一种核电厂监测井地下水中氚的检测设备及检测方法技术

本发明专利技术公开了一种核电厂监测井地下水中氚的检测设备，包括电去离子装置、收集水箱、切换阀、测量室、加药机构以及第一废液水箱，所述电去离子装置连通在所述监测井和收集水箱之间，所述切换阀设置在所述收集水箱和测量室之间，所述加药机构与所述切换阀连通，用于向所述测量室中加药，所述电去离子装置和切换阀均与所述第一废液水箱连通，所述电去离子装置与切换阀之间还设置有直接连通的直连管道。本申请的地下水中氚的检测设备，通过设置电去离子装置能够快速纯化水体，并可将收集的纯化水直接送进测量室进行检测；将化学分离和样品测量集成在一个装置中，能够在较短时间内处理并检测较多样品，大大缩短处理时间和流程。大大缩短处理时间和流程。大大缩短处理时间和流程。

【技术实现步骤摘要】
一种核电厂监测井地下水中氚的检测设备及检测方法


[0001]本专利技术涉及环境监测
，具体涉及一种基于电去离子技术的核电厂监测井地下水中氚的检测设备以及基于该检测设备的检测方法。

技术介绍

[0002]氚是氢的放射性同位素。氚衰变时发射能量较低的β粒子，最大衰变能量为18.6keV，半衰期为12.3年。核电厂运行产生的氚主要来源于反应堆内的裂变反应和一回路冷却剂中2H、6Li、
10
B的中子活化反应。
[0003]一座百万千瓦的压水堆核电厂中冷却剂受到活化产生的氚约为37TBq，由于不能通过过滤、除盐、蒸发等方式处理，大部分排向环境。氚在生物圈中的移动性和循环性非常强，进入人体的途径多样，可以通过皮肤吸收、吸入污染的水蒸气和摄入污染的食物或水等途径快速被人体吸收和利用，相对生物效应较大。
[0004]《辐射环境监测技术规范》(HJ 61
‑
2021)要求监测核电厂运行期间的厂内监测井地下水和可能受影响的地下水中的氚。现有技术中，一般依据《水中氚的分析方法》(HJ 1126
‑
2020)采用实验室分析的方法，将地下水取回实验室后转入蒸馏装置，加入高锰酸钾后蒸馏，蒸馏收集液中加入闪烁液再置于液体闪烁计数器中进行测量。但是该方法无法实现实时监测，流程繁琐，耗时长。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于电去离子技术的核电厂监测井地下水中氚的检测设备，其能够快速高效的实现地下水中氚的纯化和检测。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0007]一种核电厂监测井地下水中氚的检测设备，包括电去离子装置、收集水箱、切换阀、测量室、加药机构以及第一废液水箱，所述电去离子装置连通在所述监测井和收集水箱之间，所述切换阀设置在所述收集水箱和测量室之间，所述加药机构与所述切换阀连通，用于向所述测量室中加药，所述电去离子装置和切换阀均与所述第一废液水箱连通，所述电去离子装置与切换阀之间还设置有直接连通的直连管道。
[0008]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述直连管道的一端连接在切换阀上，所述直连管道的另一端与电去离子装置的顶部连通，所述电去离子装置、收集水箱、切换阀和直连管道构成纯化机构。
[0009]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述收集水箱内设置有电导率仪，所述电导率仪用于检测收集水箱内液体的电导率；当收集水箱中液体的电导率高于10μS/cm时，通过所述切换阀将收集水箱的水循环至纯化机构中进行纯化直至电导率低于10μS/cm。所述收集水箱上还设置有液位计，收集水箱和切换阀之间设置有流量计。
[0010]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述电去离子装置上设置有用于为电去离子装
置提供电流的电源，所述电源的电压范围为2V～20V。优选电源为直流电源。
[0011]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述电去离子装置的两侧分别为电极，在两个电极之间交替设置有阴离子交换膜和阳离子交换膜，相邻的膜之间通过硅隔离网与供流动的通道分离。具体的，在一些实施例中，电去离子装置的两侧为两个钛制成的电极，在阳极和阴极之间交替布置五个阴离子交换膜和六个阳离子交换膜；每个膜的有效面积优选为189cm2；相邻的膜通过硅隔离网(厚度＝0.8mm)与流动通道分离。
[0012]根据本专利技术的一些优选实施方面，包括送水机构，所述送水机构包括连通监测井和电去离子装置的送水管道以及设置在送水管道上的过滤器。
[0013]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述过滤器包括设置在送水管道位于监测井中端部的第一过滤器以及设置在送水管道上的第二过滤器。在一些实施例中，第二过滤器入水口的截面积大于出水口的截面积，第二过滤器分别连通监测井地下水和纯化机构，第二过滤器的有效过滤孔径为0.5
