EA032387B1 - Пробоотборная емкость и пробоотборная система, а также соответствующий способ эксплуатации - Google Patents

Пробоотборная емкость и пробоотборная система, а также соответствующий способ эксплуатации Download PDF

Info

Publication number
EA032387B1
EA032387B1 EA201891051A EA201891051A EA032387B1 EA 032387 B1 EA032387 B1 EA 032387B1 EA 201891051 A EA201891051 A EA 201891051A EA 201891051 A EA201891051 A EA 201891051A EA 032387 B1 EA032387 B1 EA 032387B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
sampling
chamber
pipe
medium
inner chamber
Prior art date
Application number
EA201891051A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201891051A1 (ru
Inventor
Аксель Хилл
Original Assignee
Фраматом Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фраматом Гмбх filed Critical Фраматом Гмбх
Publication of EA201891051A1 publication Critical patent/EA201891051A1/ru
Publication of EA032387B1 publication Critical patent/EA032387B1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/14—Suction devices, e.g. pumps; Ejector devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2202—Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2226—Sampling from a closed space, e.g. food package, head space
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00—Details of radiation-measuring instruments
    • G01T7/02—Collecting means for receiving or storing samples to be investigated and possibly directly transporting the samples to the measuring arrangement; particularly for investigating radioactive fluids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00—Details of radiation-measuring instruments
    • G01T7/08—Means for conveying samples received
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N2001/1031—Sampling from special places
    • G01N2001/1037—Sampling from special places from an enclosure (hazardous waste, radioactive)
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/14—Suction devices, e.g. pumps; Ejector devices
    • G01N2001/1445—Overpressure, pressurisation at sampling point
    • G01N2001/1454—Positive displacement, piston
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2202—Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling
    • G01N2001/222—Other features
    • G01N2001/2223—Other features aerosol sampling devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2226—Sampling from a closed space, e.g. food package, head space
    • G01N2001/2229—Headspace sampling, i.e. vapour over liquid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2226—Sampling from a closed space, e.g. food package, head space
    • G01N2001/2238—Sampling from a closed space, e.g. food package, head space the gas being compressed or pressurized
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/24—Suction devices
    • G01N2001/242—Injectors or ejectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

Задачей данного изобретения является создание пробоотборной емкости (2) и соответствующей пробоотборной системы (200), а также разработка соответствующего способа эксплуатации, с помощью которых возможен репрезентативный отбор проб из жидкой фазы, в частности из жидкости, находящейся в кипящем состоянии, а также из газообразной фазы, в частности из отстойника защитной оболочки или из атмосферы внутри защитной оболочки, или из конденсационной камеры атомной электростанции после тяжелой аварии. Для этого согласно изобретению предусмотрена пробоотборная емкость (2) для получения пробы из окружающего пространства, содержащая окруженную стенкой (14) внешнего сосуда внешнюю камеру (10), которая по меньшей мере через одно расположенное в стенке (14) внешнего сосуда проходное отверстие (26) находится в прямом, обеспечивающем прохождение потока соединении с окружающим пространством и, по меньшей мере, в донной области может заполняться жидкостью; окруженную стенкой (12) внутреннего сосуда внутреннюю камеру (6), которая через расположенное в стенке (12) внутреннего сосуда проходное отверстие (16) соединена с донной областью внешней камеры (10) с обеспечением прохождения потока и имеет присоединительный элемент (56) для трубопровода (18) для отбора проб и присоединительный элемент (62) для трубопровода (22) несущей среды, а в остальном герметично по давлению и среде уплотнена относительно окружающего пространства; приводимое в действие пневматически или гидравлически запорное устройство (72) для проходного отверстия (16) между внешней камерой (10) и внутренней камерой (6) с присоединительным элементом (112) для трубопровода (114) исполнительной среды.

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента (51) Ιηί. С1. (101Ν1/10 (2006.01)
(301Ν1/22 (2006.01)
(401Ν1/14 (2006.01)
(21) Номер заявки Ο01Ν1/24 (2006.01)
201891051 С21С17/00 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки
2016.10.17
(54) ПРОБООТБОРНАЯ ЕМКОСТЬ И ПРОБООТБОРНАЯ СИСТЕМА, А ТАКЖЕ СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ (31) 10 2015 221 151.7 (56) ϋΕ-ΑΙ-3244514 (32) 2015.10.29 (33) ϋΕ (43) 2018.10.31 (86) РСТ/ЕР2016/074843 (87) АО 2017/071981 2017.05.04 (71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ФРАМАТОМ ГМБХ (ϋΕ) (72) Изобретатель:
Хилл Аксель (ϋΕ) (74) Представитель:
Медведев В.Н. (Κϋ)
032387 Β1
032387 В1 (57) Задачей данного изобретения является создание пробоотборной емкости (2) и соответствующей пробоотборной системы (200), а также разработка соответствующего способа эксплуатации, с помощью которых возможен репрезентативный отбор проб из жидкой фазы, в частности из жидкости, находящейся в кипящем состоянии, а также из газообразной фазы, в частности из отстойника защитной оболочки или из атмосферы внутри защитной оболочки, или из конденсационной камеры атомной электростанции после тяжелой аварии. Для этого согласно изобретению предусмотрена пробоотборная емкость (2) для получения пробы из окружающего пространства, содержащая окруженную стенкой (14) внешнего сосуда внешнюю камеру (10), которая по меньшей мере через одно расположенное в стенке (14) внешнего сосуда проходное отверстие (26) находится в прямом, обеспечивающем прохождение потока соединении с окружающим пространством и, по меньшей мере, в донной области может заполняться жидкостью; окруженную стенкой (12) внутреннего сосуда внутреннюю камеру (6), которая через расположенное в стенке (12) внутреннего сосуда проходное отверстие (16) соединена с донной областью внешней камеры (10) с обеспечением прохождения потока и имеет присоединительный элемент (56) для трубопровода (18) для отбора проб и присоединительный элемент (62) для трубопровода (22) несущей среды, а в остальном герметично по давлению и среде уплотнена относительно окружающего пространства; приводимое в действие пневматически или гидравлически запорное устройство (72) для проходного отверстия (16) между внешней камерой (10) и внутренней камерой (6) с присоединительным элементом (112) для трубопровода (114) исполнительной среды.
В атомной электростанции в случаях сбоя или аварии следует ожидать возможного значительного высвобождения продуктов радиоактивного распада (например, йода, аэрозоля) и инертных газов в атмосферу внутри защитной оболочки и в отстойник защитной оболочки и/или - в случае кипящего реактора - в конденсационную камеру. Знание состава этих продуктов распада позволяет сделать выводы о развивающейся аварии и является существенным основанием для принятия необходимых контрмер. Далее, в частности, авария в Фукусиме показала, что необходимо также знание состояния топливных элементов в бассейне выдержки для оценки состояния установки.
В случае высвобождения из атмосферы внутри защитной оболочки радиологическую опасность для окружающего пространства представляет, в частности, изотоп йода 131. Успешное устранение тяжелых аварий требует эффективных мер, чтобы опасную для окружающей среды концентрацию летучего йода удерживать в атмосфере внутри защитной оболочки минимально низкой, независимо от того, как этот йод генерировался и высвобождался.
Это может происходить вследствие радиоактивного распада и удерживания в нелетучей форме в отстойнике защитной оболочки. При этом стремятся к тому, чтобы насколько это возможно связывать йод в жидкой фазе. Благодаря этому минимизируется высвобождение из защитной оболочки, которое происходит, например, из-за утечек или во время фильтруемого сброса давления (Уеийид) из защитной оболочки.
Установка высокого значения рН в отстойнике защитной оболочки может вызвать удерживание и уменьшение потенциала радиологической опасности. Однако на это значение рН отстойника в отношении его удержания йода может оказать негативное влияние, в частности, высвобождение хлоридов во время аварии (например, при горении кабеля). Поэтому знание текущих значений рН в отстойнике с его ролью в качестве пассивного снижения радиоактивности имеет решающее значение для организации устранения аварии и для целенаправленного своевременного принятия контрмер для сдерживания радиоактивности.
