CN219456527U - 一种气态碘-129连续监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气态碘‑129连续监测装置，包括：第一气管，用于通入含碘‑129的待测气体，第一碘‑129探测装置，其与第一气管连通，第二碘‑129探测装置，其与第一气管连通，并与第一碘‑129探测装置沿着混合气体流动的方向串联，电气接线箱，与第一碘‑129探测装置和第二碘‑129探测装置连接，就地显示装置，与电气接线箱电连接。本实用新型通过对核燃料元件后处理场所工艺管道内气载排出物中的放射性¹²⁹I进行连续监测的同时，扣除Kr‑85对测量结果的影响，不需要经过冲洗Kr‑85所需要的时间即可测量¹²⁹I，具有时效性强的特点。

Description

一种气态碘-129连续监测装置

技术领域

本实用新型属于技术领域，具体涉及一种气态碘-129连续监测装置。

背景技术

核电站动力堆乏燃料的燃耗深，放射性碘的裂变产额高，因此核燃料元件后处理场所工艺管道内气载排出物中，会含有大量的放射性碘。它们能通过呼吸道和食物迅速、高度地富集在人体的甲状腺造成病变，对人体生命健康造成很大的威胁。其中¹²⁹I半衰期为1.57×10⁷年，对人体和环境具有长期的危害，因此对¹²⁹I的放射性活度监测是很有必要的。然而，由于裂变气体中⁸⁵Kr的活度比¹²⁹I高10⁶量级，因此监测¹²⁹I的放射性活度时，需要剔除⁸⁵Kr对测量结果的影响。

目前在核燃料元件后处理场所工艺管道内测量¹²⁹I的方式为：分两路交替进行待测气体取样及Kr-85吹洗并测量，即先将待测气体通过管路通入碘盒1中，一段时间后将待测气体通过管路通入碘盒2中，再将清洁空气通入碘盒1中吹洗管路中的Kr-85，吹洗完毕后，使用探测器对碘盒1内的¹²⁹I进行测量，将清洁空气通入碘盒2中吹洗管路中的Kr-85，吹洗完毕后，再将探测器通过步进电机移到碘盒2部位，对碘盒2内的¹²⁹I进行测量，最后通过多道分析器根据能量范围获取¹²⁹I的剂量。

然而，若管路内的¹²⁹I超标，采用上述方法进行预警的设备需要经过T时间冲洗Kr-85后，才能测量到¹²⁹I，时效性不强。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种气态碘-129连续监测装置，包括：

第一气管，用于通入含碘-129的待测气体；

第一碘-129探测装置，其与第一气管连通；

第二碘-129探测装置，其与第一气管连通，并与第一碘-129探测装置沿着混合气体流动的方向串联；

电气接线箱，与第一碘-129探测装置和第二碘-129探测装置连接；

就地显示装置，与电气接线箱电连接。

进一步，第一气管的进气端与冲洗管路接口端连接，冲洗管路上设有第一截止阀，第一气管的另一端与第一碘-129探测装置之间依次设有第二截止阀和过滤阀，第二碘-129探测装置与第一气管的出气端之间依次设有流量计、取样泵和第三截止阀。

进一步，还包括第一压差计和第二压差计，第一压差计并联设于第一碘-129探测装置两端，第二压差计并联设于第二碘-129探测装置两端。

进一步，电气接线箱与第一压差计、第二压差计、流量计、取样泵电连接。

进一步，第一碘-129探测装置和第二碘-129探测装置均包括：

铅室，其包括铅室上板，铅室上板底部设有环形空腔，环形空腔底部设有铅室下板；

铅室闷盖，其固定设于铅室上板顶部；

铅室支架，其固定设于铅室下板的底部；

探测器固定装置，其设于铅室上板上，探测器固定装置底部位于环形空腔内，探测器固定装置侧壁设有与底部的第一通孔连通的气体接入管，探测器固定装置顶部设有探测器，探测器与第一通孔连通；

