核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统、方法及检测方法技术方案

本申请属于核电厂放射性核素的检测与分析领域，具体涉及一种核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统、方法及检测方法；该系统包括：半透膜分离装置，用于分离所述冷却剂中的K

【技术实现步骤摘要】
核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统、方法及检测方法


[0001]本申请属于核电厂放射性核素的检测与分析领域，具体涉及一种核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统、方法及检测方法。

技术介绍

[0002]碘及其同位素是核电厂最常用燃料组件破损的示踪核素，对碘
‑
131 (I
‑
131)核素活度有严格的限值要求。进入核电厂一回路冷却剂中的放射性I
‑
131核素可通过定量和非定量泄漏及检修开口越过第二道安全屏障释放到反应堆厂房空气中，从而给厂房内的工作人员带来内照射风险。因此，需要对一回路冷却剂中的放射性I
‑
131核素进行及时准确的监测，来判断燃料组件的完整性，以保障机组安全并降低人员作业风险。

技术实现思路

[0003]本申请针的目的是提供一种核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统、方法及检测方法，有效分离一回路冷却剂中的钾
‑
42(K
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42)、氮
‑
13(N
‑
13)、氟
‑
18(F
‑
18)等核素对碘及同位素测量干扰的核素，解决核电厂一回路冷却剂中碘及同位素及时测量的问题，达到了提高碘及同位素的检测效率和及时性的效果。
[0004]实现本申请目的的技术方案：
[0005]本申请第一方面提供了一种核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统，包括：半透膜分离装置和离子交换柱；
[0006]所述半透膜分离装置的输入端连接冷却剂的输出端，所述半透膜分离装置的输出端连接所述离子交换柱的输入端；
[0007]所述半透膜分离装置，用于分离所述冷却剂中的K
‑
42和N
‑
13核素，得到中间分离物；
[0008]所述离子交换柱，用于吸附所述中间分离物中的同位素碘。
[0009]可选的，所述半透膜分离装置，包括：第一半透膜、第二半透膜和电离装置；
[0010]利用所述第一半透膜和所述第二半透膜形成三个隔间；所述三个隔间，包括：阳离子再生间隔间、阴离子再生间隔间和样品间隔间；所述样品间隔间位于所述阳离子再生间隔间和所述阴离子再生间隔间之间；
[0011]所述电离装置，用于分别将所述阳离子再生间隔间和所述阴离子再生间隔间中的纯水电离，在所述阳离子再生间隔间和所述阴离子再生间隔间中形成阳离子和阴离子；
[0012]所述第一半透膜仅允许阳离子从所述阳离子再生间隔间移动至所述样品间隔间；所述第二半透膜仅允许阳离子从所述样品间隔间移动至所述阴离子再生间隔间；
[0013]所述冷却剂从所述样品间隔间的一端流向另一端，得到所述中间分离物。
[0014]可选的，所述阳离子再生间隔间和所述阴离子再生间隔间中纯水的流向与所述样品间隔间中冷却剂的流向相反。
[0015]可选的，所述半透膜分离装置还包括第一泵，用于将所述纯水输入所述阳离子再
生间隔间和所述阴离子再生间隔间；
[0016]和/或，
[0017]所述半透膜分离装置还包括第二泵，用于将所述冷却剂输入所述样品间隔间。
[0018]可选的，所述离子交换柱具体为银型离子交换柱。
[0019]可选的，所述银型离子交换柱，包括：第一挡片、第二挡片以及设置在所述第一挡片和所述第二挡片之间的银型离子交换树脂；
[0020]所述第一挡片设置有样品入口，用于输入所述中间分离物；
[0021]所述第二挡片设置有样品出口，用于输出废液；
[0022]所述银型离子交换树脂，用于吸附所述同位素碘。
[0023]本申请第二方面提供了一种核电厂冷却剂中同位素碘的分离方法，应用于本申请第一方面提供的任一种核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统；所述分离方法，包括：
[0024]将冷却剂输入所述半透膜分离装置的输入端，以使所述半透膜分离装置分离所述冷却剂中的K
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42和N
‑
13核素得到中间分离物、所述离子交换柱吸附所述中间分离物中的同位素碘。
[0025]可选的，所述将冷却剂输入所述半透膜分离装置的输入端，之前还包括：
[0026]利用纯水对所述核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统进行预冲洗；
[0027]所述将冷却剂输入所述半透膜分离装置的输入端，之后还包括：
[0028]利用纯水对核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统残留的冷却剂进行冲洗。
[0029]可选的，所述将冷却剂输入所述半透膜分离装置的输入端，具体包括：
[0030]以1.0mL/min的流速将所述冷却剂输入所述半透膜分离装置的输入端。
