CN102768222B - 抗氧化性能检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抗氧化性能检测设备，包括：控制系统，用于控制温度、气体流量以及气体带水量的显示和报警；气路系统，与控制系统、恒温水浴系统和热扩散炉相连，用于向热扩散炉通入工作气体或保护气体；恒温水浴系统，与气路系统的工作气路相连，用于使工作气体带入水汽进入热扩散炉；热扩散炉，与气路系统和恒温水浴系统相连，用于把固体元件加热到实验设定温度并保温一定的时间；冷却系统，与热扩散炉相连，用于冷却热扩散炉炉头法兰及炉体；排风系统，位于气路系统尾部，用于尾气的收集和排出。本发明提供的抗氧化性能检测设备能够精确方便控制气体切换和流量、自动运行温升曲线、实时显示各组件运行状态，提高了设备的智能性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及检测固体元件抗氧化性能的技术领域，特别涉及一种检测球形燃料元件基体石墨球抗氧化性能的专用设备。
背景技术
目前，我国球床式高温气冷堆所使用的球形燃料元件直径为60mm，结构为球形包覆颗粒（TRISO）弥散在燃料区的石墨基体中。作为燃料元件的结构材料，基体石墨使包覆燃料颗粒获得热工水力学条件，包括将热量传给冷却剂氦气。并作为慢化材料，对快中子有足够的慢化能力。同时还具有一定的滞留裂变产物的能力。
由于反应堆内可能存在H2O、O2、CO、CO2等杂质，在水和空气进入一回路的事故条件下，水和空气进入堆芯，这些都能造成基体石墨的氧化，因此燃料球的基体石墨材料必须在燃料球工作温度下抵抗微量杂质的氧化，特别是水的氧化。所以燃料元件对抗氧化性能有严格控制指标。
现有的检测基体石墨球抗氧化性能的设备存在以下缺点：
（1）操作复杂，引入大量人工控制；
（2）温度控制、气体控制精度不高，数据可靠性差。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种检测固体元件抗氧化性能设备，以克服现有的检测设备存在的操作复杂、人工干预多、温度控制、气体控制精度不高而导致数据可靠性差的缺陷。
（二）技术方案
为了解决上述问题，本发明提供了一种抗氧化性能检测设备，包括：控制系统，用于控制温度、气体流量以及气体带水量的显示和报警；气路系统，与控制系统、恒温水浴系统和热扩散炉相连，用于向热扩散炉通入工作气体或保护气体；恒温水浴系统，与气路系统的工作气路相连，用于使工作气体带入水汽进入热扩散炉；热扩散炉，与气路系统和恒温水浴系统相连，用于把固体元件加热到实验设定温度并保温一定的时间；冷却系统，与热扩散炉相连，用于冷却热扩散炉炉头法兰及炉体；排风系统，位于气路系统尾部，用于尾气的收集和排出。
优选地，所述控制系统包括几个触摸屏，每个触摸屏可独立控制每套管路，并能实时显示热扩散炉的温升曲线和气体流量。
优选地，所述气路系统包括载送工作气体和保护气体的减压阀和气路、气压报警传感器、以及数个质量流量计。
优选地，所述恒温水浴系统的功率为1-10kW，温度精度优于0.5℃，并配有水槽，水槽内配有金属盘管及多个洗气瓶。
优选地，所述热扩散炉为多管炉，炉管为石英管或陶瓷管，控制系统可以实现单管、双管有选择的工作或多个炉管同时工作。
优选地，所述冷却系统为大功率制冷循环水浴，在进水口和出水口处分为几个支路，分别与热扩散炉的每个炉管相连，用于降低炉体及炉头出水的温度。
优选地，所述排风系统包括耐高温排风扇和排风管道。
优选地，还包括：双重超温保护装置，用于提供一次超温报警和二次超温断电跳闸保护。
优选地，还包括：还包括：水温传感器，其位于各路冷却水支路的出水管处，用于检测冷却炉体及炉头的出水温度。
优选地，还包括：水流传感器，其位于各路冷却水支路的进水管处，用于检测冷却水出水水流大小。
