CN110911022A - 定量检测燃料组件破损程度的方法 - Google Patents

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刘辉
姜垠
朱文文
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Abstract

本发明公开了一种定量检测燃料组件破损程度的方法。燃料组件隔离在检测室中，检测室分别与水样检测系统和气体检测系统连接；包括：通过水样检测系统和/或气体检测系统，获取检测室的介质中初始裂变产物衡量值；通过水样检测系统中的电加热器和水冷却器对检测室中的介质进行温度控制，使燃料组件中的裂变产物从破损处释放至介质中；通过水样检测系统和/或气体检测系统获取检测室的介质中当前裂变产物衡量值；比较初始裂变产物衡量值及当前裂变产物衡量值，以判断燃料组件是否存在破损处，通过初始裂变产物衡量值及当前裂变产物衡量值的差值作为燃料组件的破损程度的衡量值。不需要解体燃料组件，既迅速又经济，能可靠地定位破损的燃料组件。

Description

定量检测燃料组件破损程度的方法
技术领域
本发明涉及一种定量检测燃料组件破损程度的方法，属于核电领域。
背景技术
在反应堆运行过程中，燃料元件会处于热应力、热迁移以及辐照损伤等工作环境，另有制造、运输、安装等过程中对包壳产生的机械损伤，即使是新型燃料组件也会出现包壳破损而失去密封性和完整性的风险。因此考虑到燃料组件的广泛应用，为确保组件在反应堆的安全运行，及时处理燃料包壳破损事故，需要对燃料组件进行泄漏诊断研究分析，以保障核电的安全运行。
早期常用的检测方法有外观目测法，γ扫描法、度量法、超声波法等，但这些方法在实用中存在许多问题，例如需要将燃料组件进行解体等，使得检测过程较为复杂。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种定量检测燃料组件破损程度的方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种定量检测燃料组件破损程度的方法，燃料组件隔离在检测室中，所述检测室分别与水样检测系统和气体检测系统相连接；
所述方法包括：
通过所述水样检测系统和/或所述气体检测系统，获取所述检测室的介质中初始裂变产物衡量值；
通过所述水样检测系统中的电加热器和水冷却器对所述检测室中的介质进行温度控制，以提高所述燃料组件的温度，促使所述燃料组件中的裂变产物从所述燃料组件的破损处释放至介质中；
通过所述水样检测系统和/或气体检测系统，获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值；
比较所述初始裂变产物衡量值以及所述当前裂变产物衡量值，以判断所述燃料组件是否存在破损处，并通过所述初始裂变产物衡量值以及所述当前裂变产物衡量值的差值作为所述燃料组件的破损程度的衡量值。
在其中一个实施例中，所述检测室放置于乏燃料池水下，且所述检测室与压缩空气系统相连接；
通过所述压缩空气系统向所述检测室通入压缩空气，以使得所述检测室的内筒和外筒的空腔中的乏燃料池水被挤出，形成屏蔽空腔。
在其中一个实施例中，通过水样检测系统获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值，包括：
开启水循环泵将检测室内的水进行循环；
开启所述水样检测系统中的旁路阀门，通过装有阴阳混合树脂的树脂罐来检测循环的水样是否存在放射性裂变产物137CS的存在；
若存在，则检测放射性裂变产物137CS的含量作为当前裂变产物衡量值。
在其中一个实施例中，通过水样检测系统获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值，包括：
开启水循环泵将检测室内的水进行循环；
通过采样瓶直接采样循环的水样，并对所采样的水样进行核素分析；
将核素分析的结果作为当前裂变产物衡量值。
在其中一个实施例中，通过气体检测系统获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值，包括：
开启气循环泵将检测室内气样进行循环；
通过汽水分离器进行循环中的水气分离；
