液态锂铅合金是一种较理想的氚增殖剂和中子倍增剂,通常被用作聚变反应堆增殖包层材料。包层中生成的氚会渗透到结构材料或外界环境中,这对反应堆安全、氚提取和产氚率产生直接影响。因此在液态锂铅包层中快速准确地测量其氚浓度对反应堆氘氚燃料循环的有效运行有重要意义。当前液态锂铅包层中在线测量氢同位素的传感器主要有渗透型传感器和固态质子传导电化学传感器。其中渗透型传感器结构简单,可靠性高,研究人员在探头材料和结构设计方面开展了广泛的研究。目前动态测量模式在液态锂铅中氢同位素浓度快速测量中被证实是可行的,但渗透型传感器在液态锂铅合金中的测量重复性和稳定性有待研究。本论文搭建了液态锂铅合金中氢同位素浓度测量实验装置,以金属Nb为渗透窗,在氢、氘两种氢同位素气体环境中,创新性地使用质谱测量与渗透法联用的方式对渗透气体的分压及组分比例、重复性、气体在液态锂铅合金中溶解度及浓度进行探究。并进行金属Nb片与液态锂铅合金的相容性实验来验证Nb探头的稳定性。研究结果表明:（1）该测量装置可以检测纯氢或纯氘,也可以检测氢同位素混合气。在渗透腔室温度为650 ℃时,对于氢氘混合气（H:D=50:50）,在无液态锂铅合金环境和液态锂铅合金环境下,通过Nb渗透膜后气体组分基本一致,其中HD占比约47%,H2占比约30%,D2占比约20%。（2）该测量装置在液态锂铅合金中动态模式测量时有着较快的响应时间（95s）、较高的氢同位素浓度分辨率（0.006ml/kg）、较好的精度和可重复性（RSD＜3%）。平衡模式测量时,平衡时间较长,在温度为650 ℃,压力为400Pa时H2约为2.35 h,而D2约为3.86 h。（3）对于液态锂铅合金中氢同位素溶解度计算,当渗透速率达到平衡时,氢同位素在液态锂铅合金中为稳态扩散,与采用公式计算的结果一致。（4）金属Nb片在温度为600℃的锂铅合金中腐蚀后,样品表面出现Nb和Pb的氧化物。随着腐蚀时间的增加,表面氧含量保持在20～26%,氧化程度较稳定。