Область техники
Данное изобретение относится к области контроля и анализа радионуклидов на атомной электростанции АЭС и, конкретно касается системы и способа разделения, также и способа обнаружения изотопов йода в теплоносителе АЭС.
Уровень техники
Йод и его изотопы являются наиболее часто используемыми нуклидами-индикаторами для поврежденных ТВС на АЭС. К нуклиду (I-131) существуют строгие требования по предельным значениям активности. Радиоактивный нуклид I-131, поступающий в теплоноситель первого контура АЭС, может попадать в воздух здания реактора через организованные и неорганизованные утечки и при ремонте через второй барьер безопасности, тем самым создавая риски внутреннего облучения для персонала в здании. Поэтому необходимо своевременно и точно контролировать радиоактивный нуклид I-131 в теплоносителе первого контура, чтобы определить целостность ТВС, чтобы обеспечить безопасность блока и снизить риск работы персонала.
Раскрытие сущности изобретения
Целью настоящего изобретения является предоставление системы, способа разделения и контроля изотопов йода в теплоносителе АЭС, чтобы эффективно отделить радионуклиды такие, как калий-42 (К-42), азот-13 (N-13), фтор-18 (Ф-18) и другие нуклиды в теплоносителе первого контура, которые мешают измерению йода и изотопов, что позволяет решить проблему своевременного измерения йода и изотопов в теплоносителе первого контура АЭС и добиться результата повышения эффективности и своевременности контроля йода и изотопов.
Технические решения для реализации цели данной заявки:
Первый аспект данной заявки - обеспечивается система разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, включающая устройство разделения с полупроницаемой мембраной и ионообменную колонку;
вход разделительного устройства с полупроницаемой мембраной соединен с выходом теплоносителя, а выход разделительного устройства с полупроницаемой мембраной соединен с входом ионообменной колонки;
устройство разделения с полупроницаемой мембраной используется для разделения нуклидов K-42 и N-13 в теплоносителе для получения промежуточных продуктов разделения;
ионообменная колонка используется для адсорбции изотопов йода в промежуточных продуктах разделения. Как возможный выбор, устройство разделения с полупроницаемой мембраной включает в себя первую полупроницаемую мембрану, вторую полупроницаемую мембрану и ионизационное устройство;
первая полупроницаемая мембрана и вторая полупроницаемая мембрана используются для образования трех отсеков, три отсека включают в себя: отсек регенерации катионов, отсек регенерации анионов и отсек пробы, отсек проб находится между отсеком регенерации катионов и отсеком регенерации анионов;
ионизационное устройство используется для ионизации чистой воды в отсеке регенерации катионов и в отсеке регенерации анионов, соответственно, для образования катионов и анионов в отсеке регенерации катионов и отсеке регенерации анионов;
первая полупроницаемая мембрана позволяет катионам только перемещаться из отсека регенерации катионов в отсек проб, вторая полупроницаемая мембрана позволяет катионам только перемещаться из отсека проб в отсек регенерации анионов;
теплоноситель течет от одного конца отсека проб к другому, в результате чего образуются промежуточные продукты разделения.
Как возможный выбор, направление потока чистой воды в отсеке регенерации катионов и в отсеке регенерации анионов противоположно направлению потока теплоносителя в отсеке проб.
Как возможный выбор, устройство разделения с полупроницаемой мембраной также включает в себя первый насос для подачи чистой воды в отсек регенерации катионов и отсек регенерации анионов;
и/или,
устройство разделения с полупроницаемой мембраной также включает в себя второй насос для подачи теплоносителя в отсек проб.
Как возможный выбор, ионообменная колонка представляет собой ионообменную колонку серебряного типа.
Как возможный выбор, ионообменная колонка серебряного типа включает в себя: первую перегородку, вторую перегородку и ионообменные смолы серебряного типа между первой перегородкой и второй перегородкой;
первая перегородка имеет вход для пробы, использующийся для ввода промежуточных продуктов разделения;
вторая перегородка имеет выход проб, который используется для вывода отработанной жидкости;
ионообменные смолы серебряного типа используется для адсорбции изотопов йода.
второй аспект настоящей заявки - предоставляется способ разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, который должен использоваться в системе разделения изотопов йода в теплоносителе любой АЭС, предусмотренной в первом аспекте настоящей заявки. Способ разделения включает:
теплоноситель вводится во вход устройства разделения с полупроницаемой мембраной, чтобы устройство разделения с полупроницаемой мембраной разделяло нуклиды K-42 и N-13 в теплоносителе для получения промежуточных продуктов разделения, изотопы йода в промежуточных продуктах разделения были адсорбированы ионообменной колонкой.
