CN112557268A - 一种放射性污染金属切割释放源项测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种放射性污染金属切割释放源项测量装置及测量方法，该测量装置包括气帐、称重系统、滚轮式切割平台、切割装置、排风口、伺服电机以及取样口；本发明通过装置的搭建，获取关键的评价参数，建立源项测量方法，以有效解决放射性污染金属不同切割条件下放射性源项的测量困难和无可信评价参数等问题。
Description
技术领域
本发明涉及辐射环境影响技术领域，具体涉及一种放射性污染金属切割释放源项测量装置及测量方法。
背景技术
核设施在运、退役会产生大量的放射性废旧金属，废旧金属存在尺寸大、形态差异大等特点，在整备、处理中需要进行切割整备后运输进行处理和处置。核设施涉及铀矿冶设施、核燃料循环设施、核电厂、后处理设施、废物处置设施等，其污染核素种类差异较大，主要分为天然核素和人工核素。不同核素的性质差异较大，例如锶、铯、碘易于挥发，在金属切割过程中会易于形成气溶胶释放，对环境和公众产生辐射照射影响。
了评价放射性污染金属切割整备过程中的气溶胶对环境和公众的辐射影响，需要获取其整备过程中不同切割条件(如切割速度、切割温度、金属材料等)下不同核素的释放总量。目前国内尚未建立不同放射性核素在不同切割条件下的释放源项，评价时对气溶胶释放份额采用国外的参考数据，但不同材料、不同切割速率、不同温度、不同核素在不同工艺条件下的释放行为和释放速率是有差别的，因此，采用某一固定释放份额是不恰当的。
为了解决现有技术难题，需要建立一种放射性污染金属切割释放源项测量装置及方法，实现对不同测试条件下释放源项的测量，研究放射性污染金属切割过程中气溶胶的释放机理，获取不同核素在冷切割、热切割条件下气溶胶的释放量，获取较为准确的释放源项用于辐射剂量评价。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种放射性污染金属切割释放源项测量装置及测量方法，该测量装置和方法可实现不同切割机(冷切割、热切割)下污染金属放射性气溶胶源项的测量，获取不同核素的释放份额从而估算释放源项。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种放射性污染金属切割释放源项测量装置，所述测量装置包括：
气帐；
称重系统；
滚轮式切割平台，所述称重系统布置在所述滚轮式切割平台下方；
切割装置，所述滚轮式切割平台与所述切割装置相衔接；
排风口，所述排风口设置在所述气帐的顶端并与其内腔相连通；
伺服电机，所述伺服电机与所述切割装置相连；以及
取样口，所述取样口与所述排风口相连通；
其中，所述称重系统、滚轮式切割平台、切割装置以及伺服电机设置在所述气帐内腔中。
在一些实施例中，所述测量装置还包括布袋除尘器，所述布袋除尘器与所述取样口相连通。
在一些实施例中，所述测量装置还包括高效过滤器，所述高效过滤器与所述布袋除尘器相连通。
在一些实施例中，所述取样口通过设置有的排风管与所述排风口相连通。
在一些实施例中，所述切割装置包括液压切割机与等离子切割机。
同时，本发明还提供一种基于如上述权利要求1所述的放射性污染金属切割释放源项测量装置的测量方法，所述测量方法包括：
S1、物料信息存储及称重；
S2、物料切割工艺参数的控制；
S3、气载流出物数据存储；
用于存储和记录气帐切割时的排风量参数和气载流出物气溶胶的取样量Q；
S4、释放源项评估；
基于金属物料物料切割前后质量的损失量ΔM＝M1-M2，气溶胶取样量Q，气溶胶核素浓度Ci，评估切割过程中释放份额ARF，ARF＝Q×Ci/ΔM，通过粒径分级的取样监测结果,统计颗粒粒径<PM10的气溶胶浓度(Ci-10)，获取可吸入份额(RF)，RF＝Ci-10/Ci，则释放源项计算结果为物料操作量(M1)×释放份额(ARF)×可吸入份额(RF)，其中M1为金属物料切割前的重量，单位为g；M2为金属物料切割后的重量，单位为g。
