核设施在正常运行过程中会产生一些含有放射性物质的废气，事故工况下更是会在短时间内释放大量的含有放射性物质的废气。如2011年日本福岛第一核电厂的核事故，向大气环境中释放的放射性废气中仅放射性¹³¹Ⅰ就近1.6×10¹⁷Bq^[1]。为实现气载放射性物质尽可能低的可控排放，或降低主控室、应急指挥中心等特定区域内气载放射性物质的浓度，使之符合进入该区域的浓度要求，核设施中必须设置具有过滤功能的通风系统，该系统中安装有高效过滤器^[2]、碘吸附器^[3-5]等净化部件，过滤净化含有或潜在含有放射性污染物的空气，而安装净化部件的小室和风道的密封性会影响系统净化功能，从而进一步影响系统的安全可靠性。如果密封性差，一则会造成气流的不正常流动，导致系统平衡破坏；二则可能造成放射性污染物的扩散。对于正压处理系统，有可能将未净化的放射性污染物排放到厂房环境中造成扩散；对于负压处理系统，净化部件后面的小室门、观察窗、风道法兰连接处等如有泄漏，可能将环境中未净化的污染空气送入主控室等人员居留场所，造成人员内外照射，而这些都是与辐射安全的宗旨相违背的。此外，通常认为负压系统所有的泄漏都是向内的，实际情况也并非完全如此，系统一旦发生意外，如风阀意外快速关闭等，负压系统有可能变成正压系统，放射性污染物会向外泄漏造成扩散^[6]。因此，安装净化部件的小室和风道，在出厂验收、现场施工完毕、大的维修改造及运行一定时间后都要进行泄漏检测试验，判断密封性能是否满足要求，如不满足要求，则需要采取措施进行整改，直至满足设计要求。

1 试验仪器与材料

进行小室和风道密封性试验的主要仪器与材料有：风机或真空泵、压差计、温度计、流量计、秒表、超声波泄漏检测仪、检漏液及用于封闭小室和风道进出口的密封盖板等。

2 试验条件与要求 2.1 试验条件

箱体核空气净化部件安装小室制造完成后，要先进行出厂密封性验收试验，安装到现场后再进行验证试验。如是建筑物净化部件安装小室，在其范围内施工、改建、修理等工作均应完成；经目视检查，无明显可见缺陷；将小室和风道的进出风口均采取临时封堵措施密封完好；电缆、管道等接通；贯穿小室和风道的贯穿件全部密封完好。小室和风道检漏试验前，应首先进行承压试验以证明在承压压力的条件下，小室和风道构建物无变形和裂缝，泄压后无永久变形情况发生。另外，小室和风道检漏试验一般在核空气净化部件未安装前进行。对于大系统，一次测试可能困难，允许分段进行密封性测试。

2.2 验收准则

合格的验收准则应充分考虑具体系统的型式、功能、处理介质的性质及所处环境等多种因素后综合确定。美国ASME AG-1^[7]标准对允许的最大泄漏率做了规定可供参考；我国在核燃料后处理厂通风与空气净化设计规定^[8]中，对该类核设施通风管道的严密性做了规定。当然，设计人员也可以根据系统的安全需要，提出更为严格的要求，但不能不切实际地制定无法实现的严密度要求。田洪建^[9]等曾参考比较各国标准，并充分考虑我国国情，给出了CPR1000与CPR1000+通风设计中可采用的气密性建议要求。目前常用的密封性验收准则为在规定压力下，被测试的小室和风道，泄漏率与应用系统的额定运行风量或单位时间内的泄漏量与隔离封闭空间体积的比率不超过某一验收指标值。参考文献[8]中，针对不同级别的风道制定了相应的最大允许泄漏率验收指标, 见表 1。

3 试验方法

小室和风道密封性试验常用的方法主要有恒压法和压力降法^[10-12]。将小室和风道的进出口封闭，启动连接的风机或真空泵，维持封闭空间内外差压恒定，测量进入或排出小室和风道的空气流量，得出泄漏率的方法为恒压法；而启动连接的风机或真空泵，将封闭空间内外差压达到较高的压力后，关闭风机或真空泵，由于小室和风道有泄漏，导致封闭空间内外压差降低，通过封闭空间初始压力与终了压力计算得出泄漏率的方法为压力降法。两种检漏试验示意图如图 1、2所示。

