一种差热式贮氚床原位量热方法、贮氚床及系统与流程

本发明涉及氚测量，具体是一种差热式贮氚床原位量热方法、贮氚床及系统。

背景技术：

1、氚是价值昂贵的战略核材料，氚的安全不论从经济角度还是从安全角度考虑，含氚系统或生产线都需对氚进行衡算管理。金属氢化物贮存床在氚工艺中具有广泛的应用，对贮存床中的氚盘存量进行计量，是氚工艺中的重要操作。

2、常规的p-v-t方法涉及到贮氚床的高温、氚泵输转移等操作，是一种间接的测量方法，存在氚的泄漏损失等风险。

3、氚以12.33年的半衰期发射平均能量为5.7kev的β射线，β射线在样品内部将其动能全部转化为热能，相当于1克氚有0.324瓦特的热功率。通过测量氚衰变热是一种绝对测量方法，具有计量过程非破坏、不增加放射性物质排放、测量系统及分析过程简单等优点。目前，常见的流气式氚量热计需要复杂的恒温系统，量热过程需要将含氚部件拆卸转运至专用量热箱，量热完成后需将含氚部件再次安装至氚系统中，对于放射性的氚来说，操作步骤过于繁琐。

4、由于p-v-t方法涉及到贮氚床的高温、氚泵输转移等操作，存在氚的泄漏损失等风险。流气式氚量热计需要复杂的恒温系统，测量过程需将含氚部件在量热箱和氚工艺系统中频繁拆装，步骤过于繁琐。因此，将氚量热系统集成至贮氚工艺系统中，在线原位完成氚量热分析，对于氚的闭合衡算(特别是大量氚)具有进步意义。然而，氚工艺系统所处温度环境相较于量热箱内部波动要大得多，如何合理选取部组件进行系统设计集成、应用方案的优化以提高贮氚床原位量热的精确度是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明提供了一种差热式贮氚床原位量热方法、贮氚床及系统，解决现有技术存在的测量过程操作繁琐、精确度低等问题。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

3、一种差热式贮氚床原位量热方法，通过多组差热式计量的方式获取非线性标准刻度曲线。

4、作为一种优选的技术方案，包括以下步骤：

5、s1，利用模拟量热贮氚床、参比实验床、贮氚实验床进行真空热处理，初始载入氢同位素气体，再次加热完全抽出氢同位素气体，重复多次，完成贮氚床贮氚材料的活化；

6、s2，对模拟量热贮氚床、参比实验床、贮氚实验床抽真空；

7、s3，模拟量热床的电模拟体施加设定功率p1，分别记录模拟量热贮氚床、参比实验床的多支测温电阻的温度，待模拟量热贮氚床温度趋于稳定后，对模拟量热贮氚床、参比实验床的多支测温电阻的温度求平均值，分别记为得出p1功率下引起的温差δt1，记录坐标(p1，δt1)；

8、s4，重复步骤s3，获得不同电热功率pn下，模拟量热贮氚床与参比实验床之间温差值δtn；

9、s5，将步骤s3、步骤s4中获得的坐标值(p1，δt1)、(p2，δt2)……(pn，δtn)进行线性拟合，得到模拟量热标准刻度线l1，拟合直线斜率k1；

10、s6，将贮存床设计的贮存容量平均分为n份，单份的容量为m1 g，向模拟量热床中通入m g氢同位素气体，随后冷却至室温；

11、s7，重复步骤s3至步骤s5，获得模拟量热床吸附m2 g氢同位素气体后的量热标准刻度线l2，拟合直线斜率k2；

12、s8，重复步骤s6、步骤s7，直至模拟量热床中吸附氢同位素气体量为设计限值，获得模拟量热床吸附mn g氢同位素气体后一系列的量热标准刻度线ln，拟合直线斜率kn；

13、s9，将(m1，k1)、(m2，k2)……(mn，kn)进行多项式拟合，得到k与m之间的对应关系，将k、m代入多项式，再微分处理，得到δt与w之间的对应关系，完成非线性标准刻度线的建立；其中，k表示贮存床不同吸附量条件下、量热标准刻度线斜率，m表示贮存床吸附容量，w表示贮存床热功率；

