装置，其包括：密封连接于流体管道上的取样部，取样部设有收容空间和与收容空间导通的样品排放口；密封收容于收容空间中的活动杆，活动杆设有凹形取样空间，并可在排样位置和取样位置之间往复运动；以及密封安装于取样部上的驱动装置，驱动装置驱动活动杆在收容空间中在排样位置和取样位置之间往复运动；其中，活动杆位于取样位置时，活动杆进入流体管道，流体样品进入凹形取样空间；活动杆位于排样位置时，凹形取样空间与样品排放口对应，凹形取样空间携带的流体样品自样品排放口流入密封连接在样品排放口上的屏蔽取样瓶中。此外，本发明还公开了一种核电厂放射性流体废物在线取样方法。

Description

核电厂放射性流体废物在线取样装置和方法

技术领域

本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂放射性流体废物在线取样装置和方法。

背景技术

目前，一些核电厂中，放射性固体废物处理系统均采用成熟的水泥固化工艺处理放射性流体废物(如废树脂等)，放射性流体废物经水泥固化处理后形成最终的废物包。

核电厂通常采用γ谱仪测量装置对水泥固化废物包进行分析，获取废物包中放射性流体废物的活度与废物包的表面剂量率数据，为废物包的厂外安全运输与处置方案制定提供源项依据。

但是，现有γ谱仪测量装置对水泥固化废物包进行分析存在以下缺陷：

1)γ谱仪测量装置测量误差大、准确性较低，制约了核电厂运行与管理水平的提高，往往造成废物包厂外运输与处置的成本较高，不利于废物包运输与处置实施方案的安全性、经济性。

2)γ谱仪测量装置结构复杂、采购费用昂贵，安装与调试周期长，需要定期对测量装置进行校准，运行和维护难度也较大。

有鉴于此，确有必要提供一种安全、可靠、便捷地获得放射性流体废物样品的核电厂放射性流体废物在线取样装置和方法，以提高废物包核素成分与活度水平测量数据的准确性，降低废物包的运输与处置成本。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种可安全、可靠、便捷地获得放射性流体废物样品的核电厂放射性流体废物在线取样装置和方法，以提高废物包核素成分与活度水平测量数据的准确性，降低废物包的运输与处置成本。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂放射性流体废物在线取样装置，其包括：

密封连接于流体管道上的取样部，取样部中央设有收容空间，下部设有与收容空间导通的样品排放口；

密封收容于收容空间中的活动杆，活动杆设有环形取样空间，并可在收容空间中在排放位置和取样位置之间往复运动；以及

密封安装于取样部上的驱动装置，驱动装置驱动活动杆于收容空间中在排放位置和取样位置之间往复运动；

其中，活动杆位于取样装置时，活动杆在驱动装置的驱动下进入流体管道流体样品进入环形取样空间；活动杆位于排放位置时，环形取样空间与样品排放口对应，环形取样空间携带的流体样品自样品排放口流入密封连接在样品排放口上的屏蔽取样瓶中。

作为本发明核电厂放射性流体废物在线取样装置的一种改进，所述取样部通过螺纹连接或焊接密封连接在流体管道上。

作为本发明核电厂放射性流体废物在线取样装置的一种改进，所述环形取样空间处的活动杆的截面积小于其他位置处的活动杆的截面积，且环形取样空间的两端设有密封圈。

作为本发明核电厂放射性流体废物在线取样装置的一种改进，所述驱动装置为气缸，所述活动杆为一端设有活塞的活塞杆，气缸驱动活塞杆在收容空间中往复运动。

作为本发明核电厂放射性流体废物在线取样装置的一种改进，所述气缸的活塞两侧分别通过供气管道与气源连接，通过供气管道提供驱动活塞运动所需的气压。

作为本发明核电厂放射性流体废在线取样装置的一种改进，所述气源管道上设有三通电磁阀，活塞两侧的供气管道均连接于三通电磁阀上。

作为本发明核电厂放射性流体废在线取样装置的一种改进，所述样品排放口与屏蔽取样瓶通过快速接头连接。

作为本发明核电厂放射性流体废在线取样装置的一种改进，所述驱动装置为电机驱动装置或电磁驱动装置。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种核电厂放射性流体废物在线取样方法，其包括以下步骤：

1)将前述核电厂放射性流体废物在线取样装置密封连接于流体管道上，并通过快速接头将屏蔽取样瓶与样品排放口密封连接；

2)根据需要检验的流体样品体积V1与环形取样空间可携带的流体体积V2，在远程控制系统中设置取样次数n(n＝V1/V2)和取样间隔时间t；

3)通过远程控制系统控制驱动活塞杆自排放位置运动至取样位置，环形取样空间进入流体管道中；

4)通过远程控制系统控制活塞杆自取样位置运动至排放位置，环形取样空间运动至与样品排放口对应的位置，凹形取样空间中携带的流体样品通过流体排放口流入屏蔽取样瓶中，完成一次流体取样；以及

