CN112903413B - 一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置 - Google Patents

一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置，包括进样机构、打破机构、样品池、热屏蔽层和炉体加热机构。本发明的有益效果是：设计密封打破机构，将放射性辐照靶材或分析样品密封在高纯石英等易破碎样品囊中，样品囊在热解吸装置中直接破碎，不接触外环境气氛；样品破碎前，控制装置条件，如惰性气氛或温度条件，确保样品囊破碎后，固体样品表面状态不受损坏，液体或气体样品原位回收，数据准确可靠有效地打破破传动机构和密封传动机构设计，可根据实验或生产要求，开展各种气氛、温度条件下的材料热解吸行为研究和气氛回收，如测试气体在材料中的扩散系数等。

Description

一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置
技术领域
本发明涉及一种热解吸装置，具体为一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置，属于放射性材料处理技术领域。
背景技术
大多数放射性材料，尤其是反应堆辐照材料，通常含有核裂变或材料化学反应的有毒有害气体，对此类材料进行后处理或实验研究时，需要预先收集材料内部的气体，然后再送入反应装置进行(加热)反应或后处理，并保证操作过程无产物损失，无放射性泄漏，易挥发物质经由进样模块的载气流载带到检测器中进行检测，然后安全回收。
将放射性材料、反应堆辐照靶件、有毒有害或珍贵样品密封在样品囊中，需要进行材料处理或实验研究时，将样品囊放入该装置及其连接的实验系统中，密封破碎、在线送样，实现样品气体及反应产物的程序式完全回收。样品囊通常为石英或其他脆性材料。
目前市面上常用的进样器是用于色谱或质谱分析的进样装置，如顶空进样器。将待测样品置入一密闭的容器中，通过加热升温使挥发性组分从样品基体中挥发出来,在气液(或气固)两相中达到平衡,直接抽取顶部气体进行色谱分析,从而检验样品中挥发性组分的成分和含量。该类进样器广泛应用于石油，化学，农业化学，生物化学，医药卫生，食品等领域。
公开号为CN203606200U的专利公开了一种快速热解析进样装置，此装置主要包括进样模块和热解析传动模块，其在固体或液体样品进样时，将带有样品的采样布放置于进样模块上，通过电磁阀控制将采样布与进样模块密封，并对样品快速热解析，但其无法操作内装放射性物质的样品囊靶件，不能打开样品外包装容器，不能将样品池送入高温炉内加热。传统的做法是在手套箱内采用辐照靶件切割装置，包括切割机构、夹持机构、锁紧机构、旋转机构、机箱、滑轨和控制器等，将辐照靶件切割后，取样样品，然后转移到加热系统进行后续处理货实验研究。这样的操作将会污染手套箱，破坏样品辐照后的原始状态，同时会损失掉部分易挥发物质。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决问题而提供一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置，包括进样机构、打破机构、样品池、热屏蔽层和炉体加热机构；所述进样机构位于样品池的一侧，所述炉体加热机构位于样品池的另一侧，所述打破机构设置在样品池的上方，所述进样机构用于将带有包装的样品传送到样品池内，所述打破机构用于打破具有危化性质的样品的包装，所述样品池用于盛放需要进行热解吸的样品，所述热屏蔽层用于冷却保护样品池分别与石英炉管口和进样机构的密封连接部分，所述炉体加热机构用于实现样品加热的功能，所述进样机构与样品池之间通过波纹管密封焊件进行连接；
所述进样机构包括导向筒、销轴和压板，所述导向筒安装在压板内侧，且所述导向筒的筒体上安装有多个销轴，所述导向筒穿过样品池伸入到炉体加热机构内；
所述打破机构包括导向杆，所述导向杆竖直安插在样品池内；
所述样品池包括室盖、样品舟、样品盖和样品架，所述室盖与样品舟构成样品池的壳体结构，且所述室盖通过蝶形螺钉穿过室盖上所开设的螺孔与样品舟安装在一起，所述蝶形螺钉上套设有垫片，所述样品舟内安置有样品盖和样品架，所述样品盖卡放在样品架上方；
所述热屏蔽层包括间环、压盖和隔热组件，所述间环套设在样品舟与炉池的石英炉管口之间，所述隔热组件设置在炉池的石英炉腔体内壁，所述压盖套设在间环的一侧，且所述压盖用于隔离炉池；
所述炉体加热机构包括炉池和热偶，所述炉池位于石英炉的外侧，所述热偶贴合在石英炉的外壁上。
