CN117111131A - 放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统及其方法,放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统包括控制单元、排风单元、多个间隔排布在放射性废物处置岩洞内的氡监测装置、多个间隔排布在放射性废物处置洞室内、排风单元下游排风管道内的放射性气溶胶监测装置、数据采集器;数据采集器至少将氡放射性活度浓度信息和气溶胶放射性活度浓度信息传输至控制单元。通过氡监测装置对氡放射性活度浓度进行全方位监测,通过放射性气溶胶监测装置针对放射性废物处置洞室进行气溶胶放射性活度浓度监测,以及时获知岩洞内放射性物质活度浓度情况,必要时及时开启排风单元进行换气通风,以降低岩洞内放射性物质浓度,降低人员受内照射辐射的风险。
Description
技术领域
本发明涉及放射性废物处置技术领域,尤其涉及一种放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统及其方法。
背景技术
核电厂在运行和退役期间会产生的低、中水平放射性固体废物,岩洞处置是用于将放射性废物进行处置的一种处置方法,指将放射性废物放置在地表上山体或在地表以下几十米深度、不同地质构造和不同类型的岩洞(废矿井、现有人工洞室、专门为处置废物而挖掘的岩洞)中。采用岩洞处置方法具有占地面积小、对地表的扰动小、与生物圈的隔离效果更好等优点。
在放射性废物处置过程中,放射性废物处置岩洞内的空气中不可避免地存在放射性物质,在放射性废物处置岩洞内的工作人员若吸入过高活度浓度的放射性物质,则有内照射辐射风险,因此,有必要及时获知放射性废物处置岩洞内的空气中的放射性物质的活度浓度,以便在放射性物质的活度浓度较高时及时采取措施应对,降低人员受内照射辐射的风险,而现有技术中未有相关设置。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,提供一种放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统及其方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统,其包括控制单元、排风单元、多个氡监测装置、多个放射性气溶胶监测装置、数据采集器;
多个所述放射性气溶胶监测装置分别间隔排布在放射性废物处置岩洞的放射性废物处置洞室内、以及所述排风单元的排风风机的下游排风管道内;多个所述氡监测装置间隔排布在放射性废物处置岩洞内;
所述氡监测装置、放射性气溶胶监测装置、排风单元、数据采集器分别与所述控制单元连接;
所述数据采集器分别连接所述氡监测装置和放射性气溶胶监测装置;所述数据采集器至少将所述氡监测装置测得的氡放射性活度浓度信息、以及所述放射性气溶胶监测装置测得的气溶胶放射性活度浓度信息传输至所述控制单元。
优选地,所述氡监测装置包括第一测量管路、设置在所述第一测量管路上且用于控制所述第一测量管路通断情况的第一阀门组件、设置在所述第一测量管路上的第一气体取样泵和第一流量计、以及第一气体储存箱和设置在所述第一气体储存箱内的氡探测器;
所述第一测量管路包括第一进气管道、第一出气管道;所述第一气体储存箱连接在所述第一进气管道和第一出气管道之间;所述第一进气管道远离所述第一气体储存箱的一端和所述第一出气管道远离所述第一气体储存箱的一端分别连通外界大气;
所述第一进气管道、第一气体储存箱、第一出气管道一同形成吹扫回路。
优选地,所述第一测量管路还包括旁通管道;所述旁通管道的进气端连接在所述第一进气管道上;所述旁通管道的出气端通过所述第一出气管道与外界大气连通。
优选地,所述放射性气溶胶监测装置包括第二测量管路、设置在所述第二测量管路上且用于控制所述第二测量管路通断情况的第二阀门组件、设置在所述第二测量管路上的第二气体取样泵和第二流量计、以及第二气体储存箱和设置在所述第二气体储存箱内的至少一个放射性物质探测器;
所述第二测量管路包括第二进气管道、第二出气管道;所述第二气体储存箱连接在所述第二进气管道和第二出气管道之间;所述第二进气管道远离所述第二气体储存箱的一端和所述第二出气管道远离所述第二气体储存箱的一端分别连通外界大气。
优选地,所述第二测量管路还包括反向吹扫管道;所述放射性气溶胶监测装置还包括设置在所述反向吹扫管道上的吹扫泵;
所述反向吹扫管道的进气端连通外界大气,所述反向吹扫管道的出气端连接在所述第二出气管道上。
优选地,所述第二测量管路还包括取样管道;所述放射性气溶胶监测装置还包括设置在所述取样管道上的第三气体储存箱;所述取样管道的进气端连接所述第二进气管道,所述取样管道的出气端连接所述第二出气管道。
优选地,所述第二气体储存箱内间隔布置有两个所述放射性物质探测器;其中一个所述放射性物质探测器为用于测量α射线信号、β射线信号和γ射线信号的第一探测器;另一个所述放射性物质探测器为用于测量γ射线信号的第二探测器。
优选地,每个所述氡监测装置和每个所述放射性气溶胶监测装置内均设有警报单元;所述警报单元包括声光警报器、以及用于将警报信息传输给所述数据采集器的警报通信模块。
