一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏装置的制作方法

本实用新型涉及无损检测技术领域，具体涉及一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏装置。

背景技术：

氦查漏由于灵敏度高、使用方便、对环境无影响等特点，在核电厂、石油化工、火电厂、钢材厂、航空等诸多领域中广泛应用。氦查漏是通过氦质谱仪探测氦离子浓度的方法进行测量的，氦质谱仪通过其主要部件质谱室，在高真空工作环境下使不同质量的氦气变成离子，离子在电磁场中运动发生偏转，从而使不同质量的离子彼此分开，而同质量的离子在电磁场中聚在一起。质谱室中设有一个留有狭缝的挡板，仅使氦离子流通过并被接收，进而可以探测氦浓度的变化。

核电站的大型设备如发电机、蒸汽发生器、冷凝器等都采用氦查漏的方法查找设备漏点。氦查漏分为吸枪法和真空法两种，都是探测氦气浓度超过本底浓度作为漏点依据的原理。

吸枪法是在被检件内部充以一定压力的氦气，然后用吸枪在容器外面进行探索。当容器壁上存在漏孔时，氦气通过漏孔向外逸出。当吸枪正对漏孔位置时，氦气随同周围空气一起被吸枪吸入质谱室而产生漏气指示，从而发现和定位泄漏点。

真空法是将被检件与氦质谱仪连接，通过前置泵将被测件内部抽一定的真空，测量被检件氦本底后，通过喷枪将高纯氦气喷到被检件疑似泄漏点，通过质谱仪示数的变化进行泄漏点定位及泄漏率计算。当氦气喷在泄漏点位置时，氦气随同周围空气一起进入被检件，从而进入质谱室而产生漏气指示。

核电机组控制区内的反应堆水池、乏燃料水池、传输池、装罐池等水池以混凝土为基础并在混凝土表面铺设有不锈钢覆面，从而可以防止有放射性的水渗入到混凝土中。其中，不锈钢覆面由多块不锈钢钢板焊接而成，从而在钢板与钢板之间形成焊缝区。日常运行或换料期间，水池充满水以冷却乏燃料所产生的热量、屏蔽乏燃料组件的放射性。若水池的不锈钢钢板表面或焊缝区出现贯穿性裂纹，水池出现漏水现象，会导致污染外泄、放射性不可控、乏燃料组件冷却不足等安全问题。

由于核电控制区内水池的特殊结构，无法对不锈钢覆面与混凝土之间的空间采用现有常规的方式进行充压或抽真空。充氦太多会导致不锈钢覆面下方空间承压，承压方向与运行期间池内满水相反，容易造成不锈钢覆面鼓包、焊缝破损等破坏；不锈钢覆面与混凝土之间的空间较大，且混凝土局部存在微小缝隙，真空无法保持稳定，达不到质谱仪质谱室的工作条件。因此，氦查漏常用的“吸枪法”和“真空法”均无法在此类结构上实施。此外，采用传统的质谱仪进行氦查漏时，吸枪与待测表面的接触面积小，吸枪的扫描速度非常慢，氦查漏效率很低。

技术实现要素：

本实用新型提供一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏装置，从而克服现有技术中核电机组控制区内不锈钢覆面不能反向承压、不锈钢覆面与混凝土之间的空间无法抽真空、氦查漏时需要被检件两侧存在压差的矛盾，实现在核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏，探测不锈钢覆面的缺陷，探测效率高，从而确保水池无滴漏异常，保证放射性不外泄。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏装置，其中，所述水池包括混凝土基池、铺设在所述混凝土基池内表面的不锈钢板组，所述不锈钢板组包括多块不锈钢钢板，每相邻的两块所述不锈钢钢板之间通过焊接相连，所述不锈钢钢板以及焊缝区共同构成位于所述混凝土基池内表面的不锈钢覆面，所述氦查漏装置包括具有开口的真空罩、与所述真空罩通过管道相连的抽气装置、设于所述真空罩与所述抽气装置之间用以补入气体的第一支路、设于所述第一支路与所述抽气装置之间的第二支路，所述第二支路上设有质谱仪，所述氦查漏装置还包括用以控制各管道开闭的阀门组件，在进行氦查漏时，所述真空罩的所述开口贴合于所述钢板表面。

