модуль для измерения активности жидкости, имеющий средство промывки датчика

Формула изобретения

1. Модуль для измерения активности жидкости, содержащий зонд (2), имеющий один цилиндрический измерительный конец, отличающийся тем, что содержит проточную трубу для жидкости, имеющую цилиндрическую ячейку (21), в которую вставлен цилиндрический конец и которая с одной стороны открыта в трубу и ограничена с другой стороны стенкой, при этом между поверхностью конца зонда (2) и стенкой ячейки (21) имеется зазор (22) и через отверстие в стенке ячейка (21) сообщена с каналом (23) промывочной жидкости, а зонд (2) установлен с возможностью его свободного поворота в модуле.

2. Измерительный модуль по п.1, отличающийся тем, что канал (23) промывочной жидкости направлен вниз от средства (24) подачи промывочной жидкости в сторону ячейки (21).

3. Измерительный модуль по п.2, отличающийся тем, что канал (23) промывочной жидкости наклонен вниз под углом большим, чем угол наклона проточной трубы.

4. Измерительный модуль по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что проточная труба содержит ограниченное перегородкой (19) с барьером перелива отверстие за ячейкой по течению.

5. Измерительный модуль по п.4, отличающийся тем, что перегородка содержит расположенный в ее нижней части зазор (20).

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к модулю для измерения активности жидкости.

Спектрофотометрические модули обычно применяют для измерения концентраций урана и плутония, например, в радиоактивных жидкостях. Они содержат один конец, называемый “оптодом”, который погружают в содержащую радиоактивные элементы жидкость; спектрофотометр, который помещают в доступную операторам зону и который измеряет концентрации элементов и отображает результаты; и световод, соединяющий спектрофотометр с оптодом.

Оптод обычно выполняют в виде кварцевого цилиндра, через который проходят два параллельных ответвления световода, предназначенные для перемещения света в прямом и обратном направлении за счет отражения, происходящего в нижней части оптода. В кварцевом цилиндре выполняют прорезь, чтобы прервать световод на некоторой части его длины, относящейся к обратному ответвлению или к обоим ответвлениям; эту длину называют “оптической дистанцией”, и она служит для сбора фотонов, испускаемых активными частицами в жидкости, в целях измерения. Поэтому существенно важно, чтобы "оптическая дистанция" была полностью погружена в измеряемую жидкость.

В настоящее время измерение заключается в том, что оптод погружают в химический стакан с образцом исследуемой жидкости, причем для этого требуется провести определенные манипуляции. Перед каждым новым использованием требуется проведение ряда манипуляций, так как оптод необходимо промывать и затем откалибровать. Поэтому пользование этими спектрофотометрическими устройствами происходит медленно и утомительно и требует соблюдения мер предосторожности во избежание заражения.

Предлагаемый измерительный модуль, более подробно описываемый ниже, обеспечивает такие существенные преимущества, как непосредственное, быстрое и надежное измерение жидкости без необходимости изъятия образца жидкости из контура, в котором она находится, чтобы вылить ее в емкость, также для этого модуля не требуются сложные манипуляции. Помимо этого данный модуль обеспечивает удобную промывку и калибровку даже в тех случаях, когда он труднодоступен.

Эти преимущества обеспечены благодаря тому, что оптод встроен в конец зонда, а также тому, что данная конструкция обеспечивает прохождение части циркуляционного контура измеряемой жидкости через модуль таким образом, что оптод постоянно погружен в жидкость. Имеется также промывочный контур, который подведен к оптоду, и поэтому его можно в любое время промыть. Оптод остается вмонтированным в модуль, но его можно ориентировать либо в сторону измеряемой жидкости, либо в сторону промывочной жидкости.

Данное изобретение в его более общем виде относится к модулю для измерения активности жидкости, содержащему зонд, при этом зонд оснащен цилиндрическим измерительным концом, и отличающемуся тем, что содержит проточную трубу, имеющую цилиндрическую ячейку, в которую вставлен цилиндрический конец зонда, при этом указанная ячейка с одной стороны открыта в проточную трубу, а на другой стороне ограничена стенкой, причем между концом зонда и стенкой имеется зазор; также канал промывочной жидкости ведет в ячейку через отверстие в стенке, и зонд установлен с возможностью свободного поворота внутри модуля.

