[發(fā)明專利]后處理廠高放廢液蒸發(fā)器紅油爆炸事故釋放源項估算方法

有效

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• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112862148B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王寧;張建崗;王任澤;楊亞鵬;馮宗洋;賈林勝;梁博寧
• 申請（專利權(quán)）人: 中國輻射防護(hù)研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11311
• 代理人: 任曉航;祝倩

本發(fā)明涉及一種后處理廠高放廢液蒸發(fā)器紅油爆炸事故釋放源項估算方法，所述方法包括如下步驟：估算高放廢液蒸發(fā)器內(nèi)的紅油生成量；計算紅油爆炸產(chǎn)生的能量；評價高放廢液蒸發(fā)器完整性；若高放廢液蒸發(fā)器破損，計算初始釋放量和自然蒸發(fā)釋放量，若高放廢液蒸發(fā)器沒有破損，則結(jié)束估算流程；計算爆炸后瞬間蒸發(fā)的濃縮液質(zhì)量：高放廢液蒸發(fā)器破裂后，紅油爆炸能量全部用于使部分濃縮液蒸發(fā)，計算此時瞬間蒸發(fā)的濃縮液質(zhì)量；計算后續(xù)蒸發(fā)的濃縮液質(zhì)量：高放廢液蒸發(fā)器破裂后，泄漏出的濃縮液鋪滿設(shè)備室地面，計算設(shè)備室地面后續(xù)蒸發(fā)的濃縮液質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明提供的方法能夠快速獲取后處理廠高放廢液蒸發(fā)器紅油爆炸事故的釋放源項。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于后處理廠應(yīng)急工況釋放源項研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種后處理廠高放廢液蒸發(fā)器紅油爆炸事故釋放源項估算方法。

背景技術(shù)

在蒸發(fā)含有夾帶有機(jī)溶劑及鈾、钚金屬的溶液時，在一定溫度下有機(jī)溶劑及其降解產(chǎn)物會和鈾、钚金屬的硝酸溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致爆炸，即“紅油爆炸”。一般認(rèn)為“紅油”是硝化的TBP和鈾、钚重金屬的復(fù)雜化合物，主要成分是亞硝基化合物(紅色是亞硝基化合物在稀釋劑中的顏色)。雖然國外后處理設(shè)施發(fā)生過蒸發(fā)器爆炸事件，但文獻(xiàn)沒有報道過有關(guān)“紅油”組成的定量數(shù)據(jù)。紅油積累到一定量，加熱至130℃以上可自催化劇烈分解而發(fā)生爆炸。高放廢液濃縮蒸發(fā)器所處理的物料量和放射性活度在后處理廠蒸發(fā)器最大，故將其紅油爆炸事故作為典型的設(shè)計基準(zhǔn)事故進(jìn)行分析。

針對TBP與含重金屬的硝酸混合物熱分解反應(yīng)，國外開展過實(shí)驗研究。日本原子力研究所開展了實(shí)驗，對含有硝酸和硝酸鈾的溶劑在各種溫度條件下加熱、硝化后的溶劑的熱分解反應(yīng)行為進(jìn)行了研究。另外，對熱分解時氣體的生成速度進(jìn)行實(shí)測，研究反應(yīng)速度的同時，利用熱量表測定溶劑和硝酸的反應(yīng)熱。將含有硝酸的溶劑高溫加熱后，溶劑與硝酸(含重金屬的硝酸化合物)發(fā)生反應(yīng)，生成硝酸酯類化合物和硝基化合物等。這些化合物具有熱不穩(wěn)定性，被硝酸氧化后引起熱分解反應(yīng)。在研究溶劑的熱分解反應(yīng)試驗中，把含有硝酸和硝酸鈾的溶劑儲存在開發(fā)系統(tǒng)的反應(yīng)槽內(nèi)，使溶劑溫度以一定的速度上升，使熱分解反應(yīng)進(jìn)行，由硝化溶劑產(chǎn)生的熱分解氣體，通過安裝在反應(yīng)槽外部的定量氣體儀表進(jìn)行測定，求出氣體的產(chǎn)生速度作為溫度的函數(shù)。另外，在熱分解反應(yīng)試驗中，提取產(chǎn)生的氣體，分析其化學(xué)組成。俄羅斯有研究表明，輻照后的TBP/硝酸溶液90℃開始發(fā)生放熱反應(yīng)并產(chǎn)生氣體，110℃反應(yīng)劇烈；未輻照的TBP/硝酸溶液處于110℃-120℃溫度范圍內(nèi)幾小時后才開始發(fā)生反應(yīng)，不會失控；低于110℃，反應(yīng)只釋放氣體，不放熱。

NUREG/CR-7232給出了非反應(yīng)堆核設(shè)施源項計算方法，該方法使用五個參數(shù)相乘，即MAR×DR×ARF×RF×LPF，其中：MAR——material-at-risk，對于貯槽而言是廢液積存量；DR——damage ratio損壞比例，從貯槽中釋放出的份額；ARF——airborne releasefraction，氣載釋放份額；RF——respirable fraction，呼吸份額；LPF——leakpathfactor，泄漏途徑因子，指MAR釋放到設(shè)施外的份額，考慮釋放途徑，主要受過濾和沉降的影響。但是，DR、ARF、RF很難獲取；使用比例實(shí)驗裝置模擬立方米量級的后處理廠房是存疑的。此外，這5個參數(shù)不涉及氣溶膠顆粒的尺寸。此外，沒有發(fā)現(xiàn)比例實(shí)驗的成果應(yīng)用于后處理設(shè)施，也未見公開文獻(xiàn)報道專用于紅油爆炸事故的釋放源項分析軟件及方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種后處理廠高放廢液蒸發(fā)器紅油爆炸事故釋放源項估算方法，以快速獲取后處理廠高放廢液蒸發(fā)器紅油爆炸事故的釋放源項，為事故的分析與應(yīng)對提供支持。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種后處理廠高放廢液蒸發(fā)器紅油爆炸事故釋放源項估算方法，所述方法包括如下步驟：

步驟(1)，估算高放廢液蒸發(fā)器內(nèi)的紅油生成量；

步驟(2)，計算紅油爆炸產(chǎn)生的能量；

步驟(3)，評價高放廢液蒸發(fā)器完整性；