进一步的，所述真空罩与所述第二支路之间的管道上设有第一阀门，所述第一支路设于所述第一阀门与所述真空罩之间的管道上，所述第一支路与大气相连通，所述第一支路上设有第二阀门。

进一步的，所述第一阀门与所述第二支路之间的管道上设有第一过滤装置。

进一步的，所述第一过滤装置包括沿抽气方向依次设置的粗滤装置和纸质细滤装置。

进一步的，所述第二支路包括通过管道依次相连的第三阀门、减压装置以及所述质谱仪。

进一步的，所述第三阀门与所述减压装置之间设有第二过滤装置，所述第二过滤装置为金属滤芯细滤装置。

进一步的，所述抽气装置为真空泵，所述真空泵的排气端设于与外界相隔离的负压工作区。

进一步的，所述真空罩包括罩本体，所述罩本体的内部为空腔，所述空腔与设于所述罩本体一侧端面的所述开口相连通，所述罩本体与所述开口相对的面上设有与所述空腔相通的接口，所述开口的边缘设有沟槽，所述沟槽中设有柔性密封条。

进一步的，所述真空罩为长方体形状，所述真空罩上设有便于手持的手柄，所述真空罩的长度为300-800mm，宽度为200-600mm，高度为55-150mm，所述真空罩的厚度为35-50mm，所述开口的长度为200-730mm，宽度为100-530mm。

进一步的，所述真空罩采用不锈钢或铝合金材质。

采用以上技术方案后，可以有效克服现有技术中不锈钢覆面不能反向承压、容纳空间无法抽真空、氦查漏需被检件两侧存在压差等矛盾，从而方便的对核电机组服役前的不锈钢钢板表面和焊缝区进行检查，寻找核电控制区内水池不锈钢钢板表面及焊缝区漏点，探测效率高，从而提前介入，消除水池不锈钢覆面泄漏隐患，防止放射性外泄。

附图说明

附图1本实用新型中水池不锈钢覆面的结构示意图；

附图2为本实用新型中引漏槽的结构示意图；

附图3为本实用新型中充氦装置的结构示意图；

附图4为本实用新型的氦查漏装置的结构示意图；

附图5为本实用新型中真空罩的结构示意图；

附图6为本实用新型中真空罩的剖视图；

附图7为本实用新型中真空罩的俯视图；

附图8为本实用新型中锥形罩查漏装置的结构示意图。

其中，1、不锈钢覆面；101、钢板；102、焊缝区；2、混凝土；3、容纳空间；4、槽钢；5、引漏槽；6、氦气瓶；7、减压阀；8、第四阀门；9、缓冲罐；10、第五阀门；11、第二压力表；12、真空罩；1201、罩本体；1202、开口；1203、空腔；1204、接口；1205、柔性密封条；1206、手柄；13、第一阀门；14、真空泵；15、第一支路；16、第二阀门；17、第二支路；18、第三阀门；19、减压装置；20、质谱仪；21、第一压力表；22、粗滤装置；23、纸质细滤装置；24、金属滤芯细滤装置；25、负压工作区；26、锥形罩；27、吸管；28、前置泵。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，一种用于核电机组控制区内的水池，所述水池包括混凝土基池2以及铺设在混凝土基池2内表面的不锈钢板组，所述不锈钢板组包括多块不锈钢钢板101，每相邻的不锈钢钢板101之间通过焊接相连，不锈钢钢板101以及焊缝区102共同构成位于混凝土基池2内表面的不锈钢覆面1，不锈钢覆面1与混凝土基池2之间形成近似密闭的容纳空间3，混凝土基池2的底部设有连接至容纳空间3的引出口，在焊缝区102下方设有起支撑和固定作用的槽钢4，在槽钢4的两侧分别设有引漏槽5，每个水池壁的引漏槽5相互连通。根据水池壁面的大小，水池池壁单独设置引漏槽5或几个面汇总到一根引漏槽5，将引漏槽5引至设于容纳空间3底部的引出口，将漏水引至设于引出口下方的漏盘，机组日常运行期间，通过观察引漏管是否滴水来判断水池是否存在缺陷。

