气态氚包容设施微泄漏测试方法与流程

本发明涉及泄漏检测技术领域，具体而言，涉及一种气态氚包容设施微泄漏测试方法。

背景技术：

聚变能源的利用是人类解决能源危机的重要途径之一。目前，国际磁约束聚变堆(iter)及中国提出的聚变堆项目均在开展大量的基础科研与工程化研究工作。这些工作中，均涉及对聚变燃料氚(多以气态氚为主)的大量操作，由于氚具有强放射性(～10000ci/g)，且气态氚具有极易扩散和渗透的特点，因此，在氚的操作中，对氚的防护极为重要，这不仅关系到环境及人员安全，同时，由于氚本身极为昂贵，做好氚的包容，减少氚的意外排放，也具有极高的经济效益。

鉴于氚的强比放、易扩散、易渗透、单价高昂的特点，及时发现氚包容设施泄漏并准确判断泄漏点，并作相应的处理，减少氚的排放是十分重要的，同时也是必需做到的工作。一般情况下，氚包容设施(或氚操作系统)中都有压力传感器用以实时监测设施中的氚压力，一旦发生压力异常变化，则可判断设施出现了氚的泄漏，对于这种显著的氚泄漏，一般可根据操作经验，迅速判断出泄漏点位置，然而，对于氚包容设施内压力无显著变化，如何快速准确地判断出具体泄漏点，并及时对其进行相应处理，则是一项重要且比较难的技术工作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种气态氚包容设施微泄漏测试方法，从而实现氚包容设施微泄漏点的快速、准确判断，为相应的后续处理提供技术支持。

