CN113866242A - 一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池 - Google Patents

Abstract

本发明属于碘分析技术领域，具体涉及一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池，连接在含碘液体回路上，包括能够从所述含碘液体回路引入含碘液体的密封的流通池主体(1)，所述流通池主体(1)设有能够对所述含碘液体进行测量的PH电极(5)、碘离子选择电极(7)和溶解氧电极(9)。本发明能够实现含碘液体回路中的含碘液体的PH值、碘离子浓度和溶解氧含量的在线测量，对含碘溶液水质的在线监测，可以直接地对液相碘的转化反应进行监控，大大提高了试验的效率。所述流通池由聚四氟乙烯材料制成，避免了因容器壁面对碘的大量吸附而造成的试验干扰，这对该类碘含量很低的试验具有重要意义。

Description

一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池

技术领域

本发明属于碘分析技术领域，具体涉及一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池。

背景技术

碘是轻水堆堆芯产生的裂变产物之一，反应堆事故条件下，碘作为重要的辐射源，其最初从燃料释放出来的形态绝大部分为离子态，大部分的离子碘通过附着壁面后沉降或直接沉降，进入堆芯的水池中，但离子碘并不是一直稳定的存在水环境中，在特定的环境条件下部分可进一步转化为元素碘，从而再挥发进入安全壳气态空间，通过安全壳缺陷或排风系统释放到外部环境中，因此碘被认为与公众健康的关系最大。

影响水池中离子碘向元素碘转化的因素主要有pH值、温度、辐照剂量率、碘离子的浓度、有机物质等。为了能够系统、定量的评估气态空间中碘的含量和形态，需要研究池水的水化学条件对于离子碘向元素碘转化的影响。

关于压水堆事故条件下碘的行为研究，尽管国内尚处于起步阶段但国际上已经开展了大量的研究工作，在研究过程中，液相碘离子浓度、溶液PH值、体系溶解氧含量等参数的变化情况可以直观地反应碘的转化情况，是试验过程中需要了解的重要信息，目前多采用在液相回路中增加一个分析单元专门用于回路中上述信息的分析测量，在其分析过程中需要引出部分液体进行分析，不但不能实现实时在线监测，且操作比较繁琐，而且有时在分析过程中因加入其他分析试剂而使分析液体受到污染，故不能再流入循环回路中，随着测量次数的增加，循环回路的液体会不断减少，从而对整个试验产生较大的影响；另外，该分析单元容易存在死角，不易清洗，使用时间长了会造成测量值偏高的误差存在。

发明内容

针对现有技术存在的弊端，本发明的目的是提供一种能对含碘液相循环回路中碘离子浓度、溶液PH值、体系溶解氧含量等参数进行实时在线监测的装置。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池，连接在含碘液体回路上，其中，包括能够从所述含碘液体回路引入含碘液体的密封的流通池主体，所述流通池主体设有能够对所述含碘液体进行测量的PH电极、碘离子选择电极和溶解氧电极。

进一步，所述流通池主体的前端设有第一管路，所述第一管路通过第一接头与所述流通池主体连通，所述第一管路用于与所述含碘液体回路连通，实现所述含碘液体的引入；所述第一管路的直径小于所述第一接头的直径。

进一步，在所述流通池主体的顶部设有第一管套，所述第一管套的尾端与所述流通池主体密封连通；所述PH电极从所述第一管套的首端穿设在所述第一管套内。

进一步，在所述流通池主体的顶部设有第二管套，所述第二管套的尾端与所述流通池主体密封连通；所述碘离子选择电极从所述第二管套的首端穿设在所述第二管套内。

进一步，

在所述流通池主体的顶部设有第三管套，所述第三管套的尾端通过第二管路与所述流通池主体密封连通，所述溶解氧电极从所述第三管套的首端穿设在所述第三管套内；

在所述第二管路上设有第一节流阀；

所述第二管路的首端通过第三接头与所述第三管套的尾端密封连通；所述第二管路的尾端通过第四接头与所述流通池主体密封连通。

进一步，

还包括首端通过第六接头与所述第三管套的一侧密封连接的第三管路；

还包括设置在所述流通池主体的顶部的第四管路，所述第四管路的尾端通过第五接头与所述流通池主体密封连通，所述第四管路上设有第二节流阀；

还包括三通和第五管路，所述三通的三个接口分别与所述第四管路的首端、所述第三管路的尾端以及所述第五管路的首端密封连通，所述第五管路的尾端用于连通所述含碘液体回路，实现所述流通池主体内的所述含碘液体向所述含碘液体回路的回流；