氦查漏之前需要对容纳空间3进行充氦，如图3所示，充氦装置包括通过管道依次连接的氦气瓶6、减压阀7、第四阀门8、缓冲罐9和第五阀门10，第五阀门10与容纳空间3的引出口相连，缓冲罐9上连接有第二压力表11。通过增加缓冲罐9，不仅可以实现向容纳空间3中定压、定量充氦，而且可以随时监测容纳空间3内的压力，避免不锈钢覆面1下方的容纳空间3内超压。

一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏装置，如图4至图7所示，包括真空罩12，真空罩包括罩本体1201，罩本体1201的内部为空腔1203，罩本体1201一侧端面具有开口1202，空腔1203与开口1202相连通，罩本体1201与开口1202相对的面上设有与空腔1203相通的接口1204，接口1204用以连接管道，开口1202的边缘处设有沟槽，沟槽中设有柔性密封条1205，从而使开口1202可与被不锈钢覆面1的表面严密贴合，起到密封的作用。接口1204采用标准化的KF接口，从而可以与管道快速连接或拆卸。

优选的，真空罩为长方体形状，真空罩的长度为300-800mm，宽度为200-600mm，高度为55-150mm，真空罩的厚度为35-50mm，开口1202的长度为200-730mm，宽度为100-530mm。

为便于手提，真空罩上设有1个或多个手柄1206。所述真空罩采用不锈钢或铝合金材质。

真空罩12通过管道依次与第一阀门13以及真空泵14相连，第一阀门13与真空罩12之间设有与大气相连的第一支路15，第一支路15上设有第二阀门16，通过打开第二阀门16，可使大气进入管道，第一阀门13与真空泵14之间设有第二支路17，第二支路17上依次设有通过管道相连的第三阀门18、减压装置19以及质谱仪20。

为便于测定真空罩12内部压力，真空罩12上设有用以显示真空罩12内部气压的第一压力表21。真空罩12与第二支路17之间依次连接有粗滤装置22和纸质细滤装置23，第三阀门18和减压装置19之间设有金属滤芯细滤装置24，通过设置上述多个过滤装置，可以防止碎屑进入质谱仪20或真空罩12。

真空泵14、以及与真空泵14相连的排气管道设于负压工作区25，从而可将真空泵14抽取的气体排入该负压工作区25，防止对工作区域造成污染。

由于不锈钢覆面1是由多块不锈钢钢板101焊接而成的一个整体，而不锈钢覆面1与混凝土2之间无法完全密封，并且由于氦气本身扩散能力较强，使得氦气可以在不锈钢覆面1与混凝土2之间的微小缝隙中扩散出来。使用充氦装置对不锈钢覆面1下方容纳空间3充氦后，可在不锈钢覆面1与混凝土2接触的微小缝隙处，进行氦气浓度检测。若质谱仪20示数有数据级变化，证明不锈钢覆面1下方空间已充满氦气；若质谱仪20示数无增长或缓慢增长，则证明充氦数量不足，需调整充氦数量再次进行验证，直到有数量级变化。

不锈钢覆面1氦查漏主要步骤：

（1）查阅水池不锈钢覆面1及引漏槽5布置，估算容纳空间3体积及充氦数量，确保氦查漏过程中容纳空间3内氦浓度能达到50%。

（2）如图3所示，根据估算的充氦数量，使用充氦装置对引漏槽5空间进行定压、定量充氦：首先关闭第四阀门8和第五阀门10，将减压阀7出口压力调至设定值，然后打开第四阀门8，待缓冲罐9压力稳定后关闭第四阀门8，并打开第五阀门10将氦气充至容纳空间3，之后关闭第五阀门10，再打开第四阀门8使氦气重新充入缓冲罐9，重复上述操作直至所述容纳空间3中的氦气浓度达到要求。

