一种气载放射性不同形态碘的闭式取样系统及方法与流程

本发明涉及放射性元素取样测量技术，具体涉及一种气载放射性不同形态碘的闭式取样系统及方法。

背景技术：

1、压水堆核电站中的放射性碘是反应堆的裂变产物，它一般被包容在燃料包壳中，泄漏到外界的量极小。但是，当燃料包壳发生破损时，它会通过破损的裂缝进行“间隙释放”，进入一回路冷却剂的量会明显增加。通过冷却剂这个载体扩散进入相关系统和设备。因此需要了解碘的释放量以开展辐射防护。

2、核电站产生的放射性碘主要以气溶胶和气态碘两种形式存在，其中气溶胶碘主要以csi(气溶胶粒子)的形式存在，而气态放射性碘主要包括元素碘、无机碘hoi和有机碘ch3i。不同形态的放射性碘其在取样管道中的沉积规律并不一样，元素碘在不锈钢管道中的沉积速度明显高于有机碘和无机碘。因此明确取样对象(源项)中碘不同化学形态所占的份额对碘实际释放量的统计是至关重要的。如果气体中以有机碘和无机碘为主，气载流出物管道系统中碘的损失率较小；若以元素碘为主，气载流出物管道系统中碘的损失可能就很大。而目前核电厂各部位取样系统对放射性碘取样一般采用浸渍的活性炭碘盒采集总碘，并不区分碘的化学形态。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对压水堆核电厂现有气载放射性碘取样装置无法区分碘的不同化学形态的问题，提供一种可用于压水堆核电站气载放射性不同形态碘样品采集的取样系统及方法，该取样系统具备单孔、闭路、无放射性气体外排以及分离不同形态碘的特点。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，包括能够伸入管道中央的进气管和在管壁附近排气的出气管，进气管和出气管通过管壁上的同一个开孔伸入管道内，所述进气管通过进气阀门连接碘多级取样器的进气端，碘多级取样器的出气端通过出气阀门连接所述出气管，在系统管路上设有为取样提供动力的气泵。

4、进一步，如上所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其中，所述进气管和出气管的管壁紧贴固定在一起，后端分开，进气管的前端相对更长，使进气口能够位于管道中央位置，出气管的出气口位于管壁附近。

5、进一步，如上所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其中，所述碘多级取样器包括位于进气端附近的过滤膜，在所述过滤膜下游设有多个碘盒。

6、进一步，如上所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其中，所述的多个碘盒内分别装有不同吸附材料，多个碘盒依次用于采集元素碘、无机碘、有机碘，以及收集样品尾气中的碘。

7、更进一步，共包括四个碘盒，四个碘盒依次盛装的吸附材料为碘化镉的浸渍硅藻土、碘苯酚的浸渍硅藻土、20-40目的银分子筛、浸渍活性炭。

8、进一步，如上所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其中，在系统管路上还设有气体流量计。

9、进一步，如上所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其中，所述气泵和气体流量计分别与控制装置连接，控制装置调节取样流量、设置取样模式和气泵的运行状态。

10、进一步，如上所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其中，所述气泵为旋片式真空泵。

11、一种采用上述系统的气载放射性不同形态碘的闭式取样方法，包括：

12、进气管和出气管通过管道管壁上的同一个开孔伸入管道内，进气管的进气口位于管道中央位置用于采集样品气体，出气管的出气口位于管壁附近用于排出尾气；

13、开启进气阀门和出气阀门，通过气泵将样品气体抽入取样系统中；

14、样品气体进入碘多级取样器的进气端，位于进气端附近的过滤膜采集样品气溶胶中的碘，过滤膜下游的多个碘盒依次采集元素碘、无机碘、有机碘，并收集样品尾气中的碘；

15、从碘多级取样器的出气端排出的尾气通过所述出气管的出气口回到管道中。

16、进一步，如上所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样方法，其中，取样的模式包括两种，分别为连续取样和定时取样。