Как возможный выбор, теплоноситель подается на вход устройства разделения с полупроницаемой мембраной, до этого было следующее:
предварительная промывка системы разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС чистой водой;
подача теплоносителя на вход устройства разделения с полупроницаемой мембраной, после этого была:
отмывка остаточного теплоносителя в системе разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС с помощью чистой воды.
Как возможный выбор, теплоноситель подается во вход устройства разделения с полупроницаемой мембраной следующим образом:
теплоноситель вводится во вход устройства разделения с полупроницаемой мембраной со скоростью 1,0 мл/мин.
Как возможный выбор, время предварительной промывки составляет 5 минут и/или время промывки составляет 5 минут.
Третий аспект данной заявки - обеспечивается способ контроля изотопов йода в теплоносителе любой АЭС, который применяется к системе разделения изотопов йода в теплоносителе любой АЭС, предусмотренной первым аспектом заявки. Способ контроля следующий:
теплоноситель вводится во вход устройства разделения с полупроницаемой мембраной, чтобы устройство разделения с полупроницаемой мембраной разделяло нуклиды K-42 и N-13 в теплоносителе для получения промежуточных продуктов разделения, ионообменная колонка адсорбировала изотопы йода в промежуточных продуктах разделения;
изотопы йода, адсорбированные ионообменной колонкой, контролируется высокочистым германиевым спектрометром.
Полезные результаты данного изобретения заключаются в следующем:
(1) Данная заявка изучает и успешно быстро отделяет высокоактивные радионуклиды в виде катионов K-42, N-13 в первом контуре АЭС от нуклида I-131с помощью устройства разделения с полупроницаемой мембраной.
(2) Данная заявка изучает и успешно быстро отделяет высокоактивные нуклиды в виде анионов в первом контуре АЭС, такие как нуклиды F-18, от нуклидов I-131с помощью ионообменной колонки.
(3) В этой заявке используется инновационное устройство разделения с полупроницаемой мембраной и технология последовательного размещения ионообменных колонок для быстрого разделения и обогащения нуклида I-131, а также разработана система разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, которая эффективно разделяет К-42, Н-13, Ф-18 и другие нуклиды в теплоносителе первого контура, которые мешают измерению йода и изотопов, что обеспечивает своевременный контроль радиоактивного нуклида I-131 в теплоносителе первого контура и решает проблему со своевременным измерением йода и изотопов в теплоносителе первого контура АЭС, достигло результатов повышения эффективности и своевременности контроля йода и изотопов.
(4) Используя систему разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, предусмотренную этой заявкой, платформа Комптона для проб первого контура, собранных путем разделения, уменьшается на 96%, снижается нижний предел контроля нуклида I-131, и повышена эффективность контроля нуклида I-131, достигнута цель быстрого и точного контроля нуклида I-131, а состояние герметичности топливных сборок может быть оценено своевременно.
(5) Этот метод является первым прецедентом в стране и за рубежом, и каждый показатель превосходит существующие отечественные методы анализа, что имеет большое значение для внедрения и может широко использоваться в области анализа радиоактивности АЭС.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - Конструктивная схема системы разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, представленной как пример варианта осуществления данной заявки.
Фиг. 2 - Конструктивная схема устройства разделения с полупроницаемой мембраной, представленного как пример варианта осуществления данной заявки.
Фиг. 3 - Схема принципа работы устройства разделения с полупроницаемой мембраной, представленного как пример варианта осуществления данной заявки.
Фиг. 4 - Схема принципа работы ионообменной колонки, представленной как пример варианта осуществления данной заявки.
Фиг. 5 - Конструктивная схема ионообменной колонки серебряного типа, представленной как пример варианта осуществления данной заявки.
Фиг. 6 - Технологическая схема способа разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, представленного как вариант осуществления настоящей заявки;
Фиг. 7 - Технологическая схема способа контроля изотопов йода в теплоносителе АЭС, представленного как вариант осуществления настоящей заявки;
Перечень позиций, приведенных на чертежах:
1-Разделительное устройство с полупроницаемой мембраной; 11-Первая полупроницаемая мембрана, 12-Вторая полупроницаемая мембрана, 13-Ионизационное устройство, 14 - Отсек регенерации катионов, 15 - Отсек регенерации анионов, 16 - Отсек проб;
2-Ионообменная колонка, 21-Первая перегородка, 22-Вторая перегородка, 23-Ионообменная смола серебряного типа, 24-Вход для проб, 25 - Выход для проб;
3-Теплоноситель;
81- Пробоотборная бутылка; 82-Насос для подачи проб; 83-Регулятор тока; 84- Насос регенерированного раствора; 85- Устройство разделения с полупроницаемой мембраной; 86- Ионообменная смола серебряного типа, 87-Чистая вода.
