一种氢同位素气体丰度的快速分析装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种氢同位素气体丰度的快速分析装置及方法，装置包括标准气罐、第一容器和第二容器，第一容器的输入端连接有第一进气支路和第二进气支路，第一进气支路用于注入待分析气体，第二进气支路还与标准气罐连接；第一容器的输出端与第二容器的输入端通过第一输出支路和或第二输出支路连接，第一输出支路依次串联第五自动阀和第一质量流量计，第二输出支路依次串联第三阀门、体积流量控制器和第二质量流量计，第一输出支路与第二输出支路并联设置；进气口、第一容器以及第二容器均通过真空阀与一真空泵连接。本发明专利技术实现氢同位素气体丰度在线或取样检测，分析结果准确可靠，极大提高氢同位素气体丰度的分析检测效率。

Fast analysis device and method for hydrogen isotope gas abundance

The invention discloses a rapid analysis device and method for hydrogen isotope gas abundance. The device comprises a standard gas tank, a first container and a second container. The input end of the first container is connected with a first inlet branch and a second inlet branch, the first inlet branch is used for injecting the gas to be analyzed, and the second inlet branch is also connected with the standard gas tank. The output end of the first container is connected with the input end of the second container through the first output branch and the second output branch. The first output branch is sequentially connected with the fifth automatic valve and the first mass flowmeter, and the second output branch is sequentially connected with the third valve, the volume flow controller and the second mass flowmeter, and the first output branch. The air inlet, the first container and the second container are connected with a vacuum pump through a vacuum valve. The invention realizes on-line or sampling detection of hydrogen isotope gas abundance, the analysis result is accurate and reliable, and the analysis and detection efficiency of hydrogen isotope gas abundance is greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种氢同位素气体丰度的快速分析装置及方法
本专利技术涉及氢同位素气体丰度分析
，具体涉及一种氢同位素气体丰度的快速分析装置及方法。
技术介绍
