[实用新型]一种环境水中氚电解浓集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电解装置，特别涉及一种环境水中氚电解浓集装置。

背景技术

氚是氢的放射性同位素，在自然环境中广泛存在，同时人类的核活动也向环境中释放了一定量的氚。自然环境中氚主要以水的形式存在，由于环境水中氚的活度一般低于1Bq/L，而目前商业生产的液体闪烁计数器的最小探测限最低可以达到1Bq/L，因此直接测量无法给出准确的氚含量的分析结果。

由于由轻同位素构成的分子比重同位素构成的分子具有较高的零点能，分子中相应原子间结合力较弱，因此在对水进行电解时能够产生分馏效应，氕先被电解失去，而氚在水中浓集。基于上述原理，对环境水中低水平氚的测量，本领域一般采用电解浓集来提高氚浓度，然后用液体闪烁计数器测量。虽然水中氚的电解浓集原理较为简单，然而其电解浓集装置的设计却是实际应用中的技术难点，其设计水平直接关系到测量结果的准确性和稳定性，因此要实现对水样中的氚稳定可靠的电解浓集，从而获得较为准确的氚含量测量结果，就要求电解浓集装置从设计上最大程度的减弱各种不利因素的影响。

由于氚的电解浓集过程中会产生大量的热，难于扩散，因此现有的电解浓集装置均存在散热较差的问题。电解体系中热量的积累会导致电解浓集装置运行的稳定性差，并且使得较多水分通过水蒸气的形式挥发，造成氚的回收率较低，影响氚含量测量结果的准确性。为了保证电解浓集装置能够运行，现有技术通常不得不采用牺牲电解速率的方法，严重影响了浓集效率。

发明内容

为了解决现有氚电解浓集装置存在的氚回收率低，氚含量测量结果准确性不高，运行稳定性差，浓集效率不高等问题，本实用新型提供了一种环境水中氚电解浓集装置。其具体结构如下：

一种环境水中氚电解浓集装置，包括一个或一个以上的电解浓集单元，每个电解浓集单元包括电解槽，所述电解槽包括阴极和阳极，其特征在于：所述阴极采用中空结构，阴极外壁采用双层结构，所述双层结构夹层内形成冷却水通道，并设有冷却水入口和冷却水出口，阴极下部设有电解液出口，阴极上部与阳极采用绝缘密封连接，所述阳极位于阴极内部并采用中空结构，阳极壁上设有导气孔，阳极通过其底部与阴极内腔连通，阳极顶部设有排气口。

每个电解浓集单元还包括冷凝管，阳极通过排气口与冷凝管密封连接；阴极的材料优选为不锈钢；阳极的材料优选为镍；电解液出口优选阀门控制。

由于本实用新型的电解浓集装置采用了双层结构阴极外壁，夹层内通冷却水设计，因此散热效果好，电解过程中水分损失少，氚的回收率高，氚含量测量结果准确，且电解速率快。冷凝管的采用进一步减少了电解过程中水分的损失，提高了氚的回收率和氚含量测量结果的准确率，同时能够给阳极降温，进一步提高了散热效果，且使用方便。而阴极下部收集氚浓集液的方式大大提高了操作的便利性，明显提高了氚的电解浓集效率。

附图说明

图1为本实用新型的氚电解浓集装置结构示意图

图2为本实用新型的电解浓集单元结构示意图

其中的附图标记如下：1.导气管、2.冷凝管出水口、3.冷凝管、4.冷凝管进水口、5.绝缘垫、6.导气孔、7.冷却水出口、8.阳极、9.阴极、10.电解液、11.冷却水、12.冷却水入口、13.电解液出口、14.收集瓶。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的最佳实施方式做进一步说明。

实施例1

一种环境水中氚电解浓集装置，包括一个或一个以上的电解浓集单元，每个电解浓集单元包括电解槽，所述电解槽包括阴极9和阳极8，所述阴极9采用中空结构，阴极9外壁采用双层结构，所述双层结构夹层内形成冷却水通道，并设有冷却水入口12和冷却水出口7，阴极9下部设有电解液出口13，阴极9上部与阳极8采用绝缘密封连接，所述阳极8位于阴极9内部并采用中空结构，阳极8壁上设有导气孔6，阳极8通过其底部与阴极9内腔连通，阳极8顶部设有排气口。每个电解浓集单元还包括冷凝管3，阳极8通过排气口与冷凝管3密封连接。

实施例2

一种环境水中氚电解浓集装置，包括一个或一个以上的电解浓集单元，每个电解浓集单元包括电解槽，所述电解槽包括阴极9和阳极8，所述阴极9采用中空结构，阴极9外壁采用双层结构，所述双层结构夹层内形成冷却水通道，并设有冷却水入口12和冷却水出口7，阴极9下部设有电解液出口13，阴极9上部与阳极8采用绝缘密封连接，所述阳极8位于阴极9内部并采用中空结构，阳极8壁上设有导气孔6，阳极8通过其底部与阴极9内腔连通，阳极8顶部设有排气口。每个电解浓集单元还包括冷凝管3，阳极8通过排气口与冷凝管3密封连接；阴极9的材料为不锈钢；阳极8的材料为镍；电解液出口13采用阀门控制。