烟囱气态流出物取样代表性验证方法
【专利摘要】本发明属于核电厂流出物排放辐射监测技术，具体涉及一种烟囱气态流出物取样代表性验证方法。该方法针对流速分布、平均气旋角、示踪气体浓度分布和示踪气溶胶浓度分布等物理量展开测量，并将得到的测量结果与判定准则对比，从而得出流场和示踪剂是否“均匀分布”的结论。本发明既适用于比例模型，也适用于实际烟囱的气态流出物取样代表性验证试验。
【专利说明】烟囱气态流出物取样代表性验证方法
【技术领域】
[0001]本发明属于核电厂流出物排放辐射监测技术，具体涉及一种烟?气态流出物取样代表性验证方法。
【背景技术】
[0002]为了评估核设施对周围环境的影响，法规要求，对核设施流出物必须进行放射性活度监测。核设施的放射性流出物分为气载和液态流出物两种，其中气载流出物主要是通过管道或烟?排放到环境中去。核设施通常设置了气体取样系统，对气载流出物进行连续取样测量。由于放射性物质在管道或烟?流场中的分布可能不均匀，因此取得的样品是否具有代表性，将直接影响流出物测量的准确性。
[0003]为了取得具有代表性的样品，新版标准IS02889-2010主要从取样位置和取样系统设计两个方面提出了定量的技术要求。其中，取样的位置必须是气体“混合均匀”的区域。关于“混合均匀”，标准提出了一系列的定量判定准则。必须通过取样代表性试验验证的方法，对相关的参数进行测量，并与判定准则进行对比。本试验方法即为解决验证是否“混合均匀”的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种测量流场和示踪剂是否均匀分布的烟囱气态流出物取样代表性验证方法。
[0005]本发明的技术方案如下:一种烟?气态流出物取样代表性验证方法，包括如下步骤:
[0006](I)记录试验的相关配置参数，包括以下信息:烟囱设定流量、取样点位置、注入点位置、示踪剂注入流量；
[0007](2)在取样位置处测量烟囱的平均流量，确保测量结果与风机的目标流量的差值在±5%以内；
[0008](3)采用烟囱截面中心2/3面积内的测量点进行取样位置的速度均匀性测量；
[0009](4)对取样位置处的气旋角进行测量；
[0010](5)在注入点位置注入SF6示踪气体，在注入截面上选定多个注入点分别进行注入，并对每个注入点测量取样位置的示踪气体浓度分布；
[0011](6)在指定位置用气溶胶发生器注入示踪气溶胶，进行试踪气溶胶均匀性测量。
[0012]进一步，如上所述的烟囱气态流出物取样代表性验证方法，步骤(2)中，采用热线式风速仪测量取样截面上测量点的速度值，并结合面积参数计算取样截面处的流量；如果测量结果与风机目标流量差别超过±5%，则调整风机频率，并重新测量流量，直到测量结果与风机目标流量的差别在±5%以内。
[0013]进一步，如上所述的烟囱气态流出物取样代表性验证方法，步骤(3)中，采用热线式风速仪或皮托管对测量点进行测量，每个测量点分别进行多次测量，取平均值作为该点的速度测量值；对测量结果进行数据处理，计算该截面中心2/3面积的变异系数(COV)，该变异系数数值不超过20%则认为速度均匀性满足要求。
[0014]进一步，如上所述的烟囱气态流出物取样代表性验证方法，步骤(4)中，采用S型皮托管和数显压力计对取样位置处的气旋角进行测量，将皮托管的两个端口连接到数显压力计的两个输入口，最初皮托管的两个管道出口与烟?轴线垂直，之后旋转皮托管，使得压力计的显示为0，通过水平量角器记录皮托管旋转的角度，每个测点测量多次，取平均值作为该测点的气旋角；对所有测点的气旋角测量结果进行平均，得到的平均气旋角不超过20°则认为气旋角满足要求。
[0015]进一步，如上所述的烟?气态流出物取样代表性验证方法，步骤(5)中，在注入截面上选定5个注入点分别进行注入，5个注入点包括截面的中心点和两条垂直直径上距离圆周20%直径的4个点；对于每一个注入点，测量全部测量点的示踪气体浓度，采用SF6分析仪对各点的浓度进行测量，每个测量点的浓度测量多次，其平均值为该点的示踪气体浓度；采用截面中心2/3面积的测量结果计算浓度变异系数(C0V)，该值不超过20%则满足测量要求；采用全部的测量结果计算平均浓度，并挑选出最大浓度，平均浓度与最大浓度差值不超过30%则满足测量要求。