‑
2μm。第一过滤器用于对水体进行粗过滤，第二过滤器用于对水体进行精过滤。第一过滤器和第二过滤器均为陶瓷过滤器，其中的滤芯均为陶瓷材质。
[0014]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述加药机构包括增压泵、加药瓶，所述增压泵用于将所述加药瓶中的药剂添加至所述测量室中。在一些实施例中，加药瓶与切换阀之间设置有流量计。
[0015]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述测量室内设置有测量池和光电倍增管(PMT)，所述光电倍增管用于将测量池中氚发射的光子转换成电信号，接收氚的计数信号，从而实现地下水中氚的测量。
[0016]在一些实施例中，还包括第二废液水箱。第一废液水箱用于收集电去离子装置和测量池排出的不含闪烁液废水，第二废液水箱用于收集测量池排出的含闪烁液废水。水样在测量前先通过切换阀用收集水箱中的水清洗测量池，并排至第一废液水箱。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，切换阀为五通切换阀，五通切换阀同时连通增压泵、收集水箱、加药瓶、电去离子装置、测量池和和第一废液水箱。增压泵连接五通阀，实现加药机构向测量池中加样、将地下水输送至第一过滤器中、地下水的循环纯化、测量池的清洗和废液收集等功能。
[0018]本专利技术还提供了一种如上所述的检测设备进行监测井地下水中氚的检测方法，包括如下步骤：
[0019]将监测井地下水经电去离子装置纯化后送至收集水箱中，测量收集水箱中液体的电导率，当收集水箱中液体的电导率低于10μS/cm时，经切换阀将收集水箱中的水样和加药瓶中的闪烁液按比例输送入测量池中，采用光电倍增管将测量池中氚发射的光子转换成电信号，通过活度浓度计算公式实现氚活度浓度的实时测量。
[0020]水中氚的活度浓度计算公式：
[0021][0022]式中：
[0023]A
c
：水中氚的活度浓度，Bq/L；
[0024]n
c
：样品计数率，cpm；
[0025]n
b
：本底样品计数率，cpm；
[0026]V：样品测量体积，L；
[0027]E：光电倍增管对氚的探测效率，％。
[0028]V是送入测量池中的地下水体积，n
c
是送入测量池中的地下水通过光电倍增管测量到的计数率，n
b
是送入测量池中的纯水通过光电倍增管测量到的计数率，E是送入测量池中的氚水标准溶液通过光电倍增管测量再经过计算得到。
[0029][0030]式中：
[0031]E：光电倍增管对氚的探测效率，％；
[0032]n
s
：氚水标准溶液的计数率，cpm；
[0033]n
b
：本底样品计数率，cpm；
[0034]A
s
：氚水标准溶液的活度，Bq。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：本申请的地下水中氚的检测设备，通过设置电去离子装置能够快速纯化水体，并可将收集的纯化水直接送进测量室进行检测；将化学分离和样品测量集成在一个装置中，以减少分析所需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核电厂监测井地下水中氚的检测设备，其特征在于：包括电去离子装置、收集水箱、切换阀、测量室、加药机构以及第一废液水箱，所述电去离子装置连通在所述监测井和收集水箱之间，所述切换阀设置在所述收集水箱和测量室之间，所述加药机构与所述切换阀连通，用于向所述测量室中加药，所述电去离子装置和切换阀均与所述第一废液水箱连通，所述电去离子装置与切换阀之间还设置有直接连通的直连管道。2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于：所述直连管道的一端连接在切换阀上，所述直连管道的另一端与电去离子装置的顶部连通，所述电去离子装置、收集水箱、切换阀和直连管道构成纯化机构。3.根据权利要求2所述的检测设备，其特征在于：所述收集水箱内设置有电导率仪，所述电导率仪用于检测收集水箱内液体的电导率；当收集水箱中液体的电导率高于10μS/cm时，通过所述切换阀将收集水箱的水循环至纯化机构中进行纯化直至电导率低于10μS/cm。4.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于：所述电去离子装置上设置有用于为电去离子装置提供电流的电源，所述电源的电压范围为2V～20V。5.根据权利要求1或4所述的检测设备，其特征在于：所述电去离子装置的两侧分别为电极，在两个电极之间交替...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴连生，左伟伟，汪卫卫，李远，刘涛，孙雪峰，杨立涛，贺毅，曾帆，赵锋，
申请(专利权)人：中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：