一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法技术

本发明专利技术属于放射性废物处理技术领域，涉及一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法。所述的方法是在模拟高密度聚乙烯高整体容器的模拟容器中，用模拟放射性固体废物的模拟样品，开展如下步骤的研究：(1)将所述的模拟样品加入所述的模拟容器中；(2)对所述的模拟容器进行辐照至所需剂量；(3)测出所述的模拟容器内气体的压力并对气体气氛进行分析，得出不同处置时间段的氢气平均释放速率和气体组分比例。利用本发明专利技术的方法，能够模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气的产生，为高密度聚乙烯高整体容器处置的理论计算提供输入，从而以模拟研究结果为依据，避免可燃气体在高密度聚乙烯高整体容器处置环境中浓度过高引起爆炸。

A Method for Simulating Hydrogen Generation in the Disposal of Radioactive Solid Waste

【技术实现步骤摘要】
一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法
本专利技术属于放射性废物处理
，涉及一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法。
技术介绍
高密度聚乙烯高整体容器(HDPE-HIC，简称HIC)由高密度聚乙烯材料滚塑加工而成，具有很高的化学稳定性、热稳定性、耐生物降解性以及耐辐照性能。在核电厂中HIC用于装填放射性湿固体废物，如废树脂。HIC装填放射性湿固体废物后，首先送至核电厂固体废物暂存库暂存，最终送至处置场处置。在暂存及处置过程中，HIC内装填的废树脂及其吸附水受自身所携带放射性核素的辐照分解产生氢气等气体。HIC在核电厂固体废物暂存库内暂存期间，由于固体废物暂存库设有通风系统，能够及时将HIC装填废物暂存期间释放的氢气等气体带出，不会因可燃气体聚集产生爆炸风险，也不会因气体积聚气压升高而影响HIC性能。但在固体废物处置期间，处置场内的处置单元格内没有通风系统，HIC处置方案能否确保HIC释放气体不影响HIC的安全处置，需要通过试验和理论计算手段验证HIC释氢对安全处置的影响。因此，有必要开展如下相关研究：HIC桶内装填的固体废物分解产生的氢气等气体能否顺利扩散至处置场外部环境中，从而避免可燃气体在HIC处置环境中聚集至浓度过高引起爆炸风险，避免气体积聚致使HIC内部气压升高影响HIC性能。这就要求在HIC安全处置之前，通过试验手段验证HIC释氢对安全处置的影响，需要一种可研究高密度聚乙烯高整体容器处置过程中氢气产生的装置和方法，为理论计算手段验证HIC释氢对安全处置的影响提供基础和依据。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，以能够在用模拟容器模拟高密度聚乙烯高整体容器，在用模拟样品模拟放射性固体废物的情况下，模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气的产生，为高密度聚乙烯高整体容器处置的理论计算提供输入，从而以模拟研究结果为依据，避免可燃气体在高密度聚乙烯高整体容器处置环境中浓度过高引起爆炸。为实现此目的，在基础的实施方案中，本专利技术提供一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，所述的方法是在模拟高密度聚乙烯高整体容器的模拟容器中，用模拟放射性固体废物的模拟样品，开展如下步骤的研究：(1)将所述的模拟样品加入所述的模拟容器中；(2)对所述的模拟容器进行辐照至所需剂量；(3)将所述模拟容器与气压表和分析测量仪器相连接，测出所述的模拟容器内气体的压力并对气体气氛进行分析，得出不同处置时间段的氢气平均释放速率和气体组分比例。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，其中所述的模拟样品是模拟放射性废树脂的同型号未使用树脂。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，其中步骤(1)中，所述的未使用树脂在加入所述的模拟容器前经过预处理和预处理后的脱游离水处理。未使用的树脂常含有少量的低聚合物和一些无机杂质，因此在开展模拟研究之前需对树脂进行预处理。对于强酸或弱碱类未使用树脂，一般按酸—水—碱—水的处理顺序进行冲洗；对于弱酸或强碱类未使用树脂，一般按碱—水—酸—水的处理顺序进行冲洗。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，其中所述的模拟容器包括罐体、罐体钢管、第一1/2VCR接头、第二1/2VCR接头、波纹管、波纹管金属密封阀、卡套接头、卡套螺母、罐体螺母，所述的罐体在其顶部端面外侧焊接垂直于端面的所述的罐体钢管；所述的罐体钢管可向所述的罐体中通入所述的模拟样品，并通过其上部外侧卡套的所述的第一1/2VCR接头与所述的第二1/2VCR接头连接；所述的波纹管的外侧自上而下卡套所述的波纹管金属密封阀与所述的卡套接头，所述的卡套接头可通过其外侧的所述的卡套螺母进一步固定，所述的卡套接头插入其下方的所述的第二1/2VCR接头；所述的第一1/2VCR接头与所述的第二1/2VCR接头在连接处的外侧通过所述的罐体螺母进一步固定。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，其中所述的波纹管金属密封阀采用波纹管加阀门阀杆双重防泄露的设计。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，其中所述的模拟容器还包括第三1/2VCR接头，其卡套在所述的波纹管的外侧，所述的波纹管金属密封阀的上端，用于与压力表的1/2VCR接头或气体测量导管的1/2VCR接头相连接。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，其中所述的模拟容器还包括设置在所述的第一1/2VCR接头与所述的第二1/2VCR接头的连接处的密封垫片。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，其中所述的密封垫片为金属垫片。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，其中所述的罐体的顶部端面为不锈钢板，通过焊接与所述的罐体的下端部分相连接。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，其中所述的模拟容器还包括设置在所述的罐体顶部端面外侧的吊环，用于吊装所述的模拟容器。本专利技术的有益效果在于，利用本专利技术的模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，能够在用模拟容器模拟高密度聚乙烯高整体容器，在用模拟样品模拟放射性固体废物的情况下，模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气的产生，为高密度聚乙烯高整体容器处置的理论计算提供输入，从而以模拟研究结果为依据，避免可燃气体在高密度聚乙烯高整体容器处置环境中浓度过高引起爆炸。本专利技术所提供的方法，相比在真实的处置过程中观察和测量HIC内氢气的产生，有以下优点：(1)可在试验条件下，对模拟容器内树脂采用辐照加速试验，相比真实的处置过程，能在较快的可接受的时间尺度内获得HIC桶内废树脂在处置不同阶段的气体释放速率，气体成分及组成。(2)辐照加速试验可精确的模拟HIC及其内树脂在真实的处置过程中所受的累积剂量，试验可控性强；辐照加速试验设施具有多重辐射防护体系和严格操作规程，相比真实的处置条件，试验人员不会受到辐照剂量的影响，试验安全性高。此外，本专利技术所使用的模拟容器具有如下优点：(1)罐体密封阀为全金属的波纹管金属密封阀，波纹管密封的设计，完全消除了普通阀门阀杆填料密封老化快易泄露的缺点，双重的密封设计(波纹管+填料)若波纹管失效，阀杆填料也会避免外泄漏，这不但符合国际密封标准，也减少了维修保养次数及维修费用。(2)波纹管金属密封阀采用卡套连接。卡套接头处，通过接合，将两个独立的传输媒介连接起来。当卡套接头在波纹管上插入接头体后，旋紧卡套螺母时，卡套接头前端外侧与接头体锥面贴合，内刃均匀地咬入无缝钢管，形成有效的刚性密封。卡套接头具有连接牢靠、耐压能力高、耐温性，密封性和反复性好、安装检修方便、工作安全可靠等特点，且波纹管金属密封阀为全金属构造，可在辐照和加热试验条件下保持良好的密封性能。(3)波纹管金属密封阀两端设计并加工两个1/2VCR(真空连接径向密封)接头，一端可与罐体上部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，其特征在于，所述的方法是在模拟高密度聚乙烯高整体容器的模拟容器中，用模拟放射性固体废物的模拟样品，开展如下步骤的研究：(1)将所述的模拟样品加入所述的模拟容器中；(2)对所述的模拟容器进行辐照至所需剂量；(3)测出所述的模拟容器内气体的压力并对气体气氛进行分析，得出不同处置时间段的氢气平均释放速率和气体组分比例。

