水體中多核素快速富集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】水體中多核素快速富集系統(tǒng)，涉及輻射監(jiān)測。設(shè)有水樣采集單元、雜質(zhì)清除單元、流速控制單元、酸化單元、載體單元、γ核素富集單元、β核素富集單元、GPS定位單元和報(bào)警單元；水樣采集單元進(jìn)水口外接水樣，雜質(zhì)清除單元進(jìn)水口接水樣采集單元水樣出口，雜質(zhì)清除單元出水口經(jīng)流速控制單元接酸化單元進(jìn)口，酸化單元出口依次經(jīng)第1載體單元、γ核素富集單元、第2載體單元接β核素富集單元進(jìn)口，β核素富集單元出口外接水管；GPS定位單元與流速控制單元連接，報(bào)警單元輸入端接流速控制單元的報(bào)警信號輸出端，流速控制單元的流速控制信號輸出端通過電纜接水樣采集單元。實(shí)現(xiàn)對水體中多種放射性核素快速富集，有效提升富集與處理時(shí)效性。
【專利說明】水體中多核素快速富集系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輻射監(jiān)測，尤其是涉及一種水體中多核素快速富集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水體環(huán)境中放射性核素的快速富集與分析是核應(yīng)急準(zhǔn)備和響應(yīng)中必不可少的行動(dòng)之一，其作用在于為及時(shí)了解各類水體環(huán)境中放射性核素的分布與遷移情況，為核事故的探查、評價(jià)以及事故控制緩解行動(dòng)和緊急輻射防護(hù)行動(dòng)的決策提供依據(jù)。目前，我國是世界上核能利用發(fā)展最快的國家，目前已有6座核電站運(yùn)行和3座在建。根據(jù)2009年提出的核電中長期規(guī)劃修改意見，至2020年我國核電運(yùn)行裝機(jī)容量為7000萬千瓦，核電廠周邊環(huán)境水體中放射性的快速監(jiān)測與評價(jià)方法是各級管理部門、當(dāng)?shù)卣?、公眾、核電廠業(yè)主及相關(guān)研究人員密切關(guān)注的問題。
[0003]2011年3月11日，日本東北部發(fā)生里氏9.0級大地震和強(qiáng)烈海嘯，進(jìn)而引發(fā)的福島核電站放射性物質(zhì)泄露事故引發(fā)全球關(guān)注。核事故發(fā)生后,放射性物質(zhì)大量釋放到環(huán)境中，對環(huán)境生態(tài)安全和公眾健康產(chǎn)生了影響,并通過海洋、大氣等途徑向全球擴(kuò)散。如何快速評估放射性物質(zhì)在環(huán)境水體特別是海洋中的擴(kuò)散和運(yùn)移過程應(yīng)急狀態(tài)和日常環(huán)境監(jiān)測中的重要內(nèi)容，建立水體中的放射性核素的快速富集與分析方法在福島核危機(jī)的背景下就顯得尤為重要和迫切。
[0004]目前，水體中放射性核素監(jiān)測采用以下兩種方法:水下就地Y能譜測量方法和實(shí)驗(yàn)室樣品分析方法。其中水下就地Y能譜法受探測器分辨率和探測效率的限制，其測量精度一直不高。而常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室樣品分析方法則由于需要在現(xiàn)場采集大量的水體樣品，并通過放射化學(xué)前期處理富集樣品，最后用相關(guān)儀器進(jìn)行測量，整個(gè)流程過程繁、時(shí)間長、效率低；同時(shí)，由于需要樣品數(shù)量大、采樣比較困難，此方法采樣頻次一般都不高。例如我國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T61-2001)規(guī)定壓水堆核電站每半年在排放口附近海域采集海水樣品I次進(jìn)行伽瑪核素分析。針對這種情況，國際上已開始著手研究海水中放射性核素的快速富集方法，但由于富集材料對核素存在單一性或效率低等缺點(diǎn)，這些方法的應(yīng)用范圍還十分有限。特別是對不同衰變類型的的放射性核素的富集，目前尚未見諸報(bào)道。