Непосредственная установка измерительных датчиков в соответствующих текучих средах внутри защитной оболочки является бесперспективной большей частью из-за высокой нагрузки на датчик и его электронику под действием излучения, аэрозолей, влаги, давления и температуры, а также из-за отсутствия или ограниченного количества устойчивых к помехам кабелей для измерительного сигнала и электропитания.
Для определения и оценки изменяющихся параметров установки, как правило, необходимо получение репрезентативной жидкой и/или газообразной пробы из различных резервуаров внутри защитной оболочки. Эти репрезентативные отбираемые пробы затем могут быть исследованы вне защитной оболочки в отношении интересующих параметров, таких как химические параметры (например, значение рН) или определенные радионуклиды, или количество аэрозолей.
Прежние концепции предусматривают, например, отбор проб из пробоотборной емкости, которая находится в атмосфере внутри защитной оболочки или в отстойнике защитной оболочки.
В описанных в ЕР 0931317 В1 устройствах и способе проба всасывается и транспортируется за счет импульса давления. Трубопроводы для отбора проб должны для этого прокладываться с постоянным градиентом без наиболее низких точек. К тому же, недостаток заключается в том, что транспортировка пробы с помощью специальной техники создания импульсного давления возможна лишь на ограниченной длине трубопровода для отбора проб (<80 м). Далее, транспортировка пробы требует большого буферного объема по отношению к емкости обратной откачки. Далее, для этого способа требуется нагревание трубопроводов для отбора проб, если из защитной оболочки должна извлекаться газообразная проба. Это необходимо для того, чтобы предотвратить конденсацию пара с тем, чтобы можно было принять корректное решение о проводимом через пробоотборник количестве. Промывочная жидкость, вводимая в пробоотборник, по той же причине тоже должна нагреваться перед вводом, что ведет к существенным аппаратным затратам и к высокому потреблению тока. Поэтому место установки устройств для оценки проб всегда должно находиться в непосредственно близости от защитной оболочки, чтобы длина трубопроводов была минимально возможной.
Особые требования, которые тоже должны учитываться, предъявляются к отбору проб аэрозолей, а также к отбору жидких проб из кипящих жидкостей.
Репрезентативные отборы аэрозольных проб для оценки выделенной радиоактивности вследствие осаждения аэрозолей при транспортировке по трубопроводам для отбора проб возможны только в том случае, если эти аэрозоли прямо в месте отбора проб переводятся в промывочную жидкость, вместе с которой они в растворенном виде могут транспортироваться на большие расстояния, не создавая соответствующих отложений в трубопроводах.
Надежный, репрезентативный отбор жидкой пробы из кипящих жидкостей, которая транспортируется на большие расстояния (например, >100 м) к блоку предварительной обработки данных, лишь с трудом может быть осуществлен с помощью обычных устройств для отбора проб.
Поэтому задача изобретения заключается в том, чтобы предложить пробоотборную емкость и соответствующую пробоотборную систему, а также соответствующий способ эксплуатации, с помощью которых возможен репрезентативный отбор проб из жидкой фазы, в частности, из жидкости,
- 1 032387 находящейся в кипящем состоянии, а также из газообразной фазы, в частности, из отстойника защитной оболочки или из атмосферы внутри защитной оболочки, или из конденсационной камеры атомной электростанции после тяжелой аварии. Прежде всего должна быть возможна транспортировка к внешнему аналитическому устройству с небольшим энергопотреблением небольшого количества проб на сверхбольшие расстояния (>100 м) без достойных упоминания отложений на стенках трубопровода для отбора проб.
Указанная задача согласно изобретению решается за счет пробоотборной емкости с признаками независимого п.1 формулы изобретения. Такого рода пробоотборная емкость является составной частью пробоотборной системы согласно п.8 формулы. Атомная электростанция, снабженная такого рода пробоотборной системой, охарактеризована в независимом п.13 формулы изобретения. Соответствующие способы эксплуатации охарактеризованы в пп.14 и 17. В зависимых пунктах охарактеризованы предпочтительные варианты реализации основного принципа изобретения.
Пробоотборная емкость находится в среде, из которой берется проба, например, в защитной оболочке атомной электростанции, и интегрирована соответствующими трубопроводами в пробоотборную систему. Поэтому речь идет об отборе проб ίη-δίΐιι. Транспортировка пробы к внешнему модулю обработки и анализа осуществляется путем создания разрежения при отборе газообразной пробы и с помощью инертного несущего газа/транспортировочного газа, в частности, азота, при отборе жидкой пробы. Жидкие пробы могут при этом транспортироваться на большие расстояния, так как пробоотборная емкость снабжена запорным механизмом, работающим предпочтительно автоматически. В противоположность упомянутой выше технологии создания импульса давления согласно уровню техники, обеспечивается длительное транспортирующее давление. Аэрозольные пробы предпочтительно за счет протекания через сопло Вентури вводятся в промывочную жидкость, которая подается в пробоотборную емкость. Аэрозольная проба в таком случае транспортируется как жидкая проба. При отборе проб в отстойнике возможен в значительной мере пассивный отбор проб даже при кипении в отстойнике. Для всех этих процессов можно без модификаций использовать одну и ту же пробоотборная емкость.
В одном предпочтительном варианте выполнения происходит перенос тепла из окружающего пространства, например, из атмосферы внутри защитной оболочки, в пробоотборную емкость посредством пассивных теплопроводящих труб. Благодаря этому промывочная жидкость перед введением в пробоотборную емкость больше не должна как прежде активно нагреваться для того, чтобы избежать конденсации пара в этой промывочной жидкости.
В предпочтительном варианте выполнения можно, кроме того, отказаться от нагревания трубопроводов для отбора проб снаружи защитной оболочки, так как за счет пассивного поддержания постоянного объемного потока с помощью работающего в сверхкритическом режиме дросселя/сопла может быть определена доля водяного пара, теряемая в трубопроводе для отбора проб снаружи защитной оболочки. Благодаря этому может определяться объемный поток, направляемый через сопло Вентури,/промывочную жидкость, и измеренная внешняя радиоактивность может быть соотнесена с объемом в защитной оболочке.
В одном предпочтительном варианте через трубопроводы пробоотборной системы может оказываться также обратное действие на окружающее пространство в месте отбора проб, например, для кондиционирования значения рН путем подачи соответствующих химикалий. За счет такой целенаправленной регулировки/отслеживания при тяжелой аварии на атомной электростанции может быть достигнуто значительное снижение выделения радиоактивности.
Существенные преимущества предлагаемой изобретением концепции тезисно могут быть сформулированы следующим образом:
возможен отбор проб из кипящих жидкостей, например, в отстойнике защитной оболочки; измерение ίη-δίΐιι без фальсификации пробы;
реализация длинных путей транспортировки >100 м;
свободная от потерь транспортировка пробы с незначительными отложениями аэрозолей на транспортировочном трубопроводе;
возможно подключение мобильного модуля обработки и анализа к предварительно жестко установленной системе трубопроводов;
не требуется никакого модуля обратной откачки с емкостью обратной откачки;
установка измерительных устройств в защищенном от облучения окружающем пространстве, в частности, снаружи защитной оболочки;
повышение надежности измерений;
хорошая доступность измерительных устройств для задач обслуживания в нормальном режиме установок;
полупассивная транспортировка пробы посредством несущего газа, находящегося под давлением;
незначительное потребление энергии - работа системы и измерения могут поддерживаться аккумуляторным питанием;
- 2 032387 незначительные поперечные сечения трубопровода, и благодаря этому незначительные утечки в случае разрывов трубопровода.
Ниже различные примеры осуществления изобретения разъясняются подробнее с привлечением чертежей. При этом на упрощенных и схематичных изображениях показано следующее:
фиг. 1 - в продольном сечении пробоотборная емкость для получения/отбора пробы из окружающего пространства, в частности, из атмосферы или из резервуара с жидкостью в ядерной установке, фиг. 2 - вид сверху пробоотборной емкости, фиг. 3 - в увеличенном масштабе фрагмент из фиг. 1, фиг. 4 - другой фрагмент из фиг. 1 в слегка измененной конфигурации, фиг. 5 - пробоотборная емкость в режиме отбора проб, фиг. 6 - блок-схема пробоотборной системы в ядерной установке с пробоотборной емкостью по фиг. 1, и фиг. 7 - один вариант такой пробоотборной системы.
