本發(fā)明屬于輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空氣中氚累積取樣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在核電站、氚靶生產(chǎn)、中子發(fā)生器生產(chǎn)等涉氚場(chǎng)所在正常和事故工況下都會(huì)向環(huán)境中釋放一定量的氚（包括HTO和HT），由于氚是氫的放射性同位素，具有β輻射，會(huì)對(duì)人體造成一定量的內(nèi)照射危害，因此，需要對(duì)工作場(chǎng)所及流出物中的氚濃度進(jìn)行測(cè)量。目前，國(guó)內(nèi)外常采用電離室法進(jìn)行氚濃度測(cè)量，然而測(cè)氚電離室的靈敏度一般在105Bq/m3左右，遠(yuǎn)高于環(huán)境中的氚濃度（大約幾十個(gè)Bq/m3）。由于環(huán)境空氣具有一定的濕度，因此空氣中的HT會(huì)向HTO發(fā)生轉(zhuǎn)變，在常溫（20℃）、常壓（1atm）、正常濕度（50%-60%）下，大約60天左右會(huì)有一半HT轉(zhuǎn)化為HTO，而HTO的吸入危害是HT的1.0×104倍，因此，有必要采用一定的手段和方法進(jìn)行環(huán)境中HTO和HT的測(cè)量。
目前，針對(duì)環(huán)境空氣中氚的取樣測(cè)量方法主要有“硅膠吸附法”和“鼓泡法”。“硅膠吸附法”是采用硅膠等干燥劑吸附空氣中的HTO，然后采用高溫蒸餾方式獲取HTO；“鼓泡法”是將放射性氣體通過有蒸餾水的洗瓶發(fā)生鼓泡，空氣樣品中的HTO與水進(jìn)行同位素交換，在足夠長(zhǎng)的取樣時(shí)間后，用液閃計(jì)數(shù)器測(cè)定鼓泡器收集水中的氚含量，從而可以求得空氣中氚的平均濃度。相比較來說，“硅膠吸附法”的取樣效率不僅與硅膠的吸附容量有關(guān)，而且與蒸餾裝置的蒸餾效率有關(guān)，因此，“硅膠吸附法”的取樣效率較低。而“鼓泡法”所用設(shè)備比較簡(jiǎn)單，取樣效率較高。當(dāng)前，亟需發(fā)展一種適于涉氚工作環(huán)境中的小型的氚累積取樣系統(tǒng)以保護(hù)操作人員的人身安全。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種空氣中氚累積取樣系統(tǒng)。
本發(fā)明的空氣中氚累積取樣系統(tǒng)，其特點(diǎn)是：所述的氚累積取樣系統(tǒng)包括與氣體取樣管道相連的過濾器，還包括三通Ⅰ和三通Ⅱ、催化床Ⅰ和催化床Ⅱ、鼓泡器Ⅰ、鼓泡器Ⅱ、鼓泡器Ⅲ、鼓泡器Ⅳ以及泵。
其連接關(guān)系是，過濾器通過三通Ⅰ分別與控制閥Ⅰ和控制閥Ⅱ的一端連接，控制閥Ⅰ的另一端依次通過鼓泡器Ⅰ、鼓泡器Ⅱ與三通Ⅱ的一端連接；控制閥Ⅱ的另一端依次通過催化床Ⅰ、催化床Ⅱ、鼓泡器Ⅲ、鼓泡器Ⅳ與三通Ⅱ的另一端連接；三通Ⅱ的第三端與控制閥Ⅲ的一端連接，控制閥Ⅲ的另一端與泵連接后通過氣管與尾氣排放管道連接；取樣系統(tǒng)中各部件通過管道連接。
所述的氚累積取樣系統(tǒng)包括兩路取樣子系統(tǒng)，一路取樣子系統(tǒng)Ⅰ通過鼓泡器Ⅰ和鼓泡器Ⅱ直接收集空氣中的HTO，另一路子系統(tǒng)Ⅱ分別通過催化床Ⅰ和催化床Ⅱ?qū)諝庵械腍T進(jìn)行催化氧化，將其轉(zhuǎn)化為HTO后再依次經(jīng)過鼓泡器Ⅲ和鼓泡器Ⅳ收集空氣中氧化前和氧化后的HTO，進(jìn)而收集空氣中全部的HT和HTO。
所述的鼓泡器可根據(jù)工作需要增加，采用多級(jí)鼓泡器相串聯(lián)的方式充分鼓泡吸收空氣中的HTO。
所述的取樣子系統(tǒng)Ⅰ中，在控制閥Ⅰ與鼓泡器Ⅰ之間依次連接浮子流量計(jì)Ⅰ、質(zhì)量流量計(jì)Ⅰ測(cè)量取樣子系統(tǒng)Ⅰ進(jìn)入鼓泡器Ⅰ的HTO的流量；所述的取樣子系統(tǒng)Ⅱ中，在控制閥Ⅱ與催化床Ⅰ之間依次連接浮子流量計(jì)Ⅱ、質(zhì)量流量計(jì)Ⅱ測(cè)量取樣子系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)入催化床Ⅰ的HT和HTO的流量。
