一种海洋环境中多核素富集装置

技术领域

本发明涉及核能安全和环境保护领域，尤其涉及一种海洋环境中多核素富集装置。

背景技术

随着我国核事业的不断发展，我国沿海地区建设有多组运核电机组。

海洋面具广阔，具有独特的波浪、潮汐和洋流运动，因此，放射性核素一旦进入海洋，其污染面积会随着海洋的运动而大范围的扩散和转移。目前公开的海洋放射性核素收集装置，无法实现自动更换收集装置中的过滤装置，例如申请号为2017211788722的授权发明专利，公开了一种海洋环境中多核素富集装置，提到可在海域多点投放实现海域放射性素的收集，但是在长期使用下会使放射性核素收集装置对放射性核素的收集效率逐渐降低，在此就需要通过人工更换放射性核素收集装置，如此大大降低了放射性核素的收集效率。

发明内容

本发明提供了一种海洋环境中多核素富集装置，实现放射性素收集装置的自动换料，从而避免了人工进行换料导致的放射性核素收集效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种海洋环境中多核素富集装置，包括箱体以及设置在箱体上用于存放电源以及控制模块的控制箱，箱体靠近海平面的一端且位于箱体内设置有用于存放轻质材料的存放箱，箱体远离海平面的一端安装有能够带动用于吸附核素的核素收集桶做基于海平面竖直向上或竖直向下运动的升降机构，对应的在箱体靠近海平面的箱体壁上设置有供核素收集桶通过的开口；在所述箱体垂直于海平面的任意一个内壁上安装有用于存放备用核素收集桶的送料直线模组，与安装有送料直线模组相平行的箱体内壁上安装有接料直线模组；其送料直线模组在做直线运动时，其上安装的备用核素收集桶能够与升降机构上的核素收集桶刚性接触，从而使得升降机构上的核素收集桶能够随备用核素收集桶的移动而移动，实现核素收集桶与升降机构脱离，且脱离后能够与接料直线模组相配合，随接料直线模组的驱动而移动。

优选的，所述升降机构采用电机驱动卷筒，卷筒通过轴承安装在两个安装板之间，卷筒上缠绕绳索，绳索一端固定在卷筒上，另一端穿过箱体壁固定在漂浮板的吊耳上，漂浮板靠近海平面的一端固定安装有滑台，对应的在核素收集桶远离海平面的一端安装有滑槽，其核素收集桶上的滑槽与漂浮板上的滑台相配合安装，使得核素收集桶能够沿滑台的长度方向上运动；所述核素收集桶的侧壁上安装有两个滑台，两个滑台之间在核素收集桶的圆周上间隔180度，对应的在所述送料直线模组和接料直线模组的滑台上均分别安装有一个滑槽，使得送料直线模组和接料直线模组上的滑槽在做直线运动时能够分别与核素收集桶侧壁的两个滑台配合。

进一步的，在所述漂浮板设置有用于限制核素收集桶沿漂浮板滑台长度方向上做直线运动的限位装置，所述送料直线模组和接料直线模组滑台上安装的滑槽上也安装有限位装置，用于防止核素收集桶在随接料直线模组或送料直线模组运动时从滑槽上脱落。

再进一步的，在所述箱体两端设置有配重箱，能够通过配重箱调节箱体两侧重量，使其达到一致。

又进一步的，在所述核素收集桶、接料直线模组和送料直线模组上所安装的滑槽底部均安装有滚珠或滚柱，减小滑槽与滑台之间的摩擦。

与现有技术相比本发明的有益效果是：本发明通过在送料直线模组和接料直线模组之间通过滚筒上的绳索吊装核素收集桶，在通过送料直线模组和接料直线模组的运行，实现了自动换料，从而有效的避免了人工换料，造成的核素收集效率低的问题。

