本發(fā)明涉及放射性計量校準領(lǐng)域，具體涉及一種恒定濃度的氚氣流發(fā)生器系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

目前對氚氣監(jiān)測儀的校準通常采用鼓泡法原理設(shè)計一套氚氣流發(fā)生器標準裝置，讓流速一定的經(jīng)干燥的空氣通入被恒溫的含氚水中鼓泡，產(chǎn)生飽和氚氣流，再讓該氚氣流通過氚氣監(jiān)測儀器，最后在末端設(shè)置冷凝回收裝置對回收到的氚化水進行定量分析，反推鼓泡過程中氚氣流的活度濃度，以實現(xiàn)對氚氣監(jiān)測儀器的校準。然而由于鼓泡過程中同位素分餾系數(shù)（鼓泡過程中鼓泡器鼓出的氣態(tài)氚與鼓泡器內(nèi)液態(tài)氚活度濃度的比值）的存在且小于1，導(dǎo)致鼓出的氚氣流活度濃度不是恒定的，隨著鼓泡過程的持續(xù)進行，鼓出的氚氣流活度濃度會逐漸增大，鼓泡器內(nèi)氚水質(zhì)量會逐漸減少，一定時間后無法鼓出飽和氚氣流，需停止鼓泡并重新加入氚水，無法滿足長時間實驗要求。干燥空氣的材料通常采用分子篩和硅膠作為干燥器干燥，無法保證空氣絕對干燥，影響對氚氣監(jiān)測儀的準確校準。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供解決上述技術(shù)問題的恒定氚水活度濃度的氚氣流發(fā)生器系統(tǒng)。

此外，本發(fā)明還涉及一種恒定氚水活度濃度的氚氣流發(fā)生方法。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種恒定濃度的氚氣流發(fā)生器系統(tǒng)，包括閉合循環(huán)回路，所述閉合循環(huán)回路上依次設(shè)置有氚氣流發(fā)生器、待校氚氣監(jiān)測儀和氚氣流循環(huán)泵，所述閉合循環(huán)回路上還設(shè)置有與氚氣流發(fā)生器配合的溫控單元，溫控單元的入口端和出口端均設(shè)置有溫度傳感器，所述氚氣流循環(huán)泵的入口端和出口端均設(shè)置有壓力傳感器，所述溫控單元和待校氚氣監(jiān)測儀之間設(shè)置有濕度計，還包括與氚氣流發(fā)生器連通的氮氣儲存器，所述氮氣儲存器用于為氮氣儲存器提供干燥氮氣。

進一步地，閉合循環(huán)回路上還設(shè)置有回收單元；所述回收單元用于回收閉合循環(huán)回路內(nèi)的氚氣流。

進一步地，回收單元的入口端設(shè)有第二閥門；所述回收單元還包括一連通的排放管道。

進一步地，閉合循環(huán)回路上設(shè)置有氚氣流流速控制單元，所述氚氣流流速控制單元設(shè)置在氮氣儲存器與氚氣流發(fā)生器之間。

進一步地，閉合循環(huán)回路上還設(shè)置有氚氣流緩沖單元；所述氚氣流緩沖單元用于穩(wěn)定氚氣流流速，所述氚氣流緩沖單元的入口端與所述氚氣流循環(huán)泵的出口端相連通，所述氚氣流緩沖單元的出口端與所述氚氣流流速控制單元的入口端相連通。

進一步地，氚氣流發(fā)生器的入口端和出口端分別設(shè)有入口閥門和出口閥門。

進一步地，氮氣儲存器的出口端設(shè)有第一閥門。

一種恒定濃度的氚氣流發(fā)生器系統(tǒng)的氚氣流發(fā)生方法，包括以下步驟：

1）、回路氣密性檢查：閉合循環(huán)回路在24h內(nèi)壓力變化不超過±5kPa，氣密性正常；

2）、回路排空：氣密性檢查正常后，通過氮氣儲存器向閉合循環(huán)回路內(nèi)通入干燥帶高壓的氮氣，以排盡閉合循環(huán)回路內(nèi)的空氣，保證閉合循環(huán)回路內(nèi)干燥環(huán)境；

