煙囪氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于核電廠流出物排放輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)，具體涉及一種煙囪氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法。該方法針對(duì)流速分布、平均氣旋角、示蹤氣體濃度分布和示蹤氣溶膠濃度分布等物理量展開測(cè)量，并將得到的測(cè)量結(jié)果與判定準(zhǔn)則對(duì)比，從而得出流場(chǎng)和示蹤劑是否“均勻分布”的結(jié)論。本發(fā)明既適用于比例模型，也適用于實(shí)際煙囪的氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證試驗(yàn)。
【專利說明】煙囪氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核電廠流出物排放輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)，具體涉及一種煙?氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了評(píng)估核設(shè)施對(duì)周圍環(huán)境的影響，法規(guī)要求，對(duì)核設(shè)施流出物必須進(jìn)行放射性活度監(jiān)測(cè)。核設(shè)施的放射性流出物分為氣載和液態(tài)流出物兩種，其中氣載流出物主要是通過管道或煙?排放到環(huán)境中去。核設(shè)施通常設(shè)置了氣體取樣系統(tǒng)，對(duì)氣載流出物進(jìn)行連續(xù)取樣測(cè)量。由于放射性物質(zhì)在管道或煙?流場(chǎng)中的分布可能不均勻，因此取得的樣品是否具有代表性，將直接影響流出物測(cè)量的準(zhǔn)確性。
[0003]為了取得具有代表性的樣品，新版標(biāo)準(zhǔn)IS02889-2010主要從取樣位置和取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面提出了定量的技術(shù)要求。其中，取樣的位置必須是氣體“混合均勻”的區(qū)域。關(guān)于“混合均勻”，標(biāo)準(zhǔn)提出了一系列的定量判定準(zhǔn)則。必須通過取樣代表性試驗(yàn)驗(yàn)證的方法，對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并與判定準(zhǔn)則進(jìn)行對(duì)比。本試驗(yàn)方法即為解決驗(yàn)證是否“混合均勻”的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量流場(chǎng)和示蹤劑是否均勻分布的煙囪氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種煙?氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法，包括如下步驟:
[0006](I)記錄試驗(yàn)的相關(guān)配置參數(shù)，包括以下信息:煙囪設(shè)定流量、取樣點(diǎn)位置、注入點(diǎn)位置、示蹤劑注入流量；
[0007](2)在取樣位置處測(cè)量煙囪的平均流量，確保測(cè)量結(jié)果與風(fēng)機(jī)的目標(biāo)流量的差值在±5%以內(nèi)；
[0008](3)采用煙囪截面中心2/3面積內(nèi)的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行取樣位置的速度均勻性測(cè)量；
[0009](4)對(duì)取樣位置處的氣旋角進(jìn)行測(cè)量；
[0010](5)在注入點(diǎn)位置注入SF6示蹤氣體，在注入截面上選定多個(gè)注入點(diǎn)分別進(jìn)行注入，并對(duì)每個(gè)注入點(diǎn)測(cè)量取樣位置的示蹤氣體濃度分布；
[0011](6)在指定位置用氣溶膠發(fā)生器注入示蹤氣溶膠，進(jìn)行試蹤氣溶膠均勻性測(cè)量。
[0012]進(jìn)一步，如上所述的煙囪氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法，步驟(2)中，采用熱線式風(fēng)速儀測(cè)量取樣截面上測(cè)量點(diǎn)的速度值，并結(jié)合面積參數(shù)計(jì)算取樣截面處的流量；如果測(cè)量結(jié)果與風(fēng)機(jī)目標(biāo)流量差別超過±5%，則調(diào)整風(fēng)機(jī)頻率，并重新測(cè)量流量，直到測(cè)量結(jié)果與風(fēng)機(jī)目標(biāo)流量的差別在±5%以內(nèi)。
[0013]進(jìn)一步，如上所述的煙囪氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法，步驟(3)中，采用熱線式風(fēng)速儀或皮托管對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)分別進(jìn)行多次測(cè)量，取平均值作為該點(diǎn)的速度測(cè)量值；對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算該截面中心2/3面積的變異系數(shù)(COV)，該變異系數(shù)數(shù)值不超過20%則認(rèn)為速度均勻性滿足要求。
[0014]進(jìn)一步，如上所述的煙囪氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法，步驟(4)中，采用S型皮托管和數(shù)顯壓力計(jì)對(duì)取樣位置處的氣旋角進(jìn)行測(cè)量，將皮托管的兩個(gè)端口連接到數(shù)顯壓力計(jì)的兩個(gè)輸入口，最初皮托管的兩個(gè)管道出口與煙?軸線垂直，之后旋轉(zhuǎn)皮托管，使得壓力計(jì)的顯示為0，通過水平量角器記錄皮托管旋轉(zhuǎn)的角度，每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量多次，取平均值作為該測(cè)點(diǎn)的氣旋角；對(duì)所有測(cè)點(diǎn)的氣旋角測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平均，得到的平均氣旋角不超過20°則認(rèn)為氣旋角滿足要求。
