PMS-800大流量大气颗粒物采样器的研制

大气颗粒物采样器是《全面禁止核试验条约》(CTBT)中放射性核素监测的关键设备之一。结合实验室实际情况,成功研制了PMS-800大流量大气颗粒物采样器。PMS-800采用变频技术保持流量稳定,自动控制软件可实现采样过程的控制、数据采集和数据处理功能;用聚丙烯纤维滤材作为颗粒物的收集介质。对采样器的性能测试结果为:最大采样流量可达800 m3.h-1以上,流量不确定度小于5%;采样期间流量波动在±5%之内;当负载达到20 kPa时,实现停机保护;采样滤材对0.2μm气溶胶的收集效率为82.5%;自采样开始每10 min存储一次系统参数。该采样器满足CTBT相关技术文件的要求。     

高流速下气溶胶取样滤材的性能测试

根据大流量(≥500 m3/h)气溶胶采样器的需求,建立了滤材的收集效率和压力降的测量装置,确定了实验条件,对0.5~1.4 m/s高流速下取样滤材的性能进行了测试。选用两种聚丙烯(NF、HB1)和两种玻璃纤维滤材(SW 39、GF/A),对其理化性质进行了表征,测量了不同流速下空白滤材的收集效率和压力降,并计算了滤材的品质因子,对空白滤材的性能进行了初步评价。结果显示,在测定的4种滤材中,0.5 m/s和1.0 m/s流速下NF滤材的品质因子最高,1.4 m/s流速下SW 39滤材具有较高的品质因子。此结果对于取样滤材的选择具有指导意义。     

用中子活化法分析北京地区三个采样点的大气颗粒物

在北京市区(车公庄)、远郊(良乡1、良乡2)设立了3个采样点,使用相同的Gent采样器同时收集PM2.5(直径小于2.5 μm)、PM10(直径小于10 μm)的大气颗粒物(APM).用中子活化分析(INAA)法分别测定了40种(PM2.5)和43种(PM10)元素;3个采样点的PM2.5与PM10平均浓度比分别是0.39、0.32和0.30,反映出一定的地域差别.通过分析良乡的两个季节的样品(2004-03～2004-08)可以看出明显的季节变化和污染元素随气象条件变化.使用EF分析初步给出了三地的主要污染元素.     

DQ-2型气载放射性碘采样器的研制

本文主要介绍了DQ 2型气载放射性碘采样器的结构特点和技术性能的测试结果。粒子碘单元采用直径 60mm的高效过滤膜 ,气态碘单元采用 2级以粒径 60～ 80目、厚度为 2cm的浸渍椰壳活性炭为吸附剂的活性炭盒采样。测试结果表明 :1 )气密性好 ,气态碘单元未见可检出的泄漏 ,粒子碘单元的泄漏率小于 0 .1 % ;2 )阻力较小 ,在 8.0m3/h的流量下 ,采样器的总阻力为 3 0kPa;3 )效率高 ,对粒子碘的采样效率可达 99.9% ,甲基碘的吸附效率随采样流量和相对湿度的增加而下降 ,当流量为 3 .0m3/h,相对湿度低于 40 % ,炭层厚度为 2cm时 ,对甲基碘的吸附效率达到 99.997% ,可用于碘吸附器的除碘效率试验 ;4)采样器在 80℃下仍可使用 ;在高相对湿度 (95 % )时 ,推荐的采样流量为不超过 3m3/h。     

大流量大气颗粒物采样器质量控制技术

利用ISA1932喷嘴流量计和2031型采样器，测试了PMS-800大流量大气颗粒物采样器的流量和总采样效率，研究建立了大流量大气颗粒物采样器质量控制方法。结果表明，PMS-800采样器流量计与ISA1932喷嘴流量计的相对偏差小于5%，总采样效率与2031型采样器的相对偏差小于10%，满足全面禁止核试验条约（CTBT）相关技术文件要求。该方法可用于大流量大气颗粒物采样器的质量控制。     

