CN106840766A - 一种用于空气氚化水的取样方法 - Google Patents

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杨勇
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Abstract

本发明提供了一种用于空气氚化水的取样方法，所述的取样方法使用的系统包括散热风扇、半导体制冷片、保温层、收集容器、活动盖板、软管Ⅰ、软管Ⅱ、软管Ⅲ、动力气泵、电源、交流电插头、温度显示器、温度传感器、流量显示控制器；该取样方法通过动力气泵调节与人员短期呼吸量相当的进气流量，利用半导体制冷片的peltier效应将抽入空气的氚化水蒸汽，经过收集容器的盘管迅速冷凝成氚化水，收集的氚化水进行体积测算和液闪计数，根据计算公式获得涉氚场所工作人员呼吸带附近空气中氚的吸入剂量。该取样方法适用于涉氚场所工作人员呼吸带附近的空气氚化水的快速取样，是一种实用、简便的取样方法，能够为涉氚场所工作人员的辐射防护提供支持。

Description

一种用于空气氚化水的取样方法
技术领域
本发明属于辐射防护与环境保护技术领域，具体涉及一种用于空气氚化水的取样方法。
背景技术
氚作为核工业及精密武器生产领域重要的原材料之一，具有β放射性和低毒性的特点。其中，氚化水的毒性是氚气的10000倍以上。由于氚是最小分子量的核素，目前没有合适的材料能够完全对其进行防护。因此，涉氚工作人员的氚化水吸入量主要依靠辐射防护监测尿液中氚含量进行判定。然而，由于氚通过呼吸系统进入人体到尿液的排出经历了人体复杂的代谢过程，无法实现直观、快速了解涉氚人员氚化水的吸收剂量的目的。而目前，中国专利文献数据库中公开的两种“便携式氚化水采样装置”（公开号分别为：CN204422269U和CN103063480A）均针对现场环境空气中氚化水的定点取样设计，体积过大，体系相对复杂，无法携带，不适用于人员可能吸入的氚化水取样。常用的通过硅胶吸收环境氚化水的方法，虽然方便携带，但硅胶吸水过于缓慢且吸附量低，需要长时间（24小时）取样，取样后还需将吸附于硅胶上的氚化水进行蒸馏，无法适用于涉氚场所短时工作的性质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于空气氚化水的取样方法。
本发明的用于空气氚化水的取样方法，其特点是，所述取样方法使用的取样装置包括布置在携带箱内的散热风扇、半导体制冷片、保温层、收集容器、温度传感器、动力气泵、电源、温度显示器、流量显示控制器；其连接关系是，所述的半导体制冷片和散热风扇通过导线与电源连接，半导体制冷片的制热面紧贴散热风扇；半导体制冷片的制冷面由保温层壳体包裹，形成制冷腔体；制冷腔体腔体由活动盖板封口，活动盖板预留孔道；制冷腔体内放置温度传感器和收集容器；所述的温度传感器通过信号线与温度显示器连接，软管Ⅰ通过活动盖板预留孔道与收集容器的进气口连接，软管Ⅱ通过活动盖板预留孔道与收集容器的出气口连接，软管Ⅱ另一端连接动力气泵出气口；所述的动力气泵进气口通过软管Ⅲ与大气连通，流量显示控制器通过信号线与动力气泵连接，动力气泵通过导线与电源连接。
所述的取样方法包括以下步骤：
a.连接交流电插头，接通电源，使制冷腔体的温度冷却至0～4℃；
b.根据涉氚工作人员的年龄、性别、活动强度等因素的短期呼吸量估算值，调节动力气泵的流量，将进气软管佩戴在涉氚工作人员的呼吸带附近；
c.在涉氚工作人员工作期间，始终保持抽气状态，直至工作结束，关闭动力气泵；
d.打开活动盖板，将收集容器取出后立即封口；
e.测量收集容器中收集的冷凝氚化水体积V；
f. 量取5mL氚化水放入低钾液闪瓶中，加入5mL液体闪烁液，将低钾液闪瓶放置在液体闪烁计数器上计数得到每分钟闪烁数CPM值和液体闪烁计数器的效率值ν；
g.通过公式获得涉氚工作人员短期呼吸量的氚化水吸入剂量B。
所述的步骤a中，制冷腔体的温度冷却至0～4℃，能够确保制冷腔的低温能使氚化水蒸气快速冷凝而不结冰。
所述的步骤b中，短期呼吸量估算值参照相关文献数据在5L/min～55L/min范围内。
取样装置的半导体制冷片为串联P型和N型两种半导体材料形成的热电偶对，当组成闭合回路后，导体吸热形成冷端面，向制冷腔提供低温，另一端放热形成热端面，通过散热风扇散除热量；所述收集容器为盘管、直管和锥形器组成的玻璃器皿，能够提供空气冷凝通路、氚化水导出通路，具有整体更换特性；所述动力气泵为将空气按一定流速输送进收集容器的隔膜动力气泵；所述温度传感器通过信号线向温度显示器传输被测容器中氚化水的温度信息；流量显示控制器通过信号线设定和控制气路中抽气流速的大小。
本发明的用于空气氚化水的取样方法适用于在涉氚场所工作人员呼吸带附近氚化水的快速取样，该方法采用动力泵调节流量的方法动态取样，不用静态长时间取样，在涉氚人员呼吸带附近取样，能够直接反映工作时间段内氚化水的吸入剂量；利用半导体制冷片的peltier效应将空气中的含氚水蒸汽迅速冷凝到收集容器中。半导体制冷片虽然体积小，但制冷效果良好，方便携带；取样装置采用盘管连通锥形器设计，实现样品整体更换，避免取样过程中的样品污染；取样装置的盘管能够增长冷凝通路，使抽入的氚化水蒸气有足够长的通路冷却；锥形器上表面的锥度和直管能有效保障氚化水无残留导出，方便后续氚化水的氚测量。本发明具有体积小、使用轻便、样品更换简易和动态取样等优点，适用于在涉氚场所工作人员呼吸带附近氚化水的快速取样。
