一种气载核素环境迁移试验中c-14、h-3投源装置和方法
阅读说明：本技术 一种气载核素环境迁移试验中c-14、h-3投源装置和方法 (C-14 and H-3 source projection device and method in airborne nuclide environment migration test ) 是由 韩宝华 原寒 曹俏 张超 张晟 李建国 贡文静 王慧娟 马炳辉 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种气载核素环境迁移试验中～(14)C、～(3)H投源装置和方法,装置包括：～(14)CO-(2)的投源装置和氚化水的投源装置,～(14)CO-(2)的投源装置包括CO-(2)反应器、密封实验舱和CO-(2)吸收器；氚化水的投源装置包括氚化水发生器、密封实验舱和氚吸收器；整个实验装置均放置在高照度人工气候室,自动设置光照、温度、湿度,间接控制密封实验舱的实验参数,核素转移实验结束后,密封实验舱的放射性尾气通过高照度人工气候室的高效通风过滤系统过滤,达标排放。本发明在模拟后处理厂气态流出物中的关键核素氚和14C化学形态及排放源项特征,设计改进了针对气载核素氚和14C生态环境迁移试验舱的投源方法和装置,保证了氚和14C在多种农作物生态转移研究试验的顺利开展。(The invention discloses a method for testing migration of airborne nuclide in environment 14 C、 3 H source device and method, the device includes: 14 CO 2 a source device of the tritiated water and a source device of the tritiated water, 14 CO 2 the source device comprises CO 2 Reactor, sealed experiment chamber and CO 2 An absorber; the tritiated water feeding device comprises a tritiated water generator, a sealed experiment cabin and a tritium absorber; the whole experimental device is placed in a high-illumination artificial climate chamber, illumination, temperature and humidity are automatically set, experimental parameters of the sealed experimental chamber are indirectly controlled, and after the nuclide transfer experiment is finished, radioactive tail gas of the sealed experimental chamber passes through the high-illumination artificial climate chamberThe high-efficiency ventilation and filtration system filters and discharges after reaching the standard. According to the invention, the chemical forms and emission source item characteristics of the key nuclides tritium and 14C in the gaseous effluent of the post-simulation treatment plant are designed and improved, and the source throwing method and device for the ecological environment migration test chamber of the airborne nuclides tritium and 14C are designed and improved, so that the tritium and 14C can be smoothly developed in ecological transfer research tests of various crops.)
技术领域
本发明涉及后处理厂辐射环境影响评价，具体涉及一种气载核素环境迁移试验中14C、3H投源装置和方法。
背景技术
后处理厂是核燃料循环产业的关键环节，目前我国在工程技术方面已经有了长足的发展，但后处理厂的环境影响评价方面的研究和技术积累还比较少，目前我国的后处理厂相关环境影响评价工作基本均采用与核电厂相同的方法开展，没有体现出后处理厂氚排放量大、α核素排放等厂址特征。为保证后处理厂运行状态和事故情况下的环境安全，并给出更加准确和合理的预测结果，迫切需要开展后处理厂在运行状态下关键核素在关键途径—食入途径评价过程中的转移参数等实验研究。
