一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置及方法与流程

本发明涉及二氧化碳反应堆工质辐射化学，具体涉及一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置及方法。

背景技术：

1、二氧化碳作为超临界二氧化碳反应堆一回路工质在通过射线辐照后会引起辐解，继而产生的强氧化性o2、o3、·o、·o2-等产物会影响材料腐蚀；产生的杂质气体co、co3、c2o、c3o2等又会影响一回路工质纯度。这些问题都会影响净化与容积补充系统，更乃至透平耦合的压气机的设计、选型和运行方式。

2、作为一回路工质的二氧化碳在实际工程应用中不可避免的会发生辐射分解，辐解产物的控制在安全策略分析与防控中是必不可少的，为解决由于二氧化碳工质辐解行为造成的安全影响，需要掌握辐照环境下的超临界co2流体辐射分解规律和机理。

3、目前，关于可用于γ辐照后二氧化碳气体辐解产物的测量装置还未见相关的文献公开，而且由于在测量过程中不能引入空气等杂质，又需要准确收集并检测辐解气体，对于装置的气密性要求较高，存在一定的难度。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是目前难以测量γ辐照后二氧化碳气体辐解产物，导致对辐照环境下的超临界二氧化碳流体辐射分解规律和机理掌握不准确的问题，目的在于提供一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置及方法，解决了目前难以测量γ辐照后二氧化碳气体辐解产物，导致对辐照环境下的超临界二氧化碳流体辐射分解规律和机理掌握不准确的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、第一方面，本申请提供一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置，包括设置在管道两端的气体接口和气相色谱仪接口；从所述气体接口向所述气相色谱仪接口方向的管道上还依次连接有过滤器、压力变送器、标准气接入组件、抽真空组件、真空度控制组件。

4、进一步的，所述标准气接入组件包括连接在所述管道上的标准气接入管，所述标准气接入管上连接有气体进口隔膜阀，所述标准气接入管顶部连接有气瓶接口。

5、进一步的，所述抽真空组件包括连接在所述管道上的抽气管，所述抽气管上连接有抽真空隔膜阀，所述抽气管顶部连接有kf接头。

6、进一步的，所述真空度控制组件包括连接在所述管道上的控制管，所述控制管上连接有真空计隔膜阀，所述真空计隔膜阀上方的控制管上连接有电离规，所述控制管的顶部连接有电阻规。

7、本申请中的测量装置可以实现对γ辐照后二氧化碳气体辐解产物测量，且整个装置气密性好，操作也很简单方便，测量过程中也能排除空气或其他杂质的干扰影响，使测量结果更加的精确，解决了目前难以测量γ辐照后二氧化碳气体辐解产物，导致对辐照环境下的超临界二氧化碳流体辐射分解规律和机理掌握不准确的问题。

8、进一步的，所述气相色谱仪接口处连接气相色谱柱管路，所述气相色谱柱管路上连接有5a色谱柱和热导检测器。

9、进一步的，所述5a色谱柱前端的管路上还连接有十通阀，所述十通阀上连接用于分离co、o2和co2的管路组件。

10、进一步的，所述管路组件包括与所述十通阀连通的1ml定量环、hq色谱柱，所述十通环上还设置有样品气进口、样品气出口、co2气体反吹出口和5a色谱柱进口。

11、本申请在5a色谱柱前连接的十通阀可以进行灵活的切换，即可在检测前对气体进行逐个分离，使标准气先进入1ml定量环定量取样后，流入hq色谱柱实现co、o2和co2的分离，被hq色谱柱分离的co、o2进入5a色谱柱实现co、o2的逐个分离，然后再进入热导检测器中进行检测。

12、进一步的，所述过滤器用于过滤气体中的固体颗粒，过滤的固体颗粒的直径不小于5μm。

13、进一步的，所述电阻规、电离规和真空计隔膜阀用于实现在压力小于1pa的条件下测量。

14、第二方面，本申请提供一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置的测量方法，先进行标准气体测量，再进行γ辐照后二氧化碳气体辐解产物测量，具体包括以下步骤：

15、标准气体的测量步骤为：

16、步骤1：将高纯氦气接入气瓶接口(10)，使高纯氦气冲扫填充整个管道，通入氦气冲扫的时间不低于5min；

17、步骤2：启动分子泵机组机械泵，将管道内气体抽出，使高纯氦气经氦气进口(12)吹扫整个气相色谱柱管路30min；

18、步骤3：将含有一定浓度的标准气体注入测量装置，经过过滤器(3)过滤后，经压力变送器(4)送入hq色谱柱(16)中进行co、o2和co2的分离，被色谱柱分离的co、o2经5a色谱柱进口(18)进入5a色谱柱(19)实现co、o2的逐个分离，再进入热导检测器(21)进行检测；

