真空离线啜吸系统及检测方法
阅读说明：本技术 真空离线啜吸系统及检测方法 (Vacuum off-line sipping system and detection method ) 是由 郝庆军 邓志新 龚雪琼 周政 石中华 廖昌斌 邹森 于 2020-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明属于核电维修技术领域,具体涉及一种真空离线啜吸系统及检测方法。本公开的检测方法在确保检测准确性的前提下,实现多啜吸筒分时同步交替检测,缩短检测时间。采用多个啜吸筒啜吸交替检测的方法将平均检测一组燃料组的时间缩短30％以上。此外,由于设计了多个啜吸筒,既可实现双啜吸筒交替检测工作,也可实现单啜吸筒独立检测工作,提高了系统的冗余性。(The invention belongs to the technical field of nuclear power maintenance, and particularly relates to a vacuum off-line sipping system and a detection method. The detection method disclosed by the invention realizes the time-sharing synchronous alternative detection of multiple sipping tubes on the premise of ensuring the detection accuracy, and shortens the detection time. The time for average detecting a group of fuel groups is shortened by more than 30% by adopting a method of sip alternation detection. In addition, due to the design of a plurality of sipping tubes, the alternate detection work of the double sipping tubes can be realized, the independent detection work of the single sipping tube can also be realized, and the redundancy of the system is improved.)
技术领域
本发明属于核电维修技术领域，具体涉及一种真空离线啜吸系统及检测方法。
背景技术
核电厂的燃料组件长期处于高温、高压、强辐照环境，热应力、热膨胀、辐照损伤等作用会使燃料棒薄壁包壳结构收到破环或材料性能发生劣化，造成燃料组件的破损。燃料组件在完成链式裂变反应后会产生多种裂变产物。当燃料组件发生破损后，裂变产物会从破口处释放出来，其中部***变气体如Xe-133和Kr-85不溶于水。
为了避免将破损燃料组件再次装入反应堆，影响堆芯安全，就必须在换料大修期间对疑似破损的燃料组件进行离线啜吸检测，及时甄别并将其隔离，因此对啜吸检测的准确性要求很高。同时，如果检测时间过长则会延误大修进程，影响电厂经济效益，因此检测效率也是非常重要的一环。通常来讲，燃料组件离线啜吸检测是一个燃料准备、构建待检环境、检测、检测后重置环境等多步骤的工艺，检测前后的准备时间一般占到整体时长的85％左右。同时，检测回路、啜吸筒等在使用后存在放射性沾污的风险，容易影响检测精度，因此待检环境的再建立较复杂，也会耗费更多时间。
鉴于此，如何高效实现对燃料组件的离线啜吸检测成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，提供了一种真空离线啜吸系统及检测方法。
根据本公开实施例的一方面，提供一种真空离线啜吸系统，所述真空离线啜吸系统包括：多个啜吸筒、气源、第一水源、真空泵、放射性探测器、乏水池以及废气排放系统，所述气源用于输出无放射性的气体，所述第一水源用于输水；
