CN107490592B - 在线样品活化与分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线样品活化与分析装置，包括换向器、进样器、收样器、辐照器、贮废器、测量装置、真空罐、气罐、辐监仪及控制器；其中，辐监仪包含探测器Ⅰ、计量器。所述的进样器、收样器、辐照器、贮废器、测量装置通过输样管分别与换向器连接，换向器、收样器、辐照器、测量装置分别与真空罐气路连接，换向器、进样器、收样器、测量装置还分别与气罐气路连接；所述的探测器Ⅰ与辐照器固定连接；所述的换向器、进样器、收样器、辐照器、贮废器、测量装置、计量器分别与控制器电连接。本发明的在线样品活化与分析装置结构紧凑，具有样品传输、辐照、储存、测量、丢弃、剂量监测和过照样品悬空冷却、样品重复照射与测量等自动功能，装置运行的稳定性和安全性好。

Description

在线样品活化与分析装置

技术领域

本发明属于中子活化样品传输与分析技术及放射性同位素制备技术领域，具体涉及一种在线样品活化与分析装置。

背景技术

采用反应堆的热中子活化并用γ谱仪等核分析仪器对样品中指定元素进行定性与定量分析，是现有技术中对样品中微量元素测定比较高效和灵敏的分析方法，已在生命科学、环境学、地质学、材料学、考古学等科研领域广泛应用。

用于活化分析的样品在进入反应堆辐照前，需要在制靶间进行清洗、加热除气、包装密封等严格处理，并根据样品的物理和化学性质，以及所需要辐照的条件，如辐照的时间、中子注量率、冷却介质等，选择铝筒包装并焊接密封，或选择聚酰胺等非金属材质的样品盒包装，制成符合反应堆辐照安全要求的样品盒(靶件)，然后送入反应堆辐照。辐照后的样品盒被转移到制样间进行处理，制成适合测量的样品，再送至测量间采用γ谱仪等核分析仪器进行分析。当样品中的杂质核素的放射性强度高而影响到目标核素的测量时，则需将活化样品冷却至适合测量后再进行测量，完成测量的废弃样品被转移至存废间贮存。

对于需要较长时间照射且待测核素寿命长的样品，同大多数放射性同位素生产靶件一样，可以在停堆状态下采用人工方法将样品盒送入反应堆辐照和取出，并放入铅罐转移至指定地点进行样品处理与测量。而对于半衰期只有分钟甚至秒量级的样品，特别是需要准确限定辐照时间和/或中子注量的样品，则需要在制靶间与辐照器、制样间、测量间和暂存间甚至存废间之间建立样品快速传输与在线分析装置，以提高样品的转运与测量效率，保证样品中的目标核素能够得到有效测量。目前，在线的活化样品快速传输装置(俗称“跑兔装置”)和在线的中子活化样品分析装置均为气动传输装置，采用正压或负压方式驱使样品盒在各工作区之间高速转移(一般不低于10m/s)。

我国从20世纪70年代开始，中国工程物理研究院和中国原子能科学研究院等单位，都在其反应堆上建设了简易的跑兔装置，完成样品从制靶间或制样间到反应堆之间的双向传输，不具备活化样品在线分析条件，向反应堆进样、辐照后的样品盒和制成的待测样品在实验室之间、不满足测量要求的样品转移与保存、测量后废弃样品丢弃等工作主要由人工完成，而且这些跑兔装置的设计水平不高，一些关键部件如换向器、辐照器、样品收发器(包括进样器和收样器)的功能均不能满足样品自动高效传输与测量的要求，具体体现在：换向器作为样品传输装置的交通枢纽，其功能是实现样品在不同工作区之间的转移，但现有的换向器介于其气缸活塞的行程有限而且难以实现分段精确控制，一个换向器最多能够将样品传向两个方向，只有通过多个换向器串/并联才能实现样品向三个及以上方向的传输，这种串/并方式不仅增加了传输装置部件数量和装置结构的复杂性，而且为了保证高速(如10m/s甚至更高速度)传输样品盒的安全所需的转向半径，两个换向器之间必须保持足够远的距离，增加了传输装置安装所需要的空间和样品输送管道长度，降低了样品盒的转移效率。而装置运行中气缸还会频繁地产生较强的震动和噪音，可对在相对密闭的实验室内的人员和设备造成危害。辐照器是跑兔装置中安全指标要求最高的组件，其底部安装在反应堆的活性区内，功能是实现样品在反应堆内的安全辐照，但现有的辐照器只具有样品辐照的单一功能，往往需要事先通入干燥的热空气对高湿度环境条件下长时间运行的辐照管及输样管进行除湿，而难以排出辐照器底(可能)聚集的冷凝水(甚至包含没在反应堆池水中的辐照器可能出现微渗漏而进入套管的堆池水)，存在空气中被活化的尘埃或样品盒摩擦套管内壁的掉粉粘附在样品盒上，进而污染样品或污染样品测量管、制样间、样品暂存器等设备和设施的安全隐患，也不具备样品盒出堆时在线辐射剂量监测、超剂量样品盒可在堆活性区外悬停冷却等技术和功能，存在超剂量样品盒在长距离的转运过程中对其所经过的环境空间和工作人员造成辐射危害的安全隐患。自动化的样品收发器是在线高效样品传输与分析装置的必需配置，特别是在高效处理复杂样品和样品批量较大时尤为重要，其功能是在程序控制下实现多个样品连续入堆辐照和出堆，活化样品接收、暂存(冷却)和/或向测量管(进行测量)、制样间(进行处理)、辐照器(再辐照)转移。现有的进样器为气缸式结构，收样器仅为管底带有盖子或塞子的套管，工作人员逐个将样品盒放入进样器的进样口并手动或气动将样品盒推向出样口，再通入压缩空气或抽真空将样品盒输送至辐照器进行辐照和将活化后的样品盒转入收样器，打开收样器底部盖子取出活化样品并进行人工转移或处理，大量操作环节都需要工作人员现场实施，存在工作人员的劳动强度较大和频繁接触放射性样品面临更多电离辐射危害的风险，而当面对一些成分复杂的样品和一些未知成分的样品时，往往需要反复多次的进样、辐照、冷却、测量分析等操作才能制定正确的辐照与测量方案并实现样品的准确分析测量。现有样品收发器的总体工作效率较低，难于满足高自动化程度的样品活化与分析装置高效运行的需要。

尽管国内的辐照样品传输技术有较大进步，但现有在线样品活化与分析装置总体上存在自动化程度较低，样品在不同工作区之间的转运效率较低，活化样品的辐射剂量检测和在一些实验室之间的转移大都由人工完成，工作人员的劳动强度和受辐照剂量较大等缺点，缺少样品盒出堆时在线的辐射剂量监测、超剂量的样品盒在堆内非活性区悬停冷却、过照样品自动转移到暂存间冷却至符合测量要求时再自动送回测量、低照样品自动返回辐照器再辐照、同一样品间断式重复辐照与测量、测量后废弃样品自动转移至存废间丢弃等技术及其功能的自动化，也不具备排除辐照器底部积水以防污染样品盒，并通过样品传输进而污染样品传输管道及样品处理和测量相关实验室设备设施的措施，更难以满足对多种类样品、多种辐照条件和特别是秒量级短寿命核素在线的自动、快速、准确的辐照与测量要求。而能够实现样品在制靶间、辐照器、制样间、测量间、暂存间、存废间等工作区的任意两点之间的自动传输，而且能够对超剂量的样品盒实施堆内非活性区悬停冷却的更高效、自动化程度更高、更安全的在线样品活化与分析装置尚未见公开报道。

发明内容

为了克服现有技术中的存在的自动化程度较低，不具备活化样品在线分析条件，人工转运活化样品的劳动强度大和受辐照的剂量较多，难以满足对多种类样品、多种辐照条件和短寿命核素在线的自动、快速、精确的辐照要求，和换向器、辐照器、样品收发器等关键部件存在的只有通过多个换向器串/并联才能实现样品向三个以上点位传输及串/并联导致样品传输装置的结构复杂和占据空间增大，气缸频繁地产生较强的震动和噪音对人员和设备造成危害，不能实现辐照样品在线剂量监测和超剂量样品在堆活性区外悬停冷却、大批量的和成分复杂样品的高效辐照和处理，以及存在传输管道及实验室污染和样品交叉污染风险等不足，本发明提供一种在线样品活化与分析装置。

