一种碘室系统
阅读说明：本技术 一种碘室系统 (Iodine chamber system ) 是由 夏文 叶宏生 陈克胜 宋鑫鹏 林敏� 徐利军 于 2020-12-03 设计创作，主要内容包括：本公开属于放射源制备技术领域,具体涉及一种用于制备活性炭滤盒源的碘室系统。该碘室系统包括气体生成系统、空气提供系统、吸附系统及存储系统；其中气体生成系统、空气提供系统及吸附系统均通过管路与存储系统连接。该系统具有能够保持碘浓度稳定、减少碘损失且目标滤盒源活度和分布可调的有益效果。(The utility model belongs to the technical field of the radiation source preparation, concretely relates to iodine room system for preparing active carbon filter cartridge source. The iodine chamber system comprises a gas generation system, an air supply system, an adsorption system and a storage system; wherein the gas generation system, the air supply system and the adsorption system are all connected with the storage system through pipelines. The system has the advantages that the concentration of iodine can be kept stable, the iodine loss is reduced, and the source activity and distribution of the target filter box can be adjusted.)
技术领域
本公开属于放射源制备技术领域，具体涉及一种用于制备活性炭滤盒源的碘室系统。
背景技术
放射性核素尤其是放射性131I是核设施运行监测、核应急监测以及环境监测重点关注对象。其监测方法如下：采用活性炭滤盒将空气中131I进行吸附收集，由NaI(Tl)探测器进行γ谱测量分析。研究表明，131I在活性炭滤盒中吸附量随滤盒深度呈现指数分布，为保障其监测值的准确性，需采用指数分布活性炭滤盒标准源对监测设备进行效率校准。
目前已开展研究的制备方法有两种：一是采用面源模拟制备，二是采用131I气体进行吸附制备。前者采用面源模拟制备需要开展多个源的制备并进行定位填充，制备过程耗时、复杂，同时由于131I半衰期仅8天，不利于标准源的快速制备使用；采用131I气体进行吸附制备可有效提高效率，但目前采用气体发生器产生并吸附的方式主要用于活性炭吸附效率的研究，该方法无需准确控制吸附条件，因此无法准确制备一定目标活度或分布的活性炭滤盒标准源。
发明内容
(一)发明目的
根据现有技术所存在的问题，本公开提供了一种能够保持碘浓度稳定、减少碘损失且目标滤盒源活度和分布可调的碘室系统。
(二)技术方案
为了解决现有技术所存在的问题，本公开提供的技术方案如下：
一种碘室系统，该碘室系统包括气体生成系统、空气提供系统、吸附系统及存储系统；其中气体生成系统、空气提供系统及吸附系统均通过管路与存储系统连接；
所述气体生成系统用于131I气体生成，主要包括位于手套箱中的反应容器、蠕动泵、第一循环泵、第一过滤器，其中反应容器置于恒温水浴中；手套箱外部设置有可更换手套箱内气体的气体更换装置；所述第一过滤器位于反应容器的后端，用于将反应容器生成的气体中的水蒸气干燥后除去，干燥后的气体经循环泵驱动进入存储系统的碘室存储室中。