每个啜吸筒的第一通气口通过一个第一通气阀门与第一连接点连接，每个啜吸筒的第二通气口通过一个第二通气阀门与第二连接点连接；
所述第一连接点通过第一气源阀门与第三连接点连接，所述第二连接点通过第二气源阀门与第三连接点连接，所述第三连接点与所述气源连接；
每个啜吸筒的进水口通过一个进水阀门与第四连接点，每个啜吸筒的出水口通过一个出水阀门与乏水池连接，每个出水阀门能够将连接的啜吸筒的液体排至乏水池；
所述第四连接点通过第一水源阀门与所述第一水源连接；
所述第一连接点还通过第一检测阀门与所述真空泵连接，所述真空泵与所述放射性探测器连接，所述放射性探测器通过第二检测阀门与所述废气排放系统连接；
所述第二连接点通过第三检测阀门连接在所述放射性探测器与所述第二检测阀门之间。
在一种可能的实现方式中，所述真空离线啜吸系统还包括：气体预处理装置；
所述气体预处理装置连接在所述第一检测阀门与所述真空泵之间。
在一种可能的实现方式中，所述真空离线啜吸系统还包括：第二水源，所述第二水源用于输出无放射性的硼酸水，所述第一水源用于输出硼酸水；
所述第四连接点通过第二水源阀门与所述第二水源连接。
根据本公开实施例的另一方面，提供一种检测方法，所述方法应用于上述的真空离线啜吸系统中，所述方法包括：
步骤100，对真空离线啜吸系统进行回路气冲洗处理；
步骤101，在对真空离线啜吸系统进行回路气冲洗处理后，从多个啜吸筒中选择一个啜吸筒作为目标啜吸筒，将剩余的啜吸筒作为待用啜吸筒，对该目标啜吸筒进行水冲洗处理；
步骤102，在对该目标啜吸筒进行水冲洗处理后，将待检燃料组件封装入该目标啜吸筒；
步骤103，对水置换处理完毕的目标啜吸筒进行充气排水处理，并在对目标啜吸筒进行充气排水的过程中，对多个待用啜吸筒进行冲洗处理，将其他待检燃料组件分别封装入各待用啜吸筒；
步骤104，在对目标啜吸筒进行充气排水处理后，对该目标啜吸筒进行本底检测，在对目标啜吸筒进行本底检测后，对目标啜吸筒进行抽真空放射性检测，得到检测结果；
步骤105，在得到检测结果后，对目标啜吸筒及放射性探测器所在回路进行气冲洗处理，吊运出目标啜吸筒中的燃料组件，并接着对目标啜吸筒进行水冲洗处理，将新的待检燃料组件封装入该目标啜吸筒，将该目标啜吸筒作为新的待用啜吸筒，从原有的各待用啜吸筒中选择一个啜吸筒作为新的目标啜吸筒；
步骤106，针对新的目标啜吸筒，重复执行步骤103至步骤105的操作，直至检测任务完成。
在一种可能的实现方式中，从原有的各待用啜吸筒中选择一个啜吸筒作为新的目标啜吸筒，包括：优先从未实施过检测，或实施过检测次数最少的待用啜吸筒中选择目标啜吸筒。
在一种可能的实现方式中，步骤100包括：
打开第一气源阀门、各第二通气阀门、第一检测阀门以及第三检测阀门，使气源输出的无放射性气体持续冲洗放射性探测器、放射性探测器关联管路及与放射性探测器串联的装置，直到放射性探测器探测到的放射性水平达到预设的阈值；
在放射性探测器探测到的放射性水平达到预设的阈值的情况下，关闭第一检测阀门以及第三检测阀门，在预设时长内打开各第一通气阀门，使气源输出的无放射性气体持续冲洗各啜吸筒上部管路；
在预设时长后，关闭第一气源阀门、各第一通气阀门以及各第二通气阀门。
在一种可能的实现方式中，步骤101包括：打开第一水源阀门、目标啜吸筒对应的进水阀门和出水阀门，使第一水源对目标啜吸筒持续冲洗预设时长后，关闭目标啜吸筒对应的进水阀门和出水阀门。
在一种可能的实现方式中，步骤103包括：打开第一水源阀门、第一气源阀门、目标啜吸筒对应的第一通气阀门和出水阀门，各待用啜吸筒对应的进水阀门和出水阀门，
使所述气源对目标啜吸筒持续输气，直至检测到目标啜吸筒的出水阀门排出的液体体积达到预设阈值，关闭第一气源阀门、目标啜吸筒对应的第一通气阀门和出水阀门；并且
使所述第一水源对各待用啜吸筒持续冲洗预设时长后，关闭各待用啜吸筒对应的进水阀门和出水阀门。
在一种可能的实现方式中，对目标啜吸筒进行抽真空放射性检测，得到检测结果，包括；
在通过真空泵抽取第一真空度的条件下，对目标啜吸筒进行检测得到检测结果；
若得到的检测结果小于检测阈值，则在通过真空泵抽取第二真空度的条件下，重复对目标啜吸筒进行检测得到检测结果，将该重复得到的检测结果作为最终的检测结果。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
