取样器皿和取样系统以及相关的操作方法技术方案

本发明专利技术的目的是，提出一种取样器皿(2)和相关的取样系统(200)以及相应的操作方法，借此可以实现从液相、特别是从处于沸腾状态中的液体、以及从气相进行有代表性的取样，特别是可以实现在严重的事故情况之后从核电厂的反应堆外壳地坑或反应堆外壳大气或冷凝室进行有代表性的取样。为此，根据本发明专利技术规定了一种用于获取环境样品的取样器皿(2)，其具有：被外器皿壁(14)包围的外室(10)，该外室通过至少一个设置在所述外器皿壁(14)中的穿通口(26)与环境处于直接的流动连接中，且至少可在底部区中被填充液体；被内器皿壁(12)包围的内室(6)，该内室通过设置在所述内器皿壁(12)中的穿通口(16)与所述外室(10)的底部区处于流动连接中，且具有用于取样管路(18)的接头(56)和用于输送介质管路(22)的接头(62)，并在其它处以压力密封和介质密封的方式相对于环境密封；用于在外室(10)和内室(6)之间的穿通口(16)的可气动地或液压地操纵的封闭装置(72)，该封闭装置具有用于操纵介质管路(114)的接头(112)。

Sampling containers and sampling systems and related methods of operation

The aim of the present invention is to propose a sampling vessel (2) and a related sampling system (200) and corresponding operating methods to achieve representative sampling from the liquid phase, especially from the liquid in the boiling state, and from the gas phase, especially after a serious accident situation can be achieved from the nuclear power plant. Representative sampling should be carried out in the air or condensing chamber of the reactor shell, pit or reactor shell. To this end, according to the invention, a sampling vessel (2) is provided for obtaining an environmental sample (2), which has an outer chamber (10) surrounded by an external vessel wall (14), which is in a direct flow connection with the environment through at least one of the outside utensils (14), and can be filled at least in the bottom area. An inner chamber (6) surrounded by an inner vessel wall (12), which is in a flow connection through a perforating port (16) arranged in the inner vessel wall (12) and the bottom area of the outer chamber (10), and has a joint (56) for the sampling line (18) and a joint (62) for conveying the dielectric line (22), and other pressure seals and medium seals in the other. The mode is sealed with respect to the environment; the sealing device (72) is pneumatic or hydraulically operated for a perforating or hydraulically operated port (16) between the outer chamber (10) and the inner chamber (6), which has a joint (112) for manipulating the medium line (114).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】取样器皿和取样系统以及相关的操作方法在核电厂中，在干扰和事故情况下必须考虑放射性裂变产物(例如碘、气溶胶)和稀有气体可能大量释放至反应堆外壳大气中及反应堆外壳地坑中和/或——在沸水反应堆中——释放至冷凝室中。