Одинаковые или одинаково действующие элементы на всех фигурах снабжены одними и теми же ссылочными обозначениями.
Простоты ради указания положения и направления всегда опираются на представленное на чертежах обычное встроенное положение компонентов при использовании согласно назначению.
На фиг. 1 показана в продольном разрезе называемая также зондом для отбора проб или пробоотборной емкостью, или кратко пробоотборником пробоотборная емкость 2 для получения пробы из окружающего пространства, в частности, в ядерной установке. На фиг. 2 представлен соответствующий вид сверху.
Пробоотборная емкость 2 содержит внутренний сосуд 4 с внутренней камерой 6 и внешний сосуд 8 с внешней камерой 10, которые отделены друг от друга и от внешнего окружающего пространства перегородками или герметизирующими стенками. Заключенный в стенках 12 внутреннего сосуда внутренний сосуд 4 сверху опускается в заключенный в стенках 14 внешнего сосуда внешний сосуд 8, так что внешняя камера 10 на отдельных участках выполнена по типу кольцевой камеры, окружающей внутреннюю камеру 6. На таком участке стенка 12 внутреннего сосуда одновременно образует внутреннее ограничение внешней камеры 10. Стенка 12 внутреннего сосуда в нижней донной области имеет запираемое проходное отверстие 16, через которое в открытом состоянии текучая среда/аэрогидросреда/среда из донной области внешней камеры 10 может втекать во внутреннюю камеру 6 или наоборот. К внутреннему сосуду 4 через соответствующие соединительные элементы в плите 24 крышки может подключаться трубопровод 18 для отбора проб со стояком 20, заходящим сверху во внутреннюю камеру 6, и трубопровод 22 несущей среды. В остальном внутренняя камера 6 герметично по давлению и среде уплотнена относительно внешней камеры 10 и окружающего пространства. Стенка 14 внешнего сосуда в верхней области имеет проходные отверстия 26 в окружающее пространство, нижние кромки которых лежат выше, чем впуск проходного отверстия 16 в стенке 12 внутреннего сосуда. Благодаря этому - при установленных подходящим образом соотношениях давлений - среда из окружающего пространства может через проходное отверстие 26 втекать во внешнюю камеру 10, собираться в ее донной области и при открытом проходном отверстии 16 перетекать во внутреннюю камеру 6.
Конкретно в этом примере осуществления пробоотборная емкость 2 выполнена симметричной относительно оси вращения, которой является центральная ось М и которая при использовании согласно назначению ориентирована вертикально. Внутренний сосуд 4 в верхней области имеет цилиндрическую форму, причем диаметр в нижней области сужается в форме усеченного конуса. Внешний сосуд 8 имеет форму, аналогичную форме внутреннего сосуда 4, однако имеет несколько больший диаметр и охватывает его нижнюю область с образованием кольцеобразной внешней камеры 10, расположенной концентрично внутренней камере 6. С верхней стороны внутренний сосуд 4 закрыт плитой 24 крышки. В этом примере выполнения плита 24 крышки представляет собой конструктивный элемент, прилегающий к окружному фланцу 28 бака сосуда и соединенный с ним (разъемно) с помощью крепежных болтов 30, причем лежащее между ними кольцевое уплотнение 32 обеспечивает желаемую герметичность. Внешний сосуд 8 своей верхней стороной прифланцован к цилиндрической боковой стенке внутреннего сосуда 4. Чуть ниже находятся расположенные в стенке 14 внешнего сосуда проходные отверстия 26 в окружающее пространство. Наиболее низко расположенные нижние кромки этих проходных отверстий 26, если смотреть в вертикальном направлении, находятся на определенном расстоянии от низа стенки 12 внутреннего сосуда. Между нижней стороной стенки 12 внутреннего сосуда в ее донной области и плоским дном стенки 14 внешнего сосуда находится показанная на продольном разрезе на фиг. 1 щель 36, через которую может протекать среда и которая коммуницирует с проходным отверстием 16 во внутреннюю камеру 6. Среда, втекающая через проходные отверстия 26 из окружающего пространства во внешнюю камеру 10, может, в частности, в жидком виде собираться в донной области внешней камеры 10, а там, в частности, в щели 36, и при открытом проходном отверстии 16 перетекать во внутреннюю камеру 6 до тех пор, пока это позволяет господствующее там давление.
- 3 032387
Для осуществления желаемой функции внешний сосуд 8 не обязательно должен охватывать внутренний сосуд 4, во всяком случае не полностью. Более того, достаточно, чтобы могло возникнуть соединение, обеспечивающее прохождение потока через проходное отверстие 16, через которое может происходить переход газа сквозь столб жидкости. В этом отношении понятия внутренний и внешний следует понимать соответственно в общепринятом смысле.
Показанное детально на фиг. 3 и 5 проходное отверстие 16 включает в себя сверленое отверстие/выемку в донной плите 38 внутреннего сосуда 4 и продолжается вверх внутри короткой сопловой трубы 40, которая в вертикальном направлении на некоторое расстояние заходит во внутреннюю камеру 6. Сопловая труба 40 своим нижним концом сверху вставлена в сверленое отверстие/выемку или иным образом прифланцована герметично по давлению и среде. Благодаря этому образуется проточный канал 42, впуск/входное отверстие 44 которого при приданном направлении потока среды из внешней камеры 10 во внутреннюю камеру 6, т.е. снизу вверх, находится на нижней стороне донной плиты 38, а его выпуск/выходное отверстие 46 находится на верхнем конце трубы 40. При особых рабочих ситуациях, в частности, при пуске в эксплуатацию, направление прохождения потока, а тем самым и роли впуска и выпуска могут поменяться местами (см. ниже), но в нормальном случае при отборе проб имеют место указанные выше направления прохождения потока и соответственно выбранные наименования.
Для эффективного осаждения аэрозолей в жидкую фазу текущей среды или в отдельную промывочную жидкость при отборе проб проходное отверстие 16 выполнено по типу сопла Вентури или содержит такое сопло/охватывает его. Для этой цели, как можно видеть на фиг. 5, выполненный в сопловой трубе 42 проточный канал 42 на нижнем конце имеет сужающийся кверху впускной конус 47, а на верхнем конце имеет снова расширяющийся кверху выпускной конус 48. В расположенном между ними узком месте/сужении находится, по меньшей мере через часть периметра проходит предпочтительно кольцеобразная или имеющая форму части кольца впускная прорезь 49 в стенке сопловой трубы 42, которая в радиальном направлении коммуницирует по потоку с прилегающей внутренней камерой 6. Через реализованное таким образом сопло Вентури 50 в режиме отбора пробы среда, протекающая от входного отверстия 44 к выходному отверстию 46, подсасывает через впускную прорезь 49 близлежащую, находящуюся во внутренней камере 6 жидкость и увлекает ее с собой. Благодаря этому происходит, в частности, тесное взаимодействие газообразных компонентов текущей среды с жидкой фазой. Возможно движущиеся в газообразной фазе среды аэрозоли при этом будут особенно эффективно осаждаться из газообразной фазы и вводиться в жидкую фазу.
Отражательная пластина 51, расположенная чуть выше выходного отверстия 46, дополнительно усиливает этот эффект.
Через плиту 24 крышки внутреннего сосуда 4 герметично по давлению и среде проведен стояк 20. Ориентированный вдоль центральной оси М, т.е. в нормальном случае направленный вертикально стояк 20 сверху заходит во внутреннюю камеру 6. Впуск 52 на нижнем конце стояка 20 находится на небольшом расстоянии над выходным отверстием 46 трубы 40, относящейся к проходному отверстию 16. Выпуск 54 на верхнем конце стояка 20 лежит снаружи внутреннего сосуда 4 и снабжен присоединительным элементом 56 для трубопровода 18 для отбора проб, ведущего к модулю 126 обработки и анализа отбираемой пробы (см. фиг. 6 и 7). Стояк 20 тоже можно считать (начальным) участком трубопровода 18 для отбора проб.
Модуль 126 обработки и анализа содержит, в частности, подключенный к трубопроводу 18 для отбора проб вакуумный насос 150, с помощью которого в трубопроводе 18 для отбора проб, а тем самым и во внутренней камере 6 можно создавать разрежение относительно окружающего пространства. Ниже это будет рассмотрено подробнее.