附图说明

图1位本发明的内部结构示意图；

图2为本发明的核素收集桶下放至海内的示意图；

图3为本发明的送料/接料直线模组与核素收集桶之间的位置关系示意图；

图4为本发明的升降机构示意图；

图5为本发明的滑槽与滑台被限位后的示意图；

图6为本发明的核素收集桶示意图；

图7为本发明的限位装置在漂浮板上的安装位置示意图；

图8为本发明的限位装置在滑槽上的安装位置示意

图9为本发明的准备换料时的示意图；

图10为本发明的正在进行换料时的示意图；

图11为本发明的即将完成换料时的示意图；

附图标记说明：1.箱体；2.升降机构；3.接料直线模组；4.送料直线模组；5.核素收集桶；6.开口；7.控制箱；8.漂浮板；9.存放箱；10.配重箱；11.滑槽；12.滑台；13.吊耳；14.绳索；15.电机；16.安装板；17.卷筒；18.滚柱；19.限位杆；20.推板；21.电动推杆；。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1到图6所示，一种海洋环境中多核素富集装置，包括箱体1以及设置在箱体1上用于存放电源以及控制模块的控制箱7，箱体1靠近海平面的一端且位于箱体1内设置有用于存放轻质材料的存放箱9，箱体1远离海平面的一端安装有能够带动用于吸附核素的核素收集桶5做基于海平面竖直向上或竖直向下运动的升降机构2，对应的在箱体1靠近海平面的箱体1壁上设置有供核素收集桶5通过的开口6；在所述箱体1垂直于海平面的任意一个内壁上安装有用于存放备用核素收集桶5的送料直线模组4，与安装有送料直线模组4相平行的箱体1内壁上安装有接料直线模组3；其送料直线模组4在做直线运动时，其上安装的备用核素收集桶5能够与升降机构2上的核素收集桶5刚性接触，从而使得升降机构2上的核素收集桶5能够随备用核素收集桶5的移动而移动，实现核素收集桶5与升降机构2脱离，且脱离后能够与接料直线模组3相配合，随接料直线模组3的驱动而移动。

优选的，所述升降机构2采用电机15驱动卷筒17，卷筒17通过轴承安装在两个安装板16之间，卷筒17上缠绕绳索14，绳索14一端固定在卷筒17上，另一端穿过箱体1壁固定在漂浮板8的吊耳13上，漂浮板8靠近海平面的一端固定安装有滑台12，对应的在核素收集桶5远离海平面的一端安装有滑槽11，其核素收集桶5上的滑槽11与漂浮板8上的滑台12相配合安装，使得核素收集桶5能够沿滑台12的长度方向上运动；所述核素收集桶5的侧壁上安装有两个滑台12，两个滑台12之间在核素收集桶5的圆周上间隔180度，对应的在所述送料直线模组4和接料直线模组3的滑台上均分别安装有一个滑槽11，使得送料直线模组4和接料直线模组3上的滑槽11在做直线运动时能够分别与核素收集桶5侧壁的两个滑台12配合。

进一步的，在所述漂浮板8设置有用于限制核素收集桶5沿漂浮板8滑台12长度方向上做直线运动的限位装置，所述送料直线模组4和接料直线模组3滑台上安装的滑槽11上也安装有限位装置，用于防止核素收集桶5在随接料直线模组3或送料直线模组4运动时从滑槽11上脱落。

再进一步的，在所述箱体1两端设置有配重箱10，能够通过配重箱10调节箱体1两侧重量，使其达到一致。

又进一步的，在所述核素收集桶5、接料直线模组3和送料直线模组4上所安装的滑槽11底部均安装有滚珠或滚柱18，减小滑槽11与滑台12之间的摩擦。

参见附图7和8可知，安装于漂浮板8和安装于送料直线模组4和接料直线模组3滑槽11上的限位装置均包括电动推杆21，电动推杆21杆头安装有推板20，推板20两端分别安装一根限位杆19；安装于漂浮板8上的限位装置的限位杆19分别位于漂浮板8滑台12长度方向的两端并且可活动的贯穿漂浮板8，且两根限位杆19之间的距离略大于核素收集桶5上安装的滑槽11长度，在限位时，核素收集桶5上的滑槽11位于两根限位杆19之间，从而有效的防止了核素收集桶5沿漂浮板8上的滑台12长度方向上移动；所述送料直线模组4和接料直线模组3上的限位装置的限位杆19均位于滑槽11长度方向的两端并可活动的贯穿滑槽11内壁，且两根限位杆19之间的距离略大于核素收集桶5上安装的滑台12长度，使得在限位时，核素收集桶5上的滑台12能够位于两根限位杆19之间，从而有效的防止了核素收集桶5在随送料直线模组4或接料直线模组3运动时，从送料直线模组4或接料直线模组3上脱落。其限位装置并不限于采用上述限位装置，限位装置的目的在于限制滑台12沿滑槽11长度方向上移动或滑槽11沿滑台12的长度方向上移动，因此在已知的限位装置中能够起到上述作用的限位装置均可运用到本发明中。

