CN106297931B - 一种放射性气溶胶高效净化回收装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及辐射防护领域，提供一种放射性气溶胶高效净化回收装置及其工作方法，该装置包括依次连接的进气口、放射性气溶胶过滤单元、调节阀、真空保护阀、抽气泵、冒泡单元、尾气放射性气溶胶检测单元和出气口，所述放射性气溶胶过滤单元的两端并联压差计；所述放射性气溶胶过滤单元包括两个并联且互为冗余的放射性气溶胶过滤器，放射性气溶胶过滤器外侧设有第一γ剂量率辐射探测器，每个放射性气溶胶过滤器两端均配有截止阀；所述冒泡单元由多级串联冒泡水箱组成，冒泡水箱外侧设有第二γ剂量率辐射探测器。本发明装置及方法结构简单、使用方便，可实现放射性气溶胶高效净化回收。

Description

一种放射性气溶胶高效净化回收装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及辐射防护领域，具体的说是一种放射性气溶胶高效净化回收装置及其工作方法。

背景技术

放射性气溶胶的形成主要有天然核素和人工核素，是工作人员吸入性内照射危害的主要来源，因此有必要对核企业、核设施等涉核工作场所的大气环境进行净化，人员活动区大气中的放射性气溶胶进行回收，确保人员活动场所空气质量达标，保障工作人员安全。

一般的放射性废气净化方法有过滤、吸附、洗涤、滞留、衰变等。放射性气溶胶粒径分布范围很广，一般在10^-2-10μm量级，目前未见专门用于对大气环境进行放射性气溶胶净化回收的核设备。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种放射性气溶胶高效净化回收装置及其工作方法，可实现放射性气溶胶高效净化回收。

本发明的目的是通过如下技术措施来实现的。

一种放射性气溶胶高效净化回收装置，该装置包括依次连接的进气口、放射性气溶胶过滤单元、调节阀、真空保护阀、抽气泵、冒泡单元、尾气放射性气溶胶检测单元和出气口，所述放射性气溶胶过滤单元的两端并联压差计；所述放射性气溶胶过滤单元包括两个并联且互为冗余的放射性气溶胶过滤器，放射性气溶胶过滤器外侧设有第一γ剂量率辐射探测器，实时对过滤器中沉积的放射性进行监测，每个放射性气溶胶过滤器两端均配有截止阀；所述冒泡单元由多级串联冒泡水箱组成，冒泡水箱外侧设有第二γ剂量率辐射探测器，对水箱内溶液放射性进行实时监测；所述尾气放射性气溶胶检测单元包括气溶胶滤纸和位于气溶胶滤纸正上方的PIPS半导体探测器，尾气放射性气溶胶检测单元对排放气体进行实时监测。所述第一γ剂量率辐射探测器、第二γ剂量率辐射探测器、PIPS半导体探测器均与就地处理显示单元相连，就地处理显示单元、抽气泵均与电气箱相连。

在上述技术方案中，所述放射性气溶胶过滤器包括依次连通的进气端盖、5个结构相同的过滤盒、出气端盖，过滤盒与进气端盖、过滤盒与出气端盖及过滤盒之间设有O型密封圈并通过弹簧搭扣连接，所述过滤盒内设有网格滤纸托盘，网格滤纸托盘上铺设滤纸，相邻两层过滤盒中的滤纸距离为5~6cm，以确保气流再次混合。压差大于10kPa需要更换滤纸时，通常第一层滤纸滤尘较多，将当前处于第一层的过滤盒中的滤纸更换为新的滤纸后作为新的第五层过滤盒置于更换滤纸前的最底层过滤盒下方，其他在用的四层过滤盒按原次序继续使用，从而实现了渐进式滤纸更换。过滤器使用5层滤纸大大提高了过滤效率，又实现了每一层滤纸的有效利用。

在上述技术方案中，所述冒泡水箱的水箱体内盛有去离子水或亲离子性溶液，针对不同的放射性气溶胶选择对应收集效率高的溶液。水箱体内设有液位传感器，液位传感器与电气箱相连，既可就地显示箱内液位，又可远程传输液位参数，在冒泡装置运行过程中监测溶液的损耗，及时添补箱内溶液。

