一种用于溶剂辐解稳定性动态研究的α辐照实验装置

摘要

本发明涉及一种用于溶剂辐解稳定性动态研究的α辐照实验装置。现有技术中，还没见有用于溶剂辐解稳定性动态研究的α辐照实验装置。本发明所述的用于溶剂辐解稳定性动态研究的α辐照实验装置包括一容器，该容器中设置有一搅拌机，所述搅拌机和容器通过密封盖密闭固定,密封盖上设有孔道，孔道上安装有电导率和温度计探头。采用本发明所述的的装置，可用于溶剂辐解动态实验的稳定性研究，实现了溶剂辐解过程温度和电导率的直接测定，并可有效屏蔽辐射，限制

说明书

技术领域

 本发明属于后处理工艺过程动态的溶剂辐解稳定性研究领域，具体涉及一种用于溶剂辐解稳定性动态研究的α辐照实验装置。

背景技术

乏燃料后处理过程的最大特征是处理的燃料具有很强的α、β、γ放射性，以磷酸三丁酯（TBP）为萃取剂的PUREX流程是目前世界上唯一应用的乏燃料后处理水法流程。PUREX流程的溶剂主要是30%TBP-煤油溶液。在萃取工艺流程中溶剂会受到较强辐射作用，同时在萃取及反萃过程，又受到不同的化学作用，在这些作用下，溶剂会发生辐解、聚合及其它反应，引起溶剂物性变化。考虑到经济因素和废物最小化，通常将使用过的溶剂经过酸碱洗涤，将部分有害辐解产物除掉后再循环使用。通常溶剂萃取体系中的有害辐解产物磷酸二丁酯(DBP)和磷酸一丁酯(MBP)能用传统的酸碱洗涤除去，而另一部分辐解产物不能用酸碱洗涤去除，这些辐解产物一方面可能会导致溶剂萃取性能发生变化，另一方面络合能力较强的辐解产物将会造成重金属保留的积累（如钌、钚、铀等），甚至可能与料液作用产生界面污物或引起乳化，造成萃取分相困难，操作条件恶化，影响了萃取工艺的正常进行。以上效应导致的综合效果可能影响到萃取剂复用，因此辐照稳定性是溶剂用于核燃料后处理时必须考虑的问题。

目前，国内外对溶剂的辐解稳定性研究绝大多数采用静态辐解实验，而乏燃料后处理溶剂萃取过程是在连续搅拌下，实现溶剂与水相充分混合，达到萃取分离目的，故静态辐解实验与后处理真实过程存在一定的差距，导致无法模拟溶剂的真实辐解行为。

目前溶剂辐解稳定性研究主要针对的是γ辐照，对α辐照的研究较少。目前主要关注的是辐解产物和金属保留的研究，缺乏辐解过程中电导率和温度的数据。

α辐照溶剂辐解稳定性研究是以萃入溶剂的²³⁸Pu作为α辐照源。²³⁸Pu是一种高活度，高毒核素，因此在实验中，为了保护工作人员的安全及防止²³⁸Pu核素的泄露，采取正确的辐射防护措施是非常必要的。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种用于溶剂辐解稳定性动态研究的α辐照实验装置。该装置能够用于溶剂辐解动态实验的稳定性研究，能实现溶剂辐解过程温度和电导率的直接测定，并能有效屏蔽辐射，限制²³⁸Pu核素的泄露，有效保护工作人员的生命安全。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于溶剂辐解稳定性动态研究的α辐照实验装置，包括一容器，该容器中设置有一搅拌机，所述搅拌机和容器通过密封盖密闭固定，密封盖上设有孔道，孔道上安装有电导率和温度计探头。