当所述第一节流阀开启并且所述第二节流阀关闭时，所述第二管路、所述第三管套、所述第三管路和所述第五管路构成包含所述溶解氧电极的通路并与所述含碘液体回路连通，此时能够使用所述溶解氧电极测量所述含碘液体的溶解氧含量；

当所述第一节流阀关闭并且所述第二节流阀开启时，第四管路和所述第五管路构成不包含所述溶解氧电极的通路并与所述含碘液体回路连通，此时不能够使用所述溶解氧电极测量所述含碘液体的溶解氧含量。

进一步，在所述流通池主体的底部设有第六管路，所述第六管路的首端通过第二接头与所述流通池主体密封连通，在所述第六管路上设有第三节流阀；所述第六管路用于排放所述流通池主体内的液体。

进一步，所述流通池主体的后端设有第七接头，用于连接外部水源，对所述流通池主体内部进行清洗，当未连接所述外部水源时所述第七接头呈密封状态，保持流通池主体内部的密封；所述前端和所述后端彼此相对。

进一步，在所述流通池主体的顶部，由所述前端的所述第一管路至所述后端的所述第七接头的方向依次设置所述PH电极、所述碘离子选择电极、所述溶解氧电极和所述第四管路。

进一步，

所述PH电极、所述碘离子选择电极和所述溶解氧电极的材质均为玻璃；

所述流通池主体、所述第一接头、所述第二接头、所述第六管路、所述第一管套、所述第二管套、所述第三接头、所述第一节流阀、所述第四接头、所述第五接头、所述第二节流阀、所述第六接头、所述三通、所述第七接头、所述第三节流阀、所述第一管路、所述第三管套、所述第二管路、所述第三管路、所述第四管路和所述第五管路的材质均为聚四氟乙烯；

所述第一接头、所述第二接头、所述第三接头、所述第四接头、所述第五接头、所述第六接头和所述第七接头均为NPT转卡套接头。

本发明的有益效果在于：

1.流通池在含碘液体回路可实现多种功能，第一，液体回路的循环流通；第二，液体回路内碘离子浓度、溶液PH值、溶解氧含量的在线实时监测；第三，方便分析电极的清洗，避免因分析电极四周存在死角而引起的分析误差(分析电极包括：PH电极5、碘离子选择电极7和溶解氧电极9)；第四，回路液体的排放。实现每个功能的操作都很简便，因此具有较高的使用价值。

2.流通池可在含碘液体循环流动过程中实现对其碘离子浓度、PH值、溶解氧的在线监测，无需先取样再分析，操作方便快捷的同时，减少了因多次取样分析引起液体总量减少而造成的试验误差，从而大大增加了试验的准确度。

3.流通池整体大到流通池主体，小到每个螺纹套，以及连接的每根管路均采用聚四氟乙烯材料制造，避免了因壁面吸附碘而对试验造成的干扰，这对于该类碘含量较低的试验具有极其重要的意义。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中所述的一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池的示意图；

图中：1-流通池主体，2-第一接头，3-第二接头，4-第六管路(回路排水管)，5-PH电极，6-第一管套，7-碘离子选择电极，8-第二管套，9-溶解氧电极，10-第三接头，11-第一节流阀，12-第四接头，13-第五接头，14-第二节流阀，15-第六接头，16-三通，17-第七接头，18-第三节流阀，19-第一管路，20-第三管套，21-第二管路，22-第三管路，23-第四管路，24-第五管路，25-前端，26-后端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明提供的一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池，连接在含碘液体回路上，其中，包括能够从含碘液体回路引入含碘液体的密封的流通池主体1，流通池主体1设有能够对含碘液体进行测量的PH电极5、碘离子选择电极7和溶解氧电极9。