3）、氚氣流發(fā)生：閉合循環(huán)回路內(nèi)濕度滿足要求后，快速接入氚水活度濃度已知的氚氣流發(fā)生器，隨后關(guān)閉氚氣流發(fā)生器的入口閥門和出口閥門，開啟溫控單元，調(diào)節(jié)氚氣流發(fā)生器內(nèi)的氚化水的溫度，待氚氣流發(fā)生器內(nèi)氚化水溫度與溫控單元的預(yù)設(shè)溫度一致后，打開氚氣流發(fā)生器的入口閥門和出口閥門，隨后打開氚氣流循環(huán)泵，調(diào)節(jié)氚氣流流速控制單元以確保氚氣流發(fā)生器鼓出飽和氚氣流，氚氣流流速控制單元能實時調(diào)整氚氣流流速大小并可以記錄累積氣流量和瞬時流速，在不同氚氣流流速下讀取待校氚氣監(jiān)測儀的穩(wěn)定讀數(shù)，對其進行準確校準，作出校準曲線。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

本發(fā)明解決了氣載氚監(jiān)測儀量值溯源的難題，且能實現(xiàn)氣載氚監(jiān)測儀的準確校準?？蓪崿F(xiàn)核設(shè)施大型核動力裝置，軍用同位素生產(chǎn)堆、軍用同位素含量測試場所，軍用同位素分裝使用場所等的氣載氚監(jiān)測，為核設(shè)施安全運行及事故工況提供重要的分析依據(jù)，準確反映核設(shè)施的運行情況。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明所示的氚氣流發(fā)生器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標記及對應(yīng)的零部件名稱：

閉合循環(huán)回路10，氮氣儲存器20，氚氣流發(fā)生器30，溫控單元40，待校氚氣監(jiān)測儀50，氚氣流循環(huán)泵60，氚氣流流速控制單元11，溫度傳感器12，壓力傳感器13，濕度計14，第一閥門21，入口閥門31，出口閥門32，氚氣流緩沖單元70，回收單元80，第二閥門81，排放管道82。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例1

如圖1所示，本發(fā)明所述的一種恒定濃度的氚氣流發(fā)生器系統(tǒng)，包括閉合循環(huán)回路10、氮氣儲存器20、氚氣流發(fā)生器30、溫控單元40、待校氚氣監(jiān)測儀50以及氚氣流循環(huán)泵60。所述閉合循環(huán)回路10上依次設(shè)置有氚氣流發(fā)生器30、待校氚氣監(jiān)測儀50和氚氣流循環(huán)泵60，所述閉合循環(huán)回路10上還設(shè)置有與氚氣流發(fā)生器30配合的溫控單元40，溫控單元40的入口端和出口端均設(shè)置有溫度傳感器12，所述氚氣流循環(huán)泵60的入口端和出口端均設(shè)置有壓力傳感器13，所述溫控單元40和待校氚氣監(jiān)測儀50之間設(shè)置有濕度計14，還包括與氚氣流發(fā)生器30連通的氮氣儲存器20，所述氮氣儲存器20用于為氮氣儲存器20提供干燥氮氣。

所述閉合循環(huán)回路10上設(shè)有氚氣流流速控制單元11，用于實時調(diào)整回路內(nèi)的氚氣流流速大小并記錄累積氣流量和瞬時流速，使得本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在不同氚氣流流速下讀取待校氚氣監(jiān)測儀50的穩(wěn)定讀數(shù)，對其進行準確校準，作出校準曲線。所述閉合循環(huán)回路10上還設(shè)有兩個溫度傳感器12、兩個壓力傳感器13以及濕度計14。

該兩個溫度傳感器12用于實時檢測所述閉合循環(huán)回路10內(nèi)氚氣流的溫度變化情況，兩個溫度傳感器12分別設(shè)定在溫控單元40的入口及出口端，用于監(jiān)測鼓泡前后氣流的溫度，判斷溫控單元40的溫控能力。

該兩個壓力傳感器13用于實時檢測所述閉合循環(huán)回路10內(nèi)的壓力變化情況，兩個壓力傳感器13分別設(shè)置在氚氣流循環(huán)泵60的入口及出口端，用于監(jiān)測氚氣流循環(huán)泵60前后的壓差，判斷氚氣流循環(huán)泵60的工作是否正常及系統(tǒng)是否漏氣。