14C和氚是后处理厂气态流出物中的关键核素，其中14C主要以14CO2形式存在，氚主要以氚化水(HTO)形式存在，本发明旨在设计改进气载核素14C和氚环境迁移试验过程的投源方法和装置，为气载核素14C和氚的环境转移参数试验提供源项保证。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种气载核素环境迁移试验中14C、3H投源装置和方法，可以保证氚和14C在多种农作物生态转移研究试验的顺利开展。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种气载核素环境迁移试验中14C、3H投源装置，包括：14CO2的投源装置和氚化水的投源装置，
所述14CO2的投源装置包括CO2反应器、密封实验舱和CO2吸收器；
将14C放射性源液转移至所述CO2反应器中，反应产生CO2，将产生的气体载入密封实验舱进行气载核素14C在农作物的生态转移试验，气载核素14C在农作物中污染第一预设时间后，开启密封实验舱，放射性尾气通过所述CO2吸收器后排出；
所述氚化水的投源装置包括氚化水发生器、密封实验舱和氚吸收器；
将3H放射性源液转移至所述氚化水发生器中，反应产生氚化水，将产生的氚化水喷入密封实验舱进行气载核素3H在农作物的生态转移实验，气载核素3H在农作物中污染第二预设时间后，开启密封实验舱，放射性尾气通过所述氚吸收器后排出；
其中，整个实验装置均放置在高照度人工气候室，自动设置光照、温度、湿度，间接控制密封实验舱的实验参数，核素转移实验结束后，密封实验舱的放射性尾气通过高照度人工气候室的高效通风过滤系统过滤，达标排放。
进一步，如上所述的装置，所述密封实验舱的框架是断桥铝材质，四面及顶部选用透光好的玻璃材质，体积11m3，底面积5m2。
进一步，如上所述的装置，所述CO2反应器为500ml蒸馏瓶，其中一个瓶口定量加入0.2mol/L Na2CO3溶液和14C放射性源溶液，定量加入0.2mol/LH2SO4溶液，蒸馏瓶底部配置磁力搅拌器，另一个瓶口生成放射性气体，通过聚乙烯管将气体载入所述第一密封实验舱，进行气载核素14C在农作物的生态转移参数试验。
进一步，如上所述的装置，所述CO2吸收器为500ml锥形瓶，气载核素生态转移试验结束后，采用饱和NaOH溶液吸收所述第一密封试验舱排放的放射性尾气。
进一步，如上所述的装置，所述氚化水发生器为压缩空气式雾化器，雾粒中位直径为3.9μm±25％，直径小于5μm的雾粒占比>65％，最大雾化率≥0.2ml/min，压力范围为0.08～0.15MPa，压缩泵自由空气流量≥10L/min。
进一步，如上所述的装置，所述氚吸收器采用变色硅胶吸收放射性尾气。
一种气载核素环境迁移试验中14C、3H投源方法，包括：14CO2的投源方法和氚化水的投源方法，
(1)所述14CO2的投源方法包括以下步骤：
(1.1)在密封实验舱中，放置厂址附近典型农作物；
(1.2)使用加液枪吸取5.5×104Bq/ml 14C放射性源液4.5ml，转移至CO2反应器中，加入10ml 0.2mol/L Na2CO3溶液，加入12ml 0.2mol/L硫酸溶液，反应产生CO2，磁力搅拌，通过聚乙烯管将气体载入密封实验舱进行气载核素14C在农作物中生态转移实验，密封实验舱中14C总活度为2.5×105Bq，空气中活度浓度2.2×104Bq/m3；
(1.3)气载核素14C在农作物中污染24h后，开启密封实验舱，放射性尾气通过CO2吸收器，吸收器中0.2mol/L NaOH溶液300ml；
(1.4)开启高照度人工气候室的高效通风过滤系统，排放放射性尾气；
(2)所述氚化水的投源方法包括以下步骤：
(2.1)在密封实验舱中，放置厂址附近典型农作物；
(2.2)使用加液枪吸取5.6×104Bq/ml 3H源液溶液4.5ml，转移至氚化水发生器中，加入5ml蒸馏水，将产生的氚化水喷入密封实验舱进行气载核素3H在农作物的生态转移实验，密封实验舱中3H总活度为2.5×105Bq，空气中活度浓度2.3×104Bq/m3；
(2.3)气载核素3H在农作物中污染24h后，开启密封实验舱，放射性尾气通过填充有蓝色硅胶300g的氚吸收器；
(2.4)开启高照度人工气候室的高效通风过滤系统，排放放射性尾气。
本发明的有益效果在于：本发明在模拟后处理厂气态流出物中的关键核素氚和14C化学形态及排放源项特征，设计改进了针对气载核素氚和14C生态环境迁移试验舱的投源方法和装置，保证了氚和14C在多种农作物生态转移研究试验的顺利开展。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的14CO2的投源装置的结构示意图。
附图中，1-密封实验舱，2-CO2吸收器，3-磁力搅拌器。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述。
本发明实施例提供了一种气载核素环境迁移试验中14C、3H投源装置，包括：14CO2的投源装置和氚化水的投源装置。
本发明实施例中，14C放射源为Na2CO3放射性溶液。14CO2的释放采用Na2CO3溶液与硫酸反应生成CO2的方法，为了保证14C尽可能全部释放，以一定浓度的稳定Na2CO3溶液来稀释放射源，然后与过量的硫酸反应，生成14CO2和CO2的混合气体，将生成的气体通入密封实验舱开展实验。
