CN110780338B - 一种自动分析放射性样品中总γ的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动分析放射性样品中总γ的方法和系统，方法包括：将跑兔瓶转移暂存；将样品取样至测量装置；测量装置包括两台γ能谱探测仪；对测量数据进行筛选。系统包括：跑兔系统，运输跑兔瓶；第一移动模块，将跑兔瓶移动至暂存区；暂存区，暂存跑兔瓶；第二移动模块，将样品取样至测量装置；测量装置，包括两台γ能谱探测仪，用于对样品进行测量；筛选模块，对测量数据进行筛选。本发明的有益效果如下：通过样品转移的方式将跑兔技术与总γ测量分析相结合，实现样品的无人值守的自动化分析，将大大减轻工作人员的劳动强度，极大提高工作效率；通过两台γ能谱探测仪涵盖测量范围内总γ、低两段，解决了总γ跨度大的问题。

Description

一种自动分析放射性样品中总γ的方法及系统

技术领域

本发明属于核工业领域，具体涉及一种自动分析放射性样品中总γ的方法及系统。

背景技术

乏燃料后处理厂通常采用普雷克斯(PUREX)流程，该流程利用磷酸三丁酯(TBP)对U(VI)、Pu(IV)的高萃取性以及Pu的易氧化还原性实现U、Pu的萃取及相互分离，主要包括铀、钚共去污循环、铀净化循环和钚净化循环。

在整个流程中，总γ放射性比活度(简称总γ)是必不可少的分析项目，通常采用NaI闪烁计数法进行测量。就现有的技术手段来看，一般都是通过人员操作机械手或者在厚壁手套箱中完成跑兔瓶的开盖/合盖、样品的移取等操作，需要耗费大量人力物力，工作人员劳动强度大。缺少自动进行分析测量的技术方案。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种自动分析放射性样品总γ的方法和系统，能够应用跑兔技术结合γ分析测量装置进行自动化分析，同时也能够增加总γ测量范围。

