[发明专利]一种PIG取样及监测系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及放射性核素监测技术领域，具体涉及一种PIG取样及监测系统和方法。

背景技术

气溶胶(P)、碘(I)及惰性气体(G)统称为PIG。PIG中所含的放射性核素分为天然放射性核素和人工放射性核素。对于核电厂，人工放射性核素产生于反应堆中燃料元件的裂变和中子对所接触材料的活化；当燃料元件破损和一回路泄漏时，人工放射性物质可能进入反应堆大厅及相关的通风回路，这些人工放射性物质可以以气溶胶、气体的形式弥撒在反应堆大厅和通风回路中(其中放射性碘同时以气溶胶和气体两种方式存在)，通风回路经过处理净化通过烟囱排放到环境，部分未彻底处理净化的人工放射性物质仍以气溶胶和气体的形式通过烟囱排放到环境。通过对工艺管线PIG的监测，可以及时发现工艺设备设施的状况；通过对烟囱PIG的监测，可评估核设施对周围环境的影响。

传统PIG监测方案缺点为气溶胶样品中部分分子碘被吸附，碘样品中部分惰性气体被吸附，取样的代表性差。由于所监测的数据无核素识别能力，气溶胶的监测数据中，同时混淆天然放射性核素和分子碘的测量数据，所测量的数据偏大；碘测量数据中，部分分子碘被气溶胶吸附，所测数据偏小，但碘吸收体对惰性气体有吸附能力，所测数据又偏大，综合这些条件，无法判断放射性碘的测量数据是否偏大或偏小；对于惰性气体，所测数据偏小，并且经常无法获得数据(所测数据小于探测下限)。

由于传统PIG监测方案的局限性，如果测量数据异常，需要现场取样实验室分析测量，丧失了监测的实时性同时增加工作量及集体剂量。急需一种新的测量方法来取代传统的监测方案。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种PIG取样及监测系统和系统，实现对PIG的实时检测，提高PIG检测的准确性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种PIG取样及监测系统，包括取样回路单元和放射性测量分析控制单元，所述取样回路单元包括气溶胶累积取样子单元和放射性气体累积取样子单元，气溶胶累积取样子单元包括用于收集气溶胶的过滤器；放射性气体累积取样子单元设置在过滤器的下方，包括气体累积取样器和设置在气体累积取样器下部的分子滤膜；放射性测量分析控制单元包括用于对过滤器和气体累积取样器进行放射性测量的HPGe探测器，HPGe探测器与能谱分析仪连接，能谱分析仪与计算机连接。

进一步，如上所述的一种PIG取样及检测系统，所述的气溶胶累积取样子单元还包括气溶胶取样器，过滤器设置在气溶胶取样器的下方。

进一步，如上所述的一种PIG取样及监测系统，所述的气溶胶取样器为夹层容器，气载流体由气溶胶取样器入口流经夹层进入过滤器。

进一步，如上所述的一种PIG取样及监测系统，所述的过滤器为气溶胶滤纸。

进一步，如上所述的一种PIG取样及监测系统，所述的气溶胶累积取样子单元还包括用于固定气溶胶滤纸的滤纸支撑片、以及用于控制气溶胶滤纸移动的电机。

进一步，如上所述的一种PIG取样及监测系统，所述气体累积取样器为一底部内凹的圆柱体，HPGe探测器嵌入在圆柱体的底部内凹中。

再进一步，如上所述的一种PIG取样及监测系统，放射性测量分析控制单元还包括与HPGe探测器连接的电制冷设备。

更进一步，如上所述的一种PIG取样及监测系统，该系统还包括用于控制气载流体流动方向的取样管线回路，所述取样管线回路包括取样泵，取样泵通过取样管与分子滤膜下方连通，取样泵与分子滤膜连通的取样管上还设有质量流量计；取样泵和质量流量计均与计算机连接。

一种PIG取样及监测方法，包括以下步骤：

(1)气载流体进入气溶胶累积取样子单元，气载流体中的气溶胶沉积在过滤器中，过滤后的气体进气体累积取样器中；所述气流载体中包含PIG；

(2)过滤后的气体中的非放射性气体通过分子滤膜，放射性气体在气体累积取样器中累积；

(3)HPGe探测器对过滤器和气体累积取样器中的各放射性核素进行计数，并将计数数据能谱分析仪中，得到各放射性核素的放射性能谱信息；

(4)将所述放射性能谱信息和取样回路单元的流量控制信息发送到计算机处理，得到气载流体中各放射性核素的活度浓度；所述流量控制信息包括气流载体在设定时间内的累积流量。

本发明的有益效果在于：本发明所述的系统和方法，通过将气溶胶和放射性气体进行分别取样，之后再通过HPGe探测器和能谱分析仪对样品进行数量及种类的分析，有效提高了PIG中放射性核素测量的准确度，且该系统和方法具有较好的实时性。