聚变堆的氘氚燃料体系是世界上氚操作量最大且复杂的氚系统,如图1所示,操作量范围从每年外供氚源数kg量级（1017 Bq）至环境排放的101 Bq,跨度达到16个量级,在各个子系统中氚测量的量程范围、时间、精度都存在较大的差异。采用单一的氚测量技术显然难以实现ITER或未来聚变堆DEMO中的全部测量目标,不同的氚操作量范围需要选择合理的氚测量方法。对于ITER来说,氚的测量不需要严格的连续在线测试,测量目标精度为5%;但是针对未来聚变堆DEMO而言,氚的增殖量就达550g/d,5%的误差会导致约25g氚的不确定度,在短暂运行之后,氚在各环节的衡算将会无法保证,堆的可靠运行与安全难以保障。因此,在聚变堆DEMO中的氚计量与实时监控将非常重视,需考虑设置功能更加全面、精度更高的氚计量系统（TAS）。在科技部磁约束核聚变能专项的支持下,中核集团氚技术重点实验室依托原子能院氚材料与技术创新团队,针对"TBM在线提氚测量与分析关键技术"及"聚变堆氚工厂氚分析与检测技术"开展了系统而深入的研究,相关技术性能指标达到或接近国际先进水平。其中在氚增殖包层TBM涉氚系统在线提氚测量与分析关键技术方面,取得了如下成果:（1）掌握了检测TBM提氚氦气中微量氢（H₂）和杂质气体（N₂,O₂,CH₄,CO,CO₂）的气相色谱在线高精度快速分析技术。通过优化气相色谱分析气路设计、分离柱选型及分析参数,对氦中氢与杂质含量为1～5 000 ppmv范围,检出时间少于160 s,色谱峰信号值-浓度的线性相关系数大于0.99,相对标准偏差均不大于1%,检测限均小于10 ppb。（2）自主研制了双杯微量热计。优化了量热杯设计,容积达0.520 L。解决了热稳定性控制技术,经输入电功率、固态/液态氚源以及标准β放射源活度等标定测试,输出电信号-量热拟合线性相关系数高于0.999,检测限达0.2μW（氚活度为5.9 mCi）。对2 850 mCi吸氚样品多次测量,重复性标准偏差为30 mCi,相对偏差为1.05%。（3）自主研制了β衰变诱发X射线谱仪（BIXS）。自主设计的多道脉冲幅度分析器通过多级微分、积分电路设计以及高速管道式ADC和微处理器的应用,可对小幅值核脉冲进行成形放大,脉冲通过率达105,脉冲幅值放大的线性相关系数达0.997;多道计数的微分非线性为1.03%、积分非线性为0.03%。谱分析程序可实现能谱标定和谱峰。BIXS仪器经吸氚316 L样品和55Fe源的标定测试,对应5.90 keV能量分辨率达128.1 eV,24 h计数率稳定性偏差为0.2%。此外,结合我国磁约束聚变工程实验堆（CFETR）及聚变示范研究堆（DEMO）的建造目标和设计定位,对聚变堆氚工厂氚分析子系统进行了初步概念设计,通过分析氘氚燃料循环总体工艺流程及氚工厂各子系统工艺流程,确定了氚工厂中燃料气及工艺气分析检测的主要参数,初步进行了ANS系统关键单元的配置,并主要开展了3项氚分析与测量关键技术的先期研究,即:氘氚燃料及工艺气中氢同位素组分与杂质气体含量的微气相色谱在线快速分析、低比活度含氚气体的大体积正比计数管氚分析检测、BIX-TP氚分压的在线直接测量技术。通过历时3年的技术攻关,突破了各单项关键技术瓶颈,建立的ANS系统氚分析检测技术方法均通过了实验验证:微气相色谱实测He中0～10%范围内H₂、HD、D₂三组分有效分离检测时间不多于167 s,测量精度优于1%FS;BIX-TP纯氚气体氚压范围（10 Pa～10 kPa）内测量精度优于5%;1%氚-氢/氦/氩混合气体氚分压范围（10～100 Pa）,测量精度优于5%。从氚工厂分析检测装备的研发到分析方法的建立上,均取得了一系列重要研究成果,为聚变堆氚工厂ANS的初步概念设计提供了依据,并可为我国突破聚变堆氚工厂的整体设计、关键技术研发和安全分析提供氚分析检测与监测技术支持。