3.1 恒压法

恒压法进行小室和风道密封性试验时，试验压力一般取最大运行压力，维持封闭空间内外差压恒定，测量进入或排出小室和风道的空气流量从而得出泄漏率。

3.2 压力降法

压力降法进行小室和风道密封性试验时，试验的初始压力与终了压力视情况分别确定，如果1.25倍最大运行压力小于设计结构承载压力，则分别选取1.25倍、0.75倍的最大运行压力作为起始压力与终了压力；如果1.25倍最大运行压力大于设计结构承载压力，则按照公式1)、2)进行初始压力与终了压力的确定；最终的泄漏率均由公式3)计算得出。

$ {P_i} = (O{P_{\mathit{max}}} - {P_f}) + O{P_{\mathit{max}}} $

1)

$ {P_f} = (0.8 \times O{P_{\mathit{max}}}) + [(1.25 \times O{P_{\mathit{max}}}) - SCP] $

2)

式中：P_i：初始压力；P_f：终了压力；OP_max：最大运行压力；SCP：设计结构承载压力。

$ \bar Q = (\frac{{{P_i}}}{{{T_i}}} - \frac{{{P_f}}}{{{T_f}}})\;\;\;\;\frac{V}{{1.2{R_A}\Delta t}} $

3)

式中：Q：平均泄漏率m³/h；V：封闭空间体积m³；P_i：小室内初压(绝对)Pa；P_f：小室内终压(绝对)Pa；T_i：试验开始时绝对温度K；T_f：试验结束时绝对温度K。Δt：试验持续时间h; R_A：空气的气体常数287 Pa·m³/kg·K。

4 应用实例与结果

恒压法和压力降法进行小室和风道检漏试验都是可行的。一般而言，恒压法用于小室和风道封闭空间的体积较小系统，而压力降法用于封闭空间体积较大的系统。实际应用时，可根据系统验收指标不同，选择合适的小室和风道检漏方法，可缩短试验时间，减小试验误差，确保测试结果可靠性。某核设施空气净化系统，小室和风道密封性验收指标为：在规定压力下，单位时间(h)内最大允许泄漏量小于系统封闭空间体积的30%。如果应用恒压法进行试验，易于测出小室和风道的泄漏率，但由于系统复杂，封闭空间的真实体积却不易测量；而应用压力降法进行试验，单位时间内的泄漏量与封闭空间体积的比率为：

$ \eta = = (\frac{{{P_i}}}{{{T_i}}} - \frac{{{P_f}}}{{{T_f}}})\;\;\;\;\frac{1}{{1.2{R_A}\Delta t}} \times 100\% $

4)

其中：P_i：小室内初压(绝对)Pa；P_f：小室内终压(绝对)Pa；T_i：试验开始时绝对温度K；T_f：试验结束时绝对温度K；Δt：试验持续时间h；R_A：空气的气体常数287 Pa·m³/kg·K。

由公式4)可以看出：应用压力降法进行小室和风道密封性试验时，封闭空间体积无需测量，而试验时的初始压力、终了压力、起始温度、终了温度、试验持续时间容易测量，应用压力降法进行了密封性试验，试验起始压力、终了压力分别为3500、2100 Pa，温度为(26.4±0.25)℃，试验结果见表 2。而另一个核设施空气净化系统小室和风道密封性试验验收指标为规定压力下，泄漏率不超过系统额定风量的0.01%，则选择恒压法进行了密封性试验，无需测量封闭空间体积。

5 应用讨论

两种小室和风道检漏试验方法都是可行的，建议根据验收准则的参考比率选取更为方便快捷的试验方法。两种方法的推荐适用场景见表 3。

6 结论

核空气净化系统中，安装净化部件的小室和风道的密封可靠性与辐射安全有着密切的关系，在出厂验收、现场验证、大的维修改造之后和运行一定的周期后，进行泄漏试验是十分必要的，试验时采用恒压法、压力降法均是可行的。

实际应用过程中，当测试结果以泄漏率与系统额定运行风量、单位时间内的泄漏量与封闭空间体积的相对比率判断时，建议分别选择恒压法、压力降法为密封性试验方法。

选择合适的试验方法，可缩短试验所需时间，从而缩短与核安全相关的空气净化系统的不可用时间，并可有效避免封闭空间体积测量不准确对结果的不利影响，提高测试的准确程度。