进一步，所述的密封盖为上下两个密封盖。

更进一步，所述的搅拌机和容器通过上下两个密封盖用密封螺栓密闭固定。

进一步，所述的密封盖上设有两个圆形的孔道,其中一孔道一方面实现样品的进出，另一方面实现辐解过程中辐解气体的排出,另一孔道上安装有电导率和温度计探头。

更进一步，其中一个孔道的大小适于安装电导率和温度计探头，另一个孔道的大小适于样品的进出。

进一步，通过电源控制搅拌机的搅拌桨搅动容器中的溶液。

进一步，所述的密封盖及容器均是由防辐射、耐酸碱腐蚀的有机玻璃制成。

进一步，搅拌机2与上密封盖4通过螺纹方式进行密封固定。容器6上表面与上下密封盖界面齐平，通过上下两个密封盖的拧紧进行密封固定。

进一步，该装置还设置有一不锈钢底座，不锈钢底座上固定有一立柱，下密封盖5通过一个螺钉11固定在立柱上，并支撑上密封盖4。

本发明的效果在于， 采用本发明所述的装置，具有以下显著的技术效果：

1、可用于溶剂辐解动态实验的稳定性研究。

2、该实验装置可实现溶剂辐解过程温度和电导率的直接测定。

3、该实验装置可有效屏蔽辐射，限制²³⁸Pu核素的泄露，有效保护工作人员的生命安全。

本发明中，为了模拟真实的后处理工艺过程，开展以萃入溶剂的²³⁸Pu为放射源的溶剂辐照稳定性研究，本发明根据实验需要设计了专门用于溶剂辐解稳定性动态研究的α辐照实验装置。该装置使溶剂萃取体系在充分混合下，更真实的模拟后处理工艺过程；可直接测定溶剂辐解过程温度和电导率等参数变化；可有效屏蔽α辐射，限制²³⁸Pu核素的泄露，有效保护工作人员的生命安全。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中所述装置的结构图；

  图2是采用图1所示装置得到的累积吸收剂量对溶剂体系辐解产物DBP和MBP生成量的影响示意图；

其中：1 电源 2 搅拌机3 电导率和温度测量仪安装通道 4 上密封盖 5 下密封盖  6 容器  7 搅拌桨 8 取样通道 9 密封螺栓 10不锈钢底座11螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。 

一种用于溶剂辐解稳定性动态研究的α辐照实验装置，包括一容器，该容器中设置有一搅拌机，所述搅拌机和容器通过密封盖密闭固定，密封盖上设有孔道，孔道上安装有电导率和温度计探头。

如图1所示，本实施例中，所述的密封盖为上下两个密封盖4和5，密封盖4和5上设有两个圆形的孔道3和8，通过电源1控制搅拌机2的搅拌桨7搅动容器6的溶液，搅拌机2和容器6通过上下两个密封盖4和5用密封螺栓9密闭固定, 搅拌机2与上密封盖4通过螺纹方式进行密闭固定，搅拌机2与上密封盖4通过螺纹方式进行密封固定。容器6上表面与上下密封盖界面齐平，通过上下两个密封盖的拧紧进行密封固定。

孔道3一方面实现样品的进出，另一方面实现辐解过程中辐解气体的排出,孔道8可安装电导率和温度计探头测量溶剂辐解过程电导率和温度的变化。

其中，所述的上密封盖4、下密封盖5及容器6均是由防辐射、耐酸碱腐蚀的有机玻璃制成。圆形的孔道8的大小适于安装电导率和温度计探头(图中未示出)，圆形的孔道3的大小适于样品的进出即可。

另外，为了便于移动，可以设置有一不锈钢底座10，不锈钢底座10上固定有一立柱，下密封盖5通过一个螺钉11固定在立柱上，并支撑密上封盖4。

本实施例中，将20ml的含1.5g/L²³⁸Pu的硝酸溶液通过密封盖孔道3 加到容器6中，随后通过密封盖孔道3加入等体积的30%TBP-煤油。电导率和温度仪探头通过密封盖孔道8进入容器6中，将探头调节到合适位置。开启电源1，通过调节电源的输出功率改变搅拌机2的搅拌桨7的转速，搅拌容器6中的溶液，使其充分混合，记录搅拌开始时间。在机械搅拌一定时间通过孔道3分别取样，测定辐解产物和钚保留，并记录与电导率和温度计仪相连的显示器上显示的电导率值和温度值，示例辐解产物DBP和MBP分析结果如图2所示。

通过上述实施例可以看出，本发明中，以电源输出功率控制搅拌机转速,通过搅拌桨的转动，实现容器内溶剂与含放射性元素的硝酸水溶液体系充分混合，达到溶剂在动态下受照射的效果。通过密封盖的两个圆形孔道实现辐解过程中电导率和温度的测定以及气体的排出。通过密封螺栓将上下两个密封盖密闭固定实验装置，可有效屏蔽²³⁸Pu的α射线，限制²³⁸Pu的泄露。

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。