CN102269606A - 核电站放射性气体排出流流量监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站放射性气体排出流流量监测方法，其利用EUF系统中的压力计测量扼流孔板前的压力值p1，根据获得的扼流孔板前压力值p1，从EUF系统管线设计文件获得扼流孔板前排出流的质量流量

再利用公式：计算出放射性气体排出流的体积流量，式中的p₂为监测点处的气体绝对压；T₂为监测点处的气体绝对温度；R_Mix为监测点处气体排出流的混合气体常数。与现有技术相比，本发明利用EUF系统中压力计测量到的压力数据和EUF系统管线的设计数据，计算出放射性气体排出流的体积流量，因此不需增加额外的设备，巧妙地解决了核电站放射性气体排出流流量的监测问题。

Description

核电站放射性气体排出流流量监测方法

技术领域

本发明涉及核电站放射性气体排出流放射性监测领域，尤其是一种核电站放射性气体排出流流量的简便监测方法。

背景技术

在严重事故下，如堆芯熔化，为了防止安全壳过压破损，核电站安全壳过滤和排气系统(简称EUF系统或U5系统)会提前释放出安全壳内的高压气体，以避免大量放射性物质失控排向环境，保障核电厂周围公众和厂区工作人员的健康和安全。为了降低气体排放的放射性水平(包括气溶胶和碘)，从安全壳引出的气体需在EUF系统中进行过滤后再排向大气。请参阅图1所示的EUF系统流程简图，图中各设备及其功能简述如下：

安全壳隔离阀20：隔离安全壳大气和外界大气，电厂正常运行情况下为关闭状态，严重事故下当安全壳10内的压力达到5.2bar(a)时可由操作员手动打开；

文丘利水洗器30：用于过滤掉排放气体中绝大部分裂变产物；

金属过滤器40：滤除文丘利水洗器30产生的液滴及微米级的气溶胶粒子；

扼流孔板50：当安全壳10内的压力变化时，使文丘利水洗器30和金属过滤器40中的流速维持在一个较低的值，优化过滤能力；

爆破盘60和压力计70：为防止放射性气体通过EUF系统设备和管线泄漏到外界环境，需保证EUF系统与外界的气密性。当EUF系统未启动时，从安全壳隔离阀20到爆破盘60之间的设备和管线被充以氮气，用压力计70来监测气密性。事故情况下，EUF系统安全壳隔离阀20打开，爆破盘60达到压力设定点后自动打开，放射性气体排向外界环境；

放射性监测设备80：为评估严重事故下EUF系统放射性气态排出流对环境和公众的影响，CPR1000厂内放射性监测系统(简称KRT系统)在EUF系统排放管线末端设置了一个气态放射性监测设备80，可直接测量排出流中I-131和Cs-134的体积活度浓度，以及总Gamma活度浓度。

但是，以上的EUF系统只能监测放射性气体排出流的活度浓度。而为评估气体排出流对环境和公众的影响，除了需要活度浓度数据外，还需要知道排放总活度，排放总活度可利用活度浓度跟排放流量以及排放时间进行积分计算来得到，这就需要对排出流流量进行监测。

有鉴于此，确有必要提供一种能够对核电站放射性气体排出流流量进行简便监测的方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种简便的核电站放射性气体排出流流量监测方法，以实现排放总活度的计算和监控。

为了实现上述目的，本发明提供了一种核电站放射性气体排出流流量监测方法，其利用EUF系统中的压力计测量扼流孔板前的压力值p1，根据获得的扼流孔板前压力值p1，从EUF系统管线设计文件获得扼流孔板前的排出流质量流量

再利用公式：

${\stackrel{\·}{V}}_2={\stackrel{\·}{m}}_1\frac{T_2{R}_{\mathrm{Mix}}}{p_2}$

计算出放射性气体排出流的体积流量，式中的p₂为监测点处的气体绝对压；T₂为监测点处的气体绝对温度；R_Mix为监测点处气体排出流的混合气体常数。

作为本发明核电站放射性气体排出流流量监测方法的一种改进，所述监测点处的气体绝对压p₂的取值与当地大气压相同。

作为本发明核电站放射性气体排出流流量监测方法的一种改进，所述监测点处的气体绝对温度T₂从EUF系统管线设计数据中获得。

作为本发明核电站放射性气体排出流流量监测方法的一种改进，所述监测点处气体排出流的混合气体常数R_Mix根据公式

$R_{\mathrm{Mix}}=\frac{1}{\mathrm{\Σ}\frac{y_i}{R_i}}$

计算，其中R_i为每种单独气体的气体常数，y_i为每种气体的体积百分比。

作为本发明核电站放射性气体排出流流量监测方法的一种改进，所述气体排出流中每种气体的体积百分比y_i从EUF系统管线设计数据中获得。

作为本发明核电站放射性气体排出流流量监测方法的一种改进，所述放射性气体排出流的体积流量计算在放射性监测设备中实现，放射性监测设备带有外部模拟信号输入接口，压力计测到的扼流孔板前压力值p1通过4-20mA信号输入到放射性监测设备中。

与现有技术相比，本发明利用EUF系统中压力计测量到的压力数据和EUF系统管线的设计数据，计算出放射性气体排出流的体积流量，因此不需增加额外的设备，巧妙地解决了核电站放射性气体排出流流量的监测问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站放射性气体排出流流量监测方法及其有益技术效果进行详细说明。

图1为核电站的EUF系统流程简图。

图2为安全壳喷淋状态下，扼流孔板前压力和质量流量的关系曲线图。

图3为安全壳非喷淋状态下，扼流孔板前压力和质量流量的关系曲线图。

具体实施方式

为了找到对核电站放射性气体排出流流量进行监测的方法，发明人首先研究了放射性气体排出流流量与系统中其他参数之间的关系，并推导出了体积流量的计算公式，以下首先对公式的推导过程进行说明。

KRT监测点处体积流量(单位m³/s)计算公式如下：

${\stackrel{\·}{V}}_2=\frac{{\stackrel{\·}{m}}_2}{{\mathrm{\ρ}}_2}$ ------式(1)，其中，

ρ₂分别为监测点处的质量流量和气体密度，单位分别为kg/s、kg/m³；

根据质量守恒原理，

与扼流孔板50前的气体质量流量

相等，气体密度可根据理想气体状态方程推导，KRT监测点处排放气体的特性符合如下等式：

p₂V＝mR_MixT₂------式(2)；

由式(2)可推出监测点处的气体密度 ${\mathrm{\ρ}}_2=\frac{m}{V}=\frac{p_2}{T_2{R}_{\mathrm{Mix}}}$ ------式(3)；

在式(2)和式(3)中，m为KRT监测点处排放气体的质量，单位为kg；V为KRT监测点处排放气体的体积，单位为m³；p₂为KRT监测点处气体绝对压，单位为pa；T₂为KRT监测点处的气体绝对温度，单位为K；R_Mix为KRT监测点处混合气体常数，单位为J/(kg*K)。

根据式(1)、质量守恒原理以及式(3)，可推导出KRT监测点处体积流量计算公式为： ${\stackrel{\·}{V}}_2={\stackrel{\·}{m}}_1\frac{T_2{R}_{\mathrm{Mix}}}{p_2}$ ------式(4)。

以下将给出式(4)中每个参数的取值方法。需要说明的是，严重事故下，有可能启动安全壳喷淋设施，在喷淋和非喷淋状态下安全壳大气源项不相同，导致计算公式中各参数的取值也不同，下面将分别考虑这两种情况来计算体积流量。

p₂的取值：p₂为监测点处的气体绝对压，由于监测点处与外界环境相通，该处气体压力约等于大气压，因此，p₂的值按照当地大气压计算，单位为pa。

T₂的取值：T₂为监测点处的气体温度，可从EUF系统管线设计数据中获得，单位为K。

R_Mix的取值：R_Mix为排出流混合气体常数，单位为J/(kg*K)，计算公式为

其中R_i为每种单独气体的气体常数，y_i为每种气体的体积百分比。

由于在安全壳喷淋和非喷淋状态下，安全壳大气成分不同，经EUF系统过滤后的气体成分也不相同，表1为根据EUF系统管线设计数据列出的两种状态下的气体混合物成分，R_Mix的计算需要对照安全壳状态利用表1中的数据进行。

表1排出流混合气体成分

的取值：

为KRT监测点/扼流孔板50前排出流质量流量(单位为kg/s)，当安全壳大气压力在2.6bar(a)～7.3bar(a)范围内变化时，质量流量随压力而变化，请参阅图2和图3所示，根据EUF系统管线设计文件可获得扼流孔板50前的压力值p1和质量流量

基本成线性关系，而p1可从压力计70直接获得。

上述流量计算可在放射性监测设备80中实现，放射性监测设备80带有外部模拟信号输入接口，压力计70测到的扼流孔板前压力值p1可通过4-20mA信号输入到放射性监测设备80中。

综上所述，本发明利用EUF系统中现有的压力计70测量到的压力数据和EUF系统管线的设计数据，在放射性监测设备80中实现放射性气体排出流体积流量的计算，因此不需增加额外的设备，巧妙地解决了核电站放射性气体排出流流量的监测问题。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (6)

1.一种核电站放射性气体排出流流量监测方法，其特征在于：利用EUF系统中的压力计测量扼流孔板前的压力值p1，根据获得的扼流孔板前压力值p1，从EUF系统管线设计数据中获得扼流孔板前的排出流质量流量

再利用公式：

${\stackrel{\·}{V}}_2={\stackrel{\·}{m}}_1\frac{T_2{R}_{\mathrm{Mix}}}{p_2}$

计算出放射性气体排出流的体积流量，式中的p₂为监测点处的气体绝对压；T₂为监测点处的气体绝对温度；R_Mix为监测点处气体排出流的混合气体常数。

2.根据权利要求1所述的核电站放射性气体排出流流量监测方法，其特征在于：所述监测点处的气体绝对压p₂的取值与当地大气压相同。

3.根据权利要求1所述的核电站放射性气体排出流流量监测方法，其特征在于：所述监测点处的气体绝对温度T₂从EUF系统管线设计数据中获得。

4.根据权利要求1所述的核电站放射性气体排出流流量监测方法，其特征在于：所述监测点处气体排出流的混合气体常数R_Mix根据公式

$R_{\mathrm{Mix}}=\frac{1}{\mathrm{\Σ}\frac{y_i}{R_i}}$

计算，其中R_i为每种单独气体的气体常数，y_i为每种气体的体积百分比。

5.根据权利要求4所述的核电站放射性气体排出流流量监测方法，其特征在于：所述气体排出流中每种气体的体积百分比y_i从EUF系统管线设计数据中获得。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的核电站放射性气体排出流流量监测方法，其特征在于：所述放射性气体排出流的体积流量计算在放射性监测设备中实现，放射性监测设备带有外部模拟信号输入接口，压力计测到的扼流孔板前压力值p1通过4-20mA信号输入到放射性监测设备中。

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