对裂变产物的成分的了解允许推断出后续发生的故障情况，且对可能要采取的对策是一种重要的根据。此外，特别是福岛的故障情况已表明，也需要了解贮存槽中的燃料组件的状态，用以分析设备状态。在从反应堆外壳大气中释放的情况下，特别是碘同位素131对环境造成放射性危险。严重故障情况的成功处理需要有效的措施，以便使得在反应堆外壳大气中的挥发性碘的对环境有危险的浓度保持尽可能低，而无论碘是如何产生和释放的。这可通过分解和以不挥发的形式截留在反应堆外壳的地坑中来进行。在此力求将碘尽可能束缚在液相中。由此减少了例如由于泄漏或在反应堆外壳的过滤后的减压(通气)期间造成的来自反应堆外壳的释放。在反应堆外壳-地坑中设定高的pH值可抑制住和减小潜在的放射危险。然而，地坑的pH值特别是由于在故障情况下(例如线缆失火)氯化物的释放而在其碘-截留方面会受到不良影响。因此，由于地坑作为被动的放射物凹池的角色，了解地坑中的当前的pH值对于故障情况的处理至关重要，并且对适时地采取对策以抑制住放射性至关重要。在反应堆外壳内部相应的流体中直接安装多个测量传感器，通常由于传感器及其电子零件因辐射、气溶胶、湿气、压力和温度受到的高负载以及由于不存在或只有限地存在抗故障情况的、用于测量信号和供电的线缆而遭受失败。因此，为了确定和分析变化的设备参数，通常情况下需要从反应堆外壳内部的不同的蓄存器获取代表性的液态的和/或气态的样品。这些代表性的要取出的样品然后可以在反应堆外壳外部，针对感兴趣的参数如化学参数(例如pH值)或一定的放射性核素或气溶胶量予以研究。目前的方案例如规定从取样器皿取样，该取样器皿位于反应堆外壳大气中或位于反应堆外壳地坑中。就EP0931317B1中所述的装置和方法而言，样品受到抽吸，且利用压力脉冲予以输送。取样管路为此必须以恒定的落差、无低点地铺设。此外存在以下缺点：采用特定的压力脉冲技术来输送样品只对取样管路的有限长度(<80米)才可行。另外，样品输送需要一种比回收容器还大的缓冲体积。此外，当要从反应堆外壳取出气态的样品时，此方法需要对取样管路加热。这是必要的，以防止蒸汽冷凝，由此可以正确地推导出经过取样器引导的量。由于这个原因，要引入到取样器中的清洗液也必须在引入之前加热，这造成高昂的设备成本和高的电流消耗。因此，始终都必须在反应堆外壳的直接附近找到样品分析装置的设立地点，以便使得管路的长度保持尽可能短小。同样要予以考虑的特殊要求是，取出气溶胶样品以及从沸腾的液体中取出液体样品。由于在经由取样管路输送时气溶胶沉积，用于评估释放出的放射物的代表性的气溶胶取样只有当气溶胶直接在取样地点转变为清洗液时才是可行的，气溶胶可以与所述液体一起以溶解的形式被输送经过较大的距离，而不会在管路中发生严重的沉积。采用传统的取样机构同样很难实现安全地、有代表性地从经过较大的距离(例如>100米)输送至分析单元的沸腾液体中取得液体样品。本专利技术的目的因此是，提出一种取样器皿和相关的取样系统以及相应的操作方法，借此可以实现从液相、特别是从处于沸腾状态中的液体、以及从气相进行有代表性的取样，特别是可以实现在严重的故障情况之后从核电厂的反应堆外壳地坑或反应堆外壳大气或冷凝室进行有代表性的取样。尤其可行的是，以较小的能量需求，将少量的样品经过长的路径(>100米)输送至外部的分析装置，而不会在取样管路的壁上发生明显的沉积。根据本专利技术，上述目的通过具有权利要求1的特征的取样器皿得以实现。这种取样器皿是根据权利要求9的取样系统的组成部分。权利要求14规定了配备有这种取样系统的核电厂。相应的操作方法在权利要求14和17中被规定。从属权利要求明确了基本原理的有利的扩展方案。取样器皿位于待取样的介质中，比如位于核电厂的反应堆外壳中，且经由相关的管路而整合到取样系统中。因此，这是现场取样。样品输送到外部的处理和分析模块，这在气体取样时通过施加欠压来进行，且在液体取样时借助于惰性的运送气体/输送气体特别是氮气来进行。在这种情况下，液体样品可以被输送经过长的路径，因为取样器皿配备有优选自动工作的封闭机构。相比于现有技术的上述压力脉冲技术，由此可以实现持久的输送压力。气溶胶样品优选借助文丘里喷嘴的涌流而引入到清洗液中，该清洗液导入至取样器皿中。气溶胶样品于是就像所述那样作为液体样品而输送。在地坑取样情况下，即使在地坑沸腾时仍可以进行很大程度上被动式的取样。针对于所有这些过程，都可以使用同一个取样器皿，而无需改动。在一个优选的设计中，借助被动式导热管将热量从环境、比如反应堆外壳大气传递到取样器皿中。由此，清洗液在引入到取样器皿中之前不必再像以前那样被主动地加热，以避免清洗液中的蒸汽冷凝。此外，在有利的设计中，可以省去在反应堆外壳外部的取样管路的加热，因为借助于过临界地受冲流的节流圈/喷嘴使得体积流被动地保持恒定，由此可以确定在反应堆外壳外部的取样管路中失去的水蒸汽份额。由此可确定被引导经过文丘里喷嘴/清洗液的体积流，且外部测得的放射物可以与反应堆外壳中的体积相关。在一种优选的变型中，经由取样系统的管路也可以对取样地点处的环境施加反作用，比如通过供应相应的化学剂来调剂pH值。