[實用新型]一種環境水中氚電解濃集裝置

有效

• 申請號: 201220433589.0
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN202989295U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 潘競舜;文富平;陳凌
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: C25B9/00
• 分類號: C25B9/00;C25B11/02;C25B1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種電解裝置，特別涉及一種環境水中氚電解濃集裝置。

背景技術

氚是氫的放射性同位素，在自然環境中廣泛存在，同時人類的核活動也向環境中釋放了一定量的氚。自然環境中氚主要以水的形式存在，由于環境水中氚的活度一般低于1Bq/L，而目前商業生產的液體閃爍計數器的最小探測限最低可以達到1Bq/L，因此直接測量無法給出準確的氚含量的分析結果。

由于由輕同位素構成的分子比重同位素構成的分子具有較高的零點能，分子中相應原子間結合力較弱，因此在對水進行電解時能夠產生分餾效應，氕先被電解失去，而氚在水中濃集。基于上述原理，對環境水中低水平氚的測量，本領域一般采用電解濃集來提高氚濃度，然后用液體閃爍計數器測量。雖然水中氚的電解濃集原理較為簡單，然而其電解濃集裝置的設計卻是實際應用中的技術難點，其設計水平直接關系到測量結果的準確性和穩定性，因此要實現對水樣中的氚穩定可靠的電解濃集，從而獲得較為準確的氚含量測量結果，就要求電解濃集裝置從設計上最大程度的減弱各種不利因素的影響。

由于氚的電解濃集過程中會產生大量的熱，難于擴散，因此現有的電解濃集裝置均存在散熱較差的問題。電解體系中熱量的積累會導致電解濃集裝置運行的穩定性差，并且使得較多水分通過水蒸氣的形式揮發，造成氚的回收率較低，影響氚含量測量結果的準確性。為了保證電解濃集裝置能夠運行，現有技術通常不得不采用犧牲電解速率的方法，嚴重影響了濃集效率。

發明內容

為了解決現有氚電解濃集裝置存在的氚回收率低，氚含量測量結果準確性不高，運行穩定性差，濃集效率不高等問題，本實用新型提供了一種環境水中氚電解濃集裝置。其具體結構如下：

一種環境水中氚電解濃集裝置，包括一個或一個以上的電解濃集單元，每個電解濃集單元包括電解槽，所述電解槽包括陰極和陽極，其特征在于：所述陰極采用中空結構，陰極外壁采用雙層結構，所述雙層結構夾層內形成冷卻水通道，并設有冷卻水入口和冷卻水出口，陰極下部設有電解液出口，陰極上部與陽極采用絕緣密封連接，所述陽極位于陰極內部并采用中空結構，陽極壁上設有導氣孔，陽極通過其底部與陰極內腔連通，陽極頂部設有排氣口。

每個電解濃集單元還包括冷凝管，陽極通過排氣口與冷凝管密封連接；陰極的材料優選為不銹鋼；陽極的材料優選為鎳；電解液出口優選閥門控制。

由于本實用新型的電解濃集裝置采用了雙層結構陰極外壁，夾層內通冷卻水設計，因此散熱效果好，電解過程中水分損失少，氚的回收率高，氚含量測量結果準確，且電解速率快。冷凝管的采用進一步減少了電解過程中水分的損失，提高了氚的回收率和氚含量測量結果的準確率，同時能夠給陽極降溫，進一步提高了散熱效果，且使用方便。而陰極下部收集氚濃集液的方式大大提高了操作的便利性，明顯提高了氚的電解濃集效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的氚電解濃集裝置結構示意圖

圖2為本實用新型的電解濃集單元結構示意圖

其中的附圖標記如下：1.導氣管、2.冷凝管出水口、3.冷凝管、4.冷凝管進水口、5.絕緣墊、6.導氣孔、7.冷卻水出口、8.陽極、9.陰極、10.電解液、11.冷卻水、12.冷卻水入口、13.電解液出口、14.收集瓶。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的最佳實施方式做進一步說明。

實施例1

一種環境水中氚電解濃集裝置，包括一個或一個以上的電解濃集單元，每個電解濃集單元包括電解槽，所述電解槽包括陰極9和陽極8，所述陰極9采用中空結構，陰極9外壁采用雙層結構，所述雙層結構夾層內形成冷卻水通道，并設有冷卻水入口12和冷卻水出口7，陰極9下部設有電解液出口13，陰極9上部與陽極8采用絕緣密封連接，所述陽極8位于陰極9內部并采用中空結構，陽極8壁上設有導氣孔6，陽極8通過其底部與陰極9內腔連通，陽極8頂部設有排氣口。每個電解濃集單元還包括冷凝管3，陽極8通過排氣口與冷凝管3密封連接。

實施例2

一種環境水中氚電解濃集裝置，包括一個或一個以上的電解濃集單元，每個電解濃集單元包括電解槽，所述電解槽包括陰極9和陽極8，所述陰極9采用中空結構，陰極9外壁采用雙層結構，所述雙層結構夾層內形成冷卻水通道，并設有冷卻水入口12和冷卻水出口7，陰極9下部設有電解液出口13，陰極9上部與陽極8采用絕緣密封連接，所述陽極8位于陰極9內部并采用中空結構，陽極8壁上設有導氣孔6，陽極8通過其底部與陰極9內腔連通，陽極8頂部設有排氣口。每個電解濃集單元還包括冷凝管3，陽極8通過排氣口與冷凝管3密封連接；陰極9的材料為不銹鋼；陽極8的材料為鎳；電解液出口13采用閥門控制。