В предпочтительном варианте выполнения в трубопровод 18 для отбора проб включен показанный только на фиг. 6 дроссельный клапан/дроссель 58. В одном возможном варианте он чуть ниже выпуска 54 интегрирован в стояк 20 или в присоединительный элемент 56 и вместе с пробоотборной емкостью 2 образует конструктивный узел. Он может быть также расположен по потоку ниже присоединительного элемента 56 в трубопроводе 18 для отбора проб, но по отношению к его общей длине лежит максимально близко к началу у пробоотборной емкости 2. Дроссель 58 предпочтительно рассчитан на критическое расширение протекающей через него среды.
Далее, в рабочем режиме пробоотборной емкости 2 трубопровод 22 несущей среды герметично по давлению и среде пропущен через плиту 24 крышки внутреннего сосуда 4 во внутреннюю камеру 6. Для этого в плите 24 крышки имеется подходящее сквозное отверстие 60. Подобно тому, как это предусмотрено в трубопроводе 18 для отбора проб, может иметься пропущенный через плиту 24 крышки отрезок трубопровода, на верхнем конце которого, лежащем снаружи внутреннего сосуда 4, находится присоединительный элемент 62 для трубопровода 22 несущей среды. Этот отрезок трубопровода тоже можно рассматривать как (концевой) участок трубопровода 22 несущей среды, который ведет от внешнего источника несущей среды к пробоотборной емкости 2 и там своим выпуском 64 выходит во внутреннюю камеру 6.
- 4 032387
В качестве несущей среды/транспортирующей среды/рабочей среды используется предпочтительно азот, который целесообразно доставлять в соответствующем газовом баллоне для сжатого газа. С помощью несущей среды во внутренней камере 6 можно создавать повышенное давление относительно окружающего пространства (см. также описание фиг. 6 и 7 ниже).
И, наконец, плита 24 крышки внутреннего сосуда 4 в предпочтительном варианте выполнения имеет дополнительное сквозное отверстие 66, а именно для заходящей во внутреннюю камеру 6 теплопроводящей трубы 68. Согласно фиг. 4 могут быть предусмотрены, разумеется, и несколько теплопроводящих труб 68, которые с помощью содержащейся в них теплопередающей среды пассивным образом передают тепло из прилегающего окружающего пространства во внутреннюю камеру 6 (здесь показано толстыми стрелками). Поскольку такой перенос тепла на имеющуюся/собирающуюся в донной области внутренней камеры 6 жидкую фазу эффективнее, чем на находящуюся над ней газообразную фазу, то эти теплопроводящие трубы 68 предпочтительно выполнены соответствующей длины, так что они достигают донной области внутренней камеры 6 и, как правило, входят в жидкую фазу 70.
Соответствующая теплопроводящая труб 68 может быть, в частности, двухфазным термосифоном или так называемой тепловой трубой (Неа! р1ре), по которой теплопередающая среда проходит в естественной циркуляции с испарением на источнике тепла (окружающем пространстве) и конденсацией на теплоприемнике (внутренней камере 6). В порядке альтернативы или дополнительно во внутреннюю камеру 6 могут быть также проведены нагревательные трубы или т.п., по которым в принудительном режиме протекает горячий теплоноситель, например, пар, и вызывает там нагревание содержимого для предотвращения конденсации в газообразной фазе. Для того чтобы оптимизировать теплообмен, в предпочтительном варианте выполнения как в пробоотборной емкости 2, так и снаружи на теплопроводящих трубах 68 размещены теплопроводящие пластины или ребра.
Для обусловленного необходимостью закрытия проходного отверстия 16 из внешней камеры 10 во внутреннюю камеру 6 имеется запорное устройство 72, предпочтительно пневматическое и/или гидравлическое запорное устройство, в частности, с пневмоцилиндром.
В примере осуществления по фиг. 1 и 3 запорное устройство 72 содержит цилиндрический замыкающий плунжер 74, который установлен в дне внешнего сосуда 8 с возможностью линейного перемещения вдоль центральной оси М.
Для этого донная плита 76 стенок 14 внешнего сосуда имеет цилиндрическую выемку, в которую герметично по среде пропущен полый цилиндр 78, охватывающий запирающий цилиндр/замыкающий плунжер 74. На нижнем конце полый цилиндр 78 герметично по давлению и среде заперт посредством вставленного с точной подгонкой и герметизированного кольцевым уплотнением 92 цилиндрического наконечника 94. Наконечник 94, как показано, может быть с помощью крепежных болтов 96 привинчен к цилиндрической стенке полого цилиндра 78. Полый цилиндр 78 в этом примере осуществления имеет верхний цилиндрический участок 80, диаметр которого выбран таким, чтобы направляющая часть 82 замыкающего плунжера 74 проходила в нем с незначительным зазором и с образованием уплотнения поршня могла скользить в нем вперед и назад (т.е. здесь вверх и вниз). В нижнем цилиндрическом участке 84 диаметр полого цилиндра 78 увеличен по отношению к верхнему цилиндрическому участку 80. Направляющая часть 82 поршня, заходящая в нижний цилиндрический участок 84, по всей своей длине имеет постоянный диаметр А, так что в нижнем цилиндрическом участке 84 образуется кольцеобразный промежуток 86 между направляющей частью 82 поршня и стенкой 108 цилиндра. В нижнем конце, на нижней торцевой поверхности направляющей части 82 поршня размещена выступающая радиально дискообразная запорная плита 88. Диаметр В запорной плиты 88 имеет такую величину, что между ней и стенкой 108 цилиндра еще остается узкая щель 90, через которую может протекать среда. В порядке альтернативы к цилиндрической направляющей части 82 поршня может быть приформован окружной выступ соответствующего диаметра, например, этот замыкающий плунжер 74 может быть изготовлен с соответствующим внешним контуром на токарном станке.
В открытом положении замыкающий плунжер 74 находится в нижнем конечном положении, которое, например, задается концевым упором 98 на нижней стороне запорной плиты 88 или на наконечнике 94, и полностью опущен в донную плиту 76 стенок 14 внешнего сосуда. В этом положении щель 36 и проходное отверстие 16 полностью открыты. В закрытом положении замыкающий плунжер 74 находится в верхнем конечном положении, в котором его верхняя торцевая поверхность 100 замыкает проходное отверстие 16. Конкретно кольцеобразная зона 102 уплотнения прилегает, например, внутри торцевой поверхности 100 к краевому обрамлению проходного отверстия 16. В этой зоне 102 уплотнения предпочтительно выступающее вверх из торцевой поверхности 100 кольцевое уплотнение 104 расположено в пазу в направляющей части 82 поршня. Соответствующий диаметр эффективно перекрывающей и герметизирующей впуск проходного отверстия 16 поверхности на фиг. 3 обозначен как С.
В промежутке 86 размещена работающая как пружина сжатия винтовая пружина 106, которая нижним концом опирается на выходящий радиально выступ запорной плиты 88, а верхним концом на уступ между верхним цилиндрическим участком 80 и нижним цилиндрическим участком 84. При этом
- 5 032387 упругая сила пытается перемещать замыкающий плунжер 74 вниз в открытое положение. Разумеется, вместо винтовой пружины 106 может использоваться и другой подходящий упругий элемент.
Чтобы привести замыкающий плунжер 74 в закрытое положение, в герметично по давлению и среде закрытом относительно окружающего пространства промежутке 86 между поршнем и цилиндрической стенкой в нижнем цилиндрическом участке 84 создается давление путем введения исполнительной среды до тех пор, пока направленное вверх перестановочное усилие не преодолеет перестановочное усилие, направленное вниз. С этой целью стенка 108 цилиндра в нижнем цилиндрическом участке 84 имеет просверленное отверстие 110, на внешней стороне которого расположен присоединительный элемент 112 для проводящего исполнительную среду трубопровода 114 исполнительной среды. В особенно предпочтительном варианте выполнения речь при этом идет о трубопроводе, ответвляющемся от трубопровода 22 несущей среды, так что несущая среда одновременно используется как исполнительная среда (см. ниже).
Силы, воздействующие на замыкающий плунжер 74, складываются следующим образом.
