CN107152991A - 用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验系统及试验方法 - Google Patents

用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验系统及试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验系统和试验方法，试验系统包括示踪剂注入单元(100)、碘吸附器(25)等，碘吸附器(25)设在核电站通风系统(200)中，示踪剂注入单元(100)包括用于将非放射性的液体示踪剂转化为气体示踪剂的气体发生机构(101)以及与气体发生机构(101)的气体示踪剂出气端相连的示踪剂注入器(17)，核电站通风系统(200)的通风管路中碘吸附器(25)的上游设有与示踪剂注入器(17)配合使用的快速接头(18)。本发明的试验系统和试验方法具有安全可靠、操作简单、操作重复性好、测量精度高等优点，相关组件已于携带、现有适应性好，所用试剂安全稳定、操作风险小，对环境友好。

Description

用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验系统及试验方法
技术领域
本发明属于气体泄漏率检测技术领域，具体涉及用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验系统及试验方法。
背景技术
在压水堆核电站的反应堆放射性裂变产物中，气态放射性碘主要呈现为分子碘(129I2、131I2)和有机碘(CH3 131I)，其中有机碘只占气态放射性碘的5-10％。虽然放射性碘浓度较低，但因人体甲状腺对放射性碘有很高的吸收能力，吸入后对人体的危害还是很大的。因此，需要在核电站的通风系统中使用碘过滤器(或称为碘吸附器)进行碘的吸附处理，以此来保护工作人员及环境免受其危害。
为保证上述碘吸附器的可用性，需要在更换后及在安装使用一段时间后对其进行定期的性能检测试验。目前国内各核电厂对碘吸附器组进行效率试验时采用两种方法：放射性甲基碘法和氟利昂法。在对第三代核电站通风系统和二代核电站的部分通风系统(主控室、应急指挥中心、安全壳)进行效率试验时，上述两种方法均存在一定的缺陷：由于放射性甲基碘法所用示踪剂为放射性甲基碘气体，当碘吸附器组发生泄漏时，放射性气体可能会沿风道漏至工作人员居留空间而对工作人员健康和反应堆机组的安全运行产生危害；而氟利昂试验方法所用试剂R－11(三氯一氟甲烷)会对臭氧层产生破坏作用，目前环境保护组织禁止使用该试剂，除此之外，很多厂家目前已经停止生产该试剂。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的一个目的是提供一种用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验系统，该试验系统结构精巧，组件便于携带，现场适应性好，安全稳定，测量精度高，操作风险小。
本发明的另一个目的是提供一种用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验方法，该试验方法操作简单，重复性好，所用试剂(示踪剂)安全稳定，工作人员操作风险小，对环境友好。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验系统，所述试验系统包括示踪剂注入单元、碘吸附器以及气体样品采集器和气体样品检测单元，碘吸附器设在核电站通风系统的通风管路中，其特征在于，所述示踪剂注入单元包括用于将非放射性的液体示踪剂转化为气体示踪剂的气体发生机构以及与气体发生机构的气体示踪剂出气端相连的示踪剂注入器，核电站通风系统的通风管路中碘吸附器的上游设有与示踪剂注入器配合使用的快速接头。
进一步，所述示踪剂气体发生机构包括压缩空气输入单元、液体示踪剂储罐、液体示踪剂输出管线、气液混合示踪剂输送管线以及与气液混合示踪剂输送管线相连的气体示踪剂输送管线相连，气液混合示踪剂输送管线与气体示踪剂输送管线的连接管段上设有第一加热器；所述压缩空气输入单元包括由压缩空气输入主管线统一供气的并联的压缩空气第一支线和压缩空气第二支线，压缩空气第二支线与液体示踪剂储罐顶部相连，液体示踪剂储罐通过设在其底部的液体示踪剂出入管与液体示踪剂输出管线相连，液体示踪剂输出管线上依次设有流量计、节流阀Ⅰ、二通开关阀，压缩空气第一支线与液体示踪剂输出管线在二通开关阀下游处汇接并与气液混合示踪剂输送管线相连。