碘盒升降装置，其设于铅室下板上；

碘盒，其设于探测器固定装置和碘盒升降装置之间。

进一步，探测器固定装置包括内胆，内胆顶部设有环形盖板，底部设有第一通孔，环形盖板顶部设有探测器，环形盖板底部与内胆之间设有浮空套，浮空套底部设有与第一通孔连通的第二通孔，内胆的侧壁设有气体接入管，气体接入管一端与第一通孔连通，另一端伸出环形空腔。

进一步，碘盒升降装置包括：

“T”型螺母，其固定设于铅室下板上；

螺杆，其中部螺接于“T”型螺母上，螺杆顶部通过单向浮动轴承1803与浮动台转动连接；

手轮，其与螺杆底部固定连接。

进一步，探测器包括：

硅酸钇晶体；

硅光电倍增管，与硅酸钇晶体通过光导耦合；

运放电路板，与硅光电倍增管输出端连接；

模数转换器，与运放电路板输出端连接；

FPGA电路板，与模数转换器输出端连接，FPGA电路板第一输出端与就地显示装置连接，FPGA电路板第二输出端与数模转换电路输入端连接，数模转换电路输出端与硅光电倍增管连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型通过设置第一气管，第一碘-129探测装置与第一气管连通，第二碘-129探测装置与第一气管连通，并与第一碘-129探测装置沿着混合气体流动的方向串联，就地显示装置与第一碘-129探测装置和第二碘-129探测装置连接。通过对核燃料元件后处理场所工艺管道内气载排出物中的放射性¹²⁹I进行连续监测的同时，扣除Kr-85对测量结果的影响，不需要经过冲洗Kr-85所需要的时间即可测量¹²⁹I，具有时效性强的特点。

附图说明

图1为本实用新型的连接关系图。

图2为本实用新型的立体结构图。

图3为本实用新型的碘-129探测装置立体图。

图4为本实用新型的碘盒、探测器固定装置及碘盒升降装置组合剖面图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括：

第一气管1，用于通入含碘-129的待测气体；

第一碘-129探测装置2，其与第一气管1连通；

第二碘-129探测装置3，其与第一气管1连通，并与第一碘-129探测装置2沿着混合气体流动的方向串联；

流量计9，设于所述第一气管1上，并与所述第二碘-129探测装置3沿着所述混合气体流动的方向串联；

电气接线箱，与第一碘-129探测装置2和第二碘-129探测装置3连接；

就地显示装置4，与电气接线箱电连接。

具体实施方式中，在第一碘-129探测装置2中，碘盒对¹²⁹I进行吸附，因此第一碘-129探测装置2上传至就地就地显示装置4的测量值为感兴趣区的混合计数值CPS，即Kr-85在感兴趣区的康普顿坪和¹²⁹I的混合计数值CPS，数据形式为道址-计数。由于碘盒对碘的吸附率很高,几乎达到100％，当混合气体通过第一碘-129探测装置2进入第二碘-129探测装置3中时，第二碘-129探测装置3内置的探测器的测量值即为Kr-85在感兴趣区的康普顿坪的计数CPS。就地显示装置4向两台探测装置查询实时CPS值记为CPS₁、CPS₂，并按下式(1)求出其差分计数n，通过就地显示装置4显示。

n＝ CPS₁-CPS₂ (1)

式中：

n——差分计数；

CPS₁——第一碘-129探测装置2的实时计数；

CPS₂——第二碘-129探测装置3的实时计数。

本实施例中，第一碘-129探测装置2和第二碘-129探测装置3均采用防酸型碘-129连续监测仪探测器，为现有装置，在此不再详述。

本实施例中，就地显示装置4用于对第一碘-129探测装置2和第二碘-129探测装置3上传的数据进行数据计算、数据分析、显示，为现有装置，在此不再详述。

本实施例中，两台防酸型碘-129连续监测仪探测器在使用前，先采用Am-241源进行校准，保证两台探测器的一致性。

本实施例中就地处理显示单元与防酸型碘-129连续监测仪探测器通过RS485连接。

在本实用新型提供的一种可能的实施方式中，还包括第一压差计12和第二压差计13，第一压差计12并联设于第一碘-129探测装置2两端，第二压差计13并联设于第二碘-129探测装置3两端。