附图说明
图 1 为本发明的用于空气氚化水的取样方法中的取样装置内部结构示意图；
图 2 为本发明的用于空气氚化水的取样方法中的取样装置外部结构示意图；
图中，1. 散热风扇 2. 半导体制冷片 3. 保温层 4. 收集容器 5. 活动盖板6.温度传感器 7.软管Ⅰ 8. 软管Ⅱ 9. 软管Ⅲ 10. 动力气泵 11.电源 12. 导线13. 交流电插头 14. 温度显示器 15流量显示控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明的用于空气氚化水的取样方法中的取样装置包括设置在携带箱内的散热风扇1、半导体制冷片2、保温层3、收集容器4、温度传感器6、动力气泵10、电源11、温度显示器14、流量显示控制器15；其连接关系是，所述的半导体制冷片2和散热风扇1通过导线12与电源11连接，半导体制冷片2的制热面紧贴散热风扇1；半导体制冷片2的制冷面由保温层3壳体包裹，形成制冷腔体；制冷腔体由活动盖板5封口，活动盖板5预留孔道；制冷腔体内放置温度传感器6和收集容器4；所述的温度传感器6通过信号线与温度显示器14连接，软管Ⅰ7通过活动盖板5预留孔道与收集容器4的进气口连接，软管Ⅱ8通过活动盖板5预留孔道与收集容器4的出气口连接，软管Ⅱ8另一端连接动力气泵10出气口；所述的动力气泵10进气口通过软管Ⅲ9与大气连通，流量显示控制器15通过信号线与动力气泵10连接，动力气泵10通过导线12与电源11连接。
所述的取样方法包括以下步骤：
a.连接交流电插头13，接通电源11，使制冷腔体的温度冷却至0～4℃；
b.根据涉氚工作人员的年龄、性别、活动强度等因素的短期呼吸量估算值，调节动力气泵10的流量，将进气软管佩戴在涉氚工作人员的呼吸带附近；
c.在涉氚工作人员工作期间，始终保持抽气状态，直至工作结束，关闭动力气泵10；
d.打开活动盖板5，将收集容器4取出后立即封口；
e.测量收集容器4中收集的冷凝厚度的氚化水体积V；
f.量取5mL氚化水放入低钾液闪瓶中，加入5mL液体闪烁液，将低钾液闪瓶放置在液体闪烁计数器上计数得到每分钟闪烁数CPM值和液体闪烁计数器的效率值ν；
g.通过公式获得涉氚工作人员短期呼吸量的氚化水吸入剂量B。
所述的步骤a中，制冷腔体的温度冷却至0～4℃，是确保制冷腔的低温能使氚化水蒸气快速冷凝而不结冰。
所述的步骤b中，短期呼吸量估算值参照相关文献数据在5L/min～55L/min范围内。
本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于空气氚化水的取样方法，其特征在于，所述的取样方法使用的取样装置包括设置在携带箱内的散热风扇（1）、半导体制冷片（2）、保温层（3）、收集容器（4）、温度传感器（6）、动力气泵（10）、电源（11）、温度显示器（14）、流量显示控制器（15）；其连接关系是，所述的半导体制冷片（2）和散热风扇（1）通过导线（12）与电源（11）连接，半导体制冷片（2）的制热面紧贴散热风扇（1）；半导体制冷片（2）的制冷面由保温层（3）壳体包裹，形成制冷腔体；制冷腔体由活动盖板（5）封口，活动盖板（5）预留孔道；制冷腔体内放置温度传感器（6）和收集容器（4）；所述的温度传感器（6）通过信号线与温度显示器（14）连接，软管Ⅰ（7）通过活动盖板（5）预留孔道与收集容器（4）的进气口连接，软管Ⅱ（8）通过活动盖板（5）预留孔道与收集容器（4）的出气口连接，软管Ⅱ（8）另一端连接动力气泵（10）出气口；所述的动力气泵（10）进气口通过软管Ⅲ（9）与大气连通，流量显示控制器（15）通过信号线与动力气泵（10）连接，动力气泵（10）通过导线（12）与电源（11）连接；
所述的取样方法包括以下步骤：
a.连接交流电插头（13），接通电源（11），使制冷腔体的温度冷却至0～4℃；
b.根据涉氚工作人员的年龄、性别、活动强度等因素的短期呼吸量估算值，调节动力气泵（10）的流量，将进气软管佩戴在涉氚工作人员的呼吸带附近；
c.在涉氚工作人员工作期间，始终保持抽气状态，直至工作结束，关闭动力气泵（10）；
d.打开活动盖板（5），将收集容器（4）取出后立即封口；
e.测量收集容器（4）中收集的冷凝氚化水体积V；
f.量取5mL氚化水放入低钾液闪瓶中，加入5mL液体闪烁液，将低钾液闪瓶放置在液体闪烁计数器上计数得到每分钟闪烁数CPM值和液体闪烁计数器的效率值ν；
g.通过公式获得涉氚工作人员短期呼吸量的氚化水吸入剂量B。
2.根据权利要求1所述的用于空气氚化水的取样方法，其特征在于，所述的步骤b中，短期呼吸量估算值范围为5L/min～55L/min。
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