CN104634630A

CN104634630A - 一种可燃物氚、碳-14样品制取系统

Info

Publication number: CN104634630A
Application number: CN201510040046.0A
Authority: CN
Inventors: 郭俊鹏
Original assignee: 郭俊鹏
Current assignee: Shanghai Yi Xing mechanical & electronic equipment corporation, Ltd
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2035-01-27
Also published as: CN104634630B

Abstract

本发明公开了一种可燃物氚、碳-14样品制取系统，包括反应工作管、氧化燃烧炉和吸收装置，所述反应工作管包括管体、第一入气孔、第二入气孔、出气孔；氧化燃烧炉包括第一温控器、第二温控器、第三温控器、电热丝、保温材料板和加温区，加温区分隔为催化反应区、样品堆放区和样品回收区；所各温控器分别调控催化反应区、样品堆放区、样品回收区的区间温度；出气孔连接吸收装置，氧气和氮气分别由第一入气孔、第二入气孔导入管体中，第一入气孔和第二入气孔分别位于管体两侧。本发明结构简单，易于制造，令催化反应时可燃物样品氧化更加充分，大幅提升了可燃物氚、碳-14的样品吸收率，满足现代工业的样品测量需求。

Description

一种可燃物氚、碳-14样品制取系统

技术领域

本发明属于放射性检测领域，具体来说涉及一种可燃物氚、碳-14样品制取系统。

背景技术

在核燃料后处理加工过程中，剪切和燃料解散阶段会释放出碳-14和氚。这些核素很容易被农作物吸收，所以需要监测环境材料中以及运往存储的退役材料或低放废料的这些核素。现有技术采用氧化燃烧反应，对一些含氚的混凝土、钢材或石墨，提取碳-14和氚进行分析。这种现有技术的可燃物氚、碳-14样品制取装置采用催化区和样品堆放区的两温区设计结构。在实际使用中常常会因为样品氧化不充分导致工作管两端出现吸附和残留，导致样品回收效率低。另外，还存在反应时间长，收集瓶外部低温环境不稳定导致吸收率下降；工作管管径小，单次装样量少，单次制得的样品难以满足实际测量需求等一系列的技术问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种可燃物氚、碳-14样品制取系统。

本发明的具体技术方案如下：

一种可燃物氚、碳-14样品制取系统，该可燃物氚、碳-14样品制取系统为开合式或闭合式结构，包括用于可燃物样品进行氧化反应的反应工作管、用于对反应工作管提供加热的氧化燃烧炉和用于对可燃物氧化反应所产生气体进行回收取样的吸收装置，所述反应工作管包括管体以及设于管体上的第一入气孔、第二入气孔、出气孔；所述氧化燃烧炉包括第一温控器、第二温控器、第三温控器、电热丝、保温材料板和加温区，所述保温材料板将加温区分隔为催化反应区、样品堆放区、样品回收区，所述样品堆放区位于所述样品回收区与催化反应区之间；所述第一温控器、第二温控器、第三温控器分别通过电热丝控制所述催化反应区、样品堆放区、样品回收区的区间温度；所述管体穿过所述催化反应区、样品堆放区和样品回收区，所述出气孔连接吸收装置，氧气由所述第一入气孔导入管体中，氮气由所述第二入气孔导入管体中，所述第一入气孔靠近样品回收区一侧，所述第二入气孔靠近催化反应区一侧。

通过采用这种方式：利用三个独立的温控器分别控制加温区各个区间的温度，氧气和氮气分别从第一入气孔和第二入气孔导入反应工作管的管体中，使样品在催化反应区进行催化氧化，同时、部分未充分氧化的样品在样品回收区进行氧化回收，故催化反应时可燃物样品氧化更加充分，由此提高了氚、碳-14的样品吸收效率。