进一步，液体示踪剂储罐的液体示踪剂出入管与液体示踪剂输出管线的连接处还连通有液体示踪剂输入管线，液体示踪剂输入管线上设有单向阀Ⅰ。
进一步，压缩空气第二支线上连接有压缩空气旁路；所述压缩空气旁路的一端与设在压缩空气第二支线上的三通阀相连，另一端与压缩空气第一支线相连。
进一步，所述液体示踪剂储罐的顶部连接有压力计，液体示踪剂储罐的侧面连接有液位计。
进一步，非放射性的液体示踪剂选自环己烷、丁酮、乙酸乙酯和己烯中的任意一种。
进一步，所述核电站通风系统的通风管路中进风口处设有预过滤器，预过滤器和碘吸附器之间依次设有第二加热器和紊流器，碘吸附器的下游依次设有风阀和风机，碘吸附器的进、出口端还连接有压差计；核电站通风系统的通风管路中的与示踪剂注入器配合使用的快速接头设在第二加热器的上游。
本发明提供的试验系统用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验方法包括以下步骤：
1)通过示踪剂气体发生机构将非放射性的液体示踪剂转化为气体示踪剂，并将气体示踪剂通过示踪剂注入器注入到碘吸附器所在的核电站通风系统的通风管路中，同时利用气体样品采集器分别在通风系统的通风管路中碘吸附器的上、下游实时采集气体样品，并记录气体样品的采集时间和体积；
2)将采集的气体样品送至气体样品检测单元，检测不同采样时刻下在碘吸附器上、下游所采集到的气体样品中示踪剂气体浓度；
3)根据在碘吸附器上、下游所采集的气体样品的采样时间、体积以及示踪气体浓度，计算得到碘吸附器的泄漏率。
进一步，步骤1)中，通过示踪剂气体发生机构将非放射性的液体示踪剂转化为气体示踪剂的具体实现方式是：通过液体示踪剂输入管线向液体示踪剂储罐加入非放射性的液体示踪剂，到达一定液位后，关闭单向阀Ⅰ，开启二通开关阀，同时运行压缩空气输入单元，通过压缩空气第二支线向液体示踪剂储罐输入压缩空气，使得液体示踪剂储罐内液体示踪剂流经二通开关阀后与压缩空气第一支线的压缩空气混合后进入气液混合示踪剂输送管线，经第一加热器加热气化后形成气液混合示踪剂，并进入气体示踪剂输送管线。
进一步，非放射性的液体示踪剂选自环己烷、丁酮、乙酸乙酯和己烯中的任意一种。
本发明提供的用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验系统和试验方法具有安全可靠、操作简单、操作重复性好、测量精度高等优点，试验系统的组件已于携带、现有适应性好，所用试剂安全稳定、操作风险小，对环境友好。
附图说明
图1是采用本发明提供的试验系统的结构示意图，图1中略去了气体样品采集器和气体样品检测单元；
图2是图1中示踪剂注入单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明提供的用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验系统包括示踪剂注入单元100、碘吸附器25以及气体样品采集器(未示出)和气体样品检测单元(未示出)，碘吸附器25设在核电站通风系统200的通风管路中，所述示踪剂注入单元100包括用于将非放射性的液体示踪剂转化为气体示踪剂的气体发生机构101以及与示踪剂气体发生机构101的气体示踪剂出气端相连的示踪剂注入器17，核电站通风系统200的通风管路中碘吸附器25的上游设有与示踪剂注入器17配合使用的快速接头18。
通常，所述核电站通风系统200的通风管路中进风口处设有预过滤器21，预过滤器21和碘吸附器25之间依次设有第二加热器22和紊流器23，碘吸附器25的下游依次设有风阀27和风机28，碘吸附器25的进、出口端还连接有压差计29。
本发明中，核电站通风系统200的通风管路中所设的与示踪剂注入器17配合使用的快速接头18可设在第二加热器22的上游，例如，图1中I点。
本发明中，气体样品采集器包括：隔膜泵、与隔膜泵相连的时间控制器、采样袋和若干连接管路。试验时，可使用气体样品采集器分别在核电站通风系统200的通风管路中碘吸附器25的上、下游(例如图1中的C1、C2点)采集进入碘吸附器25前、后的气体样品。具体地，将隔膜泵的入口端与图1中的C1或C2点连接，出口端与采样袋连接，打开隔膜泵，在时间控制器的控制下采集一定量的气体样品。
本发明中，气体样品检测单元采用PID检测器或色谱仪检测检测样品中气体示踪剂的浓度。
本发明中，非放射性的液体示踪剂选自环己烷、丁酮、乙酸乙酯和己烯中的任意一种。
