一种放射性氙连续快速在线测量装置的制作方法

1.本发明涉及核素测量技术领域，具体涉及一种放射性氙连续快速在线测量装置。


背景技术：

2.放射性氙(
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xe、
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xe、
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xe和
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xe等)是一种人工放射性核素，主要来自于核设施易裂变核素
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u发生裂变反应后产生的一系列裂变产物的自身衰变。放射性氙是核设施排放的主要放射性气态流出物(3h、
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c、
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kr、
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i、
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i和
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xe等)之一，其大规模排放不仅会导致环境污染，还会造成核设施周围人员内照射剂量的急性显著增加。
3.目前核设施尤其是核电站对放射性氙的监测还没有专用的监测设备和方法，主要采用放射性气态流出物的总γ或总β测量法，放射性总量监测方法存在检出限高，采样与测量周期长，同时不能区分放射性氙和其他气态放射性核素的贡献占比等问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种能够能快速检测核设施气态流出物中放射性氙的活度浓度，为放射性氙的排放控制提供有效监管手段的放射性氙连续快速在线测量装置。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.为解决上述技术问题，本发明的一种放射性氙连续快速在线测量装置，包括氙分离膜、氙收集器、探测器和屏蔽体，其中
7.氙收集器和探测器均设置在屏蔽体内部，探测器设置在氙收集器的一侧；
8.氙收集器内装有有对氙具有高效选择吸附性的多孔吸附材料，多孔吸附材料用于吸附氙；
9.氙分离膜固定设置在屏蔽体外部，氙分离膜与氙收集器连通。
10.进一步，放射性氙连续快速在线测量装置还包括压空过滤器，压空过滤器与氙分离膜相连通。
11.进一步，放射性氙连续快速在线测量装置还包括无油空压机和气体缓冲罐，无油空压机和气体缓冲罐的进气端连通，气体缓冲罐的出气端与压空过滤器相连通。
12.进一步，放射性氙连续快速在线测量装置还包括减压阀和流量控制器，减压阀和流量控制器都安装在气体缓冲罐的出气端与压空过滤器之间的管道上。
13.进一步，流量控制器位于减压阀和压空过滤器之间。
14.进一步，屏蔽体为多层金属结构。
15.进一步，多层金属结构的材质为钢、铅和铜复合组成。
16.进一步，探测器为伽马能谱仪。
17.进一步，伽马能谱仪为高纯锗伽马谱仪、碲锌镉伽马谱仪或溴化镧伽马谱仪。
18.进一步，多孔材料为对氙具有选择吸附性的材料，包括超级活性炭、球形碳分子筛、有机金属骨架和银沸石。
19.本发明的有益效果在于：本发明所提供的一种放射性氙连续快速在线测量装置，由于氙收集器和探测器均设置在屏蔽体内部，探测器设置在氙收集器的一侧；氙收集器内装有对氙具有高效选择吸附性的多孔吸附材料，多孔吸附材料用于高效吸附氙分离膜产生的富氙气体氙；氙分离膜固定设置在屏蔽体外部，氙分离膜与氙收集器连通，采样气体通过氙分离膜后，氧气、二氧化碳和气态水等气体被大量去除，采样气体中的氙气被氙分离膜富集浓缩，有效提升单位时间内待采样气体中放射性氙的采样量；而经氙分离膜浓缩后的富氙气体被进一步浓缩收集在多孔材料内，提升氙连续快速在线测量装置待检测放射性氙总量；在屏蔽体提供的超低本底环境中，探测器则测量
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xe、
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xe、
133m
xe和
135
xe等核素的特征峰及其计数，计算放射性氙各核素的含量，反推其活度浓度值，本发明提供的放射性氙连续快速在线测量装置相较于核设施总γ或总β测量法，可提升核设施气态流出物中放射性氙的探测限＞100倍，有效提高核设施气态流出物中低活度浓度放射性氙的测量手段，从而有利于气态放射性流出物的精细化管理与控制。
