一種復(fù)雜環(huán)境氣體中不同形態(tài)氚的濃度監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)雜環(huán)境氣體中不同形 態(tài)氚的濃度監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氚⑴是氫的放射性同位素，是一種低能P輻射體，P射線的最大能量為 18. 6KeV，平均值為5. 6KeV，半衰期為12. 26年。眾所周知，核設(shè)施會(huì)產(chǎn)生大量的氚，這些氚 主要以氚化水（HTO)和還原態(tài)氚（包括HT、CH3T)的化學(xué)形態(tài)存在，并以氣態(tài)或液態(tài)流出物 的形式釋放到環(huán)境中。而氚的化學(xué)形態(tài)不同將造成對(duì)人體危害存在較大差異，具體來(lái)說(shuō)，HT 或CH3T即使進(jìn)入了人體，在人體內(nèi)的滯留時(shí)間也比較短，對(duì)人體危害較??；而氚化水通過(guò)呼 吸和飲食等方式進(jìn)入人體后會(huì)蓄積在肝、腎、小腸、血液等含水較多的器官，這些器官具有 較高的組織權(quán)重因子，因而易導(dǎo)致嚴(yán)重的內(nèi)照射損傷。
[0003] 由于氚被定為核設(shè)施放射性核素劑量評(píng)價(jià)的主要核素之一，為了保證核設(shè)施運(yùn)行 人員安全，確保氚的達(dá)標(biāo)排放，必須實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)不同形態(tài)氚的濃度。目前國(guó)內(nèi)對(duì)氚濃度的監(jiān)測(cè) 主要通過(guò)電離室、正比計(jì)數(shù)器或者液閃計(jì)數(shù)器測(cè)量其P放射性實(shí)現(xiàn)，然而，該方案只能測(cè) 量氚的總濃度，而不能對(duì)其各種化學(xué)形態(tài)進(jìn)行甄別。同時(shí)，核設(shè)施還存在Y輻射及其他氣 態(tài)放射性核素，在這種具有多種射線并存的環(huán)境氣體中，氚的P射線并不能進(jìn)行區(qū)分，因 而測(cè)量裝置無(wú)法進(jìn)行區(qū)分測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)雜環(huán)境氣體中不同形態(tài) 氚的濃度監(jiān)測(cè)裝置，以測(cè)量包含有不同形態(tài)氚及多種放射性核素的復(fù)雜環(huán)境氣體中的氘化 水和還原態(tài)氚的濃度。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種復(fù)雜環(huán)境氣體中不同形態(tài)氚的濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括一采集環(huán)境氣體的采樣 裝置，還包括：
[0007] -連接至所述采樣裝置的氚化水濃度監(jiān)測(cè)模塊，其設(shè)置為將所述環(huán)境氣體中的氚 化水和其余氣體分離，并測(cè)量所述氚化水的濃度；以及
[0008] -連接至所述氚化水濃度監(jiān)測(cè)模塊的還原態(tài)氚濃度監(jiān)測(cè)模塊，其設(shè)置為將所述其 余氣體中的還原態(tài)氚催化氧化為氚化水，并且將氧化成的氚化水從所述其余氣體中分離出 并測(cè)量其濃度，然后根據(jù)氧化成的氚化水的濃度獲取所述還原態(tài)氚的濃度。
[0009] 進(jìn)一步地，所述氚化水濃度監(jiān)測(cè)模塊包括：
[0010] 一盛裝吹掃氣體的吹掃氣體容器；
[0011] -第一氣水分離器，其具有第一主氣路輸入端、第一主氣路輸出端、第一吹掃氣路 輸入端以及第一吹掃氣路輸出端；
[0012] 依次串聯(lián)在所述采樣裝置與所述第一主氣路輸入端之間的第一流量控制器和第 一濕度測(cè)量裝置；
[0013] 連接在所述吹掃氣體容器與所述第一吹掃氣路輸入端之間的第二流量控制器；以 及
[0014] 依次串聯(lián)至所述第一吹掃氣路輸出端的第二濕度測(cè)量裝置和第一濃度測(cè)量裝置。
[0015] 進(jìn)一步地，所述還原態(tài)氚濃度監(jiān)測(cè)模塊包括：
