CN107655637B - 一种碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于核技术领域，具体涉及一种碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测方法及设备，应用在核设施空气净化系统中。其中的检测方法包括(S1)在碘吸附器的上游的通风管路中通过脉冲方式注入卤素气体；(S2)在注入所述卤素气体的同时，分别测量所述碘吸附器的上游和下游的所述通风管路中的卤素气体浓度；(S3)对比所述碘吸附器的上游和下游的所述通风管路中的所述卤素气体浓度，得到所述碘吸附器的泄漏率。采用本发明的检测方法及设备具有测试时间短，卤素试剂用量少，对环境友好的特点。

Description

一种碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测方法及设备

技术领域

本发明属于核技术领域，具体涉及一种碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测方法及设备。

背景技术

碘吸附器是去除核电站工艺废气和排风中放射性碘污染物的核心设备，是核设施空气净化系统中的重要组成部分，保证其安全有效的工作状态对于核设施正常及事故工况下放射性碘向环境的控制排放至关重要。

为保证碘吸附器的工作状态，相关标准规定碘吸附器在安装后要进行性能检测的调试试验，运行过程中要定期进行性能检测的现场试验。

目前采用的碘吸附器泄漏检测方法为连续式卤素气体法，即使用卤素气体发生器向碘吸附器的上游连续注入一定量的卤素(如氟利昂)气体作为示踪剂，通过检测仪读取碘吸附器上游和下游的卤素气体的浓度，以下游与上游浓度的比较计算得出碘吸附器系统的泄漏率。这种连续式卤素气体法，每次检测所需的时间较长，卤素气体的用量较大，经常使用对环境有一定的不利影响。

发明内容

针对现有技术的弊端，本发明的目的是提供一种用于碘吸附器泄漏检测方法及设备，该检测方法及设备能够实现以脉冲方式注入卤素气体作为碘吸附器泄漏检测的示踪剂，卤素气体用量小，相比于连续式卤素气体法，卤素气体使用量低，检测所需的时间短，结果直观。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测方法，包括如下步骤：

(S1)在碘吸附器的上游的通风管路中通过脉冲方式注入卤素气体；

(S2)在注入所述卤素气体的同时，分别测量所述碘吸附器的上游和下游的所述通风管路中的卤素气体浓度；

(S3)对比所述碘吸附器的上游和下游的所述通风管路中的所述卤素气体浓度，得到所述碘吸附器的泄漏率。

进一步，

在步骤(S1)中还包括，在注入所述卤素气体之前，根据通过所述碘吸附器的风量的大小计算卤素试剂的用量的大小和注入时间的长短，所述卤素试剂用于生成所述卤素气体；

在步骤(S2)中还包括，在分别测量所述碘吸附器的上下游卤素气体浓度的同时，记录所述卤素气体的浓度并绘制成图形。

为达到以上目的，本发明还公开了用于上述检测方法的一种碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测设备，所述碘吸附器设置在所述通风净化系统的通风管路中，包括用于向所述碘吸附器的上游的通风管路注入所述卤素气体的示踪剂注入装置；连接所述碘吸附器的上游和下游的通风管路的浓度检测仪平台，所述浓度检测仪平台能够检测、记录和对比所述上游、下游的所述卤素气体浓度，其中所述示踪剂注入装置为脉冲式卤素气体发生器。

进一步，所述浓度检测仪平台包括第一浓度检测仪，第二浓度检测仪，与所述第一浓度检测仪、第二浓度检测仪相连的记录仪；所述第一浓度检测仪的测量端连接所述示踪剂注入装置与所述碘吸附器之间的通风管路，用于检测所述碘吸附器的上游的所述卤素气体浓度；所述第二浓度检测仪的测量端连接所述碘吸附器的下游的通风管路，用于检测所述碘吸附器的下游的所述卤素气体浓度；所述记录仪用于记录所述卤素气体浓度并绘制图表。