本发明还提供一种放射性废物处置岩洞内放射性物质监测方法,其采用以上任一项所述的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统,所述放射性废物处置岩洞内放射性物质监测方法包括以下步骤:
S1、在放射性废物处置岩洞内间隔布置多个氡监测装置;
在放射性废物处置岩洞的放射性废物处置洞室内、以及排风单元的排风风机的管道内间隔布置多个放射性气溶胶监测装置;
在放射性废物处置岩洞内安装数据采集器,将所述氡监测装置、放射性气溶胶监测装置分别连接至所述数据采集器的输入端;
将所述数据采集器的输出端连接至所述控制单元;
S2、每个所述氡监测装置测量其所在位置的氡放射性活度浓度并传输至所述数据采集器;每个所述放射性气溶胶监测装置测量其所在位置的气溶胶放射性活度浓度并传输至所述数据采集器;
所述控制单元通过所述数据采集器收集并记录预设信息;所述预设信息包括氡放射性活度浓度信息、气溶胶放射性活度浓度信息;
S3、判断所述氡监测装置测得的氡放射性活度浓度是否大于第一预设值;若是,则通过所述控制单元开启所述排风单元;若否,则继续执行步骤S2;
判断所述放射性气溶胶监测装置测得的气溶胶放射性活度浓度是否大于第二预设值;若是,则通过所述控制单元开启所述排风单元;若否,则继续执行步骤S2。
优选地,所述氡监测装置包括第一测量管路、设置在所述第一测量管路上且用于控制所述第一测量管路通断情况的第一阀门组件、设置在所述第一测量管路上的第一气体取样泵、第一气体储存箱、设置在所述第一气体储存箱内的氡探测器;
所述第一测量管路包括第一进气管道、第一出气管道;所述第一气体储存箱连接在所述第一进气管道和第一出气管道之间;所述第一进气管道远离所述第一气体储存箱的一端和所述第一出气管道远离所述第一气体储存箱的一端分别连通外界大气;
步骤S2包括以下子步骤:
S2.1、调整所述第一阀门组件,使第一进气管道、第一气体储存箱、第一出气管道相互连通且与外界大气相连通;启动所述第一气体取样泵,使外界气体依次流经所述第一进气管道、第一气体储存箱、第一出气管道,以对所述第一气体储存箱的内部进行测量前的吹扫;
S2.2、调整所述第一阀门组件,使第一气体储存箱与外界大气隔离,所述氡探测器对留存在所述第一气体储存箱内的气溶胶进行放射性活度浓度测量;
S2.3、自步骤S2.2经过预设时间后,重复步骤S2.1。
本发明至少具有以下有益效果:通过氡监测装置对放射性废物处置岩洞内的氡放射性活度浓度进行全方位监测,通过放射性气溶胶监测装置针对放射性废物处置洞室进行气溶胶放射性活度浓度监测,实现对放射性废物处置岩洞内的空气中的放射性物质活度进行监测,以及时获知放射性废物处置岩洞内的空气中的放射性物质的活度浓度情况,必要时通过控制单元及时开启排风单元对岩洞进行换气通风,以降低岩洞内空气中放射性物质的浓度,降低人员受内照射辐射的风险。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明一实施例的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统的系统连接示意图;
图2是本发明一实施例的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统的氡监测装置和放射性气溶胶监测装置在放射性废物处置岩洞内的布置位置示意图;
图3是本发明一实施例的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统的氡监测装置的结构连接示意图;
图4是本发明一实施例的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统的放射性气溶胶监测装置的结构连接示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
经实测与分析,放射性废物处置岩洞内的放射性物质包括两类:放射性废物处置岩洞运行期间,其围岩和基岩不断向处置岩洞释放无色无味的放射性氡气,氡气衰变的子体以气溶胶的形式弥散在处置岩洞的空气之中。同时,在低、中水平放射性固体废物处置过程中,也存在有放射性核素以气溶胶的形式扩散至处置岩洞的空气之中。如图2所示,放射性废物处置岩洞包括多个不同的洞室,例如交通洞室63、施工洞室62、逃生洞室64、放射性废物处置洞室61等,其中放射性废物处置洞室是岩洞内用于处置放射性废物的洞室。放射性废物处置洞室是放射性固体废物吊运和堆码的区域,在放射性固体废物吊运和堆码过程中,因操作失误等原因,存在导致放射性固体废物货包跌落破损的风险,放射性核素由此以气溶胶方式在处置岩洞内扩散。因此,在放射性废物处置岩洞内的工作人员若吸入过高活度浓度的氡气和其他放射性气溶胶,则有内照射辐射风险。而氡气和其他放射性气溶胶都是无色无味的气态物,因此需要一种可以针对岩洞内的放射性物质进行监测的系统,来及时获知岩洞内的放射性物质活度浓度,以便及时应对。