优选的技术方案是：上述可燃物氚、碳-14样品制取系统中：所述吸收装置包括收集瓶、低温冷阱、循环水箱，所述收集瓶为直径不小于15毫米的大口径收集瓶。所述出气孔连接收集瓶，所述收集瓶安装于低温冷阱上，低温冷阱对收集瓶外部制冷。所述低温冷阱包括壳体和冷却液导管，所述壳体是中空的，壳体上设有至少一个的呈井型结构的内衬槽，所述收集瓶安装于内衬槽中，所述冷却液导管位于壳体内、环绕于内衬槽外侧，所述冷却液导管两端分别连接冷却液导入管和冷却液导出管，所述冷却液导入管、冷却液导出管穿出壳体表面且分别连接在循环水箱上，冷却液由循环水箱驱动、从循环水箱中经冷却液导入管流入冷却液导管中，并由冷却液导管中经冷却液导出管循环回流至循环水箱内。

通过采用这种方式：令冷却液导管中的冷却液始终保持循环流动状态，使得收集瓶外部能够保持一个稳定的低温环境，进一步提高了氚、碳-14的样品吸收效率。

所述反应工作管选用石英材质反应管，其管径大于/等于40毫米。

通过采用这种方式：大管径的工作管可以一次性装取更大量的样品，同时因管径空间增大，提升了样品与氧气的接触面积，使得氧化反应更充分，由此提升了单次制样所得样品的质量，满足绝大多数样品测量的需求。

与现有技术相比，本发明结构简单，易于制造，令催化反应时可燃物样品氧化更加充分，大幅提升了可燃物氚、碳-14的样品吸收率，满足现代工业的样品测量需求。

附图说明

图1为本发明实施例1的俯视示意图；

图2是图1中低温冷阱32的内部结构示意图。

上述附图中各部件与附图标记的对应关系如下：

1、反应工作管；2、氧化燃烧炉；11、管体；12、第一入气孔；13、第二入气孔；14、出气孔；21、第一温控器；22、第二温控器；23、第三温控器；24、电热丝；25、保温材料板；261、催化反应区；262、样品堆放区；263、样品回收区；31、收集瓶；32、低温冷阱；321、壳体；322、冷却液导管；323、内衬槽；324、冷却液导入管；325、冷却液导出管；326、循环水箱；4、催化剂；5、可燃物样品。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步描述。

如图1-2所示本发明的实施例1：

一种可燃物氚、碳-14样品制取系统，该可燃物氚、碳-14样品制取系统为开合式或闭合式结构，包括用于可燃物样品进行氧化反应的反应工作管1；用于对反应工作管1提供加热的氧化燃烧炉2和用于对可燃物氧化反应所产生气体进行回收取样的吸收装置3。

所述反应工作管1包括管体11以及设于管体11上的第一入气孔12、第二入气孔13、出气孔14；所述氧化燃烧炉2包括第一温控器21、第二温控器22、第三温控器23、电热丝24、保温材料板25和加温区，所述保温材料板25将加温区分隔为催化反应区261、样品堆放区262、样品回收区263，所述样品堆放区262位于所述样品回收区263与催化反应区261之间。所述第一温控器21、第二温控器22、第三温控器23分别通过电热丝24控制所述催化反应区261、样品堆放区262、样品回收区263的区间温度；所述管体1穿过所述催化反应区261、样品堆放区262和样品回收区263，所述出气孔14连接吸收装置3，氧气由所述第一入气孔12导入管体11中，氮气由所述第二入气孔13导入管体11中，所述第一入气孔12靠近样品回收区263一侧，所述第二入气孔13靠近催化反应区261一侧。所述吸收装置3包括收集瓶31和低温冷阱32，所述收集瓶31为直径不小于15毫米的大口径收集瓶。所述出气孔14连接收集瓶31，所述低温冷阱32包括壳体321、冷却液导管322和循环水箱326，所述壳体321是中空的，壳体321上设有4个呈井型结构的内衬槽323，4个收集瓶31分别并联安装于各内衬槽323中，所述冷却液导管322位于壳体321内、环绕于内衬槽323外侧，所述冷却液导管322两端分别连接冷却液导入管324和冷却液导出管325，所述冷却液导入管324、冷却液导出管325穿出壳体321表面且分别连接在循环水箱4上，冷却液由循环水箱4驱动、从循环水箱4中经冷却液导入管324流入冷却液导管322中，并由冷却液导管322中经冷却液导出管325循环回流至循环水箱4内。所述反应工作管1为石英材质反应管，其管径大于等于40毫米。