进一步，还包括设置在所述第一浓度检测仪的测量端与所述示踪剂注入装置之间的通风管路上的风速仪，所述风速仪用于测量通过所述碘吸附器的风量。

进一步，所述第一浓度检测仪的测量精度为0.1ppm，所述第二浓度检测仪的测量精度为1ppb。

进一步，所述脉冲式卤素气体发生器包括用于储存液态的卤素试剂的承压储液罐，通过计量阀与所述承压储液罐相连的保留腔，所述计量阀能够将定量的所述卤素试剂从所述承压储液罐引入所述保留腔中；所述保留腔还分别连接压缩空气进口管路和气体出口管路；所述压缩空气进口管路用于向所述保留腔通入压缩气体；在所述压缩空气进口管路、所述气体出口管路上设有脉冲阀，所述脉冲阀用于控制所述压缩气体从压缩空气进口进入所述保留腔和从气体出口流出，所述压缩气体用于将所述保留腔内的所述卤素试剂气化为所述卤素气体并带出所述气体出口管路；所述脉冲阀以单脉冲方式工作。

进一步，所述保留腔设置在所述承压储液罐下方，通过所述计量阀与所述承压储液罐的底部相连；所述计量阀与所述承压储液罐、保留腔之间通过卡套连接；所述计量阀与所述承压储液罐、保留腔之间通过卡套连接。

进一步，在所述压缩空气进口管路上设置有减压阀和过滤器，所述过滤器靠近所述压缩空气进口，所述减压阀用于调节进入所述保留腔的压缩气体的压力；在所述气体出口上设有快速接头；所述压缩气体为空气或高纯度氮气；所述压缩气体的压力最大为830kPa。

更进一步，生成所述卤素气体的卤素试剂为氟利昂R-11，或氟利昂R-12，或氟利昂R-123，或氟利昂R-43，或溴丁烷。

本发明的有益效果在于：

1.以脉冲的方式注入卤素气体进行检测；

2.通过浓度检测平台检测、记录碘吸附器上下游卤素气体浓度形成的脉冲峰评判碘吸附器的泄漏情况，结果直观、准确；

3.操作简便，卤素气体的发生量容易控制；

4.计量阀与承压储液罐、保留腔之间采用卡套连接，便于拆装、检查和维护；

5.进行碘吸附器性能检测的试验所需时间短，卤素试剂的用量少，对环境污染小；

6.适用于高湿度、大风量及薄层(活性炭层厚度<2.5cm)炭床等苛刻条件；

7.本方法可选示踪剂的种类多，氟利昂R-11，或氟利昂R-12，或氟利昂R-123，或氟利昂R-43，或溴丁烷。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中所述的一种碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测设备的示意图；

图2是本发明具体实施方式中所述的脉冲式卤素气体发生器的结构示意图；

图中：1-示踪剂注入装置，2-温湿度仪，3-风速仪，4-压差计，5-碘吸附器，6-浓度检测仪平台，7-第一浓度检测仪，8-第二浓度检测仪，9-记录仪，10-风机，11-通风管路，12-单向阀，13-压力表，14-承压储液罐，15-液位计，16-计量阀，17-保留腔，18-脉冲阀，19-快速接头，20-减压阀，21-过滤器，22-进料口，23-压缩空气进口，24-气体出口，25-压缩空气进口管路，26-气体出口管路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

本发明所提供的一种碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测方法及设备，使用在核设施的通风净化系统中，其中被检测的碘吸附器5设置在核设施的通风净化系统的通风管路11中(见图1)。

其中，本发明提供的一种碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测方法，包括如下步骤：

步骤S1，在通风净化系统中的碘吸附器的上游的通风管路中通过脉冲方式注入卤素气体；

步骤S2，在注入卤素气体的同时，分别测量碘吸附器的上游和下游的通风管路中的卤素气体浓度；

步骤S3，对比碘吸附器的上游和下游的通风管路中的卤素气体浓度，得到碘吸附器的泄漏率。

其中在步骤S1中还包括，在注入卤素气体之前，根据通过碘吸附器的风量的大小计算卤素试剂的用量的大小和注入时间的长短，卤素试剂为液态，用于生成卤素气体；

在步骤S2中还包括，在分别测量碘吸附器的上下游卤素气体浓度的同时，通过记录仪记录卤素气体的浓度并绘制成图形。

如图1所示，为了配合上述检测方法，本发明还公开了一种碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测设备，该设备由示踪剂注入装置1、浓度检测仪平台6和风速仪3组成。

