CN110059347A - 一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究平台及方法 - Google Patents

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张建岗
李国强
连一仁
杨亚鹏
徐潇潇
冯宗洋
贾林胜
孙洪超
庄大杰
王学新
孟东原
孙树堂
王宁
陈磊
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Abstract

本发明提供一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究平台及方法，所述平台包括位于实验室内的：燃料容留系统，所述燃料容留系统包括存放实验物质的燃料容器和位于燃料容器底部的耐热电子天平；测试系统，所述测试系统包括位于所述燃料容器外侧的K型热电偶，和位于燃料容器上部的热辐射仪、表面污染监测仪、放射性核素活度计、气体浓度仪、量热仪和压力表；数据处理系统，所述数据处理系统包括和测试系统连接的数据采集器。本发明提供的平台及方法能模拟后处理设施中火灾事故，获取相关的物理参数，既可源项估算模型的开发，又可为火灾事故的预防措施制定提供依据。

Description

一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究平台及方法
技术领域
本发明属于乏燃料后处理设施的核应急与核安全技术领域，具体涉及一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究平台及方法。
背景技术
后处理设施是核燃料循环设施的重要一环，由于其存在的高放射性以及功能的敏感性，一直以来都是核应急与核安全工作所关注的重点对象。火灾事故是设施内的一种严重假想事故。在大型火灾事故下，可能从燃烧源释放可能包含放射性物质的大量热和烟。从燃烧源到设施内放射性物质包容设备的如此热和烟的转移，设备可能被损坏：手套箱毁坏、通风过滤器的堵塞和破坏。
火灾事故类型复杂多样，其中能直接或间接地影响与安全相关的建(构)筑物、系统和部件的起火类型见表1。
现有的针对后处理设施火灾事故的研究主要是从燃烧类型入手，比如日本原子能研究所(JAERI)针对后处理中有机溶剂着火事故进行了综合研究。
但实际火灾事故中，可能是一种燃料失火，引发多种燃料一起燃烧。对某种燃料进行研究不能解决后处理设施中火灾事故的定量研究。因此，在此类事故条件下，对于设施的核应急响应与核安全评价，需要提供一种研究平台及方法来解决上述问题。
表1后处理设施的起火类型
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究平台及方法，能模拟后处理设施中火灾事故，获取相关的物理参数，既可源项估算模型的开发，又可为火灾事故的预防措施制定提供依据。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：
一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究平台，所述平台包括位于实验室内的：
燃料容留系统，所述燃料容留系统包括存放实验物质的燃料容器和位于燃料容器底部的耐热电子天平；
测试系统，所述测试系统包括位于所述燃料容器外侧的K型热电偶，和位于燃料容器上部的热辐射仪、表面污染监测仪、放射性核素活度计、气体浓度仪、量热仪和压力表；
数据处理系统，所述数据处理系统包括和测试系统连接的数据采集器。
进一步的，所述燃料容器为柱形敞口容器，通过容留容器支架放置于实验室正中间。
进一步的，所述平台还包括监视系统，
所述监视系统包括实验室顶部的至少两台防爆型摄像机和实验室外的监视器。
进一步的，所述平台还包括辅助系统，
所述辅助系统包括：位于所述燃料容器上部的高能点火器、实验室顶部的排烟机和灭火器。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：
一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将预设量的实验物质放入燃料容器，并进行实验前测量；
(2)点火，进行实验中测量；
(3)通过监视系统观测实验现象，当实验结束后进行测量；
(4)根据实验数据建立可源项估算模型。
进一步的，步骤(1)的测量数据包括：
实验物质的质量、表面污染物水平及活度。
进一步的，步骤(2)的测量数据包括：
点火能量、温度、物质的释放量、压力、烟气质量和烟的分布及聚集状态。
进一步的，步骤(3)的测量数据包括：
实验物质的质量、表面污染物水平和活度。
进一步的，步骤(1)的实验物质为液体有机物、固体有机物和可燃固体废物中的至少一种。
本发明的效果在于，本发明所述的平台及方法，能模拟后处理设施中火灾事故，获取相关的物理参数，既可源项估算模型的开发，又可为火灾事故的预防措施制定提供依据。
附图说明
图1为本发明所述平台的一实施例的结构示意图；
图2为本发明所述平台研究流程示意图。
图中：1-柱形敞口容器；2-K型热电偶；3-耐热电子天平；4-高能点火器；5-废液排放管；6-热辐射仪；7-表面污染监测仪；8-放射性核素活度计；9-气体浓度仪；10-量热仪；11-压力表；12-排烟机；13-在线烟气测量仪；14-悬挂式七氟丙烷灭火器；15-防爆摄像机；16-数据采集器；17-监视器。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述。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，均属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本实验研究平台需布置在专用实验室内，有一定的面积需求；专用实验室需要满足相关标准、规范对建筑、结构、给水排水、供暖通风与空气调节、电气等的具体要求；专用实验室还需要满足相关法律条例规章制度对于环境保护、职业安全、职业卫生、消防、节能等方面的具体要求。
参阅图1，图1是本发明所述平台一实施例的结构示意图。所述平台包括位于实验室内的：
燃料容留系统，所述燃料容留系统包括存放实验物质的燃料容器1和位于燃料容器底部的耐热电子天平3。燃料容留系统可以存放有机相，并对有机相的质量进行测量。
