一种放射性核素收集装置的制作方法

本发明涉及一种收集装置,特别涉及一种放射性核素收集装置。

背景技术：

随着核能的不断开发和应用，沿海核电站和船用核动力桶排放的核废物，以及核事故造成的核泄漏，都会造成严重的海洋放射性污染，对海洋环境，甚至人类社会产生了巨大的破坏，其影响可长达几百年乃至数千年，甚至更长的时间，因此，对核污染程度较高的海水进行处理十分必要，也是防止和控制海洋核污染的一项重要任务。

现有的放射性核素收集桶，大多只是收集放射性污水，没有核素吸附功能，不仅利用率低，而且占用空间大；部分收集桶有吸附功能，但吸附剂单一，对吸附核素种类的选择性较强，吸附效果一般。

由于上述原因，本发明人对现有的技术进行改进，设计出一种放射性核素收集装置。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种放射性核素收集装置，该装置能够收集系列放射性核素，降低放射性污染，而且，吸附材料更换方便，吸附效率高。

具体来说，本发明的目的在于提供一种放射性核素收集装置，所述装置包括阀门1、箱体2、箱门3、填料盒4和仪表5，该装置能够收集放射性污水中的放射性核素其中，箱体2上下端分别开设有进水口和出水口，并设置有阀门1，以控制污水的进入和流出；并且，在出水口处还设置有仪表5，以检测流出液的放射性；填料盒4置于箱体2中，污水进入箱体2，经填料盒4净化后流出；

其中，填料盒4填充有吸附材料，任选的还填充有过滤材料，填料盒4底部设有出水网孔，污水经吸附材料/过滤材料处理后流出。并且，所述填料盒4独立设置，多个填料盒4可单独安装与拆卸；

所述箱体2和箱门3由铅合金制成，并设置有容纳密封圈的密封槽22；

所述箱体2还设有支撑和放置填料盒4的填料盒支架21。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)本发明提供的装置能够收集系列放射性核素，吸附效率高，适用范围广，吸附材料更换方便；

(2)本发明提供的装置设置了不同的填料对放射性污水进行过滤和吸附，能够滤掉污水中的大小杂质，从而提高吸附层的利用率和吸附率，延长吸附材料的使用时间；

(3)本发明提供的装置具有多层吸附层，不仅能够增加吸附效率，还能够交替更换，增加填料的利用率；

(4)吸附层采用气凝胶为填料，气凝胶气孔率高，比表面积大，对污水中的放射性核素的吸附性极强；

(5)本发明提供的装置可以根据实际情况设置不同的尺寸和比例，也可以根据实际情况改变填料的填充面积和厚度。

(6)吸附材料和过滤材料装在填料盒内，方便更换。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的核素收集装置示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的箱体示意图；

图3示出根据本发明一种优选实施方式的填料盒示意图；

图4示出根据本发明一种优选实施方式的箱门示意图

附图标号说明：

1-阀门

2-箱体

21-填料盒支架

22-密封槽

3-箱门

4-填料盒

5-放射性监测仪表

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本发明提供的一种放射性核素收集装置，所述装置包括阀门1、箱体2、箱门3、填料盒4和放射性监测仪表5，所述装置能够收集放射性污水中的放射性核素；

其中，如图1所示，在箱体2的上下端分别开设有进水口和出水口，并设置有阀门1，以控制污水的进入和流出；并且，在出水口处还设置有放射性监测仪表5，以检测流出液的放射性；

填料盒4置于箱体2中，污水进入箱体2，经填料盒4净化后流出。

本发明中，填料盒4可单独安装与拆卸，可以设置一至多个，相互间不关联，可单独安装与拆卸；优选的，设置多个填料盒4，通过多次过滤吸附，能够更好的实现放射性污水的净化作用和放射性核素的收集作用。

