核燃料循环设施应急工况下过滤器效率实验平台及方法

摘要

本发明提供一种核燃料循环设施应急工况下高效过滤器效率实验平台及方法，该实验平台包括风道组件、烟气产生组件、过滤组件、测量组件、称重组件以及稀释组件。风道组件与烟气产生组件相连，用于使得烟气产生组件产生的烟气进入到风道组件中。过滤组件安装在风道组件上，过滤组件包括高效过滤器。测量组件布置在风道组件上，称重组件用于对高效过滤器进行称重。稀释组件布置在风道组件上，将气溶胶稀释后进行粒子颗粒测量；本发明中的核燃料循环设施应急工况下高效过滤器效率实验平台其能够开展事故工况下高效过滤器效率相关参数(如运行时长、沉积量等)实验研究，为事故释放源项估算提供基本参数支持。

说明书

技术领域

本发明涉及核燃料循环设施技术领域，具体涉及一种核燃料循环设施应急工况下高效过滤器效率实验平台及方法。

背景技术

核燃料循环设施的生产过程中，通常会用到或产生具有放射性的物质，包括UF

欧美等发达国家的诸多研究机构从上世纪70年代开始，就致力于HEPA的事故模拟研究工作，其中以美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和新墨西哥州立大学为杰出代表，研究了HEPA处于龙卷风、爆炸、火灾等模拟事故下的运行状态，得出相关的技术参数后，还开发了相应的计算机程序。法国核安全与辐射防护研究院(IRSN)具有先进的设施以进行核事故HEPA性能研究、放射性气溶胶吸附行为研究等。

几十年来，我国围绕核工业急需解决的气载流出物净化技术进行了持续的研究工作，取得了一系列成果；但核事故应急工况下HEPA效率实验研究工作尚未开展。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种核燃料循环设施应急工况下高效过滤器效率实验平台及方法，该实验系统能够有效地对高效过滤器过滤性能和效率进行研究。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种核燃料循环设施应急工况下过滤器效率实验系统，所述实验系统包括：

风道组件；

烟气产生组件，所述风道组件与所述烟气产生组件相连，用于使得所述烟气产生组件产生的烟气进入到所述风道组件中；

过滤组件，所述过滤组件安装在所述风道组件上，所述过滤组件包括高效过滤器；

测量组件，所述测量组件布置在所述风道组件上；

称重组件，所述称重组件用于对所述高效过滤器进行称重；以及

稀释组件，所述稀释组件布置在所述风道组件上，将气溶胶稀释后进行粒子颗粒测量。

在一些实施例中，所述风道组件包括风机、主路通道以及一对支路通道，所述风机安装在所述主路通道一端，一对所述支路通道并联连接在所述主路通道的另一端。

在一些实施例中，所述烟气产生组件包括燃烧室和空气加热器，所述燃烧室和空气加热器安装在所述主路通道上。

在一些实施例中，所述烟气产生组件还包括加湿器，所述加湿器安装在所述主路通道上。

在一些实施例中，所述过滤组件还包括预过滤器，所述预过滤器安装在位于所述空气加热器和燃烧室之间的主路通道上。

在一些实施例中，每一所述支路通道上安装有所述测量组件，所述测量组件包括差压计、粒子计数器和流量计，所述差压计布置在所述高效过滤器两端，所述粒子计数器为一对，一对所述粒子计数器分别布置在位于所述高效过滤器上游和下游的支路通道上，所述流量计布置在位于所述高效过滤器下游的支路通道上。

在一些实施例中，所述稀释组件包括气溶胶稀释器，将气溶胶稀释后送入粒子计数器。

在一些实施例中，所述烟气产生组件还包括气体搅拌器，所述气体搅拌器安装在位于所述高效过滤器上游的主路通道上。

同时，本发明还提供一种根据如上述所述的核燃料循环设施应急工况下过滤器效率实验系统的实验方法，所述实验方法包括：

S1、对高效过滤器进行外观缺陷检查，同时对高效过滤器进行称重；

S2、启动风机，燃烧产物释放到风道中；

S3、测量高效过滤器两端的压差以及粒子浓度；

S4、当系统流量为其初始流量一半时，停止风机运行，并对高效过滤器进行称重。

在一些实施例中，在上述步骤S2中，还通过温湿器控制风道内气流在可控温度和湿度范围内。

本发明的有益效果为：本发明中的核燃料循环设施应急工况下高效过滤器效率实验平台其能够开展事故工况下高效过滤器效率相关参数(如运行时长、沉积量等)实验研究，为事故释放源项估算提供基本参数支持。