实验装置如图1所示。整个实验装置放置在高照度人工气候室，高照度人工气候室可以根据实验需要，自动设置光照、温度、湿度等，间接控制密封实验舱的实验参数。核素转移实验结束后，密封实验舱的放射性尾气通过人工气候室的高效通风过滤系统过滤，达标排放。
具体地，14CO2的投源装置包括CO2反应器、密封实验舱1和CO2吸收器2，将14C放射性源液转移至CO2反应器中，反应产生CO2，将产生的气体载入密封实验舱1进行气载核素14C在农作物的生态转移试验，气载核素14C在农作物中污染第一预设时间后，开启密封实验舱1，放射性尾气通过CO2吸收器2后排出。具体地，CO2反应器可以为500ml蒸馏瓶，其中一个瓶口定量加入0.2mol/L Na2CO3溶液和14C放射性源溶液，定量加入0.2mol/LH2SO4溶液，蒸馏瓶底部配置磁力搅拌器，另一个瓶口生成放射性气体，通过聚乙烯管将气体载入所述第一密封实验舱，进行气载核素14C在农作物的生态转移参数试验。具体地，CO2吸收器可以为500ml锥形瓶，气载核素生态转移试验结束后，采用饱和NaOH溶液吸收所述第一密封试验舱排放的放射性尾气。
本发明使用稳定CO2载带14CO2的方法，在Na2CO3(0.2mol/L)溶液加H2SO4(0.2mol/L)溶液，反应生产稳定CO2，使气载源项充分进入密封试验舱，保证了气载核素14C在农作物生态转移试验的顺利进行。整个实验装置放置在高照度人工气候室，实验结束后的尾气通过人工气候室的高效通风过滤系统顺利排放，有效减少环境污染。
具体地，氚化水的投源装置包括氚化水发生器、密封实验舱和氚吸收器，将3H放射性源液转移至氚化水发生器中，反应产生氚化水，将产生的氚化水喷入密封实验舱进行气载核素3H在农作物的生态转移实验，气载核素3H在农作物中污染第二预设时间后，开启密封实验舱，放射性尾气通过氚吸收器后排出。具体地，氚化水发生器可以是压缩空气式雾化器，雾粒中位直径为3.9μm±25％，直径小于5μm的雾粒占比>65％，最大雾化率≥0.2ml/min，压力范围为0.08～0.15MPa，压缩泵自由空气流量≥10L/min。粒径小于10μm的粒子可以在空气中长期稳定存在，可用于气载核素生态转移实验的开展。氚吸收器可以采用变色硅胶吸收放射性尾气。本发明直接采用采用压缩空气式雾化器，与常见的氚水加热投源的方式相比较，密封试验舱温度不会变化，保证了气载核素在农作物的生态转移试验的顺利进行。
本发明将整个投源装置安置在高照度人工气候室中，保证了放射性尾气达标排放，并以一定浓度的非放Na2CO3溶液来稀释碳酸钠放射源，与过量的硫酸反应，生成14CO2和CO2的混合气体，提高了放射源14CO2生成率。气载氚化水的投源中直接采用压缩空气式雾化器作为氚水的雾化投源发生器，选择喷雾粒径和喷雾速率，实验在常温条件下进行，减少了温度对气载核素生态转移试验的影响。本发明科学完整地为核素生态转移试验提供了气载14C、3H源项，保证了后处理厂辐射环境影响评价研究的顺利进行，具有很强的推广实用价值。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种气载核素环境迁移试验中14C、3H投源方法，包括：14CO2的投源方法和氚化水的投源方法。
(1)14CO2的投源具体实施方法
综合气载放射性核素在农作物中的转移参数文献值和后处理厂排放参数，在密封实验舱中开展农作物的生态转移试验时，气载核素14C总活度为2.5×105Bq，空气中活度浓度2.2×104Bq/m3。
首先在密封实验舱中，放置厂址附近典型农作物(如茄子、油麦菜)。
使用加液枪吸取5.5×104Bq/ml 14C放射性源液4.5ml(存在形式Na2CO3溶液)，转移至CO2反应器中，加入10ml 0.2mol/LNa2CO3溶液，加入12ml0.2mol/L硫酸溶液，反应产生CO2，磁力搅拌器进行搅拌，通过聚乙烯管将气体载入密封实验舱，实验舱中14C总活度为2.5×105Bq，空气中活度浓度2.2×104Bq/m3，进行气载核素在农作物中生态转移实验。
气载核素在农作物中污染24h后，开启密封实验舱，尾气通过CO2吸收器，吸收器中0.2mol/L NaOH溶液300ml。
开启高照度人工气候室的高效通风过滤系统，排放放射性尾气。
(2)氚化水的投源具体实施方法
在密封实验舱中开展农作物的生态转移试验时，气载核素3H总活度为2.5×105Bq，空气中活度浓度2.3×104Bq/m3。
使用加液枪吸取5.6×104Bq/ml 3H源液溶液体积4.5ml(HTO溶液)，转移至喷雾器的样杯中，加入5ml蒸馏水，增加氚化水雾化率。用于密封舱的喷雾，雾化颗粒中位粒径为3.9μm。3H总活度为2.5×105Bq，空气中活度浓度2.3×104Bq/m3。
气载核素在农作物中污染24h后，开启密封实验舱，放射性尾气通过填充有蓝色硅胶300g的氚尾气吸收器。
开启高照度人工气候室的高效通风过滤系统，排放放射性尾气。
本发明在模拟后处理厂气态流出物中的关键核素氚和14C化学形态及排放源项特征，设计改进了针对气载核素氚和14C生态环境迁移试验舱的投源方法和装置，保证了氚和14C在多种农作物生态转移研究试验的顺利开展。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种真空抽吸供气一体装置