一种同时测量铀和硝酸浓度的系统

摘要

本发明属于分析化学技术领域，公开了一种乏燃料后处理工艺过程中同时测量铀和硝酸浓度的系统。该系统包括硬件系统和软件系统两部分，其中硬件系统包括取样分析系统、仪表系统、数据采集与控制系统、工控机及外围设备系统，其中取样分析系统包括U型振荡管密度计和无电极式电导率分析仪，其测量的铀和硝酸浓度的模拟信号由仪表系统读出并经数据采集与控制系统转换后为数字信号后由数据传输线输送至工控机，然后经UraniumAcid1.0软件计算直接得出溶液中铀和硝酸浓度。该系统能够快速、同时对铀和硝酸浓度进行测量。

说明书

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，具体涉及乏燃料后处理工艺过程中同时测量 铀和硝酸浓度的系统。

背景技术

在乏燃料后处理工艺过程中，铀和硝酸的浓度是两个重要的工艺控制参数， 它们直接影响到后处理工艺运行效果。对铀和硝酸浓度的分析，传统方法是采用 比重法和惠斯通电桥法分别测量铀和硝酸的浓度，这两种方法都是靠人工定时取 样后进入化验室分析，存在消耗时间较长、不能及时掌握料液成分浓度的缺点。 另外，比重法所用测量装置体积大，惠斯通电桥法电极易中毒，这些特点都使得 传统方法不能应用于后处理料液中铀和硝酸浓度的在线分析。因此，需寻求一种 能够对铀和硝酸浓度进行同时测量的装置或系统。

发明内容

(一)发明目的

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种能够快速、同时对铀和硝酸浓 度进行测量的系统。

(二)技术方案

为了解决现有技术中所存在的问题，本发明的技术方案如下：

一种同时测量铀和硝酸浓度的系统，该系统包括硬件系统和软件系统两部 分，其中硬件系统包括取样分析系统、仪表系统、数据采集与控制系统、工控机 及外围设备系统，关键在于，其中取样分析系统包括U型振荡管密度计和无电极 式电导率分析仪，其测量的铀和硝酸浓度的模拟信号由仪表系统读出并经数据采 集与控制系统转换后为数字信号后由数据传输线输送至工控机，经 UraniumAcid1.0软件计算直接得出溶液中铀和硝酸浓度。

所述的取样分析系统主要有蠕动泵、U型振荡管密度计、电导测量池、无电 极式电导率分析仪，阀门、不锈钢管组成，其中电导测量池采用了“下进上出” 的溶液流动方式，待测样品溶液经过阀门后由蠕动泵送至U型振荡管的一端进 入并从另一端流出后由进入无电极式电导率仪的电导测量池中进行电导率测量， U型振荡管测量的是铀的密度信号，无电极式电导率分析仪测量的是硝酸的浓度 信号。

所述的仪表系统，该系统的功能是得到密度和电导率的模拟信号。

所述的数据采集与控制系统主要由数据采集卡、继电器、电源、接线端子板、 信号调理模块组成，电源对信号调理模块供电，信号调理模块将从仪表系统传送 的电流模拟信号转换成电压模拟信号，数据采集卡采集不同通道的电压模拟信号 进行赋值转换后并将其转换成数字信号，数字信号通过数据线传输至工控机。

所述的软件系统主要是采用UraniumAcid1.0软件，该软件包括数据采集和 数据处理部分，该软件采用多线程数据采集方式，实现测量数据的自动获取，可 实时显示、保存数据并对数据变化趋势进行分析。

所述的数据采集与控制系统的电源为24V DC电源，数据采集卡为USB2801 型。

（三）有益效果

采用本发明提供的一种同时测量铀和硝酸浓度的系统，该系统采用U型振 荡管密度计测量铀的密度信号，相对比重法等传统方法更为简单、测量速度快； 同时采用无电极式电导仪测量硝酸密度，有效地避免了电极中毒。尤其是将U 型振荡管密度计和无电极式电导率分析仪进行有效结合，能够实现同时对铀和硝 酸浓度测量，并且还建立了数据采集与控制系统将测量仪表系统的模拟信号转换 为数字信号，数字信号输入计算机中后通过UraniumAcid1.0软件能够直接读出 铀和硝酸浓度，大大减少了操作人员的工作量，减少了所受剂量。

附图说明

图1是测量系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述。

一种同时测量铀和硝酸浓度的系统，该系统包括硬件系统和软件系统两部 分，其中硬件系统包括取样分析系统、仪表系统、数据采集与控制系统、工控机 及外围设备系统，关键在于，其中取样分析系统包括U型振荡管密度计和无电极 式电导率分析仪，其测量的铀和硝酸浓度的模拟信号由仪表系统读出并经数据采 集与控制系统转换后为数字信号后由数据传输线输送至工控机，经 UraniumAcid1.0软件计算直接得出溶液中铀和硝酸浓度。

所述的取样分析系统主要有蠕动泵、U型振荡管密度计、电导测量池、无电 极式电导率分析仪，阀门、不锈钢管组成，其中电导测量池采用了“下进上出” 的溶液流动方式，待测样品溶液经过阀门后由蠕动泵送至U型振荡管的一端进 入并从另一端流出后由进入无电极式电导率仪的电导测量池中进行电导率测量， U型振荡管测量的是铀的密度信号，无电极式电导率分析仪测量的是硝酸的浓度 信号。

所述的仪表系统，该系统的功能是得到密度和电导率的模拟信号。

所述的数据采集与控制系统主要由数据采集卡、继电器、电源、接线端子板、 信号调理模块组成，电源对信号调理模块供电，信号调理模块将从仪表系统传送 的电流模拟信号转换成电压模拟信号，数据采集卡采集不同通道的电压模拟信号 进行赋值转换后并将其转换成数字信号，数字信号通过数据线传输至工控机。

所述的软件系统主要是采用UraniumAcid1.0软件，该软件包括数据采集和 数据处理部分，该软件采用多线程数据采集方式，实现测量数据的自动获取，可 实时显示、保存数据并对数据变化趋势进行分析。

实施例

该系统的操作过程为：将待测样品经过阀门后由蠕动泵送至U型振荡管的 一端进入并从另一端流出后由进入无电极式电导率仪的电导测量池中进行电导 率测量，通过仪表系统得到溶液中铀和硝酸的电流模拟信号并输出至数据采集和 控制系统，经数据采集与控制系统将电流模拟信号转换为数字信号后传输给计算 机，由UraniumAcid1.0软件计算并保存或打印出铀浓度和硝酸浓度。

配制4个标准铀-硝酸样品，测量其密度、电导率和温度，根据所测得的密 度、电导率和温度，通过UraniumAcid1.0软件计算该样品溶液中的铀浓度和酸

度，并给出测量结果的相对误差，见表1。从表1可以看出，用此装置同时测定

铀和硝酸浓度，测量结果的相对误差均小于5%，其准确度能够满足分析要求。

表1 模拟铀-酸样品中铀和硝酸浓度的测量