本发明的技术方案如下：

一种自动分析放射性样品中总γ的方法，包括：

(1)将跑兔瓶转移暂存；

(2)将暂存的跑兔瓶中的样品取样至测量装置进行测量；所述测量装置包括测量范围不同的两台γ能谱探测仪；

(3)对测量数据进行筛选。

进一步地，上述的自动分析放射性样品中总γ的方法，步骤(1)包括：

(101)识别跑兔瓶中的样品是否属于本岗位样品；

(102)将属于本岗位样品的跑兔瓶转移至暂存区。

进一步地，上述的自动分析放射性样品中总γ的方法，步骤(101)包括：

(1011)获取跑兔瓶的图像；

(1012)将所述跑兔瓶的图像与图像库中的图像对比；

(1013)若存在一致图像，则该跑兔瓶中的样品属于本岗位样品。

进一步地，上述的自动分析放射性样品中总γ的方法，步骤(2)包括：

(201)识别暂存的跑兔瓶；

(202)将所述跑兔瓶中的样品转移至测量瓶；

(203)将测量瓶移动到测量装置进行测量；步骤(203)中，通过升降测量瓶的方式将所述测量瓶移动到测量装置的指定测量位置。

进一步地，上述的自动分析放射性样品中总γ的方法，步骤(202)包括：

(2021)确认跑兔瓶是否到位；

(2022)获取到位跑兔瓶的样品信息；

(2023)根据所述样品信息中的样品检测量信息激活移液泵，进行定量移液；

其中，所述移液泵包括大泵和小泵，二者流量不同；根据所述样品信息中的样品检测量信息激活移液泵时，先激活大泵进行移液，再激活小泵对移液量进行微调。

相应地，本发明还提供了一种自动分析放射性样品中总γ的系统，包括：

跑兔系统，用于运输装有样品的跑兔瓶；

第一移动模块，用于将跑兔瓶移动至暂存区；

暂存区，用于暂存跑兔瓶；

第二移动模块，用于将暂存的跑兔瓶中的样品取样至测量装置进行测量；

测量装置，包括测量范围不同的两台γ能谱探测仪，用于对样品进行测量；

筛选模块，用于对测量数据进行筛选。

进一步地，上述的自动分析放射性样品中总γ的系统，还包括：

第一识别模块，用于识别属于本岗位的跑兔瓶；

所述第一移动模块用于将属于本岗位的跑兔瓶移动至暂存区。

进一步地，上述的自动分析放射性样品中总γ的系统，所述第一识别模块包括：

第一样品图像获取模块，用于获取跑兔瓶的图像；

第一对比模块，用于将所述跑兔瓶的图像与图像库中的图像对比，若存在一致图像，则该跑兔瓶中的样品属于本岗位样品。

进一步地，上述的自动分析放射性样品中总γ的系统，还包括：

第二识别模块，用于识别暂存的跑兔瓶；

所述第二移动模块将样品取样至测量瓶，并将测量瓶移动到测量装置；

所述测量装置还包括升降模块，用于将测量瓶升降至指定测量位置。

进一步地，上述的自动分析放射性样品中总γ的系统，所述第二移动模块包括：

位置检测模块，确认跑兔瓶是否到位；

信息获取模块，获取到位跑兔瓶的样品信息；

激活移液模块，根据所述样品信息中的样品检测量信息激活移液泵，进行定量移液；

其中，所述移液泵包括大泵和小泵，二者流量不同；根据所述样品信息中的样品检测量信息激活移液泵时，先激活大泵进行移液，再激活小泵对移液量进行微调。

本发明的有益效果如下：

本发明通过样品转移的方式将快速运输的跑兔技术与总γ测量分析相结合，实现样品的无人值守的自动化分析，将大大减轻工作人员的劳动强度，极大提高工作效率；通过两台γ能谱探测仪涵盖测量范围内总γ、低两段，解决了总γ跨度大的问题。

附图说明

图1为本发明的一种自动分析放射性样品中总γ的方法的流程图。

图2为本发明的一种自动分析放射性样品中总γ的系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

跑兔技术主要用于强放射性物质操作过程中样品的快速传输，本身是一个小容器,由气压驱动使它通过一根管子,将样品由实验室通向核反应堆或其他装置中进行样品的转移。针对现有技术中并没有能够实现自动分析总γ测量的技术方案的现状，将跑兔技术与总γ测量结合能解决该难题。这是由于跑兔技术中作为样品容器的跑兔瓶并不能作为测量容器被直接利用。

另外，由于总γ的测量跨度大，一般情况下γ能谱探测仪器不能满足需求。

有鉴于此，本发明提供了一种自动分析放射性样品中总γ的方法，如图1所示，包括：

S1将跑兔瓶转移暂存；

S2将暂存的跑兔瓶中的样品取样至测量装置进行测量；所述测量装置包括测量范围不同的两台γ能谱探测仪；

S3对测量数据进行筛选。

如此，通过将跑兔瓶转移取样的方式，能够实现跑兔技术与γ测量技术的自动化对接，实现了样品的无人值守的自动化分析，将大大减轻工作人员的劳动强度，极大提高工作效率。

同时，步骤S1之前还包括步骤S0:在跑兔收发位点接收跑兔瓶。在步骤S3之后还包括步骤S4：回收完成测量的样品。

回收完成测量的样品主要是将完成测量的样品由测量瓶转移到相应的跑兔瓶，再将该跑兔瓶通过跑兔系统发走，用过的测量瓶等则丢弃集中回收处理，避免二次污染。

本实施例中，所述测量装置包括两台γ能谱探测仪；两台γ能谱探测仪为两台NaI探测器，设计不同准直孔与屏蔽层尺寸，分别涵盖总γ的不同测量范围；其中一台γ能谱探测仪的测量范围为10⁶-10⁸Bq/L，另一台γ能谱探测仪的测量范围为10⁷-10¹⁰Bq/L。如此，利用两台γ能谱探测仪能够实现10⁶-10¹⁰Bq/L的总γ测量范围，满足中低放的放射性样品测量需求。

