一种佩戴式氚取样装置的制作方法

1.本发明属于辐射防护与环境保护技术领域，具体涉及一种佩戴式氚取样装置。


背景技术：

2.核电站、氚靶生产、中子发生器生产等设施在运行过程中均涉及到氚操作，尽管对其运行装置或设备采取了包容处理，但因为氚的气体特性，仍能扩散进入工作场所，并以氚气(ht)和氚化水(hto)的形式存在于涉氚工作场所的空气中。由于氚是氢的放射性同位素，具有β辐射，会对人体造成一定量的内照射危害，因此，需要对工作场所工作人员所摄入的氚量进行测量。
3.目前，对工作场所氚浓度的测量主要有电离室法、硅胶吸附法以及鼓泡法。然而测氚电离室的灵敏度一般在105bq/m3左右，远高于工作场所空气中的氚浓度(一般在103bq/m3左右)，因此，电离室法无法进行涉氚工作场所的氚浓度测量。硅胶吸附法是采用硅胶等干燥剂吸附空气中的hto，然后采用高温蒸馏的方式获取空气中的hto并对其测量，而鼓泡法是将放射性气体通过有蒸馏水的洗瓶发生鼓泡，使得空气中的hto与水进行同位素交换，在足够长的取样时间后测量鼓泡器收集水中的氚浓度从而获得空气中的平均氚浓度。然而，采用硅胶吸附法和鼓泡法只能获得空气中的hto浓度而无法获得空气中的全氚浓度(ht+hto)。因此，为了更准确的测量工作场所的氚浓度并评估其对工作人员的辐射危害，需要对空气中的全氚进行测量。
4.当前对工作场所全氚浓度的测量主要是将其转化为hto的形式，再按照hto的取样测量方式进行测量，常用的方法为催化氧化法，即采用某些催化氧化剂将其进行催化氧化，之后再冷凝或鼓泡收集。然而，此取样方法均为工作场所固定操作工位的氚浓度取样，即在操作场所提前布设一定的取样管道，涉氚操作进行时只需将取样管道中的的气体引入取样器或相关设备中进行处理收集，这种方法以某几个工位的氚浓度平均值来反应整个操作过程不同人员、不同工位的氚浓度，因此具有一定的不准确性。为了更加准确地获得不同工位、不同操作人员在涉氚操作过程中所摄入的氚浓度，因此，有必要发展一种既能够获得工作场所全氚浓度，且能够反映个体差异的氚浓度测量设备。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种佩戴式氚取样装置。
6.一种佩戴式氚取样装置，所述的氚取样装置包括外壳、布设并固定于外壳内的取样子装置i及取样子装置ii，其中，取样子装置i包括与取样管道连接的微型取样泵i、收集瓶i以及收集瓶ii，还包括与微型取样泵i连接的计时器i以及电源i；取样子装置ii包括微型取样泵ii、微型催化柱、收集瓶iii以及收集瓶iv，取样子装置ii还包括与微型催化柱连接的计时器i和计时器ii；
7.其连接关系是，微型取样泵i的一端与取样管道连接，另一端依次连接收集瓶i和收集瓶ii；微型取样泵ii的一端与取样管道连接，另一端依次通过微型催化柱、收集瓶iii
和收集瓶iv后与大气相通；电源i和计时器i均与微型取样泵i和微型取样泵ii电连接；电源ii和计时器ii与微型催化柱电连接。
8.进一步，所述的微型催化柱为基于催化剂负载的泡沫镍催化棒，催化棒外围缠绕加热丝，整个含有加热丝的催化棒置于不锈钢管中；所负载的催化剂可为铂、钯或者金中的一种。
9.进一步，所述的外壳为不锈钢材质或硬质塑料中的一种。
10.进一步，所述的取样装置i、取样子装置ii内各部件的连通管道为pu软管或1/8inch的不锈钢细管。
11.进一步，所述的电源i用于控制微型取样泵i和微型取样泵ii的启停，计时器i用于记录微型取样泵i和微型取样泵ii的取样时间；电源ii用于控制微型催化柱的启停，计时器ii用于记录微型催化柱的加热氧化时间，且电源ii和电源i为联动设置，即，开启电源i不开启电源ii时，只有计时器i和微型取样泵i工作，电源i和电源ii都开启时，计时器i、计时器ii、微型取样泵i和微型取样泵ii都开始工作。
