CN108877972A - 一种压水堆一回路边界泄漏监测方法、***及监测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压水堆一回路边界泄漏监测方法、***及监测仪，所述方法包括以下步骤：在取样点处，通过取样管道获取取样气体；计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例；根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间；将所述扩散时间与预设时间阈值进行比对，以获取压水堆一回路边界泄漏的泄漏点位置信息，有利于提高抢修人员抢修速度，减少抢修人员在抢修过程中受到的辐射剂量。

Description

一种压水堆一回路边界泄漏监测方法、***及监测仪

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、***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。不仅会降低容量因子及影响核反应堆的正常运行，而且会对环境造成核污染。基于这些原因，各个国家都非常重视对核电站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)或¹⁸F(氟18)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或¹⁸F放射性测量，对于安全壳内空气中¹³N放射性测量：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；对于安全壳内空气中¹⁸F放射性测量：¹⁸F是核电站一回路水中的另一种活化产物，反应堆一回路水中¹⁸F是由下属两个核反应产生的：¹⁹F(n,2n)¹⁸F，¹⁸O(p,n)¹⁸F。¹⁸F是一种具有β⁺衰变的放射性气体，半衰期为110min，它在空气中很容易与空气中微尘结合形成气溶胶，只有很少一部分¹⁸F以气体形式存在也具有β⁺放射性核素。由于¹⁸F是含在反应堆一回路水中的另一种放射性核素，在安全壳中大部分以气溶胶微尘形式存在，而且¹⁸F在一回路水中的放射性活度可精确计算，通过测量安全壳中¹⁸F的微尘比放射性活度可以得到精确度比较高的一回路压力边界的泄漏率。

在实现本发明的过程中，发明人发现：由于气溶胶、¹³¹I测量及惰性气体均为核燃料元件包壳泄漏的核裂变产物，它们的源项依赖于核燃料包壳的破损程度及核燃料的核反应程度，作为燃料包壳的锆合金裂变产物长时间在高温高压放射性水中暴露，会发生一定程度的腐蚀破损、应力破坏等，从而出现砂眼(即小孔洞)或细裂纹性质的缺陷，核燃料包壳的破损无法定量估量，因此通过气溶胶、¹³¹I测量及惰性气体的测量方式只能够监测到是否有裂变产物泄漏，但无法定量计算裂变产物的泄漏量大小，因而仅仅能定性测量；安全壳内空气中¹³N或¹⁸F放射性测量，由于放射性源项是中子活化产物，具有源项可以准确计算，相对于气溶胶、¹³¹I测量及惰性气体三种裂变产物(即PIG)测量，不仅可以知道是否有泄漏情况发生，同时可以根据源项准确计算出泄漏量大小，即可以用于定量测量，但利用¹³N或¹⁸F放射性测量，尽管可在误差范围±20％内，能够给出定量的泄漏率信息，但由于一回路压力边界范围宽，现有的检测技术只能获取到核电站疑惑路压力边界发生泄漏，且泄漏的量是多少，但无法再获取其他更多的信息，信息的不明确不利于抢修工作的进行，严重的可能危及人员安全，对环境造成核污染。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种压水堆一回路边界泄漏监测方法、***及监测仪，有利于提高抢修人员抢修速度，减少抢修人员在抢修过程中受到的辐射剂量。

第一方面，本发明实施例提供了一种压水堆一回路边界泄漏监测方法，包括以下步骤：

在取样点处，通过取样管道获取取样气体；

计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例；

根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间；

将所述扩散时间与预设时间阈值进行比对，以获取压水堆一回路边界泄漏的泄漏点位置信息。

在第一方面的第一种实现方式中，所述在取样点处，通过取样管道获取取样气体，具体为：

在取样点，通过取样管道将采样气体抽送到安全壳外。

根据第一方面的第一种实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，还包括：

将所述采样气体通过¹³N检测装置进行检测，以使所述¹³N检测装置过滤所述取样气体中的0.511Mev的γ射线，以测量并输出所述0.511Mev的γ射线计数率；

将所述采样气体通过¹⁸F检测装置进行检测，以使所述¹⁸F检测装置过滤所述取样气体中的气溶胶，以测量并输出所述气溶胶计数率。

根据第一方面的第二种实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，所述计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例，具体为：

