水体放射性核素的自动浓缩装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水体放射性核素的自动浓缩装置，包括：浓缩瓶、加热装置和真空泵，其中，浓缩瓶用于对样品液进行富集浓缩，真空泵用于为装置提供负压；冷凝循环系统，以在负压下，与装置的蒸气进行热交换；检测组件，用于采集与浓缩相关的当前数据；控制组件，用于根据当前数据控制浓缩瓶和冷凝循环系统，得到浓缩后的水体放射性核素。该装置可以实现自动化，保证富集的一致性，有效解决目前针对水体放射性核素富集速度慢、同一批次处理过程数据一致性较差的问题。

Automatic Concentration Device for Radionuclides in Water

【技术实现步骤摘要】
水体放射性核素的自动浓缩装置
本专利技术涉及放射性核素
，特别涉及一种水体放射性核素的自动浓缩装置。
技术介绍
随着核能的开发和核能的和平利用，生产过程中产生的废水增多，对环境水体的威胁不断上升。为保障工业生产废水的安全排放和饮用水源的质量，对水体进行放射性测量是一项关系国计民生的重要任务。水体中放射性测量一般分步进行，如图1所示，首先进行总α和总β测量，在总α和总β不超标的情况下认为水是安全的，可以饮用。在总α和总β超标的情况，需要对水体中具体放射性核素进行测量。因此，水中放射性测量是保障饮用水安全的一项很重要的工作。水体中放射性的含量一般都比较低，受到测量仪器的探测限的约束，一般直接无法直接进行测量，需要通过富集后再进行测量。现有浓缩装置主要有旋转蒸发装置和真空离心浓缩装置。其中，旋转蒸发装置如图2所示，利用加热水浴锅对旋转瓶进行加热，低沸点的溶液气化，从而实现物质分离。为了加快蒸发速率，它通过控制旋转瓶在适当速度下旋转，使溶剂在旋转瓶壁形成一层薄膜，增大蒸发面积。真空离心浓缩装置如图3所示，同旋转蒸发装置一样，它也是利用旋转使试剂瓶表面形成一层薄膜。所不同的是，它主要是利用蒸汽浴对试剂瓶进行加热，也有利用红外加热提高蒸发速率的。它的优势在于可同时处理多个样品，而样品之间不会相互污染。然而，旋转蒸发装置的旋转瓶在电机的带动下不断旋转，长时间工作后，容易造成密封不严发生泄漏。另外旋转瓶在旋转过程容易发生破碎，造成里面的溶液污染传热介质。如果用于水体放射性核素的富集，旋转瓶发生破碎，将造成放射性污染。这种方法通常收集瓶收集的馏出物通常是期望得到的物质，旋转瓶剩下的物质是不期望得到的物质。对于水体放射性核素的富集来说，馏出物是纯净的水，放射性核素最终都留在旋转瓶内，很难将其自动收集下进行下一步的测量。真空离心浓缩装置的蒸发速率较慢，无法处理大体积水样。而且高速旋转很容易出现不平衡产生振动，容易使试剂瓶产生破碎发生危险。
技术实现思路
本申请是基于专利技术人对以下问题的认识和发现做出的：放射性水样的传统富集方法是采用平板加热、实验室旋蒸和高速离心浓缩的方式都存在以下弊端：1)平板加热需要人工看守，样品浓缩时间比较长，无法在线实现自动化；2)人工对浓缩瓶进行洗脱；3)实验室的旋蒸仪虽然提高了浓缩的效率，但无法实现在线自动化洗脱的缺点。如果将实验室旋蒸仪与传统的恒温磁力搅拌器有机结合，从结构上进行优化设计，并用电控方式进行控制，采用定制的真空低温浓缩装置(装置下侧自带排液口，与电磁阀相连)实现样品浓缩后洗脱排液的自动化。采用的是真空低温浓缩工艺将水样品的浓缩时间从数日减少到几小时，从而解决了平板加热需要人工看守及平板常温加热的效率产生的样品液的浓缩时间过长问题。同时采用定制的真空低温浓缩装置(装置下侧自带排液口，与电磁阀相连)实现样品浓缩后洗脱排液的自动化，从而解决实验室旋蒸必须人工洗脱的问题。本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种水体放射性核素的自动浓缩装置，该装置可以实现自动化，保证富集的一致性，有效解决目前针对水体放射性核素富集速度慢、同一批次处理过程数据一致性较差、操作依靠人工的问题。为达到上述目的，本专利技术实施例提出了一种水体放射性核素的自动浓缩装置，包括：浓缩瓶、加热装置和真空泵，其中，所述浓缩瓶用于对样品液进行富集浓缩，所述加热装置对浓缩瓶进行加热，所述真空泵用于为所述装置提供负压；冷凝循环系统，以在所述负压下，与所述装置的蒸气进行热交换；检测组件，用于采集与浓缩相关的当前数据；控制组件，用于根据所述当前数据控制所述浓缩瓶和所述冷凝循环系统，得到浓缩后的水体放射性核素。本专利技术实施例的水体放射性核素的自动浓缩装置，可以适应水体放射性核素的富集，搅拌方式采用磁力搅拌方式，在增大蒸发面积，提升蒸发速度的同时，克服传统搅拌方式的问题；蒸发器采用静态固定方式，克服了动态固定方式的密封问题和降低蒸发器发生破碎造成放射性污染的可能性；在蒸发器的下端增加浓缩液排出管，可以实现水体放射性核素富集后的液体排出；通过降低蒸发器内部的压强，降低液体的沸点，实现提升蒸发速度的同时，减少了传热介质的损失，从而可以实现自动化，保证富集的一致性，有效解决目前针对水体放射性核素富集速度慢、同一批次处理过程数据一致性较差、操作依靠人工的问题。