流通池主体1的前端25设有第一管路19，第一管路19通过第一接头2与流通池主体1连通，第一管路19用于与含碘液体回路连通，实现含碘液体的引入；第一管路19的直径小于第一接头2的直径。

在流通池主体1的顶部设有第一管套6，第一管套6的尾端与流通池主体1密封连通；PH电极5从第一管套6的首端穿设在第一管套6内。

在流通池主体1的顶部设有第二管套8，第二管套8的尾端与流通池主体1密封连通；碘离子选择电极7从第二管套8的首端穿设在第二管套8内。

在流通池主体1的顶部设有第三管套20，第三管套20的尾端通过第二管路21与流通池主体1密封连通，溶解氧电极9从第三管套20的首端穿设在第三管套20内；

在第二管路21上设有第一节流阀11；

第二管路21的首端通过第三接头10与第三管套20的尾端密封连通；第二管路21的尾端通过第四接头12与流通池主体1密封连通。

还包括首端通过第六接头15与第三管套20的一侧密封连接的第三管路22，；

还包括设置在流通池主体1的顶部的第四管路23，第四管路23的尾端通过第五接头13与流通池主体1密封连通，第四管路23上设有第二节流阀14；

还包括三通16和第五管路24，三通16的三个接口分别与第四管路23的首端、第三管路22的尾端以及第五管路24的首端密封连通，第五管路24的尾端用于连通含碘液体回路，实现流通池主体1内的含碘液体向含碘液体回路的回流；

当第一节流阀11开启并且第二节流阀14关闭时，第二管路21、第三管套20、第三管路22和第五管路24构成包含溶解氧电极9的通路并与含碘液体回路连通，此时能够使用溶解氧电极9测量含碘液体的溶解氧含量；

当第一节流阀11关闭并且第二节流阀14开启时，第四管路23和第五管路24构成不包含溶解氧电极9的通路并与含碘液体回路连通，此时不能够使用溶解氧电极9测量含碘液体的溶解氧含量。

在流通池主体1的底部设有第六管路4，第六管路4的首端通过第二接头3与流通池主体1密封连通，在第六管路4上设有第三节流阀18；第六管路4用于排放流通池主体1内的液体。

流通池主体1的后端26设有第七接头17，用于连接外部水源，对流通池主体1内部进行清洗，当未连接外部水源时第七接头17呈密封状态，保持流通池主体1内部的密封；前端25和后端26彼此相对。

在流通池主体1的顶部，由前端25的第一管路19至后端26的第七接头17的方向依次设置PH电极5、碘离子选择电极7、溶解氧电极9和第四管路23。

PH电极5、碘离子选择电极7和溶解氧电极9的材质均为玻璃；

流通池主体1、第一接头2、第二接头3、第六管路4、第一管套6、第二管套8、第三接头10、第一节流阀11、第四接头12、第五接头13、第二节流阀14、第六接头15、三通16、第七接头17、第三节流阀18、第一管路19、第三管套20、第二管路21、第三管路22、第四管路23和第五管路24的材质均为聚四氟乙烯；

第一接头2、第二接头3、第三接头10、第四接头12、第五接头13、第六接头15和第七接头17均为NPT转卡套接头。

本发明所提供的一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池的具体应用是：

在含碘液体回路(液相循环回路)中流通池分别通过前端25的第一接头2(用于进液)和靠近后端26的三通16上的第五管路24(用于出液)与含碘液体回路的管道连接，这样含碘液体回路中的含碘液体在通过流通池主体1时，含碘液体的PH值、碘离子浓度、溶解氧值即可进行在线实时测量。其中，是否对含碘液体中的溶解氧含量进行测量还可以通过第一节流阀11和第二节流阀14进行调控。打开第一节流阀11，同时关闭第二节流阀14即可通过进行含碘液体中溶解氧含量测量，反之，含碘液体直接通过第二节流阀14和三通16而不流经溶解氧电极9。

