一种水中制造技术

本发明专利技术涉及一种水中

【技术实现步骤摘要】
一种水中
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Fe和
59
Fe的监测装置及监测方法


[0001]本专利技术属于环境检测
，具体涉及一种水中
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Fe和
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Fe的连续监测装置以及利用该监测装置对水中
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Fe和
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Fe的含量进行监测和计算的方法。

技术介绍

[0002]55
Fe是一种纯的低能β放射性核素，半衰期为2.73a，衰变方式为轨道电子俘获(EC)衰变。伴随EC衰变，发射出一系列能量极低的X射线，其中能量最大的X射线为5.89875keV的K
α1
和5.88765keV的K
α2
射线，这两条X射线能量非常接近，按5.9keV平均，其X射线分支比约为25％。
[0003]59
Fe是一种低能β放射性核素，半衰期为44.49d，最大能量是149.21keV，衰变同时伴随γ射线释放，其中分支比较大的γ射线为1099.251keV的K
α1
和1291.596keV的K
α2
射线，分支比分别是56.5％和43.3％。
[0004]反应堆中产生的
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Fe和
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Fe主要通过中子活化反应
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Fe(n，γ)
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Fe、
56
Fe(n，2n)
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Fe和
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Fe(n，γ)
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Fe产生。中子活化反应的靶核核素
54
Fe、
56
Fe和
58
Fe均为Fe的稳定同位素，其来源为反应堆中广泛使用的各类金属材料。由于腐蚀作用，大量的
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Fe和
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Fe将释放到一回路冷却剂中，通过冷却剂的下泄、泄漏等进入废液处理系统，并进入固体废物和液态流出物中。经流出物排入环境后，
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Fe将可能通过各种途径对公众造成一定的辐射影响。
[0005]目前，水中
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Fe活度浓度一般通过高纯锗γ谱仪直接测量，主要的缺点是探测限高，不利于放射性液态流出物的排放统计。国内水中
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Fe活度浓度监测尚无标准方法，国际上普遍采用液闪测量的方式，操作过程繁琐，周期较长。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的是为了克服现有技术的不足而提供一种水中
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Fe和
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Fe的连续监测装置。
[0007]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0008]一种水中
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Fe和
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Fe的监测装置，所述监测装置依次包括采集单元、富集单元、分离单元、电沉积单元以及测量单元，所述采集单元用于水样的定量采集并形成待测溶液，所述富集单元用于将所述待测溶液中的金属离子进行富集后解吸附得到金属溶液，所述分离单元用于所述金属溶液进行铁的选择吸附后解吸得到铁溶液，所述电沉积单元包括第一金属片，所述电沉积单元用于将铁溶液中的铁电沉积至所述第一金属片，所述测量单元用于对所述第一金属片上的
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Fe和
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Fe的活度浓度进行测量和计算。所述测量单元利用
90
Sr/
90
Y放射源发射β射线，穿过第一铂片和第二铂片后，被第一正比计数器记录，通过计数差值实现电镀铁厚度定量，进而计算出铁的回收率和
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Fe、
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Fe的活度浓度。
[0009]本专利技术的水中
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Fe和
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Fe连续监测装置，所述监测装置包括液体管道和依次设于所述液体管道上用于水样定量采集的采集单元、将采集单元采集的水样中铁全部富集至含有阳离子树脂柱的富集单元，将所述阳离子树脂柱处理后的含铁溶液转移至分离单元、利
用Fe树脂柱特效分离铁，将所述Fe树脂柱处理后的铁溶液转移至电沉积单元、将铁均匀电镀至第一铂片上，将电镀铁后的第一铂片分别进行铁回收率测量和
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Fe/
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Fe活度浓度测量。所述测量单元第一正比计数器和第二正比计数器分别位于第一铂片两侧，对