Если замыкающий плунжер 74 находится в открытом положении, то направленное вверх закрывающее усилие получается из произведения ЛВр2 активной поверхности АВ поршня на запорной плите 88 (диаметром В) и давления р2 исполнительной среды в промежутке 86 полого цилиндра 78.
Направленное вниз открывающее усилие складывается из упругого усилия Ев винтовой пружины 106, усилия АВ-Ар2, действующего сверху на кольцевую поверхность Ав-а выступа (с наружным диаметром В и внутренним диаметром А) на запорной плите 88, и усилия ААри, действующего сверху на торцевую поверхность Аа (с диаметром А) замыкающего плунжера 74, причем ри - это давление среды в щели 36 между внутренним сосудом 4 и внешним сосудом 8, которое устанавливается по существу равным давлению в окружающем пространстве.
Для того чтобы привести замыкающий плунжер 74 в закрытое положение, давление р2 исполнительной среды в промежутке 86 повышается до тех пор, пока направленное вверх закрывающее усилие не преодолеет открывающее усилие, направленное вниз. В момент равновесия сил действует следующее равенство:
ΑΙ;Ρζ=ΑΙ:-αΡζ+ΑαΡιι+Ρ|··
Когда давление в промежутке 86 превышается, замыкающий плунжер 74 движется к краю проходного отверстия 16 и запирает его, причем происходит герметизация посредством кольцевого уплотнения 104 (с диаметром С). При запертом проходном отверстии 16 получается другое равновесие сил, а именно АВр7=АВ-Ар7+АСр1+Рт
При этом р1 обозначает давление во внутренней камере 6, которое в предпочтительном варианте выполнения равно давлению р2 в промежутке 86 полого цилиндра 78, если именно одна и та же среда одновременно действует как исполнительная среда для замыкающего плунжера 74 и как несущая среда для жидкости во внутренней камере 6 (см. ниже).
Принцип функционирования пробоотборной емкости 2 поясняется ниже на примере двух типичных установочных положений в ядерной установке по фиг. 6.
На фиг. 6 показано в сильно упрощенном виде продольное сечение защитная оболочка 120 атомной электростанции 122. Заключенное в защитной оболочке 120 пространство обозначается также как защитная оболочка 124. В данном случае в качестве примера в защитной оболочке 124 установлены две пробоотборные емкости 2 и посредством соответствующей системы трубопроводов соединены с расположенным снаружи защитной оболочки 124 модулем 126 обработки и анализа.
К каждой из обеих пробоотборных емкостей 2 - через соответствующий присоединительный элемент 56 - подключен трубопровод 18 для отбора проб, который проходит сквозь защитную оболочку 120 к модулю 126 обработки и анализа. Оба трубопровода 18 для отбора проб объединяются в показанном здесь примере в общую отводящую линию 128, причем с помощью установленного в месте соединения переключающего клапана 130 можно регулировать, какая из обеих пробоотборных емкостей 2 будет использоваться. Для этого каждая нитка трубопровода может отдельно запираться посредством запорного клапана 132, который расположен предпочтительно прямо за проходом через защитную оболочку 120.
Аналогичным образом к каждой из обеих пробоотборных емкостей 2 через присоединительный элемент 62 подключен идущий от модуля 126 обработки и анализа и пропущенный через защитную оболочку 2 трубопровод 22 несущей среды. Конкретно в этом примере осуществления имеется общая подводящая линия 134, которая в точке 136 разветвления разделяется на два участка трубопровода. Здесь тоже в подходящих для этого местах имеются запорные клапаны 138.
От соответствующего трубопровода 22 несущей среды в точке 140 разветвления отходит линия, которая связана с присоединительным элементом 112 пробоотборной емкости 2 и служит трубопроводом 114 для исполнительной среды. Газообразный азот, предпочтительно используемый в качестве несущей среды, несет, таким образом, двойную функцию, причем он одновременно служит исполнительной средой для замыкающего плунжера 74. Дроссель 142, включенный в трубопровод 22 несущей среды, а именно в участок трубопровода между точкой 140 разветвления и присоединительным элементом 62,
- 6 032387 при подводе несущей/исполнительной среды вызывает более быстрое увеличение воздействующего на замыкающий плунжер 74 давления управления, чем транспортирующего давления, действующего во внутренней камере 6.
Вместо азота может применяться и другая несущая/исполнительная среда, в частности, инертный газ, который минимально взаимодействует с отбираемой пробой и не искажает измерений.
Модуль 126 обработки и анализа содержит вакуумный насос 150, соединяемый с трубопроводом 18 для отбора проб и используемый как всасывающий насос, чтобы при необходимости создавать разрежение в трубопроводе 18 для отбора проб, а тем самым и во внутренней камере 6 пробоотборной емкости 2. При такого рода процессе всасывания устанавливается поток сред/поток проб из пробоотборной емкости 2 к модулю 126 обработки и анализа. В известной степени это стандартный случай, на котором базируются выбранные здесь обозначения для впуска/выпуска и т.д. Далее, модуль 126 обработки и анализа содержит питающую емкость 152 для промывочной жидкости 154, которая может таким образом соединяться с трубопроводом 18 для отбора проб, что при выключенном или отсоединенном вакуумном насосе 150 с помощью питающего насоса 156 может перекачивать промывочную жидкость 154 через трубопровод 18 для отбора проб - навстречу направлению прохождения потока при отборе проб - к пробоотборной емкости 2, в его внутреннюю камеру 6. В случае промывочной жидкости 154 речь идет предпочтительно о спиртосодержащей жидкости, в частности, о водянистой жидкости с добавлением спиртосодержащих реагентов, которые стимулируют осаждение йода.
Далее, модуль 126 обработки и анализа содержит питающую емкость для вводимой при необходимости в соответствующую подводящую линию 134 несущей среды/исполнительной среды, предпочтительно в виде азота, который хранится в баллоне 158 для сжатого газа (в баллоне со сжатым азотом) под высоким давлением. Благодаря этому отпадает необходимость в отдельных питающих насосах или т.п. Через включенные в систему трубопроводов редукционные клапаны и регулирующие клапаны давление, действующее в пробоотборной емкости 2, устанавливается и при необходимости регулируется в соответствии с актуальной потребностью.
Кроме того, модуль обработки и анализа может иметь также питающую емкость 160 и питающие насосы для химикалий, которые при необходимости для химического кондиционирования атмосферы в защитной оболочке 124 или жидкости в баке-отстойнике 162, или т.п. вводятся в защитную оболочку через пропущенную сквозь эту защитную оболочку 120 отдельную подводящую линию. Через эту подводящую линию и/или через отдельный обратный трубопровод 164 при необходимости может осуществляться и обратная подача взятых проб в защитную оболочку 124.
И, наконец, модуль обработки и анализа содержит различную аппаратуру для первичной обработки, для химического/физического/радиологического анализа и при необходимости для промежуточного хранения или консервации отобранных из защитной оболочки проб. Например, жидкая или газообразная проба направляется в отдельный контур и в нем разбавляется. Далее, система может быть оборудована измерительными приборами для измерения удельной радиоактивности по нуклидам, в частности, в форме онлайн-измерения (оп-Ше-Пу - в реальном времени), а также измерительными приборами для определения состава газов. Внутри контура для жидкостных проб предпочтительно находится также зонд для измерения значения рН.
Управляющий блок модуля 126 обработки и анализа, предпочтительно с автономным электроснабжением, во-первых, управляет отбором пробы и подводом несущей/исполнительной среды с помощью различных запорных и регулирующих клапанов и путем управления приводным агрегатом вакуумного насоса 150. Во-вторых, осуществляется также управление разными вспомогательными и дополнительными агрегатами. Устройство управления измерительно-аналитическими аппаратами 166 может быть интегрировано в систему управления установкой или, альтернативно, вынесено в отдельный управляющий блок. В принципе модуль 126 обработки и анализа может быть выполнен из блоков и при необходимости дооснащен различными функциональными узлами. Базовый модуль в таком случае принимает на себя, например, только снабжение и регулирование компонентов, безусловно необходимых для отбора проб, а именно вакуумного насоса, снабжения азотом и подачей промывочной жидкости, тогда как дополнительные функции вынесены в дополнительные модули. Упомянутые отдельные функции базового модуля тоже могут обеспечиваться отдельно.
