CN113137994B - 一种在线测量过滤131i气体体积的方法 - Google Patents

一种在线测量过滤131i气体体积的方法 Download PDF

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Abstract

本公开属于放射性气体测量领域，具体涉及一种在线测量过滤131I气体体积的方法。该方法包括以下步骤：(1)建立测量系统，其中测量系统包括过滤装置、缓冲罐A、缓冲罐B、及真空泵；(2)对测量系统预抽真空；(3)缓冲罐A、缓冲罐B交替进行过滤后气体的存储和排空，进行存储、排空、存储循环操作；分别根据其排空前后气体状态确定气体变化量，并记录各排空‑存储周期前后气体状态；(4)通过气体方程进行气体物质的量及标准状态下过滤气体体积。该测量方法，通过缓冲罐对过滤气体进行收集、测量，双罐交替可实现在线连续测量，同时由于采用的是静态测量，减小了气体动力学影响，测量准确度更高。

Description

一种在线测量过滤131I气体体积的方法
技术领域
本公开属于放射性气体测量领域，具体涉及一种在线测量过滤131I气体体积的方法。
背景技术
过滤气体体积测量是各类气体监测设备的重要参数，一般采用气体流量计进行测量。由于气体过滤中可能存在温度、压力、气体成分的变化，同时流量计在不同气体介质、压力、流速下测量准确度存在一定差异，因此在高精度气体监测设备或其他精密测量中，需要准确度更高的气体体积测量方法。131I气体监测设备一般用于核设施运行状态监测或人员防护监测，其测量准确性对设施及人员安全至关重要。
发明内容
(一)发明目的
根据现有技术存在的问题，本公开提供了一种可在线测量且测量准确度高的过滤气体体积的测量方法。
(二)技术方案
为了解决现有技术所存在的问题，本公开提供的技术方案如下：
一种在线测量过滤气体体积的方法，该方法包括以下步骤：
(1)建立测量系统，其中测量系统包括过滤装置、缓冲罐A、缓冲罐B、及真空泵；将缓冲罐A、缓冲罐B并联接入过滤装置与真空泵之间，采用标准气体分别测量缓冲罐A以及缓冲罐B的准确容积，包括两缓冲罐前后端管路容积；
(2)对测量系统预抽真空；
(3)缓冲罐A、缓冲罐B交替进行过滤后气体的存储和排空，进行存储、排空、存储循环操作；分别根据其排空前后气体状态确定气体变化量，并记录各排空-存储周期前后气体状态，记为PAi-空、PAi-存、PBi-空、PBi-存；
(4)通过气体方程进行气体物质的量计算：
Figure RE-GDA0003055587070000021
式中：l——缓冲罐A排空-存储循环次数；
m——缓冲罐B排空-存储循环次数；
R——气体热力学常数，R＝(8.31441±0.00026)J/(mol·K)；
n——过滤气体物质的量。
(5)通过气体方程换算至标准状态下过滤气体体积：
Figure RE-GDA0003055587070000022
式中：V总——标准状态下过滤气体总体积；
T标——标准状态下气体温度，T标＝293.15K；
P标——标准状态下气体压力，P标＝101.325KPa。
优选地，对测量系统抽真空至压强在200Pa以下。
优选地，所述缓冲罐体积根据过滤气体流速和真空泵流速确定，确保单罐气体排空、平衡测量时间内另一罐容积满足存储要求。
优选地，所述缓冲罐体积为50～200L。
优选地，排空操作时，缓冲罐A或缓冲罐B压强为100Pa～1kPa。
优选地，存储操作时，缓冲罐A或缓冲罐B压强为10kPa～30kPa。
优选地，所述缓冲罐A、缓冲罐B均配备有压力监测仪及温度监测仪。
优选地，所述缓冲罐A、缓冲罐B的单次存储的平衡时间为2～20s。
优选地，所述缓冲罐A、缓冲罐B内壁涂有聚四氟乙烯涂层，以减小测量样品气体吸附。
优选地，所述缓冲罐A、缓冲罐B气路通断采用电磁阀自动控制，切换时间小于0.5秒。
优选地，所述整套测量系统安装于恒温箱内，恒温箱温度控制范围(40～60)℃，以防止可能的131I气体冷凝。
优选地，所述恒温箱控制精度为±1℃，以保证测量系统所处环境稳定，每次气体收集前可迅速恢复相同状态。
(三)有益效果
本发明采用气体体积绝对测量方法，通过缓冲罐对过滤气体进行收集、测量，双罐交替可实现在线连续测量，同时由于采用的是静态测量，减小了气体动力学影响，测量准确度更高。
附图说明
图1是在线测量过滤气体体积所用装置示意图。其中1是过滤装置；2是缓冲罐A；3是缓冲罐B；4是真空泵。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体实施例对本公开进一步阐述。
实施例1
一种在线测量过滤气体体积的方法，该方法包括以下步骤：
(1)建立测量系统，其中测量系统包括过滤装置1、缓冲罐A2、缓冲罐B 3及真空泵4；将缓冲罐A2、缓冲罐B3并联接入过滤装置1与真空泵4之间，采用标准气体分别测量缓冲罐A2以及缓冲罐B3的准确容积，包括两缓冲罐前后端管路容积；
(2)对测量系统预抽真空；
(3)缓冲罐A2、缓冲罐B3交替进行过滤后气体的存储和排空，进行存储、排空、存储循环操作；分别根据其排空前后气体状态确定气体变化量，并记录各排空-存储周期前后气体状态，记为PAi-空、PAi-存、PBi-空、PBi-存；
(4)通过气体方程进行气体物质的量计算：
Figure RE-GDA0003055587070000031
式中：l——缓冲罐A2排空-存储循环次数；
m——缓冲罐B3排空-存储循环次数；
R——气体热力学常数，R＝(8.31441±0.00026)J/(mol·K)；