实现本发明的技术方案如下：

本发明的在线样品活化与分析装置，其特点是，所述的在线样品活化与分析装置包括换向器、进样器、收样器、辐照器、贮废器、测量装置、真空罐、气罐、辐监仪、控制器；其中，辐监仪包含探测器I、计量器，其连接关系是，所述的进样器、收样器、辐照器、贮废器、测量装置通过输样管分别与换向器连接，换向器、收样器、辐照器、测量装置分别与真空罐气路连接，换向器、进样器、收样器、测量装置还分别与气罐气路连接；所述的探测器I与辐照器固定连接；所述的换向器、进样器、收样器、辐照器、贮废器、测量装置、计量器分别与控制器电连接。

所述的换向器包括圆筒缸、载样器、电机I；其中，圆筒缸水平安装在一支架上，载样器的外形为圆柱体，在载样器中设置有载样仓，在载样器的顶部、底部均设置有圆环形的凹槽；所述的电机I与圆筒缸X轴向的一侧固定连接，载样器置于圆筒缸内，圆筒缸的X轴心线与载样器的圆心线重合设置；在圆筒缸的X轴心线上设置有丝杠，在丝杠两侧的圆筒缸壁上沿X轴向对应设置有波形的滑槽，用于载样器的移动；丝杠的一端通过轴承与圆筒缸侧壁滑动连接，丝杠的另一端穿出圆筒缸与电机I的轴固定连接，在圆筒缸内侧壁上对应设置有限位传感器I；在载样器沿滑槽的行进路线上设置有与圆筒缸连通的数个法兰、三岔管，其中，法兰I与三岔管I、法兰II与三岔管II、法兰III与三岔管III、法兰Ⅳ与三岔管Ⅳ、法兰V与三岔管V分别对应设置，法兰I、法兰III、法兰V设置在筒缸的顶部，法兰II、法兰Ⅳ分别设置在圆筒缸的两侧，相邻的两个法兰的纵轴心线之间有一夹角；在每个法兰与圆筒缸连接的管道上均固定设置有一个光电传感器I，每个三岔管的两支管通过管道分别与气罐、真空罐连接，在两个支管上分别设置有一个电磁阀；所述的法兰I、法兰II、法兰III、法兰Ⅳ、法兰V通过输样管依次与进样器、收样器、辐照器、贮废器、测量装置连接；所述的载样器的外圆周上对称固定设置有凸台，在载样器的两个凹槽内均设置有密封圈I，载样器的圆心线上设置有螺纹通孔；所述的凸台与滑槽配合设置并滑动连接，载样器与圆筒缸配合设置并通过密封圈I气密性滑动连接，丝杠穿过螺纹通孔并与载样器滑动连接，螺纹通孔与丝杠配合设置。

所述的进样器包括气缸I、活塞储样管、进样管；所述的气缸I、活塞、进样管依次水平设置，气缸I、进样管固定设置在同一水平台上；储样管与进样管上下垂直连通，气缸I的推杆与活塞一端固定连接，活塞的另一端设置在进样管内并与进样管滑动连接，在活塞内贯穿设置有L形的气管，在储样管的顶端设置有螺纹连接的盖子，样品盒放置在储样管内；在与活塞连接的进样管的端口固定设置有限位传感器II，进样管的另一端通过输样管与换向器的法兰I连接；在气管上设置有一个电磁阀，气管通过管道与气罐连接；所述的气缸I通过设置有电磁阀的管道与气罐连接。

所述的收样器包括托架、套筒机构、输样器、输气器、减速器、电机II、台架I；所述的托架水平设置于台架I上并与台架I滑动连接，电机II固定设置于台架I中央，电机II的轴穿出台架I与托架固定连接，电机II的轴还通过轴承与台架I滑动连接，套筒机构垂直设置于托架和台架I的侧面并通过连杆与台架I固定连接；所述的托架的外形为圆环形，在托架上设置有数个环状均匀分布的圆筒形的储样筒，每个储样筒均与托架螺纹连接，每个储样筒的底部中央和对应位置的托架上均开有直径相同的通孔；在其中一个储样筒的正上方、正下方分别设置有竖立的输样器、输气器，输样器与输气器对应设置并分别与套筒机构固定连接；在每个储样筒的中下部均固定设置有一个光电传感器II，在托架上电机II的轴心与每一个储样筒的轴心连线上均固定设置有一个光源。

所述的套筒机构包括由内向外依次垂直设置套管I、套管II、套管III，在套管I的两端分别固定设置有支杆I、支杆II，在套管III的中下部固定设置有支杆III，在支杆I上固定设置有输样器及准直器，在套管II顶部与支杆I和与套管III顶部之间分别设置有弹簧，在台架I侧面固定设置有定位器，定位器与套管III的中部滑动连接，在支杆II与支杆III之间设置有气缸II，气缸II的两个推杆与支杆II、支杆III分别滑动连接，气缸II、套管II、台架I通过连杆依次固定连接；所述的输样器包括从下至上依次固定连接的橡皮管套I、连接块I、可伸缩的密封套I、输样管头，输样管头的下部置于由橡皮管套I、连接块I、密封套I形成的腔内，连接块I与支杆I固定连接，输样管头上端与减速器固定连接；所述的输气器包括从上至下依次固定连接的橡皮管套II、连接块II、可伸缩的密封套II、T形的输气管，输气管的上部置于由橡皮管套II、连接块II、密封套II形成的腔内，连接块II与支杆III固定连接，输气管下部两端通过管道分别与气罐、真空罐连接，在输气管下部管道两端分别设置有一电磁阀，输气管还通过连杆与台架I底部固定连接。

所述的减速器包括竖直设置的减速管和Z形的排气管I、密封箱、传动机构，减速管的两端分别穿出密封箱并与密封箱气密性固定连接，排气管I的上端与置于密封箱内的减速管的上部连通，排气管I的下端穿出密封箱并与密封箱气密性固定连接，在减速管的上端口设置有光电传感器III，在排气管I下端口设置有电磁阀；所述的减速管中部设置有弹簧机构，在弹簧机构对应位置的减速管上对称开有四条竖直条形的开口；所述的弹簧机构包含从上至下依次固定连接的固定块、弹簧片、滑块，固定块、滑块分别设置在开口的上、下方的减速管上，固定块与减速管固定连接，滑块与减速管滑动连接；在固定块与滑块之间固定连接有四个弹簧片，弹簧片与开口一一对应配合设置；所述的减速管的上端通过输样管与换向器的法兰II连接，减速管的下端与输样管头的上端对接；所述的传动机构设置在密封箱内，包括水平设置的传动轴、在传动轴上依次设置的定位块I、定滑轮I、定滑轮II、定位块II、定滑轮III，以及设置在排气管I内的阻尼块；所述的定滑轮I设置在排气管I内，定滑轮II、定滑轮III对称设置在定位块II的两边，传动轴与定滑轮I、定滑轮II、定滑轮III分别固定连接，定位块I与排气管I固定连接，定位块II与减速管固定连接，传动轴贯穿排气管I并与排气管I滑动连接，传动轴还通过轴承与定位块I、定位块II分别滑动连接；所述的阻尼块设置在定滑轮I正下方并通过钢丝绳与定滑轮I连接，定滑轮II、定滑轮III通过钢丝绳分别与滑块连接。

所述的辐照器包括竖直设置的辐照管、从上至下依次设置的储水箱、辐照箱、插件，辐照管的下部置于辐照箱内，辐照管与辐照箱固定连接，辐照管的上部贯穿储水箱中央并与储水箱固定连接，插件与辐照箱的底部固定连接；在辐照管底设置有弹簧垫及通孔，辐照管底与辐照箱底之间有一间隙；在辐照管侧平行设置有引水管，引水管分别贯穿储水箱底部及辐照箱顶部并与储水箱、辐照箱固定连接，引水管的两端与储水箱顶部、辐照箱底之间均有一间隙；在储水箱与辐照箱之间的辐照管上固定设置有光电传感器Ⅳ，在储水箱上固定设置有液位传感器、气连通管，在辐照管上固定设置有气路连通的L形管，气连通管与L形管连通；在储水箱的排水管、辐照箱的排气管上分别设置有一个电磁阀，在L形管的上端及下部各设置有一个电磁阀；所述的插件与外接的反应堆内的固定装置插接，辐照管的上端通过输样管与换向器的法兰III连接，L形管通过管道与真空罐连接；所述的探测器I与储水箱上方的辐照管固定连接。