Осуществление изобретения
Для того чтобы специалисты в данной области лучше поняли настоящую заявку, варианты технических решений для реализации настоящей заявки будут описаны четко и полностью с использованием приложенных схем для примеров реализации данной заявки. Очевидно, что варианты реализации, описанные ниже, являются только частью вариантов реализации настоящей заявки, а не всеми вариантами. Все другие варианты реализации, полученные специалистами в данной области на основе вариантов реализации, описанных в этой заявке, без творческой работы, находятся в объеме защиты данной заявки.
Изобретатель настоящей заявки в ходе исследования и на практике анализа радионуклидов в теплоносителе заметил, что из-за различных материалов систем, химических добавок и методов контроля качества воды присутствуют в теплоносителе первого контура определенные высокоактивные и высокоэнергичные радионуклиды, эти высокоактивные нуклиды могут спонтанно испускать высокоинтенсивные лучи и создавать эффект Комптона высокой интенсивности, тем самым перекрывая характерные пики низкоактивного нуклида I-131, что приводит к невозможности распознавания характерных пиков высокочистым германиевым гамма-спектрометром или получению неверных данных измерения. По результатам исследования почти все типы реакторов АЭС столкнулись с этой общей проблемой.
В настоящее время на АЭС, как правило, основным направлением исследования является увеличение времени выдержки проб, благодаря естественному распаду высокоактивных радионуклидов и нуклидов с коротким периодом полураспада интенсивность γ-излучения снижается, чтобы уменьшить помехи пиков платформы Комптона, снизить предел контроля и повысить чувствительность контроля, что позволяет измерять активность нуклида I-131. Однако этот метод обычно требует выдержки проб не менее чем на 72 часа, а результаты измерения несвоевременны и не могут отражать изменение активности I-131 в теплоносителе своевременно, активность нуклида -131 все равно не будет точно измерена.
По этой причине, чтобы проанализировать нуклид, который оказывает наибольшее влияние на измерение нуклида I-131 в теплоносителе первого контура, автор настоящей заявки вели статистику данных о радиоактивности, измеренных при 100% мощности энерблока одной АЭС. Среднее количество основных радионуклидов в теплоносителе первого контура приведены в таблице 1 ниже.
Таблица 1. Основные нуклиды в первом контура энергоблока одной АЭС
Из таблицы 1 видно, что высокоэнергетическими лучами на энергоблоке одной АЭС являются: энергетический пик и электронный пик К-42 (период полураспада 12,36 ч.), на долю которых приходится 26,549% и 71,903% соответственно. Путем сравнения немедленного измерения и измерения через 72 часа было замечено, что интенсивность излучения К-42 на энергетическом пике и электронном пике (период полураспада 12,36 ч) значительно уменьшилась. Уровень платформы Комптона положительно коррелирует с интенсивностью γ-излучения проб первого контура. Согласно результатам анализа, основными источниками высокоинтенсивного γ-излучения в пробах теплоносителя первого контура являются К-42 и электронные пики, эти два источника внесли наибольший вклад в платформу Комптона и оказала наибольшее влияние на измерение нуклидов I-131.
Образование электронных пиков может быть связано с эффектом электронных пар высокоэнергичных гамма-лучей и с позитронами, высвобождаемыми при бета-распаде. В результате исследования заметили, что основными источниками электронных пиков являются N-13 (период полураспада 9,65 мин.) и F-18 (период полураспада 109,77 мин.), где N-13 существует в виде катиона NH4+, и F-18 существует в виде аниона F-.
В связи с этим изобретатель настоящей заявки, в соответствии с составом растворителя в теплоносителе первого контура на АЭС, физико-химическими свойствами целевого нуклида, процессом разделения, лабораторным оборудованием и приборами и т. д., с помощью полупроницаемой мембраны и ионообменной колонки эффективно осуществлять разделение нуклидов в теплоносителе первого контура таких, как К-42, N-13 (NH4+), F-18 (F-) и другие нуклиды, чтобы повысить эффективность контроля нуклида I-131.
Примеры настоящей заявки определяют причины, которые мешают измерению йода и его изотопов в теплоносителе АЭС посредством достаточных исследований. Разработаны способы разделения и сбора йода и его изотопов, с помощью полупроницаемой мембраны и ионного обменной колонкой эффективно разделяются К-42, N-13, F-18 и другие нуклиды в теплоносителе первого контура, которые мешают измерению йода и его изотопов, что позволяет решить проблему своевременного измерения йода и изотопов в теплоносителе первого контура АЭС, чтобы достичь цели быстрого и точного измерения йода и его изотопов, и повысить эффективность и своевременность контроля йода и изотопов.
На основе вышеизложенного, чтобы четко и подробно описать вышеуказанные преимущества настоящей заявки, конкретные варианты осуществления настоящей заявки будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые рисунки.
