CN205384375U - 一种在线实时户外气溶胶监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及户外环境辐射监测技术领域，提供一种在线实时户外气溶胶监测装置，包括自动取样单元、辐射探测单元、信号处理单元、户外环境温湿度控制单元、电气控制单元、防护机柜。本实用新型装置不仅可以进行户外大气环境中放射性气溶胶样品的自动取样，而且在取样的同时可以自动在线实时测量取样样品中的放射性气溶胶活度浓度，设备可耐受户外严酷的高低温变化、高湿热环境，长期稳定可靠的自动取样并在线测量空气中的放射性气溶胶含量。
Description
技术领域
本实用新型涉及户外环境辐射监测技术领域，具体的说是一种在线实时户外气溶胶监测装置。
背景技术
核设施发生核事故时，放射性物质可能由核设施反应堆、一二回路泄漏到周围的大气环境中形成放射性气溶胶分布，放射性气溶胶悬浮在大气环境中被人体吸入，气溶胶经过一段时间沉积在地表后可通过生态***循环进入食物、水中被人体食入，这都会对人体造成严重的持久性的内照射伤害，危害人体健康。
在线测量核设施周边大气环境中的放射性气溶胶活度浓度含量，可以实时监测空气的放射性污染水平，及时发现可能的放射性泄漏事故，确保核设施的核相关工艺正常可靠工作，有利于保障核设施的核安全，保证工作人员和周边居民的身体健康。
目前核设施周边大气环境中的放射性气溶胶测量采用在线取样结合实验室分析的测量手段，在线使用过滤取样介质进行空气取样，取样样品定期拿到实验室中使用辐射测量设备测量样品中的放射性气溶胶活度，结合取样流量人工计算得到空气中的放射性气溶胶活度浓度含量，这种方式周期长（一般一个星期）、工序多、操作复杂、人为干预度高，不能及时、快速、有效的发现空气中的放射性污染，不利用维护核设施的核安全和保证人员的辐射健康。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术的不足，提供一种在线实时户外气溶胶监测装置，该装置不仅可以进行户外大气环境中放射性气溶胶样品的自动取样，而且在取样的同时可以自动在线实时测量取样样品中的放射性气溶胶活度浓度，设备可耐受户外严酷的高低温变化、高湿热环境，长期稳定可靠的自动取样并在线测量空气中的放射性气溶胶含量。
本实用新型的目的是通过如下技术措施来实现的：一种在线实时户外气溶胶监测装置，包括自动取样单元、辐射探测单元、信号处理单元、户外环境温湿度控制单元、电气控制单元、防护机柜，所述自动取样单元在泵动力作用下抽气使用高效滤纸进行空气的自动取样；辐射探测单元测量取样滤纸中的放射性物质发射的α、β、γ射线；信号处理单元处理辐射探测装置测量的辐射信号并结合其他参数计算放射性活度浓度；电气控制单元进行电源的开关控制和抽气泵的控制；户外环境温湿度控制单元控制防护机柜内的大气环境温湿度水平，确保设备正常可靠工作；防护机柜将设备密封，和户外大气隔离。
所述自动取样单元包括依次通过管路附件连接的取样进气口、截止阀、自动取样器、流量计、流量调节阀、抽气泵、消音器、截止阀、取样出气口，所述自动取样器并联压差计，所述抽气泵、流量计、压差计、自动取样器分别与电气控制单元相连；自动取样器中含有取样滤纸和自动走纸机构，自动走纸机构与直流电机相连。在电机控制下可以进行滤纸卷的自动走纸，滤纸卷长10米，每次走纸4cm后可工作4~5小时，单卷滤纸可连续不间断使用不少于40天；流量计使用质量流量法测量标况下的标准流量，在温湿度和气压改变时不需要进行修正换算，可同时测量瞬时流量和累积流量；抽气泵采用石墨刮片泵提供取样动力，可连续不间断以不大于110L/min的流量抽气；消音器安装外抽气泵出气口后部，将出气中的噪音吸收，防止排气的声音过大。
所述辐射探测单元包括辐射探测元件、前置放大电路和准直结构，辐射探测元件正对自动取样器中的滤纸设置，辐射探测元件的输出端与前置放大电路相连，前置放大电路与信号处理单元相连，信号处理单元与电气控制单元相连；辐射探测元件采用低噪声高探测效率的PIPS半导体将辐射信号转化为弱电信号，使用双探测器结构，正对滤纸的探测器测量滤纸上过滤的气溶胶发射的放射性射线，后面的探测器测量环境γ射线以进行补偿；前置放大电路将由辐射信号转化的弱电信号进行多级包括电荷放大+电压放大的放大处理；所述前置放大电路与信号处理单元相连；准直结构屏蔽路径长导致的能量衰减比较严重的α辐射信号，提高测量的α能峰分辨率。
所述信号处理单元用于接收放大后的辐射信号并通过模数变化转化为α、β、γ混合测量能谱；对能谱进行后期的处理和分析，结合输入的流量信号和其他工作参数（如辐射探测效率、滤纸过滤效率、滤纸自系数因子等）计算放射性气溶胶活度浓度；接收压差计测量的滤纸两端压差信号并进行抽气泵的自动控制；显示实时活度浓度测量结果、取样流量、滤纸两端压差、设备工作状态、报警信号以及工作历史记录；提供对外通讯功能，包括RS485通讯、4~20mA测量信号输出和报警开关量输出。