[0005]隨著我國核能與核技術(shù)利用的快速發(fā)展，研究水體中多種放射性核素特別是不同衰變類型的放射性核素的快速富集方法，提高整個(gè)處理與測量流程的實(shí)效性，已經(jīng)成為我國環(huán)境監(jiān)測中的迫切需求，具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有存在的水體中放射性核素富集與分析方法中過程繁、時(shí)間長、效率低等問題，提供一種可實(shí)現(xiàn)對水體中不同衰變類型放射性核素的快速富集，有效提升對水體中放射性核素富集與處理時(shí)效性的水體中多核素快速富集系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明設(shè)有水樣采集單元、雜質(zhì)清除單元、流速控制單元、酸化單元、第I載體單元、Y核素富集單元、第2載體單元、β核素富集單元、GPS定位單元和報(bào)警單元；所述水樣采集單元的進(jìn)水口外接水樣，雜質(zhì)清除單元的進(jìn)水口接水樣采集單元的水樣出口，雜質(zhì)清除單元的出水口經(jīng)流速控制單元接酸化單元的進(jìn)口，酸化單元的出口依次經(jīng)第I載體單元、Y核素富集單元、第2載體單元接β核素富集單元的進(jìn)口，β核素富集單元的出口外接水管；GPS定位單元與流速控制單元連接，報(bào)警單元的輸入端接流速控制單元的報(bào)警信號輸出端，流速控制單元的流速控制信號輸出端通過電纜接水樣采集單元；所述第I載體單元為第I目標(biāo)放射性核素的穩(wěn)定價(jià)態(tài)加注單元，所述第2載體單元為第2目標(biāo)放射性核素的穩(wěn)定價(jià)態(tài)加注單元。
[0008]所述水樣采集單元可采用揚(yáng)程泵或潛水泵等。
[0009]所述雜質(zhì)清除單元可為設(shè)有至少I個(gè)清除水樣中顆粒物雜質(zhì)的裝置。
[0010]所述流速控制單元用于對水體流速的控制，并具有自適應(yīng)穩(wěn)定流速功能。
[0011 ] 所述酸化單元可為基于硝酸或鹽酸的加注酸裝置。
[0012]所述Y核素富集單元可為設(shè)有至少I個(gè)亞鐵氰化銅、亞鐵氰化鈷鉀材料單元組成的裝置。
[0013]所述β核素富集單元可為設(shè)有至少I個(gè)碳酸鈉富集料單元的富集裝置。
[0014]所述GPS定位單元為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)單元，可實(shí)現(xiàn)對采樣點(diǎn)的實(shí)時(shí)定位。
[0015]所述報(bào)警單元為異常情況出現(xiàn)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號的單元。
[0016]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對水體中多種放射性核素的快速富集，特別是對不同衰變類型放射性核素的快速富集，有效提升了對水體中放射性核素富集與處理的時(shí)效性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0019]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有水樣采集單元1、2個(gè)雜質(zhì)清除單元2、流速控制單元
3、酸化單元4、第I載體單元5、Y核素富集單元6、第2載體單元7、β核素富集單元8、GPS定位單元9和報(bào)警單元10 ;所述水樣采集單元I的進(jìn)水口外接水樣，雜質(zhì)清除單元2的進(jìn)水口接水樣采集單元I的水樣出口，2個(gè)雜質(zhì)清除單元2的出水口經(jīng)流速控制單元3接酸化單元4的進(jìn)口，酸化單元4的出口依次經(jīng)第I載體單元5、Y核素富集單元6、第2載體單元7接β核素富集單元8的進(jìn)口，β核素富集單元8的出口外接水管11 ;GPS定位單元9與流速控制單元3連接，報(bào)警單元10的輸入端接流速控制單元3的報(bào)警信號輸出端，流速控制單元3的流速控制信號輸出端通過電纜12接水樣采集單元I ;所述第I載體單元5為第I目標(biāo)放射性核素的穩(wěn)定價(jià)態(tài)加注單元，所述第2載體單元7為第2目標(biāo)放射性核素的穩(wěn)定價(jià)態(tài)加注單元。
[0020]所述水樣采集單元I采用揚(yáng)程泵或潛水泵等。
[0021]所述雜質(zhì)清除單元2為設(shè)有2個(gè)清除水樣中顆粒物雜質(zhì)的裝置。
[0022]所述流速控制單元3用于對水體流速的控制，并具有自適應(yīng)穩(wěn)定流速功能。
[0023]所述酸化單元4為基于硝酸或鹽酸的加注酸裝置。[0024]所述Y核素富集單元6為設(shè)有至少I個(gè)亞鐵氰化銅、亞鐵氰化鈷鉀材料單元組成的裝置。
[0025]所述β核素富集單元8為設(shè)有至少I個(gè)碳酸鈉富集料單元的富集裝置。
[0026]所述GPS定位單元9為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)單元，可實(shí)現(xiàn)對采樣點(diǎn)的實(shí)時(shí)定位。