反应堆氘氚核燃料循环等领域中，涉及氢同位素气体分离、净化、交换回收等诸多工艺过程，氢同位素气体丰度的快速分析至关重要。质谱是分析氢同位素丰度的常用方法，但大型质谱计价格昂贵，对环境要求苛刻，维护困难，方法的检测效率和便捷性也存在一定局限，样品测量前需要进行一系列繁杂的分析校准及系统清洗工作，因而核电及核武器研究等领域一直缺乏快速的测量手段，对工艺中的一些中间变化过程缺乏监控。因此，提供一种氢同位素气体丰度的快速分析装置及方法，已解决现有技术中所存在的上述问题，成为现在亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种氢同位素气体丰度的快速分析装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，可实现氢同位素气体丰度快速分析，效率更高、方法简单、成本低。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种氢同位素气体丰度的快速分析装置，包括标准气罐、第一容器和第二容器，所述第一容器的输入端连接有第一进气支路和第二进气支路，所述第一进气支路上设置有第一阀门，用于注入待分析气体，所述第二进气支路还与所述标准气罐连接，并且所述第二进气支路上设置有第二阀门，所述第一进气支路和所述第二进气支路并联汇接形成进气口，所述进气口与所述第一容器的输入端连通；所述第一容器的输出端与所述第二容器的输入端通过第一输出支路和或第二输出支路连接，所述第一输出支路依次串联第五自动阀和第一质量流量计，所述第二输出支路依次串联第三阀门、体积流量控制器和第二质量流量计，所述第一输出支路与所述第二输出支路并联设置；所述进气口、所述第一容器以及所述第二容器均通过真空阀与一真空泵连接。优选的，所述第一容器的输出端与所述第二容器的输入端之间设置所述第一输出支路，所述第一容器和所述第二容器设置于恒温箱内。优选的，所述进气口与所述第一容器的输入端通过三路气路进行连接，三路所述气路并联设置，所述进气口的输出端连接有第一压力传感器。优选的，三路所述气路包括第一气路、第二气路和第三气路，所述第一气路依次串联第一自动阀、增压泵和第二自动阀，所述第二气路上设置有第三自动阀，所述第三气路依次串联减压器和第四自动阀。优选的，所述第一容器还连接有第二压力传感器和温度传感器，所述第二容器还通过第一真空阀连接有真空计。优选的，所述进气口的输出端连接有第二真空阀，所述第一容器的输出端连接有第三真空阀，所述真空泵通过第四真空阀连接所述第二真空阀、第三真空阀，所述第二容器的输出端通过第五真空阀连接所述真空泵。优选的，所述的标准气罐为耐压不小于10MPa的不锈钢气体储存罐，用于装载预先配置好的丰度已知的氢同位素气体。优选的，所述氢同位素气体为氢氘、氢氚、氘氚混合的二元氢同位素混合气。优选的，本专利技术还公开了一种引用权利要求1-8中任一项所述氢同位素气体丰度的快速分析装置的氢同位素气体丰度分析方法，包括以下步骤：步骤1)作标准曲线：首先用真空泵将分析装置管路抽空至真空度优于1Pa；其次，分别将置于标准气罐中的已知不同丰度的氢同位素气体依次与第二阀门的输入端相连，使其注入分析装置，根据第一压力传感器所反馈的压力值自动控制已知气体由第一气路、第二气路或第三气路进入第一容器；若通过第一压力传感器与第五自动阀的配合来控制第一容器输出端的气体，则调节每次进入第一容器的已知气体的压力与温度一致，且压力不小于0.5MPa，而后控制第一容器内气体进入第二容器，通过第一质量流量计计量气体质量，保持每次第一容器内气体压力降一致；若第一容器的输出气体通过体积流量控制器来控制，则采用第二质量流量计计量气体质量，由体积流量控制器控制进入第二容器的气体体积标准状态下一致，以气体质量做x轴，气体氘丰度做y轴，作出标准曲线；步骤2)样品气分析：将装有待分析气体的容器与第一阀门相连，用真空泵将管路抽空至真空度优于1Pa后，将待分析气体从第一阀门输入，系统根据第一压力传感器所示压力大小自动控制气体从第一气路、第二气路或第三气路进入第一容器；第一容器输出端的气体若通过第一压力传感器与第五自动阀配合控制，则调节第一容器的温度与压力条件确保其与步骤1)制作标准曲线时一致，而后控制气体进入第二容器，采用第一质量流量计计量气体质量，确保第一容器压力降与已知气体相同；若第一容器的输出气体通过体积流量控制器来控制，则控制进入第二容器的气体体积标准状态下与步骤1)制作标准曲线时一致，采用第二质量流量计计量气体质量；将质量代入标准曲线，可得到待分析气体的氢同位素丰度。10、根据权利要求9所述的氢同位素气体丰度分析方法，其特征在于：所述步骤1)中每向第一容器输入一次已知丰度的氢同位素气体均需重复分析装置管路抽真空步骤。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：(1)可极大提高氢同位素气体丰度的分析检测效率；(2)系统可实现自动化，操作简单，通用性强，成本低，无需耗材且免维护；(3)可实现氢同位素气体丰度在线或取样检测，分析结果准确可靠。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术氢同位素气体丰度的快速分析装置的结构示意图；图2为本专利技术以气体质量为x轴坐标，气体氘丰度为y轴坐标作出的标准曲线图；其中，1.第一阀门，2.第二阀门，3.第一自动阀，4.第二自动阀，5.第三自动阀，6.