实施例1

在关于反应堆事故条件下池水中离子碘向元素碘转化行为研究试验中，试验涉及到反应釜、含碘液体回路和含碘气体回路，并且气液两相分别可以实现在线取样进行碘的分析。具体的：

反应釜，用于含碘溶液的搅拌及在不同条件下碘的不同化学形态之间的转化和物理形态之间的转换，设有水浴加热装置、搅拌器；

补水箱，用于向反应釜中补充液体介质；

含碘液体回路包括：

第一循环管路，其两端分别连通在反应釜上，用于含碘溶液的循环流通及液相取样；

内循环泵，用于在含碘液体在第一循环管路产生循环的动力；

加热循环锅，用于对第一循环管路中的含碘溶液进行加热；

冷却循环机，用于对第一循环管路中流进分析电极之前的液体进行冷却；

含碘气体回路包括：

第二循环管路，其两端分别连通在反应釜上，用于含碘气体的循环流通及气相取样；

气体回路循环泵，用于在第二循环管路产生循环的动力。

在试验开始前首先确保第一管套6内的PH电极5、第二管套8内的碘离子选择电极7以及第三管套20内的溶解氧电极9安装合理且电路连接良好；将碘离子浓度为10^-3M/L(即碘离子浓度为127ppm)、PH值为3的溶液3L倒入补水箱中，待溶液进入反应釜并确认管路及阀门密封良好后，打开内循环泵开始循环，此时反应釜中的溶液将会通过流通池主体1，但此时含碘液体回路还未达到稳定状态，因此仪表显示的PH值、碘离子浓度值和溶解氧值处于变化状态，待含碘液体回路达到稳定状态后仪表显示值也达到稳定值，此时PH值为3.02，碘离子浓度为126ppm，溶解氧值为8.02mg/L；开启反应釜内搅拌器并调节搅拌速率在55r/min，打开含碘液体回路中的加热循环锅、冷却循环机，以及含碘气体回路循环泵，待溶液加热到实验需要的温度值80℃后开始计时；按照试验需求在反应的100h内每隔20h在气液两个回路的取样口和分别进行气液两相在线取样，之后打开流通池主体1下方的第三节流阀18，含碘液体回路的溶液从流通池主体1下方的第六管路4排走。接着用去离子水对整个含碘液体回路进行多次清洗，直到清洗干净为止。最后，打开流通池主体1后端26上的第七接头17，将去离子水不断地喷射入流通池主体1内以清洗流通池主体1内的死角，同时废液从流通池主体1下方的第六管路4(回路排水管)不断流出。

实施例2

与实施例1不同的是，加入溶液的碘离子浓度为10^-4M/L(即碘离子浓度为12.7ppm)。

实施例3

与实施例1不同的是，加入的含碘离子的溶液的PH值为7。

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (10)

1.一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池，连接在含碘液体回路上，其特征是：包括能够从所述含碘液体回路引入含碘液体的密封的流通池主体(1)，所述流通池主体(1)设有能够对所述含碘液体进行测量的PH电极(5)、碘离子选择电极(7)和溶解氧电极(9)。

2.如权利要求1所述的一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池，其特征是：所述流通池主体(1)的前端(25)设有第一管路(19)，所述第一管路(19)通过第一接头(2)与所述流通池主体(1)连通，所述第一管路(19)用于与所述含碘液体回路连通，实现所述含碘液体的引入；所述第一管路(19)的直径小于所述第一接头(2)的直径。

3.如权利要求2所述的一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池，其特征是：在所述流通池主体(1)的顶部设有第一管套(6)，所述第一管套(6)的尾端与所述流通池主体(1)密封连通；所述PH电极(5)从所述第一管套(6)的首端穿设在所述第一管套(6)内。

4.如权利要求3所述的一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池，其特征是：在所述流通池主体(1)的顶部设有第二管套(8)，所述第二管套(8)的尾端与所述流通池主体(1)密封连通；所述碘离子选择电极(7)从所述第二管套(8)的首端穿设在所述第二管套(8)内。