所述的贮废器包括设置在台架II内的废物罐及在废物罐的下方与台架II之间设置的升降台I，升降台I与台架II固定连接，废物罐放置在升降台I上，在废物罐顶部凹槽内设置有圆环形的密封圈II，废物罐通过密封圈II与台架II顶部气密性连接；所述的台架II上分别固定设置有贯穿台架II顶部的排样管、排气管II，在排气管II上设置有一电磁阀，排样管通过输样管与换向器的法兰Ⅳ连接。

所述的测量装置包括测量管、铅室、探测器II、冷指、γ谱仪；所述的测量管、探测器II、冷指上下依次垂直设置，测量管贯穿铅室顶部中央并与铅室顶部固定连接，探测器II的上部贯穿铅室的底部中央并与铅室底部滑动连接；所述的探测器II的正下方依次设置有液氮罐及升降台II，冷指置于液氮罐内，冷指与探测器II固定连接，探测器II通过电缆与γ谱仪电连接；所述的测量管的底部水平设置有三岔管VII，三岔管VII的一端贯穿铅室侧壁与测量管螺纹连接，三岔管VII的两支管上分别设置有一个电磁阀，两支管通过管道与气罐、真空罐分别连接；所述的铅室设置于台架III上，γ谱仪置于台架III旁；所述的测量管的上端通过输样管与换向器的法兰V连接。

所述的电机I、电机II、准直器、液位传感器、升降台I、升降台II、γ谱仪、光源、限位传感器、光电传感器、电磁阀均与控制器电连接。

所述的气罐外接空压机，真空罐依次外接空气净化器、真空泵，在气罐和真空罐上分别设置有压力计；所述的空压机、真空泵、压力计分别与控制器电连接；所述的气缸I、气缸II通过管道分别与气罐连接。

所述的电机I的轴、圆筒缸、载样器、丝杠及螺纹通孔的X轴心线为重合设置；所述的法兰与对应设置的三岔管的纵轴心线为重合设置；法兰的数量范围为四至六个，相邻的两个法兰的纵轴心线之间的夹角范围为45°～90°；所述的托架与电机II的轴的纵轴心线为重合设置；所述的传动轴的轴心线与排气管I的纵轴心线垂直交叉设置，定滑轮I的纵轴心线与排气管I的纵轴心线重合设置；所述的测量管、探测器I、液氮罐的纵轴心线为重合设置。

所述的橡皮管套I、密封套I、输样管头的纵轴心线为重合设置；所述的橡皮管套II、密封套II、输气管的纵轴心线为重合设置；所述的橡皮管套I、储样筒、橡皮管套II的纵轴心线为重合设置；所述的输样管头、储样筒、输气管的纵轴心线为重合设置；所述的支杆I、支杆II、支杆III均为水平设置。

所述的套筒机构内设置有防止套管I、套管II、套管III之间相对旋转的适配凸台和凹槽。

所述的阻尼块的外径与排气管I的内径配合设置。

所述的橡皮管套I与储样筒的顶面开口直径配合设置，橡皮管套II与储样筒(35)下的托架上的通孔直径配合设置；所述的准直器与光源对准设置，在托架上设置的光源数量、储样筒的数量范围均为十二至十六个。

所述的载样仓、储样筒、排气管I、测量管的底部均设置有缓冲垫。

所述的载样仓、法兰、储样管、进样管、输样管头、储样筒、减速管、辐照管、排样管、测量管、输样管的内径均与样品盒的外径配合设置。

所述的弹簧片的长度大于减速管上开口的高度，弹簧片的宽度小于开口的宽度；所述的弹簧片与减速管上的开口一一对应设置。

本发明的在线样品活化与分析装置的简要工作原理是：本发明中人工将待照样品盒放入进样器的储样管内并盖紧盖子，打开控制器并设置相关参数后，气缸I推动活塞将样品盒推到进样管的出口端，同时打开气管上的电磁阀和三岔管I连接真空罐支管上的电磁阀，压缩空气将样品盒经输样管和法兰I送入载样器内；电机I驱动载样器停在法兰III处，同时打开三岔管III连接气罐支管上的电磁阀和辐照箱排气管上的电磁阀，压缩空气将样品盒经法兰III和输样管送入辐照器，并进行定时辐照；辐照完成后，同时打开三岔管III连接真空罐支管上的电磁阀和辐照箱排气管上的电磁阀，将辐照后的样品盒抽送回载样器，电机I再驱动载样器停在法兰II处，同时打开三岔管II连接气罐支管上的电磁阀和排气管I上的电磁阀，压缩空气在驱使样品盒经法兰II、输样管向收样器传输的同时，驱使阻尼块下行并通过定滑轮传动使弹簧片向减速管内弯曲，让快速移动的样品盒减速进入储样筒(甚至使样品盒停在减速器上，并在关闭电磁阀后弹簧片恢复原状，样品盒自动掉入储样筒中)暂存(等候测量，或活化样品冷却，或由人工取出样品盒进行样品处理后再放入储样筒等候测量)，或电机I再驱动载样器停在法兰V处，同时打开三岔管V连接气罐支管上的电磁阀和三岔管VI连接真空罐支管上的电磁阀，压缩空气驱使样品盒经法兰V、输样管进入测量装置的测量管内，对辐照后的样品进行测量。当辐监仪监测到样品盒的辐射剂量超限时，控制器指令关闭三岔管III连接真空罐支管上的电磁阀和辐照箱排气管上的电磁阀，并同时打开辐照器的L形管上的电磁阀和三岔管III连接气罐支管上的电磁阀，将剂量超限的样品盒送回到辐照管内并悬停在辐照管内冷却，至满足传输安全条件后再按前述方法送入收样器存放或处理。当收样器中的样品盒需要测量或再次辐照时，控制器指令电机II驱动托架旋转，将装有指定样品盒的储样筒至于输样器正下方，控制器再指令气缸II通过支杆I和支杆II驱使输样器和输气器相向运动，使其上的橡皮管套分别与储样筒的顶部和托架的底部紧密接触，同时打开T形的输气管连接气罐支管上的电磁阀和三岔管II连接真空罐的支管上的电磁阀，将储样筒中的样品盒送入载样器，电机I再驱动载样器停在法兰V处或法兰III处，在按前述方法将样品盒转入测量管进行测量，或转入辐照器进行辐照。当测量后的样品盒需要丢弃时，同时打开三岔管V连接真空罐支管上的电磁阀和三岔管VI连接气罐支管上的电磁阀，压缩空气驱使测量管内的样品盒经法兰V、输样管进入载样器，电机I再驱动载样器停在法兰Ⅳ处，再同时打开三岔管Ⅳ连接气罐支管上的电磁阀和排气管II上的电磁阀，可将测量后的样品盒转入贮废器存放。通过有序开关换向器与样品盒传输目的地装置部件上的电磁阀，可以实现样品盒在辐照器、收样器、测量装置、贮废器之间快速传输。

本发明的在线样品活化与分析装置采用可以存放多个样品盒的进样器、能对快速传输的样品盒减速并能够存放多个活化样品的收样器、可实现三个以上点位样品传送的换向器等自动化功能设备，具有超剂量样品盒悬停冷却和自动排出积水功能的辐照器等功能，适用于大批量的和成分复杂的样品高效辐照和处理，较大提高了活化样品在线快速传输和分析测量的自动化程度，减小了工作人员的劳动强度大和受辐照的剂量的风险。本发明的在线样品活化与分析装置的结构紧凑，安全环保，适用于样品在多个实验室和工作区之间高效传送，更有利于提高中子活化样品在线处理和分析测试的效率，运行的稳定性和安全性好。

