CN109581465A - 一种氚气标准源活度测量装置、方法和应用 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种氚气标准源活度测量装置、方法和应用。所述装置包括：氚气标准源、工作气体罐、与所述氚气标准源和所述工作气体罐连接的混合室、与所述混合室连接并用于测量所述混合室中经过工作气体混合的氚气活度的活度测量组件、以及与所述活度测量组件连接并用于处理已完成测量的氚气的尾气处理组件。实现对氚气标准源的活度进行测量。

Description

一种氚气标准源活度测量装置、方法和应用

技术领域

本申请涉及一种氚气标准源活度测量装置、方法和应用。

背景技术

氚是氢的放射性同位素，最大衰变能为18.6keV的纯β放射体，半衰期为12.35a。在线测量涉氚场所的氚浓度，对于工作人员、工作场所环境以及公众的辐射安全具有重要的意义。对于空气中氚的实时监测首先需要确定氚气标准源制备方法和定值方法，确保氚气活度量值源头的有效性。

对于氚气标准源的制备方法，专利申请号为2017105187747的专利文献提供了一种氚气标准气的配制装置及方法，该方法通过高纯氚气稀释，并在等压条件下分装，制备出均匀性与稳定性良好的氚气标准源。

然而为了保证后续的氚监测量值的准确性，还需要对制备的氚气标准源进行活度定值，解决氚量值传递过程中的溯源需求。目前并不存在对制备的氚气标准源进行活度定值的方法或者装置，因此无法实施对于后续空气中氚的实时监测仪器的校准。

发明内容

(一)要解决的技术问题

目前并不存在对制备的氚气标准源进行活度定值的方法或者装置，因此无法实施对于后续空气中氚的实时监测仪器的校准。

(二)技术方案

本申请提供了一种氚气标准源活度测量装置，所述装置包括：氚气标准源、工作气体罐、与所述氚气标准源和所述工作气体罐连接的混合室、与所述混合室连接并用于测量所述混合室中经过工作气体混合的氚气活度的活度测量组件、以及与所述活度测量组件连接并用于处理已完成测量的氚气的尾气处理组件。

可选地，所述工作气体罐中的工作气体为90％氩气和10％甲烷的混合气体。

可选地，所述活度测量组件包括与所述混合室通过阀门连接的三根正比计数器，以及与所述三根正比计数器连接的电子分析组件；所述三根正比计数器的有效体积分别为50mL、100mL、150mL。

可选地，所述尾气处理组件包括与所述活度测量组件连接的尾气存储罐，与所述尾气存储罐连接的催化氧化器。

可选地，所述装置还包括与所述催化氧化器连接的氚气检测仪。

可选地，所述装置还包括氮气罐以及真空泵，所述氮气罐与所述混合室连接并用于冲洗所述装置。

可选地，所述混合室包括压力表、真空表和温度计。

本申请另一方面提供了一种氚气标准源活度测量方法，所述方法包括：将氚气标准源活度测量抽真空，将预设体积的氚气标准源中的氚气通入混合室；将工作气体罐中的90％氩气和10％甲烷的混合气体通入所述混合室至预设压力；打开阀门，通过三根正比计数器对混合室中氚气活度进行测量，并将氚气活度结果存储于电子分析组件中；将检测后混合室中气体通入尾气存储罐中，将尾气存储罐中的气体通过催化氧化器进行催化氧化处理；将经过催化氧化器进行催化氧化处理后的气体通入氚气检测仪进行检测，判断所述催化氧化处理后的气体中氚含量是否达到预设排放值，若是，将其进行排放，若否，重新通入尾气存储罐中，再次通过催化氧化器进行催化氧化处理。

可选地，在所将氚气标准源活度测量抽真空之前，所述方法还包括：通过氮气罐中的氮气冲洗氚气标准源活度测量装置。

本申请再一方面提供了一种上文所述的装置在氚气检测仪器的校准中的应用。

(三)有益效果

本申请装置的工作原理是通过氚气标准源1和工作气体罐2将预设体积的氚气标准源以及工作气体输送至混合室中进行混合，此处的氚气标准源是指活度已经准确定值的氚气作为标准源。制造出预设活度的氚气，然后通过活度测量组件4对该氚气进行活度测量，测量完成后通过尾气处理组件5对氚气进行处理。解决了由于目前并不存在对制备的氚气标准源进行活度定值的方法或者装置，无法实施对于后续空气中氚的实时监测仪器的校准的问题。通过本申请实施例的装置对氚气标准源的活度进行测量之后，可以将其利用于对氚监测仪器的校准。

