[發(fā)明專利]一種壓水堆一回路邊界泄漏監(jiān)測方法、系統(tǒng)及監(jiān)測儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810562945.0
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108877970A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 屈國普;趙越;程品晶;胡創(chuàng)業(yè)
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00;G21C17/022
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 黃華蓮;郝傳鑫

本發(fā)明公開了一種壓水堆一回路邊界泄漏監(jiān)測方法、系統(tǒng)及監(jiān)測儀，其方法包括以下步驟：在取樣點處，通過采樣管道獲取安全殼內(nèi)的采樣氣體，并將所述采樣氣體輸送到取樣容器中；通過符合探測裝置檢測所述取樣容器的采樣氣體中，¹³N的β⁺衰變所發(fā)射的方向相反的γ?γ光子的γ?γ符合計數(shù)，以計算輸出γ?γ符合計數(shù)率；其中，所述符合探測裝置包括至少兩個符合探測器；根據(jù)所述采樣氣體中的γ?γ符合計數(shù)率，確定壓水堆一回路壓力邊界的冷卻劑水的泄漏率，能夠準確高效的進行壓水堆一回路泄漏監(jiān)測。

技術領域

本發(fā)明涉及核電站輻射泄漏監(jiān)測領域，尤其涉及一種壓水堆一回路邊界泄漏監(jiān)測方法、系統(tǒng)及監(jiān)測儀。

背景技術

核安全是核電的生命，研發(fā)我國自主的核電技術，最重要的就是如何提高安全性。雖然核電作為一種清潔能源，但由于涉及放射物的排放，仍然具有核泄漏的可能性。為保障核電平穩(wěn)發(fā)展及走出去的形勢，核電站安全運行與監(jiān)測是關系到核電平穩(wěn)發(fā)展和走出去的關鍵之一，核電站一回路壓力邊界泄漏監(jiān)測是核電站安全監(jiān)測的核心組成部分。因為壓水堆核電站一回路中含有高溫高壓水，這種水既作冷卻劑又作中子慢化劑。由于核燃料元件包殼的泄漏和一回路水中腐蝕產(chǎn)物的中子活化，使水中含有放射性核素。壓水堆核電站一回路的堆本體及管道中的各焊接部位、機械接口處等，由于壓力、腐蝕和輻照等原因而產(chǎn)生裂紋和裂縫，特別是壓力容器頂蓋控制棒驅動機構與各閥門密封不良會產(chǎn)生一回路水泄漏，如不能及時發(fā)現(xiàn)，裂縫越來越大，泄漏越來越多。泄漏一旦發(fā)生，這些帶有放射性的冷卻水就會泄漏到安全殼大氣中對環(huán)境造成污染，不僅會危害工作人員健康，還會危及反應堆正常運行和核電廠的安全。基于這些原因，各個國家都非常重視對核電站的反應堆一回路壓力邊界的泄漏進行監(jiān)測。

對于壓水堆核電站一回路壓力邊界泄漏的監(jiān)測，主要是通過監(jiān)測壓水堆核電站一回路中的高溫高壓水的放射性源項來實現(xiàn)的。目前國內(nèi)外采用的監(jiān)測手段主要有：安全殼內(nèi)氣溶膠總β放射性測量、安全殼內(nèi)空氣中氣載¹³¹I放射性測量、安全殼內(nèi)空氣中惰性氣體放射性測量和安全殼內(nèi)空氣中¹³N(氮13)放射性測量這四種。

安全殼內(nèi)氣溶膠總β放射性測量主要是監(jiān)測安全殼內(nèi)氣溶膠的總β放射性，氣溶膠主要來源于反應堆一回路壓力邊界冷卻劑的泄漏及其氣化，由冷卻劑中的裂變產(chǎn)物和腐蝕活化產(chǎn)物形成；安全殼內(nèi)空氣中氣載¹³¹I放射性測量的測量過程與安全殼內(nèi)氣溶膠總β放射性測量相類似，也是邊采樣邊測量，但是安全殼內(nèi)空氣中氣載¹³¹I放射性測量是用活性炭做成的“碘過濾盒”，更換碘過濾盒是靠人工操作的；安全殼內(nèi)空氣中惰性氣體放射性測量通過監(jiān)測惰性氣體總β放射性進行邊界泄漏監(jiān)測。

安全殼內(nèi)空氣中¹³N放射性測量，反應堆冷卻劑H₂O中¹³N來源于如下核反應：堆芯裂變中子與水中氫核發(fā)生彈性散射產(chǎn)生反沖質子，大于一定能量(E＝5.555MeV)的反沖質子與水中的¹⁶O發(fā)生核反應產(chǎn)生¹³N，即¹³N為β⁺放射性核素，β⁺半衰期為9.96min。β⁺粒子與物質相互作用發(fā)生正電子湮沒效應，發(fā)射兩個能量均為0.511Mev的光子，且兩個光子向相反方向運動。通過測量取樣氣體中0.511Mev的γ射線計數(shù)，就可以得到取樣空氣中¹³N的放射性活度，再經(jīng)過專門計算確定的泄漏傳輸系數(shù)進行換算，就可以求出壓力容器上頂蓋處(若在此處空氣取樣)或一回路承壓邊界(若在安全殼內(nèi)空氣取樣)的水泄漏率。