CN112178458B - 一种核用脉冲萃取柱的吹气测量装置 - Google Patents

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Abstract

一种核用脉冲萃取柱的吹气测量装置，该装置含有吹气系统，设置在脉冲萃取柱下扩大段内的四个吹气管、集气罩和平衡罐；集气罩将四个吹气管罩在其中。集气罩由底部开口的圆柱型和上部敞口的圆锥型两部分构成，圆柱型的边壁为多孔网状结构。安装在集气罩顶部的总排气管上依次布置有放射性测量点和总管电磁阀，总管电磁阀后面的排气管则分为若干个相互平行的分支排气管，每个分支排气管的尾端均插入平衡罐的不同深度，且每个分支排气管上均安装一个支管电磁阀。本发明有效解决了现有吹气法测量时产生的气体会吹入脉冲萃取柱的板段，从而造成气体占用柱容量，增加柱压缩性，浪费空气脉冲能量以及增加尾气处理工作量等缺陷。

Description

一种核用脉冲萃取柱的吹气测量装置
技术领域
本发明涉及一种脉冲萃取柱的吹气测量装置，尤其涉及一种核用脉冲萃取柱的吹气压力测量装置，属于放射性测量技术领域。
背景技术
对于核用脉冲萃取柱，一般采用吹气法进行压力测量。能同时测量脉冲萃取柱的相界面、脉冲振幅、脉冲频率、存留分数，具有高放条件下可靠工作、免维护的优点。
吹气法测量的原理是：在忽略气体流动压降和重力压降、吹气管口不侵入液体的情况下，吹气管口的气体压力与吹气管远端测量处的气体压力相同。在工程实践中，脉冲萃取柱高度一般不高于20m，吹气管线有与之相同的高度量级，气体重力压降可以忽略。当选用适当粗的吹气管线和较小的气体吹气流量时，气体流动压降也可以忽略。为防止吹气管口侵入液体，采用气体质量流量控制计，以恒质量流量方式向液体内吹入气体。在吹气管线间并联气体压差变送器，就可以测量到吹气管口间的压差。对这些压差数据，通过实验回归，可以计算出脉冲萃取柱的相界面、脉冲振幅、脉冲频率、存留分数。
但对于脉冲萃取柱的下界面测量，吹气法测量产生的气体会吹入脉冲萃取柱的板段内，从而造成如下缺点：气体占用柱容量，增加柱压缩性，浪费空气脉冲能量；气体与放射性液体充分混合传质，气体内含有大量的放射性核素，增加尾气处理工作量。
因此，需要开发一种保持吹气法优点，但不向脉冲萃取柱板段吹气的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种核用脉冲萃取柱的吹气测量装置，以解决现有吹气法测量时产生的气体会吹入脉冲萃取柱的板段，从而造成气体占用柱容量，增加柱压缩性，浪费空气脉冲能量以及增加尾气处理工作量等缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种核用脉冲萃取柱的吹气测量装置，含有吹气系统，设置在脉冲萃取柱下扩大段内不同深度的四个吹气管，以及分别设置在每个吹气管上的气体质量流量计，其特征在于：该装置还含有集气罩和平衡罐，所述的集气罩设置在脉冲萃柱下扩大段内，并将所述的四个吹气管罩在其中；所述集气罩由两部分构成，下部为底部开口的圆柱型，上部为敞口的圆锥型，圆柱型的边壁为多孔网状结构；在集气罩的圆锥型顶部安装总排气管，在所述的总排气管上依次布置有放射性测量点和一个总管电磁阀，总排气管在总管电磁阀后面则分为若干个相互平行的分支排气管，每个分支排气管的尾端均插入平衡罐的不同深度，且每个分支排气管上均安装一个支管电磁阀。
进一步地，所述集气罩上部的圆锥型在垂直方向上的尺寸至少为10cm。
本发明的另一技术特征是：所述总排气管有一段向上拱起的管路，该管路的拱起高度高于所述的脉冲萃取柱和所述的平衡罐的高度。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：①减少脉冲萃取柱的压缩性，节省空气脉冲能量。②气体不再占用脉冲萃取柱的容量，增加脉冲萃取柱处理量。③气体不再经过板段与高放料液进行传质，减少了夹带的放射性核素，减少了尾气处理工作量。④无需改变吹气法的工作环境，与一般的吹气法测量标定方法相同。⑤结构简单，脉冲萃取柱内材料可以全部选用不锈钢，装置耐辐照、耐腐蚀。
附图说明
图1为本发明提供的一种核用脉冲萃取柱的吹气测量装置的结构原理示意图。
图中：1-脉冲萃取柱；2-集气罩；3-总排气管；4-吹气管；5-放射性测量点；6-总电磁阀；7-支管电磁阀；8-平衡罐；9-吹气系统；10-脉冲萃取柱板段。
具体实施方式
下面结合附图1及具体实例，对本发明的结构原理、工作方式作进一步说明。
