CN118130003A - 一种树脂γ辐解气体测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种树脂γ辐解气体测试装置及方法，涉及放射性废物处理技术领域，该装置包括密封容器、减压阀和质谱仪，所述密封容器的整体外形为两端封闭的中空圆柱体结构，包括桶体、桶底和桶盖，所述桶底和桶盖分别与所述桶体的一端固定连接，构成一整体结构；所述桶盖上开有两个孔，分别安装有阀门和装卸料口；所述减压阀具有进气端和出气端，进气端与所述阀门出气口连接，出气端与所述质谱仪进气口连接。本发明所提供的装置及方法能够满足对放射性树脂的辐解产气进行研究的需求。

Description

一种树脂γ辐解气体测试装置及方法

技术领域

本发明属于放射性废物处理技术领域，具体涉及一种树脂γ辐解气体测试装置及方法。

背景技术

在放射性废物的处理处置过程中，由于其自身的特性，废物本身带有放射性。例如，核设施运行过程中产生的一些放射性树脂，这些树脂经过一定的处理(如烘干)最终要进行处置，由于有放射性的存在，这些树脂(尤其是阴树脂)在贮存和处置过程中将产生辐解气体(如氢气、甲烷以及氨等)，如果产生辐解气体的量过大，这对于其处置安全性带来很大的影响。因此，为了安全处置这些废物，在前期的研究中，就需要开展相似条件下树脂的辐解产气研究，这就需要开发出相应的装置并建立气体和气压测试的方法，因此本发明的主要目的就是提供一种能满足上述要求的容器及辐解气体测试方法。

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树脂γ辐解气体测试装置及方法，使用该装置及方法能够满足对放射性树脂的辐解产气进行研究的需求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种树脂γ辐解气体测试装置，包括密封容器、减压阀和质谱仪，所述密封容器的整体外形为两端封闭的中空圆柱体结构，包括桶体、桶底和桶盖，所述桶底和桶盖分别与所述桶体的一端固定连接，构成一整体结构；所述桶盖上开有两个孔，分别安装有阀门和装卸料口；所述减压阀具有进气端和出气端，进气端与所述阀门出气口连接，出气端与所述质谱仪进气口连接。

进一步，如上所述的树脂γ辐解气体测试装置，所述密封容器的材质为耐辐照耐腐蚀耐高压的全金属材料，所述桶体的厚度小于所述桶底、桶盖的厚度。

进一步，如上所述的树脂γ辐解气体测试装置，所述桶底和桶盖分别与所述桶体的一端焊接连接；所述阀门和所述装卸料口与所述桶盖焊接连接。

进一步，如上所述的树脂γ辐解气体测试装置，所述阀门为可承受15MPa压力的全金属阀门。

进一步，如上所述的树脂γ辐解气体测试装置，所述减压阀的进气端安装有带外螺母的阀门连接件，通过所述阀门连接件实现与所述阀门出气口的连接；所述减压阀的出气端安装有微正压真空法兰连接件，通过所述微正压真空法兰连接件实现与所述质谱仪进气口的连接。

进一步，如上所述的树脂γ辐解气体测试装置，所述减压阀上固定连接有压力表，用于实时监测所述密封容器内的气压。

使用如上所述的树脂γ辐解气体测试装置进行树脂γ辐解气体测试的方法，所述方法包括以下步骤：

S1、对密封容器进行密封性检测，确保所述密封容器的密封性满足使用要求；

S2、将待辐照物料投放进所述密封容器内，重新密封后打入一定量的氦气，将所述密封容器和质谱仪的进气口放入铝箔袋中，将所述铝箔袋密封后进行检漏，确保所述密封容器的密封性满足使用要求；

S3、对所述密封容器进行γ辐照，然后进行气压和气体成分测试。

进一步，如上所述的树脂γ辐解气体测试方法，步骤S1具体为：

S11、对所述密封容器进行焊缝检测；

S12、焊缝检测合格后，进行打压检漏检测，方法为：向所述密封容器中打入一定压力的氦气，在室温下放置一定时间后使用压力表测试所述密封容器中的压力，并与初始压力进行对比。

进一步，如上所述的树脂γ辐解气体测试方法，步骤S2具体为：将装有待辐照物料并充入一定压力氦气的密封容器以及质谱仪的进气口完全放入细长的铝箔袋中，将所述铝箔袋上方封死，保证质谱仪进气口处的密封性；然后使用质谱仪检测氦气的信号，如果测得的氦气信号与直接在未被氦气污染的空气中测得的信号值相当，则认为所述密封容器满足密封要求。

