一种放射性贮罐沉积物取样器的制作方法

本实用新型属于放射性场所取样作业技术领域，具体涉及一种放射性贮罐沉积物取样器。

背景技术：

在核设施贮罐退役过程中，由于放射性废液长期贮存于放射性废液贮罐中，在放射性废液贮罐底部沉积有不同厚度的沉积物，为获取沉积物所含核素种类、放射性水平等源项信息，则必须通过取样分析。由于设施建造时间早，没有设计放射性沉积物专用取样系统，贮罐内高、中、低放废液均设有专用的取样系统，但均未考虑贮罐内沉积物取样，而且废液取样系统无法应用于沉积物取样工作。由于低放废液贮罐放射性水平较低，对人员的损伤程度较小，罐内内沉积物取样是人员通过贮罐人孔，使用简易工具插入贮罐底部，携带底部沉积物并收集至取样瓶。此种方法开展贮罐沉积物取样难度大、人员接受剂量增加、收集的沉积物样品代表性不好，沉积物积存状态影响取样量、无法应用于中、高放废液贮罐内沉积物取样等问题。且在前期的工作中发现，进入罐内的仪表套管已因地震及漂罐事件的影响出现一定程度的弯曲，导致刚性直管类的取样器无法进入放射性废液贮罐内完成取样工作。经调研，未发现现有技术有可直接应用的通过弧形通道的取样装置。因此，需要一种放射性贮罐沉积物取样器，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术不足，提供了一种放射性贮罐沉积物取样器，能够远距离操作、可定量取出放射性废液贮罐内沉积物样品。

本实用新型的技术方案如下：

一种放射性贮罐沉积物取样器，包括取样碗、剪刀架、气缸和连接件；取样碗由两个半碗结构闭合形成，剪刀架前端与取样碗固定连接，后端通过连接件与气缸连接。

进一步地，所述取样碗采用斜口咬合。

进一步地，所述取样碗设置有溢流口，用于使废液流出。

进一步地，所述剪刀架的剪刀杆包含互相交叉的两臂，两臂前端分别与取样碗的两个半碗结构连接，两臂后端上加工有导向槽，用于与气缸传动杆的推头衔接。

进一步地，所述剪刀架的前端设置有复位弹簧。

进一步地，所述剪刀杆的两臂通过螺母和剪刀架销子固定成“X”型。

进一步地，所述剪刀架销子为锥形。

进一步地，所述连接件包括推头，推头前端插入剪刀架的导向槽中，后端与气缸连接，通过气缸伸缩依次带动推头、剪刀架和取样碗运动。

进一步地，所述连接件还包括连接杆、连接管、端盖和快速接头，连接杆前端连接剪刀架两臂交叉点，后端连接有筒状连接管，气缸位于连接管空腔内，连接管后端依次安装有端盖和快速接头。

本实用新型的有益效果在于：

本取样器采用远距离人工控制气缸，实现对放射性废液贮罐内沉积物的自动夹取，具有适用范围广、使用灵活轻便等优点，经过多次实验、改进与实际应用，成功解决了收集的沉积物样品代表性不好、沉积物积存状态影响取样量等问题。本装置通过连接刚性取样杆或柔性取样杆，可以穿过弧形通道或不规则通道，实现变形容器中的取样工作。本实施例的放射性废液贮罐沉积物取样器不仅可以用于低放废液贮罐内沉积物取样，同样可以适用于中、高放废液贮罐内沉积物取样以及化工领域或其他有毒有害行业的取样作业。

附图说明

图1为本实用新型放射性贮罐沉积物取样器的结构示意图；

图2为图1中的取样碗闭合状态的结构示意图；

图3为图1中放射性贮罐沉积物取样器的俯视图；

图4为图1中取样碗的形状示意图；

图5为图1中取样碗的剖面示意图；

图6为图1中取样碗的俯视图；

图7为图1中剪刀架的俯视图。

图中：1.取样碗、2.复位弹簧、3.螺母、4.剪刀架销子、5.剪刀架、5.1剪刀杆、5.2导向槽、6.连接杆、7.推头、8.前气管接头、9.后气管接头、10.前气管、11.后气管、12.气缸、13.半圆垫片、14.端盖、15.快速接头、16.孔式溢流口、17.长槽式溢流口、18.连接管。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实施例提供了一种放射性贮罐沉积物取样器，采用人工控制气缸，实现对样品的夹取，可以用于放射性场所取样作业，也可应用于化工或其他有毒有害行业的取样作业。其结构如图1、图2和图3所示，包括取样碗1、剪刀架5、气缸12、供气系统和连接件。

取样碗1位于本取样器的前端，由两个半碗结构闭合形成，其形状如图4、图5和图6所示，取样碗4的有效容积约10cm³；两个半碗结构边缘采用斜口咬合，斜口内切45°，咬合斜口的宽度不小于2mm，斜口咬合的闭合方式不仅能形成更好密闭效果，避免沉积物沿闭合处泄露，斜口结构形成的刃口也易于从罐体底部取出沉积物。为防止刃口钝化，刃口预留0.2mm厚度(是指哪部分厚度？)。为使得取样碗4中非取样对象的废液流出，取样碗4上设置开6个间隔60°的溢流口，包括4个孔式溢流口16和2个长槽式溢流口17；如图1所示，为保证边缘强度4个孔式溢流口16各由1个φ1.5mm的小孔组成，位于取样碗4的两个半碗结构的左右侧；如图3所示，长槽式溢流口17设置在取样碗4的半碗结构中部，位于两个孔式溢流口16之间，为(10×1.5)mm的长槽，便于废液顺利排出又防止沉积物的流失。在使用时，取样碗4通过供气系统对气缸推头、剪刀架5运动完成张开、闭合，张开夹角60°。