В примере осуществления по фиг. 6 одна из обеих пробоотборных емкостей 2 предназначена для отбора газовой и аэрозольной пробы из атмосферы 161 в защитной оболочке 2 и поэтому установлена на достаточной высоте. С помощью пробоотборной емкости, установленной значительно ниже, ниже уровня жидкости 168, должна втягиваться жидкостная проба из отстойника/бака-отстойника 162.
Для отбора газовой пробы с верхней из обеих пробоотборных емкостей 2 сначала при открытом проходном отверстии 16 через трубопровод 18 для отбора проб и стояк 20 во внутреннюю камеру 6 направляется промывочная жидкость 154 из питающей емкости 152 модуля 126 обработки и анализа. Вследствие того, что во внутренней камере 6 при этом установлено повышенное давление, промывочная жидкость 154 перетекает через проходное отверстие 16 во внешнюю камеру 10. Затем давление во внутренней камере 6 снижается настолько, что часть промывочной жидкости 154 течет через проходное
- 7 032387 отверстие 16 с соплом Вентури 50 назад во внутреннюю камеру 6. В результате, по меньшей мере, в донной области внешней камеры 10 и в донной области внутренней камеры 6 образуется столб жидкости из промывочной жидкости 154. Тем самым система подготавливается к собственно отбору проб.
Путем дальнейшего снижения давления в трубопроводе 18 для отбора проб с помощью вакуумного насоса 150 атмосферный воздух из защитной оболочки 124 течет через проходные отверстия 26 во внешнюю камеру 10, а оттуда через проходное отверстие 16 с соплом Вентури 50 - сквозь промывочную жидкость 154 - во внутреннюю камеру 6. Водорастворимые компоненты этого воздуха растворяются в промывочной жидкости 154. Точно так же и увлеченные потоком воздуха аэрозоли включены в промывочную жидкость 154. Водонерастворимые газообразные компоненты проходят вверх по стояку 20 и отсасываются через трубопровод 18 для отбора проб, и подаются на измерительно-аналитические аппараты 166 модуля 126 обработки и анализа.
Во время этого процесса происходит пассивное нагревание промывочной жидкости 154 во внутренней камере 6 посредством тепла окружающего пространства с помощью теплопроводящих труб 68 для минимизации конденсации.
К тому же расход через трубопровод 18 для отбора проб поддерживается постоянным с помощью дросселя 58, который испытывает воздействие сверхкритического потока и который в трубопроводе 18 для отбора проб находится в непосредственной близости от пробоотборной емкости 2.
С помощью измерения давления в модуле 126 обработки и анализа может определяться атмосферное давление в защитной оболочке 124. При этом давление будет статичным, т.е. измеренным без расхода. Далее, температура в защитной оболочке 124 измеряется с помощью подходящих датчиков. Благодаря этому может быть определено парциальное давление водяного пара в защитной оболочке 124. Путем сравнения измеренного расхода через трубопровод 18 для отбора проб и аналитически установленного расхода сверхкритического течения можно определить долю водяного пара, сконденсировавшегося на пути транспортировки. За счет этого может быть определен газовый поток, протекающий через промывочную жидкость 154, и присутствующая в промывочной жидкости 154 радиоактивность может быть пересчитана на объем (Вц/т3).
Благодаря этим мерами в системе не требуется никакого нагревания трубопровода 18 для отбора проб/трубопровода 128 для отбора газообразных проб.
После отбора газообразной пробы проходное отверстие 16 запирается с помощью замыкающего плунжера 74. Для этого, как уже подробно описывалось, промежуток 86 замыкающего плунжера 74 через трубопровод 114 для исполнительной среды - путем ввода находящегося под давлением азота нагружается давлением до тех пор, пока замыкающий плунжер 74 не переместится в закрытое положение. Путем дальнейшего повышения давления в проводящей азот подводящей линии 134, разветвляющейся на трубопровод 114 для исполнительной среды и трубопровод 22 несущей среды, внутренняя камера 6 через трубопровод 22 несущей среды нагружается давлением таким образом, что отбираемая через стояк 20 жидкостная проба из промывочной жидкости 154 как пробка транспортируется через трубопровод 18 для отбора проб. Азот, действующий в качестве несущей среды, перемещает эту пробку в известной степени перед собой. Таким образом, эта жидкостная проба с помощью постоянно действующего транспортирующего давления может перемещаться на сравнительно большие расстояния от 100 м или более к модулю 126 обработки и анализа, где, в частности, может осуществляться анализ переносимой по воздуху радиоактивности (аэрозолей), полученной прежде при протекании газа из атмосферы защитной оболочки.
Во время транспортировки с помощью азотной подушки вакуумный насос 150 предпочтительно отключен/отсоединен от трубопровода 18 для отбора проб, но в порядке альтернативы может и вращаться одновременно.
Обработанная проба может вслед за этим транспортироваться через обратный трубопровод 164 назад в защитную оболочку 124.
После осуществленного отбора проб система путем сброса давления в проводящих азот трубопроводах 22, 114 и при необходимости путем промывки противотоком промывочной жидкостью может приводиться в исходное состояние и использоваться для нового отбора проб.
Пробоотборная емкость 2 (Роокатр1ег), показанная на фиг. 6 внизу и расположенная в бакеотстойнике 162 защитной оболочки 124 или в любом другом резервуаре в жидкой фазе/в жидкости 170, имеет такую же конструкцию, что и расположенная вверху в газовой фазе/атмосфере 161 пробоотборная емкость 2, и таким же образом через соответствующую систему трубопроводов подключается к модулю 126 обработки и анализа. Для отбора проб прямо из находящейся в резервуаре жидкости 170 путем создания легкого разрежения в трубопроводе 18 для отбора проб обеспечивается втекание жидкости 170 из внешней камеры 10 во внутреннюю камеру 6. Разрежение может создаваться с помощью вакуумного насоса 150, расположенного в модуле 126 обработки и анализа или в другом месте. Затем, как это уже описывалось выше для другой пробоотборной емкости 2, замыкающий плунжер 74 путем нагружения давлением с помощью азота приводится в закрытое положение и тем самым запирает внутреннюю камеру 6. За счет нагружения давлением внутренней камеры 6 с помощью азота через трубопровод 22
- 8 032387 несущей среды жидкостная проба через трубопровод 18 для отбора проб транспортируется, наконец, к модулю 126 обработки и анализа.
Проба может отбираться, в частности, из кипящей жидкости 170 в отстойнике или резервуаре и транспортироваться азотом. Транспортирующее давление при этом следует установить более высоким, чем давление насыщенного пара жидкости 170 в отстойнике.
Один вариант такой пробоотборной системы из кипящего резервуара/бассейна представлен на фиг. 7 на примере конденсационной камеры 180 кипящего реактора. Так как здесь не предусмотрено никакого отбора проб из газовой фазы/атмосферы 161, то для заполнения жидкостью 170 достаточно создать сравнительно незначительное разрежение во внутренней камере 6 пробоотборной емкости 2. Для этого достаточно газоструйного насоса.
Конкретно в этом примере осуществления подключенный к пробоотборной емкости 2 трубопровод 18 для отбора проб пропущен сквозь стенку конденсационной камеры 180 и/или сквозь защитную оболочку и проведен к модулю 126 обработки и анализа. Там взятая жидкостная проба протекает через управляемый/контролируемый управляющим блоком 196 измерительный модуль 182 для определения значения рН и затем - перемещаемая азотной подушкой, подаваемой по азотопроводу 190, - через обратный трубопровод 184 возвращается назад в конденсационную камеру 180. В обратный поток, например, с помощью форсунки 186, при необходимости впрыскивается забираемый из питающей емкости 188 химический реагент, например, раствор едкого натра для оказания влияния/регулирования значения рН жидкости 170 из резервуара. Выпускной конец обратного трубопровода 184 предпочтительно выполнен как инжекционное сопло/инжекционный излучатель 210, в котором вдуваемый поток среды увлекает с собой и завихряет окружающую жидкость 170 из резервуара с целью перемешивания и гомогенизации.