附图说明

图1为本发明的在线样品活化与分析装置的总体结构框图；

图2为本发明中的换向器的结构示意图；

图3为本发明中的换向器的俯视结构示意图；

图4为图2中的A-A剖视图；

图5为本发明中的进样器的结构示意图；

图6为本发明中的收样器的结构示意图；

图7为本发明中的托架的俯视结构示意图；

图8为本发明中的套筒机构的套管横断面结构示意图；

图9为本发明中的减速器的结构示意图；

图10为图9中的B-B剖视图；

图11为本发明中的辐照器的结构示意图；

图12为本发明中的贮废器的结构示意图；

图13为本发明中的测量装置的结构示意图；

图中，1.换向器 2.进样器 3.收样器 4.辐照器 5.贮废器 6.测量装置 7.真空罐 8.气罐 9.辐监仪 10.控制器 11.圆筒缸 12.载样器 13.电机I 14.丝杠15.法兰I 16.三岔管I 17.法兰II 18.三岔管II 19.法兰III 20.三岔管III 21.法兰IV22.三岔管IV 23.法兰V 24.三岔管V 25滑槽 26密封圈I 27凸台 28.进样管 29.气管30.盖子 31.气缸I 32.活塞 33.储样管 34.托架 35.储样筒 36.套管I 37.套管II38.套管III 39.气缸II 40.定位器 41.支杆I 42.支杆II 43.支杆III 44.准直器 45.橡皮管套I 46.连接块I 47.密封套I 48.输样管头 49.减速器 50.电机II 51.台架I52.固定块 53.滑块 54.弹簧片 55.传动轴 56.定位块I 57.定滑轮I 58.定滑轮II59.定位块II 60.定滑轮III 61.阻尼块 62.辐照管 63.储水箱 64.辐照箱 65.插件66.引水管 67.液位传感器 68.气连通管 69.L形管 70.减速管 71.排气管I 72.密封箱 73.排样管 74.排气管II 75.废物罐 76.台架II 77.升降台I 78.密封圈II 79.测量管 80.铅室 81.探测器II 82.冷指 83.γ谱仪 84.电缆 85.三岔管VI 86.液氮罐 87.升降台II 88.台架III 89.探测器I 90.限位传感器I 91.光电传感器I 92.限位传感器II 93.光电传感器II 94.光源 95.橡皮管套II 96.连接块II 97.密封套II 98.输气管 99.光电传感器III 100.光电传感器Ⅳ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

图1为本发明的在线样品活化与分析装置的总体结构框图，图2为本发明中的换向器的结构示意图，图3为本发明中的换向器的俯视结构示意图，图4为图2中的A-A剖视图，图5为本发明中的进样器的结构示意图，图6为本发明中的收样器的结构示意图，图7为本发明中的托架的俯视结构示意图，图8为本发明中的套筒机构的套管横断面结构示意图，图9为本发明中的减速器的结构示意图，图10为图9中的B-B剖视图，图11为本发明中的辐照器的结构示意图，图12为本发明中的贮废器的结构示意图，图13为本发明中的测量装置的结构示意图。在图1～图13中，本发明的在线样品活化与分析装置，包括换向器1、进样器2、收样器3、辐照器4、贮废器5、测量装置6、真空罐7、气罐8、辐监仪9、控制器10；其中，辐监仪9包含探测器I89、计量器，其连接关系是，所述的进样器2、收样器3、辐照器4、贮废器5、测量装置6通过输样管分别与换向器1连接，换向器1、收样器3、辐照器4、测量装置6分别与真空罐7气路连接，换向器1、进样器2、收样器3、测量装置6还分别与气罐8气路连接；所述的探测器I89与辐照器4固定连接；所述的换向器1、进样器2、收样器3、辐照器4、贮废器5、测量装置6、计量器分别与控制器10电连接。如图1所示。

所述的换向器1包括圆筒缸11、载样器12、电机I13；其中，圆筒缸11水平安装在一支架上，载样器12的外形为圆柱体，在载样器12中设置有载样仓，在载样器12的顶部、底部均设置有圆环形的凹槽；所述的电机I13与圆筒缸11X轴向的一侧固定连接，载样器12置于圆筒缸11内，圆筒缸11的X轴心线与载样器12的圆心线重合设置；在圆筒缸(11)的X轴心线上设置有丝杠14，在丝杠14两侧的圆筒缸11壁上沿X轴向对应设置有波形的滑槽25，用于载样器12的移动；丝杠14的一端通过轴承与圆筒缸11侧壁滑动连接，丝杠14的另一端穿出圆筒缸11与电机I13的轴固定连接，在圆筒缸11内侧壁上对应设置有限位传感器I90；在载样器12沿滑槽25的行进路线上设置有与圆筒缸11连通的数个法兰、三岔管，其中，法兰I15与三岔管I16、法兰II17与三岔管II18、法兰III19与三岔管III20、法兰IV21与三岔管IV22、法兰V23与三岔管V24分别对应设置，法兰I15、法兰III19、法兰V23设置在筒缸11的顶部，法兰II17、法兰IV21分别设置在圆筒缸11的两侧，相邻的两个法兰的纵轴心线之间有一夹角；在每个法兰与圆筒缸11连接的管道上均固定设置有一个光电传感器I91，每个三岔管的两支管通过管道分别与气罐8、真空罐7连接，在两个支管上分别设置有一个电磁阀；所述的法兰I15、法兰II17、法兰III19、法兰IV21、法兰V23通过输样管依次与进样器2、收样器3、辐照器4、贮废器5、测量装置6连接；所述的载样器12的外圆周上对称固定设置有凸台27，在载样器12的两个凹槽内均设置有密封圈I26，载样器12的圆心线上设置有螺纹通孔；所述的凸台27与滑槽25配合设置并滑动连接，载样器12与圆筒缸11配合设置并通过密封圈I26气密性滑动连接，丝杠14穿过螺纹通孔并与载样器12滑动连接，螺纹通孔与丝杠14配合设置。如图2～图4所示。

所述的进样器2包括气缸I31、活塞32、储样管33、进样管28；所述的气缸I31、活塞32、进样管28依次水平设置，气缸I31、进样管28固定设置在同一水平台上；储样管33与进样管28上下垂直连通，气缸I31的推杆与活塞32一端固定连接，活塞32的另一端设置在进样管28内并与进样管28滑动连接，在活塞32内贯穿设置有L形的气管29，在储样管33的顶端设置有螺纹连接的盖子30，样品盒放置在储样管33内；在与活塞32连接的进样管28的端口固定设置有限位传感器II92，进样管28的另一端通过输样管与换向器1的法兰I15连接；在气管29上设置有一个电磁阀，气管29通过管道与气罐8连接；所述的气缸I31通过设置有电磁阀的管道与气罐8连接。如图5所示。

所述的收样器3包括托架34、套筒机构、输样器、输气器、减速器49、电机II50、台架I51；所述的托架34水平设置于台架I51上并与台架I51滑动连接，电机II50固定设置于台架I51中央，电机II50的轴穿出台架I51与托架34固定连接，电机II50的轴还通过轴承与台架I51滑动连接，套筒机构垂直设置于托架34和台架I51的侧面并通过连杆与台架I51固定连接；所述的托架34的外形为圆环形，在托架34上设置有数个环状均匀分布的圆筒形的储样筒，每个储样筒均与托架34螺纹连接，每个储样筒的底部中央和对应位置的托架34上均开有直径相同的通孔；在其中一个储样筒35的正上方、正下方分别设置有竖立的输样器、输气器，输样器与输气器对应设置并分别与套筒机构固定连接；在每个储样筒35的中下部均固定设置有一个光电传感器II93，在托架34上电机II50的轴心与每一个储样筒35的轴心连线上均固定设置有一个光源94；所述的套筒机构包括由内向外依次垂直设置套管I36、套管II37、套管III38，在套管I36的两端分别固定设置有支杆I41、支杆II42，在套管III38的中下部固定设置有支杆III43，在支杆I41上固定设置有输样器及准直器44，在套管II37顶部与支杆I41和与套管III38顶部之间分别设置有弹簧，在台架I51侧面固定设置有定位器40，定位器40与套管III38的中部滑动连接，在支杆II42与支杆III43之间设置有气缸II39，气缸II39的两个推杆与支杆II42、支杆III43分别滑动连接，气缸II39、套管II37、台架I51通过连杆依次固定连接；所述的输样器包括从下至上依次固定连接的橡皮管套I45、连接块I46、可伸缩的密封套I47、输样管头48，输样管头48的下部置于由橡皮管套I45、连接块I46、密封套I47形成的腔内，连接块I46与支杆I41固定连接，输样管头48上端与减速器49固定连接；所述的输气器包括从上至下依次固定连接的橡皮管套II95、连接块II96、可伸缩的密封套II97、T形的输气管98，输气管98的上部置于由橡皮管套II95、连接块II96、密封套II97形成的腔内，连接块II96与支杆III43固定连接，输气管98下部两端通过管道分别与气罐8、真空罐7连接，在输气管98下部管道两端分别设置有一电磁阀，输气管98还通过连杆与台架I51底部固定连接。如图6～图8所示。

