一种在线液闪测量装置及方法与流程

本发明涉及放射性核素测量，具体涉及一种在线液闪测量装置及方法。

背景技术：

1、反应堆、核电站在运行时需要实时监控运行状态以保证其运行安全和人员及公众的辐射安全，其中h-3的活度是其监测的核素之一。当前氚的测量方法主要有三类，分别是闪烁法、电离室法和正比计数法。其中，电离室法和正比计数法主要用于气体样品中氚浓度实时测量，价格昂贵，闪烁法主要用于液体中的氚测量，这种方法灵敏度高，成本低。测量时将待测样品完全溶解或均匀分散在液体闪烁体之中，或悬浮于闪烁液内，与闪烁液密切接触，因此射线在样品中的自吸收很少，也不存在探测器壁、窗和空气的吸收等问题，几何条件接近4π，具有灵敏度高、探测效率高、本底低、制样方便等优点，非常适用于低能β核素h-3的测量。

2、对回路水中氚在线检测技术，主要采用取样到实验室进行分析的方法，测量时效性差、取样时人员受照剂量大，且不连续，不能及时反应靶件的破损和反应堆的运行状态。基于此，在线测量方法逐渐显现出优势，国外曾研制过固体闪烁在线监测系统，包含一套前端的样品水处理通道，以及一套以蒽晶体、光电倍增管为核心的连续检测系统，该系统极易受到非目标核素的干扰，准确度差，另外，装置稳定性非常差，装置随着使用时间延长，效率变化明显，装置使用寿命基本上是不超过半年。

3、因此，发展一种实时在线、高效准确的在线液闪测量系统具有十分重要的研究意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种在线液闪测量装置及方法，能实现对反应堆路水中氚液闪氚放射性活度的在线测量，以解决现有测量导致测量不连续的问题，可实现实时在线、高效准确的氚测量。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种在线液闪测量装置，包括回路含氚水分离系统和在线检测系统；

4、所述回路含氚水分离系统包括过滤器、混床离子交换器和除气装置；所述过滤器的进液口通过管道与反应堆一回路的出液口连接，所述过滤器的出液口与混床离子交换器的入口连接，所述混床离子交换器的出口与除气装置的进液管连接；

5、所述在线检测系统包括混合器、动态液闪仪和废液桶；所述混合器通过第二进液管与除气装置的出液管连接，所述第二进液管上设置有回路水泵；所述混合器通过第一进液管与闪烁液供应设备连接，所述第一进液管上设置有闪烁液泵；

6、所述混合器通过管道与动态液闪仪的进液口连接，所述动态液闪仪的出液口与废液桶连接。

7、现有技术中，利用液闪测试技术测氚的研究大部分还是局限于实验室离线测量阶段，但对于回路水中氚放射性活度测量还涉及前期取样、测量时效性差、取样时人员受照剂量大，且不连续等问题。

8、本发明所述过滤器用于对一回路水进行过滤处理，出去一回路水中的悬浮颗粒，所述混床离子交换器通过离子交换去除一回路水中除氚以外的其他干扰离子，所述除气装置能去除一回路水中的放射性气体，一回路水经过回路含氚水分离系统处理后获得了净化后的含氚水，降低对氚水测量的干扰。

9、净化后的含氚水进入在线检测系统后含氚水，通过定量泵引入混合器与通过闪烁液泵引入的闪烁液进行混合，再经动态液闪仪进行检测，即可得到水中氚的活度浓度。

10、综上，本发明所述在线测量装置满足了氚水取样、测量和废物处理等相关要求，达到高效、准确、方便的测量目的，能够实现对反应堆路水中氚液闪氚放射性活度的在线测量，以解决现有测量导致测量不连续的问题，可实现实时在线、高效准确的氚测量。

11、进一步地，还包括控制单元，所述第一进液管上设置有第一阀门，所述第二进液管上设置有第三阀门；所述第一阀门和第三阀门均与控制单元通信连接，所述控制单元用于控制第一阀门和第三阀门的开闭以及开度。

12、进一步地，闪烁液和含氚水的混合比大于等于3:2。回路水泵和闪烁液泵是一种精确的定量泵，通过控制单元调节定量泵的流速控制一回路水和闪烁液的比例，一般的闪烁液和一回路水的比例一般不低于3:2。

13、进一步地，混合器包括罐体，所述罐体上设置有第一进口、第二进口、第一出口和第二出口；所述第一进口与第一进液管连接，所述第二进口与第二进液管连接，所述第一出口通过管道与动态液闪仪连接，所述第二出口连接有排液管，所述排液管上设置有抽取泵和第二阀门，所述抽取泵和第二阀门均与控制单元通信连接，所述罐体的底部设置有搅拌装置。

14、所述混合器通过设置搅拌装置，不仅能保证一回路水和闪烁液在接触以后就能够迅速的均匀混合，且能够用于混合不同粘度液体。

15、本发明的抽取泵能在实验完毕能够迅速排空混合器内的液体，防止液体在与混合器长时间接触，保护测量仪器，提高测量的准确性。

16、进一步地，动态液闪仪包括光电倍增管探测器，所述光电倍增管探测器的外侧设置有屏蔽壳体。动态液闪仪的光电倍增管能够记录一回路水中放射性粒子与闪烁液相互作用发出的光线，外侧设置的屏蔽壳体能够有效阻绝外部光线的进入。使得动态液闪仪的计数均是待测粒子计数。

17、进一步地，过滤器采用膜分离过滤器和超滤过滤器的组合。

18、进一步地，混床离子交换器的填料为核级阴阳树脂。

19、进一步地，除气装置包括除气罐；

20、所述除气罐上设置有进液管，所述进液管一端伸入除气罐内，且该端部设置有喷淋头；

21、所述除气罐内在喷淋头下方设置有用于吸附放射性气体的吸附层；

22、所述除气罐的底部设置有气液分离管，所述气液分离管包括内管和外管，所述内管与透气管连接，所述外管与出液管连接，所述内管和外管之间的环形腔体内形成负压。

23、进一步地，除气罐上连接有抽气管，所述抽气管用于将除气罐内喷淋释放的惰性气体排出除气罐。

24、进一步地，除气罐内设置有压力监测装置。

25、基于上述在线液闪测量装置的测量方法，包括以下步骤：

26、s1、一回路水进入含氚水分离系统依次进行悬浮物过滤、离子交换去除除氚以外的干扰离子和去除放射性气体，获得净化后的含氚水；

27、s2、将步骤s1获得的含氚水泵入混合器，与闪烁液混合后泵入动态液闪仪行检测，得到含氚水中氚的活度，测量后的废液进入废液桶进行收集。

28、进一步地，放射性气体的去除过程为：

29、先将溶液进行喷淋处理，降低溶液压力释放惰性气体；释放惰性气体后的溶液进行吸附处理除去放射性气体；最后通过负压方式使溶液实现气液分离，去除溶液中的小分子气体。

30、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

31、利用本发明所述在线测量装置，可以实现反应堆回路水中氚的在线连续监测，通过精确控制测量样品的体积，实现回路水中氚含量测量的范围全覆盖。与常规放射性活度测量方法相比，本测量装置不用取样制样、全程自动化操作、连续测量，可实现实时在线、高效准确的氚测量，分析核设施回路水中氚含量用于判断破损研究可避免相关事故，对确保核设施安全运行具有重要意义，保护人员和公众的辐射安全。