CN117826233A - 一种用于放射样品分析的设备及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及乏燃料后处理设备技术领域，具体公开了一种用于放射样品分析的设备，包括样品室、箱体、分析仪和计算机，箱体上设置有多个防辐射泄漏的管接头，管接头分别用于将电缆、气管、纯水管和试剂管导入至箱体内，箱体上设置有防辐射的手套，用于手动对样品进行操作，分析仪设置在箱体外，样品室设置在箱体内；或分析仪设置在箱体内，样品室集成在分析仪中，计算机设置在箱体外，样品室通过数据传输线与分析仪连接，分析仪通过数据传输线与计算机连接，计算机用于控制分析仪对样品进行测量、分析及预测。该设备可满足后处理工艺中放射性样品的分析需求，保障了工艺的安全有效运行。
Description
技术领域
本发明涉及乏燃料后处理设备技术领域，具体是一种用于放射样品分析的设备及使用方法。
背景技术
乏燃料后处理工艺通过铀、钚元素在硝酸水-磷酸三丁酯/煤油有机相体系中分配比的不同，实现铀钚与裂片元素的分离，以及铀钚之间的分离。因此，需要对工艺料液中铀、钚、硝酸、磷酸三丁酯等关键物种的浓度进行监测，以便及时指导工艺运行。
由于乏燃料后处理的分析检测对象大都具有高比活度及高毒性的特点，因此必须在箱体内进行测量，从而使其操作更加复杂化。目前并没有适用于放射性样品的分析仪在设备中安装、操作方案，这极大限制了放射性样品的分析检测，严重制约了工艺的运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于放射样品分析的设备，可满足后处理工艺中放射性样品的分析需求，具有安装及操作方便、快速检查、维修等优势，保障了工艺的安全有效运行。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于放射样品分析的设备，包括样品室、箱体、分析仪和计算机，所述箱体上设置有多个防辐射泄漏的管接头，所述管接头分别用于将电缆、气管、纯水管和试剂管导入至箱室内，所述箱体上设置有防辐射的手套，用于手动对样品进行操作，所述分析仪设置在箱体外，所述样品室设置在箱体内；或所述分析仪设置在箱体内，所述样品室集成在分析仪内，所述计算机设置在箱体外，所述样品室通过数据传输线与分析仪连接，分析仪通过数据传输线与计算机连接，所述计算机用于控制分析仪对样品进行测量、分析及预测。
进一步的方案中，所述箱体的底板设有水相废液、有机相废液和冲洗废液排放口，且水相废液、有机相废液和冲洗废液排放口上分别连接有分别用于箱体内水相废液、有机相废液和箱室冲洗废液排放的排放管。
进一步的方案中，所述箱体的背板处连接有用于箱体内固体废物转出的袋封组件，所述袋封组件包括设置在背板上的袋封口，所述袋封口内套有封袋，封袋通过封袋工具密封连接在袋封口上。
进一步的方案中，所述箱体的底板上设有转盘，所述转盘用于转动所述样品室或分析仪。
进一步的方案中，所述箱体的底板上连接有水盆，水盆上方设置有冲洗喷头。
进一步的方案中，所述箱体上设置有检修门。
进一步的方案中，所述箱体的手套上方设置有窥视窗。
本发明另一方面，提供一种用于放射样品分析的设备使用方法，包括以下步骤：
将样品传输至箱体内，如通过气动送样系统或人工屏蔽传递，屏蔽样品辐射对人员和环境的影响；
通过箱体上手套操作样品分离、稀释、萃取或加样；
通过计算机控制分析仪对样品进行测量，控制分析软件对样品数据进行计算、成谱与显示，从而测知样品中含有何种元素；
对实验后的固体废物及废液进行回收排放处理。
进一步的方案中，所述分析仪设置在箱体外。所述分析仪包括光谱仪，光谱仪发出的入射光通过光纤传播至样品室内的样品上，所述分析仪的探测器通过光纤收集透过样品的分散光，并将光信号转换成数字信号传输至计算机，通过计算机光谱分析软件分析样品元素。