本发明的实施例是这样实现的：一种气态氚包容设施微泄漏测试方法，其中，至少部分所述氚包容设施位于防护手套箱内，所述防护手套箱位于氚包容设施操作间内，所述方法包括：

利用氚电离室测试系统实时监测并记录所述氚包容设施操作间和所述防护手套箱内的氚浓度；

获取所述氚包容设施操作间和所述防护手套箱的氚浓度，判断所述氚包容设施是否存在微泄漏；

若所述氚包容设施存在微泄漏，采用参比擦拭方法对所述氚包容设施外表面进行取样并制成制备样；

采用液体闪烁谱仪对所述制备样进行测试，根据测试数据判断微泄漏点的位置。

本发明可选的实施例中，所述获取所述氚包容设施操作间和所述防护手套箱的氚浓度的步骤包括：

根据监测结果，判断氚浓度是否高于阈值，若是，初步判断所述氚包容设施存在微泄漏。

本发明可选的实施例中，所述初步判断所述氚包容设施存在微泄漏的步骤包括：

根据所述氚包容设施操作间和所述防护手套箱的氚浓度变化情况，确定微泄漏的区域；

若所述防护手套箱内的氚浓度出现异常升高，则判定所述氚包容设施的微泄漏点位于所述防护手套箱内；

若所述氚包容设施操作间内的氚浓度出现异常升高，则判定所述氚包容设施的微泄漏点位于所述防护手套箱外的所述氚包容设施局部区域。

本发明可选的实施例中，所述采用参比擦拭方法对所述氚包容设施外表面进行取样并制成制备样的步骤包括：

使用浸湿的脱脂棉，在所述氚包容设施的不同位置分别取样，得到擦拭样，并记录每个擦拭样的擦拭位置；

利用闪烁液对擦拭样进行制样，形成制备样。

本发明可选的实施例中，所述在所述氚包容设施的不同位置分别取样的步骤包括：

在所述氚包容设施的疑似泄漏部位以及所述氚包容设施的不易泄漏部位各取至少三个擦拭样。

本发明可选的实施例中，所述采用液体闪烁谱仪对所述制备样进行测试，根据测试数据判断微泄漏点的位置的步骤包括：

将多个所述制备样采用所述液体闪烁谱仪进行测试，并记录每个所述制备样对应的测试数据；

对比所述氚包容设施的疑似泄漏部位的所述制备样的计数与所述氚包容设施的不易泄漏部位的所述制备样的计数；

当所述氚包容设施的疑似泄漏部位的所述制备样的计数大于所述氚包容设施的不易泄漏部位的所述制备样的计数的三倍时，则判定该疑似部位为微泄漏点。

本发明可选的实施例中，若所述氚包容设施的疑似泄漏部位的所述制备样的计数小于所述氚包容设施的不易泄漏部位的所述制备样的计数的三倍，则重复下述步骤：

采用参比擦拭方法对所述氚包容设施外表面进行取样并制成制备样；

采用液体闪烁谱仪对所述制备样进行测试，根据测试数据判断微泄漏点的位置。

本发明可选的实施例中，所述氚包容设施操作间和所述防护手套箱均通过管路与所述氚电离室测试系统连通。

本发明可选的实施例中，所述氚电离室测试系统的探测下限低于3.0×10^-9ci/l。

本发明可选的实施例中，所述氚包容设施的疑似泄漏部位的所述擦拭样以及所述氚包容设施的不易泄漏部位的所述擦拭样分别为三个。

本发明实施例的有益效果是：该方法可用于对气态氚包容设施的微泄漏点进行快速、准确的判定，其对运行中或者处于间歇期的气态氚包容设施均有效，适用范围大，同时，还能够用于液体氚包容设施的微渗漏点进行准确判断。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中提供的氚包容设施操作间、防护手套箱、氚包容设施以及氚电离室测试系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供气态氚包容设施微泄漏测试方法的流程示意图；

图3为图2中步骤s110的子步骤的流程示意图；

图4为图2中步骤s120的子步骤的流程示意图。

图标：100-防护手套箱；200-氚包容设施；300-氚电离室测试系统；400-氚包容设施操作间。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参阅图1所示，本发明实施例提供的气态氚包容设施微泄露点判定方法，其主要依据以下硬件进行测试，包括氚包容设施操作间400、防护手套箱100、氚包容设施200、氚电离室测试系统300以及液体闪烁谱仪。

其中，液体闪烁谱仪设置在氚包容设施操作间400之外，以便最终得出准确的测试数据。

参阅图1所示，其中，氚包容设施200的至少部分位于防护手套箱100中，换言之，氚包容设施200的整体或者大部分均位于防护手套箱100中，防护手套箱100用以防护并应对氚包容设施200可能存在的意外氚泄漏。

参阅图1所示，同时，氚包容设施操作间400和防护手套箱100均通过管路分别与氚电离室测试系统300连接，氚电离室测试系统300用于实时检测氚包容设施200运行期间的防护手套箱100和氚包容设施操作间400内各自的氚浓度，以便及时发现氚包容设施200运行过程中发生的氚微泄漏事件。

此外，氚电离室测试系统300的探测下限应低于3.0×10^-9ci/l。

参阅图2所示，本发明实施例提供一种气态氚包容设施微泄露点判定方法，该方法包括：

步骤s100，利用氚电离室测试系统300实时监测并记录氚包容设施操作间400和防护手套箱100内的氚浓度。

手套箱是将高纯惰性气体充入箱体内，并循环过滤掉其中的活性物质的实验室设备。也称真空手套箱、惰性气体保护箱等。

根据上述可知，防护手套箱100位于氚包容设施操作间400，采用两根独立的管路由氚电离室测试系统300分别接入氚包容设施操作间400和防护手套箱100内，从而通过氚电离室测试系统300分别对氚包容设施操作间400与防护手套箱100内各自的氚浓度进行实时的监测，以便进行下一步处理。

需要说明的是，氚是否存在泄漏，主要根据氚电离室测试系统300对比防护手套箱100和氚包容设施操作间400内的氚浓度水平实现的。

步骤s110，获取氚包容设施操作间400和防护手套箱100的氚浓度，判断氚包容设施200是否存在微泄漏。

根据上述的氚电离室测试系统300对氚包容设施操作间400和防护手套箱100监测到的数据，判断氚包容设施操作间400和防护手套箱100中的氚浓度是否高于阈值，该阈值即为正常运行水平(由设计和运行监测结果确定)一个数量级(10倍)，若氚包容设施操作间400或者防护手套箱100中的其中一个的氚浓度高于正常运行水平一个数量级时，则微泄漏点位于氚包容设施操作间400或者防护手套箱100。