所述空气提供系统主要用于碘室存储室气体平衡或排空，其主要包括风机、第二过滤器、除水柱、活性炭柱、调节阀、流量计、单向阀；其中风机主要用于将空气泵入碘室存储室；第二过滤器、除水柱、活性炭柱用于净化空气；调节阀、流量计用于控制泵入空气流速；单向阀用于控制气流通断，同时防止气体倒流。
所述吸附系统位于恒温箱内，用于滤盒源制备；其主要包括活性炭滤盒、尾气吸附装置、缓冲罐；其中缓冲罐为两个互相并联连接的第一缓冲罐和第二缓冲罐，真空泵与该两个缓冲罐连接，用于为缓冲罐抽取负压；尾气吸附装置与真空泵通过管线连接，用于尾气中131I气体的吸附，防止放射性污染；第一缓冲罐和第二缓冲罐用于交替存储吸附气体并进行体积定值；活性炭滤盒用于131I气体吸附，即用于活性炭滤盒源的制备。
所述存储系统包括碘室存储室、加热设备及相应的监测设备。其中碘室存储室用于存储气体生成系统产生的131I气体；监测设备包含温度、压力、湿度、辐射监测设备。其中碘室存储室的工作压力为1±0.01MPa，温度为室温至80℃；
优选地，所述反应容器设置为三个接口，其中一个接口通过第一过滤器所在气体传输管路与碘室存储室连接；另外两个接口分别与反应产物进样管、碘室存储室的气体回流管连接；其中气体回流管是将碘室存储室中的部分131I气体回流至反应容器中；
优选地，所述反应容器中的反应产物及反应式为：
2Na131I+Fe2(SO4)3＝2FeSO4+Na2SO4+131I2
或
2Na131I+H2SO4+H2O2＝Na2SO4+2H2O+131I2
或
2Na131I+2HNO3+H2O2＝2NaNO3+2H2O+131I2
或
2Na131I+(CH3)2SO4＝Na2SO4+2CH3 131I；
优选地，所述反应容器中的反应产物及反应式为：
2Na131I+Fe2(SO4)3＝2FeSO4+Na2SO4+131I2
或
2Na131I+(CH3)2SO4＝Na2SO4+2CH3 131I
优选地，所述蠕动泵用于向反应容器中加入反应产物，控制反应速率和总量，其转速在0～30mL/min可调。所述第一循环泵用于将反应容器中产生的131I2气体通过气体传输管路输送至碘室存储室，其流量在0～30L/min可调。
优选地，所述气体传输管路选用不锈钢管路，其内壁为镜面不锈钢或喷涂聚四氟乙烯，气体传输管路内径优选0.5～3cm。
优选地，所述第一过滤器和第二过滤器用于除去气体中的水蒸气，第一过滤器和第二过滤器中置有结晶水型干燥剂CaSO4或CaO干燥剂。
优选地，所述恒温箱的温度为室温～80℃。
优选地，所述缓冲罐的个数为2个，体积分别为20～200L。
优选地，所述碘室存储室的内壁采用聚四氟乙烯喷涂处理，外壁设置有保温层。
优选地，所述恒温水浴的温度为64～66℃。
优选地，所述碘室存储室的容积为1～6m3。
(三)有益效果
本公开提供的碘室系统，采用大体积碘室存储室进行碘气体存储，减少滤盒源制备过程中气体浓度变化对滤盒源活度的影响，制备参数的稳定性高。碘室存储室及气体传输管路的内壁均喷涂聚四氟乙烯，减少了器壁吸附造成的损失。
通过缓冲罐交替收集经过活性炭滤盒的气体，一个收集时另一个排空，交替进行。每一个缓冲罐在每次收集时，软件会自动记录收集前后缓冲罐气体温度、压力变化，结合缓冲罐容积，通过气体状态方程可计算该次收集的气体体积，两个缓冲罐依次交替收集即可获得通过活性炭滤盒的总体积。可对吸附的空气体积准确定值，提高体积活度浓度准确性。
附图说明
图1是碘室系统示意图；其中1是反应容器；2是蠕动泵；3是第一循环泵；4是第一过滤器；5是加热装置；6是电机；7是除水柱；8是活性炭柱；9是第二过滤器；10是风机；11是碘室存储室；12是活性炭滤盒；13是第一缓冲罐；14是第二缓冲罐；15是溴化镧探测器；17是外排风机；18是第二循环泵；19是尾气吸附装置；