5)间隔时间t后，重复步骤2)到步骤4)操作，完成放射性流体的n次取样。

相对于现有技术，本发明核电厂放射性流体废物在线取样装置具有以下优点：

填补了技术空白，实现了核电厂放射性流体废物在线取样。通过样品的实测与分析，获得放射性流体废物核素成分、活度水平以及废物包表面剂量率数据，优化、完善当前废物包的厂外运输与处置方案，从而提高了废物包厂外运输和处置的安全性与经济性，在各种类型的核电厂具有广泛的应用价值。

在线取样装置采购与运维成本低廉，使用简便，可利用现有核电厂实验室进行活度和成分测量，无需配置额外检测设备。

通过样品的实验室测量，测量数据准确度较高，克服了传统γ谱仪测量装置测量准确较低的缺点，提高了核电厂废物运行与管理水平。

通过合理设置在线取样装置的取样次数和取样间隔时间，取样样品与废物包中的废物的核素成分与活度水平具有较高吻合度，取样样品具有较高的取样代表性。

在线取样装置可采用自动或手动控制，控制方式灵活；采用远程控制系统远程操作，能降低运行人员的工作强度，避免运行人员受到现场潜在辐射的危险。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂放射性流体废物在线取样装置和方法进行详细说明，其中：

图1为本发明核电厂放射性流体废物在线取样装置的一个结构示意图，其中，活塞杆位于取样装置。

图2为本发明核电厂放射性流体废物在线取样装置的另一个结构示意图，其中，活塞杆位于排样位置。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图1和图2所示，本发明核电厂放射性流体废物在线取样装置包括：与流体管道60密封连接且设有收容空间104的取样部10、密封收容于收容空间104且设有环形取样空间202的活动杆20、驱动活动杆20在收容空间104中往复运动的驱动装置30，以及与收容空间104导通并可排放流体样品的排放口106。

取样部10设有连接部102，并通过连接部102与流体管道60密封连接，例如，可以采用螺纹或焊接方式密封连接。取样部10与输送流体的流体管道60密封连接后，可以一直安装于输送流体管道60上，无需拆卸。取样部10中设有收容空间104，活动杆20可收容于收容空间104中，并能在驱动装置30的驱动下，沿着收容空间104往复运动。此外，取样部10的下部设有样品排放口106，样品排放口106与收容空间104导通并可密封连接有屏蔽取样瓶50。当活动杆20运动至与样品排放口106对应的位置时，活动杆20上的环形取样空间202中携带的流体样品可自样品排放口106凭借重力的作用流入屏蔽取样瓶50中。

活动杆20适配地收容于收容空间104中，并可在收容空间104中往复运动。活动杆20于临近输送流体管道60一端设有环形取样空间202。当环形取样空间202随着活动杆20运动并插入流体管道60中的流体时，流体会进入取样空间202，并在随着活动杆20运动至样品排放口106相对应的位置时，将其中携带的样品自样品排放口106排入屏蔽取样瓶50中。屏蔽取样瓶50通过快速接头连接在样品排出口106上，为了防止泄漏，屏蔽取样瓶50为具有放射性屏蔽功能的钢制容器。

在图示实施方式中，活动杆20于取样空间202处凹陷，使得取样空间202处的活动杆20的尺寸小于其他部分的尺寸，如此设置，当取样空间202随着活动杆20运动插入流体管道60的流体中时，流体可进入取样空间202中。为了防止环形取样空间202内放射性流体泄漏，环形取样空间202两侧的活动杆20通过密封圈204密封。在图示实施方式中，环形取样空间202的两端安装有三级密封，防止所取放射性流体泄漏，确保取样体积的准确性。

在图1和图2所示的实施方式中，驱动装置30为密封连接于取样部10远离流体管道60一端的气缸30，活动杆20为设有活塞302的活塞杆20。为气缸30运动提供气源的气源管道上设有三通电磁阀40，气缸30的活塞302两侧分别通过第一供气管道306、第二供气管道308与气源连接，通过第一供气管道306、第二供气管道308提供驱动活塞302运动所需的气压。

为了防止气缸30中气体泄漏影响活塞302的往复运动，保证取样装置功能的完整性，活塞302上设有两级密封。

利用本发明核电厂放射性流体废物在线取样装置取样的过程如下：

1)参照图1和图2所示的结构，将本发明核电厂放射性流体废物在线取样装置密封连接于流体管道60上，并通过快速接头将屏蔽取样瓶50与样品排放口106密封连接。

2)根据需要检验的流体样品体积V1与环形取样空间202可携带的流体体积V2，在远程控制系统中设置取样次数n(n＝V1/V2)和取样间隔时间t；

3)通过远程控制系统打开三通电磁阀40与第二供气管道308连接的阀瓣，向活塞302左侧供气。气体推动活塞杆20自排样位置向右运动至取样位置，环形取样空间202进入流体管道60中，如图1所示；

4)通过远程控制系统关闭三通电磁阀40与第二供气管道308连接的阀瓣，打开三通电磁阀40与第一供气管道306连接的阀瓣，向活塞302右侧供气。气体推动活塞杆20自取样位置向左运动，环形取样空间202携带的放射性流体一同向左侧运动，如图2所示；

