CN110726776A - 一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备，包括与碘吸附器进气端连接的试验试剂导入组件以及与碘吸附器出气端连接的试验试剂导出组件，试验试剂导入组件包括与碘吸附器进气端连接的试验试剂导入管，试验试剂导入管的端部连接进风风机，试验试剂导入管连接上游采集管和试验试剂注入管；所述试验试剂导出组件包括与碘吸附器出气端连接的试验试剂导出管，试验试剂导出管端部连接出风风机，试验试剂导出管连接下游采集管；所述上游采集管和下游采集管均连接试验试剂收集组件。本发明采用非放射性碘甲烷作为试验试剂对碘吸附器进行效率测试，不仅可以避免在碘吸附器效率试验中的放射性操作，降低操作风险，减少操作人员集体受照剂量。

Description

一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备及其方法

技术领域

本发明涉及核工业技术领域，尤其是一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备及其方法。

背景技术

核电厂在正常运行或事故状态下不可避免的会产生气态放射性碘，虽然放射性碘浓度很低，但因人体甲状腺对放射性碘具有很强的吸收富集能力，放射性碘的释放将会对人体健康产生极大的危害，因此，大型核电厂等核设施通风系统中通常均设有碘吸附器，用于去除正常运行期间或事故工况下产生的气态碘，以保证工作人员、公众及环境免受辐射危害。碘吸附器在首次安装或更换后需要对其有效性进行评价，在运行一段时间后也需要进行有效性验证，以保证其除碘过滤功能的完整性和可靠性。

对于碘吸附器效率测试方法通常采用的放射性甲基碘法，即用I-131标记的碘甲烷作为试验试剂，在碘吸附器所在的通风系统上游足够远处连续稳定注入放射性甲基碘气体，同时在碘吸附器的上、下游用活性炭盒收集放射性甲基碘气体样品。通过上、下游放射性碘样的活度测量分析计算，获得碘吸附器对放射性甲基碘的净化能力值来评价碘吸附器的性能。放射性甲基碘法的优点是测量的灵敏度极高，投放极少量的试验试剂就可得到精确的测量结果，试验对碘吸附器吸附容量的消耗可以完全忽略，此外，被I-131标记的甲基碘具有很明显的特征峰，试验测量抗干扰能力强，因此“放射性甲基碘”法被广泛采用。但在现场使用该方法进行碘吸附器效率试验时，也存在一定的不足，例如无论在放射源的采购、运输、储存、管理，还是试验现场的放射性操作，都存在放射性泄漏后人员和环境污染的风险。虽然已经采取各种措施预防事件的发生并减少对工作人员的伤害，但危险源的客观存在，使得放射性操作事件的发生仅仅是概率问题，并没有从根本上消除安全隐患。因此，开发一种安全可靠、对工作人员和环境友好的碘吸附器非放射性试验方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备及其方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备，包括与碘吸附器进气端连接的试验试剂导入组件以及与碘吸附器出气端连接的试验试剂导出组件，试验试剂导入组件包括与碘吸附器进气端连接的试验试剂导入管，试验试剂导入管的端部连接进风风机，试验试剂导入管连接上游采集管和试验试剂注入管；所述试验试剂导出组件包括与碘吸附器出气端连接的试验试剂导出管，试验试剂导出管端部连接出风风机，试验试剂导出管连接下游采集管；所述上游采集管和下游采集管均连接试验试剂收集组件。

进一步，所述试验试剂为氮气或者空气混合气态甲基碘，试验试剂的浓度为1-5000ppm。

进一步，所述试验试剂为乙醇混合液态非放射性甲基碘，体积浓度为0.005-99.5％。

进一步，所述试验试剂导入管上安装过滤器、加热器以及紊流器；试验试剂导出管上安装调节阀，被检测碘吸附器系统载气流量为50-100000m³/h。

进一步，试验试剂注入管连接甲基碘注入装置，采用连续稳定注入或脉冲注入法将甲基碘气体导入试验试剂导入管中，试验试剂导入管的气流中甲基碘的浓度在1ppb～1000ppm范围内。

进一步，所述试验试剂收集组件为甲基碘分析测量仪，通过甲基碘分析测量仪内置采样泵将样品气体直接导入甲基碘分析测量仪，测量气流中的甲基碘浓度测量值。

进一步，所述试验试剂收集组件为大气采样袋或大气采样罐，上游采集管和下游采集管中的甲基碘气体的收集与测量是通过采样泵将样品气体直接储存在大气采样袋或大气采样罐中，然后再导入测量仪，测量气流中的甲基碘浓度测量值，取样体积0.1L-5L。

进一步，上游采集管和下游采集管中的甲基碘气体的收集是通过低温富集法将样品收集至采样装置中，测量时再通过热脱附法将富集的样品从采样装置中脱附下来导入测量仪，测量气流中的甲基碘浓度测量值。

进一步，碘吸附器的吸附效率按下式来计算得到：

效率

C_up——上游采集管中非放射性甲基碘气体浓度(ppb或ppm)