作为本发明再进一步的方案：所述样品池通过第一撑杆进行支撑固定，所述炉体加热机构通过第二撑杆进行支撑固定。
作为本发明再进一步的方案：所述进样机构为全密封一体式结构，且进样机构、样品池以及炉体加热机构紧密连接。
作为本发明再进一步的方案：所述打破机构采用动密封挤压设计，辐照靶件或样品密封囊在样品池内通过导向杆进行挤破。
作为本发明再进一步的方案：该装置在靶件破碎前后，装置内可抽真空、流洗或充填惰性气体。
作为本发明再进一步的方案：所述进样机构在靶件破碎后，通过导向筒将样品送至紧连的管式炉体中心加热。
作为本发明再进一步的方案：所述进样机构通入吹扫气体，靶件的热解吸气体经进气口的吹扫气体载带进入炉体后端的检测器及回收机构。
作为本发明再进一步的方案：靶件在线送入所述炉体加热机构的炉体中心时，灵活选择反应温度及其他实验条件。
作为本发明再进一步的方案：所述热屏蔽层为腔体内的一段多孔高温陶瓷材料。
本发明的有益效果是：该用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置设计合理：
(1)设计密封打破机构，将放射性辐照靶材或分析样品密封在高纯石英等易破碎样品囊中，样品囊在热解吸装置中直接破碎，不接触外环境气氛；
(2)样品破碎前，控制装置条件，如惰性气氛或温度条件，确保样品囊破碎后，固体样品表面状态不受损坏，液体或气体样品原位回收，数据准确可靠；
(3)有效的打破传动机构和密封传动机构设计，可根据实验或生产要求，开展各种气氛、温度条件下的材料热解吸行为研究和气氛回收，如测试气体在材料中的扩散系数等。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1、室盖，2、样品舟，3、样品盖，4、样品架，5、间环，6、压盖，7、隔热组件，8、第一撑杆，9、第二撑杆，10、炉池，11、热偶，12、导向杆，13、波纹管密封焊件，14、导向筒，15、销轴，16、压板，17、蝶形螺钉，18、垫片和19、螺孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置，包括进样机构、打破机构、样品池、热屏蔽层和炉体加热机构；所述进样机构位于样品池的一侧，所述炉体加热机构位于样品池的另一侧，所述打破机构设置在样品池的上方，所述进样机构用于将带有包装的样品传送到样品池内，所述打破机构用于打破具有危化性质的样品的包装，所述样品池用于盛放需要进行热解吸的样品，所述热屏蔽层用于冷却保护样品池分别与石英炉管口和进样机构的密封连接部分，所述炉体加热机构用于实现样品加热的功能，所述进样机构与样品池之间通过波纹管密封焊件13进行连接；
所述进样机构包括导向筒14、销轴15和压板16，所述导向筒14安装在压板16内侧，且所述导向筒14的筒体上安装有多个销轴15，所述导向筒14穿过样品池伸入到炉体加热机构内；
所述打破机构包括导向杆12，所述导向杆12竖直安插在样品池内；
所述样品池包括室盖1、样品舟2、样品盖3和样品架4，所述室盖1与样品舟2构成样品池的壳体结构，且所述室盖1通过蝶形螺钉17穿过室盖1上所开设的螺孔19与样品舟2安装在一起，所述蝶形螺钉17上套设有垫片18，所述样品舟2内安置有样品盖3和样品架4，所述样品盖3卡放在样品架4上方；
所述热屏蔽层包括间环5、压盖6和隔热组件7，所述间环5套设在样品舟2与炉池10的石英炉管口之间，所述隔热组件7设置在炉池10的石英炉腔体内壁，所述压盖6套设在间环5的一侧，且所述压盖6用于隔离炉池10；
所述炉体加热机构包括炉池10和热偶11，所述炉池10位于石英炉的外侧，所述热偶11贴合在石英炉的外壁上。
在本发明实施例中，所述样品池通过第一撑杆8进行支撑固定，所述炉体加热机构通过第二撑杆9进行支撑固定。
在本发明实施例中，所述进样机构为全密封一体式结构，且进样机构、样品池以及炉体加热机构紧密连接，使进样机构可将靶件送入炉膛中心。
在本发明实施例中，所述打破机构采用动密封挤压设计，辐照靶件或样品密封囊在样品池内通过导向杆12进行挤破，确保样品材料及其释放出来的气体无泄漏、无损失。
在本发明实施例中，该装置在靶件破碎前后，装置内可抽真空、流洗或充填惰性气体，保证靶件材料及释放气体的本征物化性质。
在本发明实施例中，所述进样机构在靶件破碎后，通过导向筒14将样品送至紧连的管式炉体中心加热，无暴露环境的中间转移步骤。
在本发明实施例中，所述进样机构通入吹扫气体，靶件的热解吸气体经进气口的吹扫气体载带进入炉体后端的检测器及回收机构，保证气体在线分析和全回收。