所述的减速器49包括竖直设置的减速管70和Z形的排气管I71、密封箱72、传动机构，减速管70的两端分别穿出密封箱72并与密封箱72气密性固定连接，排气管I71的上端与置于密封箱72内的减速管70的上部连通，排气管I71的下端穿出密封箱72并与密封箱72气密性固定连接，在减速管70的上端口设置有光电传感器III99，在排气管I71下端口设置有电磁阀；所述的减速管70中部设置有弹簧机构，在弹簧机构对应位置的减速管70上对称开有四条竖直条形的开口；所述的弹簧机构包含从上至下依次固定连接的固定块52、弹簧片54、滑块53，其中的固定块52、滑块53为环状结构并均套在减速管70上，固定块52、滑块53分别设置在开口的上、下方的减速管70上，固定块52与减速管70固定连接，滑块53与减速管70滑动连接；在固定块52与滑块53之间固定连接有四个弹簧片，弹簧片与开口一一对应配合设置；所述的减速管70的上端通过输样管与换向器1的法兰II17连接，减速管70的下端与输样管头48的上端对接；所述的传动机构设置在密封箱72内，包括水平设置的传动轴55、在传动轴55上依次设置的定位块I56、定滑轮I57、定滑轮II58、定位块II59、定滑轮III60，以及设置在排气管I71内的阻尼块61；所述的定滑轮I57设置在排气管I71内，定滑轮II58、定滑轮III60对称设置在定位块II59的两边，传动轴55与定滑轮I57、定滑轮II 58、定滑轮III60分别固定连接，定位块I 56与排气管I 71固定连接，定位块II 59与减速管70固定连接，传动轴55贯穿排气管I 71并与排气管I 71滑动连接，传动轴55还通过轴承与定位块I 56、定位块II59分别滑动连接；所述的阻尼块61设置在定滑轮I57正下方并通过钢丝绳与定滑轮I57连接，定滑轮II 58、定滑轮III60通过钢丝绳分别与滑块53连接。如图9～图10所示。

所述的辐照器4包括竖直设置的辐照管62、从上至下依次设置的储水箱63、辐照箱64、插件65，辐照管62的下部置于辐照箱64内，辐照管62与辐照箱64固定连接，辐照管62的上部贯穿储水箱63中央并与储水箱63固定连接，插件65与辐照箱64的底部固定连接；在辐照管62底设置有弹簧垫及通孔，辐照管62底与辐照箱64底之间有一间隙；在辐照管62侧平行设置有引水管66，引水管66分别贯穿储水箱63底部及辐照箱64顶部并与储水箱63、辐照箱64固定连接，引水管66的两端与储水箱63顶部、辐照箱64底之间均有一间隙；在储水箱63与辐照箱64之间的辐照管62上固定设置有光电传感器Ⅳ100，在储水箱63上固定设置有液位传感器67、气连通管68，在辐照管62上固定设置有气路连通的L形管69，气连通管68与L形管69连通；在储水箱63的排水管、辐照箱64的排气管上分别设置有一个电磁阀，在L形管69的上端及下部各设置有一个电磁阀；所述的插件65与外接的反应堆内的固定装置插接，辐照管62的上端通过输样管与换向器1的法兰III19连接，L形管69通过管道与真空罐7连接；所述的探测器I 89与储水箱63上方的辐照管62固定连接。如图11所示。

所述的贮废器5包括设置在台架II76内的废物罐75及在废物罐75的下方与台架II76之间设置的升降台I 77，升降台I77与台架II 76固定连接，废物罐75放置在升降台I77上，在废物罐75顶部凹槽内设置有圆环形的密封圈II 78，废物罐75通过密封圈II 78与台架II 76顶部气密性连接；所述的台架II 76上分别固定设置有贯穿台架II 76顶部的排样管73、排气管II 74，在排气管II 74上设置有一电磁阀，排样管73通过输样管与换向器1的法兰Ⅳ21连接。如图12所示。

所述的测量装置6包括测量管79、铅室80、探测器II81、冷指82、γ谱仪83；所述的测量管79、探测器II81、冷指82上下依次垂直设置，测量管79贯穿铅室80顶部中央并与铅室80顶部固定连接，探测器II81的上部贯穿铅室80的底部中央并与铅室80底部滑动连接；所述的探测器II 81的正下方依次设置有液氮罐86及升降台II 87，冷指82置于液氮罐86内，冷指82与探测器II 81固定连接，探测器II81通过电缆84与γ谱仪83电连接；所述的测量管79的底部水平设置有三岔管VII85，三岔管VII85的一端贯穿铅室80侧壁与测量管79螺纹连接，三岔管VII85的两支管上分别设置有一个电磁阀，两支管通过管道与气罐8、真空罐7分别连接；所述的铅室80设置于台架III88上，γ谱仪83置于台架III88旁；所述的测量管79的上端通过输样管与换向器1的法兰V23连接。如图13所示。

所述的电机I13、电机II50、准直器44、液位传感器67、升降台I77、升降台II87、γ谱仪83、光源、限位传感器、光电传感器、电磁阀均与控制器10电连接；

所述的气罐8外接空压机，真空罐7依次外接空气净化器、真空泵，在气罐8和真空罐7上分别设置有压力计；所述的空压机、真空泵、压力计分别与控制器10电连接；所述的气缸I31、气缸II 39通过管道分别与气罐8连接；

所述的电机I13的轴、圆筒缸11、载样器12、丝杠14及螺纹通孔的X轴心线为重合设置；所述的法兰与对应设置的三岔管的纵轴心线为重合设置；法兰的数量范围为四至六个，相邻的两个法兰的纵轴心线之间的夹角范围为45°～90°；所述的托架34与电机II50的轴的纵轴心线为重合设置；所述的传动轴55的轴心线与排气管I 71的纵轴心线垂直交叉设置，定滑轮I57的纵轴心线与排气管I 71的纵轴心线重合设置；所述的测量管79、探测器I 89、液氮罐86的纵轴心线为重合设置；

所述的橡皮管套I 45、密封套I47、输样管头48的纵轴心线为重合设置；所述的橡皮管套II95、密封套II 97、输气管98的纵轴心线为重合设置；所述的橡皮管套I 45、储样筒35、橡皮管套II 95的纵轴心线为重合设置；所述的输样管头48、储样筒35、输气管98的纵轴心线为重合设置；所述的支杆I 41、支杆II 42、支杆III43均为水平设置；

所述的套筒机构内设置有防止套管I 36、套管II 37、套管III38之间相对旋转的适配凸台和凹槽；

所述的阻尼块61的外径与排气管I 71的内径配合设置；

所述的橡皮管套I 45与储样筒35的顶面开口直径配合设置，橡皮管套II 95与储样筒35下的托架34上的通孔直径配合设置；所述的准直器44与光源94对准设置，在托架34上设置的光源数量、储样筒的数量范围均为十二至十六个；

所述的载样仓、储样筒35、排气管I71、测量管79的底部均设置有缓冲垫；

所述的载样仓、法兰、储样管33、进样管28、输样管头48、储样筒35、减速管70、辐照管62、排样管73、测量管79、输样管的内径均与样品盒的外径配合设置；

所述的弹簧片6的长度大于减速管2上开口的高度，弹簧片6的宽度小于开口的宽度；所述的弹簧片6与减速管2上的开口一一对应设置。如图2～图13所示。

本发明的工作流程如下，人工将待入堆辐照的样品盒放入进样器2的储样管33内并盖紧盖子30，打开控制器10并设置相关控制参数后，启动运行程序，控制器按照设置工作程序指令相关电机、电磁阀、气缸等部件自动完成以下工作流程：