进一步，如上所述的树脂γ辐解气体测试方法，步骤S3具体为：

S31、将所述密封容器内的氦气释放掉，保证内外气压平衡后关闭阀门；

S32、将内置有待辐照物料的密封容器放入钴源辐照设施中，辐照至预定的累积受照剂量后取出所述密封容器；

S33、将所述密封容器依次与减压阀、质谱仪连接好，首先进行压力测试，然后使用质谱仪进行气体成分及含量测试。

与现有技术相比，本发明提供的树脂γ辐解气体测试装置及方法，具有以下有益效果：

1)该容器选用耐高压的阀门，整个容器可以承受12MPa的气体压力，可以避免已有容器因树脂(尤其是阴树脂)辐解气压过大而不能使用的缺点以及提高试验过程的安全性；

2)在容器的上端增加了装卸料口，装卸料口通过使用带螺纹盖进行封口，在保证密封的同时，一方面可以更加快捷装卸物料，另一面可以避免使用VCR(物料的装卸口)及其与阀门连接处密封垫片，使得加工的成本降低；

3)通过使用铝箔袋将整个容器和质谱仪(检测限ppb级)进气口密封后进行容器的检漏，一方面比按照QJ3253-2005《气泡检漏试验方法》能获得更准确的密封效果测试，另一方面比按照氦气检漏仪检漏具有更简单的辅助设备和更便捷的操作；

4)通过使用减压阀的形式将容器、压力表和质谱仪进气口连接起来，一方面可以避免高气压下真空法兰连接漏气的问题，另一方面可以实现气压和气体成分的同时测定，使得测试更加准确和快捷。

附图说明

图1为本发明实施方式中提供的一种树脂γ辐解气体测试装置的结构示意图；

图2为本发明实施方式中提供的一种树脂γ辐解气体测试方法流程图；

图中：1-密封容器、2-阀门、3-装卸料口、4-减压阀、5-阀门连接件、6-微正压真空法兰连接件、7-质谱仪、8-毛细管。

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。

图1示出了本发明实施方式中提供的一种树脂γ辐解气体测试装置的结构示意图，该装置包括：密封容器1、减压阀4和质谱仪7，密封容器1的整体外形为两端封闭的中空圆柱体结构，包括桶体、桶底和桶盖，桶底和桶盖分别与桶体的一端固定连接在一起，构成一整体结构；桶盖上开有两个孔，分别安装有阀门2和装卸料口3；减压阀4具有进气端和出气端，进气端与阀门2出气口连接，出气端与质谱仪7进气口连接。

在本发明一具体实施例中，密封容器1的材质为耐辐照耐腐蚀耐高压的全金属材料，桶体的厚度小于桶底、桶盖的厚度。

在本发明一具体实施例中，桶底和桶盖分别与桶体的一端焊接在一起。

在本发明一具体实施例中，阀门2为可承受15MPa压力的全金属阀门。

在本发明一具体实施例中，阀门2和装卸料口3焊接在桶盖上。

在本发明一具体实施例中，减压阀4的进气端安装有带外螺母的阀门连接件5，通过阀门连接件5实现与阀门2出气口的连接；出气端安装有微正压真空法兰连接件6，通过微正压真空法兰连接件6实现与质谱仪进气口的连接。

在本发明一具体实施例中，减压阀4上还固定连接有压力表，用于实时监测密封容器1内的气压。

基于上述测试装置，本发明还提供一种树脂γ辐解气体测试方法，包括以下步骤：

S1、对密封容器1进行密封性检测，确保容器的密封性满足使用要求。具体方法为：

S11、对加工好的耐辐照耐高压全金属的密封容器1进行焊缝检测；

S12、焊缝检测合格后，进行打压检漏检测，方法为：向组装好的密封容器1中打入一定压力的氦气，然后在室温下放置一定的时间后使用压力表测试容器中的压力，并与初始压力进行对比，如果两者的差值小于设定阈值，方可投入后续使用。

S2、将待辐照物料投放进所述密封容器内，重新密封后打入一定量的氦气，将所述密封容器和质谱仪的进气口放入铝箔袋中，将所述铝箔袋密封后进行检漏，确保所述密封容器的密封性满足使用要求。具体方法为：

首先，将需要辐照的物料(如树脂)通过装卸料口3投放进密封容器1内，装料量根据实际需要而定；然后，将装卸料口3密封，并充入一定压力的氦气；接着，将密封容器完全放入细长的铝箔袋中，同时将质谱仪(检测限ppb级)的进气口放入铝箔袋中，并将进气口尽可能靠近铝箔袋的未封口处，使用封口机将铝箔袋上方封死，尤其是保证放入质谱仪进气口处的密封性；最后，使用质谱仪检测氦气的信号。如果测得的氦气信号与直接在未被氦气污染的空气中测得的信号值相当(数量级一致，数值差异不大于10％)，则认为密封容器1满足密封要求，方可投入后续使用。通过使用铝箔袋将整个密封容器和质谱仪(检测限ppb级)进气口密封后进行容器的检漏，一方面比按照QJ3253-2005《气泡检漏试验方法》能获得更准确的密封效果测试，另一方面比按照氦气检漏仪检漏具有更简单的辅助设备和更便捷的操作。

S3、对密封容器1进行γ辐照，然后进行气压和气体成分测试。

首先，将所述密封容器内的氦气释放掉，保证内外气压平衡后关闭阀门；

然后，将内置有待辐照物料的密封容器1放入钴源辐照设施中，辐照至预定的累积受照剂量后取出密封容器1；

最后，将密封容器1依次与减压阀4、质谱仪7连接好，首先进行压力测试，然后使用质谱仪7进行气体成分及含量测试。

本发明提供的一种树脂γ辐解气体测试装置及测试方法，容器选用耐高压阀门，整个容器可承受12MPa的气体压力，避免已有容器因树脂辐解气压过大而不能使用的缺点以及提高了试验过程的安全性；在容器上端增加了装卸料口，使用带螺纹盖进行封口，在保证密封的同时，一方面装卸物料更加快捷，另一面避免使用VCR及其与阀门连接处密封垫片，使得加工的成本降低；通过使用铝箔袋将整个容器和质谱仪(检测限ppb级)进气口密封后进行容器的检漏，一方面比按照QJ3253-2005《气泡检漏试验方法》能获得更准确的密封效果测试，另一方面比按照氦气检漏仪检漏具有更简单的辅助设备和更便捷的操作；通过使用减压阀的形式将密封容器、压力表和质谱仪进气口连接起来，一方面避免了高气压下真空法兰连接漏气的问题，另一方面实现气压和气体成分的同时测定，使得测试更加准确和快捷。

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 (10)

1.一种树脂γ辐解气体测试装置，其特征在于，所述装置包括密封容器(1)、减压阀(4)和质谱仪(7)，所述密封容器(1)的整体外形为两端封闭的中空圆柱体结构，包括桶体、桶底和桶盖，所述桶底和桶盖分别与所述桶体的一端固定连接，构成一整体结构；所述桶盖上开有两个孔，分别安装有阀门(2)和装卸料口(3)；所述减压阀(4)具有进气端和出气端，进气端与所述阀门(2)出气口连接，出气端与所述质谱仪(7)进气口连接。

2.根据权利要求1所述的树脂γ辐解气体测试装置，其特征在于，所述密封容器(1)的材质为耐辐照耐腐蚀耐高压的全金属材料，所述桶体的厚度小于所述桶底、桶盖的厚度。

3.根据权利要求2所述的树脂γ辐解气体测试装置，其特征在于，所述桶底和桶盖分别与所述桶体的一端焊接连接；所述阀门(2)和所述装卸料口(3)与所述桶盖焊接连接。

4.根据权利要求3所述的树脂γ辐解气体测试装置，其特征在于，所述阀门(2)为可承受15MPa压力的全金属阀门。

5.根据权利要求4所述的树脂γ辐解气体测试装置，其特征在于，所述减压阀(4)的进气端安装有带外螺母的阀门连接件(5)，通过所述阀门连接件(5)实现与所述阀门(2)出气口的连接；所述减压阀(4)的出气端安装有微正压真空法兰连接件(6)，通过所述微正压真空法兰连接件(6)实现与所述质谱仪进气口的连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的树脂γ辐解气体测试装置，其特征在于，所述减压阀(4)上固定连接有压力表，用于实时监测所述密封容器(1)内的气压。

7.使用权利要求1-6任一项所述的树脂γ辐解气体测试装置进行树脂γ辐解气体测试的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、对密封容器进行密封性检测，确保所述密封容器的密封性满足使用要求；

S2、将待辐照物料投放进所述密封容器内，重新密封后打入一定量的氦气，将所述密封容器和质谱仪的进气口放入铝箔袋中，将所述铝箔袋密封后进行检漏，确保所述密封容器的密封性满足使用要求；

S3、对所述密封容器进行γ辐照，然后进行气压和气体成分测试。

8.根据权利要求7所述的树脂γ辐解气体测试方法，其特征在于，步骤S1具体为：

S11、对所述密封容器进行焊缝检测；

S12、焊缝检测合格后，进行打压检漏检测，方法为：向所述密封容器中打入一定压力的氦气，在室温下放置一定时间后使用压力表测试所述密封容器中的压力，并与初始压力进行对比。

9.根据权利要求8所述的树脂γ辐解气体测试方法，其特征在于，步骤S2具体为：将装有待辐照物料并充入一定压力氦气的密封容器以及质谱仪的进气口完全放入细长的铝箔袋中，将所述铝箔袋上方封死，保证质谱仪进气口处的密封性；然后使用质谱仪检测氦气的信号，如果测得的氦气信号与直接在未被氦气污染的空气中测得的信号值相当，则认为所述密封容器满足密封要求。

10.根据权利要求9所述的树脂γ辐解气体测试方法，其特征在于，步骤S3具体为：

S31、将所述密封容器内的氦气释放掉，保证内外气压平衡后关闭阀门；

S32、将内置有待辐照物料的密封容器放入钴源辐照设施中，辐照至预定的累积受照剂量后取出所述密封容器；

S33、将所述密封容器依次与减压阀、质谱仪连接好，首先进行压力测试，然后使用质谱仪进行气体成分及含量测试。