本发明属于辐射防护与环境保护技术领域，具体涉及一种空气中氚累积取样系统。
背景技术：
在核电站、氚靶生产、中子发生器生产等涉氚场所在正常和事故工况下都会向环境中释放一定量的氚（包括HTO和HT），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，需要对工作场所及流出物中的氚浓度进行测量。目前，国内外常采用电离室法进行氚浓度测量，然而测氚电离室的灵敏度一般在105Bq/m3左右，远高于环境中的氚浓度（大约几十个Bq/m3）。由于环境空气具有一定的湿度，因此空气中的HT会向HTO发生转变，在常温（20℃）、常压（1atm）、正常湿度（50%-60%）下，大约60天左右会有一半HT转化为HTO，而HTO的吸入危害是HT的1.0×104倍，因此，有必要采用一定的手段和方法进行环境中HTO和HT的测量。
目前，针对环境空气中氚的取样测量方法主要有“硅胶吸附法”和“鼓泡法”。“硅胶吸附法”是采用硅胶等干燥剂吸附空气中的HTO，然后采用高温蒸馏方式获取HTO；“鼓泡法”是将放射性气体通过有蒸馏水的洗瓶发生鼓泡，空气样品中的HTO与水进行同位素交换，在足够长的取样时间后，用液闪计数器测定鼓泡器收集水中的氚含量，从而可以求得空气中氚的平均浓度。相比较来说，“硅胶吸附法”的取样效率不仅与硅胶的吸附容量有关，而且与蒸馏装置的蒸馏效率有关，因此，“硅胶吸附法”的取样效率较低。而“鼓泡法”所用设备比较简单，取样效率较高。当前，亟需发展一种适于涉氚工作环境中的小型的氚累积取样系统以保护操作人员的人身安全。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种空气中氚累积取样系统。
本发明的空气中氚累积取样系统，其特点是：所述的氚累积取样系统包括与气体取样管道相连的过滤器，还包括三通Ⅰ和三通Ⅱ、催化床Ⅰ和催化床Ⅱ、鼓泡器Ⅰ、鼓泡器Ⅱ、鼓泡器Ⅲ、鼓泡器Ⅳ以及泵。
其连接关系是，过滤器通过三通Ⅰ分别与控制阀Ⅰ和控制阀Ⅱ的一端连接，控制阀Ⅰ的另一端依次通过鼓泡器Ⅰ、鼓泡器Ⅱ与三通Ⅱ的一端连接；控制阀Ⅱ的另一端依次通过催化床Ⅰ、催化床Ⅱ、鼓泡器Ⅲ、鼓泡器Ⅳ与三通Ⅱ的另一端连接；三通Ⅱ的第三端与控制阀Ⅲ的一端连接，控制阀Ⅲ的另一端与泵连接后通过气管与尾气排放管道连接；取样系统中各部件通过管道连接。
所述的氚累积取样系统包括两路取样子系统，一路取样子系统Ⅰ通过鼓泡器Ⅰ和鼓泡器Ⅱ直接收集空气中的HTO，另一路子系统Ⅱ分别通过催化床Ⅰ和催化床Ⅱ对空气中的HT进行催化氧化，将其转化为HTO后再依次经过鼓泡器Ⅲ和鼓泡器Ⅳ收集空气中氧化前和氧化后的HTO，进而收集空气中全部的HT和HTO。
所述的鼓泡器可根据工作需要增加，采用多级鼓泡器相串联的方式充分鼓泡吸收空气中的HTO。
所述的取样子系统Ⅰ中，在控制阀Ⅰ与鼓泡器Ⅰ之间依次连接浮子流量计Ⅰ、质量流量计Ⅰ测量取样子系统Ⅰ进入鼓泡器Ⅰ的HTO的流量；所述的取样子系统Ⅱ中，在控制阀Ⅱ与催化床Ⅰ之间依次连接浮子流量计Ⅱ、质量流量计Ⅱ测量取样子系统Ⅱ进入催化床Ⅰ的HT和HTO的流量。
所述的取样系统中各部件的连通管道为316L不锈钢管。根据各部件的接口尺寸要求，选择316L不锈钢管的管道内径，一般采用1/4inch、1/8inch或1/2inch。
所述的鼓泡器Ⅰ、鼓泡器Ⅱ、鼓泡器Ⅲ、鼓泡器Ⅳ的顶部采用密封盖密封，每个鼓泡器的进样管穿过密封盖伸入至鼓泡器的液面底部，出样管穿出密封盖悬浮在鼓泡器的液面上方；鼓泡器的材质为石英玻璃，鼓泡器内装入去氚水。
所述的控制阀Ⅰ和控制阀Ⅱ为手动阀或自动阀中的一种，所述的控制阀Ⅲ为单向控制阀。
所述的泵的流量范围为0.5L/min~5L/min。
本发明的空气中氚累积取样系统的取样方法采用鼓泡法，将空气中的HTO通入鼓泡器，使HTO和水发生同位素交换，在足够长的作用时间后，空气中的HTO和鼓泡器内的水完全交换，从而实现空气样品的累积取样。取样系统采用两路取样设计：待测气体经过三通后分为两路，一路气体直接进入串联的鼓泡器，收集空气中的HTO，另一路气体经过串联的催化床的催化作用，将气体中HT完全氧化转化为HTO后，再经过串联的鼓泡器一并收集空气中原有的HTO和催化后的HTO。鼓泡器内装入去氚水，经过HTO和去氚水的长时间同位素交换后，HTO完全交换在去氚水中，达到收集空气中低浓度氚的目的，同时通过流量控制阀对取样流量进行调节，可收集不同流速下的空气中氚样品，通过单向阀的控制，避免空气中水蒸气倒流进入鼓泡器。