本实施例中，根据第一碘-129探测装置2和第二碘-129探测装置3的碘盒两端压差计的压力差判断是否需要更换碘盒。

在本实用新型提供的一种可能的实施方式中，第一气管1的进气端与冲洗管路5接口端连接，冲洗管路5上设有第一截止阀6，第一气管1的另一端与第一碘-129探测装置2之间依次设有第二截止阀7和过滤阀8，第二碘-129探测装置3与第一气管1的出气端之间依次设有流量计9、取样泵10和第三截止阀11。

本实施例中，设备开机后，在取样的状态下，在取样泵10的作用下，打开第二截止阀7、第三截止阀11，关闭第一截止阀6，将后处理工艺管道内含Kr-85、¹²⁹I、Cs-137、Co-60等核素的待测气体通过入气口抽送至过滤阀8中，过滤阀8将待测气体内的放射性气溶胶及杂质团过滤，以保证该类物质不会对碘盒造成堵塞。

本实施例中，在清理状态下，打开第一截止阀6，关闭第二截止阀7、第三截止阀11，用于对第二截止阀7前的管道吹入新鲜空气，防止管道污染。

在本实用新型提供的一种可能的实施方式中，电气接线箱与第一压差计12、第二压差计13、流量计9、取样泵10、就地显示装置4电连接。

本实施例中，电气接线箱用于为就地处理显示单元、取样泵10、流量计9、第一压差计12和第二压差计13提供电源。电气接线箱通过220V电源为就地处理显示单元供电；

电气接线箱与的取样泵10、的流量计、压差计通过24VDC电源供电。

在本实用新型提供的一种可能的实施方式中，第一碘-129探测装置2和第二碘-129探测装置3均包括：

铅室14，其包括铅室上板1401，铅室上板1401底部设有环形空腔1403，环形空腔1403底部设有铅室下板1402；

铅室闷盖15，其固定设于铅室上板1401顶部；

铅室支架16，其固定设于铅室下板1402的底部；

探测器固定装置17，其设于铅室上板1401上，探测器固定装置17底部位于环形空腔1403内，探测器固定装置17侧壁设有与底部的第一通孔连通的气体接入管，探测器固定装置17顶部设有探测器1703，探测器1703与第一通孔连通；

碘盒升降装置18，其设于铅室下板1402上；

碘盒19，其设于探测器固定装置17和碘盒升降装置18之间。

本实施例中，如图3所示，探测器1703顶部深入铅室闷盖15中，底部通过第一通孔连接碘盒19，碘盒升降装置18轴心上设有与碘盒19连通的气体排出管。通过取样泵10的打开，气体经过第一气管1后输入至探测器固定装置17的气体接入管，然后经过碘盒19后经过气体排出管排出，碘盒收集碘-129，铅室14用于消除环境中的放射性核素本底，铅室支架16用于支撑探测器固定装置17。

在本实用新型提供的一种可能的实施方式中，探测器固定装置17包括内胆1701，内胆1701顶部设有环形盖板1702，底部设有第一通孔，环形盖板1702顶部设有探测器1703，环形盖板1702底部与内胆1701之间设有浮空套1704，浮空套1704底部设有与第一通孔连通的第二通孔，内胆1701的侧壁设有气体接入管，气体接入管一端与第一通孔连通，另一端伸出环形空腔1403。

本实施例中，如图4所示，内胆1701与浮空套1704之间有空隙，混合气体通过内胆1701侧壁上的气体接入管后流通至第一通孔，通过第一通孔流向碘盒19，其中碘盒19上下都有密封圈，防止气流扩散。