打开气缸I31连接气罐8管道上的电磁阀，气缸I31推动活塞32将进入到进样管28内的样品盒推入进样管28的出口端，同时打开气管29上的电磁阀和三岔管I16连接真空罐7支管上的电磁阀，压缩空气将样品盒经输样管、法兰I15送入载样器12内，再关闭与气缸I31连接的电磁阀和气管29上的电磁阀，活塞32回位，下一个样品盒从储样管33内落入进样管28就位，准备进行第二次进样。

电机I13通过丝杠14驱动装有样品盒的载样器12停在法兰III19处，同时打开三岔管III20连接气罐8支管上的电磁阀和辐照箱64排气管上的电磁阀，压缩空气将样品盒经法兰III19、输样管送向辐照器4，当样品盒经过辐照器4上端的光电传感器Ⅳ100时，同时关闭三岔管III20连接气罐8支管上的电磁阀和辐照箱64排气管上的电磁阀，样品盒依靠重力向下排挤辐照管内的空气而缓慢掉入辐照管62底部，并在反应堆内的活性区进行定时辐照。

辐照完成后，同时打开三岔管III20连接真空罐7支管上的电磁阀和辐照箱64排气管上的电磁阀，将辐照后的样品盒抽送回位于法兰III19处的载样器12内并关闭前述相关电磁阀，电机I13再驱动载样器12停在法兰V23处，并同时打开三岔管V24连接气罐支管上的电磁阀和三岔管VI85连接真空罐支管上的电磁阀，压缩空气驱使样品盒经法兰V23、输样管进入测量装置6的测量管79内并关闭前述相关电磁阀，由探测器II81及γ谱仪83对辐照后的样品进行直接测量。同时，控制器10可以指令按照前述流程将另一个样品盒送入反应堆辐照。测量完成后，同时打开三岔管V24连接真空罐7支管上的电磁阀和三岔管VI82连接气罐8支管上的电磁阀，压缩空气驱使测量管79内的样品盒经法兰V23、输样管进入载样器12，关闭前述相关电磁阀，电机I13再驱动载样器12停在法兰IV21处，再同时打开三岔管IV22连接气罐支管上的电磁阀和排气管II74上的电磁阀，可将测量后的样品盒转入贮废器5存放。

当辐照后的样品不适合直接测量，需要在收样器储存和冷却等处理时，电机I13驱动位于法兰III19处装有辐照后的样品盒的载样器12停在法兰II17处，并同时打开三岔管II18连接气罐8支管上的电磁阀和排气管I71上的电磁阀，压缩空气在驱使样品盒经法兰II17、输样管向收样器3传输的同时，驱使排气管I71内的阻尼块61下行并通过钢丝绳转动定滑轮I57，再由定滑轮I57通过传动轴55驱使定滑轮II58和定滑轮III60旋转并通过钢丝绳将滑块53向上提拉，使弹簧片54向减速管70内弯曲以减小管内的通过空间，进而对快速移动的样品盒进行减速，或将样品盒卡在弹簧片之间的间隙中；在样品盒经过光电传感器III99时，控制器10指令立即关闭三岔管II18连接气罐8支管上的电磁阀和排气管I71上的电磁阀，弹簧片54在阻尼块61上行的阻力作用下缓慢恢复原形，实现样品盒低速到达收样器3的储样筒35中暂存(卡在弹簧片之间的空隙中的样品盒依靠重力排挤管内的空气低速落入储样筒35中)。然后，托架34在电机II50的驱动下将下一个储样筒转到输样管头48正下方，准备接收下一个辐照后的样品盒。储样筒与输样管头48的精准对位，由设置在储样筒旁边的光源和设置在支杆41上的准直器44通过控制电机II50精确运行完成。

当收样器3中的样品盒需要测量或再次辐照时，打开气缸II39连接气罐8管道上的电磁阀，压缩空气驱使气缸II39运行并通过推动支杆II42和支杆III43背向移动，使套管I36和套管III38与套管II37的相对滑动，进一步驱使支杆I41上的输样器和支杆III43上的输气器相向运动，并使其上的橡皮管套分别与储样筒35的顶部和托架34的底部紧密接触，然后同时打开T形的输气管98连接气罐8支管上的电磁阀和三岔管II18连接真空罐7支管上的电磁阀，将储样筒35中的样品盒送入载样器12并关闭前述相关电磁阀，电机I13再驱动载样器12停在法兰V23处或法兰III19处，再按前述方法将样品盒转入测量管79进行测量，或转入辐照器4进行辐照。通过精确控制升降台II87的行程调节探测器81与测量管79底部的距离，可满足对不同样品有效测量的需要。

当辐监仪9监测到从辐照管62出来的样品盒的辐射剂量超限时，立即关闭三岔管III20连接真空罐7支管上的电磁阀和辐照箱64排气管上的电磁阀，并同时打开辐照器4上L形管69上的电磁阀和三岔管III20连接气罐8支管上的电磁阀，将剂量超限的样品盒抽回到辐照器4的上部，并悬停在置于反应堆活性区外堆水池中的辐照管62内进行冷却，直至满足传输安全条件后再按前述方法将样品盒送入收样器3存放或处理。

当辐照管62底部有凝结水时，控制器10指令同时打开L形管69上端的电磁阀和辐照箱64排气管上的电磁阀，关闭L形管69下部的电磁阀，可将凝结水抽入储水箱63存放；而当液位传感器67感应水位到达限位时，打开储水箱63排水管上的电磁阀即可将水排出。

通过换向器1的电机I13运行与有序开关换向器1上的电磁阀、样品盒输出地与样品盒接收地的装置部件上的电磁阀，可以实现样品盒在辐照器4、收样器3、测量装置6、贮废器5等不同工作区之间的快速传输。

本发明的在线样品活化与分析装置，采用PLC编程控制，可以自动完成上述样品盒入堆辐照，辐照后的样品盒在收样器3、辐照器4、测量装置6等工作区之间任意传输、冷却和测量的需要，以及从收样器3、辐照器4、测量装置6直接将样品盒丢弃到贮废器5、超剂量的样品盒悬停在置于反应堆活性区外堆水池中的辐照管62内冷却、排出辐照管62底部的积水等动作，并可根据需要设定点动运行模式，由人工控制上述动作逐个完成。

本发明的在线样品活化与分析装置，载样器12、法兰、储样管33、进样管28、输样管头48、输样管、储样筒35、减速管70、辐照管62、排样管73的内径均与样品盒的外径配合设置，既保证样品盒通过顺畅，又使样品盒在相同压差下有更快的运动速度。

本发明的在线样品活化与分析装置，通过在样品盒传输路径上设置的光电传感器和储样筒35上的光电传感器，监测样品盒的位置情况并提供控制指令信息；通过在设置在圆筒缸11内壁、进样管28端口的限位传感器分别限制载样器12、活塞32的最大行程；通过设置在储样筒旁边的光源和设置在支杆41上的准直器44精确控制储样筒的位置。

在本实施例中，托架34上对称设置有十二个储样筒，储样筒35是其中的一个；在每个储样筒与托架34的中心连线上都设置有一个光源，十二个光源均匀设置在以托架34中心为圆心的同一圆周上，光源94是其中的一个；准直器44与其正下方的光源94对准设置，光源94与储样筒35对应设置。

在本实施例中，换向器1有五个法兰，可将样品盒传送至四个地点；每个法兰与圆筒缸11连接的管道上均设置有一个光电传感器，相邻的两个法兰的纵轴心线之间的夹角为90°；在圆筒缸11腔内侧壁上对称设置有两个限位传感器，限位传感器90是其中的一个；在圆筒缸11内的圆弧壁上对应设置有两条波形的滑槽，滑槽25是其中一条；在载样器12上对称设置有两个凸台，凸台27是其中的一个。

在本实施例中，载样器12的外径与圆筒缸11的内径配合设置，在载样器12的顶部和底部的圆环形凹槽内均设置有密封圈，密封圈I 26是其中一个。

在本实施例中，减速管70上设置有一组弹簧机构，在弹簧机构中设置有四个弹簧片，弹簧片54是其中一个；弹簧机构中的弹簧片的外形尺寸及其材料相同，与四个弹簧片对应的四个开口在减速管70上的高度位置相同。