进一步的方案中，所述分析仪设置在箱体内，所述样品室集成在分析仪中。所述分析仪包括气相色谱仪，所述气相色谱仪的分离柱对样品进行分离，检测器把不同流出组分转换为电信号输出至计算机，通过计算机数据分析软件进行数据处理并分析样品组成。
本发明的有益效果：
本发明通过在箱体设置手套、防辐射的管接头、转盘、废液排放口、检修门、袋封口及整体式内置的分析仪或分拆式分析仪，解决了后处理工艺中放射性样品的分析问题，保证了整个工艺流程的安全、稳定运行。分析仪与设备的分体式设计避免了探测器、信号处理系统等关键部件长时间处于高放射性环境中，延长使用寿命，便于检维修。管接头设计用于箱体内水、电、气、试剂的连接/转入，保证了设备的正常运行。设备手套操作、操作面板可视化设计与计算机分析软件控制之间的结合保证了仪器的正常分析及数据采集。水相废液倾倒口、有机相废液倾倒口、水盆/冲洗废液倾倒口可用于分析废液的排放，袋封口用于固体废物的转出。转盘的设置也保证了分析仪整体或样品室本身的快速检维修操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中分析仪与样品室分体式连接示意图；
图2是本发明实施例中分析仪与样品室整体式连接示意图；
图3是本发明实施例中箱体底板示意图；
图4是本发明实施例中箱体背部示意图；
图中：1、样品室；2、箱体；201、面板；202、背板；203、底板；3、分析仪；4、计算机；5、管接头；6、手套；7、转盘；8、水盆；9、检修门；10、窥视窗；11、袋封组件。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2所示，一种用于放射样品分析的设备，包括样品室1、箱体2、分析仪3和计算机4。箱体2上设置有多个防辐射泄漏的管接头5，管接头5分别用于将电缆、气管、纯水管和试剂管导入至箱体2内，箱体2上设置有防辐射的手套6，用于手动对箱体2内样品进行操作。所述分析仪3设置在箱体2外，所述样品室1设置在箱体2内；或所述分析仪设置在箱体2内，所述样品室1集成在分析仪3内，计算机4设置在箱体2外，样品室1通过数据传输线与分析仪3连接，分析仪3通过数据传输线与计算机4连接，计算机4用于控制分析仪3对样品进行测量、分析及预测。
其工作原理为：参阅图1、图2所示，设备内分析仪3安装，其主要包括分析仪3与箱体的分体式设计和分析仪3整体置于箱体内。分体式设计通常将与样品接触的部分置于箱体内，信号处理系统、探测器、控制面板、计算机4系统等置于箱体外，避免了其长时间处于高放射性环境中，延长使用寿命。分析仪3整体置于箱体内通常是将除计算机4系统外的仪器整体放置在箱体内，这类仪器各结构模块之间联系较为紧密，不便进行分体式设计，或由于仪器小型化，整体置于箱体内操作方便。
仪器水、电、气、试剂等连接，分析仪3由于目标分析对象的不同及分析物种之间的差异，通常存在水、电、气、试剂等其中一种或多种接口的需求，以保证仪器的正常运行。仪器运行需要连接电源和与计算机4系统之间进行控制连接，通过在设备箱体2上设置不同直径的管接头5用于仪器电源线缆连接及与箱体外的计算机4之间的信号传输电缆的连接；仪器所需载气(氮气、氩气)等、试剂(草酸、氢氧化钠、卡氏试剂)等、超纯水等通过箱体2上的不同可穿直径的管接头5接入箱内。同时化学试剂、超纯水等也可通过相邻设备中传入该设备，两相邻设备之间通过通道连接。
放射性样品的分析，将通过气动送样或人工送样送过来的样品传递到箱体2内，采用分析仪3进行分析。分析前，如需对样品进行预处理，则在箱体2内完成样品分离、稀释、萃取等预处理操作。测量时，人员通过箱体2上手套6进行进样、移样、清洗等操作。箱体2的手套6上方设置有窥视窗10，方便人员操作。