在本实用新型提供的一种可能的实施方式中，碘盒升降装置18包括：

“T”型螺母1801，其固定设于铅室下板1402上；

螺杆1802，其中部螺接于“T”型螺母1801上，螺杆1802顶部通过单向浮动轴承1803与浮动台1804转动连接，浮动台1804顶部支撑碘盒19；

手轮1805，其与螺杆1802底部固定连接。

本实施例中，如图4所示，通过旋转手轮1805，实现螺杆1802在“T”型螺母1801中旋转，通过顶螺杆1802顶部的单向浮动轴承1803，从而带动浮动台1804顶部的碘盒19上升，反向旋转手轮1805，实现碘盒下降。

在本实用新型提供的一种可能的实施方式中，第一碘-129探测装置2和第二碘-129探测装置3均包括：

硅酸钇晶体；

硅光电倍增管，与硅酸钇晶体通过光导耦合；

运放电路板，与硅光电倍增管输出端连接；

模数转换器，与运放电路板输出端连接；

FPGA电路板，与模数转换器输出端连接，FPGA电路板第一输出端与就地显示装置4连接，FPGA电路板第二输出端与数模转换电路输入端连接，数模转换电路输出端与硅光电倍增管连接。

本实施例中，防酸型碘-129连续监测仪探测装置由YSO晶体+SiPM+FPGA板组成，YSO晶体(硅酸钇晶体)与SiPM晶体(硅光电倍增管)通过光导耦合，使得γ射线照射到晶体上，产生光子，SiPM阵列进行光电转换产生原始电信号。原始电信号经过运放电路板滤波放大传输至ADC，通过模数转换形成数字信号，经由FPGA数字处理得到原始事件信息，为增强信号的抗干扰能力，输出信号以RS485形式上传至就地处理箱中。本设备采用YSO闪烁晶体是由于其具有不易潮解、光产额高，余晖时间小等特点。与传统NaI(Tl)晶体相比，YSO具有更高的密度，同样厚度的YSO探测效率明显优于NaI(Tl)；不易潮解让其具有较好的物理稳定性，封装体积更小(无需铝壳和玻璃入射面封装)，并可长期工作在较为恶劣的环境下，FPGA电路板第二输出端与数模转换电路输入端连接，数模转换电路输出端与硅光电倍增管连接用于提供合适的击穿电压。

需要说明的是，为提高设备防水性能，分别为流量计9及取样泵10设计了防水外壳，其中，取样泵10由取样泵盖板，取样泵壳体、N860FTE取样泵，取样泵栅栏隔板，取样泵支架组成，取样泵盖板使用9颗螺栓连接在取样泵壳体上，取样泵壳体为封闭式钣金壳体，套在防酸隔膜泵上，壳体上开有开口向上的百叶隔板，外部配置一块开口向下取样泵栅栏隔板，能有效降低防酸隔膜泵进水的可能.

需要说明的是，碘-129连续监测装置安装在设备机架上。设备机架采用不锈钢材质制造，包含底部平台，底部平台安装板，平台支撑，平台安装板，挂耳吊环。底部平台由四段槽钢焊接围成，底部平台安装板焊接在底部平台上，两根平台支撑成90度方向焊接在底部平台上，平台支撑为四方形闭口方钢，并且平台支撑的另外一个端面上焊接有挂耳吊环，另外两根平台支撑则焊接在上述两根平台支撑上，4根平台支撑形成了一个垂直于底部平台的平面，平台安装板焊接在该平面上。

本装置可以对核燃料元件后处理场所工艺管道内气载排出物中的放射性¹²⁹I进行连续监测的同时，扣除Kr-85对测量结果的影响。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种气态碘-129连续监测装置，其特征在于，包括：