实施例2

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，换向器设置有六个法兰，相邻的两个法兰的纵轴心线之间的夹角为45°，可将样品盒传送至五个地点；托架上对称设置有十六个储样筒、十六个光源；减速管70上设置有两组上下排列的弹簧机构，在每组弹簧机构中均设置有一个固定块、四个弹簧片、一个滑块，在弹簧片位置的减速管70上对应设置有条型的开口。

Claims (12)

1.一种在线样品活化与分析装置，其特征是：所述的在线样品活化与分析装置包括换向器(1)、进样器(2)、收样器(3)、辐照器(4)、贮废器(5)、测量装置(6)、真空罐(7)、气罐(8)、辐监仪(9)、控制器(10)；其中，辐监仪(9)包含探测器I(89)、计量器，其连接关系是，所述的进样器(2)、收样器(3)、辐照器(4)、贮废器(5)、测量装置(6)通过输样管分别与换向器(1)连接，换向器(1)、收样器(3)、辐照器(4)、测量装置(6)分别与真空罐(7)气路连接，换向器(1)、进样器(2)、收样器(3)、测量装置(6)还分别与气罐(8)气路连接；所述的探测器I(89)与辐照器(4)固定连接；所述的换向器(1)、进样器(2)、收样器(3)、辐照器(4)、贮废器(5)、测量装置(6)、计量器分别与控制器(10)电连接；所述的换向器(1)包括圆筒缸(11)、载样器(12)、电机I(13)；其中，圆筒缸(11)为圆柱体，其水平安装在一支架上，载样器(12)的外形为圆柱体，载样器(12)中设置有载样仓，载样器(12)的顶部、底部均设置有圆环形的凹槽；所述的电机I(13)与圆筒缸(11)X轴向的一侧固定连接，载样器(12)置于圆筒缸(11)内，圆筒缸(11)的X轴心线与载样器(12)的圆心线重合设置；在圆筒缸(11)的X轴心线上设置有丝杠(14)，在丝杠(14)两侧的圆筒缸(11)壁上沿X轴向对应设置有波形的滑槽(25)，用于载样器(12)的移动；丝杠(14)的一端通过轴承与圆筒缸(11)侧壁滑动连接，丝杠(14)的另一端穿出圆筒缸(11)与电机I(13)的轴固定连接，在圆筒缸(11)内侧壁上对应设置有限位传感器I(90)；在载样器(12)沿滑槽(25)的行进路线上设置有与圆筒缸(11)连通的数个法兰、三岔管，其中，法兰I(15)与三岔管I(16)、法兰II(17)与三岔管II(18)、法兰III(19)与三岔管III(20)、法兰Ⅳ(21)与三岔管Ⅳ(22)、法兰V(23)与三岔管V(24)分别对应设置，法兰I(15)、法兰III(19)、法兰V(23)设置在筒缸(11)的顶部，法兰II(17)、法兰Ⅳ(21)分别设置在圆筒缸(11)的两侧，相邻的两个法兰的纵轴心线之间有一夹角；在每个法兰与圆筒缸(11)连接的管道上均固定设置有一个光电传感器I(91)，每个三岔管的两支管通过管道分别与气罐(8)、真空罐(7)连接，在两个支管上分别设置有一个电磁阀；所述的法兰I(15)、法兰II(17)、法兰III(19)、法兰Ⅳ(21)、法兰V(23)通过输样管依次与进样器(2)、收样器(3)、辐照器(4)、贮废器(5)、测量装置(6)连接；所述的载样器(12)的外圆周上对称固定设置有凸台(27)，在载样器(12)的两个凹槽内均设置有密封圈I(26)，载样器(12)的圆心线上设置有螺纹通孔；所述的凸台(27)与滑槽(25)配合设置并滑动连接，载样器(12)与圆筒缸(11)配合设置并通过密封圈I(26)气密性滑动连接，丝杠(14)穿过螺纹通孔并与载样器(12)滑动连接，螺纹通孔与丝杠(14)配合设置。

2.根据权利要求1所述的在线样品活化与分析装置，其特征是：所述的进样器(2)包括气缸I(31)、活塞(32)、储样管(33)、进样管(28)；所述的气缸I(31)、活塞(32)、进样管(28)依次水平设置，气缸I(31)、进样管(28)固定设置在同一水平台上；储样管(33)与进样管(28)上下垂直连通，气缸I(31)的推杆与活塞(32)一端固定连接，活塞(32)的另一端设置在进样管(28)内并与进样管(28)滑动连接，在活塞(32)内贯穿设置有L形的气管(29)，在储样管(33)的顶端设置有螺纹连接的盖子(30)，样品盒放置在储样管(33)内；在与活塞(32)连接的进样管(28)的端口固定设置有限位传感器II(92)，进样管(28)的另一端通过输样管与换向器(1)的法兰I(15)连接；在气管(29)上设置有一个电磁阀，气管(29)通过管道与气罐(8)连接；所述的气缸I(31)通过设置有电磁阀的管道与气罐(8)连接。

3.根据权利要求2所述的在线样品活化与分析装置，其特征是：所述的收样器(3)包括托架(34)、套筒机构、输样器、输气器、减速器(49)、电机II(50)、台架I(51)；所述的托架(34)水平设置于台架I(51)上并与台架I(51)滑动连接，电机II(50)固定设置于台架I(51)中央，电机II(50)的轴穿出台架I(51)与托架(34)固定连接，电机II(50)的轴还通过轴承与台架I(51)滑动连接，套筒机构垂直设置于托架(34)和台架I(51)的侧面并通过连杆与台架I(51)固定连接；所述的托架(34)的外形为圆环形，在托架(34)上设置有数个环状均匀分布的圆筒形的储样筒，每个储样筒均与托架(34)螺纹连接，每个储样筒的底部中央和对应位置的托架(34)上均开有直径相同的通孔；在其中一个储样筒(35)的正上方、正下方分别设置有竖立的输样器、输气器，输样器与输气器对应设置并分别与套筒机构固定连接；在每个储样筒(35)的中下部均固定设置有一个光电传感器II(93)，在托架(34)上电机II(50)的轴心与每一个储样筒(35)的轴心连线上均固定设置有一个光源(94)；

所述的套筒机构包括由内向外依次垂直设置套管I(36)、套管II(37)、套管III(38)，在套管I(36)的两端分别固定设置有支杆I(41)、支杆II(42)，在套管III(38)的中下部固定设置有支杆III(43)，支杆I(41)上固定设置有输样器及准直器(44)，套管II(37)顶部与支杆I(41)和与套管III(38)顶部之间分别设置有弹簧，台架I(51)侧面固定设置有定位器(40)，定位器(40)与套管III(38)的中部滑动连接，在支杆II(42)与支杆III(43)之间设置有气缸II(39)，气缸II(39)的两个推杆与支杆II(42)、支杆III(43)分别滑动连接，气缸II(39)、套管II(37)、台架I(51)通过连杆依次固定连接，气缸II(39)通过管道与气罐(8)连接；所述的输样器包括从下至上依次固定连接的橡皮管套I(45)、连接块I(46)、可伸缩的密封套I(47)、输样管头(48)，输样管头(48)的下部置于由橡皮管套I(45)、连接块I(46)、密封套I(47)形成的腔内，连接块I(46)与支杆I(41)固定连接，输样管头(48)上端与减速器(49)固定连接；所述的输气器包括从上至下依次固定连接的橡皮管套II(95)、连接块II(96)、可伸缩的密封套II(97)、T形的输气管(98)，输气管(98)的上部置于由橡皮管套II(95)、连接块II(96)、密封套II(97)形成的腔内，连接块II(96)与支杆III(43)固定连接，输气管(98)下部两端通过管道分别与气罐(8)、真空罐(7)连接，在输气管(98)下部管道两端分别设置有一电磁阀，输气管(98)还通过连杆与台架I(51)底部固定连接；

