[发明专利]一种复杂气体环境中不同形态氚的监测方法

说明书

本发明公开了一种多形态氚与其他放射性气体存在的复杂环境中，分别将不同形态氚(HTO和HT/CH₃T)与其他成分进行分离,并进行在线监测的方法。本方法基于一种汽水分离器对水份的高效选择透过性，将HTO与其他气体成分物理分离，并结合催化氧化法将HT与CH₃T再进一步转化为HTO，并再次利用汽水分离器进行物理分离，避免了其他放射性核素的干扰；利用主路与吹扫路湿度比和气体流速比确定分离效率，从而准确测得混合气体环境中不同形态氚的浓度。同时，在有外辐射场存在时，可利用具有高效γ补偿的测氚电离室抵御外辐射场的干扰，提高测量精度。实现该方法的装置主气路包括混合气体配制系统、水气分离系统、HT和CH₃T氧化系统、与湿度、放射性活度测量系统；此外包括2个主路湿度控制支路和2个吹扫支路，与相应的数据采集与控制系统。该方法有效地解决了混合气体环境中不同形态氚的甄别探测问题。

所属技术领域

本发明属于辐射防护与环境保护技术领域。具体涉及一种基于膜分离技术的氚在线监测方法，面对反应堆尾气与核设施周围环境，有γ辐射本底与放射性惰性气体存在的情况下，可以甄别并实时监测不同形态氚(HTO与HT/CH₃T)的浓度。

背景介绍

氚是氢的放射性同位素，是一种低能β辐射体，β射线的最大能量为18.6KeV，平均值为5.6KeV，半衰期是12.26年。核设施产生氚的化学形态包括HTO，HT，CH₃T等，以气态或液态流出物的形式释放到环境中。氚的化学形态不同，造成对人体危害存在较大差异。HT或CH₃T即使进入人体，在人体内的滞留时间短，对人体危害较小；而氚化水通过呼吸和饮食等方式进入人体后会蓄积在肝，肾，小肠，血液等含水较多的器官，这些器官具有较高的组织权重因子，易导致严重的内照射损伤；进入人体的有机氚则会参与人体的同化作用，其难以进行同位素交换，具有更长的半排期，从而造成更为严重的致癌效应与遗传效应。

氚被定为核设施放射性核素剂量评价的主要核素之一。为了保证核设施运行人员安全，确保氚的达标排放，必须实时监测不同形态氚的浓度。目前国内对氚的监测主要利用电离室、正比计数器或者液闪计数器测量其β放射性，该方法只能测量总氚活度，并不能对其形态进行甄别。同时，由于核设施存在γ辐射与其他气态放射性核素，在这种具有多种射线并存的环境中，氚的β射线并不能区分，测量单元也无法刻度。

发明内容

本发明要解决的技术问题有两点，一是存在多种放射性核素的情况下，氚的测量容易受到其它核素射线影响，从而导致探测器无法区分氚的衰变计数，同时由于多种能量射线的存在导致无法进行探测器刻度；二是不同形态氚的甄别探测问题，基于放射性的氚探测器测量其衰变β射线，而氚所释放β射线的能量与强度并不依赖于其化学形态。

本发明是通过以下技术方案解决上述问题的：

一种在多种形态氚与其他放射性气体存在的复杂气体环境中，将不同形态的氚(HTO和HT/CH₃T)与其他成分进行分离，并进行在线监测的方法。同时采用高效γ补偿，消除外辐射场影响。其特征在于，利用汽水分离器将HTO实现分离，然后利用催化氧化法将HT与CH₃T催化

氧化为HTO，利用汽水分离器进一步与其他成分分离，利用有γ补偿功能的测氚电离室分别测量HTO与HT/CH₃T的活度。装置主气路包括混合气体配制系统、水气分离系统、HT氧化系统、与相应的湿度、放射性活度测量系统；此外包括2个主路湿度控制支路和2个吹扫支路。

较佳的，该系统主气路中具有可调节混合气体湿度的湿度控制器。

较佳的，该系统主气路具有保证气体充分混合、稳压的气体缓冲罐。

较佳的，该系统主气路具有将水态氚进行分离的汽水分离器。