[发明专利]一种核材料着火事故工况下释放源项测量装置及评价方法

说明书

本发明提供一种核材料着火事故工况下释放源项测量装置及评价方法，该测量装置包括反应器、称量系统、温控系统、供气系统以及取样系统；本发明通过本装置及方法的建立，可以实现对核材料着火事故工况涉及关键工艺参数的调节，获取着火事故关键参数释放份额的取值范围，为事故源项释放和公众辐射剂量评价提供基础数据。

技术领域

本发明涉及辐射环境影响评价技术领域，具体涉及一种核材料着火事故工况下释放源项测量装置及评价方法。

背景技术

核设施在正常运行过程中会造成铀的排放，铀气溶胶释放后会在环境介质中扩散、转移和迁移，通过空气浸没途径对公众造成外照射剂量以及被公众吸入造成内照射剂量。铀气溶胶在环境中迁移扩散的同时，会发生沉降，经外部扰动(人为扰动和自然扰动)会造成铀气溶胶的再悬浮，通过地表沉积途径对公众造成外照射剂量以及被公众吸入造成内照射剂量。铀沉降到土壤和植物表面，经迁移转移进入动植物产品，从而被动植物体吸收，最终通过食入途径进入人体。因此正常工况下的公众辐射剂量应考虑食入、吸入、空气浸没和地表沉积等途径。

核材料生产过程中涉及铀的操作，其中金属铀具有着火点低的特点，其中金属核材料其表面积较大、与空气接触面积大、粒径小更易于迁移扩散，因此在铀加工操作过程中应关注的典型事故景象包括核材料着火事故。事故发生后，会造成短期、大量铀气溶胶释放，因此，对公众造成辐射剂量的主要照射途径为空气吸入途径。事故工况下，公众吸入内照射剂量评价主要涉及参数包括公众呼吸速率、公众吸入铀的剂量转换因子、空气中的铀浓度，其中呼吸速率和剂量转换因子是确定的，关键参数为空气中的铀浓度。空气中铀浓度取决于事故工况下的铀释放源项。美国能源部非反应堆核设施事故工况下的释放源项评价方法为操作量×空气释放份额×可吸入份额。因此，为了获取核材料着火典型事故工况下的释放源项，需要测量核材料在着火事故的空气释放份额和可吸入份额。空气释放份额是指发生事故时，铀在空气中的份额。可吸入份额是指气溶胶粒径小于10μm的气溶胶颗粒，更易于被吸入和附着到肺部。由于核材料生产工艺差异、工艺设定参数的差异(物料的粒径、物料的量、燃烧温度、与空气接触面积等)会造成空气释放份额的不确定性，因此，无法获取符合实际的评价源项。目前，我国尚未建立不同事故工况、不同核材料的释放份额参数，因此在进行事故情景源项估算是具有较大的不确定度。

为了解决现有技术困难，需要建立一种核材料着火典型事故工况下释放源项测量装置及评价方法，实现对核材料在着火事故工况下不同参数条件下的释放源项的估算，获取其关键参数空气释放份额和可吸入份额。

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核材料着火事故工况下释放源项测量装置及评价方法，该测量装置和评价方法可记录和获取不同实验调节下的释放份额参数和可吸入份额参数，用于铀事故评价源项的获取。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种核材料着火事故工况下释放源项测量装置，所述测量装置包括：

反应器；

称量系统，所述称量系统设置在所述反应器底端，用于对位于所述反应器内的核材料进行称重；

温控系统；

供气系统，所述供气系统与所述反应器内部相连通；以及

取样系统，所述取样系统与所述反应器内部相连通，用于对位于所述反应器内的气溶胶进行取样。

在一些实施例中，所述测量装置还包括排风管，所述排风管一端与所述反应器内腔相连通，其另一端与所述取样系统相连。

在一些实施例中，所述测量装置还包括高效过滤器，所述高效过滤器与所述取样系统的出口相连。

在一些实施例中，所述取样系统包括流量气溶胶取样器和粒径分析器。

在一些实施例中，所述温控系统布置在所述反应器外壁，用于控制所述反应器内部温度。