通过β探测器在线测量分离后的气体中β剂量的活度作为当前裂变产物衡量值。
在其中一个实施例中，通过气体检测系统获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值，包括：
开启气循环泵将检测室内气样进行循环；
通过汽水分离器进行循环中的水气分离；
开启真空泵将分离后的气体吸入干燥器进行干燥，并将干燥后的气体输入装有活性炭的捕集装置，以对气样中放射性元素85Kr的捕捉；
通过检测放射性元素85Kr的活度作为当前裂变产物衡量值。
在其中一个实施例中，所述通过所述水样检测系统中的电加热器和水冷却器对所述检测室中的介质进行温度控制，包括：
开启水循环泵以将检测室内的水进行循环，并通过所述水样检测系统中的电加热器对介质进行加热，通过所述水样检测系统中的水冷却器对介质进行降温，以将所述介质的温度调节在80±5℃的范围内。
与现有技术相比，本发明提供的定量检测燃料组件破损程度的方法具备以下优势：
该方法直接可通过系统内一系列的温度、压力、流量、检测等监测元件顺序完成水、气系统的测量和数据采集工作，并可按照相同步骤依次完成电厂内检修期内待检批量燃料组件，实现不需要解体燃料组件，既迅速又经济、可靠地定位破损的燃料组件。
该方法同时设计了放射性气体和放射性水检测回路以及放射性水气混合检测回路，可保证检测的准确性与可靠度，尤其是放射性气体检测灵敏度较高，特别是对包壳有小破损的检测；水检测回路设置了树脂罐和直接采样，气检测回路设置了β探测器和捕集装置双检测手段进一步保障检测结果的准确性和可靠度。
附图说明
图1是本发明提供的定量检测燃料组件破损程度的方法的流程图；
图2是本发明提供的定量检测燃料组件破损程度的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及对比例对本发明作进一步详细、完整地说明。
请参阅图1和图2所示，其中图1是本发明提供的定量检测燃料组件破损程度的方法的流程图；图2是本发明提供的定量检测燃料组件破损程度的系统的结构示意图。
本发明提供的一种定量检测燃料组件破损程度的方法，燃料组件隔离在检测室中，所述检测室分别与水样检测系统和气体检测系统相连接；所述方法包括：
S102：通过所述水样检测系统和/或所述气体检测系统，获取所述检测室的介质中初始裂变产物衡量值。
具体地，参见图2，给出了整个检测系统的图，检测时将检测室置于乏燃料池水下，将被检测燃料组件通过专用操作工具置于检测室内，关闭顶盖形成一个封闭的空腔，打开压缩空气系统通入界外压缩空气至检测室内筒与外筒的空腔内，压缩空气可以将内外筒间的池水压出形成屏蔽空腔，其中涉及到水样检测系统、气体检测系统以及压缩空气系统，其中水样检测系统中设置有水循环泵、树脂罐和/或采样瓶、电加热器、水冷却器以及多个阀门。其中在检测前，可以通过树脂罐和/或采样瓶获取到检测室的介质中初始裂变产物衡量值，即通过水循环泵进行水循环，这样可以通过阀门控制水流入树脂罐和/或采样瓶以获取到检测室的介质中初始裂变产物衡量值。
S104：通过所述水样检测系统中的电加热器和水冷却器对所述检测室中的介质进行温度控制，以提高所述燃料组件的温度，促使所述燃料组件中的裂变产物从所述燃料组件的破损处释放至介质中。
具体地，控制所述水样检测系统中的电加热器和水冷却器对所述检测室中的介质进行温度控制，一边通过电加热器进行加热，一边通过水冷却器进行降温，以将介质的温度控制在80±5℃中，从而可以促使所述燃料组件中的裂变产物从所述燃料组件的破损处释放至介质中。
S106：通过所述水样检测系统和/或气体检测系统，获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值。
具体地，可以通过树脂罐和/或采样瓶获取到检测室的介质中初始裂变产物衡量值，即通过水循环泵进行水循环，这样可以通过阀门控制水流入树脂罐和/或采样瓶以获取到检测室的介质中当前裂变产物衡量值。
S108：比较所述初始裂变产物衡量值以及所述当前裂变产物衡量值，以判断所述燃料组件是否存在破损处，并通过所述初始裂变产物衡量值以及所述当前裂变产物衡量值的差值作为所述燃料组件的破损程度的衡量值。