12.进一步，所述的收集瓶i、收集瓶ii、收集瓶iii、收集瓶iv的瓶塞采用插拔式设计，每个瓶塞上均分布有一长一短两根细管，收集瓶i瓶塞的长管伸入收集瓶i的液面底部，收集瓶i瓶塞的短管穿出收集瓶i瓶塞与收集瓶ii瓶塞的长管连接，收集瓶ii穿出的短管与大气相通。
13.收集瓶iii瓶塞的长管伸入收集瓶iii的液面底部，收集瓶iii瓶塞的短管穿出收集瓶iii瓶塞与收集瓶iv瓶塞的长管连接，收集瓶iv穿出的短管与大气相通。
14.进一步，所述的收集瓶的材质为石英玻璃、普通玻璃或者聚四氟乙烯中的一种，收集瓶内装入的液体为去氚水或低氚水中的一种。
15.进一步，所述的微型取样泵i和微型取样泵ii的流速在0～200ml/min之间。
16.本发明的佩戴式氚取样装置将ht的催化氧化与hto鼓泡收集相结合进行涉氚场所空气中全氚的收集，实现了涉氚场所空气中总氚量的快速取样，解决了涉氚场所不同工作人员在涉氚操作时氚摄入量的个体差异取样问题，为准确评估不同工位工作人员的氚摄入量提供了可靠地途径。
17.本发明的佩戴式氚取样装置采用便携式设计，将微型催化柱与微型取样泵应用于装置中，一方面能够满足工作场所空气中氚取样要求，另一方面大大减轻了装置的固有重量(装置重量小于1.5kg)，使其轻便、成本低，满足了涉氚工作场所工作人员对于氚取样的要求。
18.本发明的佩戴式氚取样装置采用便携式佩戴的方式，将取样装置佩戴于工作人员胸前直接进行取样，与传统的固定式氚取样装置相比，一方面减少了取样管道的布设，降低了成本，另一方面提高了取样的准确性，能够对各个工位、不同工作人员的氚摄入情况进行单独取样测量，完全满足工作场所操作人员ht和全氚的取样分析。
19.本发明的佩戴式氚取样装置适用于核电站、氚靶生产、中子发生器等涉氚场所空气中不同工作人员在不同工位的ht和hto的取样。本发明的佩戴式氚取样装置因其便携性、微型化，使其能够方便的佩戴于工作人员胸前，所取样品具有工位代表性、个体差异性，较以往以整个房间氚浓度作为工作人员氚摄入来源的方式更为准确，能够准确的反应不同工作人员处于不同工位工作时的氚摄入量。
附图说明
20.图1为本发明的佩戴式氚取样装置的结构示意图；
21.图中，1.微型取样泵i 2.微型取样泵ii 3.微型催化柱 4.收集瓶i 5.收集瓶ii 6.收集瓶iii 7.收集瓶iv 8.电源i 9.外壳10.电源ii 11.计时器i 12.计时器ii。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例详细说明本发明。
23.如图1所示，本发明的佩戴式氚取样装置包括外壳9、布设并固定于外壳9内的取样子装置i及取样子装置ii，其中，取样子装置i包括与取样管道连接的微型取样泵i1、收集瓶i4以及收集瓶ii5，还包括与微型取样泵i1连接的计时器i11以及电源i8；取样子装置ii包括微型取样泵ii2、微型催化柱3、收集瓶iii6以及收集瓶iv7，取样子装置ii还包括与微型催化柱3连接的计时器i11和计时器ii12。
24.其连接关系是，微型取样泵i1的一端与取样管道连接，另一端依次连接收集瓶i4和收集瓶ii5，之后从收集瓶ii5中出来的气体通过残留气体管道与大气相通；微型取样泵ii2的一端与取样管道连接，另一端依次通过微型催化柱3、收集瓶iii6和收集瓶iv7后与大气相通；电源i8和计时器i11均与微型取样泵i1和微型取样泵ii2电连接；电源ii10和计时器ii12与微型催化柱3电连接。
