本發(fā)明涉及輻射防護領(lǐng)域，具體的說是一種放射性氣溶膠高效凈化回收裝置及其工作方法。

背景技術(shù)：

放射性氣溶膠的形成主要有天然核素和人工核素，是工作人員吸入性內(nèi)照射危害的主要來源，因此有必要對核企業(yè)、核設(shè)施等涉核工作場所的大氣環(huán)境進行凈化，人員活動區(qū)大氣中的放射性氣溶膠進行回收，確保人員活動場所空氣質(zhì)量達標(biāo)，保障工作人員安全。

一般的放射性廢氣凈化方法有過濾、吸附、洗滌、滯留、衰變等。放射性氣溶膠粒徑分布范圍很廣，一般在10^-2-10μm量級，目前未見專門用于對大氣環(huán)境進行放射性氣溶膠凈化回收的核設(shè)備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種放射性氣溶膠高效凈化回收裝置及其工作方法，可實現(xiàn)放射性氣溶膠高效凈化回收。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的。

一種放射性氣溶膠高效凈化回收裝置，該裝置包括依次連接的進氣口、放射性氣溶膠過濾單元、調(diào)節(jié)閥、真空保護閥、抽氣泵、冒泡單元、尾氣放射性氣溶膠檢測單元和出氣口，所述放射性氣溶膠過濾單元的兩端并聯(lián)壓差計；所述放射性氣溶膠過濾單元包括兩個并聯(lián)且互為冗余的放射性氣溶膠過濾器，放射性氣溶膠過濾器外側(cè)設(shè)有第一γ劑量率輻射探測器，實時對過濾器中沉積的放射性進行監(jiān)測，每個放射性氣溶膠過濾器兩端均配有截止閥；所述冒泡單元由多級串聯(lián)冒泡水箱組成，冒泡水箱外側(cè)設(shè)有第二γ劑量率輻射探測器，對水箱內(nèi)溶液放射性進行實時監(jiān)測；所述尾氣放射性氣溶膠檢測單元包括氣溶膠濾紙和位于氣溶膠濾紙正上方的PIPS半導(dǎo)體探測器，尾氣放射性氣溶膠檢測單元對排放氣體進行實時監(jiān)測。所述第一γ劑量率輻射探測器、第二γ劑量率輻射探測器、PIPS半導(dǎo)體探測器均與就地處理顯示單元相連，就地處理顯示單元、抽氣泵均與電氣箱相連。

在上述技術(shù)方案中，所述放射性氣溶膠過濾器包括依次連通的進氣端蓋、5個結(jié)構(gòu)相同的過濾盒、出氣端蓋，過濾盒與進氣端蓋、過濾盒與出氣端蓋及過濾盒之間設(shè)有O型密封圈并通過彈簧搭扣連接，所述過濾盒內(nèi)設(shè)有網(wǎng)格濾紙托盤，網(wǎng)格濾紙托盤上鋪設(shè)濾紙，相鄰兩層過濾盒中的濾紙距離為5~6cm，以確保氣流再次混合。壓差大于10kPa需要更換濾紙時，通常第一層濾紙濾塵較多，將當(dāng)前處于第一層的過濾盒中的濾紙更換為新的濾紙后作為新的第五層過濾盒置于更換濾紙前的最底層過濾盒下方，其他在用的四層過濾盒按原次序繼續(xù)使用，從而實現(xiàn)了漸進式濾紙更換。過濾器使用5層濾紙大大提高了過濾效率，又實現(xiàn)了每一層濾紙的有效利用。

在上述技術(shù)方案中，所述冒泡水箱的水箱體內(nèi)盛有去離子水或親離子性溶液，針對不同的放射性氣溶膠選擇對應(yīng)收集效率高的溶液。水箱體內(nèi)設(shè)有液位傳感器，液位傳感器與電氣箱相連，既可就地顯示箱內(nèi)液位，又可遠程傳輸液位參數(shù)，在冒泡裝置運行過程中監(jiān)測溶液的損耗，及時添補箱內(nèi)溶液。