附图说明

图1是本申请实施例提供的氚气标准源活度测量装置示意图，

其中，附图标记为：

1、氚气标准源；2、工作气体罐；3、混合室；4、活度测量组件；5、尾气处理组件；6、氚气检测仪；7、氮气罐；

401、阀门；402、三根正比计数器；403、电子分析组件；

501、尾气存储罐；502、催化氧化器。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本申请的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本申请的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本申请实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本申请。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

本申请实施例提供了一种氚气标准源活度测量装置，参见图1，所述装置包括：

氚气标准源1、工作气体罐2、与所述氚气标准源1和所述工作气体罐2连接的混合室3、与所述混合室3连接并用于测量所述混合室3中经过工作气体混合的氚气活度的活度测量组件4、以及与所述活度测量组件4连接并用于处理已完成测量的氚气的尾气处理组件5。

该装置的工作原理是通过氚气标准源1和工作气体罐2将预设体积的氚气标准源以及工作气体输送至混合室中进行混合，此处的氚气标准源是指活度已经准确定值的氚气作为标准源。制造出预设活度的氚气，然后通过活度测量组件4对该氚气进行活度测量，测量完成后通过尾气处理组件5对氚气进行处理。解决了由于目前并不存在对制备的氚气标准源进行活度定值的方法或者装置，无法实施对于后续空气中氚的实时监测仪器的校准的问题。通过本申请实施例的装置对氚气标准源的活度进行测量之后，可以将其利用于对氚监测仪器的校准。换言之，通过本申请实施例的装置对氚气标准源的活度进行测量，形成一个标准有效的度量工具，用于度量其他氚监测仪器是否能够准确检测氚气。

其中，所述氚气标准源1可以为罐状，所述工作气体罐2中的工作气体为90％氩气和10％甲烷的混合气体，混合室3的体积示例性地可以为10L。由于配置的氚气标准源活度浓度为(104～106)Bq/L，而正比计数法测量氚活度的最佳范围为(103～104)Bq/L，因此在活度测量之前需要对氚气标准源进行稀释。所述混合室3包括压力表、真空表、温度计，氚气标准源1出口可以包括质量流量计。利用质量流量计测量输入混合室3的氚气的总量，温度与压力传感器测量混合气物理参数，用于氚活度浓度的修正。

所述活度测量组件4包括与所述混合室3通过阀门401连接的三根正比计数器402，以及与所述三根正比计数器402连接的电子分析组件403；所述三根正比计数器402的有效体积分别为50mL、100mL、150mL。

此处，活度，也叫衰变率，指样品在单位时间内衰变掉的原子数，即某物质的“有效浓度”。长度补偿法是基于正比计数器测量放射性气体活度的一种绝对测量方法。其原理是通过不同长度的正比计数器测量放射性气体的活度，以消除计数器端效应等因素对测量结果带来的偏差。正比计数器测量氚气活度的具体原理为，在正比计数器里中的氚同90％氩气和10％甲烷的混合气体混合加高压后，所产生的离子数由于阳极丝周围强电场的气体放大作用而倍增。这种放大足以产生可探测到的电荷脉冲。正比计数器输出脉冲幅度与初始电离有正比关系，可以用来计数单个粒子，并根据输出信号的脉冲高度来确定入射辐射的能量。另外，如果使用空气作为工作气体，氚发射的β粒子相对α粒子在高压下电离的粒子对要少的多，不利于气态氚的测量，而当采用90％氩气和10％甲烷的混合气体时，测量效果则较好。

所述尾气处理组件5包括与所述活度测量组件4连接的尾气存储罐501，与所述尾气存储罐501连接的催化氧化器502，以及循环泵。装置还包括与所述催化氧化器502连接的氚气检测仪6。其中尾气存储罐501的体积示例性地可以为30L。尾气处理组件5的工作方式为：氚活度测量完成后通过循环泵将氚混合气体抽入尾气存储罐501，当收集预设量的氚混合气体后将其泵入催化氧化器502在高温下将氚转化为氚水，并经过硅胶吸附固化，将气态氚转化为固态放射性废物进行处理，处理后的气体通过氚监测仪测量残存氚的活度浓度，如果满足排放要求则排放至外环境，如不满足要求则重新泵入尾气存储罐501重新进行循环。通过尾气处理组件5，将氚气转化为氚水并吸收固化，将气态氚转化为固态放射性废物进行处理，有效的减少了放射性气体排放，降低了对操作人员以及环境的危害风险。

所述装置还包括氮气罐7以及真空泵，所述氮气罐7与所述混合室3连接并用于冲洗所述装置。在将氚气通入混合室3前通过氮气罐7中的氮气冲洗整个装置以及抽真空，可以有效清除正比计数器、系统内残留的氚气。