在上述技术方案中，所述冒泡单元由三级串联冒泡水箱组成，三级水箱串联使用，完成对放射性气溶胶的再吸收。每个冒泡水箱均配有进气管和出气管，第一级冒泡水箱的进气管与抽气泵连通，第二级冒泡水箱的进气管与第一级冒泡水箱的出气管连通，第三级冒泡水箱的进气管与第二级冒泡水箱的出气管连通，第三级冒泡水箱的出气管与尾气放射性气溶胶检测单元相连。抽气泵出气口的气体进入水箱后，气体从进气管的毛细孔冒出与箱内去离子水溶液接触，气体以较大的比表面积完成与溶液的物质交换，从而实现对放射性气溶胶的高效净化回收。

在上述技术方案中，所述尾气放射性气溶胶检测单元包括流气腔室、PIPS半导体探测器和滤盒，所述流气腔室呈环形，流气腔室的出气口处设有滤盒，滤盒内正对流气腔室的出气口处设置气溶胶滤纸，气溶胶滤纸两端与滤纸传动机构相连，PIPS半导体探测器的探头设于气溶胶滤纸正上方的流气腔室围成的空间内。

在上述技术方案中，抽气泵给整个净化回收装置提供动力，使得含放射性气溶胶的气体在管路中能够顺利通过放射性气溶胶过滤单元，并进入3级串联冒泡单元。抽气泵进气口装有真空保护阀，确保管路或系统堵塞的情况下不憋泵，延长泵的使用寿命。

在上述技术方案中，就地处理显示单元接收第一γ剂量率辐射探测器、第二γ剂量率辐射探测器及PIPS半导体探测器的信号处理后就地显示测量值，并可将相关信息通过对应接口远程传输，当检测结果超标时就地报警并远传报警信息。就地处理显示单元、抽气泵、液位传感器的电源统一由电气箱提供。

本发明还提供一种上述的放射性气溶胶高效净化回收装置的工作方法，包括以下步骤：

（1）将两路放射性气溶胶过滤器两端的截止阀均关闭，分别打开放射性气溶胶过滤器，检查内部滤纸放置的数量及方向是否正确，确认无误后将放射性气溶胶过滤器关好，打开预备投用的一路放射性气溶胶过滤器两端的截止阀，另一路放射性气溶胶过滤器两端截止阀保持关闭；

（2）打开抽气泵进气口的调节阀，检查冒泡单元水箱中的液位，检查电气箱给各仪器仪表的供电状态，开启就地处理显示单元预热半小时，预热结束后打开抽气泵投入运行；气体依次经过放射性气溶胶过滤单元、冒泡单元、尾气放射性气溶胶检测单元，实现对放射性气溶胶的高效净化回收及对排放尾气的实时监测；

（3）运行时，就地处理显示单元实时显示第一γ剂量率辐射探测器、第二γ剂量率辐射探测器及PIPS半导体探测器的测量值，当检测到放射性超标时，触发就地处理显示单元报警，同时就地处理显示单元给电气箱发送停泵指令，电气箱断开抽气泵电源；

（4）运行中置换下的带放射性滤纸及水箱中含放射性的溶液严格按照国家相关标准进行处理；

（5）正常运行时，当压差计显示压差达到10kPa，表明当前投用的放射性气溶胶过滤单元的气溶胶达到一定量，需要进行更换滤纸，手动打开旁路放射性气溶胶过滤器两端的截止阀并关闭已投用的放射性气溶胶过滤器两端的截止阀，在不影响整个净化回收装置工作的同时完成放射性气溶胶过滤器切换，切换下的放射性气溶胶过滤器更换滤纸后可随时再次启用，实现净化回收装置的不间断运行。

本发明结构简单、操作方便，高效易维护，可对放射性气溶胶进行高效净化回收，具体的说具有以下特点：

一、设计可同时安装5层高效滤纸的多层过滤器进行放射性气溶胶过滤，使用3级串联的冒泡水箱进行放射性气溶胶吸附，在多层过滤器和冒泡水箱外侧设置辐射探测器，实时测量多层过滤器和冒泡水箱外侧的辐射水平，确保放射性过滤和累积过程中附近工作人员不受额外照射，同时监测过滤材质和吸附材质的使用状态；