参阅图3所示，具体地，步骤s110还包括以下子步骤：

步骤s111，根据氚包容设施操作间400和防护手套箱100的氚浓度变化情况，具体确定微泄漏区域的位置。

步骤s112，若防护手套箱100内的氚浓度出现异常升高，则判定氚包容设施200的微泄漏点位于防护手套箱100内。

步骤s113，若氚包容设施操作间400内的氚浓度出现异常升高，则判定氚包容设施200的微泄漏点位于防护手套箱100外的氚包容设施200局部区域。

换言之，此时，氚包容设施200中的至少部分位于防护手套箱100外，即该部分氚包容设施200位于防护手套箱100外且处于氚包容设施操作间400内。

步骤s120，若氚包容设施200存在微泄漏，采用参比擦拭方法对氚包容设施200外表面进行取样并制成制备样。

根据上述步骤中，确定微泄漏位于防护手套箱100外或者防护手套箱100内。

参阅图4所示，可选的，步骤s120还包括如下子步骤：

步骤s121，使用浸湿的脱脂棉，在氚包容设施200的不同位置分别取样，得到擦拭样，并记录每个擦拭样的擦拭位置。

将准备制备擦拭样的脱脂棉用水或者其他液体浸湿，在氚包容设施200的疑似泄漏部位(活连接部位和焊接部位)取至少三个擦拭样，其中，活连接部位和焊接部位由于密封性以及焊接质量，存在泄漏的可能性较大；并在氚包容设施200的不易泄漏部位(管体或者容器的外表面)取至少三个擦拭样，由此，将上述两组擦拭样独立保管，并详细记录每个擦拭样的擦拭位置。

步骤s122，利用闪烁液对擦拭样进行制样，得到制备样。

步骤s130，采用液体闪烁谱仪对制备样进行测试，根据测试数据判断微泄漏点的位置。

打开液体闪烁谱仪，确保其处于正常工作状态，将多个制备样依次采用液体闪烁谱仪进行测试，并记录每个制备样对应的测试数据。

本实施例中，氚包容设施200的疑似泄漏部位和氚包容设施200的不易泄漏部位分别各取三个擦拭样，则制备样的数量共为六个。

先将氚包容设施200的疑似泄漏部位的三个制备样采用液体闪烁谱仪进行测试，并记录三个制备样的测试数据。

再将氚包容设施200的不易泄漏部位的三个制备样采用液体闪烁谱仪进行测试，并记录三个制备样的测试数据。

或者反之，即调换氚包容设施200的疑似泄漏部位的制备样与不易泄漏部位的制备样的测试顺序，需要注意的是，此处需将疑似泄漏部位的制备样和不易泄漏部位的制备样区别开，以避免测试数据混淆。

整理氚包容设施200的疑似泄漏部位的三个制备样对应的测试数据以及氚包容设施200的不易泄漏部位的三个制备样，并对比氚包容设施200的疑似泄漏部位的制备样的计数与氚包容设施200的不易泄漏部位的制备样的计数。

其中，当氚包容设施200的疑似泄漏部位的制备样的计数大于氚包容设施200的不易泄漏部位的制备样的计数的三倍时，则判定该疑似部位为微泄漏点。

需要说明的是，对于可疑数据，需要进行重复取样测试予以确认，以确保找准微泄漏点，即重复下述步骤：

采用参比擦拭方法对氚包容设施200外表面进行取样并制成制备样。

采用液体闪烁谱仪对制备样进行测试，根据测试数据判断微泄漏点的位置。

该方法不仅适用于运行中和处于间隙期的气态氚包容设施200微泄漏点准确、快速的判定，同样适用于发生过氚微泄漏并及时将其内部所包容氚妥善转移出来后的氚包容设施200微泄漏点的准确、快速判定。

综上可知，该方法实现对氚包容设施200微泄漏点的快速、准确判断，为相应的后续处理提供了技术支持。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。