CN104345013B - 一种用于高温条件下核素迁移研究的实验装置 - Google Patents

一种用于高温条件下核素迁移研究的实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到一种用于高温条件下核素迁移研究的实验装置，其特征在于：它包括一PTFE材质的扩散内胆、一金属外框，所述扩散内胆安置于所述金属外框开口处，并被所述金属外框的顶板顶紧以固定在外框内；中心扩散岩片两侧分别加O型垫片后放置在两扩散池体中间，并通过压紧两部分扩散池体，使得岩片两侧形成两个扩散池，O型垫片被压缩时起到压力缓冲和使得岩片均匀受力作用，同时还起密封作用；由于本发明扩散内胆与接口均采用PTFE材质，因此良好的抗老化性与耐高温性。本发明的应用有望为评估放射性核素在高温下的迁移行为提供可靠的实验平台，具有良好的应用通过前景。

Description

一种用于高温条件下核素迁移研究的实验装置
技术领域
本发明涉及到核素迁移研究领域，具体涉及到一种用于高温条件下核素迁移研究的实验装置。
背景技术
核素迁移研究主要类型分为实验室研究和现场研究。而实验室研究主要是利用扩散池模拟高放废物地质处置条件下核素的迁移行为，从而取得表观扩散系数、有效扩散系数等一系列数据。由此可见，扩散池作为实验室研究的基础，其性能指标、设计功能将直接影响到扩散实验能否贴近高放废物地质处置的条件，从而得出更符合实际的数据。
常见扩散实验使用的扩散池主要分为两类，第一类是以PMMA为材料所制的扩散池。以PMMA为材质的装置，最高耐温约55℃，长时间使用易老化。另一类不锈钢制成的扩散池，虽然解决了耐高温的问题，但是很难避免在实验中，金属制的扩散池不产生腐蚀，而少许的腐蚀将会对实验结果造成极大影响。此外，目前金属制扩散池，在压紧扩散材料时采用法兰。这对于一些易碎的材料，比如花岗岩等，在旋紧法兰时，稍有不慎，将产生不均匀受力，导致岩片破裂。高温扩散实验的特点是，长期(实验周期约3-5个月)、高温(约80-100℃)、实验条件复杂(pH变化范围大，溶液组成复杂)，因此上述两种常规的实验装置并不能很好的满足实验要求。
发明内容
本发明的目的在于满足核素迁移研究中苛刻的高温实验条件，设计了一种采用PTFE为扩散内胆，外加金属固定框架的新型高温扩散装置。
本发明采取了如下技术方案以实现上述目的：一种用于高温条件下核素迁移研究的实验装置，其结构为：它包括一扩散内胆、一金属外框，所述扩散内胆安置于所述金属外框开口处，并被所述金属外框的顶板顶紧以固定在外框内；所述扩散内胆包括两部分扩散池体、两个O型垫片、一中心扩散岩片、四个扩散接口；中心扩散岩片两侧分别加O型垫片后放置在两扩散池体中间，并通过压紧两部分扩散池体，使得岩片两侧形成两个扩散池，O型垫片被压缩时起到压力缓冲和使得岩片均匀受力作用，同时还起密封作用；扩散内胆两端各有2个PTFE材质扩散接口，并通过O圈密封，该接口采用模块化设计可以根据实际需要更换不同孔径；所述金属外框包括一矩形金属框、一顶板和螺纹顶杆；所述矩形金属框在内胆扩散接口位置开四个槽让开扩散接口；当内胆放置在金属框内后旋转螺旋顶杆，并通过顶板使得扩散池体均匀受力并顶紧。为了充分提高该装置的耐腐作用，所用O圈和O型垫片都采用氟橡胶材料。
本发明由于采用了上述技术方案，因此具有以下优点：1，采用PTFE制成的内胆，这种材质在一个实验周期内(约3-5个月，80-100℃高温)显示出良好的抗老化性，而且其化学稳定性好，无杂质溶出，可以有效避免金属类材质的腐蚀问题；2，而外加的金属外框，具有固定与压紧的双重功能，当压紧扩散池时，扩散池体均匀受力，加上岩片两侧的O型垫片使得扩散岩片受力均匀，避免了岩片的破裂。3，所 述扩散内胆中的扩散接口，是采取模块化设计的，可以加工成各种尺寸以匹配不同规格的蠕动泵管。4，本发明采用的金属外框与扩散内胆分离的设计，可以方便快捷的更换内胆，而将金属框架加以重复利用，有效降低了实验成本。5，本发明通过4个月的运行，发现密封效果良好，工作状态稳定，完全实现了设计目标。综上所述，本发明的应用有望拓展核素迁移研究的实验条件，为评估放射性核素在高温下的迁移行为提供可靠的实验平台，具有良好的应用通过前景。
附图说明
图1是扩散池总装配图
图2是扩散池内胆零件分解图
图3是扩散池内胆装配图
图4是扩散池外框零件分解图
图5是扩散池外框装配图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明包括一扩散内胆、一金属外框，扩散内胆安置于所述金属外框开口处，并被金属外框的顶板顶紧以固定在外框内；
如图2、3所示扩散内胆包括四个扩散接口(1)、两部分扩散池体(2和5)、两个O型垫圈(3)、一中心扩散岩片(4)；中心扩散岩片(4)两侧分别加O型垫片(3)后放置在两扩散池体(2和5)中间，并通过压紧两部分扩散池体，使得岩片两侧形成两个扩散池；O型垫圈被压缩时起到压力缓冲和使得岩片均匀受力作用，同时还起密封作用；扩散内胆两端各有2个PTFE材质扩散接口(1)，并通过O圈密封，该接口采用模块化设计可以根据实际需要更换不同孔径；
如图4、5所示金属外框包括一矩形金属框(7)、一顶板(8)和螺纹顶杆(9)；所述矩形金属框在内胆扩散接口位置开四个槽让开扩散接口；当内胆放置在金属框内后旋转螺旋顶杆，并通过顶板使得扩散池体均匀受力并顶紧。
上述实施例中，岩片厚度的兼容性为5-10毫米，直径62-66毫米。
上述实施例中，为了充分提高该装置的耐腐作用，所用O型垫片都采用氟橡胶材料。
本发明使用时，其应用操作流程如下：
1.将岩片4两端用O型垫片3夹住放入扩散池体2和5相应卡槽内，并施力将扩散池体2与5合为一体；
2.将组合好的扩散池内胆放入扩散池框架中，通过旋紧扩散池外框的螺纹顶杆9带动顶板8将扩散 池内胆2与5严密贴合
3.在扩散池内胆两端插入扩散接口
4.四个接口接蠕动泵，使两个扩散池腔体充满溶液，开展实验。

