CN220207865U - 水中氡浓度原位测量装置 - Google Patents
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Abstract
水中氡浓度原位测量装置，包括测氡仪、干燥装置、水氡交换装置和蠕动泵；测氡仪上设有进气口A和出气口A；干燥装置上设有进气口B和出气口B，出气口B直接或间接与测氡仪的进气口A连接；水氡交换装置包括疏水透气管和支架；疏水透气管绕装在支架上，其两端分别为出气端和进气端；蠕动泵安装在疏水透气管与测氡仪之间的管道上，用于驱动空气在疏水透气管出气端‑干燥装置‑测氡仪‑疏水透气管进气端之间循环流动。本实用新型基于氡在浓度差的作用下自发从高浓度向低浓度扩散的原理，针对性设计了测量装置的结构，实现了在线、实时、连续测量水体中氡浓度。
Description
技术领域
本实用新型涉及水体中放射性元素测量技术领域，特别是一种水中氡浓度原位测量装置。
背景技术
氡元素对应的单质为氡气，氡气是无色、无臭、无味的惰性气体，具有放射性，并且易溶于水。地壳中的部分岩石含有较高浓度的镭，镭会自发衰变为氡，并通过地下水被携带至近地表，造成附近水体中的氡浓度上升。此外，矿山(尤其是铀矿山)的开发，也会造成矿山附近水体氡浓度上升。
一旦附近居民将这些受污染的水作为生活用水使用，将会对居民身体健康造成严重威胁(氡是放射性气体，当人吸入体内后，氡发生衰变的阿尔法粒子可对人的呼吸系统造成辐射损伤，引发肺癌)。另外，水中的氡浓度也能起到示踪作用，一旦发现水中氡浓度异常，表明水体上游可能存在铀矿山。综上所述，对水中的氡浓度进行测量，既能保证居民饮水安全，又对铀矿山的勘探起到协助作用。
目前，通常是采用测氡仪测量水中氡浓度。具体操作如下：将水样装入封闭的容器中，容器上端连接一根进气管和一根回气管，进气管下端伸入容器内的水样液面下方，回气管下端伸入容器内的水样液面上方，进气管上端伸出在容器外部并与测氡仪的出气口连接，回气管上端伸出在容器外部并与测氡仪的回气口连接。选择测氡仪的水氡模式，启动测氡仪内置的气泵(或称气泡发生器)，气泵通过进气管向容器内的水样中通入大量空气，使水中的溶解氡脱出，氡脱出后混入空气中并通过回气管进入测氡仪中，进而实现水中氡浓度的检测。
上述测量水中氡浓度的方式存在以下不足之处：1、采样及通气操作较为繁琐；2、其测量方式为离线测量，并且对水样的通气时长需要20min，导致测量结果存在一定的滞后性；3、测量结果仅针对当前样本，无法实现水中氡浓度的连续监测。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供一种水中氡浓度原位测量装置，它解决了目前测量水中氡浓度的方式操作繁琐、测量结果存在滞后性、无法实现水中氡浓度的连续监测的问题。
本实用新型的技术方案是：水中氡浓度原位测量装置，包括测氡仪、干燥装置、水氡交换装置和蠕动泵；
测氡仪上设有进气口A和出气口A；
干燥装置上设有进气口B和出气口B，出气口B直接或间接与测氡仪的进气口A连接；
水氡交换装置包括疏水透气管和支架；疏水透气管绕装在支架上，其两端分别为出气端和进气端，出气端和进气端分别伸出在支架外部，疏水透气管的进气端直接或间接与测氡仪的出气口A连接，疏水透气管的出气端直接或间接与干燥装置的进气口B连接；
蠕动泵安装在疏水透气管与测氡仪之间的管道上，或疏水透气管与干燥装置之间的管道上，或测氡仪与干燥装置之间的管道上；蠕动泵用于驱动空气在疏水透气管出气端-干燥装置-测氡仪-疏水透气管进气端之间循环流动。
本实用新型进一步的技术方案是：疏水透气管为聚四氟乙烯材质；支架为环氧树脂材质。
本实用新型进一步的技术方案是：疏水透气管绕装在支架上的长度不少于2m，疏水透气管的外径为6mm，内径为4mm。
本实用新型进一步的技术方案是：干燥装置包括筒体，筒体为中空且两端封闭的圆柱形筒，筒体内腔填充有用于吸湿的硅胶球；所述进气口B和出气口B分别设在筒体两端。
本实用新型进一步的技术方案是：其还包括电源，电源分别与蠕动泵、测氡仪和打印机电连接。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：其基于氡在浓度差的作用下自发从高浓度向低浓度扩散的原理，针对性设计了测量装置的结构，实现了在线、实时、连续测量水体中氡浓度。所述测量装置先通过疏水透气管将“水氡测量”转变为“气氡测量”，再通过测氡仪测量空气中氡浓度，最后再通过空气中氡浓度与水中氡浓度的转换对应关系，计算出水中氡浓度。所述测量方法(基于所述测量装置)具有操作简单(无需水体采样和去除样本中的溶解氧)、能实时展示测量结果(将测量所得的空气中氡浓度作为测量结果)、可实现连续监测(当水中氡浓度发生变化时，疏水透气管中的空气氡浓度会在浓度差的作用下适应性变化)。
以下结合图和实施例对本实用新型作进一步描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为水氡交换装置的结构示意图；
图3为支架的结构示意图。