实践中：催化剂4放置于催化反应区261中，可燃物样品5放置于样品堆放区262中，氧气由第一入气孔12导入管体11中，流经样品回收区263和样品堆放区262，流动至催化反应区261中，第一温控器21、第二温控器22、第三温控器23分别通过电热丝24控制所述催化反应区261、样品堆放区262、样品回收区263的区间温度；使得催化反应区261中的氧气含量达到最高，在催化反应区261中氧化燃烧，生成含氚、碳-14的二氧化碳和水，氮气由中第二入气孔13导入管体11中，上述二氧化碳和水蒸气随氮气由出气孔14导入收集瓶31中，同时，循环水箱326驱动箱体内的冷却液由冷却液导入管324流入冷却液导管322中，并由冷却液导管322中经冷却液导出管325循环回流至循环水箱326内。使得环绕在收集瓶31外侧的冷却液导管22中冷却液循环流动，令收集瓶31外侧的温度维持在一个稳定的低温状态。二氧化碳和水蒸气在收集瓶31中预冷凝结，得以收集和进行成分检测。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种可燃物氚、碳-14样品制取系统，包括用于可燃物样品进行氧化反应的反应工作管（1）、用于对反应工作管（1）提供加热的氧化燃烧炉（2）和用于对可燃物氧化反应所产生气体进行回收取样的吸收装置，其特征在于：所述反应工作管（1）包括管体（11）以及设于管体（11）上的第一入气孔（12）、第二入气孔（13）、出气孔（14）；所述氧化燃烧炉（2）包括第一温控器（21）、第二温控器（22）、第三温控器（23）、电热丝（24）、保温材料板（25）和加温区，所述保温材料板（25）将加温区分隔为催化反应区（261）、样品堆放区（262）、样品回收区（263），所述样品堆放区（262）位于所述样品回收区（263）与催化反应区（261）之间；所述第一温控器（21）、第二温控器（22）、第三温控器（23）分别通过电热丝（24）控制所述催化反应区（261）、样品堆放区（262）、样品回收区（263）的区间温度；所述管体（1）穿过所述催化反应区（261）、样品堆放区（262）和样品回收区（263），所述出气孔（14）连接吸收装置（3），氧气由所述第一入气孔（12）导入管体（11）中，氮气由所述第二入气孔（13）导入管体（11）中，所述第一入气孔（12）靠近样品回收区（263）一侧，所述第二入气孔（13）靠近催化反应区（261）一侧。

2.如权利要求1所述的一种可燃物氚、碳-14样品制取系统，其特征在于：所述吸收装置包括收集瓶（31）和低温冷阱（32），所述出气孔（14）连接收集瓶（31），所述收集瓶（31）安装于低温冷阱（32）上，低温冷阱（32）对收集瓶（31）外部制冷。

3.如权利要求2所述的一种可燃物氚、碳-14样品制取系统，其特征在于：所述低温冷阱（32）包括壳体（321）、冷却液导管（322）和循环水箱（326），所述壳体（321）是中空的，壳体（321）上设有至少一个的呈井型结构的内衬槽（323），所述收集瓶（31）安装于内衬槽（323）中，所述冷却液导管（322）位于壳体（321）内、环绕于内衬槽（323）外侧，所述冷却液导管（322）两端分别连接冷却液导入管（324）和冷却液导出管（325），所述冷却液导入管（324）、冷却液导出管（325）穿出壳体（321）表面且分别连接在循环水箱（4）上，冷却液由循环水箱（4）驱动、从循环水箱（4）中经冷却液导入管（324）流入冷却液导管（322）中，并由冷却液导管（322）中经冷却液导出管（325）循环回流至循环水箱（4）内。

4.如权利要求3所述的一种可燃物氚、碳-14样品制取系统，其特征在于：所述反应工作管（1）为石英材质反应管，其管径大于/等于40毫米。