由于某些应用情况下，跑兔技术并不仅仅运输一种样品，不同的分析岗位对不同的样品进行测量分析，此时，若要在实现上述自动化分析过程，步骤S1则可以包括：

S101识别跑兔瓶中的样品是否属于本岗位样品；

S102将属于本岗位样品的跑兔瓶转移至暂存区。

如此，可以实现本岗位检测样品的识别，实现自动化。本具体实施方式中，步骤S101可以包括：

S1011获取跑兔瓶的图像；

S1012将所述跑兔瓶的图像与图像库中的图像对比；

S1013若存在一致图像，则该跑兔瓶中的样品属于本岗位样品。

本实施例中的图像可以是激光打印或其他方法附着于跑兔瓶上的代码(二维码或数字码)，通过代码识别更加准确。通过激光打印的方式还能够避免跑兔运输过程中造成腐蚀磨损，避免出现识别不清的情况。

步骤S2可以包括：

S201识别暂存的跑兔瓶；

S202将所述跑兔瓶中的样品转移至测量瓶；

S203将测量瓶移动到测量装置进行测量。

步骤S203中，通过升降测量瓶的方式将所述测量瓶移动到测量装置的指定测量位置。这样，无需在每次测量时均调整两台γ能谱探测仪的探测位置，只需一次调整好两台γ能谱探测仪的探测位置后，再次测量时将测量瓶通过升降方式移动至指定的探测位置即可。升降的方式还能够避免移动测量瓶时机械手的移动失误对相关部件的影响。

步骤S201的作用是确认检测的样品，以便对样品进行测量和筛选后的数据进行记录。

步骤S202中测量瓶可存放于另外的暂存区。

步骤S202包括：

S2021确认跑兔瓶是否到位。

移液时，跑兔瓶和测量瓶均放置于移液架上，便于操作和管理。确认是否到位可以通过传感器来实现。

S2022获取到位跑兔瓶的样品信息。

样品信息可以通过到位跑兔瓶上的标签或二维码等信息获取，或者结合标签或二维码的信息从数据库中获取其余相关信息。

S2023根据所述样品信息的样品检测量信息激活移液泵，进行定量移液；

其中，所述移液泵包括大泵和小泵，二者流量不同；根据所述样品信息中的样品检测量信息激活移液泵时，先激活大泵进行移液，再激活小泵对移液量进行微调。在实际应用中，所述的根据所述样品信息的样品检测量信息激活移液泵也可以根据实际需求仅激活大泵或小泵移液；比如，当要求精确度不高而移液量大时，可以仅激活大泵移液以加快移液流程，当要求移液量小但精确度高时，可以仅激活小泵移液以保证精确度。本实施例中，大泵流量范围是0.5-20ml/min，小泵是0.5-2ml/min。通过大泵小泵联用的方式进行移液，本发明在1ml～20ml范围内移液均能实现取样误差≤1％，精度≤1％。