n——过滤气体物质的量。
(5)通过气体方程换算至标准状态下过滤气体体积：
Figure RE-GDA0003055587070000041
式中：V总——标准状态下过滤气体总体积；
T标——标准状态下气体温度，T标＝293.15K；
P标——标准状态下气体压力，P标＝101.325KPa。
对测量系统预抽真空至压强为100Pa；所述缓冲罐体积根据过滤气体流速和真空泵流速确定，确保单罐气体排空、平衡测量时间内另一罐容积满足存储要求，本实施例中缓冲罐体积为100L。排空操作时，缓冲罐A或缓冲罐B压强为500Pa。存储操作时，缓冲罐A2或缓冲罐B3压强为20kPa。所述缓冲罐A2、缓冲罐B 3均配备有压力监测仪及温度监测仪。
所述缓冲罐A2、缓冲罐B3的单次存储的平衡时间为10s。所述缓冲罐A、缓冲罐B3内壁涂有聚四氟乙烯涂层，以减小测量样品气体吸附。所述缓冲罐A、缓冲罐B3气路通断采用电磁阀自动控制，切换时间小于0.5秒。所述整套测量系统安装于恒温箱内，恒温箱温度控制范围50℃，以防止可能的131I气体冷凝，恒温箱控制精度为±1℃，以保证测量系统所处环境稳定，每次气体收集前可迅速恢复相同状态。
实施例2
一种在线测量过滤气体体积的方法，该方法包括以下步骤：
(1)建立测量系统，其中测量系统包括过滤装置1、缓冲罐A2、缓冲罐B 3及真空泵4；将缓冲罐A2、缓冲罐B3并联接入过滤装置与真空泵之间，采用标准气体分别测量缓冲罐A2及缓冲罐B3的准确容积，包括两缓冲罐前后端管路容积；
(2)对测量系统预抽真空；
(3)缓冲罐A2、缓冲罐B3交替进行过滤后气体的存储和排空，进行存储、排空、存储循环操作；分别根据其排空前后气体状态确定气体变化量，并记录各排空-存储周期前后气体状态，记为PAi-空、PAi-存、PBi-空、PBi-存；
(4)通过气体方程进行气体物质的量计算：
Figure RE-GDA0003055587070000051
式中：l——缓冲罐A2排空-存储循环次数；
m——缓冲罐B3排空-存储循环次数；
R——气体热力学常数，R＝(8.31441±0.00026)J/(mol·K)；
n——过滤气体物质的量。
(5)通过气体方程换算至标准状态下过滤气体体积：
Figure RE-GDA0003055587070000052
式中：V总——标准状态下过滤气体总体积；
T标——标准状态下气体温度，T标＝293.15K；
P标——标准状态下气体压力，P标＝101.325KPa。
对测量系统抽真空至压强为80Pa；所述缓冲罐体积根据过滤气体流速和真空泵流速确定，确保单罐气体排空、平衡测量时间内另一罐容积满足存储要求。所述缓冲罐体积为50L。排空操作时，缓冲罐A2或缓冲罐B3压强为100PaPa。存储操作时，缓冲罐A2或缓冲罐B3压强为10kPakPa。所述缓冲罐A、缓冲罐 B均配备有压力监测仪及温度监测仪。
所述缓冲罐A2、缓冲罐B3的单次存储的平衡时间为5s。
所述缓冲罐A2、缓冲罐B3内壁涂有聚四氟乙烯涂层，以减小测量样品气体吸附。
所述缓冲罐A2、缓冲罐B3气路通断采用电磁阀自动控制，切换时间小于0.5秒。所述整套测量系统安装于恒温箱内，恒温箱温度控制范围(40～60)℃，以防止可能的131I气体冷凝。所述恒温箱控制精度为±1℃，以保证测量系统所处环境稳定，每次气体收集前可迅速恢复相同状态。
实施例3
一种在线测量过滤气体体积的方法，该方法包括以下步骤：
(1)建立测量系统，其中测量系统包括过滤装置1、缓冲罐A2、缓冲罐B 3及真空泵4；将缓冲罐A2、缓冲罐B3并联接入过滤装置1与真空泵4之间，采用标准气体分别测量缓冲罐A2及缓冲罐B3的准确容积，包括两缓冲罐前后端管路容积；
(2)对测量系统预抽真空；
(3)缓冲罐A2、缓冲罐B3交替进行过滤后气体的存储和排空，进行存储、排空、存储循环操作；分别根据其排空前后气体状态确定气体变化量，并记录各排空-存储周期前后气体状态，记为PAi-空、PAi-存、PBi-空、PBi-存；
(4)通过气体方程进行气体物质的量计算：
Figure RE-GDA0003055587070000061
式中：l——缓冲罐A2排空-存储循环次数；
m——缓冲罐B3排空-存储循环次数；
R——气体热力学常数，R＝(8.31441±0.00026)J/(mol·K)；
n——过滤气体物质的量。
(5)通过气体方程换算至标准状态下过滤气体体积：
Figure RE-GDA0003055587070000062
式中：V总——标准状态下过滤气体总体积；
T标——标准状态下气体温度，T标＝293.15K；
P标——标准状态下气体压力，P标＝101.325KPa。
对测量系统抽真空至压强为80Pa；所述缓冲罐体积根据过滤气体流速和真空泵流速确定，确保单罐气体排空、平衡测量时间内另一罐容积满足存储要求。所述缓冲罐体积为200L。排空操作时，缓冲罐A2或缓冲罐B3压强为1kPa。存储操作时，缓冲罐A2或缓冲罐B3压强为30kPa。所述缓冲罐A2、缓冲罐B 3均配备有压力监测仪及温度监测仪。
所述缓冲罐A2、缓冲罐B3的单次存储的平衡时间为20s。
所述缓冲罐A2、缓冲罐B3内壁涂有聚四氟乙烯涂层，以减小测量样品气体吸附。
所述缓冲罐A2、缓冲罐B3气路通断采用电磁阀自动控制，切换时间小于0.5秒。所述整套测量系统安装于恒温箱内，恒温箱温度控制范围60℃，以防止可能的131I气体冷凝。所述恒温箱控制精度为±1℃，以保证测量系统所处环境稳定，每次气体收集前可迅速恢复相同状态。