如图2所示，在一种具体的实施方式中，本发明的示踪剂气体发生机构包括压缩空气输入单元、液体示踪剂储罐1、液体示踪剂输出管线11、气液混合示踪剂输送管线13以及与气液混合示踪剂输送管线13相连的气体示踪剂输送管线14相连，气液混合示踪剂输送管线13与气体示踪剂输送管线14的连接管段上设有第一加热器19；所述压缩空气输入单元包括由压缩空气输入主管线12统一供气的并联的压缩空气第一支线12-1和压缩空气第二支线12-1，压缩空气第二支线12-2与液体示踪剂储罐1顶部相连，液体示踪剂储罐1通过设在其底部的液体示踪剂出入管1-1与液体示踪剂输出管线11相连，液体示踪剂输出管线11上依次设有流量计5、节流阀Ⅰ6、二通开关阀7，压缩空气第一支线12-1与液体示踪剂输出管线12在二通开关阀7下游处汇接并与气液混合示踪剂输送管线13相连。
本发明中的第一加热器19和第二加热器22可采用电加热器，这种电加热器配备有电源开关、加热器控制开关、电源指示灯和加热指示灯，通过一个快动作温度开关来自动控制电加热器的温度。
此外，液体示踪剂储罐1的液体示踪剂出入管1-1与液体示踪剂输出管线11的连接处还连通有液体示踪剂输入管线10，液体示踪剂输入管线10上设有单向阀Ⅰ4，在罐内液位到达预定位置后，可关闭单向阀Ⅰ4，停止加液。
为最大程度的减少VOC液体在空气中的暴露时间，减少环境污染。另外，本发明采用密封加液系统，与液体示踪剂输入管线10相连的加液口10-1上设有气门芯，当加液口10-1与液体示踪剂输入管线10相连时，气门芯打开，管路接通，当加液口10-1与液体示踪剂输入管线10断开时，气门芯自动关闭，以防止液体示踪剂储罐1内液体倒流。
本发明中，压缩空气输入主管线12上依次设有减压阀8和单向阀Ⅱ9。压缩空气第一支线12-1上设有节流阀Ⅱ16。本发明中，液体示踪剂储存罐1内部的压力可以通过具有锁定功能的减压阀8来控制。
可在压缩空气第二支线12-2上设置三通阀15，使三通阀15和压缩空气旁路12-3的一端相连，使压缩空气旁路12-3的另一端与压缩空气第一支线12-1相连，从而控制液体示踪剂储存罐1内的压力。
本发明中，液体示踪剂储罐1的顶部连接有压力计2，以实时监测罐内压力。此外，液体示踪剂储罐1的侧面连接有液位计3，以实时监测罐内液位。
本发明提供的上述试验系统用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验方法包括以下步骤：
1)通过示踪剂气体发生机构101将非放射性的液体示踪剂转化为气体示踪剂，并将获得的气体示踪剂通过示踪剂注入器17注入到碘吸附器25所在的核电站通风系统200的通风管路中，同时利用气体样品采集器分别在通风系统200的通风管路中碘吸附器25的上、下游实时采集气体样品，并记录气体样品的采集时间和体积；
2)将采集的气体样品送至气体样品检测单元，检测不同采样时刻下在碘吸附器上、下游所采集到的气体样品中示踪剂气体浓度；
3)根据在碘吸附器上、下游所采集的气体样品的采样时刻、体积以及示踪剂气体浓度，计算得到碘吸附器的泄漏率。
上述试验方法的步骤1)中，通过示踪剂气体发生机构101将非放射性的液体示踪剂转化为气体示踪剂的具体实现方式可结合图1进行说明，具体实现方式是：
通过液体示踪剂输入管线10向液体示踪剂储罐1加入非放射性的液体示踪剂，到达一定液位后，关闭单向阀Ⅰ4，开启二通开关阀7，同时运行压缩空气输入单元，通过压缩空气第二支线12-1向液体示踪剂储罐1输入压缩空气，使得液体示踪剂储罐1内液体示踪剂流经二通开关阀7后与压缩空气第一支线12-1的压缩空气混合后进入气液混合示踪剂输送管线13，经第一加热器19加热气化后形成气液混合示踪剂，并进入气体示踪剂输送管线14。
此外，步骤1)中，可将获得的气体示踪剂以连续或脉冲形式注入试验系统中。
本发明步骤2)中，可先将采集的气体样品送至指定的样品储存装置中进行储存。此外，可使样品储存装置与气体样品检测单元相连，以便于操作。
本发明方法中，优选采用无毒无害的非放射性环己烷为示踪剂，也可以选择其它与环己烷有相同特性并且可以以相同的方式被碘吸附器25(采用活性炭吸附气体)滞留的气体，如丁酮、乙酸乙酯、己烯等，这些气体应当是毒性小且可用PID检测器或色谱仪检测。
上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验系统，所述试验系统包括示踪剂注入单元(100)、碘吸附器(25)以及气体样品采集器和气体样品检测单元，碘吸附器(25)设在核电站通风系统(200)的通风管路中，其特征在于，所述示踪剂注入单元(100)包括用于将非放射性的液体示踪剂转化为气体示踪剂的气体发生机构(101)以及与示踪剂气体发生机构(101)的气体示踪剂出气端相连的示踪剂注入器(17)，核电站通风系统(200)的通风管路中碘吸附器(25)的上游设有与示踪剂注入器(17)配合使用的快速接头(18)。
