一种测定反应堆用材料氦气扩散系数的全自动设备及方法

摘要

本发明提供一种测定反应堆用材料氦气扩散系数的全自动设备及方法。设备包括气源控制阀、质量流量控制器、流量控制阀、低真空侧真空规、放气控制阀、数据采集卡、测试池控制阀、样品测试池、待测样品、高真空侧真空规、真空泵、真空泵控制阀、氦气检测器、计算机、氦气气源、继电器及管线等。测试系统包括数据采集卡及计算机。计算机接收两侧真空规、质量流量控制器及氦气检测器的数据并保存、分析，同时通过控制各部件对系统进行工艺流程控制，最终实现自动测试并输出结果。该设备及测定方法可实现对反应堆用材料氦气扩散系数的自动测试，解决了以往测试设备操作复杂，测试结果重复性差等问题。

主权项

一种测定反应堆用材料氦气扩散系数的方法，其特征在于，该方法包括气源控制阀(1)、质量流量控制器(2)、流量控制阀(3)、低真空侧真空规(4)、放气控制阀(5)、数据采集卡(6)、测试池控制阀(7)、样品测试池(9)、待测样品(10)、高真空侧真空规(12)、真空泵(13)、真空泵控制阀(14)、氦气检测器(15)、计算机(16)、氦气气源(17)、继电器(图中未标注)及管线；i.所述氦气气源(17)通过管线与质量流量控制器(2)的进口连接，并通过气源控制阀(1)控制气源供给；ii.所述样品测试池低真空侧(8)与质量流量控制器(2)的出口、低真空侧真空规(4)及放气控制阀(5)连接，并且质量流量控制器(2)出口通过流量控制阀(3)进行控制；所述样品测试池高真空侧(11)与真空泵(13)、氦气检测器(15)及高真空侧真空规(12)连接，并且真空泵控制阀(14)控制真空泵(13)对样品测试池高真空侧(11)的作用；所述样品测试池的高低真空两侧通过测试池控制阀(7)的连通和分隔以实现真空泵(13)对样品两侧抽真空；iii.所述计算机(16)与质量流量控制器(2)、数据采集卡(6)及氦气检测器(15)通过信号线连接；iv.所述继电器的输出端与气源控制阀(1)、流量控制阀(3)、放气控制阀(5)、测试池控制阀(7)、真空泵(13)、真空泵控制阀(14)及氦气检测器(15)连接；所述继电器的输入端与所述数据采集卡(6)的开关量输出端连接；v.所述数据采集卡(6)的AD端与低真空侧真空规(4)、高真空侧真空规(12)的信号输出端连接；vi.其测试方法包括以下步骤：A.打开氦气气源(17)；B.将致密样品放入样品测试池(9)内开始测试；C.计算机(16)通过软件自动关闭气源控制阀(1)、放气控制阀(5)及氦气检测器(15)，打开流量控制阀(3)、测试池控制阀(7)、真空泵(13)及真空泵控制阀(14)；待低真空侧压力达到预定压力值后关闭真空泵(13)、真空泵控制阀(14)及测试池控制阀(7)，并打开气源控制阀(1)、氦气检测器(15)；D.计算机(16)通过软件自动调节质量流量控制器(2)使样品测试池低真空侧(8)的压力值保持在压力设定值；E.当低真空侧真空规(4)的值、高真空侧真空规(12)的值及氦气检测器(15)的值相对稳定后计算机(16)记录并存储低真空侧真空规(4)的值、高真空侧真空规(12)的值及氦气检测器(15)的值；F.将待测样品(10)放入样品测试池(9)内，重复C、D和E的步骤，并记录数据；G.将计算机(16)记录保存的所有原始数据带入公式中，利用如下公式计算氦气在待测样品(10)中的扩散系数：$K=\frac{d(C_1-C_0)}{P_{H}A}({\mathrm{cm}}^2/s);$H.公式中P_H(Pa)为低真空侧真空规(4)的值，A(cm²)为测试的待测样品(10)的面积，d(cm)为测试的待测样品(10)的厚度；C₀为将致密样品放入样品测试池(9)后进行测试得到的氦气检测器(15)测得的值；C₁为将待测样品(10)放入样品测试池(9)中后进行测试得到的氦气检测器(15)测得的值。