本发明提供的一种脉冲萃取柱的吹气测量装置，该装置含有吹气系统9、设置在脉冲萃取柱下扩大段内不同深度的四个吹气管4、集气罩2和平衡罐8；四个吹气管分别与吹气系统9相连，在每个吹气管4上设有气体质量流量计。所述的集气罩2设置在脉冲萃取柱扩大段内，并将所述的四个吹气管罩在其中；该集气罩由两部分构成，下部为底部开口的圆柱型，上部为敞口的圆锥型，圆柱型的边壁为多孔网状结构。在集气罩的顶部安装总排气管3，在所述的总排气管3上依次布置有放射性测量点5和一个总管电磁阀6，总排气管3在总管电磁阀6后面分为若干个相互平行的分支排气管，每个分支排气管的尾端均插入平衡罐8的不同深度，且每个分支排气管上均安装一个支管电磁阀7。
特别的，集气罩的下部壁面设计为网状结构，能同时保证气体收集和液体自由进出集气罩。由于气泡向上自由移动时，穿越水平孔能力差，所以网状结构能保证对气体的收集；由于网状结构可以让液体自由进出，所以不影响液体压力的测量，本发明的测量标定方法与一般的吹气法装置相同。
当采用本发明进行吹气法测量时，气体从吹气管4吹出，然后被集气罩收集，经总排气管3向外排气，避免了一般吹气法装置向脉冲萃取柱板段10内吹气带来的缺点。
因为集气罩2内气体压力等于脉冲萃取柱1内液柱的压力，如集气罩的气体直接排空，气体会夹带料液直接喷出，所以需要有装置产生压力与其平衡。因此，本发明采用了平衡罐8的方法平衡气体压力。采用平衡罐的优点是压力稳定、装置简单、可多柱共用、可兼作简易气体净化罐。
脉冲萃取柱柱底的压力时间曲线一般是正弦波。当压力变化时，集气罩2内的气液相界面也会发生变化。但当脉冲萃取柱柱底的压力上升时，集气罩2内的气液相界面会上移，集气罩内的液柱上升而增加了集气罩内的液体压力，阻止了集气罩内的气液相界面进一步上移。因此，集气罩内的气液相界面具有内在的负反馈自稳特性。
对于小幅的压力变化，集气罩内的气液相界面表现为随压力变化而震荡。由于脉冲萃取柱稳态工作时，压力变化为几个厘米的水柱压力，因此，集气罩上部的圆锥型在垂直方向上的尺寸至少为10cm(即气液界面到锥顶的垂直高度不低于10cm)。
但当脉冲萃取柱处于开车或停车等过程中，压力变化很大。此时，应关闭总管电磁阀6，集气罩处于封闭状态，气体集满集气罩，就会溢出到脉冲萃取柱板段10，此时，本发明等效于一般的吹气法装置。当压力稳定时，再选择合适的平衡压力档位，打开总管电磁阀6，使气体不向脉冲萃取柱板段吹气，而由排气管排气。
选择平衡压力档位方法是：关闭总管电磁阀6，吹气获得的脉冲萃取柱柱底压力，确定平衡压力的档位，再打开相应的平衡压力档位的支管电磁阀7，而关闭其它所有的电磁阀，就可以根据分支排气管在平衡罐中的液位不同深度而获得所确定档位的平衡压力。
排气管中设置放射性测量点的原因是，任何意外导致放射性料液溢出到排气管中，都会导致排气管的管外β和γ放射性迅速增加。当放射性测量点探测到这种情况时，应联动关闭总管电磁阀6，阻止放射性料液外溢，保证生产安全。
总排气管3上有一段向上拱起的管路，该管路的拱起高度应高于所述的脉冲萃取柱1和所述的平衡罐8的高度，这是一个安全结构，即使放射性测量点和联动总管电磁阀失效的情况下，由于存在这个拱形结构，放射性料液无法爬过拱形，从而阻止了放射性料液污染扩大。
本发明在脉冲萃取柱开车、停车或事故状态中，可以等效于一般的吹气法装置；在正常生产状态时，不向脉冲萃取柱板段内排气，改善了脉冲萃取柱的工作状态。
实施例：
本实施例用于脉冲萃取柱吹气法测量过程，具体操作步骤如下：对于本发明所述装置,按图1所示对φ50玻璃脉冲萃取柱进行改造施工安装，平衡罐8用有机玻璃和不锈钢搭建。将集气罩2和吹气管4安装在脉冲萃取柱下扩大段，在总排气管上安装总管电磁阀6，将总排气管3分成多个相互平行的分支排气管，每个分支排气管的尾端均插入平衡罐8的不同深度，且在每个分支排气管上均安装一个支管电磁阀7。
脉冲萃取柱开车阶段，关闭总管电磁阀6，本发明等效于一般的吹气法装置，即本发明测量过程与一般的吹气法相同，也同时向脉冲萃取柱板段内排气。脉冲萃取柱稳定工作后，根据测得的脉冲萃取柱柱底压力，选择压力档位，打开相应的压力档位的支管电磁阀7和总管电磁阀6；集气罩内气体经排气管向平衡罐排气，气体被收集到集气罩内，而不再排入脉冲萃取柱板段。脉冲萃取柱停车阶段，关闭总管电磁阀6，本发明等效于一般的吹气法装置。
整个脉冲萃取柱操作过程中，本发明完成了对脉冲萃取柱压力参数的标定和测量，同时在脉冲萃取柱稳定工作阶段，不向脉冲萃取柱板段内排气，改善了脉冲萃取柱的工作状态。

Claims (3)

1.一种核用脉冲萃取柱的吹气测量装置，含有吹气系统(9)，设置在脉冲萃取柱下扩大段内不同深度的四个吹气管(4)，以及分别设置在每个吹气管上的气体质量流量计，其特征在于：该装置还含有集气罩(2)和平衡罐(8)，所述的集气罩(2)设置在脉冲萃柱下扩大段内，并将所述的四个吹气管罩在其中；
所述集气罩(2)由两部分构成，下部为底部开口的圆柱型，上部为敞口的圆锥型，圆柱型的边壁为多孔网状结构；在集气罩的圆锥型顶部安装总排气管(3)，在所述的总排气管(3)上依次布置有放射性测量点(5)和一个总管电磁阀(6)，总排气管(3)在总管电磁阀(6)后面则分为若干个相互平行的分支排气管，每个分支排气管的尾端均插入平衡罐(8)的不同深度，且每个分支排气管上均安装一个支管电磁阀(7)。
2.按照权利要求1所述的一种核用脉冲萃取柱的吹气测量装置，其特征在于：所述集气罩上部的圆锥型在垂直方向上的尺寸至少为10cm。
3.按照权利要求1或2所述的一种核用脉冲萃取柱的吹气测量装置，其特征在于：所述总排气管(3)有一段向上拱起的管路，该管路的拱起高度高于所述的脉冲萃取柱(1)和所述的平衡罐(8)的高度。
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