中低浓度氚的在线测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了中低浓度氚的在线测量系统及方法，所述中低浓度氚的在线测量系统包括低浓度本底补偿系统、中浓度本底补偿系统、含氚气体测量系统，以及信号采集与数据处理模块。当γ总活度低于1MBq/m³时，激活低浓度本底补偿系统，低浓度本底补偿系统中的氩甲烷气体经管道进入干燥装置进行吹扫，HTO经过干燥装置内由氩甲烷气体带走，进入测量比例计数器获得浓度数据；当γ总活度高于1MBq/m³时，激活中浓度本底补偿系统，空气通过中浓度本底补偿系统的管道进入干燥装置，作为吹扫气体，带走HTO进入测量比例计数器获得浓度数据。本发明专利技术解决了现有氚测量方法用于低浓度氚测量导致准确度差的问题，且实现了自动在线监测。

【技术实现步骤摘要】
中低浓度氚的在线测量系统及方法
本专利技术涉及核聚变反应堆氚测量
，具体涉及中低浓度氚的在线测量系统及方法。
技术介绍
在以He-3为介质的辐照回路瞬态试验、以及涉氚工艺操作等工况下，需要对氚浓度进行实时测量，一方面能够监测到氚所在工艺环境、管道系统中的浓度，判断是否有氚泄漏，一方面为含氚气体后处理提供监测数据。目前氚测量方法主要采用离线法，通过吸附取样，进行质朴分析来测量，这种方法检测实时性不强、精度不高，适用范围较窄。另一种是采用电离室，通过测量β衰变产生的电流值，来推算氚浓度，这种方法主要用于高浓度氚的监测，受氚在内壁吸附产生的记忆效应影响，低浓度氚的测量准确度无法保证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供中低浓度氚的在线测量系统及方法，解决现有氚测量方法用于低浓度氚测量导致准确度差的问题。本专利技术通过下述技术方案实现：中低浓度氚的在线测量系统，包括低浓度本底补偿系统、中浓度本底补偿系统、含氚气体测量系统，以及信号采集与数据处理模块；所述含氚气体测量系统包括通过管道连通的含氚气体系统和干燥装置，所述含氚气体系统和干燥装置之间的管道上依次设置有氧化室和测量室，所述氧化室用于燃烧氚气体产生HTO，所述测量室用于对燃烧后的氚气体进行γ总活度测量，所述含氚气体系统和干燥装置之间的管道上还设置有电磁阀DF03和循环泵；所述干燥装置上设置有补偿气体进入口，补偿气体输出口，含氚气体进入口，含氚气体输出口；所述测量室的出口通过管道与干燥装置的含氚气体进入口连通，所述测量室和含氚气体进入口之间的管道依次设置有电磁阀DF05和相对湿度传感器1号，所述补偿气体输出口通过管道与测量比例计数器连通，所述补偿气体输出口与测量比例计数器之间的管道上设置有相对湿度传感器2号，所述测量比例计数器用于实时测量含氚气体的氚浓度，所述含氚气体输出口通过管道与测量室的入口连通；所述低浓度本底补偿系统包括通过管道连通的氩甲烷气体存储机构和补偿比例计数器；所述氩甲烷气体存储机构和补偿比例计数器之间的管道上设置有电磁阀DF01，所述补偿比例计数器与补偿气体进入口连通；所述中浓度本底补偿系统包括空气接口，所述空气接口通过管道与补偿气体进入口连通，所述空气接口与补偿气体进入口之间的管道上设置有压差传感器和电磁阀DF02；所述电磁阀DF01、电磁阀DF02、电磁阀DF03、电磁阀DF05、相对湿度传感器1号、相对湿度传感器2号、补偿比例计数器和测量比例计数器均与信号采集与数据处理模块电连接，所述测量室设置有信号接口，所述信号接口与信号采集与数据处理模块电连接。本专利技术所述的低浓度本底补偿系统中氩甲烷气体由10%的甲烷，90%的氩气组成，纯度要求为99.999%，配气误差小于±2%。所述相对湿度传感器1号和2号，显示范围0-95％。本专利技术通过将含氚气体先进行燃烧氧化转换为HTO后进行测量，并且在进入测量比例计数器内进行氚浓度测量之前先在测试室内测试γ总活度，根据γ总活度测量结果选择激活低浓度本底补偿系统或中浓度本底补偿系统向含氚气体测量系统中吹扫气体，降低外界因素对测量的干扰，提高了测量准确性。本专利技术所述中低浓度氚具体是指氚浓度为0GBq/m3~1GBq/m3的含氚气体。本专利技术的测量系统能够测量的范围为0GBq/m3~1GBq/m3，能够涵盖中低浓度氚测量范围，且测量精度较高的优点。进一步地，电磁阀DF02设置在压差传感器后端，所述电磁阀DF02为三通阀，所述电磁阀DF02的三个接口分别与压差传感器、补偿比例计数器和补偿气体进入口连通。本专利技术通过电磁阀DF02就能实现中浓度本底补偿系统和低浓度本底补偿系统的切换。进一步地，测量室包括上腔室和下腔室；所述上腔室的入口与氧化室的出口连通，所述上腔室的出口与含氚气体进入口连通；所述下腔室的入口与含氚气体输出口连通，所述下腔室的出口与含氚气体系统连通。