相应地，如图2所示，本发明还提供了一种自动分析放射性样品中总γ的系统，包括：

跑兔系统，用于运输装有样品的跑兔瓶；

第一移动模块，用于将跑兔瓶移动至暂存区；

暂存区，用于暂存跑兔瓶；

第二移动模块，用于将暂存的跑兔瓶中的样品取样至测量装置进行测量；

测量装置，包括测量范围不同的两台γ能谱探测仪，用于对样品进行测量；

筛选模块，用于对测量数据进行筛选。

对应于需要识别样品是否属于本岗位样品的情况，本具体实施方式的系统，还包括：

第一识别模块，用于识别属于本岗位的跑兔瓶；

所述第一移动模块用于将属于本岗位的跑兔瓶移动至暂存区。

第一识别模块可以包括：

第一样品图像获取模块，用于获取跑兔瓶的图像；

第一对比模块，用于将所述跑兔瓶的图像与图像库中的图像对比，若存在一致图像，则该跑兔瓶中的样品属于本岗位样品。

本具体实施方式的系统，还包括：

第二识别模块，用于识别暂存的跑兔瓶；

所述第二移动模块将样品取样至测量瓶，并将测量瓶移动到测量装置。

所述第二识别模块包括：

第二样品图像获取模块，用于获取跑兔瓶的图像；

第二对比模块，用于将所述跑兔瓶的图像与图像库中的图像对比，读取图像库中一致图像的样品信息数据，以该样品信息数据作为所述启动跑兔瓶的样品信息数据。

所述测量装置还包括升降模块，用于将测量瓶升降至指定测量位置。该指定测量位置为两台NaI探测器的探测头共同的探测位置。

所述第二移动模块包括：

位置检测模块，确认跑兔瓶是否到位；

信息获取模块，获取到位跑兔瓶的样品信息；

激活移液模块，根据所述样品信息中的样品检测量信息激活移液泵，进行定量移液；

其中，所述移液泵包括大泵和小泵，二者流量不同；根据所述样品信息中的样品检测量信息激活移液泵时，先激活大泵进行移液，再激活小泵对移液量进行微调。

在本发明的实际实施过程中，第一识别模块和第二识别模块均设置于样品识别装置中，该样品识别装置与工控机采用以太网通讯。

取样之前，需要通过开盖系统打开跑兔瓶盖，并将开盖信息传给服务器。

测量瓶移动到测量装置后，测量系统收到PLC信号，触发升降模块，将样品缓慢下降到测量位点，到位后触发探测器数据采集开关，开始自动采集γ能谱(配置了两台NaI探测器)，采集完各个探测器数据后，自动识别筛选可靠能谱数据，代入计算模型，得到分析结果，并将结果上报服务器，完成测量。

上述的跑兔系统、移动模块、识别模块和测量装置均可由同一控制单元控制。该单元控制软件可以为AamsControl总控软件的一部分，负责控制该单元所有自动化设备(如机器人、各类传感器、工业相机、升降系统等)的运行、测量结果分析、以及通过局域网与总服务器进行数据传输等。

识别模块，可由工业相机及其配件(硬件)和识别软件组成，可以同时进行文字编码识别和二维码识别，保证识别的准确率。样品转移到识别位点后自动启动相机识别，移走后识别装置关闭，识别模块与PLC之间通过服务器中转完成信号、数据传递。中途停机或断电等意外工况发生时识别装置具有保持功能和记忆功能，重新启动后能继续完成后续工序。

本发明的取样通过开盖取样单元进行，该单元主要包括跑兔瓶开盖装置和自动分液装置(包括自动拾取枪头、枪头检测、定量取样移液、退枪头等)，在该装置附近设置了暂存区(跑兔瓶储存架)、测量瓶储存架和废物盒。

开盖装置用于对经过识别准备取样测量的样品跑兔瓶(即气动样品瓶)开盖。开盖装置中途停机或断电等意外工况发生时开盖装置应具有保持功能和记忆功能，重新启动后能继续完成后续工序。

自动分液装置：该装置将跑兔瓶到位感应、拾取枪头、枪头检测、定量取样移液、退枪头等功能集合在一起，实现样品自动移液。开盖后的跑兔瓶及测量瓶转移到分液架后，分液装置接到指令后开始自动定量移液，完毕后测量瓶到测量装置。

所述的NaI探测器设计由准直孔、探测器以及外屏蔽构成，其中探头设计为可更换式，便于在手套箱壁外侧进行更换。在接收到外部指令后，实现自动化测量并输出测量结果，将测量样品推送回原位置，并向上层系统反馈完成测量指令。