参见附图9，通过本发明只需在送料直线模组4上放置一个备用核素收集桶5，放置备用核素收集桶5时，将备用核素收集桶5侧壁上的滑台12与送料直线模组4安装的滑槽11相装配即可，参见附图2在收集核素时，通过电机15控制卷筒17旋转将核素收集桶5放置到海下，并且使得漂浮板8位于海面，在控制模块中预设一个核素收集箱的工作时间，当一个核素收集箱实际的工作时间等于预设的工作时间时，通过控制模块控制电机15驱动卷筒17运动，使得核素收集桶5基于海平面向上运动，最终使得漂浮板8达如附图1所示的紧贴箱体1顶壁内部，参见附图10启动送料直线模组4，备用核素收集桶5向挂于漂浮板8上的核素收集桶5的方向上做直线运动，使得备用核素收集桶5与挂于漂浮板8上的核素收集桶5刚性接触，并推动位于漂浮板8上的核素收集桶5沿漂浮板8上的滑台12长度方向上做直线运动，当漂浮板8上的核素收集桶5顶壁的滑槽11快与漂浮板8上的滑台12发生脱离时，即为附图10所示状态，核素收集桶5侧壁上安装的与接料直线模组3上的滑槽11相对应的滑台12相互配合，在配合的同时驱动接料直线模组3做直线运动，使得做远离备用核素收集桶5的直线运动；当核素收集桶5完全脱离漂浮板8时，即为附图11所示状态时，核素收集桶5的圆周完全位于漂浮板8外时，备用核素收集桶5达到漂浮板8正下方，此时在驱动送料直线模组4反向运动，使得送料直线模组4上的滑槽11与备用核素收集桶5上的滑台12脱离，再通过电机15驱动卷筒17运动，将备用核素收集桶5放至海下继续进行核素收集。

采用如附图7和附图8所示的限位装置时，则在控制系统中则需要一个触发条件，此触发条件可以在相应位置处安装限位开关进行触发，即在所述箱体1顶部和漂浮板8滑台12和接料直线模组3的滑槽11上以及送料直线模组4的滑槽11上的相应位置安装限位开关；为方便对控制原理进行详细清楚的描述，作出以下定义：

箱体1顶部的限位开关称为限位开关a，漂浮板8上的限位装置称为限位装置a；

送料直线模组4滑槽11上的限位开关称为限位开关b,送料直线模组4滑槽11上安装的限位装置称为限位装置b；

接料直线模组3滑槽11上的限位开关称为限位开关c，接料直线模组3滑槽11上的限位装置称为限位装置c；

漂浮板8滑台12上的限位开关称为限位开关d；

以下所述限位装置a工作或限位装置b工作或限位装置c工作其意思均为限制滑槽11沿滑台12长度方向上运动或限制滑台12沿滑槽11长度方向上运动。

初始状态时，即工作人员将本装置放置海面时，设定换料时间，启动本装置，此时升降机构2将核素收集桶5下放至海内进行核素收集，此时只有限位开关b和限位开关d触发，限位装置b和限位装置a工作；当到达预设换料时间时，升降机构2将核素收集桶5提升，使得漂浮板8紧贴箱体1顶壁，此时限位开关a、限位开关b和限位开关d触发，限位装置b工作，限位装置a解除工作状态，此时送料直线模组4运动，备用核素收集桶5推动漂浮板8上的核素收集桶5运动，直至漂浮板8上的核素收集桶5上的滑台12于接料直线模组3的滑槽11相配合，此时限位开关a、限位开关b和限位开关c触发，限位装置b和限位装置c工作；此时接料直线模组3将替换下的核素收集桶5运输至远离备用核素收集桶5的一端，同时送料直线模组4持续运动，直至限位开关a、限位开关b、限位开关c和限位开关d均触发时，限位装置a和限位装置c工作；此时限位装置b解除工作状态，此时备用核素收集桶5被限定在漂浮板8上，送料直线模组4反向运动，直至送料直线模组4上的滑槽11运动至远离备用核素收集桶5的一端，启动升降机构2，将备用核素收集桶5下放至海内，此时限位开关c和限位开关d触发，限位装置c和限位装置a工作，通过上述控制原理则完成了核素收集桶5的自动更换。

优先的，所述滑台12采用T型滑台12，滑槽11采用T型滑槽11。

本发明为保证整体装置的运行精度，故所述送料直线模组4和接料直线模组3均采用丝杠直线模组。

通过本发明实现了核素收集桶5的自动换料，目前已知的技术方案中，均未设置备用核素收集桶5，并实现自动换料，而核素收集桶5均实在海上定点投放，用于吸附核素，若核素收集桶5大量投放，若需要更换时，则需要通过人工一个个的收集，在此期间，未更换的核素收集桶5的吸附效率会逐渐降低，而通过本发明定时实现自动更换，从而为人工更换已用过核素收集桶5提供充分的时间，并且在通过人工更换已用过的核素收集桶5的时间段内，能够充分保证对核素收集效率，即相对于目前已知的技术方案本发明大大提高了核素收集效率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。