См. фиг.1 - конструктивную схему системы разделения и контроля изотопов йода в теплоносителе АЭС, представленной как пример осуществления данной заявки.
Система разделения и контроля изотопов йода в теплоносителе АЭС, представленная как пример осуществления данной заявки, включает в себя: устройство разделения с полупроницаемой мембраной 1 и ионообменную колонну 2
Выход из устройства разделения с полупроницаемой мембраной 1 соединен с выходом теплоносителя 3, выход из устройства разделения с полупроницаемой мембраной 1 соединен с входом ионообменной колонки.
Устройство разделения с полупроницаемой мембраной 1 используется для разделения нуклидов K-42 и N-13 в теплоносителе 3 для получения промежуточных продуктов разделения.
Ионообменная колонка 2 используется для адсорбции изотопов йода в промежуточных продуктах разделении.
Следует отметить, что в первом контуре энергоблока одной АЭС в качестве химикат рН используется КОН, а нуклид К-42 в теплоносителе образуется в результате реакции К-41 в КОН с нейтронами, а N-13 в основном высвобождается после деления топлива U235, обменивается с добавкой NH3 в первом контуре, и в результате этого существует в виде 13NH4+. При нормальных режимах работы на мощности теплоноситель первого контура представляет собой слабощелочную систему, нуклиды К-42 и Н-13 в основном существуют в виде катионов в теплоносителе первого контура, а нуклиды I-131 и другие радионуклиды существуют в виде катионов или элементарного йода. Таким образом, в примере осуществления данной заявки используется устройство разделение с полупроницаемой мембраной 1 для разделения катионов, анионов и йода в виде простого вещества, чтобы отделить нуклиды К-42 и N-13 в теплоносителе, и получить промежуточные продукты разделения для исключения влияния этих двух нуклидов на измерение нуклида I-131.
Следует также отметить, что F-18 в первом контуре энергоблока одной АЭС в основном выделяется после деления топлива U238, и в результате изотопного обмена с примесным ионом F в первом контуре существует в виде 18F. Поскольку F и I оба являются галогенами, в примерах этой заявки используется специальная ионообменная колонка для разделения F-18 и I-131, адсорбции изотопов йода в промежуточных продуктах разделения, чтобы исключить влияние F-18 на измерение I-131.
На практике мембранное разделительное устройство 1 и ионообменная колонка 2 соединены последовательно, чтобы теплоноситель сначала проходил через мембранное разделительное устройство 1, а затем через ионообменную колонку 2 с выбранной соответствующей скоростью для осуществления разделения I-131 и его изотопов.
В некоторых возможных вариантах осуществления настоящей заявки, как показано на фиг.2, устройство разделения с полупроницаемой мембраной 1 конкретно может включать в себя: первую полупроницаемую мембрану 11, вторую полупроницаемую мембрану 12 и ионизационное устройство 13.
Первая полупроницаемая мембрана 11 и вторая полупроницаемая мембрана 12 используются для образования трех отсеков; Это три отсека: отсек регенерации катионов14, отсек регенерации анионов 15 и отсек проб 16. Отсек проб 16 расположен между отсеком регенерации катионов 14 и отсеком регенерации анионов 15.
Ионизационное устройство 13 используется для ионизации чистой воды в отсеке регенерации катионов 14 и в отсеке регенерации анионов 15 соответственно и образования катионов и анионов в отсеке 14 и в отсеке 15.
Первая полупроницаемая мембрана 11 позволяет катионам перемещаться только из отсека регенерации катионов 14 в отсек проб 16; вторая полупроницаемая мембрана 12 позволяет катионам перемещаться из отсека проб 16 в отсек регенерации анионов 15.
Теплоноситель 3 течет с одной стороны отсека проб 16 на другую сторону для получения промежуточного продукта разделения.
Следует отметить, что, ссылаясь на рисунок 3, конкретный принцип работы разделительного устройства с полупроницаемой мембраной, предусмотренного в данном варианте осуществления заявки, заключается в следующем.
Рабочие электроды ионизационного устройства 13 могут быть размещены в отсеке для регенерации катионов 14 и отсеке для регенерации анионов 15 вдоль направления канала регенерации. При добавлении потенциала на обоих концах электрода чистая вода из канала регенерации немедленно подвергается электролизу, образуя ионы H2 и OH- в отсеке регенерации анионов 15 и ионы O2 и H3O+ в отсеке регенерации катионов 14. Первая полупроницаемая мембрана 11 позволяет ионам H3O+ перемещаться из отсека регенерации катионов 14 в отсек 16 для нейтрализации ионов OH-. Благодаря притяжению, вызванному потенциалом и действующему на катод, катионы (такие как K+ и NH4+) в отсеке проб 16 проходят через вторую полупроницаемую мембрану 12 и попадают в отсек регенерации анионов 15, где они связываются с ионами OH- на электроде для поддержания электрической нейтральности. Таким образом, все нуклиды К-42, N-13 в промежуточном продукте разделения, выходящие из отсека проб 16, будут разделены в отсек регенерации анионов 15, что позволяет осуществить разделение нуклидов I-131, К-42 и N-13.