所述濕度計14用于檢測所述閉合循環(huán)回路10內(nèi)的濕度，當所述濕度計14檢測到所述閉合循環(huán)回路10內(nèi)的相對濕度小于0.1%時，即可停止向所述閉合循環(huán)回路10內(nèi)輸送氮氣。所述濕度計14設(shè)置在溫控單元40和待校氚氣監(jiān)測儀50之間，用于監(jiān)測鼓出的氚氣流是否飽和。

所述氮氣儲存器20與所述閉合循環(huán)回路10相連通，用于向所述閉合循環(huán)回路10提供氮氣，以排除回路內(nèi)的空氣，保證回路內(nèi)環(huán)境干燥。所述氮氣儲存器20的出口端設(shè)有第一閥門21，用于控制向所述閉合循環(huán)回路10輸送/停止輸送氮氣，所述氮氣儲存器20設(shè)置在氚氣流發(fā)生器30上游。

所述氚氣流發(fā)生器30設(shè)于所述閉合循環(huán)回路10內(nèi)，用于產(chǎn)生飽和氚氣流。所述氚氣流發(fā)生器30的入口端和出口端分別設(shè)有入口閥門31和出口閥門32，分別用于控制氚氣流的流入和流出。

所述溫控單元40用于控制所述氚氣流發(fā)生器30內(nèi)的氚化水的溫度，使其在實驗過程中，始終保持一適宜的預(yù)設(shè)溫度。

所述待校氚氣監(jiān)測儀50設(shè)于所述閉合循環(huán)回路10內(nèi)，且設(shè)于所述氚氣流發(fā)生器30的下游。所述待校氚氣監(jiān)測儀50用于監(jiān)測所述氚氣流發(fā)生器30產(chǎn)生的飽和氚氣流的濃度。

所述氚氣流循環(huán)泵60用于為所述氚氣流發(fā)生器30產(chǎn)生的飽和氚氣流沿所述閉合循環(huán)回路10內(nèi)循環(huán)提供動力。

可以理解，所述氚氣流發(fā)生器系統(tǒng)還包括氚氣流緩沖單元70，用于穩(wěn)定氚氣流流速，降低其流速，便于回收單元80回收處理。所述氚氣流緩沖單元70設(shè)于所述閉合循環(huán)回路10內(nèi)，且所述氚氣流緩沖單元70的入口端與所述氚氣流循環(huán)泵60的出口端相連通，所述氚氣流緩沖單元70的出口端與所述氚氣流流速控制單元11的入口端相連通。

可以理解，所述氚氣流發(fā)生器系統(tǒng)還包括回收單元80，用于待實驗完畢后，回收閉合循環(huán)回路10內(nèi)的氚氣流。所述回收單元80的入口端設(shè)有第二閥門81。所述回收單元80還包括一連通的排放管道82，使得經(jīng)過所述回收單元80回收處理后的物質(zhì)中的殘余氮氣排放至外界環(huán)境中，所述回收單元80設(shè)置在氚氣流循環(huán)泵60的下游。

校準實驗開始前，檢查本系統(tǒng)的氣密性，當氚氣流循環(huán)泵60的入口端和出口端之間的壓差為80kPa左右時，通過兩壓力傳感器13觀察回路內(nèi)的真空保持度情況，要求回路24h內(nèi)壓力變化不超過±5kPa，氣密性檢查正常后，通過氮氣儲存器20向回路內(nèi)通入干燥略帶高壓的氮氣，以排盡回路內(nèi)的空氣，保證回路內(nèi)干燥環(huán)境，通過回路內(nèi)安裝的濕度計14監(jiān)測回路內(nèi)的干燥度是否達到相對濕度小于0.1%的要求，滿足要求后關(guān)閉氮氣儲存器20的第一閥門21。然后快速接入氚水活度濃度已知的氚氣流發(fā)生器30，隨后關(guān)閉氚氣流發(fā)生器30的入口閥門31和出口閥門32，開啟溫控單元40，調(diào)節(jié)氚氣流發(fā)生器30內(nèi)的氚化水的溫度，待氚氣流發(fā)生器30內(nèi)氚化水溫度與溫控單元40的預(yù)設(shè)溫度一致后，打開氚氣流發(fā)生器30的入口閥門31和出口閥門32，隨后打開氚氣流循環(huán)泵60，調(diào)節(jié)氚氣流流速控制單元11以確保氚氣流發(fā)生器30鼓出飽和氚氣流，氚氣流流速控制單元11能實時調(diào)整氚氣流流速大小并可以記錄累積氣流量和瞬時流速，在不同氚氣流流速下讀取待校氚氣監(jiān)測儀50的穩(wěn)定讀數(shù)，對其進行準確校準，作出校準曲線。通過兩溫度傳感器12實時觀察回路內(nèi)氚氣流的溫度變化情況，回路內(nèi)氣流通過氚氣流緩沖單元70進行緩沖。實驗結(jié)束后，首先關(guān)閉氚氣流循環(huán)泵60，然后關(guān)閉氚氣流發(fā)生器30的入口閥門31和出口閥門32，打開回收單元80的第二閥門81，啟動回收單元80將回路內(nèi)殘余氚氣流回收，通過觀察待校氚氣監(jiān)測儀50的讀數(shù)，直至回路內(nèi)無殘留氚氣流后停止氚氣流回收工作。

