一种空气中氚、碳采样装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于样品采集与前处理技术领域，具体涉及一种空气中氚、碳采样装置。该装置包括制冷机、水冷箱、空气隔膜泵、冷凝器，制冷机通过管道连接于水冷箱，用以冷却水冷箱，冷却水冷箱出水口通过冷却水传输管连接于冷凝器外层管的上端，冷凝器外层管的下端通过冷却水传输管连接于冷却水冷箱入水口；空气隔膜泵通过管道连接于流量计；流量计通过管道连接于冷凝器内层管；冷凝器中层管下端有聚四氟塞排液阀；冷凝器内层管下端和冷凝器中层管连通。本发明专利技术采用低温冷凝，对氚的收集效率较高，采集的水样可直接测定也可经适当富集浓缩后再测定。

A tritium and carbon sampling device in the air

The invention belongs to the field of sample collection and pre-treatment technology, in particular to a tritium and carbon sampling device in air. The device includes a refrigerator, a water cooling box, an air diaphragm pump and a condenser. The refrigerator is connected to the water cooling box through a pipe. It is used to cool the water cooling box. The cooling water outlet is connected to the upper end of the condenser outer tube through the cooling water transfer tube. The lower end of the condenser outer tube is connected to the cooling water cooling box through the cooling water transfer tube. The air diaphragm pump is connected to the flow meter through the pipe; the flowmeter is connected to the inner tube of the condenser through the pipe; the lower end of the middle layer of the condenser has a polytetrafluoroethylene discharge valve; the inner pipe of the condenser is connected to the middle layer of the condenser. The invention adopts low temperature condensation, and has high collection efficiency for tritium. The collected water sample can be directly determined or can be determined after proper enrichment and concentration.

【技术实现步骤摘要】
一种空气中氚、碳采样装置
本专利技术属于样品采集与前处理
，具体涉及一种空气中氚、碳采样装置。
技术介绍
在核设施运行过程中，放射性氚(H-3或T)的和碳(C-14)排放是影响环境的主要核素之一。其中氚通常以结合水的形式分布于大气中，碳以二氧化碳的形式分布于大气中，二者随空气的流通进行迁移。又由于氚的特殊性，在水文、环境等领域还被用作示踪剂。为评价核设施以及其他相关活动对环境的影响，需要进行相关的环境影响评价。其中涉及对核设施周围或相关区域进行样品采集，采集对象即包括空气中水及二氧化碳。目前环境样品中氚和碳-14的测定主要采用低本底液闪法，由于环境本底中氚和碳-14的含量较低，因此为提高测定的可信度，往往需要的样品量较大。通常需要采集300～500ml甚至更多体积的水样；采集二氧化碳的质量为2～5g，折合空气的体积约5～10m3。目前，针对空气中氚的采样方式主要有两种，方式：一种为吸附法，采用硅胶或分子筛对空气中的水分进行吸附收集，再通过加热高温方式对其进行解吸，冷凝后收集；另一种方式为低温冷凝法，通过让空气流过低温腔体，其中水分子被冷凝，从而直接收集得到水样。前者设备简单，但是操作步骤较多，并且回收率较低，适用于空气中水蒸气含量较高的环境。后者，收集效率较高，设备相对较贵。二氧化碳的收集方法主要为氢氧化钠溶液吸附法，二氧化碳与氢氧化钠发生化学反应生成碳酸盐被收集。目前，现有的氚和碳-14的采集分别为相互独立的设备，又由于环评采样中往往需要同时对多个目标电位进行采集，且同一点位的采集时间较长，为满足测定需求对氚的采集通常需要持续几十个小时，因此需要消耗大量人力和物力，给野外作业带来诸多不便。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种空气中氚、碳采样装置，本专利技术采用低温冷凝，对氚的收集效率较高，采集的水样可直接测定也可经适当富集浓缩后再测定。为解决上述技术问题，本专利技术一种空气中氚、碳采样装置，该装置包括制冷机、水冷箱、空气隔膜泵、冷凝器，制冷机通过管道连接于水冷箱，用以冷却水冷箱，冷却水冷箱出水口通过冷却水传输管连接于冷凝器外层管的上端，冷凝器外层管的下端通过冷却水传输管连接于冷却水冷箱入水口；空气隔膜泵通过管道连接于流量计；流量计通过管道连接于冷凝器内层管；冷凝器中层管下端有聚四氟塞排液阀；冷凝器内层管下端和冷凝器中层管连通。所述的水冷箱内部设置有内置循环水泵，冷却水冷箱出水口的冷却水传输管连接于内置循环水泵，通过内置循环水泵将水提升到冷凝器。所述的冷凝器中层管下部放置有玻璃接收瓶。所述的装置外侧有设备外壳，制冷机放置于设备外壳一侧空腔；水冷箱放置于设备外壳下部空腔；冷凝器放置于设备外壳上部空腔。放置制冷机的设备外壳右侧空腔内有制冷机散热器。冷凝器外侧包裹有隔热层。还包括直流电源，用于给循环水泵及气体隔膜泵供电。本专利技术的有益技术效果在于：1)采用低温冷凝，对氚的收集效率较高，采集的水样可直接测定也可经适当富集浓缩后再测定；2)为获得低温，根据需要采用压缩机制冷方式或半导体制冷方式；3)可以实现氚、碳-14的同时采集，设备利用率高；4)采用多通道同时采集，同时利用重力实现冷凝液的收集；5)设备体积小，便于运输和野外工作；6)自动化程度高，可以实现定时启动和停止。附图说明图1为本专利技术一种空气中氚、碳采样装置示意图；图2为本专利技术一种空气中氚、碳采样装置工作示意图。图中：1、制冷机，2、水冷箱，3、内置循环水泵，4、制冷机散热器，5、直流电源，6、空气隔膜泵，7、冷凝器、8、聚四氟塞排液阀，9、玻璃接收瓶，10、控制器，11、流量计，12、冷却水传输管，13、气体传输管，14、排气口，15、设备外壳，16、电源输入，17、隔热层，18、底座。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术一种空气中氚、碳采样装置，本专利技术包括制冷机1、水冷箱2、空气隔膜泵6、冷凝器7，制冷机1通过管道连接于水冷箱2，用以冷却水冷箱2，冷却水冷箱2出水口通过冷却水传输管12连接于冷凝器7外层管的上端，冷凝器7外层管的下端通过冷却水传输管12连接于冷却水冷箱2入水口；空气隔膜泵6通过管道连接于流量计11；流量计11通过管道连接于冷凝器7内层管；冷凝器7中层管下端有聚四氟塞排液阀8；冷凝器7内层管下端和冷凝器7中层管连通。优选的，水冷箱2内部设置有内置循环水泵3，冷却水冷箱2出水口的冷却水传输管12连接于内置循环水泵3，通过内置循环水泵3将水提升到冷凝器7。优选的，冷凝器7中层管下部放置有玻璃接收瓶9。优选的，装置外侧有设备外壳15，制冷机1放置于设备外壳15右侧空腔；水冷箱2放置于设备外壳15左下部空腔；冷凝器7放置于设备外壳15左上部空腔；空气隔膜泵6放置于设备外壳15右上部；流量计11固定于设备外壳15左上部。空气隔膜泵6连接有直流电源5。优选的，放置制冷机1的设备外壳15右侧空腔内有制冷机散热器4。优选的，冷凝器7外侧包裹有隔热层17。优选的，制冷机1的控制器10固定于设备外壳15左上部。优选的，设备外壳15具有底座18。冷凝器7中层管有排气口14。制冷机1有电源输入16，用以连接电源。制冷机1制冷方式可以为压缩机式工作方式，也可以是半导体制冷的方式；其他主要部件包括储水箱、散热器和温控开关。循环水泵2的流量范围0～10L/min。直流电源3，用于给循环水泵2及气体隔膜泵6供电，电压输出0～24v、电流输出0～10A.冷凝器4包括冷却水进口、冷却水出水口、空气冷凝水排液口、进气口和排气口。工作时，操作步骤如下：空气中氚的采集步骤：步骤一、打开电源，设置延时时间和有效采样时间，设置制冷机工作温度范围；步骤二、关闭冷凝器7下端的聚四氟塞排液阀8；步骤三、打开循环水冷却泵3；步骤四、待循环水冷却液的温度达到设定值，启动空气采样隔膜泵6，调节流量计控制合适的空气流量；步骤五、待采样完毕，打开冷凝器7下端聚四氟塞排液阀8，收集冷凝水样。空气中碳的采集步骤：步骤一、打开电源，设置延时时间和有效采样时间；步骤二、关闭冷凝器7下端的聚四氟塞排液阀8；步骤三、从冷凝器7上端排气口14注入一定体积的二氧化碳吸收液；步骤四、启动空气采样隔膜泵6，调节流量计控制合适的空气采样流量；步骤五、采样完毕，打开冷凝器下端聚四氟塞排液阀8，收集二氧化碳吸收液；步骤六、用无二氧化碳水从冷凝器上方喷淋冷凝器内壁，合并至吸收液。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气中氚、碳采样装置，其特征在于：该装置包括制冷机(1)、水冷箱(2)、空气隔膜泵(6)、冷凝器(7)，制冷机(1)通过管道连接于水冷箱(2)，用以冷却水冷箱(2)，冷却水冷箱(2)出水口通过冷却水传输管(12)连接于冷凝器(7)外层管的上端，冷凝器(7)外层管的下端通过冷却水传输管(12)连接于冷却水冷箱(2)入水口；空气隔膜泵(6)通过管道连接于流量计(11)；流量计(11)通过管道连接于冷凝器(7)内层管；冷凝器(7)中层管下端有聚四氟塞排液阀(8)；冷凝器(7)内层管下端和冷凝器(7)中层管连通。

【技术特征摘要】
1.一种空气中氚、碳采样装置，其特征在于：该装置包括制冷机(1)、水冷箱(2)、空气隔膜泵(6)、冷凝器(7)，制冷机(1)通过管道连接于水冷箱(2)，用以冷却水冷箱(2)，冷却水冷箱(2)出水口通过冷却水传输管(12)连接于冷凝器(7)外层管的上端，冷凝器(7)外层管的下端通过冷却水传输管(12)连接于冷却水冷箱(2)入水口；空气隔膜泵(6)通过管道连接于流量计(11)；流量计(11)通过管道连接于冷凝器(7)内层管；冷凝器(7)中层管下端有聚四氟塞排液阀(8)；冷凝器(7)内层管下端和冷凝器(7)中层管连通。2.根据权利要求1所述的一种空气中氚、碳采样装置，其特征在于：所述的水冷箱(2)内部设置有内置循环水泵(3)，冷却水冷箱(2)出水口的冷却水传输管(12)连接于内置循环水泵(3)，通过内置循环水泵(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伯平，范增伟，王铁健，郭冬发，崔建勇，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11