[0016] -第二氣水分離器，其具有第二主氣路輸入端、第二主氣路輸出端、第二吹掃氣路 輸入端以及第二吹掃氣路輸出端；
[0017] 依次串聯(lián)在所述第一主氣路輸出端與所述第二主氣路輸入端之間的催化氧化裝 置和第三濕度測(cè)量裝置；
[0018] 連接在所述吹掃氣體容器與所述第二吹掃氣路輸入端之間的第三流量控制器；以 及
[0019] 依次串聯(lián)至所述第二吹掃氣路輸出端的第四濕度測(cè)量裝置和第二濃度測(cè)量裝置。
[0020] 優(yōu)選地，該濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括一連接在所述第一流量控制器與所述第一濕度測(cè) 量裝置之間的第一濕度控制器。
[0021] 優(yōu)選地，該濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括一連接在所述吹掃氣體容器與所述第一濕度測(cè)量 裝置之間的第四流量控制器。
[0022] 優(yōu)選地，該濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括依次串聯(lián)在所述吹掃氣體容器與所述第三濕度測(cè) 量裝置之間的一第五流量控制器和一第二濕度控制器。
[0023] 進(jìn)一步地，該濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括一連接至所述第二主氣路輸出端的第三濃度測(cè) 量裝置。
[0024] 優(yōu)選地，該濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括一氘化水吸收器，其輸入端連接至所述第一濃度 測(cè)量裝置、第二濃度測(cè)量裝置和第三濃度測(cè)量裝置，輸出端通過(guò)一第五濃度測(cè)量裝置與大 氣連通。
[0025] 進(jìn)一步地，該濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括一連接在所述第一濕度測(cè)量裝置與所述第一主 氣路輸入端之間的第四濃度測(cè)量裝置。
[0026] 進(jìn)一步地，所述第一濕度測(cè)量裝置、第二濕度測(cè)量裝置、第三濕度測(cè)量裝置和第四 濕度測(cè)量裝置為溫濕度計(jì)或濕度計(jì)。
[0027] 綜上所述，本發(fā)明可以通過(guò)氚化水濃度監(jiān)測(cè)模塊將所述環(huán)境氣體中的氚化水和其 余氣體分離，并測(cè)量所述氚化水的濃度；然后，通過(guò)還原態(tài)氚濃度監(jiān)測(cè)模塊將所述其余氣體 中的還原態(tài)氚催化氧化為氚化水，并且將氧化成的氚化水從所述其余氣體中分離出后測(cè)量 其濃度，最后根據(jù)所述氧化成的氚化水的濃度獲取所述還原態(tài)氚的濃度?？梢?jiàn)，本發(fā)明能夠 測(cè)量包含有不同形態(tài)的氚及多種放射性核素的復(fù)雜環(huán)境氣體中的氘化水和還原態(tài)氚的濃 度。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所做的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0029] 圖1為本發(fā)明的復(fù)雜環(huán)境氣體中不同形態(tài)氚的濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 為使進(jìn)一步深入了解本發(fā)明的技術(shù)手段與特征，謹(jǐn)配合附圖再予舉例進(jìn)一步具體 說(shuō)明于后：
[0031] 本發(fā)明，S卩，復(fù)雜環(huán)境氣體中不同形態(tài)氚的濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖1所示，包括一采樣 裝置1、一氚化水濃度監(jiān)測(cè)模塊和一還原態(tài)氚濃度監(jiān)測(cè)模塊。其中，采樣裝置1用于采集 待測(cè)的環(huán)境氣體；氚化水濃度監(jiān)測(cè)模塊用于將該環(huán)境氣體中的氚化水（HTO)和其余氣體分 離，并測(cè)量分離出的氚化水的濃度；還原態(tài)氚濃度監(jiān)測(cè)模塊用于將其余氣體中的還原態(tài)氚 (包括HT和CH3T)催化氧化為氚化水，并且將氧化成的氚化水從其余氣體中分離出并測(cè)量 其濃度，然后根據(jù)氧化成的氚化水的濃度獲取還原態(tài)氚的濃度。