19、γ辐照后二氧化碳气体辐解产物的测量步骤为：

20、步骤4：将高纯氦气接入气瓶接口(10)，使高纯氦气冲扫填充整个管道，通入氦气冲扫的时间不低于5min；

21、步骤5：启动分子泵机组机械泵，将管道内气体抽出，使高纯氦气经氦气进口(12)吹扫整个气相色谱柱管路30min；

22、步骤6：将γ辐照后二氧化碳的气体注入测量装置，经过过滤器(3)过滤后，经压力变送器(4)送入hq色谱柱(16)中进行co、o2和co2的分离，被色谱柱分离的co、o2经5a色谱柱进口(18)进入5a色谱柱(19)实现co、o2的逐个分离，再进入热导检测器(21)进行检测。

23、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

24、(1)本申请中的测量装置可以实现对γ辐照后二氧化碳气体辐解产物测量，且整个装置气密性好，操作简单方便，测量过程中也能排除空气或其他杂质的干扰影响，使测量结果更加的精确，解决了目前难以测量γ辐照后二氧化碳气体辐解产物，导致对辐照环境下的超临界二氧化碳流体辐射分解规律和机理掌握不准确的问题；

25、(2)本申请在5a色谱柱前连接的十通阀可以进行灵活的切换，即可在检测前对气体进行逐个分离，使标准气先进入1ml定量环定量取样后，流入hq色谱柱实现co、o2和co2的分离，被hq色谱柱分离的co、o2进入5a色谱柱实现co、o2的逐个分离，然后再进入热导检测器中进行检测。

技术特征：

1.一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置，其特征在于，包括设置在管道两端的气体接口(1)和气相色谱仪接口(2)；从所述气体接口(1)向所述气相色谱仪接口(2)方向的管道上还依次连接有过滤器(3)、压力变送器(4)、标准气接入组件、抽真空组件、真空度控制组件。

2.根据权利要求1所述的一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置，其特征在于，所述标准气接入组件包括连接在所述管道上的标准气接入管，所述标准气接入管上连接有气体进口隔膜阀(5)，所述标准气接入管顶部连接有气瓶接口(10)。

3.根据权利要求1所述的一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置，其特征在于，所述抽真空组件包括连接在所述管道上的抽气管，所述抽气管上连接有抽真空隔膜阀(6)，所述抽气管顶部连接有kf接头(11)。

4.根据权利要求1所述的一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置，其特征在于，所述真空度控制组件包括连接在所述管道上的控制管，所述控制管上连接有真空计隔膜阀(9)，所述真空计隔膜阀(9)上方的控制管上连接有电离规(8)，所述控制管的顶部连接有电阻规(7)。

5.根据权利要求1所述的一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置，其特征在于，所述气相色谱仪接口(2)处连接气相色谱柱管路，所述气相色谱柱管路上连接有5a色谱柱(19)和热导检测器(21)。

6.根据权利要求5所述的一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置，其特征在于，所述5a色谱柱(19)前端的管路上还连接有十通阀(20)，所述十通阀(20)上连接用于分离co、o2、h2和co2的管路组件。

7.根据权利要求6所述的一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置，其特征在于，所述管路组件包括与所述十通阀(20)连通的1ml定量环(15)、hq色谱柱(16)，所述十通环上还设置有样品气进口(13)、样品气出口(14)、co2气体反吹出口(17)和5a色谱柱进口(18)。

8.根据权利要求1所述的一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置，其特征在于，所述过滤器(3)用于过滤气体中的固体颗粒，过滤的固体颗粒的直径不小于5μm。

9.根据权利要求1所述的一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置，其特征在于，所述电阻规(7)、电离规(8)和真空计隔膜阀(9)用于实现在压力小于1pa的条件下测量。

10.一种权利要求1～9任意一项所述的用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置的测量方法，其特征在于，先进行标准气体测量，再进行γ辐照后二氧化碳气体辐解产物测量，具体包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种用于γ辐照后二氧化碳辐解产物的测量装置及方法，涉及二氧化碳反应堆工质辐射化学技术领域，包括设置在管道两端的气体接口和气相色谱仪接口；从气体接口向气相色谱仪接口方向的管道上还依次连接有过滤器、压力变送器、标准气接入组件、抽真空组件、真空度控制组件。该测量装置可以实现对γ辐照后二氧化碳气体辐解产物测量，且整个装置气密性好，操作简单方便，测量过程中也能排除空气或其他杂质的干扰影响，使测量结果更加精确，解决了目前难以测量γ辐照后二氧化碳气体辐解产物，导致对辐照环境下的超临界二氧化碳流体辐射分解规律和机理掌握不准确的问题。

技术研发人员：杨雨,杨旸,曹骐,冯伟伟,王怡,宋韬,陈云明,彭星杰,梁帮宏,彭芳,汤嘉,黄美娇
受保护的技术使用者：中国核动力研究设计院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19