核燃料循环设施冲击载荷下气溶胶特征参数测量装置

技术领域

本发明属于核燃料循环安全技术领域，具体涉及核燃料循环设施冲击载荷下气溶胶特征参数测量装置。

背景技术

核燃料设施内可能会发生过压释放、爆炸等因冲击载荷导致的气溶胶释放，评估此类事故/事件等造成的后果，需要获得气溶胶释放的特征参数，包括气溶胶释放份额、可吸入份额、粒径分布等。

现有的放射性气溶胶采样装置大部分只有采样收集功能，无法有效模拟核燃料循环设施冲击载荷下的气溶胶状态，也就无法对冲击载荷下的气溶胶特征参数进行测量。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供核燃料循环设施冲击载荷下气溶胶特征参数测量装置，以获得冲击载荷下的气溶胶释放份额、可吸入份额、粒径分布等特征参数。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：核燃料循环设施冲击载荷下气溶胶特征参数测量装置，包括：加压释放装置及测量装置，所述测量装置内设置有气溶胶采样器及粒径分析器，所述加压释放装置设置于所述测量装置内，所述加压释放装置包括容纳腔体、第一爆破片及第二爆破片，所述容纳腔体顶部具有一侧开口，所述第一爆破片设置于所述容纳腔体的开口处并封闭所述开口，所述第二爆破片设置于所述容纳腔体内，将所述容纳腔体内部分隔为样品腔及中间腔，所述样品腔上设置有第一进气口，用于向所述样品腔内加气增压，所述中间腔的侧壁上设置有第二进气口，用于向所述中间腔内加气以改变所述中间仓内的压力。

进一步，所述第一爆破片的标定爆破压力等于预设压力值且小于或等于所述第二爆破片的标定爆破压力。

进一步，所述样品仓及所述中间仓内皆设置有压力传感器，用于实时监测所述样品仓及所述压力仓内的压力。

进一步，所述第一进气口设置于所述样品仓的底部，所述加压释放装置还包括底座，所述底座与所述样品仓连接，并与所述第一进气口连通，且所述底座的两侧设置有高度及水平调节组件，用于调整所述样品仓的高度及水平方向。

进一步，所述底座远离与所述第一进气口连通的一面上设置有过滤网。

进一步，所述底座包括支撑部及连接部，所述连接部与所述样品仓连接，且与所述第一进气口连通，所述支撑部设置于安装基础上，所述过滤网设置于所述连接部远离与所述第一进空口的连通的一面上设，所述过滤网与所述支撑部之间设置有弹性件，所述弹性件用于对所述过滤网进行支撑，以将所述过滤网固定。

进一步，所述样品仓内设置有气体导管，所述气体导管与所述第一进气口连通。

进一步，所述样品仓内设置有多孔板，所述多孔板连通外部气源，用于向液体样品内充入预定气体。

进一步，所述样品仓内还设置有温度传感器。

进一步，所述气溶胶采样器及所述粒径分析器皆设置于测量装置的侧壁上，且数量皆为多个。

本发明的效果在于：可以获得冲击载荷下的气溶胶释放份额、可吸入份额、粒径分布等特征参数，且在加压的过程中，利用第一爆破片、第二爆破片及中间仓来控制释放时的压力值精度，避免充气过快导致压力超过预定压力时，释放结果不准确的情况。

附图说明

图1是加压释放装置的结构示意图；

图2是测量装置的结构示意图；

附图标记说明：

1、第一爆破片；2、第二爆破片；3、样品仓；4、中间仓；5、底座；31、第一进气口；32、气体导管；33、多孔板；41、第二进气口；51、过滤网；52、支撑部；53、连接部；54、弹性件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

如图1-2所示，本发明提出了核燃料循环设施冲击载荷下气溶胶特征参数测量装置，包括加压释放装置及测量装置，测量装置内设置有气溶胶采样器及粒径分析器，加压释放装置设置于测量装置内，加压释放装置包括容纳腔体、第一爆破片1及第二爆破片2，容纳腔体顶部具有一侧开口，第一爆破片1设置于容纳腔体的开口处并封闭开口，第二爆破片2设置于容纳腔体内，将容纳腔体内部分隔为样品腔3及中间腔4，样品腔3上设置有第一进气口31，用于向样品腔3内加气增压，中间腔4的侧壁上设置有第二进气口41，用于向中间腔4内加气以改变中间仓4内的压力。

可以理解，第一爆破片1及第二爆破片2皆是在标定的爆破压力下进行破裂，而在本实施例中，第一爆破片1及第二爆破片2所受到的压力由两侧的压差提供。

进一步地，第一爆破片1的标定爆破压力等于预设压力值且小于或等于第二爆破片2的标定爆破压力。

可以理解，通过第一爆破片1、第二爆破片2及中间仓4的结构设置方式，相较于单爆破片的结构，可避免在向样品仓3内加气增压时，由于加气速度过快导致样品仓3内的压力超过预设压力值，从而使得模拟的释放过程不准确。即，利用中间仓4压力的改变，从而保证释放时样品仓3的释放压力刚好为预定压力。