其中，

浓度检测仪平台6连接在碘吸附器5的上游、下游的通风管路11中，浓度检测仪平台6能够检测、记录和对比碘吸附器5的上游、下游的通风管路11中的卤素气体浓度。

浓度检测仪平台6包括第一浓度检测仪7、第二浓度检测仪8、记录仪9。记录仪9与第一浓度检测仪7、第二浓度检测仪8相连。其中，第一浓度检测仪7的测量端连接在示踪剂注入装置1与碘吸附器5之间的通风管路11中(位于碘吸附器5的上游位置)，用于检测碘吸附器5的上游的卤素气体浓度；第二浓度检测仪8的测量端连接碘吸附器5的下游的通风管路11中，用于检测碘吸附器5的下游的卤素气体浓度；第一浓度检测仪7的测量精度为0.1ppm(第一浓度检测仪7的测量范围是0-100ppm)，第二浓度检测仪8的测量精度为1ppb(第二浓度检测仪8的测量范围是0-1000ppb)。记录仪9用于记录第一浓度检测仪7、第二浓度检测仪8测量得到的碘吸附器5的上、下游的卤素气体浓度并绘制卤素气体浓度图表。

风速仪3设置在碘吸附器5的上游，位于第一浓度检测仪7的测量端与示踪剂注入装置1之间的通风管路11中，风速仪3用于测量通过碘吸附器5的风量。

在本实施例中，所使用的生成卤素气体的卤素试剂为氟利昂R-11、或者氟利昂R-12、或者氟利昂R-123、或者氟利昂R-43、或者溴丁烷(以上卤素试剂均为单独使用)。

在本实施例中，核设施的通风净化系统采用风机10作为动力，带动通风管路11中的气体流动。此外，在碘吸附器5的上游的通风管路11中还配有温湿度计2、风速仪3和压差计4，以便更好的获得通过碘吸附器5的气流信息，确认气流满足试验要求的条件。

示踪剂注入装置1设置在碘吸附器5的上游，用于向碘吸附器5的上游的通风管路11中注入卤素气体。示踪剂注入装置1为脉冲式卤素气体发生器。

如图2所示，本发明提供的一种脉冲式卤素气体发生器，主要由承压储液罐14、计量阀16、保留腔17、脉冲阀18、压缩空气进口23、气体出口24、压缩空气进口管路25、气体出口管路26组成。

压缩空气进口23设置在压缩空气进口管路的远离保留腔17的一端，气体出口24设置在气体出口管路的远离保留腔17的一端。

保留腔17设置在承压储液罐14下方，通过计量阀16与承压储液罐14的底部相连，承压储液罐14内的液态的卤素试剂可以依靠重力在计量阀16控制下进入保留腔17。计量阀16与承压储液罐14、保留腔17之间通过卡套连接。保留腔17还分别连接压缩空气进口管路25和气体出口管路26，脉冲阀18设置在压缩空气进口管路25和气体出口管路26上(即脉冲阀18对压缩空气进口管路25和气体出口管路26同时控制)。

在承压储液罐14上还设有压力表13、液位计15、进料口22，在进料口22上还设有单向阀12。

在压缩空气进口管路25上，还依次设置有减压阀20和过滤器21，其中过滤器21靠近压缩空气进口23，减压阀20设置在过滤器21和保留腔17之间的管路上。

在气体出口管路26上设有快速接头19。

其中，

承压储液罐14用于储存液态的卤素试剂；

计量阀16用于将定量的液态的卤素试剂从承压储液罐14引入保留腔17中，计量阀16能够根据需要进行碘吸附器性能检测的不同的空气净化系统的风量大小来改变卤素试剂的用量，进而产生相应用量的卤素气体；

压缩空气进口管路25和压缩空气进口23用于向保留腔17通入压缩气体；

压缩气体用于将保留腔17内的卤素试剂气化为卤素气体、并将卤素气体经过气体出口管路26从气体出口24带出；

脉冲阀18用于控制压缩气体的流经通道，需要注入示踪剂(即卤素气体)时，控制压缩气体从压缩空气进口23经过压缩空气进口管路25进入保留腔17，以及保留腔17内的气体(压缩气体和液态卤素试剂气化后的卤素气体的混合气体)经过气体出口管路26从气体出口24流出，脉冲阀18以单脉冲方式工作；