Claims (2)

1.一种用于高温条件下核素迁移研究的实验装置，其特征在于：它包括一扩散内胆、一金属外框，所述扩散内胆安置于所述金属外框开口处，并被所述金属外框的螺纹顶杆顶紧以固定在外框内；
所述扩散内胆包括两部分扩散池体、两个O型垫片、一中心扩散岩片、四个扩散接口；中心扩散岩片两侧分别加O型垫片后放置在两扩散池体中间，并通过压紧两部分扩散池体，使得中心扩散岩片两侧形成两个扩散池，O型垫片被压缩时起到压力缓冲和使得中心扩散岩片均匀受力作用，同时还起密封作用；扩散内胆两端各有2个扩散接口，并通过O圈密封；所述金属外框包括一矩形金属框、一顶板和螺纹顶杆；所述矩形金属框在内胆扩散接口位置开四个槽让开扩散接口；当内胆放置在金属框内后旋转螺旋顶杆，并通过顶板使得扩散池体均匀受力并顶紧；
通过所述金属外框上的螺纹顶杆顶紧，使得中心扩散岩片、O型垫片和扩散池体压紧密封，从而在内胆中形成两个扩散池；
所述扩散内胆中的扩散接口，是采取模块化设计的，可以自由更换。
2.如权利要求1所述一种用于高温条件下核素迁移研究的实验装置，其特征在于：所述扩散内胆是由PTFE材质制成的。
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