根据输出的所述0.511Mev的γ射线计数率，计算所述取样气体中¹³N的β放射性活度；

根据输出的所述气溶胶计数率，计算所述取样气体中¹⁸F的β放射性活度；其中，设β放射性活度为A，¹³N的β放射性活度及¹⁸F的β放射性活度的计算过程为：A＝(n-n_b)/ε，式中，ε为探测效率，n_b为本底计数率，n为测量样品时的计数率，当计算¹³N的β放射性活度时，n为所述0.511Mev的γ射线计数率，当计算¹⁸F的β放射性活度时，n为所述气溶胶计数率；

根据所述¹³N的β放射性活度及所述¹⁸F的β放射性活度，计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例；其中，设¹³N的β放射性活度为A_tN，¹⁸F的β放射性活度为A_tN，设所述取样浓度比例为C₂，则

根据第一方面的第三种实现方式，在第一方面的第四种实现方式中，所述根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间，具体为：

获取¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例；其中，设¹³N的初始β放射性活度为A_0N，¹⁸F的初始β放射性活度为A_0F，设所述初始浓度比例为C₁，则

根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间；其中，核衰减规则A(t)＝A₀*e^-λt，衰变常数T_1/2为半衰期，¹³N的半衰期为9.97min，¹⁸F的半衰期为110min，设在t时刻，¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例为：则式中，λ_N为¹³N的衰变常数，λ_F为¹⁸F的衰变常数。

根据第一方面的以上任一种实现方式，在第一方面的第五种实现方式中，所述预设时间阈值的获取包括以下步骤：

用ANSYS(大型通用有限元分析软件)中的协同仿真环境(workbench)建立安全壳三维模型；

在fluent软件中，在所述安全壳三维模型的基础上选取湍流扩散模型为k-ε模型，并设定边界条件，以生成压水堆一回路边界泄漏模拟模型；其中，所述边界条件包括泄漏面的边界条件、通风面的边界条件；

在所述压水堆一回路边界泄漏模拟模型上，模拟计算核泄漏气体中¹³N及¹⁸F从各个泄漏点扩散到采样点所需的时间，以获取各个泄漏点到采样点的对应的各个预设时间阈值。

第二方面，本发明实施例提供了一种压水堆一回路边界泄漏监测***，包括取样单元及测量处理单元；

所述取样单元，与所述测量处理单元连接，用于在取样点处，通过取样管道获取取样气体；

所述测量处理单元，用于计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例；

所述测量处理单元，还用于根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间；

所述测量处理单元，还用于将所述扩散时间与预设时间阈值进行比对，以获取压水堆一回路边界泄漏的泄漏点位置信息。

在第二方面的第一种实现方式中，还包括探测单元；

所述探测单元，分别连接所述取样单元及所述测量处理单元，用于将所述采样气体通过¹³N检测装置进行检测，以使所述¹³N检测装置过滤所述取样气体中的0.511Mev的γ射线，以测量并输出所述0.511Mev的γ射线计数率；