压力表13、液位计15用于显示承压储液罐14的内部压力和液位高度，方便观察承压储液罐14的压力和液位情况；

预设调压阀(在图1中未标出)设置在承压储液罐14外部，通过管路与进料口22相连，用于控制承压储液罐14内部的压力。

单向阀12用于控制进料口22的开启关闭，进而控制外部压力和液态的卤素试剂通过进料口22进入承压储液罐14内。

过滤器21用于对通过压缩空气进口23进入承压储液罐14内压缩气体进行预选过滤，去除压缩气体中的杂质。

减压阀20用于调节从压缩空气进口23进入脉冲阀18的压缩气体的压力。

快速接头19用于连接气体出口24与被检测的碘吸附器5的上游的通风管路11中的卤素气体注入口，以便向碘吸附器5的上游的通风管路11中注入卤素气体。

本发明所采用的压缩气体为空气或高纯度氮气，压缩气体的压力最大为830kPa。

最后举例说明本发明所提供的一种碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测方法及设备在实际当中的应用。

在对核设施的通风净化系统中的碘吸附器5进行泄漏检测时，首先根据通过碘吸附器5的风量的大小计算卤素气体的用量的大小和注入时间的长短；然后控制示踪剂注入装置1向碘吸附器5的上游的通风管路11中以脉冲的方式注入定量的卤素气体，同时打开浓度检测仪平台6中的第一浓度检测仪7、第二浓度检测仪8、记录仪9，进行测量和记录工作。卤素气体在通风管路11中气流带动下经过碘吸附器5，连接在碘吸附器5上下游两端的第一浓度检测仪7、第二浓度检测仪8分别测量得到碘吸附器5上下游两端的卤素气体浓度，同时记录仪9记录卤素气体浓度，并绘制出卤素气体浓度的图表。最后，通过对比碘吸附器5上下游两端的卤素气体浓度即可得到碘吸附器5的泄漏率。

在对核设施的通风净化系统中的碘吸附器5进行泄漏检测时，脉冲式卤素气体发生器通过以下几步操作以脉冲方式产生卤素气体，配合泄漏检测的进行：

第1步，将一定体积的液态的卤素试剂加压注入脉冲式卤素气体发生器的承压储液罐14内(注入所需要的压力通过外部的预设调压阀来控制，并通过承压储液罐14上的压力表13进行显示)；

第2步，当需要对核设施的通风净化系统中的碘吸附器进行泄漏检测试验时，将脉冲式卤素气体发生器的气体出口24与被检测的碘吸附器5的上游的通风管路11中的卤素气体注入口相连接；

第3步，在压缩空气进口23连接压缩气体(压缩气体的最大压力为830kPa)，

第4步，根据进行检测试验的通风净化系统的风量计算出所需卤素试剂的用量，控制计量阀16将所需用量的卤素试剂从承压储液罐14引入保留腔17内；

第5步，控制脉冲阀18，使压缩气体进入保留腔17内，压缩气体将保留腔17内液态的卤素试剂气化为卤素气体，并使卤素气体随着压缩气体一起以单脉冲方式从气体出口24喷出，注入到被检测的碘吸附器5的上游的通风管路11中的卤素气体注入口中；

第6步，注入卤素气体的同时，对被检测的通风净化系统中的碘吸附器5的上下游的气体进行采样，根据采样数据计算碘吸附器的泄漏率。

如有必要，重复4-6步的操作过程，即可实现多次脉冲来完成碘吸附器的泄漏率测试试验。

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (7)

1.用于实现一种碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测方法的一种碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测设备；