[0015]進(jìn)一步，如上所述的煙?氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法，步驟(5)中，在注入截面上選定5個(gè)注入點(diǎn)分別進(jìn)行注入，5個(gè)注入點(diǎn)包括截面的中心點(diǎn)和兩條垂直直徑上距離圓周20%直徑的4個(gè)點(diǎn)；對(duì)于每一個(gè)注入點(diǎn)，測(cè)量全部測(cè)量點(diǎn)的示蹤氣體濃度，采用SF6分析儀對(duì)各點(diǎn)的濃度進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的濃度測(cè)量多次，其平均值為該點(diǎn)的示蹤氣體濃度；采用截面中心2/3面積的測(cè)量結(jié)果計(jì)算濃度變異系數(shù)(C0V)，該值不超過20%則滿足測(cè)量要求；采用全部的測(cè)量結(jié)果計(jì)算平均濃度，并挑選出最大濃度，平均濃度與最大濃度差值不超過30%則滿足測(cè)量要求。
[0016]進(jìn)一步，如上所述的煙?氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法，步驟(6)中，示蹤氣溶膠的注入點(diǎn)位于注入截面的中心，在截面中心2/3面積對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)測(cè)量IOym直徑的氣溶膠的粒子計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)時(shí)間為I分鐘，采用光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器對(duì)每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的粒子數(shù)進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)重復(fù)測(cè)量多次，取平均值作為該點(diǎn)的氣溶膠濃度；每次完成一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量之后，對(duì)取樣截面的中心點(diǎn)的氣溶膠濃度進(jìn)行測(cè)量，用于修正氣溶膠發(fā)生器的輸出隨時(shí)間的變化；經(jīng)過時(shí)間變化修正后的中心2/3面積的測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果，計(jì)算其C0V，該COV數(shù)值不超過20%則認(rèn)為試蹤氣溶膠均勻性滿足要求。
[0017]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明所提供的煙?氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法針對(duì)流速分布、平均氣旋角、示蹤氣體濃度分布和示蹤氣溶膠濃度分布等物理量展開測(cè)量，并將得到的測(cè)量結(jié)果與判定準(zhǔn)則對(duì)比，從而得出流場(chǎng)和示蹤劑是否“均勻分布”的結(jié)論。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為煙囪氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證系統(tǒng)的流程圖；
[0019]圖2為SF6示蹤氣體注入點(diǎn)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0021]圖1為煙?氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證系統(tǒng)，包括兩條進(jìn)風(fēng)支路，進(jìn)風(fēng)支路上分別依次設(shè)置進(jìn)風(fēng)口 1、空氣過濾器2、風(fēng)機(jī)3、止回閥4、調(diào)節(jié)風(fēng)閥5、溫度傳感器、壓力測(cè)量?jī)x表6、氣體混合箱7，在煙?筒體8上設(shè)有取樣頭9和測(cè)試口 10，取樣管線經(jīng)取樣泵20連接SF6氣體濃度分析儀14、激光粒子計(jì)數(shù)器15，測(cè)試口 10連接L型皮托管16、S型皮托管17，以及數(shù)顯壓力計(jì)18、數(shù)顯量角器19。在其中一條進(jìn)風(fēng)支路上連接SF6高壓鋼瓶11，管線上設(shè)有壓力控制閥12、流量測(cè)量?jī)x表13，另一條進(jìn)風(fēng)支路上連接N2高壓鋼瓶21和氣溶膠發(fā)生器22。[0022]煙?氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法包括4項(xiàng)內(nèi)容，即氣流速度均勻度、平均氣旋角、示蹤氣體濃度均勻度、及示蹤氣溶膠濃度均勻度。以下所描述的方法程序適用于比例模型，也適用于實(shí)際煙囪。
[0023]步驟I，試驗(yàn)配置記錄
[0024]試驗(yàn)開始前，首先記錄本次試驗(yàn)的相關(guān)配置參數(shù)。包括以下信息:煙囪設(shè)定流量、取樣點(diǎn)位置、注入點(diǎn)位置、示蹤劑注入流量。
[0025]步驟2，取樣點(diǎn)的流量測(cè)量
[0026]需要在取樣位置處測(cè)量煙囪的平均流量，確保測(cè)量結(jié)果與風(fēng)機(jī)的目標(biāo)流量的差值在±5%以內(nèi)。
