CN112781802B - 一种燃料组件在线啜漏设备检测方法及装置 - Google Patents

一种燃料组件在线啜漏设备检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃料组件在线啜漏设备检测方法，包括：采用注气装置从废气处理系统中取出含Xe133的废气样品；通过γ谱仪测量Xe133的放射性活度；将废气样品从AIR SUCTION接口注入在线啜漏设备，读取第一计数率；根据放射性活度和第一计数率计算燃料组件在线啜漏设备的校正系数和检测限。本发明将含Xe133的废气注入到在线啜漏设备中，当检测到稳定的计数率数据时，可以判断在线啜漏设备的气体回路是畅通完整的，并且经过进一步的测试和计算，可以对燃料组件在线啜漏设备探头进行标定，以及得出探头的检测限，并且能对放射性气体进行定量分析，以及根据测量的本底值辅助判断在线啜漏期间所测量燃料组件的完整性。

Description

一种燃料组件在线啜漏设备检测方法及装置
技术领域
本发明属于核电技术领域，具体涉及一种燃料组件在线啜漏设备检测方法及装置。
背景技术
燃料组件在线啜漏设备用于检测燃料组件包壳是否发生破损，检测原理如图1所示，燃料组件发生泄漏时，放射性气体(含Xe133)泄漏至换料套筒3内，并在文丘里管6的负压吸力作用下，依次经过AIR SUCTION接口4、燃料组件在线啜漏设备5、文丘里管6，最后经过转向阀7排出，燃料组件在线啜漏设备5的NaI探头对放射性气体进行检测。
燃料组件在线啜漏设备在使用前，需要进行预检。目前都是采用固体源Ba133在81kev峰来进行设备的道飘检查，并且根据放射源的出厂活度及计数率反推该探头的可靠性。但是采用固体的Ba133标准源对设备进行设备检查无法模拟设备的实际使用工况，无法对燃料组件在线啜漏设备的检测限以及回路是否畅通进行准确的检测。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，解决现有的固体源检测方法无法对在线啜漏设备的回路进行检测以及无法检测在线啜漏设备的校正系数和检测限的问题。为解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料组件在线啜漏设备检测方法，包括：
步骤S1，采用注气装置从废气处理系统中取出含Xe133的废气样品；
步骤S2，通过γ谱仪测量所述废气样品中Xe133的放射性活度；
步骤S3，将所述废气样品从AIR SUCTION接口注入燃料组件在线啜漏设备，读取第一计数率；
步骤S4，根据所述放射性活度和所述第一计数率计算所述燃料组件在线啜漏设备的校正系数和检测限。
进一步地，所述检测方法还包括：
采用惰性气体将废气样品稀释为若干不同稀释倍数的稀释废气样品；
将所述稀释废气样品从AIR SUCTION接口注入燃料组件在线啜漏设备，分别测量不同稀释倍数的稀释废气样品中Xe133的第二计数率；
采用所述第二计数率对所述校正系数进行检验。
进一步地，所述检测方法还包括：
将所述稀释废气样品从AIR SUPPLY接口注入燃料组件在线啜漏设备，分别测量不同稀释倍数的稀释废气样品中Xe133的第三计数率；
采用所述第三计数率对所述校正系数进行检验。
进一步地，所述稀释废气样品的稀释倍数采用稀释前后的压力比计算。
进一步地，所述步骤S1中，注气装置从废气处理系统中取出含Xe133的废气样品时，取气绝压大于5bar。
进一步地，所述注气装置包括：
罐体；
进气管，由所述罐体的侧壁贯穿至所述罐体中，并向所述罐体的底部方向延伸，用于向所述罐体注气；
出气接口，设置在所述罐体的侧壁外侧，与所述罐体内部连通，用于连接燃料组件在线啜漏设备的接口，向所述燃料组件在线啜漏设备注气。
进一步地，所述罐体的顶部设置有压力表，用于检测所述罐体内的气压。
进一步地，所述罐体的顶部还设置有把手。
进一步地，所述出气接口与所述在线啜漏设备的接口之间还连接有流量计。
进一步地，所述注气装置采用不锈钢材料制作而成。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明通过注气装置从TEG中取含Xe133的废气，从燃料组件在线啜漏设备的接口注入到燃料组件在线啜漏设备中，当检测到稳定的计数率数据时，可以判断燃料组件在线啜漏设备的气体回路是畅通完整的，并且经过进一步的测试和计算，可以对燃料组件在线啜漏设备探头进行标定，以及得出探头的检测限，并且能对放射性气体进行定量分析，这是现有的固体源检测方法无法做到的。另外还可根据计算所得的检测限和开展燃料组件在线啜漏试验时所测量的本底值辅助判断燃料组件在线啜漏期间所测量燃料组件的完整性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为燃料组件在线啜漏设备回路示意图。
