CN109187902B - 一种间歇式连续采样水氡测量装置及方法 - Google Patents

一种间歇式连续采样水氡测量装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种间歇式连续采样水氡测量装置及方法，所述装置包括采样部分和测量部分，采样部分用于定量采集水样，测量部分用于测量样品中的氡浓度，本发明装置结构简单，智能化程度高，能够间歇式连续监测水中氡含量的变化情况，测量过程简单，能得到的较准确的水氡浓度。

Description

一种间歇式连续采样水氡测量装置及方法
技术领域
本发明涉及一种核辐射探测技术，特别是一种间歇式连续采样水氡测量装置及方法。
背景技术
化学元素氡又称之为氭，氡通常的单质形态是氡气，为无色、无嗅、无味的惰性气体，具有放射性。因为氡是放射性气体，当人吸入体内后，氡发生衰变的阿尔法粒子可在人的呼吸系统造成辐射损伤，引发肺癌。
水中的氡气主要来源于溶解在水中的镭的衰变释放。生活饮用水中氡是室内氡的来源之一，通常情况室内空气气中的氡有1％～2％来自于生活饮用水。在温泉、水处理厂等特殊场所存在严重水氡污染问题，可能成为受照剂量的最大来源；在地震前，地壳应力及地下水文地质条件发生变化，可能会导致氡气在水中的浓度突变，长期连续的水氡放射性测量监测水氡浓度的变化情况，能够为地震前兆预报提供参考依据，也能为生活安全用水提供预警信息。公开号为CN103234995A的专利文献公开了一种用于地下水中氡气监测的方法与装置，该方法通过抽水泵将地下水抽入到脱气装置进行水气分离，再通过干燥管、过滤器等把地下水中的氡气抽到闪烁室后，氡及其子体发出的α粒子使闪烁室壁的ZnS产生闪光，经过检测电路的处理后，变成了可用的信号脉冲，最后信号送到核心处理器的中断口上，利用中断计数，以实现对氡浓度的测量。该方法能够实现水氡的连续监测，但是该装置需要进行水气分离，操作繁琐，结构复杂，现场测量很不方便，氡的提取、转移、平衡和测量需要较长时间，费时又费力。该方法存在闪烁瓶易于污染或漏气的缺点，会对测量结果产生干扰。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种间歇式连续采样水氡测量装置及方法，本发明结构简单，智能化程度高，能够实时连续监测水中氡含量的变化情况，且测量过程简单，能得到准确的水氡浓度。
本发明提供一种间歇式连续采样水氡测量装置，所述装置包括定量采样部分和测量部分，采样部分用于自动采取定量水样，测量部分对采取的水样中的氡浓度进行测量；
所述采样部分包括水泵、定量装置、控制装置和出水通道，所述控制装置控制所述水泵的开闭，所述控制装置与所述定量装置连接，所述水泵开启，开始从水源抽取水样，所述定量装置用于监控抽水量，当已抽取定量水样时，所述控制装置关闭所述水泵，并开启所述出水通道，使定量水样通过所述出水通道进入所述测量部分；
所述测量部分包括水样测量瓶、水样进出控制部分以及水氡测量部分，所述水样进出控制部分用于控制水样在所述水样测量瓶中的进出，所述水氡测量部分用于对水样中的氡浓度进行测量；所述水样进出控制部分包括进水通道和出水通道，进水通道与所述采样部分的出水通道连接，水样测量结束后经所述出水通道排出所述水样测量瓶。
所述水氡测量部分包括测氡仪、出气管、进气管以及气泵，所述水样测量瓶通过所述进气管与所述气泵连接，所述气泵的另一端与所述测氡仪连接，所述进气管的端口伸入所述测量瓶中，测量时位于液面下，所述出气管的端口在所述测量瓶靠上部的位置，在测量时位于液面上。测量时，启动气泵和测氡仪，空气进入水样测量瓶后鼓泡将水中的氡带入空气中送入测氡仪测量，通过测量气体回路中氡浓度推算水中氡浓度。
可选的，所述水氡测量部分还包括三通阀，所述水样测量瓶与所述三通阀的端口B通过出气管连接，所述三通阀的端口A与所述测氡仪连接，所述三通阀的端口C与大气连通。一次测量结束后，外界环境低氡空气通过三通阀C端口进入测氡仪，使得测氡仪内的空气的氡浓度快速下降，然后再进入水样测量瓶，使其中空气氡浓度也快速下降。
可选的，所述定量采样部分的定量装置包括定量瓶以及定量瓶顶部设置的与控制器连接的两个电极，水注满定量瓶后，水位达到定量瓶上部双电极处，控制器监测到两个电极之间的电阻由于水的微弱导电而下降后，关闭水泵。