14、s10，向贮氚实验床中通入设定量的含氚气体，待贮氚实验床达到热平衡后，对贮氚实验床、参比实验床的多支测温电阻的温度求平均值，t、t0，得出氚引起的温差δt，将δt代入步骤s9中的非线性标准刻度线，计算出氚的发热功率，进一步计算得出贮氚实验床中的含氚量；其中，δt表示量热标准刻度线建立后、某一次量热实验测得的温差信号。

15、作为一种优选的技术方案，步骤s3中，p1的范围为(0w，32w]。

16、作为一种优选的技术方案，步骤s4中，稳定的温差值指两小时内温度变化<0.2℃。

17、作为一种优选的技术方案，步骤s2中，真空度在10-4pa量级。

18、作为一种优选的技术方案，步骤s2中，步骤s9中，

19、作为一种优选的技术方案，测温电阻为铂电阻。

20、作为一种优选的技术方案，步骤s1中，重复a次；a为整数且a≥2。

21、一种贮氚床，应用于所述的一种差热式贮氚床原位量热方法，包括二级包容腔、贮氚腔室，二级包容腔内设有：

22、贮氚床外加热装置、与贮氚床外加热装置接触的贮氚腔室外壁；

23、内过滤筒、设于内过滤筒内的内贮氚材料层、设于内贮氚材料层内的贮氚床内加热装置、设于内贮氚材料层外壁的内传热翅片；

24、套设于内过滤筒外的外过滤筒、设于外过滤筒外壁的外贮氚材料层、设于外贮氚材料层外壁的外传热翅片；

25、设于内过滤筒和/或外过滤筒内的测温电阻；

26、外传热翅片与贮氚腔室外壁接触。

27、一种差热式贮氚床原位量热系统，包括所述的一种贮氚床。

28、本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：

29、(1)本发明通过多组差热式计量的方式获取非线性标准刻度曲线，克服贮存床内部压力波动对量热准确度的影响，为其工程化应用提供了全过程解决方案；

30、(2)本发明具有贮氚床免拆卸、无需提供恒温吹扫气流、抗环境温度波动能力强、量热精度高的特点。

技术特征：

1.一种差热式贮氚床原位量热方法，其特征在于，通过多组差热式计量的方式获取非线性标准刻度曲线。

2.根据权利要求1所述的一种差热式贮氚床原位量热方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种差热式贮氚床原位量热方法，其特征在于，步骤s3中，p1的范围为(0w，32w]。

4.根据权利要求2所述的一种差热式贮氚床原位量热方法，其特征在于，步骤s4中，稳定的温差值指两小时内温度变化<0.2℃。

5.根据权利要求2所述的一种差热式贮氚床原位量热方法，其特征在于，步骤s2中，真空度在10-4pa量级。

6.根据权利要求2所述的一种差热式贮氚床原位量热方法，其特征在于，步骤s2中，步骤s9中，

7.根据权利要求2所述的一种差热式贮氚床原位量热方法，其特征在于，测温电阻为铂电阻。

8.根据权利要求2所述的一种差热式贮氚床原位量热方法，其特征在于，步骤s1中，重复a次；a为整数且a≥2。

9.一种贮氚床，其特征在于，应用于权利要求1至8任一项所述的一种差热式贮氚床原位量热方法，包括二级包容腔(1)、贮氚腔室，二级包容腔(1)内设有：

10.一种差热式贮氚床原位量热系统，其特征在于，包括权利要求9所述的一种贮氚床。

技术总结
本发明涉及氚测量技术领域，公开了一种差热式贮氚床原位量热方法、贮氚床及系统，该方法，通过多组差热式计量的方式获取非线性标准刻度曲线。本发明解决了现有技术存在的测量过程操作繁琐、精确度低等问题。

技术研发人员：罗文华,黄旭,寇化秦,陈利豪,陈长安,包锦春,叶荣兴,王德高
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院材料研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16