Погружение оптода гарантируется, если барьер перелива установлен по течению за ячейкой и каналом промывочной жидкости.

Для лучшего понимания существа настоящего изобретения, его целей и преимуществ далее следует описание предпочтительного варианта его осуществления со ссылками на чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает в общем виде измерительный модуль согласно данному изобретению;

Фиг.2 - зонд в разрезе;

Фиг.3 - общий вид оптода и прилегающей части циркуляционного контура жидкости в продольном вертикальном разрезе;

Фиг.4 - то же, что и на фиг.3, разрез по горизонтальной плоскости;

Фиг.5 - идентична Фиг.4, за исключением того, что датчик находится в положении промывки, а не в положении измерения;

Фиг.6 - те же части в поперечном сечении;

Фиг.7 и 8 иллюстрируют два варианта зонда.

Измерительный модуль, показанный на Фиг.1, содержит оптод 1, являющийся активной частью, расположенной на конце зонда 2, полностью изображенного на Фиг.2. Зонд 2 проходит через защитную пластину 3, и его конец, противоположный оптоду 1, находящийся за пределами ограниченной зоны 4, имеет рукоятку 5 управления поворотом зонда 2 относительно защитного кожуха 7, который также проходит через защитную пластину 3 и вмещает в себя зонд 2. Стопорный штырь 6 с возможностью скольжения проходит сквозь кожух 7 перпендикулярно зонду 2 и может входить в выполненные в нем отверстия 8 и блокировать его вращение. Таких отверстий 8 два, и они расположены диаметрально противоположно друг другу. Тороидальные уплотнения, не указанные ссылочными номерами, запрессованы между зондом 2 и кожухом 7 и исключают попадание какого-либо загрязнения под защитную пластину 3 в ограниченную зону 4.

Оптод 1 введен в проточную трубу - контур 9 циркуляции жидкости, активность которой подлежит измерению. Это может быть отвод основного контура, в который поступает определенный требуемый поток жидкости. Циркуляционный контур 9 соединен с емкостью 10, в которую поступает измеряемая жидкость, но он также может продолжаться далее и соединяться с другими ответвлениями контура.

Возможная конструкция оптода 1 более наглядно представлена на Фиг.7. Два ответвления 11 и 12 оптического канала проходят через черный кварцевый блок 13 (который полностью непрозрачен). Оболочка из нержавеющей стали (не изображена) охватывает защищаемый ею оптод 1 - кроме части, находящейся напротив прорези 15, описываемой ниже. Ответвления 11 и 12 представляют собой световоды 25 и 26 и направлены к призме 14, вырезанной в нижней части блока 13, причем грани призмы возвращают свет, поступающий из одного ответвления 11 в другое ответвление 12. Однако ответвление 11 доходит до передней части призмы 14, в то время как ответвление 12 отделено от призмы 14 прорезью 15, вырезанной в блоке 13. Измеряемая жидкость заполняет эту прорезь 15, и свет, испускаемый ею, собирается ответвлением 12 и измеряется спектрометром 16, изображенным на Фиг.1. Затем результат измерения обрабатывают с помощью электронной системы 17, подробно не показанной. Ответвление 11 является входным ответвлением, используемым для калибровки оптода 1, и соединяется с источником 18 света, который посылает световой сигнал точно определенной интенсивности между измерениями в активную жидкость. Этот световой сигнал поступает затем в спектрометр 16 после прохождения через призму 14, прорезь 15 и обратное ответвление 12. Спектрометр 16 и источник 18 могут быть соединены, для проведения разных измерений, с разными оптодами одновременно через соответствующие переключатели. Один из таких оптодов обозначен позицией 101, другой оптод 201, соединенный таким же образом, не является рабочим и используется только для калибровки.