进一步的，填料盒4填充有吸附材料，任选的还可以填充有过滤材料；其中，吸附材料包括泥炭、矿石、酵母菌生物、石墨烯和活性炭中的一种或其组合，优选为石墨烯，更优选为石墨烯气凝胶，气凝胶是非常理想的吸附材料，也是处理生态灾难的绝好材料。气凝胶气孔率高，比表面积大，对污水中的放射性核素吸附性极强，因此能最大程度的吸附污水中的放射性核素；

更优选的，可以设置2层填充材料，一方面增加吸附效率，另一方面可以交替更换，增加气凝胶的利用率和吸附率，尽可能的吸附污水中的放射性核素。

放射性污水在吸附前的处理非常重要，能够增加吸附材料对放射性核素的吸附，减少吸附材料对颗粒杂质的截留作用，从而延长使用时间和使用效率。

因此，在优选的实施方式中，填料盒4中还可以填充有过滤材料，所述过滤材料包括鹅卵石、粗沙、细沙、过滤棉、钢滤网、滤膜和活性炭中的一种或其组合；过滤材料可以设置1至多层，优选为3层，并且，由上向下依次为鹅卵石、粗沙以及细沙；这样，能够将放射性污水中不同粒径的杂质和颗粒截留在不同的过滤层，减少了各层中滤饼(截留的杂质和颗粒)的厚度，使得污水更易过滤，从而减少了过滤时间，增加了过滤效果；同时，减轻了吸附层的截留厚度，提高了吸附材料的利用率和吸附率。

优选的，填充材料和过滤材料充满填充盒4，此时核素收集效果最佳。

填料盒4还应该具有使水流出的网孔，才能够收集流动污水中的放射性核素；优选的，所述填料盒4侧壁和底部都有出水网孔；在更优选的实施方式中，如图3所示，所述填料盒4底部设有出水网孔，这样可以使填料盒4中的污水只朝下方流出，方向统一，减少污水流入净化死角的可能性。

本发明中的填料盒4底部的网孔应该根据填充材料和过滤材料的粒径，分别设置：所述网孔应不能透过填充材料和过滤材料，但能使污水透出。

还可以在填料盒4底部铺设一层或数层筛网或滤膜，防止填充材料和过滤材料透过填料盒4底部的网孔。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，所述填料盒4设置了五个，由上向下分层设立，其中，填料盒4内由上至下依次填充有鹅卵石、粗沙、细沙、石墨烯气凝胶、石墨烯气凝胶，放射性污水从上方进入收集装置，污水在重力的作用下，由上层逐渐流至下层，并不断被过滤和吸附，最终汇集于出水口处。

填料盒4可以由合金材料制成，优选铅合金，具有良好的耐腐蚀和防辐射性能。

在放射性核素收集过程中，可以根据放射性污水的总量和放射性污染程度，适当选用相应面积和高度的填料盒4，以实现放射性核素收集的最大量和污水处理的效果最优化。

为了使各个填料盒4在使用时不受挤压，本发明中，箱体2设置了填料盒支架22，用于支撑和放置填料盒4。在箱体2内部，根据实际需求相应设置填料盒支架22的个数和相邻填料盒支架22之间的高度。

如图2所示，所述填料盒支架22固接于箱体2内部，优选与箱体2一体成型；在一种实施方式中，所述填料盒支架22为突出箱体2平面的凸沿，沿箱体2三个平面水平设立；在另一种实施方式中，所述填料盒支架22为一平面，其上设有出水网孔。

为了达到更好的核素收集作用，同时，为了稳定填料盒4，利于本发明提供的装置进行移动和搬动，特别的，在填料盒4外周设置密封圈，能够与箱体2和箱门3紧密贴合，在处理放射性污水时污水不会沿填料盒4与箱体2以及填料盒4与箱门3的缝隙流入下层的填料盒4和/或出水口。

相应的，如图2、图3和图4中所示，在填料盒4外周，箱体2内部，以及箱门3内侧，与密封圈相对应的位置上设置了密封槽22，用于放置密封圈。

箱门3与箱体2在能实现密封连接的基础上，可采用多种连接方式，在一种实施方式中，箱门3与箱体2采用螺栓连接，这样能够在各个方向均匀用力，实现更好的密封效果。优选的，还可以在箱门3密封时使用密封圈，确保污水不外漏。

