[发明专利]检测和/或定量氢的装置及检测和/或定量氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及氢的检测和定量分析领域。

化学和/或放射性产品的设施如货仓、地热钻孔、仓储用地和工业罐可能经受与产品储存有关的氢的释放的风险，这些氢的释放是爆炸性的并且在某些情况下可能对人类是有害的。

为了控制这些风险并预防性地检测可能发生的任何氢的释放，通常用适于检测和/或测量氢的化学检测器配备这种类型的货仓。由于化学或放射性产品的长的储存期(几年)和储存结构的不便，为了明显的安全的原因，相关仪器和化学检测器，如氢检测器，随着时间的推移必须是耐用的，即贯穿整个或部分储存期，具有最佳的稳定性和灵敏度。此外，它们必须大量配置，以便覆盖大面积和表征非均匀环境。最后，所述测量装置必须考虑到爆炸的风险方面并必须能够保证装置的本质安全。

因此，本发明更具体地涉及用于检测和/或定量分析氢的装置，及用于检测和/或定量分析氢的方法。

背景技术

当在设施如化学和/或放射性产品的储存地，其具有超过大约一百米范围的待监测区域中监测氢的存在的情况时，使用已知的检测和/或定量分析氢的使用光学纤维作为氢传感器的装置。除了其他优势，由于它使用没有火花的风险的光学测量，而火花在含有大量氢气的气态环境中可能引发爆炸，这种类型的装置具有提供保证设施本质安全的检测。

下面和本文的余下部分中氢是指在其原子形式、在其分子形式(即二氢)或在其同位素形式即氘。

因此，文献WO2009/067671描述了这样的检测和/或定量分析氢的装置。文献WO2009/067671中描述的装置包含：

-测量用光学纤维，用于在待监测区域中配备设施，

-光学地连接到光学纤维上的光学系统，并适于通过所述光学纤维在明确定义的波长下测量光吸收的变化。

这样的装置利用光学纤维中氢的扩散的性质和由其导致的在某些波长下跃迁性质的变劣。这是由于在纤维中氢的吸收导致羟基OH的创建和分子二氢H2在红外区如在1080，1180和1240nm处吸收某些波长。因此，在这些波长下纤维传送的衰减直接与其中的氢的浓度有关。

因此，当这样的装置用部署在整个待监测区域的光学纤维配备待监测设施时，氢的泄漏将通过传感光学纤维引起部分氢的吸收，其可由所述的光吸收的测量检测。

然而，尽管这样的装置提供在设施中氢的存在的有效检测，它确实有一定数量的缺点。这是因为这样的装置依赖于光学纤维的老化，如果这种状态不能被完全地知道，可导致氢的存在的错误检测。这是因为光学纤维的老化导致传送的损耗，通常在近红外的光谱范围内不均匀，并因此引起使用在WO2009/067671中所描述的发明中氢检测的不确定性。

文献WO2008/136870描述了另一种检测和/或定量分析氢的装置，对其测量用光学纤维包含至少一种刻蚀的布拉格光栅，即部分纤维上的折射率是定期调整的，并且部分光学纤维的目标涂层接收该布拉格光栅。所述目标涂层适于氢的吸收。这样的装置包含，与在WO2009/067671中描述的装置类似的方式，测量用光学纤维，用于配备设施，和光学地连接到光学纤维上的光学系统。

配置这样的装置的光学系统以便在光学纤维中在各种波长下发射电磁辐射并在反射所述电磁辐射的每个刻蚀的布拉格光栅下测量波长。这是因为刻蚀的布拉格光栅的特征取决于由目标涂层吸收的氢的量。因此，有可能通过测量在该布拉格光栅之一反射下的波长，以确定由相应涂层吸收的氢的量。

因此，当这样的系统放置到待检测的设施中，包含刻蚀的布拉格光栅或光栅的光学纤维部署到整个待监测区域时，刻蚀的布拉格光栅之一附近的氢的泄漏导致由该布拉格光栅反射的电磁辐射的波长的移动并在发生的点监测泄漏。

因此，这样的装置使得氢在设施中每个刻蚀的布拉格光栅处被检测到，如果有多路复用的布拉格光栅，具有识别氢泄漏的地理来源的可能性。

虽然WO2008/136870中描述的装置使得在设施中检测氢的存在成为可能，具有识别氢泄漏的地理来源的可能性，该装置确实有一定数量的缺点。这是因为光学纤维具有一些点，在这些点处获得的检测和/或定量分析是有限的，因为它取决于布拉格光栅的刻蚀和使用的多路复用技术。还应注意，目标涂层的老化，如WO2009/067671中描述的，是未知的并且对产品敏感度的维护存在不确定性，其周期大于几年。

此外，由于光学纤维暴露于氢的情况，这样的装置还存在布拉格光栅消失的风险。

发明内容

本发明旨在补救这些缺点。