所述的取樣系統(tǒng)中各部件的連通管道為316L不銹鋼管。根據(jù)各部件的接口尺寸要求，選擇316L不銹鋼管的管道內(nèi)徑，一般采用1/4inch、1/8inch或1/2inch。
所述的鼓泡器Ⅰ、鼓泡器Ⅱ、鼓泡器Ⅲ、鼓泡器Ⅳ的頂部采用密封蓋密封，每個(gè)鼓泡器的進(jìn)樣管穿過密封蓋伸入至鼓泡器的液面底部，出樣管穿出密封蓋懸浮在鼓泡器的液面上方；鼓泡器的材質(zhì)為石英玻璃，鼓泡器內(nèi)裝入去氚水。
所述的控制閥Ⅰ和控制閥Ⅱ?yàn)槭謩?dòng)閥或自動(dòng)閥中的一種，所述的控制閥Ⅲ為單向控制閥。
所述的泵的流量范圍為0.5L/min~5L/min。
本發(fā)明的空氣中氚累積取樣系統(tǒng)的取樣方法采用鼓泡法，將空氣中的HTO通入鼓泡器，使HTO和水發(fā)生同位素交換，在足夠長(zhǎng)的作用時(shí)間后，空氣中的HTO和鼓泡器內(nèi)的水完全交換，從而實(shí)現(xiàn)空氣樣品的累積取樣。取樣系統(tǒng)采用兩路取樣設(shè)計(jì)：待測(cè)氣體經(jīng)過三通后分為兩路，一路氣體直接進(jìn)入串聯(lián)的鼓泡器，收集空氣中的HTO，另一路氣體經(jīng)過串聯(lián)的催化床的催化作用，將氣體中HT完全氧化轉(zhuǎn)化為HTO后，再經(jīng)過串聯(lián)的鼓泡器一并收集空氣中原有的HTO和催化后的HTO。鼓泡器內(nèi)裝入去氚水，經(jīng)過HTO和去氚水的長(zhǎng)時(shí)間同位素交換后，HTO完全交換在去氚水中，達(dá)到收集空氣中低濃度氚的目的，同時(shí)通過流量控制閥對(duì)取樣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，可收集不同流速下的空氣中氚樣品，通過單向閥的控制，避免空氣中水蒸氣倒流進(jìn)入鼓泡器。
本發(fā)明的空氣中氚累積取樣系統(tǒng)，采用過濾器對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)的氣體進(jìn)行雜質(zhì)過濾，大大減少了雜質(zhì)的引入對(duì)系統(tǒng)取樣準(zhǔn)確性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的影響。本發(fā)明滿足了涉氚場(chǎng)所（核電站、氚靶生產(chǎn)、中子發(fā)生器生產(chǎn)等）的空氣中低濃度HTO和HT的長(zhǎng)時(shí)間累積取樣。
本發(fā)明的空氣中氚累積取樣系統(tǒng)能夠以周、月為取樣時(shí)間長(zhǎng)時(shí)間取樣，無需操作人員一直值守，減輕了氚監(jiān)測(cè)取樣人員的勞動(dòng)強(qiáng)度并提高了工作效率。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的空氣中氚累積取樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1.氣體取樣管道 2.過濾器 3.三通Ⅰ 4.控制閥Ⅰ 5.浮子流量計(jì)Ⅰ 6.質(zhì)量流量計(jì)Ⅰ 7.鼓泡器Ⅰ 8.鼓泡器Ⅱ 9.鼓泡器Ⅲ 10.鼓泡器Ⅳ 11.控制閥Ⅱ 12.浮子流量計(jì)Ⅱ 13.質(zhì)量流量計(jì)Ⅱ 14.催化床Ⅰ 15.催化床Ⅱ 16.三通Ⅱ 17.控制閥Ⅲ 18.泵 19. 尾氣排放管道。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明的空氣中氚累積取樣系統(tǒng)包括與氣體取樣管道1相連的過濾器2，還包括三通Ⅰ3和三通Ⅱ16、催化床Ⅰ14和催化床Ⅱ15、鼓泡器Ⅰ7、鼓泡器Ⅱ8、鼓泡器Ⅲ9、鼓泡器Ⅳ10以及泵18。