第四自动阀，7.第五自动阀，8.第三阀门，9.第一真空阀，10.第二真空阀，11.第三真空阀，12.第四真空阀，13.第五真空阀，14.第一压力传感器，15.增压泵，16.减压器，17.第二压力传感器，18.温度传感器，19.真空计，20.第一质量流量计，21.体积流量控制器，22.第二质量流量计，23.第一容器，24.第二容器，25.真空泵，26.恒温箱，27.标准气罐。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种氢同位素气体丰度的快速分析装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，可实现氢同位素气体丰度快速分析，效率更高、方法简单、成本低。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术提供一种氢同位素气体丰度的快速分析装置，包括标准气罐27、第一容器23和第二容器24，第一容器23的输入端连接有第一进气支路和第二进气支路，第一进气支路上设置有第一阀门1，用于注入待分析气体，第二进气支路还与标准气罐27连接，并且第二进气支路上设置有第二阀门2，第一进气支路和第二进气支路并联汇接形成进气口，进气口与第一容器23的输入端连通；第一容器23的输出端与第二容器24的输入端通过第一输出支路和或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢同位素气体丰度的快速分析装置，其特征在于：包括标准气罐、第一容器和第二容器，所述第一容器的输入端连接有第一进气支路和第二进气支路，所述第一进气支路上设置有第一阀门，用于注入待分析气体，所述第二进气支路还与所述标准气罐连接，并且所述第二进气支路上设置有第二阀门，所述第一进气支路和所述第二进气支路并联汇接形成进气口，所述进气口与所述第一容器的输入端连通；所述第一容器的输出端与所述第二容器的输入端通过第一输出支路和或第二输出支路连接，所述第一输出支路依次串联第五自动阀和第一质量流量计，所述第二输出支路依次串联第三阀门、体积流量控制器和第二质量流量计，所述第一输出支路与所述第二输出支路并联设置；所述进气口、所述第一容器以及所述第二容器均通过真空阀与一真空泵连接。

【技术特征摘要】
1.一种氢同位素气体丰度的快速分析装置，其特征在于：包括标准气罐、第一容器和第二容器，所述第一容器的输入端连接有第一进气支路和第二进气支路，所述第一进气支路上设置有第一阀门，用于注入待分析气体，所述第二进气支路还与所述标准气罐连接，并且所述第二进气支路上设置有第二阀门，所述第一进气支路和所述第二进气支路并联汇接形成进气口，所述进气口与所述第一容器的输入端连通；所述第一容器的输出端与所述第二容器的输入端通过第一输出支路和或第二输出支路连接，所述第一输出支路依次串联第五自动阀和第一质量流量计，所述第二输出支路依次串联第三阀门、体积流量控制器和第二质量流量计，所述第一输出支路与所述第二输出支路并联设置；所述进气口、所述第一容器以及所述第二容器均通过真空阀与一真空泵连接。2.根据权利要求1所述的氢同位素气体丰度的快速分析装置，其特征在于：所述第一容器的输出端与所述第二容器的输入端之间设置所述第一输出支路，所述第一容器和所述第二容器设置于恒温箱内。3.根据权利要求1或2所述的氢同位素气体丰度的快速分析装置，其特征在于：所述进气口与所述第一容器的输入端通过三路气路进行连接，三路所述气路并联设置，所述进气口的输出端连接有第一压力传感器。4.根据权利要求3所述的氢同位素气体丰度的快速分析装置，其特征在于：三路所述气路包括第一气路、第二气路和第三气路，所述第一气路依次串联第一自动阀、增压泵和第二自动阀，所述第二气路上设置有第三自动阀，所述第三气路依次串联减压器和第四自动阀。5.根据权利要求4所述的氢同位素气体丰度的快速分析装置，其特征在于：所述第一容器还连接有第二压力传感器和温度传感器，所述第二容器还通过第一真空阀连接有真空计。6.根据权利要求5所述的氢同位素气体丰度的快速分析装置，其特征在于：所述进气口的输出端连接有第二真空阀，所述第一容器的输出端连接有第三真空阀，所述真空泵通过第四真空阀连接所述第二真空阀、第三真空阀，所述第二容器的输出端通过第五真空阀连接所述真空泵。7.根据权利要求6所述的氢同位素气体丰度的快速分析装置，其特征在于：所述的标准气罐为耐压不小于10MPa的不锈...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜杰，王丽萍，朱宏志，谭欣欣，宋智蓉，唐金强，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51