[0027]采用熱線式風(fēng)速儀測(cè)量取樣截面上測(cè)量點(diǎn)的速度值(對(duì)于不同的煙囪，可根據(jù)40CFR60附錄A方法I選取測(cè)量點(diǎn))，并結(jié)合面積參數(shù)計(jì)算取樣截面處的流量。如果測(cè)量結(jié)果與風(fēng)機(jī)目標(biāo)值差別超過±5%，則調(diào)整風(fēng)機(jī)頻率，并重新測(cè)量流量，直到測(cè)量結(jié)果與風(fēng)機(jī)目標(biāo)值的差別在±5%以內(nèi)。
[0028]步驟3，速度均勻性試驗(yàn)
[0029]取樣位置上的速度均勻分布確保了氣體動(dòng)力學(xué)要素的充分混合。
[0030]速度均勻性試驗(yàn)的測(cè)量點(diǎn)采用煙囪截面中心2/3面積內(nèi)的測(cè)量點(diǎn)。采用熱線式風(fēng)速儀或皮托管對(duì)這些測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。每個(gè)測(cè)點(diǎn)分別進(jìn)行三次測(cè)量，取平均值作為該點(diǎn)的速度測(cè)量值。
[0031]對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算該截面中心2/3面積的變異系數(shù)(C0V)，對(duì)于變異系數(shù)的計(jì)算屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)，該COV數(shù)值不超過20%方可認(rèn)為滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0032]步驟4，氣旋角試驗(yàn)
[0033]取樣位置的氣體速度向量與取樣管嘴軸線的夾角應(yīng)在一定的范圍以內(nèi)，以確保取樣管嘴的最優(yōu)性能。
[0034]采用S型皮托管和數(shù)顯壓力計(jì)對(duì)取樣位置處的氣旋角進(jìn)行測(cè)量。將皮托管的兩個(gè)端口連接到數(shù)顯壓力計(jì)的兩個(gè)輸入口。最初皮托管的兩個(gè)管道出口與煙囪軸線垂直，之后旋轉(zhuǎn)皮托管，使得壓力計(jì)的顯示為0，通過水平量角器記錄皮托管旋轉(zhuǎn)的角度。每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量三次，取平均值作為該測(cè)點(diǎn)的氣旋角。
[0035]對(duì)所有測(cè)點(diǎn)的氣旋角測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平均，得到的平均氣旋角不超過20°方可認(rèn)為滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0036]步驟5，示蹤氣體均勻性試驗(yàn)
[0037]在指定位置注入SF6示蹤氣體，在注入截面上選定5個(gè)注入點(diǎn)分別進(jìn)行注入，并對(duì)每個(gè)注入點(diǎn)測(cè)量取樣位置的示蹤氣體濃度分布。5個(gè)注入點(diǎn)包括截面的中心點(diǎn)和兩條垂直直徑上距離圓周20%直徑的4個(gè)點(diǎn)。注入點(diǎn)及其編號(hào)如圖2所示。
[0038]對(duì)于每一個(gè)注入點(diǎn)，測(cè)量全部測(cè)量點(diǎn)的示蹤氣體濃度，所述的全部測(cè)量點(diǎn)與步驟2中的測(cè)量點(diǎn)相同。采用SF6分析儀對(duì)各點(diǎn)的濃度進(jìn)行測(cè)量。每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的濃度測(cè)量三次，其平均值為該點(diǎn)的示蹤氣體濃度。
[0039]采用中心2/3面積的測(cè)量結(jié)果計(jì)算濃度C0V，該值不超過20%則滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。采用全部的測(cè)量結(jié)果計(jì)算平均濃度，并挑選出最大濃度。平均濃度與最大濃度差值不超過30%則滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。[0040]步驟6，示蹤氣溶膠均勻性試驗(yàn)
[0041]指定位置用氣溶膠發(fā)生器注入示蹤氣溶膠。注入點(diǎn)位于注入截面的中心。
[0042]在截面中心2/3面積對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)(測(cè)量點(diǎn)的分布與前面的步驟相同)測(cè)量10 μ m直徑的氣溶膠的粒子計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)時(shí)間為I分鐘。采用光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器對(duì)每個(gè)點(diǎn)的粒子數(shù)進(jìn)行測(cè)量。每個(gè)點(diǎn)重復(fù)測(cè)量三次，取平均值作為該點(diǎn)的氣溶膠濃度。另外，每次完成一個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量之后，要對(duì)取樣截面的中心點(diǎn)的氣溶膠濃度進(jìn)行測(cè)量，用于修正氣溶膠發(fā)生器的輸出隨時(shí)間的變化。
[0043]經(jīng)過時(shí)間變化修正后的中心2/3面積的測(cè)點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果，計(jì)算其C0V，該數(shù)值不超過20%則可認(rèn)為滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0044]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種煙?氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法，包括如下步驟: (1)記錄試驗(yàn)的相關(guān)配置參數(shù)，包括以下信息:煙?設(shè)定流量、取樣點(diǎn)位置、注入點(diǎn)位置、示蹤劑注入流量； (2)在取樣位置處測(cè)量煙?的平均流量，確保測(cè)量結(jié)果與風(fēng)機(jī)的目標(biāo)流量的差值在土 5%以內(nèi)； (3)采用煙囪截面中心2/3面積內(nèi)的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行取樣位置的速度均勻性測(cè)量； (4)對(duì)取樣位置處的氣旋角進(jìn)行測(cè)量； (5)在注入點(diǎn)位置注入SF6示蹤氣體，在注入截面上選定多個(gè)注入點(diǎn)分別進(jìn)行注入，并對(duì)每個(gè)注入點(diǎn)測(cè)量取樣位置的示蹤氣體濃度分布； (6)在指定位置用氣溶膠發(fā)生器注入示蹤氣溶膠，進(jìn)行試蹤氣溶膠均勻性測(cè)量。