图2为本发明实施例一种燃料组件在线啜漏设备检测方法流程图。
图3为本发明实施例检测原理图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图2所示，本发明实施例一提供一种燃料组件在线啜漏设备检测方法，包括：
步骤S1，采用注气装置从废气处理系统中取出含Xe133的废气样品；
步骤S2，通过γ谱仪测量所述废气样品中Xe133的放射性活度；
步骤S3，将所述废气样品从AIR SUCTION接口注入燃料组件在线啜漏设备，读取第一计数率；
步骤S4，根据所述放射性活度和所述第一计数率计算所述燃料组件在线啜漏设备的校正系数和检测限。
具体地，取气注气实施例如图3所示，注气装置8连接在废气处理系统(TEG)9与燃料组件在线啜漏设备5之间，TEG中的废气含Xe133。注气装置8包括：罐体81、进气管82以及出气接口83；进气管82由罐体81的侧壁贯穿至罐体81中，并向罐体81的底部方向延伸，用于向罐体81注气；进气管82与TEG 9之间通过软管连接，接头A1和A2为SWAGELOK快插，进气管82靠近A2的一侧可以设置进气调节阀A3，用于控制进气量。罐体81的顶部还可以设置压力表A4，用于检测罐体81内的气压，控制取气，例如注气装置从废气处理系统中取出含Xe133的废气样品时，为了保证有足够的TEG气体，取气绝对压力在不超过TEG内气压的情况下应大于5bar，例如5.8bar。罐体81的顶部还可以设置把手84，方便注气装置8的搬运。出气接口83设置在罐体81的侧壁外侧，与罐体81内部连通，用于连接燃料组件在线啜漏设备5的接口，向燃料组件在线啜漏设备5注气。具体地，出气接口83与燃料组件在线啜漏设备5之间通过软管连接，出气接口83侧的连接头A6为SWAGELOK快插，燃料组件在线啜漏设备5侧的连接头为史陶比尔快插，出气接口83还可以设置注气调节阀A5，用于控制注气量。还可以在出气接口83与燃料组件在线啜漏设备5的接口之间设置流量计A7，对注入的流量进行定量控制。注气装置8从TEG中取废气样品后，首先采用实验室的γ谱仪(经过计量校正)检测废气样品中Xe133的放射性活度，将测得的放射性活度数据作为标准数据。放射性活度测试样可以采用TEG专用取样瓶(体积为2L)单独从TEG中取样。注气装置8优选采用不锈钢材料进行制作。
然后通过注气装置8从燃料组件在线啜漏设备5的AIR SUPPLY接口1注入废气，如图1所示，废气按照箭头方向流经回路，具体是依次经过AIR INJECTION回路2、换料套筒3、AIR SUCTION接口4、燃料组件在线啜漏设备5、文丘里管6，最后经过转向阀7排出。文丘里管6产生一定的负压，为回路中气体流动提供动力。通过燃料组件在线啜漏设备5的NaI探头51检测出废气中Xe133的第一计数率。
根据测试的放射性活度标准值和第一计数率可以计算燃料组件在线啜漏设备5的校正系数和检测限，校正系数ε计算公式如下：
Figure GDA0004124307310000041
其中，NT为标准源计数率，Nb为本底计数率，AT为Xe133标准源比活度，λ为常数(取值0.693)，△t为放射源衰变的时间，T为Xe133放射源的半衰期。
实际活度A的计算公式如下(Ns为样品计数率)：
A＝(Ns-Nb)/ε，
检测限LLD计算公式如下：
Figure GDA0004124307310000042
其中，Kα，Kβ为常数，在95％的置信度下，Kα＝Kβ＝1.645，nb为测量时间内本底计数率，tb为本底测量时间，η为仪器检测效率，计算公式如下：
η＝NT/(V*Aˊ)；
其中，V为标准源体积，Aˊ为标准源活度。
当检测到稳定的第一计数率数据时，可以判断燃料组件在线啜漏设备的气体回路是畅通完整的，这是现有的固体源检测方法无法判断的，本方法模拟了在线啜漏设备5真实的测试工况，不仅可以检测燃料组件在线啜漏设备回路的完整性，而且可以根据测试的数据对燃料组件在线啜漏设备探头进行标定，以及得出探头的检测限，并且能对放射性气体进行定量分析。
进一步地，可以对前述的计算结果进行校正检验。具体是：采用惰性气体将废气样品稀释为若干不同稀释倍数的稀释废气样品，可以根据压力表A4先记录废气的初始压力，然后向注气装置8注入氮气，记录氮气稀释后的稀释废气样品的压力，根据压力比值可以计算稀释倍数。
然后将稀释废气样品从AIR SUCTION接口4注入燃料组件在线啜漏设备，分别测量不同稀释倍数的稀释废气样品中Xe133的第二计数率；可以采用第二计数率对校正系数进行检验，可以根据γ谱仪测试的稀释前的活度数据计算出稀释后的样品的活度数据，然后将该数据与第二计数率和校正系数进行比较，检验校正系数是否在正常的误差范围内，本实施例可以单独检验AIR SUCTION回路的完整性和密封性。
