[实用新型]一种适用于环境水平的氢同位素浓集系统

说明书

本实用新型公开了一种适用于环境水平的氢同位素浓集系统。待测气体进入该系统时分为两路，一路经过Ar气瓶进入置于石英玻璃管内的陶瓷管的底部，另一路直接进入陶瓷管中部。经过一定时间的反应后，从陶瓷管和石英玻璃管出来的两路气体依次通过温湿度计、流量计后分别与露点仪、测量模块相连接进行相关测量。该系统采用质子导电陶瓷管在高温下对HTO/HDO蒸汽的电解来实现低浓度氢同位素（HT/HD）的浓集，通过测量模块实现低浓度氢同位素的测量。本实用新型的适用于环境水平的氢同位素浓集系统既能够保证对工作场所中的低浓度氢同位素进行有效浓缩，又可在一定的时间内进行样品的提纯收集，具有稳定可靠，浓缩收集效率高的优点。

技术领域

本实用新型属于辐射防护与环境保护技术领域，具体涉及一种适用于环境水平的氢同位素浓集系统。

背景技术

在核电站、氚靶生产、中子发生器生产等涉氚场所的周围环境中存在一定量的低浓度氚（远低于Bq/m³量级）。这些氚主要以HTO和HT的形式存在，在常温、常压、正常湿度下，大约60天左右会有一半HT转化为HTO，而HTO的吸入危害是气态氚的1.0×10⁴倍，因此HTO的危害不容忽视。然而，目前国内外电离室型测氚仪的灵敏度一般在10⁵Bq/m³左右，远高于大多数氚操作场所环境中的氚浓度。从辐射防护角度出发，对涉氚场所环境中低浓度氚的富集和测量显得尤为重要。

目前，针对涉氚场所环境中氚的取样方法主要为“鼓泡法”，即放射性气体通过有蒸馏水的洗气瓶时发生鼓泡，空气样品中的HTO与水进行同位素交换。但这种方法的灵敏度一般为（1-5）Bq/m³，无法满足环境中低浓度氚的测量。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于环境水平的氢同位素浓集系统。

本实用新型的适用于环境水平的氢同位素浓集系统，其特点是：所述的氢同位素浓集系统通过气体取样管道分为两路，一路经氩气瓶和温湿度计Ⅰ后穿过法兰盘进入陶瓷管内腔上部，反应后，从陶瓷管内腔流出，再依次经冷却盘管Ⅰ、温湿度计Ⅱ、流量计Ⅰ、阀门Ⅰ、测量仪和泵Ⅰ流出；另一路经温湿度计Ⅳ和水蒸气瓶后穿过法兰盘进入陶瓷管内腔底部，反应后，从石英玻璃管内腔流出，再依次经冷却盘管Ⅱ、温湿度计Ⅲ、流量计Ⅱ、阀门Ⅱ、露点仪和泵Ⅱ流出；

所述的陶瓷管嵌套在石英玻璃管内部，石英玻璃管和陶瓷管的一端为封闭端，另一端为开口端， 开口端采用法兰盘进行密封，形成陶瓷管内腔与位于陶瓷管和石英玻璃管之间的石英玻璃管内腔；法兰盘上分布有4根管道，一根进样管道伸入陶瓷管内腔上部，一根进样管道伸入陶瓷管内腔底部，一根气体出口管道从陶瓷管内腔上部伸出，一根气体出口管道从石英玻璃管内腔伸出；

所述的石英玻璃管外包裹有电炉。

所述的陶瓷管为质子导电陶瓷管。

所述的冷却盘管Ⅰ和冷却盘管Ⅱ为空冷盘管或气冷盘管中的一种。

所述的电炉为程序升温电炉，升温范围为室温~1100℃。

所述的泵Ⅰ和泵Ⅱ为真空泵。

所述的测量仪为电离室、正比计数管或色谱中的一种。

所述的氢同位素浓集系统的连接管道采用1/8inch或1/4inch的不锈钢管道。

所述的阀门Ⅰ、阀门Ⅱ为手动阀门、半手动阀门或带有自动温度预警的自动阀门中的一种。

本实用新型的适用于环境水平的氢同位素浓集系统采用电化学原理，将含氚气体引入陶瓷管中，在一定的温度下使得含氢同位素的气体发生电离，电离后的氚气（HT/HD）和氧气（O₂）在电极的作用下分别扩散到陶瓷管的两级，然后进行富集收集，进而实现含氚气体中HT/HD的分离与富集。