В качестве примера, направление потока чистой воды в отсеке регенерации катионов 14 и отсеке регенерации анионов 15 противоположно направлению потока теплоносителя в отсеке проб 16 для обеспечения эффективности разделения.
В конкретном варианте реализации разделительное устройство с полупроницаемой мембраной 1 включает в себя первый насос, который используется для подачи чистой воды в отсек регенерации катионов и отсек регенерации анионов;
И/или, разделительное устройство с полупроницаемой мембраной 1 также включает в себя второй насос, который используется для подачи теплоносителя в отсек проб.
В некоторых возможных вариантах осуществления настоящей заявки ионообменная колонка 2 может быть ионообменной колонкой серебряного типа
Следует отметить, что в соответствии с разными типами химических связей галогенида серебра может быть осуществлено разделение I-131 и F-18. Фторид серебра представляет собой ионную связь и легко растворяется в воде, а йодид серебра представляет собой ковалентную связь и нерастворим в воде. Используя это свойство, ионообменная колонка типа H+ преобразуется в ионообменную колонку серебряного типа с использованием нитрата серебра. После того, как промежуточный продукт разделения пропускается через ионообменную колонку серебряного типа, I-131 и его изотопы адсорбируются, а F-18 адсорбироваться не будет. Таким образом и будет осуществлено разделение I-131 и F-18, как показано на фиг. 4.
В некоторых возможных вариантах осуществления настоящей заявки, как показано на рисунке 5, ионообменная колонка серебряного типа включает в себя: первую перегородку 21, вторую перегородку 22 и ионообменную смолу 23, расположенную между первой перегородкой 21 и второй перегородкой 22.
На первой перегородке 21 предусмотрен вход проб 24 для ввода промежуточного продукта разделения;
На второй перегородке 22 предусмотрен выход проб 25 для выхода отработанной жидкости; Ионообменная смола серебряного типа 23 используется для адсорбции изотопов йода.
Система разделения изотопов йода в теплоносителе атомной электростанции, предусмотренная в варианте осуществления этой заявки, может эффективно отделять нуклиды K-42, N-13, F-18 и от нуклидов I-131 в теплоносителе первого контура и осуществлять высокоскоростное разделение и подготовку проб из первого контура. В то же время эффективность отделения нуклидов K-42, N-13, F-18 и от нуклидов I-131 достигла более 99%, эффективность улавливания нуклидов K-42, N-13 и F-18 достигла 95% и выше, для нуклидов I-131 также достигла более 95%.
Применение настоящего достижения позволяет уменьшить Комптоновскую платформу при радиохимическом измерении проб 1-ого контура более чем на 96% в течение 2 часов, сократить время контроля I-131 с 72 часов до 2 часов, повысить эффективность контроля нуклида I-131, и значительно улучшить чувствительность контроля, снизить нижний предел контроля с 103 Bq/kg до 102 Bq/kg и сократить время диагностики герметичности ТВС более чем на 97%, что имеет большое значение для контроля топлива, радиационной защиты и безопасности энергоблока.
На основе системы разделения изотопов йода в теплоносителе атомной электростанции, указанной в вышеизложенном варианте осуществления, в данном варианте осуществления заявки также предоставлен способ разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, который применяется для любой системы разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, предусмотренной вышеуказанным вариантом осуществления.
См. фиг. 6. На данном рисунке показана схема процесса способа разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, который представлен в варианте осуществления настоящей заявки. Способ разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, предусмотренный вариантом осуществления этой заявки, включает S601: теплоноситель подается на вход разделительного устройства с полупроницаемой мембраной, чтобы разделительное устройство с полупроницаемой мембраной могло выделить нуклиды K-42 и N-13 в теплоносителе для получения промежуточного продукта разделения, а ионообменная колонка адсорбирует изотопы йода из промежуточного продукта разделения.
Следует отметить, что конкретный принцип разделения можно смотреть вышеизложенный вариант осуществления и здесь не будет повторяться.
На практике можно вводить теплоноситель на вход разделительного устройства с полупроницаемой мембраной со скоростью 1,0 мл/мин.
В некоторых возможных вариантах осуществления настоящей заявки этапу S601 может предшествовать:
S602: предварительная промывка системы разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС с использованием чистой воды;
В одном примере время предварительной промывки может составлять 5 минут.