本发明的空气中氚累积取样系统，采用过滤器对进入系统的气体进行杂质过滤，大大减少了杂质的引入对系统取样准确性和长期稳定性的影响。本发明满足了涉氚场所（核电站、氚靶生产、中子发生器生产等）的空气中低浓度HTO和HT的长时间累积取样。
本发明的空气中氚累积取样系统能够以周、月为取样时间长时间取样，无需操作人员一直值守，减轻了氚监测取样人员的劳动强度并提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的空气中氚累积取样系统的结构示意图；
图中，1.气体取样管道 2.过滤器 3.三通Ⅰ 4.控制阀Ⅰ 5.浮子流量计Ⅰ 6.质量流量计Ⅰ 7.鼓泡器Ⅰ 8.鼓泡器Ⅱ 9.鼓泡器Ⅲ 10.鼓泡器Ⅳ 11.控制阀Ⅱ 12.浮子流量计Ⅱ 13.质量流量计Ⅱ 14.催化床Ⅰ 15.催化床Ⅱ 16.三通Ⅱ 17.控制阀Ⅲ 18.泵 19. 尾气排放管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
如图1所示，本发明的空气中氚累积取样系统包括与气体取样管道1相连的过滤器2，还包括三通Ⅰ3和三通Ⅱ16、催化床Ⅰ14和催化床Ⅱ15、鼓泡器Ⅰ7、鼓泡器Ⅱ8、鼓泡器Ⅲ9、鼓泡器Ⅳ10以及泵18。
其连接关系是，过滤器2通过三通Ⅰ3分别与控制阀Ⅰ4和控制阀Ⅱ11的一端连接，控制阀Ⅰ4的另一端依次通过鼓泡器Ⅰ7、鼓泡器Ⅱ8与三通Ⅱ16的一端连接；控制阀Ⅱ11的另一端依次通过催化床Ⅰ14、催化床Ⅱ15、鼓泡器Ⅲ9、鼓泡器Ⅳ10与三通Ⅱ16的另一端连接；三通Ⅱ16的第三端与控制阀Ⅲ17的一端连接，控制阀Ⅲ17的另一端与泵18连接后通过气管与尾气排放管道19连接；取样系统中各部件通过管道连接。
所述的氚累积取样系统包括两路取样子系统，一路取样子系统Ⅰ通过鼓泡器Ⅰ7和鼓泡器Ⅱ8直接收集空气中的HTO，另一路子系统Ⅱ分别通过催化床Ⅰ14和催化床Ⅱ15对空气中的HT进行催化氧化，将其转化为HTO后再依次经过鼓泡器Ⅲ9和鼓泡器Ⅳ10收集空气中氧化前和氧化后的HTO，进而收集空气中全部的HT和HTO。
所述的取样子系统Ⅰ中，在控制阀Ⅰ4与鼓泡器Ⅰ7之间依次连接浮子流量计Ⅰ5、质量流量计Ⅰ6测量取样子系统Ⅰ进入鼓泡器Ⅰ7的HTO的流量；所述的取样子系统Ⅱ中，在控制阀Ⅱ11与催化床Ⅰ14之间依次连接浮子流量计Ⅱ12、质量流量计Ⅱ13测量取样子系统Ⅱ进入催化床Ⅰ14的HT和HTO的流量。
所述的取样系统中各部件的连通管道为316L不锈钢管。根据各部件的接口尺寸要求，选择316L不锈钢管的管道内径，一般采用1/4inch、1/8inch或1/2inch。
所述的鼓泡器Ⅰ7、鼓泡器Ⅱ8、鼓泡器Ⅲ9、鼓泡器Ⅳ10的顶部采用密封盖密封，每个鼓泡器的进样管穿过密封盖伸入至鼓泡器的液面底部，出样管穿出密封盖悬浮在鼓泡器的液面上方；鼓泡器的材质为石英玻璃，鼓泡器内装入去氚水。
所述的控制阀Ⅰ4和控制阀Ⅱ11为手动阀或自动阀中的一种，所述的控制阀Ⅲ17为单向控制阀。
所述的泵18的流量范围为0.5L/min~5L/min。
实施例1
本实施例中系统采用的316L不锈钢管的管道内径采用1/4inch，采用的控制阀Ⅰ4和控制阀Ⅱ11均为手动阀。取样时，室温为28℃，湿度为62%，取样流速为2.5L/min，取样时间为12h，取样得到全氚浓度为1.45×102Bq/m3 ，HTO浓度为1.39×102Bq/m3。
实施例2
本实施例中系统采用的316L不锈钢管的管道内径采用1/8inch，采用的控制阀Ⅰ4和控制阀Ⅱ11均为自动阀。取样时，室温为25℃，湿度为50%，取样流速为0.8L/min，取样时间为32h，取样得到全氚浓度为1.61×103 Bq/m3 ，HTO浓度为4.27×101 Bq/m3。
实施例3
本实施例中系统采用的316L不锈钢管的管道内径采用1/2inch，采用的控制阀Ⅰ4和控制阀Ⅱ11均为手动阀。取样时，室温为26℃，湿度为68%，取样流速为5 L/min，取样时间为8h，取样得到全氚浓度为8.9×102Bq/m3 ，HTO浓度为1.73×101Bq/m3。
实施例4
本实施例中系统采用的316L不锈钢管的管道内径采用1/8inch，采用的控制阀Ⅰ4和控制阀Ⅱ11均为自动阀。取样时，室温为23℃，湿度为54%，取样流速为0.5 L/min，取样时间为70h，取样得到全氚浓度为1.37×103Bq/m3 ，HTO浓度为1.05×102Bq/m3。
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。