Для кратковременного создания разрежения в пробоотборной емкости 2 при ее заполнении жидкостью 170 из резервуара предусмотрен струйный эжекторный насос 192, который включен в трубопровод 18 для отбора проб или, как здесь представлено, в обратный трубопровод 184. В качестве несущей среды для этого струйного эжекторного насоса 192 предпочтительно используется азот, который доставляется с помощью баллона 158 для сжатого газа. В особенно предпочтительном варианте выполнения для этого от азотопровода 190 ответвляется отводная труба 194, которая подключена к присоединительному элементу для несущей среды струйного эжекторного насоса 192. С помощью установленных подходящим образом установочных и регулирующих вентилей возможно переключение между различными рабочими режимами.
Перечень ссылочных позиций:
- пробоотборная емкость;
- внутренний сосуд;
- внутренняя камера;
- внешний сосуд;
- внешняя камера;
- стенка внутреннего сосуда;
- стенка внешнего сосуда;
- проходное отверстие;
- трубопровод для отбора проб;
- стояк;
- трубопровод несущей среды;
- плита крышки;
- проходное отверстие;
- фланец;
- крепежный болт;
- кольцевое уплотнение;
- дно;
- щель;
- донная плита;
- сопловая труба;
- проточный канал;
- входное отверстие;
- выходное отверстие;
- впускной конус;
- выпускной конус;
- впускная прорезь;
- сопло Вентури;
- отражательная пластина;
- впуск;
- выпуск;
- 9 032387
- выпуск;
- дроссель;
- сквозное отверстие;
- присоединительный элемент;
- выпуск;
- сквозное отверстие;
- теплопроводящая труба;
- жидкая фаза;
- запорное устройство;
- замыкающий плунжер;
- донная плита;
- полый цилиндр;
- верхний цилиндрический участок;
- направляющая часть поршня;
- нижний цилиндрический участок;
- промежуток;
- запорная плита;
- щель;
- кольцевое уплотнение;
- наконечник;
- крепежный болт;
- концевой упор;
100 - торцевая поверхность;
102 - зона уплотнения;
104 - кольцевое уплотнение;
106 - винтовая пружина;
108 - цилиндрическая стенка;
110 - просверленное отверстие;
112 - присоединительный элемент;
114 - трубопровод исполнительной среды;
120 - защитная оболочка;
122 - атомная электростанция;
124 - защитная оболочка;
126 - модуль обработки и анализа;
128 - отводящая линия;
130 - переключающий клапан;
132 - запорный клапан;
134 - подводящая линия;
136 - точка разветвления;
138 - запорный клапан;
140 - точка разветвления;
142 - дроссель;
150 - вакуумный насос;
152 - питающая емкость;
154 - промывочная жидкость;
156 - питающий насос;
158 - баллон для сжатого газа;
160 - питающая емкость;
161 - атмосфера;
162 - бак - отстойник;
164 - обратный трубопровод;
166 - измерительно - аналитический аппарат;
168 - уровень жидкости;
170 - жидкость;
180 - конденсационная камера;
182 - измерительный модуль;
184 - обратный трубопровод;
186 - форсунка;
188 - питающая емкость;
190 - азотопровод;
192 - струйный эжекторный насос;
194 - отводная труба;
- 10 032387
196 - управляющий блок;
200 - пробоотборная система;
210 - инжекционный излучатель;
А, В, С - диаметр;
М - центральная ось.

Claims (18)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Пробоотборная емкость (2) для получения пробы из окружающего пространства, содержащая окруженную стенкой (14) внешнего сосуда внешнюю камеру (10), которая по меньшей мере через одно расположенное в стенке (14) внешнего сосуда проходное отверстие (26) находится в прямом соединении по потоку с окружающим пространством и, по меньшей мере, в донной области заполнена жидкостью;
    окруженную стенкой (12) внутреннего сосуда внутреннюю камеру (6), которая через расположенное в стенке (12) внутреннего сосуда проходное отверстие (16) находится в соединении по потоку с донной областью внешней камеры (10), имеет присоединительный элемент (56) для трубопровода (18) для отбора проб и присоединительный элемент (62) для трубопровода (22) несущей среды, а в остальном герметично по давлению и среде уплотнена относительно окружающего пространства;
    приводимое в действие пневматически или гидравлически запорное устройство (72) для проходного отверстия (16) между внешней камерой (10) и внутренней камерой (6) с присоединительным элементом (112) для трубопровода (114) исполнительной среды, причем проходное отверстие (16) из внешней камеры (10) во внутреннюю камеру (6) выполнено как сопло Вентури (50).
  2. 2. Пробоотборная емкость (2) по п.1, причем запорное устройство (72) содержит замыкающий плунжер (74), установленный в полом цилиндре (78) с возможностью перемещения между открытым положением и закрытым положением.
  3. 3. Пробоотборная емкость (2) по п.2, причем в ней предусмотрен упругий элемент (106), который приводит замыкающий плунжер (74) в открытое положение в исходном состоянии, и причем при достаточном давлении исполнительной среды замыкающий плунжер (74) против силы упругого элемента (106) перемещается в закрытое положение.
  4. 4. Пробоотборная емкость (2) по любому из пп.1-3, причем запорное устройство (72) расположено в донной плите (76) стенки (14) внешнего сосуда.
  5. 5. Пробоотборная емкость (2) по любому из пп.1-4, причем присоединительный элемент (56) для трубопровода (18) для отбора проб соединен с выступающим во внутреннюю камеру (6) стояком (20).
  6. 6. Пробоотборная емкость (2) по любому из пп.1-5, причем предусмотрена по меньшей мере одна выступающая во внутреннюю камеру (6) теплопроводящая труба (68) для передачи тепла из окружающего пространства во внутреннюю камеру (6).
  7. 7. Пробоотборная система (200) с пробоотборной емкостью (2) по любому из предыдущих пунктов, к внутренней камере (6) которой подключены трубопровод (18) для отбора проб, соединенный с вакуумным насосом (150, 192), и трубопровод (22) несущей среды, соединенный с источником (158) сжатого газа, а к ее запорному устройству (72) подключен трубопровод (114) исполнительной среды, соединенный с источником (158) сжатого газа.
  8. 8. Пробоотборная система (200) по п.7, причем трубопровод (114) исполнительной среды ответвляется от трубопровода (22) несущей среды, так что несущая среда одновременно является исполнительной средой для запорного устройства (72).
  9. 9. Пробоотборная система (200) по п.7 или 8, причем несущей средой является газообразный азот.
  10. 10. Пробоотборная система (200) по любому из пп.7-9, причем для поддержания постоянного объемного потока через трубопровод (18) для отбора проб в этот трубопровод (18) для отбора проб включен дроссель (58), испытывающий воздействие сверхкритического потока.
  11. 11. Пробоотборная система (200) по любому из пп.7-10, причем вакуумный насос представляет собой струйный эжекторный насос (192).
  12. 12. Атомная электростанция с защитной оболочкой (120) и с пробоотборной системой (200) по любому из пп.7-11, причем внутри защитной оболочки (120) расположена по меньшей мере одна пробоотборная емкость (2) и причем снаружи этой защитной оболочки (120) расположен соответствующий модуль (126) обработки и анализа.
  13. 13. Способ эксплуатации пробоотборной системы (200) по любому из пп.7-11, при котором при открытом проходном отверстии (16) между внешней камерой (10) и внутренней камерой (6) путем создания разрежения в трубопроводе (18) для отбора проб отсасывают газовую пробу.
  14. 14. Способ по п.13, при котором газовую пробу при переходе из внешней камеры (10) во внутреннюю камеру (6) пропускают через промывочную жидкость (154).
    - 11 032387
  15. 15. Способ по п.14, при котором промывочную жидкость (154) перед отбором пробы по трубопроводу (18) для отбора проб направляют в пробоотборную емкость (2).
  16. 16. Способ эксплуатации пробоотборной системы (200) по любому из пп.7-11, при котором при закрытом проходном отверстии (16) между внешней камерой (10) и внутренней камерой (6) путем создания повышенного давления в трубопроводе (22) несущей среды жидкая проба продавливается через трубопровод для отбора проб.
  17. 17. Способ по любому из пп.13-16, при котором для отбора аэрозольной пробы сначала газовую пробу направляют через промывочную жидкость (154) в пробоотборную емкость (2), а затем из этой промывочной жидкости (154) отбирают жидкую пробу.