25.所述的取样子装置i和取样子装置ii分别对涉氚场所空气中氚化水(hto)和全氚(hto和ht)进行取样收集，其中取样子装置i通过微型取样泵i1将涉氚场所空气中的hto依次抽至收集瓶i4和收集瓶ii5中进行收集，取样子装置ii通过微型取样泵ii2将涉氚场所的空气抽至微型催化柱3中进行ht的催化氧化，之后将氧化后获得的hto和之前空气中的hto依次通入收集瓶iii6和收集瓶iv7进行收集。
26.本专利设计了一种能够用于涉氚工作场所不同工作人员佩戴的、小型、轻便的氚浓度取样装置，一方面节省了操作场所氚取样管道的布设，另一方面能够同时对不同工作人员在不同工位操作时的氚浓度进行取样，同时，能够更准确的反应操作人员在涉氚操作时对氚摄入的个体差异，具有佩戴方便、取样结果更加准确的特点。
27.进一步，所述的微型催化柱3为基于催化剂负载的泡沫镍催化棒，催化棒外围缠绕加热丝，整个含有加热丝的催化棒置于不锈钢管中。所负载的催化剂可为铂、钯或者金中的一种。
28.进一步，所述的外壳9为不锈钢材质或硬质塑料中的一种，里面布设并固定取样子装置i、取样子装置ii以及相关需要使用的管线及为电源供电的电池组。
29.进一步，所述的取样装置i、取样子装置ii内各部件的连通管道为pu软管或1/8inch的不锈钢细管中的一种。
30.进一步，所述的电源i8用于控制微型取样泵i1和微型取样泵ii2的启停，计时器i11用于记录微型取样泵i1和微型取样泵ii2的取样时间；电源ii10用于控制微型催化柱3的启停，计时器ii12用于记录微型催化柱3的加热氧化时间，且电源ii10和电源i8为联动设置，即，开启电源i8不开启电源ii10时，只有计时器i11和微型取样泵i1工作，电源i8和电源ii10都开启时，计时器i11、计时器ii12、微型取样泵i1和微型取样泵ii10都开始工作。
31.进一步，所述的收集瓶i4、收集瓶ii5、收集瓶iii6、收集瓶iv7的瓶塞采用插拔式
设计，每个瓶塞上均分布有一长一短两根细管，收集瓶i4瓶塞的长管伸入收集瓶i4的液面底部，收集瓶i4瓶塞的短管穿出收集瓶i4瓶塞与收集瓶ii5瓶塞的长管连接，收集瓶ii5穿出的短管与大气相通。
32.收集瓶iii6瓶塞的长管伸入收集瓶iii6的液面底部，收集瓶iii6瓶塞的短管穿出收集瓶iii6瓶塞与收集瓶iv7瓶塞的长管连接，收集瓶iv7穿出的短管与大气相通。
33.所述的收集瓶的材质为石英玻璃、普通玻璃或者聚四氟乙烯中的一种，收集瓶内装入的液体为去氚水或低氚水中的一种。
34.所述的微型取样泵i1和微型取样泵ii2的流速在0～200ml/min之间。
35.实施例1
36.本实施例中装置使用的微型催化柱为铂负载的泡沫镍催化剂，各部分的连通管道为内径3mm的pu软管，收集瓶的材质为石英玻璃，收集瓶内装的液体为去氚水，微型取样泵的流速为200ml/min。
37.取样时，室温20℃，湿度73％，取样时间为3h，取样测得的总氚浓度为3.5
×
102bq/ml，hto浓度为1.4
×
101bq/ml。
38.实施例2
39.本实施例中装置使用的微型催化柱为靶负载的泡沫镍催化剂，各部分的连通管道为内径3mm的pu软管，收集瓶的材质为聚四氟乙烯，收集瓶内装的液体为低氚水，微型取样泵的流速为100ml/min。
40.取样时，室温25℃，湿度65％，取样时间为4h，取样测得的总氚浓度为1.8
×
102bq/ml，hto浓度为4.2
×
101bq/ml。
41.本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。