（三）有益效果
本发明提供的检测固体元件抗氧化性能设备，具有以下优点：
（1）建立了人机界面、实现了程序控制，提高了操作便利性；
（2）能够精确方便控制气体切换和流量；
（3）能够自动运行温升曲线；
（4）能够实时显示各组件运行状态；
（5）设置了多个报警阈值，异常状态下能够及时响应，提高了设备的智能性和安全性。
附图说明
下面参照附图并结合实例来进一步描述本发明。其中：
图1为本发明实施例检测固体元件抗氧化性能设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例检测固体元件抗氧化性能设备包括：控制系统1、气路系统2、恒温水浴系统3、热扩散炉4、冷却系统5、排风系统6。
控制系统1，用于集中控制实验设备温度曲线、气体流量及带水量、气等报警点显示。控制系统1可以包括几个触摸屏，且每个触摸屏可独立控制每套管路，并能实时显示炉子的温升曲线，气体的流量及其它报警点。在本实施例中，控制系统1与4个触摸屏和温控仪表配合，控制气路系统2和热扩散炉4，通过现场人机界面对温度工艺曲线，气体流量曲线，以表格和曲线图的方式显示工艺实时运行状况，并生成连续的数据并存盘。
气路系统2，与控制柜、恒温水浴系统和热扩散炉相连，用于向热扩散炉通入不同的保护气体和工作气体。气路系统2可以包括气压报警传感器，当各气路压力小于0.1Mpa时，控制柜面板上出现报警显示，还可以包括数个质量流量计，测量精度不低于1%，可以精确控制并实时显示个支路气体的流量及状态。在本实施例中，气路系统2分为两路气体（工作气和保护气），在升温过程中直接由气路系统2通入一定流量的保护气体到热扩散炉4；当炉温达到工作温度并保温时，气路系统2先通入一定流量的工作气体到恒温水浴系统3，带走一定质量百分比的水蒸气后，再进入热扩散炉4。
恒温水浴系统3，与气路柜工作气气路相连，用于带入一定质量比例的水汽进入扩散炉。恒温水浴系统3的功率可以为1-10kW，温度精度优于0.5℃，并配有专用大开口水槽，水槽内配有特殊设计的金属盘管及多个洗气瓶，可以保证载带气体经过恒温水浴后带走一定质量百分比的水蒸汽。一般情况下，在加热和降温阶段通入一种保护气，在保温阶段，须切换成另一种载带气体，接入恒温水浴系统。在本实施例中，恒温水浴系统3的温度精度为0.1℃，在水槽内专门设计了4路不锈钢盘管，内置洗气瓶，工作气从气源柜出来后分为4个支路，分别进入恒温水浴槽内不锈钢盘管后，气体的温度与槽内洗气瓶中去离子水的温度一致，根据气压平衡原理带走一定质量百分比的水蒸气。
热扩散炉4，与气路柜和恒温水浴系统相连，用于把固体元件加热到实验设定温度并保温一定的时间，加热和保温阶段分别通入不同的气体。热扩散炉4可以为石英管，也可以是陶瓷管或其他材料，炉管可以设计为多管炉，相应的控制系统可以实现单管、双管有选择的工作或多个炉管同时工作。两端带有不锈钢法兰封口，一端法兰配有进气管，另一端法兰配有出气管，为了避免加热和保温过程中法兰内侧密封圈发生软化，每个法兰配有冷却水管，与制冷循环水浴相连。在本实施例中，热扩散炉4有4套炉体，炉管的温度精度为±0.5℃，炉管口径采用不锈钢接口密封，炉体配有双重超温保护装置：分别为一次超温报警和二次超温断电跳闸保护，提高了设备的安全可靠性。
冷却系统5，与热扩散炉相连，用于冷却热扩散炉炉头法兰及炉体。冷却系统5为大功率制冷循环水浴，在进水口和出水口处分为几个支路，分别与每个扩散炉炉管相连，用于降低炉体及炉头出水的温度。在本实施例中，冷却系统5在进水口和出水口处分为4个支路，分别与4个扩散炉炉管相连，整个实验过程中都在持续运行，能够有效降低炉头温度，避免加热和保温过程中法兰内侧密封圈发生软化。每个扩散炉炉管的炉体冷却水都配有分总开关，可以有选择使用1-4个管的冷却水工作。在本实施例中，还可以在各路冷却水支路的出水管处设置水温传感器，用于检测冷却炉体及炉头的出水温度，当出水温度≥40℃时，控制柜面板上出现报警显示。还可以在各路冷却水支路的进水管处设置水流传感器，用于检测冷却水出水水流大小，当出水水流小于设定值时，控制柜面板上出现报警显示。