綜上，本發(fā)明所述的氚氣流發(fā)生器系統(tǒng)，采用干燥氮氣作為氚氣流發(fā)生器30的鼓泡用氣體，避免現(xiàn)有的鼓泡用空氣中含水量對鼓泡的影響；采用閉合循環(huán)回路，有效解決現(xiàn)有的鼓泡法中分餾系數(shù)的影響，提高對氚氣監(jiān)測儀的準確校準，避免放射性氣體外泄的可能性。

一種恒定濃度的氚氣流發(fā)生器系統(tǒng)的氚氣流發(fā)生方法，包括以下步驟：

1）、回路氣密性檢查：閉合循環(huán)回路10在24h內(nèi)壓力變化不超過±5kPa，氣密性正常；

2）、回路排空：氣密性檢查正常后，通過氮氣儲存器20向閉合循環(huán)回路10內(nèi)通入干燥略帶高壓的氮氣，以排盡閉合循環(huán)回路10內(nèi)的空氣，保證閉合循環(huán)回路10內(nèi)干燥環(huán)境；

3）、氚氣流發(fā)生：閉合循環(huán)回路10內(nèi)濕度滿足要求后，快速接入氚水活度濃度已知的氚氣流發(fā)生器30，隨后關(guān)閉氚氣流發(fā)生器30的入口閥門31和出口閥門32，開啟溫控單元40，調(diào)節(jié)氚氣流發(fā)生器30內(nèi)的氚化水的溫度，待氚氣流發(fā)生器30內(nèi)氚化水溫度與溫控單元40的預(yù)設(shè)溫度一致后，打開氚氣流發(fā)生器30的入口閥門31和出口閥門32，隨后打開氚氣流循環(huán)泵60，調(diào)節(jié)氚氣流流速控制單元11以確保氚氣流發(fā)生器30鼓出飽和氚氣流，氚氣流流速控制單元11能實時調(diào)整氚氣流流速大小并可以記錄累積氣流量和瞬時流速，在不同氚氣流流速下讀取待校氚氣監(jiān)測儀50的穩(wěn)定讀數(shù)，對其進行準確校準，作出校準曲線。

本申請采用氮氣作為鼓泡氣體，能夠保證進入氚氣流發(fā)生器30的氣體干燥，避免空氣中水分干燥不徹底，稀釋氚氣流發(fā)生器30內(nèi)氚水，無法鼓出恒定濃度的氚氣流的情況，閉合回路的設(shè)計能有效解決分餾系數(shù)的存在對校準結(jié)果的影響，兩者共同確保系統(tǒng)內(nèi)氚氣流活度濃度恒定，因此，本發(fā)明可使氚氣流發(fā)生器持續(xù)鼓出恒定濃度的飽和氚氣流，鼓泡過程中氚水質(zhì)量恒定不變，無需更換，可實現(xiàn)對氚氣監(jiān)測儀的準確校準。本申請解決了氚監(jiān)測儀量值溯源的難題，可實現(xiàn)核設(shè)施大型核動力裝置，軍用同位素生產(chǎn)堆、軍用同位素含量測試場所，軍用同位素分裝使用場所等的氣載氚監(jiān)測，為核設(shè)施安全運行及事故工況提供重要的分析依據(jù)，準確反映核設(shè)施的運行情況。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。