[发明专利]放射性氙快速高灵敏度检测装置的应用方法

说明书

本发明涉及放射性气体分析领域，为放射性氙快速高灵敏度检测装置，由氡子体过滤器、针型阀、空压机、缓冲罐、气源处理器、压缩空气流量计、压力传感器、质量流量控制器、露点仪、中空纤维膜、调节阀、流量计、除杂柱、铅屏蔽室、一体化吸附/测量样品盒、HPGe探测器配接组成。本发明实现放射性氙的现场快速、高灵敏度检测，其氡子体过滤器有效去除氡子体和灰尘，并实现自洁净功能。

技术领域

本发明涉及放射性气体分析领域，满足放射性氙活度浓度的现场快速、高灵敏度测量需求。

背景技术

在核安全监测领域，需要采用高灵敏度的现场快速检测技术对核设施周边环境中的放射性核素进行检测以保证核设施安全，并为核设施的辐射防护、安全评价和环境影响评估提供依据。放射性气体和气溶胶的实时检测是最灵敏、快捷的手段。然而，由于这些核设施内的温度非常高，非放射性气体示踪检测存在存活率低、投放量和投放时间难以确定、提高环境本底且不具备重复检测的可能性的局限。放射性气溶胶通过泄漏通道到达容器外的时间可能将会晚于放射性气体，监测放射性气体更容易发现泄漏。因此，检测封闭结构容器因裂变释放的放射性气体是一种更为直接、有效方法，可弥补化学示踪泄漏检测和钚气溶胶检测等现有方法存在的不足。

放射性氙同位素¹³³Xe、¹³⁵Xe的裂变产额高、半衰期适中、特征γ射线发射概率大、环境本底很低，是较为理想的监测对象。现有放射性惰性气体检测分为两类：一类是快速测量系统，主要用于核电站环境监测，仪器的探测限均大于10⁴Bq/m³，这类仪器均采用直接采样测量的方式，除部分仪器对气体加压外，基本不采用其它富集手段，且大多采用塑料闪烁体进行总β测量，不能进行核素分辨。然而，在漏率很低的情况下，由于空气对放射性核素的扩散、稀释作用，放射性气体的探测易受环境放射性影响，从而导致探测限较高，因此这类仪器不适用于气体泄漏的早期预警或者低漏率情形泄漏检测。另一类仪器是高灵敏度放射性气体测量系统，适用于现场视察场景，采用较为复杂的多级吸附-纯化-实验室低本底γ能谱测量的工艺流程，系统的检测灵敏度非常高，对¹³³Xe和¹³⁵Xe的最小可探测活度浓度分别约为1mBq/m³、 60mBq/m³，但采集/分析周期均大于20h。由于这类系统的分析周期长，不适用于现场直接测量。然而，快速、高灵敏度的检测技术能够及时发现、预警泄漏，更能满足核安全监测的需求。本专利实现了对放射性氙同位素的快速、高灵敏度现场检测，弥补了上述系统的不足。

文献对比分析表明，与该发明相同结构的装置研究及生产厂家未见文献报道。

发明内容

本发明实现放射性氙的现场快速、高灵敏度检测，其氡子体过滤器有效去除氡子体和灰尘，并实现自洁净功能

本发明为一种放射性氙快速高灵敏度检测装置，由氡子体过滤器、针型阀、空压机、缓冲罐、气源处理器、压缩空气流量计、压力传感器、质量流量控制器、露点仪、中空纤维膜、调节阀、流量计、除杂柱、铅屏蔽室、一体化吸附/测量样品盒、HPGe探测器配接组成。

本发明功能实现方式如下：(1)氡子体过滤器除去气体中的灰尘和氡子体，采用侧向开孔、竖直放置和光滑的玻璃纤维滤纸，实现了“自洁净”功能。(2)空压机抽取气体并加压。(3)缓冲罐、气源处理器、中空纤维膜、除杂柱组合使用去除CO₂、水、CO等杂质气体以及大部分的氮、氧气体。(4)压缩空气流量计、压力传感器、露点仪、流量计分别测量采样流量、气体压力、露点和膜后流量等参数。(5)一体化吸附/测量样品盒实现气体的超低温吸附并用作样品容器，进、出气体管路与吸附柱连接，吸附柱用薄壁铜管制作并填充碳分子筛吸附剂。(6)除杂柱填充再生好的沸石分子筛吸附剂，用于深度除杂。(7)带铅屏蔽室的HPGe探测器测量样品盒内的放射性氙活度。(8)缓冲罐内装配薄壁铜管绕制的热交换器，充分利用样品盒致冷的尾气加速缓冲罐内气体中的水的冷凝。