CN110068428B - 一种碘吸附器泄漏率在线测量系统及其测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碘吸附器泄漏率在线测量系统，包括设置在碘吸附器两侧的示踪气体进气组件和示踪气体出气组件，示踪气体进气组件包括与碘吸附器进气端连接的进气管，进气管上连接气体发生器，上游PID气体检测仪；示踪气体出气组件包括与碘吸附器出气端连接的出气管，出气管上连接下游PID气体检测仪；碘吸附器泄漏率在线测量系统的测量方法，包括如下步骤：选择示踪气体为环己烷，示踪气体供给管连接对应的环己烷气体发生器；在将环己烷注入碘吸附器的同时，设置在碘吸附器系统上下游采样口的PID气体检测仪进行上下游示踪气体采样与浓度的测量，并自动记录上下游示踪气体的浓度值；通过上下游示踪气体的浓度的比值得到碘吸附器的泄漏率。

Description

一种碘吸附器泄漏率在线测量系统及其测量方法
技术领域
本发明涉及泄漏率检测试验领域，尤其是一种碘吸附器泄漏率在线测量系统及其测量方法。
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，为避免上述两种方法在碘吸附器效率试验时的缺点，中辐院开发出一种离线式环己烷法用于碘吸附器现场泄漏率的检测，该方法采用大气采样器采样，用气相色谱仪进行气体样品分析，该方法测量精度高，操作方便。但该方法采集的样品需要在实验室进行分析测量，现场不能直接给出泄漏率测量结果。针对以上问题，目前我们又开发出一种连续在线式环己烷测量系统和方法，用于碘吸附器现场泄漏率测量。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种碘吸附器泄漏率在线测量系统及其测量方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种碘吸附器泄漏率在线测量系统，包括设置在碘吸附器两侧的示踪气体进气组件和示踪气体出气组件，所述示踪气体进气组件包括与碘吸附器进气端连接的进气管，进气管上连接示踪气体供给管和上游采集口，示踪气体供给管连接气体发生器，上游采集口连接上游PID气体检测仪，进气管上安装进风机；
所述示踪气体出气组件包括与碘吸附器出气端连接的出气管，出气管上连接下游采集口，下游采集口连接下游PID气体检测仪，出气管上安装出风机。
进一步，所述示踪气体供给管内供给的示踪气体为环己烷或丁酮或乙酸乙酯或己烯。
进一步，所述进气管上设有加热器和紊流器，出气管上设有风阀。
进一步，所述进气管和出气管之间连接压差计。
一种碘吸附器泄漏率在线测量系统的测量方法，包括如下步骤：
a、选择示踪气体为环己烷，示踪气体供给管连接对应的环己烷气体发生器；
b、打开进气管上的进风机，环己烷气体发生器将液态的环己烷转化为气态并与进气管中的空气混合以脉冲形式注入碘吸附器中；
c、在将环己烷注入碘吸附器的同时，设置在碘吸附器系统上下游采样口的PID气体检测仪进行上下游示踪气体采样与浓度的测量，并自动记录上下游示踪气体的浓度值；
d、根据所测得的碘吸附器上下游气流中的环己烷示踪气体浓度峰值，按公式(1)计算得到碘吸附器的泄漏率；
其中，
Figure GDA0003075067590000021
Cdown——下游样品浓度
Cup——上游样品浓度。
进一步，所述碘吸附器上游的环己烷示踪气体浓度通过上游PID气体检测仪多次测量，记录环己烷示踪气体浓度峰值为Cup。
进一步，所述碘吸附器下游的环己烷示踪气体浓度通过下游PID气体检测仪多次测量，记录环己烷示踪气体浓度峰值为Cdown。
本发明的有益效果为：该系统采用环己烷气体发生器在碘吸附器上游以脉冲形式注入环己烷气体，用PID气体检测仪对碘吸附器通风系统上下游气流中的环己烷浓度进行实时测量与记录，通过上下游气流中的环己烷浓度的比值得到碘吸附器的泄漏率，操作方便安全，在设备现场可以直接给出碘吸附器的泄漏率测量结果。
附图说明
图1为本发明在线测量系统的示意图；
图2为本发明脉冲式环己烷气体发生器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种碘吸附器泄漏率在线测量系统，包括设置在碘吸附器1两侧的示踪气体进气组件和示踪气体出气组件，示踪气体进气组件包括与碘吸附器1进气端连接的进气管2，进气管2上连接示踪气体供给管3和上游采集口4，示踪气体供给管3连接气体发生器，上游采集口4连接上游PID气体检测仪，进气管2上安装进风机；
示踪气体出气组件包括与碘吸附器1出气端连接的出气管5，出气管5上连接下游采集口6，下游采集口6连接下游PID气体检测仪，出气管5上安装出风机7和风阀8。进气管2和出气管5之间连接压差计9。进气管2上设有加热器10，紊流器11以及预过滤器12。