二、在净化回收装置尾气出口安装了尾气放射性气溶胶检测单元，对排放气体进行放射性气溶胶含量进行实时检测，确保排放满足相关标准要求，保障工作人员呼吸安全。其中，尾气放射性气溶胶检测单元的结构设计保证了过滤和测量同时进行而互不影响，实现了对放射性气溶胶的高灵敏测量。

附图说明

图1 是本发明放射性气溶胶高效净化回收装置的结构示意图。

图2 是本发明放射性气溶胶高效净化回收装置中放射性气溶胶过滤器的结构示意图。

图3 是本发明放射性气溶胶高效净化回收装置中尾气放射性气溶胶检测单元的结构示意图。

其中：1．进气口，2.压差计，3．截止阀，4．放射性气溶胶过滤器，5．第一γ剂量率辐射探测器，6．调节阀，7．真空保护阀，8．抽气泵，9．进气管，10．出气管，11．液位传感器，12.密闭水箱，13.第二γ剂量率辐射探测器，14. 尾气放射性气溶胶检测单元，15.PIPS半导体探测器，16.气溶胶滤纸，17.出气口，18.就地处理显示单元，19.电气箱，20.进气端盖，21.滤纸，22.网格滤纸托盘，23.弹簧搭扣，24. 第一层过滤盒，25.O型密封圈，26. 第二层过滤盒，27.第三层过滤盒，28. 第四层过滤盒，29.过滤盒五层，30.出气端盖， 31.流气腔室，32.滤盒，33.滤纸传动机构。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，为本发明的放射性气溶胶高效净化回收装置典型结构示意图，该装置包括依次连接的进气口1、放射性气溶胶过滤单元、调节阀6、真空保护阀7、抽气泵8、冒泡单元、尾气放射性气溶胶检测单元14和出气口17，所述放射性气溶胶过滤单元的两端并联压差计2。压差计2实时显示过滤器两端的压力差，当滤纸上积累的放射性气溶胶到一定量时，气路中流量降低，过滤器两端压力差增大甚至超过设定值，则此时应手动更换滤纸。

其中进气口1，提供与外气路管道的接口，可对管道中的气体经流量调节合适后接入进气口，或可以直接在含放射性气溶胶的大气中抽取气体，以净化回收放射性气溶胶物质。

本实施例提供的放射性气溶胶过滤单元，包括放射性气溶胶过滤器4和γ剂量率辐射探测器5，如图2所示，所述放射性气溶胶过滤器4包括依次连通的进气端盖20、5个结构相同的过滤盒、出气端盖30，过滤盒与进气端盖、过滤盒与出气端盖及过滤盒之间设有O型密封圈25并通过弹簧搭扣23连接，所述过滤盒内设有网格滤纸托盘22，网格滤纸托盘22上铺设滤纸21，相邻两层过滤盒中的滤纸21距离为5~6cm。所述放射性气溶胶过滤器4有五层疏水性高效滤纸串联使用，该滤纸为空隙不大于0.4μm的玻璃纤维滤纸，高效过滤气体中的放射性气溶胶。过滤器两端均配有截止阀3，打开与关闭任一支路过滤器两端的截止阀即可实现对该过滤器的选通与关闭。安装在过滤器外的第一γ剂量率辐射探测器5可实时监测过滤器中滤纸上沉积的放射性气溶胶γ放射性强度，为放射性气溶胶的放射性强度提供参考数据，同时也可指导滤纸的更换，尤其是在压差值未达到滤纸更换条件时第一γ剂量率辐射探测器5的测量值可为滤纸的提前更换时间提供参考，防止滤纸上沉积的气溶胶放射性强度过高对实验人员造成不必要的照射。第一γ剂量率辐射探测器5信号经就地处理显示单元18处理后就地同步显示，就地处理显示单元18具备触发超设定值报警并将测量结果及报警信息远程传输功能。

抽气泵8具有良好的负载特性，流量调节范围宽；调节阀6可根据净化回收装置不同使用条件下的流量要求调节抽气泵的流量。

所述冒泡单元是由三级串联冒泡水箱组成。密闭水箱12内盛有去离子水或亲离子性溶液，针对不同的放射性气溶胶选择对应收集效率高的溶液。抽气泵经进气管9将气体打入溶液中冒泡，出气管10将经水或溶液洗涤后的气体导入下一级冒泡水箱中，逐级对气体进行洗涤净化。液位传感器11就地显示水箱体内液位并将液位信息传送到就地处理显示单元18，经就地处理显示单元18可远程发送。密闭水箱12外的第二γ剂量率辐射探测器13对水箱内液体放射性实时监测，为溶液的更换提供指导。