其連接關(guān)系是，過濾器2通過三通Ⅰ3分別與控制閥Ⅰ4和控制閥Ⅱ11的一端連接，控制閥Ⅰ4的另一端依次通過鼓泡器Ⅰ7、鼓泡器Ⅱ8與三通Ⅱ16的一端連接；控制閥Ⅱ11的另一端依次通過催化床Ⅰ14、催化床Ⅱ15、鼓泡器Ⅲ9、鼓泡器Ⅳ10與三通Ⅱ16的另一端連接；三通Ⅱ16的第三端與控制閥Ⅲ17的一端連接，控制閥Ⅲ17的另一端與泵18連接后通過氣管與尾氣排放管道19連接；取樣系統(tǒng)中各部件通過管道連接。
所述的氚累積取樣系統(tǒng)包括兩路取樣子系統(tǒng)，一路取樣子系統(tǒng)Ⅰ通過鼓泡器Ⅰ7和鼓泡器Ⅱ8直接收集空氣中的HTO，另一路子系統(tǒng)Ⅱ分別通過催化床Ⅰ14和催化床Ⅱ15對(duì)空氣中的HT進(jìn)行催化氧化，將其轉(zhuǎn)化為HTO后再依次經(jīng)過鼓泡器Ⅲ9和鼓泡器Ⅳ10收集空氣中氧化前和氧化后的HTO，進(jìn)而收集空氣中全部的HT和HTO。
所述的取樣子系統(tǒng)Ⅰ中，在控制閥Ⅰ4與鼓泡器Ⅰ7之間依次連接浮子流量計(jì)Ⅰ5、質(zhì)量流量計(jì)Ⅰ6測(cè)量取樣子系統(tǒng)Ⅰ進(jìn)入鼓泡器Ⅰ7的HTO的流量；所述的取樣子系統(tǒng)Ⅱ中，在控制閥Ⅱ11與催化床Ⅰ14之間依次連接浮子流量計(jì)Ⅱ12、質(zhì)量流量計(jì)Ⅱ13測(cè)量取樣子系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)入催化床Ⅰ14的HT和HTO的流量。
所述的取樣系統(tǒng)中各部件的連通管道為316L不銹鋼管。根據(jù)各部件的接口尺寸要求，選擇316L不銹鋼管的管道內(nèi)徑，一般采用1/4inch、1/8inch或1/2inch。
所述的鼓泡器Ⅰ7、鼓泡器Ⅱ8、鼓泡器Ⅲ9、鼓泡器Ⅳ10的頂部采用密封蓋密封，每個(gè)鼓泡器的進(jìn)樣管穿過密封蓋伸入至鼓泡器的液面底部，出樣管穿出密封蓋懸浮在鼓泡器的液面上方；鼓泡器的材質(zhì)為石英玻璃，鼓泡器內(nèi)裝入去氚水。
所述的控制閥Ⅰ4和控制閥Ⅱ11為手動(dòng)閥或自動(dòng)閥中的一種，所述的控制閥Ⅲ17為單向控制閥。
所述的泵18的流量范圍為0.5L/min~5L/min。
實(shí)施例1
本實(shí)施例中系統(tǒng)采用的316L不銹鋼管的管道內(nèi)徑采用1/4inch，采用的控制閥Ⅰ4和控制閥Ⅱ11均為手動(dòng)閥。取樣時(shí)，室溫為28℃，濕度為62%，取樣流速為2.5L/min，取樣時(shí)間為12h，取樣得到全氚濃度為1.45×102Bq/m3 ，HTO濃度為1.39×102Bq/m3。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中系統(tǒng)采用的316L不銹鋼管的管道內(nèi)徑采用1/8inch，采用的控制閥Ⅰ4和控制閥Ⅱ11均為自動(dòng)閥。取樣時(shí)，室溫為25℃，濕度為50%，取樣流速為0.8L/min，取樣時(shí)間為32h，取樣得到全氚濃度為1.61×103 Bq/m3 ，HTO濃度為4.27×101 Bq/m3。
實(shí)施例3
本實(shí)施例中系統(tǒng)采用的316L不銹鋼管的管道內(nèi)徑采用1/2inch，采用的控制閥Ⅰ4和控制閥Ⅱ11均為手動(dòng)閥。取樣時(shí)，室溫為26℃，濕度為68%，取樣流速為5 L/min，取樣時(shí)間為8h，取樣得到全氚濃度為8.9×102Bq/m3 ，HTO濃度為1.73×101Bq/m3。
實(shí)施例4
本實(shí)施例中系統(tǒng)采用的316L不銹鋼管的管道內(nèi)徑采用1/8inch，采用的控制閥Ⅰ4和控制閥Ⅱ11均為自動(dòng)閥。取樣時(shí)，室溫為23℃，濕度為54%，取樣流速為0.5 L/min，取樣時(shí)間為70h，取樣得到全氚濃度為1.37×103Bq/m3 ，HTO濃度為1.05×102Bq/m3。
本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施方式，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)，所作出的種種變換，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。