具体地，通过判断初始裂变产物衡量值以及所述当前裂变产物衡量值，以判断所述燃料组件是否存在破损处，例如当当前裂变产物衡量值大于初始裂变产物衡量值时，则燃料组件存在破损，否则，燃料组件不存在破损，且可以通过所述初始裂变产物衡量值以及所述当前裂变产物衡量值的差值作为所述燃料组件的破损程度的衡量值，以确定破损程度。
与现有技术相比，本发明提供的定量检测燃料组件破损程度的方法具备以下优势：
该方法直接可通过系统内一系列的温度、压力、流量、检测等监测元件顺序完成水、气系统的测量和数据采集工作，并可按照相同步骤依次完成电厂内检修期内待检批量燃料组件，实现不需要解体燃料组件，既迅速又经济、可靠地定位破损的燃料组件。
该方法同时设计了放射性气体和放射性水检测回路以及放射性水气混合检测回路，可保证检测的准确性与可靠度，尤其是放射性气体检测灵敏度较高，特别是对包壳有小破损的检测；水检测回路设置了树脂罐和直接采样，气检测回路设置了β探测器和捕集装置双检测手段进一步保障检测结果的准确性和可靠度。
在其中一个实施例中，所述检测室放置于乏燃料池水下，且所述检测室与压缩空气系统相连接；通过所述压缩空气系统向所述检测室通入压缩空气，以使得所述检测室的内筒和外筒的空腔中的乏燃料池水被挤出，形成屏蔽空腔。
在其中一个实施例中，通过水样检测系统获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值，包括：开启水循环泵将检测室内的水进行循环；开启所述水样检测系统中的旁路阀门，通过装有阴阳混合树脂的树脂罐来检测循环的水样是否存在放射性裂变产物137CS的存在；若存在，则检测放射性裂变产物137CS的含量作为当前裂变产物衡量值。
在其中一个实施例中，通过水样检测系统获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值，包括：开启水循环泵将检测室内的水进行循环；通过采样瓶直接采样循环的水样，并对所采样的水样进行核素分析；将核素分析的结果作为当前裂变产物衡量值。
具体地，结合图2，水样检测系统包括有检测室、水循环泵、树脂罐、电加热器、水冷却器、管路、阀门等。检测时将检测室置于乏燃料池水下，将被检测燃料组件通过专用操作工具置于检测室内，关闭顶盖形成一个封闭的空腔，打开压缩空气系统通入界外压缩空气至检测室内筒与外筒的空腔内，压缩空气可以将内外筒间的池水压出形成屏蔽空腔，以免加热过程中热量被池水冷却，从而为水系统的加热温升创造条件。然后将水循环泵开启将检测室内池水吸入回路里循环，通过电加热器、水冷却器综合调节水温在80±5℃，被加热的水循环流过检测室内被检测的燃料组件，打开旁路通过装有阴阳混合树脂的树脂罐来检测水样是否存在放射性裂变产物137CS的存在，也可通过采样瓶直接采水样对其进行核素分析来鉴别被测组件是否有破损。
在其中一个实施例中，通过气体检测系统获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值，包括：开启气循环泵将检测室内气样进行循环；通过汽水分离器进行循环中的水气分离；通过β探测器在线测量分离后的气体中β剂量的活度作为当前裂变产物衡量值。
在其中一个实施例中，通过气体检测系统获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值，包括：开启气循环泵将检测室内气样进行循环；通过汽水分离器进行循环中的水气分离；开启真空泵将分离后的气体吸入干燥器进行干燥，并将干燥后的气体输入装有活性炭的捕集装置，以对气样中放射性元素85Kr的捕捉；通过检测放射性元素85Kr的活度作为当前裂变产物衡量值。
气体检测系统包括有检测室、气循环泵、气冷却器、汽水分离器、β探测器、干燥器、捕集装置、管路、阀门等。检测时打开压缩空气系统通入界外压缩空气至气体回路将装有核燃料组件的检测室内池水通过回路排水阀部分排出，此时检测室内水气共存，通过水检测系统的循环加热至80±5℃，开启气循环泵将检测室内气样进行循环，通过汽水分离器进行水气分离，分离后的气体通过β探测器直接在线测量气样中β剂量的活度可以对燃料组件破损情况进行鉴别，也可通过开启真空泵将气样吸入干燥器进一步干燥后进入装有活性炭的捕集装置对气样中放射性元素85Kr的捕捉，通过检测85Kr的活度来鉴别燃料组件破损情况。气体检测回路既可以单独进行气体检测，也可同时进行水样检测和气体检测。