在检测任务完成的情况下，开启第一水源阀门、各啜吸筒的进水阀门和出水阀门，通过第一水源冲洗各啜吸筒。
本发明的有益效果在于：本公开的检测方法在确保检测准确性的前提下，实现多啜吸筒分时同步交替检测，缩短检测时间。采用多个啜吸筒啜吸交替检测的方法将平均检测一组燃料组的时间缩短30％以上。此外，由于设计了多个啜吸筒，既可实现双啜吸筒交替检测工作，也可实现单啜吸筒独立检测工作，提高了系统的冗余性。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的一种真空离线啜吸系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本公开实施例提供一种真空离线啜吸系统，所述真空离线啜吸系统包括：多个啜吸筒、气源、第一水源、真空泵、放射性探测器、乏水池以及废气排放系统，所述气源用于输出无放射性的气体，所述第一水源用于输水；
每个啜吸筒的第一通气口通过一个第一通气阀门与第一连接点连接，每个啜吸筒的第二通气口通过一个第二通气阀门与第二连接点连接；
所述第一连接点通过第一气源阀门与第三连接点连接，所述第二连接点通过第二气源阀门与第三连接点连接，所述第三连接点与所述气源连接；
每个啜吸筒的进水口通过一个进水阀门与第四连接点，每个啜吸筒的出水口通过一个出水阀门与乏水池连接，每个出水阀门能够将连接的啜吸筒的液体排至乏水池；
所述第四连接点通过第一水源阀门与所述第一水源连接；
所述第一连接点还通过第一检测阀门与所述真空泵连接，所述真空泵与所述放射性探测器连接，所述放射性探测器通过第二检测阀门与所述废气排放系统连接；
所述第二连接点通过第三检测阀门连接在所述放射性探测器与所述第二检测阀门之间。
燃料组件的真空离线啜吸检测是通过将待检燃料组件吊入一个可以实现水下密封功能的容器(啜吸筒)内，构建待检燃料组件检测环境，再通过回路控制使容器产生负压，促使破损燃料组件中放射性裂变气体释放，最后通过一套高精度放射性探测器检测释放出来的裂变气体的活度，进而判断待检燃料组件是否发生破损。
图1是根据一示例性实施例示出的一种真空离线啜吸系统的示意图。如图1所示，该真空离线啜吸系统包括2个啜吸筒18，每个啜吸筒18的第一通气口通过一个第一通气阀门V1与第一连接点连接，每个啜吸筒18的第二通气口通过一个第二通气阀门V2与第二连接点连接；
所述第一连接点通过第一气源阀门V002与第三连接点连接，所述第二连接点通过第二气源14阀门V001与第三连接点连接，所述第三连接点与所述气源14连接；
每个啜吸筒18的进水口通过一个进水阀门V3与第四连接点，每个啜吸筒18的出水口通过一个出水阀门V4与乏水池17连接，每个出水阀门V4能够将连接的啜吸筒18的液体排至乏水池17；
所述第四连接点通过第一水源15阀门与所述第一水源15连接；
所述第一连接点还通过第一检测阀门V007与所述真空泵11连接，所述真空泵11与所述放射性探测器12连接，所述放射性探测器12通过第二检测阀门V006与所述废气排放系统13连接；
所述第二连接点通过第三检测阀门V005连接在所述放射性探测器12与所述第二检测阀门V006之间。
需要说明的是，可以根据需要选择合适的啜吸筒的数量，本公开实施例对啜吸筒的数量不做限定。
在一种可能的实现方式中，如图1所示，所述真空离线啜吸系统还包括：气体预处理装置10，该气体预处理装置10连接在所述第一检测阀门V007与所述真空泵11之间，该气体预处理装置10可以有效过滤输入真空泵的气体中的杂质，有效降低气体中的杂质对真空泵和放射性探测器的损害。
在一种可能的实现方式中，如图1所示，该真空离线啜吸系统还包括：第二水源16，该第二水源16能够输出无放射性的硼酸水；第一水源15能够输出硼酸水(例如，第一水源可以从乏燃料池取水，本公开对第一水源的硼酸水的放射性不做要求)。第四连接点通过第二水源阀门V004与第二水源16连接。例如，在进行杂质冲洗这一耗水量较大的工序时，可以使用第一水源15对啜吸筒18内的杂质进行冲洗，然后使用第二水源16的无放射性的硼酸水充入啜吸筒18进行水置换处理，以排出放射性残留，由此可以减少无放射性硼酸水的使用量。
