[发明专利]一种用于氦-3瞬态试验的氚防护系统及方法

权利要求书

1.一种用于氦-3瞬态试验的氚防护系统，其特征在于：包括氦-3气体回路、手套箱包容系统、手套箱应急系统、氚在线监测系统组成；所述氦-3气体回路是由辐照装置、除氚器、调压装置、回路用分子筛干燥器和气体循环泵构成的强制循环回路，形成初级涉氚包容系统；所述手套箱包容系统对氦-3气体回路进行包容，形成次级涉氚包容系统；所述手套箱应急系统对手套箱包容系统进行循环除氚和抽真空压缩储存；所述氚在线监测系统分别对氦-3气体回路、手套箱包容系统和手套箱应急系统的气态氚浓度和形态进行在线监测甄别。

2.根据权利要求1所述的一种用于氦-3瞬态试验的氚防护系统，其特征在于：所述氦-3气体回路的辐照装置出口处设置金属贮氚材料的除氚器，去除少量未氧化的氚气，调压装置进出口处设置回路用分子筛干燥器，去除少量氧化的氚化水；所述氦-3气体回路的压力边界内选择低泄漏率的全金属部件，结构材料选用氚渗漏量小的316L不锈钢，焊接连接方式，涉氚阀门为金属波纹管密封阀，涉氚气体循环泵为金属波纹管泵，形成含氚氦-3的实体初级包容屏障，其氦质谱检漏小于1×10^-7Pa·m³/s；所述氦-3气体回路的除氚器和氦-3气屏结构表面进行Al₂O₃涂层，减少高温高压氚的渗透量。

3.根据权利要求1所述一种用于氦-3瞬态试验的氚防护系统，其特征在于：所述手套箱包容系统对氦-3气体回路的相关涉氚设备，包括除氚器、气体循环泵、调压装置、阀门、管道及仪表等包容在密封手套箱内，建立次级包容系统；所述手套箱与辐照装置之间通过密封工艺间隔离，手套箱与辐照装置之间的连接管道为双层套管形式；所述密封工艺间对手套箱形成第三级包容系统。

4.根据权利要求1所述一种用于氦-3瞬态试验的氚防护系统，其特征在于：所述手套箱为低碳不锈钢焊接金属手套箱，氦质谱检漏小于1×10^-4Pa·m³/s；所述手套箱设置进风管、排风管，进排风管上依次串联接电动截止阀、电动蝶阀、过滤器及风机，与通风连通；所述手套箱上设置负压监测，压力信号反馈自动或手动远程控制电动蝶阀，调节进排风流量，控制通风换气次数和负压；所述手套箱的手套为异丁橡胶材料，通过手套对氦-3气体回路的阀门进行操作。

5.根据权利要求1所述一种用于氦-3瞬态试验的氚防护系统及方法，其特征在于：所述手套箱应急系统包括至少1台手套箱、2台真空压气泵、2台手套箱用分子筛干燥器、2台过滤器和1台储气罐组成；所述手套箱应急系统通过手套箱净化吸附方式，处理氦-3回路较长时间微小氚释放事故和正常运行氚释放超限情况，由手套箱、真空压气泵、分子筛干燥器和过滤器构成一个局部净化循环回路，从手套箱内引出一定流量的含氚空气，由真空压气泵驱动，此时真空压气泵作为手套箱净化循环泵使用，经前置过滤器，再流入分子筛干燥器除去气化氚化水后，再流过后置过滤器，又流回手套箱内，完成一个局部循环。

6.根据权利要求4-5任一项所述一种用于氦-3瞬态试验的氚防护系统及方法，其特征在于：所述手套箱应急系统通过手套箱抽气压缩储存方式，处理氦-3回路短时间发生大量氚释放的事故，先自动或手动远程关闭进排风管上的电动截止阀，将被氚污染的空气密封在手套箱内；所述真空压气泵与手套箱之间设置电磁阀，起隔离作用，并与真空压气泵连锁同开同关，真空压气泵与储气罐之间设置单向阀，防止压缩气体回流；所述真空压气泵作为真空泵和压缩机双功能使用，将手套箱的含氚的空气抽吸出并压缩减容后，存储在储气罐内，对含氚空气应急处理储存和监测后排放。

7.根据权利要求5-6任一项所述一种用于氦-3瞬态试验的氚防护系统及方法，其特征在于：所述手套箱应急系统的真空压气泵为全密封金属波纹管泵，具有双层包壳；所述真空压气泵作为气体输运循环时为并联接接法，对应出口压力较低；所述真空压气泵作为抽真空压缩双重功能用时，为串联接法，对应出口压力较高；所述储气罐为立式圆柱容器，全金属结构，焊接密封方式。