如图3所示，尾气放射性气溶胶检测单元包括流气腔室31、PIPS半导体探测器15和滤盒，所述流气腔室31呈环形，流气腔室31的出气口处设有滤盒32，滤盒32内正对流气腔室31的出气口处设置气溶胶滤纸16，气溶胶滤纸16两端与滤纸传动机构33相连，PIPS半导体探测器15的探头设于气溶胶滤纸16正上方的流气腔室围成的空间内。尾气放射性气溶胶检测单元14对净化回收后的气体进行实时监测，并将PIPS半导体探测器15信号发送至就地处理显示单元处理与显示。PIPS半导体探测器15对α、β放射性气溶胶进行监测，气体中的放射性气溶胶被气溶胶滤纸16收集，PIPS半导体探测器15在距气溶胶滤纸16正上方约几毫米处对积累的物质进行监测。

电气箱19为放射性气溶胶高效净化回收装置中抽气泵、γ剂量率辐射探测器、液位传感器、PIPS半导体探测器和就地处理显示单元提供电源。

所述电气箱19的输出端还与抽气泵8相连，当γ剂量率辐射探测器测量结果超设定阈值触发就地处理显示单元18报警后，就地处理显示单元给电气箱发送停泵指令，电气箱断开抽气泵电源；同时，在电气箱面板上有旋钮开关可控制泵启停。

所述抽气泵8为整个放射性气溶胶净化回收装置提供取样动力，使用隔膜抽气泵，流量在0L/min~200L/min连续可调，可满足多数场所的应用需求。

所述抽气泵8前端管路还设有真空保护阀7。前端取样气路发生意外堵塞时为防止抽气泵真空下长时间工作造成损害，在抽气泵前设置真空保护阀，当抽气泵前真空度升高到0.2~0.3bar时，真空保护阀自动打开，抽气泵前气路和外部大气环境连通，保护抽气泵低真空工作，提高抽气泵运行寿命。

本实施例放射性气溶胶高效净化回收装置的工作方法，包括以下步骤：

（1）将两路放射性气溶胶过滤器两端的截止阀均关闭，分别打开放射性气溶胶过滤器，检查内部滤纸放置的数量及方向是否正确，确认无误后将放射性气溶胶过滤器关好，打开预备投用的一路放射性气溶胶过滤器两端的截止阀，另一路放射性气溶胶过滤器两端截止阀保持关闭；

（2）打开抽气泵进气口的调节阀，检查冒泡单元三个水箱中的液位，检查电气箱给各仪器仪表的供电状态，开启就地处理显示单元预热半小时，预热结束后打开抽气泵投入运行；气体依次经过放射性气溶胶过滤单元、冒泡单元、尾气放射性气溶胶检测单元，实现对放射性气溶胶的高效净化回收及对排放尾气的实时监测；

（3）运行时，就地处理显示单元实时显示第一γ剂量率辐射探测器、第二γ剂量率辐射探测器及PIPS半导体探测器的测量值，当检测到放射性超标时，触发就地处理显示单元报警，同时就地处理显示单元给电气箱发送停泵指令，电气箱断开抽气泵电源；

（4）运行中置换下的带放射性滤纸及水箱中含放射性的溶液严格按照国家相关标准进行处理；

（5）正常运行时，当压差计显示压差达到10kPa后，表明当前投用的放射性气溶胶过滤单元的气溶胶达到一定量，需要进行更换滤纸，手动打开旁路放射性气溶胶过滤器两端的截止阀并关闭已投用的放射性气溶胶过滤器两端的截止阀，在不影响整个净化回收装置工作的同时完成放射性气溶胶过滤器切换，切换下的放射性气溶胶过滤器更换滤纸后可随时再次启用，实现净化回收装置的不间断运行。