本试验选择环己烷作为碘吸附器泄漏率测量的示踪气体，气体发生器为脉冲式环己烷气体发生器；也可以选择其它的与环己烷有相同的特性并且可以以相同的方式被活性炭滞留的气体。这些气体应当是毒性小且可用PID气体检测仪，如丁酮、乙酸乙酯、己烯等。
如图2所示，脉冲式环己烷气体发生器包括气化腔室101，气化腔室101连接环己烷液体加液组件，气密性检查组件，压缩空气导入组件以及气化己烷气体导出组件，环己烷液体加液组件包括与气化腔室1连接的液态环己烷导入管102，液态环己烷导入管102的端部连接空心针103，空心针103插入到密封的液态环己烷储存罐104内，液态环己烷导入管102上安装开关阀V6；
气化己烷气体导出组件包括与气化腔室101连接的气化己烷气体导出管105，气化己烷气体导出管105上安装快接头和开关阀V7，快接头连接示踪气体供给管3。
进一步，压缩空气导入组件包括与气化腔室101连接的压缩空气导入管106，压缩空气导入管106的端部连接压缩空气源，压缩空气导入管106上设有减压阀V3，开关阀V4以及单向阀V5。
气密性检查组件包括真空发生器107，与真空发生器107接入端连接的第一真空管108和第二真空管109，第一真空管108的自由端连接压缩空气导入管106，第二真空管109的自由端连接气化腔室101，真空发生器107的输出端连接第三真空管110，第三真空管110的自由端连接气化己烷气体导出管105。第一真空管108上设有减压阀V1，第二真空管109上设有开关阀V2。
进一步，气化腔室101上安装压力指示表111，液态环己烷导入管102和气化己烷气体导出管105均连接在气化腔室101的顶部，压缩空气导入管106连接在气化腔室101的底部。
液态环己烷储存罐104的外部设有保护罩112，保护罩112上设有视窗113，液态环己烷储存罐104采用透明材质。压缩空气源优选为气泵。快接头包括公接头114和母接头115，母接头115与气化己烷气体导出管105固定连接，母接头115与公接头114快接，母接头115连接示踪气体供给管3。
脉冲式环己烷气体发生器的具体操作程序如下：
1、气密性检查
接通压缩空气源，关闭阀门V3、V4、V5、V6、V7，打开阀门V2，调节减压阀V1，真空发生器107开始工作，观察压力指示表111读数，将气化腔室101内压力降至-0.8bar，然后关闭阀门V2和减压阀V1，观察压力值，5min之内变化不大于0.05bar为气密性合格。
2、加液
将5mL-10mL环己烷封装至10Ml玻璃的液态环己烷储存罐104内，倒置插入保护罩112内，使保护罩112内空心针103插入液态环己烷储存罐104的胶塞内，打开阀门V6，液态环己烷储存罐104内环己烷液体在气化腔室101内负压作用下被吸入气化腔室101内，待液态环己烷储存罐104内液体全部流入气化腔室101后，关闭阀门V6。
3、气化
气化腔室101内环己烷在负压条件下沸点降低，气化速率加快。将气化腔室101静置10-15min，或压力指示表读数升高1-2bar时，表示环己烷液体已完全气化。
4、注入
打开开关阀V4、缓慢调节减压阀V3使压力指示表读数升至3-6bar，打开开关阀V7，气化的己烷气体在压缩空气载带下经发生器出口注入示踪气体供给管3。
5、关闭
试验完成后将气化腔室101内吹扫至少5min，关闭阀门V3和阀门V4，最后关闭阀门V7。
以上为通过脉冲式环己烷气体发生器向示踪气体供给管3供给己烷气体的流程和方法。
该碘吸附器泄漏率在线测量系统的测量方法，包括如下步骤：
a、选择示踪气体为环己烷，示踪气体供给管连接对应的环己烷气体发生器；将上游PID气体检测仪和下游PID气体检测仪示数调零，然后开启采样记录功能，实时测量并记录碘吸附器上下游气流中环己烷的浓度；
b、打开进气管2上的进风机，环己烷气体发生器将液态的环己烷转化为气态并与进气管中的空气混合以脉冲形式注入碘吸附器中；
c、在将环己烷注入碘吸附器的同时，设置在碘吸附器系统上下游采样口的PID气体检测仪进行上下游示踪气体采样与浓度的测量，并自动记录上下游示踪气体的浓度值；
d、根据所测得的碘吸附器上下游气流中的环己烷示踪气体浓度峰值，按公式(1)计算得到碘吸附器的泄漏率；
其中，
Figure GDA0003075067590000061
Cdown——下游样品浓度
Cup——上游样品浓度。
其中，碘吸附器上游的环己烷示踪气体浓度通过上游PID气体检测仪多次测量，记录环己烷示踪气体浓度峰值为Cup；碘吸附器下游的环己烷示踪气体浓度通过下游PID气体检测仪多次测量，记录环己烷示踪气体浓度峰值为Cdown。