以及将所述采样气体通过¹⁸F检测装置进行检测，以使所述¹⁸F检测装置过滤所述取样气体中的气溶胶，以测量并输出所述气溶胶计数率。

根据第二方面的第一种实现方式，在第二方面的第二种实现方式中，还包括显示单元及电气控制单元；

所述显示单元，与所述测量处理单元连接，用于根据所述测量处理单元获取的压水堆一回路边界泄漏的泄漏点位置信息相应显示泄漏点；

所述电气控制单元，分别与所述测量处理单元及所述显示单元，用于为所述测量处理单元及所述显示单元提供电压输出。

第三方面，本发明实施例提供了一种监测仪，包括第二方面中任意一项所述的压水堆一回路边界泄漏监测***。

本发明实施例提供了一种压水堆一回路边界泄漏监测方法、***及监测仪，其一个实施例具有如下有益效果：

首先在取样点处，通过取样管道获取取样气体，然后计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例，再根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间，最后将所述扩散时间与预设时间阈值进行比对，以获取压水堆一回路边界泄漏的泄漏点位置信息，通过¹³N和¹⁸F的联合测量，获取核电站压水堆一回路边界泄漏的泄漏点信息，解决现有核电站一回路压力边界泄漏监测仪器不能给出泄漏点信息的问题，为抢修人员提供泄漏点位置信息，为抢修人员提供便利，有利于提高抢修效率，减少抢修人员在抢修过程中受到的辐射剂量，同时缩短的抢修时间也减少了核泄漏，有利于保障环境安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的压水堆一回路边界泄漏监测方法的流程示意图。

图2是本发明第一实施例提供的泄漏点设置及取样的示意图。

图3是本发明第二实施例提供的压水堆一回路边界泄漏监测***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种压水堆一回路边界泄漏监测方法，所述压水堆一回路边界泄漏监测方法集成于压水堆一回路边界泄漏监测***中，并包括以下步骤：

S11，在取样点处，通过取样管道获取取样气体。

在本发明实施例中，取样单元在取样点首先通过取样管道将采样气体抽送到安全壳外，在取样点获取到采样气体后，将所述采样气体传输给探测单元，在所述探测单元中，将所述采样气体通过¹³N检测装置进行检测，以使所述¹³N检测装置过滤所述取样气体中的0.511Mev的γ射线，以测量并输出所述0.511Mev的γ射线计数率；再将所述采样气体通过¹⁸F检测装置进行检测，以使所述¹⁸F检测装置过滤所述取样气体中的气溶胶，以测量并输出所述气溶胶计数率，所述探测单元将所述0.511Mev的γ射线计数率及所述气溶胶计数率输出到测量处理单元中，以便后续进行操作。

S12，计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例。

在本发明实施例中，在所述测量处理单元中，首先根据输出的所述0.511Mev的γ射线计数率，计算所述取样气体中13N的β放射性活度，同时根据输出的所述气溶胶计数率，计算所述取样气体中18F的β放射性活度，在进行核素活度测量时，关键技术是对被测样品的效率刻度，目前常规的效率刻度方法是有源效率曲线法，即采用已知活度的核素标准源对探测器进行效率刻度，获得探测器对此样品的全能峰效率(EI)曲线，通过测量与标准源形状、材质组分和密度相符的样品进而得到样品中核素的放射性活度，设β放射性活度为A，13N的β放射性活度及18F的β放射性活度的计算过程为：A＝(n-n_b)/ε，式中，ε为探测效率，n_b为本底计数率，n为测量样品时的计数率，当计算13N的β放射性活度时，n为所述0.511Mev的γ射线计数率，当计算18F的β放射性活度时，n为所述气溶胶计数率，再根据所述13N的β放射性活度及所述18F的β放射性活度，计算所述取样气体中13N和18F的取样浓度比例，设13N的β放射性活度为A_tN，18F的β放射性活度为A_tN，设所述取样浓度比例为C₂，则13N及18F都是核电站一回路水中的活化产物，都具有β+衰变特性，两者半衰期不同，分别为9.97min、110min，均可以作为核电站一回路压力边界泄漏监测的示踪剂，由于半衰期的差异，因而到达取样点后，13N和18F浓度比例相比泄漏点浓度比例会改变。