在上述技術(shù)方案中，所述冒泡單元由三級串聯(lián)冒泡水箱組成，三級水箱串聯(lián)使用，完成對放射性氣溶膠的再吸收。每個冒泡水箱均配有進氣管和出氣管，第一級冒泡水箱的進氣管與抽氣泵連通，第二級冒泡水箱的進氣管與第一級冒泡水箱的出氣管連通，第三級冒泡水箱的進氣管與第二級冒泡水箱的出氣管連通，第三級冒泡水箱的出氣管與尾氣放射性氣溶膠檢測單元相連。抽氣泵出氣口的氣體進入水箱后，氣體從進氣管的毛細孔冒出與箱內(nèi)去離子水溶液接觸，氣體以較大的比表面積完成與溶液的物質(zhì)交換，從而實現(xiàn)對放射性氣溶膠的高效凈化回收。

在上述技術(shù)方案中，所述尾氣放射性氣溶膠檢測單元包括流氣腔室、PIPS半導(dǎo)體探測器和濾盒，所述流氣腔室呈環(huán)形，流氣腔室的出氣口處設(shè)有濾盒，濾盒內(nèi)正對流氣腔室的出氣口處設(shè)置氣溶膠濾紙，氣溶膠濾紙兩端與濾紙傳動機構(gòu)相連，PIPS半導(dǎo)體探測器的探頭設(shè)于氣溶膠濾紙正上方的流氣腔室圍成的空間內(nèi)。

在上述技術(shù)方案中，抽氣泵給整個凈化回收裝置提供動力，使得含放射性氣溶膠的氣體在管路中能夠順利通過放射性氣溶膠過濾單元，并進入3級串聯(lián)冒泡單元。抽氣泵進氣口裝有真空保護閥，確保管路或系統(tǒng)堵塞的情況下不憋泵，延長泵的使用壽命。

在上述技術(shù)方案中，就地處理顯示單元接收第一γ劑量率輻射探測器、第二γ劑量率輻射探測器及PIPS半導(dǎo)體探測器的信號處理后就地顯示測量值，并可將相關(guān)信息通過對應(yīng)接口遠程傳輸，當(dāng)檢測結(jié)果超標(biāo)時就地報警并遠傳報警信息。就地處理顯示單元、抽氣泵、液位傳感器的電源統(tǒng)一由電氣箱提供。

本發(fā)明還提供一種上述的放射性氣溶膠高效凈化回收裝置的工作方法，包括以下步驟：

（1）將兩路放射性氣溶膠過濾器兩端的截止閥均關(guān)閉，分別打開放射性氣溶膠過濾器，檢查內(nèi)部濾紙放置的數(shù)量及方向是否正確，確認無誤后將放射性氣溶膠過濾器關(guān)好，打開預(yù)備投用的一路放射性氣溶膠過濾器兩端的截止閥，另一路放射性氣溶膠過濾器兩端截止閥保持關(guān)閉；

（2）打開抽氣泵進氣口的調(diào)節(jié)閥，檢查冒泡單元水箱中的液位，檢查電氣箱給各儀器儀表的供電狀態(tài)，開啟就地處理顯示單元預(yù)熱半小時，預(yù)熱結(jié)束后打開抽氣泵投入運行；氣體依次經(jīng)過放射性氣溶膠過濾單元、冒泡單元、尾氣放射性氣溶膠檢測單元，實現(xiàn)對放射性氣溶膠的高效凈化回收及對排放尾氣的實時監(jiān)測；

（3）運行時，就地處理顯示單元實時顯示第一γ劑量率輻射探測器、第二γ劑量率輻射探測器及PIPS半導(dǎo)體探測器的測量值，當(dāng)檢測到放射性超標(biāo)時，觸發(fā)就地處理顯示單元報警，同時就地處理顯示單元給電氣箱發(fā)送停泵指令，電氣箱斷開抽氣泵電源；