[0016]进一步，如上所述的烟?气态流出物取样代表性验证方法，步骤(6)中，示踪气溶胶的注入点位于注入截面的中心，在截面中心2/3面积对应的测量点测量IOym直径的气溶胶的粒子计数，计数时间为I分钟，采用光学粒子计数器对每个测量点的粒子数进行测量，每个测量点重复测量多次，取平均值作为该点的气溶胶浓度；每次完成一个测量点的测量之后，对取样截面的中心点的气溶胶浓度进行测量，用于修正气溶胶发生器的输出随时间的变化；经过时间变化修正后的中心2/3面积的测量点的测量结果，计算其C0V，该COV数值不超过20%则认为试踪气溶胶均匀性满足要求。
[0017]本发明的有益效果如下:本发明所提供的烟?气态流出物取样代表性验证方法针对流速分布、平均气旋角、示踪气体浓度分布和示踪气溶胶浓度分布等物理量展开测量，并将得到的测量结果与判定准则对比，从而得出流场和示踪剂是否“均匀分布”的结论。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为烟囱气态流出物取样代表性验证系统的流程图；
[0019]图2为SF6示踪气体注入点示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0021]图1为烟?气态流出物取样代表性验证系统，包括两条进风支路，进风支路上分别依次设置进风口 1、空气过滤器2、风机3、止回阀4、调节风阀5、温度传感器、压力测量仪表6、气体混合箱7，在烟?筒体8上设有取样头9和测试口 10，取样管线经取样泵20连接SF6气体浓度分析仪14、激光粒子计数器15，测试口 10连接L型皮托管16、S型皮托管17，以及数显压力计18、数显量角器19。在其中一条进风支路上连接SF6高压钢瓶11，管线上设有压力控制阀12、流量测量仪表13，另一条进风支路上连接N2高压钢瓶21和气溶胶发生器22。[0022]烟?气态流出物取样代表性验证方法包括4项内容，即气流速度均匀度、平均气旋角、示踪气体浓度均匀度、及示踪气溶胶浓度均匀度。以下所描述的方法程序适用于比例模型，也适用于实际烟囱。
[0023]步骤I，试验配置记录
[0024]试验开始前，首先记录本次试验的相关配置参数。包括以下信息:烟囱设定流量、取样点位置、注入点位置、示踪剂注入流量。
[0025]步骤2，取样点的流量测量
[0026]需要在取样位置处测量烟囱的平均流量，确保测量结果与风机的目标流量的差值在±5%以内。
[0027]采用热线式风速仪测量取样截面上测量点的速度值(对于不同的烟囱，可根据40CFR60附录A方法I选取测量点)，并结合面积参数计算取样截面处的流量。如果测量结果与风机目标值差别超过±5%，则调整风机频率，并重新测量流量，直到测量结果与风机目标值的差别在±5%以内。
[0028]步骤3，速度均匀性试验
[0029]取样位置上的速度均匀分布确保了气体动力学要素的充分混合。
[0030]速度均匀性试验的测量点采用烟囱截面中心2/3面积内的测量点。采用热线式风速仪或皮托管对这些测点进行测量。每个测点分别进行三次测量，取平均值作为该点的速度测量值。
[0031]对测量结果进行数据处理，计算该截面中心2/3面积的变异系数(C0V)，对于变异系数的计算属于本领域的公知技术，该COV数值不超过20%方可认为满足标准要求。
[0032]步骤4，气旋角试验
[0033]取样位置的气体速度向量与取样管嘴轴线的夹角应在一定的范围以内，以确保取样管嘴的最优性能。
[0034]采用S型皮托管和数显压力计对取样位置处的气旋角进行测量。将皮托管的两个端口连接到数显压力计的两个输入口。最初皮托管的两个管道出口与烟囱轴线垂直，之后旋转皮托管，使得压力计的显示为0，通过水平量角器记录皮托管旋转的角度。每个测点测量三次，取平均值作为该测点的气旋角。
[0035]对所有测点的气旋角测量结果进行平均，得到的平均气旋角不超过20°方可认为满足标准要求。
[0036]步骤5，示踪气体均匀性试验
[0037]在指定位置注入SF6示踪气体，在注入截面上选定5个注入点分别进行注入，并对每个注入点测量取样位置的示踪气体浓度分布。5个注入点包括截面的中心点和两条垂直直径上距离圆周20%直径的4个点。注入点及其编号如图2所示。
[0038]对于每一个注入点，测量全部测量点的示踪气体浓度，所述的全部测量点与步骤2中的测量点相同。采用SF6分析仪对各点的浓度进行测量。每个测量点的浓度测量三次，其平均值为该点的示踪气体浓度。
[0039]采用中心2/3面积的测量结果计算浓度C0V，该值不超过20%则满足标准要求。采用全部的测量结果计算平均浓度，并挑选出最大浓度。平均浓度与最大浓度差值不超过30%则满足标准要求。[0040]步骤6，示踪气溶胶均匀性试验