如图1至图4所示,本发明一实施例的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统包括控制单元4、排风单元、多个氡监测装置1、多个放射性气溶胶监测装置2、数据采集器3。
控制单元4用于控制排风单元的开启和关闭,以及通过数据采集器3接收并记录预设信息。该预设信息可包括来自氡监测装置1和放射性气溶胶监测装置2测得的放射性活度浓度数据、放射性活度浓度超阈值的报警信息、氡监测装置1和放射性气溶胶监测装置2的设备运行状态信息等。控制单元4可包括服务器,服务器可通过数据采集器3接收并记录储存上述预设信息,并实时显示该预设信息,实现放射性废物处置岩洞内氡及其他放射性气溶胶的放射性活度浓度、以及氡监测装置1和放射性气溶胶监测装置2运行状态的远程监控。数据采集器3和控制单元4之间可通过光纤进行通信连接。
数据采集器3可以是有线数据采集器或无线数据采集器。采用有线数据采集器时,数据采集器3、氡监测装置1、放射性气溶胶监测装置2、控制单元4之间采用桥架、电缆、光纤等设备实现相互通信连接。采用无线数据采集器时,可在岩洞内配置无线网络,在氡监测装置1和放射性气溶胶监测装置2内配置无线通讯模块,实现无线通讯代替有线(光纤、电缆)通信。
排风单元起到岩洞通风的功能,在适当时机下开启排风单元对岩洞进行换气通风,以降低岩洞内空气中放射性物质的浓度,保护工作人员的健康安全。氡监测装置1和放射性气溶胶监测装置2分别用于监测岩洞内的氡放射性活度浓度和其他放射性气溶胶的放射性活度浓度。其他放射性气溶胶即在低、中水平放射性固体废物处置过程中所产生的放射性气溶胶。数据采集器3作为氡监测装置1、放射性气溶胶监测装置2和控制单元4之间的数据传输桥梁,用于提高通信效率和通信稳定性。
如图2所示,多个放射性气溶胶监测装置2分别间隔排布在放射性废物处置岩洞的放射性废物处置洞室61内、以及排风单元的排风风机的管道5内,该管道5可以是下游排风管道。也即,在放射性废物处置岩洞内放射性废物处置洞室6内间隔布置有多个放射性气溶胶监测装置2,该位置的放射性气溶胶监测装置2用于监测在低、中水平放射性固体废物处置过程中所产生的放射性气溶胶。在排风单元的排风风机的下游排风管道5内也间隔布置有多个放射性气溶胶监测装置2,该位置的放射性气溶胶监测装置2用于监测从岩洞排出的气态流出物的放射性活度浓度。氡监测装置1间隔排布在放射性废物处置岩洞内。也即,放射性废物处置岩洞包括多个不同的洞室,而氡监测装置1间隔排布在各个洞室内,实现对放射性废物处置岩洞内的氡放射性进行全方位测量。
如图1所示,氡监测装置1、放射性气溶胶监测装置2、排风单元、数据采集器3分别与控制单元4连接。数据采集器3分别连接氡监测装置1和放射性气溶胶监测装置2。数据采集器3至少将氡监测装置1测得的氡放射性活度浓度信息、以及放射性气溶胶监测装置2测得的气溶胶放射性活度浓度信息传输至控制单元4。进一步地,数据采集器3还可将放射性活度浓度超阈值的报警信息、氡监测装置1和放射性气溶胶监测装置2的设备运行状态信息等传输至控制单元4。放射性活度浓度超阈值的报警信息可以是由氡监测装置1和放射性气溶胶监测装置2在判断出某一时刻检测到的放射性活度浓度大于预设阈值后所发出的报警信息。
由此,通过氡监测装置1对放射性废物处置岩洞内的氡放射性活度浓度进行全方位监测,通过放射性气溶胶监测装置2针对放射性废物处置岩洞内放射性废物处置洞室61进行气溶胶放射性活度浓度监测,实现对放射性废物处置岩洞内的空气中的放射性物质活度浓度进行监测,以及时获知放射性废物处置岩洞内的空气中的放射性物质的活度浓度情况,从而评估其所造成的风险程度的大小。必要时通过控制单元4开启排风单元对岩洞进行换气通风,以降低岩洞内空气中放射性物质的浓度,降低人员受内照射辐射的风险。
进一步地,在放射性废物处置岩洞内,相邻两个氡监测装置1的距离为75m~125m。优选地,相邻两个氡监测装置1的距离为100m。放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统还可包括配电单元。如图1所示,该配电单元包括设置在放射性废物处置岩洞内的配电箱7和线缆,配电箱7通过线缆分别连接至氡监测装置1、放射性气溶胶监测装置2和数据采集器3,实现各设备的供电。
如图3所示,本实施例中,氡监测装置1包括第一测量管路、设置在第一测量管路上的第一阀门组件、设置在第一测量管路上的第一气体取样泵10和第一流量计11、以及第一气体储存箱12和设置在第一气体储存箱12内的氡探测器(未图示)。第一阀门组件用于控制第一测量管路的通断情况,也即第一阀门组件可用于控制第一测量管路整体的通断,也可以控制第一测量管路中部分管路的通断,根据第一测量管路的具体结构在第一测量管路上对应布置第一阀门组件即可,第一阀门组件可以是电动阀,以实现自动控制第一测量管路的通断情况。第一测量管路包括第一进气管道13a、第一出气管道13b。第一气体储存箱12连接在第一进气管道13a和第一出气管道13b之间。第一进气管道13a远离第一气体储存箱12的一端和第一出气管道13b远离第一气体储存箱12的一端分别连通外界大气。并且,第一进气管道13a、第一气体储存箱12、第一出气管道13b一同形成吹扫回路,该吹扫回路用于测量之前对第一气体储存箱12内部进行吹扫,以排除箱内沉积的气溶胶粒子对测量结果的干扰。