C_down——下游采集管中非放射性甲基碘气体浓度(ppb或ppm)。

一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的方法，包括如下步骤：

S1.将待测试的碘吸附器的进气端连接试验试剂导入管，待测试的碘吸附器的出气端连接试验试剂导出管；

S2.打开进风风机和出风风机，将系统风量调节至碘吸附器额定风量的±10％范围内，气流相对湿度不高于40％，若相对温度不满足要求时启动加热器以降低相对湿度；

S3.当气流条件满足要求后开启甲基碘注入装置，甲基碘注入装置采用连续稳定注入或脉冲注入法将甲基碘气体导入试验试剂导入管中，同时通过试验试剂收集组件在上游采集管和下游采集管收集气体样品；

S4.停止气体样品收集，通过试验试剂收集组件分别测试上游采集管和下游采集管的气体样品中甲基碘气体浓度；

S5.按效率公式计算受试碘吸附器的吸附效率。

本发明的有益效果为：本发明采用非放射性甲基碘作为试验试剂对碘吸附器进行效率测试，不仅可以避免在碘吸附器效率试验中的放射性操作，降低操作风险，减少操作人员集体受照剂量，消除在试验过程中因碘吸附器吸附效率不合格或操作失误而导致的放射性气体外排情况；而且可以避免在碘吸附器效率试验中的放射源的采购、运输、贮存等环节，降低电站生产管理成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备，包括与碘吸附器1进气端连接的试验试剂导入组件以及与碘吸附器1出气端连接的试验试剂导出组件，试验试剂导入组件包括与碘吸附器1进气端连接的试验试剂导入管2，试验试剂导入管2的端部连接进风风机，试验试剂导入管2连接上游采集管3和试验试剂注入管4；试验试剂导出组件包括与碘吸附器1出气端连接的试验试剂导出管5，试验试剂导出管5端部连接出风风机6，试验试剂导出管5连接下游采集管7；上游采集管3和下游采集管7均连接试验试剂收集组件。

本发明中，试验试剂为氮气或者空气混合气态甲基碘，试验试剂的浓度为1-5000ppm。试验试剂或者为乙醇混合液态非放射性甲基碘，体积浓度为0.005-99.5％。

进一步，试验试剂导入管2上安装过滤器8、加热器9以及紊流器10；试验试剂导出管5上安装调节阀11，被检测碘吸附器1系统载气流量为50-100000m³/h。过滤器8起到气体过滤的作用、加热器9对气体起到除湿的作用，紊流器10保证气流的稳定。另外，碘吸附器1两端的试验试剂导入管2和试验试剂导出管5之间可以连接压差计12，压差计12可以监测碘吸附器1两端的压力差。

试验试剂注入管4连接甲基碘注入装置，采用连续稳定注入或脉冲注入法将甲基碘气体导入试验试剂导入管中，试验试剂导入管的气流中甲基碘的浓度在1ppb～1000ppm范围内。

需要说明的是，本发明中，试验试剂收集组件为甲基碘分析测量仪，通过甲基碘分析测量仪内置采样泵将样品气体直接导入甲基碘分析测量仪，测量气流中的甲基碘浓度测量值；

试验试剂收集组件也可以为大气采样袋或大气采样罐，上游采集管3和下游采集管7中的甲基碘气体的收集与测量是通过采样泵将样品气体直接储存在大气采样袋或大气采样罐中，然后再导入测量仪，测量气流中的甲基碘浓度测量值，取样体积0.1L-5L。

上游采集管3和下游采集管7中的甲基碘气体的收集是通过低温富集法将样品收集至采样装置中，测量时再通过热脱附法将富集的样品从采样装置中脱附下来导入测量仪，测量气流中的甲基碘浓度测量值。

进一步，碘吸附器的吸附效率按下式来计算得到：

效率

C_up——上游采集管中非放射性甲基碘气体浓度(ppb或ppm)

C_down——下游采集管中非放射性甲基碘气体浓度(ppb或ppm)。

用于核设施碘吸附器吸附效率测试的方法，包括如下步骤：

S1.将待测试的碘吸附器的进气端连接试验试剂导入管，待测试的碘吸附器的出气端连接试验试剂导出管；

S2.打开进风风机和出风风机，将系统风量调节至碘吸附器额定风量的±10％范围内，气流相对湿度不高于40％，若相对温度不满足要求时启动加热器9以降低相对湿度；

S3.当气流条件满足要求后开启甲基碘注入装置，甲基碘注入装置采用连续稳定注入或脉冲注入法将甲基碘气体导入试验试剂导入管2中，同时通过试验试剂收集组件在上游采集管3和下游采集管7收集气体样品；