附图说明
20.图1为本发明实施例中提供的放射性氙连续快速在线测量装置的结构示意图。
具体实施方式
21.下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
22.如图1所示，本实施例的一种放射性氙连续快速在线测量装置包括氙分离膜1、氙收集器2、探测器3和屏蔽体4，其中氙收集器2和探测器3均设置在屏蔽体4内部，探测器3设置在氙收集器2的一侧；氙收集器2内设置有多孔吸附材料，多孔吸附材料用于吸附氙；氙分离膜1固定设置在屏蔽体4外部，氙分离膜1与氙收集器2连通。
23.具体来说，氙分离膜1根据采样气体中的氧气、二氧化碳、气态水与氙气分子直径的不同进行气体选择性分离。由于氙气分子直径大于压缩空气中氧气、二氧化碳和气态水等气体分子，采样气体通过氙分离膜1后，氧气、二氧化碳和气态水等气体被大量去除，采样气体中的氙气被富集浓缩，氙分离膜1对压缩空气中的氙富集浓缩倍数≥30倍。氙分离膜1能有效提升单位时间内待采样气体中放射性氙的采样量，提高氙连续快速在线测量装置测量系统的检测灵敏度，显著改善测量装置对放射性氙监测的探测限。经氙分离膜1浓缩后的富氙气体被进一步浓缩收集在氙收集器2的多孔材料内，多孔材料对富氙气体的收集量＞0.5l/g。氙收集器2能大量收集采样气体中的放射性氙，提升氙连续快速在线测量装置待检测放射性氙总量，进一步提高测量装置对放射性氙检测的探测限。屏蔽体的主要功能是降低环境伽马本底影响，为探测器提供一个低水平的测量环境，尽可能减小环境本底对放射性氙测量结果的影响。
24.进一步地，本实施例的放射性氙连续快速在线测量装置还包括压空过滤器5，压空过滤器5与氙分离膜1相连通。压空过滤器5用于去除采样气体中的颗粒物(去除粒径＜0.01μm)、气态水(去除率＞99％)和残油(含量＜0.01mg/m3)等杂质，为氙分离膜1提供洁净的气源，以使其能正常高效分离浓缩采样气体中的氙气。
25.进一步，本实施例的放射性氙连续快速在线测量装置还包括无油空压机6和气体缓冲罐7，无油空压机6和气体缓冲罐7的进气端连通，气体缓冲罐7的出气端与压空过滤器5
相连通。无油空压机6可以作为放射性氙连续快速在线测量装置的核设施气态流出物采样的动力源，无油空压机6的主要作用是为系统提供相对洁净的压缩空气及将待采样气体推送到下一级气体处理设备中。而气体缓冲罐7是压缩空气的暂存容器，气体缓冲罐7的主要作用是收集经无油空压机压缩进入系统的采样气体，同时为压空过滤器5提供一个较稳定的气流源。
26.进一步，本实施例的放射性氙连续快速在线测量装置还包括减压阀8和流量控制器9，减压阀8和流量控制器9都安装在气体缓冲罐7的出气端与压空过滤器5之间的管道上。流量控制器9位于减压阀8和压空过滤器5之间。减压阀8用于控制气体缓冲罐7的气流输出压力，为压空过滤器5提供合适的输入气流压力，以满足其正常处理压缩空气的工况条件。流量控制器9用于控制经减压阀8输出的气流流量，为压空过滤器5提供合适的输入气流流量，以满足其正常处理压缩空气的工况条件。
27.更进一步地，本实施例的屏蔽体4为多层金属结构。多层金属结构的材质为钢、铅和铜中的一种或多种。多层金属结构能够降低环境伽马本底影响，为探测器提供一个低水平的测量环境，尽可能减小环境本底对放射性氙测量结果的影响。
28.更进一步地，本实施例的探测器3为伽马能谱仪。伽马能谱仪为高纯锗伽马谱仪、碲锌镉伽马谱仪或溴化镧伽马谱仪。
29.更进一步地，本实施例的多孔材料为对氙具有高效吸附性的材料，包括超级活性炭、球形碳分子筛、有机金属骨架和银沸石。
30.本实施例所提供的一种放射性氙连续快速在线测量装置，由于氙收集器2和探测器3均设置在屏蔽体4内部，探测器3设置在氙收集器2的一侧；氙收集器2内设置有多孔吸附材料，多孔吸附材料用于吸附氙；氙分离膜1固定设置在屏蔽体4外部，氙分离膜1与氙收集器2连通，采样气体通过氙分离膜1后，氧气、二氧化碳和气态水等气体被大量去除，采样气体中的氙气被氙分离膜1富集浓缩，有效提升单位时间内待采样气体中放射性氙的采样量；而经氙分离膜1浓缩后的富氙气体被进一步浓缩收集在多孔材料内，提升氙连续快速在线测量装置待检测放射性氙总量；探测器3则测量
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xe、
133m
xe和
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xe等核素的特征峰及其计数，计算放射性氙各核素的含量，反推其活度浓度值，从而有利于气态放射性流出物的精细化管理与控制。
31.本发明的装置并不限于具体实施方式中的实施例，只要是本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新及保护的范围。