Шаг S601, а затем тоже можно включать:
S603: промывка остаточного теплоносителя системы разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС с помощью чистой воды.
В одном примере, время промывки может составлять 5 минут, промывка остаточных нуклидов в проточном тракте системы разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС позволяет обеспечить точность контроля.
Данный вариант осуществления заявки решает проблему своевременного измерения йода и его изотопов в теплоносителе первого контура АЭС путем полного изучения причин помех при измерении йода и его изотопов в теплоносителе, разработки способа разделения и сбора йода и его изотопов, эффективного выделения K-42, N-13 и F-18 в теплоносителе первого контура с помощью полупроницаемой мембраны и ионообменной колонки, чтобы достичь цели быстрого и точного измерения йода и его изотопов и повысить эффективность и своевременность контроля йода и изотопов.
На основе системы разделения изотопов йода в теплоносителе атомной электростанции, указанной в вышеизложенном варианте осуществления, в данном варианте осуществления заявки также предоставлен способ разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, который применяется для любой системы разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, предусмотренной вышеуказанным вариантом осуществления.
См. фиг. 7. На данном рисунке показана схема процесса способа разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, который представлен в варианте осуществления настоящей заявки.
Способ разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, предусмотренный вариантом осуществления этой заявки, включает:
S701: теплоноситель подается на вход разделительного устройства с полупроницаемой мембраной, чтобы разделительное устройство с полупроницаемой мембраной могло выделить нуклиды K-42 и N-13 в теплоносителе для получения промежуточного продукта разделения, а ионообменная колонка адсорбирует изотопы йода из промежуточного продукта разделения.
Следует отметить, что касается конкретного принципа разделения, можно смотреть вышеизложенный вариант осуществления и здесь не будет повторяться.
S702: Контроль изотопов йода, адсорбированного на ионообменной колонке, осуществляется с помощью высокочистого германиевого спектрометра. В конкретном варианте применения, как показано на фиг. 8, способ контроля изотопов йода в теплоносителе АЭС, предоставленный в варианте осуществления настоящей заявки, может конкретно включать:
Шаг 1: промывка разделительного устройства. Добавить чистую воду в пробоотборную бутылку 81, включить насос подачи проб 82, включить регулятор тока 83, включить насос регенерационного раствора 84 и провести промывку системы чистой водой 87 в течение более 5 мин.
Шаг 2: выключить насос подачи проб 82, влить 30 мл. разделяемых проб (т.е. теплоносителя) в пробоотборную бутылку 81 и точно взвесить массу m0 с помощью электронных весов.
Шаг 3: включить насос подачи проб 82 и подать пробы со скоростью около 1,0мл/мин, чтобы пробы последовательно проходили через распределительное устройство с полупроницаемой мембраной 85, ионообменную смолу серебряного типа 86. Через 20 минут после начала подачи проб положить трубу пробоотборной бутылки 81 в бутылку чистой воды, промыть остаточные нуклиды в трубопроводах потока проб и электролита, через 5 минут выключить насос подачи проб 82 и насос регенерационного раствора 84;
Шаг 4: с помощью электронных весов производится точное взвешивание m1 пробоотборной бутылки 81 через 20min. после начала пробоотбора, рассчитывается разность значений массы, полученных в результате двух взвешиваний Δm= m0- m1, Δm - количество подготовленных проб первого контура на этот раз;
Шаг 5: вынуть ионообменную смолу серебряного типа 86, адсорбирующую I-131, и завершить разделение йода и его изотопов.
Шаг 6: провести измерение активности I-131 и его изотопов с помощью высокочистого германиевого спектрометра.
Вариант осуществления данной заявки решает проблему со своевременным измерением йода и изотопов в теплоносителе первого контура АСЭ путем полного изучения и определения причин, влияющих на измерение йода и его изотопов в теплоносителе АЭС, разработки способа разделения и сбора йода и его изотопов, эффективного разделения нуклидов K-42, N-13, F-18 и т.д., влияющих на измерение йода и изотопов в теплоносителе первого контура с помощью полупроницаемой мембраны и ионообменной колонки. Достигнута цель быстрого и точного измерения йода и его изотопов, повышения эффективности и обеспечения своевременности контроля йода и изотопов.