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Fe和
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Fe探测效率存在明显差异，分别测量计算出
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Fe和
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Fe的活度浓度。
[0010]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述采集单元包括水样进样组件和铁载体进样组件，所述水样进样组件依次包括水样存储箱、恒流泵和第一液体质量流量计，所述铁载体进样组件依次包括铁载体存储箱、进样泵以及第二液体质量流量计，所述水样进样组件以及铁载体进样组件的末端连通以混合水样和铁载体形成待测溶液。恒流泵一端与水样存储箱连通，可调进样泵一端与装有铁载体存储箱(铁载体存储箱)连通。
[0011]采集单元利用恒流泵与第一液体质量流量计配合，根据监测的需求，可实现采样体积0.2L～10L范围内可调，样品中铁载体含量无明显变化。Fe载体浓度固定，根据设定的采样体积，计算出Fe载体的进样速度，反馈控制可调进样泵，实现水样和载体均匀混合，依据的计算公式如下：ν2＝V2×
ν1/V1，式中：V1为水样体积；ν1为恒流泵速度；V1为加注载体体积；ν2为可调进样泵设置速度。
[0012]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述富集单元包括第一定量注射泵、氢型阳离子树脂、第三定量注射泵，所述第一定量注射泵用于向所述氢型氧离子树脂中注入第一活化液体以对所述氢型阳离子树脂进行预处理，所述氢型阳离子树脂用于在预处理后吸附所述待测溶液中的金属离子，所述第三定量注射泵用于向所述氢型氧离子树脂中注入第一解吸液体以将金属离子从所述氢型阳离子树脂中解吸出来形成金属溶液。
[0013]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述富集单元包与采集单元之间设置有第一三通切换阀，所述富集单元包括第一四通切换阀，所述第一四通切换阀的四个接口分别与所述第一三通切换阀、第一定量注射泵、第三定量注射泵以及氢型阳离子树脂连通。
[0014]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述分离单元包括第四定量注射泵以及铁树脂柱，所述铁树脂柱与氢型阳离子树脂、第三定量注射泵、第四定量注射泵连通，所述第三定量注射泵用于向所述铁树脂柱中注入第二活化液体以对所述铁树脂柱进行预处理，所述铁树脂柱用于在预处理后吸附所述金属溶液中的铁，所述第四定量注射泵用于向所述铁树脂柱中注入第二解吸液体以将铁从所述铁树脂柱中解吸出来形成铁溶液。
[0015]所述第一活性液体为0.1M的HNO3溶液；所述第一解吸液体和所述第二活性液体为8M的HNO3溶液，所述第二解吸溶液为0.01M的HNO3溶液。Fe铁树脂为附有磷酸三丁酯的颗粒树脂，高浓度硝酸条件下对铁可以定量吸附，低浓度酸条件下，极少吸附铁。
[0016]根据本专利技术的一些优选实施方面，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水中
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Fe和
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Fe的监测装置，其特征在于：所述监测装置依次包括采集单元、富集单元、分离单元、电沉积单元以及测量单元，所述采集单元用于水样的定量采集并形成待测溶液，所述富集单元用于将所述待测溶液中的金属离子进行富集后解吸附得到金属溶液，所述分离单元用于所述金属溶液进行铁的选择吸附后解吸得到铁溶液，所述电沉积单元包括第一金属片，所述电沉积单元用于将铁溶液中的铁电沉积至所述第一金属片，所述测量单元用于对所述第一金属片上的
55
Fe和
59
Fe的活度浓度进行测量和计算。2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述采集单元包括水样进样组件和铁载体进样组件，所述水样进样组件依次包括水样存储箱、恒流泵和第一液体质量流量计，所述铁载体进样组件依次包括铁载体存储箱、进样泵以及第二液体质量流量计，所述水样进样组件以及铁载体进样组件的末端连通以混合水样和铁载体形成待测溶液。3.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于：所述富集单元包括第一定量注射泵、氢型阳离子树脂、第三定量注射泵，所述第一定量注射泵用于向所述氢型氧离子树脂中注入第一活化液体以对所述氢型阳离子树脂进行预处理，所述氢型阳离子树脂用于在预处理后吸附所述待测溶液中的金属离子，所述第三定量注射泵用于向所述氢型氧离子树脂中注入第一解吸液体以将金属离子从所述氢型阳离子树脂中解吸出来形成金属溶液。4.根据权利要求3所述的监测装置，其特征在于：所述富集单元包与采集单元之间设置有第一三通切换阀，所述富集单元包括第一四通切换阀，所述第一四通切换阀的四个接口分别与所述第一三通切换阀、第一定量注射泵、第三定量注射泵以及氢型阳离子树脂连通。5.根据权利要求3所述的监测装置，其特征在于：所述分离单元包括第四定量注射泵以及铁树脂柱，所述铁树脂柱与氢型阳离子树脂、第三定量注射泵、第四定量注射泵连通，所述第三定量注射泵用于向所述铁树脂柱中注入第二活化液体以对所述铁树脂柱进行预处理，所述铁树脂柱用于在预处理后吸附所述金属溶液中的铁，所述第四定量注射泵用于向所述铁树脂柱中注入第二解吸液体以将铁从所述铁树脂柱中解吸出来形成铁溶液。6.根据权利要求5所述的监测装置，其特征在于：所述分离单元还包括第二三通切换阀和第二四通切换阀，所述第二三通切换阀连通所述氢型阳离子树脂和第二四通切换阀，所述第二四通切换阀的四个接口分别与所述第二三通切换阀、第三定量注射泵、第四定量注射泵以及铁树脂柱连通。7.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述电沉积单元包括电沉积池、第五定量注射泵、第一金属片和第二金属片，所述第五定量注射泵用于向所述电沉淀池中注入电解液，所述第一金属片和第二金属片分别位于所述电沉积池的上下两侧，所述第一金属片和第二金属片分别连接直流电的正极和负极。8.根据权利要求7所述的监测装置，其特征在于：所述测量单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭贵银，黄彦君，孙雪峰，姚建林，赵锋，张兵，张海英，
申请(专利权)人：中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：