用于放射性气溶胶在线富集进样的狭缝虚拟撞击器的研制

为满足环境气溶胶在线进样的要求,改善电感耦合等离子体质谱计(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry,ICP蛳MS)对粒子中待测核素的探测限,研制出一套具有低流量、低压降特点的狭缝虚拟撞击器,可作为气溶胶在线富集进样系统的关键部件与ICPˉMS联用。本文介绍了该狭缝虚拟撞击器的研制情况:首先由ICP蛳MS的进样条件,根据经验公式完成了理论设计,确定进样流量为11L/min,强流与弱流的流量比为10,喷射狭缝宽度为1mm,长宽比为10;然后用计算流体动力学软件Fluent R对上述结构内部的流场和粒子运动径迹进行了数值模拟,考察了喷射狭缝与收集狭缝的间距G、收集狭缝的宽度Wc及其进口曲率半径的加工偏差对收集效率的影响,得到了较优化的取值范围:G取1.0～1.2mm,Wc取1.4～1.6mm,此时的切割粒径D50约2.5μm;加工出狭缝虚拟撞击器的原型装置,对其分别用室内空气气溶胶和荧光素钠标记的单分散油酸粒子进行富集性能测量。实测结果表明:空气动力学等效直径在2.5～5μm范围内的粒子浓度得到了明显富集,5μm的粒子的富集因子达到极大值7。     

恒流控制放射性气溶胶采样器设计

针对传统开环控制的放射性气溶胶采样器存在采样误差较大、采样流量控制精度低、采样流量不可控等问题,设计了可恒流采样的放射性气溶胶采样器。该采样器在ARM嵌入式系统的硬件环境下,将模糊控制和PID控制结合起来构成模糊自整定PID控制器,动态优化PID参数,从而对风机的输出功率进行及时、准确调整,达到使采样器采样流量恒定的目的。测试结果表明:该采样器瞬时流量响应时间小于7 s;瞬时流量测量误差小于±1%;累积采样体积误差小于±3%。     

直流电晕氡子体气溶胶采样法的采样效率研究

研究了直流电晕法采集氡子体气溶胶的采样效率,推导出基于多针对板结构的采样器的采样效率计算公式。以蚊香燃烧产生的固体颗粒作为氡子体的气溶胶载体,在此基础上分别研究了注入功率、温度以及相对湿度三个主要因素对采样效率的影响。结果表明,在电晕放电条件下随着注入功率的增加,采样效率随之增加并达到一个稳定最大值。其次,温度和相对湿度对采样效率的影响均符合线性增加的规律,并且相对湿度的影响比温度的影响要大。最后,在采样器设定结构参数条件下,最佳外施电压为11 k V,此时采样效率为0.453,并且采样器的测量值与Alpha PM测量值一致性非常高,能够满足空气环境中氡子体气溶胶浓度测量要求。     

用中子活化法分析北京地区三个采样点的大气颗粒物

在北京市区(车公庄)、远郊(良乡1、良乡2)设立了3个采样点，使用相同的Gent采样器同时收集PM2．5(直径小于2．5μm)、PM10(直径小于10μm)的大气颗粒物(APM)。用中子活化分析(INAA)法分别测定了40种(PM2．5)和43种(PM10)元素；3个采样点的PM2．5与PM10平均浓度比分别是0．39、0．32和0．30，反映出一定的地域差别。通过分析良乡的两个季节的样品(2004-03～2004-08)可以看出明显的季节变化和污染元素随气象条件变化。使用EF分析初步给出了三地的主要污染元素。     

DQ—2型气载放射性碘采样的研制

本文主要介绍了DQ－2型气载放射性碘采样器的结构特点和技术性能的测试结果。粒子碘单元采用直径60mm的高效过滤膜，气态碘单元采用2级以粒径60－80目，厚度为2cm的浸渍椰 壳活性炭为吸附剂的活性炭盒采样。结果表明：1）气密性好，气态碘单元未见可检出的泄漏，粒子碘单元的泄漏率小于0．1％；2）阻力较小，在8.0m^3/h的流量下，采样器的总阻力为30kPa;3）效率高，对粒子碘的采样效率可达99．9％，甲基碘的吸附效率随采样流量和相对湿度的增加而下降，当流量为3.0m^3/h，相对湿度低于40％，炭层厚度为2cm时，对甲基碘的吸附效率达到99．997％，可用于碘吸附器的除碘效率试验；4）采样器在80℃下仍可使用；在高相对湿度（95％）时，推荐的采样流量为不超过3m^3/h。