通过这种有针对性的调节/再调控，在核电厂中的严重的故障情况下，可以实现使得放射物释放量大大地减少。根据本专利技术的方案的主要优点可以简要地总结如下：·可以例如在反应堆外壳地坑中对沸腾的液体取样；·现场测量，样品不失真；·实现>100米的较长的输送路径；·无损耗的样品输送，气溶胶很少沉积在输送管路上；·可以将移动式处理和分析模块连接至预先固定安装的管路系统；·无需具有回收容器的回收模块；·在受辐射保护的环境中，特别是在反应堆外壳外部，安装测量装置；·测量可靠度提高；·在设备正常工作期间，为了维修任务，可容易地够到测量装置；·借助处于压力下的输送气体，半被动式地输送样品；·较小的能量需求——系统操作和测量可以通过电池工作得以维持；·小的管路横截面，由此在管路破裂情况下的泄漏小。本专利技术的不同的实施例将在下面参照附图予以详述。在此，在这些简化的且示意性的附图中：图1为取样器皿的纵剖视图，其用于特别是从大气或从核技术设施中的液体槽获取/取得环境样品；图2为从上方观察的取样器皿的俯视图；图3示出图1的放大的细节部分；图4为图1的稍微改变配置的另一详图；图5示出取样操作期间的取样器皿；图6为核技术设施中的取样系统的概要图，其具有根据图1的取样器皿；和图7为这种取样系统的一种变型。相同的或相同作用的各部件在所有附图中都标有相同的参考符号。为简化起见，所采用的位置描述和方向描述始终都指在按规定应用情况下各组件的在图中所示的通常的安装位置。图1所示为也称为取样探针或取样容器或简称为取样器的取样器皿2的纵剖视图，其用于特别是在核技术设施中获取环境样品。图2所示为从上方观察的相关的俯视图。取样器皿2具有带内室6的内器皿4和带外室10的外器皿8，它们由隔离壁或包封壁彼此隔开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于获取环境样品的取样器皿(2)，具有：·被外器皿壁(14)包围的外室(10)，该外室通过至少一个设置在所述外器皿壁(14)中的穿通口(26)与该环境处于直接的流动连接中，且至少能在底部区中被填充液体；·被内器皿壁(12)包围的内室(6)，该内室通过设置在所述内器皿壁(12)中的穿通口(16)与所述外室(10)的底部区处于流动连接中，且该内室具有用于取样管路(18)的接头(56)和用于输送介质管路(22)的接头(62)，并且该内室在其它处以压力密封和介质密封的方式相对于该环境密封；·用于在外室(10)和内室(6)之间的穿通口(16)的能够气动或液压地操纵的封闭装置(72)，该封闭装置具有用于操纵介质管路(114)的接头(112)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.29 DE 102015221151.71.一种用于获取环境样品的取样器皿(2)，具有：·被外器皿壁(14)包围的外室(10)，该外室通过至少一个设置在所述外器皿壁(14)中的穿通口(26)与该环境处于直接的流动连接中，且至少能在底部区中被填充液体；·被内器皿壁(12)包围的内室(6)，该内室通过设置在所述内器皿壁(12)中的穿通口(16)与所述外室(10)的底部区处于流动连接中，且该内室具有用于取样管路(18)的接头(56)和用于输送介质管路(22)的接头(62)，并且该内室在其它处以压力密封和介质密封的方式相对于该环境密封；·用于在外室(10)和内室(6)之间的穿通口(16)的能够气动或液压地操纵的封闭装置(72)，该封闭装置具有用于操纵介质管路(114)的接头(112)。2.如权利要求1所述的取样器皿(2)，其中，该封闭装置(72)具有在空心气缸(78)中能够在打开位置和关闭位置之间移动的封闭柱塞(74)。3.如权利要求2所述的取样器皿(2)，其中，存在弹簧组件(106)，该弹簧组件将静止状态下的封闭柱塞(74)带到打开位置，其中，在所述操纵介质有足够压力时，所述封闭柱塞(74)克服所述弹簧组件(106)的力而移动至关闭位置。4.如权利要求1至3中任一项所述的取样器皿(2)，其中，所述封闭装置(72)设置在所述外器皿壁(14)的底板(76)中。5.如权利要求1至4中任一项所述的取样器皿(2)，其中，从所述外室(10)至所述内室(6)的所述穿通口(16)被构造为文丘里喷嘴(50)。6.如权利要求1至5中任一项所述的取样器皿(2)，其中，用于所述取样管路(18)的接头(56)与伸入到所述内室(6)中的上升管(20)连接。7.如权利要求1至6中任一项所述的取样器皿(2)，其中，存在至少一个伸入到所述内室(6)中的导热管(68)，用于将热量从该环境输送到所述内室(6)中。8.一种取样系统(200)，具有根据前述权利要求中任一项所述的取样器皿(2)，在该取样器皿的内室(6)上连接着与真空泵(150、192)连接的取样管路(18)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿克赛尔·希尔，
申请(专利权)人：法马通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE