CN110400511A - 一种用于模拟含放射性核素降雨的实验装置 - Google Patents

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王学文
李建国
马炳辉
韩宝华
王慧娟
曹少飞
张超
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Abstract

本发明公开了一种用于模拟含放射性核素降雨的实验装置，该装置包括：放射性废水配制系统、降雨喷淋系统、自动控制系统。本发明所提供的装置，通过定量、定点喷淋的作用方式，实现了放射性废水零排放的目的，从而最大程度的节省放射性废水及其他相关废物的二次处理、处置成本。

Description

一种用于模拟含放射性核素降雨的实验装置
技术领域
本发明涉及辐射防护应用领域，具体涉及一种用于模拟含放射性核素降雨的实验装置。
背景技术
在放射性核素环境转移参数的不确定分析中，气候因子对核素生态转移影响以及转移参数的编评与不确定分析是其主要研究内容。核设施气载放射性流出物通过降雨、降雪、雾霾等过程进入植物体和土壤中，发生生态转移过程，最终进入食物链，对公众内照剂量产生影响，所释放核素的截获因子、易位因子等参数是估算公众食入剂量的关键数据。因此利用人工气候实验室等设施，模拟人工降雨、降雪及雾霾中90Sr、137Cs、I131在植物中的沉积行为，获得上述核素在代表性植物体不同生长阶段的截获因子、易位因子和土壤一植物转移参数实验值，最终建立相关核素的迁移模型和估算方法，对满足我国核设施常规或事故工况下放射性流出物排放的环境影响评价需要，具有重要意义。然而，目前人工气候实验室在降雨过程中存在多余放射性废水排放易造成二次污染的缺陷。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于模拟含放射性核素降雨的实验装置。通过点对点、定量喷淋的作用方式，实现放射性废水零排放的目的，从而最大程度的节省放射性废水及其他相关废物的二次处理处置成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于模拟含放射性核素降雨的实验装置，该装置包括：放射性废水配制系统、降雨喷淋系统、自动控制系统；所述放射性废水配制系统包括水箱，搅拌装置，水箱上设有放射性核素投加口；水箱底部设有出水口，出水口处连接有降雨管道；
所述降雨喷淋系统包括布水管道，布水管道与降雨管道连接，布水管道上依次设有流量控制调节阀、电磁阀，布水管道末端有雾化喷头；
所述自动控制系统包括自动控制柜；以及设置在其中的搅拌开关、降雨开关、数字定时器，其中降雨开关控制电磁阀；数字定时器与降雨开关连接。
进一步地，所述布水管道有多个，降雨管道通过布水装置将水箱中的放射性废水的均匀分配至布水管道。
进一步地，所述布水装置与降雨管道之间设置有自吸增压泵。
进一步地，所述自动控制系统还包括自吸增压泵开关。
进一步地，所述搅拌装置与水箱之间设有防虹吸装置。
进一步地，所述水箱的体积为80L。
进一步地，还设置有用于支撑布水管道的支架。
进一步地，所述降雨管道上设有出水阀。
进一步地，所述电磁阀的运行温度为-10℃-100℃，运行压力为0kg/cm2-10kg/cm2。
进一步地，所述自吸增压泵的额定流量为0.8m3/h，最高吸程为8m，功率：为0.125KW。
本发明的有益效果在于：通过采用增压雾化喷头，点对点定量喷淋的作用方式，自动控制喷淋时间、改变降雨喷淋高度，从而实现放射性废水零排放的目的，该装置作为一种人工气候实验室装备的必要补充，具有放射性废水用量小、降雨面积均匀、二次污染防护少、操作简便等优点。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种用于模拟含放射性核素降雨的实验装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种实验样品的结构示意图。
图中：1-搅拌装置；2-防虹吸装置；3-放射性核素投加口；4-水箱；5-出水阀；6-自吸增压泵；7-布水管道；8-流量控制调节阀；9-电磁阀；10-雾化喷头；11-管道支架；12-自动控制柜；13-搅拌开关；14-降雨开关；15-数字定时器；16-自吸增压泵开关；17-降雨管道；18-布水装置；19-盆栽实验植物样品；20-覆塑料袋的支架；21-塑料盆。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种用于模拟含放射性核素降雨的实验装置，该装置包括：放射性废水配制系统、降雨喷淋系统、自动控制系统；所述放射性废水配制系统包括水箱4，搅拌装置1，水箱4上设有放射性核素投加口3；水箱底部设有出水口，出水口处连接有降雨管道17；搅拌装置1与水箱4之间设有防虹吸装置2，水箱4的体积为80L，降雨管道17上设有出水阀5。