可选的，定量瓶与水样测量瓶通过输水管连接，输水管中间设置有第一电磁阀。
可选的，水样测量瓶瓶底的出水通道连接有出水管，出水管上设置有第二电磁阀，测量时第二电磁阀关闭，测量结束后第二电磁阀开启，水样测量瓶内的水通过出水管流出。
可选的，水样测量瓶顶部设置有出气管，出气管上设置有第三电磁阀，测量时关闭第三电磁阀。
可选的，定量瓶通过输水管与水泵连接，输水管中间设置有单向阀，水泵的另一端放入水源中，水泵开启时水通过单向阀从水源抽入定量瓶中。
可选的，所述装置还分别包括用于保持定量瓶和水样测量瓶的两个支架。
可选的，采样瓶采用玻璃瓶。
本发明进一步提供一种基于上述装置的间歇式连续采样水氡测量方法，其测量过程如下：
S1、启动水泵，从水源抽取水样；
S2、定量装置监测抽取定量水样后，控制器关闭水泵；
S3、开启出水通道，使抽取的水样流入水样测量瓶；
S4、启动气泵和测氡仪，空气进入水样测量瓶后鼓泡将水中的氡带入空气中送入测氡仪测量，通过测量气体回路中氡浓度推算水中氡浓度；
S5、水氡测量完成后，水样测量瓶的水样通过出水通道放掉，外界环境低氡空气进入测氡仪，使得测氡仪内的空气的氡浓度快速下降，然后再进入水样测量瓶，使其中空气氡浓度也快速下降；
上述过程循环往复，就可以实现间歇式连续采样对水氡进行测量。
与现有技术对比，本发明存在以下有益效果：
1、结构简单，使用便捷，智能化程度高，能够实现水样的自动采集。
2、能够实现间歇式连续采样，实时监测水中氡含量的变化情况。
3、测量过程简单且灵敏度高，能得到的较准确的水氡浓度，可用于水氡含
量的调查与研究。
附图说明
图1为本发明间歇式连续采样水氡测量装置结构示意图。
附图说明：1-水泵 2-单向阀 3-支架 4-定量瓶 5-电极 6-控制器 7-第一电磁阀8-水样测量瓶 9-第二电磁阀 10-支架 11-第三电磁阀 12-进气管 13-出气管 14-三通阀15-气泵 16-测氡仪。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明，实施例的具体参数设置等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。
本发明间歇式连续采样水氡测量装置如图1所示，所述装置包括采样部分和测量部分，
采样部分包括水泵1、单向阀2、定量瓶4、水样测量瓶8、分别用于保持定量瓶和水样测量瓶的两个支架3,10、控制器6、两个电极5以及3个电磁阀7,9,14；定量瓶4通过输水管与水泵1连接，输水管中间设置有单向阀2，水泵1的另一端放入水源中，水泵1开始时水通过单向阀2从水源抽入定量瓶4；定量瓶4顶部设置有与控制器6连接的两个电极5，水注满定量瓶4后，水位达到定量瓶4上部双电极5处，控制器6监测到两个电极5之间电阻由于水的微弱导电而下降，关闭水泵1；定量瓶4与水样测量瓶8通过输水管连接，输水管中间设置有第一电磁阀7，水样测量瓶8底设置出水管，出水管上设置有第二电磁阀9，水样测量瓶8顶部设置有出气管13，出气管13上设置有第三电磁阀11；
测量部分包括测氡仪16、三通阀14、出气管13、进气管12以及气泵15，水样测量瓶8与三通阀14的B端通过出气管连接，三通阀14的另一端口A与测氡仪16连接，三通阀14端口C与大气联通，水样测量瓶8通过进气管12与气泵15连接，气泵15的另一端与测氡仪16连接，进气管12的端口伸入测量瓶中，测量时位于液面下，出气管13的端口在测量瓶靠上部的位置，在测量时位于液面上。测量时，启动气泵15和测氡仪16，空气进入水样测量瓶8后鼓泡将水中的氡带入空气中送入测氡仪16测量，通过测量气体回路中氡浓度推算水中氡浓度。一次测量结束后，外界环境低氡空气通过三通阀C端口进入测氡仪16，使得测氡仪16内的空气的氡浓度快速下降，然后再进入水样测量瓶8，使其中空气氡浓度也快速下降。
本发明进一步提供一种基于上述装置的间歇式连续采样水氡测量方法，其测量过程如下：
S1、关闭第一电磁阀7、第二电磁阀9、第三电磁阀11，三通阀14A-B开通，A-C关闭，启动水泵1，从水源将水通过单向阀2抽入定量瓶4；