[0041]指定位置用气溶胶发生器注入示踪气溶胶。注入点位于注入截面的中心。
[0042]在截面中心2/3面积对应的测量点(测量点的分布与前面的步骤相同)测量10 μ m直径的气溶胶的粒子计数，计数时间为I分钟。采用光学粒子计数器对每个点的粒子数进行测量。每个点重复测量三次，取平均值作为该点的气溶胶浓度。另外，每次完成一个测点的测量之后，要对取样截面的中心点的气溶胶浓度进行测量，用于修正气溶胶发生器的输出随时间的变化。
[0043]经过时间变化修正后的中心2/3面积的测点的测量结果，计算其C0V，该数值不超过20%则可认为满足标准要求。
[0044]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，倘若对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。
【权利要求】
1.一种烟?气态流出物取样代表性验证方法，包括如下步骤: (1)记录试验的相关配置参数，包括以下信息:烟?设定流量、取样点位置、注入点位置、示踪剂注入流量； (2)在取样位置处测量烟?的平均流量，确保测量结果与风机的目标流量的差值在土 5%以内； (3)采用烟囱截面中心2/3面积内的测量点进行取样位置的速度均匀性测量； (4)对取样位置处的气旋角进行测量； (5)在注入点位置注入SF6示踪气体，在注入截面上选定多个注入点分别进行注入，并对每个注入点测量取样位置的示踪气体浓度分布； (6)在指定位置用气溶胶发生器注入示踪气溶胶，进行试踪气溶胶均匀性测量。
2.如权利要求1所述的烟囱气态流出物取样代表性验证方法，其特征在于:步骤(2)中，采用热线式风速仪测量取样截面上测量点的速度值，并结合面积参数计算取样截面处的流量；如果测量结果与风机目标流量差别超过±5%，则调整风机频率，并重新测量流量，直到测量结果与风机目标流量的差别在±5%以内。
3.如权利要求1所述的烟囱气态流出物取样代表性验证方法，其特征在于:步骤(3)中，采用热线式风速仪或皮托管对测量点进行测量，每个测量点分别进行多次测量，取平均值作为该点的速度测量值；对测量结果进行数据处理，计算该截面中心2/3面积的变异系数，该变异系数数值不超过20%则认为速度均匀性满足要求。
4.如权利要求1所述的烟?气态流出物取样代表性验证方法，其特征在于:步骤(4)中，采用S型皮托管和数显压力计对取样位置处的气旋角进行测量，将皮托管的两个端口连接到数显压力计的两个输入口，最初皮托管的两个管道出口与烟?轴线垂直，之后旋转皮托管，使得压力计的显示为O，通过水平量角器记录皮托管旋转的角度，每个测点测量多次，取平均值作为该测点的气旋角；对所有测点的气旋角测量结果进行平均，得到的平均气旋角不超过20°则认为气旋角满足要求。
5.如权利要求1所述的烟囱气态流出物取样代表性验证方法，其特征在于:步骤(5)中，在注入截面上选定5个注入点分别进行注入，5个注入点包括截面的中心点和两条垂直直径上距离圆周20%直径的4个点；对于每一个注入点，测量全部测量点的示踪气体浓度，采用SF6分析仪对各点的浓度进行测量，每个测量点的浓度测量多次，其平均值为该点的示踪气体浓度；采用截面中心2/3面积的测量结果计算浓度变异系数，该值不超过20%则满足测量要求；采用全部的测量结果计算平均浓度，并挑选出最大浓度，平均浓度与最大浓度差值不超过30%则满足测量要求。
6.如权利要求1所述的烟囱气态流出物取样代表性验证方法，其特征在于:步骤(6)中，示踪气溶胶的注入点位于注入截面的中心，在截面中心2/3面积对应的测量点测量10 μ m直径的气溶胶的粒子计数，计数时间为I分钟，采用光学粒子计数器对每个测量点的粒子数进行测量，每个测量点重复测量多次，取平均值作为该点的气溶胶浓度；每次完成一个测量点的测量之后，对取样截面的中心点的气溶胶浓度进行测量，用于修正气溶胶发生器的输出随时间的变化；经过时间变化修正后的截面中心2/3面积的测量点的测量结果，计算其变异系数，该变异系数数值不超过20%则认为试踪气溶胶均匀性满足要求。
【文档编号】G01N11/00GK103471964SQ201310395181
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】丁世海, 王勇, 王彦君, 尹振羽, 许光, 王平 申请人:中国核电工程有限公司