【技术特征摘要】
1.一种模拟研究放射性固体废物处置过程中氢气产生的方法，其特征在于，所述的方法是在模拟高密度聚乙烯高整体容器的模拟容器中，用模拟放射性固体废物的模拟样品，开展如下步骤的研究：(1)将所述的模拟样品加入所述的模拟容器中；(2)对所述的模拟容器进行辐照至所需剂量；(3)测出所述的模拟容器内气体的压力并对气体气氛进行分析，得出不同处置时间段的氢气平均释放速率和气体组分比例。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的模拟样品是模拟放射性废树脂的同型号未使用树脂。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的未使用树脂在加入所述的模拟容器前经过预处理和预处理后的脱游离水处理。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于：所述的模拟容器包括罐体、罐体钢管、第一1/2VCR接头、第二1/2VCR接头、波纹管、波纹管金属密封阀、卡套接头、卡套螺母、罐体螺母，所述的罐体在其顶部端面外侧焊接垂直于端面的所述的罐体钢管；所述的罐体钢管可向所述的罐体中通入所述的模拟样品，并通过其上部外侧卡套的所述的第一1/2VCR接头与所述的第二1/2VCR接头连接；所述的波纹管的外侧自上而下卡套...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵帅维，李洪辉，贾梅兰，毛亮，闫晓俊，刘伟，杨彪，刘建琴，
申请(专利权)人：中国辐射防护研究院，
类型：发明
国别省市：山西,14