进样后，通过在箱体2外的计算机4系统上的控制与分析软件设置分析程序，进行数据采集、数据处理、数据显示与存储、数据上传等分析流程。测量完成后，移除样品，并对仪器进行清洗以备下一个样品测量。
分析过程中会产生一些废液，主要包括水相分析废液、有机相分析废液、器皿清洗及箱室冲洗废液等，同时也会产生一些固体废物，如玻璃器皿、移液器、无尘纸等。对于分析废液排放，如图3所示，在箱体2底板203上设置了水相废液排放口、有机相废液排放口、冲洗废液排放口分别用于水相分析废液、有机相分析废液、箱室冲洗废液的排放。此外，如图3所示，箱体2的底板203上连接有水盆8，水盆8上方设置有冲洗喷头，引入离子水上水，方便箱体2内样品瓶和器皿的冲洗及废液排放。对于固体废物转出，如图4所示，在箱体2背板202设检修门9，检修门9上设有一定直径的袋封组件11，用于箱体2内固体废物的转出。袋封组件11包括袋封口，袋封口内套有封袋，封袋通过封袋工具密封连接在袋封口上。袋封口可在装入封袋后从外密封，需要时打开，完成时关闭。
如图1和图2所示，箱体2底板203上设置了转盘7，分析仪3或样品室1放置在转盘7上。检修时，首先对箱体2内部和样品室1或分析仪3进行清洗去污，然后打开检修门9，通过旋转转盘7，可对分析仪主体或样品室360°全方位进行检维修。
乏燃料后处理工艺样品大都具有放射性，对其分析检测是核燃料后处理分析领域面临的关键问题。对此，本发明还提供了一种箱体内分析仪安装、操作及检维修方法，满足后处理工艺样品的分析需求，保障了工艺流程的正常运行。
在一些实施方式中，如图1所示，分析仪3采用光谱仪，如近红外光谱仪，箱体2内样品室与光谱仪器分体式结合，样品室1置于箱体2内，光谱仪和计算机4系统等位于箱体2外，样品室1和光谱仪之间通过光纤连接，光谱仪和计算机4之间通过电缆连接。箱体2外的部件可集成设计。
在一些实施方式中，2根光纤穿过箱体2背板202的穿管接头5，用于连接样品室1和光谱仪。清洗样品室1中的比色皿时，通过箱体2顶板上的管接头5将清洗试剂引入箱体2内。
在一些实施方式中，在箱体2操作面通过手套6操作，采用移液器将待测样品加入比色皿中。启动近红外光谱仪，光源发出的光通过光纤传输至样品室1，吸收后的光通过光纤传输至光谱仪，测量与分析软件对数据进行前处理、建模预测并在计算机4系统中显示测量结果。测量完成后，使用移液器将比色皿中的液体样品吸出，并加入清洗剂进行清洗。
在一些实施方式中，测量完成的水相废液通过水相倾倒口排出，有机相废液通过有机相废液口排出；采用清洗试剂对样品瓶、比色皿等清洗产生的废液由水盆排出；烧杯、比色皿、移液器等损坏后产生的固体废物通过箱体2背板202上的袋封组件11转出。
在一些实施方式中，长时间使用后，对样品室1进行检维修时，先对箱体2内部及样品室1进行清洗去污，打开箱体2背板202上的检修门9，旋转转盘7，从全方位对样品室1进行维修。光纤、光谱仪等关键部件检维修时，由于与箱体2内的样品室1为分体式设计，直接进行维修或整体更换即可，无需清洗去污。
在一些实施方式中，如图2所示，分析仪3采用气相色谱仪，气相色谱仪整体置于箱体2内，样品室1集成在气相色谱仪内，计算机4系统等位于箱体2外，气相色谱仪和计算机4之间通过电缆连接。
在一些实施方式中，2根电缆穿过箱体2背板202的穿管接头5，分别用于气相色谱仪与计算机4之间、气相色谱仪与电源之间的连接。气相色谱仪所用载气通过箱体2顶板上的管接头5引入。
在一些实施方式中，启动气相色谱仪，设置分析参数，选择合适的分离柱和流动相。在箱体2操作面通过手套6操作，采用移液器将待测样品注入气相色谱仪中。样品在分离柱中被分离成不同的组分，并依次通过检测器进行检测。计算机4对数据进行处理、分析及显示。
在一些实施方式中，长时间使用后，对气相色谱仪进行检维修时，先对箱体2内部及气相色谱仪进行清洗去污，打开箱体2背板202上的检修门9，旋转转盘7，从全方位对气相色谱仪进行维修。
