一种多形态放射性碘环境模拟及装备综合评价设备

技术领域

本发明涉及放射性气态碘模拟与净化研究领域，尤其是涉及一种多形态放射性碘环境模拟及装备综合评价设备。

背景技术

利用通风系统中安装的空气净化设备控制放射性气态物质释放到环境中是一个主要的核安全问题。碘吸附器作为核电站和研究堆的通风系统主要净化设备，用于控制在所有可预见的情况下(包括事故工况和正常工况)气态放射性碘的释放。自福岛核事故以来，对于核设施正常运行期间的气体排放，国内外的监管部门都在提升更为严格的管理和应用要求，要求相关设计院及设备厂家研发改进现有的净化工艺或设备，研究事故情况下净化设备的性能情况等。

目前，我国已具备开展核设施正常运行工况下的核空气净化系统性能检测能力，但在放射性气体净化材料及设备综合评价测试上，气态放射性碘发生装置不够有代表性，目前只能单一的发生制备放射性单质碘或甲基碘为示踪剂进行特定条件下的评价，导致了放射性碘吸附材料及设备的性能检测无法进行实际环境特别是事故工况条件的模拟综合评价。

为了研究核设施放射性气体净化系统尤其是碘吸附设备在正常运行条件下以及核反应堆严重堆芯熔化事故时的性能情况，来改善净化放射性碘性能，达到理想的释放效果，需要设计一种用于研究和改进核设施中普遍存在的气体排放净化系统的试验平台。它能够模拟重现核设施从正常运行到严重事故工况下排放的污染气体中普遍存在的温度、湿度以及放射性环境条件，并以此研究涉及从正常运行到严重事故的污染条件下运行的吸附材料、设备或新的净化系统原型。具体涉及各类吸附剂尤其是新型吸附剂中碘的吸附机理研究；涉及到材料或碘吸附器的净化系数测定，需要根据其固有的物理和化学特性，以及载气的温度、相对湿度和流量来设计；为了确定不同吸附剂在何种条件下能发挥最佳作用，确定哪些条件会降低吸附剂的性能，从而设计出更可靠、更高效的新型吸附剂及设备。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种多形态放射性碘环境模拟及装备综合评价设备。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多形态放射性碘环境模拟及装备综合评价设备，包括过滤器样机测试回路，与过滤器样机测试回路连接的吸附材料测试回路、空气旁通回路，所述过滤器样机测试回路包括过滤器样机，与过滤器样机进气端连接的测试回路进气管，与过滤器样机出气端连接的测试回路出气管，设置在测试回路进气管上的示踪气体注入口、气溶胶注入口，与测试回路进气管、测试回路出气管连接的在线γ谱仪、用于根据需要增加的其他核素或气体测量的其他测量仪。

进一步，所述测试回路出气管上设有冷凝器、后备床、排风过滤器、风机，收集含放射性液体的贮留器。

进一步，所述测试回路进气管上连接有加湿系统和加热系统。

进一步，所述吸附材料测试回路包括吸附材料试验床以及与吸附材料试验床连接的试验床上连接管和试验床下连接管，试验床上连接管与所述测试回路进气管连接，试验床下连接管与所述测试回路出气管连接，吸附材料试验床上放置需要被测试的吸附材料。

进一步，所述空气旁通回路的两端分别连接所述测试回路进气管和测试回路出气管。

进一步，所述测试回路进气管的端部连接压缩空气气源。

进一步，所述过滤器样机放置在净化测试箱体内，净化测试箱体放置在负压环境试验箱内。

进一步，所述示踪气体注入口注入的示踪气体包括放射性单质碘、甲基碘或两者的混合物。

进一步，所述气溶胶注入口注入的气体为寿命短的放射性气体，放射性气体包括F-18、Xe-133。

进一步，所述吸附材料测试回路的风量范围为0-6m

本发明的有益效果为：该设备可模拟重现核设施从正常运行到严重事故工况下排放的污染气体中普遍存在的温度和湿度环境条件，用于对涉及到污染条件下运行的材料或设备原型开展研究，对放射性气体净化材料及设备进行多种工况下的吸附机理、净化系数测试等开展研究，模拟高效、可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种多形态放射性碘环境模拟及装备综合评价设备，包括过滤器样机测试回路1，与过滤器样机测试回路1连接的吸附材料测试回路2、空气旁通回路3，过滤器样机测试回路1包括过滤器样机11，与过滤器样机11进气端连接的测试回路进气管12，与过滤器样机11出气端连接的测试回路出气管13，设置在测试回路进气管12上的示踪气体注入口14、气溶胶注入口15，与测试回路进气管12、测试回路出气管13连接的在线γ谱仪16、用于根据需要增加的其他核素或气体测量的其他测量仪17。

进一步，测试回路出气管13上设有冷凝器18、后备床19、排风过滤器110、风机111，收集含放射性液体的贮留器112。测试回路进气管12上连接有加湿系统113和加热系统114。

进一步，吸附材料测试回路2包括吸附材料试验床21以及与吸附材料试验床21连接的试验床上连接管22和试验床下连接管23，试验床上连接管22与测试回路进气管12连接，试验床下连接管23与测试回路出气管13连接，吸附材料试验床21上放置需要被测试的吸附材料。

空气旁通回路3的两端分别连接测试回路进气管12和测试回路出气管13。

进一步，测试回路进气管12的端部连接压缩空气气源，过滤器样机11放置在净化测试箱体内，净化测试箱体放置在负压环境试验箱内。示踪气体注入口14注入的示踪气体包括放射性单质碘、甲基碘或两者的混合物。气溶胶注入口15注入的气体为寿命短的放射性气体，放射性气体包括F-18、Xe-133。

过滤器样机测试回路1的风量范围为10-100m

本设备使用时，首先进行系统条件平衡：压缩空气经过滤后进入测试回路进气管12，加湿系统113和加热系统114，调节气流的预设温湿度情况，在气流达到预设的条件前，气流此时是经空气旁通回路3至系统下游，待气流条件稳定后再将回路切换至相应的测试回路；

被测对象回路设置：根据实验对象(吸附材料或过滤器装备)选择对应回路(吸附材料测试回路或过滤器样机测试回路)，并开启相应阀门及测试仪表，其中吸附材料测试回路风量范围在0-6m

示踪剂注入：待气流条件平衡后，根据研究需要在管道上游利用I

样品采集分析：代表性的环境气流经过试验箱或样品夹具吸附材料或过滤器装备后被吸附净化，其中过滤器样机测试回路在过滤器装备的上、下游设置有碘采样系统，利用在线γ谱仪测量样品活度，继而测算出过滤器的净化效率，而吸附材料测试回路则可同时实现多路吸附材料样品的实验，通过离线γ谱仪测量样品活度。

放射性尾气处理：含放射性碘的湿气流在经过冷凝器18后由专门管路收集至贮留器112中，一是降低气流中的湿度，提升后备床的净化效果和寿命，二是尾端液态放射性废物可用于液态放射性废物的处理研究。

该设备可模拟重现核设施从正常运行到严重事故工况下排放的污染气体中普遍存在的温度和湿度环境条件，用于对涉及到污染条件下运行的材料或设备原型开展研究，对放射性气体净化材料及设备进行多种工况下的吸附机理、净化系数等开展研究，模拟高效、可靠。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。