在一种可能的实现方式中，提供一种检测方法，该方法可以应用于上述真空离线啜吸系统中，该方法包括：
步骤100，对真空离线啜吸系统进行回路气冲洗处理；
如图1所示，步骤100可以包括：
打开第一气源阀门V002、各第二通气阀门V2、第一检测阀门V007以及第三检测阀门V005，使气源14输出的无放射性气体持续冲洗放射性探测器12、放射性探测器12关联管路及与放射性探测器12串联的装置(例如真空泵11、气体预处理装置等)，可以在气冲洗的过程中，采用放射性探测器12探测通过气体的放射性水平，可以在放射性探测器12探测到的放射性水平达到预设的阈值的情况下，关闭第一检测阀门V007以及第三检测阀门V005，在预设时长内打开各第一通气阀门V1，使气源14输出的无放射性气体持续冲洗各啜吸筒18上部管路；在预设时长后，关闭第一气源阀门V002，以及各第一通气阀门V1。需要说明的是，在本公开实施例中各阀门可以为常闭状态，可以根据各阶段工艺流程的需要打开对应的阀门，并在工艺流程结束后关闭对应的阀门。
步骤101，在对真空离线啜吸系统进行回路气冲洗处理后，从多个啜吸筒中选择一个啜吸筒作为目标啜吸筒，将剩余的啜吸筒作为待用啜吸筒，对该目标啜吸筒进行水冲洗处理；
例如，如图1所示，可以选择左边的啜吸筒18作为目标啜吸筒18，并将右边的啜吸筒18作为待用啜吸筒18，接着，可以打开第一水源阀门V003、目标啜吸筒18对应的进水阀门V3和出水阀门V4，使第一水源15对目标啜吸筒18持续冲洗预设时长后，关闭目标啜吸筒18对应的进水阀门V3和出水阀门V4。
步骤102，在对该目标啜吸筒进行水冲洗处理后，将待检燃料组件封装入该目标啜吸筒，并可以例如对该目标啜吸筒进行密封及水置换处理，以排出该目标戳吸筒中原有的具有放射性的水。
例如，如图1所示，可以打开第二水源阀门V004、目标啜吸筒18对应的进水阀门V3和出水阀门V4。将无放射性硼酸水注入目标啜吸筒18中，排出目标啜吸筒18中原有的溶解有放射性的水，排出的废水排入乏水池17。在一种可能的实现方式中，目标啜吸筒水置换处理过程中的注水体积至少为啜吸筒容积的2倍以上，以更彻底的去除目标啜吸筒中的放射性物质。
步骤103，对水置换处理完毕的目标啜吸筒进行充气排水处理，并在对目标啜吸筒进行充气排水的过程中，对多个待用啜吸筒进行冲洗处理，将其他待检燃料组件分别封装入各待用啜吸筒；
如图1所示，步骤103包括：打开第一水源阀门V003、第一气源阀门V002、目标啜吸筒18对应的第一通气阀门V1和出水阀门V4，待用啜吸筒18对应的进水阀门V3和出水阀门V4，
使气源14对目标啜吸筒18持续输气，直至检测到目标啜吸筒18的出水阀门V4排出的液体体积达到预设阈值，关闭第一气源阀门V002、目标啜吸筒18对应的第一通气阀门V1和出水阀门V4。
在对目标啜吸筒18输气的过程中，可以使第一水源15对待用啜吸筒18持续冲洗预设时长，在预设时长后，关闭该待用啜吸筒18对应的进水阀门V3和出水阀门V4。将一个待检燃料组件封装入该待用啜吸筒18。
在一种可能的实现方式中，在对目标啜吸筒输气的过程中，也可以打开第一水源阀门，待用啜吸筒对应的进水阀门和出水阀门，使得第一水源对待用啜吸筒冲洗预设时长，关闭第一水源阀门，将一个待检燃料组件封装入该待用啜吸筒。并接着开启第二水源阀门，使得第二水源无放射性水源注入待用啜吸筒中，排出待用啜吸筒中原有的溶解有放射性的水，排出的废水排入乏水池。
步骤104，在对目标啜吸筒进行充气排水处理后，对该目标啜吸筒进行本底检测，在对目标啜吸筒进行本底检测后，对目标啜吸筒进行抽真空放射性检测，得到检测结果；
如图1所示，可以打开第二气源14阀门V001、目标啜吸筒18对应的第一通气阀门V1和第二通气阀门V2、第一检测阀门V007、第二检测阀门V006以及第三检测阀门V005，引入外部无放射性压缩气源14通气预设时长，可以记录预设时长后放射性探测器12探测得到的放射性活度K0，并接着关闭第二气源14阀门V001、目标啜吸筒18对应的第一通气阀门V1和第二通气阀门V2、第一检测阀门V007、第二检测阀门V006以及第三检测阀门V005。