该系统采用环己烷气体发生器在碘吸附器上游以脉冲形式注入环己烷气体，用PID气体检测仪对碘吸附器通风系统上下游气流中的环己烷浓度进行实时测量与记录，通过上下游气流中的环己烷浓度的比值得到碘吸附器的泄漏率，操作方便安全，在设备现场可以直接给出碘吸附器的泄漏率测量结果。
最后应说明的是，以上各个实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例说记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不是相应技术方案的本质脱离本发明个实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种碘吸附器泄漏率在线测量系统，包括设置在碘吸附器两侧的示踪气体进气组件和示踪气体出气组件，其特征在于，所述示踪气体进气组件包括与碘吸附器进气端连接的进气管，进气管上连接示踪气体供给管和上游采集口，示踪气体供给管连接气体发生器，上游采集口连接上游PID气体检测仪，进气管上安装进风机；
所述示踪气体出气组件包括与碘吸附器出气端连接的出气管，出气管上连接下游采集口，下游采集口连接下游PID气体检测仪，出气管上安装出风机；
气体发生器包括气化腔室，气化腔室连接环己烷液体加液组件，气密性检查组件，压缩空气导入组件以及气化己烷气体导出组件，环己烷液体加液组件包括与气化腔室连接的液态环己烷导入管，液态环己烷导入管的端部连接空心针，空心针插入到密封的液态环己烷储存罐内，液态环己烷导入管上安装开关阀；
气化己烷气体导出组件包括与气化腔室连接的气化己烷气体导出管，气化己烷气体导出管上安装快接头和开关阀，快接头连接示踪气体供给管；
压缩空气导入组件包括与气化腔室连接的压缩空气导入管，压缩空气导入管的端部连接压缩空气源，压缩空气导入管上设有减压阀，开关阀以及单向阀；
气密性检查组件包括真空发生器，与真空发生器接入端连接的第一真空管和第二真空管，第一真空管的自由端连接压缩空气导入管，第二真空管的自由端连接气化腔室，真空发生器的输出端连接第三真空管，第三真空管的自由端连接气化己烷气体导出管，第一真空管上设有减压阀，第二真空管上设有开关阀；
气化腔室上安装压力指示表，液态环己烷导入管和气化己烷气体导出管均连接在气化腔室的顶部，压缩空气导入管连接在气化腔室的底部；
液态环己烷储存罐的外部设有保护罩，保护罩上设有视窗，液态环己烷储存罐采用透明材质，快接头包括公接头和母接头，母接头与气化己烷气体导出管固定连接，母接头与公接头快接，母接头连接示踪气体供给管。
2.根据权利要求1所述的一种碘吸附器泄漏率在线测量系统，其特征在于，示踪气体供给管内供给的示踪气体为环己烷或丁酮或乙酸乙酯或己烯。
3.根据权利要求2所述的一种碘吸附器泄漏率在线测量系统，其特征在于，所述进气管上设有加热器和紊流器，出气管上设有风阀。
4.根据权利要求2所述的一种碘吸附器泄漏率在线测量系统，其特征在于，所述进气管和出气管之间连接压差计。
5.一种碘吸附器泄漏率在线测量系统的测量方法，应用于权利要求1至4中任一项所述的碘吸附器泄漏率在线测量系统，其特征在于，包括如下步骤：
a、选择示踪气体为环己烷，示踪气体供给管连接对应的环己烷气体发生器；
b、打开进气管上的进风机，环己烷气体发生器将液态的环己烷转化为气态并与进气管中的空气混合以脉冲形式注入碘吸附器中；
c、在将环己烷注入碘吸附器的同时，设置在碘吸附器系统上下游采样口的PID气体检测仪进行上下游示踪气体采样与浓度的测量，并自动记录上下游示踪气体的浓度值；
d、根据所测得的碘吸附器上下游气流中的环己烷示踪气体浓度峰值，按公式(1)计算得到碘吸附器的泄漏率；
其中，
Figure FDA0003075067580000021
Cdown——下游样品浓度
Cup——上游样品浓度。
6.根据权利要求5所述的一种碘吸附器泄漏率在线测量系统的测量方法，其特征在于，碘吸附器上游的环己烷示踪气体浓度通过上游PID气体检测仪多次测量，记录环己烷示踪气体浓度峰值为Cup。
7.根据权利要求6所述的一种碘吸附器泄漏率在线测量系统的测量方法，其特征在于，碘吸附器下游的环己烷示踪气体浓度通过下游PID气体检测仪多次测量，记录环己烷示踪气体浓度峰值为Cdown。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
碘吸附器有效性试验方法及评价;俞杰 等;《核安全》;20180430;第17卷(第2期);第43-47页 *
碘吸附器泄漏率检测的方法与影响因素探讨;梁飞 等;《辐射防护》;20181130;第38卷(第6期);第496-501页 *

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