S13，根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间。

在本发明实施例中，在所述测量处理单元中，获取¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例，¹³N及¹⁸F具有源项可以准确计算，因此¹³N和¹⁸F两种形式存在的初始浓度比例在泄漏点是固定的，设¹³N的初始β放射性活度为A_0N，¹⁸F的初始β放射性活度为A_0F，设所述初始浓度比例为C₁，则将安全壳一回路压力边界分为几个易泄漏区域，不同区域到达取样点时间有差异，将会有不同的浓度比例，然后根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间，核衰减规则A(t)＝A₀*e^-λt，衰变常数T_1/2为半衰期，¹³N的半衰期为9.97min，¹⁸F的半衰期为110min，设在t时刻，¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例为：则式中，λ_N为¹³N的衰变常数，λ_F为¹⁸F的衰变常数。

S14，将所述扩散时间与预设时间阈值进行比对，以获取压水堆一回路边界泄漏的泄漏点位置信息。

在本发明实施例中，所述预设时间阈值的获取包括以下步骤：首先用ANSYS(大型通用有限元分析软件)中的协同仿真环境(workbench)建立安全壳三维模型，ANSYS公司长期以来为用户提供成熟的CAE产品，现在决定把自己的CAE产品拆散形成组件，公司不只提供整合的、成熟的软件，而且提供软件的组件(API)，用户可以根据本企业产品研发流程将这些拆散的技术重新组合，形成既能够充分满足自身的分析需求，又充分融入产品研发流程的仿真体系，Workbench则是专门为重新组合这些组件而设计的专用平台，它提供了一个加载和管理API的基本框架，在此框架中，各组件(API)通过Jscript、VBscript和HTML脚本语言组织，并编制适合自己的使用界面(GUI)，另外，第三方CAE技术和用户具有自主知识产权的技术也可以像ANSYS的技术一样编制成API溶入这个程序中。然后在fluent软件中，在所述安全壳三维模型的基础上选取湍流扩散模型为k-ε模型，并设定边界条件，以生成压水堆一回路边界泄漏模拟模型；其中，所述边界条件包括泄漏面的边界条件、通风面的边界条件，标准k-ε模型适用范围广、具有经济、合理的精度，该模型假设流动为完全湍流，分子粘性的影响可以忽略，此标准κ-ε模型只适合完全湍流的流动过程模拟，最后在所述压水堆一回路边界泄漏模拟模型上，模拟计算核泄漏气体中¹³N及¹⁸F从各个泄漏点扩散到采样点所需的时间，以获取各个泄漏点到采样点的对应的各个预设时间阈值。

在本发明实施例中，需要说明的是，国内常见核电站安全壳内空气容量大概为70000m³，核电站安全壳循环冷风机组流量为80000m³/h，即使冷风机组采用额定功率运转，下方易泄漏点气体也需要至少一小时传送到最上方，在压水堆一回路边界泄漏模拟过程以将易泄漏点分成3至5个区域为例进行说明，需要说明的是，本发明对于易泄漏点所划分的区域数量不做任何限制，将取样点放置在最易泄漏点，其他泄漏点气体扩散到取样点时间不同，根据预估最长可能需要一个小时，最短也需要十几分钟，根据模拟实现的结果，压水堆一回路边界泄漏从泄漏点到取样点需要20分钟至60分钟左右的时间。

在本发明实施例中，在所述测量处理单元中，将计算得出的所述扩散时间与预设时间阈值进行比对，所述预设时间阈值表征各个泄漏点到所述采样点的时间，通过所述扩散时间与预设时间阈值的比对，可以获取所述扩散时间在哪个预设时间阈值范围内，从而可以获取压水堆一回路边界泄漏的泄漏点位置信息。

