一种核电厂放射性样品采集装置

技术领域

本发明属于机械领域，具体涉及一种核电厂放射性样品采集装置。

背景技术

核电站需要周期性采集一回路主辅系统高放射性样品,一般为每台机组每周采集4-7次，目前绝大多数核电站一回路样品采用手套箱形式的开放式取样：即从一回路系统引出一路经降温降压的取样循环主管线，在取样主管线上引出一路带隔离阀的取样支管到手套箱内，取样时打开隔离阀，在手套箱中用取样瓶承接样品完成取样(图1)。该取样方式存在以下弊端：

1.取样废液多且易形成热点：以国内典型的M310压水堆的手套箱为例，为取得代表性样品，一次取样扫液可产生1-6升放射性废水；且取样扫液产生的高放废液在手套箱和废液排放管中存在滞留或排出不及时的情况，造成放射性核素在手套箱内沉积或者在废液排出管线中形成热点，不利于辐射场控制和人员剂量控制。

2.放射性污染不易控制：取样过程中取样瓶外壁直接与一回路高放水接触，增加了后续样品传递、分析过程放射性污染扩散的风险。

3.工作人员受辐照剂量增大：为取得有代表性样品，需要进行较长时间扫液。增加取样人员在现场滞留时间，也就增加了取样人员的辐照剂量。

4.影响溶解氢/氘和气态核素的准确测量：开放的取样瓶取得的样品一般会导致样品中的溶解氢/氘和气态核素逸出，使相关分析项目测量结果偏低。

5.存在氢气积聚的风险隐患：核电站一回路水中存在一定量的溶解氢，取样时随扫液和水样带出的溶解氢会从水中析出，若手套箱通风不良，析出的氢气就会积聚到手套箱的顶部，从而存在氢气爆炸的隐患。

发明内容

1.目的：

本发明专利取样装置目的是为减少核电厂取样人员剂量、消除废液排放、节省(昂贵)样品流失以及为防止样品中氢气在手套箱中积聚氢爆的风险隐患而创新。该取样装置也适用于其他非放的有毒有害液体和气体取样，均可达到消除取样废液，大幅降低有毒有害流体吸入或扩散的效果。

2.技术方案：

一种核电厂放射性样品采集装置，取样站本体为圆柱体，柱体内部为倒T型中空；倒T型空间横向两头与取样支管线分别相连，纵向中间空间上部放置密封部件；取样针筒向取样站本体取样。

所述的密封部件包括密封橡胶垫片，环形垫片，压紧螺栓；橡胶垫片上放置中空不锈钢环形垫片，最后用不锈钢中空压紧螺栓将环形垫片紧固在取样站本体内。

所述的取样站本体通过固定螺栓和支撑面相连。

所述的取样站本体两端的取样支管线上连接取样站进口阀，出口阀。

所述的取样支管线两端连接在取样循环管线上。

所述的取样循环管线上依次连接冷却器，减压装置和隔离阀；隔离装置两端连接在取样支管线上。

所述的取样针筒的取样针头，通过取样口穿插过橡胶垫片取样。

所述的取样站本体内部中空部分为样品水通道。

3.效果：

使用该专利申请的取样站，取样过程不产生任何取样废液就能取到有代表性的样品。

现在秦山核电三厂已采用该新型放射性样品取样装置，对比现常用的手套箱形式的取样装置，有以下优点：①取样过程不产生废液，减少了放射性废液排放，也不会新增放射性热点；②取样过程只有取样针筒针尖与一回路高放液体接触，且取样后针尖有针帽隔离，避免了后续样品传递及分析过程的放射性污染扩散；③取样过程不需扫液，即取即走，大大减少了取样人员在现场滞留时间，大幅降低人员辐照剂量；④几乎完全密闭的取样过程，避免了溶解性气态氢/氘或者核素的逸出损失，是测量结果准确的最大保证；⑤几乎完全密闭的取样过程也杜绝了溶解氢的析出，意味着杜绝了氢爆风险。

另外，本装置零排放的特性对秦山核电三厂来说，极大地减少了昂贵重水的降级和损失以及后续处理的费用，杜绝了重水高氚挥发排放对环境的影响，同时本装置对于其他非放的有毒有害或贵重流体取样也具有极大推广价值。

附图说明

图1取样站及其管线示意图

图2取样站本体剖面图

图3取样站本体俯视图

图4取样站本体仰视图

图中：1、取样站本体，2、压紧螺栓，3、取样口，4、橡胶垫片，5、环形垫片，6、固定螺栓，7、样品水通道，8、取样针头，9、取样针筒，10、进口阀，11、出口阀，12、取样循环管线，13、隔离阀，14、冷却器，15、减压装置。

具体实施方式

现有绝大多数核电机组对一回路放射性样品采用手套箱形式的开放式取样：即从一回路系统引出一路经降温降压的取样循环主管线，在取样主管线上引出一路带隔离阀的支管到手套箱。取样时，先打开隔离阀进行扫液，然后对取样瓶进行冲洗，最后用取样瓶接取样品。这种取样的方式一次扫液可产生1-6升放射性废水：一方面，这些大量高放废液和其制造的热点，增加了电厂运行维修成本；另一方面，这些大量高放的废液也增加了取样人员的辐射剂量。

如图1所示，本专利申请的新型放射性样品采集装置采用封闭式旁路设计，即在正常取样循环管线12上增加一隔离阀13，在该新增隔离阀13上游引出一取样支管线，支管线上设置一个取样站，取样站前后安装进口阀10和出口阀11，最后支管线接回到取样循环管线12上增加一隔离阀13的下游。

如图2、图3所示，取样站本体1是一个不锈钢圆柱体，柱体内部为倒T型中空。倒T型空间横向两头与取样支管线分别相连；纵向中空空间上放置密封橡胶垫片4，橡胶垫片4上放置中空不锈钢环形垫片5，最后用不锈钢中空压紧螺栓2将环形垫片5紧固在取样站内。取样时需确认取样站进口阀10，出口阀11打开，关闭取样循环主管线上的隔离阀13，使流体流经冷却器14和减压装置15后经取样站的样品水通道7返回系统，约十几秒钟后，用取样针筒9的取样针头8，通过取样口3穿插过橡胶垫片4取样，取样完成后重新打开循环主管线上隔离阀13。

如图4所示，取样站本体1通过固定螺栓6和支撑面相连。

本取样装置主要由五部分构成：圆柱形取样站，前后隔离阀，橡胶垫片、环形垫片和相关不锈钢管线。由于橡胶垫片针扎频率限制，为确保样品不从垫片渗出，需定期更换橡胶垫片。已经在使用的放射性样品取样站由304不锈钢制成，设计压力10.34Mpa以下,设计温度：93℃以下。

多个放射性样品取样站可集中设置在一个手套箱或通风橱内。

对于旧电厂可以在正常取样主管线上新增一个隔离阀，在新增隔离阀上游引出一支管线，支管线上设置一个取样站，取样站前后各安装一个隔离阀，最后支管线接回到取样主管线新增隔离阀下游，取样站安装在手套箱内。对于新建电厂则直接设计成上述形式。