具体地,第一气体储存箱12用于留存气体。第一气体储存箱12内有收集片和相关通电部件。留存在第一气体储存箱12内的气体中含有放射性氡气(主要是氡同位素222Rn、220Rn和219Rn),放射性氡气衰变产生的衰变子体(218Po、216Po和215Po)在高压电场作用下收集并沉积在收集片上,氡探测器直接测量氡气衰变子体(218Po、216Po和215Po)释放的α射线,得到218Po、216Po和215Po的放射性活度。氡监测装置1还包括数据处理模块;该数据处理模块分别与第一流量计11和氡探测器连接,通过箱内的氡探测器测量的氡放射性活度,结合第一流量计11测得的流量、第一气体储存箱12的容积(体积参数)、以及测量时间,可计算出对应的放射性活度浓度。进一步地,氡监测装置1还可包括第一压力计14,该第一压力计14连接第一气体储存箱12。例如该第一压力计14可以连接在第一出气管道13b上,即连通第一气体储存箱12的出气端。第一压力计14用于检测充入第一气体储存箱12的气压,用于体积参数修正。也即,当第一气体储存箱12内部为常压时,可直接以第一气体储存箱12的实际容积作为体积参数;也可以往第一气体储存箱12内充入气体至箱内为正压,结合第一压力计14的读数(例如3倍大气压)将第一气体储存箱12的实际容积扩大相应倍数(例如扩大三倍)来作为体积参数。
本实施例中,第一流量计11、第一气体取样泵10均设置在第一进气管道13a上。第一阀门组件包括设置在第一进气管道13a上的截止阀16a、流量调节阀16b、电动阀16c、以及设置在第一出气管道13b上的电动阀16d、截止阀16e。在第一进气管道13a上,沿远离第一气体储存箱12的方向(即靠近第一进气管道13a的进气端的方向),电动阀16c、第一气体取样泵10、第一流量计11、流量调节阀16b、截止阀16a顺次排布在第一进气管道13a上。第一压力计14设置在第一出气管道13b上,在第一出气管道13b上,沿远离第一气体储存箱12的方向(即靠近第一出气管道13b的出气端的方向),第一压力计14、电动阀16d、截止阀16e顺次排布在第一进气管道13a上。
其中,氡监测装置1的放射性活度测量过程包括以下步骤:
S2.1、调整第一阀门组件(打开截止阀16a、流量调节阀16b、电动阀16c、电动阀16d、截止阀16e),使第一进气管道13a、第一气体储存箱12、第一出气管道13b相互连通且与外界大气连通。启动第一气体取样泵10,使外界气体依次流经第一进气管道13a、第一气体储存箱12、第一出气管道13b(吹扫回路),以对第一气体储存箱12的内部进行测量前的吹扫。
S2.2、调整第一阀门组件(关闭电动阀16c、电动阀16d),使第一气体储存箱12与外界大气隔离,氡探测器对留存在第一气体储存箱12内的气溶胶进行放射性活度测量。
S2.3、自步骤S2.2经过预设时间后,重复步骤S2.1。也即,气体留存在第一气体储存箱12内预设时间后,重复吹扫-测量的工作过程,实现气体放射性活度在线连续监测。预设时间大于3.28分钟(3.28分钟为氡气衰变子体的最长半衰期),具体可以是4分钟、5分钟等,以确保测量时气氡气衰变子体已过最长半衰期,提高测量结果的准确性。
本实施例中,第一进气管道13a的进气端开口与岩洞内的地面之间的距离为1.5m,该高度为岩洞内工作人员直接吸入气体的吸入点的平均高度,以该高度处的气体为监测对象,可以将放射性活度浓度的监测结果与人员内照射辐射风险之间较好地关联起来,以准确评估人员内照射辐射风险程度大小,在必要时开启排风单元降低岩洞内放射性物质的浓度。进一步地,第一进气管道13a的进气端开口和第一出气管道13b的出气端开口应间隔布置,且两者之间的间隔距离大于1m,防止第一出气管道13b的出气端的气体干扰第一进气管道13a的进气端的取样气体的代表性,提高放射性测量准确性。
进一步地,第一测量管路还包括旁通管道15。旁通管道15的进气端连接在第一进气管道13a上。旁通管道15的出气端通过第一出气管道13b与外界大气连通。具体地,旁通管道15的出气端经第一出气管道13b与外界大气直接连通,也可以与外界大气间接连通。例如,在本实施例中,旁通管道15的出气端连接在第一出气管道13b上,与第一出气管道13b连通,旁通管道15的出气端通过第一出气管道13b的出气端与外界大气间接连通。由此,无需频繁启停第一气体取样泵10,第一气体取样泵10可以保持常开。具体地,第一阀门组件还包括设置在旁通管道15上的电动阀16f和电动阀16h。在上述步骤S2.1中,只需调整第一阀门组件(关闭电动阀16f和电动阀16h)使旁通管道15与第一进气管道13a、第一出气管道13b隔离,即不影响吹扫回路的吹扫功能;在上述步骤S2.2中,只需调整第一阀门组件(打开电动阀16f和电动阀16h,关闭电动阀16c和电动阀16d),使第一气体储存箱12与外界大气隔离,使旁通管道15与第一进气管道13a连通,第一气体取样泵10抽取的气体则从第一进气管道13a进入旁通管道15,再从第一出气管道13b排出至外界大气;随后只需再次调整第一阀门组件(关闭电动阀16f和电动阀16h,打开电动阀16c和电动阀16d),使旁通管道15与第一进气管道13a隔离,使第一进气管道13a、第一气体储存箱12、第一出气管道13b相互连通且与外界大气连通,即可继续进行吹扫工作。