（4）運行中置換下的帶放射性濾紙及水箱中含放射性的溶液嚴格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行處理；

（5）正常運行時，當(dāng)壓差計顯示壓差達到10kPa，表明當(dāng)前投用的放射性氣溶膠過濾單元的氣溶膠達到一定量，需要進行更換濾紙，手動打開旁路放射性氣溶膠過濾器兩端的截止閥并關(guān)閉已投用的放射性氣溶膠過濾器兩端的截止閥，在不影響整個凈化回收裝置工作的同時完成放射性氣溶膠過濾器切換，切換下的放射性氣溶膠過濾器更換濾紙后可隨時再次啟用，實現(xiàn)凈化回收裝置的不間斷運行。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，高效易維護，可對放射性氣溶膠進行高效凈化回收，具體的說具有以下特點：

一、設(shè)計可同時安裝5層高效濾紙的多層過濾器進行放射性氣溶膠過濾，使用3級串聯(lián)的冒泡水箱進行放射性氣溶膠吸附，在多層過濾器和冒泡水箱外側(cè)設(shè)置輻射探測器，實時測量多層過濾器和冒泡水箱外側(cè)的輻射水平，確保放射性過濾和累積過程中附近工作人員不受額外照射，同時監(jiān)測過濾材質(zhì)和吸附材質(zhì)的使用狀態(tài)；

二、在凈化回收裝置尾氣出口安裝了尾氣放射性氣溶膠檢測單元，對排放氣體進行放射性氣溶膠含量進行實時檢測，確保排放滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，保障工作人員呼吸安全。其中，尾氣放射性氣溶膠檢測單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計保證了過濾和測量同時進行而互不影響，實現(xiàn)了對放射性氣溶膠的高靈敏測量。

附圖說明

圖1 是本發(fā)明放射性氣溶膠高效凈化回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 是本發(fā)明放射性氣溶膠高效凈化回收裝置中放射性氣溶膠過濾器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 是本發(fā)明放射性氣溶膠高效凈化回收裝置中尾氣放射性氣溶膠檢測單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1．進氣口，2.壓差計，3．截止閥，4．放射性氣溶膠過濾器，5．第一γ劑量率輻射探測器，6．調(diào)節(jié)閥，7．真空保護閥，8．抽氣泵，9．進氣管，10．出氣管，11．液位傳感器，12.密閉水箱，13.第二γ劑量率輻射探測器，14. 尾氣放射性氣溶膠檢測單元，15.PIPS半導(dǎo)體探測器，16.氣溶膠濾紙，17.出氣口，18.就地處理顯示單元，19.電氣箱，20.進氣端蓋，21.濾紙，22.網(wǎng)格濾紙托盤，23.彈簧搭扣，24. 第一層過濾盒，25.O型密封圈，26. 第二層過濾盒，27.第三層過濾盒，28. 第四層過濾盒，29.過濾盒五層，30.出氣端蓋， 31.流氣腔室，32.濾盒，33.濾紙傳動機構(gòu)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

如圖1所示，為本發(fā)明的放射性氣溶膠高效凈化回收裝置典型結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括依次連接的進氣口1、放射性氣溶膠過濾單元、調(diào)節(jié)閥6、真空保護閥7、抽氣泵8、冒泡單元、尾氣放射性氣溶膠檢測單元14和出氣口17，所述放射性氣溶膠過濾單元的兩端并聯(lián)壓差計2。壓差計2實時顯示過濾器兩端的壓力差，當(dāng)濾紙上積累的放射性氣溶膠到一定量時，氣路中流量降低，過濾器兩端壓力差增大甚至超過設(shè)定值，則此時應(yīng)手動更換濾紙。

其中進氣口1，提供與外氣路管道的接口，可對管道中的氣體經(jīng)流量調(diào)節(jié)合適后接入進氣口，或可以直接在含放射性氣溶膠的大氣中抽取氣體，以凈化回收放射性氣溶膠物質(zhì)。