本专利技术上述结构的测量室能够实现含氚气体分流和测量，通过内部的渗透管内外之间的湿度梯度驱动，实现对氧化过的样品分流，其中，上腔室用于测量含氚气体的γ总活度，并与干燥装置形成测量回路，所述下腔室用于将干燥装置中多余的含氚气体回收至含氚气体系统。进一步地，电磁阀DF03设置在含氚气体系统与氧化室之间的管道上，所述氧化室与测量室之间的管道上还设置有电磁阀DF04，所述电磁阀DF04与信号采集与数据处理模块电连接。进一步地，电磁阀DF03和电磁阀DF04的前端分别设置有过滤器3号和过滤器4号。进一步地，含氚气体测量系统还包括湿度校准样品和气体校准样品；所述气体校准样品通过电磁阀DF04进入含氚气体测量系统对测量室进行校准；所述湿度校准样品通过电磁阀DF03进入含氚气体测量系统对相对湿度传感器1号、相对湿度传感器2号进行校准。进一步地，氩甲烷气体存储机构为钢瓶，所述钢瓶上设置有截止阀1号和减压阀，所述氩甲烷气体存储机构与补偿比例计数器之间的管道通过快插接头与减压阀连接；氩甲烷气体供气压力为50～55kpa。所述快插接头的设置便于更换钢瓶。进一步地，氩甲烷气体存储机构与补偿比例计数器之间的管道上还设置有压力触发开关，所述压力触发开关与信号采集与数据处理模块电连接。所述压力触发开关具有一个触发压力，将该触发压力值设定在采集与数据处理模块内，当监测到低浓度本底补偿系统的压力大于触发压力值时，由采集与数据处理模块发出指令开启电磁阀DF01，当监测到低浓度本底补偿系统的压力小于触发压力值时，由采集与数据处理模块发出指令给报警模块发出报警进行换气提醒。进一步地，氩甲烷气体存储机构与补偿比例计数器之间的管道上还设置有过滤器1号和浮子流量计1号，流量调节范围为5ml/min~500ml/min，工作状态时设置为400ml/min。进一步地，空气接口与压差传感器之间设置有滤水器、压力调节阀、过滤器2号和浮子流量计2号，滤水器下端连接截止阀2号和排水接口。空气接口的进口压力不超过850kPa，压力调节阀压力设置不超过50kPa；浮子流量计2号的流量调节范围为5ml/min~500ml/min，工作状态时设置为400ml/min。进一步地，补偿比例计数器的外壁包裹铅盾，铅盾的厚度大于等于25mm，所述补偿比例计数器的两端均通过氟橡胶软管与外部部件连接；测量比例计数器与补偿比例计数器具有相同结构。进一步地，干燥装置包括管壳，所述管壳内设置有多根渗透管；含氚气体进入微小的渗透管后，由膜壁吸收水气后，由补偿气体带走；从而实现含氚气体的干燥。进一步地，还包括与信号采集与数据处理模块电连接的显示存储模块；所述显示存储模块用于存储和显示信号采集与数据处理模块所采集的数据。基于中低浓度氚的在线测量系统的测量方法，包括以下步骤：S1、测量前，启动低浓度本底补偿系统，采用氩甲烷气体吹扫含氚气体测量系统；S2、启动电磁阀DF03和循环泵，含氚气体进入氧化室，氧化室经过燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.中低浓度氚的在线测量系统，其特征在于，包括低浓度本底补偿系统、中浓度本底补偿系统、含氚气体测量系统，以及信号采集与数据处理模块；/n所述含氚气体测量系统包括通过管道连通的含氚气体系统和干燥装置，所述含氚气体系统和干燥装置之间的管道上依次设置有氧化室和测量室，所述氧化室用于燃烧氚气体产生HTO，所述测量室用于对燃烧后的氚气体进行γ总活度测量，所述含氚气体系统和干燥装置之间的管道上还设置有电磁阀DF03和循环泵；/n所述干燥装置上设置有补偿气体进入口，补偿气体输出口，含氚气体进入口，含氚气体输出口；所述测量室的出口通过管道与干燥装置的含氚气体进入口连通，所述测量室和含氚气体进入口之间的管道依次设置有电磁阀DF05和相对湿度传感器1号，所述补偿气体输出口通过管道与测量比例计数器连通，所述补偿气体输出口与测量比例计数器之间的管道上设置有相对湿度传感器2号，所述测量比例计数器用于实时测量含氚气体的氚浓度，所述含氚气体输出口通过管道与测量室的入口连通；/n所述低浓度本底补偿系统包括通过管道连通的氩甲烷气体存储机构和补偿比例计数器；所述氩甲烷气体存储机构和补偿比例计数器之间的管道上设置有电磁阀DF01，所述补偿比例计数器与补偿气体进入口连通；/n所述中浓度本底补偿系统包括空气接口，所述空气接口通过管道与补偿气体进入口连通，所述空气接口与补偿气体进入口之间的管道上设置有压差传感器和电磁阀DF02；/n所述电磁阀DF01、电磁阀DF02、电磁阀DF03、电磁阀DF05、相对湿度传感器1号、相对湿度传感器2号、补偿比例计数器和测量比例计数器均与信号采集与数据处理模块电连接，所述测量室设置有信号接口，所述信号接口与信号采集与数据处理模块电连接。/n...