Claims (10)

1.一种在线测量过滤131I气体体积的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)建立测量系统，其中测量系统包括过滤装置、缓冲罐A、缓冲罐B、及真空泵；将缓冲罐A、缓冲罐B并联接入过滤装置与真空泵之间，采用标准气体分别测量缓冲罐A以及缓冲罐B的准确容积，包括两缓冲罐前后端管路容积；
(2)对测量系统预抽真空；
(3)缓冲罐A、缓冲罐B交替进行过滤后气体的存储和排空，进行存储、排空、存储循环操作；分别根据其排空前后气体状态确定气体变化量，并记录各排空-存储周期前后气体状态，记为PAi-空、PAi-存、PBi-空、PBi-存；
(4)通过气体方程进行气体物质的量计算：
Figure FDA0003455891400000011
式中：l——缓冲罐A排空-存储循环次数；
m——缓冲罐B排空-存储循环次数；
R——气体热力学常数，R＝(8.31441±0.00026)J/(mol·K)；
n——过滤气体物质的量；
(5)通过气体方程换算至标准状态下过滤气体体积：
Figure FDA0003455891400000012
式中：V总——标准状态下过滤气体总体积；
T标——标准状态下气体温度，T标＝293.15K；
P标——标准状态下气体压力，P标＝101.325KPa。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对测量系统抽真空至压强在200Pa以下。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓冲罐A及缓冲罐B、体积根据过滤气体流速和真空泵流速确定，确保单罐气体排空、平衡测量时间内另一罐容积满足存储要求。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓冲罐A、缓冲罐B体积均为50～200L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，排空操作时，缓冲罐A或缓冲罐B压强为100Pa～1kPa。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，存储操作时，缓冲罐A或缓冲罐B压强为10kPa～30kPa。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓冲罐A、缓冲罐B均配备有压力监测仪及温度监测仪，所述缓冲罐A、缓冲罐B的单次存储的平衡时间为2～20s。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓冲罐A、缓冲罐B内壁涂有聚四氟乙烯涂层。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓冲罐A、缓冲罐B气路通断采用电磁阀自动控制，切换时间小于0.5秒。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量系统安装于恒温箱内，恒温箱温度控制范围40～60℃，恒温箱控制精度为±1℃。
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