Выше приведено подробное описание данной заявки со ссылкой на приложенные рисунки и с вариантом осуществления, но данная заявка не ограничивается вышеуказанным вариантом осуществления, в пределах знаний, которыми обладают обычные технические персоналы в данной области, еще можно внести различные изменения, не отступая от цели данной заявки. Сведения, подробно не описанные в данной заявке, могут быть приняты из существующего уровня техники.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ГАММА-СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ КОРРОЗИОННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ | 1996 |
|
RU2097791C1 |
| Способ контроля содержания радионуклидов йода в теплоносителе водо-водяных ядерных энергетических установок | 2021 |
|
RU2759318C1 |
| Способ определения объемной активности радионуклидов продуктов деления и активированных продуктов коррозии в водном теплоносителе первого контура ЯЭУ | 2020 |
|
RU2753380C1 |
| Способ и установка для извлечения радиоактивных нуклидов из отработанных смоляных материалов | 2014 |
|
RU2666415C1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ СОРБЦИОННО-КАТАЛИТИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОДЫ ИЗ КОНДЕНСАТА АТМОСФЕРНОЙ ВЛАГИ ДЛЯ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ | 2023 |
|
RU2812818C1 |
| Способ регенерации ионообменной смолы блочной обессоливающей установки системы конденсатоочистки АЭС | 1991 |
|
SU1787526A1 |
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ АНИОННЫХ ПРИМЕСЕЙ В ВОДНОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ С ДОБАВКАМИ БОРНОЙ КИСЛОТЫ | 2002 |
|
RU2215289C1 |
| СПОСОБ ПОЛНОГО РЕЦИКЛИНГА БОРНОЙ КИСЛОТЫ, ИСПОЛЬЗОВАННОЙ НА АЭС ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ЦЕПНОЙ ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ | 2020 |
|
RU2755708C1 |
| СПОСОБ РЕЦИКЛИНГА БОРНОЙ КИСЛОТЫ | 2020 |
|
RU2741050C1 |
| ОТДЕЛЕНИЕ И ИЗВЛЕЧЕНИЕ БОРА | 2003 |
|
RU2319536C2 |
Группа изобретений относится к области контроля и анализа радионуклидов на атомной электростанции АЭС и конкретно касается системы и способа разделения, а также способа контроля изотопов йода в теплоносителе АЭС. Система включает в себя устройство разделения с полупроницаемой мембраной, содержащее первую полупроницаемую мембрану, вторую полупроницаемую мембрану и ионизационное устройство. При этом первая полупроницаемая мембрана и вторая полупроницаемая мембрана используются для образования трех отсеков, которые включают в себя отсек регенерации катионов, отсек регенерации анионов и отсек проб. Причем отсек проб находится между отсеком регенерации катионов и отсеком регенерации анионов, при этом ионизационное устройство используется для ионизации чистой воды в отсеке регенерации катионов и в отсеке регенерации анионов, соответственно, для образования катионов и анионов в отсеке регенерации катионов и отсеке регенерации анионов, а первая полупроницаемая мембрана позволяет катионам только перемещаться из отсека регенерации катионов в отсек проб, вторая полупроницаемая мембрана позволяет катионам только перемещаться из отсека проб в отсек регенерации анионов, и теплоноситель течет от одного конца отсека проб к другому, в результате чего образуются промежуточные продукты разделения, и ионообменную колонку, представляющую собой ионообменную колонку серебряного типа. Кроме того, вход разделительного устройства с полупроницаемой мембраной соединен с выходом теплоносителя, а выход разделительного устройства с полупроницаемой мембраной соединен с входом ионообменной колонки, при этом устройство разделения с полупроницаемой мембраной используется для разделения нуклидов K-42 и N-13 в теплоносителе для получения промежуточных продуктов разделения, а ионообменная колонка используется для адсорбции изотопов йода в промежуточных продуктах разделения. Причем контроль изотопов йода, адсорбированного на ионообменной колонке, осуществляется с помощью высокочистого германиевого спектрометра. Техническим результатом заявленной группы изобретений является эффективное отделение радионуклидов, таких как калий-42 (К-42), азот-13 (N-13), фтор-18 (Ф-18), что позволяет решить проблему своевременного измерения йода и изотопов в теплоносителе первого контура АЭС и добиться результата повышения эффективности и своевременности контроля йода и изотопов. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.