所述碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测方法，包括如下步骤：

(S1)在碘吸附器(5)的上游的通风管路中通过脉冲方式注入卤素气体；

(S2)在注入所述卤素气体的同时，分别测量所述碘吸附器(5)的上游和下游的所述通风管路中的卤素气体浓度；

(S3)对比所述碘吸附器(5)的上游和下游的所述通风管路中的所述卤素气体浓度，得到所述碘吸附器(5)的泄漏率；

在步骤(S1)中还包括，在注入所述卤素气体之前，根据通过所述碘吸附器(5)的风量的大小计算卤素试剂的用量的大小和注入时间的长短，所述卤素试剂用于生成所述卤素气体；

在步骤(S2)中还包括，在分别测量所述碘吸附器(5)的上下游卤素气体浓度的同时，记录所述卤素气体的浓度并绘制成图形；

在所述碘吸附器泄漏检测的脉冲式卤素气体检测设备中，所述碘吸附器(5)设置在所述通风净化系统的通风管路(11)中，包括用于向所述碘吸附器(5)的上游的通风管路(11)注入所述卤素气体的示踪剂注入装置(1)；连接所述碘吸附器(5)的上游和下游的通风管路(11)的浓度检测仪平台(6)，所述浓度检测仪平台(6)能够检测、记录和对比所述上游、下游的所述卤素气体浓度，其特征是：所述示踪剂注入装置(1)为脉冲式卤素气体发生器；

所述脉冲式卤素气体发生器包括用于储存液态的卤素试剂的承压储液罐(14)，通过计量阀(16)与所述承压储液罐(14)相连的保留腔(17)，所述计量阀(16)能够将定量的所述卤素试剂从所述承压储液罐(14)引入所述保留腔(17)中；所述保留腔(17)还分别连接压缩空气进口管路(25)和气体出口管路(26)；所述压缩空气进口管路(25)用于向所述保留腔(17)通入压缩气体；在所述压缩空气进口管路(25)、所述气体出口管路(26)上设有脉冲阀(18)，所述脉冲阀(18)用于控制所述压缩气体从压缩空气进口(23)进入所述保留腔(17)和从气体出口(24)流出，所述压缩气体用于将所述保留腔(17)内的所述卤素试剂气化为所述卤素气体并带出所述气体出口管路(26)；所述脉冲阀(18)以单脉冲方式工作。

2.如权利要求1所述的设备，其特征是：所述浓度检测仪平台(6)包括第一浓度检测仪(7)，第二浓度检测仪(8)，与所述第一浓度检测仪(7)、第二浓度检测仪(8)相连的记录仪(9)；所述第一浓度检测仪(7)的测量端连接所述示踪剂注入装置(1)与所述碘吸附器(5)之间的通风管路(11)，用于检测所述碘吸附器(5)的上游的所述卤素气体浓度；所述第二浓度检测仪(8)的测量端连接所述碘吸附器(5)的下游的通风管路(11)，用于检测所述碘吸附器(5)的下游的所述卤素气体浓度；所述记录仪(9)用于记录所述卤素气体浓度并绘制图表。

3.如权利要求2所述的设备，其特征是：还包括设置在所述第一浓度检测仪(7)的测量端与所述示踪剂注入装置(1)之间的通风管路(11)上的风速仪(3)，所述风速仪(3)用于测量通过所述碘吸附器(5)的风量。

4.如权利要求2所述的设备，其特征是：所述第一浓度检测仪(7)的测量精度为0.1ppm，所述第二浓度检测仪(8)的测量精度为1ppb。

5.如权利要求1所述的设备，其特征是：所述保留腔(17)设置在所述承压储液罐(14)下方，通过所述计量阀(16)与所述承压储液罐(14)的底部相连；所述计量阀(16)与所述承压储液罐(14)、保留腔(17)之间通过卡套连接。

6.如权利要求1所述的设备，其特征是：在所述压缩空气进口管路(25)上设置有减压阀(20)和过滤器(10)，所述过滤器(10)靠近所述压缩空气进口(23)，所述减压阀(20)用于调节进入所述保留腔(17)的压缩气体的压力；在所述气体出口(24)上设有快速接头(19)；所述压缩气体为空气或高纯度氮气；所述压缩气体的压力最大为830kPa。

7.如权利要求2-4任一项所述的设备，其特征是：生成所述卤素气体的卤素试剂为氟利昂R-11，或氟利昂R-12，或氟利昂R-123，或氟利昂R-43，或溴丁烷。

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