[0027]所述報(bào)警單元10為異常情況出現(xiàn)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號的單元。
[0028]海水經(jīng)過雜質(zhì)清除，通過海水流速控制單元精密控制海水流速后，進(jìn)入酸化和載體添加單元，然后再輸送到富集材料單元進(jìn)行自動(dòng)核素富集。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，水體中多核素富集系統(tǒng)依托陸基、船基實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，富集材料單元可以是亞鐵氰化銅、亞鐵氰化鈷鉀、碳酸鈉，也可是磷鑰酸銨等材料，富集材料單元由上述一種或多種材料組成。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為便于精確控制進(jìn)入富集器單元的水體流速，雜質(zhì)清除單元放置在流量計(jì)前。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例的水體多核素快速富集系統(tǒng)工作流程如下:
[0033]水體經(jīng)過采集單元后，經(jīng)過雜質(zhì)清除單元清除海水中的顆粒物雜質(zhì)，再通過流速控制與穩(wěn)定裝置精確控制流速后，進(jìn)入酸化單元和載體單元，最后進(jìn)入富集器單元，由富集材料單元富集水體中的放射性核素。其中，流速控制單元具有自適應(yīng)穩(wěn)定水體流速的功能，當(dāng)流速超出預(yù)設(shè)范圍之后，系統(tǒng)自動(dòng)切斷采水單元電源，并發(fā)出報(bào)警信號。雜質(zhì)清除單元即可以清除單一粒徑的顆粒物雜質(zhì)，也可以根據(jù)需求清除不同粒徑的顆粒物雜質(zhì)，這樣可有效的降低水中雜質(zhì)對富集器單兀的影響，提聞富集材料單兀的富集效率。Y核素富集單兀和β核素富集單元，兩者位置可前后置換，在置換時(shí)，載體單元位置隨之變動(dòng)。不同類型的富集材料型富集不同的放射性核素，每一類型的富集材料都需要進(jìn)行富集效率刻度校正。
【權(quán)利要求】
1.水體中多核素快速富集系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有水樣采集單元、雜質(zhì)清除單元、流速控制單元、酸化單元、第I載體單元、Y核素富集單元、第2載體單元、β核素富集單元、GPS定位單元和報(bào)警單元；所述水樣采集單元的進(jìn)水口外接水樣，雜質(zhì)清除單元的進(jìn)水口接水樣采集單元的水樣出口，雜質(zhì)清除單元的出水口經(jīng)流速控制單元接酸化單元的進(jìn)口，酸化單元的出口依次經(jīng)第I載體單元、Y核素富集單元、第2載體單元接β核素富集單元的進(jìn)口，β核素富集單元的出口外接水管；GPS定位單元與流速控制單元連接，報(bào)警單元的輸入端接流速控制單元的報(bào)警信號輸出端，流速控制單元的流速控制信號輸出端通過電纜接水樣采集單元；所述第I載體單元為第I目標(biāo)放射性核素的穩(wěn)定價(jià)態(tài)加注單元，所述第2載體單元為第2目標(biāo)放射性核素的穩(wěn)定價(jià)態(tài)加注單元。
2.如權(quán)利要求1所述水體中多核素快速富集系統(tǒng)，其特征在于所述水樣采集單元采用揚(yáng)程泵或潛水泵。
3.如權(quán)利要求1所述水體中多核素快速富集系統(tǒng)，其特征在于所述雜質(zhì)清除單元為設(shè)有至少I個(gè)清除水樣中顆粒物雜質(zhì)的裝置。
4.如權(quán)利要求1所述水體中多核素快速富集系統(tǒng)，其特征在于所述酸化單元為基于硝酸或鹽酸的加注酸裝置。
5.如權(quán)利要求1所述水體中多核素快速富集系統(tǒng)，其特征在于所述Y核素富集單元為設(shè)有至少I個(gè)亞鐵氰化銅、亞鐵氰化鈷鉀材料單元組成的裝置。
6.如權(quán)利要求1所述水體中多核素快速富集系統(tǒng)，其特征在于所述β核素富集單元為設(shè)有至少I個(gè)碳酸鈉富集料單元的富集裝置。
【文檔編號】G01N1/28GK103913367SQ201410113468
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】何建華, 曾志, 馬豪, 蘇健, 李奕良, 余雯, 門武, 程建平, 陳立奇 申請人:國家海洋局第三海洋研究所