本发明提供的放射性核素收集装置采用铅合金制成，能够有效减少和避免污水处理过程中对操作人员的辐射危害。

结合图1，示例性的说明本发明的具体使用和更换方法：

正常运行时，开启阀门1，放射性污水流入放射性核素收集装置；污水经过第一层填料盒4中小鹅卵石的过滤和吸附作用下，吸附相应核素，并过滤掉污水中的较大杂质；污水流入第二层填料盒4，在粗沙填料的作用下，吸附相应核素，并过滤掉污水中较小杂质；污水流入第三层填料盒4，在细沙填料的作用下，吸附相应核素，并过滤掉污水中的微小杂质；污水流入第四层填料盒4，在石墨烯气凝胶填料的作用下，吸附污水中的剩余的放射性核素；最后污水流入第五层填料盒4，在石墨烯气凝胶填料的作用下，继续吸附污水中残留的放射性核素。至此，放射性很小的污水经放射性监测仪表5排除放射性后，由出水口的阀门1排出收集装置。

当放射性监测仪表5监测到处理后的污水放射性升高到一定程度时，需要更换填料。关闭阀门1，待出水口没有污水流出时，可以更换填料：通过打开紧固螺钉，打开箱门3，取出所有填料盒4，更换第一层、第二层和第三层的填料盒4内的填料；把第五层填料盒4及其内的填料一同装入第四层填料盒4的位置；把第四层填料盒4内的填料取出进行处理，并更换新的石墨烯气凝胶填料，之后将其装入第五层填料盒的位置。更换填料盒4的同时，需要检查所有密封圈，如有损坏，及时更换。最后，装好箱门3，完成填料更换。打开阀门1，继续过滤并收集放射性污水中的核素。

实施例

一种放射性核素收集装置，其长度为2m，宽度为2m，高度为5m；在箱体内部共设置了5层填料盒，填料盒的长度为1.9m，宽度为1.9m，高度为0.5m，由上至下依次填充有小鹅卵石(直径约1cm)、粗沙(直径约0.5mm)、细沙(直径约0.2mm)、石墨烯气凝胶(密度20mg/cm³、孔隙率95％、孔体积为2.5m³/g、比表面积600m²/g)，石墨烯气凝胶(密度20mg/cm³、孔隙率95％、孔体积为2.5m³/g、比表面积600m²/g)；其中，在各个填料盒中，填充材料充分填充满填料盒。

对放射性污水进行处理，其中，污水的放射性大于3.7×10⁹bq/l，为高放射性污水；

放射性污水进行处理时，开启阀门1，放射性污水流入放射性核素收集装置；污水经过第一层填料盒4中小鹅卵石的过滤和吸附作用下，吸附相应核素，并过滤掉污水中的较大杂质；污水流入第二层填料盒4，在粗沙填料的作用下，吸附相应核素，并过滤掉污水中较小杂质；污水流入第三层填料盒4，在细沙填料的作用下，吸附相应核素，并过滤掉污水中的微小杂质；污水流入第四层填料盒4，在石墨烯气凝胶填料的作用下，吸附污水中的剩余的放射性核素；最后污水流入第五层填料盒4，在石墨烯气凝胶填料的作用下，继续吸附污水中残留的放射性核素。至此，放射性很小的污水经放射性监测仪表5排除放射性后，由出水口的阀门1排出收集装置；

此时，处理后的污水放射性低于3.7×10⁵bq/l，也就是吸附系数大于10000，此时，处理后的污水为低放射性污水。处理后的低放射性污水根据相关部门规定，继续处理或排放。

对比发现，放射性核素收集装置对于放射性核素具有良好的收集作用，能够有效地对放射性污水进行处理，减轻污水中的放射性。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。