本发明涉及放射性计量校准领域，具体涉及一种恒定浓度的氚气流发生器系统及方法。
背景技术：
目前对氚气监测仪的校准通常采用鼓泡法原理设计一套氚气流发生器标准装置，让流速一定的经干燥的空气通入被恒温的含氚水中鼓泡，产生饱和氚气流，再让该氚气流通过氚气监测仪器，最后在末端设置冷凝回收装置对回收到的氚化水进行定量分析，反推鼓泡过程中氚气流的活度浓度，以实现对氚气监测仪器的校准。然而由于鼓泡过程中同位素分馏系数（鼓泡过程中鼓泡器鼓出的气态氚与鼓泡器内液态氚活度浓度的比值）的存在且小于1，导致鼓出的氚气流活度浓度不是恒定的，随着鼓泡过程的持续进行，鼓出的氚气流活度浓度会逐渐增大，鼓泡器内氚水质量会逐渐减少，一定时间后无法鼓出饱和氚气流，需停止鼓泡并重新加入氚水，无法满足长时间实验要求。干燥空气的材料通常采用分子筛和硅胶作为干燥器干燥，无法保证空气绝对干燥，影响对氚气监测仪的准确校准。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供解决上述技术问题的恒定氚水活度浓度的氚气流发生器系统。
此外，本发明还涉及一种恒定氚水活度浓度的氚气流发生方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种恒定浓度的氚气流发生器系统，包括闭合循环回路，所述闭合循环回路上依次设置有氚气流发生器、待校氚气监测仪和氚气流循环泵，所述闭合循环回路上还设置有与氚气流发生器配合的温控单元，温控单元的入口端和出口端均设置有温度传感器，所述氚气流循环泵的入口端和出口端均设置有压力传感器，所述温控单元和待校氚气监测仪之间设置有湿度计，还包括与氚气流发生器连通的氮气储存器，所述氮气储存器用于为氮气储存器提供干燥氮气。
进一步地，闭合循环回路上还设置有回收单元；所述回收单元用于回收闭合循环回路内的氚气流。
进一步地，回收单元的入口端设有第二阀门；所述回收单元还包括一连通的排放管道。
进一步地，闭合循环回路上设置有氚气流流速控制单元，所述氚气流流速控制单元设置在氮气储存器与氚气流发生器之间。
进一步地，闭合循环回路上还设置有氚气流缓冲单元；所述氚气流缓冲单元用于稳定氚气流流速，所述氚气流缓冲单元的入口端与所述氚气流循环泵的出口端相连通，所述氚气流缓冲单元的出口端与所述氚气流流速控制单元的入口端相连通。
进一步地，氚气流发生器的入口端和出口端分别设有入口阀门和出口阀门。
进一步地，氮气储存器的出口端设有第一阀门。
一种恒定浓度的氚气流发生器系统的氚气流发生方法，包括以下步骤：
1）、回路气密性检查：闭合循环回路在24h内压力变化不超过±5kPa，气密性正常；
2）、回路排空：气密性检查正常后，通过氮气储存器向闭合循环回路内通入干燥带高压的氮气，以排尽闭合循环回路内的空气，保证闭合循环回路内干燥环境；
3）、氚气流发生：闭合循环回路内湿度满足要求后，快速接入氚水活度浓度已知的氚气流发生器，随后关闭氚气流发生器的入口阀门和出口阀门，开启温控单元，调节氚气流发生器内的氚化水的温度，待氚气流发生器内氚化水温度与温控单元的预设温度一致后，打开氚气流发生器的入口阀门和出口阀门，随后打开氚气流循环泵，调节氚气流流速控制单元以确保氚气流发生器鼓出饱和氚气流，氚气流流速控制单元能实时调整氚气流流速大小并可以记录累积气流量和瞬时流速，在不同氚气流流速下读取待校氚气监测仪的稳定读数，对其进行准确校准，作出校准曲线。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明解决了气载氚监测仪量值溯源的难题，且能实现气载氚监测仪的准确校准。可实现核设施大型核动力装置，军用同位素生产堆、军用同位素含量测试场所，军用同位素分装使用场所等的气载氚监测，为核设施安全运行及事故工况提供重要的分析依据，准确反映核设施的运行情况。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明所示的氚气流发生器系统的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