同理，还可以将稀释废气样品从AIR SUPPLY接口注入燃料组件在线啜漏设备，分别测量不同稀释倍数的稀释废气样品中Xe133的第三计数率；采用所述第三计数率对所述校正系数进行检验。本实施例可以单独检验AIR SUPPLY回路的完整性和密封性。表1为按照本发明的方法进行检测和校正检验的数据，其中，本底测量时间tb＝100s，测量时间内本底计数率Nb＝0.77×100，标准源体积V＝2L。
表1测试值与理论计算值比较
Figure GDA0004124307310000061
通过表1的数据可以看出，计算的活度和理论活度基本一致，偏差小于5％，符合使用要求。
通过上述说明可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过注气装置从TEG中取含Xe133的废气，从燃料组件在线啜漏设备的接口注入到燃料组件在线啜漏设备中，当检测到稳定的计数率数据时，可以判断燃料组件在线啜漏设备的气体回路是畅通完整的，并且经过进一步的测试和计算，可以对燃料组件在线啜漏设备探头进行标定，以及得出探头的检测限，并且能对放射性气体进行定量分析，这是现有的固体源检测方法无法做到的。进一步地，本发明可以对废气进行稀释，验证校正系数的可靠性。此外本方法模拟了在线啜漏设备真实的测试工况，检测结果更准确。再进一步地，还可根据计算所得的检测限和开展燃料组件在线啜漏试验时所测量的本底值辅助判断燃料组件在线啜漏期间所测量燃料组件的完整性。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种燃料组件在线啜漏设备检测方法，其特征在于，包括：
步骤S1，采用注气装置从废气处理系统中取出含Xe133的废气样品；
步骤S2，通过γ谱仪测量所述废气样品中Xe133的放射性活度；
步骤S3，将所述废气样品从AIR SUCTION接口注入燃料组件在线啜漏设备，读取第一计数率；
步骤S4，根据所述放射性活度和所述第一计数率计算所述燃料组件在线啜漏设备的校正系数和检测限；
其中，所述步骤S4进一步包括：根据测试的放射性活度标准值和第一计数率计算燃料组件在线啜漏设备的校正系数和检测限，校正系数ε计算公式如下：
Figure FDA0004124307300000011
其中，NT为标准源计数率，Nb为本底计数率，AT为Xe133标准源比活度，λ为常数，△T为放射源衰变的时间，T为Xe133放射源的半衰期；
实际活度A的计算公式如下：
A=（NS-Nb)/ε，
其中，Ns为样品计数率；
检测限LLD计算公式如下：
Figure FDA0004124307300000012
其中，Kα，Kβ为常数，在95％的置信度下，Kα＝Kβ＝1.645，nb为测量时间内本底计数率，tb为本底测量时间，η为仪器检测效率，计算公式如下：
η＝NT/(V*Aˊ)；
其中，V为标准源体积，Aˊ为标准源活度。
2.根据权利要求1所述的燃料组件在线啜漏设备检测方法，其特征在于，还包括：
采用惰性气体将废气样品稀释为若干不同稀释倍数的稀释废气样品；
将所述稀释废气样品从AIR SUCTION接口注入燃料组件在线啜漏设备，分别测量不同稀释倍数的稀释废气样品中Xe133的第二计数率；
采用所述第二计数率对所述校正系数进行检验。
3.根据权利要求2所述的燃料组件在线啜漏设备检测方法，其特征在于，还包括：
将所述稀释废气样品从AIR SUPPLY接口注入燃料组件在线啜漏设备，分别测量不同稀释倍数的稀释废气样品中Xe133的第三计数率；
采用所述第三计数率对所述校正系数进行检验。
4.根据权利要求2所述的燃料组件在线啜漏设备检测方法，其特征在于，所述稀释废气样品的稀释倍数采用稀释前后的压力比计算。
5.根据权利要求1所述的燃料组件在线啜漏设备检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，注气装置从废气处理系统中取出含Xe133的废气样品时，取气绝压大于5bar。
6.根据权利要求1所述的燃料组件在线啜漏设备检测方法，其特征在于，所述注气装置包括：
罐体；
进气管，由所述罐体的侧壁贯穿至所述罐体中，并向所述罐体的底部方向延伸，用于向所述罐体注气；
出气接口，设置在所述罐体的侧壁外侧，与所述罐体内部连通，用于连接燃料组件在线啜漏设备的接口，向所述燃料组件在线啜漏设备注气。
7.根据权利要求6所述的燃料组件在线啜漏设备检测方法，其特征在于，所述罐体的顶部设置有压力表，用于检测所述罐体内的气压。
8.根据权利要求6所述的燃料组件在线啜漏设备检测方法，其特征在于，所述罐体的顶部还设置有把手。
9.根据权利要求6所述的燃料组件在线啜漏设备检测方法，其特征在于，所述出气接口与所述在线啜漏设备的接口之间还连接有流量计。
10.根据权利要求6所述的燃料组件在线啜漏设备检测方法，其特征在于，所述注气装置采用不锈钢材料制作而成。
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