本申请另一个实施例还提供了一种氚气标准源活度测量方法，所述方法具体包括下列步骤实现：

步骤1：通过氮气罐7中的氮气冲洗氚气标准源活度测量装置；将氚气标准源活度测量抽真空，将500mL的氚气标准源1中的活度为2×105Bq/L氚气通入混合室3；其中，在将氚气通入混合室3前通过氮气罐7中的氮气冲洗整个装置以及抽真空，可以有效清除正比计数器、系统内残留的氚气。

步骤2：将工作气体罐2中的90％氩气和10％甲烷的混合气体通入所述混合室3至压力为2atm。

步骤3：打开阀门401，通过三根正比计数器402对混合室3中氚气活度进行测量，其中三根正比计数器有效体积分别为50mL、100mL、150mL，测量系统总体积为10.8L，通过长度补偿法算得正比计数器内氚活度浓度为7.2×103Bq/L，由此计算得到配置的氚气标准源中氚活度为1.6×105Bq/L，并将氚气活度结果存储于电子分析组件403中。

步骤4：将检测后混合室3中气体通入尾气存储罐501中，将尾气存储罐501中的气体通过催化氧化器502进行催化氧化处理。

步骤5：将经过催化氧化器502进行催化氧化处理后的气体通入氚气检测仪6进行检测，判断所述催化氧化处理后的气体中氚含量是否达到预设排放值(本底水平)，若是，将其进行排放，若否，重新通入尾气存储罐501中，再次通过催化氧化器502进行催化氧化处理。

本申请的再一个实施例还提供了一种上文所述的装置在氚气检测仪器的校准中的应用。

示例性地，可以在活度测量组件4之后设置接口，通过该接口可以实现氚气检测仪器的校准。

本领域技术人员可以理解，本申请的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本申请中。特别地，在不脱离本申请精神和教导的情况下，本申请的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本申请的范围。

尽管已经参照本申请的特定示例性实施例示出并描述了本申请，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本申请的精神和范围的情况下，可以对本申请进行形式和细节上的多种改变。因此，本申请的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (10)

1.一种氚气标准源活度测量装置，其特征在于，所述装置包括：

氚气标准源(1)、工作气体罐(2)、与所述氚气标准源(1)和所述工作气体罐(2)连接的混合室(3)、与所述混合室(3)连接并用于测量所述混合室(3)中经过工作气体混合的氚气活度的活度测量组件(4)、以及与所述活度测量组件(4)连接并用于处理已完成测量的氚气的尾气处理组件(5)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工作气体罐(2)中的工作气体为90％氩气和10％甲烷的混合气体。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述活度测量组件(4)包括与所述混合室(3)通过阀门(401)连接的三根正比计数器(402)，以及与所述三根正比计数器(402)连接的电子分析组件(403)；所述三根正比计数器(402)的有效体积分别为50mL、100mL、150mL。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述尾气处理组件(5)包括与所述活度测量组件(4)连接的尾气存储罐(501)，与所述尾气存储罐(501)连接的催化氧化器(502)。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述催化氧化器(502)连接的氚气检测仪(6)。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括氮气罐(7)以及真空泵，所述氮气罐(7)与所述混合室(3)连接并用于冲洗所述装置。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混合室(3)包括压力表、真空表和温度计。

8.一种氚气标准源活度测量方法，其特征在于，所述方法包括：

将氚气标准源活度测量抽真空，将预设体积的氚气标准源(1)中的氚气通入混合室(3)；

将工作气体罐(2)中的90％氩气和10％甲烷的混合气体通入所述混合室(3)至预设压力；

打开阀门(401)，通过三根正比计数器(402)对混合室(3)中氚气活度进行测量，并将氚气活度结果存储于电子分析组件(403)中；

将检测后混合室(3)中气体通入尾气存储罐(501)中，将尾气存储罐(501)中的气体通过催化氧化器(502)进行催化氧化处理；

将经过催化氧化器(502)进行催化氧化处理后的气体通入氚气检测仪(6)进行检测，判断所述催化氧化处理后的气体中氚含量是否达到预设排放值，若是，将其进行排放，若否，重新通入尾气存储罐(501)中，再次通过催化氧化器(502)进行催化氧化处理。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所将氚气标准源活度测量抽真空之前，所述方法还包括：

通过氮气罐(7)中的氮气冲洗氚气标准源活度测量装置。

10.一种权利要求1～7中任一项所述的装置在氚气检测仪器的校准中的应用。