在一些实施例中，在上述步骤S1中，物料信息存储及称重为通过根据物料的来源，分析其其污染的核素类型、记录物料切割前后的物料重量及金属类型。
在一些实施例中，在上述步骤S2中，物料切割工艺参数为设置金属物料的切割方式、切割速率、切割温度以及切割时间，并且上述工艺参数通过远程控制记录存储。
本发明的有益效果为：本发明通过装置的搭建，获取关键的评价参数，建立源项测量方法，以有效解决放射性污染金属不同切割条件下放射性源项的测量困难和无可信评价参数等问题。
附图说明
图1为本实施例中放射性污染金属切割释放源项测量装置结构原理示意图。
图中：
1-气帐，2-称重系统，3-滚轮式切割平台，4-液压切割机，5-等离子切割机，6-放射性废金属，7-排风口，8-伺服电机，9-排风管，10-取样口，11-布袋除尘器，12-高效过滤器。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
参见附图1所示，本实施例提供一种放射性污染金属切割释放源项测量装置，其包括气帐1、称重系统2、滚轮式切割平台3、切割装置、排风口7、伺服电机8以及取样口10。称重系统2布置在滚轮式切割平台3下方，放射性废金属6通过滚轮式切割平台3进行运输输送，称重系统2对位于滚轮式切割平台3上的放射性金属进行切割前和切割后的称重。滚轮式切割平台3与切割装置相衔接，以便于将位于滚轮式切割平台3上的放射性金属输送到切割装置中进行切割，在一些实施例中，切割装置包括液压切割机4与等离子切割机5。排风口7设置在气帐1的顶端并与其内腔相连通，取样口10通过设置有的排风管9与排风口7相连通。为了能够对取样后的气溶胶进行过滤，在取样口10处还设置有布袋除尘器11和高效过滤器12，当然也可以采用其它过滤设备，不以为限。
测量时，将放射性废金属6，由机械滚轮方式，将金属沿滚轮推入滚轮式切割平台3，到达切割位置后，滚轮停止转动，进行称重。设备采用伺服器电机驱动，保证定位精度。切割装置包括等离子切割机5头和液压水冷切割机头，可通过远程控制实现不同切割机的转换，可以通过远程控制设置切割机的切割速率、切割温度，两套切割系统可根据需要单独工作或协同工作；气帐1内的排风口7使得其内部保持负压，排风系统外接入取样口10，取样口10后端设置布袋除尘器11和高效过滤器12。取样口10接入气溶胶取样装置和粒径切割取样装置，实现对气溶胶浓度的测量和不同粒径气溶胶浓度的测量。切割前开启排风系统，通过排风管9上的取样口10进行切割时的气溶胶取样，气溶胶经布袋除尘器11和高效过滤器12过滤后排放。切割完成后，对切割后的物料重量进行称重，记录并存储。
同时，本实施例还提供一种基于上述测量装置的测量方法，该测量方法包括：
S1、物料信息存储及称重；
根据放射性金属的来源，分析其污染的核素类型、记录物料切割前后的物料重量及金属类型(例如碳钢、不锈钢等金属材料)；
S2、物料切割工艺参数的控制；
设置切割装置(若采用冷切割，则设置液压；若采用热切割，则设置等离子)的工艺参数，包括切割方式、切割速率、切割温度、切割时间等，数据参数通过远程控制记录存储；
S3、S3、气载流出物数据存储；
用于存储和记录气帐1切割时的排风量参数和气载流出物气溶胶的取样量Q；
S4、释放源项评估；
基于金属物料物料切割前后质量的损失量ΔM＝M1-M2，气溶胶取样量Q，气溶胶核素浓度Ci，评估切割过程中释放份额ARF，ARF＝Q×Ci/ΔM，通过粒径分级的取样监测结果,统计颗粒粒径<PM10的气溶胶浓度(Ci-10)，获取可吸入份额(RF)，RF＝Ci-10/Ci，则释放源项计算结果为物料操作量(M1)×释放份额(ARF)×可吸入份额(RF)，其中M1为金属物料切割前的重量，单位为g；M2为金属物料切割后的重量，单位为g。
下面结合具体的实施例加以说明：
以某核电厂二回路废旧金属为例，物料信息存储及称重系统2记录金属来源、金属切割量(单次)、主要核素、金属材料类型。
工艺参数控制系统设置为冷切割，记录其切割速率、切割温度和切割时间。
载流出物数据存储系统用于存储和记录气帐1切割时的排风量参数和气载流出物气溶胶的取样量(Q)。