剪刀架5与取样碗1固定连接，其结构如图1、图2和图7所示，包括复位弹簧2、剪刀杆5.1、螺母3和剪刀架销子4；剪刀杆5.1包含互相交叉的两臂，通过螺母3和剪刀架销子4固定成“X”型，两臂前端分别与取样碗4的两个半碗结构连接，两臂后端设置有手柄，两臂后端和手柄上加工有导向槽5.2，用于与气缸传动杆的推头7衔接；前端设置有复位弹簧2，保证取样完成后取下取样碗1过程中失去压空动力情况下取样碗处于闭合状态，并保证剪刀杆5.1两臂通常张开夹角不大于60°。通过气缸12与剪刀杆5.1配合，完成取样碗1闭合、张开动作。剪刀架销子4采用锥形设计，方便取样后快速使剪刀架5与气缸12脱开。

连接件用于连接剪刀架5和气缸12，其结构如图1、图2和图3所示，包括连接杆6、推头7、连接管18、端盖14和快速接头15；连接杆6为金属支架，用于连接剪刀架5和连接管18，如图3所示，连接杆6通过剪刀架5的螺母和剪刀架销子连接在剪刀架5两臂的交叉点处；推头7顶端设置有两个插头，插入剪刀架5的导向槽5.2中，推头7与气缸12的活塞杆连接，通过活塞伸缩带动推头7的前后运动；连接管18为圆筒形状，顶端开有通孔，气缸12位于连接管18空腔内，气缸12的活塞穿过顶端通孔，连接管18前端与连接杆6连接，后端依次安装有端盖14和快速接头15；快速接头15能够连接不同长度的硬质金属管或有一定硬度的软管，在作业过程中快速接头与取样杆连接，取样杆由贮罐的仪表套管弯曲与否决定，分为刚性取样杆、柔性取样杆。

气缸12用于推动推头7前后运动，从而通过剪刀架5带动取样碗1张开和闭合。气缸12安装在连接管18内，气缸12与端盖14之间设置有半圆垫片13，从而将气缸12固定在连接管18内。本实施例的气缸12推力采用50N动力，在取样碗1刃口处产生的夹持力将达到350N，通过剪刀架5前后端力矩差完成，经实验验证，这个夹持力可以对干结较硬的沉积物结壳进行抓取。

供气系统与气缸12连接，包括前气管10、后气管11、前气管接头8和后气管接头9，前气管10通过前气管接头8连接在气缸12前端，后气管11通过后气管9连接在气缸12后端，前气管10和后气管11穿过端盖14和快速接头15，连接空气压缩机。

由于本实施例的贮罐中仪表套管是φ40mm的不锈钢管，就要求取样器的最大外径不能超过38mm，气缸12选型采用双行程不锈钢气缸，行程(10～50)mm，连接推头使剪刀架5张开、闭合。

上述放射性废液贮罐沉积物取样器的使用方法，依次包括如下步骤：

步骤1.根据贮罐罐体深度确定前气管10和后气管11的长度，通过快速接头15将其一端连接在气缸12上，另一端连接外部动力控制阀门及空气压缩机；

步骤2.确认取样碗1处于闭合状态，然后使放射性废液贮罐沉积物取样器通过屏蔽转移容器经仪表套管缓慢下降至贮罐内部；

步骤3.操作空气压缩机的动力控制装置，使取样头前端的取样碗张开；

步骤4.缓慢下降取样头，直至取样头前端的取样碗接触到罐底沉积物，通过前气管10和后气管11向下施加压力，通过贮罐内的视频系统观察取样碗1刃口进入沉积物；

步骤5.操作动力控制装置，使样品取样碗1闭合，如沉积物表面有废液通过取样碗1上的溢流口排出废液；

步骤6.现场操作人员缓慢提取放射性废液贮罐沉积物取样器，达到一定高度依次去掉上部套管，到达屏蔽转移容器，确保放射性废液贮罐沉积物取样器整体在屏蔽转移容器内；

步骤7.脱开套管与放射性废液贮罐沉积物取样器的快速接头15，使放射性废液贮罐沉积物取样器整体装入屏蔽转移容器内，快速转移至屏蔽手套箱内，在屏蔽手套箱内操作平台上，打开屏蔽转移，将放射性废液贮罐沉积物取样器取出，脱开取样碗1，将样品转移至样品瓶中，完成取样。如是干结沉积物可用气动装置张开取样碗倒出沉积物。此项可根据对罐内沉积物放射性剂量水平来进行措施选择。

放射性废液贮罐沉积物取样器在罐内升降可根据场所、取样支架设计可以手动或自动升降。

本取样头采用远距离人工控制气缸，实现对放射性废液贮罐内沉积物的自动夹取，经过多次实验、改进与实际应用，成功解决了人工取样存在的众多技术问题。本装置通过连接刚性取样杆或柔性取样杆，可以穿过弧形通道或不规则通道，实现变形容器中的取样工作。本实施例的放射性废液贮罐沉积物取样器不仅可以用于低放废液贮罐内沉积物取样，同样可以适用于中、高放废液贮罐内沉积物、废液取样以及化工领域或其他有毒有害行业的取样作业。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。