[0032] 下面詳細(xì)介紹本發(fā)明中氚化水濃度監(jiān)測(cè)模塊和還原態(tài)氚濃度監(jiān)測(cè)模塊的主要結(jié) 構(gòu)：
[0033] 氚化水濃度監(jiān)測(cè)模塊包括：一盛裝吹掃氣體（例如干燥氦氣）的吹掃氣體容器2 ; 一第一氣水分離器31，其具有第一主氣路輸入端、第一主氣路輸出端、第一吹掃氣路輸入端 以及第一吹掃氣路輸出端；依次串聯(lián)在采樣裝置1與第一主氣路輸入端之間的第一流量控 制器41和第一濕度測(cè)量裝置51 ;連接在吹掃氣體容器2與第一吹掃氣路輸入端之間的第 二流量控制器42 ;以及依次串聯(lián)至第一吹掃氣路輸出端的第二濕度測(cè)量裝置52和第一濃 度測(cè)量裝置61。
[0034] 還原態(tài)氚濃度監(jiān)測(cè)模塊包括：一第二氣水分離器32,其具有第二主氣路輸入端、 第二主氣路輸出端、第二吹掃氣路輸入端以及第二吹掃氣路輸出端；依次串聯(lián)在第一主氣 路輸出端與第二主氣路輸入端之間的催化氧化裝置7和第三濕度測(cè)量裝置53 ;連接在吹掃 氣體容器2與第二吹掃氣路輸入端之間的第三流量控制器43 ;以及依次串聯(lián)至第二吹掃氣 路輸出端的第四濕度測(cè)量裝置54和第二濃度測(cè)量裝置62。
[0035] 在本發(fā)明中，第一、第二氣水分離器31、32具有對(duì)水分子的高效選擇透過(guò)性，均采 用若干成捆的、由全氟磺酸膜形成的毛細(xì)管實(shí)現(xiàn)。其中，毛細(xì)管的入口端對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的主 氣路輸入端，出口端對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的主氣路輸出端；毛細(xì)管的一外側(cè)對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的吹掃氣路 輸入端，相對(duì)的另一外側(cè)對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的吹掃氣路輸出端。當(dāng)含有不同形態(tài)氚及多種放射性 核素的復(fù)雜環(huán)境氣體自主氣路輸入端進(jìn)入毛細(xì)管后，由于磺酸基膜對(duì)氚化水（呈水分子形 式）有極強(qiáng)的吸引力，從而形成水分子向干燥側(cè)壁的轉(zhuǎn)移通道，最后水分子被毛細(xì)管外側(cè) 的、自吹掃氣路輸入端進(jìn)入的吹掃氣體載走從吹掃氣路輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)HTO與其它 氣體的分離。氣水分離器31、32對(duì)HTO與HT、Ar、N0x等其余氣體的分離比可達(dá)到10 3-104。
[0036] 其中，上述濃度測(cè)量裝置61-64優(yōu)選采用具有高效Y補(bǔ)償功能的測(cè)氚電離室實(shí) 現(xiàn)，以抵御外輻射場(chǎng)的干擾，提高測(cè)量精度；濕度測(cè)量裝置51-54采用濕度計(jì)或溫濕度計(jì)實(shí) 現(xiàn)，一方面用于確保氣體的濕度處于氣水分離器的工作濕度以上，另一方面用于確定氣水 分離器的分離效率。
[0037] 此外，由于氣水分離器存在分離極限，室溫下對(duì)混合氣體中氚化水的分離極限 在IOOppm左右，因此，當(dāng)主路的環(huán)境氣體中的水分含量低于該值時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行加濕處 理。為了給進(jìn)入第一氣水分離器31中的環(huán)境氣體進(jìn)行加濕，本系統(tǒng)設(shè)置了一連接在第一 流量控制器41與第一濕度測(cè)量裝置51之間的第一濕度控制器81，以使取樣氣體濕度達(dá)到 2000ppm以上；為了給進(jìn)入第二氣水分離器32的環(huán)境氣體進(jìn)行加濕，本系統(tǒng)還設(shè)置了一連 接在吹掃氣體容器2與第三濕度測(cè)量裝置53之間的第二濕度控制器82。同時(shí)，為了控制取