闭合循环回路10，氮气储存器20，氚气流发生器30，温控单元40，待校氚气监测仪50，氚气流循环泵60，氚气流流速控制单元11，温度传感器12，压力传感器13，湿度计14，第一阀门21，入口阀门31，出口阀门32，氚气流缓冲单元70，回收单元80，第二阀门81，排放管道82。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本发明所述的一种恒定浓度的氚气流发生器系统，包括闭合循环回路10、氮气储存器20、氚气流发生器30、温控单元40、待校氚气监测仪50以及氚气流循环泵60。所述闭合循环回路10上依次设置有氚气流发生器30、待校氚气监测仪50和氚气流循环泵60，所述闭合循环回路10上还设置有与氚气流发生器30配合的温控单元40，温控单元40的入口端和出口端均设置有温度传感器12，所述氚气流循环泵60的入口端和出口端均设置有压力传感器13，所述温控单元40和待校氚气监测仪50之间设置有湿度计14，还包括与氚气流发生器30连通的氮气储存器20，所述氮气储存器20用于为氮气储存器20提供干燥氮气。
所述闭合循环回路10上设有氚气流流速控制单元11，用于实时调整回路内的氚气流流速大小并记录累积气流量和瞬时流速，使得本系统能够实现在不同氚气流流速下读取待校氚气监测仪50的稳定读数，对其进行准确校准，作出校准曲线。所述闭合循环回路10上还设有两个温度传感器12、两个压力传感器13以及湿度计14。
该两个温度传感器12用于实时检测所述闭合循环回路10内氚气流的温度变化情况，两个温度传感器12分别设定在温控单元40的入口及出口端，用于监测鼓泡前后气流的温度，判断温控单元40的温控能力。
该两个压力传感器13用于实时检测所述闭合循环回路10内的压力变化情况，两个压力传感器13分别设置在氚气流循环泵60的入口及出口端，用于监测氚气流循环泵60前后的压差，判断氚气流循环泵60的工作是否正常及系统是否漏气。
所述湿度计14用于检测所述闭合循环回路10内的湿度，当所述湿度计14检测到所述闭合循环回路10内的相对湿度小于0.1%时，即可停止向所述闭合循环回路10内输送氮气。所述湿度计14设置在温控单元40和待校氚气监测仪50之间，用于监测鼓出的氚气流是否饱和。
所述氮气储存器20与所述闭合循环回路10相连通，用于向所述闭合循环回路10提供氮气，以排除回路内的空气，保证回路内环境干燥。所述氮气储存器20的出口端设有第一阀门21，用于控制向所述闭合循环回路10输送/停止输送氮气，所述氮气储存器20设置在氚气流发生器30上游。
所述氚气流发生器30设于所述闭合循环回路10内，用于产生饱和氚气流。所述氚气流发生器30的入口端和出口端分别设有入口阀门31和出口阀门32，分别用于控制氚气流的流入和流出。
所述温控单元40用于控制所述氚气流发生器30内的氚化水的温度，使其在实验过程中，始终保持一适宜的预设温度。
所述待校氚气监测仪50设于所述闭合循环回路10内，且设于所述氚气流发生器30的下游。所述待校氚气监测仪50用于监测所述氚气流发生器30产生的饱和氚气流的浓度。
所述氚气流循环泵60用于为所述氚气流发生器30产生的饱和氚气流沿所述闭合循环回路10内循环提供动力。
可以理解，所述氚气流发生器系统还包括氚气流缓冲单元70，用于稳定氚气流流速，降低其流速，便于回收单元80回收处理。所述氚气流缓冲单元70设于所述闭合循环回路10内，且所述氚气流缓冲单元70的入口端与所述氚气流循环泵60的出口端相连通，所述氚气流缓冲单元70的出口端与所述氚气流流速控制单元11的入口端相连通。