Другой вариант выполнения оптода 1’, фактически мало отличающийся от предыдущего и предназначенный для использования при тех же условиях, изображен на Фиг.8. Его прорезь 15’ длиннее, чем у оптода 1 и проходит также под входным ответвлением 11’. Призма в этом случае заменена вогнутым зеркалом 14’, имеющим те же отражательные свойства.

Ниже устройство описывается со ссылкой на Фиг.3. Циркуляционный контур 9 наклонен, чтобы обеспечивать постоянный поток жидкости, и его находящееся ниже по течению отверстие частично перекрыто перегородкой 19, которая оставляет верх отверстия открытым и благодаря этому образует барьер перелива. Жидкость наполняет циркуляционный контур 9 до тех пор, пока не достигнет верха перегородки 19 и не начнет переливаться через барьер в емкость 10. Зазор 20, выполненный в нижней части перегородки 19, предназначен для обеспечения обмена жидкости и предотвращения ее застоя перед перегородкой 19, что может отрицательно сказаться на точности измерения.

Оптод 1 погружен в циркуляционный контур 9, его прорезь 15 находится на высоте перегородки 19 перелива, и поэтому он полностью погружен в измеряемую жидкость.

На Фиг.4 показано, что оптод 1 практически наполовину помещен в полуцилиндрическую ячейку 21, выполненную в стенке трубы циркуляционного контура 9, в результате чего одна его поверхность всегда открыта потоку жидкости, а другая, противоположная поверхность, обращена в сторону поверхности ячейки 21, от которой она отделена зазором 22. Промывочный канал 23 сообщен с ячейкой 21. Этот промывочный канал направлен вверх от ячейки 21 и соединен со средством 24 подачи промывочной жидкости (подробно не показанном), которое может содержать емкость указанной жидкости. Средство 24 закрыто затвором и установлено на защитной пластине 3 в зоне, доступной операторам.

Измерительный модуль попеременно может быть в состоянии измерения или в состоянии промывки и калибрования. В первом случае оптод 1 устанавливают согласно Фиг.3 и 4, при этом прорезь 15 направлена (открыта) в сторону циркуляционного контура 9 и измеряемая жидкость, в которую погружен оптод 1, доходит до уровня верхнего края перегородки 19 перелива в области зазора 22 и в соответствующей промывочному каналу 23 части включительно. Поэтому жидкость заполняет прорезь 15, и измерения выполняют обычным образом. В состоянии промывки оптод 1 поворачивают таким образом, чтобы обратить прорезь 15 к стенке ячейки 21 согласно Фиг.5 и 6. Промывочную жидкость пропускают в промывочный канал 23, по которому она идет самотеком благодаря наклону канала, обтекает оптод 1 и поступает в циркуляционный контур 9 через зазор 22. Измеряемая жидкость при этом вытесняется из области вблизи оптода 1 за счет того, что наклон промывочного канала 23 превышает величину угла наклона циркуляционного контура 9. Поэтому промывочная жидкость имеет повышенный гидравлический напор и проходит через прорезь 15 во время этого протекания, удаляя какие бы то ни было примеси, которые могут там находиться. Очевидно, что операция промывки выполняется легко, так как для нее необходимо только повернуть оптод 1 и подать достаточный поток промывочной жидкости, чтобы вытолкнуть измеряемую жидкость, которая могла проникнуть в промывочный канал 23 до промывки. Для этого требуется только кратковременное прерывание измерения, которое затем можно возобновить, вновь повернув оптод 1 прорезью 15 в сторону циркуляционного контура 9. Необходимо только дождаться, чтобы новое количество измеряемой жидкости заменило промывочную жидкость. Поскольку промывку выполняют на месте, она не затрудняет работу модуля, и промывку можно повторять всякий раз, когда возникает сомнение в качестве измерения. Зонд 2 извлекают только в исключительных случаях, в частности - для замены.

Калибровку зонда 2 целесообразно осуществлять в конце промывки, до того, как его возвращают в состояние измерения. Для этих целей источник 18 света используют описываемым выше способом.