接着，可对目标啜吸筒18抽真空处理：可以打开第一检测阀门V007以及目标啜吸筒18对应的第一通气阀门V1，开启真空泵11，并获取目标啜吸筒18的气体压力，直到啜吸筒18内的气体压力到达预设值，关闭真空泵11。
然后，可以进行目标啜吸筒18的回路的循环检测。可以打开第三检测阀门V005，目标啜吸筒18对应的第二通气阀门V2，利用放射性探测器12循环检测此时的放射性活度水平，直到放射性活度值平稳，记下此时的放射性活度K1。计算K1与K0的比值M，当M大于或等于预设阀值M0时，表示当前检测的燃料组件发生破损，当M的大小低于于预设阀值M0时，表示当前检测的燃料组件可能没有破损。
在M小于M0的情况下，可以打开第一检测阀门V007以及目标啜吸筒18对应的第一通气阀门V1，开启真空泵11，并获取目标啜吸筒18的气体压力，直到目标啜吸筒18的真空度小于上一次抽真空的真空度，关闭真空泵11。利用真空泵11抽取更低的真空度，进一步促使疑似破损燃料组件中放射性气体的释放。再次进行目标啜吸筒18的回路的循环检测，探测得到放射性活度K2。若K2相对于K1无明显增大(例如，K2与K1之差小于预设阈值)，说明待检燃料组件确未发生破损，若K2相对于K1有明显增大(K2与K1之差大于预设阈值)，则发生破损。这样可以有效避免漏检的发生。
步骤105，在得到检测结果后，对目标啜吸筒及放射性探测器所在回路进行气冲洗处理，吊运出目标啜吸筒中的燃料组件，并接着对目标啜吸筒进行水冲洗处理，将新的待检燃料组件封装入该目标啜吸筒，并进行水置换处理，将该目标啜吸筒作为新的待用啜吸筒，从原有的各待用啜吸筒中选择一个啜吸筒作为新的目标啜吸筒；
例如，如图1所示，可以先对目标啜吸筒18检测回路排气：打第二气源14阀门V001、目标啜吸筒18对应的第一通气阀门V1和第二通气阀门V2、第一检测阀门V007和第二检测阀门V006，引入外部无放射性压缩气源14，排出检测回路中可能存在的放射性气体，直至放射性探测器12检测到的放射性活度符合预设阈值，关闭第二气源14阀门V001、目标啜吸筒18对应的第一通气阀门V1和第二通气阀门V2、第一检测阀门V007和第二检测阀门V006。
打开目标啜吸筒18，利用现场的起吊设备，将已经检测完毕的燃料组件吊离目标啜吸筒18内。
接着，可以对目标啜吸筒18进行回路气冲洗：打开第一气源阀门V002，目标啜吸筒18对应的第二通气阀门V2、第一检测阀门V007以及第三检测阀门V005，使气源14输出的无放射性气体持续冲洗放射性探测器12、放射性探测器12关联管路及与放射性探测器12串联的装置(例如真空泵11、气体预处理装置等)，可以在气冲洗的过程中，采用放射性探测器12探测通过气体的放射性水平，可以在放射性探测器12探测到的放射性水平达到预设的阈值的情况下，关闭第一检测阀门V007以及第三检测阀门V005，在预设时长内打开目标啜吸筒18对应的第一通气阀门V1，使气源14输出的无放射性气体持续冲洗各啜吸筒18上部管路；在预设时长后，关闭第一气源阀门V002，以及目标啜吸筒18对应的第一通气阀门V1和第二通气阀门V2。
在对目标啜吸筒18进行回路气冲洗后，并接着对目标啜吸筒18进行水冲洗处理，将新的待检燃料组件封装入该目标啜吸筒18，并进行水置换处理。
可以将该目标啜吸筒18作为新的待用啜吸筒18，可以将原待用啜吸筒18作为新的目标啜吸筒18；
步骤106，针对新的目标啜吸筒，重复执行步骤103至步骤105的操作，直至检测任务完成。
最后，在检测任务完成的情况下，开启第一水源阀门、各啜吸筒的进水阀门和出水阀门，从第一水源阀门通入除盐水，冲洗各啜吸筒，以避免硼酸水在各啜吸筒内结晶。
在一种可能的实现方式中，从原有的各待用啜吸筒中选择一个啜吸筒作为新的目标啜吸筒，包括：优先从未实施过检测，或实施过检测次数最少的待用啜吸筒中选择目标啜吸筒。
本公开的检测方法在确保检测准确性的前提下，实现多啜吸筒分时同步交替检测，缩短检测时间。采用多个啜吸筒啜吸交替检测的方法将平均检测一组燃料组的时间缩短30％以上。此外，由于设计了多个啜吸筒，既可实现双啜吸筒交替检测工作，也可实现单啜吸筒独立检测工作，提高了系统的冗余性。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。