5.如权利要求4所述的一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池，其特征是：

在所述流通池主体(1)的顶部设有第三管套(20)，所述第三管套(20)的尾端通过第二管路(21)与所述流通池主体(1)密封连通，所述溶解氧电极(9)从所述第三管套(20)的首端穿设在所述第三管套(20)内；

在所述第二管路(21)上设有第一节流阀(11)；

所述第二管路(21)的首端通过第三接头(10)与所述第三管套(20)的尾端密封连通；所述第二管路(21)的尾端通过第四接头(12)与所述流通池主体(1)密封连通。

6.如权利要求5所述的一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池，其特征是：

还包括首端通过第六接头(15)与所述第三管套(20)的一侧密封连接的第三管路(22)；

还包括设置在所述流通池主体(1)的顶部的第四管路(23)，所述第四管路(23)的尾端通过第五接头(13)与所述流通池主体(1)密封连通，所述第四管路(23)上设有第二节流阀(14)；

还包括三通(16)和第五管路(24)，所述三通(16)的三个接口分别与所述第四管路(23)的首端、所述第三管路(22)的尾端以及所述第五管路(24)的首端密封连通，所述第五管路(24)的尾端用于连通所述含碘液体回路，实现所述流通池主体(1)内的所述含碘液体向所述含碘液体回路的回流；

当所述第一节流阀(11)开启并且所述第二节流阀(14)关闭时，所述第二管路(21)、所述第三管套(20)、所述第三管路(22)和所述第五管路(24)构成包含所述溶解氧电极(9)的通路并与所述含碘液体回路连通，此时能够使用所述溶解氧电极(9)测量所述含碘液体的溶解氧含量；

当所述第一节流阀(11)关闭并且所述第二节流阀(14)开启时，第四管路(23)和所述第五管路(24)构成不包含所述溶解氧电极(9)的通路并与所述含碘液体回路连通，此时不能够使用所述溶解氧电极(9)测量所述含碘液体的溶解氧含量。

7.如权利要求6所述的一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池，其特征是：在所述流通池主体(1)的底部设有第六管路(4)，所述第六管路(4)的首端通过第二接头(3)与所述流通池主体(1)密封连通，在所述第六管路(4)上设有第三节流阀(18)；所述第六管路(4)用于排放所述流通池主体(1)内的液体。

8.如权利要求7所述的一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池，其特征是：所述流通池主体(1)的后端(26)设有第七接头(17)，用于连接外部水源，对所述流通池主体(1)内部进行清洗，当未连接所述外部水源时所述第七接头(17)呈密封状态，保持流通池主体(1)内部的密封；所述前端(25)和所述后端(26)彼此相对。

9.如权利要求8所述的一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池，其特征是：在所述流通池主体(1)的顶部，由所述前端(25)的所述第一管路(19)至所述后端(26)的所述第七接头(17)的方向依次设置所述PH电极(5)、所述碘离子选择电极(7)、所述溶解氧电极(9)和所述第四管路(23)。

10.如权利要求9所述的一种用于含碘液体回路水质在线分析的流通池，其特征是：

所述PH电极(5)、所述碘离子选择电极(7)和所述溶解氧电极(9)的材质均为玻璃；

所述流通池主体(1)、所述第一接头(2)、所述第二接头(3)、所述第六管路(4)、所述第一管套(6)、所述第二管套(8)、所述第三接头(10)、所述第一节流阀(11)、所述第四接头(12)、所述第五接头(13)、所述第二节流阀(14)、所述第六接头(15)、所述三通(16)、所述第七接头(17)、所述第三节流阀(18)、所述第一管路(19)、所述第三管套(20)、所述第二管路(21)、所述第三管路(22)、所述第四管路(23)和所述第五管路(24)的材质均为聚四氟乙烯；

所述第一接头(2)、所述第二接头(3)、所述第三接头(10)、所述第四接头(12)、所述第五接头(13)、所述第六接头(15)和所述第七接头(17)均为NPT转卡套接头。

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