[发明专利]空气中氚化水快速取样装置及空气中氚浓度测量方法

说明书

本发明公开了空气中氚化水快速取样装置及空气中氚浓度测量方法，所述空气中氚化水快速取样装置包括：导冷棒、定位保温塞、液氮保温桶和定位销；所述空气中氚浓度测量方法包括：利用上述空气中氚化水快速取样装置进行空气中氚化水快速取样；测量取样液态水中的质量M及氚比活度为A，之后利用公式C＝A·RH·P₀·η计算该点位空气中氚化水的活度浓度C。本发明公开的空气中氚化水快速取样装置，能够不依靠电力，快速进行取样或获得样品进行空气氚化水的取样；空气中氚浓度测量方法基于本发明中空气中氚化水快速取样装置进行，简单易操作。本发明适用于自然环境与涉氚环境中氚含量的测量。

技术领域

本发明属于辐射防护及辐射测量技术领域，尤其涉一种空气中氚化水快速取样装置及空气中氚浓度测量方法。

背景技术

今年来随着涉氚技术的发展，涉氚设施的逐步推进以及涉氚实验的增加，氚安全问题也越来越受重视。工作场所与环境空气中氚气与氚化水浓度的测量是保证氚操作人员与公众受照射剂量在法律限值内的必要手段。然而，工作场所与环境空气中氚的浓度通常较低，无法通过仪器直接测量获得数据，因此普遍采用取样测量的方式。传统空气中氚化水取样方式分为主动取样方式与被动取样方式，主动取样方式通常采用取样泵作为动力来源将取样点的空气以一定速率输送至冷凝设备或鼓泡器等收集器中收集，被动取样方式主要采用硅胶等吸水材料吸附空气中的水蒸气进行取样；其中主动取样方法需要通过电力驱动取样泵工作，且装置复杂，在事故工况或自然环境等无供电条件的场景下无法使用，硅胶取样法无需供电，但其水吸附速度慢，取样时间长(通常为数小时)，且取样结束后需进行蒸馏制样等流程，效率较低。

因此，亟需一种能够快速对空气中氚化水进行取样的装置，解决目前空气中氚化水取样依靠电力或者取样慢的现状。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种空气中氚化水快速取样装置，所述空气中氚化水快速取样装置克服了现有技术中硅胶取样方式速度慢，电制冷取样装置依靠电力的缺点，本发明也提供了基于该空气中氚化水快速取样装置的空气中氚浓度的测量方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种空气中氚化水快速取样装置，所述装置包括：导冷棒、定位保温塞、液氮保温桶和定位销；所述导冷棒穿过定位保温塞插入液氮保温桶中，并通过定位销固定；所述定位保温塞盖在液氮保温桶开口上；所述液氮保温桶为中空、上端开口的桶，内桶壁与外桶壁之间中空；所述定位销固定在液氮保温桶内底部中心处。

优选的，所述导冷棒为高纯铜材料，纯度≥99.9％；定位保温塞为聚四氟乙烯材料；液氮保温桶与定位销均为316L不锈钢材料。

优选的，所述导冷棒表面做抛光处理，表面粗糙度Ra≤0.1μm。

一种空气中氚浓度测量方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：利用上述空气中氚化水快速取样装置进行空气中氚化水快速取样；

S2：计算空气中氚浓度

测量取样液态水中的质量M及氚比活度为A；之后计算该点位空气中氚化水的活度浓度C为：

C＝A·RH·P₀·η

式中，P₀为温度T对应的空气饱和水蒸气绝对压力，单位Pa；η为比例系数，取值为8.04×10^-3g/m³；RH为取样点处的相对湿度。

优选的，所述步骤S1包括：

S11：将空气中氚化水快速取样装置安装好后搬运至需要取样的地点，记录取样点处的空气温度T与相对湿度RH；

S12：将空气中氚化水快速取样装置静置一段时间，导冷棒上端出现结霜后，利用样品瓶收集导冷棒表面的霜，之后将样品瓶自然静置，待霜溶化为液态水；