以一个具体实例作为说明，假设预定压力值与第一爆破片1的标定爆破压力皆为1Mpa，第二爆破片2的标的爆破压力为1Mpa，当向样品仓3中充气加压时，可通过向中间仓4内充入气体，以增加中间仓4内的压力，从而减少样品仓3与中间仓4的压差，如当样品仓3内的压力达到1Mpa时，中加仓4的压力加压到0.1Mpa，此时第二爆破片2两侧的压差为0.9Mpa，小于其标定爆破压力1Mpa，不会破裂。接着，将中间仓4进行泄压，第二爆破片2由于压差的变化发生破裂，第二爆破片1也随后破裂，完成样品释放的模拟。如果在此期间，由于样品仓3加压速度过快，导致第二爆破片2在中间仓4泄压前就发生破裂，则说明该次释放的结果不准确。

可以理解，第一爆破片1及第二爆破片2与容纳腔体的连接处皆设置有密封圈，以防止加压过程中发生漏气。

进一步地，样品仓3及中间仓4内皆设置有压力传感器，用于实时监测样品仓3及压力仓4内的压力。

进一步地，第一进气口31设置于样品仓3的底部，加压释放装置还包括底座5，底座5与样品仓3连接，并与第一进气口31连通，且底座5的两侧设置有高度及水平调节组件，用于调整样品仓3的高度及水平方向。

可以理解，高度及水平调节组件可以通过丝杆、电机、气缸等任意方式实现，只要能够调节样品仓3的高度及水平方向即可。在本实施例中，高度及水平调节组件为丝杆，通过设置在底座5两侧的丝杆，来调节底座5与安装基础之间的高度及水平方向，也即调整样品仓3与安装基础之间的高度及水平方向，安装基础可以是地面，也可以是测量装置的底部。

进一步地，底座5远离与第一进气口31连通的一面上设置有过滤网51。

可以理解，通过设置过滤网51，可在样品为粉末，且第一进气口31密封性不佳时，利用过滤网51阻挡粉末，防止粉末从底座5与第一进气口31连通处泄漏。

进一步地，底座5包括支撑部52及连接部53，连接部53与样品仓3连接，且与第一进气口31连通，支撑部52设置于安装基础上，过滤网51设置于连接部53远离与第一进空口31的连通的一面上设，过滤网51与支撑部52之间设置有弹性件54，弹性件54用于对过滤网51进行支撑，以将过滤网51固定。

可以理解，支撑部52与连接部53可以是一体成型，也可以是任意方式连接，只要能够利用弹性件54支撑过滤网51，将过滤网51固定于连接部53远离与第一进空口31的连通的一面上即可。

可以理解，底座5/连接部53与第一进气口31的连通可以是在底座5/连接部53与第一进气口31对应处开设通孔，使得外部气源可以穿过底座5/连接部53，进而通过第一进气口31向样品仓3内进气。

可以理解，在部分实施例中，也可以省略弹性件54，直接通过螺钉将过滤网51固定于连接部52远离与第一进空口31的连通的一面上。

在本实施例中，支撑部52上也设置有通孔，外部气源经过通孔后，再通过第一进气口31进入样品仓3内。

进一步地，样品仓3内设置有气体导管32，气体导管32与第一进气口31连通。

可以理解，当样品为液体时，气体导管32远离与第一进气口31连通的一端延伸至液面以上，以在对样品仓3充气时，利用从上而下的方式对液体样品进行加压，即自液面上向液面下的方式对液体样品进行加压。

进一步地，样品仓3内设置有多孔板33，多孔板33连通外部气源，用于向液体样品内充入预定气体。

可以理解，多孔板33可以需求连通预定的任意气体，以在样品为液体时，向液体内部充入对应类型的气体，以使液体样品内与充入的气体饱和。

进一步地，样品仓内3还设置有温度传感器。

进一步地，气溶胶采样器及粒径分析器皆设置于测量装置的侧壁上，且数量皆为多个。

可以理解，气溶胶采样器为大容量气溶胶采样器，粒径分析器为大容量粒径分析器。

在一个具体实例中，加压释放装置体积约为800cm

在本实施例中，测量装置主体为一大型容器，加压释放装置安装在内部稳固的安装基础上，在其壁面设置有多台大容器气溶胶采样器和大容量粒径分析器，用于样品释放后的气溶胶收集，实验表明，气溶胶采样器应能在30min内完成至少5倍测量装置体积的气体采样，否则可能会导致部分气载样品因采样不及时沉降到地面。同时在测量装置对称两侧设置光学视窗，设置有高速相机、纹影仪等光学设备，能够观察到加压释放装置上部。

以一个具体实例作为说明，测量装置为一不锈钢容器，高约3m，直径2.9m，体积约20m

本发明的工作原理为：首先，通过第一进气口31向样品仓3内进气增压，并通过第二进气口41向中间仓4内进气增压，同时利用样品仓3及中间仓4内的压力传感器实时监测两个仓中的压力。当样品仓3内的压力达到预定压力值时，抽出中加仓4内的气体，使中间仓4内的压力变小，从而导致第二爆破片2破裂，样品仓3内的气体涌入中间仓4内，导致第一爆破片1也破裂，样品朝开口处释放，完成整个加压释放过程。样品释放过程中，由于整个加压释放装置是位于测量装置内部，测量装置侧壁上的气溶胶采样器及粒径分析器即可对释放的过程进行测量。

通过上述实施例可以看出，本发明可以获得冲击载荷下的气溶胶释放份额、可吸入份额、粒径分布等特征参数，且在加压的过程中，利用第一爆破片、第二爆破片及中间仓来控制释放时的压力值精度，避免充气过快导致压力超过预定压力时，释放结果不准确的情况。

本发明所述并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。