计划[4]，最大限度地减少事故对人身安全伤害，是核燃料加工行业安全工作的重要环节。基于以上分析，该文采用红外吸收光谱法，研发了一种事故应急时用于测量空气中UF6泄漏浓度的装置。
1 装置设计原理
红外吸收光谱法是根据测量分子对特征吸收谱线的吸收，进行定性定量的一种分析方法[5]，它可测量气体、溶液中某一组分的浓度，具有灵敏度高、分析精度高等优点。UF6在红外光谱区具有明显的特征峰，因此，可以根据吸收峰的强度确定UF6的相对浓度。同时，根据李庭华等人的实验结果[6]，UF6在常温条件下对16 μm的红外光的吸收是非常灵敏的，因此，红外吸收光谱法可以作为对UF6泄漏浓度进行有效鉴别和实时监测的技术手段。
2 吸收光谱法探测装置的设计
基于红外吸收光谱法的UF6气体浓度探测装置由激光器、分光镜、光电接收器和查分放大器组成，装置设计方案如图2所示。
探测激光选用可调谐半导体激光器，激光频率可在16 μm附近做无跳模扫描，探测激光频率扫描周期，范围可由信号发生器输出的三角波控制。激光经分光镜作用可沿3个路径运动。光路1的激光经过UF6气体标准样品池，在光电接收器1处得到吸收峰。此吸收峰用于标定UF6特征吸收峰在吸收光谱中的位置。光路2密封在整个仪器中，不与空气接触，最终进入光电接收器2，作用是测定激光功率随激光波长的变化规律，作为差分放大器的基础输入信号。光路3直接暴露在空气中，用于空气中存在六氟化铀时，光电接收器3处能够获得UF6特征吸收谱线。
2.1 标准样品池的设计
通常可以采用两种方法判断激光波长是否处于UF6的特征吸收峰附近，一种是波长计测量法；另一种是标准样品池法。第一种方法需要激光在UF6特征吸收峰附近做频率扫描，然后对激光波长进行测量，来确定此波长就是UF6特征吸收峰光谱。满足这种要求的波长计价格昂贵且体积较大，将极大地增加装置的设计成品。因此，该文采用标准样品池法，将常温下密闭容器中的低气压UF6标准样品代替波长计，用以标定UF6的特征吸收峰。这样，只要在光路1中出现UF6吸收峰，就可以确定激光的频率是满足要求的，并确定UF6特征吸收峰在吸收光谱中的位置。这样的设计可以尽可能地减小装置的体积和设计成本。
2.2 差分放大器测量吸收光谱
装置设计的体积越小，操作起来更方便，因此，如图2所示的装置设计方案中，光路3在空气中暴露的长度以及光路3的吸收长度越短越好。在这种情况下，当空气中的UF6浓度很低时，对光路3中激光的吸收比例是非常低的，这种低吸收比例的情况称为弱吸收。
3 结语
UF6是铀浓缩和铀转化过程中的重要原料，其放射性和化学毒性对人身有巨大伤害。该文基于红外吸收光谱法，设计了测定六氟化铀西楼浓度的装置，装置采用标准样品池标定UF6的特征吸收谱，差分放大方法测量吸收光谱，获得UF6的泄漏浓度。装置设计合理、成本较低，具有很强的可行性和实用价值，可以在UF6泄漏事故中为应急响应提供辅助决策。装置设计还需要在实验中加以验证和改进。
参考文献
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