[发明专利]氚含量测量装置及方法

权利要求书

1.一种氚含量测量装置，其特征在于：

所述氚含量测量装置包括样品单元和对照单元；

所述样品单元包括第一温控室和用于存放待测含氚样品的样品室，所述样品室设置于所述第一温控室中；所述第一温控室和所述样品室之间设有用于测量所述样品室向所述第一温控室的热辐射热功率的第一测量结构；

所述对照单元包括第二温控室和对照室，所述第二温控室与所述第一温控室结构相同，所述对照室位于所述第二温控室中；所述第二温控室和所述对照室之间设有用于测量所述对照室向所述第二温控室的热辐射热功率的第二测量结构；

所述样品室中还设有第一校核热源，所述对照室中还设有第二校核热源，所述第一校核热源和所述第二校核热源均为能够调节放热功率的热源。

2.根据权利要求1所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述第一温控室包括热惰体、包围所述热惰体外表面的恒温控制结构以及包围所述恒温控制结构外表面的隔热结构。

3.根据权利要求2所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述隔热结构包括外壳和隔热体；

所述隔热体填充于所述外壳和所述恒温控制结构之间。

4.根据权利要求2所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述恒温控制结构包括可拆卸配合的第一绕管结构和第二绕管结构；所述第一绕管结构和所述第二绕管结构共同包覆所述热惰体；

所述恒温控制结构还包括分别连通所述第一绕管结构两端的第一进水管和第一出水管，及连通所述第二绕管结构两端的第二进水管和第二出水管；

所述第一进水管、所述第一出水管、所述第二进水管以及所述第二出水管均从内向外贯穿所述隔热结构，并与设置于所述隔热结构外的恒温循环器连通。

5.根据权利要求1-4任一项所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述第一测量结构包括空心的测量壳体，所述测量壳体外部包裹或涂覆有导热的电气绝缘层，所述电气绝缘层的外表面设有热敏电阻；所述热敏电阻连接有用于测量所述热敏电阻阻值的测量电路；

所述第二测量结构与所述第一测量结构的结构相同。

6.根据权利要求5所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述电气绝缘层为导热矽胶布，所述热敏电阻由螺旋绕卷于所述电气绝缘层外壁的铂丝构成。

7.根据权利要求5所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述第一测量结构的所述电气绝缘层的外表面与所述第一温控室的内表面之间的间距处处相等；

所述第二测量结构的所述电气绝缘层的外表面与所述第二温控室的内表面之间的间距处处相等；

所述第一测量结构的所述测量壳体的内表面与所述样品室的外表面之间的间距处处相等；

所述第二测量结构的所述测量壳体的内表面与所述对照室的外表面之间的间距处处相等。

8.根据权利要求1-4任一项所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述第一校核热源包括设置于所述样品室中的加热电阻和位于所述第一温控室之外且与所述加热电阻电连接的加热电路；

所述第二校核热源的结构与所述第一校核热源的结构相同，所述第二校核热源的所述加热电阻设置于所述对照室中，所述第二校核热源的所述加热电路位于所述第二温控室之外。

9.根据权利要求1-4任一项所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述第一测量结构和所述第二测量结构分别通过隔热支撑件对应支撑于所述第一温控室和所述第二温控室的内侧的底面；

所述样品室中设有能够存储氚气的第一贮氚体，所述样品单元还包括贯穿所述第一温控室并通入所述样品室的用于加注氚气的第一空心管，所述样品室悬空吊挂于所述第一空心管的一端；

所述对照室中设有与所述第一贮氚体结构相同的第二贮氚体，所述对照单元还包括贯穿所述第二温控室并通入所述样品室的第二空心管；所述第二空心管的结构与所述第一空心管相同；所述对照室悬空吊挂于所述第二空心管的一端。

10.一种氚含量测量方法，其特征在于：

所述氚含量测量方法基于权利要求5-7任一项所述的氚含量测量装置，所述氚含量测量方法包括如下步骤：

第一测量步骤：在所述第一校核热源和所述第二校核热源的放热功率调节为零的状态下，使用所述第一测量结构的测量电路测量所述第一测量结构的所述热敏电阻的阻值，记录测得的阻值R0；使用所述第二测量结构的测量电路测量所述第二测量结构的所述热敏电阻的阻值，记录测得的阻值r0；

第二测量步骤：调节所述第一校核热源和所述第二校核热源的放热功率，依次取若干不同大小的放热功率W_i，并分别使用所述第一测量结构的测量电路在各个不同的放热功率W_i下测量所述第一测量结构的所述热敏电阻的阻值R_i；使用所述第二测量结构的测量电路在各个不同的放热功率W_i下测量所述第二测量结构的所述热敏电阻的阻值r_i；

绘制热敏电阻的灵敏度曲线步骤：通过公式ΔR_i＝(R_i-r_i)-(R0-r0)计算ΔR_i的值，并以ΔR_i的值为纵坐标，以输入的放热功率W_i的值为横坐标绘制热敏电阻的灵敏度曲线ΔR_i-W_i；

第三测量步骤：将所述第一校核热源和所述第二校核热源的放热功率调节为零，并向所述样品室中加入总质量为M的含氚样品，待所述第一测量结构和所述第二测量结构的所述测量电路的读数稳定后，读取两者示出的样品室中的热敏电阻的阻值R2和对照室中的热敏电阻的阻值r2；

含氚样品的氚含量求得步骤：通过公式ΔR2＝(R2-r2)-(R0-r0)计算ΔR2的值，然后在所述绘制热敏电阻的灵敏度曲线步骤所得的灵敏度曲线ΔR_i-W_i上纵坐标值为ΔR2的点对应的横坐标的放热功率值W2即为含氚样品的放热功率；然后通过公式m＝W2/K计算含氚样品中氚的绝对含量m，通过公式(m/M)×100％计算出含氚样品中氚的相对含量，式中K为单位质量的氚的放热功率。