17、进一步，如上所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样方法，其中，样品气体的流量通过设置在系统管道上的气体流量计显示并传送给控制装置，控制装置对取样流量、取样模式和气泵的运行状态进行控制调节。

18、本发明的有益效果如下：本发明采用取样嘴(由进气管和出气管组成)进行单孔取样，可在核电厂极端条件下进行现场取样。整个取样系统气体闭路，不外排，避免了周围环境的放射性污染，减少试验操作人员的辐射剂量。碘分级取样器采用过滤膜和不同吸附材料对不同化学形态的碘进行分离和取样，进而测量获得各形态碘的浓度，并估算其份额。为后续碘释放量的修正提供数据，提高了碘释放量估算的准确性。该发明也可推广应用于其他核设施。

技术特征：

1.一种气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其特征在于，包括能够伸入管道中央的进气管(1)和在管壁附近排气的出气管(2)，进气管(1)和出气管(2)通过管壁上的同一个开孔伸入管道内，所述进气管通过进气阀门(4-1)连接碘多级取样器(7)的进气端，碘多级取样器(7)的出气端通过出气阀门(4-2)连接所述出气管(2)，在系统管路上设有为取样提供动力的气泵(9)。

2.如权利要求1所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其特征在于，所述进气管(1)和出气管(2)的管壁紧贴固定在一起，后端分开，进气管(1)的前端相对更长，使进气口能够位于管道中央位置，出气管(2)的出气口位于管壁附近。

3.如权利要求1或2所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其特征在于，所述碘多级取样器(7)包括位于进气端附近的过滤膜(5)，在所述过滤膜(5)下游设有多个碘盒(6)。

4.如权利要求3所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其特征在于，所述的多个碘盒(6)内分别装有不同吸附材料，多个碘盒依次用于采集元素碘、无机碘、有机碘，以及收集样品尾气中的碘。

5.如权利要求4所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其特征在于，共包括四个碘盒，四个碘盒依次盛装的吸附材料为碘化镉的浸渍硅藻土、碘苯酚的浸渍硅藻土、20-40目的银分子筛、浸渍活性炭。

6.如权利要求1所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其特征在于，在系统管路上还设有气体流量计(8)。

7.如权利要求6所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其特征在于，所述气泵(9)和气体流量计(8)分别与控制装置(10)连接，控制装置(10)调节取样流量、设置取样模式和气泵的运行状态。

8.如权利要求1所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其特征在于，所述气泵(9)为旋片式真空泵。

9.如权利要求1所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样系统，其特征在于，所述进气管(1)和出气管(2)为不锈钢材质。

10.一种采用权利要求1-9中任意一项所述系统的气载放射性不同形态碘的闭式取样方法，其特征在于，包括：

11.如权利要求10所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样方法，其特征在于，取样的模式包括两种，分别为连续取样和定时取样。

12.如权利要求11所述的气载放射性不同形态碘的闭式取样方法，其特征在于，样品气体的流量通过设置在系统管道上的气体流量计显示并传送给控制装置，控制装置对取样流量、取样模式和气泵的运行状态进行控制调节。

技术总结
本发明涉及一种气载放射性不同形态碘的闭式取样系统及方法，包括能够伸入管道中央的进气管和在管壁附近排气的出气管，进气管和出气管通过管壁上的同一个开孔伸入管道内，所述进气管通过进气阀门连接碘多级取样器的进气端，碘多级取样器的出气端通过出气阀门连接所述出气管，在系统管路上设有为取样提供动力的气泵。该取样系统气体闭路，不外排，避免了周围环境的放射性污染，减少试验操作人员的辐射剂量。碘分级取样器采用过滤膜和不同吸附材料对不同化学形态的碘进行分离和取样，为后续碘释放量的修正提供数据，提高了碘释放量估算的准确性。

技术研发人员：刘伟富,赵宇伦,廖海涛,程卫亚
受保护的技术使用者：中国原子能科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17