[发明专利]一种压水堆一回路边界泄漏监测方法、系统及监测仪

说明书

本发明公开了一种压水堆一回路边界泄漏监测方法、系统及监测仪，其方法包括以下步骤：在取样点处，通过采样管道获取安全壳内的采样气体，并将所述采样气体输送到取样容器中；通过符合探测装置检测所述取样容器的采样气体中，¹³N的β⁺衰变所发射的方向相反的γ‑γ光子的γ‑γ符合计数，以计算输出γ‑γ符合计数率；其中，所述符合探测装置包括至少两个符合探测器；根据所述采样气体中的γ‑γ符合计数率，确定压水堆一回路压力边界的冷却剂水的泄漏率，能够准确高效的进行压水堆一回路泄漏监测。

技术领域

本发明涉及核电站辐射泄漏监测领域，尤其涉及一种压水堆一回路边界泄漏监测方法、系统及监测仪。

背景技术

核安全是核电的生命，研发我国自主的核电技术，最重要的就是如何提高安全性。虽然核电作为一种清洁能源，但由于涉及放射物的排放，仍然具有核泄漏的可能性。为保障核电平稳发展及走出去的形势，核电站安全运行与监测是关系到核电平稳发展和走出去的关键之一，核电站一回路压力边界泄漏监测是核电站安全监测的核心组成部分。因为压水堆核电站一回路中含有高温高压水，这种水既作冷却剂又作中子慢化剂。由于核燃料元件包壳的泄漏和一回路水中腐蚀产物的中子活化，使水中含有放射性核素。压水堆核电站一回路的堆本体及管道中的各焊接部位、机械接口处等，由于压力、腐蚀和辐照等原因而产生裂纹和裂缝，特别是压力容器顶盖控制棒驱动机构与各阀门密封不良会产生一回路水泄漏，如不能及时发现，裂缝越来越大，泄漏越来越多。泄漏一旦发生，这些带有放射性的冷却水就会泄漏到安全壳大气中对环境造成污染，不仅会危害工作人员健康，还会危及反应堆正常运行和核电厂的安全。基于这些原因，各个国家都非常重视对核电站的反应堆一回路压力边界的泄漏进行监测。

对于压水堆核电站一回路压力边界泄漏的监测，主要是通过监测压水堆核电站一回路中的高温高压水的放射性源项来实现的。目前国内外采用的监测手段主要有：安全壳内气溶胶总β放射性测量、安全壳内空气中气载¹³¹I放射性测量、安全壳内空气中惰性气体放射性测量和安全壳内空气中¹³N(氮13)放射性测量这四种。

安全壳内气溶胶总β放射性测量主要是监测安全壳内气溶胶的总β放射性，气溶胶主要来源于反应堆一回路压力边界冷却剂的泄漏及其气化，由冷却剂中的裂变产物和腐蚀活化产物形成；安全壳内空气中气载¹³¹I放射性测量的测量过程与安全壳内气溶胶总β放射性测量相类似，也是边采样边测量，但是安全壳内空气中气载¹³¹I放射性测量是用活性炭做成的“碘过滤盒”，更换碘过滤盒是靠人工操作的；安全壳内空气中惰性气体放射性测量通过监测惰性气体总β放射性进行边界泄漏监测。

安全壳内空气中¹³N放射性测量，反应堆冷却剂H₂O中¹³N来源于如下核反应：堆芯裂变中子与水中氢核发生弹性散射产生反冲质子，大于一定能量(E＝5.555MeV)的反冲质子与水中的¹⁶O发生核反应产生¹³N，即¹³N为β⁺放射性核素，β⁺半衰期为9.96min。β⁺粒子与物质相互作用发生正电子湮没效应，发射两个能量均为0.511Mev的光子，且两个光子向相反方向运动。通过测量取样气体中0.511Mev的γ射线计数，就可以得到取样空气中¹³N的放射性活度，再经过专门计算确定的泄漏传输系数进行换算，就可以求出压力容器上顶盖处(若在此处空气取样)或一回路承压边界(若在安全壳内空气取样)的水泄漏率。