论核电厂通风碘吸附器应用及效率试验安全性

论核电厂通风碘吸附器应用及效率试验安全性

张德山

福建宁德核电有限公司 福建省宁德市 355200

摘要： 在核电厂中碘元素是其中一种较为主要的放射性元素，这种放射性元素无论是对于人还是对于环境来说都有着极大的危害，因此需要在核电厂的通风系统中设计并安装碘吸附器用来检测，以此来保证核电厂的安全生产。本文主要就核电厂通风碘吸附器的安全性以及使用效率来进行相关方面的论证。

关键词：核电厂、碘吸附器、通风系统；

1.引言

1974年，我国成为了世界上第七个具备独立设计以及建造核电站能力的国家，并自主设计建造了我国的第一个核电站—秦山核电站，从此我们国家就用上了核电。随着我国科学技术的进步以及经济的飞速发展，在电力的供应上开始感受到了压力，并且对于环境保护的的需求日益提升，越来越多的国家对于清洁能源的使用逐渐重视，核电的地位开始逐渐提升，到了2016年我国发布了《核电中长期发展规划（2005-2020年）》，明确指出“积极推进核电建设”，确立了核电在我国经济与能源可持续发展中的战略地位。自此，我国核电进入规模化发展的新阶段。

虽然我国的核电站的设计与建设都是在力求安全、可靠以及稳定的情况下来建造的，但是核电厂在实际的运行过程中还是有着诸多不安全的因素的，核电厂在将核能转化为电能的过程中也还是会产生一些具有放射性的危害气体，在这些有着危害性的放射性气体中碘元素就占着非常大的比重。虽然说我国的核电厂一般都会建设在沿海边并且远离人们生活环境的地方，但是这些放射性物质会随着空气或者是水流进行扩散，因此为了最大程度上减少碘元素对周围环境以及人们的身体健康危害，这就很有必要在核电厂的相关通系统中设计和安装合理的碘吸附器来对空气中所含有的碘元素进行吸收处理，以此来达到净化核电厂空气的目的。接下来我们就对相关碘吸附器的应用效率以及在使用过程中的安全性进行一些讨论。

2.通风系统碘吸附器的原理及型号分类

甲基碘和元素碘是放射性元素铀的裂变产物，为了清除这两种物质，核电厂会使用大量的活性碳过滤器，而这类用途的活性炭材料过滤器要经过特殊的浸渍剂来进行相关处理，以此来提高活性碳对于这两种物质的吸附能力，其中常用的浸渍剂的种类是三乙撑二胺和碘化钾。用来除去核电厂空气中碘活性碳过滤器就叫作“碘吸附器”。

目前我国的碘吸附器通常具备有两种吸附方式，第一种是物理上的，第二种是化学上的，物理上的吸附就是利用活性碳的内部孔较多，表面积大的特性，在与空气接触的时候碘就会被吸附在活性碳的表面。化学吸附主要就是在浸渍剂的作用下与过滤气体发生化学反应，并借助稳定碘与其化合物浸渍的活性炭根据同位素交换的原理来除去带有放射性的碘。

用于核电厂的碘吸附器常见的是Ⅰ型、Ⅱ型或Ⅲ型碘吸附器。接下来我们一次来介绍，Ⅰ型的碘吸附器在结构上是折叠式的结构，主要组成部分是密封圈、吸附床、矩形外框以及紧固件。Ⅱ型碘吸附器的结构与Ⅰ型的有所不同，是抽屉是结构的，其主要的组成是三面无孔壳体、面板，炭床的位置在上下两面的穿孔网板内部。其综合重量与体积比Ⅰ型来说要小很多。接下来就是Ⅲ型碘吸附器，Ⅲ型碘吸附器相比于前两种类型的可以说的上是较为先进了，最为主要的特点就是它可以自成一体，并且独立的组装，随时随地的固定，且有非常稳定的密封系统，炭床的多少根据所处理的空气流量来决定，例如AP1000机组所使用的就是Ⅲ型碘吸附器。