可以理解，所述氚气流发生器系统还包括回收单元80，用于待实验完毕后，回收闭合循环回路10内的氚气流。所述回收单元80的入口端设有第二阀门81。所述回收单元80还包括一连通的排放管道82，使得经过所述回收单元80回收处理后的物质中的残余氮气排放至外界环境中，所述回收单元80设置在氚气流循环泵60的下游。
校准实验开始前，检查本系统的气密性，当氚气流循环泵60的入口端和出口端之间的压差为80kPa左右时，通过两压力传感器13观察回路内的真空保持度情况，要求回路24h内压力变化不超过±5kPa，气密性检查正常后，通过氮气储存器20向回路内通入干燥略带高压的氮气，以排尽回路内的空气，保证回路内干燥环境，通过回路内安装的湿度计14监测回路内的干燥度是否达到相对湿度小于0.1%的要求，满足要求后关闭氮气储存器20的第一阀门21。然后快速接入氚水活度浓度已知的氚气流发生器30，随后关闭氚气流发生器30的入口阀门31和出口阀门32，开启温控单元40，调节氚气流发生器30内的氚化水的温度，待氚气流发生器30内氚化水温度与温控单元40的预设温度一致后，打开氚气流发生器30的入口阀门31和出口阀门32，随后打开氚气流循环泵60，调节氚气流流速控制单元11以确保氚气流发生器30鼓出饱和氚气流，氚气流流速控制单元11能实时调整氚气流流速大小并可以记录累积气流量和瞬时流速，在不同氚气流流速下读取待校氚气监测仪50的稳定读数，对其进行准确校准，作出校准曲线。通过两温度传感器12实时观察回路内氚气流的温度变化情况，回路内气流通过氚气流缓冲单元70进行缓冲。实验结束后，首先关闭氚气流循环泵60，然后关闭氚气流发生器30的入口阀门31和出口阀门32，打开回收单元80的第二阀门81，启动回收单元80将回路内残余氚气流回收，通过观察待校氚气监测仪50的读数，直至回路内无残留氚气流后停止氚气流回收工作。
综上，本发明所述的氚气流发生器系统，采用干燥氮气作为氚气流发生器30的鼓泡用气体，避免现有的鼓泡用空气中含水量对鼓泡的影响；采用闭合循环回路，有效解决现有的鼓泡法中分馏系数的影响，提高对氚气监测仪的准确校准，避免放射性气体外泄的可能性。
一种恒定浓度的氚气流发生器系统的氚气流发生方法，包括以下步骤：
1）、回路气密性检查：闭合循环回路10在24h内压力变化不超过±5kPa，气密性正常；
2）、回路排空：气密性检查正常后，通过氮气储存器20向闭合循环回路10内通入干燥略带高压的氮气，以排尽闭合循环回路10内的空气，保证闭合循环回路10内干燥环境；
3）、氚气流发生：闭合循环回路10内湿度满足要求后，快速接入氚水活度浓度已知的氚气流发生器30，随后关闭氚气流发生器30的入口阀门31和出口阀门32，开启温控单元40，调节氚气流发生器30内的氚化水的温度，待氚气流发生器30内氚化水温度与温控单元40的预设温度一致后，打开氚气流发生器30的入口阀门31和出口阀门32，随后打开氚气流循环泵60，调节氚气流流速控制单元11以确保氚气流发生器30鼓出饱和氚气流，氚气流流速控制单元11能实时调整氚气流流速大小并可以记录累积气流量和瞬时流速，在不同氚气流流速下读取待校氚气监测仪50的稳定读数，对其进行准确校准，作出校准曲线。
本申请采用氮气作为鼓泡气体，能够保证进入氚气流发生器30的气体干燥，避免空气中水分干燥不彻底，稀释氚气流发生器30内氚水，无法鼓出恒定浓度的氚气流的情况，闭合回路的设计能有效解决分馏系数的存在对校准结果的影响，两者共同确保系统内氚气流活度浓度恒定，因此，本发明可使氚气流发生器持续鼓出恒定浓度的饱和氚气流，鼓泡过程中氚水质量恒定不变，无需更换，可实现对氚气监测仪的准确校准。本申请解决了氚监测仪量值溯源的难题，可实现核设施大型核动力装置，军用同位素生产堆、军用同位素含量测试场所，军用同位素分装使用场所等的气载氚监测，为核设施安全运行及事故工况提供重要的分析依据，准确反映核设施的运行情况。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。