2.如權(quán)利要求1所述的煙囪氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法，其特征在于:步驟(2)中，采用熱線式風(fēng)速儀測(cè)量取樣截面上測(cè)量點(diǎn)的速度值，并結(jié)合面積參數(shù)計(jì)算取樣截面處的流量；如果測(cè)量結(jié)果與風(fēng)機(jī)目標(biāo)流量差別超過±5%，則調(diào)整風(fēng)機(jī)頻率，并重新測(cè)量流量，直到測(cè)量結(jié)果與風(fēng)機(jī)目標(biāo)流量的差別在±5%以內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的煙囪氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法，其特征在于:步驟(3)中，采用熱線式風(fēng)速儀或皮托管對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)分別進(jìn)行多次測(cè)量，取平均值作為該點(diǎn)的速度測(cè)量值；對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算該截面中心2/3面積的變異系數(shù)，該變異系數(shù)數(shù)值不超過20%則認(rèn)為速度均勻性滿足要求。
4.如權(quán)利要求1所述的煙?氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法，其特征在于:步驟(4)中，采用S型皮托管和數(shù)顯壓力計(jì)對(duì)取樣位置處的氣旋角進(jìn)行測(cè)量，將皮托管的兩個(gè)端口連接到數(shù)顯壓力計(jì)的兩個(gè)輸入口，最初皮托管的兩個(gè)管道出口與煙?軸線垂直，之后旋轉(zhuǎn)皮托管，使得壓力計(jì)的顯示為O，通過水平量角器記錄皮托管旋轉(zhuǎn)的角度，每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量多次，取平均值作為該測(cè)點(diǎn)的氣旋角；對(duì)所有測(cè)點(diǎn)的氣旋角測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平均，得到的平均氣旋角不超過20°則認(rèn)為氣旋角滿足要求。
5.如權(quán)利要求1所述的煙囪氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法，其特征在于:步驟(5)中，在注入截面上選定5個(gè)注入點(diǎn)分別進(jìn)行注入，5個(gè)注入點(diǎn)包括截面的中心點(diǎn)和兩條垂直直徑上距離圓周20%直徑的4個(gè)點(diǎn)；對(duì)于每一個(gè)注入點(diǎn)，測(cè)量全部測(cè)量點(diǎn)的示蹤氣體濃度，采用SF6分析儀對(duì)各點(diǎn)的濃度進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的濃度測(cè)量多次，其平均值為該點(diǎn)的示蹤氣體濃度；采用截面中心2/3面積的測(cè)量結(jié)果計(jì)算濃度變異系數(shù)，該值不超過20%則滿足測(cè)量要求；采用全部的測(cè)量結(jié)果計(jì)算平均濃度，并挑選出最大濃度，平均濃度與最大濃度差值不超過30%則滿足測(cè)量要求。
6.如權(quán)利要求1所述的煙囪氣態(tài)流出物取樣代表性驗(yàn)證方法，其特征在于:步驟(6)中，示蹤氣溶膠的注入點(diǎn)位于注入截面的中心，在截面中心2/3面積對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)測(cè)量10 μ m直徑的氣溶膠的粒子計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)時(shí)間為I分鐘，采用光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器對(duì)每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的粒子數(shù)進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)重復(fù)測(cè)量多次，取平均值作為該點(diǎn)的氣溶膠濃度；每次完成一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量之后，對(duì)取樣截面的中心點(diǎn)的氣溶膠濃度進(jìn)行測(cè)量，用于修正氣溶膠發(fā)生器的輸出隨時(shí)間的變化；經(jīng)過時(shí)間變化修正后的截面中心2/3面積的測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果，計(jì)算其變異系數(shù)，該變異系數(shù)數(shù)值不超過20%則認(rèn)為試蹤氣溶膠均勻性滿足要求。
【文檔編號(hào)】G01N11/00GK103471964SQ201310395181
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】丁世海, 王勇, 王彥君, 尹振羽, 許光, 王平 申請(qǐng)人:中國核電工程有限公司