S4.停止气体样品收集，通过试验试剂收集组件分别测试上游采集管和下游采集管的气体样品中甲基碘气体浓度；

S5.按以上效率公式计算受试碘吸附器的吸附效率。

测量方法具体包括两种：

方法一(离线测量法)：当气流条件满足要求后开启气体注入装置，在系统注入口向通风系统内以脉冲或连续稳定注入方式注入甲基碘气体，同时在碘吸附器上游采集管3和下游采集管7用低温富集法收集气体样品，或将气体样品直接收集在内表面经特殊处理的大气采样袋或采样罐中。甲基碘注入结束后，停止样品收集。将样品带回实验室进行甲基碘浓度测量，按效率公式计算受试碘吸附器的吸附效率。

方法二(在线测量法)：当气流条件满足要求后在系统注入口连接甲基碘注入装置，在碘吸附器上游采集管3和下游采集管7分别连接甲基碘分析测量仪，开启分析测量仪，当检测仪工作稳定后，开启甲基碘气体注入装置，向通风系统内以脉冲或连续稳定注入方式注入甲基碘气体，同时分别记录上下游气流中甲基碘浓度测量值。注入结束后，根据浓度值计算上下游气流中甲基碘的总注入量与总穿透量。按效率公式计算受试碘吸附器的吸附效率。

本发明采用非放射性甲基碘作为试验试剂对碘吸附器进行效率测试，不仅可以避免在碘吸附器效率试验中的放射性操作，降低操作风险，减少操作人员集体受照剂量，消除在试验过程中因碘吸附器吸附效率不合格或操作失误而导致的放射性气体外排情况；而且可以避免在碘吸附器效率试验中的放射源的采购、运输、贮存等环节，降低电站生产管理成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备，包括与碘吸附器进气端连接的试验试剂导入组件以及与碘吸附器出气端连接的试验试剂导出组件，其特征在于，试验试剂导入组件包括与碘吸附器进气端连接的试验试剂导入管，试验试剂导入管的端部连接进风风机，试验试剂导入管连接上游采集管和试验试剂注入管；所述试验试剂导出组件包括与碘吸附器出气端连接的试验试剂导出管，试验试剂导出管端部连接出风风机，试验试剂导出管连接下游采集管；所述上游采集管和下游采集管均连接试验试剂收集组件。

2.根据权利要求1所述的一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备，其特征在于，所述试验试剂为氮气或者空气混合气态甲基碘，试验试剂的浓度为1-5000ppm。

3.根据权利要求1所述的一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备，其特征在于，所述试验试剂为乙醇混合液态非放射性甲基碘，体积浓度为0.005-99.5％。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备，其特征在于，所述试验试剂导入管上安装过滤器、加热器以及紊流器；试验试剂导出管上安装调节阀，被检测碘吸附器系统载气流量为50-100000m³/h。

5.根据权利要求4所述的一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备，其特征在于，试验试剂注入管连接甲基碘注入装置，采用连续稳定注入或脉冲注入法将甲基碘气体导入试验试剂导入管中，试验试剂导入管的气流中甲基碘的浓度在1ppb～1000ppm范围内。

6.根据权利要求5所述的一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备，其特征在于，所述试验试剂收集组件为甲基碘分析测量仪，通过甲基碘分析测量仪内置采样泵将样品气体直接导入甲基碘分析测量仪，测量气流中的甲基碘浓度测量值。

7.根据权利要求5所述的一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备，其特征在于，所述试验试剂收集组件为大气采样袋或大气采样罐，上游采集管和下游采集管中的甲基碘气体的收集与测量是通过采样泵将样品气体直接储存在大气采样袋或大气采样罐中，然后再导入测量仪，测量气流中的甲基碘浓度测量值，取样体积0.1L-5L。

8.根据权利要求5所述的一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备，其特征在于，上游采集管和下游采集管中的甲基碘气体的收集是通过低温富集法将样品收集至采样装置中，测量时再通过热脱附法将富集的样品从采样装置中脱附下来导入测量仪，测量气流中的甲基碘浓度测量值。

9.根据权利要求5所述的一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的设备，其特征在于，碘吸附器的吸附效率按下式来计算得到：

效率

C_up——上游采集管中非放射性甲基碘气体浓度(ppb或ppm)

C_down——下游采集管中非放射性甲基碘气体浓度(ppb或ppm)。

10.一种用于核设施碘吸附器吸附效率测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将待测试的碘吸附器的进气端连接试验试剂导入管，待测试的碘吸附器的出气端连接试验试剂导出管；

S2.打开进风风机和出风风机，将系统风量调节至碘吸附器额定风量的±10％范围内，气流相对湿度不高于40％，若相对温度不满足要求时启动加热器以降低相对湿度；

S3.当气流条件满足要求后开启甲基碘注入装置，甲基碘注入装置采用连续稳定注入或脉冲注入法将甲基碘气体导入试验试剂导入管中，同时通过试验试剂收集组件在上游采集管和下游采集管收集气体样品；

S4.停止气体样品收集，通过试验试剂收集组件分别测试上游采集管和下游采集管的气体样品中甲基碘气体浓度；

S5.按效率公式计算受试碘吸附器的吸附效率。

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