另外，根据本专利技术上述实施例的水体放射性核素的自动浓缩装置还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述冷凝循环系统包括：冷凝管，所述冷凝管的出口与所述真空泵相连，所述冷凝管的入口与浓缩瓶相连；冷凝循环机，所述冷凝循环机的出口接入所述冷凝管的冷凝液入口，所述冷凝循环机的入口接入所述冷凝管的冷凝液出口，以在负压下，使得蒸气进入所述冷凝管与所述冷却循环机内的冷却液进行热交换。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述冷凝循环系统还包括：与所述冷凝管和所述冷凝循环机相连的冷凝管支架。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述检测组件包括称重传感器、温度传感器、水位传感器、转速传感器和气泡传感器中的一项或多项。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述浓缩瓶的底部具有排口，以对所述浓缩后的样品液进行洗脱排空。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：旋转磁场产生装置，用于根据目标工况对所述样品液进行磁力搅拌。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为相关技术的水体放射性测量流程；图2为相关技术的旋转蒸发装置实物图；图3为相关技术的真空离心浓缩仪实物图；图4为根据本专利技术实施例的水体放射性核素的自动浓缩装置的结构示意图；图5为根据本专利技术一个实施例的水体放射性核素的自动浓缩装置的结构示意图；图6为根据本专利技术一个实施例的水体放射性核素的自动浓缩装置的局部放大示意图图7为根据本专利技术实施例的水体放射性核素的自动浓缩装置的核心部件三维效果图；图8为根据本专利技术实施例的水体放射性核素的自动浓缩装置的工作原理示意图。附图标记说明：水体放射性核素的自动浓缩装置100、浓缩瓶110和真空泵120、冷凝循环系统130、检测组件140、控制组件150、加热装置160、冷凝循环机2、冷凝管支架3、堵头4、隔离盖5、冷凝管组件6、柱塞泵7、挂架8、硅胶管9、称量架10、直流伺服电机11、电机支架12、测速组件13、倒锥接头组件14、排水阀15、连接块16、称重传感器17、端盖18、玻璃水浴锅19、压环20、加热管22、磁石旋转组件23、电磁阀24、气泡传感器25和磁力搅拌子26。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的水体放射性核素的自动浓缩装置。图4是本专利技术实施例的水体放射性核素的自动浓缩装置的结构示意图。如图4所示，该水体放射性核素的自动浓缩装置100包括：浓缩瓶110和真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水体放射性核素的自动浓缩装置，其特征在于，包括：浓缩瓶、加热装置和真空泵，其中，所述浓缩瓶用于对样品液进行富集浓缩，所述加热装置对浓缩瓶进行加热，所述真空泵用于为所述装置提供负压；冷凝循环系统，以在所述负压下，与所述装置的蒸气进行热交换；检测组件，用于采集与浓缩相关的当前数据；以及控制组件，用于根据所述当前数据控制所述浓缩瓶和所述冷凝循环系统，得到浓缩后的水体放射性核素。

【技术特征摘要】
1.一种水体放射性核素的自动浓缩装置，其特征在于，包括：浓缩瓶、加热装置和真空泵，其中，所述浓缩瓶用于对样品液进行富集浓缩，所述加热装置对浓缩瓶进行加热，所述真空泵用于为所述装置提供负压；冷凝循环系统，以在所述负压下，与所述装置的蒸气进行热交换；检测组件，用于采集与浓缩相关的当前数据；以及控制组件，用于根据所述当前数据控制所述浓缩瓶和所述冷凝循环系统，得到浓缩后的水体放射性核素。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷凝循环系统包括：冷凝管，所述冷凝管的出口与所述真空泵相连，所述冷凝管的入口与浓缩瓶相连；冷凝循环机，所述冷凝循环机的出口接入所述冷凝管的冷凝液入口，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁漫春，何水军，汪向伟，苏国锋，袁宏永，何敬涛，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11