在本发明实施例中，请参阅图2，在模拟及实现过程中设置5个泄漏点区域，利用本申请的压水堆一回路边界泄漏监测方法来解决监测仪无法给出泄漏点信息的问题。因为¹³N，¹⁸F都是核电站一回路水中的活化产物，都具有β⁺衰变特性，两者半衰期不同，分别为9.97min、110min，均可以作为核电站一回路压力边界泄漏监测的示踪剂，同时¹³N，¹⁸F具有源项可以准确计算，即¹³N和¹⁸F两种形式存在的初始浓度比例在泄漏点是固定的，由于从泄漏点到取样点需要20min至60min左右的时间，由于半衰期的差异，因而到达取样点后，¹³N和¹⁸F浓度比例相比泄漏点浓度比例会改变，将安全壳一回路压力边界分为5个易泄漏点区域，不同泄漏点到达取样点时间有差异，将会有不同的浓度比例，根据不同的浓度比例计算出相应的扩散时间，如图2所述，1-5号为几个容易泄漏的地方，将取样点放置在最容易泄漏的区域1号位置，2-5号各泄漏点区域气体因距离等因素到达1号位置时间不同，当压水堆一回路边界发生泄漏时，通过本申请的压水堆一回路边界泄漏监测方法计算各个泄漏点的气体到达泄漏点1号的扩散时间；在所述压水堆一回路边界泄漏模拟模型上，模拟计算气体从2-5号各个泄漏点扩散到取样点1号所对应的各个预设时间阈值；将所述扩散时间与所述预设时间阈值进行比对，即可获取泄漏点位置信息，在本发明实施例中，通过理论模拟和实验验证相结合，即利用中国原子能科学研究院游泳池式轻水堆作为研究对象，理论模拟指定时刻空间内¹³N/¹⁸F浓度分布云图及指定地点¹³N/¹⁸F浓度随时间变化关系，与实验测量值进行比对，再优化理论模拟，从而得到可以用于核电站安全壳内辐射源项分布的理论模拟模型，即所述压水堆一回路边界泄漏模拟模型。¹³N和¹⁸F在取样点的浓度比例，在实际测量过程中，只要先利用已知活度源进行效率刻度，便可以采用相对方法来测量未知浓度；在理论模拟过程中，可以采用计算流体力学(CFD)方法来模拟，运用计算流体力学软件FLUENT来模拟气体泄漏扩散规律，最后得出安全壳内浓度分布结果。

综上所述，本发明第一实施例提供了一种压水堆一回路边界泄漏监测方法，首先在取样点处，通过取样管道获取取样气体，然后计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例，再根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间，最后将所述扩散时间与预设时间阈值进行比对，以获取压水堆一回路边界泄漏的泄漏点位置信息，通过¹³N和¹⁸F的联合测量，获取核电站压水堆一回路边界泄漏的泄漏点信息，解决现有核电站一回路压力边界泄漏监测仪器不能给出泄漏点信息的问题，为抢修人员提供泄漏点位置信息，为抢修人员提供便利，有利于提高抢修效率，减少抢修人员在抢修过程中受到的辐射剂量，同时缩短的抢修时间也减少了核泄漏，有利于保障环境安全。

请参阅图2，本发明第二实施例提供了一种压水堆一回路边界泄漏监测***，包括取样单元11及测量处理单元12。

所述取样单元11，与所述测量处理单元12连接，用于在取样点处，通过取样管道获取取样气体。

所述测量处理单元12，用于计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例。

所述测量处理单元12，还用于根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间。

所述测量处理单元12，还用于将所述扩散时间与预设时间阈值进行比对，以获取压水堆一回路边界泄漏的泄漏点位置信息。

在第二实施例的第一种实现方式中，还包括探测单元13；

所述探测单元13，分别连接所述取样单元11及所述测量处理单元12，用于将所述采样气体通过¹³N检测装置进行检测，以使所述¹³N检测装置过滤所述取样气体中的0.511Mev的γ射线，以测量并输出所述0.511Mev的γ射线计数率；以及将所述采样气体通过¹⁸F检测装置进行检测，以使所述¹⁸F检测装置过滤所述取样气体中的气溶胶，以测量并输出所述气溶胶计数率。

