[發明專利]一種钚氣溶膠微粒的發生裝置在審

申請號：	201711214284.4	申請日：	2017-11-28
公開（公告）號：	CN107715809A	公開（公告）日：	2018-02-23
發明（設計）人：	謝波;郭俊民;熊旺;宋濤;章劍華;賈傳強;劉云怒;崔黎麗	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：	B01J13/00	分類號：	B01J13/00
代理公司：	中國工程物理研究院專利中心51210	代理人：	翟長明,韓志英
地址：	621999 四***	國省代碼：	四川;51
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種氣溶膠微粒發生裝置
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于钚氣溶膠化學分析與表征的技術領域，具體涉及一種钚氣溶膠微粒的發生裝置。

背景技術

以固體或液體為分散相，凡分散介質為氣體所形成的膠體系統被稱為氣溶膠。钚氣溶膠是钚放射性危害的重要表現形式之一，其來源主要有三個方面：核武器研究、核電站事故與核恐怖襲擊。無論哪一種來源，釋放的钚氣溶膠物質會迅速擴散，造成嚴重危害公眾和環境安全的后果，尤其是人體攝入毫克量級的钚便會引起最終的死亡。人體吸入钚氣溶膠導致的內照射損傷效應，在很大程度上取決于钚氣溶膠微粒的粒徑、溶解度、價態、核素組成等特征參數。為了知曉钚氣溶膠的這些參數特征，為人員健康評估和環境污染評價提供參考，就必須獲取钚氣溶膠微粒開展相關的科學實驗。然而，由于涉钚材料的敏感性和自身的毒性、放射性和復雜性，在實驗室直接獲取钚氣溶膠微粒是非常困難的。

間接獲取钚氣溶膠也是十分困難的，因為大型核試驗被全面禁止，核武器事故與核電站事故屈指可數，并且發生時倉促突然。目前，各國武器實驗室獲取钚氣溶膠的途徑主要是將不同形態的钚材料進行氧化、燃燒、高能化和霧化，包含了激光加熱、輻射加熱、等離子體、電流熔爆、燃料火燒等技術方式，涉及到的監測系統、取樣系統、輸運系統、分析系統、屏蔽系統等輔助設施復雜，體積龐大，費用高昂，普通實驗室與研究機構難以承受。2009年12月3日，钚氣溶膠微粒的發生迎來里程碑事件，美國阿貢國家實驗室（ANL）利用特殊霧化器系統，對2009年10月27日完成镅化學分離的CRM 136（Certified reference material）溶液（钚同位素標準）成功發生了PuO₂氣溶膠粒子。在一個收集范圍為0.7-0.8μm的撞擊層上獲得了尺寸分布密度最高的312個顆粒，估算了312個顆粒的展平程度（FD）。這些粒子的化學組成和尺寸分布提供了加工過程的信息，钚的同位素比率提供了材料起源和材料年齡的信息，從而實現了钚氣溶膠微粒最重要參數（钚同位素組成和放射性衰變揭示的材料年齡）的表征，推動了涉钚材料核取證技術的發展，但該文獻并未公布此特殊霧化器系統的具體細節，當前亟需發展一種钚氣溶膠微粒的發生裝置用以開展钚氣溶膠取樣與分析工作。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種钚氣溶膠微粒的發生裝置。

本發明的钚氣溶膠微粒的發生裝置包括密封在密封真空手套箱中的兩相流霧化器、空氣壓縮機、密封容器、噴嘴、撞擊器、反應爐、稀釋器、低壓撞擊器、硅晶片、冷凝器和循環泵。

所述的空氣壓縮機和密封容器分別通過管道與兩相流霧化器的入口Ⅰ和入口Ⅱ相通，兩相流霧化器的出口處為噴嘴，噴嘴通過管道與冷凝器、反應爐、稀釋器、低壓撞擊器和循環泵依次相連。

在所述的空氣壓縮機與兩相流霧化器之間的管道上安裝有壓力計和流量計，監測和控制管道內高速空氣的壓力和流量。

在所述的噴嘴與冷凝器之間的管道上安裝有撞擊器。

所述的冷凝器和反應爐之間的管道為加熱管道Ⅰ，反應爐和稀釋器之間的管道為加熱管道Ⅱ，加熱管道Ⅰ和加熱管道Ⅱ上安裝有溫度計測量管道內的氣體溫度。

所述的稀釋器通過旁路管道抽入空氣，同時旁路管道上安裝有流量計監測和控制管道內空氣的流量。

所述的低壓撞擊器收集钚氣溶膠微粒，低壓撞擊器上安裝有壓力計，測量低壓撞擊器的內部壓力；實驗人員取出低壓撞擊器收集的钚氣溶膠微粒放置在硅晶片上進行測量。

所述的循環泵抽吸管道內的氣體，維持發生裝置的運轉。

所述的空氣壓縮機與兩相流霧化器之間的管道中的高速空氣的流量為3L/min，壓力為0.2MPa；所述的加熱管道Ⅰ和加熱管道Ⅱ為內拋光的不銹鋼管道，加熱管道Ⅰ的工作溫度為130℃，加熱管道Ⅱ的工作溫度120℃。

所述的噴嘴為平流噴氣式噴嘴，噴嘴的霧化錐角為45度。