附图说明

图1为本发明实施例中核燃料循环设施应急工况下过滤器效率实验系统结构原理示意图。

图2为本发明实施例中实验方法流程图。

图中：

1-风机，2-空气加热器，3-加湿器，4-预过滤器，5-燃烧室，6-主路通道，7-气体搅拌器，8-支路通道，9-气溶胶稀释器，10-粒子计数器，11-高效过滤器，12-差压计，13-流量计。

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

参见附图1所示，本实施例提供一种核燃料循环设施应急工况下过滤器效率实验系统，其包括风道组件、烟气产生组件、过滤组件、测量组件、称重组件以及稀释组件。风道组件与烟气产生组件相连，用于使得烟气产生组件产生的烟气进入到风道组件中。过滤组件安装在风道组件上，过滤组件包括高效过滤器11。测量组件布置在风道组件上，称重组件用于对高效过滤器11进行称重。稀释组件布置在风道组件上，将气溶胶稀释后进行粒子颗粒测量，即送入粒子计数器中进行测量。

在一些实施例中，风道组件包括风机1、主路通道6以及一对支路通道8，风机1安装在主路通道6一端，一对支路通道8并联连接在主路通道6的另一端。一对主路通道6的设置，其目的在于提高实验效率，当某一支路通道8上的高效过滤器11(HEPA)需要去下称重时，可以先切换到另一支路通道8继续重复实验操作，然后再取下称重。实验时，通过调节风机1变频器和风道末端阀门，使得风道内的风量达到实验要求，但风道内的风量不能超过高效过滤器11所允许额定风量的1.5倍。

在一些实施例中，烟气产生组件包括燃烧室5、空气加热器2、加湿器3以及气体搅拌器7。燃烧室5、空气加热器2和加湿器3安装在主路通道6上，气体搅拌器7安装在位于高效过滤器11下游的主路通道上。燃烧室5内的燃料主要由核燃料循环设施可能引起的火灾物质，例如包括(1)工程使用的大量电缆；(2)工艺厂房使用的有机溶剂(丙酮)、棉织物、电热带以及保温材料；(3)安装注油期间使用的特殊有机溶剂。

在一些实施例中，每一支路通道8上安装有所述测量组件，测量组件包括差压计12、粒子计数器10和流量计13，差压计12布置在所述高效过滤器11两端，粒子计数器10为一对，一对粒子计数器10分别布置在位于高效过滤器11上游和下游的支路通道8上，流量计13布置在位于高效过滤器11下游的支路通道8上。

在一些实施例中，过滤组件还包括预过滤器4，预过滤器4安装在位于空气加热器2和燃烧室5之间的主路通道上。预过滤器4其功能在于为了清洁空气，排除空气中的杂质对实验结果的影响。

稀释组件采用的是气溶胶稀释器9。高效过滤器11上游产生的气溶胶浓度比较高，光学粒子计数会产生误差，需要通过稀释后，才能使用光学粒子计数仪进行测量。

结合参照附图2所示，同时，本实施例还提供一种基于上述核燃料循环设施应急工况下过滤器效率实验系统的实验方法，该实验方法包括：

S1、对高效过滤器进行外观缺陷检查，同时对高效过滤器进行称重；

目测检查被测高效过滤器中的滤料有无缺损、裂缝和孔洞，检查高效过滤器边框角的结合部位及边框与滤料之间是否密封、有无间隙，构造上是否异常，经外观检查合格的高效过滤器方可作为检测使用。同时，在高效过滤器安装之前采用高精度的称重系统对其称重并记录。此外，还需要确定被测高效过滤器的气流方向及上、下位置，加上密封圈后，将其均匀地夹紧在主路通道上。

S2、启动风机，燃烧产物释放到风道中；

启动风机，调节风机变频器和风道闸门，使得风道内的风量达到实验风量；同时用洁净的压缩空气将燃烧室5燃料以一定速率释放出的燃料产物气溶胶喷射到高效过滤器检测系统的上游，并保证气溶胶在高效过滤器前均匀分布，即充分混合；并且利用温湿器控制风道内气流在可控温度和湿度范围内。

S3、测量高效过滤器两端的压差以及粒子浓度；

利用差压计测高效过滤器上下游的压力差，光学粒子计数器测量高效过滤器上下游的粒子浓度，用流量计测量高效过滤器上下游的流量。

S4、当风道流量为其初始流量一半时，停止风机运行，并对高效过滤器进行称重；

实时监测高效过滤器的效率，当被测高效过滤器的下游流量为上游流量一半时，认为高效过滤器阻塞，记录实验所耗时间(必要时，在高效过滤器阻塞后，继续运行，直到高效过滤器被击穿，实时监测高效过滤器的效率变化)；取下被测高效过滤器，再次称重，估算高效过滤器沉积物的质量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。