本實施例提供的放射性氣溶膠過濾單元，包括放射性氣溶膠過濾器4和γ劑量率輻射探測器5，如圖2所示，所述放射性氣溶膠過濾器4包括依次連通的進氣端蓋20、5個結(jié)構(gòu)相同的過濾盒、出氣端蓋30，過濾盒與進氣端蓋、過濾盒與出氣端蓋及過濾盒之間設(shè)有O型密封圈25并通過彈簧搭扣23連接，所述過濾盒內(nèi)設(shè)有網(wǎng)格濾紙托盤22，網(wǎng)格濾紙托盤22上鋪設(shè)濾紙21，相鄰兩層過濾盒中的濾紙21距離為5~6cm。所述放射性氣溶膠過濾器4有五層疏水性高效濾紙串聯(lián)使用，該濾紙為空隙不大于0.4μm的玻璃纖維濾紙，高效過濾氣體中的放射性氣溶膠。過濾器兩端均配有截止閥3，打開與關(guān)閉任一支路過濾器兩端的截止閥即可實現(xiàn)對該過濾器的選通與關(guān)閉。安裝在過濾器外的第一γ劑量率輻射探測器5可實時監(jiān)測過濾器中濾紙上沉積的放射性氣溶膠γ放射性強度，為放射性氣溶膠的放射性強度提供參考數(shù)據(jù)，同時也可指導(dǎo)濾紙的更換，尤其是在壓差值未達到濾紙更換條件時第一γ劑量率輻射探測器5的測量值可為濾紙的提前更換時間提供參考，防止濾紙上沉積的氣溶膠放射性強度過高對實驗人員造成不必要的照射。第一γ劑量率輻射探測器5信號經(jīng)就地處理顯示單元18處理后就地同步顯示，就地處理顯示單元18具備觸發(fā)超設(shè)定值報警并將測量結(jié)果及報警信息遠程傳輸功能。

抽氣泵8具有良好的負載特性，流量調(diào)節(jié)范圍寬；調(diào)節(jié)閥6可根據(jù)凈化回收裝置不同使用條件下的流量要求調(diào)節(jié)抽氣泵的流量。

所述冒泡單元是由三級串聯(lián)冒泡水箱組成。密閉水箱12內(nèi)盛有去離子水或親離子性溶液，針對不同的放射性氣溶膠選擇對應(yīng)收集效率高的溶液。抽氣泵經(jīng)進氣管9將氣體打入溶液中冒泡，出氣管10將經(jīng)水或溶液洗滌后的氣體導(dǎo)入下一級冒泡水箱中，逐級對氣體進行洗滌凈化。液位傳感器11就地顯示水箱體內(nèi)液位并將液位信息傳送到就地處理顯示單元18，經(jīng)就地處理顯示單元18可遠程發(fā)送。密閉水箱12外的第二γ劑量率輻射探測器13對水箱內(nèi)液體放射性實時監(jiān)測，為溶液的更換提供指導(dǎo)。

如圖3所示，尾氣放射性氣溶膠檢測單元包括流氣腔室31、PIPS半導(dǎo)體探測器15和濾盒，所述流氣腔室31呈環(huán)形，流氣腔室31的出氣口處設(shè)有濾盒32，濾盒32內(nèi)正對流氣腔室31的出氣口處設(shè)置氣溶膠濾紙16，氣溶膠濾紙16兩端與濾紙傳動機構(gòu)33相連，PIPS半導(dǎo)體探測器15的探頭設(shè)于氣溶膠濾紙16正上方的流氣腔室圍成的空間內(nèi)。尾氣放射性氣溶膠檢測單元14對凈化回收后的氣體進行實時監(jiān)測，并將PIPS半導(dǎo)體探測器15信號發(fā)送至就地處理顯示單元處理與顯示。PIPS半導(dǎo)體探測器15對α、β放射性氣溶膠進行監(jiān)測，氣體中的放射性氣溶膠被氣溶膠濾紙16收集，PIPS半導(dǎo)體探測器15在距氣溶膠濾紙16正上方約幾毫米處對積累的物質(zhì)進行監(jiān)測。