说明：图1中箭头所示为气流方向。
图例说明：测氡仪1；进气口A11；出气口A12；干燥装置2；进气口B21；出气口B22；疏水透气管31；支架32。
具体实施方式
实施例
如图1-3所示，水中氡浓度原位测量装置，包括测氡仪1、干燥装置2、水氡交换装置和蠕动泵4。
测氡仪1上设有进气口A11和出气口A12。
干燥装置2上设有进气口B21和出气口B22，出气口B22通过气路管道与测氡仪1的进气口A11连接。
水氡交换装置包括疏水透气管31和支架32。疏水透气管31绕装在支架32上，其两端分别为出气端和进气端，出气端和进气端分别伸出在支架32外部，疏水透气管31的进气端通过气路管道与测氡仪1的出气口A12连接，疏水透气管31的出气端通过气路管道与干燥装置2的进气口B21连接。
蠕动泵4安装在疏水透气管31进气端与测氡仪1出气口A12之间的气路管道上，用于驱动空气在疏水透气管31出气端-干燥装置2-测氡仪1-疏水透气管31进气端之间循环流动，上述空气循环流动的路径称为空气循环路径，空气循环路径中的空气与大气互不连通。
优选，疏水透气管31为聚四氟乙烯材质，聚四氟乙烯管具有隔水透气的特性，可满足管内外的氡在浓度差下自主扩散(从管内扩散至管外或从管外扩散至管内)的要求，聚四氟乙烯管具有良好的耐腐蚀性与稳定性，能在+250℃至-180℃的温度下长期保持稳定，可满足长时间浸泡在水下的使用需求。
优选，支架32为环氧树脂材质，具有耐冲击，强度高的特点，支架32起到约束和固定疏水透气管31形态的作用。
优选，疏水透气管31绕装在支架32上的长度不少于2m，疏水透气管的外径为6mm，内径为4mm。若绕装长度过短，则管内外的氡自主扩散(从管内扩散至管外或从管外扩散至管内)的效率较低，难以满足测量结果实时性的要求。
优选，干燥装置2包括筒体，筒体为中空且两端封闭的圆柱形筒，筒体内腔填充有用于吸湿的硅胶球，相邻硅胶球之间的间隙可供气流通过，所述进气口B21和出气口B22分别设在筒体两端。
优选，其还包括电源，电源分别与蠕动泵4、测氡仪1和打印机电连接。
简述本实用新型的工作原理：
1、将水氡交换装置浸入待检测的水体中，启动蠕动泵4，驱动空气在疏水透气管31出气端-干燥装置2-测氡仪1-疏水透气管31进气端之间循环流动(具体参见图1中箭头所示方向)。
2、疏水透气管31的管内侧为空气，疏水透气管31的管外侧为待测水体，疏水透气管31的管内外的两种介质之间存在氡浓度差，在浓度差的作用下，氡自发从高浓度向低浓度扩散，最终使疏水透气管31的管内外的氡浓度达到平衡。
3、通过测氡仪1测量空气中氡浓度，最后通过空气中氡浓度与水中氡浓度的转换对应关系(所述转换对应关系为现有技术，参见：Schubert, Michael, Axel Schmidt,Albrecht Paschke, A. Lopez and Miguel Balcázar. “In situ determination ofradon in surface water bodies by means of a hydrophobic membrane tubing.”Radiation Measurements 43 (2008): 111-120. DOI:10.1016/J.RADMEAS.2007.12.017)，计算出水中氡浓度(可通过将测氡仪1的测量数据实时传输到计算机进行转换得到水中氡浓度)。
上述过程中，当水中氡浓度发生变化时，疏水透气管31中的空气氡浓度会在浓度差的作用下适应性变化，测氡仪的测量结果也会适应性变化，从而实现实时测量。
Claims (5)
1.水中氡浓度原位测量装置，其特征是：包括测氡仪、干燥装置、水氡交换装置和蠕动泵；
测氡仪上设有进气口A和出气口A；
干燥装置上设有进气口B和出气口B，出气口B直接或间接与测氡仪的进气口A连接；
水氡交换装置包括疏水透气管和支架；疏水透气管绕装在支架上，其两端分别为出气端和进气端，出气端和进气端分别伸出在支架外部，疏水透气管的进气端直接或间接与测氡仪的出气口A连接，疏水透气管的出气端直接或间接与干燥装置的进气口B连接；
蠕动泵安装在疏水透气管与测氡仪之间的管道上，或疏水透气管与干燥装置之间的管道上，或测氡仪与干燥装置之间的管道上；蠕动泵用于驱动空气在疏水透气管出气端-干燥装置-测氡仪-疏水透气管进气端之间循环流动。
2.如权利要求1所述的水中氡浓度原位测量装置，其特征是：疏水透气管为聚四氟乙烯材质；支架为环氧树脂材质。
3.如权利要求2所述的水中氡浓度原位测量装置，其特征是：疏水透气管绕装在支架上的长度不少于2m，疏水透气管的外径为6mm，内径为4mm。
4.如权利要求3所述的水中氡浓度原位测量装置，其特征是：干燥装置包括筒体，筒体为中空且两端封闭的圆柱形筒，筒体内腔填充有用于吸湿的硅胶球；所述进气口B和出气口B分别设在筒体两端。
5.如权利要求4所述的水中氡浓度原位测量装置，其特征是：其还包括电源，电源分别与蠕动泵和测氡仪电连接。
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