本实施例中,放射性气溶胶监测装置2包括第二测量管路、设置在第二测量管路上的第二阀门组件、设置在第二测量管路上的第二气体取样泵20和第二流量计21、以及第二气体储存箱22和设置在第二气体储存箱22内的至少一个放射性物质探测器(未图示)。第二阀门组件用于控制第二测量管路的通断情况,也即第二阀门组件可用于控制第二测量管路整体的通断,也可以控制第二测量管路中部分管路的通断,根据第二测量管路的具体结构在第二测量管路上对应布置第二阀门组件即可,第二阀门组件可以是电动阀,以实现自动控制第二测量管路的通断情况。
第二测量管路包括第二进气管道23a、第二出气管道23b。第二气体储存箱22连接在第二进气管道23a和第二出气管道23b之间;第二进气管道23a远离第二气体储存箱22的一端和第二出气管道23b远离第二气体储存箱22的一端分别连通外界大气。
具体地,第二气体储存箱22用于留存气体。放射性气溶胶监测装置2内设有薄膜滤纸,该薄膜滤纸用于过滤空气中的气溶胶粒子,气溶胶粒子沉积在该薄膜滤纸上,放射性物质探测器测量该薄膜滤纸上的气溶胶粒子的放射性活度。放射性气溶胶监测装置2还包括数据处理模块;该数据处理模块分别与第二流量计21和放射性物质探测器连接,通过放射性物质探测器测量的气溶胶放射性活度,结合第二流量计21测得的流量,可计算出对应的放射性活度浓度。放射性气溶胶监测装置2的工作过程与氡监测装置1的工作过程类似,可参照上述氡监测装置1的工作过程进行,在此不再赘述。
进一步地,放射性气溶胶监测装置2的测量前吹扫过程还可以采用反向吹扫模式:第二测量管路还包括反向吹扫管道24。放射性气溶胶监测装置2还包括设置在反向吹扫管道24上的吹扫泵26。反向吹扫管道24的进气端连通外界大气,反向吹扫管道24的出气端连接在第二出气管道23b上。进行测量前的吹扫时,调整第二阀门组件使反向吹扫管道24、第二出气管道23b、第二气体储存箱22、第二进气管道23a相互连通,启动第二气体取样泵20,气体依次流经反向吹扫管道24、第二出气管道23b、第二气体储存箱22,最后从第二进气管道23a排出至外界大气,以实现采用反向气流对第二气体储存箱22内部进行吹扫,对箱内沉积的气溶胶粒子的清扫效率更高,箱内清扫洁净程度更高,可更彻底地排除箱内沉积的气溶胶粒子对测量结果的影响。
进一步地,第二测量管路还包括取样管道27。放射性气溶胶监测装置2还包括设置在取样管道27上的第三气体储存箱28。该第三气体储存箱28用于获取气溶胶样品以便于送往实验室进行分析。取样管道27的进气端连接第二进气管道23a,取样管道27的出气端连接第二出气管道23b。具体地,通过调整第二阀门组件,将取样管道27与第二进气管道23a和第二出气管道23b连通,即可令第二进气管道23a内的气体分流至取样管道27、第三气体储存箱28,使第三气体储存箱28内留存有适量气体;需要时,可以通过调整第二阀门组件将取样管道27与第二进气管道23a和第二出气管道23b隔离,也即将第三气体储存箱28隔离,即可将第三气体储存箱28内留存的气体送往实验室进行分析。取样管道27上也可设置流量计29,用于检测取样管道27内的流量。
本实施例中,第二阀门组件包括设置在第二进气管道23a上的截止阀25a、流量调节阀25b、设置在第二出气管道23b上的电动阀25c、截止阀25d、设置在反向吹扫管道24上的截止阀25e、单向阀25f、电动阀25h、设置在取样管道27上的截止阀25i、流量调节阀25j。在第二进气管道23a上,沿远离第二气体储存箱22的方向(即靠近第二进气管道23a的进气端的方向),第二流量计21、流量调节阀25b、截止阀25a顺次排布在第二进气管道23a上。在第二出气管道23b上,沿远离第二气体储存箱22的方向(即靠近第二出气管道23b的出气端的方向),电动阀25c、第二气体取样泵20、截止阀25d顺次排布在第二出气管道23b上。
开启截止阀25a、流量调节阀25b、电动阀25c、截止阀25d、第二气体取样泵20,可以对第二气体储存箱22进行测量前正向吹扫;关闭流量调节阀25b和电动阀25c,将第二气体储存箱22与外界大气隔离,第二气体储存箱22内的放射性物质探测器测量留存在第二气体储存箱22内的气体的放射性活度。关闭截止阀25d,开启截止阀25e、单向阀25f、电动阀25h、电动阀25c、流量调节阀25b、截止阀25a、吹扫泵26,即可采用反向吹扫管道24,产生反向气流对第二气体储存箱22内部进行反向吹扫。