需要说明的是，在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (9)
1.一种用于放射样品分析的设备，其特征在于，包括样品室(1)、箱体(2)、分析仪(3)和计算机(4)，所述箱体(2)上设置有多个防辐射泄漏的管接头(5)，所述管接头(5)分别用于将电缆、气管、纯水管和试剂管导入至箱体(2)内，所述箱体(2)上设置有防辐射的手套(6)，用于手动对箱体(2)内样品进行操作，所述分析仪(3)设置在箱体(2)外，所述样品室(1)设置在箱体(2)内；或所述分析仪(3)设置在箱体(2)内，所述样品室(1)集成在分析仪(3)内，所述计算机(4)设置在箱体(2)外，所述样品室(1)通过数据传输线与分析仪(3)连接，分析仪(3)通过数据传输线与计算机(4)连接，所述计算机(4)用于控制分析仪(3)对样品进行测量、分析及预测。
2.根据权利要求1所述的一种用于放射样品分析的设备，其特征在于，所述箱体(2)的底板(203)设有水相废液、有机相废液和冲洗废液排放口，且水相废液、有机相废液和冲洗废液排放口上分别连接有分别用于箱体(2)内水相废液、有机相废液和箱室冲洗废液排放的排放管。
3.根据权利要求1所述的一种用于放射样品分析的设备，其特征在于，所述箱体(2)的背板(202)处设置有检修门(9)，用于箱体(2)内样品室(1)或分析仪(3)的检维修，检修门(9)上设置有用于箱体(2)内固体废物转出的袋封组件(11)，所述袋封组件(11)包括袋封口，所述袋封口内套有封袋，封袋通过封袋工具密封连接在袋封口上。
4.根据权利要求1所述的一种用于放射样品分析的设备，其特征在于，所述箱体(2)的底板(203)上连接有转盘(7)，所述转盘(7)用于转动所述样品室(1)或分析仪(3)。
5.根据权利要求1所述的一种用于放射样品分析的设备，其特征在于，所述箱体(2)的底板(203)上连接有水盆(8)，水盆(8)上方设置有冲洗喷头，所述水盆用于样品瓶及器皿的冲洗及废液排放。
6.根据权利要求1所述的一种用于放射样品分析的设备，其特征在于，所述箱体(2)的手套(6)上方设置有窥视窗(10)。
7.一种用于放射样品分析的设备使用方法，其特征在于,包括以下步骤：
将样品传输至箱体(2)内；
通过箱体(2)上手套(6)操作样品分离、稀释或萃取；
将经过前处理后的样品注入样品室(1)内；
通过计算机(4)控制分析仪(3)对样品进行测量，控制分析软件对样品数据进行计算、成谱与显示，从而测知样品中含有何种元素；
对实验后的固体废物及废液进行回收排放处理。
8.根据权利要求7所述的一种用于放射样品分析的设备使用方法，其特征在于，所述分析仪(3)包括光谱仪，所述光谱仪发出的入射光通过光纤传播至样品室(1)内的样品上，所述光谱仪的探测器通过光纤收集透过样品的分散光，并将光信号转换成数字信号传输至计算机(4)，通过计算机(4)光谱分析软件分析样品元素。
9.根据权利要求7所述的一种用于放射样品分析的设备使用方法，其特征在于，所述分析仪(3)包括气相色谱仪，所述气相色谱仪的分离柱对样品进行分离，检测器把不同流出组分转换为电信号输出至计算机(4)，通过计算机(4)数据分析软件进行数据处理并分析样品组成。
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| CN103115911A (zh) * | 2013-03-05 | 2013-05-22 | 中国原子能科学研究院 | 封闭式荧光分析仪 |
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2023
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