[發明專利]核設施氣態流出物中惰性氣體的在線測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202011050419.X
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112331372B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 郭潤春;魏學虎;陳小強;熊軍;尹淑華
• 申請（專利權）人: 中廣核工程有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: G21C17/07
• 分類號: G21C17/07;G21C17/14;G21D1/02
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 王基才

1.一種核設施氣態流出物中惰性氣體的在線測量裝置，其特征在于，包括：

屏蔽裝置、取樣系統、取樣容器以及就地伽馬譜儀系統；所述取樣容器包括樣品進氣口以及取樣口，所述取樣容器為馬林杯取樣容器，所述馬林杯取樣容器的半徑為161.5mm，高為230.7mm，其中心設有用于放置探測器的孔洞，所述孔洞半徑為48.0mm；所述就地伽馬譜儀系統包括探測器、數字化譜儀，所述就地伽馬譜儀系統還包括高壓模塊、第一前置放大器以及第一主放大器，所述高壓模塊以及所述第一前置放大器連接探測器，所述第一主放大器連接于所述第一前置放大器與所述數字化譜儀之間，還包括反康普頓系統，所述反康普頓系統包括次級探測器以及反符合電路，所述次級探測器一端與所述高壓模塊連接，另一端與所述反符合電路連接；所述第一主放大器連接所述反符合電路，所述反符合電路的另一端連接所述數字化譜儀，所述次級探測器選用BGO鍺酸鉍閃爍體探測器，環形厚度為55mm，長度為165.8mm，并配備光電倍增管；所述屏蔽裝置罩設于所述取樣容器外側；所述取樣系統與所述樣品進氣口連通以輸送待檢測的氣態流出物至所述取樣容器，所述探測器設置于靠近所述取樣口處以對所述取樣容器內的氣態流出物進行檢測，并將檢測得到的檢測信號發送至所述數字化譜儀。

2.根據權利要求1所述的核設施氣態流出物中惰性氣體的在線測量裝置，其特征在于，所述取樣系統包括適于連接至煙囪的取樣管嘴、取樣管線以及第一抽氣裝置；所述取樣管線的一端連接所述取樣管嘴，另一端連接所述樣品進氣口，所述第一抽氣裝置設置于所述取樣管線上。

3.根據權利要求1所述的核設施氣態流出物中惰性氣體的在線測量裝置，其特征在于，所述屏蔽裝置呈圓柱形，其外殼包括第一金屬層、第二金屬層及第三金屬層；所述第一金屬層為厚度2mm的鋼層，所述第二金屬層為厚度100mm的鉛層；所述第三金屬層為厚度2mm的銅層。

4.根據權利要求1所述的核設施氣態流出物中惰性氣體的在線測量裝置，其特征在于，所述取樣容器還包括氮氣入口；所述在線測量裝置還包括氮氣吹掃管線以及第二抽氣裝置；所述氮氣吹掃管線的一端用于連接至氮氣分配系統，所述氮氣吹掃管線的另一端連接至氮氣入口；所述第二抽氣裝置設置于所述氮氣吹掃管線上。

5.根據權利要求1所述的核設施氣態流出物中惰性氣體的在線測量裝置，其特征在于，所述探測器為高純鍺探測器。

6.根據權利要求1所述的核設施氣態流出物中惰性氣體的在線測量裝置，其特征在于，所述就地伽馬譜儀系統還包括制冷裝置以及UPS電源，所述制冷裝置設置于所述探測器上，所述UPS電源與所述制冷裝置以及所述探測器電連接以提供電源。

7.根據權利要求1所述的核設施氣態流出物中惰性氣體的在線測量裝置，其特征在于，所述就地伽馬譜儀系統還包括信號分析主機，所述信號分析主機內安裝有解譜軟件和無源效率刻度軟件，以對所述數字化譜儀存儲的數字信號進行解譜分析獲得樣品中的核素種類及其放射性活度。

8.根據權利要求7所述的核設施氣態流出物中惰性氣體的在線測量裝置，其特征在于，還包括測量控制臺，所述測量控制臺與所述信號分析主機連接，以用于工作人員遠程操作所述就地伽馬譜儀系統。

9.根據權利要求1所述的核設施氣態流出物中惰性氣體的在線測量裝置，其特征在于，所述反康普頓系統還包括第二前置放大器、第二主放大器，所述第二前置放大器以及第二主放大器設置于所述次級探測器與所述反符合電路之間。

10.根據權利要求1所述的核設施氣態流出物中惰性氣體的在線測量裝置，其特征在于，所述取樣系統為預濃集取樣系統；預濃集的方法包括加壓濃集、中空纖維膜富集。

11.一種如權利要求1至10任意一項的核設施氣態流出物中惰性氣體的在線測量裝置的在線測量方法，其特征在于，包括：

對取樣容器進行清掃，經測量達標后開始取樣流程；

啟動制冷裝置，使探測器達到工作溫度；

取樣系統從煙囪取樣，把氣態流出物樣品送至取樣容器后關閉取樣系統；

探測器啟動，對樣品進行測量，測量數據通過數字化譜儀處理后得到樣品的伽馬能譜；

就地伽馬譜儀系統的解譜軟件給出氣態流出物惰性氣體中存在的放射性核素的種類及其全能峰計數率；

信號分析主機根據解譜軟件給出的放射性核素種類及其全能峰計數率，調用無源效率刻度軟件中被測樣品對應的效率刻度曲線，按以下公式計算得到氣態流出物中惰性氣體的活度濃度：

其中，E為某種放射性核素的特征射線能量，A_V(E)為測量樣品中特征射線能量為E的放射性核素的體積活度，C(E)為該能量全能峰計數率，p(E)特征射線的分支比，ε(E)為效率刻度因子，V為取樣容器體積。

所有測量完成后，樣品通過廢氣排放管線返回煙囪。