S2、水注满定量瓶4后，水位达到定量瓶4出气管上部双电极5处，控制器6监测到两个电极5之间电阻由于水的微弱导电而下降，关闭水泵1；
S3、开启第一电磁阀7、第三电磁阀11，定量瓶4中的水全部流入水样测量瓶8；
S4、关闭第一电磁阀7、第三电磁阀11，启动气泵15和测氡仪16；空气进入水样测量瓶8后鼓泡将水中的氡带入空气中送入测氡仪16测量，通过测量气体回路中氡浓度推算水中氡浓度；
S5、水氡测量完成后，第二电磁阀9开启，三通阀14A-C开通，A-B关闭，水样测量瓶8的水样通过第二电磁阀9释放掉，外界环境低氡空气通过三通阀14C端口进入测氡仪16，使得测氡仪16内的空气的氡浓度快速下降，然后再进入水样测量瓶8，使其中空气氡浓度也快速下降；
上述过程循环往复，就可以间歇式连续采样对水氡进行测量。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种间歇式连续采样水氡测量装置，其特征在于，所述装置包括定量采样部分和测量部分，采样部分用于自动采取定量水样，测量部分对采取的水样中的氡浓度进行测量；
所述采样部分包括水泵、定量装置、控制装置和出水通道，所述控制装置控制所述水泵的开闭，所述控制装置与所述定量装置连接，所述水泵开启，开始从水源抽取水样，所述定量装置用于监控抽水量，当已抽取定量水样时，所述控制装置关闭所述水泵，并开启所述出水通道，使定量水样通过所述出水通道进入所述测量部分，定量装置包括定量瓶以及定量瓶顶部设置的与控制器连接的两个电极，水注满定量瓶后，水位达到定量瓶上部双电极处，控制器监测到两个电极之间的电阻由于水的微弱导电而下降后，关闭水泵,定量瓶通过输水管与水泵连接，输水管中间设置有单向阀，水泵的另一端放入水源中，水泵开启时水通过单向阀从水源抽入定量瓶中；
所述测量部分包括水样测量瓶、水样进出控制部分以及水氡测量部分，所述水样进出控制部分用于控制水样在所述水样测量瓶中的进出，所述水氡测量部分用于对水样中的氡浓度进行测量；所述水样进出控制部分包括进水通道和出水通道，进水通道与所述采样部分的出水通道连接，定量瓶与水样测量瓶通过输水管连接，输水管中间设置有第一电磁阀，水样测量结束后经所述出水通道排出所述水样测量瓶，水样测量瓶瓶底的出水通道连接有出水管，出水管上设置有第二电磁阀，测量时第二电磁阀关闭，测量结束后第二电磁阀开启，水样测量瓶内的水通过出水管流出；所述水氡测量部分包括测氡仪、出气管、进气管、气泵以及三通阀，所述水样测量瓶通过所述进气管与所述气泵连接，所述气泵的另一端与所述测氡仪连接，所述进气管的端口伸入所述测量瓶中，测量时位于液面下，所述出气管的端口在所述测量瓶靠上部的位置，在测量时位于液面上，所述水样测量瓶与所述三通阀的端口B通过出气管连接，所述三通阀的端口A与所述测氡仪连接，所述三通阀的端口C与大气连通。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，水样测量瓶顶部设置有出气管，出气管上设置有第三电磁阀。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述装置还分别包括用于保持定量瓶和水样测量瓶的两个支架。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述装置的间歇式连续采样水氡测量方法，其测量过程如下：
S1、启动水泵，从水源将水通过单向阀抽入定量瓶；
S2、水注满定量瓶后，水位达到定量瓶出气管上部双电极处，控制器监测到两个电极之间电阻由于水的微弱导电而下降，关闭水泵；
S3、开启出水通道，使抽取的水样流入水样测量瓶；
S4、启动气泵和测氡仪；空气进入水样测量瓶后鼓泡将水中的氡带入空气中送入测氡仪测量，通过测量气体回路中氡浓度推算水中氡浓度；
S5、水氡测量完成后，第二电磁阀开启，三通阀A-C开通，A-B关闭，水样测量瓶的水样通过第二电磁阀释放掉，外界环境低氡空气通过三通阀C端口进入测氡仪，使得水氡测量装置内的空气的氡浓度快速下降，然后再进入水样测量瓶，使其中空气氡浓度也快速下降；上述过程循环往复，就可以实现间歇式连续采样对水氡进行测量。
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