该方法直接可通过系统内一系列的温度、压力、流量、检测等监测元件顺序完成水、气系统的测量和数据采集工作，并可按照相同步骤依次完成电厂内检修期内待检批量燃料组件，实现不需要解体燃料组件，既迅速又经济、可靠地定位破损的燃料组件。
该方法同时设计了放射性气体和放射性水检测回路以及放射性水气混合检测回路，可保证检测的准确性与可靠度，尤其是放射性气体检测灵敏度较高，特别是对包壳有小破损的检测；水检测回路设置了树脂罐和直接采样，气检测回路设置了β探测器和捕集装置双检测手段进一步保障检测结果的准确性和可靠度。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种定量检测燃料组件破损程度的方法，其特征在于，燃料组件隔离在检测室中，所述检测室分别与水样检测系统和气体检测系统相连接；
所述方法包括：
通过所述水样检测系统和/或所述气体检测系统，获取所述检测室的介质中初始裂变产物衡量值；
通过所述水样检测系统中的电加热器和水冷却器对所述检测室中的介质进行温度控制，以提高所述燃料组件的温度，促使所述燃料组件中的裂变产物从所述燃料组件的破损处释放至介质中；
通过所述水样检测系统和/或气体检测系统，获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值；
比较所述初始裂变产物衡量值以及所述当前裂变产物衡量值，以判断所述燃料组件是否存在破损处，并通过所述初始裂变产物衡量值以及所述当前裂变产物衡量值的差值作为所述燃料组件的破损程度的衡量值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测室放置于乏燃料池水下，且所述检测室与压缩空气系统相连接；
通过所述压缩空气系统向所述检测室通入压缩空气，以使得所述检测室的内筒和外筒的空腔中的乏燃料池水被挤出，形成屏蔽空腔。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过水样检测系统获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值，包括：
开启水循环泵将检测室内的水进行循环；
开启所述水样检测系统中的旁路阀门，通过装有阴阳混合树脂的树脂罐来检测循环的水样是否存在放射性裂变产物137CS的存在；
若存在，则检测放射性裂变产物137CS的含量作为当前裂变产物衡量值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过水样检测系统获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值，包括：
开启水循环泵将检测室内的水进行循环；
通过采样瓶直接采样循环的水样，并对所采样的水样进行核素分析；
将核素分析的结果作为当前裂变产物衡量值。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过气体检测系统获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值，包括：
开启气循环泵将检测室内气样进行循环；
通过汽水分离器进行循环中的水气分离；
通过β探测器在线测量分离后的气体中β剂量的活度作为当前裂变产物衡量值。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过气体检测系统获取所述检测室的介质中当前裂变产物衡量值，包括：
开启气循环泵将检测室内气样进行循环；
通过汽水分离器进行循环中的水气分离；
开启真空泵将分离后的气体吸入干燥器进行干燥，并将干燥后的气体输入装有活性炭的捕集装置，以对气样中放射性元素85Kr的捕捉；
通过检测放射性元素85Kr的活度作为当前裂变产物衡量值。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，所述通过所述水样检测系统中的电加热器和水冷却器对所述检测室中的介质进行温度控制，包括：
开启水循环泵以将检测室内的水进行循环，并通过所述水样检测系统中的电加热器对介质进行加热，通过所述水样检测系统中的水冷却器对介质进行降温，以将所述介质的温度调节在80±5℃的范围内。
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