電氣箱19為放射性氣溶膠高效凈化回收裝置中抽氣泵、γ劑量率輻射探測器、液位傳感器、PIPS半導(dǎo)體探測器和就地處理顯示單元提供電源。

所述電氣箱19的輸出端還與抽氣泵8相連，當(dāng)γ劑量率輻射探測器測量結(jié)果超設(shè)定閾值觸發(fā)就地處理顯示單元18報警后，就地處理顯示單元給電氣箱發(fā)送停泵指令，電氣箱斷開抽氣泵電源；同時，在電氣箱面板上有旋鈕開關(guān)可控制泵啟停。

所述抽氣泵8為整個放射性氣溶膠凈化回收裝置提供取樣動力，使用隔膜抽氣泵，流量在0L/min~200L/min連續(xù)可調(diào)，可滿足多數(shù)場所的應(yīng)用需求。

所述抽氣泵8前端管路還設(shè)有真空保護閥7。前端取樣氣路發(fā)生意外堵塞時為防止抽氣泵真空下長時間工作造成損害，在抽氣泵前設(shè)置真空保護閥，當(dāng)抽氣泵前真空度升高到0.2~0.3bar時，真空保護閥自動打開，抽氣泵前氣路和外部大氣環(huán)境連通，保護抽氣泵低真空工作，提高抽氣泵運行壽命。

本實施例放射性氣溶膠高效凈化回收裝置的工作方法，包括以下步驟：

（1）將兩路放射性氣溶膠過濾器兩端的截止閥均關(guān)閉，分別打開放射性氣溶膠過濾器，檢查內(nèi)部濾紙放置的數(shù)量及方向是否正確，確認無誤后將放射性氣溶膠過濾器關(guān)好，打開預(yù)備投用的一路放射性氣溶膠過濾器兩端的截止閥，另一路放射性氣溶膠過濾器兩端截止閥保持關(guān)閉；

（2）打開抽氣泵進氣口的調(diào)節(jié)閥，檢查冒泡單元三個水箱中的液位，檢查電氣箱給各儀器儀表的供電狀態(tài)，開啟就地處理顯示單元預(yù)熱半小時，預(yù)熱結(jié)束后打開抽氣泵投入運行；氣體依次經(jīng)過放射性氣溶膠過濾單元、冒泡單元、尾氣放射性氣溶膠檢測單元，實現(xiàn)對放射性氣溶膠的高效凈化回收及對排放尾氣的實時監(jiān)測；

（3）運行時，就地處理顯示單元實時顯示第一γ劑量率輻射探測器、第二γ劑量率輻射探測器及PIPS半導(dǎo)體探測器的測量值，當(dāng)檢測到放射性超標(biāo)時，觸發(fā)就地處理顯示單元報警，同時就地處理顯示單元給電氣箱發(fā)送停泵指令，電氣箱斷開抽氣泵電源；

（4）運行中置換下的帶放射性濾紙及水箱中含放射性的溶液嚴格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行處理；

（5）正常運行時，當(dāng)壓差計顯示壓差達到10kPa后，表明當(dāng)前投用的放射性氣溶膠過濾單元的氣溶膠達到一定量，需要進行更換濾紙，手動打開旁路放射性氣溶膠過濾器兩端的截止閥并關(guān)閉已投用的放射性氣溶膠過濾器兩端的截止閥，在不影響整個凈化回收裝置工作的同時完成放射性氣溶膠過濾器切換，切換下的放射性氣溶膠過濾器更換濾紙后可隨時再次啟用，實現(xiàn)凈化回收裝置的不間斷運行。

本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容，屬于本專業(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。