一种核电厂气态流出物中C-14在线测量方法技术

本发明专利技术涉及一种核电厂气态流出物中C

An on-line measurement method of C-14 in gaseous effluent of nuclear power plant

【技术实现步骤摘要】
一种核电厂气态流出物中C
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14在线测量方法


[0001]本专利技术属于放射性核素测量领域，具体涉及一种核电厂气态流出物中C
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14在线测量方法。

技术介绍

[0002]C
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14是碳元素的一种具放射性的同位素。半衰期为30年。核电厂在运行过程中会产生一定量的C
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14，并通过气态流出物的形式排放进入环境中。由于半衰期长，C
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14在环境中高居留时间、高同位素交换率，并且参与全球碳循环，通过光合作用转移到生物食物链中，易被活体生物吸收同化并通过食物链向人类富集。进入人体的C
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14将对人产生长期的内照射损害，被公认为对公众产生潜在最大集体剂量的核素。
[0003]作为核电生产中的副产物，由于其各种特殊性质，C
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14含量成为核电厂放射性环境监测与评价的重要指标。我国目前没有关于核电厂以及其他核设施烟囱气态流出物C
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14的在线监测的法规标准，气态流出物中C
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14在线测量方法和相关仪器开发较落后。
[0004]核电厂及其他核设施对于烟囱气态流出物中的C
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14通常采用累积采样监测的方法，最为普遍的是采用溶液吸收法(如无机碱、氨溶液、有机胺吸收剂等)，然后将采集样品进行实验室测量分析。C
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14累积采样和实验室分析测量，仅能用于估算一段时间内烟囱气态流出物C
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14平均排放水平及总活度，无法通过在线监测以监视C
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14瞬时排放情况，无法做到对于较高活度浓度C
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14的事故排放和非计划排放进行实时监视。
[0005]因此需要研究一种核电厂气态流出物中C
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14在线测量方法，以解决核电厂运行安全监管领域亟待重点研究和解决的问题之一。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种核电厂气态流出物中C
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14在线测量方法，实现核电厂气态流出物中C
‑
14在线测量。
[0007]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种核电厂气态流出物中C
‑
14在线测量方法，所述方法包括步骤：
[0008]S1、对核电厂气态流出物进行连续采样并进行初级净化除杂；
[0009]S2、对初级净化除杂后的样品气流进行催化氧化转化成包含CO2气体的被测气流；
[0010]S3、对所述包含CO2气体的被测气流中的CO2进行分离富集；
[0011]S4、对经过分离富集后的CO2气流进行冷冻，形成固态干冰后进行收集；
[0012]S5、对收集的固态干冰进行升温，并对形成的CO2气流进行测量，进而通过转换计算得到C
‑
14的含量。
[0013]进一步,步骤S2中采用固体催化剂对所述样品气流进行催化氧化，以转化成包含CO2气体的被测气流。
[0014]进一步,所述固体催化剂为Pd
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Al2O3、Pt
‑
Al2O3中的至少一种。
[0015]进一步,步骤S3中采用聚合物膜分离组件对样品气流中的其他气体进行分离，以
富集样品气流中的CO2气体。
[0016]进一步,步骤S4包括对所述CO2气流进行冷冻，降至第一预设温度以除去所述CO2气流中的水蒸气。
[0017]进一步,步骤S4包括将除去水蒸气后的CO2气流送入冷盘管进行二级冷冻，使冷盘管降至第二预设温度，以形成固态干冰进行收集。
[0018]进一步,所述冷盘管为螺旋结构。
[0019]进一步,步骤S5中采用PIPS探测器对C
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14衰变发射的β粒子进行测量以测量C
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14活度浓度。
[0020]进一步,所述第一预设温度为
‑
78℃。
[0021]进一步,所述第二预设温度为
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180℃。
[0022]本专利技术的效果在于：采用本专利技术所公开的一种核电厂气态流出物中C
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14在线测量方法，采用空气压缩机对核电厂气体气态流出物进行气流式自动采样，通过初级过滤装置去除气流中的油污、粉尘、水蒸气；经过初级过滤装置的气流，进入催化氧化模块，采用固体催化剂进行催化氧化使以CO、CH4等形式存在的C
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14转化为CO2，提高了C
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14在线测量的稳定性和安全性；随后气流进入分子筛等聚合物膜组件进一步提高气流中的CO2的浓度；进一步浓缩后的CO2通过冷冻装置，将气态CO2转化成固态干冰进行收集，升温气化得到C
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14的载体高浓度CO2；最后气流通入PIPS探测器测量盒，对C
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14衰变发射的β粒子进行测量，最终完成气态流出物中C
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14活度浓度的测量。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例一示出的一种核电厂气态流出物中C
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14在线测量方法的方法流程图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述。
[0025]实施例一
[0026]如图1所示，本专利技术实施例公开一种核电厂气态流出物中C
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14在线测量方法,包括以下步骤：
[0027]S1、对气态流出物进行采样及初级净化除杂
[0028]采用空气压缩机等设备对核电厂气态流出物进行连续采样，采用进气总阀和流量测量设备，以定量测量样品气流体积。为了提高C
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14探测器的探测精度，将样品气流通过初级过滤装置，除去水蒸气、油污、粉尘等杂质。
[0029]S2、对初级净化除杂后的样品气流进行催化氧化转化成CO2[0030]样品气流中的放射性核素C
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14主要以CO2、CO、CH4等化合物形式存在。经过初级净化除杂后的样品气流进入催化氧化模块，通过催化氧化模块，将其他形式的化合物转化为CO2以便进一步浓缩收集。选用固体催化剂如Pd
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Al2O3、Pt
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Al2O3对样品气流进行催化氧化，以转化为CO2气体，相比于明火燃烧方式，催化氧化方式提高了测量系统的安全性和稳定性。随后通过干燥剂对样品气流进行干燥，以去除催化反应产生的水蒸气。样品气流经过催化氧化模块后，CO2浓度得到提升。
[0031]S3、对样品气流中的CO2进行分离富集
[0032]经过催化氧化模块的充分转化，样品气流中C
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14主要以CO2的形式存在。随后被送入膜分离富集模块，采用分子筛等聚合物膜分离组件对样品气流中的其他气体进行分离，对其中的CO2气体进行进一步的富集提纯。
[0033]S4、对经过分离富集后的CO2气流进行冷冻，形成固态干冰后进行收集。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核电厂气态流出物中C
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14在线测量方法，所述方法包括步骤：S1、对核电厂气态流出物进行连续采样并进行初级净化除杂；S2、对初级净化除杂后的样品气流进行催化氧化转化成包含CO2气体的被测气流；S3、对所述包含CO2气体的被测气流中的CO2进行分离富集；S4、对经过分离富集后的CO2气流进行冷冻，形成固态干冰后进行收集；S5、对收集的固态干冰进行升温，并对形成的CO2气流进行测量，进而通过转换计算得到C
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14的含量。2.根据权利要求1所述的一种核电厂气态流出物中C
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14在线测量方法，其特征在于：步骤S2中采用固体催化剂对所述样品气流进行催化氧化，以转化成包含CO2气体的被测气流。3.根据权利要求2所述的一种核电厂气态流出物中C
‑
14在线测量方法，其特征在于：所述固体催化剂为Pd
‑
Al2O3、Pt
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Al2O3中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种核电厂气态流出物中C
‑
14在线测量方法，其特征在于：步骤S3中采用聚合物膜分离组件对样品气流中的其他气体进行分离，以富集样品气流中的CO2气体。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪传高，庞洪超，邬蒙蒙，郭庐阵，王莹，陈凌，张彦彪，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：