第一气管(1)，用于通入含碘-129的待测气体；

第一碘-129探测装置(2)，其与所述第一气管(1)连通；

第二碘-129探测装置(3)，其与所述第一气管(1)连通，并与所述第一碘-129探测装置(2)沿着混合气体流动的方向串联；

流量计(9)，设于所述第一气管(1)上，并与所述第二碘-129探测装置(3)沿着所述混合气体流动的方向串联；

电气接线箱，与所述第一碘-129探测装置(2)、所述第二碘-129探测装置(3)和所述流量计(9)电连接；

就地显示装置(4)，与所述电气接线箱电连接。

2.根据权利要求1所述的一种气态碘-129连续监测装置，其特征在于，所述第一气管(1)的进气端与冲洗管路(5)接口端连接，所述冲洗管路(5)上设有第一截止阀(6)，所述第一气管(1)的另一端与所述第一碘-129探测装置(2)之间依次设有第二截止阀(7)和过滤阀(8)，所述第二碘-129探测装置(3)与所述第一气管(1)的出气端之间依次设有流量计(9)、取样泵(10)和第三截止阀(11)。

3.根据权利要求1所述的一种气态碘-129连续监测装置，其特征在于，还包括第一压差计(12)和第二压差计(13)，所述第一压差计(12)并联设于所述第一碘-129探测装置(2)两端，所述第二压差计(13)并联设于所述第二碘-129探测装置(3)两端。

4.根据权利要求3所述的一种气态碘-129连续监测装置，其特征在于，所述电气接线箱与所述第一压差计(12)、第二压差计(13)、流量计(9)、取样泵(10)电连接。

5.根据权利要求1所述的一种气态碘-129连续监测装置，其特征在于，所述第一碘-129探测装置(2)和所述第二碘-129探测装置(3)均包括：

铅室(14)，其包括铅室上板(1401)，所述铅室上板(1401)底部设有环形空腔(1403)，所述环形空腔(1403)底部设有铅室下板(1402)；

铅室闷盖(15)，其固定设于所述铅室上板(1401)顶部；

铅室支架(16)，其固定设于所述铅室下板(1402)的底部；

探测器固定装置(17)，其设于所述铅室上板(1401)上，所述探测器固定装置(17)底部位于所述环形空腔(1403)内，所述探测器固定装置(17)侧壁设有与底部的第一通孔连通的气体接入管，所述探测器固定装置(17)顶部设有探测器(1703)，所述探测器(1703)与所述第一通孔连通；

碘盒升降装置(18)，其设于所述铅室下板(1402)上，所述碘盒升降装置(18)轴心上设有与碘盒(19)连通的气体排出管，所述碘盒(19)其设于所述探测器固定装置(17)和碘盒升降装置(18)之间。

6.根据权利要求5所述的一种气态碘-129连续监测装置，其特征在于，所述探测器固定装置(17)包括内胆(1701)，所述内胆(1701)顶部设有环形盖板(1702)，底部设有第一通孔，所述环形盖板(1702)顶部设有探测器(1703)，所述环形盖板(1702)底部与所述内胆(1701)之间设有浮空套(1704)，所述浮空套(1704)底部设有与所述第一通孔连通的第二通孔，所述内胆(1701)的侧壁设有气体接入管，所述气体接入管一端与所述第一通孔连通，另一端伸出所述环形空腔(1403)。

7.根据权利要求6所述的一种气态碘-129连续监测装置，其特征在于，所述碘盒升降装置(18)包括：

“T”型螺母(1801)，其固定设于所述铅室下板(1402)上；

螺杆(1802)，其中部螺接于所述“T”型螺母(1801)上，所述螺杆(1802)顶部通过单向浮动轴承(1803)与浮动台(1804)转动连接，所述浮动台(1804)顶部支撑所述碘盒(19)；

手轮(1805)，其与所述螺杆(1802)底部固定连接。

8.根据权利要求5所述的一种气态碘-129连续监测装置，其特征在于，所述探测器包括：

硅酸钇晶体；

硅光电倍增管，与所述硅酸钇晶体通过光导耦合；

运放电路板，与所述硅光电倍增管输出端连接；

模数转换器，与所述运放电路板输出端连接；

FPGA电路板，与所述模数转换器输出端连接，FPGA电路板第一输出端与所述就地显示装置(4)连接，FPGA电路板第二输出端与数模转换电路输入端连接，所述数模转换电路输出端与所述硅光电倍增管连接。