具体实施方式
下面将结合具体实施例和说明书附图对本公开进一步阐述。
实施例1
一种碘室系统，该碘室系统包括气体生成系统、空气提供系统、吸附系统及存储系统；其中气体生成系统、空气提供系统及吸附系统均通过管路与存储系统连接；
所述气体生成系统用于131I气体生成，主要包括位于手套箱中的反应容器1、蠕动泵2、第一循环泵3、第一过滤器4，其中反应容器1置于温度为65℃的恒温水浴中；手套箱外部设置可更换手套箱内气体的气体更换装置；所述第一过滤器4位于反应容器1的后端，用于将反应容器1生成的气体中的水蒸气干燥后除去，干燥后的气体经第一循环泵3驱动进入存储系统的碘室存储室11中。所述反应容器1设置为三个接口，其中一个接口通过第一过滤器4所在气体传输管路与碘室存储室11连接；另外两个接口分别与反应产物进样管、碘室存储室11的气体回流管连接；其中气体回流管是将碘室存储室11中的部分131I气体回流至反应容器1中；所述反应容器1中的反应产物及反应式为：
2Na131I+Fe2(SO4)3＝2FeSO4+Na2SO4+131I2；所述蠕动泵2用于向反应容器1中加入反应产物，控制反应速率和总量，其转速在0～30mL/min可调。所述第一循环泵3用于将反应容器1中产生的131I2气体通过气体传输管路输送至碘室存储室11，其流量在0～30L/min可调。
所述空气提供系统主要用于碘室存储室11气体平衡或排空，其主要包括风机、第二过滤器9、除水柱7、活性炭柱8、调节阀、流量计、单向阀；其中风机主要用于将空气泵入碘室存储室11；第二过滤器9、除水柱7、活性炭柱8用于净化空气；调节阀、流量计用于控制泵入空气流速；单向阀用于控制气流通断，同时防止气体倒流。
所述吸附系统位于恒温箱内，用于滤盒源制备；其主要包括活性炭滤盒12、尾气吸附装置19、缓冲罐；其中缓冲罐为两个互相并联连接的第一缓冲罐13和第二缓冲罐14，真空泵与该两个缓冲罐连接，用于为缓冲罐抽取负压，每个缓冲罐体积为100L。尾气吸附装置19与真空泵通过管线连接，用于尾气中131I气体的吸附，防止污染；第一缓冲罐13和第二缓冲罐14用于交替存储吸附气体并进行体积定值；活性炭滤盒12用于131I气体吸附，即用于活性炭滤盒源的制备。
所述存储系统包括碘室存储室11、加热设备及相应的监测设备。其中碘室存储室11用于存储气体生成系统产生的131I气体；监测设备包含温度、压力、湿度、辐射监测设备。其中碘室存储室11的工作压力为1±0.01MPa，温度为30℃；碘室存储室的内壁采用聚四氟乙烯喷涂处理，外壁设置有保温层，碘室存储室的容积为3m3。
所述第一过滤器4和第二过滤器9用于除去气体中的水蒸气，第一过滤器4和第二过滤器9中置有结晶水型干燥剂CaSO4干燥剂。气体传输管路选用不锈钢管路，其内壁为镜面不锈钢或喷涂聚四氟乙烯，气体传输管路内径优选0.5cm。
实施例2
一种碘室系统，该碘室系统包括气体生成系统、空气提供系统、吸附系统及存储系统；其中气体生成系统、空气提供系统及吸附系统均通过管路与存储系统连接；
所述气体生成系统用于131I气体生成，主要包括位于手套箱中的反应容器1、蠕动泵2、第一循环泵3、第一过滤器4，其中反应容器1置于温度为64℃的恒温水浴中；手套箱外部设置可更换手套箱内气体的气体更换装置；所述第一过滤器4位于反应容器1的后端，用于将反应容器1生成的气体中的水蒸气干燥后除去，干燥后的气体经第一循环泵3驱动进入存储系统的碘室存储室11中。所述反应容器1设置为三个接口，其中一个接口通过第一过滤器4所在气体传输管路与碘室存储室11连接；另外两个接口分别与反应产物进样管、碘室存储室11的气体回流管连接；其中气体回流管是将碘室存储室11中的部分131I气体回流至反应容器中；所述反应容器1中的反应产物及反应式为：2Na131I+H2SO4+H2O2＝Na2SO4+2H2O+131I2；所述蠕动泵2用于向反应容器1中加入反应产物，控制反应速率和总量，其转速在0～30mL/min可调。所述第一循环泵3用于将反应容器1中产生的131I2气体通过气体传输管路输送至碘室存储室11，其流量在0～30L/min可调。