所述的减速器(49)包括竖直设置的减速管(70)和Z形的排气管I(71)、密封箱(72)、传动机构，减速管(70)的两端分别穿出密封箱(72)并与密封箱(72)气密性固定连接，排气管I(71)的上端与置于密封箱(72)内的减速管(70)的上部连通，排气管I(71)的下端穿出密封箱(72)并与密封箱(72)气密性固定连接，在减速管(70)的上端口设置有光电传感器III(99)，在排气管I(71)下端口设置有电磁阀；所述的减速管(70)中部设置有弹簧机构，在弹簧机构对应位置的减速管(70)上对称开有四条竖直条形的开口；所述的弹簧机构包含从上至下依次固定连接的固定块(52)、弹簧片(54)、滑块(53)，固定块(52)、滑块(53)分别设置在开口的上、下方的减速管(70)上，固定块(52)与减速管(70)固定连接，滑块(53)与减速管(70)滑动连接；在固定块(52)与滑块(53)之间固定连接有四个弹簧片，弹簧片与开口一一对应配合设置；所述的减速管(70)的上端通过输样管与换向器(1)的法兰II(17)连接，减速管(70)的下端与输样管头(48)的上端对接；所述的传动机构设置在密封箱(72)内，包括水平设置的传动轴(55)、在传动轴(55)上依次设置的定位块I(56)、定滑轮I(57)、定滑轮II(58)、定位块II(59)、定滑轮III(60)，以及设置在排气管I(71)内的阻尼块(61)；所述的定滑轮I(57)设置在排气管I(71)内，定滑轮II(58)、定滑轮III(60)对称设置在定位块II(59)的两边，传动轴(55)与定滑轮I(57)、定滑轮II(58)、定滑轮III(60)分别固定连接，定位块I(56)与排气管I(71)固定连接，定位块II(59)与减速管(70)固定连接，传动轴(55)贯穿排气管I(71)并与排气管I(71)滑动连接，传动轴(55)还通过轴承与定位块I(56)、定位块II(59)分别滑动连接；所述的阻尼块(61)设置在定滑轮I(57)正下方并通过钢丝绳与定滑轮I(57)连接，定滑轮II(58)、定滑轮III(60)通过钢丝绳分别与滑块(53)连接。

4.根据权利要求3所述的在线样品活化与分析装置，其特征是：所述的辐照器(4)包括竖直设置的辐照管(62)、从上至下依次设置的储水箱(63)、辐照箱(64)、插件(65)，辐照管(62)的下部置于辐照箱(64)内，辐照管(62)与辐照箱(64)固定连接，辐照管(62)的上部贯穿储水箱(63)中央并与储水箱(63)固定连接，插件(65)与辐照箱(64)的底部固定连接；在辐照管(62)底设置有弹簧垫及通孔，辐照管(62)底与辐照箱(64)底之间有一间隙；在辐照管(62)侧平行设置有引水管(66)，引水管(66)分别贯穿储水箱(63)底部及辐照箱(64)顶部并与储水箱(63)、辐照箱(64)固定连接，引水管(66)的两端与储水箱(63)顶部、辐照箱(64)底之间均有一间隙；在储水箱(63)与辐照箱(64)之间的辐照管(62)上固定设置有光电传感器Ⅳ(100)，在储水箱(63)上固定设置有液位传感器(67)、气连通管(68)，在辐照管(62)上固定设置有气路连通的L形管(69)，气连通管(68)与L形管(69)连通；在储水箱(63)的排水管、辐照箱(64)的排气管上分别设置有一个电磁阀，在L形管(69)的上端及下部各设置有一个电磁阀；所述的插件(65)与外接的反应堆内的固定装置插接，辐照管(62)的上端通过输样管与换向器(1)的法兰III(19)连接，L形管(69)通过管道与真空罐(7)连接；所述的探测器I(89)与储水箱(63)上方的辐照管(62)固定连接。

5.根据权利要求4所述的在线样品活化与分析装置，其特征是：所述的贮废器(5)包括设置在台架II(76)内的废物罐(75)及在废物罐(75)的下方与台架II(76)之间设置的升降台I(77)，升降台I(77)与台架II(76)固定连接，废物罐(75)放置在升降台I(77)上，在废物罐(75)顶部凹槽内设置有圆环形的密封圈II(78)，废物罐(75)通过密封圈II(78)与台架II(76)顶部气密性连接；所述的台架II(76)上分别固定设置有贯穿台架II(76)顶部的排样管(73)、排气管II(74)，在排气管II(74)上设置有一电磁阀，排样管(73)通过输样管与换向器(1)的法兰Ⅳ(21)连接。

6.根据权利要求5所述的在线样品活化与分析装置，其特征是：所述的测量装置(6)包括测量管(79)、铅室(80)、探测器II(81)、冷指(82)、γ谱仪(83)；所述的测量管(79)、探测器II(81)、冷指(82)上下依次垂直设置，测量管(79)贯穿铅室(80)顶部中央并与铅室(80)顶部固定连接，探测器II(81)的上部贯穿铅室(80)的底部中央并与铅室(80)底部滑动连接；所述的探测器II(81)的正下方依次设置有液氮罐(86)及升降台II(87)，冷指(82)置于液氮罐(86)内，冷指(82)与探测器II(81)固定连接，探测器II(81)通过电缆(84)与γ谱仪(83)电连接；所述的测量管(79)的底部水平设置有三岔管VII(85)，三岔管VII(85)的一端贯穿铅室(80)侧壁与测量管(79)螺纹连接，三岔管VII(85)的两支管上分别设置有一个电磁阀，两支管通过管道与气罐(8)、真空罐(7)分别连接；所述的铅室(80)设置于台架III(88)上，γ谱仪(83)置于台架III(88)旁；所述的测量管(79)的上端通过输样管与换向器(1)的法兰V(23)连接。

7.根据权利要求6所述的在线样品活化与分析装置，其特征是：所述的电机I(13)的轴、圆筒缸(11)、载样器(12)、丝杠(14)及螺纹通孔的X轴心线为重合设置；所述的法兰与对应设置的三岔管的纵轴心线为重合设置；法兰的数量范围为四至六个，相邻的两个法兰的纵轴心线之间的夹角范围为45°～90°；所述的托架(34)与电机II(50)的轴的纵轴心线为重合设置；所述的传动轴(55)的轴心线与排气管I(71)的纵轴心线垂直交叉设置，定滑轮I(57)的纵轴心线与排气管I(71)的纵轴心线重合设置；所述的测量管(79)、探测器I(89)、液氮罐(86)的纵轴心线为重合设置。

8.根据权利要求3所述的在线样品活化与分析装置，其特征是：所述的橡皮管套I(45)、密封套I(47)、输样管头(48)的纵轴心线为重合设置；所述的橡皮管套II(95)、密封套II(97)、输气管(98)的纵轴心线为重合设置；所述的橡皮管套I(45)、储样筒(35)、橡皮管套II(95)的纵轴心线为重合设置；所述的输样管头(48)、储样筒(35)、输气管(98)的纵轴心线为重合设置；所述的支杆I(41)、支杆II(42)、支杆III(43)均为水平设置。

9.根据权利要求6所述的在线样品活化与分析装置，其特征是：所述的套筒机构内设置有防止套管I(36)、套管II(37)、套管III(38)之间相对旋转的适配凸台和凹槽；

所述的阻尼块(61)的外径与排气管I(71)的内径配合设置；所述的载样仓、法兰、储样管(33)、进样管(28)、输样管头(48)、储样筒(35)、减速管(70)、辐照管(62)、排样管(73)、测量管(79)、输样管的内径均与样品盒的外径配合设置。

10.根据权利要求3所述的在线样品活化与分析装置，其特征是：所述的橡皮管套I(45)与储样筒(35)的顶面开口直径配合设置，橡皮管套II(95)与储样筒(35)下的托架(34)上的通孔直径配合设置；所述的准直器(44)与光源(94)对准设置，在托架(34)上设置的光源数量、储样筒的数量范围均为十二至十六个。

11.根据权利要求3所述的在线样品活化与分析装置，其特征是：所述的弹簧片(54)的长度大于减速管(70)上开口的高度，弹簧片(54)的宽度小于开口的宽度；所述的弹簧片(54)与减速管(70)上的开口一一对应设置。

12.根据权利要求3所述的在线样品活化与分析装置，其特征是：所述的电机I(13)、电机II(50)、准直器(44)、液位传感器(67)、升降台I(77)、升降台II(87)、γ谱仪(83)、光源、限位传感器、光电传感器、电磁阀均与控制器(10)电连接。

Images