将取样滤纸送出监测，分析Co-60的浓度，数据输入到释放源项评估系统。基于金属物料切割前后质量的损失量(ΔM)、气溶胶取样量(Q)、气溶胶核素浓度(Ci),评估切割过程中释放份额(ARF)，ARF＝Q×Ci/ΔM。通过粒径分级的取样监测结果,统计颗粒粒径小于10μm的气溶胶浓度(Ci-10)，获取可吸入份额(RF)，RF＝Ci-10/Ci。则释放源项计算结果为M1×ARF×RF。
各系统的参数和计算结果见下表1至表4：
| 金属来源 | 单次金属切割量 | 主要核素 | 金属材料类型 |
| 核电厂 | 10kg | Co-60 | 碳钢 |
表1物料信息存储及称重
| 切割方式 | 切割速率 | 切割温度 | 切割时间 |
| 冷切割 | 1kg/min | 25摄氏度 | 10min |
表2工艺参数控制
| 排风量 | 取样量 |
| 500m<sup>3</sup> | 10m<sup>3</sup> |
表3气载流出物数据存储
表4释放源项评估。
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 (8)
1.一种放射性污染金属切割释放源项测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：
气帐；
称重系统；
滚轮式切割平台，所述称重系统布置在所述滚轮式切割平台下方；
切割装置，所述滚轮式切割平台与所述切割装置相衔接；
排风口，所述排风口设置在所述气帐的顶端并与其内腔相连通；
伺服电机，所述伺服电机与所述切割装置相连；以及
取样口，所述取样口与所述排风口相连通；
其中，所述称重系统、滚轮式切割平台、切割装置以及伺服电机设置在所述气帐内腔中。
2.根据权利要求1所述的一种放射性污染金属切割释放源项测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括布袋除尘器，所述布袋除尘器与所述取样口相连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种放射性污染金属切割释放源项测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括高效过滤器，所述高效过滤器与所述布袋除尘器相连通。
4.根据权利要求1所述的一种放射性污染金属切割释放源项测量装置，其特征在于，所述取样口通过设置有的排风管与所述排风口相连通。
5.根据权利要求1所述的一种放射性污染金属切割释放源项测量装置，其特征在于，所述切割装置包括液压切割机与等离子切割机。
6.一种基于如上述权利要求1所述的放射性污染金属切割释放源项测量装置的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：
S1、物料信息存储及称重；
S2、物料切割工艺参数的控制；
S3、气载流出物数据存储；
用于存储和记录气帐切割时的排风量参数和气载流出物气溶胶的取样量Q；
S4、释放源项评估；
基于金属物料物料切割前后质量的损失量ΔM＝M1-M2，气溶胶取样量Q，气溶胶核素浓度Ci，评估切割过程中释放份额ARF，ARF＝Q×Ci/ΔM，通过粒径分级的取样监测结果,统计颗粒粒径<PM10的气溶胶浓度(Ci-10)，获取可吸入份额(RF)，RF＝Ci-10/Ci，则释放源项计算结果为物料操作量(M1)×释放份额(ARF)×可吸入份额(RF)，其中M1为金属物料切割前的重量，单位为g；M2为金属物料切割后的重量，单位为g。
7.根据权利要求6所述的释放源项测量方法，其特征在于，在上述步骤S1中，物料信息存储及称重为通过根据物料的来源，分析其其污染的核素类型、记录物料切割前后的物料重量及金属类型。
8.根据权利要求6所述的释放源项测量方法，其特征在于，在上述步骤S2中，物料切割工艺参数为设置金属物料的切割方式、切割速率、切割温度以及切割时间，并且上述工艺参数通过远程控制记录存储。
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