[發明專利]一種氣體中全氚快速取樣系統

有效

• 申請號: 201410017673.8
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103728163A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 孟丹;陳志林;常瑞敏;穆龍;劉秀華;吳冠銀;賀月虹;譚昭儀;涂俊;陳華
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院核物理與化學研究所
• 主分類號: G01N1/24
• 分類號: G01N1/24;G01N1/10
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 韓志英

技術領域

?本發明屬于輻射防護與環境保護技術領域，具體涉及一種氣體中全氚

快速取樣系統。適用于核電站、氚靶生產及中子發生器等生產場所在正常和事故工況下空氣中全氚的快速取樣，全氚包括氚氣（HT）和氚化水（HTO）。

背景技術

在核電站、氚靶生產、中子發生器生產等涉氚場所在正常和事故工況下都需要測量其工作間和煙囪每年排放的全氚量。目前，國內外電離室型測氚儀的靈敏度一般在10⁵Bq/m³左右，遠高于大多數氚操作場所排出的氚濃度。由于氚在空氣中主要以氚化水和氚氣的形態存在，在常溫、常壓、正常濕度下，大約60天左右會有一半HT轉化為HTO，而HTO的吸入危害是氣態氚的1.0×10⁴倍，它還能通過皮膚吸收進入體內。基于HT和HTO的放射性危害，在輻射防護監測中，全氚的取樣監測日益受到重視。

目前，針對涉氚場所空氣中氚的取樣方法主要為“鼓泡法”，即放射性氣體通過有蒸餾水的洗氣瓶時發生鼓泡，空氣樣品中的HTO與水進行同位素交換。這種方法需要一周或數周的取樣時間，才能用液閃計數器測定鼓泡器收集的水中的氚含量，從而求得空氣中氚的平均濃度。“鼓泡法”取樣不僅所需時間較長，而且取樣流量很小，無法滿足工作時間短、樣品流速大時涉氚場所的全氚取樣。

發明內容

為了在短時間內盡可能多的獲取大量空氣中全氚樣品，滿足涉氚場所短時間操作對全氚取樣的要求，本發明提供一種氣體中全氚快速取樣系統。采用本發明的取樣系統可以在數分鐘內獲得大量空氣中的全氚樣品，實現全氚樣品的快速取樣。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

本發明的一種氣體中全氚快速取樣系統，其特征是，所述全氚取樣系統包括氣體取樣管道、與氣體取樣管道連接的過濾器、三通Ⅰ、三通Ⅱ、浮子流量計Ⅰ、浮子流量計Ⅱ、質量流量計Ⅰ、質量流量計Ⅱ、催化氧化床、設置有四個端口的取樣器、冷凝器以及泵。其連接關系是，所述的過濾器通過管道與三通Ⅰ連接，三通Ⅰ通過管道分別與流量調節閥Ⅰ、流量調節閥Ⅲ的一端連接。所述的流量調節閥Ⅰ的另一端依次通過管道與浮子流量計Ⅰ、質量流量計Ⅰ、流量調節閥Ⅱ、取樣頭Ⅰ連接，取樣頭Ⅰ與取樣器的一端口連接。所述的流量調節閥Ⅲ的另一端依次通過管道與浮子流量計Ⅱ、質量流量計Ⅱ、催化氧化床、流量調節閥Ⅳ、取樣頭Ⅲ連接，取樣頭Ⅲ與取樣器另一端口連接。所述的取樣器另外兩個端口分別與取樣頭Ⅱ、取樣頭Ⅳ的一端連接，取樣頭Ⅱ、取樣頭Ⅳ的另一端分別通過管道與三通Ⅱ的兩端連接，三通Ⅱ的另一端通過管道與泵連接，泵通過氣管與尾氣排放管道連接，取樣器置于冷凝器內。

所述的取樣器的四個端口通過軟管分別與取樣頭Ⅰ、取樣頭Ⅱ、取樣頭Ⅲ、取樣頭Ⅳ連接，其中取樣頭Ⅰ、取樣頭Ⅲ用于進氣端口取樣，取樣頭Ⅱ、取樣頭Ⅳ用于出氣端口取樣。

所述的過濾器為濾布過濾器。

所述的取樣器為石英玻璃蛇形冷凝器、石英玻璃直形冷凝器、石英玻璃球形冷凝器中的任意一種。

所述的冷凝器為半導體冷阱、液氮冷阱中的任意一種。

所述的泵為真空泵。

所述的取樣頭Ⅰ、取樣頭Ⅱ、取樣頭Ⅲ、取樣頭Ⅳ與取樣器之間采用軟管連接，所述管道均采用1/4inch的不銹鋼管道硬連接而成。

本發明的氣體中全氚快速取樣系統的工作過程如下：

a．將取樣器置于冷凝器內，取樣器的四個端口通過軟管分別與取樣頭Ⅰ、取樣頭Ⅱ、取樣頭Ⅲ、取樣頭Ⅳ連接，預先設置用于冷凝取樣器中氣體的冷凝器的溫度。

b．開啟催化氧化床，并對其進行溫度閾值設置，設置的溫度閾值應高于HT轉化為HTO的溫度，低于催化氧化床內催化劑失活的溫度。

c．當冷凝器和催化氧化床的溫度處于所設定的溫度時，依次首先開啟浮子流量計Ⅰ、浮子流量計Ⅱ、質量流量計Ⅰ、質量流量計Ⅱ，其次開啟泵，最后開啟流量調節閥Ⅰ、流量調節閥Ⅲ、流量調節閥Ⅱ、流量調節閥Ⅳ，取樣系統實現全氚取樣。

d．浮子流量計Ⅰ、浮子流量計Ⅱ顯示經過三通Ⅰ的氣體瞬時流量值，調節流量調節閥Ⅰ、流量調節閥Ⅲ的流量，確保浮子流量計Ⅰ和浮子流量計Ⅱ上顯示的瞬時流量值大于其量程的2/3，且在3min之內無變化。