5)活塞302运行到最左端时，活塞杆20在收容空间104中运动至排样位置。此时，环形取样空间202运动至与样品排放口106对应的位置，环形取样空间202中携带的流体样品通过流体排放口106流入屏蔽取样瓶50中，完成一次流体取样。

6)间隔时间t后，重复步骤3)到步骤5)的操作，完成放射性流体的n次取样，取样结束后，将屏蔽取样瓶50送核电厂实验室进行核素活度测量。

本说明书中仅以气缸为例说明了本发明核电厂放射性流体废物在线取样装置中的驱动装置，但是，可以理解的是，根据本说明书的揭示，本领域的技术人员还可以采用其他的驱动装置，例如电机驱动装置和电磁驱动装置，只要驱动装置密封安装于取样部上且能在远程控制系统的控制下驱动活动杆20在收容空间104中往复在排样位置和取样位置之间运动即可。

相对于现有技术，本发明核电厂放射性流体废物在线取样装置具有以下优点：

填补了技术空白，实现了核电厂放射性流体废物在线取样。通过样品的实测与分析，获得放射性流体废物核素成分、活度水平以及废物包表面剂量率数据，优化、完善当前废物包的厂外运输与处置方案，从而提高了废物包厂外运输和处置的安全性与经济性，在各种类型的核电厂中具有广泛的应用价值。

在线取样装置采购与运维成本低廉，使用简便，可利用现有核电厂实验室进行活度和成分测量，无需配置额外检测设备。

通过样品的实验室测量，测量数据准确性较高，克服了传统γ谱仪测量装置测量准确性较低的缺点，提高了核电厂废物运行与管理水平。

通过合理设置在线取样装置的取样次数和取样间隔时间，取样样品与废物包中的废物的核素成分与活度水平具有较高吻合度，取样样品具有较高的取样代表性。

在线取样装置可采用自动或手动控制，控制方式灵活；采用远程监控系统远程操作，能降低运行人员的工作强度，避免运行人员受到现场潜在辐照的危险。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种核电厂放射性流体废物在线取样装置，其特征在于，包括：

密封连接于流体管道上的取样部，取样部中央设有收容空间，下部设有与收容空间导通的样品排放口；

密封收容于收容空间中的活动杆，活动杆设有环形取样空间并可在收容空间中在排样位置和取样位置之间往复运动；以及

安装于取样部上的驱动装置，驱动装置驱动活动杆在收容空间中在排样位置和取样之间往复运动；

其中，活动杆位于取样位置时，活动杆在驱动装置的驱动下进入流体管道，流体样品进入环形取样空间；活动杆位于排样位置时，环形取样空间与样品排放口对应，环形取样空间中的流体样品自样品排放口流入密连接在样品排放口上的屏蔽取样瓶中。

2.根据权利要求1所述的核电厂放射性流体废物在线取样装置，其特征在于，所述取样部通过螺纹连接或焊接密封连接在流体管道上。

3.根据权利要求1所述的核电厂放射性流体废物在线取样装置，其特征在于，所述环形取样空间处的活动杆的截面积小于其他位置处的活动杆的截面积，且环形取样空间两侧的活动杆上均设有密封圈。

4.根据权利要求1所述的核电厂放射性流体废物在线取样装置，其特征在于，所述驱动装置为气缸，所述活动杆为一端设有活塞的活塞杆，气缸驱动活塞杆在收容空间中往复运动。

5.根据权利要求4所述的核电厂放射性流体废物在线取样装置，其特征在于，所述气缸的活塞两侧分别通过第一供气管道、第二供气管与气源连接，并通过第一供气管道、第二供气管道提供驱动活塞运动所需的气压。

6.根据权利要求5所述的核电厂放射性流体废物在线取样装置，其特征在于，所述气源管道上设有三通电磁阀，活塞两侧的第一供气管道、第二供气管道均连接于三通电磁阀上。

7.根据权利要求1所述的核电厂放射性流体废物在线取样装置，其特征在于，所述样品排放口与屏蔽取样瓶通过快速接头密封连接。

8.根据权利要求1所述的核电厂放射性流体废物在线取样装置，其特征在于，所述驱动装置为电机驱动装置或电磁驱动装置。

9.一种核电厂放射性流体废物在线取样方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将权利要求1至8中任一项所述的核电厂放射性流体废物在线取样装置密封连接于流体管道上，并通过快速接头将屏蔽取样瓶与样品排放口密封连接；

(2)根据需要检验的流体样品体积V1与环形取样空间可携带的流体体积V2，在远程控制系统中设置取样次数n(n＝V1/V2)和取样间隔时间t；

(3)通过远程控制系统控制驱动活动杆自排样位置运动至取样位置，环形取样空间进入流体管道中；

(4)通过远程控制系统控制活塞杆自取样位置运动至排样位置，环形取样空间运动至与样品排放口对应的位置，环形取样空间中携带的流体样品通过流体排放口流入屏蔽取样瓶中，完成一次流体取样；以及

(5)间隔时间t后，重复步骤2)到步骤4)操作，完成放射性流体的n次取样。