所述空气提供系统主要用于碘室存储室11气体平衡或排空，其主要包括风机、第二过滤器9、除水柱7、活性炭柱8、调节阀、流量计、单向阀；其中风机主要用于将空气泵入碘室存储室11；第二过滤器9、除水柱7、活性炭柱8用于净化空气；调节阀、流量计用于控制泵入空气流速；单向阀用于控制气流通断，同时防止气体倒流。
所述吸附系统位于恒温箱内，用于滤盒源制备；其主要包括活性炭滤盒12、尾气吸附装置19、缓冲罐；其中缓冲罐为两个互相并联连接的第一缓冲罐13和第二缓冲罐14，真空泵与该两个缓冲罐连接，用于为缓冲罐抽取负压，每个缓冲罐体积为20L；尾气吸附装置19与真空泵通过管线连接，用于尾气中131I气体的吸附，防止污染；第一缓冲罐13和第二缓冲罐14用于交替存储吸附气体并进行体积定值；活性炭滤盒12用于131I气体吸附，即用于活性炭滤盒源的制备。
所述存储系统包括碘室存储室11、加热设备及相应的监测设备。其中碘室存储室11用于存储气体生成系统产生的131I气体；监测设备包含温度、压力、湿度、辐射监测设备。其中碘室存储室11的工作压力为1±0.01MPa，温度为50℃；碘室存储室的内壁采用聚四氟乙烯喷涂处理，外壁设置有保温层，碘室存储室的容积为6m3。
所述第一过滤器4和第二过滤器9用于除去气体中的水蒸气，第一过滤器4和第二过滤器9中置有结晶水型干燥剂CaO干燥剂。气体传输管路选用不锈钢管路，其内壁为镜面不锈钢或喷涂聚四氟乙烯，气体传输管路内径优选1cm。
实施例3
一种碘室系统，该碘室系统包括气体生成系统、空气提供系统、吸附系统及存储系统；其中气体生成系统、空气提供系统及吸附系统均通过管路与存储系统连接；
所述气体生成系统用于131I气体生成，主要包括位于手套箱中的反应容器1、蠕动泵2、第一循环泵3、第一过滤器4，其中反应容器1置于温度为66℃的恒温水浴中；手套箱外部设置可更换手套箱内气体的气体更换装置；所述第一过滤器4位于反应容器1的后端，用于将反应容器1生成的气体中的水蒸气干燥后除去，干燥后的气体经循环泵驱动进入存储系统的碘室存储室11中。所述反应容器1设置为三个接口，其中一个接口通过第一过滤器4所在气体传输管路与碘室存储室11连接；另外两个接口分别与反应产物进样管、碘室存储室11的气体回流管连接；其中气体回流管是将碘室存储室11中的部分131I气体回流至反应容器中；所述反应容器1中的反应产物及反应式为：2Na131I+2HNO3+H2O2＝2NaNO3+2H2O+131I2；所述蠕动泵2用于向反应容器1中加入反应产物，控制反应速率和总量，其转速在0～30mL/min可调。所述第一循环泵3用于将反应容器1中产生的131I2气体通过气体传输管路输送至碘室存储室11，其流量在0～30L/min可调。
所述空气提供系统主要用于碘室存储室11气体平衡或排空，其主要包括风机、第二过滤器9、除水柱7、活性炭柱8、调节阀、流量计、单向阀；其中风机主要用于将空气泵入碘室存储室11；第二过滤器9、除水柱7、活性炭柱8用于净化空气；调节阀、流量计用于控制泵入空气流速；单向阀用于控制气流通断，同时防止气体倒流。
