[發明專利]檢測和/或定量氫的裝置及檢測和/或定量氫的方法

有效

• 申請號: 201280065634.4
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN104094102B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 約翰·貝特朗;西爾維·德萊皮納-勒索利耶;格扎維埃·費龍
• 申請（專利權）人: 法國國家放射性廢物管理局
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63;G01N33/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟,楊生平

技術領域

本發明涉及氫的檢測和定量分析領域。

化學和/或放射性產品的設施如貨倉、地熱鉆孔、倉儲用地和工業罐可能經受與產品儲存有關的氫的釋放的風險，這些氫的釋放是爆炸性的并且在某些情況下可能對人類是有害的。

為了控制這些風險并預防性地檢測可能發生的任何氫的釋放，通常用適于檢測和/或測量氫的化學檢測器配備這種類型的貨倉。由于化學或放射性產品的長的儲存期(幾年)和儲存結構的不便，為了明顯的安全的原因，相關儀器和化學檢測器，如氫檢測器，隨著時間的推移必須是耐用的，即貫穿整個或部分儲存期，具有最佳的穩定性和靈敏度。此外，它們必須大量配置，以便覆蓋大面積和表征非均勻環境。最后，所述測量裝置必須考慮到爆炸的風險方面并必須能夠保證裝置的本質安全。

因此，本發明更具體地涉及用于檢測和/或定量分析氫的裝置，及用于檢測和/或定量分析氫的方法。

背景技術

當在設施如化學和/或放射性產品的儲存地，其具有超過大約一百米范圍的待監測區域中監測氫的存在的情況時，使用已知的檢測和/或定量分析氫的使用光學纖維作為氫傳感器的裝置。除了其他優勢，由于它使用沒有火花的風險的光學測量，而火花在含有大量氫氣的氣態環境中可能引發爆炸，這種類型的裝置具有提供保證設施本質安全的檢測。

下面和本文的余下部分中氫是指在其原子形式、在其分子形式(即二氫)或在其同位素形式即氘。

因此，文獻WO2009/067671描述了這樣的檢測和/或定量分析氫的裝置。文獻WO2009/067671中描述的裝置包含：

-測量用光學纖維，用于在待監測區域中配備設施，

-光學地連接到光學纖維上的光學系統，并適于通過所述光學纖維在明確定義的波長下測量光吸收的變化。

這樣的裝置利用光學纖維中氫的擴散的性質和由其導致的在某些波長下躍遷性質的變劣。這是由于在纖維中氫的吸收導致羥基OH的創建和分子二氫H2在紅外區如在1080，1180和1240nm處吸收某些波長。因此，在這些波長下纖維傳送的衰減直接與其中的氫的濃度有關。

因此，當這樣的裝置用部署在整個待監測區域的光學纖維配備待監測設施時，氫的泄漏將通過傳感光學纖維引起部分氫的吸收，其可由所述的光吸收的測量檢測。

然而，盡管這樣的裝置提供在設施中氫的存在的有效檢測，它確實有一定數量的缺點。這是因為這樣的裝置依賴于光學纖維的老化，如果這種狀態不能被完全地知道，可導致氫的存在的錯誤檢測。這是因為光學纖維的老化導致傳送的損耗，通常在近紅外的光譜范圍內不均勻，并因此引起使用在WO2009/067671中所描述的發明中氫檢測的不確定性。

文獻WO2008/136870描述了另一種檢測和/或定量分析氫的裝置，對其測量用光學纖維包含至少一種刻蝕的布拉格光柵，即部分纖維上的折射率是定期調整的，并且部分光學纖維的目標涂層接收該布拉格光柵。所述目標涂層適于氫的吸收。這樣的裝置包含，與在WO2009/067671中描述的裝置類似的方式，測量用光學纖維，用于配備設施，和光學地連接到光學纖維上的光學系統。

配置這樣的裝置的光學系統以便在光學纖維中在各種波長下發射電磁輻射并在反射所述電磁輻射的每個刻蝕的布拉格光柵下測量波長。這是因為刻蝕的布拉格光柵的特征取決于由目標涂層吸收的氫的量。因此，有可能通過測量在該布拉格光柵之一反射下的波長，以確定由相應涂層吸收的氫的量。

因此，當這樣的系統放置到待檢測的設施中，包含刻蝕的布拉格光柵或光柵的光學纖維部署到整個待監測區域時，刻蝕的布拉格光柵之一附近的氫的泄漏導致由該布拉格光柵反射的電磁輻射的波長的移動并在發生的點監測泄漏。

因此，這樣的裝置使得氫在設施中每個刻蝕的布拉格光柵處被檢測到，如果有多路復用的布拉格光柵，具有識別氫泄漏的地理來源的可能性。

雖然WO2008/136870中描述的裝置使得在設施中檢測氫的存在成為可能，具有識別氫泄漏的地理來源的可能性，該裝置確實有一定數量的缺點。這是因為光學纖維具有一些點，在這些點處獲得的檢測和/或定量分析是有限的，因為它取決于布拉格光柵的刻蝕和使用的多路復用技術。還應注意，目標涂層的老化，如WO2009/067671中描述的，是未知的并且對產品敏感度的維護存在不確定性，其周期大于幾年。

此外，由于光學纖維暴露于氫的情況，這樣的裝置還存在布拉格光柵消失的風險。

發明內容

本發明旨在補救這些缺點。