进一步地,第二气体储存箱22内间隔布置有两个放射性物质探测器。其中一个放射性物质探测器为用于测量α射线信号、β射线信号和γ射线信号的第一探测器。另一个放射性物质探测器为用于测量γ射线信号的第二探测器。具体地,将第一探测器和第二探测器的测量信号进行符合处理,也即将第一探测器和第二探测器的测量信号作相减,最终得到气溶胶粒子释放的α射线信号和β射线信号,采用该符合测量方式可以排除γ射线能量响应,以实现对第二气体储存箱22内的气溶胶粒子放射性活度进行高效的在线连续测量。或者,在其他实施例中,第二气体储存箱22内只放置一个放射性物质探测器,该放射性物质探测器可以是薄膜塑料闪烁体等探测器。同时,氡监测装置1的整体外部围设有铅屏蔽体,以屏蔽环境中的γ射线信号,也可以排除γ射线能量响应,以实现对第二气体储存箱22内的气溶胶粒子放射性活度进行高效的在线连续测量。
本实施例中,每个氡监测装置1和每个放射性气溶胶监测装置2内均设有警报单元。警报单元包括声光警报器、以及用于将警报信息传输给数据采集器3的警报通信模块。当氡监测装置1测得某一时刻的放射性活度浓度大于第一预设值时,触发声光警报器,同时其内的警报通信模块将警报信息传输给数据采集器3,控制单元4可通过数据采集器3得到放射性活度浓度超阈值的信息,工作人员通过控制单元4控制排风单元开启对岩洞内进行换气通风。或者,也可以是控制单元4得到放射性活度浓度超阈值的信息后,自动控制排风单元开启对岩洞内进行换气通风。由此,可以及时得知放射性活度浓度超阈值的情况,通过控制单元4开启排风单元及时对岩洞进行换气通风,以降低岩洞内空气中放射性物质的浓度,降低人员受内照射辐射的风险。
本发明一实施例的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测方法包括以下步骤:
S1、在放射性废物处置岩洞内间隔布置多个氡监测装置1。至少在放射性废物处置岩洞内放射性废物处置洞室61内间隔布置多个放射性气溶胶监测装置2。在放射性废物处置岩洞内安装数据采集器3,将氡监测装置1、放射性气溶胶监测装置2分别连接至数据采集器3的输入端。将数据采集器3的输出端连接至控制单元4。
S2、每个氡监测装置1测量其所在位置的氡放射性活度浓度并传输至数据采集器3。每个放射性气溶胶监测装置2测量其所在位置的气溶胶放射性活度浓度并传输至数据采集器3。控制单元4通过数据采集器3收集并记录预设信息。预设信息包括氡放射性活度浓度信息、气溶胶放射性活度浓度信息。该预设信息还可包括放射性活度浓度超阈值的报警信息、氡监测装置1和放射性气溶胶监测装置2的设备运行状态信息等。
S3、判断氡监测装置1测得的氡放射性活度浓度是否大于第一预设值。若是,则通过控制单元4开启排风单元,对岩洞内部进行换气通风,降低岩洞内的放射性物质浓度。若否,则继续执行步骤S2。具体地,可以是氡监测装置1本身具有数据处理模块,氡监测装置1判断其测得的氡放射性活度浓度是否大于第一预设值,若是,则将对应的报警信息通过数据采集器3传输至控制单元4,再通过控制单元4开启排风单元。或者,也可以是氡监测装置1将其测得的氡放射性活度浓度通过数据采集器3传输至控制单元4,由控制单元4的数据处理模块判断该氡放射性活度浓度是否大于第一预设值,若是,则通过控制单元4开启排风单元。
同理,判断放射性气溶胶监测装置2测得的气溶胶放射性活度浓度是否大于第二预设值。若是,则通过控制单元4开启排风单元。若否,则继续执行步骤S2。具体地,可以是放射性气溶胶监测装置2本身具有数据处理模块,放射性气溶胶监测装置2判断其测得的气溶胶放射性活度浓度是否大于第二预设值,若是,则将对应的报警信息通过数据采集器3传输至控制单元4,再通过控制单元4开启排风单元。或者,也可以是放射性气溶胶监测装置2将其测得的气溶胶放射性活度浓度通过数据采集器3传输至控制单元4,由控制单元4的数据处理模块判断该气溶胶放射性活度浓度是否大于第二预设值,若是,则通过控制单元4开启排风单元。此外,可以是人为操作控制单元4以开启排风单元,也可以是控制单元4自动控制排风单元的开启。
进一步地,第一预设值可作为第二级报警阈值,步骤S3中,还可以包括:判断氡监测装置1测得的氡放射性活度浓度是否大于第三预设值,若是,则通过数据采集器发送相应的第一级报警信息至控制单元。该第三预设值小于第一预设值,第三预设值作为第一级报警阈值,第一预设值作为第二级报警阈值。
同理,第二预设值可作为第二级报警阈值,步骤S3中,还可以包括:判断放射性气溶胶监测装置2测得的气溶胶放射性活度浓度是否大于第四预设值,若是,则通过数据采集器发送相应的第一级报警信息至控制单元。该第四预设值小于第二预设值,第四预设值作为第一级报警阈值,第二预设值作为第二级报警阈值。
例如,本实施例中,第一预设值为400Bq/m3;第三预设值为200Bq/m3;第二预设值为70Bq/m3;第四预设值为35Bq/m3。也即,200Bq/m3作为氡监测装置1的第一级报警阈值,400Bq/m3作为氡监测装置1的第二级报警阈值;35Bq/m3作为放射性气溶胶监测装置2的第一级报警阈值,70Bq/m3作为放射性气溶胶监测装置2第二级报警阈值。
由此,当岩洞内气态物放射性活度浓度超过第一级报警阈值时,发送第一级报警信息提醒工作人员注意,此时尚未需要打开排风单元;当岩洞内气态物放射性活度浓度超过第二级报警阈值时,则触发第二级报警信息和声光报警并且开启排风单元进行换气通风,由此可以合理监控放射性废物处置岩洞内的放射性风险大小的同时,避免频繁开启排风单元。