根据第二实施例的第一种实现方式，在第二实施例的第二种实现方式中，还包括显示单元14及电气控制单元15。

所述显示单元14，与所述测量处理单元12连接，用于根据所述测量处理单元获取的压水堆一回路边界泄漏的泄漏点位置信息相应显示泄漏点。

所述电气控制单元15，分别与所述测量处理单元12及所述显示单元14，用于为所述测量处理单元及所述显示单元提供电压输出。

根据第二实施例的第二种实现方式，在第二实施例的第三种实现方式中，所述取样单元11，具体用于在取样点，通过取样管道将采样气体抽送到安全壳外。

所述测量处理单元12，具体用于接收所述探测单元13输出的所述0.511Mev的γ射线计数率及所述气溶胶计数率，根据输出的所述0.511Mev的γ射线计数率，计算所述取样气体中¹³N的β放射性活度；根据输出的所述气溶胶计数率，计算所述取样气体中¹⁸F的β放射性活度；其中，设β放射性活度为A，¹³N的β放射性活度及¹⁸F的β放射性活度的计算过程为：A＝(n-n_b)/ε，式中，ε为探测效率，n_b为本底计数率，n为测量样品时的计数率，当计算¹³N的β放射性活度时，n为所述0.511Mev的γ射线计数率，当计算¹⁸F的β放射性活度时，n为所述气溶胶计数率；根据所述¹³N的β放射性活度及所述¹⁸F的β放射性活度，计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例；其中，设¹³N的β放射性活度为A_tN，¹⁸F的β放射性活度为A_tN，设所述取样浓度比例为C₂，则

所述测量处理单元12，具体还用于获取¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例；其中，设¹³N的初始β放射性活度为A_0N，¹⁸F的初始β放射性活度为A_0F，设所述初始浓度比例为C₁，则根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间；其中，核衰减规则A(t)＝A₀*e^-λt，衰变常数为半衰期，¹³N的半衰期为9.97min，¹⁸F的半衰期为110min，设在t时刻，¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例为：则式中，λ_N为¹³N的衰变常数，λ_F为¹⁸F的衰变常数。

本发明第三实施例提供了一种监测仪，包括第二实施例中任意一项所述的压水堆一回路边界泄漏监测***。

在本发明实施例中，所述监测仪包括第二实施例中任意一项所述的压水堆一回路边界泄漏监测***，所述压水堆一回路边界泄漏监测方法为能够给出泄漏点信息功能的一回路压力边界泄漏监测仪器的研制提供方法流程，指出了泄漏监测仪器的未来发展方向，所述监测仪对核电站内提高抢修人员抢修速度，减少抢修人员在抢修过程中受到的辐射剂量大有益处。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种压水堆一回路边界泄漏监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在取样点处，通过取样管道获取取样气体；

计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例；

根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间；

将所述扩散时间与预设时间阈值进行比对，以获取压水堆一回路边界泄漏的泄漏点位置信息。

2.根据权利要求1所述的压水堆一回路边界泄漏监测方法，其特征在于，所述在取样点处，通过取样管道获取取样气体，具体为：

在取样点，通过取样管道将采样气体抽送到安全壳外。

3.根据权利要求2所述的压水堆一回路边界泄漏监测方法，其特征在于，还包括：

将所述采样气体通过¹³N检测装置进行检测，以使所述¹³N检测装置过滤所述取样气体中的0.511Mev的γ射线，以测量并输出所述0.511Mev的γ射线计数率；

将所述采样气体通过¹⁸F检测装置进行检测，以使所述¹⁸F检测装置过滤所述取样气体中的气溶胶，以测量并输出所述气溶胶计数率。

4.根据权利要求3所述的压水堆一回路边界泄漏监测方法，其特征在于，所述计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例，具体为：

