[发明专利]一种空气中氚、碳采样装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种空气中氚、碳采样装置，本发明采用低温冷凝，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，本发明一种空气中氚、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，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，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，用于给内置循环水泵及空气隔膜泵供电。

本发明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；