本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种放射性气溶胶高效净化回收装置，其特征是：该装置包括依次连接的进气口、放射性气溶胶过滤单元、调节阀、压力可调单向导通阀、抽气泵、冒泡单元、尾气放射性气溶胶检测单元和出气口，所述放射性气溶胶过滤单元的两端并联压差计；所述放射性气溶胶过滤单元包括两个并联且互为冗余的放射性气溶胶过滤器，放射性气溶胶过滤器外侧设有第一γ剂量率辐射探测器，每个放射性气溶胶过滤器两端均配有截止阀；所述放射性气溶胶过滤器由垂直设置的五层疏水性高效滤纸串联使用，包括依次连通的进气端盖、5个结构相同的过滤盒、出气端盖，过滤盒与进气端盖、过滤盒与出气端盖及过滤盒之间设有O型密封圈并通过弹簧搭扣连接，所述过滤盒内设有网格滤纸托盘，网格滤纸托盘上铺设滤纸，相邻两层过滤盒中的滤纸距离为5~6cm；所述冒泡单元由三级串联冒泡水箱组成，每个冒泡水箱均配有进气管和出气管，第一级冒泡水箱的进气管与抽气泵连通，第二级冒泡水箱的进气管与第一级冒泡水箱的出气管连通，第三级冒泡水箱的进气管与第二级冒泡水箱的出气管连通，第三级冒泡水箱的出气管与尾气放射性气溶胶检测单元相连，每个冒泡水箱外侧设有第二γ剂量率辐射探测器，冒泡水箱内盛有去离子水或亲离子性溶液，针对不同的放射性气溶胶选择对应收集效率高的溶液；所述尾气放射性气溶胶检测单元包括气溶胶滤纸和位于气溶胶滤纸正上方的PIPS半导体探测器；所述第一γ剂量率辐射探测器、第二γ剂量率辐射探测器、PIPS半导体探测器均与就地处理显示单元相连，就地处理显示单元、抽气泵均与电气箱相连。

2.根据权利要求1所述的放射性气溶胶高效净化回收装置，其特征是：所述冒泡水箱内设有液位传感器，液位传感器与电气箱相连。

3.根据权利要求1所述的放射性气溶胶高效净化回收装置，其特征是：所述尾气放射性气溶胶检测单元包括流气腔室、PIPS半导体探测器和滤盒，所述流气腔室呈环形，流气腔室的出气口处设有滤盒，滤盒内正对流气腔室的出气口处设置气溶胶滤纸，气溶胶滤纸两端与滤纸传动机构相连，PIPS半导体探测器的探头设于气溶胶滤纸正上方的流气腔室围成的空间内。

4.一种如权利要求1所述的放射性气溶胶高效净化回收装置的工作方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）将两路放射性气溶胶过滤器两端的截止阀均关闭，分别打开放射性气溶胶过滤器，检查内部滤纸放置的数量及方向是否正确，确认无误后将放射性气溶胶过滤器关好，打开预备投用的一路放射性气溶胶过滤器两端的截止阀，另一路放射性气溶胶过滤器两端截止阀保持关闭；

（2）打开抽气泵进气口的调节阀，检查冒泡单元水箱中的液位，检查电气箱给各仪器仪表的供电状态，开启就地处理显示单元预热半小时，预热结束后打开抽气泵投入运行；气体依次经过放射性气溶胶过滤单元、冒泡单元、尾气放射性气溶胶检测单元，实现对放射性气溶胶的高效净化回收及对排放尾气的实时监测；

（3）运行时，就地处理显示单元实时显示第一γ剂量率辐射探测器、第二γ剂量率辐射探测器及PIPS半导体探测器的测量值，当检测到放射性超标时，触发就地处理显示单元报警，同时就地处理显示单元给电气箱发送停泵指令，电气箱断开抽气泵电源；

（4）运行中置换下的带放射性滤纸及水箱中含放射性的溶液严格按照国家相关标准进行处理；

（5）正常运行时，当压差计显示压差达到10kPa，表明当前投用的放射性气溶胶过滤单元的气溶胶达到一定量，需要进行更换滤纸，手动打开旁路放射性气溶胶过滤器两端的截止阀并关闭已投用的放射性气溶胶过滤器两端的截止阀，切换下的放射性气溶胶过滤器更换滤纸后可随时再次启用，实现系统的不间断运行。