在本发明实施例中，靶件在线送入所述炉体加热机构的炉体中心时，灵活选择反应温度及其他实验条件，满足气体定量回收或试验测试的需要。
在本发明实施例中，所述热屏蔽层为腔体内的一段多孔高温陶瓷材料。
工作原理：在使用该用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置时，辐照靶件或其样品囊在装置内的样品舟2内密封破碎，由密封的导向筒14送至管式加热炉膛，然后进行热解吸，回收易挥发物质，同时经由进样机构的载气流载带到检测器中进行检测。装置内可流洗或充填惰性气体，靶件材料不暴露环境，保证样品的原始物化性质，同时有效避免有毒有害物质的环境污染。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置，包括进样机构、打破机构、样品池、热屏蔽层和炉体加热机构；其特征在于：所述进样机构位于样品池的一侧，所述炉体加热机构位于样品池的另一侧，所述打破机构设置在样品池的上方，所述进样机构用于将带有包装的样品传送到样品池内，所述打破机构用于打破具有危化性质的样品的包装，所述样品池用于盛放需要进行热解吸的样品，所述热屏蔽层用于冷却保护样品池分别与石英炉管口和进样机构的密封连接部分，所述炉体加热机构用于实现样品加热的功能，所述进样机构与样品池之间通过波纹管密封焊件（13）进行连接；
所述进样机构包括导向筒（14）、销轴（15）和压板（16），所述导向筒（14）安装在压板（16）内侧，且所述导向筒（14）的筒体上安装有多个销轴（15），所述导向筒（14）穿过样品池伸入到炉体加热机构内；
所述打破机构包括导向杆（12），所述导向杆（12）竖直安插在样品池内，所述进样机构为全密封一体式结构，且进样机构、样品池以及炉体加热机构紧密连接；
所述样品池包括室盖（1）、样品舟（2）、样品盖（3）和样品架（4），所述室盖（1）与样品舟（2）构成样品池的壳体结构，且所述室盖（1）通过蝶形螺钉（17）穿过室盖（1）上所开设的螺孔（19）与样品舟（2）安装在一起，所述蝶形螺钉（17）上套设有垫片（18），所述样品舟（2）内安置有样品盖（3）和样品架（4），所述样品盖（3）卡放在样品架（4）上方；
所述热屏蔽层包括间环（5）、压盖（6）和隔热组件（7），所述间环（5）套设在样品舟（2）与炉池（10）的石英炉管口之间，所述隔热组件（7）设置在炉池（10）的石英炉腔体内壁，所述压盖（6）套设在间环（5）的一侧，且所述压盖（6）用于隔离炉池（10）；
所述炉体加热机构包括炉池（10）和热偶（11），所述炉池（10）位于石英炉的外侧，所述热偶（11）贴合在石英炉的外壁上。
2.根据权利要求1所述的一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置，其特征在于：所述样品池通过第一撑杆（8）进行支撑固定，所述炉体加热机构通过第二撑杆（9）进行支撑固定。
3.根据权利要求2所述的一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置，其特征在于：所述打破机构采用动密封挤压设计，辐照靶件或样品密封囊在样品池内通过导向杆（12）进行挤破。
4.根据权利要求1所述的一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置，其特征在于：该装置在靶件破碎前后，装置内可抽真空、流洗或充填惰性气体。
5.根据权利要求1所述的一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置，其特征在于：所述进样机构在靶件破碎后，通过导向筒（14）将样品送至紧连的管式炉体中心加热。
6.根据权利要求1所述的一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置，其特征在于：所述进样机构通入吹扫气体，靶件的热解吸气体经进气口的吹扫气体载带进入炉体后端的检测器及回收机构。
7.根据权利要求1所述的一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置，其特征在于：靶件在线送入所述炉体加热机构的炉体中心时，灵活选择反应温度及其它实验条件。
8.根据权利要求1所述的一种用于辐照靶件的在线破碎热解吸装置，其特征在于：所述热屏蔽层为腔体内的一段多孔高温陶瓷材料。
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