2.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于，所述示踪剂气体发生机构包括压缩空气输入单元、液体示踪剂储罐(1)、液体示踪剂输出管线(11)、气液混合示踪剂输送管线(13)以及与气液混合示踪剂输送管线(13)相连的气体示踪剂输送管线(14)相连，气液混合示踪剂输送管线(13)与气体示踪剂输送管线(14)的连接管段上设有第一加热器(19)；
所述压缩空气输入单元包括由压缩空气输入主管线(12)统一供气的并联的压缩空气第一支线(12-1)和压缩空气第二支线(12-1)，压缩空气第二支线(12-2)与液体示踪剂储罐(1)顶部相连，液体示踪剂储罐(1)通过设在其底部的液体示踪剂出入管(1-1)与液体示踪剂输出管线(11)相连，液体示踪剂输出管线(11)上依次设有流量计(5)、节流阀Ⅰ(6)、二通开关阀(7)，压缩空气第一支线(12-1)与液体示踪剂输出管线(12)在二通开关阀(7)下游处汇接并与气液混合示踪剂输送管线(13)相连。
3.根据权利要求2所述的试验系统，其特征在于，液体示踪剂储罐(1)的液体示踪剂出入管(1-1)与液体示踪剂输出管线(11)的连接处还连通有液体示踪剂输入管线(10)，液体示踪剂输入管线(10)上设有单向阀Ⅰ(4)。
4.根据权利要求2所述的试验系统，其特征在于，压缩空气第二支线(12-2)上连接有压缩空气旁路(12-3)；所述压缩空气旁路(12)的一端与设在压缩空气第二支线(12-2)上的三通阀(15)相连，另一端与压缩空气第一支线(12-1)相连。
5.根据权利要求2所述的试验系统，其特征在于，所述液体示踪剂储罐(1)的顶部连接有压力计(2)，液体示踪剂储罐(1)的侧面连接有液位计(3)。
6.根据权利要求1-5任一所述的试验系统，其特征在于，非放射性的液体示踪剂选自环己烷、丁酮、乙酸乙酯和己烯中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于，所述核电站通风系统(200)的通风管路中进风口处设有预过滤器(21)，预过滤器(21)和碘吸附器(25)之间依次设有第二加热器(22)和紊流器(23)，碘吸附器(25)的下游依次设有风阀(27)和风机(28)，碘吸附器(25)的进、出口端还连接有压差计(29)；核电站通风系统(200)的通风管路中的与示踪剂注入器(17)配合使用的快速接头(18)设在第二加热器(22)的上游。
8.权利要求2-7任一所述的试验系统用于核电站通风系统中碘吸附器泄漏率检测的试验方法，所述试验方法包括以下步骤：
1)通过示踪剂气体发生机构(101)将非放射性的液体示踪剂转化为气体示踪剂，并将气体示踪剂通过示踪剂注入器注入到碘吸附器(25)所在的核电站通风系统(200)的通风管路中，同时利用气体样品采集器分别在通风系统(200)的通风管路中碘吸附器(25)的上、下游实时采集气体样品，并记录气体样品的采集时间和体积；
2)将采集的气体样品送至气体样品检测单元，检测不同采样时刻下在碘吸附器上、下游所采集到的气体样品中示踪剂气体浓度；
3)根据在碘吸附器上、下游所采集的气体样品的采样时间、体积以及示踪气体浓度，计算得到碘吸附器的泄漏率。
9.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于，步骤1)中，通过示踪剂气体发生机构(101)将非放射性的液体示踪剂转化为气体示踪剂的具体实现方式是：
通过液体示踪剂输入管线(10)向液体示踪剂储罐(1)加入非放射性的液体示踪剂，到达一定液位后，关闭单向阀Ⅰ(4)，开启二通开关阀(7)，同时运行压缩空气输入单元，通过压缩空气第二支线(12-1)向液体示踪剂储罐(1)输入压缩空气，使得液体示踪剂储罐(1)内液体示踪剂流经二通开关阀(7)后与压缩空气第一支线(12-1)的压缩空气混合后进入气液混合示踪剂输送管线(13)，经第一加热器(19)加热气化后形成气液混合示踪剂，并进入气体示踪剂输送管线(14)。
10.根据权利要求8或9所述的试验方法，其特征在于，非放射性的液体示踪剂选自环己烷、丁酮、乙酸乙酯和己烯中的任意一种。
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