[发明专利]中低浓度氚的在线测量系统及方法

说明书

本发明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β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β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。

技术领域

本发明涉及核聚变反应堆氚测量技术领域，具体涉及中低浓度氚的在线测量系统及方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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β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。

本发明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％。

本发明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β总活度，根据β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。