3. 通风系统碘吸附器的应用策略

我国的所有核电厂都被要求安装碘吸附器来对厂内的空气进行处理，以免未经过的处理的空气中含有放射性碘来危害环境与人们身体的健康。我国对于核电厂放射性物质的治理是十分重视的，主要是在核电厂内存在有放射性物质的房间都必须安装相应的通风系统，防止这些有害物质肆意扩散。由于核电厂的运行以及发生事故的时候与其他的电厂有着很大的差别，故核电厂在正常运行的情况下对于环境的温度以及湿度有着很严格的要求。之所以这么严格是因为如果湿度或者温度没有达到规定的要求，那么碘吸附器的正常工作就会受到影响，这也就侧面印证了在设计安装核电厂碘吸附器时候要严谨以及注意细节等方面。

我国的二代核电厂所使用的碘吸附器的通风系统的结构与布局上都是相同的，此系统由以下几部分所组成，反应堆的碘吸附器通风系统、核辅助厂房的碘吸附器通风系统、核服务厂房的碘吸附器通风系统以及核安全厂房通风系统与废气处理系统。这个系统中如果按照重要程度划分等级的话，那么在反应堆的碘吸附器通风系统是最为重要的，这主要是因为有意外情况发生的时候（核泄漏），这个时候空气中的放射性物质就会进入反应堆厂房的通风系统，而所含的碘就会被吸附器给吸附处理，达到排放标准后再向外排放。核辅助房的通风系统就是为了增强对于碘的吸附效果。而核安全厂房的设计目的是为了当此厂房的放射性水平达到了要求值时候，此厂房的通风系统就会立即关闭，随后对场内的空气进行吸附净化，达到了排放标准后再对外排放。

3. 核电厂通风碘吸附器三种试验方法

在我国目前已经广泛使用的碘吸附器有效性的评价方法有两种，它们分别是氟利昂泄漏检测法，放射性甲基碘法，还有一种方法相比于前两种方法来说所使用的时间较晚也是一种较为创新的一种方法，环己烷法。第一、氟利昂泄漏检测法主要是利用制冷剂R-11或者是R-12来作为追踪剂，首先将能够产生并发射氟利昂气体的机器连续并稳定的注入在碘吸附器的上游，随后再上下游能够和空气均匀混合的部位用卤素气体检测仪进行检测，根据公式计算出下游对上游的气体浓度比，来判断其泄漏率。第二、放射性甲基碘法，目前我国大部分电厂都采用此方法来进行碘吸附器效率的试验，这种方法是以CH₃I-131 来作为追踪剂，在保证追踪剂与空气能够充分混合的情况下，放射性甲基碘注入的同时，分别对上下游的采样器进行取样，取样完成后用γ谱仪测量捕集的放射性活度，这样就能够算出吸附器对于碘的吸附效率。第三种，环己烷法，它是利用易挥发有机物环己烷来做介质并检测碘吸附器系统机械泄漏率的方法，其检测步骤也是先注入一定量的环己烷气体。在注入的同时启动上下游的采样器，采样完成后用PID气相色谱仪来分析上下游样品的峰面积，按照有关曲线换算成浓度并按照公式来计算泄漏率。

3. 现场试验安全性分析

经过试验对比，不管是放射性甲基碘法还是氟利昂法在测试的时候都有着不安全因素存才，放射性甲基法会当碘吸附器失效时，放射性气体会沿着风道泄漏到工作人员的所处空间，氟利昂法所使用的试剂会对臭氧层产生破坏，而环己烷法是一种无毒无害的新型方法，延续了氟利昂法的优点并消除了其缺点。通过对比可以得出，环己烷法的安全性最高。

3. 结语

我国的核电发展历程任重道远，为了秉持绿色可持续发展的理念，未来的日子里核电必然是发电的主力军，而对于核电厂通风系统碘元素的检测与消除也是重中之重。我也相信随着我国科技的发展会有着更为先进与高效的方法来对碘进行检测与吸附。由于本人学识有限，未能提及或不足的地方还望谅解。

参考文献

1. 梅瑛.碘吸附器的现场试验-放射性甲基碘法[J].核技术，2008（4）：288-292

2. 贾明，路学诗，郭天亮，等.碘吸附器泄漏试样中活性碳床上氟利昂-R11的解吸试验[J].辐射防护，1990,10（5）：339-346.

3. 俞杰，杜建兴.环己烷在碘吸附器活性碳床上的解吸行业研究[J].辐射防护，2018，38（2）：84-89.