排风系统6，位于气路系统尾部，用于尾气的收集和排出。排风系统6可以包括耐高温排风扇和排风管道，能够有效收集尾气并排出，保证石英管内的压强稳定，同时能够有效降低主机内的温度，使控温系统及保护系统得以在良好环境工作。排风系统6可位于热扩散炉体4上方，能够有效收集尾气并排出，同时能够有效降低主机内的温度，使控温系统及保护系统得以在良好环境工作。
本发明中的待测固体元件可以为球形燃料元件基体石墨球，可以为陶瓷球或其他无机非金属材料、复合材料等压制成的球体或块体的固体元件。
本发明提供的检测固体元件抗氧化性能设备，具有以下优点：
（1）建立了人机界面、实现了程序控制，提高了操作便利性；
（2）能够精确方便控制气体切换和流量；
（3）能够自动运行温升曲线；
（4）能够实时显示各组件运行状态；
（5）设置了多个报警阈值，异常状态下能够及时响应，提高了设备的智能性和安全性。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (7)
1.一种抗氧化性能检测设备，其特征在于，包括：
控制系统，用于控制温度、气体流量以及气体带水量的显示和报警；
气路系统，与控制系统、恒温水浴系统和热扩散炉相连，用于向热扩散炉通入工作气体或保护气体；
恒温水浴系统，与气路系统的工作气路相连，用于使工作气体带入水汽进入热扩散炉；
热扩散炉，与气路系统和恒温水浴系统相连，用于把固体元件加热到实验设定温度并保温一定的时间；
冷却系统，与热扩散炉相连，用于冷却热扩散炉炉头法兰及炉体；
排风系统，位于气路系统尾部，用于尾气的收集和排出；
其中，所述恒温水浴系统的功率为1-10kW，温度精度优于0.5℃，并配有水槽，水槽内配有不锈钢盘管及多个洗气瓶；
其中，所述气路系统包括载送工作气体和保护气体的减压阀和气路、气压报警传感器、以及数个质量流量计；
其中，所述热扩散炉为多管炉，炉管为石英管或陶瓷管，控制系统可以实现单管、双管有选择的工作或多个炉管同时工作。
2.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述控制系统包括几个触摸屏，每个触摸屏可独立控制每套管路，并能实时显示热扩散炉的温升曲线和气体流量。
3.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述冷却系统为大功率制冷循环水浴，在进水口和出水口处分为几个支路，分别与热扩散炉的每个炉管相连，用于降低炉体及炉头出水的温度。
4.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述排风系统包括耐高温排风扇和排风管道。
5.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，还包括：双重超温保护装置，用于提供一次超温报警和二次超温断电跳闸保护。
6.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，还包括：水温传感器，其位于各路冷却水支路的出水管处，用于检测冷却炉体及炉头的出水温度。
7.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，还包括：水流传感器，其位于各路冷却水支路的进水管处，用于检测冷却水出水水流大小。
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