[发明专利]一种氢同位素气体的快速配制并检测的一体化装置及方法

说明书

本发明公开一种氢同位素气体的快速配制并检测的一体化装置及方法，将高纯氢同位素气体罐、同位素混合气体罐、真空泵、气体质量流量计、气体质量控制器、压力计按照一定的方式组合起来构成氢同位素气体快速配制及检测一体化装置，氢同位素混合气依次通过质量流量计和质量流量控制器，结合高纯同位素气体的在线自动调控，便可将混合气体按要求气量及比例快速注入新组件或工艺系统，混合气体的气量控制、氢同位素比例的检测及调控同时完成；本发明提供的装置及方法可将氢同位素气体按预设的任意气量及比例快速配制，还可对其气量及同位素比例进行实时、在线检测并调控，效率高，成本低，实现自动化操作，且具备自校准功能。

技术领域

本发明涉及氢同位素气体快速配制及检测技术领域，特别是涉及一种氢同位素气体的快速配制并检测的一体化装置及方法。

背景技术

反应堆氘氚核燃料循环等氢同位素气体应用领域中，需要将氢同位素气体净化回收并按要求气量和比例及时注入工艺系统循环利用以保证系统正常运行，氢同位素气体丰度的快速计量与配制至关重要。氢同位素气体配制与检测在同位素分离、同位素分析等研究领域也具有重要的意义。氢同位素丰度计量通常采用高分辨磁质谱、高分辨拉曼、气相色谱等仪器通过在线或离线取样完成，流程复杂，成本高。磁质谱等设备体积较大且为精密设备，开机时间较长，维护保养成分高且较困难；需要定时用标准样品校准，丰度计算繁琐；离线取样时，难以保证取样成分与总体保持一致。

传统配制氢同位素气体方式，如公开号为CN112331366A的一种氘氚燃料贮存与供给演示系统及应用以及公开号为CN101349679A的一种氢、氘化氢和氘氢同位素定量检测的方法是通过PVT法计算总摩尔量并结合氢同位素丰度计量判定各组分含量，由于影响PVT方法准确性的因素较多，如压力传感器的自身精度、零点偏移、系统体积标定的误差以及温度测量的准确性等，导致总量控制较难且耗时长，不利于连续操作。由于在气体转移过程中通常采用贮氢合金做为氢同位素气体吸收或放出的载体，其固有的氢同位素效应、歧化、多次循环后的容量下降等因素也给工艺带来较多影响，不利于自动化操作，因此亟待开发新技术予以解决。为了解决上述问题，本发明提供一种氢同位素气体的快速配制并检测的一体化装置及方法，来解决以往的氢同位素气体的配制和检测精度不高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种氢同位素气体的快速配制并检测的一体化装置及方法，来达到提高氢同位素气体的配制和检测精度的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种氢同位素气体快速配制并检测的一体化装置，包括高纯氢同位素气体罐A、高纯氢同位素气体罐B、同位素混合气体罐、稳压装置、贮氢装置、压力计、真空计、气体质量流量计、气体质量流量控制计、阀门、自动阀和真空泵，所述阀门包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门，所述自动阀包括第一自动阀门、第二自动阀门、第三自动阀门、第四自动阀门、第五自动阀门和第六自动阀门，所述稳压装置包括第一稳压器、第二稳压器和第三稳压器，所述压力计包括第一压力计、第二压力计和第三压力计，所述高纯氢同位素气体罐A、高纯氢同位素气体罐B和同位素混合气体罐分别通过第一管路、第二管路和第三管路并联并汇接成进气口，所述进气口分别连接至第一主管路、第二主管路和第三主管路，所述第一管路上依次安装有第一稳压器、第一阀门以及第一自动阀，所述第一压力计与所述第一阀门连接，所述第二管路上依次安装有第二稳压器、第二阀门以及第二自动阀，所述第二压力计与所述第二阀门连接，所述第三管路上依次安装有第三稳压器、第三阀门以及第三自动阀，所述第三压力计与所述第三阀门连接，所述第一主管路上依次设置有第四自动阀门、第四阀门、气体质量流量计、气体质量流量控制器、第无自动阀门和第六自动阀并与所述贮氢装置的输入端连接，所述气体质量流量计和气体质量流量控制器上均设置有压力传感器，所述第二主管路上依次设置有第一真空阀和真空计，所述第三主管路上设置有第二真空阀并与所述真空泵连接，所述第五自动阀门和所述第六自动阀门之间的第一主管路上连接有第二真空阀门，所述第二真空阀门通过支管路与所述真空泵连接。