具体而言，该测量装置还包括升降模块、测量架、测量腔及外屏蔽体、探测器及其外壳等硬件和自动分析软件。

升降模块采用气动升降，测量瓶转移至测量装置的测量平台后，触发信号，控制软件给气泵控制发送指令，升降模块将携带样品的放置平台缓慢下降至测量位点。

测量架主要用于探测器与测量腔的安装、调整距离及固定，测量架影响着探测系统的稳定性，因此其设计与加工也尤为重要。主要由不锈钢支架、滑轨和锁紧装置等组成。

测量腔为样品停留测量的部件，腔体两端分别布置两台NaI探测器，中间为指定测量位置。

本实施例中的γ能谱测量仪采用两台NaI(Tl)晶体探测器及多功能数字多道分析器γ-stream，通过距离及准直系统调整可测量中低范围内的总γ，两台探测器同时测量，软件自动分辨最优数据。探测器外壳用于探测器的保护、安装、调整距离及固定，由外壳、滑轨和锁紧装置组成。

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，倘若对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 (6)

1.一种自动分析放射性样品中总γ的方法，其特征在于，包括：

(1)将跑兔瓶转移暂存；

(2)将暂存的跑兔瓶中的样品取样至测量装置进行测量；所述测量装置包括测量范围不同的两台γ能谱探测仪；

(3)对测量数据进行筛选；

步骤(2)包括：

(201)识别暂存的跑兔瓶；

(202)将所述跑兔瓶中的样品转移至测量瓶；

(203)将测量瓶移动到测量装置进行测量；

步骤(203)中，通过升降测量瓶的方式将所述测量瓶移动到测量装置的指定测量位置；

步骤(202)包括：

(2021)确认跑兔瓶是否到位；

(2022)获取到位跑兔瓶的样品信息；

(2023)根据所述样品信息中的样品检测量信息激活移液泵，进行定量移液；

其中，所述移液泵包括大泵和小泵，二者流量不同；根据所述样品信息中的样品检测量信息激活移液泵时，先激活大泵进行移液，再激活小泵对移液量进行微调。

2.如权利要求1所述的自动分析放射性样品中总γ的方法，其特征在于：步骤(1)包括：

(101)识别跑兔瓶中的样品是否属于本岗位样品；

(102)将属于本岗位样品的跑兔瓶转移至暂存区。

3.如权利要求2所述的自动分析放射性样品中总γ的方法，其特征在于，步骤(101)包括：

(1011)获取跑兔瓶的图像；

(1012)将所述跑兔瓶的图像与图像库中的图像对比；

(1013)若存在一致图像，则该跑兔瓶中的样品属于本岗位样品。

4.一种自动分析放射性样品中总γ的系统，其特征在于，包括：

跑兔系统，用于运输装有样品的跑兔瓶；

第一移动模块，用于将跑兔瓶移动至暂存区；

暂存区，用于暂存跑兔瓶；

第二移动模块，用于将暂存的跑兔瓶中的样品取样至测量装置进行测量；

测量装置，包括测量范围不同的两台γ能谱探测仪，用于对样品进行测量；

筛选模块，用于对测量数据进行筛选；

还包括：

第二识别模块，用于识别暂存的跑兔瓶；

所述第二移动模块将样品取样至测量瓶，并将测量瓶移动到测量装置；

所述测量装置还包括升降模块，用于将测量瓶升降至指定测量位置；

所述第二移动模块包括：

位置检测模块，确认跑兔瓶是否到位；

信息获取模块，获取到位跑兔瓶的样品信息；

激活移液模块，根据所述样品信息中的样品检测量信息激活移液泵，进行定量移液；

其中，所述移液泵包括大泵和小泵，二者流量不同；根据所述样品信息中的样品检测量信息激活移液泵时，先激活大泵进行移液，再激活小泵对移液量进行微调。

5.如权利要求4所述的自动分析放射性样品中总γ的系统，其特征在于：还包括：

第一识别模块，用于识别属于本岗位的跑兔瓶；

所述第一移动模块用于将属于本岗位的跑兔瓶移动至暂存区。

6.如权利要求5所述的自动分析放射性样品中总γ的系统，其特征在于，所述第一识别模块包括：

第一样品图像获取模块，用于获取跑兔瓶的图像；

第一对比模块，用于将所述跑兔瓶的图像与图像库中的图像对比，若存在一致图像，则该跑兔瓶中的样品属于本岗位样品。

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