[0031]可选的，所述预冲洗的时间为5分钟；和/或，所述冲洗的时间为5分钟。
[0032]本申请第三方面提供了一种核电厂冷却剂中同位素碘的检测方法，应用于本申请第一方面提供的任一种核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统；所述检测方法，包括：
[0033]将冷却剂输入所述半透膜分离装置的输入端，以使所述半透膜分离装置分离所述冷却剂中的K
‑
42和N
‑
13核素得到中间分离物、所述离子交换柱吸附所述中间分离物中的同位素碘；
[0034]利用高纯锗谱仪对所述离子交换柱吸附的同位素碘进行检测。
[0035]本申请的有益技术效果在于：
[0036](1)本申请研究并成功通过半透膜分离装置将核电厂一回路中的 K
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42、N
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13以阳离子形式存在的高活度核素与I
‑
131核素快速分离。
[0037](2)本申请研究并成功通过离子交换柱将核电厂一回路中的F
‑
18等以阴离子形式存在的高活度核素与I
‑
131核素快速分离。
[0038](3)本申请创新采用半透膜分离装置和离子交换柱串联工艺将I
‑
131 核素快速分离富集，设计了一种核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统，有效分离一回路冷却剂中的K
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42、N
‑
13、F
‑
18等核素对碘及同位素测量干扰的核素，实现了对一回路冷却剂中的放射性I
‑
131核素进行及时准确的监测，解决了核电厂一回路冷却剂中碘及同位素及时测量的问题，达到了提高碘及同位素的检测效率和及时性的效果。
[0039](4)利用本申请提供的核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统，分离收集的一回路样品康普顿平台降低96％，降低了I
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131核素的检测下限，提高了I
‑
131核素检测的效率，达
到快速准确I
‑
131核素的目的，能及时对燃料组件的密封性状态做出判断。
[0040](5)此方法在国内外尚属首例，且各项指标均领先国内现有分析方法，极具有推广价值，能广泛应用在核电厂放射性分析领本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统，其特征在于：所述系统，包括：半透膜分离装置和离子交换柱；所述半透膜分离装置的输入端连接冷却剂的输出端，所述半透膜分离装置的输出端连接所述离子交换柱的输入端；所述半透膜分离装置，用于分离所述冷却剂中的K
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42和N
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13核素，得到中间分离物；所述离子交换柱，用于吸附所述中间分离物中的同位素碘。2.根据权利要求1所述的核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统，其特征在于：所述半透膜分离装置，包括：第一半透膜、第二半透膜和电离装置；利用所述第一半透膜和所述第二半透膜形成三个隔间；所述三个隔间，包括：阳离子再生间隔间、阴离子再生间隔间和样品间隔间；所述样品间隔间位于所述阳离子再生间隔间和所述阴离子再生间隔间之间；所述电离装置，用于分别将所述阳离子再生间隔间和所述阴离子再生间隔间中的纯水电离，在所述阳离子再生间隔间和所述阴离子再生间隔间中形成阳离子和阴离子；所述第一半透膜仅允许阳离子从所述阳离子再生间隔间移动至所述样品间隔间；所述第二半透膜仅允许阳离子从所述样品间隔间移动至所述阴离子再生间隔间；所述冷却剂从所述样品间隔间的一端流向另一端，得到所述中间分离物。3.根据权利要求2所述的核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统，其特征在于：所述阳离子再生间隔间和所述阴离子再生间隔间中纯水的流向与所述样品间隔间中冷却剂的流向相反。4.根据权利要求2所述的核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统，其特征在于：所述半透膜分离装置还包括第一泵，用于将所述纯水输入所述阳离子再生间隔间和所述阴离子再生间隔间；和/或，所述半透膜分离装置还包括第二泵，用于将所述冷却剂输入所述样品间隔间。5.根据权利要求1所述的核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统，其特征在于：所述离子交换柱具体为银型离子交换柱。6.根据权利要求5所述的核电厂冷却剂中同位素碘的分离系统，其特征在于：所述银型离子交换柱，包括：第一挡片、第二挡片以及设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王良明，胡海，欧阳宇修，杨兴龙，王旭初，苏凯，强浩，贾彦龙，章书维，吴佳伟，
申请(专利权)人：江苏核电有限公司，
类型：发明
国别省市：