1. Система разделения и контроля изотопов йода в теплоносителе АЭС, характеризующаяся тем, что эта система включает в себя устройство разделения с полупроницаемой мембраной, содержащее первую полупроницаемую мембрану, вторую полупроницаемую мембрану и ионизационное устройство, при этом первая полупроницаемая мембрана и вторая полупроницаемая мембрана используются для образования трех отсеков, которые включают в себя отсек регенерации катионов, отсек регенерации анионов и отсек проб, причем отсек проб находится между отсеком регенерации катионов и отсеком регенерации анионов, при этом ионизационное устройство используется для ионизации чистой воды в отсеке регенерации катионов и в отсеке регенерации анионов, соответственно, для образования катионов и анионов в отсеке регенерации катионов и отсеке регенерации анионов, а первая полупроницаемая мембрана позволяет катионам только перемещаться из отсека регенерации катионов в отсек проб, вторая полупроницаемая мембрана позволяет катионам только перемещаться из отсека проб в отсек регенерации анионов, и теплоноситель течет от одного конца отсека проб к другому, в результате чего образуются промежуточные продукты разделения, и ионообменную колонку, представляющую собой ионообменную колонку серебряного типа, причем
вход разделительного устройства с полупроницаемой мембраной соединен с выходом теплоносителя, а выход разделительного устройства с полупроницаемой мембраной соединен с входом ионообменной колонки, при этом
устройство разделения с полупроницаемой мембраной используется для разделения нуклидов K-42 и N-13 в теплоносителе для получения промежуточных продуктов разделения, а
ионообменная колонка используется для адсорбции изотопов йода в промежуточных продуктах разделения, причем
контроль изотопов йода, адсорбированного на ионообменной колонке, осуществляется с помощью высокочистого германиевого спектрометра.
2. Система по п.1, характеризующаяся тем, что направление потока чистой воды в отсеке регенерации катионов и в отсеке регенерации анионов противоположно направлению потока теплоносителя в отсеке проб.
3. Система по п.1, характеризующаяся тем, что устройство разделения с полупроницаемой мембраной также включает в себя первый насос для подачи чистой воды в отсек регенерации катионов и отсек регенерации анионов и/или устройство разделения с полупроницаемой мембраной, включающее в себя второй насос для подачи теплоносителя в отсек проб.
4. Система по п.1, характеризующаяся тем, что ионообменная колонка серебряного типа включает в себя первую перегородку, вторую перегородку и ионообменные смолы серебряного типа между первой перегородкой и второй перегородкой, причем
первая перегородка имеет вход для пробы, использующийся для ввода промежуточных продуктов разделения,
вторая перегородка имеет выход проб, который используется для вывода отработанной жидкости,
ионообменные смолы серебряного типа используются для адсорбции изотопов йода.
5. Способ разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС, характеризующийся тем, что он применим для системы разделения и контроля изотопов йода в теплоносителе АЭС по любому из пп.1-4 и включает следующее:
теплоноситель вводят во входной конец устройства разделения с полупроницаемой мембраной, чтобы устройство разделения с полупроницаемой мембраной разделяло нуклиды K-42 и N-13 в теплоносителе для получения промежуточных продуктов разделения, изотопы йода в промежуточных продуктах разделения были адсорбированы ионообменной колонкой.
6. Способ по п.5, характеризующийся тем, что теплоноситель подают на вход устройства разделения с полупроницаемой мембраной, до этого было следующее:
предварительная промывка системы разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС чистой водой;
подача теплоносителя на вход устройства разделения с полупроницаемой мембраной, после этого была
промывка остаточного теплоносителя в системе разделения изотопов йода в теплоносителе АЭС с помощью чистой воды.
7. Способ по п.5, характеризующийся тем, что теплоноситель подают во вход устройства разделения с полупроницаемой мембраной следующим образом:
теплоноситель вводится во вход устройства разделения с полупроницаемой мембраной со скоростью 1,0 мл/мин.
8. Способ по п.6, характеризующийся тем, что время предварительной промывки составляет 5 минут и/или время промывки составляет 5 минут.
9. Способ контроля изотопов йода в теплоносителе АЭС, характеризующийся тем, что он применим для системы разделения и контроля изотопов йода в теплоносителе АЭС по любому из пп.1-4 и включает следующее:
теплоноситель вводят во вход устройства разделения с полупроницаемой мембраной, чтобы устройство разделения с полупроницаемой мембраной разделяло нуклиды K-42 и N-13 в теплоносителе для получения промежуточных продуктов разделения, ионообменная колонка адсорбировала изотопы йода в промежуточных продуктах разделения, при этом
изотопы йода, адсорбированные ионообменной колонкой, контролируют высокочистым германиевым спектрометром.
| Epimakhov, V.N | |||
| et.al | |||
| "Method for fast separation of iodine isotopes on silver-containing membranes" // At Energy, 104, 2008, pp | |||
| Способ получения древесного угля | 1921 |
|
SU313A1 |
| US 2020368687 A1, 26.11.2020 | |||
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ ЙОДА В ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ ТРАНСПОРТНЫХ ЯДЕРНЫХ УСТАНОВОК | 1983 |
|
SU1839947A1 |
| РАЗДЕЛЕНИЕ ИЗОТОПОВ ПУТЕМ ИОНИЗАЦИИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА | 1997 |
|
RU2189273C2 |
| СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАДИОНУКЛИДОВ ЙОДА В ВОДНОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ АТОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК | 2001 |
|
RU2225648C2 |