本实施例中,氡监测装置1包括第一测量管路、设置在第一测量管路上且用于控制第一测量管路通断情况的第一阀门组件、设置在第一测量管路上的第一气体取样泵10、第一气体储存箱12、设置在第一气体储存箱12内的氡探测器。
第一测量管路包括第一进气管道13a、第一出气管道13b。第一气体储存箱12连接在第一进气管道13a和第一出气管道13b之间。第一进气管道13a远离第一气体储存箱12的一端和第一出气管道13b远离第一气体储存箱12的一端分别连通外界大气。
步骤S2包括以下子步骤:
S2.1、调整第一阀门组件(打开截止阀16a、流量调节阀16b、电动阀16c、电动阀16d、截止阀16e),使第一进气管道13a、第一气体储存箱12、第一出气管道13b相互连通且与外界大气连通。启动第一气体取样泵10,使外界气体依次流经第一进气管道13a、第一气体储存箱12、第一出气管道13b,以对第一气体储存箱12的内部进行测量前的吹扫。
S2.2、调整第一阀门组件(关闭电动阀16c、电动阀16d),使第一气体储存箱12分别与第一进气管道13a、第一出气管道13b相隔离,氡探测器对留存在第一气体储存箱12内的气溶胶进行放射性活度测量。
S2.3、自步骤S2.2经过预设时间后,重复步骤S2.1。也即,气体留存在第一气体储存箱12内预设时间后,重复吹扫-测量的工作过程,实现气体放射性活度在线连续监测。由此,在测量放射性活度之前,对第一气体储存箱12的内部进行吹扫,以排除第一气体储存箱12内沉积的气溶胶粒子对测量结果的干扰,提高测量结果准确性。
进一步地,步骤S2.3中的预设时间大于3.28分钟(3.28分钟为氡气衰变子体的最长半衰期),具体可以是4分钟、5分钟等,以确保测量时气氡气衰变子体已过最长半衰期。
可以理解的,以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制;应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,可以对上述技术特点进行自由组合,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围;因此,凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰,均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统,其特征在于,包括控制单元(4)、排风单元、多个氡监测装置(1)、多个放射性气溶胶监测装置(2)、数据采集器(3);
多个所述放射性气溶胶监测装置(2)分别间隔排布在放射性废物处置岩洞的放射性废物处置洞室(6)内、以及所述排风单元的排风风机的管道(5)内;多个所述氡监测装置(1)间隔排布在放射性废物处置岩洞内;
所述氡监测装置(1)、放射性气溶胶监测装置(2)、排风单元、数据采集器(3)分别与所述控制单元(4)连接;
所述数据采集器(3)分别连接所述氡监测装置(1)和放射性气溶胶监测装置(2);所述数据采集器(3)至少将所述氡监测装置(1)测得的氡放射性活度浓度信息、以及所述放射性气溶胶监测装置(2)测得的气溶胶放射性活度浓度信息传输至所述控制单元(4)。
2.根据权利要求1所述的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统,其特征在于,所述氡监测装置(1)包括第一测量管路、设置在所述第一测量管路上且用于控制所述第一测量管路通断情况的第一阀门组件、设置在所述第一测量管路上的第一气体取样泵(10)和第一流量计(11)、以及第一气体储存箱(12)和设置在所述第一气体储存箱(12)内的氡探测器;
所述第一测量管路包括第一进气管道(13a)、第一出气管道(13b);所述第一气体储存箱(12)连接在所述第一进气管道(13a)和第一出气管道(13b)之间;所述第一进气管道(13a)远离所述第一气体储存箱(12)的一端和所述第一出气管道(13b)远离所述第一气体储存箱(12)的一端分别连通外界大气;
所述第一进气管道(13a)、第一气体储存箱(12)、第一出气管道(13b)一同形成吹扫回路。
3.根据权利要求2所述的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统,其特征在于,所述第一测量管路还包括旁通管道(15);所述旁通管道(15)的进气端连接在所述第一进气管道(13a)上;所述旁通管道(15)的出气端通过所述第一出气管道(13b)与外界大气连通。
4.根据权利要求1所述的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统,其特征在于,所述放射性气溶胶监测装置(2)包括第二测量管路、设置在所述第二测量管路上且用于控制所述第二测量管路通断情况的第二阀门组件、设置在所述第二测量管路上的第二气体取样泵(20)和第二流量计(21)、以及第二气体储存箱(22)和设置在所述第二气体储存箱(22)内的至少一个放射性物质探测器;
所述第二测量管路包括第二进气管道(23a)、第二出气管道(23b);所述第二气体储存箱(22)连接在所述第二进气管道(23a)和第二出气管道(23b)之间;所述第二进气管道(23a)远离所述第二气体储存箱(22)的一端和所述第二出气管道(23b)远离所述第二气体储存箱(22)的一端分别连通外界大气。
5.根据权利要求4所述的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统,其特征在于,所述第二测量管路还包括反向吹扫管道(24);所述放射性气溶胶监测装置(2)还包括设置在所述反向吹扫管道(24)上的吹扫泵(26);
所述反向吹扫管道(24)的进气端连通外界大气,所述反向吹扫管道(24)的出气端连接在所述第二出气管道(23b)上。
6.根据权利要求4所述的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统,其特征在于,所述第二测量管路还包括取样管道(27);所述放射性气溶胶监测装置(2)还包括设置在所述取样管道(27)上的第三气体储存箱(28);所述取样管道(27)的进气端连接所述第二进气管道(23a),所述取样管道(27)的出气端连接所述第二出气管道(23b)。
7.根据权利要求4所述的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统,其特征在于,所述第二气体储存箱(22)内间隔布置有两个所述放射性物质探测器;其中一个所述放射性物质探测器为用于测量α射线信号、β射线信号和γ射线信号的第一探测器;另一个所述放射性物质探测器为用于测量γ射线信号的第二探测器。
8.根据权利要求1至7任一项所述的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统,其特征在于,每个所述氡监测装置(1)和每个所述放射性气溶胶监测装置(2)内均设有警报单元;所述警报单元包括声光警报器、以及用于将警报信息传输给所述数据采集器(3)的警报通信模块。
9.一种放射性废物处置岩洞内放射性物质监测方法,其特征在于,采用权利要求1至8任一项所述的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测系统,所述放射性废物处置岩洞内放射性物质监测方法包括以下步骤:
S1、在放射性废物处置岩洞内间隔布置多个氡监测装置(1);
在放射性废物处置岩洞的放射性废物处置洞室(6)内、以及排风单元的排风风机的管道(5)内间隔布置多个放射性气溶胶监测装置(2);
在放射性废物处置岩洞内安装数据采集器(3),将所述氡监测装置(1)、放射性气溶胶监测装置(2)分别连接至所述数据采集器(3)的输入端;
将所述数据采集器(3)的输出端连接至控制单元(4);
S2、每个所述氡监测装置(1)测量其所在位置的氡放射性活度浓度并传输至所述数据采集器(3);每个所述放射性气溶胶监测装置(2)测量其所在位置的气溶胶放射性活度浓度并传输至所述数据采集器(3);
所述控制单元(4)通过所述数据采集器(3)收集并记录预设信息;所述预设信息包括氡放射性活度浓度信息、气溶胶放射性活度浓度信息;
S3、判断所述氡监测装置(1)测得的氡放射性活度浓度是否大于第一预设值;若是,则通过所述控制单元(4)开启所述排风单元;若否,则继续执行步骤S2;
判断所述放射性气溶胶监测装置(2)测得的气溶胶放射性活度浓度是否大于第二预设值;若是,则通过所述控制单元(4)开启所述排风单元;若否,则继续执行步骤S2。
10.根据权利要求9所述的放射性废物处置岩洞内放射性物质监测方法,其特征在于,所述氡监测装置(1)包括第一测量管路、设置在所述第一测量管路上且用于控制所述第一测量管路通断情况的第一阀门组件、设置在所述第一测量管路上的第一气体取样泵(10)、第一气体储存箱(12)、设置在所述第一气体储存箱(12)内的氡探测器;
所述第一测量管路包括第一进气管道(13a)、第一出气管道(13b);所述第一气体储存箱(12)连接在所述第一进气管道(13a)和第一出气管道(13b)之间;所述第一进气管道(13a)远离所述第一气体储存箱(12)的一端和所述第一出气管道(13b)远离所述第一气体储存箱(12)的一端分别连通外界大气;
步骤S2包括以下子步骤:
S2.1、调整所述第一阀门组件,使第一进气管道(13a)、第一气体储存箱(12)、第一出气管道(13b)相互连通且与外界大气相连通;启动所述第一气体取样泵(10),使外界气体依次流经所述第一进气管道(13a)、第一气体储存箱(12)、第一出气管道(13b),以对所述第一气体储存箱(12)的内部进行测量前的吹扫;
S2.2、调整所述第一阀门组件,使第一气体储存箱(12)与外界大气隔离,所述氡探测器对留存在所述第一气体储存箱(12)内的气溶胶进行放射性活度浓度测量;
S2.3、自步骤S2.2经过预设时间后,重复步骤S2.1。
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PB01 | Publication | ||
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