根据输出的所述0.511Mev的γ射线计数率，计算所述取样气体中¹³N的β放射性活度；

根据输出的所述气溶胶计数率，计算所述取样气体中¹⁸F的β放射性活度；其中，设β放射性活度为A，¹³N的β放射性活度及¹⁸F的β放射性活度的计算过程为：A＝(n-n_b)/ε，式中，ε为探测效率，n_b为本底计数率，n为测量样品时的计数率，当计算¹³N的β放射性活度时，n为所述0.511Mev的γ射线计数率，当计算¹⁸F的β放射性活度时，n为所述气溶胶计数率；

根据所述¹³N的β放射性活度及所述¹⁸F的β放射性活度，计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例；其中，设¹³N的β放射性活度为A_tN，¹⁸F的β放射性活度为A_tN，设所述取样浓度比例为C₂，则

5.根据权利要求4所述的压水堆一回路边界泄漏监测方法，其特征在于，所述根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间，具体为：

获取¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例；其中，设¹³N的初始β放射性活度为A_0N，¹⁸F的初始β放射性活度为A_0F，设所述初始浓度比例为C₁，则

根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间；其中，核衰减规则A(t)＝A₀*e^-λt，衰变常数为半衰期，¹³N的半衰期为9.97min，¹⁸F的半衰期为110min，设在t时刻，¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例为：则式中，λ_N为¹³N的衰变常数，λ_F为¹⁸F的衰变常数。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的压水堆一回路边界泄漏监测方法，其特征在于，所述预设时间阈值的获取包括以下步骤：

用ANSYS(大型通用有限元分析软件)中的协同仿真环境(workbench)建立安全壳三维模型；

在fluent软件中，在所述安全壳三维模型的基础上选取湍流扩散模型为k-ε模型，并设定边界条件，以生成压水堆一回路边界泄漏模拟模型；其中，所述边界条件包括泄漏面的边界条件、通风面的边界条件；

在所述压水堆一回路边界泄漏模拟模型上，模拟计算核泄漏气体中¹³N及¹⁸F从各个泄漏点扩散到采样点所需的时间，以获取各个泄漏点到采样点的对应的各个预设时间阈值。

7.一种压水堆一回路边界泄漏监测***，其特征在于，包括取样单元及测量处理单元；

所述取样单元，与所述测量处理单元连接，用于在取样点处，通过取样管道获取取样气体；

所述测量处理单元，用于计算所述取样气体中¹³N和¹⁸F的取样浓度比例；

所述测量处理单元，还用于根据¹³N和¹⁸F在泄漏点的初始浓度比例及¹³N和¹⁸F在取样点的取样浓度比例，计算¹³N和¹⁸F从泄漏点到取样点的扩散时间；

所述测量处理单元，还用于将所述扩散时间与预设时间阈值进行比对，以获取压水堆一回路边界泄漏的泄漏点位置信息。

8.根据权利要求7所述的压水堆一回路边界泄漏监测***，其特征在于，还包括探测单元；

所述探测单元，分别连接所述取样单元及所述测量处理单元，用于将所述采样气体通过¹³N检测装置进行检测，以使所述¹³N检测装置过滤所述取样气体中的0.511Mev的γ射线，以测量并输出所述0.511Mev的γ射线计数率；

以及将所述采样气体通过¹⁸F检测装置进行检测，以使所述¹⁸F检测装置过滤所述取样气体中的气溶胶，以测量并输出所述气溶胶计数率。

9.根据权利要求8所述的压水堆一回路边界泄漏监测***，其特征在于，还包括显示单元及电气控制单元；

所述显示单元，与所述测量处理单元连接，用于根据所述测量处理单元获取的压水堆一回路边界泄漏的泄漏点位置信息相应显示泄漏点；

所述电气控制单元，分别与所述测量处理单元及所述显示单元，用于为所述测量处理单元及所述显示单元提供电压输出。

10.一种监测仪，其特征在于，包括如权利要求7至9任意一项所述的压水堆一回路边界泄漏监测***。