【技术特征摘要】
1.中低浓度氚的在线测量系统，其特征在于，包括低浓度本底补偿系统、中浓度本底补偿系统、含氚气体测量系统，以及信号采集与数据处理模块；
所述含氚气体测量系统包括通过管道连通的含氚气体系统和干燥装置，所述含氚气体系统和干燥装置之间的管道上依次设置有氧化室和测量室，所述氧化室用于燃烧氚气体产生HTO，所述测量室用于对燃烧后的氚气体进行γ总活度测量，所述含氚气体系统和干燥装置之间的管道上还设置有电磁阀DF03和循环泵；
所述干燥装置上设置有补偿气体进入口，补偿气体输出口，含氚气体进入口，含氚气体输出口；所述测量室的出口通过管道与干燥装置的含氚气体进入口连通，所述测量室和含氚气体进入口之间的管道依次设置有电磁阀DF05和相对湿度传感器1号，所述补偿气体输出口通过管道与测量比例计数器连通，所述补偿气体输出口与测量比例计数器之间的管道上设置有相对湿度传感器2号，所述测量比例计数器用于实时测量含氚气体的氚浓度，所述含氚气体输出口通过管道与测量室的入口连通；
所述低浓度本底补偿系统包括通过管道连通的氩甲烷气体存储机构和补偿比例计数器；所述氩甲烷气体存储机构和补偿比例计数器之间的管道上设置有电磁阀DF01，所述补偿比例计数器与补偿气体进入口连通；
所述中浓度本底补偿系统包括空气接口，所述空气接口通过管道与补偿气体进入口连通，所述空气接口与补偿气体进入口之间的管道上设置有压差传感器和电磁阀DF02；
所述电磁阀DF01、电磁阀DF02、电磁阀DF03、电磁阀DF05、相对湿度传感器1号、相对湿度传感器2号、补偿比例计数器和测量比例计数器均与信号采集与数据处理模块电连接，所述测量室设置有信号接口，所述信号接口与信号采集与数据处理模块电连接。


2.根据权利要求1所述的中低浓度氚的在线测量系统，其特征在于，所述电磁阀DF02设置在压差传感器后端，所述电磁阀DF02为三通阀，所述电磁阀DF02的三个接口分别与压差传感器、补偿比例计数器和补偿气体进入口连通。


3.根据权利要求1所述的中低浓度氚的在线测量系统，其特征在于，所述测量室包括上腔室和下腔室；
所述上腔室的入口与氧化室的出口连通，所述上腔室的出口与含氚气体进入口连通；所述下腔室的入口与含氚气体输出口连通，所述下腔室的出口与含氚气体系统连通。


4.根据权利要求1所述的中低浓度氚的在线测量系统，其特征在于，所述电磁阀DF03设置在含氚气体系统与氧化室之间的管道上，所述氧化室与测量室之间的管道上还设置有电磁阀DF04，所述电磁阀DF04与信号采集与数据处理模块电连接。


5.根据权利要求4所述的中低浓度氚的在线测量系统，其特征在于，所述电磁阀DF03和电磁阀DF04的前端分别设置有过滤器3号和过滤器4号。


6.根据权利要求4所述的中低浓度氚的在线测量系统，其特征在于，所述含氚气体测量系统还包括湿度校准样品和气体校准样品；
所述气体校准样品通过电磁阀DF04进入含氚气体测量系统对测量室进行校准；
所述湿度校准样品通过电磁阀DF03进入含氚气体测量系统对相对湿度传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帅，孙胜，刘晓松，冯明全，徐灵杰，魏甫，岳潇，傅源杰，何潘庆，曹娜，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51