（3）在不锈钢覆面1顶部与混凝土2接合面处探测是否有氦气溢出，观察质谱仪20示数变化，确保氦气充满整个容纳空间3。

（4）如图4所示，采用氦查漏装置对不锈钢表面进行氦查漏：将真空罩12的开口1202贴合于钢板101表面，关闭第二阀门16和第三阀门18，打开第一阀门13，使用真空泵14对真空罩12抽气，当抽到设定值时，打开第二阀门16并使其位于合适的开度，保持真空泵14抽气使真空罩12内的气压维持在一定的气压值不变，打开第三阀门18。

（5）在真空罩12处投放微量氦气，测试系统响应时间。

（6）通过质谱仪20示数变化判断钢板101表面缺陷，移动真空罩12依次对钢板101表面进行氦查漏，当需要将真空罩12移动至下一位置时，首先关闭第三阀门18，再调大第二阀门16的开度，使真空罩12内的气压增大至大气压，从而使真空罩12的开口1202与钢板101表面脱离。

优选的，为进一步更准确的对焊缝区102进行氦查漏，本实用新型的氦查漏装置还包括用于对焊缝区102进行检测的锥形罩查漏装置。

如图8所示，锥形罩查漏装置包括锥形罩26，锥形罩26具有能与焊缝区102相平贴的开口面，锥形罩26的尾部设有连接口，连接口依次通过吸管27和前置泵28与质谱仪20相连，前置泵28将锥形罩26内的气体抽取至质谱仪20进行检测。锥形罩26的内部与外部具有微小压差，从而可以聚拢氦气提高灵敏度。

焊缝区102氦查漏主要步骤：

（1）查阅水池不锈钢覆面1及引漏槽5布置，估算容纳空间3体积及充氦数量，确保氦查漏过程中容纳空间3内氦浓度能达到50%。

（2）如图3所示，根据估算的充氦数量，使用充氦装置对引漏槽5空间进行定压、定量充氦：首先关闭第四阀门8和第五阀门10，将减压阀7出口压力调至设定值，然后打开第四阀门8，待缓冲罐9压力稳定后关闭第四阀门8，并打开第五阀门10将氦气充至容纳空间3，之后关闭第五阀门10，再打开第四阀门8使氦气重新充入缓冲罐9，重复上述操作直至所述容纳空间3中的氦气浓度达到要求。

（3）在不锈钢覆面1顶部与混凝土2接合面处探测是否有氦气溢出，观察质谱仪20示数变化，确保氦气充满整个容纳空间3。

（4）如图8所示，采用锥形罩查漏装置对焊缝区102进行氦查漏：将锥形罩26的开口面贴合于焊缝区102表面，锥形罩26的中心正对焊缝区102，前置泵28将锥形罩26内的气体抽取至质谱仪20。

（5）在锥形罩26处投放微量氦气，测试系统响应时间。

（6）通过质谱仪20示数变化判断钢板101表面缺陷，滑动锥形罩26依次对焊缝区102表面进行氦查漏。

使用本实用新型的氦查漏装置对不锈钢覆面1进行氦查漏，操作方便，效率高。由于真空罩12的体积较大，因而在氦查漏过程中利用真空泵14和阀门组件配合使真空罩12内始终保持恒定压力，确保质谱仪20示数稳定；氦查漏过程中，真空罩12内部的压力小于大气压力，真空罩12在大气压力作用下其开口1202能紧密贴合于钢板101表面；另外，由于质谱仪20的检测压力很低，因而在质谱仪20之前设置减压装置19能使进入质谱仪20的气体压力符合质谱仪20的检测要求。而锥形罩26体积小，并且吸管27的直径非常小，因而进入质谱仪20的气体压力很小，故无需再另外配设减压装置19；在前置泵28的作用下，锥形罩26的内部与外部具有微小压差，从而可以聚拢氦气提高灵敏度。

采用以上技术方案后，可以方便的对核电机组服役前的水池不锈钢钢板101和焊缝区102进行检查，寻找核电控制区内水池不锈钢覆面1漏点，从而提前介入，消除水池不锈钢覆面1泄漏隐患，防止放射性外泄。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。