所述电气控制单元由保险丝座、空气开关、指示灯、继电器、旋钮开关和端子排等组成。保险丝座提供电源过载保护；空气开关进行电源输入控制；指示灯提示电源和抽气泵状态，继电器提供抽气泵自动控制；旋钮开关提供抽气泵人工控制，端子排提供各种信号和电源转接。
所述户外环境温湿度控制单元包括温度开关，温度开关的输入端与电气控制单元相连，温度开关的输出端与柜内风扇、电加热器和户外空调相连。温度开关实时测量防护机柜内温度并提供电源切换接口连接风扇、电加热器和空调；风扇为机柜内部空气循环提供动力；电加热器在柜内温度过低时加热机柜内部空气；户外空调提供高效制冷或加热空气，确保柜内空气温度满足设备内部电气组件工作要求。
本实用新型在线实时户外气溶胶监测装置，不仅可以进行户外大气环境中放射性气溶胶样品的自动取样，而且在取样的同时可以自动在线实时测量取样样品中的放射性气溶胶活度浓度，设备可耐受户外严酷的高低温变化、高湿热环境，长期稳定可靠的自动取样并在线测量空气中的放射性气溶胶含量。
附图说明
图1为本实用新型取样原理图。
其中：1.取样进气口，2.手动截止阀，3.辐射探测单元，4.压差计，5.自动取样器，6.流量计，7.流量调节阀，8.抽气泵，9.消音器，10.取样出气口。
图2为本实用新型电气原理图。
其中：11.电气控制单元，12.信号处理单元，13.温度开关，14.电加热器，15.风扇，16.户外空调，17.户外环境温湿度控制单元，18.自动取样单元。
图3为本实用新型取样探测结构原理图。
其中：19.前置放大电路，20.PIPS半导体探测元件，21.滤纸，22.滤纸卷，23.直流电机。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
本实施例装置取样原理如图1所示，取样时抽气泵8启动，空气由取样进气口1进入设备，手动截止阀2用于控制气路的通断，自动取样器5中的过滤用高效滤纸以99%以上的过滤效率过滤空气中的放射性气溶胶，压差计4测量取样滤纸两端的压力差，压差信号反馈给信号处理单元用来控制直流电机23实现自动走纸，辐射探测单元3正对取样滤纸测量过滤下的气溶胶发射的α、β射线，流量计6测量取样流量并显示瞬时流量和累积流量，消音器9在抽气泵8出气口后方消除抽气泵的排气噪声。
本实施例装置电气原理如图2所示，电气控制单元11从外部取电并和外部通讯；信号处理单元12从辐射探测单元3中取辐射信号处理分析并将测量结果通过电气控制单元11对外发送；户外温湿度控制单元17从电气控制单元取电，其内部的温度开关13测量机柜内部空气温度，并设置高、低温度触发值用来触发电加热器14、风扇15和户外空调16投入工作；自动取样单元18从电气控制单元取电，分别给抽气泵8、流量计4、压差计6和自动取样器5中的电机供电，流量计4和压差计6的信号通过电气控制单元11转送给信号处理单元12用来计算放射性气溶胶活度浓度和控制走纸。
本实施例装置在线取样实时探测结构原理如图3所示。辐射探测单元3正对自动取样器5，自动取样器5中包括滤纸卷22和直流电机23，信号处理单元12接收压差计6测量的滤纸21两端压差信号，控制直流电机23电源从而实现滤纸21的自动走纸；辐射探测单元3中包括PIPS半导体探测元件20、前置放大电路19，PIPS半导体探测元件20正对滤纸上过滤的放射性气溶胶，接收其发射的α、β射线，并将辐射信号转化为弱脉冲电信号，前置放大电路19包括一级电荷放大电路、二级电压放大电路和R-C、C-R电路，用来放大和整形弱脉冲电信号并将放大处理后的信号发送给信号处理单元12进行放射性气溶胶活度浓度含量的最终计算。
综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种在线实时户外气溶胶监测装置，包括自动取样单元、辐射探测单元、信号处理单元、户外环境温湿度控制单元、电气控制单元、防护机柜，其特征在于：所述自动取样单元包括依次通过管路附件连接的取样进气口、截止阀、自动取样器、流量计、流量调节阀、抽气泵、消音器、截止阀、取样出气口，所述自动取样器并联压差计，所述抽气泵、流量计、压差计、自动取样器分别与电气控制单元相连；所述辐射探测单元包括辐射探测元件和前置放大电路，辐射探测元件正对自动取样器中的滤纸设置，辐射探测元件的输出端与前置放大电路相连，前置放大电路与信号处理单元相连，信号处理单元与电气控制单元相连；所述户外环境温湿度控制单元包括温度开关，温度开关的输入端与电气控制单元相连，温度开关的输出端与柜内风扇、电加热器和户外空调相连。
2.根据权利要求1所述的在线实时户外气溶胶监测装置，其特征在于：所述自动取样器中含有取样滤纸和自动走纸机构，自动走纸机构与直流电机相连。
3.根据权利要求1所述的在线实时户外气溶胶监测装置，其特征在于：所述辐射探测元件采用双探测器结构的PIPS半导体探测元件。
4.根据权利要求1所述的在线实时户外气溶胶监测装置，其特征在于：所述辐射探测单元设有用于屏蔽路径长导致的能量衰减的α辐射信号的准直结构。
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