所述吸附系统位于恒温箱内，用于滤盒源制备；其主要包括活性炭滤盒12、尾气吸附装置19、缓冲罐；其中缓冲罐为两个互相并联连接的第一缓冲罐13和第二缓冲罐14，真空泵与该两个缓冲罐连接，用于为缓冲罐抽取负压，每个缓冲罐体积为200L；尾气吸附装置19与真空泵通过管线连接，用于尾气中131I气体的吸附，防止污染；第一缓冲罐13和第二缓冲罐14用于交替存储吸附气体并进行体积定值；活性炭滤盒12用于131I气体吸附，即用于活性炭滤盒源的制备。
所述存储系统包括碘室存储室11、加热设备及相应的监测设备。其中碘室存储室11用于存储气体生成系统产生的131I气体；监测设备包含温度、压力、湿度、辐射监测设备。其中碘室存储室的工作压力为1±0.01MPa，温度为80℃；碘室存储室的内壁采用聚四氟乙烯喷涂处理，外壁设置有保温层，碘室存储室的容积为1m3。
所述第一过滤器4和第二过滤器9用于除去气体中的水蒸气，第一过滤器和第二过滤器中置有结晶水型干燥剂CaO干燥剂。气体传输管路选用不锈钢管路，其内壁为镜面不锈钢或喷涂聚四氟乙烯，气体传输管路内径优选2cm。
实施例4
一种碘室系统，该碘室系统包括气体生成系统、空气提供系统、吸附系统及存储系统；其中气体生成系统、空气提供系统及吸附系统均通过管路与存储系统连接；
所述气体生成系统用于131I气体生成，主要包括位于手套箱中的反应容器1、蠕动泵2、第一循环泵3、第一过滤器4，其中反应容器1置于恒温水浴中；手套箱外部设置可更换手套箱内气体的气体更换装置；所述第一过滤器4位于反应容器的后端，用于将反应容器1生成的气体中的水蒸气干燥后除去，干燥后的气体经循环泵驱动进入存储系统的碘室存储室11中。所述反应容器1设置为三个接口，其中一个接口通过第一过滤器4所在气体传输管路与碘室存储室11连接；另外两个接口分别与反应产物进样管、碘室存储室11的气体回流管连接；其中气体回流管是将碘室存储室11中的部分131I气体回流至反应容器1中；所述反应容器1中的反应产物及反应式为：2Na131I+(CH3)2SO4＝Na2SO4+2CH3 131I；所述蠕动泵用于向反应容器中加入反应产物，控制反应速率和总量，其转速在0～30mL/min可调。所述第一循环泵3用于将反应容器1中产生的131I2气体通过气体传输管路输送至碘室存储室11，其流量在0～30L/min可调。
所述空气提供系统主要用于碘室存储室11气体平衡或排空，其主要包括风机、第二过滤器9、除水柱7、活性炭柱8、调节阀、流量计、单向阀；其中风机主要用于将空气泵入碘室存储室11；第二过滤器9、除水柱7、活性炭柱8用于净化空气；调节阀、流量计用于控制泵入空气流速；单向阀用于控制气流通断，同时防止气体倒流。
所述吸附系统位于恒温箱内，用于滤盒源制备；其主要包括活性炭滤盒12、尾气吸附装置19、缓冲罐；其中缓冲罐为两个互相并联连接的第一缓冲罐13和第二缓冲罐14，真空泵与该两个缓冲罐连接，用于为缓冲罐抽取负压，每个缓冲罐体积为200L；尾气吸附装置与真空泵通过管线连接，用于尾气中131I气体的吸附，防止污染；第一缓冲罐13和第二缓冲罐14用于交替存储吸附气体并进行体积定值；活性炭滤盒12用于131I气体吸附，即用于活性炭滤盒源的制备。
所述存储系统包括碘室存储室11、加热设备及相应的监测设备。其中碘室存储室11用于存储气体生成系统产生的131I气体；监测设备包含温度、压力、湿度、辐射监测设备。其中碘室存储室11的工作压力为1±0.01MPa，温度为70℃；碘室存储室11的内壁采用聚四氟乙烯喷涂处理，外壁设置有保温层，碘室存储室的容积为5m3。
所述第一过滤器4和第二过滤器9用于除去气体中的水蒸气，第一过滤器4和第二过滤器9中置有结晶水型干燥剂CaO干燥剂。气体传输管路选用不锈钢管路，其内壁为镜面不锈钢或喷涂聚四氟乙烯，气体传输管路内径优选1.5cm。
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