[发明专利]放射性核素富集方法、装置及具有其的系统

说明书

本发明公开了一种放射性核素富集方法、装置及具有其的系统，其中，方法包括：采集待测液体，并对待测液体进行流量控制；浓缩富集过程中，通过加热搅拌，根据预设的目标温度差和目标沸腾换热要求对待测液体进行蒸发，以使蒸发速度达到预设速度；在清洗后，采集放射性核素富集后的浓缩液，以根据浓缩液得到待测液体的放射性核素富集结果。该方法有效解决了目前富集时间长、富集速度慢、操作依赖人员技术水平、且同一批次处理过程数据一致性较差的技术问题，采用真空低温富集的方法，从而可以很大程度上缩短富集时间，且容易实现自动化，提高富集样品的一致性，简单易实现。

技术领域

本发明涉及放射性核素检测技术领域，特别涉及一种放射性核素富集方法、装置及具有其的系统。

背景技术

随着核能的开发和核能的和平利用，生产过程中产生的废水增多，对环境水体的威胁不断上升。为保障工业生产废水的安全排放和饮用水源的质量，对水体进行放射性测量是一项关系国计民生的重要任务。水体中放射性测量一般分步进行。如图1所示，首先进行总α和总β测量，在总α和总β不超标的情况下认为水是安全的，可以饮用。在总α和总β超标的情况，需要对水体中具体核素的测量。

因此，水中放射性测量是保障饮用水安全的一项很重要的工作。水体中放射性的含量一般都比较低，受到测量仪器的探测限的约束，一般直接无法直接进行测量，需要通过富集后再进行测量。

相关技术中，水体中放射性富集一般采用蒸发法、共沉淀法、特定树脂法分离法和冷冻法。这些方法一般用在实验室测量的处理，存在操作复杂、经验要求高、浓缩速度慢等方面的原因，无法适应自动在线监测处理时间短、流程简单、稳定高、可自动处理的需要。

另外，相关技术中，主要有蒸发浓缩法有常压浓缩法、气流吹蒸法。

国标中对于水样的蒸发一般采用常压浓缩法。将水样分次倒入锥形瓶中，置于电热板上缓慢加热，在微沸条件下蒸发浓缩至约30ml，然后将浓缩液全部转入坩埚中继续蒸发至干。气流吹蒸法是将空气或氮气吹入盛有净化液的容器中，不断降低液体表面蒸气压，使溶剂不断蒸发而达到浓缩的目的。

然而，常压蒸发法的缺点是蒸发速度慢。根据热力学原理，想要提升蒸发速度，需要加大传热功率，使液体处于沸腾状态，另一方面沸腾状态下水就会发生飞溅，放射性素就会跟随一起损失掉。这是互相矛盾的两个方面，为了保证放射性核素的回收率，就得控制飞溅的产生，就只能在微沸的状态下进行，微沸状态下液体的蒸发速度就会很慢，导致富集时间很长。

气流吹蒸法是通过降低液体表面蒸气压，按照热力学原理，想要提升蒸发速度，就得增加液体与气体界面的面积。如果将样品放置在一个表面积很大的器皿中进行蒸发，蒸发后得到的放射性核素分散在很大的表面上，导致回收率很低。一方面为了提升蒸发速度需要加大接触面积，另一方面为了保证回收率需要减小接触面，这也是互为矛盾，只能取一个平衡点，导致气流吹蒸法速度也是很低。

共沉淀法操作过程复杂，很难将放射性核素进行全部沉淀，导致放射性核素回收率低，很难保证同一批样品处理过程中每次的结果保持一致。

树脂分离方法受到离子交换的速度和饱和容量的限制，富集时间较长，无法进行大体积水样的处理。

综上，上述这些方法耗时较长，无法满足快速测量的要求，而且这些方法目前很难实现自动化，整个过程极度依赖人员的技术水平，导致富集样品的一致性差，有待解决。

发明内容

本申请是基于发明人对以下问题的认识和发现做出的：

水中射性核素的含量一般都比较低，很难直接用仪器进行测量，需要经过富集处理后才能进行测量。采用蒸发法、共沉淀、树脂方法进行水中痕量放射性进行富集的方法，耗时较长，无法满足快速测量的要求，而且这些方法目前很难实现自动化，整个过程极度依赖人员的技术水平，导致富集样品的一致性差。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。