所述降雨喷淋系统包括布水管道，布水管道与降雨管道连接，布水管道7上依次设有流量控制调节阀8、电磁阀9，布水管道7末端有雾化喷头10；所述布水管道7及雾化喷头10的数量是可调的；其具体数量可根据不同实验要求、样品数量与实验装置放置空间来灵活确定。降雨管道通过布水装置18将水箱4中的放射性废水均匀分配至布水管道7，所述布水装置18与降雨管道之间设置有自吸增压泵6。还设置有用于支撑布水管道7的管道支架11。其中，电磁阀9的运行温度为-10℃-100℃，运行压力为0kg/cm2-10kg/cm2。自吸增压泵的额定流量为0.8m3/h，最高吸程为8m，功率为0.125KW。
所述自动控制系统包括自动控制柜12；以及设置在其中的搅拌开关13、降雨开关14、数字定时器15、自吸增压泵开关16，其中降雨开关14控制电磁阀9；数字定时器15与降雨开关14连接。
实施例一：
使用该实验装置时，将自动控制系统、放射性废水配置系统、降雨喷淋系统按图1所示的结构组合安装连接。首先将配置好的放射性废水，按实验要求比例注入水箱，启动搅拌装置10-20S，完全混合均匀后关闭搅拌泵；打开出水阀5，打开自吸增压泵6开关直至实验结束，调节流量控制调节阀8，使水箱4至电磁阀9之间的管道压力保持在1.1-1.8kgf/cm2；根据不同降雨量要求设定数字定时器，以控制电磁阀9的开闭时间；最后将雾化喷头与实验植物样品一一对应，启动降雨开关14，多批依次进行实验。
如图2所示，盆栽实验植物样品19采用覆塑料袋的支架20防护，形成具有上开口的近圆柱形，近圆柱形的下部直径为42cm，上部直径为45cm，高为100cm，通过雾化喷头使样品受到均匀喷淋，与实际降雨情况保持相符，实验结束后花盆底部渗出的放射性废液用塑料盆21收集，与植物污染土壤统一集中处理。
本实施例中雾化喷头数量设计为5个，用实验装置模拟小雨、中雨的情景。将量桶垂直放置于雾化喷头正下方，启动降雨开关，降雨结束后，放于计量秤秤重，减去量桶空重，换算成体积，即为实际降雨量。记录装置的实际降雨量，将实际降雨量与理论降雨量进行对比。实际降雨量数据记录具体见表1、2所示。
实验装置模拟小雨时，理论设计单位时间内降雨量为220ml(允许误差5％，即允许实际降雨量在209-231ml之间)，如表1所示，测得的实际降雨量在213.3-216.1ml之间，实际误差≤3.0％；实际误差小于允许误差，表明实验装置可以满足误差要求。
实验装置模拟中雨时，理论设计单位时间内降雨量1100ml(允许误差5％，即允许实际降雨量在1045-1155ml之间)，如表2所示，测得的实际降雨量为1057.8-1087.8ml，实际误差≤3.8％；实际误差小于允许误差，实验装置可以满足误差要求。
表1、模拟小雨情况下实验装置降雨量数据记录表 单位：(ml)
表2、模拟中雨情况下实验装置降雨量数据记录表 单位：(ml)
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于模拟含放射性核素降雨的实验装置，其特征在于，该装置包括：放射性废水配制系统、降雨喷淋系统、自动控制系统；所述放射性废水配制系统包括水箱，搅拌装置，水箱上设有放射性核素投加口；水箱底部设有出水口，出水口处连接有降雨管道；
所述降雨喷淋系统包括布水管道，布水管道与降雨管道连接，布水管道上依次设有流量控制调节阀、电磁阀，布水管道末端有雾化喷头；
所述自动控制系统包括自动控制柜，以及设置在其中的搅拌开关、降雨开关、数字定时器，其中降雨开关控制电磁阀，数字定时器与降雨开关连接。
2.一种如权利要求1所述的用于模拟含放射性核素降雨的实验装置，其特征在于，所述布水管道有多个，降雨管道通过布水装置将水箱中放射性废水的均匀分配至布水管道。
3.一种如权利要求2所述的用于模拟含放射性核素降雨的实验装置，其特征在于，所述布水装置与降雨管道之间设置有自吸增压泵。
4.一种如权利要求3所述的用于模拟含放射性核素降雨的实验装置，其特征在于，所述自动控制系统还包括自吸增压泵开关。
5.一种如权利要求1所述的用于模拟含放射性核素降雨的实验装置，其特征在于，所述搅拌装置与水箱之间设有防虹吸装置。
6.一种如权利要求1所述的用于模拟含放射性核素降雨的实验装置，其特征在于，所述水箱的体积为80L。
7.一种如权利要求1所述的用于模拟含放射性核素降雨的实验装置，其特征在于，还设置有用于支撑布水管道的支架。
8.一种如权利要求1所述的用于模拟含放射性核素降雨的实验装置，其特征在于，所述降雨管道上设有出水阀。
9.一种如权利要求1所述的用于模拟含放射性核素降雨的实验装置，其特征在于，所述电磁阀的运行温度为-10℃-100℃，运行压力为0kg/cm2-10kg/cm2。
10.一种如权利要求3所述的用于模拟含放射性核素降雨的实验装置，其特征在于，所述自吸增压泵的额定流量为0.8m3/h，最高吸程为8m，功率为0.125KW。
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