1.课题来源与背景：本项目为广东省环境辐射监测中心的自选科研项目。氚既是天然放射性核素，又是核电厂排放量最大且无法减量化处理的关键核素，目前大部分环境水中氚的活度浓度已远小于超低本底液体闪烁仪的探测限。2009年，中国广核集团工程公司委托广东省环境辐射监测中心开展阳江、台山核电辐射环境本底调查，并要求给出环境氚的准确测量结果。当时国内外已有的电解浓集仪在性能上或多或少存在一些明显缺陷，并不能满足工作的需要，为完成阳江、台山核电的本底调查任务，同时为将来低水平氚的分析测量寻找出路，广东省环境辐射监测中心决定研制一种新型的水中氚电解浓集仪，其目标是各项性能优于同类型的国内外产品，具有准确、精密、可靠、安全、易用、自动控制等特点。
2.技术原理及性能指标：
2.1技术原理： 氚为氢的同位素，利用HTO较H2O难电解的原理，可以通过电解的方法浓缩水中的氚。区别于传统的碱式电解法，研制的新型电解浓集仪采用固体聚合物（Solid Polymer Electrolyte ，SPE）膜电解浓集的方式。固体聚合物膜既为质子提供传输通道，同时隔绝产物气体（氢气和氧气）的渗透和混合，避免了爆鸣气体的产生，而且它的厚度非常薄，使得整个电解槽结构紧凑、体积小巧。SPE 电解槽由膜电极，双极板，密封圈，集流体以及端板等组成，H2O在膜电极上被分解生产氢气和氧气，因HTO较H2O难电解，所以随着H2O不断被分解成气体逸出，水中的氚得以被浓集。通过构建激光液面控制系统、SPE电解槽寿命控制系统、量值传递全过程质量控制系统等关键创新技术，以保证电解浓集仪的性能稳定、长寿命、高浓集倍数、高电解精度、合理的氚回收率以及足够的安全性。
2.2性能指标：浓集倍数：约100倍(5000ml样品) 、约10-14倍(700ml样品) ；氚回收率：约70%（700ml样品）； 电解时间：约50小时（700ml样品）； 电解剩余体积：约10-20mL； 稳定性：电解时间相对标准偏差<2%，电解剩余体积标准偏差<3%，氚回收率标准偏差<8%，浓集倍数标准偏差<3%（700ml样品）；重复性： 测量结果相对偏差<10%（偏差大小与样品水平有关，接近探测限的偏差变大的概率要高，700ml样品）； 电解槽使用寿命：＞6000h； 冷却温度：5-10摄氏度（以上数据为阳江、台山核电厂本底调查、广东省环境水中氚调查中测量结果的统计值）。
3.技术的创造性与先进性：
3.1 创造性： 本项目已取得一项发明专利授权以及一项实用新型专利授权。
（1）水中氚电解浓集装置（发明专利号：2011102477420，授权日：20120704）
通过激光液面控制系统、液面稳定与SPE电解槽寿命维持系统、量值传递全过程质量控制系统等关键技术，研发出高倍数、精密、稳定、可靠、长寿命的新型水中氚电解浓集装置，实现对超低水平氚的测量。
（2）激光液面控制器（实用新型专利号：2011203233679，授权日：20120328）
本实用新型属于液面控制技术领域，具体涉及一种利用光在不同透明介质有不同的折射角度的原理和激光的定向特性，发明了一种非接触式的激光液面控制器，是浓集仪的核心装置之一。可对电解剩余体积和浓集倍数的精确控制，其精度超过人工用容量瓶定容或人工移液的精度。
3.2 先进性：国内、外已有的电解浓集装置存在一种或多种性能缺陷，主要包括浓集能力一般、寿命短、安全性差、精度过低等。研制的电解浓集仪拥有激光液面控制系统、SPE电解槽寿命控制系统、量值传递全过程质量控制系统等关键创新技术，有效克服国内、外产品所存在的缺陷，具有精密、稳定、可靠、长寿命、高倍数、易操作、效率高的特点。
4.技术的成熟程度，适用范围和安全性：该新型水中氚电解浓集仪已商品化，使用该产品完成了广东省全省的氚水平调查，为国内首次省级行政区域环境水中氚详查，产品成熟，安全性能好，适用于超低水平氚样品的浓集，根据需求，浓集倍数可超过100倍，结合氚的涉及领域，本新型水中氚电解浓集仪在环保、海洋监测、卫生、地质、水文等领域广泛的应用前景。
5.应用情况及存在的问题：研制的新型水中氚电解浓集仪通过专利授权许可的方式，授权上海怡星机电设备公司生产和销售，目前共有25台浓集仪得到3个国家级机构（环境保护部核与辐射安全中心、国家海洋局第三海洋研究所、国家海洋局东海监测中心）、7个省级辐射环境监测机构、1个省级职业卫生防治机构和1家核电厂等单位的应用；其中国家海洋局第三海洋研究所分批追加购买了6台并已完成多个核电厂近岸海域海水中氚的调查，对浓集仪给予很高的评价。 虽然所研制的新型水中氚电解浓集仪各项主要性能指标已全面优于国内外同类产品，但作为第一代量产商用化的产品，还存在着装置体积过大、电解浓集速率以及氚回收率有待进一步挖潜的问题，未来在这一代产品基础上，主攻解决上述一系列问题，使产品不断优化、性能更加出众。
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