优选的，所述燃料容器为柱形敞口容器，通过容留容器支架放置于实验室正中间。
优选的，耐热电子天平3精确度为1g。
测试系统主要测试着火前后的物理参数的变化。所述测试系统包括位于所述燃料容器1外侧的K型热电偶2，和位于燃料容器上部的热辐射仪6、表面污染监测仪7、放射性核素活度计8、气体浓度仪9、量热仪10和压力表11。测试系统各部件不仅可以对温度、热辐射流、气体浓度、氧气消耗、室内气体压力等参数进行连续测量，还可对表面污染水平、放射性核素活度等放射性参数进行测量。
其中，放射性核素活度计8的量程为1μCi-10Ci；K型热电偶2的量程为0-1300℃；气体浓度仪9的量程为1bbp-10000ppm。
数据处理系统，所述数据处理系统包括和测试系统连接的数据采集器16。数据采集器16用于采集并存储热电偶的测量数据。
所述平台还包括监视系统，监视系统用于观测着火后的实验现象。所述监视系统包括实验室顶部的至少两台防爆型摄像机15和实验室外的监视器17。
其中，防爆摄像机15的耐高温最大值为500℃；监视器17的分辨率为1920*1080。
所述平台还包括辅助系统。所述辅助系统包括：位于所述燃料容器1上部的高能点火器4、实验室顶部的排烟机12和灭火器14。优选的，灭火器14为悬挂式七氟丙烷灭火器。
为了方便实验后废料的处理，所述平台还包括废液排放管5。所述废液排放管5一端与所述燃料容器1底部相连通，一端与实验室外的废液收集器连接。
区别于现有技术，本发明提供的一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究平台，能模拟后处理设施中火灾事故，获取相关的物理参数，既可源项估算模型的开发，又可为火灾事故的预防措施制定提供依据。
参阅图2，图2是本发明所述平台研究流程示意图。一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究方法，包括以下步骤：
步骤101：将预设量的实验物质放入燃料容器，并进行实验前测量。
其中，实验物质为液体有机物、固体有机物和可燃固体废物中的至少一种。
优选的，实验前的测量数据包括：实验物质的质量、表面污染物水平及活度。
步骤102：点火，进行实验中测量。
其中，实验中的测量数据包括：点火能量、温度、物质的释放量、压力、烟气质量和烟的分布及聚集状态。
具体的，通过对实验中测量所得的点火能量、温度、物质的释放量、压力能得出质量/能量的释放率。通过烟气质量和烟的分布及聚集状态能得到烟的释放行为。
步骤103：通过监视系统观测实验现象，当实验结束后进行测量。
实验后测量数据包括：实验物质的剩余质量、表面污染物燃烧后的水平和活度。
步骤104：根据实验数据建立源项估算模型。
通过对上述数据进行分析可以建立源项估算模型，还可以依此为依据制定火灾事故的预防措施。
区别于现有技术，本发明提供的一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究方法，能模拟后处理设施中火灾事故，获取相关的物理参数，既可源项估算模型的开发，又可为火灾事故的预防措施制定提供依据。
本领域技术人员应该明白，本发明所述的平台和方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。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，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究平台，其特征在于，所述平台包括位于实验室内的：
燃料容留系统，所述燃料容留系统包括存放实验物质的燃料容器和位于燃料容器底部的耐热电子天平；
测试系统，所述测试系统包括位于所述燃料容器外侧的K型热电偶，和位于燃料容器上部的热辐射仪、表面污染监测仪、放射性核素活度计、气体浓度仪、量热仪和压力表；
数据处理系统，所述数据处理系统包括和测试系统连接的数据采集器。
2.根据权利要求1所述一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究平台，其特征在于，所述燃料容器为柱形敞口容器，通过容留容器支架放置于实验室正中间。
3.根据权利要求1所述一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究平台，其特征在于，所述平台还包括监视系统，
所述监视系统包括实验室顶部的至少两台防爆型摄像机和实验室外的监视器。
4.根据权利要求1所述一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究平台，其特征在于，所述平台还包括辅助系统，
所述辅助系统包括：位于所述燃料容器上部的高能点火器、实验室顶部的排烟机和灭火器。
5.一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将预设量的实验物质放入燃料容器，并进行实验前测量；
(2)点火，进行实验中测量；
(3)通过监视系统观测实验现象，当实验结束后进行测量；
(4)根据实验数据建立可源项估算模型。
6.根据权利要求5所述的一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究方法，其特征在于，步骤(1)的测量数据包括：
实验物质的质量、表面污染物水平及活度。
7.根据权利要求5所述的一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究方法，其特征在于，步骤(2)的测量数据包括：
点火能量、温度、物质的释放量、压力、烟气质量和烟的分布及聚集状态。
8.根据权利要求5所述的一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究方法，其特征在于，步骤(3)的测量数据包括：
实验物质的剩余质量、表面污染物燃烧后的水平和活度。
9.根据权利要求5所述的一种模拟后处理设施中火灾事故的实验研究方法，其特征在于，步骤(1)的实验物质为液体有机物、固体有机物和可燃固体废物中的至少一种。
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