  18. 18. Способ по любому из пп.13-17, при котором для замыкания запорного устройства (72) нагружают давлением трубопровод (114) исполнительной среды.
EA201891051A 2015-10-29 2016-10-17 Пробоотборная емкость и пробоотборная система, а также соответствующий способ эксплуатации EA032387B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015221151.7A DE102015221151B3 (de) 2015-10-29 2015-10-29 Probenahmegefäß und Probenahmesystem sowie zugehöriges Betriebsverfahren
PCT/EP2016/074843 WO2017071981A1 (de) 2015-10-29 2016-10-17 PROBENAHMEGEFÄß UND PROBENAHMESYSTEM SOWIE ZUGEHÖRIGES BETRIEBSVERFAHREN

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201891051A1 EA201891051A1 (ru) 2018-10-31
EA032387B1 true EA032387B1 (ru) 2019-05-31

Family

ID=57110694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201891051A EA032387B1 (ru) 2015-10-29 2016-10-17 Пробоотборная емкость и пробоотборная система, а также соответствующий способ эксплуатации

Country Status (13)

Country Link
US (1) US10670746B2 (ru)
EP (1) EP3368879B1 (ru)
JP (1) JP6766161B2 (ru)
CN (1) CN108291858B (ru)
AR (1) AR106490A1 (ru)
DE (1) DE102015221151B3 (ru)
EA (1) EA032387B1 (ru)
ES (1) ES2779765T3 (ru)
HU (1) HUE049875T2 (ru)
SI (1) SI3368879T1 (ru)
TW (1) TW201727210A (ru)
UA (1) UA125116C2 (ru)
WO (1) WO2017071981A1 (ru)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11573156B2 (en) * 2019-01-15 2023-02-07 Westinghouse Electric Company Llc Minimally invasive microsampler for intact removal of surface deposits and substrates
CN109884687B (zh) * 2019-02-19 2020-11-27 中国科学院上海应用物理研究所 用于高温反应堆的样品输送装置及输送方法
CN110223791B (zh) * 2019-04-12 2022-06-10 中国核动力研究设计院 一种可用于压水堆核电站事故后的核取样系统
CN112138729A (zh) * 2019-06-26 2020-12-29 京东方科技集团股份有限公司 采样结构、密封结构以及检测组件
CN110828008B (zh) * 2019-11-20 2021-01-05 中国核动力研究设计院 一种核燃料辐照考验装置参数监测及取样系统
CN111624041B (zh) * 2020-06-10 2021-02-26 深圳市雷立科技有限公司 一种辐射泄露海域环境检测用的采样装置
CN111766121B (zh) * 2020-08-03 2023-01-17 四川洁承环境科技有限公司 用于空气检测的空气采集设备
CN112255048B (zh) * 2020-11-17 2023-12-01 佳木斯大学 一种基础医学用检验取样装置
CN113049350B (zh) * 2021-03-23 2022-04-08 中国原子能科学研究院 放射性气体提取装置及提取方法
CN115301431B (zh) * 2022-09-14 2023-08-15 华能国际电力股份有限公司 火电机组锅炉管内壁用高粘度浆料雾化喷头
CN116613405B (zh) * 2023-06-02 2023-11-03 宁波邵金塑料制品有限公司 一种电池盒
KR102596705B1 (ko) * 2023-06-20 2023-11-02 한국표준분석 주식회사 시료 앰플 내 고압가스 성분분석을 위한 원격 제어 가능한 시료가스 포집 및 채취장치
KR102639042B1 (ko) * 2023-06-20 2024-02-21 한국표준분석 주식회사 시료 앰플 내 고압가스 성분분석을 위한 가스포집장치
CN117213927B (zh) * 2023-09-15 2024-04-23 中核环保产业有限公司 一种可远程操作的核电站废水取样装置及其使用方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3244514A1 (de) * 1982-12-02 1984-06-07 Edmund Bühler GmbH & Co, 7400 Tübingen Vorrichtung zur schonenden entnahme von fluessigkeitsproben ueber grosse entfernungen und aus grossen tiefen

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5133859A (en) * 1990-03-02 1992-07-28 Hewlett-Packard Company Decoupled flow and pressure setpoints in an extraction instrument using compressible fluids
DE4023839A1 (de) * 1990-07-27 1992-02-06 Wiederaufarbeitung Von Kernbre Vorrichtung zum entnehmen von gas- und/oder fluessigkeitsproben aus dem sicherheitsbehaelter von kernkraftwerken
DE4126894A1 (de) * 1991-08-14 1993-02-18 Siemens Ag Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von proben aus der atmosphaere in einem gasdicht abgeschlossenen behaelter, insbesondere aus dem reaktorsicherheitsbehaelter eines kernkraftwerks
DE19642382C2 (de) * 1996-10-14 2001-12-06 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zur Gewinnung einer flüssigen Probe
DE10328774B3 (de) * 2003-06-25 2005-01-13 Framatome Anp Gmbh Kerntechnische Anlage mit Druckentlastung
KR101048503B1 (ko) * 2009-07-17 2011-07-11 한전원자력연료 주식회사 사용후연료 결함검출시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3244514A1 (de) * 1982-12-02 1984-06-07 Edmund Bühler GmbH & Co, 7400 Tübingen Vorrichtung zur schonenden entnahme von fluessigkeitsproben ueber grosse entfernungen und aus grossen tiefen

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017071981A1 (de) 2017-05-04
SI3368879T1 (sl) 2020-06-30
AR106490A1 (es) 2018-01-17
UA125116C2 (uk) 2022-01-12
CN108291858A (zh) 2018-07-17
DE102015221151B3 (de) 2016-10-27
ES2779765T3 (es) 2020-08-19
JP2019500621A (ja) 2019-01-10
US10670746B2 (en) 2020-06-02
EP3368879B1 (de) 2020-01-08
TW201727210A (zh) 2017-08-01
JP6766161B2 (ja) 2020-10-07
EP3368879A1 (de) 2018-09-05
EA201891051A1 (ru) 2018-10-31
US20180246233A1 (en) 2018-08-30
CN108291858B (zh) 2020-10-30
HUE049875T2 (hu) 2020-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA032387B1 (ru) Пробоотборная емкость и пробоотборная система, а также соответствующий способ эксплуатации
KR900003903A (ko) 가압수 원자로 코어용 인스트루멘테이션 장치, 이 장치의 설치 및 철수용 장치 및 방법
WO2016207054A1 (en) Method of producing radioisotopes using a heavy water type nuclear power plant
EP0053364B1 (en) Apparatus for measuring concentration of radioactivity
KR850000730A (ko) 수냉형 원자로의 안전냉각장치
JP3823167B2 (ja) 多重配管の漏洩検出装置及び漏洩検出方法
KR100594522B1 (ko) 벌크형 화학제 전달 시스템
CA1220176A (en) High pressure well radioisotope injection system
US2952388A (en) Leak detector
RU2569556C1 (ru) Способ доставки проб радиоактивных растворов и устройство для его осуществления (варианты)
JP2001215144A (ja) 液体流量計の試験装置
US5578275A (en) In-line sampling with continuous flushing for friction sensitive liquid nitrate ester compositions
KR100241142B1 (ko) 에어 이젝터를 이용한 자동 시료 채취 장치
KR20150056856A (ko) 파이프 라인 내로 윤활제를 제공하기 위한 장치
US3564813A (en) Flowable material control system
RU2133913C1 (ru) Устройство для дозированной подачи реагента в нефтепровод
RU44861U1 (ru) Устройство для перемещения и контроля герметичности твэлов тепловыделяющей сборки реактора с жидким теплоносителем
CN118355455A (zh) 用于在重水反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置、转向器、用于在重水反应堆的堆芯中产生激活的探测器的设施以及重水反应堆
JP3451067B2 (ja) 流体充填容器間での核燃料要素の移送方法及び装置
JP4301685B2 (ja) 破損燃料検出装置及びその検出方法
GB2482169A (en) Apparatus particularly for use in dosing a central heating system
JPS63111438A (ja) 漏洩水採取装置
JPS60256087A (ja) 水圧制御ユニツト
Bevilacqua Ball check valve
JPH0140942B2 (ru)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM