CN112394385B - 一种放射性钠气溶胶取样监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种放射性钠气溶胶取样监测方法，所述取样监测方法用于钠冷快堆放射性钠火事故监测，所述取样监测方法包括以下步骤：步骤(1)、将待测气体样品由取样泵抽至取样回路，并通过流量计调节至合理流量；步骤(2)、由过滤装置实现对放射性钠气溶胶的过滤，钠火事故后过滤装置的工作时间不小于操作人员对事故的确认时间；步骤(3)、由探测器对来自过滤装置的射线进行测量；步骤(4)、探测器将探测到的γ射线的数量转换为电脉冲后进入数据处理装置；步骤(5)、将测量后气体送入厂房排风管道。采用本发明的放射性钠气溶胶取样监测方法，可以提高对放射性钠火事故探测的灵敏度，减少放射性废物的产生量。
Description
技术领域
本发明属于放射性气溶胶监测领域，具体涉及一种放射性钠气溶胶取样监测方法。
背景技术
钠冷快堆的一次冷却剂为液态金属钠，钠原子在反应堆运行过程中的活化产物24Na的比活度极高，且衰变时发射2条能量分别为1.369MeV(100％)和2.754MeV(99.85％)的γ射线，导致一次冷却剂具有极强的放射性。
液态金属钠具有活泼的化学性质，发生泄漏后，可能发生剧烈燃烧，产生大量的气溶胶，强放射性的钠气溶胶若随着厂房排风释放到环境中，会对公众和环境造成严重危害。因此，对放射性钠气溶胶的探测显得非常重要。在反应堆运行过程中，一次钠工艺间的γ本底超过104Gy/h，钠火事故造成就地工艺间的剂量率上升会被本底湮没，因此，无法通过在线监测方式进行放射性钠火事故监测，只能通过取样监测的方式。
国内现有的相关的监测装置主要包括总α、总β测量装置，总γ测量装置，剂量率监测装置等。其中，总α、总β测量装置用于放射性气溶胶监测，关键设备为放射性气溶胶监测仪，但是其滤材料孔径过小，机械强度差，易堵塞破损，不利用长期运行，产生的放射性废物多；且用于降低测量环境本底的前屏蔽导致设备重量和体积较大；探测器无法进行γ射线测量，也无法在确定事故后隔离取样回路。总γ测量装置用于放射性碘监测，关键设备为放射性碘监测仪，(碘)滤盒需定期(每周)更换，用于过滤气溶胶可能导致性能变差，且无法在确定事故后隔离取样回路。剂量率监测装置用于中国实验快堆(CEFR)放射性钠气溶胶监测，关键设备为“带G-M计数管的过滤器”(实用新型专利：ZL 200820132802.8)，其圆片滤纸孔径过小，机械强度差，易堵塞破损，不利用长期运行，产生的放射性废物多；过滤器的布置过于集中，单通道发生事故后的取到的放射性必然影响附近其他通道；端窗型G-M计数管不具备核安全级特性，无法在确定事故后隔离取样回路。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种放射性钠气溶胶取样监测方法，以对钠冷快堆放射性钠火事故进行监测，提高对放射性钠火事故探测的灵敏度，减少放射性废物的产生量。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种放射性钠气溶胶取样监测方法，所述取样监测方法用于钠冷快堆放射性钠火事故监测，所述取样监测方法通过取样监测装置实现，所述取样监测装置包括取样回路，探测器，数据处理装置；所述取样回路上设置有过滤装置，取样泵，压差计，流量计，电磁阀，吹扫气体接口；探测器正对过滤装置的过滤材料设置；所述取样监测方法包括以下步骤：
步骤(1)、将待测气体样品由取样泵抽至取样回路，并通过流量计调节至合理流量，流量信号传至数据处理装置，实现对回路取样流量的监视；
步骤(2)、由过滤装置实现对放射性钠气溶胶的过滤，钠火事故后过滤装置的工作时间不小于操作人员对事故的确认时间；
步骤(3)、由探测器对来自过滤装置的射线进行测量，探测器的量程和环境条件覆盖放射性钠火事故确认期间过滤装置上的放射性水平和环境条件；
步骤(4)、探测器将探测到的γ射线的数量转换为电脉冲后进入数据处理装置；数据处理装置将来自探测器的电脉冲转换为便于操作人员判断的数据和状态信号；
步骤(5)、将测量后气体送入厂房排风管道。
进一步地，所述步骤(1)中在进入过滤装置前，气溶胶的贯穿率不小于50％。
进一步地，所述步骤(2)中，过滤装置的过滤效率不小于80％。
进一步地，所述方法还包括以下步骤：利用压差计监视过滤装置的堵塞情况，压力数据经数据处理装置远传至控制室，当因过滤装置的堵塞影响了取样流量时，远程提示更换过滤材料。
进一步地，更换过滤材料前，使用吹扫气体经吹扫气体接口对过滤装置以及过滤装置之前的管路进行吹扫清洁。
进一步地，所述方法还包括以下步骤：当发生放射性钠火事故并经确认后，由隔离阀实现取样回路的隔离，避免放射性物质大量扩散。
进一步地，所述隔离阀由数据处理装置的二级报警触发。
本发明的有益技术效果在于：
(1)可使设备或部件满足核安全级要求，提高了对放射性钠火事故监测设备的可靠性，使得设备整体具有安全级特性；
(2)减少对回路的维保，减少放射性废物的产生量；
(3)有效避免了本底核素对探测结果的影响；
(4)大幅度提高对放射性钠火事故探测的灵敏度；
(5)避免了放射性物质的过度扩散。
附图说明
图1是本发明的放射性钠气溶胶取样监测方法的流程示意图。
其中：1-过滤装置；2-探测器；3-数据处理装置；4-压差计；5-流量计；6-电磁阀；7-取样泵。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
本发明提供一种放射性钠气溶胶取样监测方法，所述取样监测方法用于钠冷快堆放射性钠火事故监测，所述取样监测方法通过取样监测装置实现，所述取样监测装置包括取样回路，探测器2，数据处理装置3；所述取样回路上设置有过滤装置1，取样泵8，压差计4，流量计5，电磁阀6；探测器2正对过滤装置1的过滤材料设置；所述取样监测方法包括以下步骤：
第一步：
将待测气体样品由取样泵抽至取样回路，并通过流量计调节至合理流量，流量信号传至数据处理装置，实现对回路取样流量的监视；在进入过滤装置前，气溶胶的贯穿率不小于50％。
取样点尽可能选择发生钠火事故后钠气溶胶最先到达的位置，同时需要考虑监测点的位置，使得取样管线的敷设路径尽可能短。为了尽可能地减少取样过程中气溶胶的沉降损失，过滤装置1前端的取样管道的如下特性可有效减少钠气溶胶的沉降损失：
–选择合适的取样管道材料，尽量减少材料的静电效应以及可能存在的吸附和凝结作用；
–取样管道表面光滑，以减少吸附，便于去污；
–选择合适的取样流量；
–取样管线尽可能短，弯头尽可能少。
第二步：
由过滤装置1实现对放射性钠气溶胶的过滤，钠火事故后过滤装置的工作时间不小于操作人员对事故的确认时间；过滤装置的过滤效率不小于80％。
过滤装置1的过滤效率和过滤材料的更换周期由过滤材料的孔径和厚度决定：典型钠气溶胶的粒径大于普通悬浮于空气中的气溶胶，通过对过滤材料孔径的设计既可满足对钠气溶胶的高效过滤，同时也可满足对大量小粒径气溶胶的粗过滤，从而延长过滤器的更换周期；因过滤材料及过滤装置外壁对24Na特征γ射线的阻挡可忽略不计，因此从对探测射线的角度无需考虑过滤器的尺寸，较大尺寸的过滤装置1的设计具有提高放射性钠火探测灵敏度和非事故时期延长取样回路维保时间的双重优势。
利用压差计4监视过滤装置的堵塞情况，压力数据经数据处理装置远传至控制室，当因过滤装置的堵塞影响了取样流量时，远程提示更换过滤材料。更换过滤材料前，使用吹扫气体对过滤装置1以及过滤装置1之前的管路进行吹扫清洁。
第三步：
由探测器对来自过滤装置的射线进行测量，探测器的量程和环境条件覆盖放射性钠火事故确认期间过滤装置上的放射性水平和环境条件；测量方案需要实现对典型核素24Na的高效测量，减少其他核素对测量结果的影响，减少测量响应时间和提高设备可靠性。通过如下方式实现：
通过核安全级部件的设计来提高设备的可靠性；通过多道，对来自探测装置1中γ射线的能量做出甄别，针对24Na特征γ射线的选择，减少其他核素对测量结果的影响；利用积分式数据处理技术，结合气溶胶过滤富集，使得在事故期间探测器的计数率能迅速上升，从而减少测量响应时间。
第四步：
探测器将探测到的γ射线的数量转换为电脉冲后进入数据处理装置；数据处理装置将来自探测器的电脉冲转换为便于操作人员判断的数据和状态信号；
第五步：
将测量后气体送入厂房排风管道。
第六步：
当发生放射性钠火事故并经确认后，由隔离阀实现取样回路的隔离，避免放射性物质大量扩散。隔离阀6由数据处理装置3的二级报警触发。当数据处理装置3触发后，经过一定时间的延迟后触发隔离阀6关闭。延迟时间根据事故处理规程中关于放射性钠火事故的确认时间确定。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种放射性钠气溶胶取样监测方法，所述取样监测方法用于钠冷快堆放射性钠火事故监测，所述取样监测方法通过取样监测装置实现，所述取样监测装置包括取样回路，探测器，数据处理装置；所述取样回路上设置有过滤装置，取样泵，压差计，流量计，电磁阀，吹扫气体接口；探测器正对过滤装置的过滤材料设置；其特征在于，所述取样监测方法包括以下步骤：
步骤(1)、将待测气体样品由取样泵抽至取样回路，并通过流量计调节至合理流量，流量信号传至数据处理装置，实现对回路取样流量的监视；在进入过滤装置前，气溶胶的贯穿率不小于50％；过滤装置1前端的取样管道尽量减少材料的静电效应以及可能存在的吸附和凝结作用；取样管道表面光滑；取样管线尽可能短，弯头尽可能少；
步骤(2)、由过滤装置实现对放射性钠气溶胶的过滤，钠火事故后过滤装置的工作时间不小于操作人员对事故的确认时间；
步骤(3)、由探测器对来自过滤装置的射线进行测量，探测器的量程和环境条件覆盖放射性钠火事故确认期间过滤装置上的放射性水平和环境条件；
步骤(4)、探测器将探测到的γ射线的数量转换为电脉冲后进入数据处理装置；数据处理装置将来自探测器的电脉冲转换为便于操作人员判断的数据和状态信号；
步骤(5)、将测量后气体送入厂房排风管道。
2.一种如权利要求1所述的放射性钠气溶胶取样监测方法，其特征在于，所述步骤(2)中，过滤装置的过滤效率不小于80％。
3.一种如权利要求1所述的放射性钠气溶胶取样监测方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：利用压差计监视过滤装置的堵塞情况，压力数据经数据处理装置远传至控制室，当因过滤装置的堵塞影响了取样流量时，远程提示更换过滤材料。
4.一种如权利要求3所述的放射性钠气溶胶取样监测方法，其特征在于，更换过滤材料前，使用吹扫气体经吹扫气体接口对过滤装置以及过滤装置之前的管路进行吹扫清洁。
5.一种如权利要求1所述的放射性钠气溶胶取样监测方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：当发生放射性钠火事故并经确认后，由隔离阀实现取样回路的隔离，避免放射性物质大量扩散。
6.一种如权利要求5所述的放射性钠气溶胶取样监测方法，其特征在于，所述隔离阀由数据处理装置的二级报警触发。
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| 核电站PING监测系统;张杰;《科技视界》;20161231(第17期);第227-228页 * |
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| Publication number | Publication date |
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| CN112394385A (zh) | 2021-02-23 |
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